JPS5819364B2 - 圧延機の板厚およびクラウンを制御する装置 - Google Patents

圧延機の板厚およびクラウンを制御する装置

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JPS5819364B2
JPS5819364B2 JP53142441A JP14244178A JPS5819364B2 JP S5819364 B2 JPS5819364 B2 JP S5819364B2 JP 53142441 A JP53142441 A JP 53142441A JP 14244178 A JP14244178 A JP 14244178A JP S5819364 B2 JPS5819364 B2 JP S5819364B2
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roll
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アルフレツド・ジヨン・ベスラツク
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Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 板厚およびクラウンの両方を制御するための装置が従来
から提案されており、そのような装置の改良形は特願昭
48−51223号明細書(特開昭49−48535号
公報)に明示されている。
しかしながら、そのような制御は個々に行なわれていた
ので、クラウン制御のペンディング力による板厚の変化
は板厚補正制御装置中で直接には補償されなかった。
その結果、ロールのペンディング力制御装置と板厚補正
制御装置の間で望ましくない相互作用が起る。
一般に、既知の板厚制御装置は、板厚の偏差を表わす信
号(典形的にはX線装置によって発生される)または圧
延力の変化に作用する圧下制御またはウエジ(wedg
e)制御を使用する。
ロールギャップを調整して所望の板厚を得るために、種
々の制御法を使って板厚偏差信号を圧下制御またはウエ
ジ制御の適切な変化に変換する。
現在の板厚制御装置は所望の板厚を生じるためには満足
なものであるが、そして上述した改良形の装置を使えば
初板厚制御期間中の製品のロスを低減することが可能で
あるが、それでも圧延中の板厚偏差を最少にするための
装置レスポンスに制限があることが分った。
それは、圧下機構のレスポンスが比較的遅いためである
従って、もつと正確で速い板厚誤差補正が所望される場
合には、慣用の装置は全く不満足なものであり、これは
上述した改良形の装置でも同様である。
発明の開示 従って、この発明の目的は圧延伸びの変化によるロール
ギャップの変化を補償することにより、一定の所望板厚
のための一定のロールギャップを維持する改良された装
置を提供することである。
圧延伸びの変化によるギャップの変化は圧延誤差信号に
よって表わされる。
この圧延誤差信号は、材料の先端の圧延中初位置すなわ
ちパロツクオン″位置が設定された後起る板厚またはギ
ャップの変化の関数として発生されるか或は計算される
圧延誤差信号は、従って圧延伸びによるギャップの変化
の目安となる。
ギャップの変化は、測定した圧延力と圧延力ばね定数の
積の関数として計算される。
圧延力はね定数自体は、ロール径および板幅の関数とし
て計算される。
圧延伸びの変化に相当する圧延誤差信号は圧延機の駆動
側および操作側の両方の板厚補正信号となる。
この板厚補正信号は、ロールギャップを一定に維持する
ための精密制御として作用すると考えても良いし、或は
所望の板厚を得るための計算したギャップ変化信号と考
えても良い。
この発明の望ましい実施例は、この発明の概念に応じて
使用される種々の機能を果す回路、発生器、積分器等と
組合わせたアナログ装置として明示される。
この発明の装置がディジタル形またはアナログ形のどち
