JPH0618652B2 - 蛇行制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は圧延材の蛇行を制御する装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 圧延作業においては、圧延中の条件によって圧延材がロ
ールの中央に留まることができずに第７図に示すごとく
圧延の進行と共にロール端部の方へ移動してしまう現象
がよく知られており、蛇行と呼ばれている。

ここで、圧延材の蛇行について簡単に説明すると、第６
図は何等かの原因で圧延材ａがワークロールｂの中央か
ら右側へ寄ってしまった状態を示すもので、第６図のよ
うになると、ロールギャップが左右で不均一になり、右
側のギャップが左側よりも広くなる。ところでワークロ
ールｂの周速は左右で一様であるにもかかわらず右側の
方のギャップが広いので、単位時間当りの圧延材の体積
流量は右側の方が大きくなる。又、入側の圧延材の厚さ
が左右対称であるとすれば、より大きい体積流量の側で
は材料がより早く引込まれることになる。この結果、第
７図に示すように圧延材ａは入側で右側へ寄ってゆき、
(Δx)、出側ではキャンバ(Δy)が発生する。そのため、
ロールギャップの左右差も更に大きくなり、圧延材ａは
更に急速に右端へ近付いてゆき、蛇行という現象が起
る。それと共にキャンバも増大する。

斯かる蛇行及びそれに伴なうキャンバを防止するため、
圧延材に凸クラウンがつくような条件で圧延することが
効果がある。しかし、近年圧延材の品質向上、歩留り向
上の要求が厳しくなると共に凸クラウンをできるだけ減
らし長手方向、幅方向共に均一な厚さ分布をもつように
圧延することが要求されている。このような条件では圧
延材の蛇行を発生させ易く、安定した操業は難しい。

近年、上記蛇行を防止する手段の１つとして、圧延材が
蛇行すると、左右のロードセルｃ、ｄ（第６図参照）に
かかる力が変化するので、これを検出して蛇行を知り、
荷重の増えた側のロードギャップを狭くするように圧下
装置を動かして防止しようとする手段が提案されてい
る。

しかし、上述の手段では、蛇行による荷重出力変化と圧
下装置を操作したための荷重出力変化が重なってしまう
等の不具合があり、制御系が不安定で発散振動を起し易
く、又精度も不充分で全く実用に耐えないという欠点が
ある。

そこで、本件発明者等は上記問題点を解消するために、
例えば、特願昭58−65109号明細書に示すような蛇行制
御装置を提案した。該蛇行制御手段では、圧延機入側の
作業側、駆動側に、圧延材の幅端部位置を検出する端部
位置検出器を設け、各端部位置検出器の出力信号の差を
演算して蛇行量を求める演算器と、圧延材の目標位置を
与える設定器とを設け、前記演算器の出力信号と設定器
の目標信号とを比較演算する装置と、該装置で得られた
信号を処理して作業側と駆動側の圧下修正信号として出
力する蛇行制御調節装置とを備えて成り、該圧下修正を
信号により作業側、駆動側のロールギャップを変更させ
るようにしている。すなわち、前述した蛇行の生じるメ
カニズムから分るように、圧延材の蛇行した側のロール
ギャップを閉じ、反対側を同量だけ開けるという操作を
行なうようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが上述の蛇行制御手段をタンデム圧延機に適用し
た場合、定常時（圧延材に対して張力を付加した場合）
には、蛇行制御調節装置の制御ゲインを張力零の場合の
理論値の数倍以上も上げなければ蛇行を修正されないと
いうことを、発明者は理論的検討及び実機テストにより
見出した。従って、この状態で圧延材が所要の圧延機を
抜けると圧延材には張力が無くなるのでオーバーゲイン
となり、圧延材尾端部で蛇行制御が不安定となる現象が
生じる。なお、ここで言う制御ゲインとは、１mm蛇行し
たとき何ミクロンの左右圧下修正信号を出力するかとい
うことを決める比例係数のことで、これを大きくする
と、１mm蛇行量当たりの左右圧下修正量が大きくなり、
制御は強く効くことになる。

