JPH08238513A - タンデム圧延機の張力演算方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンデム圧延機の圧延材のスタンド間張力の
演算精度を高めることのできるタンデム圧延機の張力演
算方法及び制御装置を提供する。 【構成】 ルーパ電動機によって駆動されるルーパが圧
延スタンド間に配置されている場合、ルーパの角度を検
出すると共に、ルーパに加わる荷重又はルーパ電動機の
トルクを検出し、これらの検出値に基づいて当該スタン
ド間の圧延材張力を演算するに当たり、演算に供する荷
重又はトルクの検出信号経路に、時定数が可変で、か
つ、ルーパの角度が小さくなるほど時定数が大きくなる
ようにルーパの角度に応じて時定数を変更してノイズを
除去するフィルタを設け、演算された圧延材張力を用い
て、上流側スタンドの圧延機駆動電動機の速度指令値及
びルーパ電動機の速度指令値を求めるように構成したも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンデム圧延機のスタ
ンド間の圧延材張力を演算するタンデム圧延機の張力演
算方法、並びに、この張力演算方法を用いて、上流側ス
タンドの圧延機駆動電動機の速度指令値及び前記ルーパ
電動機の速度指令値を求めるタンデム圧延機の制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延や冷間圧延における最終製品の
評価基準には板厚および板幅がある。このうち板厚に対
して自動板厚制御が行われ、板幅に対して自動板幅制御
が行われる。一方、圧延中の材料に発生する張力は板厚
や板幅に影響するため、張力を目標値に保つ制御が行わ
れている。とくに熱間圧延における圧延材料は加熱処理
されて高温となり圧延材料の変形抵抗が小さくなってお
り、張力が大きいと材料の破断を起こしやすくなる。こ
の破断を防止するべく張力を小さく設定すると外乱や誤
設定により無張力の状態となることがあり、その状態が
長く続くと圧延機スタンド間での大きなループの発生と
なって事故を引き起こすことがある。そこで熱間圧延機
ではとくにルーパ装置が設けられ、このルーパ装置によ
って張力制御が行われ、また材料の通板性を良くする観
点からルーパの高さ制御が行われる。

【０００３】かかる圧延材張力およびルーパ高さの制御
において、ルーパの角度のみをフィードバックする従来
からのＰＩ（比例・積分）制御に加えて、張力を演算
し、その張力値をフィードバックしてその張力値を目標
値通りに制御する方法がある。後者の方法としては、既
に非干渉制御、ＬＱ（Linear Quadratic）制御、Ｈ∞制
御、ＩＬＱ（Inverse LQ）制御などの多変数制御が実用
化されている。多変数制御を行う場合、張力を高精度で
検出する必要性があるが、圧延材にかかる張力を直接検
出する装置がないため、ルーパに荷重測定用のロードセ
ルを取り付け、検出した荷重から圧延材の重量などを差
し引いて張力を演算する方法が実用化されている。ま
た、ルーパを駆動する電動機にかかるトルク、あるい
は、油圧駆動の場合は油圧装置にかかる圧力から圧延材
重量などによる分を差し引いて張力を演算する方法も用
いられている。

【０００４】ルーパ荷重測定用のロードセルから張力を
演算する方法の一例を以下に説明する。図９（ａ）は２
つの圧延スタンド２ａ，２ｂ間に設置されたルーパ４と
圧延材との幾何学的関係を示した図である。図中の記号
はそれぞれ以下のとおりである。 θ ：ルーパ角度（ｒａｄ） Ｈ₁ ：ルーパピボットとパスラインとの距離（ｍｍ） Ｒ₁ ：ルーパアーム長（ｍｍ） Ｒ_L ：ルーパロール半径（ｍｍ） Ｌ ：ワークロール間距離（ｍｍ） Ｌ₁ ：ルーパピボットと上流スタンド間距離（ｍｍ） ここで、ルーパの荷重を検出するようにロードセルを設
けると、検出される力Ｆ_L は、(1) 式で表される鉛直方
向成分を含んでいる。 Ｆ_L ＝Ｆ_LRG ＋Ｆ_SG＋Ｆ_A ＋Ｆ_T (1) (1) 式において、Ｆ_LRG はロール自重分とロスによる成
分であり、圧延していない時にルーパ角度を変化させて
実測する。Ｆ_SGはストリップ重量分、Ｆ_A はルーパが加
減速する場合の成分、Ｆ_T は張力による成分である。こ
のほかに圧延材の折り曲げ力を考慮する場合があるが、
ここでは省略する。また、成分Ｆ_SG，Ｆ_A ，Ｆ_T は次式
によって求めることができる。 Ｆ_SG＝ｇＷ_S ／２ (2) Ｆ_A ＝ａ・ｄ² θ／ｄｔ² (3) Ｆ_T ＝２Ｔ sin（（α＋β）／２） (4) ここで、 Ｗ_S ＝ρＬＷｈ (5)

【０００５】

【数１】 Ｈ_LP＝Ｒ₁ sinθ＋Ｒ_L −Ｈ₁ (8) Ｌ₂ ＝Ｒ₁ sinθ (9) ただし、 ａ：加速度から力に変換する係数 Ｈ_LP：ルーパ（の上面）とパスラインとの距離（ｍｍ） ｇ ：重力加速度（ｍｍ／ｓ² ） Ｗ_S ：圧延材の重量分（ｋｇ） ｈ ：板厚（ｍｍ） Ｗ ：板幅（ｍｍ） ρ ：ストリップ密度（ｋｇ／ｍｍ³ ） Ｔ ：全張力（Ｎ） である。

【０００６】(3) 式中の角加速度ｄ² θ／ｄｔ² は、角
加速度計を設置するか、速度計を設置してその出力を微
分することにより計算できる。(1) 式を変形することに
よって、張力によりルーパにかかる力Ｆ_T は次式で表さ
れる。 Ｆ_T ＝Ｆ_L −（Ｆ_LRG ＋Ｆ_SG＋Ｆ_A ） （10） したがって、圧延材の全張力Ｔは、力の鉛直成分Ｆ_T を
圧延材方向に分割することにより次式により計算でき
る。

【０００７】

【数２】 (11)式の全張力Ｔから、圧延材の単位断面積当たりの張
力であるユニット張力ｔ_f を次式で計算することができ
る。 ｔ_f ＝Ｔ／（Ｗｈ） （12） 一方、ルーパ電動機のトルクから張力を演算する方法も
ロードセルの場合と同様に計算することができる。すな
わち、ルーパ電動機発生トルクＴ_LMは、次式で表され
る。 Ｔ_LM＝Ｔ_LW＋Ｔ_LOSS＋Ｔ_SW＋Ｔ_ST＋Ａ_ACC （13） (13)式において、Ｔ_LWはロール自重分によるトルク、Ｔ
_LOSSは損失トルクであり、Ｔ_LWとＴ_LOSSは圧延していな
い時にルーパ角度ごとに実測して、制御装置内に記憶す
る。Ｔ_SWは圧延材の重量分によるトルク、Ｔ_ACC はルー
パが加減速する場合のトルク、Ｔ_STは張力によるトルク
である。このほかに圧延材の折り曲げによるトルクを考
慮する場合があるが、ここでは省略する。

【０００８】また、成分Ｔ_SW及びＡ_ACC は次式によって
求めることができる。 Ｔ_SW＝ρＬＷｈ／２・ COSθ （14） Ｔ_ACC ＝Ｊ（ｄω／ｄｔ） （15） ただし、 Ｊ：ルーパ電動機と機械の慣性能率（ｋｇ・ｍｍ） である。

