JP2004298932A - 圧延機の板クラウン算出方法および圧延機の板厚・板クラウン制御方法ならびに算出用プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】出側の板クラウンの変化量を検出するためのセンサを用いず、低コストで出側板厚および出側板クラウンを修正することができる圧延機の板クラウン算出方法、制御方法およびこれらの算出および制御に用いるプログラムを提供する。
【解決手段】圧延材Ｓを圧下する第一ロール１１と、第一ロール１１を支持する第二ロール１２と、第一および第二ロール１１，１２を圧下する圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂと、圧延材Ｓの出側板厚および出側板クラウンが目標値に等しくなるように各圧下手段による第一および第二ロール１１，１２への圧下力を制御する制御手段３とを備える。この制御手段３は第一および第二ロール１１，１２の圧延荷重に基づいて、圧延材Ｓの出側板厚および出側板クラウンが互いに干渉することなく目標値に追従するように、各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂの圧下力を制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】圧延材Ｓを圧下する第一ロール１１と、第一ロール１１を支持する第二ロール１２と、第一および第二ロール１１，１２を圧下する圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂと、圧延材Ｓの出側板厚および出側板クラウンが目標値に等しくなるように各圧下手段による第一および第二ロール１１，１２への圧下力を制御する制御手段３とを備える。この制御手段３は第一および第二ロール１１，１２の圧延荷重に基づいて、圧延材Ｓの出側板厚および出側板クラウンが互いに干渉することなく目標値に追従するように、各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂの圧下力を制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼帯および鋼板などによって代表される板状または帯状の圧延材の板厚および板クラウンの目標値に対する変動を、板厚修正および板クラウン修正が相互に干渉することなしに制御することができる圧延機の板クラウン算出方法および板厚・板クラウン制御方法ならびに算出用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
板クラウンを制御する圧延機には、ペアクロスミル、ＣＶＣミル、ＨＣ／ＶＣミルなどが利用されており、これらのミルの板クラウンの制御量はいずれもプリセットで設定されることが多いために、高速応答性を有していない。この問題を解決するために、従来の技術では、圧延材の一方側にたわみやすい第一ロールと、第一ロールを支持する第二ロールとが設けられ、圧延材の他方側には剛性の高い圧延ロールが設けられ、第一および第二ロールには、圧下手段によって圧延荷重が与えられ、この圧下手段による第一および第二ロールの圧延荷重は、荷重検出手段によって検出される。
【０００３】
出側板クラウン変化の修正は、荷重検出手段によって検出された圧延荷重の変化に基づいて、出側板クラウンを目標値に近づけるために必要な圧下位置変化量を求めて第一および第二ロールの圧下位置を修正し、出側板厚変化の修正は、出側板厚を目標値に近づけるために必要な圧下位置変化量を求めて第一および第二ロールの圧下位置を修正するという制御によって達成している（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２１０５０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
出側板クラウンは、圧延荷重の和だけでなく、第一ロールと第二ロールとの圧延荷重の比によっても変化する。従来の技術では、圧延荷重の和として検出された値が変化した場合、その圧延荷重和の変化量に基づいて出側板クラウンを修正することができるが、第一ロールと第二ロールとの圧延荷重比が変化しただけで、圧延荷重和が変化しない場合は、前記のような出側板クラウンを修正することができない。したがって、出側板クラウンの変化量を検出するために新たにクラウン検出器などのセンサを設ける必要があり、センサおよびその検出結果を反映するための制御装置などにより、コストが増加してしまうという問題がある。また、センサを設けて出側板クラウンの変化を検出できたとしても、センサの設置箇所が圧延機出側後方となり、ダイナミック制御を行うべく検出された出側板クラウンをフィードバックしても検出時間の遅れにより、充分な効果が得られないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、圧延荷重の和が変わらなくても出側板クラウンの変化量を検出するためのセンサを用いずに、出側板厚および出側板クラウンを修正することができるようにした圧延機の板クラウン算出方法、圧延機の板厚・板クラウン制御方法および圧延機の板厚・板クラウン算出用プログラムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、圧延材を圧下する第一ロールと、第一ロールを支持する第二ロールと、第一および第二ロールを圧下する圧下手段とを備える圧延機の板クラウン算出方法において、
第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重に基づいて、圧延材の出側板クラウンの変化量を算出することを特徴とする圧延機の板クラウン算出方法である。
【０００８】
本発明に従えば、第一ロールの圧延荷重と第二ロールの圧延荷重とに基づいて、圧延材の出側板クラウンの各変化量が算出されるので、第一ロールと第二ロールとの圧延荷重比が変化しただけで、圧延荷重和が変化しない場合でも、前記従来のように、出側板クラウンの変化量を検出するためのセンサを、圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに前記第一および第二ロールの各圧延荷重から板クラウンを求めることができる。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、圧延材を圧下する第一ロールと、第一ロールを支持する第二ロールと、第一および第二ロールを圧下する圧下手段と、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に等しくなるように、前記圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重に基づいて、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように、前記圧下手段の圧下力を制御することを特徴とする圧延機の板厚・板クラウン制御方法である。
【００１０】
本発明に従えば、圧延材を圧下する第一ロールと、第一ロールを支持する第二ロールと、第一および第二ロールを圧下する圧下手段と、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に等しくなるように、前記圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を制御する制御手段とを備える。
【００１１】
前記制御手段は、第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重に基づいて、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように、前記圧下手段の圧下力を制御するので、別途に出側で板クラウンの変化量を検出するクラウン検出器などのセンサを圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに、圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を変化させて圧延材に作用する圧延荷重を制御し、出側板厚および出側板クラウンを目標値に修正することができる。
【００１２】
請求項３記載の本発明は、前記制御手段は、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、前記制御手段は、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させるので、板厚を制御したときの板クラウンへの影響および板クラウンを制御したときの板厚への影響が生じることを防止し、板厚目標値の変化および板クラウン目標値の変化の修正に対する応答性が向上される。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、前記制御手段は、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうち少なくとも１つの外乱の入力に対して、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、前記制御手段は、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうち少なくとも１つの外乱の入力に対して、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させるので、前記入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうちの１または複数が外乱として制御手段に入力されても、出側板厚の修正量および出側板クラウンの修正量が相互に干渉することが防がれ、外乱による応答性の低下が防がれる。
【００１６】
請求項５記載の本発明は、前記制御手段は、出側板厚および出側板クラウンの目標とする応答波形が指定されることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、前記制御手段は、出側板厚および出側板クラウンの目標とする応答波形を指定することができるので、設計の結果として応答が決定するのではなく、所望の応答を得るための設計ができるので、制御系の設計が容易となる。
【００１８】
請求項６記載の本発明は、コンピュータを、圧延材を圧下する第一ロールの圧延荷重および第一ロールを支持する第二ロールの圧延荷重を検出する手段、および前記圧延荷重検出手段によって検出された第一および第二ロールの各圧延荷重に基づいて、出側板厚および出側板クラウンの各変化量を算出する演算手段として機能させることを特徴とする圧延機の板厚・板クラウン算出用プログラムである。
【００１９】
本発明に従えば、コンピュータによってプログラムを実行することによって、圧延荷重検出手段は、第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重を検出し、演算手段は、前記圧延荷重検出手段によって検出された各圧延荷重に基づいて、出側板厚および出側板クラウンの各変化量を算出する。このようにして演算手段によって出側板厚および出側板クラウンの各変化量を求めるコンピュータは、圧延機を圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように圧下力を制御する制御装置として実現することによって、別途に出側で板クラウンの変化量を検出するクラウン検出器などのセンサを圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに、圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を変化させて、圧延材に作用する圧延荷重を制御し、出側板厚および出側板クラウンを目標値に修正することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の圧延機の板厚・板クラウン制御方法が適用される圧延設備１の正面図である。本実施の形態の圧延設備１は、圧延機２と、この圧延機２を制御する制御手段３とを含む。前記制御手段３は、後述するように、ソフトウエアプログラムを実行することによって、前記圧延機２を制御するコンピュータによって実現される。
【００２１】
圧延機２は、たとえば鋼帯などの帯状の圧延材Ｓのパスラインに関して上側に、第一ロール１１と第二ロール１２とが設けられ、前記通板経路に関して下側に、第一および第二ロール１１，１２に比べて大径の圧延ロール２１が設けられる３段圧延機である。
【００２２】
第一ロール１１は、圧延材Ｓを直接圧下するワークロールであり、そのロール軸の軸線方向両端部は、軸受部１３ａ，１３ｂによってパスラインに垂直な水平軸線まわりに回転自在に軸支される。第二ロール１２は、その胴長Ｌ１が前記第一ロール１１の胴長Ｌ２の約６５％と短くした短胴ロールであり、そのロール軸の軸線方向両端部は、軸受部１４ａ，１４ｂによってパスラインに垂直な水平軸線まわりに回転自在に軸支される。各一対の軸受部１３ａ，１３ｂ；１４ａ，１４ｂ上には、圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられる。
【００２３】
