JPH0745050B2 - 圧延機のロ−ル偏心補償装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は金属帯板を圧延する油圧圧下式圧延機のバック
アップロール偏心等の周期的圧延力変動に伴う板厚変動
を防止する圧延機のロール偏心補償装置に関する。

〈従来の技術〉 圧延機の圧延用ロールには、その加工精度向上が留意さ
れているにもかかわらず、必ず真円度不良や胴部と軸部
の中心ずれ等の微小なロール偏心が存在する。このよう
な偏心したロールを用いて圧延された帯板には、その長
さ方向に周期的な厚さの変動が発生する。

そこで上記の不具合点を解決する手段として既に特公昭
53−16386「圧延機のロール偏心補償装置」が開示され
ている。

この装置はロール偏心以外の外乱による圧延力変動の周
期が、ロール偏心のものより充分長いことに着目し、圧
延中のある安定条件すなわち帯板噛み込み後の一定圧延
力、一定圧延速度の下においては、あるロール回転とそ
の後に続く２回転目以降のロール偏心による圧延力変動
の間には再現性があることを利用して、直前の周期に算
出・記憶された上下バックアップロールのロール偏心の
合成波形による圧延力変動信号によってロール偏心によ
り生じる板厚変動の補償制御を行なうものである。

次に、従来装置の一例を第１図に示す。同図において、
1a,1bはワークロール、2a,2bは圧延機の上部及び下部バ
ックアップロール、３は圧延される帯板を示す。４は設
定圧延力と実際圧延力の差を検出し圧延力変動信号Ｐを
出力する圧延力検出器、５は上部バックアップロール2a
の回転角を検出し、その１回転に対しｎ個のパルスを発
振するパルス発振器、６は圧下シリンダ17の設定圧下位
置と実際圧下位置との差を検出し圧下位置偏差信号Ｓを
出力する圧下位置検出器、８は前記パルスに同期して演
算器９からの信号をサンプリングするサンプラ、10は前
記パルスをカウントするカウンタ、12は圧下位置偏差信
号Ｓに圧延力変換係数K_Mを乗じて位置・力変換をして圧
延力変動信号P_Sを出力する演算器であり、前記演算器９
は圧延力変動信号Ｐから圧延力変動信号P_Sを差引いた圧
延力変動信号Ｐ−P_Sを出力する。

上述したように圧延力変動信号P_Sは、圧下位置偏差信号
Ｓに比例定数である圧延力変換係数K_Mを乗じて求められ
る。数式で示すと次式となる。

P_S＝K_M×Ｓ … ここで、圧延力変換係数K_Mは、圧延機の天然ミル定数を
ｍ、被圧延材（帯板３）の塑性係数をＱとすると、一般
的にはｍとＱの並列バネの関係から で与えられる。

式の意味は、圧延機の圧下シリンダを作動させて圧下
位置から変位した場合、それに伴う圧延力変動はP_Sであ
ることである。

なお厳密には、ｍの値は、圧延時の圧延力や圧下シリン
ダの油柱高さ等によって若干変化し、Ｑの値は被圧延材
の材質や板幅，温度等により若干変化するので、それら
の補正を行なえば、より精度が向上する。

20は圧下装置で、サーボアンプ15、サーボ弁16、圧下シ
リンダ17により構成される。

パルス発振器５の１個目のパルスをロール偏心の１周期
目の始めとし、演算器９で求めた圧延力変動信号（Ｐ−
P_S）は前記パルスに同期してサンプラ８によりサンプリ
ングされ、A/D変換器13でデジタル量に変換されて圧延
力変動信号P₁₁として計算機11に記憶される。同様にし
て２個目、３個目、…ｎ個目のパルスにより、圧延力変
動信号P₁₂，P₁₃，…，P_1nが計算機11に記憶される。ロ
ール偏心１周期目の終りの次のパルス即ち（ｎ＋１）個
目のパルスにより、計算機11は、その時の圧延力変動信
号Ｐ−P_Sを圧延力変動信号P₂₁として記憶し、リセット
信号Ａを発してカウンタ10をリセットする。また、計算
機11は各サンプリング点におけるロール偏心による圧延
力変動P_R1，P_R2，…，P_R(n-1)，P_Rnを次式により計算す
る。

