JPH012710A - 圧延機ワ−クロ−ル水平移動型自動板厚制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、圧延設備における被圧延材の厚み制御装置に
係り、自動板厚制御に好適な制御装置に関する。

〔従来の技術〕

圧延設備において板厚を制御する方法としては、圧延ロ
ール（ワークロール及びバックアップロール等）を上下
方向（通板方向と垂直の方向）に・Ｅｌｌかすことによ
り、ワークロール間のギャップを制御して板厚を制御す
る方式が広く用いられている。

一方、圧延時におけるワークロールの水゛１′一方向の
たわみをなくシ、被圧延材の幅方向の板厚分布（板形状
）を政庁するへ１点から、ワークロールを圧延ライン方
向に移ｊｌす１（オフセット）させろ方θ；が提案され
ている（特開昭６１−１８９８０９号公報）。

この方法によれば、ワークロールな圧延ライン方向へオ
フセットさせ、このオフセット量を１選定することによ
り、ワークロールに加えられる各種水平力（圧延力の水
平分力、トルクによる水平力及び張力による水平力）を
平衡させ、もってワークロールの水平方向の曲りを防止
するものである。

同様の目的から、オフセットされたワークロールを水平
方向にベンディングさせる方法が特開昭５８−１１６９
１３号公報に記載されている。また、オフセラ！−され
たワークロールに当接される水平押えロールの押え力を
加減する方法が特開昭５９−１８５５１４号公報に記載
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の板厚制御方法は、高速制御を実現するために油圧
シリンダにより、前記したように縦方向に圧延ロール（
ワークロール及びバックアンプロール等）全体を動かす
方式であった。

この場合、これら圧延ロールにかかる１０００〜１５０
０　トンに及ぶ圧延荷重に対抗して圧延ロールを動かす
必要があり、強力な油圧シリンダ及び大容量のサーホバ
ルブが必要であった。

また、板厚制御に必要なロールギャップを検出する装置
として１位置検出器を−設けるとするとロールギャップ
を直接ｄ１１１定せねばならず、１μｒｎ以上の分解能
が必要となってしまい装置が大型化するものであった。

このため、機械機構が大型化し共振周波数が６０〜９０
　Ｈｚとなり制御の高速化を図るに際して、板厚を修正
する周期の周波数である制御周波数は前記共振周波数の
１／３程度といわれ２０〜３０Ｈｚが限界であった。圧
延設備は、生産性を高める目的から圧延速度を高速化し
てきており、板厚制御に必要な圧延ロールのギャップ制
御の応答性はますます高いものが要求されてきている。

また既存の圧延設備においても圧延の高品質化を図るた
め、電動機でロールギャップを制御していたものが油圧
圧下に改造されてきた。

しかし、油圧圧下装置が大型のため、大きな改造を必要
としているのみならず前記共振周波数の問題を有してい
る。

また、」二記した各公開特許公報記載の技術は、もっば
らワークロールの曲がり（たわみ）の修正に関するもの
であり、板厚の制御という点については何も言及されて
いない。

本発明は、新設、既設両方の設備に適用でき、従来より
飛躍的に応答性を高め、かつ装置としては、小型化を図
ることができる板厚制御装置を提供することを目的とす
るものである。

尚、本願明細＆中で高速制御というときは、制御数波数
が約３０　Ｈｚ以上のものをいうとする。

〔問題点を解決するための手段〕

自動板厚制御の性能向上のためには、圧下装置の応答性
能の向上が必須であるが、１０００〜１５００トンの荷
重に対抗して制御する圧延ロールの縦方向制御では、従
来の応答の限界の壁を克服できない。

そこで、圧延ロールのうちワークロールを水平方向に移
ｆ’Ｊ（オフセット）することにより同様の効果が／（
）られることが判明した。このとき、圧延ロールの水平
方向荷重は１０〜２０トン程度であり、荷重としては、
従来の縦方向の約１００分の１を制御すればよいことに
なる。本発明は、ワークロールをバックアップロールの
中心位置に対しで、あらかじめ５〜ｂ させつる構造を有する圧延機に対して特に有効である。

冷間圧延機においては、ワークロールをオフセットする
ことは、前記文献にみるように板の形状を改善する上で
重要なファクタとなりつつある。これを板厚精度向上の
観点から考え直すと、圧延中にワークロールオフセット
を動かすことは、板Ｊ！Ｘに大きな影響を与えうろこと
になるため、本発明はこれを積極的に利用したものであ
る。

すなわち本発明は、板厚を意味するワークロールのギャ
ップＳの変化分ΔＳを検出する手段と、バックアップロ
ールに対するワークロールの水平方向のオフセット量δ
を検出する手段と、前記手段によって検出されたΔＳと
δ及びワークロールの半径Ｒ１とバックアップロールの
半径Ｒ２とによって、ΔＳをキャンセルすべく前記オフ
セラ１〜量の変化分Δδを Ｒ１＋Ｒｚ Δδ＝□ΔＳ δ の式をもとに演算する手段と、演算されたΔδの分だけ
ワークロールの前記水平方向オフセット量を変化させる
油圧シリンダを働かせるためのサーボバルブと、を有す
ることを特徴とする圧延機ワークロール水平移動型自動
板厚制御装置である。

