JPH02175016A - ロール偏芯制御装置 - 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、ロール偏芯制御装置に係り、特に、圧延機の
圧下位置を制御し、ロール偏芯による被圧延材の板厚変
動を除去するためのロール偏芯制御ループを有するロー
ル偏芯制御装置の改良に関する。

【従来の技術】

圧延機においては、ロール研削の精度に起因して、圧延
ロールにロール偏芯か生じ、このロール偏芯に伴って圧
延材の板厚が周期的に変動する場合がある。 従来から、このようなロール面芯の起因による板厚の周
期的な変動を低減、防止するために、圧延機においては
、ロール偏芯制御と一般に呼ばれる、ロール偏芯による
板厚変動の抑制制御橘能が、自動板厚制御（ＡＧＣ）　
ｒＲ能と併せて使用されることが多い、特に近年におい
ては、圧延機に高速油圧圧下機構の導入が図られ、又、
ゲージメータ方式（ＢＩＳＲＡ方式）ＡＧＣと併用され
つつあることから、ロール偏芯の板厚変動に及ぼす影響
が相対的に大きなものとなっており、ロール偏芯制御の
重要性が増大している。 従来のロール偏芯制御装置は、圧延機あるいはタンデム
圧延機の該当スタンドにおいて、荷重値あるいは出側板
厚と、ロール回転位置（通常、ロール回転角で検知する
）とを連続的に検出し、ロール回転位置に対応する荷重
値あるいは板厚値からロール回転位置に同期する荷重値
あるいは板厚値の変動を記憶し、それらの変動を低減さ
せるような制御信号を出力する一連のロール偏芯制御ル
ープにより、ロール偏芯を低減してロール偏芯による圧
延材の板厚変動を除去するようにしている。 又、出願人は、ロール偏芯制御に関し、特公昭６２−１
９２４１号公報で、上、下バツクアツプロールの所定の
位置関係から上、下バツクアツプロールの径差によるロ
ール偏芯うねりを除去する方法を示している。 しかしながら、従来のロール偏芯制御装置においては、
前記ロール偏芯制御ループの制御ゲインが固定して設定
され、あるいは圧延コイル等の圧延材に対し固定して設
定されているため、下記のような点から本来の制御能力
が十分に発揮されていないという問題点があった。 即ち、通常、ロール偏芯は、前記特公昭６２−１９２４
１号公報中に記載されるように、ロールの１回転に同期
した短周期の変動と、上、下ロール径差から生じるうね
り状の長周期の変動との２つの変動が合成されたものと
して現われる。これにより、圧延材の板厚変動にも、短
周期のものと、うねり状の長周期のものが生じる。 又、ロール偏芯制御装置には、ロール偏芯制御ループ内
に長周期的な変動に対するオンライン学習機能と突発的
な変動に対する制御出力の突上防止のための帰還ループ
とが備えられている。 しかるに、ロール替によって上限ロール径が変化した場
合や、圧延による熱膨張により上、下圧延ロールのロー
ル径の差が変化した場合等には、主にロール径差に起因
して前記長周期の板厚変動の周期が変化する。このよう
に長周期の板厚変動の周期が変化した場合、従来のロー
ル偏芯制御装置においては、前記の如＜＃Ｊ御ゲインの
固定されたロール偏芯制御ループを介してロール偏芯除
去のなの制御信号を出力するため、該制御信号出力の追
従特性に変化が生じ、安定性あるいは制ＣＲ性が悪化す
る危険がある６通常は、前記ロール偏芯制御ループのゲ
インは、安定性を重視して調整されているため、前記上
限ロール径差の変化に対して最適な制御性能が常には得
られていないものであった。

【発明が達成しようとする課題】

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、ロール耐応制御ループのゲインを最適なものに設
定可能として、外乱によりロール径が変化しても安定性
を損なうことなく短周期及び長周期の板厚変動を共に除
去することができるロール偏芯制御装置を提供すること
を課題とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、圧延機の圧下位置を制御し、ロール偏芯によ
る被圧延材の板厚変動を除去するためのロール偏芯制御
ループを有するロール偏芯制御装置において、上、下の
圧延ロール径を入力するための手段と、入力された上、
下の圧延ロール径に基づき演算を行ない、上、下のロー
ル径差により生じる長周期変動を抑制可能な、前記ロー
ル偏芯ルノ御ループのゲインを求めるための手段とを備
えて、求められたゲインを前記偏芯制御ループに設定す
ることにより、前記課題を達成するものである。