なお、１個目のパルスによって検出された圧延力変動P
₁₁に含まれるロール偏心による圧延力変動を、ロール偏
心の１周期目の基準にして、これを零とするので、P_R1
＝P_R(n+1)＝０となる。

ロール偏心２周期目では、計算機11は１周期目と同様に
して、圧延力変動信号P₂₁，P₂₂，…P_2nを記憶するとと
もに、前記パルスと同期して上記計算で求めたロール偏
心による圧延力変動P_R1，P_R2，…P_Rnを、ロール偏心に
よる圧延力変動の補償信号Ｂとして出力する。この補償
信号ＢはD/A変換器18により、アナログ信号に変換して
変換器19に送信し、このロール偏心補償信号Ｂを含む圧
延力変動信号を圧延力変換係数K_Mで除して力・位置換算
し、圧延力変動信号を圧下位置修正信号Ｄに変換する。
この圧下位置修正信号Ｄは、コンパレータ14で圧下位置
検出器６からの圧下位置偏差信号Ｓと比較され、両信号
D,Sの偏差に応じた圧下制御信号Ｅにより圧下装置20を
制御し、ロール偏心を補償した板厚制御を行う。

２周期目が完了すると１周期目の場合と同様にロール偏
心による圧延力変動の計算が行ない、これと先の１周期
目での計算値とを加え合せたものを新たにロール偏心に
よる圧延力変動とする。以下３周期目以降についても同
様な演算を行ない、帯板３の板厚制御を行う。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかるに、従来の装置はバックアップロールのロール偏
心のみを検出しているので、バックアップロールのロー
ル偏心による圧延力変動成分とそれ以外の周期的圧延力
変動成分との周期が近い場合その検出誤差が大きくな
り、算出・記憶した補償信号と次の周期のバックアップ
ロールのロール偏心による圧延力変動成分とロール偏心
に起因しない他の周期的圧延力変動成分との合成波形と
の差が大きくなってその補償誤差が発生し、板厚制御の
安定性が悪く発散しやすい。この傾向は、バックアップ
ロールのロール偏心による圧延力変動成分とそれ以外の
周期的圧延力変動成分との周期の周期比Ｎが1/5＜Ｎ＜
５でかつ振幅比が20％以上になると顕著になる。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明による圧延機のロール偏心補償装置は、油圧圧下
装置、圧下位置検出器、圧延力検出器、ロール回転角検
出器と、演算器、サンプラ、計算機、圧下装置を制御す
る装置を具備した圧延機の板厚制御装置において、ロー
ル偏心による圧延力変動以外の周期的圧延力変動も同時
に検出することを目的としバックアップロールに取りつ
けたパルス発振器からのパルス数を計算機に入力し、バ
ックアップロール偏心による圧延力変動成分とそれ以外
の周期的圧延力変動成分との周波数比からバックアップ
ロール偏心成分以外の周期的圧延力変動成分のパルス数
を計算し、前記演算器、サンプラを介して入力した圧延
力変動信号を算出パルス数に対応させて記憶するように
したものである。

〈作用〉 バックアップロール回転角検出器でバックアップロール
の回転角を検出しサンプラへ検出パルスを発振する。サ
ンプラは、演算器からの圧延力変動信号を前記パルスと
同期してサンプリングし計算機へ入力する。計算機は、
前記パルスの発振数をカウントするパルスカウンタから
のパルス数と、バックアップロール偏心成分以外の周期
的圧延力変動成分の周波数とバックアップロール偏心に
よる圧延力変動成分の周期数比から、バックアップロー
ル偏心成分以外の周期的圧延力変動成分のパルス数を算
出し、これと前記圧延力変動信号とから、バックアップ
ロール偏心成分以外の周期的圧延力変動成分を分離・検
出し、一方においてバックアップロール回転角検出器の
パルスと前記圧延力変動よりバックアップロールのロー
ル偏心による圧延力変動を分離・検出する。その結果か
ら、次の周期のロール偏心補償信号は、先に検出したバ
ックアップロールのロール偏心による圧延力変動成分
と、これ以外の周期的圧延力変動成分とを合成したもの
となり、合成して得たロール偏心補償信号により圧下位
置を制御することにより、帯板の板厚変動を補償する。

