JPH0380562B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マンドレルミル油圧圧下制御装置に
関し、更に詳しくは、次工程のストレツチ・レデ
ユーサでの管端厚肉化によるクロツプ代を少なく
するために、予めマンドレルミルで管端をテーパ
状に薄く予成形するための油圧圧下制御装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

ストレツチ・レデユーサを最終仕上工程とする
熱間継目無鋼管製造ラインでは、レデユーサにお
ける管端厚肉化現象のためクロツプ代が大きくな
り、大幅な歩留り低下を余儀なくされる。この欠
点を解消する一つの方策は、その前工程であるマ
ンドレルミルでの圧延の際に、対応する管端部を
テーパ状に薄く予成形して前記厚肉化現象でそれ
を相殺することである。特公昭51−43825号公報
は、このためのマンドレルミル油圧圧下制御を開
示しており、そこでは１スタンドに圧延素管を取
り巻く数本の鼓型の圧下用ロールを配置して、各
ロールを夫々別々の圧下用油圧シリンダで駆動す
るようにし、圧延素管の通過に応じて全シリンダ
の圧下位置を制御された速度で移動して行くこと
により管端のテーパ状の予成形を行つている。こ
の場合、各シリンダの位置決め制御は高速・高精
度に行うことは勿論、さらに油温ドリフト等の影
響によるシリンダの位置決め停止精度の悪化も極
力避けなければならないが、一般的なフイードバ
ツク制御における比例制御の手法では充分な目的
を達成することができない。そこで、位置決め停
止精度を向上する別の手法として位相補償が考え
られるが、この場合は補償定数の選定が比較的困
難である。すなわち、停止精度の向上と高速応答
性の確保とは相反する関係にあり、その妥協点を
見出すには、数多くの試行錯誤を繰り返さなけれ
ばならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の課題は、前述の従来技術の欠点を除去
して、シリンダ位置決め制御の高い応答性を損な
うことなくしかも長時間の停止精度を確保するこ
とのできる管端予成形用マンドレルミル油圧圧下
制御装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の管端予成形用マンドレルミル油圧圧下
制御装置では、前述の課題を達成するために、圧
延素管の管端通過時にその管端肉厚をテーパ状に
薄く予成形するために圧延ライン中に配置された
複数の圧下ロールの位置決め制御用の油圧シリン
ダに対して、前記油圧シリンダの実際の位置と指
令位置との偏差をなくすように油圧シリンダ制御
用バルブを制御する油圧シリンダ位置サーボ制御
系と、周期的なサンプリングタイミングで前記偏
差をサンプリングして次のサンプリング時点まで
このサンプリング結果に応じた補正値に基づいて
前記サーボ制御系の中立点のオフセツト補正を行
う自動オフセツト補正回路とを備えている。

すなわち、本発明では、圧延素管の管端通過時
に圧延ライン中に配置された複数の圧下ロールの
位置決め制御を各々別々の油圧シリンダで行うこ
とにより圧延素管の管端肉厚をテーパ状に薄く予
成形するマンドレルミル油圧圧下制御装置におい
て、 前記油圧シリンダの実際のシリンダ出力位置を
検出する位置検出器と、前記油圧シリンダへの駆
動油圧を電気信号入力に応じて比例的に制御する
電気・油圧制御弁装置と、サーボ入力信号に応じ
て前記電気・油圧制御弁装置へ前記電気信号を与
えるサーボ演算装置と、前記位置検出器の検出出
力を受けとつて対応する位置信号を出力する位置
フイードバツク回路とを前記各油圧シリンダ毎に
設け、 前記各油圧シリンダの前記サーボ演算装置と前
記位置フイードバツク回路とには、前記各油圧シ
リンダに対して各々設定されたシリンダ指令位置
を指令信号として受取ると共に前記各油圧シリン
ダ毎の前記位置信号をフイードバツク入力として
各油圧シリンダ毎の指令位置と実際のシリンダ位
置との偏差に相当する偏差信号を演算する偏差演
算装置を接続し、 更に前記各サーボ演算装置には、前記偏差信号
をサーボ入力信号として受けとつて前記電気信号
を生じるサーボ増幅器と、非圧延時に前記偏差演
算装置から与えられるタイミング信号に応動して
その時点の前記偏差信号の大きさを検出するサン
プルホールド回路と、前記サーボ増幅器に入力さ
れる前記サーボ入力信号に対して前記サンプルホ
ールド回路に保持されている偏差信号サンプル値
に応じたオフセツト補正を与える補正演算回路と
をそれぞれ設けてなるものである。