【発明の作用及び効果】

ロール偏芯制御装置は、ロール偏芯量のオンライン学習
を行なうことを目的とした、ロール面芯の学習量を保持
するテーブルを備えると共に、圧延機へのロール偏芯除
去のための制御出力に当該テーブルまでの帰還ループ（
例えば、後出第１図中の符号４４で示される）を設け、
前記テーブル内のロール偏芯学習量を更新して、ロール
偏芯制御を行なっている。 本発明者は、この学習テーブルの帰還ループ構造に着目
し、帰還ループの周波数特性を規定する後出（１）式を
導き、その（１）式の位相遅れ量及びゲイン平坦度を定
めれば、上、下ロールともにロール径値に応じて常に同
一の制御能力を得られるような、ロール偏芯制御ループ
のゲインを算出できることに基づき、本発明を創案した
ものである。 次に、本発明が適用された圧延機を例示して、更に本発
明の詳細な説明する。 この圧延機は、４つの圧延スタンドを有し、各スタンド
が４段水平ロールを有する冷間タンデム圧延機である。 又、この圧延機は、４つの圧延スタンドのうちの適宜の
１スタンドに、第１図に示されるようなロール偏芯制御
装置を備えており、圧延材８を矢印Ａ方向に圧延する。 第１図の圧延スタンド１０においては、油圧圧下装置１
２を用いて上、下のワークロール１４Ａ、１４Ｂ間のロ
ールギャップ値をロール偏芯制御装置１８で調整して板
厚変動を除去するようにしている。又、前記圧延スタン
ド１０のバックアップロール１５Ａ、１５Ｂの回転位置
（回転角度）は、パルスジェネレータなどの回転角度検
出器１６からロール偏芯制御装置１８に入力される。そ
して、この圧延スタンド１０出側の圧延材８の板厚はス
タンド出側板厚計２２で検出されると共に、圧延スタン
ド１０の圧延荷重はロードセル等の圧延荷重計２４で検
出され、それら検出信号は切替器２６で切替えられて、
択一的に前記ロール偏芯制御装置１８に入力されるよう
になっている。 ロール偏芯制御装置１８においては、入力された圧延荷
重あるいは板厚をロールギャップ変換器２８でロールギ
ャップに相当する信号に変換し、変換信号に対して＃！
１幅器３０でゲインＧ１により増幅した後に＠差テーブ
ル３２にロールギャップ値として格納する。偏差テーブ
ル３２に格納されたロールギャップ値は、前記角度検出
器１６の出力を用いてロール回転位置に同期して取り出
され、加算点３４に至る。 一方、ロール偏芯量のオンライン学習を目的としてロー
ル偏芯の学習量を保持する学習テーブル３６から、前記
偏差テーブル３２と同様に前記ロール回転位置に同期し
てロール偏芯量が出力され、出力されたロール偏芯量は
、第２の増幅器３８でゲインＧ２により増幅されて前記
加算点３４に至る。 加算点３４においては、偏差テーブル３２からのロール
ギャップ値と第２の増幅器３８で増幅されたロール偏芯
量とが合成される。前記加算点３４から出力されるロー
ルギャップ値とロール偏芯量の合成信号は出力増幅器４
０でゲインＧにより増幅されて油圧圧下装置１２をＭ御
する指令出力となる。該油圧圧下装置１２は、指令出力
に基づき、ワークロール１４Ａ、１４Ｂ間のロールギャ
ップを制御して、板厚に短周期変動及び長周期変動が生
じないようにする。 前記の如く偏差テーブル３２及び学習テーブル３６の出
力が、ロール回転位置に同期しているため、加算点３４
の出力はロール回転に同期している。又、加算点３４の
出力はゲインＧ３の第３の増幅器４２を介する帰還ルー
プ４４によって学習テーブル３６にフィードバックされ
ている。従って、当該学習テーブル３６内のデータはロ
ール回転に同期して更新されていく。 なお、前記の各構成機器、即ちロールギャップ変換器２
８、各増幅器３０．３８．４２、偏差テーブル３２、学
習テーブル３６は、上、下のバックアップロール１５Ａ
