JPS6320117A - 蛇行制御装置 - 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］ 本発明は圧延材の蛇行を制御する方法及びその装置に関
するものである。

［従来の技術］ 圧延作業においては、圧延中の条件によって圧延材がロ
ールの中央に留まることができずに第７図に示すごとく
圧延の進行と共にロール端部の方へ移動してしまう現象
がよく知られており、蛇行と呼ばれている。

ここで、圧延材の蛇行について簡単に説明すると、第６
図は何等かの原因で圧延材ａがワークロールｂの中央か
ら右側へ奇ってしまった状態を示すもので、第６図のよ
うになると、ロールギャップが左右で不均一になり、右
側のギャップが左側よりも広くなる。ところでワークロ
ールｂの周速は左右で一様であるにもかかわらずも側の
方のギャップが広いので、単位時間当りの圧延材の体積
流量は右側の方が大きくなる。

又、入側での圧延材の厚さが左右対称であるとすれば、
より大きい体積流量の側では材料がより早く引込まれる
ことになる。この結果、第７図に示すにうに圧延材ａは
入側で右側へ奇ってゆき（Ａ×）、出側ではキャンバ（
Ａ　ｙ）が発生する。そのため、ロールギャップの左右
差も更に大きくなり、圧延′ｖＪａは更に急速に右端へ
近付いてゆき、蛇行という現象が起る。それと共にキャ
ンバも増大する。

斯かる蛇行及びそれに伴なうキャンバを防止するため、
圧延材に凸クラウンがつくような条件で圧延することが
効果がある。しかし、近年圧延材の品質向上、歩留り向
上の要求が厳しくなると共に凸クラウンをできるだ（プ
減らし長手方向、幅方向共に均一な厚さ分布をもつよう
に圧延することが要求されている。このような条件では
圧延材の蛇行を発生させ易く、安定した操業は難しい。

近年、上記蛇行を防止する手段の１つとして、圧延材が
蛇行すると、左右のロードセルｃ、ｄ（第６図参照）に
かかる力が変化するので、これを検出して蛇行を知り、
荷重の増えた側のロールギャップを狭くするように圧下
装置を動かして防止しようとする手段が提案されている
。

しかし、上述の手段では、蛇行による出力変化と圧下装
置を操作したための出力変化が混ってしまう等の不具合
がおり、制御系が不安定で発散振動を起し易く、又精度
も不充分で全く実用に耐えないという欠点がある。

そこで、本件発明者等は上記問題点を解消するために、
例えば、特願昭５８−６５１０９号明細書に示すような
蛇行制御手段を提案した。該蛇行制御手段では、圧延機
入側の作業側、駆動側に、圧延材の幅端部位置を検出す
る検出器を設け、各検出器の出力信号の差を演算して蛇
行量を求める演算器と、圧延材の目標位置を与える設定
器とを設け、前記演算器の出力信号と設定器の目標信号
とを比較演算する装置と、該装置で得られた信号を処理
して作業側と駆動側の圧下修正信号として出力する蛇行
制御調節装置とを備えて成り、該圧下修正を信号により
作業側、駆動側のロールギャップを変更させるようにし
ている。すなわち、前述した蛇行の生じるメカニズムか
ら分るように、圧延材の蛇行した側のロールギャップを
閉じ、反対側を同量だけ開けるという操作を行なうよう
にしている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが上述の蛇行制御手段をタンデム圧延機に適用し
た場合、定常時（圧延材に対して張力を付加した場合）
には、蛇行制御調節装置の制御ゲインを張力零の場合の
理論値の数倍以上も上げなければ蛇行は修正されないと
いうことを、発明者は理論的検討及び実機テストにより
見出した。従って、この状態で圧延材が所定の圧延機を
扱けると圧延材には張力が無くなるのでオーバーゲイン
となり、圧延材尾端部で蛇行制御が不安定となる現象が
生じる。なお、ここで言う制御ゲインとは、１ｍｍ蛇行
したとき何ミクロンのロールギャップ変更指令を出力す
るかということ決める比例係数のことで、これを大きく
すると、ｉ　ｍｍ蛇行量当たりのロールギャップ変更量
が大きくなり、制御は強く効くことになる。

