JP7440713B2

JP7440713B2 - 圧延装置及び圧延方法

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Publication number: JP7440713B2
Application number: JP2020004589A
Authority: JP
Inventors: 格中島; 直也横田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2040-01-15
Also published as: JP2021109223A

Description

本開示は、圧延装置及び圧延方法に関する。

特許文献１には、圧延機の油圧圧下制御装置において、一つの油圧ジャッキに設けられた複数の電油サーボ弁を並列運転し、電油サーボ弁の故障を検出した場合に、故障した電油サーボ弁を油圧ジャッキから自動的に切り離す装置が開示されている。

特開平１－１５４８１１号公報

本開示は、圧延ロールの変位速度と、圧延ロールの位置決め精度との両立に有効な圧延装置を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る圧延装置は、板材を圧延する第１圧延ロール及び第２圧延ロールと、駆動オイルの流動に応じて動作し、第１圧延ロールと第２圧延ロールとの間隔を変更するように第２圧延ロールを変位させる油圧シリンダと、それぞれが駆動オイルの流動方向及び流量の変更により油圧シリンダを駆動し得るように互いに並列に設けられた複数の油圧弁と、第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように複数の油圧弁を制御するロール位置制御部と、を備え、ロール位置制御部は、第１速度で第２圧延ロールを変位させるように油圧シリンダを駆動する油圧弁の数に比較して、第１速度よりも大きい第２速度で第２圧延ロールを変位させるように油圧シリンダを駆動する油圧弁の数を多くする。

第２圧延ロールを高速で変位させるためには、容量（制御流量）が大きい油圧弁が必要となる。しかしながら、油圧弁の容量を大きくすると、第２圧延ロールの位置決め精度が低下することが知られている。このため、第２圧延ロールの変位速度と、第２圧延ロールの位置決め精度との両立を図るのは難しい。これに対し、本圧延装置によれば、一定位置保持制御時又は第１速度で第２圧延ロールを変位させるように油圧シリンダを駆動する油圧弁の数に比較して、第１速度よりも大きい第２速度で第２圧延ロールを変位させるように油圧シリンダを駆動する油圧弁の数が多くなる。これにより、第２圧延ロールを第２速度で変位させるときには油圧弁の数を多くして第２圧延ロールの変位速度を第２速度に追従させ、一定位置保持制御時又は第２圧延ロールを第１速度で変位させるときには油圧弁の数を減らして第２圧延ロールの位置決め精度を高めることができる。従って、第２圧延ロールの変位速度と、第２圧延ロールの位置決め精度との両立に有効である。一定位置保持制御時、第１速度駆動時、及び第２速度駆動時のそれぞれで油圧弁の数を順次多くすることは、第２圧延ロールの変位速度と位置決め精度との両立に有効である。

ロール位置制御部は、板材の部位に応じて異なる目標位置に従って第２圧延ロールを変位させる造形制御と、板材の厚みを一定に調節するように第２圧延ロールを変位させる仕上制御と、を実行し、仕上制御において油圧シリンダを駆動する油圧弁の数に比較して、造形制御において油圧シリンダを駆動する油圧弁の数を多くしてもよい。この場合、高速な変位が求められる造形制御においては、仕上制御に比較して第２圧延ロールの変位速度を高めることができる。一方、高精度な位置決めが求められる仕上制御においては、造形制御に比較して第２圧延ロールの位置決め精度を高めることができる。従って、第２圧延ロールの変位速度と、第２圧延ロールの位置決め精度との両立に更に有効である。

ロール位置制御部は、仕上制御において油圧シリンダを駆動する油圧弁の数を一つにしてもよい。この場合、仕上制御における第２圧延ロールの位置決め精度を更に高めることができる。

複数の油圧弁が油圧シリンダを駆動している状態において、ロール位置制御部は、第２圧延ロールが変位目標位置に近付くのに応じて、制御流量を減らすため、油圧シリンダを駆動する油圧弁の数、油圧弁の容量又はその両方を減らしてもよい。この場合、第２圧延ロールの位置決め精度を更に高めることができる。

ロール位置制御部は、第１台数の油圧弁が油圧シリンダを駆動するときの制御ゲインに比較して、第１台数よりも多い第２台数の油圧弁が油圧シリンダを駆動するときの制御ゲインを小さくし、目標位置に対する第２圧延ロールの位置の偏差に制御ゲインを乗算して生成した制御量に基づいて複数の油圧弁を制御してもよい。この場合、第２台数の油圧弁が油圧シリンダを駆動する際における第２圧延ロールの変位のオーバーシュートを抑制することができる。

本開示の他の側面に係る圧延方法は、板材を圧延する第１圧延ロール及び第２圧延ロールを備える圧延装置において、駆動オイルの流動に応じて動作する油圧シリンダにより、第１圧延ロールと第２圧延ロールとの間隔を変更するように第２圧延ロールを変位させることと、互いに並列に設けられ、それぞれが駆動オイルの流動方向及び流量を変更して油圧シリンダを駆動する複数の油圧弁を、第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように制御することと、第１速度で第２圧延ロールを変位させるように油圧シリンダを駆動する油圧弁の数に比較して、第１速度よりも大きい第２速度で第２圧延ロールを変位させるように油圧シリンダを駆動する油圧弁の数を多くすることと、を含む。

