JPH024366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は全般的に圧延機、特に自動ゲージ制
御装置に使う為に、圧延機のロールの間に工作物
が存在することによつて発生する実際のロール分
離力を表わす更に正確な信号を発生する方法と装
置に関する。

工作物のゲージを制御する周知の１つの方法
は、BISRAゲージメータ自動ゲージ制御
（AGC）方式と普通呼ばれているものである。こ
の方式では、工作物がスタンドの作業ロールの間
を通過する時に、それに関連して発生される力を
感知し、ロールの位置に比例する信号と組合せて
工作物の厚さを表わす信号を形成する。この信号
を閉ループ系で、向い合う作業ロールのすき間又
は開口を調節する為に使う。入つて来る工作物の
硬さ及び厚さの変動が、偏心率又は卵形の様な圧
延ロールの不規則性程目立たない様な用途では、
一定の圧延力によつて一様な出力の厚さが得られ
るという仮定の下に、圧延力を調整する為にこの
厚さ制御方式を用いることが出来る。

この力を感知する少なくとも２つの周知の方法
がある。第１の方法は、この明細書で直接方法と
呼ぶものがあり、圧延機のハウジングとロールす
き間の間に配置された荷重セルを普通の様に用い
て出力信号を発生する。荷重セルを使う代りの方
法は、自動ゲージ制御装置のすき間調節手段とし
て使われる流体圧シリンダの圧力を感知すること
である。第２の方法はこの明細書で間接方法と呼
ぶが、圧延機ハウジングに設けた歪みゲージを用
いて、工作物を圧延する時のこのハウジングの歪
みを測定する。

実際には、このどの方式も予想する程の正確さ
がない。直接方法に於ける不正確さの主な原因は
摩擦である。周知の様に、圧延スタンドのハウジ
ングとロールを支持するチエツクの間、並びにロ
ール・チヨツクを所定位置に保つ為に使われる釣
合ジヤツキの様な或る流体圧要素、及びこれを使
う場合は、流体圧ロールすき間調節手段に摩擦が
存在する。ゲージ・メータ制御方式も力制御方式
も力帰還信号を使うから、工作物の厚さを減らす
ことによつて発生される力の他に、力感知装置か
ら見た力があれば、それは実際の圧延力の真正な
表示としてのこの力信号の精度を劣化させる傾向
を持つことは明らかである。あらゆるゲージ制御
装置で、ロールの間のすき間は、力帰還信号の関
数として、出力ゲージを一定にしようとして、繰
返し変えられることを承知されたい。

従来、摩擦の力が一定ではなく、圧延機の状態
並びにロールすき間を調節する時のロールの移動
方向に従つて変化することが判つている。これに
よつて事実上、ヒステリシスと普通呼ばれてるも
のが生ずる。摩擦の力及びヒステリシス効果につ
いて更に詳しいことは、アイアン・アンド・スチ
ール・エンジニア・イヤーブツク1977年発行の第
33頁乃至第39頁所載のG.E.ウツド他の論文「圧延
機のモジユラスのヒステリシス変動−熱間圧延機
のAGCに対する影響」、及びアイアン・アンド・
スチール・エンジニア・イヤーブツク1977年発行
の第40頁乃至第46頁所載のA.ゼルプカーンズ他
の論文「圧延機に於ける力の感知」を参照された
い。

歪みゲージによる力信号を発生する方法は、今
述べた直接方法よりも、摩擦の力の影響がずつと
少ないが、温度の影響を非常に受け易い。即ち、
歪みゲージ方法は普通は摩擦の最も大きな成分で
あるチヨツクとハウジングの摩擦をみないが、す
き間調節シリンダの摩擦と、作業ロール釣合ジヤ
ツキが作業ロールのチヨツクの間にあつて、ハウ
ジングに接しない時の釣合ジヤツキ・シリンダの
摩擦の影響を幾分受ける。これに対して、温度が
歪みゲージ装置の出力の重要な要因となり、この
装置を実用的にする為には、歪みゲージは温度に
対して連続的に較正しなければならない。これは
多くの場合、特に圧延機が可逆ではなく連続的で
あつて、非荷重状態の間の時間が何分にもなる時
には、実用的ではない。

発明の概要 従つて、この発明の目的は、圧延スタンドの真
正の圧延力を表わす信号を発生する改良された手
段を提供することである。

別の目的は、自動ゲージ制御装置に使う為、圧
延機の圧延力を表わす正確な信号を発生する改良
された方法と装置を提供することである。

別の目的は、力を測定するのに直接方法及び間
接方法の両方を用いて、自動ゲージ制御装置に使
う為、圧延機の圧延力を表わす正確な信号を発生
する改良された方法と装置を提供することであ
る。