上記の理由について、第８図及び第９図により説明する
と、圧延材ａに張力が付加されている場合、蛇行制御に
よって圧延材ａが蛇行した側（第８図及び第９図では駆
動側）のロールギャップを閉じ、圧延材ａを圧延機中心
位置まで戻そうとすると、蛇行した側の材料が伸び、当
該圧延機入側で圧延材ａの幅方向には第９図に示すよう
な張力分布が生じる。すなわち、ロールギャップを閉じ
た側の後方張力応力がロールギャップを開いた側の後方
張力応力よりも低くなる。このことは、見掛は上ロール
ギャップを閉じた側の変形抵抗が増えたことと等価で（
なぜなら、張力が減少したので）、その結果ロールへの
圧力反力が増大し、ロールギャップは拡大する。従って
、蛇行制御で、ギャップを閉じた効果が打消される結果
となる。このように、張力付加時には、蛇行制御による
レベリングの効果が張力のフィードバックにより打消さ
れるので、蛇行制御調節装置の制御ゲインをかなり大き
く設定してレベリングの効きを強くしなければならない
。それに対して、圧延材の張力が零の場合には、蛇行制
御によるレベリングの効果が、張力によって打消される
ことがないので、制御ゲインを張力付加時のままにして
おくと、蛇行制御が効き過ぎ、安定した蛇行制御を行う
ことが困難となる。

第１０図（イ）（Ｄ）には、圧延材尾端が圧延機を尻抜
（プした場合の蛇行量が示されている。第１０図（イ）
は蛇行制御をしない場合で、圧延材尾端は張力がなくな
り片側へＹｌだけずれている。又第１０図（ロ）は蛇行
制御をした場合で圧延材尾端の片側へのずれを制御する
が、張力が零では比例ゲインが大き過ぎるため蛇行制御
が効き過ぎて大きな行過ぎを生じ、圧延材は両側へＹ２
　、Ｙ：ｉとずれ、蛇行制御が不安定となる。

本発明は上述の知見に基き、タンデム圧延機による圧延
時に、圧延材尾端が上流の圧延機を尻抜けした後も下流
の圧延機で安定した蛇行制御を行い得るようにすること
を目的としてなしたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、タンデム圧延機において所要の圧延機の入側
若しくは出側のうち少くとも何れか一方における圧延材
幅端部位置から圧延材の蛇行量を求め、該蛇行量と圧延
材の目標位置との差から制御ゲインを基に左右の圧下修
正信号を求め、該圧下修正信号によって前記所要の圧延
機の左右ロールギャップを調整し、圧延材の蛇行制御を
行うに際し、圧延材尾端が前記所要の圧延機に対し上流
の圧延機を尻抜けする場合には尻抜けのタイミングに合
わせて前記所要の圧延機の圧下修正信号を求める場合の
ゲインを無張力時のゲインに変更して蛇行制御を行うよ
うにしている。

［作　　用］ 検出器で検出された圧延材幅端部位置から圧延材蛇行量
が求められ、該蛇行量と圧延材目標位置との差から制御
ゲインに基づいて左右の圧下修正信号が求められ、該圧
下修正信号によって左右のロールギャップが調整されて
蛇行制御が行われ、圧延材尾端が上流側の圧延機を尻抜
けする場合は尻抜けのタイミングに合わせて上述の制御
ゲインが無張力時のゲインに下げられ、引続き蛇行制御
が行われる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図〜第３図は本発明の一実施例で、図中１ａは上流
側圧延機、１ｂは下流側圧延機、１Ｃは上流側圧延機１
ａと下流側圧延機１ｂとの間に配設した圧延機、２は上
流側圧延機１ａの圧延荷重を検出するための荷重検出器
である。

