JPS585729B2 - 圧延機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧延機を制御する制御装置に関するものであり
、特に長手方向に厚さが変化する長尺材を精度良く製造
することを可能とする制御装置に関するものである。

圧延機によって、長手方向に厚さが変化する長尺材（以
後単に厚さ変化材という）を製造するためには、圧延材
の圧延長さ（圧延材上の点を基準にして測定した圧延機
から送出される圧延材の長さ）を計測し、その計測結果
と予め与えられている圧延長さとロール間隙との関数と
から目標ロール間隙を求め、圧延機のロール間隙を常に
この目標ロール間隙に一致するように制御することが必
要である。

従って圧延材の圧延長さをいかに精度良く計測するかが
、製品たる厚さ変化材の寸法精度を向上させる上で極め
て重要な鍵となる。

しかしながらこの圧延長さを十分高精度に計測し得る技
術は未た知られていない。

すなわち、従来圧延長さの計測手段としては、圧延機の
出口側において圧延材の表面に検出ローラを転接させ、
この検出ローラの回転速度から圧延材の移動速度を求め
、その移動速度を積分して圧延長さを求めるものが知ら
れているが、この場合には検出ローラにスリップや圧延
材表面からの一時的な離間（以後ローラの飛びという）
が生じ易く、これらローラのスリップや飛びがそのまま
圧延長さの計測誤差として表われてしまうのである。

特に長手方向の厚さの変化が大きく、かつ圧延材の移動
速度が大きい場合にはローラの飛びが生じ易い。

また長手方向に厚さの変化する圧延材を圧延する場合に
は、当然圧延材の出口側移動速度も刻々に変化し、これ
もローラのスリップや飛びの誘因となって、圧延長さの
計測精度を低下させる。

そのため従来は圧延機の制御精度が低下することを避け
得ず、圧延によって寸法精度の高い厚さ変化材を製造す
ることが困難であった。

本発明は上記のような事情を背景としてなされたもので
あり、従ってその目的とするところは、圧延長さの計測
精度を向上させることによって圧延機の制御精度を向上
させ、もって高精度な厚さ変化材を制造することを可能
とする制御装置を提供するにある。

しかして本発明に係る制御装置においては、圧延材を圧
延するロールの回転速度からロール周速ｖおよびロール
表面移動距離ｓ＝ｆｖｄｔを求め、この表面移動距離Ｓ
に先進率ｆによる補正を施こして圧延長さａ＝ｓ＋ｆｖ
ｆｄｔを求めることとしたのである。

この先進率ｆは前記ロール回転速度から求められるロー
ル周速ｖと圧延機の出口側において圧延材に転接させら
れる検出ローラの回転速度から求められる圧延材の移動
速度ｕとからｆ＝（ｕ−ｖ）／ｖとして求められるもの
であるから、本発明に係る制御装置においても検出ロー
ラのスリップや飛びの影響から完全にのがれることはで
きないが、検出ローラに飛び等が発生した場合には先進
率ｆが一時的に負値となる等理論的には有り得ない値と
なるため、このような場合には、求められた値をそのま
ま出力することなく、例えば０等理論的に考えられる最
小の値を先進率ｆとして出力させるようにすることによ
って、検出ローラのスリップや飛びによる影響を著しく
軽減させることができるのである。

以下本発明の一実施例を示す図面に基いて更に詳細に説
明する。

第１図において、１，２はロールであり、軸受１８，１
９を介して図示しないフレームによって互に平行に支持
されている。

ロール１，２は図示しない駆動装置によって回転させら
れ，圧延材Ｗを圧延する。

この圧延材Ｗの厚さ（出口側厚さ、すなわち製品たる厚
さ変化材の厚さ）は，油圧シリンダを含むロール間隙変
更機構４により、ロール１，２の間隙を変更することに
よって長手方向に変化させられる。