らのハードウェアでも実施できるので、そして信号発生
器および計算回路が等価な機能を発揮するので、用語パ
発生器″または″コンピュータ″は明細書全体を通じて
等飾物として使用される。
更に、図示した総ての装置(これらはアナログ形、ディ
ジタル形または等式で示される)は、種々の形式のアナ
ログ装置やディジタル装置で実施できる。
従って、用語゛信号″はこ5ではアナログ表示またはデ
ィジタル表示の入力(内部機能で発生されるか計算され
た)および出力量のどちらも意味するものとする。
用語゛発生器″は所望の表示を発生するためのアナログ
形、ディジタル形のどちらの装置も表わすために使用さ
れる。
リミッタ、積分器、不感帯回路および関数発生器のよう
な特定目的のアナログ装置は全部等価なディジタル装置
で置き換えることができる。
ディジタル装置自体は、特定目的に配線したコンピュー
タまたはプログラムディジクルコンピュータで得ること
ができる。
この発明の上述した目的やその他の目的および特色は、
添付図面についての以下の詳細な説明から明らかになろ
う。
この発明の実施例 第1図に示すように、この発明の装置は、十バックアッ
プロール1の、駆動側および操作側の軸受を位置決めす
る手段となる圧下制御装置100を備える。
圧延されるべき材料すなわち金属は上ワークロール2と
下ワークロール3の間に通され、その位置は下バツクア
ツプロール4によって制御される。
金属を加工することによって生じさせられる圧延力は負
荷セル(1駆動側の負荷セルは5−Drで表わされ、か
つ操作側の負荷セルは5−Opで表わされる)のような
慣用の手段で測定される。
各負荷セルはそれぞれ圧延力信号Pdr。Popを発生
する。
上バツクアップロール1、下バツクアツプロール4のロ
ールペンディング力は、それぞれ1駆動側、操作側の油
圧サーボ弁および弁スプール位置調整器110 Dr
、 110−Opによって生じられる。
これらの油圧サーボ弁および弁スプール位置調整器は、
上負荷セル6および下負荷セルフによって測定されるペ
ンディング力を生じるために、慣用の態様で作動する。
上下負荷セルと測定したペンディング力の関係は下記の
とおりである。
負荷セル 信 号 表 現 6 Dr Bdrt 駆動側、上ベンディングカ
フ Dr Bdrb 駆動側、下ペンディング力
6−Op Bopt 操作側、上ベンディングカフ
−Op Bopb 操作側、下ペンディングカ下
バックアップロール4の高さは、それぞれ板厚誤差基準
信号すなわち板厚補正信号GEdr。
GE o pを受ける慣用の油圧サーボ弁および弁スプ
ール位置調整器120−Dr、120 0pによって制
御される。
1駆動側、操作側での下バツクアツプロール4の位置は
、それぞれ負荷セル8−Dr。
8−Opによって検出される。
駆動側、操作側のロール位置信号はそれぞれQdr 、
Qopで表わされる。
負荷セル8によって実際に発生される信号は力を表わし
得るが、そのような信号はこNで使用するように位置表
示に容易に変換される。
駆動側、操作側の油圧サーボ弁および弁スプール位置調
整器110 Dr、110 0pは、それぞれ駆動側
、操作側のベンディング力誤差信号BEdr、 BEo
pを受ける。
これらのベンディング力誤差信号はバックアップロール
のペンディング力制御装置200によって発生される。
油圧サーボ弁および弁スプール位置調整器11O−Dr
、 110 0pは、油をベンディング・シリンダに
流出入させることにより、BEdrおよびBEop=O
になるまでそれぞれベンディング力誤差信号BEdr
、 BEopに応答する。
ペンディング力制御装置200は、前述した測定圧延力
信号および測定ペンディング力信号並びに所望クラウン
C(これは良好な板形状を得るためのクラウンのことで
あって、特に数字で表わされるようなものではない。
)、ロールクラウンCrs板幅Wp10−ル径Dbu
および見積り初圧延力Peを表わす入力信号を受ける。
ペンディング力制御装置200は、駆動側、操作側の油
圧サーボ弁および弁スプール位置調整器110 Dr