前記圧延ロール２１は、圧延材Ｓを下方から直接接触して圧下するワークロールであるとともに、その直径は第一ロール１１の約２倍程度とされ、第一ロール１１の約１０倍の剛性によって大きな強度で圧延材Ｓを支持する支持ロールでもある。圧延ロール２１のロール軸は、その軸線方向両端部が軸受部２２ａ，２２ｂによって軸支され、各軸受部２２ａ，２２ｂは高さ調整手段２３ａ，２３ｂによって支持されている。この高さ調整手段２３ａ，２３ｂは、各軸受部２２ａ，２２ｂを下から支持する左右各２つの楔部材２４ａ１，２４ａ２；２４ｂ１，２４ｂ２と、下側に配置される各楔部材２４ａ２，２４ｂ２を相互に連結する連結部材２５とを有する。上側に配置される各楔部材２４ａ１，２４ｂ１には、前述の軸受部２２ａ，２２ｂがそれぞれ固定される。連結部材２５は、たとえばねじ棒によって実現され、図示しないハンドルなどの操作具をその軸線まわりに回動操作することによって、一方向に回動されたときには各軸受部２２ａ，２２ｂを上昇させ、他方向に回動されたときには各軸受部２２ａ，２２ｂを下降されて、パスラインの高さを調整することができる。
【００２４】
第一ロール１１の各軸受部１３ａ，１３ｂと圧延ロール２１の各軸受部２２ａ，２２ｂとの間には、第一および第二ロール１１，１２の重量を支えるためのバランスシリンダ２６ａ，２６ｂが介在される。
【００２５】
第一ロール１１の各圧下手段１５ａ，１５ｂおよび第二ロール１２の各圧下手段１６ａ，１６ｂは、各ロール１１，１２の軸線方向の内側に隣接して配置され、各基部は圧延機ハウジング２７の左右のハウジングウィンドウ２８ａ，２８ｂの上部下面によって上方から支持される。各ハウジングウィンドウ２８ａ，２８ｂの上部下面と各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂとの間には、圧延荷重を検出するための圧下力検出器３０ａ，３０ｂ；３１ａ，３１ｂがそれぞれ介在される。これらの圧下力検出器３０ａ，３０ｂ；３１ａ，３１ｂは、たとえばロードセルによって実現される。
【００２６】
各ハウジングウィンドウ２８ａ，２８ｂは、各上部がビーム２９によって連結される。前記圧下手段１５ａ，１５ｂは、前記ビーム２９ではなく、ビーム２９よりも格段に剛性の高い各ハウジングウィンドウ２８ａ，２８ｂ自体に取付けられ、各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂの圧下力に対して大きな反力で抗することができる。
【００２７】
圧延機２のハウジング２７は、圧延荷重に対して充分に高い剛性を有していないため、圧延中に圧延機２の入側において圧延材Ｓの板厚変動などがあれば、ハウジング２７が歪みを生じたり、第一ロール１１がたわみを生じ、ロールギャップＧが変化する。
【００２８】
そこで、本実施の形態の圧延機２では、第一ロール１１および第二ロール１２の各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂによる圧下量を最適に制御することによって、上記のようなロールギャップＧの変化を修正し、圧延機２の出側における圧延材Ｓの板厚および板クラウンを、板厚修正と板クラウン修正とが互いに干渉することなしに制御され、パススケジュールで設定した目標値に速やかに追従させることが可能となる。
【００２９】
図２は、圧延機２に備えられる圧下手段１５ａを示す断面図である。前述の第一および第二ロール１１，１２に圧下力を与える圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂのうち、代表的に、第一ロール１１のロール軸の軸線方向一端部に設けられる一方の圧下手段１５ａについて述べ、残余の圧下手段１５ｂ；１６ａ，１６ｂについては同様に構成されるため、重複を避けて説明は省略する。前記圧下手段１５ａは、複動油圧シリンダ（以下、単にシリンダと略記する）５０と、このシリンダ５０に制御手段３からの駆動信号によって作動油を供給する油圧調整手段５１とを含む。
【００３０】
シリンダ５０は、シリンダ本体５２と、シリンダ本体５２に挿入されて伸長および縮退するピストン５３とを有する。シリンダ本体５２は、有底筒状のシリンダチューブ５４と、シリンダチューブ５４の開口部に気密に固定される端板５５とを有し、内部には前記ピストン５３が収容されるピストン室５６が形成される。
【００３１】
前記ピストン５３は、シリンダ本体５２のピストン室５６を２つの圧力室５７ａ，５７ｂに仕切り、その中央には軸部５８が同軸にかつ一体的に設けられる。軸部５８は、前記端板５５の軸孔５９を挿通し、端面にはピストンロッド６０が同軸に固定される。シリンダチューブ５４の底部は、前述の圧下力検出器３０ａを介して、ハウジングウィンドウ２８ａの上部下面によって支持される。前記シリンダ本体５２には、一方の圧力室５７ａに連通する第１ポート４８と、他方の圧力室５７ｂに連通する第２ポート４９とが形成される。
【００３２】
このようなシリンダ５０には、シリンダ本体５２に対するピストン５３の伸長および縮退の変位量、したがって圧下手段１５ａによる第一ロール１１の軸線方向一端部側の圧下量を検出するための圧下量検出手段６３が設けられる。この圧下量検出手段６３は、シリンダ本体５２の底部から開口部に向けて同軸に突出する中空軸６４と、前記ピストン５３に同軸に形成される凹所６５内に配置され、この凹所６５の臨む底面６６に突設される直円柱状の鉄心６７と、中空軸６４に内蔵される環状の電磁コイル６８とを含む。
【００３３】
電磁コイル６８は、中空軸６４の前記鉄心６７が挿入される挿入孔に臨む環状凹溝６９に装着され、鉄心６７の軸線方向に移動によって誘起電圧を発生する。この誘起電圧は、前記第一ロール１１の軸線方向一端部側の圧下量を示す圧下量検出信号として、制御手段３に入力される。
【００３４】
前記油圧調整手段５１は、制御手段３からの指令によって動作するサーボ弁７０と、サーボ弁７０に作動油を供給するポンプ７１と、このポンプ７１を駆動するモータ７２と、作動油が貯留されるタンク７３とを有する。
【００３５】
制御手段３は、前記サーボ弁７０への指令として、電流を電磁ソレノイドを励磁してプランジャを駆動し、このプランジャに接続されたスプール７４を変位させて、ポンプ７１から供給される作動油を、シリンダ５０の第１および第２ポート４８，４９のいずれか一方に供給し、かつ第１および第２ポート４８，４９のいずれか他方をタンク７３に連通させる。
【００３６】
このようにして制御手段３は、シリンダ５０のピストン５３を伸長させ、あるいは縮退させて、圧下力を制御する。前記圧下力検出器３０ａおよび圧下量検出手段６３から出力される各検出信号は、制御手段３に入力される。
【００３７】
次に、板厚修正および板クラウン修正に対する制御手段３の具体的構成について述べる。
【００３８】
図３は、制御手段３が制御対象とする圧延機２を示す図であり、図３（１）は第一および第二ロール１１，１２と圧延材Ｓの平衡状態を示し、図３（２）は第一および第二ロール１１，１２が圧延材Ｓを図３（１）の平衡状態からさらに圧下した状態を示す。圧延機２において、第一ロール１１および第二ロール１２は、前述した圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられる。
【００３９】
なお、図１および図２の圧延設備１の実機の構成に用いた参照符は、説明の便宜上、以下の制御手段３のシステムの同定についても、対応する部分には同一の参照符を付す。
【００４０】
まず、第一および第二ロール１１，１２のロールギャップＧと圧延荷重Ｐとの関係において、第二ロール１２のシリンダストロークは、第一ロール１１の位置以上に伸ばすことができず、第一ロール１１のシリンダストロークは、第二ロール１２の位置以上に縮めることができない。すなわち、第一ロール１１の位置および第二ロール１２の位置は、互いに一方が他方の干渉を受ける。各ロール１１，１２の互いの干渉を考慮して、ロールギャップＧと圧延荷重Ｐとの関係を、以下のようにして求める。
【００４１】
第一および第二ロール１１，１２を図３（１）に示す平衡状態から、図３（２）に示すように、第一ロール１１をΔＧｗ、第二ロール１２をΔＧｂ（ΔＧｗ＜ΔＧｂ）だけ動かそうとする。このとき、実際に動いたロールギャップ変化量をΔＧｍとすると、第一ロール１１および第二ロール１２の各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂにそれぞれ設けられるシリンダ５０の各圧力室５７ａ，５７ｂの差圧から求められる力は、圧延材Ｓからの圧延荷重と等しくなり、次式１が成立する。
Ｊｗ・（ΔＧｗ−ΔＧｍ）＋Ｊｂ・（ΔＧｂ−ΔＧｍ）＝｛Ｋ・ｍ／（Ｋ＋ｍ）｝・ΔＧｍ …（１）
ここに、Ｊｗ：第一ロール１１の圧下手段１５ａ，１５ｂのシリンダの圧縮性を表す係数
Ｊｂ：第二ロール１２の圧下手段１６ａ，１６ｂのシリンダの圧縮性を表す係数
Ｋ：圧延機２の剛性
ｍ：圧延材Ｓの材料塑性定数
【００４２】
また、板クラウンについても、板クラウンモデルを決定する。この板クラウンモデルは、第一ロール１１と第二ロール１２とに作用する圧延荷重Ｐｗ，Ｐｂから求める方法を用いる。
【００４３】
まず、第一ロール１１および第二ロール１２のそれぞれに対して、パススケジュールを元に、通板中に入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化の外乱によって、変動すると考えられる第一ロール圧延荷重Ｐｗ、第二ロール圧延荷重Ｐｂの範囲を決定する。
【００４４】
次に、前記第一ロール圧延荷重Ｐｗおよび第二ロール圧延荷重Ｐｂの範囲内で、第一ロール圧延荷重Ｐｗと第二ロール圧延荷重Ｐｂとの組合せを適当数、抽出し、その組合せ毎にＦＥＭ解析などによって出側板クラウンＱを求める。
【００４５】
こうして求めた第一ロール圧延荷重Ｐｗ、第二ロール圧延荷重Ｐｂ、板クラウンＱの複数の組合せから、最小２乗法を用いて下記の式２に示す回帰式、すなわち第一ロール１１の圧延荷重Ｐｗと第二ロール１２の圧延荷重Ｐｂとから出側板クラウンＱを求める式２を決定する。
Ｑ＝α・Ｐｗ＋β・Ｐｂ＋γ …（２）
ここに、α：出側板クラウン算出時の第一ロール圧延荷重係数
β：出側板クラウン算出時の第二ロール圧延荷重係数
γ：出側板クラウン算出時の定数項
Ｑ：出側板クラウン
Ｐｗ：第一ロール圧延荷重
Ｐｂ：第二ロール圧延荷重
【００４６】
図４は、出側板クラウンＱの算出例を示す図である。板幅１６５０ｍｍの圧延材Ｓに対して、第一ロール圧延荷重、第二ロール圧延荷重および出側板クラウンの関係は、図４に示される空間内の平面ＰＬによって表される。これによって、第一ロール圧延荷重および第二ロール圧延荷重の２つの変数Ｐｗ，Ｐｂを平面ＰＬ上に拘束し、これらの２変数から出側板クラウンＱを求めることができる。
【００４７】
このようにして求めた関係を使い、出側板クラウンＱの変化量ΔＱと、第一ロール圧延荷重Ｐｗの変化量ΔＰｗ、第二ロール圧延荷重Ｐｂの変化量ΔＰｂの関係は、
ΔＱ＝α・ΔＰｗ＋β・ΔＰｂ …（３）
となる。
【００４８】
また、板厚についても板厚モデルを決定する。
図５は、圧延機２による板厚修正に関する入側板厚Ｈ、出側板厚ｈと圧延荷重Ｐとの関係およびロールギャップＧと圧延荷重Ｐとの関係を示すグラフである。ロールギャップＧをＧ０に設定した初期状態においては、圧延材Ｓの入側板厚がＨ０であれば、出側板厚ｈは、初期値ｈ０であり、そのときの圧延荷重はＰ０であり、点Ａで平衡している。
【００４９】
この状態から入側板厚ＨがΔＨだけ増加してＨ１に変化すると、ロールギャップＧが元のＧ０のままであれば出側板厚ｈがΔｈだけ増加してｈ１になり、平衡点が点Ａから点Ｂへ移る。しかし、第一ロール１１の圧下量を増加させることによって、ロールギャップＧをΔＧだけ小さくしてＧｎにすれば、圧延荷重がΔＰだけ増加してＰｎになるとともに、出側板厚ｈをΔｈだけ小さくして元のｈ０に戻し、平衡点を点Ｚに移すことができる。
【００５０】
このようにして入側板厚ＨのＨ０からＨ１への変化ΔＨは、圧延荷重ＰをＰ０からＰｎにすることによって、出側板厚ｈをｈ１に変化させずに、元の板厚ｈ０に修正することができる。
【００５１】
図５において、ロールギャップＧ０やＧ１を通るラインの傾きＫは、圧延機２の剛性（ミル剛性ともいう）に相当し、入側板厚Ｈ０，Ｈ１を通るラインの傾きｍは、圧延材Ｓの材料塑性定数に相当する。ロールギャップＧの変化量ΔＧと圧延荷重Ｐの変化量ΔＰとの関係は、
ΔＧ＝−ΔＰ／Ｋ …（４）
となる。このような関係に従う板厚の修正方法は、ゲージメータＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｕｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれる。
【００５２】
入側板厚Ｈが変化したとき、出側板厚ｈを初期値ｈ０に戻すだけのロールギャップ変化量ΔＧを最適に決定できるように、前述のように圧延荷重Ｐを圧下力検出器３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂによって検出しながら、その圧延荷重Ｐの変化量ΔＰからみて出側板厚ｈを初期値ｈ０に近づけると見込まれる微小な変化量ΔＧだけ、ロールギャップＧを変化させ、それによる圧延荷重Ｐの変化を逐次的に検出し、それに基づいて同様に微少な変化量ΔＧだけロールギャップＧを変化させるという操作を繰り返す。
【００５３】