【０００９】なお加減速トルクＴ_ACC については、ドラ
イブ装置内で加減速トルクの除去を行い、加減速トルク
除去後のトルクが検出できる場合がある。また、張力分
トルクＴ_STは、(13)式により次式のように書ける。 Ｔ_ST＝Ｔ_LM−（Ｔ_LW＋Ｔ_LOSS＋Ｔ_SW ＋Ｔ_B ＋Ｔ_ACC ）＝Ｔｆ₃ （θ） （16） ｆ₃ （θ）＝Ｒ₁ ｛ sin（θ＋β）− sin（θ−α）｝ (17) 全張力Ｔは Ｔ＝Ｔ_ST／ｆ₃ （θ） （18） であり、ユニット張力は次式となる。 ｔ_f ＝Ｔ／（Ｗｈ） （19） さらにまた、ルーパが油圧装置により駆動されている場
合は、以下の張力演算方法がある。図１０に示す油圧ル
ーパの各位置の幾何学的関係から、ルーパの油圧装置で
検出した圧力ｐ_L は、次式で表される。 ｐ_L ＝ｐ_LT＋ｐ_LL＋ｐ_LS＋ｐ_LLOS＋ｐ_LA （20） (20)式において、ｐ_LTは張力により印加される圧力、ｐ
_LLはルーパ自重分により印加される圧力、ｐ_LSは材料重
量分により印加される圧力、ｐ_LLOSはルーパ駆動時のロ
ス分（静止摩擦、動摩擦）を補償するのに必要な圧力、
ｐ_LAはルーパが加減速する場合に必要な圧力である。こ
のほかに圧延材の折り曲げによる圧力を考慮する場合が
あるが、ここでは省略する。

【００１０】このうち、ルーパ自重分により印加される
圧力ｐ_LLとルーパ駆動時のロス分の圧力ｐ_LLOSは、圧延
材がない状態で、ルーパ角度をパラメータとして圧力を
測定することにより、各ルーパ角度におけるｐ_LL＋ｐ
_LLOSを制御装置内に記憶することができる。材料重量分
による圧力は、(4) 式から次のように求められる。 ｐ_LS＝ sinγ・Ｒ₁ ・ｇ・Ｗ_S cosθ／（Ａ・ｌ₁ ） （21） ただし、 Ｗ_S ：圧延材の重量 γ ：油圧装置のピボットとルーパピボットを結ぶ直線
と水平線とのなす角度 Ａ ：油圧シリンダの断面積 ｌ₁ ：ルーパピボットと油圧ピストンとルーパアームと
のジョイントとの距離である。

【００１１】加減速分の圧力ｐ_LAは、油圧シリンダの加
速度を計算すれば次の式で計算できる。

【００１２】

【数３】 ここでｙは油圧シリンダ位置であり、Ｍはルーパ自重と
材料自重との和、Ａはシリンダ断面積である。張力分に
よる圧力ｐ_LTは、(20)式から、 ｐ_LT＝ｐ_L −（ｐ_LL＋ｐ_LS＋ｐ_LLOS＋ｐ_LA） （23） 圧力と張力関係は、次式により与えられる。

【００１３】

【数４】 全張力Ｔは Ｔ＝ｐ_LT／ｆ₄ （θ） （25） したがって、ユニット張力ｔ_f は次式で計算できる。 ｔ_f ＝Ｔ／（Ｗｈ） （26）

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した各張力演算式
において、ルーパが低くなり、パスラインと圧延材のな
す角度α，βが小さくなると張力に対する測定誤差や演
算誤差の影響が非常に大きくなることがわかる。すなわ
ちルーパロードセルによる張力演算方式では、(11)式に
おいて、分母に sinα＋ sinβがあり、α及びβがゼロ
に近付いた場合、sinα＋ sinβもゼロに近付くことと
なり、Ｆ_T の値によっては全張力Ｔは無限大であると演
算される。Ｆ_T は測定したロードセルの荷重と、圧延材
重量などを差し引いて計算しているものであり、誤差を
含んでいるため、α，βが小さい場合には演算される全
張力値も実際にはあり得ない値となることがある。ま
た、ルーパ電動機トルクによる張力演算の場合は、(1
7)，(18)式、ルーパ油圧装置による張力演算の場合は(2
4)，(25)式であるが、これらもα，βが小さい場合には
分母にある sin（θ＋β）− sin（θ−α）が０に近づ
くため、ロードセルによる張力演算の場合と同様の不都
合が起こる。

【００１５】この問題を定性的に示したのが図９
（ｂ），（ｃ）である。図９（ｂ）はルーパ角度が大き
い場合の２つの圧延スタンドと圧延材にかかる全張力と
の関係を示している。ルーパ角度θが大きく、α，βが
大きい場合には、全張力の鉛直方向の成分Ｆ_T すなわち
ロードセル、電動機トルク、油圧装置圧力で測定できる
成分も大きい値であるため、精度良く張力を演算するこ
とができる。しかし図９（ｃ）に示したように、ルーパ
角度θが小さく、α，βが小さい場合には、全張力の鉛
直方向の成分Ｆ_T 、すなわち、ロードセル、電動機トル
ク、油圧装置圧力で測定できる成分が小さくなるため、
誤差の影響が大きくなり、張力演算精度が悪くなり、α
及びβがゼロに近付くと、実際に発生している張力の如
何に拘らず、演算される全張力の値は無限大となってし
まう。

【００１６】このように誤差が非常に大きいことによ
り、異常な張力を演算した場合、この張力値を使用して
制御すると、不安定な制御となる。すなわち実際の圧延
材の張力は適正であったとしても、張力の制御装置は過
大な張力が発生したものとみなして、圧延材の張力を小
さくする方向に操作する。そうすると圧延スタンド間に
ループが発生することとなり、圧延材が折れて３枚咬み
などの事故が起こり、操業を中断せざるを得なくなる。
なおルーパ角度を小さくして圧延することの必要性は、
以下の点にある。ルーパ角度が小さいとルーパ電動機な
どのトルクが小さくて済み、省エネルギーの効果があ
り、また設備としても容量の小さい電動機ですみ、投資
額が抑えられる。油圧装置においても同様である。さら
にタンデム圧延機の入側で圧延材と圧延材を接合して連
続的に圧延する場合、タンデム圧延機内では接合部分の
破断防止のため折れ曲げ力を加えられない場合があり、
ルーパ角度を小さく設定する必要がある。

【００１７】この発明の目的は、上記の張力演算の問題
点を解決するためになされたもので、タンデム圧延機の
圧延材のスタンド間張力の演算精度を高めることのでき
るタンデム圧延機の張力演算方法及び制御装置を提供す
るにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のタンデ
ム圧延機の張力演算方法は、ルーパ電動機によって駆動
されるルーパが圧延スタンド間に配置されたタンデム圧
延機の圧延材張力を演算するに当たり、ルーパの角度、
ルーパに加わる荷重又はルーパ電動機のトルクを検出
し、検出されたルーパの角度が所定値よりも小さい領域
で、ルーパに加わる荷重又はルーパ電動機のトルクの各
検出信号に対して、ルーパの角度が小さくなるほど高周
波成分を強く除去するフィルタ処理を実行し、検出信号
に対してフィルタ処理が実行されたルーパに加わる荷重
又はルーパ電動機のトルクに基づいて当該スタンド間の
圧延材張力を演算する。

【００１９】請求項２に記載のタンデム圧延機の張力演
算方法は、ルーパ油圧装置によって駆動されるルーパが
圧延スタンド間に配置されたタンデム圧延機の圧延材張
力を演算するに当たり、ルーパの角度、ルーパに加わる
荷重又はルーパ油圧装置に加わる圧力を検出し、検出さ
れたルーパの角度が所定値よりも小さい領域で、ルーパ
に加わる荷重又はルーパ油圧装置に加わる圧力の各検出
信号に対して、ルーパの角度が小さくなるほど高周波成
分を強く除去するフィルタ処理を実行し、検出信号に対
してフィルタ処理が実行されたルーパに加わる荷重又は
ルーパ駆動装置に加わる圧力に基づいて当該スタンド間
の圧延材張力を演算する。

