JPS6049808A - 圧延スタンドのすき間調節手段を制御する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の費目 く：の発明は全般的に圧延機、ｆｉに自動ゲージ制御装
動に使う為に、圧延機のＵ−ルの間に工作物が存ｆ「り
ることによって発生ηる実際の１」−ル分離力を表ねづ
更に正確な信号を発生する方法と装置に関づる。

工作物のゲージを制御する周知の１つのＩｊ法は、１３
１　Ｓ　Ｒ△ゲージメータ自動ゲージ制御（Ａ　Ｇ　Ｃ
＞１５式と普通呼ばれているものである。この６式では
、工作物がスタンドの作業Ｌｌ−ルの間を通過りる時に
、それに関連して発生されるカを感知し、ロールの位置
に比例する信号と組合ｌ！ｃ工作物の厚さを表わ１信号
を形成する。この１乙号を閉ループ系で、向い合う作業
ロールの間のりき間又は開口を調節Ｊる為に使う。入っ
て来る工作物のｆＮＵ　ｅ及び厚さの変動が、偏心率又
は卵形の様な圧延ロールの不規則性稈目立／ｃない様な
用途では、一定の圧延力によつＣ一様な出力のｙｐさが
得られるという仮定の下に、圧延力を調整りる為にこの
１′？さ制御方式を用いることが出来る。

このツノを感知りる少なくとも２つの周知の／Ｊ法があ
る。第１の方法は、この明細内（直接ｆｉ法と呼ぶもの
であり、圧延機のハウジングと１１−ルリき間の間に配
置された荷重セルを普通の様に用いて出力信号を発生ず
る。荷重セルを使う代りの方法は、自動ゲージ制御装置
の−りき量調節手段としく使ねれる流体片シリンダの圧
力を感知りること（゛ある。第２の／ｊ法はこσ明細内
で間接／Ｊ　ｒＡと呼ぶが、圧延機ハウジングに設けｌ
ｃ歪みゲージを用いＣ１二［作物を圧延する時のこのハ
ウジングの歪みを測定！する。

実際には、このどの６式も予想りる稈の正確さがない。

間接方法に於ける不正確さの主な原因は１！擦である。

周知の様に、Ｌ■延スタンドのハウジングとロールを支
持覆るチェックの間、並びに［」−ル・ヂョ」ツクを所
定位置に保つ為に使われる釣合ジセツギの様な成る流体
圧要素、及びそれを使う場合は、流体Ｈ［１−ルずき間
調１）機構に摩擦が存在する。ゲージ・メータ制御方式
も力制御方式も力帰還信号を使うから、工作物の厚さを
減らすことによつＣ発生される力の他に、力感知装置か
ら見た力があれば、それは実際の圧延力の真正な表示と
しくのこの力信号の精度を劣化させる傾向を持つことは
明らかである。あらゆるゲージ制御装置Ｔ’　、　Ｕｌ
−ルの間のづき間は、力帰還信号の関数として、出力ゲ
ージを一定にしようとしＣ，繰３１ｇシ変えられること
を承知され！こい、。

従来、摩擦の力が一定ではなく、［［延償の状態並びに
ロール１き間を調節する峙の【」−ルの移動方向に従っ
て変化づることが判つ（いる。これによって事実上、ヒ
ステリシスと普通呼ばれ−Ｃるものが生ずる。摩擦の力
及びヒスプリシス効果について更に詳しいことは、アイ
アン・アンド・スヂール・エンジニア・イヤーブック１
９７７　年発行の第３３頁乃至第３９頁所載のＧ、ｌＥ
、ウッド他の論文［圧延機のモジュラスのヒスプリシス
変動−熱間圧延機のＡＧＣに対りる影響−１、及びアイ
アン・アンド・スヂール・１ンジニア・イセ−ブック１
９フフ年発行の第４０頁乃〒第４６頁所載のＡ、ゼルブ
カーンズ他の論文［圧延６１１こ於ける力の感知」を参
照され１＝い。

歪みゲージによる力信号を発生りる方法は、今）ホベＩ
Ｃ直接り法よりも、摩擦の力の影響がずっと少ないが、
温度の影響を非常に受（Ｊ易い。即ち、歪みゲージ方法
は普通は摩擦の最も大きな成分Ｃあるチョックとハウジ
ングのＷ擦をみないが、すき量調節シリンダの摩擦と、
作業ロール釣合ジ１１ッ千が作業１」−ルのチョックの
間にあって、ハウジングに接しにｙい時の釣合ジヤツキ
・シリンダの１を擦の影響を幾分受りる。これに対しく
、）扁度が歪みゲージ装置の出力の重要な要因となり、
この装置を実用的にりる為には、歪みゲージは渇麿に対
しＣ連続的に較生じな（）ればならない。これは多くの
場合、特に１１延機が可逆で（まなく連続的ぐあって、
非荷重状態の間の時間が何分にもなる時には、実用的Ｃ
はない。