本開示によれば、圧延ロールの変位速度と、圧延ロールの位置決め精度との両立に有効な圧延装置を提供することができる。

圧延装置の模式図である。ロール位置制御部のハードウェア構成を例示するブロック図である。変位制御手順を例示するフローチャートである。変位制御手順の変形例を示すフローチャートである。変位制御手順の更なる変形例を示すフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔圧延装置〕
図１に示す圧延装置１は、スラブを圧延して鋼板を製造する装置である。以下、スラブ、鋼板、及びこれらの中間状態の成形体をいずれも「ワーク」という。圧延装置１は、圧延ロール１０Ａ，１０Ｂと、変位駆動部２０Ａ，２０Ｂと、荷重センサ３０Ａ，３０Ｂと、ロール位置制御部１００Ａ，１００Ｂとを備える。

圧延ロール１０Ａ，１０Ｂは、互いに平行に上下に並び、ワーク（板材）を圧延する。圧延ロール１０Ａ（第１圧延ロール）はワークの上に接し、圧延ロール１０Ｂ（第２圧延ロール）はワークの下に接する。以下においては、説明の便宜上圧延ロール１０Ａ，１０Ｂの一端側を「左」側とし、圧延ロール１０Ａ，１０Ｂの他端側を「右」側とする。圧延ロール１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、左右方向に沿ったロール本体１１と、ロール本体１１の左端から更に左に延びたロールネック１２と、ロール本体１１の右端から更に右に延びたロールネック１３とを有する。

変位駆動部２０Ａは、左側における圧延ロール１０Ａ，１０Ｂの間隔を変更するように、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２を上下方向に変位させる。変位駆動部２０Ｂは、右側における圧延ロール１０Ａ，１０Ｂの間隔を変更するように、圧延ロール１０Ｂのロールネック１３を上下方向に変位させる。

なお、圧延ロール１０Ａ，１０Ｂの上下関係を逆転させてもよい。すなわち、変位駆動部２０Ａ，２０Ｂにより変位させられる圧延ロール１０Ｂが圧延ロール１０Ａの上に位置していてもよい。換言すると、圧延装置１は、圧延ロール１０Ｂがワークの上に接し、圧延ロール１０Ａがワークの下に接するように構成されていてもよい。

変位駆動部２０Ａは、油圧シリンダ２１と、複数の油圧弁２２，２３と、位置センサ２４とを有する。油圧シリンダ２１は、駆動オイルの流動に応じて動作し、左側における圧延ロール１０Ａと圧延ロール１０Ｂとの間隔を変更するように、ロール軸受箱１４を介して圧延ロール１０Ｂのロールネック１２を上下方向に変位させる。

例えば油圧シリンダ２１は、本体２１ａと、プランジャー２１ｃとを有する。本体２１ａは、上下方向に沿った筒状の周壁を有する。プランジャー２１ｃは、本体２１ａ内（本体２１ａの周壁内）に配置され、本体２１ａ内を上部空間２１ｄと下部空間２１ｅとに区画し、本体２１ａから上方に突出しており、ロール軸受箱１４を介して圧延ロール１０Ｂのロールネック１２を支持している。

油圧弁２２，２３は、それぞれが駆動オイルの流動方向及び流量の変更により油圧シリンダ２１を駆動し得るように互いに並列に設けられている。例えば油圧弁２２，２３は、ともに油圧ポンプから供給される駆動オイルを油圧シリンダ２１へ供給することもでき、油圧シリンダ２１から排出することもできるように互いに並列に設けられている。

油圧弁２２，２３のそれぞれは、油圧ポンプで加圧供給された駆動オイルを油圧シリンダ２１の下部空間２１ｅに供給し、上部空間２１ｄからは駆動オイルをタンクラインへ排出するプランジャー上昇流動状態と、駆動オイルを油圧シリンダの上部空間２１ｄに供給し、下部空間２１ｅからは駆動オイルをタンクラインに排出するプランジャー下降流動状態とを切り替える。各流動状態において、油圧弁２２，２３のそれぞれは、駆動オイルの流路の開度を変更することで、駆動オイルの流量、すなわちプランジャー速度を変更する。

油圧弁２２，２３は、例えば電磁式の弁であり、電磁コイルへの給電に応じてスプールを移動させることにより、駆動オイルの流動方向及び流量を変更する。なお、油圧弁２２，２３の数は、二つに限られない。変位駆動部２０Ａは、三つ以上の油圧弁を有していてもよい。

位置センサ２４は、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２の位置を検出する。位置センサ２４は、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２の位置として、少なくともロールネック１２の位置に相関する位置を検出するセンサであればよく、必ずしもロールネック１２自体の位置を直接検出するセンサでなくてもよい。例えば位置センサ２４は、ロールネック１２の位置に相関する位置として、油圧シリンダ２１におけるプランジャー２１ｃの位置を検出する。位置センサ２４の具体例としては、磁歪式のリニアスケール等が挙げられる。

変位駆動部２０Ｂは、変位駆動部２０Ａと同様に、油圧シリンダ２１と、複数の油圧弁２２，２３と、位置センサ２４とを有する。変位駆動部２０Ｂの油圧シリンダ２１のプランジャー２１ｃは、ロール軸受箱１４を介して圧延ロール１０Ｂのロールネック１３を支持する。また、変位駆動部２０Ｂの位置センサ２４は、圧延ロール１０Ｂのロールネック１３の位置を検出する。その他、変位駆動部２０Ｂについての説明は、変位駆動部２０Ａと共通するので省略する。なお、変位駆動部２０Ａ，２０Ｂは、圧延ロール１０Ｂとは別のバックアップロール（不図示）を介して圧延ロール１０Ｂを変位させるように構成されていてもよい。この場合、変位駆動部２０Ａ，２０Ｂの油圧シリンダ２１はバックアップロールの両端のロールネックをそれぞれ変位させ、変位駆動部２０Ａ，２０Ｂの位置センサ２４はバックアップロールの両端のロールネックの位置をそれぞれ検出する。位置センサ２４は、ロールネックの位置として、少なくともロールネックの位置に相関する位置を検出するセンサであればよく、必ずしもロールネック自体の位置を直接検出するセンサでなくてもよい。例えば位置センサ２４は、ロールネックの位置に相関する位置として、油圧シリンダ２１におけるプランジャー２１ｃの位置を検出する。