上記の理由について、第８図及び第９図により説明する
と、圧延材ａに張力が付加されている場合、蛇行制御に
よって圧延材ａが蛇行した側（第８図及び第９図では駆
動側）のロールギャップを閉じ、圧延材ａを圧延機中心
位置まで戻そうとすると、蛇行した側の材料が伸び、当
該圧延機入側で圧延材ａの幅方向には第９図に示すよう
な張力分布が生じる。すなわち、ロールギャップを閉じ
た側の後方張力応力がロールギャップを開いた側の後方
張力応力よりも低くなる。このことは、見掛け上ロール
ギャップを閉じた側の変形抵抗が増えたことと等価で
（なぜなら、張力が減少したので）、その結果ロールへ
の圧力反力が増大し、ロールギャップは拡大する。従っ
て、蛇行制御で、ギャップを閉じた効果が打消される結
果となる。このように、張力付加時には、蛇行制御によ
るレベリングの効果が張力のフィードバックにより打消
されるので、蛇行制御調節装置の制御ゲインをかなり大
きく設定してレベリングの効きを強くしなければならな
い。それに対して、圧延材の張力が零の場合には、蛇行
制御によるレベリングの効果が、張力によって打消され
ることがないので、制御ゲインを張力付加時のままにし
ておくと、蛇行制御が効き過ぎ、安定した蛇行制御を行
うことが困難となる。

第10図(イ)(ロ)には、圧延材尾端が圧延機を尻抜けした場
合の蛇行量が示されている。第10図(イ)は蛇行制御をし
ない場合で、圧延材尾端は張力がなくなり片側へＹ_１だ
けずれている。又第10図(ロ)は蛇行制御をした場合で圧
延材尾端の片側へのずれを制御するが、張力が零では制
御ゲインが大き過ぎるため蛇行制御が効き過ぎて大きな
行過ぎを生じ、圧延材は両側へＹ_２，Ｙ_３とずれ、蛇行
制御が不安定となる。

本発明は上述の知見に基き、タンデム圧延機による圧延
時に、圧延材尾端が上流の圧延機を尻抜けした後も下流
の圧延機で安定した蛇行制御を行い得るようにすること
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］ 本発明は、タンデム圧延機において所要の圧延機の入側
若しくは出側のうち少くとも何れか一方における作業
側、駆動側に設けられ圧延材幅端部位置を検出する端部
位置検出器と、該端部位置検出の出力信号の差を演算し
て蛇行量を求める蛇行量演算装置と、該蛇行量演算装置
の出力信号と圧延材の目標位置信号を比較演算する比較
演算装置と、該比較演算装置で得られた信号から作業側
と駆動側の圧下修正信号を求め出力すると共に圧延材が
上流の圧延機を抜ける、少くともその時点までに蛇行制
御の制御ゲインを無張力時の設定値に変更し得るように
した蛇行制御調節装置を備え、前記圧下修正信号により
作業側、駆動側のロールギャップを変更させるようにし
たものである。

［作用］ 端部位置検出器で検出された圧延材幅端部位置から圧延
材蛇行量が求められ、該蛇行量と圧延材目標位置との差
から制御ゲインに基づいて左右の圧下修正信号が求めら
れ、該圧下修正信号によって左右のロールギャップが調
整されて蛇行制御が行われ、圧延材尾端が上流側の圧延
機を尻抜けする場合は少くとも尻抜けの時点までに上述
の制御ゲインが無張力時のゲインに変更され、引続き蛇
行制御が行われる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図〜第３図は本発明の一実施例で、図中1aは上流側
圧延機、1bは下流側圧延機、1cは上流側圧延機1aと下流
側圧延機1bとの間に配設した圧延機、２は上流側圧延機
1aの圧延荷重を検出するための荷重検出器である。

下流側圧延機1bは上下のワークロール3,4、上下のバッ
プアップロール5,6、上下のバップアップロール5,6の両
軸端を支持している下バップアップロールチョック7,
8、各下バップアップロールチョック7,8に圧下力を作用
させる油圧シリンダ9,10を備え、圧延材11を圧延するよ
うになっており、左右の油圧シリンダ9,10へ流入、流出
する圧油の量をサーボ弁13,14によって制御するように
すると共に、油圧シリンダ9,10のピストンの動きを検出
する変位検出器15,16を油圧シリンダ9,10に取り付け、
該変位検出器15,16からの信号と蛇行制御調節器24より
の信号とを比較する加算アンプ17,18を設ける。左右の
ロールギャップは、サーボ弁13,14により油圧シリンダ
9,10に流入、流出する圧油の量を制御することによって
設定するようにし、ロールギャップの変動は、油圧シリ
ンダ9,10のピストンの動きを検出する変位検出器15,16
によって間接的に測定し、加算アンプ17,18により設定
信号と比較して差があるとその差でサーボ弁13,14をコ
ントロールすることにより修正するようにする。又上記
下流側圧延機1bの入側の左右に圧延材11の発する光を基
にその幅端部位置を検出する端部位置検出器19a,19bを
設置し、該各端部位置検出器19a,19bからの信号の差、
すなわち圧延材11の蛇行量を演算器20にて求め、蛇行量
と設定器21からの目標信号とを比較演算器22で比較演算
し、得られた蛇行量偏差信号23を蛇行制御調節器24で処
理し得るように構成する。