具体的に述べると、入側板厚ＨがＨ０からΔＨだけ変化したことによって、出側の板厚ｈがｈ０からΔｈだけ変化し、圧延荷重ＰがＰ０からΔＰ１だけ変化してＰ１となり、平衡点が点Ａから点Ｂに移ったとき、まず、その圧延荷重Ｐの変化量ΔＰ１を圧下力検出器３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂによって検出する。検出した圧延荷重Ｐの変化量ΔＰに基づいて、出側板厚ｈを初期値ｈ０に近づけると見込まれるロールギャップＧの微少変化量ΔＧ１は、
ΔＧ１＝−α・ΔＰ１／Ｋ …（５）
によって求められ、この変化量ΔＧだけロールギャップＧを変化させる。ここに、αは制御ゲインであり、制御の安定化のために、０＜α＜１．０に選ばれる。
【００５４】
前述のロールギャップＧの変化量ΔＧによって圧延荷重ＰはさらにΔＰ２だけ変化し、平衡点が点Ｃに移るが、その変化量ΔＰ２を、圧下力検出器３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂによって検出する。検出した圧延荷重Ｐの変化量ΔＰ２（＝Ｐ２−Ｐ１）に基づいて、出側板厚ｈを初期値ｈ０に近づけると見込まれる式６で求められる微少な変化量ΔＧ２、
ΔＧ２＝−α・ΔＰ２／Ｋ …（６）
を変化させる。
【００５５】
また、同様に、圧延荷重Ｐの変化量ΔＰｎを検出し、ロールギャップＧを、
ΔＧｎ＝−α・ΔＰｎ／Ｋ …（７）
なる微少量だけ変化させる、という手順を繰り返す。このロールギャップＧの変化量ΔＧｎが負の値である場合には、ロールギャップＧを減少させる方向に制御する。
【００５６】
このような手順を繰り返し行うことによって、圧延荷重Ｐが徐々に変化して、平衡点が点Ｃから点Ｄへ移動し、最終的には点Ｚに到達して平衡する。制御手段３の制御周期を１０〜２０Ｈｚ程度に設定して、上記の手順を極めて短時間に繰り返すことが可能であるので、新たな平衡点への移行はほとんど一瞬に行われる。
【００５７】
平衡点Ｚでは、平衡点Ａにおける条件と比べて、ロールギャップＧがΔＧだけ変化し、圧延荷重ＰがΔＰだけ変化したことになるが、出側板厚ｈは初期値に等しいｈ０である。
【００５８】
なお、ここでは、外乱として入側板厚Ｈが変化した場合を想定して説明したが、入側板厚ではなく、材料の温度、変形抵抗、摩擦抵抗、張力などが変化する外乱があった場合であっても、上記と同様に、圧延荷重Ｐの変化に基づいて、板厚修正に対する制御を実施することができる。
【００５９】
図６は、圧延機２の機械モデルの状態方程式を示す図である。圧延機２の制御手段３に対して、以下の機械モデルを構築する。圧延機２の機械モデルは、状態ｘ、入力ｕ、出力ｙの関係を、
【００６０】
【数１】
とし、状態方程式によって表すと、
【００６１】
【数２】
のようになる。ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｗ１，Ｗ２は、下記の行列である。
【００６２】
【数３】
【００６３】
ここに、Ｋ：圧延機２の剛性
ｍ：圧延材Ｓの材料塑性定数
α：出側板クラウン算出時の第一ロール圧延荷重係数
β：出側板クラウン算出時の第二ロール圧延荷重係数
ＭＷ：第一ロール重量
ＴＨＷ：第一ロール油圧サーボ時定数
ＪＷ：第一ロールシリンダ１５ａ，１５ｂの圧縮性を表す係数
ＡＷ：第一ロールシリンダ１５ａ，１５ｂの有効面積
ＫＡＷ：第一ロールサーボアンプのゲイン
ＭＢ：第二ロール重量
ＴＨＢ：第二ロール油圧サーボ時定数
ＪＢ：第二ロールシリンダ１６ａ，１６ｂの圧縮性を表す係数
ＡＢ：第二ロールシリンダ１６ａ，１６ｂの有効面積
ＫＡＢ：第二ロールサーボアンプのゲイン
【００６４】
図７（１）は圧延機２の機械モデルに非干渉制御系を構築した図であり、図７（２）は非干渉制御系の伝達関数を示す図である。板厚を制御したときは板クラウンの変化量に、また板クラウンを制御したときは板厚の変化量に影響が出るという干渉問題を解決するために、本実施の形態の制御手段３は、次のように構築される。すなわち、前述の圧延機２の機械モデルに対して、系を安定化し、目標値から出力値までの伝達関数を互いに干渉のない伝達関数に分割し、さらに伝達関数の全ての極が設定可能になるように非干渉制御系を構成するフィードバックｕ＝Ｆｘ＋Ｇνを求める。
【００６５】
図７（１）に示すように構成した非干渉制御系は、図７（２）に示すように、目標値から出力値までの伝達関数に書き直すと、対角成分のみとなり、非干渉化が行われていることがわかる。このとき、フィードバックゲインＦ，Ｇは、式１８〜２２によって表される。ただし、ν＝［ΔνＱ Δνｈ］Ｔで、ΔνＱは板クラウン目標値の変化量、Δνｈは板厚目標値の変化量、Ｍは非干渉化を行うのに必要な変換行列、ｆ￣１１，ｆ￣１２，ｆ￣２３，ｆ￣２４，ｆ￣２５，ｆ￣２６は、非干渉化によってできたサブシステムの極を任意の位置に設定することができるように適当なものを選択する。
【００６６】
【数４】
【００６７】
図８は、圧延機２の機械モデルにロバストサーボ系を構築した図である。圧延機２の機械モデルに対して、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化および材料張力変化の外乱が入力されても、出力値が目標値から変化しないロバストサーボ系を構築する。このとき、フィードバックゲインＫ１，Ｋ２を以下のように求める。
積分器Ｉ／ｓの出力に状態ｚを割り当てた次式の拡大系を考える。
【数５】
【００６８】
この拡大系において、安定化するような適当な極を指定し、その極を満たすように、フィードバックゲインＫ１，Ｋ２を決定する。このとき、指定する極によっては、板厚、板クラウンの非干渉化が可能となり、以下では、そのような極を指定した。
【００６９】
図９は、制御手段３に構築したロバストサーボ系に対する第１のシミュレーション結果を示す図であり、図９（１）は板クラウン目標値の設定状態の変化を示し、図９（２）は出側板クラウンの変化を示し、図９（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションは、図９（１）に示されるように、制御開始から０．２ｓｅｃ後に板クラウン目標値の変化量を０．０２ｍｍに変更した例である。
【００７０】
その結果、制御手段３により、図９に示されるように、出側板クラウンについては応答するものの、図９（３）に示されるように、出側板厚についてはほとんど応答しないことが判る。
【００７１】
図１０は、制御手段３に構築したロバストサーボ系に対する第２のシミュレーション結果を示す図であり、図１０（１）は板厚目標値の設定状態の変化を示し、図１０（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１０（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションは、図１０（１）に示されるように、制御開始から０．２ｓｅｃ後に板厚目標値の変化量を０．１ｍｍに変更した例である。
【００７２】
その結果、制御手段３により、図１０（２）に示されるように、出側板クラウンについてはほとんど応答がなく、図１０（３）に示されるように、出側板厚については応答することが判る。
【００７３】
図１１は、制御手段３に構築したロバストサーボ系に対する第３のシミュレーション結果を示す図であり、図１１（１）は外乱入力として入側板厚の変化を示し、図１１（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１１（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションは、図１１（１）に示されるように、制御開始から０．２ｓｅｃ後に外乱入力として入側板厚の変化量を０．２ｍｍに変更した例である。
【００７４】
その結果、制御手段３により、図１１（２）、図１１（３）に示されるように、出側板クラウンおよび出側板厚の双方がほとんど応答しないことが判る。
【００７５】
図１２は、圧延機２の機械モデルにＩＬＱ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｑｕａｄｒａｔｉｃ）制御系を適用した図である。圧延機２の機械モデルに対して、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化の外乱が入力されても、出力値が目標値から変化せず、また、非干渉化された形で目標とする出力応答波形を指定できるように、制御系を構築する。
このとき、フィードバックゲインＫＦ，ＫＩを以下のように求める。
【００７６】
【数６】
【００７７】
ただし、φ１＝（ｓ＋α１）２，φ２＝（ｓ＋α２）４で、これらは板クラウン制御系の閉ループ系応答をα１ ２／（ｓ＋α１）２、板厚制御系の閉ループ系応答をα２ ４／（ｓ＋α２）４とすることに相当する。また、σ１，σ２は、応答波形を指定するパラメータを調整するものであり、操作量と制御量間のトレードオフによって決定される。その際、σ１，σ２を大きくすると出力は指定した応答波形に漸近するが、操作量ｕが一般に大きくなる。そこで、シミュレーションによって両者の妥協を計りながらσ１，σ２の適切な値を決定する。この際、サーボ系の最適性は、σ１，σ２をある下限値よりも大きく設定することで保証される。
【００７８】
図１３は、制御手段３に構築したＩＬＱ制御系に対する第１のシミュレーション結果を示す図であり、図１３（１）は板クラウン目標値の設定状態の変化を示し、図１３（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１３（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションでは、制御開始から０．２ｓｅｃ後に板クラウン目標値の変化量を０．０２ｍｍに変更した例である。
【００７９】
その結果、制御手段３により、図１３（２）に示されるように、出側板クラウンについては応答するものの、図１３（３）に示されるように、出側板厚については殆ど応答しないことが判る。
【００８０】
図１４は、制御手段３に構築したＩＬＱ制御系に対する第２のシミュレーション結果を示す図であり、図１４（１）は板厚目標値の設定状態の変化を示し、図１４（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１４（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションでは、図１４（１）に示されるように、制御開始から０．２ｓｅｃ後に板厚目標値の変化量を０．１ｍｍに変更した例である。
【００８１】
その結果、制御手段３により、図１４（２）に示されるように、出側板クラウンについては殆ど応答がなく、図１４（３）に示されるように、出側板厚については応答することが判る。
【００８２】
図１５は、制御手段３に構築したＩＬＱ制御系に対する第３のシミュレーション結果を示す図であり、図１５（１）は外乱入力として入側板厚の変化を示し、図１５（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１５（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションでは、制御開始から０．２ｓｅｃ後に入側板厚の変化量を０．２ｍｍに変更した例である。
【００８３】
その結果、制御手段３により、図１５（２）、図１５（３）に示されるように、出側板クラウンおよび出側板厚の双方がほとんど応答していないことが判る。
【００８４】
図１６は、制御手段３で、非干渉制御系、ロバストサーボ系、ＩＬＱ制御系のいずれかを構築した板厚・板クラウン制御を実機に適用する際のシーケンスを示す図である。制御手段３には、待機モードｍ１、噛込モードｍ２、圧延モードｍ３、および尻抜モードｍ４の４つのモードが設定される。これらのモードｍ１〜ｍ４においては、第一ロール零荷重制御、第一ロール定荷重制御、第二ロール定位置制御、および板厚・板クラウン制御の４つの制御に１または複数が適用される。ここで、第一ロール零荷重制御は、第一ロール圧延荷重を設定値０ｔに従って行う制御であり、第一ロール定荷重制御は、第一ロール圧延荷重を圧延材情報を元に与えられる設定値に従って行う制御であり、第二ロール定位置制御は、ロールギャップ値を圧延材情報を元に与えられる設定値に従って行う制御である。
【００８５】
前記待機モードｍ１は、先行する圧延材Ｓの後端が圧延機２を抜けたとき、これを圧延機２に設けられるロードリレー検出器（図示せず）が検出してから、次の圧延材Ｓの圧延制御が開始されるまでの期間に適用される。この待機モードｍ１が適用される期間は、第一ロール零荷重制御と第二ロール定位置制御とが実行される。
【００８６】
前記噛込モードｍ２は、圧延材Ｓが圧延機２のロードリレー検出器によって検出されてから所定時間Ｔｓｅｃ後までの期間に適用される。この噛込モードｍ２が適用される期間は、第一ロール定荷重制御と第二ロール定位置制御とが実行される。
【００８７】
前記圧延モードｍ３は、圧延材Ｓが圧延機２のロードリレー検出器によって検出されてから所定時間Ｔｓｅｃ後から、圧延材Ｓが圧延機２のロードリレー検出器がオフされるＡｍｍ手前までの期間に適用される。この圧延モードｍ３が適用される期間は、板厚・板クラウン制御が実行される。
【００８８】