発明の（■要 従っＣ１この発明の目的は、１Ｆ延スタンドの真市の圧
延力を表わり信号を発生ずる改良された手段を（；？供
りることである。

別の目的は、自動ゲージ制御装置に使う為、圧延１；（
の１１延力を表わす正（１１「な信号を発生りる改良さ
れ１．：方法と装置を１１８供りることである。

別の１４的は、力を測定Ｊるのにｉｉ′１接１ｊ　ＦＡ
及び間接方法の両方を用いＣ１自動ゲージ制ｉｌｌ装置
に使う為、圧延（幾の圧延力を表わづｉＥ、　１ｉｆｔ
　＜了４Ｔｉ　′Ｆ’ｊを発生づる改良された方法ど装
置を提供りることＣある。

別の目的は、圧延力を直接的に感知りるとノ（に、圧延
機のハウジングの歪みをも感知しＣ１自φＩＪゲージ制
ｔａｌｌ装置に使う為、圧延スタンドの圧延力を表わり
正確な信号を発生りる改良δれＩＣ′ＪＪ法及σ装置言
を提供ＪることＣある。

その間に通１土作物の１？さを減ら（１為日−ル要素を
支持づるハウジング、及び該ＩＪ−ル典索の間の１１さ
間を調節りる調節手段を持つ１延１大に関連して、−に
記並びにぞの他の目的を達成りる為、Ｕ−ル要糸の間に
工作物が存在づることによっＣ発生りる力を表わづ第１
の信号又Ｅより信号を発生Ｊる。史に、ｌ」−ル要素の
間に１作物が存イ［（Ｊることによつ（圧延機ハウジン
グに発生きれる歪みの力を表わＪ信号を発４Ｌ　Ｊる１
、これらの２つのイ、−ｉ札を相合ｌＩＣ制御信号を発
生し、ご（ｒＪ１１＋１律；１（１、弓を自動ゲージ制
ｉｌｌ　′！ＡＩｇ　ニ／Ｊｌｌ　ニー１．１．１−　
ルｊｌ　ｄ　間ヲ制１ａｌｌリ　る　。

この発明は特許請求の範囲に記載しくあるか、この発明
は以下図面につい（説明する所から、更ににり理解され
よう。

詳Ｉｌｌな説明 第１図には自動ゲージ制御装置を含む！ｌｌｉ型的な４
段圧延スタンドが図式的に端面図としＣ示され（いる、
、図示の様に、スタンドはハウジング１０を持っＣおり
、その中に圧延スタンドの要素が入−）Ｔいる。この要
素の１つとしく、上側支えロール１２が適当なチョック
手段１４に軸支されでいる。同様に下側支えロール１６
がチョック１８に軸支され（いる。一対の作業電」−ル
２０，２４が夫々のチョック２２．２６に軸支されてい
る。、２対の釣合ジヤツキが圧延機のハウジングに対し
て一１側デジツクを★持Ｊる様に作用りる。即ち、第１
の一ス・Ｉの釣合ジ１７ツキ２８．３０がハウジングど
１−側支え１１−ル・チョック１／Ｉの間に配ＩＮされ
Ｃいる。作業日−ル釣合ジ１７ツキ、３６．３８が＋側
作業１」−ル・ブーヨック２２を支りりる。勿論、スタ
ンドの他端には同様なチョック及びジヤツキがある。酋
通の様に、ナラ１〜４Ｇを介して作用Ｊる適当なねじ機
構４４が、その間に工作物６０を通づ、２つの作業ロー
ル２０．２４の間の空間（りき間）の大まかなＳ１法を
定める様に作用゛りる。

図の例では、ねじ機構４４の直ぐ下に流体圧装置４８が
設りられ、これは木質的にシリンダ内にあるピストン（
これを包括的にこの明１ｆｌｌ＋　？”＋−’ｃは１シ
リンダ」と呼ぶ）である。公知の様に、これが自動ゲー
ジ制御（ＡＧＣ）装Ｕに従−）（調節をりる役割を（ｊ
う。シリンダを省略しＣ１ΔＧ　Ｇが直接的にねじ機構
４４を介して作用しＣもよいことも知られ−Ｃいる。ね
じ機構４４およびシリンダ４８が荷重セル５０を介し−
Ｃ支えロール・チョツノ７１４に作用する。周知の様に
、何重セル５０は、作業ロール２０．２４の間に−［作
物６０を通づことによつＣ生ずる圧延力を、前；ホの様
な摩擦の力によって修正した値に比例づる出力１＾＞５
（線５６の１：ｓ）を発生づる。（下側支え１」−ル・
チョック１８とハウジングの間に荷重セル５０′か破線
Ｃ示され（いる。これは荷重セルに用い七〕る別の場所
を示しており、この場所も用いられることがある。） シリンダ４８には２つの感知手段５１．５３が付設され
ており、これらがシリンダに共通に設けられている。感
知手段５１はシリンダ内のピストンの位置、従って１」
−ル１き間を表わづ出力信号（Ｓｏ　）を線５２に発生
ηる。感知手段５３は圧力感知装置であっＣ１シリンダ
の内部圧力を感知しＣ出力線５４に圧力信号（Ｆ’ｓ）
を発生づるが、ξれも圧延力の表示としＣ利用すること
が出来る。

