JP2009190076A - 冷間圧延機の板厚制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＧＣフィルタのカットオフ周波数を圧延速度に応じて変更することにより、板厚精度を向上させる。
【解決手段】 第１パスでは、従来と同様のＡＧＣ制御を行いつつ、出側板厚計５から得られる板厚偏差を板厚偏差記憶装置１１に格納し、パス終了時に板厚偏差記憶装置１１に格納していた板厚偏差を板厚変動周期長演算器２８で解析することにより被圧延材の変動周期長を求め、第２パス以降では、解析によって求めた変動周期長と圧延速度によりＦＦ−ＡＧＣ、モニタＡＧＣのローパスフィルタ、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を動的に変更することができる
【選択図】図１

Description

本発明は、圧延制御装置関して板出側に配置された板厚計からの信号を元に板厚が目標値になるように制御を行う、冷間圧延機の自動板厚制御装置およびその制御方法に関する。

従来の冷間圧延機の自動板厚制御装置は図２のようになっている。
図において、１は左リール、２は右リール、３は圧延ロールである。左リール１に巻かれた被圧延材は、右リール２により巻き取られて圧延ロール３により所望の板厚に圧延される。１４は圧延ロール３の位置を制御する圧下制御装置である。１５は増幅器である。１６は位置検出器であり、圧下制御装置１４のシリンダ変位量を検出する為のものである。４、５はそれぞれ、圧延ロール３に関して入側、出側に設けられた入側厚み計、出側厚み計である。６、７はそれぞれ、圧延ロール３に関して入側、出側に設けられた入側デフレクターロール、出側デフレクターロールである。８は、回転量を検出するＰＬＧ(パルスジェネレータ)である。１２はシフトパルスであり、ＰＬＧ８の検出量と入側デフレクターロール６のロール径から、被圧延材の移動量を算出し、算出された移動量が一定量を越える毎に出力されるパルスである。
１０は、シフトレジスタであり、入側厚み計４からの板厚偏差Δhiを格納するものである。２１は、ハイパスフィルタである。２３は、ハイパスフィルタ２１のカットオフ周波数であり、メモリ等の記憶手段に記憶されている。１９は、ＦＦ−ＡＧＣ演算器であり、ハイパスフィルタ２１を通過した高周波成分の板厚偏差に対する圧下量を演算するものである。９は、回転量を検出するＰＬＧである。２２は、ローパスフィルタである。２４は、ローパスフィルタ２２のカットオフ周波数であり、メモリ等の記憶手段に記憶されている。２０は、モニタＡＧＣ演算器であり、ローパスフィルタ２２を通過した低周波成分の板厚偏差に対する圧下量を演算するものである。

次に、動作について、以下に説明する。
入側デフレクターロール６のロール径と、ＰＬＧ８の検出量より算出された被圧延材の通過量が一定量を越える度に発生するシフトパルス１２のタイミングで入側板厚計４から検出された板厚偏差Δhiは、シフトレジスタ１０に蓄積される。
シフトレジスタ１０に蓄積された板厚偏差の中で、定数設定されたカットオフ周波数２３をしきい値として高周波の偏差は、ハイパスフィルタ２１を通過し、ＦＦ−ＡＧＣ演算器１９へと伝達される。
出側板厚計５にて検出された板厚と所望する板厚との偏差は、定数設定されたカットオフ周波数２４をしきい値として低周波の偏差は、ローパスフィルタ２２を通過し、モニタＡＧＣ演算器２０へと伝達される。
ＦＦ−ＡＧＣ演算器１９とモニタＡＧＣ演算器２０の結果は、加算器１８により加算され、位置検出器１６からの値と減算器１７にて比較され、結果が増幅器１５から圧下制御装置１４へと出力される。