110−opへそれぞれ、駆動側、操作側の油量基準信
号すなわちベンディング力誤差信号BEdr。
BEopを供給することに加え、また板厚補正制御装置
300で利用される成る種の信号を供給する。
詳しく云えば、前述した板厚補正信号GEdrおよびG
Eopを発生するための元になる必要なベンディング力
基準信号Brefが発生される。
信号MGbは、ベンディング力基準信号Brefと掛は
合わされる時、口論まれたペンディング力によって生じ
られる板厚の変化を板厚補正制御装置300に補償させ
得る係数を表わす。
板厚補正制御装置300は、更に、前述した圧延力信号
PdrとPopの和に相当する全圧延力信号Pi並びに
板厚補正制御装置300中で使用される下記の信号■お
よびNCylを受ける。
板厚補正制御装置300はまた、圧延力信号Pdrおよ
びPopを直接受け、そして板幅Wpおよびロール径D
buを表わす入力信号を受ける。
信号LEVELは、下バツクアツプロール4を水平位置
まで調節するのに利用される。
板厚補正信号GEdr 、GEopは、適当なブツシュ
アップシリンダを介して下バツクアツプロール4を位置
決めするために、それぞれ油圧サーボ弁および弁スプー
ル位置調整器120 Dr、120 0pへ印加され
る。
ペンディング力制御装置200および板厚補正制御装置
300を第2図についてもつと詳しく説明する。
ペンディング力制御装置200は、ロール径Dbuを表
わす入力信号の関数としてロール径調節係数MGbを発
生するための係数発生器210を含む。
ロール径調節係数MGbはペンディング力はね定数発生
器220および圧延力はね定数発生器230へ印加され
る。
ペンディング力はね定数発生器220、圧延力はね定数
発生器230は、ロール径調節係数MGbおよび板幅W
pを表わす入力信号の関数としてそれぞれはね定数信号
MCb。
MCpを発生する。
加算回路240P、240Bによって発生されたそれぞ
れ全圧延力信号Pt、全ペンディング力信号Btは、ク
ラウン誤差信号Ceを発生するために、クラウン誤差発
生器250へ印加される。
実際の圧延開始前にペンディング力を生じるように金属
が圧延機に入る前に圧延負荷によるベンディングの存在
を擬似するために、クラウン誤差発生器250はスイッ
チSISを介して見積り初圧延力信号Peを受ける。
スイッチSISはそれから切換えられる。
これは、金属が圧延機中に在ることを表わし、かつ見積
り初圧延力信号Peの代りに全圧延力信号Ptがクラウ
ン誤差発生器250へ印加されることを表わす。
後でもつと詳しく説明する態様で発生されるクラウン誤
差信号Ceは不感帯回路260へ印加される。
この不感帯回路260は比例積分器270を駆動してベ
ンディング力基準信号Brefを出させる。
不感帯回路260は圧延機の特性次第では省略しても良
い。
ベンディング力基準信号Brefは、最大力および全圧
延力信号Piを受けるベンディングカリミッタ280に
よって制限される。
今まで説明してきた全部品は、ペンディング力制御装置
200中に含まれる。
一般にアナログと考えられる用語を使用したが、今述べ
たばかりの諸部品の種々の機能は配線論理回路(Wi
redlogic)を有するディジタルコンピュータま
たはプログラムコンピュータで等しく果せることを理解
されたい。
ペンディング力制御装置200はまたベンディング力誤
差信号発生器290を含む。
このベンディング力誤差信号発生器290は、駆動側、
操作側の制御器を有する。
駆動側の制御器は二つのべンデイングカ信号Bd rb
およびBdrtの平均をペンディングカ基準信号Bre
fと整合させる。
この差が駆動側のベンディング力誤差信号BEdrであ
る。
このベンディング力誤差信号BEdrは、駆動側の油圧
サーボ弁および弁スプール位置調整器110−Drの油
量基準すなわちスプール位置基準である。
この弁スプールはその位置がベンディング力誤差信号B
Edrに比例して決められ、もってベンディング力誤差
