JPS6216811A - ロ−ル偏心制御の位相遅れ補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、熱間あるいは冷間の油圧圧下式圧延機の板厚
制御のうち、ロール偏心に伴う板厚変動を防止するため
のロール偏心制御装置において、位相遅れを自動的に補
正するものである。

〈従来の技術〉 一般に、いかに真円になるように注意深く製作された圧
延ロールであっても、必ず真円度不良や、胴部と軸受部
との中心すれといつたロール偏心が存在する。ロール偏
心量は通常、数１０μｍの値である。そのため、偏心し
たロールを用いて圧延された板には、版の長さ方向に周
期的厚み変動が生じる。ロール偏心制御は、このような
ロールの偏心による板厚変動を補償しようとするもので
ある。

ロール偏心制御を効果的に行うには、ロール偏心量をで
きるだけ正確に検出すると共に、制御信号発生時におい
て圧下制御系の位相遅れを正しく検出してこれを補正す
る必要がある。

従来におけるロール偏心制御の位相遅れ補正としては、
まず事前に、適当な圧延速度に対してその最適位相補正
量を、オフラインで制御効果を計測することにより求め
ておく。

このようＫして求めた圧延速度に対する数点の最適位相
補正量に対して直線あるいは曲線の近似式を作成し、制
御時に任意の圧延速度に対してその位相補正量を算出し
て補正を行っていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、位相遅れの補正量は圧延速度の変動、各種パラ
メータの変動によって圧延中に一タに基づいて位相遅れ
を補正することから、下記（１）〜ｆ３１の如く制御性
及び安定性の面で問題があった。

（１）　　圧延速度の変動に伴う位相補正量の修正に対
して正確な対応が取シにくく、特に、低速領域で制御誤
差が生じる。

（２）長時間的圧下応答特性の変化に対しては無力であ
シ、再計測、再調整の必要がある。

（３）　　位相遅れ補正の効果の確認、調整に手間がか
かり、煩雑になりやすい。

本発明は上述した従来技術に鑑み、圧延速度等の圧延条
件に変動があっても位相遅れをその都度正確に把握でき
、圧下応答特性の経時的変化にも自動的に対応でき、ま
た位相遅れ検出が比較的簡単で装置の実現吃容易な、ロ
ール偏心制御の位相遅れ補正方法を提供することを目的
とする。

く問題点を鮮決するための手段〉 上述した目的を達成する本発明の方法は、油圧圧下式圧
延機のロール偏心制御装置において、 圧下用シリンダへの変位指令信号と当該圧下用シリンダ
の実変位信号との位相差をもってロール偏心制御の位相
遅れ補正量とすることを特徴とする。

く作　　　用〉 圧下用シリンダへの変位指令信号の位相を９３、圧下用
シリンダの実変位信号の位相をψＲとすると、それの差
φ；ψ８−ψ８が圧下系の位相遅れに相当する。そこで
、位相差φを求めてその値だけロール偏心制御信号を前
もって位相補正することによシ、オンラインで自動的に
且つ正確に位相遅れが補正される。

〈実　施　例〉 一般に圧下用シリンダのラムはロール偏心制御信号だけ
でなくＢＩＳＲＡ　ＡＧＣなど各種の制御信号の和の信
号によって変位してゆく。

また、圧下制御系にロール偏心制御信号を含む圧下用シ
リンダの変位指令信号Ｓ　（ｔ）が印加された場合、こ
の変位指令信号Ｓ　（ｔ）に対応した出力、即ちラム位
置変位信号Ｒ（ｔ）が成る値の遅れをもって反応する。

ラム位置変位信号Ｒ（ｔ）は圧下用シリンダの実変位を
表わす。

そこで、フーリエ解析で位相遅れを検出する場合を考え
てみる。

まず、変位指令信号Ｓ　（ｔ）をｎ次のフーリエ級数で
近似すると、次式（１）のようになる。

５（ｔＪ埃、Σａ　−ｍ（ｉＧＪｔ　＋９）　−）　　
　　一式（１）％式％ ここで、ａＳ　１　”　、Ｊん”ｓｔ”ａｔ　　（’次
成分の振＠）ψ　・＝　ｔａｎ−”　ＢＳ’／ＡＢＩ　
（ｉ次成分の位相）一方、圧下用シリンダのラム位置変
位信号Ｒ（ｔ）も同様にｎ次のフーリエ級数に展開する
と、次式（２）のようになる。

