JP4389136B2 - 油圧ピンチロールの制御方法とその制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧シリンダーとサーボ弁で制御される油圧ピンチロールで、ダウンコイラーに巻き取られるコイルの巻き形状を改善する方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に本発明の対象となる熱間圧延設備のダウンコイラー２のピンチロール１を示す。熱間圧延設備では、仕上げ圧延機３で所定の板厚まで圧延されたストリップ４をダウンコイラー２で巻き取って、コイル状の最終製品とする。ピンチロール１は、テーブルローラ５上を走行してくるストリップ４をダウンコイラー２に導く働きをする。
【０００３】
また最近は図７に示すように油圧シリンダー６とサーボ弁７で、上下ピンチロールの位置やストリップ４への押し付け力を制御する油圧ピンチロールが実用化されている。このようなピンチロール１に求められる機能は、巻き取り初期はストリップ４を引っ張ってダウンコイラー２に導くこと、ストリップ４がダウンコイラー２のマンドレル２ｅに巻き付いた後は、ストリップ４を逆向きに引っ張って、マンドレル２ｅとの間に適正な張力を維持することである。このため、ピンチロール１には、ストリップ４を押し付けるための適正な押し付け力が与えられる。
【０００４】
図７に示す油圧ピンチロール１は、以下に示す構成となっている。すなわち、上ピンチロール１ａは左右のチョック１ｃ，１ｄを各々油圧シリンダー６で支持され、油圧シリンダー６への油の流出流入の制御は、配管８ａ，８ｂを介して油圧シリンダー６へ接続されたサーボ弁７で行われる。配管８ａ，８ｂには、各々圧力検出器９ａ，９ｂが接続され、油圧シリンダー６のヘッド側６ａ、ロッド側６ｂの圧力を検出できるようになっている。また、油圧シリンダー６のピストン６ｃの位置を位置検出器１０ｃ，１０ｄで検出できるようになっている。
【０００５】
油圧ピンチロール１では、初期ギャップは、油圧シリンダーのピストン６ｃの位置を位置検出器１０ｃ，１０ｄで検出し、その信号をもとに上ピンチロール１ａの位置を制御して設定する。ストリップ４が油圧ピンチロール１に飛び込み、ダウンコイラー２に導かれた後、適正なタイミングで位置制御から押し付け力制御に切り替わり、圧力検出器９ａ，９ｂで検出されたヘッド側６ａ、ロッド側６ｂの圧力をもとに押し付け力演算器１１で上ピンチロール１ａのストリップ４に対する押し付け力を演算し、その信号をもとにサーボ制御器１２でサーボ弁７に指令を送って押し付け力を制御する。
なお、上述した従来のピンチロール装置は、本発明者による特開平８-５２５１４号公報等に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のダウンコイラー２では、巻き取られるストリップ４の平面形状が悪い場合、ならびに、ストリップ４がピンチロール１へオフセンターして入ってくるなどの理由により、図８に示すようなコイルの巻き形状不良（テレスコープ）が発生していた。さらに、最近、広幅で硬い材料を巻き取る際に、巻き取ったコイルの端面が周期的に凹凸を繰り返す図９に示すような巻き形状不良が多発するという問題が生じた。
【０００７】
本発明は、上述の実情に鑑み、これらの巻き形状不良を抑制できる油圧ピンチロールの制御方法とその制御装置を提供することを目的としてなしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、このコイル端面が周期的に凹凸を繰り返して巻き取られる巻き形状不良が発生する時、油圧ピンチロール１のピストン位置の左右差、すなわち位置検出器１０ｃ，１０ｄの出力の差に周期的な変動が現れること、そして、この巻き形状不良が発生しないときには、この周期変動が現れないことに気付いた。
【０００９】