信号BEdrの極性で決る方向で油をベンディング・シ
リンダに流出入させる。
その結果、油の流出入は、ペンディング力信号の平均が
ペンディングカ基準信号Brefに等しくなるまで即ち
BEdr=Oになるまで、ペンディング力信号Bdrb
およびBdrtを変える。
操作側の動作も全く同じであって、ベンディング信号B
opbおよびBopt並びにペンディングカ基準信号B
refから操作側の油圧サーボ弁および弁スプール位置
調整器110−opへのベンディング力誤差信号BEo
pを作る。
ペンディングカ基準信号Brefは、ベンディング力誤
差信号発生器290と板厚補正制御装置300の一部と
なるペンディング力のだめの板厚補正発生器310との
両方で利用される。
板厚補正発生器310によって発生される信号Gcbは
加算回路320の中で信号VおよびNCylと加算され
て信号QoXMsとなる。
この信号QoXMsは空の圧延機の下ロールシリンダー
のための基本位置基準である。
Msは、力を位置単位に変換するために、力を掛けるの
に使用される係数である。
従って、測定した圧延力を位置信号に変換するために、
ロール位置信号QdrおよびQopにも係数Msが掛け
られる。
もし第1図の負荷セル8−Drおよび8−Opの代りに
変換器を使用して位置信号に直接変換できるならば、も
はや係数Msを掛ける必要はない。
信号NCylは較正時の公称シリンダ位置を表わしかつ
初基準位置と考えても良い。
他方、信号Vは圧延機の速度および圧延力によって起さ
れた軸受油膜の厚さの変化によるロールギャップの変化
を表わす。
ロールギャップが変化するのは、主として軸受油膜の厚
さが速度増加の関数として厚くなりかつ圧延力増加の関
数として薄くなるからである。
駆動側、操作側の位置誤差信号DQdr。DQopを発
生するために、信号LEVELおよびQoXMsは位置
誤差発生器330中でそれぞれロール位置信号Qd r
+ Q o pと共に利用される。
位置誤差信号DQdr 、DQopは、実際に測定した
シリンダ位置からの位置の変化を表わし、かつ加算回路
320に導入された係数を補正するための位置を表わす
圧延伸びの変化に対して駆動側および操作側の両方で板
厚がまた補正されなければならない。
従って、圧延力ばね定数発生器360によって発生され
るような信号MGpを受ける圧延伸び変更発生器340
drおよび340opが設けられる。
ばね定数MGpは、板幅Wpおよびロール径Dbuの関
数として発生され、かつ実際に測定した圧延力をキャッ
プの変化に変換するために使用される。
圧延中の圧延伸びの変更は駆動側、操作側の圧延誤差信
号DPdr 、DPopによって表わされる。
各圧延誤差信号は、適当な加算回路中で対応する位置誤
差信号と加算される。
その結果、加算回路350dr、350opは板厚誤差
制御器となりそれぞれ板厚補正信号GEdr 、GEo
pを発生する。
金属を一定の厚さに圧延するためには、圧延誤差信号D
Pdr 、DPopの変化とそれぞれ位置誤差信号DQ
dr 、DQopの変化とが平衡されてロールギャップ
を一定に維持しなければならない。
第3図には圧延伸び変更機能のアナログ表示が示されて
おり、かつ第3A図には第3図の構成の機能を要約する
種々の等式が示されている。
まず第3A図について考えれば、二つの異なる信号発生
モードすなわちモードIおよびモード■が提供される。
再び第3図を参照すれば、駆動側、操作側のスイッチ3
45−drおよび346−dr、345−opおよび3
46−opは、それぞれ加算増幅器347 dr 、
347 0p ヘ入力を供給する。
スイッチ345はモードIおよび■に対応するスイッチ
位置を有する。
スイッチ346は、位置NAにおいて個々の圧延伸び信
号をそして位置Aにおいて平均信号を選ばせる。
圧延力はね定数発生器360以外の第3図に示した全部
品を含む圧延伸び変更発生器340の動作を、まずモー
ドIの動作について考察しよう。
圧延力信号P d r ? P o pは、これにそれ