荷重センサ３０Ａは、変位駆動部２０Ａが圧延ロール１０Ｂのロールネック１２を圧延ロール１０Ａのロールネック１２に向かって押す力を検出する。例えば荷重センサ３０Ａは、変位駆動部２０Ａが圧延ロール１０Ｂのロールネック１２を押す力に抗するように、ロール軸受箱１４を介して圧延ロール１０Ａのロールネック１２を支持し、当該力に抗するための反力を検出する。

荷重センサ３０Ｂは、変位駆動部２０Ｂが圧延ロール１０Ｂのロールネック１３を圧延ロール１０Ａのロールネック１３に向かって押す力を検出する。例えば荷重センサ３０Ｂは、変位駆動部２０Ｂが圧延ロール１０Ｂのロールネック１３を押す力に抗するように、ロール軸受箱１４を介して圧延ロール１０Ａのロールネック１３を支持し、当該力に抗するための反力を検出する。荷重センサ３０Ａ，３０Ｂの具体例としては、ひずみゲージ式のロードセル等が挙げられる。なお、荷重センサ３０Ａ，３０Ｂは、圧延ロール１０Ａとは別のバックアップロール（不図示）を介して圧延ロール１０Ａを支持するように構成されていてもよい。この場合、荷重センサ３０Ａ，３０Ｂは、ロール軸受箱を介してバックアップロールの両端のロールネックをそれぞれ支持する。

ロール位置制御部１００Ａ，１００Ｂは、いずれも、油圧シリンダ２１が圧延ロール１０Ｂを変位目標位置まで変位させるように複数の油圧弁２２，２３を制御する。ロール位置制御部１００Ａは、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２が変位目標位置まで変位するように変位駆動部２０Ａの複数の油圧弁２２，２３を制御する。ロール位置制御部１００Ｂは、圧延ロール１０Ｂのロールネック１３が変位目標位置まで変位するように変位駆動部２０Ｂの複数の油圧弁２２，２３を制御する。

なお、複数の油圧弁を制御するとは、いずれかの油圧弁を遮断させた状態で残りの油圧弁を動作させることと、全ての油圧弁を動作させることの両方を含む。例えば、二つの油圧弁２２，２３を制御することは、油圧弁２２を遮断させた状態で油圧弁２３を動作させることと、油圧弁２３を遮断させた状態で油圧弁２２を動作させることと、油圧弁２２，２３の両方を動作させることとを含む。

ロール位置制御部１００Ａの制御対象は変位駆動部２０Ａであり、ロール位置制御部１００Ｂの制御対象は変位駆動部２０Ｂであるが、ロール位置制御部１００Ａ，１００Ｂの機能・構成は同じである。そこで、以下においてはロール位置制御部１００Ａの機能・構成を詳細に説明し、ロール位置制御部１００Ｂに関する説明を省略する。

ロール位置制御部１００Ａは、第１速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数に比較して、第１速度よりも大きい第２速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数を多くする。第１速度及び第２速度の大きさについては、第２速度の方が第１速度よりも大きい点以外に特に制限はない。

ここで、油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁とは、油圧シリンダ２１を駆動する際にロール位置制御部１００Ａが動作させる油圧弁である。油圧シリンダ２１を駆動する際にロール位置制御部１００Ａが動作させない（停止又は遮断状態に保つ）油圧弁は、油圧シリンダ２１を駆動しない油圧弁である。以下、油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁を「駆動弁」といい、油圧シリンダ２１を駆動しない弁を「非駆動弁」という。変位ストロークが第１ストロークであるときの駆動弁の数に比較して、変位ストロークが第２ストロークであるときの駆動弁の数を多くすることは、変位ストロークが第２ストロークであるときの駆動弁の数に比較して、変位ストロークが第１ストロークであるときの駆動弁の数を少なくすることを含む。

ロール位置制御部１００Ａは、ワークの部位に応じて異なる目標位置に従って圧延ロール１０Ｂのロールネック１２を変位させる造形制御と、ワークの厚みを調節する（例えば一定に調節する）ように圧延ロール１０Ｂを変位させる仕上制御と、を実行し、仕上制御における駆動弁の数に比較して、造形制御における駆動弁の数を多くしてもよい。

仕上制御における駆動弁の数に比較して、造形制御における駆動弁の数を多くすることは、造形制御における駆動弁の数に比較して、仕上制御における駆動弁の数を少なくすることを含む。ロール位置制御部１００Ａは、仕上制御における駆動弁の数を一つにしてもよい。複数の駆動弁が油圧シリンダ２１を駆動している状態において、ロール位置制御部１００Ａは、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２が変位目標位置に近付くのに応じて、駆動弁の数を減らしてもよい。

ロール位置制御部１００Ａは、第１台数（例えば１台）の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動するときの制御ゲインに比較して、第１台数よりも多い第２台数（例えば２台）の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動するときの制御ゲインを小さくし、目標位置に対する圧延ロール１０Ｂのロールネック１２の位置の偏差に制御ゲインを乗算して生成した制御量に基づいて複数の油圧弁２２，２３を制御してもよい。第１台数の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動するときの制御ゲインに比較して、第２台数の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動するときの制御ゲインを小さくすることは、第２台数の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動するときの制御ゲインに比較して、第１台数の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動するときの制御ゲインを大きくすることを含む。