〔作用〕

ワークロールを水平方向にオフセットすることにより板
厚制御上の種々の利点が発生する。■先ず、オフセット
（移！Ｉ！１１）をさせる油圧シリンダは、従来の約１
１５の２００φ程度でよく、油量もその分少なくなる。

よってシリンダを制御するサーボ弁も小型のものでよく
、従来の約１７１０の１　Ｏｎ　／ｓｅｅ程度である。

このため、油圧系統が小型化できる。■このため機械機
構の共振点を高域にシフト可能となる。従来の機械機構
（油圧系）は、その共振周波数が４０〜８０Ｈｚ程度で
あったが、小型化することにより、共振周波数が１ＯＯ
Ｈｚ以上となる。共振周波数は、その制御系の応答を決
める重要なファクタであり、共振周波数の約１／３が応
答限界であるといわれており制御周波数は３０　Ｉ（ｚ
以上となる。よって共振周波数の高域化は、すなわち、
応答性能の白土につながる。

テ５）また、仮りに水平方向にワークロールを１ｍｍ移
動させると圧延ロールのロールギャップの変化分ΔＳは
。

ΔＳ＝□×δＸΔδ　　　　・・・（１）Ｒｔ＋Ｒｚ となり、１９μｎ１程度になる。

但し、Ｒｔ、Ｒｚ：ワークロール及びバックロール半径 （ＲＪ＋　Ｒｚ＝　４１２１＋ｏｎ） δ：オフセット量 （δ＝８ｍｍ） Δδ：オフセットーｊｌの変化分 （δ＝１ｎ＋＋ｏ） すなわち、式（１）で表わされるように大幅なギア比低
減効果がある。このためワークロールのオフセット量（
位置）を１０μｍ程度の分解能で検出すればよく、従来
の１μｍ単位で測定できる磁気式スケールは不要となり
、位置検出方式も大幅な小型化が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。Ｆｉ
ｌは、圧延（１２のワークロール３のギャップＳの制御
により、所定の厚さに圧延される。圧延荷重を支えるバ
ックアップロール４に対して、ワークロール３が圧延方
向（水平方向）にオフセラ１−される。オフセットは、
ワークロールチョック５を圧延方向の入側及び出側より
、油圧シリンダ６．７　を使用し、駆動する。片側のシ
リンダ６は、バランス圧力を発生させ、他方のシリンダ
７はシリンダの位置決めをおこなうため、シリンダ軸に
位置検出器８を取付はオフセット敏を検出する。また、
圧延方向出側には、板の厚みを８目１！Ｉするための厚
み計９を設置する。圧延速度は回転検出器１０により検
知する。圧延荷重は圧延荷重検出器１１によって検知す
る。

これらの信号を入力する自動板厚制御装置の全体ブロッ
ク１２を図中に示す。オフセント、鼠検出器８によって
検出されたオフセット量δは、検出信号が演算器１３に
より数値化されることにより制御ブロック１４に送られ
る。その結果演算されたオフセット量変化分Δδと、前
記オフセラ１〜＄ｌｋδは比較演算器１５によって比較
演算がなされ。

正流パターンを゛算出する演算器１６及びサーボアンプ
１７を通ってサーボバルブ１８を働かせる。

ところでワークロープギャップＳは次の（２）式により
算出する。

ＫＫ　　　　Ｋ Ｓｏ　：ロックオン時のワークロールギャップ値 Ｐｏ：ロックオン時の圧延荷重 に：ミルバネ定数 ΔＰ：板厚による圧延荷重変化 α：制御ゲイン（スケールファクタ） ギャップＳは、初期設定に対する変化分のみを制御する
ことになるので、上記（２）式中ΔＳ＝αΔＰ／Ｋ　　
　　　　　　　・・・（３）が制御１．ｔとなる。

第２図は、ワークロールのオフセット量δにより、ロー
ルギャップＳが変化する様子を説明するための図である
。ワークロールの半径をＩり１、バックアップロールの
半径をＲ２とすると、そのときのロールギャップは、下
記（４）式で表わせる。

自動板厚制御を実施する場合、変化範囲は小さいため、
（４）式のδに対する微分値が係数となる。

、上って。

δ ロールギャップ変化分ΔＳとオフセット量δ及びオフセ
ット量δ及びオフセット量変化分Δδは（５）式で関係
づけられる。第３図は（４）式をグラフ化したものであ
る。したがってギャップ変化分ΔＳをオフセット位置に
変換するためにオフセット量変化分Δδは、 Δ５＝（（Ｒｓ＋Ｒｚ）／δ）ＸΔＳ　　・・・（６）
で近似的に表わされる。