前記尻抜モードｍ４は、圧延材Ｓが圧延機２のロードリレー検出器がオフされるＡｍｍ手前から圧延材Ｓが圧延機２のロードリレー検出器がオフされるまでの期間に適用される。この尻抜モードｍ４が適用される期間は、第一ロール零荷重制御と第二ロール定位置制御とが実行される。
【００８９】
図１７は、制御手段３の具体的機能分担を示す図である。前述した制御手段３は、設定値情報および圧延材情報を出力するプロセスコンピュータ（略称プロコン）などである上位制御装置Ｃｏｎ１と、上位制御装置Ｃｏｎ１から設定値情報および圧延材情報を入力し、これらの情報に基づいて前述した第一ロール零荷重制御、第一ロール定荷重制御、第二ロール定位置制御および板厚・板クラウン制御の各目標値および開始指令を出力するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの中位制御装置Ｃｏｎ２と、中位制御装置Ｃｏｎ２から入力した前記第一ロール零荷重制御、第一ロール定荷重制御、第二ロール定位置制御および板厚・板クラウン制御の各目標値および開始指令に基づいて、各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂを制御するボードコンピュータなどである下位制御装置Ｃｏｎ３とを含む。
【００９０】
前記上位制御装置Ｃｏｎ１から中位制御装置Ｃｏｎ２に出力される設定値情報は、ロールギャップ値、第一ロール圧延荷重、第二ロール圧延荷重および板厚・板クラウン制御ゲインである。また圧延材情報は、板厚目標値および板クラウン目標値である。
【００９１】
図１８は、制御手段３の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図１８（１）は上位制御装置Ｃｏｎ１の設定値情報、圧延材情報の送信タイミングを示し、図１８（２）は中位制御装置Ｃｏｎ２の制御動作を示し、図１８（３）は下位制御装置Ｃｏｎ３の第一ロール零荷重制御および第一ロール定荷重制御に関する制御動作を示し、図１８（４）は下位制御装置Ｃｏｎ３の第二ロール定位置制御に関する制御動作を示し、図１８（５）は圧延機２のロードリレー検出器の検出動作を示す。
【００９２】
まず、圧延機２に先行圧延材Ｓが通板された状態では、図１８（１）に示されるように、時刻ｔ１で入力された当該圧延材Ｓの設定値情報および圧延材情報が、図１８（２）、図１８（３）、図１８（４）に示されるように、中位制御装置Ｃｏｎ２、下位制御装置Ｃｏｎ３に与えられる。
【００９３】
図１８（５）に示されるように、時刻ｔ３でロードリレー検出器がオン状態からオフ状態に変化し、先行圧延材Ｓの後端が圧延機２から抜けたことが検出され、下位制御装置Ｃｏｎ３は、上位制御装置Ｃｏｎ１からの当該圧延材Ｓの設定値情報および圧延材情報に基づいて第二ロール定位置制御を実行し、ロールギャップを制御する。
【００９４】
時刻ｔ４で次の当該圧延材Ｓの始端が圧延機２に供給されると、ロードリレー検出器がそれを検出してオフ状態からオン状態に変化し、下位制御装置Ｃｏｎ３は入力した前記設定値情報および圧延材情報に基づいて、第一ロール定荷重制御を実行し、圧延荷重を制御する。
【００９５】
前記ロードリレー検出器がオン状態になると、中位制御装置Ｃｏｎ２は、図１８（２）に示されるように、時刻ｔ４から計時動作を開始し、所定時間Ｔｓｅｃを経過した時刻ｔ５でオフ状態からオン状態に変化し、板厚・板クラウン制御を実行する。この中位制御装置Ｃｏｎ２からの指令によって、下位制御装置Ｃｏｎ３は、図１８（３）に示されるように、第一ロール定荷重制御を停止するとともに、図１８（４）に示されるように、第二ロール定位置制御を停止する。
【００９６】
図１８（２）に示されるように、当該圧延材Ｓについて、圧延機２のロードリレー検出器がオフされるＡｍｍ手前である時刻ｔ６で、中位制御装置Ｃｏｎ２の板厚・板クラウン制御が終了してオン状態からオフ状態に変化すると、下位制御装置Ｃｏｎ３は、図１８（３）に示されるように、第一ロール零荷重制御を開始するとともに、図１８（４）に示されるように、第二ロール定位置制御を開始する。
【００９７】
図１８（５）に示されるように、ロードリレー検出器が時刻ｔ９でオン状態からオフ状態に変化することによって、当該圧延材Ｓの圧延が終了する。
【００９８】
本発明は、前述の実施の形態で述べた３段単純ロール積重ね方式のロールベンディングミルだけでなく、４段圧延機や６段圧延機、片テーパクラウンロールシフト圧延機（略称Ｋ−ＷＲＳミル）、Ｓ字クラウンロールシフト圧延機（略称ＣＶＣミル）、ｃｉｇａｒ−ｓｈａｐｅｄクラウンロールシフト圧延機（略称ＵＰＣミル）および中間ロールシフト圧延機などのロールシフト圧延機、ならびにバックアップロールクロス圧延機、ワークロールクロス圧延機およびペアロールクロス圧延機などのロールクロス圧延機に好適に実施することができる。
【００９９】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、第一ロールの圧延荷重と第二ロールの圧延荷重とに基づいて、圧延材の出側板クラウンの変化量が算出されるので、第一ロールと第二ロールとの圧延荷重比が変化しただけで、圧延荷重和が変化しない場合でも前記従来のように、出側板クラウンの変化量を検出するためのセンサを圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに、前記第一および第二ロールの各圧延荷重から板クラウンを求めることができる。
【０１００】
請求項２記載の本発明によれば、制御手段によって、第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重に基づいて、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように、圧下手段の圧下力を制御するので、別途に出側で板クラウンの変化量を検出するクラウン検出器などのセンサを圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに、圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を変化させて圧延材に作用する圧延荷重を制御し、出側板厚および出側板クラウンを目標値に追従させて修正することができる。
【０１０１】
請求項３記載の本発明によれば、制御手段は、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させるので、板厚を制御したときの板クラウンへの影響および板クラウンを制御したときの板厚への影響が生じることを防止し、板厚変化および板クラウン変化の修正に対する応答性を向上することができる。
【０１０２】
請求項４記載の本発明によれば、制御手段は、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうち少なくとも１つの外乱の入力に対して、圧延材の出側板厚および出側板クラウンの各変化量を、相互に非干渉で目標値に追従させるので、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうちの１または複数が外乱として制御手段に入力されても、出側板厚の修正量および出側板クラウンの修正量が相互に干渉することが防がれ、外乱による応答性の低下を防止することができる。
【０１０３】
請求項５記載の本発明によれば、制御手段によって出側板厚および出側板クラウンの目標とする応答波形を指定することができるので、設計の結果として応答が決定するのではなく、所望の応答を得るための設計ができるので、設計が容易となる。
【０１０４】
請求項６記載の本発明によれば、コンピュータによってプログラムを実行することによって、検出された各圧延荷重に基づいて、出側板厚および出側板クラウンの各変化量を算出する。またコンピュータは、圧延機を圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように圧下力を制御する制御装置として実現することができるので、別途に出側で板クラウンの変化量を検出するクラウン検出器などのセンサを圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに、圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を変化させて、圧延材に作用する圧延荷重を制御し、出側板厚および出側板クラウンを目標値に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の圧延機の板厚・板クラウン制御方法が適用される圧延設備１の正面図である。
【図２】圧延機２に備えられる圧下手段１５ａを示す断面図である。
【図３】制御手段３が制御対象とする圧延機２を示す図であり、図３（１）は第一および第二ロール１１，１２と圧延材Ｓの平衡状態を示し、図３（２）は第一および第二ロール１１，１２が圧延材Ｓを図３（１）の平衡状態からさらに圧下した状態を示す。
【図４】出側板クラウンＱの算出例を示す図である。
【図５】圧延機２による板厚修正に関する入側板厚Ｈ、出側板厚ｈと圧延荷重Ｐとの関係およびロールギャップＧと圧延荷重Ｐとの関係を示すグラフである。
【図６】圧延機２の機械モデルの状態方程式を示す図である。
【図７】図７（１）は圧延機２の機械モデルに非干渉制御系を構築した図であり、図７（２）は非干渉制御系の伝達関数を示す図である。
【図８】圧延機２の機械モデルにロバストサーボ系を構築した図である。
【図９】制御手段３で構築したロバストサーボ系に対する第１のシミュレーション結果を示す図であり、図９（１）は目標板クラウン目標値の設定状態の変化を示し、図９（２）は出側板クラウンの変化を示し、図９（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１０】制御手段３で構築したロバストサーボ系に対する第２のシミュレーション結果を示す図であり、図１０（１）は板厚目標値の設定状態の変化を示し、図１０（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１０（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１１】制御手段３で構築したロバストサーボ系に対する第３のシミュレーション結果を示す図であり、図１１（１）は外乱入力として入側板厚の変化を示し、図１１（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１１（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１２】圧延機２の機械モデルにＩＬＱ制御系を構築した図である。
【図１３】制御手段で構築したＩＬＱ制御系に対する第１のシミュレーション結果を示す図であり、図１３（１）は板クラウン目標値の設定状態の変化を示し、図１３（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１３（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１４】制御手段３で構築したＩＬＱ制御系に対する第２のシミュレーション結果を示す図であり、図１４（１）は板厚目標値の設定状態の変化を示し、図１４（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１４（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１５】制御手段３で構築したＩＬＱ制御系に対する第３のシミュレーション結果を示す図であり、図１５（１）は外乱入力として入側板厚の変化を示し、図１５（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１５（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１６】制御手段３で非干渉制御系、ロバストサーボ系、ＩＬＱ制御系のいずれかを構築した板厚・板クラウン制御を実機に適用する際のシーケンスを示す図である。
【図１７】制御手段３の具体的機能分担を示す図である。
【図１８】制御手段３の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図１８（１）は上位制御装置Ｃｏｎ１の設定値情報、圧延材情報の送信タイミングを示し、図１８（２）は中位制御装置Ｃｏｎ２の制御動作を示し、図１８（３）は下位制御装置Ｃｏｎ３の第一ロール零荷重制御および第一ロール定荷重制御に関する制御動作を示し、図１８（４）は下位制御装置Ｃｏｎ３の第二ロール定位置制御に関する制御動作を示し、図１８（５）は圧延機２のロードリレー検出器の検出動作を示す。
【符号の説明】
１ 圧延設備
２ 圧延機
３ 制御手段
１１ 第一ロール
１２ 第二ロール
２１ 圧延ロール
１３ａ，１３ｂ；１４ａ，１４ｂ；２２ａ，２２ｂ 軸受部
１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂ 圧下手段
２３ａ，２３ｂ 高さ調整手段
２６ａ，２６ｂ バランスシリンダ
２７ 圧延機ハウジング
２８ａ，２８ｂ ハウジングウィンドウ
３０ａ，３０ｂ；３１ａ，３１ｂ 圧下力検出器
２９ ビーム
５０ シリンダ
５１ 油圧調整手段
５２ シリンダ本体
５３ ピストン
５４ シリンダチューブ