また、同様の自動板厚制御装置として、特許文献１のようなものもある。
特開平７−１２４６１６号公報

従来の冷間圧延機の自動板厚制御装置は、モニタＡＧＣ制御とＦＦ−ＡＧＣ制御のしきい値となるカットオフ周波数が定数であるために、モニタＡＧＣとＦＦ−ＡＧＣの制御配分を圧延速度により変更することができず、板厚の精度が悪いという問題があった。
本発明は、第１パスで圧延ロール出側板厚計からの信号と所望板厚との偏差信号をシフトレジスタに格納し、パス終了時にシフトレジスタに格納された信号をＦＦＴなどで解析して被圧延材の板厚変動周期を算出し、第２パス目以降で被圧延材の速度にあわせたカットオフ周波数の設定を行うことにより、板厚精度を向上させることができる自動板厚制御装置を提供することを目的としている

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、圧延ロールに対して入側と出側に被圧延材と所望の板厚との板厚偏差を測定する板厚計と圧下制御装置の位置検出器からの信号を元に板厚が目標値になるように圧下制御を行う圧下制御装置と被圧延材の速度を検出する手段を備えた冷間圧延機の自動板厚制御装置において、前記圧延ロール出側に設置された板厚計により検出された板厚偏差情報を前記圧延ロール出側の被圧延材を被圧延材一定長が送られる度または定時周期で保存する手段と、前記保存された板厚偏差情報をもとに被圧延材の板厚偏差変動周期の長さを演算する手段と、前記圧延ロール入側に設置された板厚計により検出された板厚偏差情報からしきい値となる周波数以上の板厚偏差を取り出す手段と、前記出側板厚計により検出された板厚偏差情報からしきい値となる周波数以下の板厚偏差を取り出す手段と、前記検出された被圧延材の速度と板厚偏差変動周期よりしきい値となる周波数を演算する手段と、を備えたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、入側の板厚偏差がハイパスフィルタを介して入力されるＦＦ−ＡＧＣ演算器と、出側の板厚偏差がローパスフィルタを介して入力されるモニタＡＧＣ演算器と、を備え、前記ＦＦ−ＡＧＣ演算器および前記モニタＡＧＣ演算器の出力に基づいて圧延ロールを上下させて板厚を所定の値に制御する冷間圧延機の自動板厚制御装置において、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を可変としたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、入側の板厚偏差がハイパスフィルタを介して入力されるＦＦ−ＡＧＣ演算器と、出側の板厚偏差がローパスフィルタを介して入力されるモニタＡＧＣ演算器と、を備え、前記ＦＦ−ＡＧＣ演算器および前記モニタＡＧＣ演算器の出力に基づいて圧延ロールを上下させて板厚を所定の値に制御する冷間圧延機の自動板厚制御装置において、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を可変としたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、入側の板厚偏差がハイパスフィルタを介して入力されるＦＦ−ＡＧＣ演算器と、出側の板厚偏差がローパスフィルタを介して入力されるモニタＡＧＣ演算器と、を備え、前記ＦＦ−ＡＧＣ演算器および前記モニタＡＧＣ演算器の出力に基づいて圧延ロールを上下させて板厚を所定の値に制御する冷間圧延機の自動板厚制御装置において、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を求めるカットオフ周波数演算器を備えたことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記カットオフ周波数演算器は、前記出側の板厚偏差に基づいて、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を求めることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記カットオフ周波数演算器は、前記出側の板厚偏差から求められた板厚変動周期長に基づいて、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を求めることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記カットオフ周波数演算器は、前記出側の板厚偏差から求められた板厚変動周期長と圧延速度とに基づいて、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を求めることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記カットオフ周波数は、次式ｆ_ｃ＝ α × （ ｖ ／ Ｌ_ｎ−１ ）（ただし、ｆ_ｃ：カットオフ周波数、ｖ：圧延速度、Ｌ_ｎ−１：前回パスの変動周期長、α：演算係数）で求められることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数は、第１パスは所定のカットオフ周波数とし、第２パス以降は、前記カットオフ周波数演算器が求めたカットオフ周波数とすることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９いずれかに記載の自動板厚制御装置を備えたことを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、入側の板厚偏差がハイパスフィルタを介して入力されるＦＦ−ＡＧＣ演算器と、出側の板厚偏差がローパスフィルタを介して入力されるモニタＡＧＣ演算器と、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を求めるカットオフ周波数演算器と、を備え、前記ＦＦ−ＡＧＣ演算器および前記モニタＡＧＣ演算器の出力に基づいて圧延ロールを上下させて板厚を所定の値に制御する冷間圧延機の自動板厚制御装置において、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を、第１パスは所定のカットオフ周波数とし、第２パス以降は、前記カットオフ周波数演算器が求めたカットオフ周波数とすることを特徴とするものである。