上記構成の圧延機１０を制御する制御装置は、圧延材Ｗ
の圧延長さを計測する圧延長さ計測部２０、圧延長さの
変化に伴なって刻々変化する目標ロール間隙を計算し指
令するロール間隙指令部３０、およびロール間隙を前記
目標ロール間隙に常に一致させるように前記ロール間隙
変更機構４を制御するサーボ装置部４０の三部から構成
されている。

圧延長さ計測部２０は、ロール回転速度計測装置として
、ロール１の軸に取付けられたエンコーダ３を備えてい
る。

エンコーダ３は、ロール１の回転速度に対応したパルス
信号を、ロール周速計算装置１３に送る。

ロール周速計算装置１３は、このパルス信号と予め設定
されているロール１の半径とから、ロール１の周速ｖを
計算する。

このロール周速ｖは、先進率計算装置１６に伝達される
一方、圧延長さ計算装置１７にも伝達される。

圧延長さ計測部２０はまた，圧延機１０の出口側におい
て圧延材Ｗに転接させられる検出ローラ２１と、その検
出ローラ２１の回転速度を計測するローラ回転速度計測
装置としてのエンコーダ５とを備えており、このエンコ
ーダ５の発するパルス信号は圧延材出口速度計算装置１
４へ送られる。

圧延材出口速度計算装置１４はこのパルス信号と検出ロ
ーラ２１の半径とから圧延材Ｗの移動速度Ｕを計算し、
その結果を先進率計算装置１６に送る。

先進率計算装置１６は．この圧延材Ｗの移動速度Ｕと、
前述のロール周速計算装置１３からのロ−ル周速ｖとか
ら先進率ｆ＝（ｕ−ｖ）／ｖを計算する。

具体的には、刻々に変化する圧延材移動速度ｕとロール
周速ｖを微小時間△ｔ毎にピックアップして、瞬間値ｕ
ｉ，ｖｉ（ｉ時間目の値）を求め、ｆｉ＝（ｕｉ−ｖ１
）／ｖｉを計算する。

ただし、先進率計算装置１６は単純にこの計算結果を出
力するのみではなく、この計算結果と予め設定されてい
る設定値とを比較し、計算結果と設定とのうち大きい方
のものを△ｔ時間毎の先進率ｆｉとして出力するように
構成されている。

先進率計算装置１６に設定される設定値は、実際の先進
率を超える恐れのない範囲で最大の値、例えば圧延機１
０における圧下量に基いて理論的に（ただし過去のデー
タに基いて推定する場合を含む）に推定される先進率か
ら、予測される誤差を除いた値となるように、時々刻々
変化する値として設定されることが、検出ローラ２１の
飛び等による誤差を最小限に抑えるために望ましいが、
理論的に存在し得る先進率の最小値（すなわち０）に固
定して設定されることも可能であり、この場合にも後に
詳述するように本発明の一応の効果が得られる。

上記先進率計算装置１６で求められた先進率ｆと、ロー
ル周速ｖとは、圧延長さ計算装置１７へ伝達され、ここ
でロール表面移動距離ｓ＝ｆｖｄｔが計算されるととも
に、これに先進率ｆによる補正が加えられて、圧延長さ
ａ＝ｓ＋ｆｖｆｄｔが計算される。

更に具体的には、前記先進率計算装置１６において圧延
材移動速度ｕおよびロール周速ｖがピックアップされる
のと時を同じくして時間△ｔ毎にロール周速ｖの瞬間値
ｖｉが圧延長さ計算装置１７でピックアップされ、これ
と先進率計算装置１６において計算された先進率ｆの瞬
間値ｆｉとから、ロール表面移動距離ＳがＳ÷Σｖ１△
ｔとして計算され、さらに圧延長さａがａ÷ｓ＋ΣＶｉ
ｆｉ△ｔとして計算される。