圧延力を表わＪ信号を発生づる第２の手段が、圧延スタ
ンドのハウジング１０に固定された歪みゲージ６２によ
っＣ示されている。第１図は月−延機のハウジングの端
面図であるが、この図では歪みゲージ６２を１つしか示
していない１．然し、普通ｆｉなわれる様に、少なくと
ももう１゛）のゲージが圧延スタンドの他端にあり、更
に２つの歪みゲージがＩｔ延機ハウジングの各ノＺの端
の反対側に設けられＣ１こういう４個の歪みゲージ６２
がスタンドの一ト流側に全て配置される場合が非単に多
い。

この為、第１図の歪みゲージ６２は歪みゲージ装置全体
を表わすものであり、ＨＡ　６３に歪みゲージ出力信号
を発生りる。

第１図でロールリき間を調節りる為、高１１装閘６５か
ら適当な導管６９及びリーボ制御弁６７を介し−Ｃ、シ
リンダ４８に圧力流体が供給される。

シリンダからの帰路は導管５８を辿る。この装置の圧力
がポンプ６４によって維持される。リーボ制御弁６７は
ＡＧＣ装置６６にＪ：つ（制御され、このΔＧ　Ｃ装置
が、この発明で発生づる制御信号に応答覆る。シリンダ
がなりれば、へＧＯ装■はねじ機４７６４４を制御する
様に作用ηる。

前に述べた様に、この発明は、荷中ヒル又ｌ、Ｌシリン
ダ圧力感知装置から取出される様な直接的な力信号と組
合せて歪みゲージ信号を用いＣ１第１図に示Ｊ様なＡ　
Ｇ　Ｃ装置に対りる制御１ｉｊＵをざト牛りる。

第２図は上に述べたことをこの弁明に従つ（達成づる態
様を示１機能的なブロック図（゛ある。第２図に示り様
に、ブロック７０は歪みゲージ感知装置であり、その出
力が、所望の倍率にとっＣ適切な利得を持つ単純利得ブ
［Ｊツク７４に供給される。（例えば１つの歪みゲージ
を用い、ブロック７４の利得が０．２５であれば、この
ブロックの出りは１〕みゲージ信号の平均に等しい。）
利１！７１に１ツク７４の出力が加算点７６の正の入力
に印加される。シリンダ圧力感知装置又は荷重［３ルの
何れかからの圧力信号又は力信号を７２で示しＣあり、
この信号が適当な倍率を加える適当な利得ＶＬ１ツク７
８に印加される。

この７１１ツタの出力が加忰点８０に正の符号ぐ印加さ
れる。加算点７６には後ぐ説明りる負の入力も入るが、
この加算点の出力が適当な利得ブロック８４に印加され
、ブロック８４から線８６に出る出力が、Ａ　Ｇ　Ｃ装
置に供給される制御信号Ｃある。利得ブロック８４の出
力は加算点８０にも角のｎ　＞９　Ｃ゛印加れ、この加
終点の出力が積分関数ブト１ツク８２に印加される。ブ
ロック８２は伝）？関数１＜／Ｓを持つ。こ）でＫは定
数ｅあり、Ｓはラブラース変換演紳子ぐある。ブロック
８２の積分関数の出ノｊが、前に述べた様に、加算点７
６に正の符号で印加される。関数ブ［１ツク８２，８４
の出力と入力の間の交差結合の効果としＣ１１０ツク８
４の出力は、積分関数ブ］−１ツク８２を使うことによ
り、長期的にはブロック７Ｂの出力と強制的に等しくさ
せられる。この為、ＡＧＣ装首に対づる制御信号を出１
様に、歪みゲージを自動的に較正づる渇磨補偵装置が得
られる。

線８６にドリフ］〜を補正した信号をＶ？、９−づるル
ープ全体は、温石に関係りるドリフ１〜ざ；ｌを相殺り
る（Ｃ７に速くなりればならないが、ストリップの変動
、摩擦等による普通の力の変化を無視Ｊる位に理くなけ
ればならない。この為、定数には０゜１より小さく、０
．０３以上の蛸を持つのが普通Ｃある。０．０３という
値は、比較的短い成る明間、例えば１分間に問題になり
唱巳スる様り溝数にＪ、るドリフ１〜誤差を避りる為の
４１０Ｃある。