別の目的は、圧延力を直接的に感知すると共
に、圧延機のハウジングの歪みをも感知して、自
動ゲージ制御装置に使う為、圧延スタンドの圧延
力を表わす正確な信号を発生する改良された方法
及び装置を提供することである。

その間を通す工作物の厚さを減らす為ロール要
素を支持するハウジング、及び該ロール要素の間
のすき間を調節する調節手段を持つ圧延機に関連
して、上記並びにその他の目的を達成する為、ロ
ール要素の間に工作物が存在することによつて発
生する力を表わす第１の信号又は力信号を発生す
る。更に、ロール要素の間に工作物が存在するこ
とによつて圧延機ハウジングに発生される歪みの
力を表わす信号を発生する。これらの２つの信号
を組合せて制御信号を発生し、この制御信号を自
動ゲージ制御装置に加えて、ロールすき間を制御
する。

この発明は特許請求の範囲に記載してあるが、
この発明は以下図面について説明する所から、更
によく理解されよう。

詳細な説明 第１図には自動ゲージ制御装置を含む典型的な
４段圧延スタンドが図式的に端面図として示され
ている。図示の様に、スタンドはハウジング１０
を持つており、その中に圧延スタンドの要素が入
つている。この要素の１つとして、上側支えロー
ル１２が適当なチヨツク手段１４に軸支されてい
る。同様に下側支えロール１６がチヨツク１８に
軸支されている。一対の作業ロール２０，２４が
夫々のチヨツク２２，２６に軸支されている。２
対の釣合ジヤツキが圧延機のハウジングに対して
上側チヨツクを支持する様に作用する。即ち、第
１の一対の釣合ジヤツキ２８，３０がハウジング
と上側支えロール・チヨツク１４の間に配置され
ている。作業ロール釣合ジヤツキ３６，３８が上
側作業ロール・チヨツク２２を支持する。勿論、
スタンドの他端には同様なチヨツク及びジヤツキ
がある。普通の様に、ナツト４６を介して作用す
る適当なねじ機構４４が、その間に工作物６０を
通す、２つの作業ロール２０，２４の間の空間
（すき間）の大まかな寸法を定める様に作用する。
図の例では、ねじ機構４４の直ぐ下に流体圧装置
４８が設けられ、これは本質的にシリンダ内にあ
るピストン（これを包括的にこの明細書では「シ
リンダ」と呼ぶ）である。公知の様に、これが自
動ゲージ制御（AGC）装置に従つて調節をする
役割を行う。シリンダを省略して、AGCが直接
的にねじ機構４４を介して作用してもよいことも
知られている。ねじ機構４４およびシリンダ４８
が荷重セル５０を介して支えロール・チヨツク１
４に作用する。周知の様に、荷重セル５０は、作
業ロール２０，２４の間に工作物６０を通すこと
によつて生ずる圧延力を、前述の様な摩擦の力に
よつて修正した値に比例する出力信号（線５６の
Fs）を発生する。（下側支えロール・チヨツク１
８とハウジングの間に荷重セル５０′が破線で示
されている。これは荷重セルに用い得る別の場所
を示しており、この場所も用いられることがあ
る。） シリンダ４８には２つの感知手段５１，５３が
付設されており、これらがシリンダに共通に設け
られている。感知手段５１はシリンダ内のピスト
ンの位置、従つてロールすき間を表わす出力信号
（So）を線５２に発生する。感知手段５３は圧力
感知装置であつて、シリンダの内部圧力を感知し
て出力線５４に圧力信号（F′s）を発生するが、
これも圧延力の表示として利用することが出来
る。

圧延力を表わす信号を発生する第２の手段が、
圧延スタンドのハウジング１０に固定された歪み
ゲージ６２によつて示されている。第１図は圧延
機のハウジングの端面図であるが、この図では歪
みゲージ６２を１つしか示していない。然し、普
通行なわれる様に、少なくとももう１つのゲージ
が圧延スタンドの他端にあり、更に２つの歪みゲ
ージが圧延機ハウジングの各々の端の反対側に設
けられて、こういう４個の歪みゲージ６２がスタ
ンドの下流側に全て配置される場合が非常に多
い。この為、第１図の歪みゲージ６２は歪みゲー
ジ装置全体を表わすものであり、線６３に歪みゲ
ージ出力信号を発生する。

第１図でロールすき間を調節する為、高圧装置
６５から適当な導管６９及びサーボ制御弁６７を
介して、シリンダ４８に圧力流体が供給される。
シリンダからの帰路は導管５８を通る。この装置
の圧力がポンプ６４によつて維持される。サーボ
制御弁６７はAGC装置６６によつて制御され、
このAGC装置が、この発明で発生する制御信号
に応答する。シリンダがなければ、AGCはねじ
機構４４を制御する様に作用する。

