JPH0587334B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はホツトストリツプミル、コールドスト
リツプミル、プレートミル等の圧延機に適用する
蛇行制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の圧延材の蛇行制御の代表的なものとして
は、圧延機の作業側と駆動側に各々設置してある
ロードセルの出力信号の差により間接的に圧延材
の横ずれ量、すなわち蛇行量を検出し、その信号
をもとにして作業側、駆動側圧下系の圧下量を調
整することによつて蛇行を制御するようにしたも
のがあつた。

しかし、この従来の方式では、圧延材の蛇行に
より前記両ロードセルに作用する荷重の変化が非
常に小さいこと（圧延機によつても異なるが１ト
ン以下の左右差を問題としなければならない）、
蛇行制御に圧延による外乱が介在すること、等に
より理論的には実現可能であつても実用化は極め
て困難であつた。

前述するに、先ず、圧延材の蛇行のメカニズム
についてみると、圧延機で圧延材を圧延する場
合、材料の幅方向の硬度差、幅方向のテーパ等、
圧延材自体に求められる要因、又、圧延材の中心
がロール中心とずれて進入する（オフセンター）
等の操業上の要因により、圧延機の作業側、駆動
側にかかる圧延荷重に不釣合いが生じ、その結
果、作業側と駆動側のロールギヤツプに差が生じ
る。このため、圧延機入側における材料の引き込
み速度はギヤツプの拡大した側の方が速くなる。
その結果、圧延材は入側で第６図に示す如く進行
方向（矢印方向）に対してギヤツプの広い側へ尻
を振るような格好で傾くことになり、傾いた圧延
材ａは圧延ロールｂの軸に直角に進むため、圧延
材ａは図中点線で示すようにロールギヤツプの拡
大している方向に横ずれを起こし、ますますギヤ
ツプは拡大して行く。このときのギヤツプの状態
は第７図に示す如くである。このように、圧延材
が一度蛇行を起こすと、安定な状態に回復するこ
とができなくなる。

以上のように圧延機の作業側と駆動側（以下、
左右という）とでロールギヤツプに差が生じる
と、圧延材はギヤツプの広い方へ蛇行し始めるの
で、蛇行を防止するためには、圧延材の寄つた側
のロールギヤツプを挾めるような制御を行えばよ
いことがわかる。

この考え方から圧延材の蛇行を防止するように
した一方法として第８図に一例を示すものが既に
知られている。

すなわち、左右の油圧シリンダｃ，c′のピスト
ン位置を検出するシリンダ位置検出器ｄ，d′によ
りロール圧下用のシリンダｃ，c′内のピストン位
置を検出し、その値を加算増幅器ｅ，e′へそれぞ
れフイードバツクし、加算増幅器ｅ，e′の出力に
よりサーボ弁ｆ，f′を駆動して左右のロール位置
を制御するようにしてあり、更に、これだけで
は、圧延材ａが左右のいずれかの方向へ寄つたこ
とから生ずる左右のロールの曲りや変形の差に起
因するロールギヤツプの左右の差を補正すること
ができず、圧延材ａの横ずれ、すなわち、蛇行を
防止できないことから、左右に設置してあるロー
ドセルｇ，g′で得られる荷重検出信号の左右の差
を加算器ｈで求め、係数器ｉによりフイードバツ
ク量を調整して荷重の増した側のロールギヤツプ
を挾めるように前記加算増幅器ｅ，e′へ信号を与
えるようにし、係数器ｉを適正に調節することに
より、圧延材ａの幅方向の位置をロール中央方向
へ戻すようにロールギヤツプを制御できるように
してある。ｉは上下のバツクアツプロールであ
る。

ところが、上記第８図の方式は実現可能なよう
に考えられるが、前記した如き圧延材の蛇行によ
り生ずる左右荷重の変化が非常に小さいこと、蛇
行制御に圧延による外乱が介在すること、という
問題があるほか、原理的にも以下に述べるような
難点があり、実用化されなかつた。