Ｒ（ｔ）　＃　遮、ａ　ｎ　ｊ＊　（ｊωを十ψ、ｊ）
　　　　　−・・式（２）ココテ、ａ　ｎ　５２ｍ　＜
　Ｊ　次成分ｏ　振幅）ψＲｊ＝＝＝−−１ＢＲｊ／Ａ
Ｒｊ（ｊ次式分の位相）ロール偏心制御の位相遅れ検出
についてはフーリエ級数のどの次数について行っても良
いが、１次で十分なので、ここではノ々ツクアップロー
ル１周期即ちｉ　＝　１、ｊ＝１のみ取扱ってＳ　（ｔ
）とＲ（ｔ）を求めることとする。すると、 Ｓ　（ｔ）　＃ａ　ｓ　１　ｍ　（ωを十ψ８□）用穴
（３）Ｒ（ｔ）　’：、　ａ　　−（ωを十ψ７．）　
　　　　　　・・・式（４）となる。そこでＳ　（ｔ）
とＲ（ｔ）の位相差φ１を、φ１＝ψ８□−ψ８□　　
　　　　　　・・・式（５）によシ算出する。

式（５）のφｌは１構成分の位相遅れであシ、圧下制御
系の入力信号に対する出力信号の位相遅れに相当する。

従って、式（３）〜式（５）の演算により、圧下制御系
の位相遅れが検出される。

この検出演算操作を圧延中、連続的あるいは定期的に行
いながらロール偏心制御を実施してゆくことによシ、ロ
ール偏心制御が確実に行なわれることになる。

〈具体的装置例〉 以下１図面を参照して本発明による位相遅れ補正方法を
適用したロール偏心制御装置の一実施例を説明する。第
１図中、ｌは圧延機のワークロール、２はバックアップ
ロール、ス発振器、６は圧下位置検出器、８と２１はサ
ンシラ、９は演算器、１０は計数器、１１けロール偏心
波形検出・制御用計算器、１２と２０は換算器、１３と
２２はＡ／Ｄ変換器、１４はコンノミレータ、１５はサ
ーゼアンプ、１６はサージ弁、１７は圧下用シリンダ、
１８はＤ／Ａ変換器、１９は演算器、２３は位相遅れ検
出用計算器である。

位相遅れ補正に先立って位置制御系と、ＢＩＳＲＡ方式
の自動板厚制御系を簡単に説明する。圧下用シリンダ１
７には圧下位置検出器６が設けられておシ、圧下用シリ
ンダ１７のラム位置変位量を検出する。このラム位置変
位検出信号６ａがコンノぞレータ１４．サーゼアンプ１
５、サージ弁１６を経て圧下用シリンダ１７へとフィー
トノ々ツクされることＫより位置制御系が構成されてい
る。一方、圧下力検出器４からの圧下力検出信号４ａが
演算器１９、換算器２０を通ってコンパレータ１４に入
ることによプ、いわゆるＢＩＳＲＡ方式の自動板厚制御
系が構成されている。演算器１９には圧下力検出信号４
ａの他にロール偏心制御信号１８ａが入力され、演算出
力が換算器２０によって圧下位置を表わす変位指令信号
Ｓ　（ｔ）に換算される。

次にロール偏心制御と位相遅れ補正を説明する。パルス
発振器５はバックアップロール定する。サンプラ８はノ
ξルス発振器５からのパルス信号５ａＫより、演算器９
の出力信号９ａをサンプリングする。サンプラ２１は圧
下位置検出器６が出力するラム位置変位検出信号６ａを
、同じくノソルス発振器５からのノ々ルス信号５ａによ
りサンプリングする。計数器１０はパルス発振器５から
のパルス信号５ａを計数し、ロール偏心波形検出・制御
用計算器１１からの信号１１ａによってリセットされる
、但し、演算器９は圧下力検出信号４ａから換算器１２
の出力信号１２ａの差を取って出力する。換算器１２は
ラム位置変位検出信号６ａを圧下力信号１２ａに換算し
ている。