〈実施例〉 以下本発明を第１図〜第３図によって詳細に説明する
が、その構成は従来装置と同じであるため説明は省略す
る。

第１図において帯板３を圧延するに際し、パルス発振器
５の１個目のパルスをバックアップのロール偏心の１周
期目とし、そのパルスに同期して、演算器９による圧延
力変動信号（Ｐ−P_S）はサンプラ８によりサンプリング
され、サンプリングされた信号はA/D変換器13でデジタ
ル量に変換されて、バックアップロールのロール偏心に
起因する圧延力変動信号P_a11として計算機11に記憶され
る。又、バックアップロールのロール偏心による圧延力
変動の周波数F_b（これはバックアップロールの１回転を
１周期とした値の逆数）と、バックアップロールのロー
ル偏心に起因しない他の周期的圧延力変動の周波数Ｆ_α
との比が例えば1/2（1/2＝Ｆ_α／F_b）とした場合には、
パルス発振器の２個目のパルスで前記圧延力変動信号
（Ｐ−P_S）を、バックアップロール偏心に起因する圧延
力変動信号P_a12及びバックアップロール偏心に起因しな
い圧延力変動信号P_c11として計算機に記憶する。もちろ
んP_a12＝P_c11となる。

なお、バックアップロールのロール偏心に起因しない他
の周期的圧延力変動としては、例えばワークロールや中
間ロールのロール偏心による周期的圧延力変動がある。
バックアップロール偏心による圧延力変動の周波数F
_bは、パルス発振器５により検出でき、ワークロール等
のロール偏心による周期的圧延力変動の周波数は、ワー
クロール等やミル駆動モータに回転角検出器（パルス発
振器）を取り付けて検出する。

同様にしてパルス発振器の1,2,3,4,…,n個目のパルスに
より、バックアップロール偏心に起因する圧延力変動信
号P_a11，P_a12，…，P_a1nが、前記パルスの2,4,6,8,…,2
n個目のパルスにより、バックアップロール偏心に起因
しない圧延力変動信号P_c11，P_c12，…，P_c1nが計算機11
に記憶される。

各々成分の１周期目の終り、すなわち（ｎ＋１）個目の
パルスによりその時の圧延力変動信号をP_a21として計算
機11は記憶し、（2n＋１）個目のパルスによりそのとき
の圧延力変動信号をP_c21として計算機11は記憶する。
又、計算機11は、このタイミングで各々サンプリング点
におけるバックアップロール偏心に起因する圧延力変動
P_a1j及びバックアップロール偏心に起因しない周期的圧
延力変動R_c1jを次式（２）により計算する。なお（２）
式における圧延力変動値C_aの詳細については後述する。

なお、符号「Ｐ」「Ｒ」に付したサフィックスの意味
は、「ａ」がバックアップロール偏心に起因するデータ
を、「ｃ」がバックアップロール偏心に起因しないデー
タを、最初の数字は周期を、次の数字は各周期の中で何
番目のデータであるかを、それぞれ示している。

またバックアップロール偏心に起因しない周期的圧延力
変動R_c1jについても、上式と同様の計算により求めるこ
とができる。

各々の周期の２周期目では、計算機11は、圧延力変動信
号P_a21，P_a22，…，P_a2n，P_c21，P_c22，…，P_c2nを各々
１周期目と同様の方法で記憶するとともに、各々のパル
スに同期して前記計算で求めたバックアップロール偏心
に起因する圧延力変動R_a11，R_a12，…，R_a1nとバックア
ップロール偏心に起因しない圧延力変動R_c11，R_c12，
…，R_c1nからロール偏心補償信号Ｂを次式により算出し
出力する。

Ｂ＝αR_a1i＋βR_c1j …（３） 上式において、i,jは各々の周期のｉ個目、とｊ個目の
データを表わし、係数α，βは次式の条件を満足する任
意の数である。

０＜α＜1,0＜β＜１ α＋β＝１ …（４） バックアップロール偏心に起因する圧延力変動の周期の
番号（何周期目かを示す番号）をγ、バックアップロー
ル偏心に起因しない周期的圧延力変動の周期の番号（何
周期目かを示す番号）をδとすると、式（３）は一般的
には次式（3a）で示される。

Ｂ＝αＲ_ａγｉ＋βＲ_ｃδｊ …（3a） 式（3a）のαＲ_ａγｉはバックアップロール偏心に起因
する圧延力変動を補償するロール偏心補償信号であり、
式（３）のβＲ_ｃδｊはバックアップロール偏心に起因
しない周期的圧延力変動を補償する補償信号であり、補
償信号Ｂは一般的には次式（3b）で示される。