その難点を第９図により説明する。第９図Ａは
圧延材が蛇行し荷重P_L，P_Rが発生した様子を示
している。ここで荷重の増した後の圧下力P_Rを
さらに増し、P_Lをさらに減らすように圧下制御
を行えば、P_R側のロールギヤツプは狭まり、蛇
行は修正できることになる。しかし、このときに
荷重差の増大量が不足すると、第９図Ｂに示すよ
うにロールギヤツプの幅方向の差は少なくなり、
蛇行の進行を弱めはするが、蛇行を防止するのに
十分なギヤツプ差をつくることができない。逆
に、若し、荷重差を過大につけてしまうと、第９
図Ｃに示すように圧延材ａの位置をロール中央へ
戻すようにロールギヤツプ差はつけられるが、こ
のため圧延材ａは急激にP_L側へ近付くため、制
御装置が十分に早く応答できないと、そのままロ
ール中央部からP_L側へ行き過ぎてしまい、又次
には、逆にP_R側へ行き過ぎてしまうというよう
に振動的に蛇行してしまう。したがつて、この場
合には、あまり急激に圧延材ａの蛇行を修正しな
いように適当なロールギヤツプの左右差を与えな
ければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、上述の従来装置では荷重差からロ
ールギヤツプの左右差を演算し、ギヤツプの左右
差を補正するという制御を行なうので、補正量が
不足すると効果がなく、過大になると制御が不安
定になるため、或る限られた適切な量を補正しな
ければならない。ところが、この適切な量は、板
幅、厚さ、材質、圧延速度等の条件で変化してし
まい、しかもこれらの影響を直接にとらえる方法
がないため、すべての条件に対して適切となるよ
うな補正量を設定することは実用上非常に困難で
ある。

このように上記の方法は、条件を一定に設定で
きる実験圧延では効果を実証できても実用化でき
なかつたのである。

本発明は、圧延材の蛇行を防止して圧延停止、
圧延材エツジ部の損傷、更には板破断等の不具合
を除去し、圧延の安定化を実現し、生産の高能率
化、製品の歩留りの向上を図ることを目的として
なしたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、圧延機の入側に設けられ圧
延材の幅端位置を光学的に検出する検出器と、該
検出器の検出値に基づいて圧延材の蛇行量を求め
る演算装置と、圧延材幅方向位置の目標値を与え
る設定器と、前記演算装置の出力信号と設定器で
設定された目標値とを比較演算する装置と、該比
較演算装置で得られた信号を処理してワークロー
ルの作業側と駆動側のロールベンデイング圧力修
正信号として出力する装置を備えている。

〔作用〕

従つて、本発明では、ワークロールに作用する
ベンデイング圧力が作業側と駆動側で相互に逆方
向に変更され、これによつて圧延材の蛇行が修正
される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ
説明する。

