JPS5852447B2 - ロ−ルの軸方向位置制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主として型鋼圧延における、ロールの軸方向
位置制御方法に関する。

型断面を有する材料は巾方向に厚みが一様な板材と異な
り複雑な断面形状を有しているので、これを圧延する型
調圧延機も所望孔型を構成する複雑な表面形状を持つ複
数個のロールを備えている。

そして製品に設計通りの断面形状を得るには圧延ロール
半径方向（ラジアル方向）位置だけでなく軸方向（アキ
シャル方向）位置も適正に制御し、孔型を所望形状に保
持することが必要である。

しかしながら一般に圧延機ではロールのラジアル方向位
置についてはＡＧＣなど適確な制御手段が開発され、普
及しているが、アキシャル方向位置の制御については充
分でなく、スラストカラ一方式あるいは実公昭４１−２
５０７３号などで提案されている機械的アキシャル調整
装置などが用いられているに過ぎない。

しかしこれらの方法ではロール位置制御が充分には出来
ないので孔型、従って製品の形状寸法変動を充分抑える
ことはできず、またスラストカラ一方式ではカラーが摩
耗する、アキシャル方向圧延反力が不定なものには対処
できないなどの欠点がある。

そこで本出願人は型調圧延機に油圧シリンダなどのロー
ル軸方向位置制御装置を設け、これによりロール軸方向
位置を正確に制御する方法を先に開発し、提案した。

本発明はこれを更に改善したものであって、以下、先ず
先の提案の概要を説明し、次いで本発明を実施例につき
詳細に説明する。

第１図は型鋼圧延の概要を説明する図で１，２は圧延ロ
ール、３はこれらのロールにより圧延される不等辺不等
厚山型鋼である。

か＼る鋼材を圧延する場合に生じる圧延反力には、矢印
Ｆ０．Ｆ２で表わされるラジアル方向のものと、矢印Ｆ
３．Ｆ４で表わされるアキシャル方向のものとがあり、
ラジアル方向の反力は板圧延の場合と同様にロール、ロ
ール軸受、ロールチョック、圧下装置などを介してミル
ハウジングで支承され、圧下装置を介してＡＧＣを適用
することにより相当に正確なロールラジアル方向位置制
御が可能になる。

アキシャル方向の反力もやはりロール、ロール軸受、ロ
ールチョツク等を介して最終的にはミルハウジングで支
承するが、従来の圧延機ではこの系に５−ｊＡＧＣ付き
圧下装置のようなロール位置制御機構が設けられてなく
、前述のようにロールにスラストカラーを設ける、とい
う程度にとどまり、ロールアキシャル方向位置ずれ、延
いては製品断面寸法、形状の変化を招きがちであった。

圧延反力に対するロール位置変化はばね定数又はミル剛
性と呼ばれ、実際のロール間隙Ｓを、ロール間隙設定値
Ｓ。

、ミル剛性Ｋ、圧延荷重（圧延延反力）Ｐを用いて５＝
Ｓｏ千旦として算出し、板厚制御を行なうのがＡＧＣで
あるが、かＳるミル剛性はラジアル方向だけでなく、ア
キシャル方向にもあり、しかもラジアル方向の場合はミ
ルハウジングを引き延ばす方向、アキシャル方向の場合
はミルハウジングを撓わます方向なので、ミル剛性は後
者の方が前者の相当に小さい。

第２図は縦軸にアキシャル方向の圧延反力（スラスト力
）Ｑを、また横軸にロールアキシャル方向位置ＸＲをと
り、Ｑ対ＸＲつまりミル剛性を曲線ので示す。

位置ＸＲの零点はロール初期設定位置とし、正方向は第
１図の矢印ｘＲ方向とする。

スラスト力Ｑの正、負方向は第１図の矢印Ｆ３ ｔ Ｆ
４方向とし、第１図の不等辺不等厚山型鋼圧延の場合は
その形状から推測できるようにスラスト力ＱはＦ４方向
、第２図では負方向に働らくが、正方向か負方向かは型
鋼の形状等により定まり、またＨ型鋼のような対称材の
場合には正、負いずれの方向に生じるか不定の場合もあ
る。