Ｂ＝Ｂ_ａγｉ＋Ｂ_ｃδｊ …（3b） なお第３図において、T_a1，T_a2，T_a3…はバックアップ
ロール偏心に起因する圧延力変動の周期（時間）であ
り、前述した周波数F_bと逆数の関係にある。またT_c1，T
_c2，T_c3…はバックアップロール偏心に起因しない周期
的圧延力変動の周期（時間）であり、前述した周波数Ｆ
_αと逆数の関係にある。

ロール偏心補償信号Ｂ_ａγｉと補償信号Ｂ_ｃδｊとを合
成してなるロール偏心補償信号ＢはD/A変換器18により
アナログ信号に変換され、更に換算器19にて圧延力変動
係数K_Mで除して、圧下位置修正信号Ｄに変換される。こ
の圧下位置修正信号Ｄはコンパレータ14で圧下位置検出
器６からの圧下位置修正信号Ｓと比較され、比較偏差で
ある圧下制御指令Ｅが求められる。この圧下制御指令Ｅ
により圧下装置20に制御し、ロール偏心による板厚変動
を補償する。

ここで、式（２）で用いたロール偏心による圧延力変動
値C_aについて第２図を用いて説明する。いま、第２図
（ａ）において圧延力変動値P_aとし、このうちロール偏
心に起因するものをC_a、その他の周期性を持たない外乱
によるものをＰ_αとすると次式（５）のようになる。

P_a＝C_a＋Ｐ_α …（５） また、ロール偏心が周期性を持つことに着目して、その
周期の始めと終りの値をそれぞれ添字0,1を付して表わ
せば、次式のようになる。

P_a1−P_a0＝C_a1−C_a0＋Ｐ_α１−Ｐ_α０ ≒Ｐ_α１−Ｐ_α０ …（６） （∵C_a1≒C_a0） 即ち、ロール偏心の１周期の始めと終りに検出された圧
延力変動信号の差を取ることにより、ロール偏心による
圧延力変動値C_aを除いた他の外乱による圧延力変動値Ｐ
_αは、その周期がロール偏心の周期に比して充分長いた
め、ロール偏心１周期程度の短い周期であれば、その１
周期の始めと終りをサンプリング開始点と終了点として
直線と結ぶと、ロール偏心以外による圧延力変動の近似
値Ｐ_α′を得ることが出来る。そこで全圧延力変動値P_a
からこのＰ_α′を差引くと第２図（ｂ）に示すように、
ロール偏心による圧延力変動値C_aを検出できる。

同じ方法を、バックアップロール偏心に起因しない周期
的圧延力変動成分について、１周期目T_c1について行な
えば、この周期的圧延力変動成分に伴う圧延力変動値C
_c1を検出できる。

続いて各々の２周期目（T_a2），（T_c2）の圧延力変動値
C_a2，C_c2は１周期目と同様にして計算されるが、１周期
目でC_a1以外による外乱Ｐ_αをＰ_α′に置き換えたこと
による誤差及び１周期目（T_a1）と２周期目（T_a2）のロ
ール偏心その他の外乱の微少な変化のため零とならず、
第３図のように幾分残る。従って３周期目（T_a3），（T
_c3）は１周期目、２周期目で求めた各々のロール偏心に
よる圧延力変動（B_a2i＝αR_a2i），（B_c2j＝βR_a2j）を
加え合わせたものを新たにロール偏心補償信号（Ｂ）と
して出力する。

つまり、１周期目及び２周期目で各々の圧延力変動値C
_a2，C_c2を同様の方法により求め、この圧延力変動値
C_a2，C_c2から圧延力変動R_a2，R_c2を求める。この圧延力
変動R_a2，R_c2に係数α，βを乗算として補償信号B
_a2（＝αR_a2），B_c2（＝βR_c2）を求め、両補償信号
B_a2，B_c2を加え合わせて、新たなロール偏心補償信号Ｂ
として出力するのである。

４周期目以降についても同様に制御することにより、上
記直線近似によるロール偏心信号（Ｐ−P_s）の誤差、ロ
ール偏心及び他の外乱の漸次変化を修正したロール偏心
補償制御を行なう。この時、バックアップロールによる
ロール偏心周期及び他の周期成分に同期してサンプリン
グし算出したαR_a，βR_cは周期関数の性質により、αR_a
はバックアップロールの偏心のみによる圧延力変動、β
R_cはそれ以外の周期成分による圧延力変動として分離し
て検出される。

