JP3705872B2 - 薄板圧延材の蛇行量検出方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，薄板圧延材の圧延操業中に該圧延材の蛇行量を検出する薄板圧延材の蛇行量検出方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延等の操業中に，オンラインで薄板材の板幅，蛇行量を測定する方法及び装置が，例えば特公平８−７０５７号，及び特開平７−２７０１２５号公報に提案されている。なお，上記特公平８−７０５７号公報に提案されている発明は，板幅測定方法のみについて記載されており，蛇行量の測定については触れられていないが，蛇行量の測定にも容易に応用可能であるので，ここで従来技術として取り上げる。
上記特公平８−７０５７号公報に提案されている板幅測定方法（以下，第１の従来技術とする）を実施するための装置の概略図を，図４に示す。
この板幅測定装置は，板幅測定器５１とたわみ測定器５２とを用いて，通板張力により発生した板幅方向のたわみを補正しながら連続して板幅測定を行うものである。
上記板幅測定器５１は，板材５３の両端部の板幅エッジを投光器と受光器を用いた光量検出により測定し，それによって板幅Ｗ′を求める。また，上記たわみ測定器５２は，レーザ光源５４よりレーザ光線を板材５３に向けて照射し，その反射光を同じくたわみ測定器５２に設置された受光ＣＣＤ素子５５で受光することによって板材５３の形状を測定する。そして，上記板幅測定器５１によって測定された板幅Ｗ′を，上記たわみ測定器５２によって測定された板材５３の形状から求めた補正量で補正することによって板幅測定を行う。
また，上記特開平７−２７０１２５号公報に提案されている板幅・蛇行量測定装置（以下，第２の従来技術とする）の概略図を，図５に示す。
この板幅・蛇行量測定装置は，板材６１の両端部に設置された複数組の二次元距離センサ６２Ａ〜６２Ｃ，６３Ａ〜６３Ｃの内，最適な二組を用いて板幅・蛇行量の測定を行うものである。
先ず，板材６１の両端部付近に板幅方向に複数台設置された二次元距離センサ６２Ａ〜６２Ｃ，６３Ａ〜６３Ｃの中から，板材６１の板幅予測値に基づいて，計算機７１によって上記板材６１の端部位置をカバーできる二組の二次元距離センサが選択される。二次元距離センサが選択されると，それに対応して測定信号選択装置６６，６７が切り換えられる。続いて上記選択された二次元距離センサから板幅方向に扇状に照射ビームＬＢが照射され，板材６１の表面で反射した上記照射ビームＬＢは同じ二次元距離センサによって受光される。上記受光によって得られた信号は，それぞれ対応する信号処理装置６４Ａ〜６４Ｃ，及び６５Ａ〜６５Ｃによって処理され，測定信号選択装置６６，６７を介して板端部位置判定装置６８，６９に取り込まれ，そこで板材６１の端部位置が求められる。最後に，演算処理装置７０によって，上記求められた板材端部位置から板材６１の板幅及び蛇行量が演算される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記第１，第２の従来技術には，幾つかの問題点があった。
上記第１の従来技術では，様々な板幅に対応するため，板幅検出器５１のセンサ部分（投光器，受光器）は可動部５６による可動式となっており，板幅の検出精度が上記可動部５６の位置精度に依存してしまうという問題点があった。
また，上記可動部５６によって機構が複雑となり，コスト高となってしまう。
更に，上記板幅測定器５１のセンサ部分は，投光器，受光器による光学センサであるため，圧延時の圧延油の飛散やヒュームによる影響を受けやすく，事実上圧延操業中に使用することができないという問題点もあった。
また，上記第２の従来技術では，様々な板幅に対応するため，二次元距離センサを複数組用意しなければならず，こちらもコスト高となってしまう。
また，上記第１の従来技術と同様，二次元距離センサも投光器，受光器による光学センサであるため，圧延時の圧延油の飛散やヒュームによる影響を受けやすく，事実上圧延操業中に使用することができないという問題点もあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，圧延操業中に圧延材の蛇行量を高精度で検出することができ，低コストで実現できる薄板圧延材の蛇行量検出方法及び装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の方法は，薄板圧延材の圧延操業中に該圧延材の蛇行量を検出する薄板圧延材の蛇行量検出方法において，圧延ロールのロールギャップを左右対称にかつ中央部を狭くするようにロールギャップを変化させ，圧延材と圧延ロールの面圧分布を変化させるロールギャップ変更工程と，上記ロールギャップ変更工程を実施した結果得られる上記圧延材の張力変化量を測定する張力変化量測定工程と，上記張力変化量測定工程で得られた張力変化量に基づいて，上記圧延材の蛇行量δを，