蛇行制御調節器24は、上流側圧延機1aの荷重検出器２で
検出された圧延材尾端の尻抜け信号29により起動するタ
イマー36の信号37によりオフになる切換えスイッチ25と
オンになる切換えスイッチ26、蛇行量偏差信号23に制御
ゲインＫ_PT或いはＫ_Ｐを掛ける調節器本体27,28を備
え、圧延材11が上流側圧延機1aと下流側圧延機1bの両方
に噛込まれている場合には、調節器本体２７から出力さ
れた信号を左右の圧下修正信号30,31として前記加算ア
ンプ17,18に加え得るように構成し、圧延材11の尾端が
上流側圧延機1aから尻抜けしたら調節器本体28から出力
された信号を左右の圧下修正信号32,33として前記加算
アンプ17,18に加え得るように構成する。又調節器24の
出力は、例えば、圧延材11が作業側へ寄った場合には作
業側のロールギャップを締めて駆動側のロールギャップ
を開ける方向に、又、圧延材11が駆動側へ寄った場合は
上記とは逆にロールギャップの制御が行われるよう方向
が定められて加算アンプ17,18に加えられるようになっ
ている。

圧延材11が上流側圧延機1aと下流側圧延機1bの何れにも
噛込まれ下流側圧延機1b入側の圧延材11に張力が付加さ
れている定常時には、上流側圧延機1aの荷重検出器２か
らは下流側圧延機1bの蛇行制御調節器24に尻抜け信号は
与えられない。このため、下流側圧延機1bの蛇行制御調
節器24では切換えスイッチ25はオンになり切換えスイッ
チ26はオフになっている。

演算器20では端部位置検出器19a,19bで検出された圧延
材11の幅端部位置から蛇行量が求められ、該蛇行量は比
較演算器22で設定器21からの圧延材の目標値と比較演算
されて蛇行量偏差が求められ、該比較演算器22から出力
された蛇行量偏差信号23は蛇行制御調節器24に与えら
れ、切換えスイッチ25を経て調節器本体27で制御ゲイン
Ｋ_PTを掛けられ、圧下修正信号30,31として加算アンプ1
7,18へ与えられる。従って、加算アンプ17,18では実際
の油圧シリンダ9,10のピストンの変位信号と圧下修正信
号との比較が行われて、差信号によりサーボ弁13,14は
油圧シリンダ9,10への圧油の流入、流出量を制御し、そ
の結果、左右のロールギャップが変更され、前記したメ
カニズムで蛇行のそれ以上の進行は喰い止められ、圧延
材11は設定器21で与えられている目標値まで戻される。

圧延材11の尾端が上流側圧延機1aから尻抜けすると、上
流側圧延機1aの荷重検出器２から下流側圧延機1bの蛇行
制御調節器24に、尻抜け信号29により起動されるタイマ
ー36からの信号37が加えられて切換えスイッチ25がオフ
になると共に切換えスイッチ26がオンになる。従って、
比較演算器22からの蛇行量偏差信号23は切換えスイッチ
26を経て調節器本体28に加えられ、制御ゲインＫ_PTより
も小さい制御ゲインＫ_Ｐを掛けてられて圧下修正信号を
信号32,33として加算アンプ17,18に与えられ、上述と同
様にして蛇行制御が行われる。第５図(イ)(ロ)に示した例
では圧延材11の張力が零になる時点と制御ゲインＫ_PTが
Ｋ_Ｐに変更される時点とは同時刻である。

ところで、油圧シリンダ10,9、変位検出器16,15、サー
ボ弁14,13で構成される圧下装置には応答遅れがあるの
で、圧延材11の尾端が圧延機1cを尻抜けすると同時に制
御ゲインＫ_PTがＫ_Ｐに変更されても左右のロールギャッ
プがすぐには変らず、オーバーゲインの状態を修正する
ことは難しい。これを解決するためには、タイマー36
を、該タイマー36からの信号37が、圧延機1cを圧延材11
の尾端が尻抜けする少し前に出力されるように設定する
と良い。