５６ ピストン室
５７ａ，５７ｂ 圧力室
６３ 圧下量検出手段
７０ サーボ弁
７１ ポンプ
７２ モータ
７３ タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼帯および鋼板などによって代表される板状または帯状の圧延材の板厚および板クラウンの目標値に対する変動を、板厚修正および板クラウン修正が相互に干渉することなしに制御することができる圧延機の板クラウン算出方法および板厚・板クラウン制御方法ならびに算出用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
板クラウンを制御する圧延機には、ペアクロスミル、ＣＶＣミル、ＨＣ／ＶＣミルなどが利用されており、これらのミルの板クラウンの制御量はいずれもプリセットで設定されることが多いために、高速応答性を有していない。この問題を解決するために、従来の技術では、圧延材の一方側にたわみやすい第一ロールと、第一ロールを支持する第二ロールとが設けられ、圧延材の他方側には剛性の高い圧延ロールが設けられ、第一および第二ロールには、圧下手段によって圧延荷重が与えられ、この圧下手段による第一および第二ロールの圧延荷重は、荷重検出手段によって検出される。
【０００３】
出側板クラウン変化の修正は、荷重検出手段によって検出された圧延荷重の変化に基づいて、出側板クラウンを目標値に近づけるために必要な圧下位置変化量を求めて第一および第二ロールの圧下位置を修正し、出側板厚変化の修正は、出側板厚を目標値に近づけるために必要な圧下位置変化量を求めて第一および第二ロールの圧下位置を修正するという制御によって達成している（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２１０５０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
出側板クラウンは、圧延荷重の和だけでなく、第一ロールと第二ロールとの圧延荷重の比によっても変化する。従来の技術では、圧延荷重の和として検出された値が変化した場合、その圧延荷重和の変化量に基づいて出側板クラウンを修正することができるが、第一ロールと第二ロールとの圧延荷重比が変化しただけで、圧延荷重和が変化しない場合は、前記のような出側板クラウンを修正することができない。したがって、出側板クラウンの変化量を検出するために新たにクラウン検出器などのセンサを設ける必要があり、センサおよびその検出結果を反映するための制御装置などにより、コストが増加してしまうという問題がある。また、センサを設けて出側板クラウンの変化を検出できたとしても、センサの設置箇所が圧延機出側後方となり、ダイナミック制御を行うべく検出された出側板クラウンをフィードバックしても検出時間の遅れにより、充分な効果が得られないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、圧延荷重の和が変わらなくても出側板クラウンの変化量を検出するためのセンサを用いずに、出側板厚および出側板クラウンを修正することができるようにした圧延機の板クラウン算出方法、圧延機の板厚・板クラウン制御方法および圧延機の板厚・板クラウン算出用プログラムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、圧延材を圧下する第一ロールと、第一ロールを支持する第二ロールと、第一および第二ロールを圧下する圧下手段とを備える圧延機の板クラウン算出方法において、
第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重に基づいて、圧延材の出側板クラウンの変化量を算出することを特徴とする圧延機の板クラウン算出方法である。
【０００８】
本発明に従えば、第一ロールの圧延荷重と第二ロールの圧延荷重とに基づいて、圧延材の出側板クラウンの各変化量が算出されるので、第一ロールと第二ロールとの圧延荷重比が変化しただけで、圧延荷重和が変化しない場合でも、前記従来のように、出側板クラウンの変化量を検出するためのセンサを、圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに前記第一および第二ロールの各圧延荷重から板クラウンを求めることができる。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、圧延材を圧下する第一ロールと、第一ロールを支持する第二ロールと、第一および第二ロールを圧下する圧下手段と、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に等しくなるように、前記圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重に基づいて、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように、前記圧下手段の圧下力を制御することを特徴とする圧延機の板厚・板クラウン制御方法である。
【００１０】
本発明に従えば、圧延材を圧下する第一ロールと、第一ロールを支持する第二ロールと、第一および第二ロールを圧下する圧下手段と、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に等しくなるように、前記圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を制御する制御手段とを備える。
【００１１】
前記制御手段は、第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重に基づいて、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように、前記圧下手段の圧下力を制御するので、別途に出側で板クラウンの変化量を検出するクラウン検出器などのセンサを圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに、圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を変化させて圧延材に作用する圧延荷重を制御し、出側板厚および出側板クラウンを目標値に修正することができる。
【００１２】
請求項３記載の本発明は、前記制御手段は、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、前記制御手段は、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させるので、板厚を制御したときの板クラウンへの影響および板クラウンを制御したときの板厚への影響が生じることを防止し、板厚目標値の変化および板クラウン目標値の変化の修正に対する応答性が向上される。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、前記制御手段は、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうち少なくとも１つの外乱の入力に対して、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、前記制御手段は、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうち少なくとも１つの外乱の入力に対して、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させるので、前記入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうちの１または複数が外乱として制御手段に入力されても、出側板厚の修正量および出側板クラウンの修正量が相互に干渉することが防がれ、外乱による応答性の低下が防がれる。
【００１６】
請求項５記載の本発明は、前記制御手段は、出側板厚および出側板クラウンの目標とする応答波形が指定されることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、前記制御手段は、出側板厚および出側板クラウンの目標とする応答波形を指定することができるので、設計の結果として応答が決定するのではなく、所望の応答を得るための設計ができるので、制御系の設計が容易となる。
【００１８】
請求項６記載の本発明は、コンピュータを、圧延材を圧下する第一ロールの圧延荷重および第一ロールを支持する第二ロールの圧延荷重を検出する手段、および前記圧延荷重検出手段によって検出された第一および第二ロールの各圧延荷重に基づいて、出側板厚および出側板クラウンの各変化量を算出する演算手段として機能させることを特徴とする圧延機の板厚・板クラウン算出用プログラムである。
【００１９】
本発明に従えば、コンピュータによってプログラムを実行することによって、圧延荷重検出手段は、第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重を検出し、演算手段は、前記圧延荷重検出手段によって検出された各圧延荷重に基づいて、出側板厚および出側板クラウンの各変化量を算出する。このようにして演算手段によって出側板厚および出側板クラウンの各変化量を求めるコンピュータは、圧延機を圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように圧下力を制御する制御装置として実現することによって、別途に出側で板クラウンの変化量を検出するクラウン検出器などのセンサを圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに、圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を変化させて、圧延材に作用する圧延荷重を制御し、出側板厚および出側板クラウンを目標値に修正することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の圧延機の板厚・板クラウン制御方法が適用される圧延設備１の正面図である。本実施の形態の圧延設備１は、圧延機２と、この圧延機２を制御する制御手段３とを含む。前記制御手段３は、後述するように、ソフトウエアプログラムを実行することによって、前記圧延機２を制御するコンピュータによって実現される。
【００２１】
圧延機２は、たとえば鋼帯などの帯状の圧延材Ｓのパスラインに関して上側に、第一ロール１１と第二ロール１２とが設けられ、前記通板経路に関して下側に、第一および第二ロール１１，１２に比べて大径の圧延ロール２１が設けられる３段圧延機である。
【００２２】
第一ロール１１は、圧延材Ｓを直接圧下するワークロールであり、そのロール軸の軸線方向両端部は、軸受部１３ａ，１３ｂによってパスラインに垂直な水平軸線まわりに回転自在に軸支される。第二ロール１２は、その胴長Ｌ１が前記第一ロール１１の胴長Ｌ２の約６５％と短くした短胴ロールであり、そのロール軸の軸線方向両端部は、軸受部１４ａ，１４ｂによってパスラインに垂直な水平軸線まわりに回転自在に軸支される。各一対の軸受部１３ａ，１３ｂ；１４ａ，１４ｂ上には、圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられる。
【００２３】
前記圧延ロール２１は、圧延材Ｓを下方から直接接触して圧下するワークロールであるとともに、その直径は第一ロール１１の約２倍程度とされ、第一ロール１１の約１０倍の剛性によって大きな強度で圧延材Ｓを支持する支持ロールでもある。圧延ロール２１のロール軸は、その軸線方向両端部が軸受部２２ａ，２２ｂによって軸支され、各軸受部２２ａ，２２ｂは高さ調整手段２３ａ，２３ｂによって支持されている。この高さ調整手段２３ａ，２３ｂは、各軸受部２２ａ，２２ｂを下から支持する左右各２つの楔部材２４ａ１，２４ａ２；２４ｂ１，２４ｂ２と、下側に配置される各楔部材２４ａ２，２４ｂ２を相互に連結する連結部材２５とを有する。上側に配置される各楔部材２４ａ１，２４ｂ１には、前述の軸受部２２ａ，２２ｂがそれぞれ固定される。連結部材２５は、たとえばねじ棒によって実現され、図示しないハンドルなどの操作具をその軸線まわりに回動操作することによって、一方向に回動されたときには各軸受部２２ａ，２２ｂを上昇させ、他方向に回動されたときには各軸受部２２ａ，２２ｂを下降されて、パスラインの高さを調整することができる。
【００２４】
第一ロール１１の各軸受部１３ａ，１３ｂと圧延ロール２１の各軸受部２２ａ，２２ｂとの間には、第一および第二ロール１１，１２の重量を支えるためのバランスシリンダ２６ａ，２６ｂが介在される。
【００２５】
第一ロール１１の各圧下手段１５ａ，１５ｂおよび第二ロール１２の各圧下手段１６ａ，１６ｂは、各ロール１１，１２の軸線方向の内側に隣接して配置され、各基部は圧延機ハウジング２７の左右のハウジングウィンドウ２８ａ，２８ｂの上部下面によって上方から支持される。各ハウジングウィンドウ２８ａ，２８ｂの上部下面と各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂとの間には、圧延荷重を検出するための圧下力検出器３０ａ，３０ｂ；３１ａ，３１ｂがそれぞれ介在される。これらの圧下力検出器３０ａ，３０ｂ；３１ａ，３１ｂは、たとえばロードセルによって実現される。