下流側圧延機１ｂは上下のワークロール３，４、上下の
バックアップロール５，６、上下のバックアップロール
５，６の両軸端を支持している下バツクアツプロールチ
ョック７．８、各下バツクアツプロールチョック７．８
に圧下刃を作用させる油圧シリンダ９．１０を備え、圧
延材１１を圧延するようになっており、左右の油圧シリ
ンダ９，１０へ流入、流出する圧油の量をサーボ弁１３
．１４によって制御するようにすると共に、油圧シリン
ダ９．１０のピストンの動きを検出する変位検出器１５
゜１６を油圧シリンダ９，１０に取り付け、該変位検出
器１５．１６からの信号と蛇行制御調節器２４よりの信
号とを比較する加算アンプ１７．１８を設【プる。

左右のロールギャップは、サーボ弁１３．１４により油
圧シリンダ９．１０に流入、流出する圧油の量を制御す
ることによって設定するようにし、ロールギャップの変
動は、油圧シリンダ９，１０のピストンの動きを検出す
る変位検出器１５．１６によって間接的に測定し、加算
アンプ１７．１８により設定信号と比較して差があると
その差でサーボ弁１３．１４をコントロールすることに
より修正するようにする。又上記下流側圧延機１ｂの入
側の左右に圧延材１１０発する光を基にその幅端部位置
を検出する蛇行量検出器１９ａ、１９ｂを設置し、該各
検出器１９ａ、１９ｂからの信号の差、すなわち圧延材
１１の蛇行量を演算器２０にて求め、蛇行量と設定器２
１からの目標信号とを比較演算器２２で比較演亦し、得
られた蛇行量偏差信号２３を蛇行制御調節器２４で処理
し得るように構成する。

蛇行制御調節器２４は、上流側圧延機１ａの荷重検出器
２で検出された圧延材尾端の尻抜は信号２９により起動
するタイマー３６の信＠３７によりオフになる切換えス
イッチ２５とオンになる切換えスイッチ２６、蛇行量偏
差信号２３に制御ゲインＫＰＴ或いはに、を掛ける調節
器本体２７．２８を備え、圧延材１１が上流側圧延機１
ａと下流側圧延機１ｂの両方に噛込まれている場合には
、調節器本体２７から出力された信号を左右の圧下修正
信号３０、３１として前記加算アンプ１７．１８に加え
１ｑるように構成し、圧延材１１の尾端が上流側圧延機
１ａから尻抜けしたら調節器本体２８から出力された信
号を左右の圧下修正信号３２．３３として前記加算アン
プ１７．１８に加え得るように構成する。

又調節器２４の出力は、例えば、圧延材１１が作業側へ
寄った場合には作業側のロールギャップを締めて駆動側
のロールギャップを聞【プる方向に、又、圧延材１１が
駆動側へ寄った場合は上記とは逆に［１−ルギャップの
制御が行われるよう方向が定められて加算アンプ１７．
１８に加えられるようになっている。

圧延材１１が上流側圧延機１ａと下流側圧延機１ｂの何
れにも噛込まれ下流側圧延機１ｂ入側の圧延材１１に張
力が付加されている定常時には、上流側圧延機１ａの荷
重検出器２からは下流側圧延機１ｂの蛇行制御調節器２
４に灰抜（ブ信号は与えられない。このため、下流側圧
延機１ｂの蛇行制御調節器２４では切換えスイッチ２５
はオンになり切換えスイッチ２６はオフになっている。