δ＝（ΔＴＵ／ΣＴＵ）×ｗ
（但し，ｗ：センサロールの１センサ幅，ΣＴＵ：張力変化量の総和，
ΔＴＵ：圧延材両端部の張力変化量の偏差）
によって演算する蛇行量演算工程とを具備してなることを特徴とする薄板圧延材の蛇行量検出方法として構成されている。
更に，上記蛇行量演算工程で求めた蛇行量を用いて，上記張力変化量測定工程で測定した張力変化量を補正することができる。
また，上記目的を達成するために本発明の装置は，薄板圧延材の圧延操業中に該圧延材の蛇行量を検出する薄板圧延材の蛇行量検出装置において，圧延ロールのロールギャップを左右対称にかつ中央部を狭くするようにロールギャップを変化させ，圧延材と圧延ロールの面圧分布を変化させるロールギャップ変更手段と，上記ロールギャップ変更手段による面圧分布変化の結果得られる上記圧延材の張力変化量を測定する張力変化量測定手段と，上記張力変化量測定手段によって得られた張力変化量に基づいて，上記圧延材の蛇行量δを，
δ＝（ΔＴＵ／ΣＴＵ）×ｗ
（但し，ｗ：センサロールの１センサ幅，ΣＴＵ：張力変化量の総和，
ΔＴＵ：圧延材両端部の張力変化量の偏差）
によって演算する蛇行量演算手段とを具備してなることを特徴とする薄板圧延材の蛇行量検出装置として構成されている。
前述した薄板圧延材の蛇行量検出方法は，全て本装置上で実現することができる。
【０００５】
【作用】
本発明に係る薄板圧延材の蛇行量検出装置は，薄板圧延材の圧延操業中に該圧延材の蛇行量を検出する薄板圧延材の蛇行量検出装置であって，ロールギャップ変更手段によって圧延ロールのロールギャップを左右対称に変化させることによって圧延材と圧延ロールの面圧分布を変化させ，その結果として得られる上記圧延材の張力変化量を張力変化量測定手段によって測定し，該張力変化量に基づいて蛇行量演算手段によって上記圧延材の蛇行量を演算する。その際，上記ロールギャップ変更手段によって，上記圧延ロールの中央部を狭くするようにロールギャップを変更し，上記蛇行量演算手段において，
δ＝（△ＴＵ／ΣＴＵ）×ｗ
（但し，ｗ：センサロールの１センサ幅，ΣＴＵ：張力変化量の総和，
△ＴＵ：圧延材両端部の張力変化量の偏差）
によって蛇行量δを演算する。
従って，光学センサ等を用いる場合と違い，圧延時の圧延油の飛散やヒュームによる影響を受けることがないため，圧延操業中の圧延材の蛇行量を高精度で検出することができる。
また，上記蛇行量演算手段によって求めた蛇行量を用いて，上記張力変化量測定手段によって測定した張力変化量を補正することによって，より高精度の検出が可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して，本発明の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る薄板圧延材の蛇行量検出装置の概略構成を示す図，図２は蛇行量の有無による張力変化量分布の違いを示す模式図，図３は張力測定における板端処理の説明図である。
先ず，図１を用いて，本実施の形態に係る蛇行量検出装置１１を適用する薄板圧延装置１２の概略構成とその圧延処理動作について簡単に説明する。
圧延材２１の圧延は，一対のワークロール１によって行われる。圧延材２１は，上記ワークロール１の隙間を通過することによって圧延され，センサロール２を介して巻き取りロール３に巻き取られる。上記センサロール２は，軸方向に複数に分割されたエレメントによって構成されており，各エレメントの外周面にかかる圧接力を検出する。上記圧接力は，張力が大きい部分では大きく，張力が小さい部分では小さく検出されるため，張力測定部５によって上記圧延材２１の張力分布を求めることができる。続いて，形状制御部６において，上記張力分布を用いて上記圧延材２１の実形状が求められ，該実形状と目標形状との偏差（誤差形状）が求められる。アクチュエータ制御部７は，上記誤差形状に基づいて該誤差形状を修正するようにアクチュエータ４を制御する。上記アクチュエータ４は，上記アクチュエータ制御部７からの指示によってワークロール４を機械的に変形させ，それによって圧延材２１の形状は変化し，目標形状に近づいてゆく。
【０００７】