例えばロール位置制御部１００Ａは、機能上の構成（以下、「機能ブロック」という。）として、弁数設定部１１１と、ゲイン設定部１１２と、変位制御部１１３とを有する。

弁数設定部１１１は、第１速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数に比較して、第１速度よりも大きい第２速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数を多くする。例えば弁数設定部１１１は、変位速度の大きさに基づいて駆動弁の数を設定してもよい。例えば弁数設定部１１１は、上位コントローラ２００からの位置指令の微分演算により変位速度を算出し、当該変位速度の大きさに基づいて駆動弁の数を設定してもよい。位置指令は、例えば圧延ロール１０Ｂの目標位置を含む。上位コントローラ２００は、例えばプログラマブルロジックコントローラである。

例えば弁数設定部１１１は、変位速度が大きくなるのに応じて駆動弁の数を多くし、変位速度が小さくなるのに応じて駆動弁の数を少なくしてもよい。例えば変位駆動部２０Ａが二つの油圧弁２２，２３を有する場合、弁数設定部１１１は、変位速度が所定の閾値（以下、「アシスト閾値」という。）を超えている場合に駆動弁の数を二つにし、変位速度がアシスト閾値より小さい場合に駆動弁の数を一つにする。

なお、第１速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数に比較して、第２速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数が多なるという条件が満たされる限りにおいて、弁数設定部１１１は変位速度とは別の情報に基づいて駆動弁の数を設定してもよい。例えば弁数設定部１１１は、圧延ロール１０Ｂの目標位置と現在位置との偏差に基づいて駆動弁の数を設定してもよい。

また、圧延ロール１０Ｂの変位開始から変位目標までの変位ストロークが大きくなるのに応じて圧延ロール１０Ｂを高速で移動させるように上記位置指令が生成される場合に、弁数設定部１１１は、変位ストロークに基づいて駆動弁の数を設定してもよい。弁数設定部１１１は、位置指令を生成する上位コントローラ２００から変位ストロークの情報を取得してもよい。

弁数設定部１１１は、変位速度が互いに異なる複数種類の制御のいずれが実行対象であるかに基づいて、駆動弁の数を設定してもよい。例えば、複数種類の制御が、第１制御と、第１制御に比較して変位速度が大きい第２制御とを含む場合、弁数設定部１１１は、第１制御における駆動弁の数に比較して、第２制御における駆動弁の数が多くなるように、制御の種類に基づいて駆動弁の数を変更してもよい。一例として、弁数設定部１１１は、上記仕上制御に比較して、上記造形制御における駆動弁の数が多くなるように、制御の種類に基づいて駆動弁の数を設定してもよい。弁数設定部１１１は、仕上制御における駆動弁の数を一つにしてもよい。

制御の種類は、例えば上位コントローラ２００により切り替えられる。上位コントローラ２００は、制御の種類に応じて上記位置指令を生成する。例えば上位コントローラ２００は、上記造形制御において、ワークの部位ごとに予め設定された目標位置に基づいて上記位置指令を生成する。また、上位コントローラ２００は、上記仕上制御（例えばＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｕｇｅＣｏｎｔｒｏｌ）において、圧延ロール１０Ａ，１０Ｂがワークの厚みを一定に調節するための変位量を算出し、当該変位量を一定の目標位置に加算する。例えば上位コントローラ２００は、荷重センサ３０Ａによる力の検出値を所定の力目標値に追従させるように上記変位量を算出し、当該変位量を目標位置に加算する。例えば上位コントローラ２００は、荷重センサ３０Ａによる力の検出値が力目標値よりも大きい場合には、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２を圧延ロール１０Ａのロールネック１２に近付けるように正の変位量を算出し、荷重センサ３０Ａによる力の検出値が力目標値よりも小さい場合には、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２を圧延ロール１０Ａのロールネック１２から遠ざけるように負の変位量を算出する。

このように、上位コントローラ２００が制御の種類に応じた位置指令を生成する場合に、弁数設定部１１１は、上位コントローラ２００から制御の種類を示す情報を取得し、取得した情報に基づいて駆動弁の数を設定してもよい。

複数の駆動弁が油圧シリンダ２１を駆動している状態において、弁数設定部１１１は、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２が変位目標位置に近付くのに応じて、駆動弁の数を減らしてもよい。

ゲイン設定部１１２は、第１台数（例えば１台）の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動するときの制御ゲインに比較して、第１台数よりも多い第２台数（例えば２台）の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動するときの制御ゲインを小さくする。例えばゲイン設定部１１２は、駆動弁の数に基づいて制御ゲインを設定してもよい。ゲイン設定部１１２は、駆動弁の数が多くなるのに応じて制御ゲインを小さくし、駆動弁の数が少なくなるのに応じて制御ゲインを大きくしてもよい。例えばゲイン設定部１１２は、駆動弁が一つである場合に合わせて調節された制御ゲイン（以下、「基準ゲイン」という。）を駆動弁の数で除算して制御ゲインを算出する。ゲイン設定部１１２は、駆動弁の数ごとに予め調節された制御ゲインを記録したゲインテーブルと、駆動弁の数とに基づいて制御ゲインを算出してもよい。ゲイン設定部１１２は、駆動弁の数と制御ゲインとの関係を示すように予め構築された関数に駆動弁の数を代入して制御ゲインを算出してもよい。