第４図は本発明に使用する蛇行制御調節器24の他の例
で、第３図の比較演算器22からの蛇行量偏差信号23は調
節器本体27に加え得るようにし、調節器本体27からの出
力は掛算器34に与え得るようにし、関数発生器35からの
出力信号は切換えスイッチ26を介して掛算器34に与え得
るようにする。

下流側圧延機1b入側の圧延材11に張力が付加されている
場合には、切換えスイッチ26はオフになっているため、
蛇行量偏差信号23は調節器本体27で制御ゲインＫ_PTを掛
けられ、掛算器34を経て圧下修正信号として出力される
が、上流側圧延機の荷重検出器から圧延材11尾端の尻抜
け信号29により起動されるタイマー36からの信号37を受
けると切換えスイッチ26がオンになり、関数発生器35か
ら、時間と共に減少し一定時間経過後に一定の値になる
最大値が１よりも小さい比例係数Ｋが出力されて切換え
スイッチ26から掛算器34に与えられ、調節器本体27で制
御ゲインＫ_PTを掛けられた蛇行量偏差信号と前記関数発
生器35からの比例係数Ｋが掛算器34で掛けられ、圧下修
正信号として出力される。この場合、圧延材尾端側に張
力が付与されない場合の制御ゲインＫ_ＰはＫ_Ｐ＝Ｋ・Ｋ
_PTで表わされ、これを図示すると第５図(ハ)のようにな
る。

なお、本発明の実施例では、圧延材の目標位置を設定器
21で与える場合について説明したが、圧延材11の圧延機
への初期噛込み位置をメモリーしてそれを制御目標とし
て与えるようにしたり或いは圧延材11を圧延材幅方向の
任意の位置を通すように自由に設定変更しても実施でき
ること、タイマー36のかわりにストリップ後端部位置を
トラッキングする回路を用いても良いこと、圧延材が冷
間圧延材の場合は圧延材の上方若しくは下方に光源を設
置することにより本発明の適用が可能なこと、四段圧延
機に限らず蛇行が問題となるすべ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
ュータを使ったソフトウエアでも構成できること、蛇行
量検出器を圧延機の入側、出側の両方に付設し、両者の
信号を基に本発明の制御装置を構成することもできるこ
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］ 本発明の蛇行制御装置によれば、圧延材が無張力の場合
も安定した蛇行制御を行うことができるという優れた効
果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例の説明図で、第１図
は定常時の蛇行制御の説明図、第２図は無張力時の蛇行
制御の説明図、第３図は蛇行制御装置の詳細図、第４図
は本発明に使用する蛇行制御調節器の他の例の説明図、
第５図(イ)は圧延材尾端側が張力を付加された状態から
無張力に変化する状態を示すグラフ、第５図(ロ)(ハ)は第
５図(イ)に示すように張力が付加された状態から無張力
に変化する場合の制御ゲインを示すグラフ、第６図は圧
延材がロールの一端側へ蛇行する場合の説明図、第７図
は第６図の平面図、第８図及び第９図は無張力時に制御
ゲインを減少させる理由の説明図、第１０図(イ)は蛇行
制御を行わない状態で圧延材尾端が無張力になった場合
の蛇行の説明図、第１０(ロ)は蛇行制御を行った場合に
圧延材尾端が無張力になった場合の蛇行説明図である。 図中1aは上流側圧延機、1bは下流側圧延機、1cは1aと1b
の間の圧延機、２は荷重検出器、9,10は油圧シリンダ、
13,14はサーボ弁、15,16は変位検出器、17,18は加算ア
ンプ、19a,19bは端部位置検出器、20は演算器、21は設
定器、22は比較演算器、24は蛇行制御調節器、25,26は
切換えスイッチ、27,28は調節器本体、34は掛算器、35
は関数発生器を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 真一郎 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内 (72)発明者 三浦 寛昭 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンデム圧延機において所要の圧延機の入
   側若しくは出側のうち少くとも何れか一方における作業
   側、駆動側に設けられ圧延材幅端部位置を検出する端部
   位置検出器と、該端部位置検出器の出力信号の差を演算
   して蛇行量を求める蛇行量演算装置と、該蛇行量演算装
   置の出力信号と圧延材の目標位置信号を比較演算する比
   較演算装置と、該比較演算装置で得られた信号から作業
   側と駆動側の圧下修正信号を求め出力すると共に圧延材
   が上流の圧延機を抜ける、少くともその時点までに蛇行
   制御の制御ゲインを無張力時の設定値に変更し得るよう
   にした蛇行制御調節装置を備え、前記圧下修正信号によ
   り作業側、駆動側のロールギャップを変更させるように
   したことを特徴とする蛇行制御装置。