、１５Ｂに対して各々設けられていて、上、下個別に処
理が行われ、これら処理信号は出力増幅器４０の前段で
加えられる。 又、前記偏差テーブル３２及び学習テーブル３６は上又
は下のバックアップロール１５Ａスは１５Ｂの各１回転
に対して、テーブル内の要素数がちょうど一巡するよう
にテーブルシフトタイミングが定められている。更に、
スタンド出側板厚計２２又はロードセル２４から油圧圧
下装置１２に至る制御ループが特許請求の範囲記載中の
ロール偏芯制御ループに相当する。 ここで、上記の如き帰還ループ４４を備えた学習テーブ
ル３６内の特定位置のデータが更新されていく挙動は、
次式（１）で示される。 Ｈ（ｚ　）　＝Ｇ１　−Ｇ３−　　ｚ−’／　（１−Ｇ
２　・Ｇ３−　　ｚ−’　＞−（１）ここで、２は２演
算子であり、ｚ−１はロール１回転に対応したものであ
る。 この挙動Ｈ（ｚ　）の周波数特性については、ゲインＩ
　Ｈ（ｅＸＩ）　　（ｊΩ））１が次式（２）で、位相
遅れ（偏角□）　　ａｒｇＨ（ｅＸｔ）（３）で表わさ
れる。 Ｈ（ｅｘｐ（ｊΩ）） ＝Ｇ１　　・Ｇ３／ （ｊΩ））が次式 ％式％ ここで、Ωは規格化角周波数であり、上ロールの規格化
角周波数ΩＵが次式（４）で、下ロールの規格化角周波
数ΩＥが次式（５）で表わされる。 Ωｕ＝（１φＵ−φ１１／φ［）・π・・・（４）ΩＥ
＝（１φＵ−φ［１／φｕ＞・ｙｒ−（５＞但し、φは
ロール径を示し、φＵは上ロールのロール径、φ［は下
ロールのロール径である。 従って、（３）式において、位相遅れａｒｇＨ（ｅｘｐ
　　（ｊΩ））に所定の許容値ψを規定し、ゲインの積
Ｇ２・Ｇ３を求めれば、次式（６）の如くとなる。 Ｇ２　−　０３　　＝　　ｊａｎ（ψ−Ω）／（ｓｉｎ
Ω＋　ｔａｎ　（ψ−Ω） ｘ　ｃｏｓ　　Ω）　　　　　　　　・・・　（６）更
に、（６）式で定まるゲインの積Ｇ２　・Ｇ３を与えた
ときに、（２）式のゲインＩＨ（ｅｘｐ（ｊΩ））１を
所定の帯域平坦度、例えば１とするように、ゲインの積
Ｇ１　・Ｇ３を求めれば、次式（７）の如くとなる。 Ｇ１　・Ｇ３＝ ＣＯ３十　　〇　　　　−Ｇ ・・・　（７） 即ち、上、下のロールそれぞれについてロール径の値が
与えられた場合に、（１）式で示される学習テーブル内
のデータ更新の挙動Ｈ（Ｚ）について該挙動Ｈ（ｚ）の
位相遅れａｒｇ　Ｈ（ｅｘａ　　（ＪΩ））に所定の許
容値ψを定めると共にゲインＨ（ｅｘｐ（ｊΩ））　１
に所定帯域平坦度を定めることで、うねり状の長周期板
厚変動の周期を一定とし当該変動を最良に抑制するよう
な、ロール偏芯制御装置内の上、下のロール毎に設けら
れた増幅器３０、第２の増幅器３８、第３の増幅器４２
の各ゲインＧ１　、Ｇ２　、Ｇ３を求めることができる
ものである。この場合、独立のパラメータはゲインの積
Ｇ１　・Ｇ３、Ｇ２　・Ｇ３の２つであるから、例えば
Ｇ３＝１として他のゲインＧｌ　、Ｇ２を求めることが
できる。 従って、後に詳述するように上記の（１）〜（７）式の
演算を上、下のロール径を用いてゲイン演算装置４６で
行い、演算結果によりゲインＧ１　、Ｇ２　、Ｇ３を設
定すれば、ロール偏芯制御装置の制御能を最良として、
ロール径差によるうねり状の長周期板厚変動の周期の変
化を確実に防止することができるようになる。 以上のように、本発明により、上、下ロール共にロール
径の値に応じて常に同一の制御能力を得られる！に適な
ロール偏芯制御用のゲイン（上記の例ではＧ１　、Ｇ２
　、Ｇ３　）を求めて設定することができる。従って、
外乱、例えばロール替などによりロール径が変化しても
、うねり状の長周期板厚変動の周期を変化させないため
、常に同一のロール偏芯制御能力が得られ、安定性を損
うことなく短周期及び長周期の板厚変動を除去すること
がてきる。