第１図は本発明の装置の一実施例を示すもの
で、上下一対のワークロール１，２、ワークロー
ル１，２の両軸端を支持しているワークロールチ
ヨツク３，４，５，６、ワークロールチヨツク
３，５，４，６間にロールベンデイング圧力を作
用させる油圧シリンダ７，８，９，１０、ワーク
ロール１，２を支持する上下一対のバツクアツプ
ロール１１，１２の両軸端を支持しているバツク
アツプロールチヨツク１３，１４，１５，１６、
ワークロール１，２及びバツクアツプロール１
１，１２間にロールベンンデイング圧力を作用さ
せる油圧シリンダ１７，１８，１９，２０、下バ
ツクアツプロールチヨツク１５，１６に圧下力を
作用させる油圧シリンダ２１を備え、圧延材２２
を圧延するようにした油圧圧下式圧延機２３に於
いて、圧延材２２の板端部位置を光学的に検出す
る板幅端位置検出器２４を圧延機２３の入側に配
設し、板幅端位置検出器２４で検出した板幅端信
号を蛇行量演算器２５に送り得るようにし、蛇行
量演算器２５で演算した蛇行信号を比較演算器２
６に送つて該比較演算器２６で蛇行量と設定器２
７からの目標信号とを比較演算し得るようにし、
該比較演算器２６で演算した蛇行量偏差信号Δx
を蛇行調節器２８で処理してベンデイング制御器
３１，３２へロールベンデイング圧力修正信号±
Δpとして加え、ベンデイング制御器３１，３２
からサーボ弁３３，３４へ指令を与え、該サーボ
弁３３，３４によつて、左右の油圧シリンダ７，
９，１７，１９，８，１０，１８，２０へ流入、
流出する圧油の量を制御し得るようにし、前記サ
ーボ弁３３，３４から油圧シリンダ７，９，１
７，１９，８，１０，１８，２０へ圧油を送る管
路に圧力検出器３５，３６，３７，３８を設けて
油圧シリンダ７，９，１７，１９，８，１０，１
８，２０中の圧油の圧力を検出し得るようにし、
該圧力検出器３５，３６，３７，３８で検出され
た圧力信号を差圧演算器３９，４０へ送り得るよ
うにし、差圧演算器３９，４０で得られた偏差信
号を前記ベンデイング制御器３１，３２へフイー
ドバツクし得るようにする。板幅端位置検出器２
４を圧延機２３の入側に設置するのは、従来の技
術で述べた蛇行発生のメカニズムから、圧延機２
３の入側では、蛇行の傾きに起因する横ずれ量も
検出できるので、蛇行制御の応答性、安定性が良
くなるからである。なお、図中２９，３０は油圧
源、４１，４２はタンク、４３は圧延機作業側、
４４は圧延機駆動側である。

次に、上記構成の蛇行制御装置の作用について
圧延材２２が作業側４３へ蛇行している場合を例
に採り説明する。

板幅端位置検出器２４で連続的に検出された圧
延材２２の幅端位置信号は蛇行量演算器２５に送
られて圧延材２２の蛇行量が演算され、蛇行信号
と設定器２７からの目標信号とが比較演算器２６
で比較演算され、得られた蛇行量偏差信号Δxは
蛇行調節器２８に加えられ、該調節器２８では、
ロールベンデイング圧力修正信号Δpが例えば Δp＝Kp・Δx＋Td・ｄ／dt（Δx）＋１／T_I∫Δx_dt により演算される。該式中Kpは比例ゲイン、Td
は微分ゲイン、T_Iは積分ゲインである。

蛇行調節器２８で求められたロールベンデイン
グ圧力修正信号Δpはベンデイング制御器３１，
３２へ加えられる。このとき、作業側のベンデイ
ング圧力は減少するように、逆に駆動側は同量だ
け増加するように符号を付けて加えられる。これ
に応じてベンデイング制御器３１，３２からは指
令信号i₁，i₂が作業側４３と駆動側４４各々のサ
ーボ弁３３，３４へ与えられる。このため、サー
ボ弁３３，３４からは油圧源２９，３０よりの圧
油が油圧シリンダ１７，１９，８，１０へ送ら
れ、逆に油圧シリンダ７，９，１８，２０内の油
はサーボ弁３３，３４を通つてタンク４１，４２
へ戻されるように制御される。従つて、作業側４
３のロールベンデイング力が減少し駆動側４４の
ロールベンデイング力が増加する結果、ロールギ
ヤツプは圧延材２２が蛇行した作業側４３の方が
狭くなり、逆に駆動側４４が拡大するので、前述
したメカニズムで圧延材２２の蛇行が阻止され、
圧延材２２は目標値まで戻される。