変位制御部１１３は、位置指令に従って圧延ロール１０Ｂのロールネック１２を変位させるように変位駆動部２０Ａの複数の油圧弁２２，２３を制御する。この際に、変位制御部１１３は、駆動弁の数が弁数設定部１１１により設定された数となるように複数の油圧弁２２，２３を制御する。すなわち変位制御部１１３は、複数の油圧弁２２，２３において、非駆動弁を遮断させながら駆動弁を動作させる。

図中におけるスイッチ１２１，１２２は、駆動弁と、非駆動弁との切り替えを模式的に示している。具体的に、スイッチ１２１をオン状態とすることは油圧弁２２を駆動弁とすることを示し、スイッチ１２１をオフ状態とすることは油圧弁２２を非駆動弁とすることを示している。スイッチ１２２をオン状態とすることは油圧弁２３を駆動弁とすることを示し、スイッチ１２２をオフ状態とすることは油圧弁２３を非駆動弁とすることを示している。

変位制御部１１３は、位置指令が含む目標位置に対する圧延ロール１０Ｂのロールネック１２の現在位置（例えば位置センサ２４により検出された位置）の偏差に、ゲイン設定部１１２が設定した制御ゲインを乗算して制御量を算出し、当該制御量にて駆動弁を動作させる。制御量は、例えば駆動弁のスプールの移動量である。

図中における伝達関数１２３，１２４は、制御ゲインＫＡの乗算を模式的に示している。なお、上記偏差に制御ゲインを乗算して制御量を算出することは、上記偏差に制御ゲインを乗算する比例演算と、他の演算とを組み合わせて制御量を算出することを含む。例えば変位制御部１１３は、上記偏差に制御ゲインを乗算した値と、上記偏差の積分値に積分ゲインを乗算した値とを合算する比例・積分演算により制御量を算出してもよい。また、変位制御部１１３は、上記偏差に制御ゲインを乗算した値と、上記偏差の積分値に積分ゲインを乗算した値と、上記偏差の微分値に微分ゲインを乗算した値とを合算する比例・積分・微分演算により制御量を算出してもよい。

図２は、ロール位置制御部１００Ａのハードウェア構成を例示するブロック図である。図２に示すように、ロール位置制御部１００Ａは、一つ又は複数の制御用コンピュータにより構成される。例えばロール位置制御部１００Ａは、回路１９０を有する。回路１９０は、一つ又は複数のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、入出力ポート１９４と、通信ポート１９５とを有する。ストレージ１９３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。ストレージ１９３は、圧延ロール１０Ｂが変位目標位置まで変位するように複数の油圧弁２２，２３を制御することと、第１速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数に比較して、第２速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数を多くすることと、をロール位置制御部１００Ａに実行させるプログラムを記憶している。例えばストレージ１９３は、上述した各機能ブロックをロール位置制御部１００Ａに構成するためのプログラムを記憶している。メモリ１９２は、ストレージ１９３からロードしたプログラム及びプロセッサ１９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、メモリ１９２と協働して上記プログラムを実行することで、ロール位置制御部１００Ａの各機能ブロックを構成する。入出力ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に従って、油圧弁２２，２３、位置センサ２４及び荷重センサ３０Ａとの間で電気信号の入出力を行う。通信ポート１９５は、プロセッサ１９１からの指令に従って、上位コントローラ２００との間で情報通信を行う。

なお、ロール位置制御部１００Ａは、必ずしもプログラムにより各機能ブロックを構成するものに限られない。例えばロール位置制御部１００Ａの各機能ブロックは、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）により構成されていてもよい。

〔圧延方法〕
以下、圧延方法の一例として、圧延に伴う圧延ロール１０Ｂの変位制御手順を示す。この変位制御手順は、圧延ロール１０Ａと圧延ロール１０Ｂとの間隔を変更するように圧延ロール１０Ｂを変位させることと、圧延ロール１０Ｂが変位目標位置まで変位するように複数の油圧弁２２，２３を制御することと、第１速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数に比較して、第２速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数を多くすることと、を含む。

変位制御手順は、ロール位置制御部１００Ａ，１００Ｂにより行われる。ロール位置制御部１００Ａによる変位制御手順と、ロール位置制御部１００Ｂによる変位制御手順とは、制御対象が異なる点を除き同じである。以下、ロール位置制御部１００Ａによる変位制御手順を例示し、ロール位置制御部１００Ｂによる変位制御手順の例示は省略する。

図３は、変位制御手順を例示するフローチャートである。図３に示すように、ロール位置制御部１００Ａは、まずステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４を実行する。ステップＳ０１では、変位制御部１１３が、位置指令を上位コントローラ２００から取得する。ステップＳ０２では、変位制御部１１３が、ロールネック１２の現在位置を位置センサ２４から取得する。ステップＳ０３では、変位制御部１１３が、現在位置と位置指令値との差を算出する。ステップＳ０４では、現在位置と位置指令値との差の微分値（変位速度）がアシスト閾値を超えているか否かを弁数設定部１１１が確認する。

ステップＳ０４において現在位置と位置指令値との差の微分値（変位速度）がアシスト閾値を超えていると判定した場合、ロール位置制御部１００ＡはステップＳ０５，Ｓ０６を実行する。ステップＳ０５では、弁数設定部１１１が駆動弁の数を二つにする。