そのため、本発明の第１の形態では、油圧ピンチロールの制御装置は、位置検出器１０ｃ，１０ｄの出力差をもとに、ピンチロールの左右の押し付け力を時々刻々と変更し、位置検出器１０ｃ，１０ｄの出力差に現れる変動を抑制できるように構成されている。その結果、油圧ピンチロール１の上ピンチロール１ａの左右交互（シーソー状）に起こるギャップ変動を防止することができる。
【００１０】
本発明の第２の形態では、油圧ピンチロールの制御装置は、圧力検出器９ａ，９ｂの出力より求めたピンチロールの押し付け力をもとに、ピンチロールの左右のギャップを位置制御で時々刻々と変更するので、その結果、ピンチロールのギャップが平行に保たれる。従って、上ピンチロール１ａの左右交互に起こるギャップ変動を防止することができる。その結果、巻き取ったコイル端面が周期的に凹凸を繰り返す巻き形状不良を防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のピンチロールの第１実施例の全体構成図を示すもので、図７と共通する部分には、同一の符号を付して示し、重複した説明を省略する。
【００１２】
本発明の装置では、図７の従来の装置と同様に、上ピンチロール１ａのストリップ４への押し付け力は、左右個別の押し付け力制御装置Ｃ，Ｄで制御される。すなわち、配管８ａ，８ｂの途中に設けられた圧力検出器９ａ，９ｂで検出した油圧シリンダー６のヘッド側６ａ、ロッド側６ｂの圧力Ｐ_a，Ｐ_bより、油圧シリンダー６の発生する押し付け力Ｆを演算器１１で、Ｆ＝Ｐ_a×Ａ_h−Ｐ_b×Ａ_l （ただし、Ａ_h，Ａ_lはピストン６ｃのヘッド側とロッド側の面積を表す）と演算し、それを制御器１２で設定値と比較し、その差に基づいてサーボ弁７を駆動して、油圧シリンダー６への油の流出流入量を制御して、所定の押し付け力Ｆとなるように制御する。
【００１３】
従来の装置では、このように単に左右の押し付け力を独立に制御するだけであったので、図２に示すように、厚いストリップ４がピンチロール１のギャップ内で傾いても、左右各々の押し付け力Ｆが一定となるように制御されるため、上ピンチロール１ａは、それにならって傾き、ロールギャップの左右差を解消することはできなかった。このため、ストリップがピンチロールのギャップで左右に動くことによりギャップ変動が生じることを抑えきれず、結果としてコイルの端面が周期的に凹凸を繰り返す巻き形状不良が生じていた。
【００１４】
図１の本発明の装置では、従来の装置に、左右のシリンダーピストン６ｃの位置を検出する位置検出器１０ｃ，１０ｄの出力１６ｃ，１６ｄの差を演算器１３で演算し、それを制御器１４で処理して、その出力１７を左右の押し付け力制御器１２に印加するように構成されている。
【００１５】
図３のブロック線図で、本発明の制御装置をさらに詳しく説明する。図３には、既に述べた左右個別の押し付け力制御装置Ｃ，Ｄの押し付け力設定値２０に、本発明の制御器１４による補正出力１７を加えるように構成されている。この補正力１７は、図２に示すようにピンチロール１の向かって左側のギャップが広い場合は、そのギャップを押し込むように補正出力１７を加え、反対側を同量の補正出力１７だけ減らすように、制御器１２に内蔵されている加減算器１８ｃ，１８ｄで押し付け力設定値２０から加減算する。従って、ストリップ４を押し付ける総荷重を変えずに、ギャップの広い方を補正出力１７で押し込み、反対側を補正出力１７の分だけ軽くする。これにより、左右のギャップの差に変動を起こさせないようにする。
【００１６】
図４に本発明の制御器１４中の主要演算器１５の構成例を示す。図４（Ａ）が基本構成を示し、左右のシリンダーピストン位置の差１９にピンチロール１の機械系の左右方向の傾きのバネ常数Ｋ_Mをかけて力の変化２１に直し、それに適当な制御ゲインＫ_Gをかけて、左右の押し付け力設定値の補正値１７を作る。
【００１７】
図４（Ｂ）は、（Ａ）の基本構成に入力側にハイパスフィルター２２、出力側にクランプ回路２３を加えた構成である。ハイパスフィルターは、シリンダーピストン位置の左右差から変動分のみを取り出すものであり、クランプ回路２３は、補正出力１７が予め設定された値±Ｆ_cを越えないようにするための安全回路である。