前に述べた様に、この発明は、荷重セル又はシ
リンダ圧力感知装置から取出される様な直接的な
力信号と組合せて歪みゲージ信号を用いて、第１
図に示す様なAGC装置に対する訟御信号を発生
する。

第２図は上に述べたことをこの発明に従つて達
成する態様を示す機能的なブロツク図である。第
２図に示す様に、ブロツク７０は歪みゲージ感知
装置であり、その出力が、所望の倍率にとつて適
切な利得を持つ単純利得ブロツク７４に供給され
る。（例えば４つの歪みゲージを用い、ブロツク
７４の利得が0.25であれば、このブロツクの出力
は歪みゲージ信号の平均に等しい。）利得ブロツ
ク７４の出力が加算点７６の正の入力に印加され
る。シリンダ圧力感知装置又は荷重セルの何れか
からの圧力信号又は力信号を７２で示してあり、
この信号が適当な倍率を加える適当な利得ブロツ
ク７８に印加される。

このブロツクの出力が加算点８０に正の符号で
印加される。加算点７６には後で説明する第２の
入力も入るが、この加算点の出力が適当な利得ブ
ロツク８４に印加され、ブロツク８４から線８６
に出る出力が、AGC装置に供給される制御信号
である。利得ブロツク８４の出力は加算点８０に
も負の符号で印加され、この加算点の出力が積分
関数ブロツク８２に印加される。ブロツク８２は
伝達関数Ｋ／Ｓを持つ、こゝでＫは定数であり、
Ｓはラプラース変換演算子である。ブロツク８２
の積分関数の出力が、前に述べた様に、加算点７
６に正の符号で印加される。関数ブロツク８２，
８４の出力と入力の間の交差結合の効果として、
ブロツク８４の出力は、積分関数ブロツク８２を
使うことにより、長期的にはブロツク７８の出力
と強制的に等しくさせられる。この為、AGC装
置に対する制御信号を出す様に、歪みゲージを自
動的に較正する温度補償装置が得られる。

線８６にドリフトを補正した信号を発生するル
ープ全体は、温度に関係するドリフト誤差を相殺
する位に速くなければならないが、ストリツプの
変動、摩擦等による普通の力の変化を無視する位
に遅くなければならない。この為、定数Ｋは0.1
より小さく、0.03以上の値を持つのが普通であ
る。0.03という値は、比較的短い或る期間、例え
ば１分間に問題になり得る様な温度によるドリフ
ト誤差を避ける為の値である。

第３図は第２図に示した機能を遂行するアナロ
グ形実施例である。第３図では、４つの歪みゲー
ジ信号SG１乃至SG４と荷重セルからの信号Fsが
示されている。４つの歪みゲージ信号SG１乃至
SG４が加算点９０に正の符号で何れも印加され、
その和を入力抵抗９２を介して演算増幅器９４
（ブロツク７４）の反転入力に印加する。増幅器
９４の出力と反転入力の間に帰還抵抗９６が接続
されており、非反転入力は抵抗９８を介して大地
に接続されている。この場合の倍率を決定する演
算増幅器９４は、適正な倍率を持たせると共に、
加算点９０に印加された信号を平均化する様にな
つている。演算増幅器９４の出力が抵抗１００を
介して第２の演算増幅器１０２の反転入力に印加
される。この増幅器の出力と反転入力の間に帰還
抵抗１０４が接続されている。この演算増幅器か
ら線８６に出る出力がAGC装置に対する制御信
号である。

信号Fs（力信号）が利得ブロツク７８に印加さ
れる。このブロツクは演算増幅器１０８の反転入
力に帰還抵抗１１０が接続され、この反転入力と
信号Fsの間に入力抵抗１０６が接続されている。
演算増幅器１０８の非反転入力が抵抗１１２を介
して大地に接続される。ブロツク７８の出力が積
分ブロツク８２に印加される。この積分ブロツク
は、演算増幅器１１６の反転入力に入力抵抗１１
４を接続し、非反転入力を抵抗１１８を介して大
地に接続することによつて構成されるものとして
示してある。普通の様に、演算増幅器１１６の出
力及び反転入力の間にコンデンサ１２０を接続し
て、積分機能が遂行される様にする。演算増幅器
１１６の出力である積分信号が、抵抗１２４，１
２６を含むインピーダンス整合回路を介して演算
増幅器１０２（ブロツク８４）の非反転入力に印
加され、増幅器１０２の出力が抵抗１２２を介し
て演算増幅器１１６の反転入力に接続される。第
２図及び第３図の間の１対１対応関係は容易に明
らかであると思われる。これらの２図の全体的な
機能は同一である。