【００２０】請求項３に記載のタンデム圧延機の張力演
算方法は、ルーパ電動機によって駆動されるルーパが圧
延スタンド間に配置されたタンデム圧延機の圧延材張力
を演算するに当たり、ルーパの角度、ルーパに加わる荷
重又はルーパ電動機のトルク、ルーパから見て、上流側
スタンドの圧延荷重及び圧延トルクを検出し、検出され
たルーパの角度及びルーパに加わる荷重又はルーパ電動
機のトルクに基づいて当該スタンド間の圧延材張力を演
算して第１の演算張力とし、演算された圧延材張力及び
当該スタンドより一つ上流のスタンド間の張力目標値と
に基づいて上流側スタンドの無張力時の圧延荷重及び圧
延トルクを推定し、推定された圧延荷重及び圧延トルク
と実測した圧延荷重及び圧延トルクとにより当該スタン
ド間の圧延材張力を演算して第２の演算張力とし、演算
された二つの張力にそれぞれ重み係数を乗じると共に、
検出されたルーパの角度が大きい場合は、第１の演算値
力に対する重み係数を第２の演算張力に対する重み係数
より大きくして二つの張力を合成し、検出されたルーパ
角度が小さい場合は、第１の演算張力に対する重み係数
を第２の演算張力に対する重み係数より小さくして二つ
の張力を合成し、合成された圧延材張力を当該スタンド
間の実際の圧延材張力とする。

【００２１】請求項４に記載のタンデム圧延機の張力演
算方法は、ルーパ油圧装置によって駆動されるルーパが
圧延スタンド間に配置されたタンデム圧延機の圧延材張
力を演算する方法であって、ルーパの角度、ルーパに加
わる荷重又はルーパ油圧装置に加わる圧力、ルーパから
見て、上流側スタンドの圧延荷重及び圧延トルクを検出
し、検出されたルーパの角度及びルーパに加わる荷重又
はルーパ油圧装置に加わる圧力に基づいて当該スタンド
間の圧延材張力を演算して第１の演算張力とし、演算さ
れた圧延材張力及び当該スタンドより一つ上流のスタン
ド間の張力目標値とに基づいて上流側スタンドの無張力
時の圧延荷重及び圧延トルクを推定し、推定された圧延
荷重及び圧延トルクと実測した圧延荷重及び圧延トルク
とにより当該スタンド間の圧延材張力を演算して第２の
演算張力とし、演算された二つの張力にそれぞれ重み係
数を乗じると共に、検出されたルーパの角度が大きい場
合は、第１の演算値力に対する重み係数を第２の演算張
力に対する重み係数より大きくして二つの張力を合成
し、検出されたルーパ角度が小さい場合は、第１の演算
張力に対する重み係数を第２の演算張力に対する重み係
数より小さくして二つの張力を合成し、合成された圧延
材張力を当該スタンド間の実際の圧延材張力とする。

【００２２】請求項５に記載のタンデム圧延機の制御装
置は、ルーパ電動機によって駆動されるルーパが圧延ス
タンド間に配置されたタンデム圧延機を制御する装置で
あって、ルーパの角度を検出する角度検出手段と、ルー
パに加わる荷重又はルーパ電動機のトルクを検出する荷
重又はトルク検出手段と、検出されたルーパの角度及び
ルーパに加わる荷重又はルーパ電動機のトルクに基づい
て当該スタンド間の圧延材張力を演算する張力演算手段
と、張力の演算に供する荷重又はトルクの検出信号経路
に設けられ、時定数が可変で、かつ、ルーパの角度が小
さくなるほど時定数が大きくなるようにルーパの角度に
応じて時定数を変更してノイズを除去するフィルタとを
備え、張力演算手段によって演算された圧延材張力を用
いて、上流側スタンドの圧延機駆動電動機の速度指令値
及びルーパ電動機の速度指令値を求めるように構成した
ものである。

【００２３】請求項６に記載のタンデム圧延機の制御装
置は、ルーパ油圧装置によって駆動されるルーパが圧延
スタンド間に配置されたタンデム圧延機を制御する装置
であって、ルーパの角度を検出する角度検出手段と、ル
ーパに加わる荷重又はルーパ油圧装置に加わる圧力を検
出する荷重又は圧力検出手段と、検出されたルーパの角
度及びルーパに加わる荷重又はルーパ油圧装置の圧力に
基づいて当該スタンド間の圧延材張力を演算する張力演
算手段と、張力の演算に供する荷重又は圧力の検出信号
経路に設けられ、時定数が可変で、かつ、ルーパの角度
が小さくなるほど時定数が大きくなるようにルーパの角
度に応じて時定数を変更してノイズを除去するフィルタ
とを備え、張力演算手段によって演算された圧延材張力
を用いて、上流側スタンドの圧延機駆動電動機の速度指
令値及びルーパ油圧装置の圧力指令値を求めるように構
成したものである。

【００２４】請求項７に記載のタンデム圧延機の制御装
置は、ルーパ電動機によって駆動されるルーパが圧延ス
タンド間に配置されたタンデム圧延機を制御する装置で
あって、ルーパの角度を検出する角度検出手段と、ルー
パに加わる荷重又はルーパ電動機のトルクを検出する荷
重又はトルク検出手段と、検出されたルーパの角度及び
ルーパに加わる荷重又はルーパ電動機のトルクに基づい
て当該スタンド間の圧延材張力を演算する第１の張力演
算手段と、ルーパから見て、上流側スタンドの圧延荷重
を検出する荷重検出手段と、上流側スタンドの圧延トル
クを検出する圧延トルク検出手段と、第１の張力演算手
段によって演算された張力及び当該スタンドより一つ上
流のスタンド間の張力目標値とに基づいて上流側スタン
ドの無張力時の圧延荷重及び圧延トルクを推定し、推定
された圧延荷重及び圧延トルクと実測した圧延荷重及び
圧延トルクとにより当該スタンド間の圧延材張力を演算
する第２の張力演算手段と、第１及び第２の張力演算手
段によって演算された張力にそれぞれ重み係数を乗じる
と共に、検出されたルーパの角度が大きい場合は、第１
の張力演算手段の張力に対する重み係数を第２の張力演
算手段の張力に対する重み係数より大きくして二つの張
力を合成し、検出されたルーパ角度が小さい場合は、第
１の張力演算手段の張力に対する重み係数を第２の張力
演算手段の張力に対する重み係数より小さくして、二つ
の張力を合成する張力合成手段とを備え、合成された圧
延材張力を用いて、上流側スタンドの圧延機駆動電動機
の速度指令値及びルーパ電動機の速度指令値を求めるよ
うに構成したものである。

【００２５】請求項８に記載のタンデム圧延機の制御装
置は、ルーパ油圧装置によって駆動されるルーパが圧延
スタンド間に配置されたタンデム圧延機を制御する装置
であって、ルーパの角度を検出する角度検出手段と、ル
ーパに加わる荷重又はルーパ油圧装置に加わる圧力を検
出する荷重又は圧力検出手段と、検出されたルーパの角
度及びルーパに加わる荷重又はルーパ油圧装置に加わる
圧力に基づいて当該スタンド間の圧延材張力を演算する
第１の張力演算手段と、ルーパから見て、上流側スタン
ドの圧延荷重を検出する荷重検出手段と、上流側スタン
ドの圧延トルクを検出する圧延トルク検出手段と、第１
の張力演算手段によって演算された張力及び当該スタン
ドより一つ上流のスタンド間の張力目標値とに基づいて
上流側スタンドの無張力時の圧延荷重及び圧延トルクを
推定し、推定された圧延荷重及び圧延トルクと実測した
圧延荷重及び圧延トルクとにより当該スタンド間の圧延
材張力を演算する第２の張力演算手段と、第１及び第２
の張力演算手段によって演算された張力にそれぞれ重み
係数を乗じると共に、検出されたルーパの角度が大きい
場合は、第１の張力演算手段の張力に対する重み係数を
第２の張力演算手段の張力に対する重み係数より大きく
して二つの張力を合成し、検出されたルーパ角度が小さ
い場合は、第１の張力演算手段の張力に対する重み係数
を第２の張力演算手段の張力に対する重み係数より小さ
くして、二つの張力を合成する張力合成手段とを備え、
合成された圧延材張力を用いて、上流側スタンドの圧延
機駆動電動機の速度指令値及びルーパ電動機の速度指令
値を求めるように構成したものである。