【００２６】
各ハウジングウィンドウ２８ａ，２８ｂは、各上部がビーム２９によって連結される。前記圧下手段１５ａ，１５ｂは、前記ビーム２９ではなく、ビーム２９よりも格段に剛性の高い各ハウジングウィンドウ２８ａ，２８ｂ自体に取付けられ、各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂの圧下力に対して大きな反力で抗することができる。
【００２７】
圧延機２のハウジング２７は、圧延荷重に対して充分に高い剛性を有していないため、圧延中に圧延機２の入側において圧延材Ｓの板厚変動などがあれば、ハウジング２７が歪みを生じたり、第一ロール１１がたわみを生じ、ロールギャップＧが変化する。
【００２８】
そこで、本実施の形態の圧延機２では、第一ロール１１および第二ロール１２の各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂによる圧下量を最適に制御することによって、上記のようなロールギャップＧの変化を修正し、圧延機２の出側における圧延材Ｓの板厚および板クラウンを、板厚修正と板クラウン修正とが互いに干渉することなしに制御され、パススケジュールで設定した目標値に速やかに追従させることが可能となる。
【００２９】
図２は、圧延機２に備えられる圧下手段１５ａを示す断面図である。前述の第一および第二ロール１１，１２に圧下力を与える圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂのうち、代表的に、第一ロール１１のロール軸の軸線方向一端部に設けられる一方の圧下手段１５ａについて述べ、残余の圧下手段１５ｂ；１６ａ，１６ｂについては同様に構成されるため、重複を避けて説明は省略する。前記圧下手段１５ａは、複動油圧シリンダ（以下、単にシリンダと略記する）５０と、このシリンダ５０に制御手段３からの駆動信号によって作動油を供給する油圧調整手段５１とを含む。
【００３０】
シリンダ５０は、シリンダ本体５２と、シリンダ本体５２に挿入されて伸長および縮退するピストン５３とを有する。シリンダ本体５２は、有底筒状のシリンダチューブ５４と、シリンダチューブ５４の開口部に気密に固定される端板５５とを有し、内部には前記ピストン５３が収容されるピストン室５６が形成される。
【００３１】
前記ピストン５３は、シリンダ本体５２のピストン室５６を２つの圧力室５７ａ，５７ｂに仕切り、その中央には軸部５８が同軸にかつ一体的に設けられる。軸部５８は、前記端板５５の軸孔５９を挿通し、端面にはピストンロッド６０が同軸に固定される。シリンダチューブ５４の底部は、前述の圧下力検出器３０ａを介して、ハウジングウィンドウ２８ａの上部下面によって支持される。前記シリンダ本体５２には、一方の圧力室５７ａに連通する第１ポート４８と、他方の圧力室５７ｂに連通する第２ポート４９とが形成される。
【００３２】
このようなシリンダ５０には、シリンダ本体５２に対するピストン５３の伸長および縮退の変位量、したがって圧下手段１５ａによる第一ロール１１の軸線方向一端部側の圧下量を検出するための圧下量検出手段６３が設けられる。この圧下量検出手段６３は、シリンダ本体５２の底部から開口部に向けて同軸に突出する中空軸６４と、前記ピストン５３に同軸に形成される凹所６５内に配置され、この凹所６５の臨む底面６６に突設される直円柱状の鉄心６７と、中空軸６４に内蔵される環状の電磁コイル６８とを含む。
【００３３】
電磁コイル６８は、中空軸６４の前記鉄心６７が挿入される挿入孔に臨む環状凹溝６９に装着され、鉄心６７の軸線方向に移動によって誘起電圧を発生する。この誘起電圧は、前記第一ロール１１の軸線方向一端部側の圧下量を示す圧下量検出信号として、制御手段３に入力される。
【００３４】
前記油圧調整手段５１は、制御手段３からの指令によって動作するサーボ弁７０と、サーボ弁７０に作動油を供給するポンプ７１と、このポンプ７１を駆動するモータ７２と、作動油が貯留されるタンク７３とを有する。
【００３５】
制御手段３は、前記サーボ弁７０への指令として、電流を電磁ソレノイドを励磁してプランジャを駆動し、このプランジャに接続されたスプール７４を変位させて、ポンプ７１から供給される作動油を、シリンダ５０の第１および第２ポート４８，４９のいずれか一方に供給し、かつ第１および第２ポート４８，４９のいずれか他方をタンク７３に連通させる。
【００３６】
このようにして制御手段３は、シリンダ５０のピストン５３を伸長させ、あるいは縮退させて、圧下力を制御する。前記圧下力検出器３０ａおよび圧下量検出手段６３から出力される各検出信号は、制御手段３に入力される。
【００３７】
次に、板厚修正および板クラウン修正に対する制御手段３の具体的構成について述べる。
【００３８】
図３は、制御手段３が制御対象とする圧延機２を示す図であり、図３（１）は第一および第二ロール１１，１２と圧延材Ｓの平衡状態を示し、図３（２）は第一および第二ロール１１，１２が圧延材Ｓを図３（１）の平衡状態からさらに圧下した状態を示す。圧延機２において、第一ロール１１および第二ロール１２は、前述した圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられる。
【００３９】
なお、図１および図２の圧延設備１の実機の構成に用いた参照符は、説明の便宜上、以下の制御手段３のシステムの同定についても、対応する部分には同一の参照符を付す。
【００４０】
まず、第一および第二ロール１１，１２のロールギャップＧと圧延荷重Ｐとの関係において、第二ロール１２のシリンダストロークは、第一ロール１１の位置以上に伸ばすことができず、第一ロール１１のシリンダストロークは、第二ロール１２の位置以上に縮めることができない。すなわち、第一ロール１１の位置および第二ロール１２の位置は、互いに一方が他方の干渉を受ける。各ロール１１，１２の互いの干渉を考慮して、ロールギャップＧと圧延荷重Ｐとの関係を、以下のようにして求める。
【００４１】
第一および第二ロール１１，１２を図３（１）に示す平衡状態から、図３（２）に示すように、第一ロール１１をΔＧｗ、第二ロール１２をΔＧｂ（ΔＧｗ＜ΔＧｂ）だけ動かそうとする。このとき、実際に動いたロールギャップ変化量をΔＧｍとすると、第一ロール１１および第二ロール１２の各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂにそれぞれ設けられるシリンダ５０の各圧力室５７ａ，５７ｂの差圧から求められる力は、圧延材Ｓからの圧延荷重と等しくなり、次式１が成立する。
Ｊｗ・（ΔＧｗ−ΔＧｍ）＋Ｊｂ・（ΔＧｂ−ΔＧｍ）＝｛Ｋ・ｍ／（Ｋ＋ｍ）｝・ΔＧｍ …（１）
ここに、Ｊｗ：第一ロール１１の圧下手段１５ａ，１５ｂのシリンダの圧縮性を表す係数
Ｊｂ：第二ロール１２の圧下手段１６ａ，１６ｂのシリンダの圧縮性を表す係数
Ｋ：圧延機２の剛性
ｍ：圧延材Ｓの材料塑性定数
【００４２】
また、板クラウンについても、板クラウンモデルを決定する。この板クラウンモデルは、第一ロール１１と第二ロール１２とに作用する圧延荷重Ｐｗ，Ｐｂから求める方法を用いる。
【００４３】
まず、第一ロール１１および第二ロール１２のそれぞれに対して、パススケジュールを元に、通板中に入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化の外乱によって、変動すると考えられる第一ロール圧延荷重Ｐｗ、第二ロール圧延荷重Ｐｂの範囲を決定する。
【００４４】
次に、前記第一ロール圧延荷重Ｐｗおよび第二ロール圧延荷重Ｐｂの範囲内で、第一ロール圧延荷重Ｐｗと第二ロール圧延荷重Ｐｂとの組合せを適当数、抽出し、その組合せ毎にＦＥＭ解析などによって出側板クラウンＱを求める。
【００４５】
こうして求めた第一ロール圧延荷重Ｐｗ、第二ロール圧延荷重Ｐｂ、板クラウンＱの複数の組合せから、最小２乗法を用いて下記の式２に示す回帰式、すなわち第一ロール１１の圧延荷重Ｐｗと第二ロール１２の圧延荷重Ｐｂとから出側板クラウンＱを求める式２を決定する。
Ｑ＝α・Ｐｗ＋β・Ｐｂ＋γ …（２）
ここに、α：出側板クラウン算出時の第一ロール圧延荷重係数
β：出側板クラウン算出時の第二ロール圧延荷重係数
γ：出側板クラウン算出時の定数項
Ｑ：出側板クラウン
Ｐｗ：第一ロール圧延荷重
Ｐｂ：第二ロール圧延荷重
【００４６】
図４は、出側板クラウンＱの算出例を示す図である。板幅１６５０ｍｍの圧延材Ｓに対して、第一ロール圧延荷重、第二ロール圧延荷重および出側板クラウンの関係は、図４に示される空間内の平面ＰＬによって表される。これによって、第一ロール圧延荷重および第二ロール圧延荷重の２つの変数Ｐｗ，Ｐｂを平面ＰＬ上に拘束し、これらの２変数から出側板クラウンＱを求めることができる。
【００４７】
このようにして求めた関係を使い、出側板クラウンＱの変化量ΔＱと、第一ロール圧延荷重Ｐｗの変化量ΔＰｗ、第二ロール圧延荷重Ｐｂの変化量ΔＰｂの関係は、
ΔＱ＝α・ΔＰｗ＋β・ΔＰｂ …（３）
となる。
【００４８】
また、板厚についても板厚モデルを決定する。
図５は、圧延機２による板厚修正に関する入側板厚Ｈ、出側板厚ｈと圧延荷重Ｐとの関係およびロールギャップＧと圧延荷重Ｐとの関係を示すグラフである。ロールギャップＧをＧ０に設定した初期状態においては、圧延材Ｓの入側板厚がＨ０であれば、出側板厚ｈは、初期値ｈ０であり、そのときの圧延荷重はＰ０であり、点Ａで平衡している。
【００４９】
この状態から入側板厚ＨがΔＨだけ増加してＨ１に変化すると、ロールギャップＧが元のＧ０のままであれば出側板厚ｈがΔｈだけ増加してｈ１になり、平衡点が点Ａから点Ｂへ移る。しかし、第一ロール１１の圧下量を増加させることによって、ロールギャップＧをΔＧだけ小さくしてＧｎにすれば、圧延荷重がΔＰだけ増加してＰｎになるとともに、出側板厚ｈをΔｈだけ小さくして元のｈ０に戻し、平衡点を点Ｚに移すことができる。
【００５０】
このようにして入側板厚ＨのＨ０からＨ１への変化ΔＨは、圧延荷重ＰをＰ０からＰｎにすることによって、出側板厚ｈをｈ１に変化させずに、元の板厚ｈ０に修正することができる。
【００５１】
図５において、ロールギャップＧ０やＧ１を通るラインの傾きＫは、圧延機２の剛性（ミル剛性ともいう）に相当し、入側板厚Ｈ０，Ｈ１を通るラインの傾きｍは、圧延材Ｓの材料塑性定数に相当する。ロールギャップＧの変化量ΔＧと圧延荷重Ｐの変化量ΔＰとの関係は、
ΔＧ＝−ΔＰ／Ｋ …（４）
となる。このような関係に従う板厚の修正方法は、ゲージメータＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｕｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれる。
【００５２】
入側板厚Ｈが変化したとき、出側板厚ｈを初期値ｈ０に戻すだけのロールギャップ変化量ΔＧを最適に決定できるように、前述のように圧延荷重Ｐを圧下力検出器３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂによって検出しながら、その圧延荷重Ｐの変化量ΔＰからみて出側板厚ｈを初期値ｈ０に近づけると見込まれる微小な変化量ΔＧだけ、ロールギャップＧを変化させ、それによる圧延荷重Ｐの変化を逐次的に検出し、それに基づいて同様に微少な変化量ΔＧだけロールギャップＧを変化させるという操作を繰り返す。
【００５３】
具体的に述べると、入側板厚ＨがＨ０からΔＨだけ変化したことによって、出側の板厚ｈがｈ０からΔｈだけ変化し、圧延荷重ＰがＰ０からΔＰ１だけ変化してＰ１となり、平衡点が点Ａから点Ｂに移ったとき、まず、その圧延荷重Ｐの変化量ΔＰ１を圧下力検出器３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂによって検出する。検出した圧延荷重Ｐの変化量ΔＰに基づいて、出側板厚ｈを初期値ｈ０に近づけると見込まれるロールギャップＧの微少変化量ΔＧ１は、
ΔＧ１＝−α・ΔＰ１／Ｋ …（５）
によって求められ、この変化量ΔＧだけロールギャップＧを変化させる。ここに、αは制御ゲインであり、制御の安定化のために、０＜α＜１．０に選ばれる。
【００５４】
前述のロールギャップＧの変化量ΔＧによって圧延荷重ＰはさらにΔＰ２だけ変化し、平衡点が点Ｃに移るが、その変化量ΔＰ２を、圧下力検出器３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂによって検出する。検出した圧延荷重Ｐの変化量ΔＰ２（＝Ｐ２−Ｐ１）に基づいて、出側板厚ｈを初期値ｈ０に近づけると見込まれる式６で求められる微少な変化量ΔＧ２、
ΔＧ２＝−α・ΔＰ２／Ｋ …（６）
を変化させる。
【００５５】
また、同様に、圧延荷重Ｐの変化量ΔＰｎを検出し、ロールギャップＧを、
ΔＧｎ＝−α・ΔＰｎ／Ｋ …（７）
なる微少量だけ変化させる、という手順を繰り返す。このロールギャップＧの変化量ΔＧｎが負の値である場合には、ロールギャップＧを減少させる方向に制御する。
【００５６】
このような手順を繰り返し行うことによって、圧延荷重Ｐが徐々に変化して、平衡点が点Ｃから点Ｄへ移動し、最終的には点Ｚに到達して平衡する。制御手段３の制御周期を１０〜２０Ｈｚ程度に設定して、上記の手順を極めて短時間に繰り返すことが可能であるので、新たな平衡点への移行はほとんど一瞬に行われる。
【００５７】