【００１８】
図５に本発明の第２の実施例を示す。本例では、シリンダーピストン６ｃの位置を検出する位置検出器１０ｃ，１０ｄの出力をもとに、シリンダーピストン６ｃ位置、すなわち、左右ロールギャップを制御する位置制御装置Ｃ′，Ｄ′を左右個別に設け、その位置制御の指令値として、ピンチロールの押し付け力の設定値２８と検出した実際の押し付け力２７との差を制御器３０で処理して得た出力３１を与えるものである。
【００１９】
すなわち、油圧ピンチロール１の左右のギャップは、シリンダー６のピストン６ｃに取り付けた位置検出器１０ｃ，１０ｄの出力信号１６ｃ，１６ｄと設定値３１とを加減算器２５ｃ，２５ｄで演算し、その偏差を制御器２４で処理してサーボ弁７の駆動信号とする。その信号をもとに、サーボ弁６は、配管８を介して油圧シリンダー６への油の流出流入量を制御し、偏差が０になるまで油圧シリンダー６のピストン６ｃを動かす。その結果、左右のロールギャップは所定の値に設定される。ここで、配管８のヘッド側、ロッド側に設けた圧力検出器９ａ，９ｂの出力をもとに演算器１１で押し付け力を計算し、その左右の和、すなわちピンチロールの実際の押し付け力２７を加算器２６で求め、それを押し付け力設定値２８と加減算器２９で比較演算して、偏差を求める。
【００２０】
これを制御器３０で処理して、上述の左右の位置制御装置Ｃ′，Ｄ′の設定値３１とする。これにより、ピンチロール１の左右のギャップは設定押し付け力２８となるように、位置制御で平行に動かされるため、左右のギャップ差の変動を抑制することができる。
【００２１】
【発明の効果】
上述したように本発明の油圧ピンチロールの制御装置によれば、ストリップの左右のずれに起因するロールギャップの変動を制御により確実に抑制することができるので、その結果、ストリップの左右のずれを防ぐことができ、コイルの巻き形状の悪化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置を備えた油圧ピンチロール装置の全体構成図である。
【図２】ピンチロールの片側のギャップが広い場合の模式図である。
【図３】本発明の制御装置のブロック線図である。
【図４】本発明の制御器の主要演算器の構成例である。
【図５】本発明の制御装置の第２実施例を示すブロック線図である。
【図６】従来の油圧ピンチロール装置を備えた熱間圧延設備の構成図である。
【図７】従来の油圧ピンチロール装置の構成図である。
【図８】コイルの巻き形状不良（テレスコープ）の説明図である。
【図９】コイルの別の巻き形状不良の説明図である。
【符号の説明】
１ ピンチロール、１ａ 上ピンチロール、１ｂ 下ピンチロール、
２ ダウンコイラー、３ 仕上げ圧延機、４ ストリップ、
６ 油圧シリンダー、６ａ ヘッド側、６ｂ ロッド側、
７ サーボ弁、８ａ，８ｂ 配管、９ａ，９ｂ 圧力検出器、
１０ｃ，１０ｄ 位置検出器、１１ 演算器、１２ 制御器、
１３ 演算器、１４ 制御器、１５ 主要演算器、
１６ｃ，１６ｄ 出力、１７ 補正出力、１８ｃ，１８ｄ 加減算器、
２０ 押し付け力設定値、２１ 力の変化、２２ ハイパスフィルター、
２３ クランプ回路、２４ 制御器、２５ｃ，２５ｄ 加減算器、
２６ 加算器、２７ 実際の押し付け力、２８ 押し付け力設定値、
２９ 加減算器、３０ 制御器、３１ 設定値

Claims (5)

1. 上下のピンチロール間にストリップを挟持しストリップを導くピンチロール装置であって、上ピンチロールの軸方向両端部を個別に支持する油圧シリンダーと、該油圧シリンダーの作動油の流入流出量を調節するサーボ弁と、油圧シリンダーのピストン位置を検出する位置検出器と、油圧シリンダーの押し付け力を検出する押し付け力検出器と、サーボ弁を制御する制御装置とを備え、これによりピンチロールの位置制御と押し付け力制御を行うことを特徴とする油圧ピンチロールの制御装置において、