演算器２０では蛇行量検出器１９ａ、１９ｂで検出され
た圧延材１１の幅端部位置から蛇行量が求められ、該蛇
行量は比較演算器２２で設定器２１からの圧延材の目標
値と比較演算されて蛇行量偏差が求められ、該比較演算
器２２から出力された蛇行量検出器＠２３は蛇行制御調
節器２４に与えられ、切換えスイッチ２５を経て調節器
本体２７で制御ゲインＫＰＴを掛（プられ、圧下修正信
号３０．３１として加算アンプ１７．１８へ与えられる
。従って、加算アンプ１７．１８では実際の油圧シリン
ダ９，１０のビス１〜ンの変位信号と圧下修正信号との
比較が行われて、差信号によりサーボ弁１３．１４は油
圧シリンダ９，１０への圧油の流入、流出量を制御し、
その結果、左右のロールギャップが変更され、前記した
メカニズムで蛇行のそれ以上の進行は喰い止められ、圧
延材１１は設定器２１で与えられている目標値まで戻さ
れる。

圧延材１１の尾端が上流側圧延機１ａから尻抜しブする
と、上流側圧延機１ａの荷重検出器２から下流側圧延機
１ｂの蛇行制御調節器２４に灰抜り信号２９により起動
されるタイマー３６からの信号３７が加えられて切換え
スイッチ２５がオフになると共に切換えスイッチ２６カ
（オンになる。従って、比較演算器２２からの蛇行量偏
差信号２３は切換えスイッチ２６を経て調節器本体２８
に加えられ、制御ゲインＫＰＴよりも小さい制御ゲイン
に、を掛【プられて圧下修正信号を信号３２　、３３と
して加算アンプ１７．１８に与えられ、上述と同様にし
て蛇行制御が行われる。第５図（イ）仲）に示した例で
は圧延材１１の張力が零になる時点と制御ゲインに、１
かに、に変更される時点とは同時刻である。

ところで、油圧シリンダ１０，９、変位検出器１６゜１
５、サーボ弁１４．１３で構成される圧下装置には応答
遅れがあるので、圧延材１１の尾端が圧延機１Ｃを尻抜
けすると同時に制御ゲインＫＰＴがＫＰに変更されても
左右のロールギャップがすぐには変らず、オーバーゲイ
ンの状態を修正することは難しい。これを解決するため
には、タイマー３６を、該タイマー３６からの信号３７
が、圧延機１Ｃを圧延材１１の尾端が抗板けする少し前
に出力されるように設定すると良い。

第４図は本発明に使用する蛇行制御調節器２４の他の例
で、第３図の比較演算器２２からの蛇行量偏差信号２３
は調節器本体２７に加え得るようにし、調節器本体２７
からの出力は掛算器３４に与え得るようにし、関数発生
器３５からの出力信号は切換えスイッチ２６を介して掛
算器３４に与え得るようにする。

下流側圧延Ｂｉｂ入側の圧延材１１に張力が付加されて
いる場合には、切換えスイッチ２６はオフになっている
ため、蛇行量偏差信号２３は調節器本体２７で制御ゲイ
ンＫＰＴを掛けられ、掛算器３４を経て圧下修正信号と
して出力されるが、上流側圧延機の荷重検出器から圧延
材１１尾端の抗板は信号２９により起動されるタイマー
３６からの信号３７を受けると切換えスイッチ２６がオ
ンになり、関数発生器３５から、時間と共に減少し一定
時間経過後に一定の値になる最大値が１よりも小さい比
例係数Ｋが出力されて切換えスイッチ２６ｈ１ら掛算器
３４に与えられ、調節器本体２７で制御ゲインＫＰＴを
掛けられた蛇行量偏差信号と前記関数発生器３５からの
比例係数Ｋが掛算器３４で掛けられ、圧下修正信号とし
て出力される。この場合、圧延材尾端側に張力が付与さ
れない場合の制御ゲインＫＰはに、＝に−に、□で表わ
され、これを図示すると第５図（ハ）のようになる。