第４図は、第１図中の制御ブロック１４の詳４１１を示
す図である。

荷重検出器７からの荷重Ｐの信号をうけてロックオン回
路２１により、荷重変化分（ΔＰ）を演算する。これを
ロックギャップ位置に換算するための回路２２によりα
／Ｋを乗じ、ワークロールギャップ変化分（ΔＳｌ）を
求める。一方、圧延機２の出側にはＪグみ計９を設け、
板厚変差（Δｈｌ）を検出する。この板厚偏差Δｈ１に
、乗算？ｔａ　２３により速度を乗じ、積分器２４を通
しロールギャップ変換器２５によりロールギャップ変化
分（Δ３２）を求める。これらを加算器２Ｇにより演算
しより正しいロールギャップ変化分（ΔＳ２）を求め、
オフセット位置変換器２７により、ワークロールを水平
に移動させる移動量（Δδ）を求める。この式は前記（
５）式より算出される。

本実施例は、ＢＩＳＲＡ　　ＡＧＣ（ビスラ−オートゲ
ージコントロール）及びモニタＡＧＣを例にして示した
が他のＡＧＣ方式でも全く同様に適用可能である。すな
わち、第４図におけるオフセット位置変換器２７を追加
するだけで適用できる。

尚、一般にＢＩＳＲＡ　　ＡＧＣとは、圧延機の圧延荷
重検出器により板厚変動を荷重変動として検出するもの
であり、荷重が増加する変動を検出したときは板厚が増
加する変動が生じたものとして、荷重をさらに入きくす
る制御をいう。また−般にモニタＡＧＣとは、圧延機の
出側の板の板厚を直接に検出し、制御するものをいう。

さらに１本実施例の板厚制御装置は板厚微修正を高速で
おこなうためのものであり、ワークロールのオフセット
量は第２図におけるバックアップロール２の角度で１°
以内の動きで達成される。

このような板厚微修正以外の大幅な板厚（６正は従来と
同様にバックアップロールの上下動によっておこなわれ
るが、この大幅な板ｎ修正は、本実施例では高速制御を
必要とされない。したがって。

本実施例は例えば薄板圧延に使用される。

また１本実施例によれば圧延機全体を小型化できるので
経済性が向上し、また、既設圧延機に対する改造も容易
となる。さらに、薄板材に対しても、ワークロールの移
動ストローク長さの約１７５０の値でロールギャップが
変化するためきめこまかい精度のよい制御が可能となる
。

また、従来の位置検出器は圧延機直下の油圧シリンダの
中に磁気式直線スケールを設置せねばならず、構造及び
メインテナンス１−１鐙点があったが、本実施例では、
通常の回転形の位置検出器でよく構造がｆＩｆｌ　１ｌ
ｉ−となり、メインテナンス性も格段に向上する。

〔発明の効果〕

本発明により、油圧系機械機構を小型化できるので、そ
の共振周波数を高くでき、従って高い周波数の板厚変化
をも制御可能となり、高品質の圧ＩＡ機を得ることがで
きる。これにより、応答性能をよくできる。

４、Ｍ面ｃ／）ｆｌｆｌ’ｌｉな説明 第１図は本発明に係る一実施例の全体を示す図、第２図
は第１図の実施例の原理を説明する図、第３図は第２図
をグラフ化したし１、第４図は第１図の部分的１仔細図
である。

１・・・被圧延材（板）、２・・・圧延機、３・・・ワ
ークロール、４・・・バックアップロール、５・・・ワ
ークロールチョック、６，７・・油圧シリンダ、８・・
・位置検出器、１０・・・回転検出器、１１・・・圧延
荷重検出器、Ｌ２・・・自動板厚制御装置、１３・・・
オフセット量数値化演算器、１４・・・制御ブロック、
１５・・・比較演算！ｄ：；、Ｌ６・・・電流パターン
算出器、１７・・・サーボアンプ、１８・・・サーボバ
ルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バツクアツプロールおよびワークロールを有し、ワ
   ークロールが圧延ライン方向にオフセットされた圧延設
   備における自動板厚制御装置において、ワークロールの
   ギャップＳの変化分ΔＳを検出する手段と、ワークロー
   ルのオフセット量δを検出する手段と、前記手段によつ
   て検出されたΔＳとδ及びワークロールの半径Ｒ＿１と
   バックアップロールの半径Ｒ＿２とによつて、ΔＳをキ
   ャンセルすべく前記オフセット量の変化分Δδを Δδ＝（Ｒ＿１＋Ｒ＿２）／δΔＳ の式をもとに演算する手段と、演算されたΔδの分だけ
   ワークロールの前記水平方向オフセット量を変化させる
   油圧シリンダを働かせるためのサーボバルブと、を有す
   ることを特徴とする圧延機ワークロールの水平移動型自
   動板厚制御装置。