【００２６】

【作用】請求項１に記載のタンデム圧延機の張力演算方
法においては、ルーパの角度が所定値よりも小さい領域
で、ルーパに加わる荷重又はルーパ電動機のトルクの各
検出信号に対して、ルーパの角度が小さくなるほど高周
波成分を強く除去するフィルタ処理を実行するので、ル
ーパ角度が小さい場合でも測定誤差の影響を小さくする
ことができる。

【００２７】請求項２に記載のタンデム圧延機の張力演
算方法においては、ルーパの角度が所定値よりも小さい
領域で、ルーパに加わる荷重又はルーパ油圧装置に加わ
る圧力の各検出信号に対して、ルーパの角度が小さくな
るほど高周波成分を強く除去するフィルタ処理を実行す
るので、ルーパ角度が小さい場合でも測定誤差の影響を
小さくすることができる。

【００２８】請求項３に記載のタンデム圧延機の張力演
算方法においては、検出されたルーパの角度及びルーパ
に加わる荷重又はルーパ電動機のトルクに基づいて当該
スタンド間の圧延材張力を演算したものを第１の演算張
力とし、演算された圧延材張力及び当該スタンドより一
つ上流のスタンド間の張力目標値とに基づいて当該スタ
ンド間の圧延材張力を演算したものを第２の演算張力と
し、検出されたルーパ角度が小さい場合は、第１の演算
張力に対する重み係数を相対的に小さくして二つの張力
を合成して当該スタンド間の実際の圧延材張力としたた
め、ルーパの角度が小さくなった時に精度が低下する第
１の演算張力を、ルーパの角度に影響を受けない第２の
演算張力で補完することになり、これによって、ルーパ
角度が小さい場合でも測定誤差の影響を小さくすること
ができる。

【００２９】請求項４に記載のタンデム圧延機の張力演
算方法においては、検出されたルーパの角度及びルーパ
に加わる荷重又はルーパ油圧装置に加わる圧力に基づい
て当該スタンド間の圧延材張力を演算したものを第１の
演算張力とし、演算された圧延材張力及び当該スタンド
より一つ上流のスタンド間の張力目標値とに基づいて当
該スタンド間の圧延材張力を演算したものを第２の演算
張力とし、検出されたルーパ角度が小さい場合は、第１
の演算張力に対する重み係数を相対的に小さくして二つ
の張力を合成して当該スタンド間の実際の圧延材張力と
したため、ルーパの角度が小さくなった時に精度が低下
する第１の演算張力を、ルーパの角度に影響を受けない
第２の演算張力で補完することになり、これによって、
ルーパ角度が小さい場合でも測定誤差の影響を小さくす
ることができる。

【００３０】請求項５に記載のタンデム圧延機の制御装
置においては、ルーパがルーパ電動機によって駆動され
る場合、圧延材の張力をルーパに設置された荷重検出手
段で荷重を検出して張力を演算するか、又は、ルーパ電
動機のトルクを検出して張力を演算するものとし、荷重
検出手段の荷重またはルーパ電動機のトルクの検出信号
のノイズを除去するフィルタとして、ルーパ角度が小さ
い場合にフィルタを強くかけるように、すなわち、時定
数を大きくするようにフィルタ内のパラメータを変更す
る。これによってルーパ角度が小さい場合でも測定誤差
の影響を小さくすることができる。

【００３１】請求項６に記載のタンデム圧延機の制御装
置においては、ルーパがルーパ油圧装置によって駆動さ
れる場合、圧延材の張力をルーパに設置された荷重検出
手段で荷重を検出して張力を演算するか、又は、ルーパ
油圧装置の圧力を検出して張力を演算するものとし、荷
重検出手段の荷重またはルーパ油圧装置の圧力の検出信
号を除去するフィルタとして、ルーパ角度が小さい場合
にフィルタを強くかけるように、すなわち、時定数を大
きくするようにフィルタ内のパラメータを変更する。こ
れによりルーパ角度が小さい場合でも測定誤差の影響を
小さくすることができる。

【００３２】請求項７に記載のタンデム圧延機の制御装
置においては、ｉスタンドとｉ＋１スタンドとの間にあ
るルーパが、ルーパ電動機によって駆動される場合、圧
延材の張力をルーパに設置された荷重検出手段で検出し
て演算するか、又は、ルーパ電動機のトルクを検出して
演算するものとし、これを第１の張力演算手段とする。
一方ｉスタンド圧延機の圧延荷重と圧延主機の圧延トル
クを検出して、第１の張力演算手段によるｉスタンドと
ｉ＋１スタンド間の張力演算値と、ｉ−１スタンドとｉ
スタンド間の張力目標値とによって、無張力時のｉスタ
ンドの圧延荷重と圧延トルクを推定し、推定されたｉス
タンドの無張力時の圧延荷重と圧延トルクと実測したｉ
スタンドの圧延荷重と圧延トルクとにより張力を演算す
るものを第２の張力演算手段とする。圧延材の張力値と
しては、第１と第２の張力演算手段の各張力に重み係数
を乗じて合成するが、ルーパ角度が大きい場合は、第１
の張力演算手段による張力に対する重み係数を第２の張
力演算手段による張力値に対する重み係数より大きく
し、ルーパ角度が小さい場合は、第１の張力演算手段に
よる張力に対する重み係数を第２の張力演算手段による
張力に対する重み係数より小さくして、二つの張力値を
合成する。これによりルーパ角度が小さくなっても高精
度の張力演算精度を保つことができる。

【００３３】請求項８に記載のタンデム圧延機の制御装
置においては、ｉスタンドとｉ＋１スタンドとの間にあ
るルーパが、ルーパ油圧装置によって駆動される場合、
圧延材の張力をルーパに設置された荷重検出手段で検出
して演算するか、又は、ルーパ油圧装置に加わる圧力を
検出して演算するものとし、これを第１の張力演算手段
とする。一方ｉスタンド圧延機の圧延荷重と圧延主機の
圧延トルクを検出して、第１の張力演算手段によるｉス
タンドとｉ＋１スタンド間の張力演算値と、ｉ−１スタ
ンドとｉスタンド間の張力目標値とによって、無張力時
のｉスタンドの圧延荷重と圧延トルクを推定し、推定さ
れたｉスタンドの無張力時の圧延荷重と圧延トルクと実
測したｉスタンドの圧延荷重と圧延トルクとにより張力
を演算するものを第２の張力演算手段とする。圧延材の
張力値としては、第１と第２の張力演算手段の各張力に
重み係数を乗じて合成するが、ルーパ角度が大きい場合
は、第１の張力演算手段による張力に対する重み係数を
第２の張力演算手段による張力値に対する重み係数より
大きくし、ルーパ角度が小さい場合は、第１の張力演算
手段による張力に対する重み係数を第２の張力演算手段
による張力に対する重み係数より小さくして、二つの張
力値を合成する。これによりルーパ角度が小さくなって
も高精度の張力演算精度を保つことができる。

【００３４】

【実施例】以下、図示した実施例に基づいて、本発明を
詳細に説明する。図１は本発明に係るタンデム圧延機の
制御装置の第１実施例の構成を示すブロック図である。
図１において、圧延材１は第ｉスタンド圧延機２ａ及び
第ｉ＋１スタンド圧延機２ｂの順で圧延される。ここ
で、タンデム圧延機の全スタンド数をｎとすると、ｎ＝
５〜７が一般的である。以下に示すルーパ等の装置は各
スタンド間に設置されるが、ｉ〜ｉ＋１の２スタンド間
の状態を考察すれば容易に他のスタンドへも拡張できる
ので、ここでは２スタンド間のみを考える。なおｉは１
≦ｉ≦ｎ−１の範囲である。