ステップＳ０６では、ゲイン設定部１１２が、駆動弁の数が一つである場合に比較して制御ゲインを小さい値に設定する。例えばゲイン設定部１１２は、駆動弁が一つである場合に合わせて調節された制御ゲイン（上記基準ゲイン）を２で除算して制御ゲインを算出する。ゲイン設定部１１２は、上記ゲインテーブルから、駆動弁の数が二つである場合の制御ゲインを取得してもよい。ゲイン設定部１１２は、駆動弁の数と制御ゲインとの関係を示すように予め構築された関数に、駆動弁の数として２を代入して制御ゲインを算出してもよい。

ステップＳ０４において現在位置と位置指令値との差の微分値（変位速度）がアシスト閾値を超えていないと判定した場合、ロール位置制御部１００ＡはステップＳ０７，Ｓ０８を実行する。ステップＳ０７では、弁数設定部１１１が駆動弁の数を一つにする。ステップＳ０８では、ゲイン設定部１１２が、駆動弁の数が二つである場合に比較して制御ゲインを大きい値に設定する。例えばゲイン設定部１１２は、上記基準ゲインを制御ゲインとする。ゲイン設定部１１２は、上記ゲインテーブルから、駆動弁の数が一つである場合の制御ゲインを取得してもよい。ゲイン設定部１１２は、駆動弁の数と制御ゲインとの関係を示すように予め構築された関数に、駆動弁の数として１を代入して制御ゲインを算出してもよい。

ステップＳ０６，Ｓ０８の次に、ロール位置制御部１００ＡはステップＳ１１，Ｓ１２を実行する。ステップＳ１１では、変位制御部１１３が、ステップＳ０３で算出された偏差に、ステップＳ０６，Ｓ０８で設定された制御ゲインを乗算して制御量を算出する。ステップＳ１２では、変位制御部１１３が、ステップＳ１１で算出された制御量にて駆動弁を動作させる（例えばスプールを移動させる）。その後、ロール位置制御部１００Ａは処理をステップＳ０１に戻す。以後、変位速度に基づいて駆動弁の数を変更しつつ、圧延ロール１０Ｂの位置の制御が継続される。

上述したように、ロール位置制御部１００Ａは、複数の駆動弁が油圧シリンダ２１を駆動している状態において、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２が変位目標位置に近付くのに応じて駆動弁の数を減らしてもよい。図４は、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２が変位目標位置に近付くのに応じて駆動弁の数を減らす場合の変位制御手順を例示するフローチャートである。図４のステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は上述したステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４と同じであり、ステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２８，Ｓ２９は上述したステップＳ０５，Ｓ０６，Ｓ０７，Ｓ０８と同じであり、ステップＳ３１，Ｓ３２は上述したステップＳ１１，Ｓ１２と同じである。

図４の変位制御手順は、ステップＳ２４，Ｓ２６の間にロール位置制御部１００ＡがステップＳ２５を実行する点で図３の変位制御手順と異なる。ステップＳ２５では、現在位置から変位目標位置までの残距離が所定の切替閾値を上回っているか否かを変位制御部１１３が確認する。

ステップＳ２５において現在位置から変位目標位置までの残距離が所定の切替閾値を上回っていると判定した場合、ロール位置制御部１００ＡはステップＳ２６を実行する。すなわち、弁数設定部１１１が駆動弁の数を二つにする。ステップＳ２５において上記残距離が切替閾値を下回っていると判定した場合、ロール位置制御部１００Ａは、ステップＳ２８を実行する。すなわち、弁数設定部１１１が駆動弁の数を一つにする。このように、上記残距離に基づいて駆動弁の数が変更されることにより、圧延ロール１０Ｂのロールネック１２が変位目標位置に近付くのに応じて駆動弁の数が減らされる。

以上においては、弁数設定部１１１が、変位速度の大きさに基づいて駆動弁の数を設定する場合を例示したが、これに限られない。上述したように、弁数設定部１１１は、圧延ロール１０Ｂの目標位置と現在位置との偏差に基づいて駆動弁の数を設定してもよく、上記変位ストロークに基づいて駆動弁の数を設定してもよい。また、弁数設定部１１１は、上記制御の種類に基づいて駆動弁の数を設定してもよい。図５は、制御の種類に基づいて駆動弁の数を設定する場合の変位制御手順を例示するフローチャートである。図５のステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３は上述したステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３と同じであり、ステップＳ４５，Ｓ４６，Ｓ４８，Ｓ４９は上述したステップＳ０５，Ｓ０６，Ｓ０７，Ｓ０８と同じであり、ステップＳ５１，Ｓ５２は上述したステップＳ１１，Ｓ１２と同じである。

図５の変位制御手順は、図３のステップＳ０４とは異なるステップＳ４４をステップＳ４３，Ｓ４５の間にロール位置制御部１００Ａが実行し、更にステップＳ４４，Ｓ４８の間にステップＳ４７をロール位置制御部１００Ａが実行する点で，図３の変位制御手順と異なる。ステップＳ４４では、上位コントローラ２００において選択されている制御の種類が造形制御であるか否かを弁数設定部１１１が確認する。ステップＳ４４において、制御の種類が造形制御であると判定した場合、ロール位置制御部１００ＡはステップＳ４５を実行する。すなわち、弁数設定部１１１が駆動弁の数を二つにする。

ステップＳ４４において制御の種類が造形制御ではないと判定した場合、ロール位置制御部１００ＡはステップＳ４７を実行する。ステップＳ４７では、上位コントローラ２００において選択されている制御の種類が仕上制御であるか否かを弁数設定部１１１が確認する。ステップＳ４７において、制御の種類が仕上制御であると判定した場合、ロール位置制御部１００ＡはステップＳ４８を実行する。すなわち、弁数設定部１１１が駆動弁の数を一つにする。ステップＳ４７において制御の種類が仕上制御ではないと判定した場合、ロール位置制御部１００ＡはステップＳ４５を実行する。すなわち、弁数設定部１１１が駆動弁の数を二つにする。