サーボ弁３３，３４から各油圧シリンダ７，
９，１７，１９，８，１０，１８，２０へ至る管
路中の圧油の圧力p₁，p₂，p₃，p₄は圧力検出器３
５，３６，３７，３８で検出されて差圧演算器３
９，４０へ送られ、差圧演算器３９では差圧Δp_w
＝p₁−p₂が、又差圧演算器４０では差圧Δp_d＝p₃
−p₄が、夫々演算され、求められた差圧Δp_w，
Δp_dはベンデイング制御器３１，３２へ送られ
る。而して、ベンデイング制御器３１，３２では
各々ロールベンデイング圧下修正信号Δpとの比
較が行われ、常にΔp_w，Δp_dの絶対値がΔpと等し
くなるように制御される。蛇行量偏差信号Δxが
零となると、ベンデイング制御器３１，３２から
の指令信号i₁，i₂は零若しくは一定の定常値（蛇
行調節器２８に積分要素が入つている場合）とな
り、サーボ弁３３，３４は蛇行制御のための過渡
的な動きを停止する。

圧延材２２が駆動側へ蛇行した場合には、サー
ボ弁３３，３４の切換えにより油圧シリンダ７，
９，１８，２０へ圧油が供給され、油圧シリンダ
１７，１９，８，１０から油がタンク４１，４２
へ戻され、上述と同様にして蛇行修正が行われ
る。

上述のように、ロールベンデイング力を圧延材
２２の蛇行量に応じて作業側４３と駆動側４４で
互いに逆方向となるように修正することにより圧
延材２２の蛇行が防止される。

第２図は本発明の装置の他の実施例を示すもの
で、本実施例では油圧圧下式圧延機２３の入側の
左右に圧延材２２の発する光を基にその幅端位置
を検出する検出器４５，４６を設置し、該各検出
器４５，４６からの信号の差すなわち圧延材２２
の蛇行量を比較演算器４７で求め、蛇行信号と設
定器２７からの目標信号とを比較演算器２６で比
較演算するようにしている。比較演算器２６以後
は第１図の実施例と同じであるから説明は省略す
る。

第３図は第２図の検出器４５，４６の詳細を示
すもので、圧延材２２自体より発する光を取入部
４８に設けたレンズ４９を介して導入し、その光
を受光器５０上に結像させることにより、圧延材
２２の幅端位置を検出するようにしている。

受光器５０には、光電素子（フオトダイオー
ド）を利用したもの、テレビカメラ式撮像管を利
用したもの等が使用できるが、圧延材の蛇行を測
定するという目的からはその形状、信頼性などを
考えると光電素子を利用した、いわゆる固体撮像
素子を使う方が利用である。第４図に示すよう
に、光電素子５４は圧延材２２と平行に複数個直
線上に配列され、レンズ４９を通して集光した像
の受光量に比例した電気信号５５を発するように
している。この電気信号５５を所定の変換器によ
り、例えば一定レベルでスレツシユホールドする
ことにより、電気信号をオン、オフ２種類の同期
信号５６に変換する。このようにして、圧延材２
２からの光を受光している素子数を求めることが
できる。

今、第３図において総素子数をＮ、視野長さを
Ｌ、圧延材端部Ｘは長さの部分より受光した素子
数をN′とすると、ＸはＸ＝N′×Ｌ／Ｎで求められ る。このＸは圧延材２２の幅方向の動きによつて
変化するので、これを測ることによつて板端部位
置を求めることができる。そして、作業側駆動側
各々で測つたＸの値の差を取ることにより、圧延
材２２の蛇行量を求めることができる。

第５図は本発明の装置の更に他の実施例を示す
もので、油圧圧下式圧延機２３の入側の圧延材２
２通過面の下方に光源５１を配設し、圧延材２２
通過面の上方左右位置に光源５１からの光を受け
て圧延材２２の幅端位置を検出する検出器５２，
５３を各々配設する。斯かる構成とすることによ
り、圧延材２２は下方から光源５１により投光さ
れ、検出器５２，５３によつて、圧延材２２によ
り遮閉されない部分の受光量が検出され、第３図
で示した原理により、ここでは第３図におけるＬ
−Ｘの長さが求められ、作業側、駆動側で各々検
出された検出値は比較演算器４７へ送られて蛇行
量が演算され、蛇行信号と設定器２７からの目標
信号とを比較演算器２６で比較演算する。比較演
算器２６以後は第１図及び第２図の実施例と同じ
であるから説明は省略する。