【００３５】この第ｉスタンド圧延機２ａ及び第ｉ＋１
スタンド圧延機２ｂには、それぞれロードセル３ａ，３
ｂが設けられ、それぞれ圧延時の荷重を測定するように
なっている。第ｉスタンド圧延機２ａ及び第ｉ＋１スタ
ンド圧延機２ｂ間にルーパ４が設けられており、このル
ーパ４はルーパ電動機７で駆動され、さらに、ルーパ電
動機７の速度はルーパ速度検出器１０によって検出され
る。ルーパ電動機７を所望の速度にするべくルーパ速度
制御装置（ＳＣ）９が検出速度と速度指令値との差に応
じたルーパトルク指令値をルーパトルク制御装置（Ｃ
Ｃ）８に加え、ルーパトルク制御装置８は、ルーパ電動
機７のトルクＴ_L を制御する。なおトルク制御装置８は
電流制御装置であっても等価であり、トルク定数φを介
してトルクと電流を次式で相互に変換することができ
る。 （トルク）＝（トルク定数φ）×（電流） （27） ルーパ電動機がある速度で回転することによりルーパが
上昇、下降し、ルーパ角度θとなって、ルーパ角度検出
器６で検出される。またルーパに取り付けられたロード
セル５により、ルーパに印加される荷重Ｆ_L が検出され
る。

【００３６】一方ｉスタンドのロールは、圧延機駆動電
動機（以下、主機という）１１により駆動され、主機１
１の速度は主機速度検出器１４により検出される。主機
１１を所望の速度にするべく主機速度制御装置（ＳＣ）
１３が検出速度と速度指令値との差に応じた主機トルク
指令値を主機トルク制御装置（ＣＣ）１２に加え、主機
トルク制御装置１２は、主機１１のトルクＧ（圧延トル
ク）を所望の値に制御する。なおトルク制御装置１２は
電流制御装置であっても等価であることはルーパ電動機
の場合と同様である。一般にルーパ制御では、ルーパ制
御手段１５に対して演算された張力ｔ_f 及び検出された
ルーパ角度θを入力すると、ルーパ制御手段１５は設定
手段１６により設定される張力目標値及びルーパ角度目
標値になるように、主機速度指令値を主機速度制御装置
１３に加え、ルーパ速度指令値をルーパ速度制御装置９
に加える。張力演算手段１７はそのための張力ｔ_f を演
算してルーパ制御手段１５に加える。なお、張力演算手
段１７以外の各構成要素については既に提案されて公知
であるのでこれらの説明を省略し、張力演算手段１７に
ついて、その詳細な構成を示す図２を用いて説明する。
周知の如く、ルーパを設置する環境は水、熱水、蒸気等
が存在し、測定装置を設置する観点からすれば極めて悪
環境である。従って、ルーパに加わる荷重を検出するロ
ードセルを設置し難い場合がある。そのため、圧延材張
力を演算する装置としてルーパに加わる荷重に基づいて
張力を演算する機能だけてなく、ルーパ電動機のトルク
又はルーパ油圧装置の圧力に基づいて張力を演算する機
能をも備えるとが多く、既設の装置構成に応じていずれ
か一方、又は両方を選択使用するのが実情であった。こ
こでは、これら二つの機能を備えたものについて説明す
る。

【００３７】図２において、ルーパに取付けられたロー
ドセル５による荷重検出信号の経路にノイズ除去用のフ
ィルタ２１が設けられ、このフィルタ２１の出力信号が
張力演算手段Ａ２２に加えられる。これらのフィルタ２
１及び張力演算手段Ａ２２には、それぞれルーパ角度検
出器６で検出されたルーパ角度信号も加えられる。そし
て、張力演算手段Ａ２２は、前述した(1) 式から(12)式
までの各式を用いてユニット張力ｔ_f を演算する。ま
た、ルーパ電動機のトルク検出信号の経路にノイズ除去
用のフィルタ２３が設けられ、このフィルタ２３の出力
信号が張力演算手段Ｂ２４に加えられる。これらのフィ
ルタ２３及び張力演算手段Ｂ２４には、それぞれルーパ
角度検出器６で検出されたルーパ角度信号も加えられ
る。そして、張力演算手段Ｂ２４は、前述した(13)式か
ら(19)式までの各式を用いてユニット張力ｔ_f を演算す
る。また、張力演算手段Ａ２２の出力信号経路にその大
きさを制限するリミッタ２５が設けられ、同様に、張力
演算手段Ｂ２４の出力信号経路にその大きさを制限する
リミッタ２６が設けられている。

【００３８】フィルタ２１及び２３として、下式で表現
される一次遅れフィルタを使用することができる。 ｘ_F （ｋ）＝ｆ・ｘ_F （ｋ−１）＋（１−ｆ）ｘ_A （ｋ） （28） ここで、 ｋ：ディジタル演算における第ｋ番目の演算であること
を示す変数 ｘ_F ：フィルタを通過した後の値 ｘ_A ：実績値（ルーパロードセル荷重、トルク、又は圧
力） ｆ ：フィルタ定数で、次式で表される。

【００３９】

【数５】 Ｔ_S ：演算周期（ｓ） Ｔ_F ：フィルタの一次遅れ時定数（ｓ） フィルタの一次遅れ時定数Ｔ_F を大きくすることによっ
てフィルタが強くかかり、ノイズなどを除去する効果が
大きくなるが、反面実績値との位相差が大きくなる。

【００４０】図３にルーパ角度と一次遅れ時定数Ｔ_F と
の選び方の例を示す。図３（ａ）は直線関数状に変化す
るものを示し、図３（ｂ）は階段状に変化するものを示
している。ともにルーパ角度が推奨値θ^REF よりも一定
値以上小さいときはフィルタの一次遅れ時定数を大きく
してノイズなどの誤差要因を取り除くものとしている。
ただし前述のように、パスラインと圧延材とのなす角度
α，βが０になると演算される張力が無限大になること
は避けられないので、張力演算手段Ａ２２、張力演算手
段Ｂ２４の出力段にそれぞれリミッタ２５，２６を設置
している。これらのリミッタの制限値としては、下限が
０、上限が張力目標値の２〜４倍程度に設ければ、操業
上の問題はない。前述したとおり、使用者は張力演算手
段Ａ２２によるユニット張力ｔ_f と、張力演算手段Ｂ２
４によるユニット張力ｔ_f とを選択して使用することに
なる。

【００４１】かくして、本実施例によれば、時定数が可
変のフイルタを、張力演算に供するルーパ荷重又はルー
パ電動機トルクの検出信号経路に設け、ルーパ角度の小
さい場合にその時定数を大きくしたので、ルーパ角度が
小さい場合においても張力演算の精度を高めることがで
きる。

【００４２】なお、上記実施例では、ルーパ角度に応じ
て時定数が直線関数状、又は、階段状に変化するものに
ついて説明したが、推奨値θ^REF から予め定められた一
定値以上小さくなった時に、時定数が一段階だけ大きく
なるものであってもよく、例えば、推奨値θ^REF から予
め定められた一定値以上小さくなった時に高周波を阻止
するフィルタを挿入するようにしても、相当の効果が得
られる。