なお、造形制御ではなく、仕上制御でもない制御の具体例としては、造形制御と仕上制御の間で実行される中間制御が挙げられる。中間制御は、中間制御は、造形制御後のワークを、仕上制御が可能な状態まで更に圧延するように、圧延ロール１０Ａと圧延ロール１０Ｂとの間隔を調節する制御である。図５の変位制御手順によれば、中間制御においても駆動弁の数が二つに設定されることとなるが、これに限られない。ロール位置制御部１００Ａは、中間制御においても駆動弁の数を一つにするように構成されていてもよい。この場合、図５におけるステップＳ４５が省略されることとなる。

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、圧延装置１は、ワークを圧延する圧延ロール１０Ａ及び圧延ロール１０Ｂと、駆動オイルの流動に応じて動作し、圧延ロール１０Ａと圧延ロール１０Ｂとの間隔を変更するように圧延ロール１０Ｂを変位させる油圧シリンダ２１と、それぞれが駆動オイルの流動方向及び流量の変更により油圧シリンダ２１を駆動し得るように互いに並列に設けられた複数の油圧弁２２，２３と、圧延ロール１０Ｂが変位目標位置まで変位するように複数の油圧弁２２，２３を制御するロール位置制御部１００Ａ，１００Ｂと、を備え、ロール位置制御部１００Ａ，１００Ｂは、第１速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁２２，２３の数に比較して、第２速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁２２，２３の数を多くする。

圧延ロール１０Ｂを高速で変位させるためには、容量（流量変化量）が大きい油圧弁２２，２３が必要となる。しかしながら、油圧弁２２，２３の容量を大きくすると、圧延ロール１０Ｂの位置決め精度が低下する傾向がある。このため、圧延ロール１０Ｂの変位速度と、圧延ロール１０Ｂの位置決め精度との両立を図るのは難しい。これに対し、圧延装置１によれば、第１速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁２２，２３の数に比較して、第１速度よりも大きい第２速度で圧延ロール１０Ｂを変位させるように油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁２２，２３の数が多くなる。これにより、圧延ロール１０Ｂを第２速度で変位させるときには油圧弁の数を多くして圧延ロール１０Ｂの変位速度を第２速度に追従させ、圧延ロール１０Ｂを第１速度で変位させるときには油圧弁の数を減らして圧延ロール１０Ｂの位置決め精度を高めることができる。従って、圧延ロール１０Ｂの変位速度と、圧延ロール１０Ｂの位置決め精度との両立に有効である。

ロール位置制御部１００Ａ，１００Ｂは、ワークの部位に応じて異なる目標位置に従って圧延ロール１０Ｂを変位させる造形制御と、ワークの厚みを調節するように圧延ロール１０Ｂを変位させる仕上制御と、を実行し、仕上制御において油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁２２，２３の数に比較して、造形制御において油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁の数を多くしてもよい。この場合、高速な変位が求められる造形制御においては、仕上制御に比較して圧延ロール１０Ｂの変位速度を高めることができる。一方、高精度な位置決めが求められる仕上制御においては、造形制御に比較して圧延ロール１０Ｂの位置決め精度を高めることができる。従って、圧延ロール１０Ｂの変位速度と、圧延ロール１０Ｂの位置決め精度との両立に更に有効である。

ロール位置制御部１００Ａ，１００Ｂは、仕上制御において油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁２２，２３の数を一つにしてもよい。この場合、仕上制御における圧延ロール１０Ｂの位置決め精度を更に高めることができる。

複数の油圧弁２２，２３が油圧シリンダ２１を駆動している状態において、ロール位置制御部１００Ａ，１００Ｂは、圧延ロール１０Ｂが変位目標位置に近付くのに応じて、油圧シリンダ２１を駆動する油圧弁２２，２３の数を減らしてもよい。この場合、圧延ロール１０Ｂの位置決め精度を更に高めることができる。

ロール位置制御部１００Ａ，１００Ｂは、第１台数の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動するときの制御ゲインに比較して、第１台数よりも多い第２台数の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動するときの制御ゲインを小さくし、目標位置に対する第２圧延ロールの位置の偏差に制御ゲインを乗算して生成した制御量に基づいて複数の油圧弁２２，２３を制御してもよい。この場合、第２台数の油圧弁が油圧シリンダ２１を駆動する際における圧延ロール１０Ｂの変位のオーバーシュートを抑制することができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

１…圧延装置、１０Ａ…圧延ロール（第１圧延ロール）、１０Ｂ…圧延ロール（第２圧延ロール）、２１…油圧シリンダ、２２，２３…油圧弁、１００Ａ，１００Ｂ…ロール位置制御部。