本発明の一つの実施態様では、前記自動オフセ
ツト補正回路は、前記補正値を可変調整するため
の調整手段を備えている。

〔作用〕

本発明の油圧圧下制御装置では、前述の構成に
明らかなように、前記サンプルホールド回路と前
記補正演算回路とが前述の自動オフセツト補正回
路を形成し、非圧延時においてシリンダ位置指令
によつて油圧シリンダが例えば圧下ロールを所定
の待機位置に退避させる中立位置に復帰された場
合に、油温変化などに基づいて実際のシリンダ位
置が指令位置からずれていると前記偏差信号が或
る大きさで生じるから、この偏差信号をなくすよ
うにサーボ演算装置内で前記自動オフセツト補正
回路がサーボシステムにおける中立点ドリフトを
周期的に自動補正し、この場合サーボ系のループ
ゲインには実質的に関与しない。また前記調整手
段を備えれば、それによる補正ゲインの調整で最
適な補正効果を得ることができる。

本発明の一層の理解のために、本発明の好まし
い実施例を図面と共に説明すれば以下の通りであ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例に係る装置のブロツク
図で、マンドレルミルの一つのスタンドにおける
対抗する一対の鼓型の圧下ロール１ａおよび１ｂ
の位置決め制御用の４本の油圧シリンダ装置２ａ
〜２ｄについて油圧圧下システムの構成の概略を
示しており、そのうち特にNo.４シリンダ２ｄにつ
いてはサーボ演算部および油圧ユニツトの構成内
容も示してある。

第１図において、ブロツク１０は圧延制御用の
上位プロコン（プログラマブルコントローラ）を
概念的に示し、シリンダ位置設定指令信号として
の油圧圧下指令が例えば16ビツトの二値信号とし
てこのブロツク１０から与えられる。

前記シリンダ位置設定指令信号はシリンダ位置
指令デジタル演算部３に入力され、ここで各シリ
ンダのサーボ演算部４ａ〜４ｄへのシリンダ位置
指令が演算される。この演算部３は例えば専用の
マイクロコンピユータであつてよい。後述のよう
にこの演算部３から出力される前記シリンダ位置
指令は、実際のシリンダ位置とシリンダ位置設定
指令との偏差に相当するデジタル信号であり、ま
たこの演算部３からは例えば数秒おきにこの偏差
をサンプリングするためのタイミング信号が各サ
ーボ演算部に与えられる。

サーボ演算部４ａ〜４ｄは各シリンダの駆動油
圧を制御する油圧ユニツト５ａ〜５ｄを制御する
デジタル入力・アナログ出力形の制御アンプであ
り、その構成はNo.４サーボ演算部について後述す
る通りである。

各シリンダ１ａ〜１ｄには、例えばマグネスケ
ールのようなシリンダ出力位置検出器６ａ〜６ｄ
が取り付けられている。

油圧ユニツト５ａ〜５ｄは、No.４ユニツトにつ
いて示すように、シリンダ２ｄへの圧油供給を制
御するサーボバルブ５１を含み、またシリンダへ
の圧油圧力を検出する圧力検出器５２が設けられ
ている。サーボバルブ５１はその駆動用電気−機
械変換器５３とその機械出力の位置フイードバツ
ク用の差動トランス５４とを装備している。

サーボ演算部４ａ〜４ｄは、No.４サーボ演算部
４ｄについて示すように、デジタル演算部３から
のシリンダ位置指令（デジタル偏差信号）をアナ
ログ信号に変換するＤ／Ａ変換器４１と、この
Ｄ／Ａ変換器４１からのアナログ信号に種々の補
正演算を施す補正演算回路４２と、補正演算回路
４２の出力を指令入力としてサーボバルブ５１の
電気−機械変換器５３を駆動するサーボアンプ４
３と、デジタル演算部３からのタイミング信号を
受け取る度にその前記デジタル偏差信号をサンプ
リングして次のタイミング信号が来るまでそれを
保持するサンプルホールド回路３１と、このサン
プルホールド回路３１のデジタル出力をアナログ
値に変換するＤ／Ａ変換器３２と、Ｄ／ａ変換器
３２の出力を振幅調整して前記補正演算回路に与
えるオフセツト補正ゲイン調整器３３と、前記差
動トランス５４からの位置フイードバツク信号を
ゲイン調整して差動入力としてサーボアンプ４３
に与える差動トランスアンプ４４と、圧力検出器
５２の検出出力をスパンおよびゲイン調整して補
正演算回路４２に補正信号として入力する差圧補
償回路４５と、前記位置検出器６ｄの出力からア
ツプ信号及びダウン信号を発生するデテクタ４６
と、これらアツプ信号とダウン信号とを計数して
計数デジタル出力を例えば16ビツト二値信号のシ
リンダ位置信号としてデジタル演算部３へ出力す
るアツプダウンカウンタ４７と、このデジタルの
シリンダ位置信号をアナログ信号に変換するＤ／
Ａ変換器４８と、この変換されたアナログのシリ
ンダ位置信号を微分して速度補償信号として補正
演算回路４２に入力する微分回路４９とを備えて
いる。