【００４３】図４は本発明に係るタンデム圧延機の制御
装置の第２実施例の構成を示すブロック図である。図４
において、参照符号１〜６を付した要素、及び参照符号
１１〜１６を付した要素はそれぞれ図１に示したものと
同一であるのでその説明を省略する。この実施例はルー
パ４を油圧シリンダ１８で駆動する、いわゆる、油圧ル
ーパを第ｉスタンド圧延機２ａ及び第ｉ＋１スタンド圧
延機２ｂ間に配置したものであり、油圧シリンダ１８の
圧力を弁制御装置１９によって制御するようになってい
る。弁制御装置１９としては一般に応答の速いサーボ弁
が使用される。そして、その弁開度は所望の圧力になる
ように圧力制御装置２０により、弁開度指令値を演算
し、弁制御装置１９に加える。ルーパ制御手段１５にお
いては、演算された張力ｔ_f 及び検出されたルーパ角度
θを入力し、設定手段１６により設定される張力目標値
とルーパ角度目標値になるように、主機速度指令値を演
算して主機速度制御装置１３に加え、圧力指令値を演算
して圧力制御装置２０に加える。張力演算手段１７は、
図２及び図３を用いて説明した張力演算手段１７に加え
たルーパ電動機トルクＴ_L の検出信号に代えて、油圧シ
リンダ１８の圧力Ｐ_L の検出信号を加えるようにしたも
ので、これ以外の構成は図２及び図３を用いて説明した
ものと同一であるため、詳しい説明を省略する。ただ
し、張力演算手段Ｂ２４は前述した(20)式から(26)式ま
での各式を用いてユニット張力ｔ_f を演算する。

【００４４】かくして、本実施例によれば、時定数が可
変のフイルタを、張力演算に供するルーパ荷重又はルー
パ油圧装置の圧力の検出信号経路に設け、ルーパ角度の
小さい場合にその時定数を大きくしたので、ルーパ角度
が小さい場合においても張力演算の精度を高めることが
できる。

【００４５】図５は本発明に係るタンデム圧延機の制御
装置の第３実施例の構成を示すブロック図である。図５
中、第１実施例を示した図１と同一の要素には同一の符
号を付してその説明を省略する。ここでは、第ｉスタン
ド圧延機２ａのロードセル３ａによる圧延荷重Ｐの検出
信号と、主機１１の圧延トルクＧの検出信号とを張力演
算手段１７ａに加えるようにした点が図１と構成を異に
している。張力演算手段１７ａの詳細な構成を図６に示
す。図６において、ブロック２１から２４までは、図１
と同様の構成のものを用いているが、フィルタ２１，２
３は必ずしも必要ではない。そこで、フィルタを使用し
ないときは、(29)式の一次遅れ時定数を０とすること
で、フィルタなしと等価になる。

【００４６】ブロック２７は本発明の第２の張力演算手
段に対応する張力演算手段Ｃであり、その張力演算方法
を以下に説明する。圧延機の圧延荷重Ｐ、圧延トルク
Ｇ、張力、トルクアームとの関係式は(30)，(31)，(32)
式で表される。 Ｐ_i ＝Ｐ_i0−α_i ｔ_i −β_i ｔ_i-1 （30） Ｇ_i ＝Ｇ_i0−γ_i ｔ_i −δ_i ｔ_i-1 （31） Ｇ_i0＝Ａ_i0・Ｐ_i0 （32） ここで、ｉはスタンド番号、添字０は無張力時の値、ｔ
_i はｉスタンドの前方張力、ｔ_i-1 はｉスタンドの後方
張力、Ａはトルクアーム、α_i ，β_i は張力の圧延荷重
に及ぼす影響係数、γ_i ，δ_i は張力の圧延トルクに及
ぼす影響係数を表す。

【００４７】影響係数α_i ，β_i は実測値による解析な
どから求めるものとするが、γ_i ，δ_i は次式で計算で
きる。 γ_i ＝−Ａ_i ・Ｒ_i （33） δ_i ＝−Ａ_i-1 ・Ｒ_i （34） ここで、Ａは材料断面積、Ｒはワークロール半径であ
る。張力演算手段Ｃ２７の演算開始タイミングは、ルー
パ角度θが一定値θ₀ より小さくなった時点（時刻ｔ₀
とする）とし、θがθ₀ より大きくなったときは張力演
算手段Ｃ２７の演算処理を終了する。

【００４８】このタイミングｔ₀ で圧延荷重Ｐ_i 、圧延
トルクＧ_i 、前方張力ｔ_i をロックオン（記憶）する
が、ロックオンは時刻ｔ₀ から制御ピッチＴ_S をｎ回遡
った時点からのｎ個のデータの平均値を用いる。従って
常にｎ個の圧延荷重Ｐ_i 、圧延トルクＧ_i 、前方張力ｔ
_i のデータを蓄えておく必要がある。これらのデータ
は、切替スイッチ２９により、張力演算手段Ａ２２又は
張力演算手段Ｂ２４のいずれか一方のものが選択され
る。なお本実施例では、後方張力ｔ_i-1 は、設定手段１
６により与えられる（ｉ−１）スタンドとｉスタンドと
の間の張力目標値を用いることとする。この代わりに、
実績値を用いてもよいことは言うまでもない。

【００４９】これらのロックオン値Ｐ_i ，Ｇ_i を用い
て、無張力時の圧延荷重Ｐ_i0、圧延トルクＧ_i0を次式に
よって計算する。 Ｐ_i0＝Ｐ_i ＋α_i ｔ_i ＋β_i ｔ_i-1 （35） Ｇ_i0＝Ｇ_i ＋γ_i ｔ_i ＋δ_i ｔ_i-1 （36） 圧延状態の変化に応じて、無張力時の圧延荷重Ｐ_i0と圧
延トルクＧ_i0は変化するので、次式によって補正する。 Ｇ_i0 ^M ＝Ｇ_io＋Ｙ_i ΔＸ_i （37） Ｐ_i0 ^M ＝Ｐ_i0＋Ｚ_i ΔＸ_i （38） ここで、Ｘ_i は圧延状態を表す量のベクトルで、(39)式
で表され、Δはロックオン値からの偏差を示し、(40)式
と書ける。

【００５０】

【数６】 Ｈ_i0，ｈ_i0，ｋ_i0はロックオン値であり、ロックオンの
方法は、前述のごとく時刻ｔ₀ から制御ピッチＴ_S をｎ
回遡った時点からのｎ個のデータの平均値を用いる。Ｙ
_i とＺ_i は影響係数のベクトルで、それぞれ(41)，(42)
式で表される。

【００５１】

【数７】 変形抵抗Ｋ_i はたとえば以下の式で計算することができ
る。

【００５２】

【数８】 ここで、Ｒ_i ′は偏平ロール半径（ｍｍ）、Ｑ_P は圧下
力関数である。(37)，(38)式からトルクアーム係数Ａ_i0
^M を計算する。 Ａ_i0 ^M ＝Ｇ_i0 ^M ／Ｐ_i0 ^M （44） 第３の張力演算手段Ｃ２７による張力ｔ_fi2 の計算は次
式を用いる。

【００５３】

【数９】 また、張力演算手段１７ａは、張力演算手段Ａ２２又は
張力演算手段Ｂ２４及び張力演算手段Ｃ２７でそれぞれ
演算された張力と、ルーパ角度θとを用いてユニット張
力ｔ_f を求める張力合成手段２８を備える。この張力合
成手段２８は次のように実現する。張力演算手段Ａ２２
及び張力演算手段Ｂ２４によって演算された張力のう
ち、いずれか一方の張力をｔ_f1とし、張力演算手段Ｃ２
７による張力をｔ_f2とする。張力合成手段２８では、Ｃ
及び（１−Ｃ）を重み係数として、次式を用いてこれら
の張力を合成すると共に、ルーパ角度θが小さいときは
ｔ_f1よりｔ_f2の比重を大きくし、ルーパ角度が大きいと
きは、ｔ_f1よりｔ_f2の比重を小さくする。 ｔ_f ＝（１−Ｃ）・ｔ_f1＋Ｃ・ｔ_f2 （46） Ｃ＝（θ₀ −θ）／（θ₀ −θ_MIN ） （47） 但しθ≧θ₀ では、Ｃ＝０ ここで、θ_MIN はルーパ角度の最小値である。(47)式で
はＣを直線で連続的に変更するようにしたが、階段状な
ど他の形態で変化させてもよい。