平衡点Ｚでは、平衡点Ａにおける条件と比べて、ロールギャップＧがΔＧだけ変化し、圧延荷重ＰがΔＰだけ変化したことになるが、出側板厚ｈは初期値に等しいｈ０である。
【００５８】
なお、ここでは、外乱として入側板厚Ｈが変化した場合を想定して説明したが、入側板厚ではなく、材料の温度、変形抵抗、摩擦抵抗、張力などが変化する外乱があった場合であっても、上記と同様に、圧延荷重Ｐの変化に基づいて、板厚修正に対する制御を実施することができる。
【００５９】
図６は、圧延機２の機械モデルの状態方程式を示す図である。圧延機２の制御手段３に対して、以下の機械モデルを構築する。圧延機２の機械モデルは、状態ｘ、入力ｕ、出力ｙの関係を、
【００６０】
【数１】
【００６１】
【数２】
【００６２】
【数３】
ここに、Ｋ：圧延機２の剛性
ｍ：圧延材Ｓの材料塑性定数
α：出側板クラウン算出時の第一ロール圧延荷重係数
β：出側板クラウン算出時の第二ロール圧延荷重係数
ＭＷ：第一ロール重量
ＴＨＷ：第一ロール油圧サーボ時定数
ＪＷ：第一ロールシリンダ１５ａ，１５ｂの圧縮性を表す係数
ＡＷ：第一ロールシリンダ１５ａ，１５ｂの有効面積
ＫＡＷ：第一ロールサーボアンプのゲイン
ＭＢ：第二ロール重量
ＴＨＢ：第二ロール油圧サーボ時定数
ＪＢ：第二ロールシリンダ１６ａ，１６ｂの圧縮性を表す係数
ＡＢ：第二ロールシリンダ１６ａ，１６ｂの有効面積
ＫＡＢ：第二ロールサーボアンプのゲイン
【００６４】
図７（１）は圧延機２の機械モデルに非干渉制御系を構築した図であり、図７（２）は非干渉制御系の伝達関数を示す図である。板厚を制御したときは板クラウンの変化量に、また板クラウンを制御したときは板厚の変化量に影響が出るという干渉問題を解決するために、本実施の形態の制御手段３は、次のように構築される。すなわち、前述の圧延機２の機械モデルに対して、系を安定化し、目標値から出力値までの伝達関数を互いに干渉のない伝達関数に分割し、さらに伝達関数の全ての極が設定可能になるように非干渉制御系を構成するフィードバックｕ＝Ｆｘ＋Ｇνを求める。
【００６５】
図７（１）に示すように構成した非干渉制御系は、図７（２）に示すように、目標値から出力値までの伝達関数に書き直すと、対角成分のみとなり、非干渉化が行われていることがわかる。このとき、フィードバックゲインＦ，Ｇは、式１８〜２２によって表される。ただし、ν＝［ΔνＱ Δνｈ］Ｔで、ΔνＱは板クラウン目標値の変化量、Δνｈは板厚目標値の変化量、Ｍは非干渉化を行うのに必要な変換行列、ｆ￣１１，ｆ￣１２，ｆ￣２３，ｆ￣２４，ｆ￣２５，ｆ￣２６は、非干渉化によってできたサブシステムの極を任意の位置に設定することができるように適当なものを選択する。
【００６６】
【数４】
図８は、圧延機２の機械モデルにロバストサーボ系を構築した図である。圧延機２の機械モデルに対して、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化および材料張力変化の外乱が入力されても、出力値が目標値から変化しないロバストサーボ系を構築する。このとき、フィードバックゲインＫ１，Ｋ２を以下のように求める。
積分器Ｉ／ｓの出力に状態ｚを割り当てた次式の拡大系を考える。
【数５】
この拡大系において、安定化するような適当な極を指定し、その極を満たすように、フィードバックゲインＫ１，Ｋ２を決定する。このとき、指定する極によっては、板厚、板クラウンの非干渉化が可能となり、以下では、そのような極を指定した。
【００６９】
図９は、制御手段３に構築したロバストサーボ系に対する第１のシミュレーション結果を示す図であり、図９（１）は板クラウン目標値の設定状態の変化を示し、図９（２）は出側板クラウンの変化を示し、図９（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションは、図９（１）に示されるように、制御開始から０．２ｓｅｃ後に板クラウン目標値の変化量を０．０２ｍｍに変更した例である。
【００７０】
その結果、制御手段３により、図９に示されるように、出側板クラウンについては応答するものの、図９（３）に示されるように、出側板厚についてはほとんど応答しないことが判る。
【００７１】
図１０は、制御手段３に構築したロバストサーボ系に対する第２のシミュレーション結果を示す図であり、図１０（１）は板厚目標値の設定状態の変化を示し、図１０（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１０（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションは、図１０（１）に示されるように、制御開始から０．２ｓｅｃ後に板厚目標値の変化量を０．１ｍｍに変更した例である。
【００７２】
その結果、制御手段３により、図１０（２）に示されるように、出側板クラウンについてはほとんど応答がなく、図１０（３）に示されるように、出側板厚については応答することが判る。
【００７３】
図１１は、制御手段３に構築したロバストサーボ系に対する第３のシミュレーション結果を示す図であり、図１１（１）は外乱入力として入側板厚の変化を示し、図１１（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１１（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションは、図１１（１）に示されるように、制御開始から０．２ｓｅｃ後に外乱入力として入側板厚の変化量を０．２ｍｍに変更した例である。
【００７４】
その結果、制御手段３により、図１１（２）、図１１（３）に示されるように、出側板クラウンおよび出側板厚の双方がほとんど応答しないことが判る。
【００７５】
図１２は、圧延機２の機械モデルにＩＬＱ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｑｕａｄｒａｔｉｃ）制御系を適用した図である。圧延機２の機械モデルに対して、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化の外乱が入力されても、出力値が目標値から変化せず、また、非干渉化された形で目標とする出力応答波形を指定できるように、制御系を構築する。
このとき、フィードバックゲインＫＦ，ＫＩを以下のように求める。
【００７６】
【数６】
ただし、φ１＝（ｓ＋α１）２，φ２＝（ｓ＋α２）４で、これらは板クラウン制御系の閉ループ系応答をα１ ２／（ｓ＋α１）２、板厚制御系の閉ループ系応答をα２ ４／（ｓ＋α２）４とすることに相当する。また、σ１，σ２は、応答波形を指定するパラメータを調整するものであり、操作量と制御量間のトレードオフによって決定される。その際、σ１，σ２を大きくすると出力は指定した応答波形に漸近するが、操作量ｕが一般に大きくなる。そこで、シミュレーションによって両者の妥協を計りながらσ１，σ２の適切な値を決定する。この際、サーボ系の最適性は、σ１，σ２をある下限値よりも大きく設定することで保証される。
【００７８】
図１３は、制御手段３に構築したＩＬＱ制御系に対する第１のシミュレーション結果を示す図であり、図１３（１）は板クラウン目標値の設定状態の変化を示し、図１３（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１３（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションでは、制御開始から０．２ｓｅｃ後に板クラウン目標値の変化量を０．０２ｍｍに変更した例である。
【００７９】
その結果、制御手段３により、図１３（２）に示されるように、出側板クラウンについては応答するものの、図１３（３）に示されるように、出側板厚については殆ど応答しないことが判る。
【００８０】
図１４は、制御手段３に構築したＩＬＱ制御系に対する第２のシミュレーション結果を示す図であり、図１４（１）は板厚目標値の設定状態の変化を示し、図１４（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１４（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションでは、図１４（１）に示されるように、制御開始から０．２ｓｅｃ後に板厚目標値の変化量を０．１ｍｍに変更した例である。
【００８１】
その結果、制御手段３により、図１４（２）に示されるように、出側板クラウンについては殆ど応答がなく、図１４（３）に示されるように、出側板厚については応答することが判る。
【００８２】
図１５は、制御手段３に構築したＩＬＱ制御系に対する第３のシミュレーション結果を示す図であり、図１５（１）は外乱入力として入側板厚の変化を示し、図１５（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１５（３）は出側板厚の変化を示す。このシミュレーションでは、制御開始から０．２ｓｅｃ後に入側板厚の変化量を０．２ｍｍに変更した例である。
【００８３】
その結果、制御手段３により、図１５（２）、図１５（３）に示されるように、出側板クラウンおよび出側板厚の双方がほとんど応答していないことが判る。
【００８４】
図１６は、制御手段３で、非干渉制御系、ロバストサーボ系、ＩＬＱ制御系のいずれかを構築した板厚・板クラウン制御を実機に適用する際のシーケンスを示す図である。制御手段３には、待機モードｍ１、噛込モードｍ２、圧延モードｍ３、および尻抜モードｍ４の４つのモードが設定される。これらのモードｍ１〜ｍ４においては、第一ロール零荷重制御、第一ロール定荷重制御、第二ロール定位置制御、および板厚・板クラウン制御の４つの制御に１または複数が適用される。ここで、第一ロール零荷重制御は、第一ロール圧延荷重を設定値０ｔに従って行う制御であり、第一ロール定荷重制御は、第一ロール圧延荷重を圧延材情報を元に与えられる設定値に従って行う制御であり、第二ロール定位置制御は、ロールギャップ値を圧延材情報を元に与えられる設定値に従って行う制御である。
【００８５】
前記待機モードｍ１は、先行する圧延材Ｓの後端が圧延機２を抜けたとき、これを圧延機２に設けられるロードリレー検出器（図示せず）が検出してから、次の圧延材Ｓの圧延制御が開始されるまでの期間に適用される。この待機モードｍ１が適用される期間は、第一ロール零荷重制御と第二ロール定位置制御とが実行される。
【００８６】
前記噛込モードｍ２は、圧延材Ｓが圧延機２のロードリレー検出器によって検出されてから所定時間Ｔｓｅｃ後までの期間に適用される。この噛込モードｍ２が適用される期間は、第一ロール定荷重制御と第二ロール定位置制御とが実行される。
【００８７】
前記圧延モードｍ３は、圧延材Ｓが圧延機２のロードリレー検出器によって検出されてから所定時間Ｔｓｅｃ後から、圧延材Ｓが圧延機２のロードリレー検出器がオフされるＡｍｍ手前までの期間に適用される。この圧延モードｍ３が適用される期間は、板厚・板クラウン制御が実行される。
【００８８】
前記尻抜モードｍ４は、圧延材Ｓが圧延機２のロードリレー検出器がオフされるＡｍｍ手前から圧延材Ｓが圧延機２のロードリレー検出器がオフされるまでの期間に適用される。この尻抜モードｍ４が適用される期間は、第一ロール零荷重制御と第二ロール定位置制御とが実行される。
【００８９】
図１７は、制御手段３の具体的機能分担を示す図である。前述した制御手段３は、設定値情報および圧延材情報を出力するプロセスコンピュータ（略称プロコン）などである上位制御装置Ｃｏｎ１と、上位制御装置Ｃｏｎ１から設定値情報および圧延材情報を入力し、これらの情報に基づいて前述した第一ロール零荷重制御、第一ロール定荷重制御、第二ロール定位置制御および板厚・板クラウン制御の各目標値および開始指令を出力するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの中位制御装置Ｃｏｎ２と、中位制御装置Ｃｏｎ２から入力した前記第一ロール零荷重制御、第一ロール定荷重制御、第二ロール定位置制御および板厚・板クラウン制御の各目標値および開始指令に基づいて、各圧下手段１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂを制御するボードコンピュータなどである下位制御装置Ｃｏｎ３とを含む。
【００９０】
前記上位制御装置Ｃｏｎ１から中位制御装置Ｃｏｎ２に出力される設定値情報は、ロールギャップ値、第一ロール圧延荷重、第二ロール圧延荷重および板厚・板クラウン制御ゲインである。また圧延材情報は、板厚目標値および板クラウン目標値である。
【００９１】
図１８は、制御手段３の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図１８（１）は上位制御装置Ｃｏｎ１の設定値情報、圧延材情報の送信タイミングを示し、図１８（２）は中位制御装置Ｃｏｎ２の制御動作を示し、図１８（３）は下位制御装置Ｃｏｎ３の第一ロール零荷重制御および第一ロール定荷重制御に関する制御動作を示し、図１８（４）は下位制御装置Ｃｏｎ３の第二ロール定位置制御に関する制御動作を示し、図１８（５）は圧延機２のロードリレー検出器の検出動作を示す。
【００９２】
まず、圧延機２に先行圧延材Ｓが通板された状態では、図１８（１）に示されるように、時刻ｔ１で入力された当該圧延材Ｓの設定値情報および圧延材情報が、図１８（２）、図１８（３）、図１８（４）に示されるように、中位制御装置Ｃｏｎ２、下位制御装置Ｃｏｎ３に与えられる。