【実施例】

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 この実施例は前出第１図に示したような、圧延スタンド
１０で圧延材８を圧延している際に、ロール偏芯による
板厚変動を防止するべく各増幅器３０、第２の増幅器３
８、第３の増幅器４２の各ゲインＧ１　、Ｇ２　、Ｇ３
をゲイン演算装置４６で求めて設定するようにしたロー
ル偏芯制御装置１８である。 なお、ゲイン演算装置４６には、ソフトウェアの形で記
憶された演算手順を実行するコンピュータや、論理回路
を有して論理演算を実行する計算機、を用いることがで
きる。 ゲイン演算装置４６で実行するゲインＧｌ　、Ｇ２、Ｇ
３の演算、設定は第２図に示される手順に従って行なわ
れる。 即ち、先ずステップ１１０で、圧延スタンド１０の上、
下のバックアップロール１５Ａ、１５Ｂのロール径のデ
ータを収集する。この場合、手作業あるいは自動的にロ
ール径を検出してロール径データを収集する。 次いでステップ１２０で、許容される位相遅れψを決定
する。 次いでステップ１３０で、収集されたロール径のデータ
及び前記位相遅れψに基づき前出（４）〜（６）式を用
いてゲインの積Ｇ２　・Ｇ３を３Ｌｆｆｌする。 次いでステップ１４０で、所定の帯域平坦度（実施例の
場合１とする）を決定する。 次いでステップ１５０で、該帯域平坦度に基づき前出（
７）式を用いてゲインの積Ｇ１　・Ｇ３を算出する。 次いでステップ１６０で、算出されたゲインの積Ｇ２・
Ｇ３　＋　Ｇ１・Ｇ３から、増幅器３０、第２の増幅器
３８、第３の増幅器４２のゲインＧ１、Ｇ２　、Ｇ３を
求めて、求められたゲインＧ１、Ｇ２、Ｇ３を各増幅器
３０．３８．４２に設定する。 この場合、例えばゲインＧ３＝１として他のゲインＧ１
　、Ｇ２を求める。 なお、前記実施例においては、冷間タンデム圧延機の１
つの圧延スタンドにおけるロール偏芯制御について本発
明を適用した場合を例示したが、本発明を適用してロー
ル偏芯制御がなされる圧延機はこの種のものに限定され
ず、他の種類の圧延機例えばユニバーサル圧延機に本発
明を適用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の詳細な説明するための、冷間タンデ
ム圧延機の１つの圧延スタンド、及び当該スタンドのロ
ール偏芯制御を本発明により行なうためのロール偏芯制
御装置の構成例を示す、部配置図を含むブロック図、第
２図は、本発明の実施例におけるゲイン演算を実行する
ための手順を示す流れ図である。 ８・・・圧延材、 １０・・・圧延スタンド、 ２・・・油圧圧下装置、 ４Ａ、１４Ｂ・・・ワークロール、 ５Ａ、１５Ｂ・・・バックアップロール、６・・・回転
角度検出器、 ８・・・ロール偏芯制御装置、 ２・・・スタンド出側板厚計、 ４・・・圧延荷重計、 ８・・・ロールギャップ変換器、 ０・・・第１の増幅器、 ３２・・・偏差テーブル、 ３６・・・学習テーブル、 ８・・・第２の増幅器、 ０・・・出力増幅器、 ２・・・第３の増幅器、 ４・・・帰還ループ、 ６・・・ゲイン演算装置。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧延機の圧下位置を制御し、ロール偏芯による被
   圧延材の板厚変動を除去するためのロール偏芯制御ルー
   プを有するロール偏芯制御装置において、 上、下の圧延ロール径を入力するための手段と、入力さ
   れた上、下の圧延ロール径に基づき演算を行ない、上、
   下のロール径差により生じる長周期変動を抑制可能な、
   前記ロール偏芯制御ループのゲインを求めるための手段
   とを備えて、 求められたゲインを前記ロール偏芯制御ループに設定す
   ることを特徴とするロール偏芯制御装置。