【００５４】これらの張力演算のタイミングをまとめる
と図７のように例示することができる。図中、（ａ）は
ルーパ角度θの変動例、（ｂ）は（ａ）に対応する張力
検出手段Ａ又はＢによる張力の変動例、（ｃ）は（ａ）
に対応する張力演算手段Ｃによる張力の変動例、（ｄ）
は張力合成手段２８により合成された張力の変動例であ
る。上述した張力演算手段Ａ又はＢによる張力は、ルー
パ角度が大きい場合は、精度良く張力を演算できるが、
ルーパ角度が小さいときは精度が悪くなる。一方張力演
算手段Ｃによる張力は、水平方向の向きを持つ張力を、
水平方向の荷重、トルクによって計算しようとする方法
であるため、張力演算手段Ａ又はＢのような問題はない
が、従来から無張力時の圧延荷重、圧延トルクの推定の
精度が上がらないと言う問題点があった。しかし上記の
ようにルーパ角度が小さくなる場合のみ演算することに
より、しきい値θ₀ より小さくなる直前までの張力を利
用できるため、無張力時の圧延荷重、圧延トルクの推定
の精度が向上する。このようにそれぞれの短所を補完し
てよりよい張力演算精度を保つことができる。

【００５５】図８は本発明に係るタンデム圧延機の制御
装置の第４実施例の構成を示すブロック図である。図８
中、第３実施例を示した図５と同一の要素には同一の符
号を付してその説明を省略する。この実施例はルーパ４
を油圧シリンダ１８で駆動するタンデム圧延機に適用す
るもので、図５に示したルーパ電動機トルクＴ_L の検出
信号に代えて、油圧シリンダ１８の圧力Ｐ_L の検出信号
を張力演算手段１７ａに加えるようにしたものである。
ルーパ電動機トルクＴ_L の代わりに油圧シリンダ１８の
圧力Ｐ_L を用いた張力演算方法は、図４に示す第２の実
施例において説明したとおりであり、張力演算手段１７
ａはこの演算方法に従って張力演算を実行すると共に、
図５，６，７を用いて説明したと同様の張力合成を行っ
てユニット張力ｔ_f を演算する。

【００５６】かくして、本実施例においても、無張力時
の圧延荷重、圧延トルクの推定の精度を向上させること
ができる。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、張力の演算に供するルーパの荷重、ルー
パ電動機のトルク又はルーパ油圧装置の各検出信号経路
に、時定数が可変のフィルタを設けると共に、ルーパ角
度が小さくなるほど時定数を大きくすることにより、ル
ーパ角度が小さくなった場合でも測定誤差の影響を受け
難くすることができ、張力の演算精度を高めることがで
きる。

【００５８】また、ルーパに設置したロードセルによる
荷重及びルーパ電動機トルク又はルーパ油圧装置の圧力
から得られる第１の演算張力と、圧延荷重と圧延トルク
から得られる２の演算張力とにそれぞれ重み係数を乗じ
て合成すると共に、ルーパ角度が大きいときは精度の良
い第１の演算張力に対する重み係数を大きくし、ルーパ
角度が一定値以下になった場合、ルーパ角度が小さくな
るほど第２の張力演算手段の張力に対する重み係数を大
きくして二つを合成しているので、ルーパ角度が小さい
場合の張力演算精度の劣化を防ぐことができる。この結
果張力演算において、演算した張力が過大な値を示すこ
とがなくなり、安定した張力制御及び圧延操業を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の全体構成を示すブロ
ック図。