計算された圧延長さａはロール間隙指令部３０へ伝達さ
れる。

ロール間隙指令部３０は、ロール間隙計算装置９と、こ
れに圧延長さａとロール間隙ｈとの関数（以後間隙関係
という）ｈ＝ｇ（ａ）ならびにこの関数の初期値ｈｏを
設定するための関数設定装置１１とを備えている。

間隙関数ｈ＝ｇ（ａ）は、製品たる厚さ変化材の長手方
向位置ｌと板厚ｂとの関数ｂ＝ｇ（イ）に基いて予め求
められるもので、特に高精度を要求される場合以外は、
ｂ＝ｇ（ｌ）自体をｈ＝ｇ（ａ）に代用することができ
る。

また間隙関数ｈ＝ｇ（ａ）は厚さ変化材の厚さ変化の一
サイクル分に対応する関数として与えられ、一般的には
厚さ変化材をいくつかの区分に分け、各区分に対応する
式の集合として与えられる。

そしてロール間隙計算装置９は、前記圧延長さ計算装置
１７の出力と間隙関数ｈ＝ｇ（ａ）ならびにその初期値
ｈｏとに基いて、圧延長さに対応して刻々に変化する目
標ロール間隙を計算し、これをデイジタルーアナログ変
換器１５を経て次のサーボ装置部４０に指令するのであ
る。

サーボ装置部４０は、ロール１，２のロール間隙を測定
するために、差動トランス式のロール間隙測定装置６を
備えており、このロール間隙測定装置６による実測ロー
ル間隙が常に前記ロール間隙計算装置９からの目標ロー
ル間隙に一致するように、圧延機１０のロール間隙変機
構４を制御する。

すなわち目標ロール間隙と実測ロール間隙との間に差が
生じた場合には、サーボアンプ８がその差に対応した電
圧をサーボ弁７に向って出力し、サーボ弁７がこの出力
に対応した量だけ作動し、その結果油圧発生装置１２か
らロール間隙変更機構４の油圧シリンダに向って圧力油
が送られ、ロール１，２の間隙が変更され、実測ロール
間隙が目標ロール間隙に常に一致するようにするのであ
る。

以上のように構成された制御装置の作動を、第２図に示
す形状のテーパリーフ材が複数個連続した厚さ変化材を
製造する場合を例として、以下に説明する。

第２図に示すテーパリーフ材は、図から明らかなように
中央部の厚い平行部と、両端部の比較的薄い平行部と、
これらを連続的に接続する２つのテーパ部との合計５つ
の部分から成っており、従ってその形状を示す関数ｂ＝
ｇ（ｌ）は上記部分毎に異なる５つの式で表わされるこ
とになる。

今理解を容易にするため、関数ｂ＝ｇ（ｌ）がそのまま
ｈ＝ｇ（ａ）に代用し得るものとすれば、それとその初
期値ｂｏとを関数設定装置１１に設定する。

またロール周速計算装置１３にロール１の半径を設定し
、先進率計算装置１６の設定値として０を設定する。

以上で準備が完了する。圧延機１０が作動させられ、エ
ンコーダ３がロール１の回転速度に対応したパルス信号
を発し始める。

圧延材Ｗがロール１，２にかみ込まれたならば、それを
圧延機１０に設置されたロードセル等によって検知し，
ロール間隙を速やかに間隙関数の初期値に調整し得るよ
うにロール間隙計算装置９を設定しておくことが望まし
い。

圧延材Ｗの先端が移動量検出用の検出口−ラ２１に達す
れば、エンコーダ５が圧延材Ｗの移動速度ｕに対応した
パルス信号を発し始め、この瞬間から制御装置によるサ
イクルが開始される。

すなわちエンコーダ５からのパルス信号と前述のエンコ
ーダ３からのパルス信号とに基いて圧延長さ計測部２０
において、圧延長さａが求められ、この圧延長さａに基
いてロール間隙指令部３０が刻々に変化する目標ロール
間隙（もつとも製造すべき厚さ変化材が第２図に示した
形状の繰返しである場合には、平行部においては目標ロ
ール間隙が一定となるが）を計算して指令し、この指今
通りにサーボ装置部４０が圧延機１０のロール間隙変更
機構４を制御するのである。