また，上記アクチュエータ４は，ワークロール１に対してその中心位置が一致するように精度よく設置されており，上記センサロール２も，その中心が上記ワークロール１の中心と同一直線上に並ぶように精度よく設置されている。
本実施の形態に係る蛇行量検出装置１１は，以上説明した様な一般的な薄板圧延装置１２に対して適用できる。
図１に示すように，上記蛇行量検出装置１１は，張力変化測定部８，蛇行量演算部９，及びロールギャップ変更部１０で構成されている。
上記ロールギャップ変更部１０は，上記アクチュエータ制御部７に対して，ワークロール１のロールギャップの変更を指示する。上記張力変化測定部８は，上記張力測定部５から得られる張力測定値を用いて，上記ロールギャップの変更による圧延材２１とワークロール１との面圧分布の変化に伴う圧延材２１の張力の変化量を求める。上記蛇行量演算部９は，上記張力変化測定部８によって得られた張力変化量から，圧延材２１の蛇行量を演算する。
続いて，以上のように構成される蛇行量検出装置１１の処理動作を，順を追って詳しく説明する。
【０００８】
先ず，ロールギャップ変更部１０は，アクチュエータ制御部７に指示をして，アクチュエータ４の中心部を一定量動作させる。これによって，ワークロール１の中央部が狭くなる方向に，且つ左右対称にロールギャップが変更され，その結果，圧延材２１とワークロール１との面圧分布が変化する。つまり，圧延材２１の板幅方向の面圧分布は，相対的に中央部が大きく，エッジ部が小さくなる。それに伴って，圧延材２１の張力は，相対的に中央部で増加し，エッジ部で減少することとなる。
張力変化量測定部８は，上記ロールギャップの変更の結果として得られる圧延材２１の張力変化量の板幅方向分布を，センサロール２及び張力測定部５によって得られる圧延材２１の張力値の変化量を測定することによって求める。
ここで，圧延材２１の中心位置とワークロール１の中心位置が完全に一致していれば，即ち圧延材２１の蛇行量が０であれば，図２（ａ）に示すように上記張力変化量の板幅方向分布は左右対称（ＴＵ１＝ＴＵ２）となるはずである。一方，圧延材２１の中心位置とワークロール１の中心位置にδのずれがあれば，図２（ｂ）に示すように上記張力変化量の板幅方向分布は左右対称とはならない（ＴＵ１≠ＴＵ２）。結果として，両端部の張力変化量には△ＴＵの差が発生する。ここで，センサロール２による板端部の検出張力とラップ量等の関係より，次式が成立する。
ΣＴＵ／ｗ＝△ＴＵ／δ …（１）
（但し，ｗ：センサロールの１センサ幅，ΣＴＵ：張力変化量の総和，
△ＴＵ：圧延材両端部の張力変化量の偏差）
これより，次式が導かれ，圧延材２１の蛇行量δを一意的に求めることができる。
δ＝（△ＴＵ／ΣＴＵ）×ｗ …（１）′
蛇行量演算部９では，上記（１）′式を用いて，圧延材２１の蛇行量δを演算する。
このようにして，ロールギャップの変更による面圧分布変化によって得られた張力変化量の板幅方向分布を用いて，蛇行量の検出を行うことができる。
以上のように，蛇行量検出装置１１は，圧延時の圧延油の飛散やヒュームによる影響を受けやすい光学センサ等を用いることなく，圧延操業中の圧延材の蛇行量を検出することができる。
また，機器構成が簡単であり，既存の圧延設備に対して容易に適用可能である。
【０００９】
次に，上記蛇行量演算部９によって求められた蛇行量を，上記張力測定部５にフィードバックすることによって張力検出精度を向上させる方法について説明する。
図３は，センサロール２とそれに接する圧延材２１の関係を模式的に表したものである。
図３に示すように，センサロール２は軸方向に並んだｎ個のセンサによって構成され，各センサ毎に張力を検出する。従って，圧延材２１の両端部が上記各センサの境界に位置している場合（カバレッジ率（ｗ′／ｗ）＝１００％）には問題ないが，図のように両端部がセンサの中途部分に位置しているような場合（カバレッジ率（ｗ′／ｗ）≠１００％）には，両端部の検出張力をカバレッジ率１００％の状態の張力値に変換する必要がある。
そこで，張力測定部５では，検出張力にカバレッジ率の逆数を乗じることによって上記板両端部の検出張力の変換を行う。即ち，両端部の実張力は，
（実張力）＝（検出張力）×（ｗ／ｗ′） …（２）
によって求められる。
しかし，上記ラップ量ｗ′は，圧延材２１がセンサロール２の中央に位置すること，即ち蛇行量が０であることを前提にして，板幅Ｗと各センサの幅に基づいて求められるものである。従って，蛇行量が０でない場合には，上記（２）式中のｗ′が実際の値と異なるため，板両端部の実張力を正確に求めることはできない。
そこで，上記蛇行量演算部９で求めた蛇行量によって上記ラップ量ｗ′を補正すると，上記（２）式は次のようになる。