【００９３】
図１８（５）に示されるように、時刻ｔ３でロードリレー検出器がオン状態からオフ状態に変化し、先行圧延材Ｓの後端が圧延機２から抜けたことが検出され、下位制御装置Ｃｏｎ３は、上位制御装置Ｃｏｎ１からの当該圧延材Ｓの設定値情報および圧延材情報に基づいて第二ロール定位置制御を実行し、ロールギャップを制御する。
【００９４】
時刻ｔ４で次の当該圧延材Ｓの始端が圧延機２に供給されると、ロードリレー検出器がそれを検出してオフ状態からオン状態に変化し、下位制御装置Ｃｏｎ３は入力した前記設定値情報および圧延材情報に基づいて、第一ロール定荷重制御を実行し、圧延荷重を制御する。
【００９５】
前記ロードリレー検出器がオン状態になると、中位制御装置Ｃｏｎ２は、図１８（２）に示されるように、時刻ｔ４から計時動作を開始し、所定時間Ｔｓｅｃを経過した時刻ｔ５でオフ状態からオン状態に変化し、板厚・板クラウン制御を実行する。この中位制御装置Ｃｏｎ２からの指令によって、下位制御装置Ｃｏｎ３は、図１８（３）に示されるように、第一ロール定荷重制御を停止するとともに、図１８（４）に示されるように、第二ロール定位置制御を停止する。
【００９６】
図１８（２）に示されるように、当該圧延材Ｓについて、圧延機２のロードリレー検出器がオフされるＡｍｍ手前である時刻ｔ６で、中位制御装置Ｃｏｎ２の板厚・板クラウン制御が終了してオン状態からオフ状態に変化すると、下位制御装置Ｃｏｎ３は、図１８（３）に示されるように、第一ロール零荷重制御を開始するとともに、図１８（４）に示されるように、第二ロール定位置制御を開始する。
【００９７】
図１８（５）に示されるように、ロードリレー検出器が時刻ｔ９でオン状態からオフ状態に変化することによって、当該圧延材Ｓの圧延が終了する。
【００９８】
本発明は、前述の実施の形態で述べた３段単純ロール積重ね方式のロールベンディングミルだけでなく、４段圧延機や６段圧延機、片テーパクラウンロールシフト圧延機（略称Ｋ−ＷＲＳミル）、Ｓ字クラウンロールシフト圧延機（略称ＣＶＣミル）、ｃｉｇａｒ−ｓｈａｐｅｄクラウンロールシフト圧延機（略称ＵＰＣミル）および中間ロールシフト圧延機などのロールシフト圧延機、ならびにバックアップロールクロス圧延機、ワークロールクロス圧延機およびペアロールクロス圧延機などのロールクロス圧延機に好適に実施することができる。
【００９９】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、第一ロールの圧延荷重と第二ロールの圧延荷重とに基づいて、圧延材の出側板クラウンの変化量が算出されるので、第一ロールと第二ロールとの圧延荷重比が変化しただけで、圧延荷重和が変化しない場合でも前記従来のように、出側板クラウンの変化量を検出するためのセンサを圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに、前記第一および第二ロールの各圧延荷重から板クラウンを求めることができる。
【０１００】
請求項２記載の本発明によれば、制御手段によって、第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重に基づいて、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように、圧下手段の圧下力を制御するので、別途に出側で板クラウンの変化量を検出するクラウン検出器などのセンサを圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに、圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を変化させて圧延材に作用する圧延荷重を制御し、出側板厚および出側板クラウンを目標値に追従させて修正することができる。
【０１０１】
請求項３記載の本発明によれば、制御手段は、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させるので、板厚を制御したときの板クラウンへの影響および板クラウンを制御したときの板厚への影響が生じることを防止し、板厚変化および板クラウン変化の修正に対する応答性を向上することができる。
【０１０２】
請求項４記載の本発明によれば、制御手段は、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうち少なくとも１つの外乱の入力に対して、圧延材の出側板厚および出側板クラウンの各変化量を、相互に非干渉で目標値に追従させるので、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうちの１または複数が外乱として制御手段に入力されても、出側板厚の修正量および出側板クラウンの修正量が相互に干渉することが防がれ、外乱による応答性の低下を防止することができる。
【０１０３】
請求項５記載の本発明によれば、制御手段によって出側板厚および出側板クラウンの目標とする応答波形を指定することができるので、設計の結果として応答が決定するのではなく、所望の応答を得るための設計ができるので、設計が容易となる。
【０１０４】
請求項６記載の本発明によれば、コンピュータによってプログラムを実行することによって、検出された各圧延荷重に基づいて、出側板厚および出側板クラウンの各変化量を算出する。またコンピュータは、圧延機を圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように圧下力を制御する制御装置として実現することができるので、別途に出側で板クラウンの変化量を検出するクラウン検出器などのセンサを圧延機に設置する必要がなく、これによってコストを増加させずに、圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を変化させて、圧延材に作用する圧延荷重を制御し、出側板厚および出側板クラウンを目標値に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の圧延機の板厚・板クラウン制御方法が適用される圧延設備１の正面図である。
【図２】圧延機２に備えられる圧下手段１５ａを示す断面図である。
【図３】制御手段３が制御対象とする圧延機２を示す図であり、図３（１）は第一および第二ロール１１，１２と圧延材Ｓの平衡状態を示し、図３（２）は第一および第二ロール１１，１２が圧延材Ｓを図３（１）の平衡状態からさらに圧下した状態を示す。
【図４】出側板クラウンＱの算出例を示す図である。
【図５】圧延機２による板厚修正に関する入側板厚Ｈ、出側板厚ｈと圧延荷重Ｐとの関係およびロールギャップＧと圧延荷重Ｐとの関係を示すグラフである。
【図６】圧延機２の機械モデルの状態方程式を示す図である。
【図７】図７（１）は圧延機２の機械モデルに非干渉制御系を構築した図であり、図７（２）は非干渉制御系の伝達関数を示す図である。
【図８】圧延機２の機械モデルにロバストサーボ系を構築した図である。
【図９】制御手段３で構築したロバストサーボ系に対する第１のシミュレーション結果を示す図であり、図９（１）は目標板クラウン目標値の設定状態の変化を示し、図９（２）は出側板クラウンの変化を示し、図９（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１０】制御手段３で構築したロバストサーボ系に対する第２のシミュレーション結果を示す図であり、図１０（１）は板厚目標値の設定状態の変化を示し、図１０（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１０（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１１】制御手段３で構築したロバストサーボ系に対する第３のシミュレーション結果を示す図であり、図１１（１）は外乱入力として入側板厚の変化を示し、図１１（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１１（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１２】圧延機２の機械モデルにＩＬＱ制御系を構築した図である。
【図１３】制御手段で構築したＩＬＱ制御系に対する第１のシミュレーション結果を示す図であり、図１３（１）は板クラウン目標値の設定状態の変化を示し、図１３（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１３（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１４】制御手段３で構築したＩＬＱ制御系に対する第２のシミュレーション結果を示す図であり、図１４（１）は板厚目標値の設定状態の変化を示し、図１４（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１４（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１５】制御手段３で構築したＩＬＱ制御系に対する第３のシミュレーション結果を示す図であり、図１５（１）は外乱入力として入側板厚の変化を示し、図１５（２）は出側板クラウンの変化を示し、図１５（３）は出側板厚の変化を示す。
【図１６】制御手段３で非干渉制御系、ロバストサーボ系、ＩＬＱ制御系のいずれかを構築した板厚・板クラウン制御を実機に適用する際のシーケンスを示す図である。
【図１７】制御手段３の具体的機能分担を示す図である。
【図１８】制御手段３の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図１８（１）は上位制御装置Ｃｏｎ１の設定値情報、圧延材情報の送信タイミングを示し、図１８（２）は中位制御装置Ｃｏｎ２の制御動作を示し、図１８（３）は下位制御装置Ｃｏｎ３の第一ロール零荷重制御および第一ロール定荷重制御に関する制御動作を示し、図１８（４）は下位制御装置Ｃｏｎ３の第二ロール定位置制御に関する制御動作を示し、図１８（５）は圧延機２のロードリレー検出器の検出動作を示す。
【符号の説明】
１ 圧延設備
２ 圧延機
３ 制御手段
１１ 第一ロール
１２ 第二ロール
２１ 圧延ロール
１３ａ，１３ｂ；１４ａ，１４ｂ；２２ａ，２２ｂ 軸受部
１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１６ｂ 圧下手段
２３ａ，２３ｂ 高さ調整手段
２６ａ，２６ｂ バランスシリンダ
２７ 圧延機ハウジング
２８ａ，２８ｂ ハウジングウィンドウ
３０ａ，３０ｂ；３１ａ，３１ｂ 圧下力検出器
２９ ビーム
５０ シリンダ
５１ 油圧調整手段
５２ シリンダ本体
５３ ピストン
５４ シリンダチューブ
５６ ピストン室
５７ａ，５７ｂ 圧力室
６３ 圧下量検出手段
７０ サーボ弁
７１ ポンプ
７２ モータ
７３ タンク
Claims (6)
- 圧延材を圧下する第一ロールと、第一ロールを支持する第二ロールと、第一および第二ロールを圧下する圧下手段とを備える圧延機の板クラウン算出方法において、
第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重に基づいて、圧延材の出側板クラウンの変化量を算出することを特徴とする圧延機の板クラウン算出方法。 - 圧延材を圧下する第一ロールと、第一ロールを支持する第二ロールと、第一および第二ロールを圧下する圧下手段と、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に等しくなるように、前記圧下手段による第一および第二ロールへの圧下力を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、第一ロールの圧延荷重および第二ロールの圧延荷重に基づいて、圧延材の出側板厚および出側板クラウンが目標値に追従するように、前記圧下手段の圧下力を制御することを特徴とする圧延機の板厚・板クラウン制御方法。 - 前記制御手段は、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させることを特徴とする請求項２記載の圧延機の板厚・板クラウン制御方法。
- 前記制御手段は、入側板厚変化、材料温度変化、材料変形抵抗変化、摩擦係数変化、および材料張力変化のうち少なくとも１つの外乱の入力に対して、圧延材の出側板厚および出側板クラウンを、相互に非干渉で目標値に追従させることを特徴とする請求項２または３記載の圧延機の板厚・板クラウン制御方法。
- 前記制御手段は、出側板厚および出側板クラウンの目標とする応答波形が指定されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の圧延機の板厚・板クラウン制御方法。
- コンピュータを、圧延材を圧下する第一ロールの圧延荷重および第一ロールを支持する第二ロールの圧延荷重を検出する手段、および前記圧延荷重検出手段によって検出された第一および第二ロールの各圧延荷重に基づいて、出側板厚および出側板クラウンの各変化量を算出する演算手段として機能させることを特徴とする圧延機の板厚・板クラウン算出用プログラム。
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