このＱ対ｘＲの関係は曲線■で示されるように特に零点
附近で彎曲しており、比例関係にはない。

これは、前述のロール支持系つまりロール軸受、ロール
チョック、ミルハウジング等の間に又はそれ自体の中に
多数の微細ながたがあり、主としてこれらに起因する。

原因ががたなどであるから再現性に乏しく、従って曲線
■の形状は種々変化する。

加えて、この曲線■の傾斜は総体的に可成りゆるやかで
ある、つまりアキシャル方向ミル剛性は相当小さい。

これは、圧延反力により大きなロール位置変化があり、
ロ二ル孔型従って製品断面寸法、形状の変化を招いて不
良製品を生じやすいことを意味する。

そこで前記提案では、第３図に示す如き制御を施した。

第３図で１は前述のロールの一方であり、この両側に油
圧シリンダなどのロール軸方向位置調整装置４，５を設
ける。

２１．２２はロールとシリンダ操作ロンドとの間に介在
する軸受などの諸部材を示し、これらは等価的にはばね
とがたで表わすことができる。

６，７はシリンダ４，５の油圧制御用の出力信号装置、
８，９は比較演算装置、１０．１１は油圧（又は出力）
検出装置、１２はスラスト力算出装置、１３はロール軸
方向移動指令量を算出する装置、１４，１５．１６は設
定器であってその１４は初期軸方向クリアランス除去用
、１５はプリストレス設定用、１６は初期ロール孔型位
置設定用である。

１７，１８は設定器１５からのプリストレスＰ。

の信号をロール軸方向位置に変換する装置、１９．２０
は差動トランスなどの位置検出器でロールとシリンダと
の間の部材の適当位置に取付けられる。

この装置の動作を説明するに、油圧シリンダ４゜５がロ
ール１の両側からその中心方向へＸＲ，＝０を保ちなが
ら充分な力Ｐ１．Ｐ２（プリストレス力）を加えると、
部材２１．２２に存在するがたは消滅し、この結果第１
図の曲線のは曲線■の如くなる。

これらの曲線を比較すれば明らかなように、プリストレ
ス力の印加により、ミル剛性を犬にしまたその直線化を
図ることができる。

これは設定器１５により行なう。

即ちポテンショメータなどで構成する設定器１５を操作
しである電圧を出力し、変換装置１７．１８によりこれ
をロール軸方向位置指令に変換して比較演算装置８，９
に加え、出力信号装置６，７を介して該装置８，９によ
りシリンダ４，５の油圧を制御し、該シリンダにプリス
トレス力Ｐ。

を発生させてこれをロール１に加えさせる。

ロール１にプリストレス力を加えるとロール軸方向位置
ＸＲが所望の初期設定位置つまり零点からずれることが
あるが、これは設定器１６を操作して比較演算装置８に
は正の、同９には負の、あるいはこれらの逆の電圧を加
え、ロール１を左右に移動させて修正する。

圧延によりスラスト力Ｑが発生すると、シリンダ４，５
の油圧Ｐ１．Ｐ２が変る。

これは出力検出装置１０．１１により検出され、スラス
ト力はＱ−Ｐｌ−Ｐ２として検知することができる。

演算装置１２はこれを演算し、算出装置１３はこのＱと
第２図の曲線■で表わされるミル剛性（これは装置１３
に予め設定され、又はオンラインで常に算出、更新され
て装置１３に与えられる）からロール軸方向変位（ＪＸ
Ｒ）を知り、この変位を適当な小さな値Ｘ、にするに必
要なロール軸方向移動量を算出し、該移動量指令を演算
装置８，９に加えてシリンダ４，５の油圧を調整し、ロ
ール軸方向変位が所望値になるようにする。

こＮで、変位Ｘ、を零にすると、ロールにスラスト力が
作用してもロール変位は零、つまり軸方向ミル剛性は無
限大であることになるが、ミル剛性が無限大であること
は一般に希望されるとは限らず、むしろ適当な変位Ｘｒ
があってミル剛性が適当な値をとることが望まれる。

この装置１３を含む系によりロール１に一方向（または
逆方向）の力を加えると、第２図のミル剛性特性■は一
方向にシフトされて曲線■の如くなり、スラスト力Ｑ１
による変位ＸＲｔがＸＲ２に減少する。

これはミル剛性が曲線■で示す如く犬になったのと等価
であり、こうして装置１３を含む系による修正量を増減
することによりミル剛性を大小任意に調節することが可
能である。

なお位置検出器１９，２０は部材２Ｌ２２の適所におい
てロール１の位置を検出しく部材２１゜２２に含まれる
ばねおよびがたがあるのでロール特にロール孔型の真の
位置ではない）、位置帰還信号を与えて設定器１６によ
るロール初期設定などを容易にする。

先の提案は以上の如きものであるが、アキシャル方向の
ミル剛性は実際にはロールのドライブサイドＤＳの支持
、駆動系と、ロールのワークサイドＷＳの支持、駆動系
では異なる値をとり、例えば前者は５屯当り１ ｍｍ、
後者は５屯当り２ｍｍといった値をとる。