（実張力）＝（検出張力）×｛ｗ／（ｗ′±δ）｝ …（２）′
以上のように，上記蛇行量演算部９で求めた蛇行量を上記張力測定部５にフィードバックすることによって張力検出精度を向上させることができる。
以上説明したように，本実施の形態に係る蛇行量検出装置１１は，圧延時の圧延油の飛散やヒュームによる影響を受けやすい光学センサ等を用いることなく，ロールギャップの変更による面圧分布の変化に伴う圧延材の張力変化量を用いて蛇行量の検出を行う。従って，圧延操業中の圧延材の蛇行量を正確に検出することができる。
また，機器構成が簡単であり，既存の圧延設備に対して容易に適用できるため，低コストで実現可能である。
また，求めた蛇行量を張力測定部にフィードバックすることによって張力検出精度を向上させることができ，より高精度の蛇行量検出が可能である。
【００１０】
【実施例】
上記薄板圧延装置１２に用いるアクチュエータとしては，上記実施の形態で用いたようなものに限らず，圧延材の張力分布を左右対称に変化させることが可能なものであればよい。
従って，例えば，ワークロールに対して部分的に油を吹きつけて冷却することによって局所的な形状修正を行うクーラントや，ワークロールの端部に上下方向の力を加えたときのロールの曲げ変形によって形状修正を行うベンダ等を用いることもできる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によって，圧延操業中に圧延材の蛇行量を高精度で検出することができ，低コストで実現できる薄板圧延材の蛇行量検出方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る薄板圧延材の蛇行量検出装置の概略構成を示す図。
【図２】 蛇行量の有無による張力変化量分布の違いを示す模式図。
【図３】 張力測定における板端処理の説明図。
【図４】 第１の従来技術に係る板幅測定方法を実施するための装置を示す概略構成を示す模式図。
【図５】 第２の従来技術に係る板幅・蛇行量測定装置を示す概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…ワークロール １０…ロールギャップ変更部
２…センサロール １１…蛇行量検出装置
３…巻き取りロール １２…薄板圧延装置
４…アクチュエータ ２１…圧延板
５…張力測定部
６…形状制御部
７…アクチュエータ制御部
８…張力変化量測定部
９…蛇行量演算部

Claims (4)

1. 薄板圧延材の圧延操業中に該圧延材の蛇行量を検出する薄板圧延材の蛇行量検出方法において，
   圧延ロールのロールギャップを左右対称にかつ中央部を狭くするようにロールギャップを変化させ，圧延材と圧延ロールの面圧分布を変化させるロールギャップ変更工程と，
   上記ロールギャップ変更工程を実施した結果得られる上記圧延材の張力変化量を測定する張力変化量測定工程と，
   上記張力変化量測定工程で得られた張力変化量に基づいて，上記圧延材の蛇行量δを，
   δ＝（ΔＴＵ／ΣＴＵ）×ｗ
   （但し，ｗ：センサロールの１センサ幅，ΣＴＵ：張力変化量の総和，
   ΔＴＵ：圧延材両端部の張力変化量の偏差）
   によって演算する蛇行量演算工程とを具備してなることを特徴とする薄板圧延材の蛇行量検出方法。
2. 上記蛇行量演算工程で求めた蛇行量を用いて，上記張力変化量測定工程で測定した張力変化量を補正してなる請求項１記載の薄板圧延材の蛇行量検出方法。
3. 薄板圧延材の圧延操業中に該圧延材の蛇行量を検出する薄板圧延材の蛇行量検出装置において，
   圧延ロールのロールギャップを左右対称にかつ中央部を狭くするようにロールギャップを変化させ，圧延材と圧延ロールの面圧分布を変化させるロールギャップ変更手段と，
   上記ロールギャップ変更手段による面圧分布変化の結果得られる上記圧延材の張力変化量を測定する張力変化量測定手段と，
   上記張力変化量測定手段によって得られた張力変化量に基づいて，上記圧延材の蛇行量δを，
   δ＝（ΔＴＵ／ΣＴＵ）×ｗ
   （但し，ｗ：センサロールの１センサ幅，ΣＴＵ：張力変化量の総和，
   ΔＴＵ：圧延材両端部の張力変化量の偏差）
   によって演算する蛇行量演算手段とを具備してなることを特徴とする薄板圧延材の蛇行量検出装置。
4. 上記蛇行量演算手段によって求めた蛇行量を用いて，上記張力変化量測定手段で測定した張力変化量を補正してなる請求項３記載の薄板圧延材の蛇行量検出装置。

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