本発明によると、第２パス目以降は、被圧延材の速度にあわせたカットオフ周波数の設定を行うことにより板厚制御精度を向上できる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の冷間圧延機の自動板厚制御装置の概略構成図である。従来例（図２）と同じ部分については、同一の符号を付しているので、その説明は省略する。
図において、１３は、シフトパルスであり、ＰＬＧ９の検出量を元にパルスを発生するものである。１１は、板厚偏差記憶装置であり、シフトパルス１３から発生するパルスにより板厚偏差を格納するものである。２５は、スイッチであり、圧延時のパス終了時にオンとなるものである。２８は、板厚偏差変動周期演算器であり、板厚偏差記憶装置１１に格納されているデータをFFTなどで解析する為の装置である。３２は、板厚偏差変動周期演算器２８から出力された被圧延材の板厚偏差Δhoの変動を示す周期であり、以後、変動周期長と呼ぶ。この変動周期長は、メモリ等の記憶手段に記憶されている。３０は、速度検出器であり、ＰＬＧ９から被圧延材の速度を検出するものである。２９は、カットオフ周波数演算器であり、速度検出器３０と変動周期長３１からローパスフィルタ２２とハイパスフィルタ２１のカットオフ周波数を演算するものである。２７は、スイッチであり、ローパスフィルタ２２のカットオフ周波数の切替を行うものである。２４は、記憶手段に記憶された従来例と同様のローパスフィルタのカットオフ周波数で、固定値である。２３は、記憶手段に記憶された従来例と同様のハイパスフィルタのカットオフ周波数で、固定値である。２６は、スイッチであり、ハイパスフィルタ２１のカットオフ周波数の切替を行うものである。

本発明が従来技術と異なる部分は、板厚偏差記憶装置１１と、板厚変動周期長演算器２８と、カットオフ周波数演算器２９を備えた部分である。

次に、動作について説明する。
圧延ロール３の出側にある出側デフレクターロール７に接続されたＰＬＧ９のパルス信号と出側デフレクターロール７のロール径から算出される被圧延材の送り量が一定量を越えることにより発生するシフトパルス１３のタイミングで出側板厚計５から検出された板厚偏差Δhoを板厚偏差記憶装置１１に格納し、次のシフトパルス１３が発生すると、前回発生したシフトパルス１３のときに格納した板厚偏差Δhoを板厚偏差記憶装置１１内でシフトし、今回検出された板厚偏差Δhoを板厚偏差記憶装置１１に格納する。この格納作業が圧延開始時からパス終了まで繰り返されることにより、板厚偏差Δhoが被圧延可能な部分について板厚偏差記憶装置１１に格納される。
出側板厚計５は、圧延ロール３と圧下制御装置１４の出側になるので、ここで検出された板厚偏差Δhoは、次のパスの被圧延材の板形状となる。
パスが終了して、スイッチ２５がオンになることにより、板厚変動周期長演算器２８は、板厚偏差記憶装置１１に格納されている被圧延材のデータをＦＦＴなどで解析し変動周期長３２のＬ_ｎを求める。ここで求められた変動周期長３２は、次のパスで使用する。（パスの切り替わりにより、Ｌ_ｎ−１となる）。
圧延方向が切り替わると、板厚変動周期長演算器２８で求められた変動周期長３２が変動周期長３１にコピーされる。さらに、スイッチ２７とスイッチ２６がオンになり、固定値であるハイパスフィルタのカットオフ周波数２３と固定値であるローパスフィルタのカットオフ周波数２４が使用されなくなる。
その代わりに、圧延ロール３の出側にある出側デフレクターロール７に接続されたＰＬＧ９の信号を元に速度検出器３０から出力される圧延速度ｖと板厚変動周期長演算器２８の解析によって求められた前回パスの変動周期長３１からカットオフ周波数演算器２９より求められた次のカットオフ周波数ｆ_ｃが使用される。