そこで算出装置１３により、ミル剛性とスラスト力Ｑと
からロール変位量を算出しそれを小さくする変位指令量
Ｘｒを求めてこれを＋Ｘｒ？−Ｘ、（十符号は第３図の
Ｐｌ、 Ｐ２方向、一符号はその逆）の形で比較演算装
置８，９に加えても、これはミル剛性制御のための適正
な指令とはならず、詳しくはドライブサイド、ワークサ
イドの各ミル剛性を用いて算出したそれぞれ異なる値を
指令しなければならない。

またドライブサイドおよびワークサイドの各サイドの各
シリンダーを同時に制御してロール位置自動調整を行な
うことは、制御の観点から好ましいものではなく、種々
の外乱が入ったりして安定性に欠ける。

また第３図では上、下一対あるロール１，２の一方１と
その軸方向位置調整系を示したが、同様な位置調整系は
当然他方のロール２に対しても設けることになる。

しかしこれでは１つのスラスト力変化に対して４つの位
置調整系を同時に操作することになり、益々制御の安定
性が乱され、かつ制御装置の構造も複雑になる。

またＡＧＣを行なうには下側ロールを移動しない方が都
合がよい。

本発明はか５る点を改善して制御の安定性を向上させ、
操作を容易にし、かつ装置の簡潔化を図ろうとするもの
であって、第４図にその実施例を示す。

この図では第３図と同じ部分には同じ符号を付しており
、そして下側のロールの制御系には同じ符号に添字ａを
付して示す。

第３図と比較すれば明らかなように本発明ではロール軸
方向移動指令量算出装置１３の出力をロール−側、本例
ではワークサイドの制御系にのみ加え、他方のドライブ
サイドの制御系は固定、本例では位置検出器１９による
定位置制御とする。

下側ロール２に対しても図示しないがスラスト力算出装
置１２ａおよびロール軸方向移動指令量算出装置１３ａ
を設け、該装置１３ａの出力をロールの一側の制御系に
加え、他側の制御系は固定としてミル剛性制御を行なえ
ば、第３図の方式に比べてミル剛性制御系は半減しくそ
こで本方式を以下１／２制御と呼ぶ）、制御の安定化、
装置の簡素化が図れる。

更に第４図に示すように下側ロール２の制御系ではミル
剛性制御を行なわず、固定つまり位置検出器１９ａ 、
２０ａによる定位置制御または油圧検出器１０ａ、１１
ａによるシリンダ４ａ 、５ａの定圧制御にすれば、ミ
ル剛性制御系は第３図の方式の１／４になり（そこで本
方式を以下１／４制御と呼ぶ）、一層の安定化、簡素化
が図れる。

こ５で、定位置制御なるものは図面から明らかなように
位置検出端で測定したロール位置を定位置に制御すると
いうことであり、ロール特にロール孔型位置を定位置に
制御するということではなく、また定圧制御なるものも
シリンダの出力を一定に制御するということであるから
、いずれの場合もロール孔型位置はスラスト力とミル剛
性で定まる量だけ自由に移動する。

従って１／２制御および１／４制御を行なう場合、装置
１３では他側または他方のロールの移動を考慮して修正
を施したミル剛性を用いて移動指令量を算出しなければ
ならない。

例えば１／４制御の場合の採用すべきミル剛性Ｋｔは、
上側ロール１のミル剛性Ｋｕ、下側ロールのミル剛性を
Ｋｄとして１７’Ｋ ｔ ＝ １ 、／’Ｋｕ。

＋１／’Ｋｄとする。

詳しくはＫｕ 、ＫｄはＷＳ、ＤＳで異なるから、必要
に応じて更にそれを補正する６以上詳細に説明したよう
に本発明によれば、アキシャル方向のミル剛性を所望の
値に自動調整することができ、しかもその制御を安定に
かつ装置を複雑化することなく行なうことができ、１／
４制御の場合にはＡＧＣ即ちラジアル方向のミル剛性制
御もやり易いなどの種々の利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は型鋼圧延の概要を説明する図、第２図はミル剛
性の説明図、第３図は既提案の装置の構成を示すブロッ
ク図、第４図は本発明の実施例を示すブ爾ツク図である
。 図面で１，２はロール、４ 、５ 、４ａ 、 ５ａは
ロール軸方向位置調整装置、１２はスラストカ算出装置
、１３はロール軸方向移動指令量算出装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロールに軸方向位置調整装置を設け、そして圧延に
   際してロールに作用するスラスト力を検知し、該スラス
   ト力および軸方向ミル剛性とからロール変位量を算出し
   、更に該変位量を所定値に減少させるロール軸方向移動
   指令量を求め、該指令量により、上、下ロールの片側の
   軸方向位置調整装置、又は上、下ロールの一方の片側の
   軸方向位置調整装置を作動させてロール軸方向位置を調
   整し、軸方向ミル剛性を制御することを特徴としたロー
   ルの軸方向位置制御方法。