上記説明では、バックアップロール偏心に起因しない周
期的圧延力変動の周波数成分を、バックアップロール偏
心に起因する圧延力変動の1/2周波数成分１つだけとし
て説明したが、バックアップロール偏心に起因しない周
期的圧延力変動の周波数成分が複数あり、各周波数が、
バックアップロール偏心に起因する圧延力変動周波数の
実数倍である場合についても同様の方法で帯板３の板厚
変動を補償しうる。

〈発明の効果〉 本発明によれば、バックアップロールのロール偏心の周
期及びそれ以外の周期成分の周期に各々同期してサンプ
リングし、各々の周期によるバックアップロール偏心に
起因する圧延力変動とバックアップロール偏心に起因し
ない周期的圧延力変動を分離して検出し、検出した前記
圧延力変動及び前記周期的圧延力変動を設定した割合で
合成したロール偏心補償信号を求め、このロール偏心補
償信号を用いて補償制御するため、バックアップロール
偏心成分以外の周期成分の有無にかかわらず、より正確
なロール偏心制御が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例としてのロール偏心制御装
置を示すブロック図、第２図は圧延中の外乱及びロール
偏心による圧延力変動の一例を示す波形図、第３図は各
バックアップロールの各回転周期毎のロール偏心による
圧延力変動、圧延力変動検出信号、ロール偏心補償信号
の関係を示した波形図である。 図面中、1aは上部ワークロール、1bは下部ワークロー
ル、2aは上部バックアップロール、2bは下部バックアッ
プロール、３は帯板、４は圧延力検出器、５はパルス発
振器、６は圧下位置検出器、８はサンプラ、９は演算
器、10はカウンタ、11は計算機、14はコンパレータ、20
は圧下装置である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 葉山 安信 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 福山 五郎 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 花浦 敏孝 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 菱明技研株式会社内 (72)発明者 吉行 隆 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 菱明技研株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延力変動信号Ｐを出力する圧延力検出器
   と、 バックアップロール回転角を検出するパルス発振器と、 圧下位置偏差信号Ｓを出力する圧下位置検出器と、 前記圧延力変動信号Ｐから、前記圧下位置偏差信号Ｓを
   位置・力換算して得た圧延力変動信号P_Sを差引くことに
   より、圧延力変動信号Ｐ−P_Sを求めて出力する演算器
   と、 前記パルス発振器のパルスに同期して前記演算器から出
   力される圧延力変動信号Ｐ−P_Sをサンプリングするサン
   プラ及びサンプリングした信号をデジタル信号に変換す
   るA/D変換器と、 前記A/D変換器の出力を入力して、バックアップロール
   の１回転を１周期T_aとしてバックアップロールのロール
   偏心による圧延力変動をバックアップロールの回転角に
   対応させて算出して記憶するとともに、バックアップロ
   ールの回転を実数倍した回転を１周期T_cとするバックア
   ップロールのロール偏心による圧延力変動以外の周期的
   圧延力変動をその周期T_cの回転角に対応させて算出して
   記憶し、各周期T_aでは１回ないし設定回前の周期T_aで求
   めたバックアップロールのロール偏心による圧延力変動
   を採用し、各周期T_cでは１回ないし設定回前の周期T_cで
   求めたバックアップロールのロール偏心による圧延力変
   動以外の周期的圧延力変動を採用し、採用した前記バッ
   クアップロール偏心による圧延力変動と採用した前記周
   期的圧延力変動とをあらかじめ設定した割合で合成した
   ロール偏心補償信号Ｂを出力する計算機と、 ロール偏心補償信号Ｂをアナログ信号に変換するD/A変
   換器と、 前記圧下位置偏差信号Ｓと、前記D/A変換器の出力を力
   ・位置換算して得た圧下位置修正信号Ｄとを比較して、
   両信号S,Dの偏差に応じた圧下制御指令Ｅを出力するコ
   ンパレータと、 前記圧下制御指令Ｅに応じてバックアップロールの圧下
   位置を制御する圧下装置と、 を有することを特徴とする圧延機のロール偏心補償装
   置。