ｆ_ｃ＝ α × （ ｖ ／ Ｌ_ｎ−１ ） ・・・（１）

ここで、式（１）のｆ_ｃはカットオフ周波数、ｖは圧延速度、Ｌ_ｎ−１は前回パス（ｎ−１パス）の変動周期長、αは演算係数である。式（１）により演算されたハイパスフィルタのカットオフ周波数はｆ_ＣＨＰ 、ローパスフィルタのカットオフ周波数はｆ_ＣＬＰとなる。
第１パスはスイッチ２６とスイッチ２７が入る為、カットオフ周波数はそれぞれ、固定のｆ_ＨＰ、ｆ_ＬＰとなるため従来の圧延方法と同様となるが、２パス以降はカットオフ周波数演算器２９により演算されたカットオフ周波数ｆ_ＣＨＰ 、ローパスフィルタのカットオフ周波数はｆ_ＣＬＰにより圧延を行う。
その他の信号の流れについては、従来の自動板厚制御装置と同じとなる。

本発明の実施例を示す自動板厚制御装置の概略構成図 従来の自動板厚制御装置の概略構成図

符号の説明

１ 左リール
２ 右リール
３ 圧延ロール
４ 入側板厚計
５ 出側板厚計
６ 入側デフレクターロール
７ 出側デフレクターロール
８ ＰＬＧ
９ ＰＬＧ
１０ シフトレジスタ
１１ 板厚偏差記憶装置
１２ シフトパルス
１３ シフトパルス
１４ 圧下制御装置
１５ 増幅器
１６ 位置検出器
１７ 減算器
１８ 加算器
１９ ＦＦ−ＡＧＣ演算器
２０ モニタＡＧＣ 演算器
２１ ハイパスフィルタ
２２ ローパスフィルタ
２３ カットオフ周波数（定数）
２４ カットオフ周波数（定数）
２５ スイッチ
２６ スイッチ
２７ スイッチ
２８ 板厚変動周期長 演算器
２９ カットオフ周波数 演算器
３０ 速度検出器
３１ 板厚変動周期長（前回パス結果）
３２ 板厚変動周期長

Claims (11)