尚、前記デジタル演算部３では前記上位プロコ
ンからのシリンダ位置指令デジタル信号と前記ア
ツプダウンカウンタ４７からの検出シリンダ位置
デジタル信号とから前記シリンダ位置指令を演算
し、これをデジタル偏差信号としてＤ／Ａ変換器
３１と４１および補正演算部４２を介してサーボ
アンプ４３に与えている。

以上のサーボ演算部の構成の説明はNo.４シリン
ダ用のものについて述べたが、No.１〜No.３シリン
ダ用のサーボ演算部についても同様である。

以上の構成のマンドレルミル油圧圧下制御装置
において、デジタル演算部３には各シリンダの実
際の圧下位置が位置検出器６ａ〜６ｄから各々の
サーボ演算部４ａ〜４ｄを介してアツプダウンカ
ウンタ４７による計数値としてデジタル信号で与
えられている。上位プロコン１０からの圧下信号
は、圧延素管の管端部に生じる次工程のストレツ
チ・レデユーサにおける管端厚肉化現象を相殺す
るために予めプログラムされたパターンで変化す
るシリンダ位置指令であり、この指令は、デジタ
ル演算部３から全てのサーボ演算部４ａ〜４ｄに
対してデジタル指令信号として与えられ、その制
御の起動タイミングは、圧延素管の管端部の通過
時に、ミルのロードリレーのオン・オフ信号等を
利用して与えられる。

シリンダの動作をNo.４シリンダ４ｄについて説
明すれば、差動トランス５４とアンプ４４でマイ
ナーループを組んだサーボアンプ４３は指令入力
に応じてサーボバルブ５１の電気−機械変換器５
３を駆動し、サーボバルブ５１はそれに対応して
シリンダ４ｄへ圧油供給を行う。シリンダ４ｄへ
の圧油圧力は圧力検出器５２で検出され、差圧補
償回路４５を介して補正演算回路４２に与えられ
ており、サーボアンプへの指令信号に対して圧力
補償のフイードバツクをかけている。シリンダ位
置は位置検出器６ｄで検出され、デテクタ４６を
介してアツプダウンカウンタ４７によりデジタル
信号として演算部３へ送られる。デジタル演算部
３では上位プロコン１０からのデジタル位置指令
信号とこのデジタル位置検出信号とからデジタル
偏差信号を演算し、これをサーボ演算部４ｄの
Ｄ／Ａ変換器４１を介してアナログ信号として補
正演算回路４２に与えている。前記アツプダウン
カウンタ４７からのデジタルのシリンダ位置検出
信号はまた別のＤ／Ａ変換器４８を介して微分回
路４９にも入力され、その微分出力は速度補償信
号として補正演算回路４２に入力される。補正演
算回路４２では、前記差圧補償および速度補償の
各補正入力信号によつて前記Ｄ／Ａ変換器４１か
らのアナログ指令信号に補正をかけたうえでこれ
をサーボアンプ４３に与えている。

この結果、サーボバルブ５１によるシリンダ２
ｄの位置制御はデジタル位置指令信号に従う実位
置のデジタルフイードバツク制御となり、これは
全シリンダについても同様で、個々のシリンダを
応答性の良いデジタル制御系によつて制御するの
で、全部のシリンダについて究極的な高速・高精
度のシリンダ位置決めが可能となる。しかもこの
サーボ系には速度検出信号による速度補償がかか
つているので、指令の急激な変化については速度
補償によるダンピング効果の向上によつて過度特
性が滑らかになり、これによつて総合特性として
各シリンダの揃速性も高くなるものである。