ぞれ対応する信号Pdr 1 、 Pop 1を発生す
るスケール増幅器341 dr、341 opへ印
加される。
それから、関数発生器342− dr 、 342−o
pは、今から第4図のグラフについて説明するそれぞれ
関数出力信号−F(Pdr)、−F(Pop)を発生す
る。
第4図は、種々の値の板幅およびロール径に対する圧延
たわみと圧延負荷の関係を表わす。
すなわち、板幅は曲線B、D、F、I、Kがそれぞれ1
.5m(60インチ)、2゜25m(90インチ)。
3m(120インチ)、3.75m(150インチ)。
4.38m(175インチ)であり、そしてロール径は
曲線A、C,E、G、Jが全部1.88m(75インチ
)で曲線B、D、F、H,Kが全部2m(80インチ)
である。
従って、関数発生器342は、印加された圧延負荷をこ
れに対応する圧延たわみ出力に変換する。
しかしながら、関数が圧延負荷のみならず板幅およびロ
ール径も含む複雑な関係にあるので、変換は二つのステ
ップで行なわれる。
第一に、関数発生器342は2.25mの板幅および2
mのロール径(曲線D)に対する圧延たわみと圧延負荷
の関係を生じ、それからこの関係は圧延伸び変更出力(
特定の圧延力並びに板幅およびロール径の関数に対して
生じる)を供給するために掛算器343−dr 、34
3op中でばね定数MGpが掛けられる。
ばね定数MGpを発生するための適当な関係は、経験に
よって見出された。
特定の関係が異なる用途に対して変えられ得るので、こ
の発明の目的のために注目すべき重要なことは、板幅W
pおよびロール径Dbuの変化に対して圧延力ばね定数
発生器360の機能で適当な補正が行なわれなければな
らないことである。
異なる圧延機および用途のための他の変化は当業者には
明らかであろう。
アナログ形またはディジタル形のどちらの計算手段を使
っても所望のばね定数MGpを発生できることは当業者
には明らかであるので、特定の形態の圧延力ばね定数発
生器360は図示しない。
掛算器343の出力はF(Pd r) XMGp+FC
Pop)XMGp”CF(Pdr)+F(Pop)、I
XMGpであるので、CF(Pdr)+F(Pop))
を便宜上Pと置きかえれば、関数P X MGp (た
ゾし駆動側の関数はPdrXMGpであり、かつ操作側
の関数はPopXMGpである)を表わすと考えて良い
圧延されるべき金属の先端がまず圧延機に入る時、掛算
器343の出力側に接続されたスイッチAGCI。
AGC2は閉じられてそれぞれ駆動側、操作側の圧延伸
びメモリイ344−dr、344−opへ入力信号を供
給する。
これは、それぞれ初圧延伸びPDoXMGp、POoX
MGpを供給する。
モードIの等式は下記のとおりである。
DPdr I=PdrXMGp−PDoXMGpDPo
pI=PopXMGp−POoXMGpこれらの等式は
、スイッチ345がモード1位置に在る間、それぞれ加
算増幅器347 dr。
347−opから得られる。
この時、圧延伸びメモリイ344の初メモリイ出力状態
はスイッチ345へ印加され、その後スイッチAGC1
およびAGC2が開かれた後で掛算器343によって発
生された圧延伸びの計算値から引かれる。
掛算器343−dr、343opの出力はそれぞれスイ
ッチ346−dr、346opを通して加算増幅器34
7dr 。
347opへ印加される。
圧延伸びメモリイ344によって発生される信号の極性
は、適当な差動作を行なうために、掛算器343とは逆
である。
加算増幅器347の出力は、それぞれ圧延誤差信号DP
dr、Dropを供給するために、ポテンシオメータ3
48−dr 、348opによって適当に調節される。
ポテンシオメータの設定値は、下ロールの移動によって
補償されるべき圧延伸びの百分率変化を決定する。
モード■中、総てのスイッチはモード■位置へ切換えら
れ、それから圧延伸びメモリイ信号はコンピュータ(図
示しない)によって供給され得る見積り初圧延伸びに対
応する信号PeXMGpによって置き換えられる。