1. 圧延ロールに対して入側と出側に被圧延材と所望の板厚との板厚偏差を測定する板厚計と圧下制御装置の位置検出器からの信号を元に板厚が目標値になるように圧下制御を行う圧下制御装置と被圧延材の速度を検出する手段を備えた冷間圧延機の自動板厚制御装置において、
   前記圧延ロール出側に設置された板厚計により検出された板厚偏差情報を前記圧延ロール出側の被圧延材を被圧延材一定長が送られる度または定時周期で保存する手段と、
   前記保存された板厚偏差情報をもとに被圧延材の板厚偏差変動周期の長さを演算する手段と、
   前記圧延ロール入側に設置された板厚計により検出された板厚偏差情報からしきい値となる周波数以上の板厚偏差を取り出す手段と、
   前記出側板厚計により検出された板厚偏差情報からしきい値となる周波数以下の板厚偏差を取り出す手段と、
   前記検出された被圧延材の速度と板厚偏差変動周期よりしきい値となる周波数を演算する手段と、を備えたことを特徴とする冷間圧延機の自動板厚制御装置。
2. 入側の板厚偏差がハイパスフィルタを介して入力されるＦＦ−ＡＧＣ演算器と、出側の板厚偏差がローパスフィルタを介して入力されるモニタＡＧＣ演算器と、を備え、前記ＦＦ−ＡＧＣ演算器および前記モニタＡＧＣ演算器の出力に基づいて圧延ロールを上下させて板厚を所定の値に制御する冷間圧延機の自動板厚制御装置において、
   前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を可変としたことを特徴とする冷間圧延機の自動板厚制御装置。
3. 入側の板厚偏差がハイパスフィルタを介して入力されるＦＦ−ＡＧＣ演算器と、出側の板厚偏差がローパスフィルタを介して入力されるモニタＡＧＣ演算器と、を備え、前記ＦＦ−ＡＧＣ演算器および前記モニタＡＧＣ演算器の出力に基づいて圧延ロールを上下させて板厚を所定の値に制御する冷間圧延機の自動板厚制御装置において、
   前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を可変としたことを特徴とする冷間圧延機の自動板厚制御装置。
4. 入側の板厚偏差がハイパスフィルタを介して入力されるＦＦ−ＡＧＣ演算器と、出側の板厚偏差がローパスフィルタを介して入力されるモニタＡＧＣ演算器と、を備え、前記ＦＦ−ＡＧＣ演算器および前記モニタＡＧＣ演算器の出力に基づいて圧延ロールを上下させて板厚を所定の値に制御する冷間圧延機の自動板厚制御装置において、
   前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を求めるカットオフ周波数演算器を備えたことを特徴とする冷間圧延機の自動板厚制御装置。
5. 前記カットオフ周波数演算器は、前記出側の板厚偏差に基づいて、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を求めることを特徴とする請求項４に記載の冷間圧延機の自動板厚制御装置。
6. 前記カットオフ周波数演算器は、前記出側の板厚偏差から求められた板厚変動周期長に基づいて、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を求めることを特徴とする請求項４に記載の冷間圧延機の自動板厚制御装置。
7. 前記カットオフ周波数演算器は、前記出側の板厚偏差から求められた板厚変動周期長と圧延速度とに基づいて、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を求めることを特徴とする請求項４に記載の冷間圧延機の自動板厚制御装置。
8. 前記カットオフ周波数は、次式
   ｆ_ｃ＝ α × （ ｖ ／ Ｌ_ｎ−１ ）
   （ただし、ｆ_ｃ：カットオフ周波数、ｖ：圧延速度、Ｌ_ｎ−１：前回パスの変動周期長、α：演算係数）
   で求められることを特徴とする請求項５乃至７いずれかに記載の冷間圧延機の自動板厚制御装置。
9. 前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数は、第１パスは所定のカットオフ周波数とし、第２パス以降は、前記カットオフ周波数演算器が求めたカットオフ周波数とすることを特徴とする請求項５乃至８いずれかに記載の冷間圧延機の自動板厚制御装置。
10. 請求項１乃至９いずれかに記載の自動板厚制御装置を備えたことを特徴とする冷間圧延機。
11. 入側の板厚偏差がハイパスフィルタを介して入力されるＦＦ−ＡＧＣ演算器と、出側の板厚偏差がローパスフィルタを介して入力されるモニタＡＧＣ演算器と、前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を求めるカットオフ周波数演算器と、を備え、前記ＦＦ−ＡＧＣ演算器および前記モニタＡＧＣ演算器の出力に基づいて圧延ロールを上下させて板厚を所定の値に制御する冷間圧延機の自動板厚制御装置において、
    前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのカットオフ周波数を、第１パスは所定のカットオフ周波数とし、第２パス以降は、前記カットオフ周波数演算器が求めたカットオフ周波数とすることを特徴とする冷間圧延機の自動板厚制御方法。

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