第３図の説明を全うすると、スイツチ１１５及
び抵抗１１７の直列回路で構成された初期設定回
路がブロツツク８２の抵抗１１４と並列に接続さ
れる。工作物が初めてスタンドのロールのすき間
に入る時（例えば力信号Fsが或る特定の値に上
昇することによつて感知される）、スイツチ１１
５が一時的に閉じる。これは増幅器１１６の反転
入力に対する入力抵抗の値を小さくし、こうして
積分関数ブロツク８２の時定数を短くする郡様に
作用する。例として、この時定数は50ミリ秒に短
縮することが出来る。この為、増幅器１０８から
線８６に出る出力は例えば55ミリ秒の短い期間の
後、初期設定として、急速に同じ値にさせられ、
その後スイツチ１１５が開き、前に述べた様な動
作が始まる。

この発明の好ましい実施例と現在考えられるも
のを図示し且つ説明したが、当業者にはその変更
が容易に考えられよう。前に述べた様に、この発
明は第３図に示す様にアナログ形式で実施するこ
とも出来るし、第２図に機能的に説明した所に従
つて簡単なマイクロプロセツサを用いてデイジタ
ル形式で実施することも出来る。従つて、この発
明は図示し且つ説明した実施例そのものに制約さ
れるものではなく、特許請求の範囲の記載に含ま
れるものではなく、特許請求の範囲の記載に含ま
れるいろいろな変更が可能であることを承知され
たい。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動ゲージ制御装置を持つ典型的な圧
延スタンドの簡略端面図であつて、この発明の背
景の説明に役立つ。第２図はこの発明の好ましい
実施例の機械的なブロツク図、第３図は第２図の
方式をアナログ形式で実施する１つの方法を示す
回路図である。 主な符号の説明、１０：ハウジング、２０，２
４：作業ロール、４４：ねじ機構、４８：シリン
ダ、５０：荷重セル、６２：歪みゲージ、６６：
自動ゲージ制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ その間を通す工作物の厚さを減らすロール要
   素を支持するハウジング、及び該ロール要素の間
   のすき間を調節するすき間調節手段を持つ圧延ス
   タンドに用いて前記すき間調節手段を制御する装
   置に於て、 前記ロール要素の間に工作物が存在することに
   よつて発生する力を表わす信号を発生する手段
   と、 前記ロール要素の間に工作物が存在することに
   よつて圧延スタンドのハウジングに発生する歪み
   の力を表わす歪み信号を発生する手段と、 前記力信号及び前記歪み信号を組合せて制御信
   号を発生する手段と、 前記制御信号に応答して前記すき間調節手段を
   制御するゲージ制御手段とを含み、 前記組合せる手段が、前記制御信号及び前記力
   信号の間の差を積分して積分信号を発生する手段
   と、前記歪み信号及び該積分信号を組合せて前記
   制御信号とする手段とで構成されている装置。 ２ 特許請求の範囲１に記載した装置に於て、前
   記積分する手段が次の式 Ｚ＝Ｋ／Ｓ ここで、Ｓはラプラース変換演算子、Ｋは定数
   で表わされる伝達関数Ｚを持つている装置。 ３ 特許請求の範囲２に記載した装置に於て、前
   記Ｋの値が0.1乃至0.03の範囲内の値である装置。 ４ その間を通す工作物の厚さを減らすロール要
   素を支持するハウジング及び前記ロール要素の間
   のすき間を調節するすき間調節手段を持つ圧延ス
   タンドに用いて前記すき間調節手段を制御する方
   法に於て、 前記ロール要素の間に工作物が存在することに
   よつて発生する力を表わす力信号を発生し、 前記ロール要素の間に工作物が存在することに
   よつて圧延スタンドのハウジングに発生する歪み
   の力を表わす歪み信号を発生し、 前記力信号及び前記歪み信号を組合せて制御信
   号を発生し、 該制御信号の関数として前記圧延スタンドのす
   き間調節手段を制御する工程から成り、 前記組合せて制御信号を発生する工程が、前記
   制御信号及び前記力信号の間の差を積分して積分
   信号を発生し、前記歪み信号及び該積分信号を組
   合せて前記制御信号とする工程を含んでいる方
   法。 ５ 特許請求の範囲４に記載した方法に於て、前
   記積分する工程が、Ｓをラプラース変換演算子、
   Ｋを定数として、式Ｚ＝Ｋ／Ｓで表わされる伝達関 数Ｚを持つ様にした方法。 ６ 特許請求の範囲５に記載した方法に於て、前
   記Ｋが0.1乃至0.03の範囲内の値を持つ方法。