モード■の等式は下記のとおりである。
DPdr II=PdrXMGp−PeXMGpDPo
pII=PopXMGp−PeXMGp下ロールは、P
eが計算された板厚の金属を圧延するように動く。
スイッチ346を位置NAからAへ切換えると、圧延中
の圧延伸び変更信号を平均圧延伸び変更信号PavgX
MGpに置き換えさせ、モード■の等式を下記のように
異ならせる。
DPdrA”DPopA=PavgXMGp−PeXM
Gp再び第2図を参照すれば、油圧サーボ弁および弁ス
プール位置調整器120−Dr 、 120−Op ヘ
印加される板厚補正信号GEdr 、 GEopはそれ
ぞれ加算器350 dr 、 350 opを通して得
られる。
これらの板厚補正番号は下記のように規定できる。
GEd r =Dpct r二DQdr GEo p =DPo p−DQo p 板厚補正信号GEdr 、 GEopはそれぞれ油圧サ
ーボ弁およびスプール位置調整器120Dr 、 12
0−Opのための油量すなわちスプール位置の基準であ
る。
サーボ弁スプールはその位置が板厚補正信号の大きさに
比例して決められ、もって板厚補正信号の極性に応じて
油を下バツクアツプロールのブツシュシリンダへ流入さ
せる。
その結果、シリンダは、板厚補正信号が零になるまで板
厚を変えるために、下ロールを動かす。
以上の説明から明らかなように、この発明は、所望クラ
ウンを得るために必要なペンディング力の変化および圧
延伸びによるロールギャップの変化を補償して一定のギ
ャップが維持され得る装置中でロールギャップを制御す
るための装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の装置のブロック図、第2図は第1図
中のペンディング力制御装置および板厚補正制御装置の
適当な形態を示すブロック図、第3図は第2図中の圧延
伸び変更発生器の適当な形態を示すブロック図、第3A
図は板厚補正制御装置によって満足される基本的な制御
等式を要約した図、第4図は圧延たわみと圧延負荷の関
係を示すグラフである。 100および5は第一手段を構成する圧下制御装置およ
び負荷セル、200は第二手段になるペンディング力制
御装置、300は第三手段になる板厚補正制御装置、3
60は圧延力ばね定数発生器、340 drと340o
pは圧延伸び変更発生器である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 圧延機のロールギャップを設定するために、圧延開
    始前の、すなわち初期のロール開度における圧延力を測
    定して圧延力信号を発生するための第一手段と、 上記圧延力信号および予め設定された所望クラウンを表
    わす信号に応答し、圧延機ロールのペンディング力を制
    御しかつペンディングカ基準信号を発生するための第二
    手段と、 上記ペンディングカ基準信号および上記圧延力信号に応
    答し、圧延機で圧延される材料の板厚を制御するための
    第三手段と、 を組合わせて備え、 上記第三手段は、上記ペンディングカ基準信号から位置
    誤差信号を発生する手段と、板幅およびロール径の関数
    としてばね定数を発生する手段と、上記圧延力信号と上
    記ばね定数の積の関数として計算された圧延伸び信号を
    発生する手段と、上記圧延伸び信号と材料の先端の圧延
    伸びを表わす初圧延伸び信号の差の関数として圧延誤差
    信号を発生する手段と、上記位置誤差信号と上記圧延誤
    差信号の差の関数として上記板厚の制御に使用される板
    厚補正信号を発生する手段とを含む、圧延機の板厚およ
    びクラウンを制御する装置。
JP53142441A 1972-05-10 1978-11-20 圧延機の板厚およびクラウンを制御する装置 Expired JPS5819364B2 (ja)

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