演算器９からの差信号９ｇ（圧下力検出信号４ａ−圧下
刃換算信号１２ａ）はサンプラ８でサンプリングされた
のち、Ａ／Ｄ　Ｋｍ器１３を通って計算器１１に記憶さ
れ、ロール偏心制御信号を構成する。ここで、ロール偏
心制御信号発生の一例を、第２図を参照して説明する。

これはｊｐ＃開昭４９−１３３２５７号公報で開示され
ている。今、圧下力変動分をΔＦとし、このうちロール
偏心に起因するものをΔＦＢ、その他の外乱によるもの
をΔＦｄとすると、 ΔＦ；ΔＦＲ十ΔＦｄ　　　　　　　・・・式（６）で
ある。ここで、ロール偏心が周期性を持つことに着目し
、その周期の始めと終シの値をそれぞれ添字０，１を付
して表わせば、ΔＦＢ□＝ΔＦＲｏであるから、 ΔＦ１−ΔＦｏ＝（ΔＦＲ□十ΔＦｄ１）−（ΔＦＲＯ
＋ΔＦｄＯ）冨ΔＦｄ□−ΔＦｄｏ　　　　　・・・式
（７）となる。即ち、ロール偏心の１周期の始めと終ジ
に検出された圧下力変動分の差をとれば、ロール偏心に
よる圧下力変動分ΔＦＢを除いた外乱による圧下力変動
分ΔＦ、が知れる。但し、ロール偏心以外の入側板厚変
動や温度変動等による圧下力変動はその周期がロール偏
心のそれに比べて十分長いから、ロール偏心の周期程度
の短い期間であると、直線近似が可能である。そこで、
圧下刃の全変動分ΔＦとロール偏心以外の外乱による圧
下力変動分の近似値Δｄとから、ロール偏心による圧下
力変動分ΔＦＲが求まる。第２図の（ａ）において、Δ
Ｆｄはロール偏心以外による圧下力変動、ΔＦはΔＦ−
にロール偏心による圧下力変動が重畳したもの、Ｔはロ
ール偏心の周期である。第２図−（ａ）における１周期
目の始めと終シを直線で結び、この直線からの圧下力変
動ずれを、ロール偏心による圧下力変動として第２図（
ｂｌに示す。そこで、ロール偏心の２周期目に、下 １周期目で求めたロール偏心による圧９力変動に基づく
信号によって圧下制御系を作動させてロール間隙を調整
することによシ、ロール偏心制御を行うことができる。

２周期目のロール偏心による圧下力変動も１周期目と同
様にして求められるが、１周期目でロール偏心以外によ
る圧下力変動を直線近似で求めたことによるロール偏心
の誤差と、１周期目と２周期目とで外乱が微少に変化す
ることによシ、第２図（ｂ）の如く２周期目でもロール
偏心による圧下力変動が零にならず幾分残る。そこで、
３周期目では、１周期目と２周期目でそれぞれ求めたロ
ール偏心による圧下力変動の和に基づく信号で圧下制御
系を補正制御する。以降の各周期についても同様に行う
。第１図に戻ると、圧下力検出器４から圧下力変動に相
当する信号が得られ、圧下位置検出器６からラム位置変
位に相当する信号が得られる。ここで、圧下力検出器４
から得られる圧下力変動をＰ、圧下位置検出器６から得
られるラム位置変位をＳ、ラム位置変位Ｓを圧下刃に換
算した値をＰｓ　とする。演算器９はＰ−Ｐｓに相当す
る信号を出力する。そしてサンシラ８が演算器９の出力
をパルス信号５ａがきたときだけサンプリングする。今
、ノ々ツクアップロール２の１回転につきｎ個のパルス
が発振されるものとし、１個目のノぞルスをロール偏心
の１周期目の始めとする。すると、圧下力変動Ｐが、１
個目、２個目、・・・、（ｎ−１）個目の／ぞルスによ
り、ｐＨ＊　ｐｔｓ　Ｈ・・・ｔ　Ｐｔ　（ｎ−ｔ）と
サンプリングされ、またディジタル化されて計算器１１
に記憶される。ロール偏心１周期目の終シ、即ちｎ個目
のノぐルスにより、計算器１１はその時の圧下力変動を
Ｐ２１とし、信号１１ａを出して計数器１０をリセット
させる。また計算器１１は各サンプリング点におけるロ
ール偏心による圧下力変動ＰＲ□。