第２図及び第５図中第１図と同一のものには同
一の符号が付してある。

以上、本発明について説明し、四重式圧延機へ
の適用例を示したが、本発明は蛇行が問題となる
全ての形式の圧延機へ適用できること、制御回路
はハードウエアではなくコンピユータを使つたソ
フトウエアでも構成できること、光源を設ける場
合には下方ではなく上方へ設けても良いこと、そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変
更を加え得ること、等は勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたごとく、本発明によれば、圧延機入
側の圧延材のずれ量を直接検出し、その差が零と
なるまで左右の作業ロールのロールベンデイング
力を相互に逆方向に同じ値だけ修正するよう制御
しているので、圧延材の蛇行を防止して圧延の安
定化を実現でき、その結果、圧延材のキヤンバが
減るので製品の歩留りが向上し、又圧延材の蛇行
による事故防止ができて稼動率が向上し、又板ク
ラウンの小さいストリツプの圧延が可能となるの
で、これによる歩留りの向上が図ることができ
る。

更にベンデイング力を同じ値だけ相互に逆方向
に修正するので、その和は零となり、従つて、ロ
ードセルで検出される圧延荷重の左右の和に影響
を与えず、通常板厚制御のために行なわれるビス
ラAGCに何ら悪影響を与えない。更に又ここで
述べたベンデイング制御装置は油圧圧下制御装置
よりも安価なので、電動圧下式の圧延機にも本蛇
行制御装置を低コストで導入できるという経済上
の優れたメリツトも奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施例の説明図、第
２図は本発明の装置の他の実施例の説明図、第３
図、第４図は第２図の装置で圧延材の幅端位置を
検出する検出器の詳細説明図、第５図は本発明の
装置の更に他の実施例の説明図、第６図は左右の
ロールギヤツプに差があるときの圧延材の傾きを
示す平面図、第７図は第６図のロール軸に於ける
垂直断面図、第８図は従来の制御方式の一例の説
明図、第９図Ａ，Ｂ，Ｃは第８図の装置による圧
延材の蛇行と圧下力の関係を示す正面図である。 図中１，２はワークロール、７，８，９，１
０，１７，１８，１９，２０は油圧シリンダ、２
２は圧延材、２３は油圧圧下式圧延機、２４は板
幅端位置検出器、２５は蛇行量演算器、２６は比
較演算器、２７は設定器、２８は蛇行調節器、３
１，３２はベンデイング制御器、３３，３４はサ
ーボ弁、３５，３６，３７，３８は圧力検出器、
３９，４０は差圧演算器、４５，４６は検出器、
４７は比較演算器、５１は光源、５２，５３は検
出器を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧延機の入側に設けられ圧延材の板幅端位置
   を光学的に検出する検出器と、該検出器の検出値
   に基づいて圧延材の蛇行量を求める演算装置と、
   圧延材幅方向位置の目標値を与える設定器と、前
   記演算装置の出力信号と設定器で設定された目標
   値とを比較演算する装置と、該比較演算装置で得
   られた信号を処理してワークロールの作業側と駆
   動側のロールベンデイング圧力修正信号として出
   力する装置とを備えて成り、ロールベンデイング
   圧力を作業側と駆動側で相互に逆方向となるよう
   に修正するよう構成したことを特徴とする蛇行制
   御装置。 ２ 圧延材の板幅端位置検出器を、圧延材の発す
   る光を基に圧延材の幅端位置を検出する検出器と
   した特許請求の範囲第１項に記載の蛇行制御装
   置。 ３ 圧延材の板幅端位置検出器を圧延材の通過面
   下方若しくは上方に配設された光源と、それに相
   対して圧延材の上方若しくは下方の圧延材幅方向
   に配設され光源の光を受けて圧延材の幅端位置を
   検出する検出器とした特許請求の範囲第１項に記
   載の蛇行制御装置。