なお、本発明の実施例では、圧延材の目標位置を設定器
２１で与える場合について説明したが、圧延材１１の圧
延機への初期噛込み位置をメモリーしてそれを制御目標
として与えるようにしたり或いは圧延材１１を圧延材幅
方向の任意の位置を通すように自由に設定変更しても実
施できること、圧延材が冷間圧延材の場合は圧延材の上
方若しくは下方に光源を設置することにより本発明の適
用が可能なこと、四段圧延機に限らず蛇行が問題となる
すべての形式の圧延機へ適用できること、制御回路はハ
ードウェアではなくコンピュータを使ったソフトウェア
でも構成できること、蛇行量検出器を圧延機の入側、出
側の両方に付設し、両者の信号を基に本発明の制御装置
を構成することもできること、その伯、本発明の要旨を
逸脱しべい範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論
である。

［発明の効果１ 本発明の蛇行制御方法及びその装置によれば、圧延材が
無張力の場合も安定した蛇行制御を行うことができると
いう優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例の説明図で、第１図
は定常時の蛇行制御の説明図、第２図は無張力時の蛇行
制御の説明図、第３図は蛇行制御装置の詳細図、第４図
は本発明に使用する蛇行制御調節器の他の例の説明図、
第５図（イ）は圧延材尾端側が張力を付加された状態か
ら無張力に変化する状態を示すグラフ、第５図（Ｏ）（
ハ）は第５図（イ）に示すように張力が付加された状態
から無張力に変化する場合の制御ゲインを示すグラフ、
第６図は圧延材がロールの一端側へ蛇行する場合の説明
図、第７図は第６図の平面図、第８図及び第９図は無張
力時に制御ゲインを減少させる理由の説明図、第１０図
（イ）は蛇行制御を行わない状態で甲延材尾端が無張力
になった場合の蛇行の説明画、第１０図（０）は蛇行制
御を行った場合に圧延材尾端が無張力になった場合の蛇
行の説明図である。 図中１ａは上流側圧延機、１ｂは下流側圧延機、１Ｃは
１ａと１ｂの間の圧延機、２は荷重検出器、９゜１０は
油圧シリンダ、１３．１４はサーボ弁、１５．１６は変
位検出器、１７．１８は加算アンプ、１９ａ、１９ｂは
蛇行量検出器、２０は演算器、２１は設定器、２２は比
較演算器、２４は蛇行制御調節器、２５．２６は切換え
スイッチ、２７．２８は調節器本体、３４は掛算器、３
５は関数発生器を示す。 味 派 姫−υ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）タンデム圧延機において所要の圧延機の入側若しく
   は出側のうち少なくとも何れか一方における圧延材幅端
   部位置から圧延材の蛇行量を求め、該蛇行量と圧延材の
   目標位置との差から制御ゲインを基に左右の圧下修正信
   号を求め、該圧下修正信号によって前記所要の圧延機の
   左右ロールギャップを調整し、圧延材の蛇行制御を行う
   に際し、圧延材尾端が前記所要の圧延機に対し上流の圧
   延機を尻抜けする場合には少くとも尻抜けの時点までに
   前記所要の圧延機の圧下修正信号を求める場合のゲイン
   を無張力時のゲインに変更して蛇行制御を行うことを特
   徴とする蛇行制御方法。 ２）タンデム圧延機において所要の圧延機の入側若しく
   は出側のうち少くとも何れか一方における作業側、駆動
   側に設けられ圧延材幅端部位置を検出する検出器と、該
   検出器の出力信号の差を演算して蛇行量を求める蛇行量
   演算装置と、該蛇行量演算装置の出力信号と圧延材の目
   標位置信号を比較演算する比較演算装置と、該比較演算
   装置で得られた信号から作業側と駆動側の圧下修正信号
   を求め出力すると共に圧延材が上流の圧延機を抜ける、
   少くともその時点までに蛇行制御の制御ゲインを無張力
   時の設定値に変更し得るようにした蛇行制御調節装置を
   備え、前記圧下修正信号により作業側、駆動側のロール
   ギャップを変更させるようにしたことを特徴とする蛇行
   制御装置。