Ｐ　、・・・、ＰＲ（ｎ−□）＋ＰＲｎを次式によシ計
算する。

なお、Ｐ　＝ＰＲｎ；０　とするが、これによって−膜
性を失うことはない。ロール偏心２周期目では、計算器
１１は１周期目と同様にして、Ｐ２□、Ｐａ５ｔ・・・
Ｐ２ｎを記憶すると共に、前式（８）で求めたロール偏
心による圧下力変動ＰＲ□、ＰＲ□、・・・、ＰＲｎの
２倍の信号を出力する。２周期目が終ったら、１周期目
と同様にして、２周期目におけるロール偏心による圧下
力変動の計算を行い、これに１周期目での計算値を加え
たものをロール偏心による圧下力変動とする。以降の各
周期についても同様である。

上述したロール偏心制御では位相補正について説明して
いないが、計算器１１からのロール偏心制御信号はＤ／
Ａ変換器１８によってアナログ信号１８ｍに変換されて
演算器１９に与えられる。一方では１．圧下用シリンダ
１７のラム位置変位量を表わす圧下位置検出器６の出力
６ａが、サンプラ８と同期したサンプラ２１によってサ
ンプリングされ、Ａ／Ｄ　変換器２２でデジタル信号２
２ａＫ変換づれて計算器１１に記憶される。

位相遅れ検出用計算器２３では、換算器２０の出力であ
る圧下用シリンダ１７への変位指令信号Ｓ　（ｔ）と、
サンプラ２１及びＡ／Ｄ変換器２２を経た圧下用シリン
ダ１７の実変位を表わすラム位置変位信号Ｒ（ｔ）とか
ら、前述した式ｆｉｌ〜式（５）による演算を行い、圧
下制御系の位相遅れφｌを検出する。ここで算出した位
相遅れ検出信号２３ａは計算器１１に入力される。計算
器１１は、前述したロール偏心制御信号を発生する過程
において、検出した位相遅れφｌに相幽する時間幅だけ
早めにロール偏心制御信号を出力する。

なお、上述した説明はフーリエ級数の１次についてのも
のであるが、もちろん高次について位相差を求めて補正
を行っても良い。

また、位相遅れ補正の実施に際しては、急激な補正値の
変更を避けるため、前回補正量との平滑化を行っても良
い。平滑化の方法としては、例えば下式（９）がある。

φ１．ｎ””βφ□、ｎ＋（１−β）φ′□、ｎ−□・
・・式（９）ここに、β：平滑係数（０≦β≦１） φ′　　：今回補正値 １、ｎ φ□、ｎ　：今回検出値 町、ｎ−１’前回補正値 更にまた、上述した位相遅れ補正方法を、従来から用い
られている各種の補正方法と併用しても良い。

〈発明の効果〉 本発明によれば、常時ロール偏心制御中に圧下用シリン
ダへの変位指令信号と圧下用シリンダの実変位信号との
位相差を算出するため、次のような効果がある。

（１］　　圧延速度の変動等、圧延条件に変化があって
も位相遅れをその都度正確に把握できる。

（２）圧下応答特性の経時的変化にも自動的に対応でき
る。

（３）　　検出が比較的簡単であり、検出・補正装置を
容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による位相遅れ補正方法を適用したロー
ル偏心制御装置の一実施例を示すブロック図、第２図は
ロール偏心制御の説明図である。 図面中、１は圧延機のワークロール、２は、Ｓツクアッ
プロール、３は被圧延機、４は圧下力検出器、５は回転
位置検出器としてのノクルス発振器、６は圧下位置検出
器、８と２１はサンプラ、９は演算器、１０は計数器、
１１はロール偏心波形検出・制御用計算器、１２と２０
は換算器、１３と２２はＡ／Ｄ　変換器、１４はコンノ
ぐレータ、１５はサーボアンプ、１６はサーボ弁、１７
は圧下用シリンダ、１８はＤ／Ａ変換器、１９は演算器
、２３は位相遅れ検出用計算器である。 ムＦ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 油圧圧下式圧延機のロール偏心制御装置において、圧下
   用シリンダへの変位指令信号と当該圧下用シリンダの実
   変位信号との位相差をもつてロール偏心制御の位相遅れ
   補正量とするロール偏心制御の位相遅れ補正方法。