【図２】図１に示した実施例の主要素の詳細な構成を示
すブロック図。

【図３】図１に示した実施例を構成するフィルタの時定
数の変更状態を示した線図。

【図４】本発明に係る第２実施例の全体構成を示すブロ
ック図。

【図５】本発明に係る第３実施例の全体構成を示すブロ
ック図。

【図６】図５に示した実施例の主要素の詳細な構成を示
すブロック図。

【図７】図５に示した実施例の動作を説明するために時
間と張力との関係を示した線図。

【図８】本発明に係る第４実施例の全体構成を示すブロ
ック図。

【図９】圧延材張力の演算方法を説明するために、ルー
パ、圧延材及び圧延機間の幾何学的関係を示した図。

【図１０】圧延材張力の演算方法を説明するために、油
圧ルーパの構成を示した図。

【符号の説明】

１ 圧延材 ２ａ 第ｉスタンド圧延機 ２ｂ 第ｉ＋１スタンド圧延機 ３ａ，３ｂ 圧延機のロードセル ４ ルーパ ５ ルーパロードセル ６ ルーパ角度検出器 ７ ルーパ電動機 ８ ルーパトルク制御装置 ９ ルーパ速度制御装置 １０ ルーパ速度検出器 １１ 圧延機駆動電動機（主機） １２ 主機トルク制御装置 １３ 主機速度制御装置 １４ 主機速度検出器 １５ ルーパ制御手段 １６ 設定手段 １７，１７ａ 張力演算手段 １８ 油圧シリンダ １９ 弁制御装置 ２０ 圧力制御装置 ２１，２３ フィルタ ２２ 張力演算手段Ａ ２４ 張力演算手段Ｂ ２７ 張力演算手段Ｃ ２８ 張力合成手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ルーパ電動機によって駆動されるルーパが
   圧延スタンド間に配置されたタンデム圧延機の圧延材張
   力を演算する方法であって、前記ルーパの角度、前記ル
   ーパに加わる荷重又は前記ルーパ電動機のトルクを検出
   し、検出された前記ルーパの角度が所定値よりも小さい
   領域で、前記ルーパに加わる荷重又は前記ルーパ電動機
   のトルクの各検出信号に対して、前記ルーパの角度が小
   さくなるほど高周波成分を強く除去するフィルタ処理を
   実行し、検出信号に対してフィルタ処理が実行された前
   記ルーパに加わる荷重又は前記ルーパ電動機のトルクに
   基づいて当該スタンド間の圧延材張力を演算するタンデ
   ム圧延機の張力演算方法。
2. 【請求項２】ルーパ油圧装置によって駆動されるルーパ
   が圧延スタンド間に配置されたタンデム圧延機の圧延材
   張力を演算する方法であって、前記ルーパの角度、前記
   ルーパに加わる荷重又は前記ルーパ油圧装置に加わる圧
   力を検出し、検出された前記ルーパの角度が所定値より
   も小さい領域で、前記ルーパに加わる荷重又は前記ルー
   パ油圧装置に加わる圧力の各検出信号に対して、前記ル
   ーパの角度が小さくなるほど高周波成分を強く除去する
   フィルタ処理を実行し、検出信号に対してフィルタ処理
   が実行された前記ルーパに加わる荷重又は前記ルーパ駆
   動装置に加わる圧力に基づいて当該スタンド間の圧延材
   張力を演算するタンデム圧延機の張力演算方法。
3. 【請求項３】ルーパ電動機によって駆動されるルーパが
   圧延スタンド間に配置されたタンデム圧延機の圧延材張
   力を演算する方法であって、前記ルーパの角度、前記ル
   ーパに加わる荷重又は前記ルーパ電動機のトルク、前記
   ルーパから見て、上流側スタンドの圧延荷重及び圧延ト
   ルクを検出し、検出された前記ルーパの角度及び前記ル
   ーパに加わる荷重又は前記ルーパ電動機のトルクに基づ
   いて当該スタンド間の圧延材張力を演算して第１の演算
   張力とし、演算された圧延材張力及び当該スタンドより
   一つ上流のスタンド間の張力目標値とに基づいて前記上
   流側スタンドの無張力時の圧延荷重及び圧延トルクを推
   定し、推定された圧延荷重及び圧延トルクと実測した前
   記圧延荷重及び圧延トルクとにより当該スタンド間の圧
   延材張力を演算して第２の演算張力とし、演算された二
   つの張力にそれぞれ重み係数を乗じると共に、検出され
   たルーパの角度が大きい場合は、前記第１の演算値力に
   対する重み係数を前記第２の演算張力に対する重み係数
   より大きくして二つの張力を合成し、検出されたルーパ
   角度が小さい場合は、前記第１の演算張力に対する重み
   係数を前記第２の演算張力に対する重み係数より小さく
   して二つの張力を合成し、合成された圧延材張力を当該
   スタンド間の実際の圧延材張力とするタンデム圧延機の
   張力演算方法。
4. 【請求項４】ルーパ油圧装置によって駆動されるルーパ
   が圧延スタンド間に配置されたタンデム圧延機の圧延材
   張力を演算する方法であって、前記ルーパの角度、前記
   ルーパに加わる荷重又は前記ルーパ油圧装置に加わる圧
   力、前記ルーパから見て、上流側スタンドの圧延荷重及
   び圧延トルクを検出し、検出された前記ルーパの角度及
   び前記ルーパに加わる荷重又は前記ルーパ油圧装置に加
   わる圧力に基づいて当該スタンド間の圧延材張力を演算
   して第１の演算張力とし、演算された圧延材張力及び当
   該スタンドより一つ上流のスタンド間の張力目標値とに
   基づいて前記上流側スタンドの無張力時の圧延荷重及び
   圧延トルクを推定し、推定された圧延荷重及び圧延トル
   クと実測した前記圧延荷重及び圧延トルクとにより当該
   スタンド間の圧延材張力を演算して第２の演算張力と
   し、演算された二つの張力にそれぞれ重み係数を乗じる
   と共に、検出されたルーパの角度が大きい場合は、前記
   第１の演算値力に対する重み係数を前記第２の演算張力
   に対する重み係数より大きくして二つの張力を合成し、
   検出されたルーパ角度が小さい場合は、前記第１の演算
   張力に対する重み係数を前記第２の演算張力に対する重
   み係数より小さくして二つの張力を合成し、合成された
   圧延材張力を当該スタンド間の実際の圧延材張力とする
   タンデム圧延機の張力演算方法。
5. 【請求項５】ルーパ電動機によって駆動されるルーパが
   圧延スタンド間に配置されたタンデム圧延機を制御する
   装置であって、前記ルーパの角度を検出する角度検出手
   段と、前記ルーパに加わる荷重又は前記ルーパ電動機の
   トルクを検出する荷重又はトルク検出手段と、検出され
   た前記ルーパの角度及び前記ルーパに加わる荷重又は前
   記ルーパ電動機のトルクに基づいて当該スタンド間の圧
   延材張力を演算する張力演算手段と、張力の演算に供す
   る前記荷重又は前記トルクの検出信号経路に設けられ、
   時定数が可変で、かつ、前記ルーパの角度が小さくなる
   ほど時定数が大きくなるように前記ルーパの角度に応じ
   て時定数を変更してノイズを除去するフィルタとを備
   え、前記張力演算手段によって演算された圧延材張力を
   用いて、上流側スタンドの圧延機駆動電動機の速度指令
   値及び前記ルーパ電動機の速度指令値を求めるタンデム
   圧延機の制御装置。
6. 【請求項６】ルーパ油圧装置によって駆動されるルーパ
   が圧延スタンド間に配置されたタンデム圧延機を制御す
   る装置であって、前記ルーパの角度を検出する角度検出
   手段と、前記ルーパに加わる荷重又は前記ルーパ油圧装
   置に加わる圧力を検出する荷重又は圧力検出手段と、検
   出された前記ルーパの角度及び前記ルーパに加わる荷重
   又は前記ルーパ油圧装置の圧力に基づいて当該スタンド
   間の圧延材張力を演算する張力演算手段と、張力の演算
   に供する前記荷重又は前記圧力の検出信号経路に設けら
   れ、時定数が可変で、かつ、前記ルーパの角度が小さく
   なるほど時定数が大きくなるように前記ルーパの角度に
   応じて時定数を変更してノイズを除去するフィルタとを
   備え、前記張力演算手段によって演算された圧延材張力
   を用いて、上流側スタンドの圧延機駆動電動機の速度指
   令値及び前記ルーパ油圧装置の圧力指令値を求めるタン
   デム圧延機の制御装置。
7. 【請求項７】ルーパ電動機によって駆動されるルーパが
   圧延スタンド間に配置されたタンデム圧延機を制御する
   装置であって、前記ルーパの角度を検出する角度検出手
   段と、前記ルーパに加わる荷重又は前記ルーパ電動機の
   トルクを検出する荷重又はトルク検出手段と、検出され
   た前記ルーパの角度及び前記ルーパに加わる荷重又は前
   記ルーパ電動機のトルクに基づいて当該スタンド間の圧
   延材張力を演算する第１の張力演算手段と、前記ルーパ
   から見て、上流側スタンドの圧延荷重を検出する荷重検
   出手段と、前記上流側スタンドの圧延トルクを検出する
   圧延トルク検出手段と、前記第１の張力演算手段によっ
   て演算された張力及び当該スタンドより一つ上流のスタ
   ンド間の張力目標値とに基づいて前記上流側スタンドの
   無張力時の圧延荷重及び圧延トルクを推定し、推定され
   た圧延荷重及び圧延トルクと実測した前記圧延荷重及び
   圧延トルクとにより当該スタンド間の圧延材張力を演算
   する第２の張力演算手段と、前記第１及び前記第２の張
   力演算手段によって演算された張力にそれぞれ重み係数
   を乗じると共に、検出されたルーパの角度が大きい場合
   は、前記第１の張力演算手段の張力に対する重み係数を
   前記第２の張力演算手段の張力に対する重み係数より大
   きくして二つの張力を合成し、検出されたルーパ角度が
   小さい場合は、前記第１の張力演算手段の張力に対する
   重み係数を前記第２の張力演算手段の張力に対する重み
   係数より小さくして、二つの張力を合成する張力合成手
   段とを備え、合成された圧延材張力を用いて、上流側ス
   タンドの圧延機駆動電動機の速度指令値及び前記ルーパ
   電動機の速度指令値を求めるタンデム圧延機の制御装
   置。
8. 【請求項８】ルーパ油圧装置によって駆動されるルーパ
   が圧延スタンド間に配置されたタンデム圧延機を制御す
   る装置であって、前記ルーパの角度を検出する角度検出
   手段と、前記ルーパに加わる荷重又は前記ルーパ油圧装
   置に加わる圧力を検出する荷重又は圧力検出手段と、検
   出された前記ルーパの角度及び前記ルーパに加わる荷重
   又は前記ルーパ油圧装置に加わる圧力に基づいて当該ス
   タンド間の圧延材張力を演算する第１の張力演算手段
   と、前記ルーパから見て、上流側スタンドの圧延荷重を
   検出する荷重検出手段と、前記上流側スタンドの圧延ト
   ルクを検出する圧延トルク検出手段と、前記第１の張力
   演算手段によって演算された張力及び当該スタンドより
   一つ上流のスタンド間の張力目標値とに基づいて前記上
   流側スタンドの無張力時の圧延荷重及び圧延トルクを推
   定し、推定された圧延荷重及び圧延トルクと実測した前
   記圧延荷重及び圧延トルクとにより当該スタンド間の圧
   延材張力を演算する第２の張力演算手段と、前記第１及
   び前記第２の張力演算手段によって演算された張力にそ
   れぞれ重み係数を乗じると共に、検出されたルーパの角
   度が大きい場合は、前記第１の張力演算手段の張力に対
   する重み係数を前記第２の張力演算手段の張力に対する
   重み係数より大きくして二つの張力を合成し、検出され
   たルーパ角度が小さい場合は、前記第１の張力演算手段
   の張力に対する重み係数を前記第２の張力演算手段の張
   力に対する重み係数より小さくして、二つの張力を合成
   する張力合成手段とを備え、合成された圧延材張力を用
   いて、上流側スタンドの圧延機駆動電動機の速度指令値
   及び前記ルーパ電動機の速度指令値を求めるタンデム圧
   延機の制御装置。