Claims

板材を圧延する第１圧延ロール及び第２圧延ロールと、
駆動オイルの流動に応じて動作し、前記第１圧延ロールと前記第２圧延ロールとの間隔を変更するように前記第２圧延ロールを変位させる油圧シリンダと、
それぞれが前記駆動オイルの流動方向及び流量の変更により前記油圧シリンダを駆動し得るように互いに並列に設けられた複数の油圧弁と、
前記第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように前記複数の油圧弁を制御するロール位置制御部と、を備え、
前記ロール位置制御部は、
前記板材の部位に応じて異なる値に予め設定された前記変位目標位置に基づく前記変位目標位置の変化に従って前記第２圧延ロールを変位させる造形制御と、
前記板材の厚みを調節するように前記第２圧延ロールを変位させる仕上制御と、を実行し、
前記仕上制御においては、第１台数の前記油圧弁のそれぞれの開度を変更して前記油圧シリンダを駆動し、前記造形制御においては、前記第１台数より多い第２台数の前記油圧弁のそれぞれの開度を変更して前記油圧シリンダを駆動する、圧延装置。
前記ロール位置制御部は、前記仕上制御において前記油圧シリンダを駆動する前記油圧弁の数を一つにする、請求項１記載の圧延装置。
板材を圧延する第１圧延ロール及び第２圧延ロールと、
駆動オイルの流動に応じて動作し、前記第１圧延ロールと前記第２圧延ロールとの間隔を変更するように前記第２圧延ロールを変位させる油圧シリンダと、
それぞれが前記駆動オイルの流動方向及び流量の変更により前記油圧シリンダを駆動し得るように互いに並列に設けられた複数の油圧弁と、
前記第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように前記複数の油圧弁を制御するロール位置制御部と、を備え、
前記複数の油圧弁が前記油圧シリンダを駆動している状態において、前記ロール位置制御部は、前記第２圧延ロールが変位目標位置に近付くのに応じて、前記油圧シリンダを駆動する油圧弁の数を減らす、圧延装置。
板材を圧延する第１圧延ロール及び第２圧延ロールと、
駆動オイルの流動に応じて動作し、前記第１圧延ロールと前記第２圧延ロールとの間隔を変更するように前記第２圧延ロールを変位させる油圧シリンダと、
それぞれが前記駆動オイルの流動方向及び流量の変更により前記油圧シリンダを駆動し得るように互いに並列に設けられた複数の油圧弁と、
前記第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように前記複数の油圧弁を制御するロール位置制御部と、を備え、
前記ロール位置制御部は、
第１速度で前記第２圧延ロールを変位させるように前記油圧シリンダを駆動する前記油圧弁の数に比較して、前記第１速度よりも大きい第２速度で前記第２圧延ロールを変位させるように前記油圧シリンダを駆動する前記油圧弁の数を多くし、
第１台数の前記油圧弁が前記油圧シリンダを駆動するときの制御ゲインに比較して、前記第１台数よりも多い第２台数の前記油圧弁が前記油圧シリンダを駆動するときの前記制御ゲインを小さくし、目標位置に対する前記第２圧延ロールの位置の偏差に前記制御ゲインを乗算して生成した制御量に基づいて前記複数の油圧弁を制御する、圧延装置。
板材を圧延する第１圧延ロール及び第２圧延ロールを備える圧延装置において、駆動オイルの流動に応じて動作する油圧シリンダにより、前記第１圧延ロールと前記第２圧延ロールとの間隔を変更するように前記第２圧延ロールを変位させることと、
互いに並列に設けられ、それぞれが駆動オイルの流動方向及び流量を変更して前記油圧シリンダを駆動する複数の油圧弁を、前記第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように制御することと、を含み、
前記第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように制御することは、
前記板材の部位に応じて異なる値に予め設定された前記変位目標位置に基づく前記変位目標位置の変化に従って前記第２圧延ロールを変位させる造形制御を実行することと、
前記板材の厚みを調節するように前記第２圧延ロールを変位させる仕上制御を実行することと、
前記仕上制御において、第１台数の前記油圧弁のそれぞれの開度を変更して前記油圧シリンダを駆動することと、
前記造形制御において、前記第１台数より多い第２台数の前記油圧弁のそれぞれの開度を変更して前記油圧シリンダを駆動することと、を含む圧延方法。
板材を圧延する第１圧延ロール及び第２圧延ロールを備える圧延装置において、駆動オイルの流動に応じて動作する油圧シリンダにより、前記第１圧延ロールと前記第２圧延ロールとの間隔を変更するように前記第２圧延ロールを変位させることと、
互いに並列に設けられ、それぞれが駆動オイルの流動方向及び流量を変更して前記油圧シリンダを駆動する複数の油圧弁を、前記第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように制御することと、を含み、
前記第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように制御することは、前記複数の油圧弁が前記油圧シリンダを駆動している状態において、前記第２圧延ロールが変位目標位置に近付くのに応じて、前記油圧シリンダを駆動する油圧弁の数を減らすことを含む、圧延方法。
板材を圧延する第１圧延ロール及び第２圧延ロールを備える圧延装置において、駆動オイルの流動に応じて動作する油圧シリンダにより、前記第１圧延ロールと前記第２圧延ロールとの間隔を変更するように前記第２圧延ロールを変位させることと、
互いに並列に設けられ、それぞれが駆動オイルの流動方向及び流量を変更して前記油圧シリンダを駆動する複数の油圧弁を、前記第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように制御することと、を含み、
前記第２圧延ロールが変位目標位置まで変位するように制御することは、
第１速度で前記第２圧延ロールを変位させるように前記油圧シリンダを駆動する前記油圧弁の数に比較して、前記第１速度よりも大きい第２速度で前記第２圧延ロールを変位させるように前記油圧シリンダを駆動する前記油圧弁の数を多くすることと、
第１台数の前記油圧弁が前記油圧シリンダを駆動するときの制御ゲインに比較して、前記第１台数よりも多い第２台数の前記油圧弁が前記油圧シリンダを駆動するときの前記制御ゲインを小さくし、目標位置に対する前記第２圧延ロールの位置の偏差に前記制御ゲインを乗算して生成した制御量に基づいて前記複数の油圧弁を制御することと、を含む、圧延方法。