一サイクルのロール間隙制御が終了したならば、ロール
間隙計算装置９は間隙開数の最初の式に戻って、再び一
連の式の計算を開始し、これの繰返しによって第２図に
示したテーパリーフ材の連続した厚さ変化材が製造され
る。

ここで注意すべきことは、本発明に係る制御装置におい
ては、圧延長さａが、圧延材出口速度計算装置１４によ
って求められた圧延材出口速度ｕを単純に積分（積算に
よる近似計算を含む）して求められるのではなく、圧延
材Ｗを圧延するロール１自体の表面移動距離Ｓを基礎と
し、これに先進率ｆによる補正を加えることによって求
められるため、圧延長さａが極めて精度良く求められる
ことである。

すなわち、圧延材出口速度計算装置１４の出力のみによ
って圧延長さを求める場合には、その検出ローラ２１に
スリップや飛びが発生すれば、それがそのまま圧延長さ
ａの誤差として表われるのに対し、本発明に係る制御装
置においては、このスリップや飛びがそのまま誤差とし
て表われることがないのである。

いま本発明に係る制御装置において検出口−ラの飛びが
発生し、圧延材出口速度ｕの計算値が一時的に０になっ
たとすれば、先進率計算装置１６において計算される先
進率ｆｉ＝（ｕｉ−ｖｉ）／Ｖｉは−１となる。

従ってこのまま先進率ｆｉ（＝−１）が圧延長さ計算装
置１７へ送られ５−ば，先進率ｆｉによる補正値ΣＶｉ
ｆｉ△ｔが一時的に減少し（このようなことは理論的に
は有り得ない）、その分だけ圧延長さａの計算値が実際
の圧延長さより短かくなってしまうこととなる。

しかるに先進率計算装置１６には理論的に存在し得る先
進率の最少値である０が設定値として設定されているた
め、先進率計算装置１６は計算によって求めた先進率−
１と設定値０とを比較し、大きい方の値である０を先進
率ｆｉとして圧延長さ計算装置１７に向って出力する。

従って圧延長さ計算装置１７において計算される先進率
ｆｉに基く補正値Σｖｉｆｉ△ｔは一時的に増加を停止
するのみで減少することはなく、圧延長さａの計算値に
対する検出ローラ２１の飛びの１影響が軽減され、圧延
長さの計測精度が向上するのである。

なお以上の説明は理解を容易にするために、検出ローラ
が一時的に完全に停止するものと仮定したが、ｕｉ＜ｖ
ｉとなれば先進率ｆｉは負値となり、２この場合には先
進率計算装置１６の設定値を０に固定する乱暴な方法に
よっても検出ローラ２１の飛び等の影響が軽減され得る
。

そして更に、先進率計算装置１６の設定値を、前述のよ
うに実際の先進率を超える恐れのない範囲で最大となる
ように刻々変化する値として設定することとすれば、検
出ローラ２１の比較的小さなスリップの影響をも除去す
ることが可能となり、圧延長さの計測精度が一層向上す
るのである。

なお付言すれば、前記実施例においては一対の圧延ロー
ルの一方を移動させてロール間隙を変更することとした
が、双方の圧延ロールを圧延材の厚さ方向の中心面に対
して対称に移動させてロール間隙を変更することも可能
である。

更に前記実施例においては、圧延長さおよび目標ロール
間隙の計算をデイジタルに行い、ロール間隙変更機構の
制御はアナログ的に行なうこととしたが、圧延長さおよ
び目標ロール間隙の計算をアナログ的に行なうことも可
能であり、またロール間隙変更機構の制御をデイジタル
に行なうことも可能である。