   左右個別の押し付け力制御の設定値を、油圧シリンダーのピストン位置の左右差をもとに求めた補正値で修正することを特徴とする油圧ピンチロールの制御方法。
2. 油圧シリンダー（６）とサーボ弁（７）間の配管（８ａ，８ｂ）に圧力検出器（９ａ，９ｂ）を設け、該圧力検出器で検出した油圧シリンダー（６）のヘッド側（６ａ）、ロッド側（６ｂ）の圧力より油圧シリンダー（６）の発生する押し付け力を演算する演算器を設け、得られた押し付け力と設定値とを比較して処理する制御器（１２）を設け、その出力に基づいてサーボ弁（７）を駆動して、油圧シリンダー（６）への油の流出流入量を制御して、所定の押し付け力に制御する制御装置において、
   左右のシリンダーピストン（６ｃ）の位置を検出する位置検出器（１０ｃ，１０ｄ）と、その出力（１６ｃ，１６ｄ）の差を演算する演算器（１３）と、それを処理して補正出力を作る制御器（１４）と、制御器（１４）による補正出力（１７）をピンチロール（１）のギャップが広い方には、そのギャップを押し込む方向に加え、反対側を同量の補正出力（１７）だけ減らすように、押し付け力設定値（２０）から加減算する加減算器（１８ｃ，１８ｄ）とを備え、これにより左右個別の押し付け力制御の設定値を修正することを特徴とする油圧ピンチロールの制御装置。
3. 前記制御器（１４）中の主要演算器（１５）が、ハイパスフィルターと制御ゲインとクランプ回路で構成されていることを特徴とする請求項２の油圧ピンチロールの制御装置。
4. 上下のピンチロール間にストリップを挟持しストリップを導く油圧ピンチロールであって、上ピンチロールの軸方向両端部を個別に支持する左右の油圧シリンダーと、該各油圧シリンダーの作動油の流入流出量を調節するサーボ弁と、前記各油圧シリンダーのピストン位置を検出する位置検出器と、前記各油圧シリンダーの押し付け力を検出する押し付け力検出器と、前記サーボ弁を制御する制御装置とを備え、これによりピンチロールの位置制御と押し付け力制御を行う油圧ピンチロールの制御方法であって、
   前記押し付け力検出器により検出した、前記左右の油圧シリンダーの前記押し付け力の合計値と、押し付け力設定値との差を処理して、位置制御設定値を求め、
   前記位置検出器により検出した、前記左側の油圧シリンダーの前記ピストン位置と前記位置制御設定値との差がゼロになるように前記サーボ弁を制御し、
   前記位置検出器により検出した、前記右側の油圧シリンダーの前記ピストン位置と前記位置制御設定値との差がゼロになるように前記サーボ弁を制御する、ことを特徴とする油圧ピンチロールの制御方法。
5. 上下のピンチロール間にストリップを挟持しストリップを導く油圧ピンチロールであって、上ピンチロールの軸方向両端部を個別に支持する左右の油圧シリンダーと、該各油圧シリンダーの作動油の流入流出量を調節するサーボ弁と、前記各油圧シリンダーのピストン位置を検出する位置検出器と、前記各油圧シリンダーの押し付け力を検出する押し付け力検出器と、前記各サーボ弁を制御する第１および第２の制御器とを備え、これによりピンチロールの位置制御と押し付け力制御を行う油圧ピンチロールの制御装置であって、
   前記押し付け力検出器により検出した、前記左右の油圧シリンダーの前記押し付け力の合計値と、押し付け力設定値との差を処理して、位置制御設定値を求める第３の制御器を備え、
   前記第１の制御器は、前記位置検出器により検出した、前記左側の油圧シリンダーの前記ピストン位置と前記位置制御設定値との差がゼロになるように前記サーボ弁を制御し、
   前記第２の制御器は、前記位置検出器により検出した、前記右側の油圧シリンダーの前記ピストン位置と前記位置制御設定値との差がゼロになるように前記サーボ弁を制御する、ことを特徴とする油圧ピンチロールの制御装置。

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