サンプルホールド回路３１はある適当な周期で
断続的に演算部３からのデジタル偏差信号をサン
プリングしておりサンプリング時点で設定指令信
号と実際のシリンダ位置検出信号との間に差異が
生じていれば、その偏差に応じたサンプリング値
がホールドされ、これがＤ／Ａ変換器３２でアナ
ログ値に変換されて調整器３３を介して補正演算
回路４２へこの偏差をなくす向きに印加される。
このオフセツト補正値は次のタイミング信号が来
るまで保持される。調整器３３を調整することで
最適なオフセツト補正効果を容易に得る事が可能
である。補正タイミングについては、マンドレル
ミルの圧延実績から定めるのがよく、例えば圧延
素管一本については圧延開始指令と同期させて一
回とし、圧延中はインターロツクをかけてオフセ
ツト補正を行わないようにし、圧延をしていない
ときには数秒間隔、例えば次の圧延素管がミルに
噛み込まれるまでに数回補正が行われるように、
３〜４秒間隔で定期的に補正タイミングを発生さ
せるとよい。尚、この場合、一回の補正タイミン
グで補正可能のオフセツト量に上限を設定し、或
いはまた複数回の補正での合計のオフセツト量に
も上限を設定することは述べるまでもないことで
ある。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、シリン
ダ制御用のサーボ系に対して油温変化等によるサ
ーボアンプの中立点ドリフトを周期的に断続的な
位置偏差のサンプリング値で自動オフセツト補正
するので、制御系の高応答性を損なうことなく長
時間のシリンダ位置停止精度を良好に保つことが
可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
る。 図において、１ａ，１ｄは圧下ロール、２ａ〜
２ｄは圧下用油圧シリンダ、３はデジタル演算
部、４ａ〜４ｄはサーボ演算部、５ａ〜５ｄは油
圧ユニツト、６ａ〜６ｄは位置検出器、１０は上
位プロコン、３１はサンプルホールド回路、３２
はＤ／Ａ変換器、３３はオフセツト補正ゲイン調
整器、４１はＤ／Ａ変換器、４２は補正演算回
路、４３はサーボアンプ、４４は差動トランスア
ンプ、４５は差圧補償回路、４６はデテクタ、４
７はアツプダウンカウンタ、４８はＤ／Ａ変換
器、４９は微分回路、５１はサーボバルブ、５２
は圧力検出器、５３は電気−機械変換器、５４は
差動トランスを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧延素管の管端通過時に圧延ライン中に配置
   された複数の圧下ロールの位置決め制御を各々
   別々の油圧シリンダで行うことにより圧延素管の
   管端肉厚をテーパ状に薄く予成形するマンドレル
   ミル油圧圧下制御装置において、 前記油圧シリンダの実際のシリンダ出力位置を
   検出する位置検出器と、前記油圧シリンダへの駆
   動油圧を電気信号入力に応じて比例的に制御する
   電気・油圧制御弁装置と、サーボ入力信号に応じ
   て前記電気・油圧制御弁装置へ前記電気信号を与
   えるサーボ演算装置と、前記位置検出器の検出出
   力を受けとつて対応する位置信号を出力する位置
   フイードバツク回路とが前記各油圧シリンダ毎に
   設けられ、 前記各油圧シリンダに対して各々設定されたシ
   リンダ指令位置を指令信号として受取ると共に前
   記各油圧シリンダ毎の前記位置信号をフイードバ
   ツク入力として各油圧シリンダ毎の指令位置と実
   際のシリンダ位置との偏差に相当する偏差信号を
   演算する偏差演算装置が前記各油圧シリンダの前
   記サーボ演算装置と前記位置フイードバツク回路
   とに接続され、 更に、前記各サーボ演算装置には、前記偏差信
   号をサーボ入力信号として受けとつて前記アナロ
   グ電気信号を生じるサーボ増幅器と、非圧延時に
   前記偏差演算装置から与えられるタイミング信号
   に応動してその時点の前記偏差信号の大きさを検
   出するサンプルホールド回路と、前記サーボ増幅
   器に入力される前記サーボ入力信号に対して前記
   サンプルホールド回路に保持されている偏差信号
   サンプル値に応じたオフセツト補正を与える補正
   演算回路とがそれぞれ設けられていることを特徴
   とするマンドレルミル油圧圧下制御装置。 ２ 前記補正演算回路が前記偏差信号サンプル値
   の大きさを可変調整するための調整手段を備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のマンドレルミル油圧圧下制御装置。