その他いちいち例示することはしないが、本発明の趣旨
を逸脱することなく種々の変形、改良を行なうことが可
能であることは勿論であり、本発明は前記実施例に限定
して解釈されるべきものではない。

本発明は以上詳記したように、長手方向に厚さの変化す
る長尺材を圧延する上で極めて重要なファクタである圧
延長さを高精度に計測し得る圧延長さ計測部を備えた圧
延機制御装置を提供するものであるため、圧延機の制御
精度を向上させ、長手方向に厚さの変化する長尺材を高
い寸法精度で製造することを可能とする優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図であり、第２図
は第１図に示した装置によって製造される製品の一例を
示す斜視図である。 １．２・・・・・・ロール，３・・・・・・エンコーダ
（ロール回転速度計測装置）４・・・・・・ロール間隙
変更機構、５・・・・・・エンコーダ（ローラ回転速度
計測装置）、６・・・・・・ロール間隙測定装置、７・
・・・・・サーボ弁、８・・・・・・サーボアンプ，９
・・・・・・ロール間隙計算装置、１０・・・・・・圧
延機、１１・・・・・・関数設定装置、１２・・・・・
・油圧発生装置、１３・・・・・・ロール周速計算装置
、１４・・・・・・圧延材出口速度計算装置、１５・・
・・・・デイジタルーアナログ変換器、１６・・・・・
・先進率計算装置、１７・・・・・・圧延長さ計算装置
、２０・・・・・・圧延長さ計測部、２１・・・・・・
検出口−ラ、３０・・・・・・ロール間隙指令部、４０
・・・・・・サーボ装置部、Ｗ・・・・・・圧延材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互に平行に配設され、少なくとも一方が駆動装置に
   よって回転させられる一対のロールと、該一対のロール
   の間隙を変更するロール間隙変更機構とを備えた圧延機
   を制御して、長手方向に厚さが変化する長尺材を製造す
   るための制御装置であって、 （イ）前記ロールの回転速度を計測するロール回転速度
   計測装置と、 （ロ）該ロール回転速度計測装置の出力と前記ロールの
   半径とからロール周速ｖを計算するロール周速計算装置
   と， （ハ）前記ロールの出口側において圧延材の表面に転接
   させられる検出口−ラと、 （ニ）該検出口−ラの回転速度を計測するローラ回転速
   度計測装置と、 （ホ）該ローラ回転速度計測装置の出力と前記検出口−
   ラの半径とから圧延材の出口速度ｕを計算する圧延材出
   口速度計算装置と、 （ハ）前記ロール周速計算装置および前記圧延材出口速
   度計算装置の出力に基いて、（ｕ−ｖ）／ｖを計算する
   とともに、その計算値を理論計算又は実績データから実
   際の先進率を超える恐れがないと推定される先進率の最
   大値から０までの範囲内において設定された設定値と比
   較し、該計算値と該設定値のうち大きい方を先進率ｆと
   して出力する先進率計算装置と、 （ト）前記ロール周速計算装置の出力に基いてロール表
   面移動量ｓ＝ｆｖ ｄｔを計算するとともに、これに前
   記先進率計算装置の出力に基く補正を施こし、圧延材の
   圧延長さａ＝ｓ＋ｆｖ ｆ ｄｔを計算する圧延長さ計
   算装置と、 （チ）該圧延長さ計算装置の出力と、予め設定されてい
   る圧延長さａとロール間隙ｈとの関数ｈ＝ｇ（ａ）なら
   びに該関数の初期値ｈｏとから目標ロ−ル間隙を計算す
   るロール間隙計算装置と、（リ）前記圧延機のロール間
   隙を実測するロール間隙測定装置を備え、該ロール間隙
   測定装置の出力が常に前記ロール間隙計算装置によって
   計算された目標ロール間隙に一致するように前記ロール
   間隙変更機構を制御するサーボ装置とを含むことを特徴
   とする圧延機制御装置。