第３図は第２図に示しＩＣ機能を遂（１りるｊ′ツノロ
グ形施例である。第３図では、４つの歪みゲージ信号Ｓ
Ｇ１乃至ＳＧ４と荷重ヒルからの信号Ｆ　ｓが小されＣ
いる。４つの歪みゲージ信号ＳＧ１乃至ＳＧ４が加算点
９０に正の符号で何れも印１１１１され、その和を入力
抵抗９２を介し“（−演算増幅器９４（ブロック７４）
の反転入ツノに印加づる。

増幅器９４の出力と反転入力の間に期間抵抗９６が接続
されＣおり、非反転入力は対抗９８を介しく大地に接続
されている。この揚台の倍率を決定する演算増幅器９４
は、適正な倍率を持たせると具に、加算点９０に印加さ
れた信号を平均化Ｊる様になつＣいる。演算増幅器９４
の出力が抵抗１００を介し−Ｃ第２の演算増幅器１０２
の反転入力に印加される。この増幅器の出力と反転入力
の間に帰遠抵抗１０４が接続されている。この演算増幅
器からｍ８６に出る出力がＡＧＣ１ｍ置に対する１ｉ１
１　Ｉｌｌ　ＩＮ、号である。

ｌｉｄ号１：！；（力信号）が利得ブ１−１ツク７８に
印加される１、この１１−１ツクは演算増幅器１０８の
反転へりに９ｆｉｌ　Ｎ抵抗１１０が接続され、この反
転入力と信号Ｆｓの間に人力抵抗１０（３が接続されＣ
いる。演算増幅器１０８の非反転入力が抵抗１１２を介
し−Ｃ大地に接続される。ブし１ツク７８の出力がｍ分
ブロック８２に印加される。この（δ分ブ１］ツクは、
演算増幅器１１６の反転入力に人力抵抗１１４を接続し
、非反転入力を抵抗１１８をｆ）’　１１℃大地に接続
Ｊることによって構成さねる一ｌ）のとして示しである
。普通の様に、）與ｎ増幅器１１６の出力及び反転入力
の間にコンデンサ１２０を接続して、積分機能が遂行さ
れる様にりる。演停止（１幅器１１６の出力である積分
信号が、抵抗１２４゜１２６を含むインピーダンス整合
回路を介し’Ｃｔｌｉ紳増幅器１０２（ブロックＦ３４
）の非反転入力に印加され、増幅器１０２の出力が抵抗
１２２を介して演算増幅器１１６の反転入力に接続され
る。

第２図及び第３図の間の１対１の対応関係は容易に明ら
かであると思われる。これらの２図の全体的な機能は同
一である。

第３図の説明を全うりるど、スイッチ１１５及び抵抗１
１５の直列回路（・構成されｌ、二初！ｌＩＪ設定回路
がブロック８２′の抵抗１１４とｔ）０列に接続される
。工作物が初めてスタンドの１」−ルのりき間に入る時
く例えば力信号［Ｓが成る特定の植に上背りることによ
っ（感知される）、スイッチ１１５が一時時に閉じる。

これは増幅器１１６の反転入力ｔこ罰りる入力抵抗の値
を小さくし、こうして積分関数１１］ツク８２の時定数
を短くづ−る様に作用りる。例としく、この時定数は５
０ミリ秒に短縮りることが出来る。この為、増幅器１０
８から線８６に出る出力は例えば５５ミリ秒の短い期間
の１殺、初期設定としＣ１急速に同じ値にさせられ、で
′°の摂スイツヂ１１５が開き、前に述べｌｃ様な動作
が始まる。

この発明のｖｆまアノい実施例ど現１Ｆ考えられるしの
を図示し［１つ説明したが、当業者にはその変更が容易
に考λ、られよう。前に述べた様に、この発明（よ第３
図に示１様にアノ−１−１グ形式で実施づることム出来
るし、第２図に機能的に説明した所に従っ（簡単なマイ
クロフロヒッリ゛を用い（ディジタル形ｉ（ぐ実施りる
ことも出来る。従っ゛（、この発明は図示し且つ説明し
た実施例そのものに制約されるしのＣ゛はなく、特許請
求の範囲の記載に含まれるものではなく、特許請求の範
囲の記載に含まれるいろいろな変更が可能であることを
承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動ゲージ制御装置を持つ典型的な圧延スタン
ドの簡略端面図であって、この発明の詳細な説明に役立
つ。第２図はこの発明の好ましい実施例の機械的なブロ
ック図、第３図は第２図の方式をアナグロ形式で実施り
る１つの方法を示づ回路図である。 主な符号の説明 １０：ハウジング、２０．２／Ｉ　：作業ロール、４４
：ねじ機構、４８ニジリンダ、５０：荷重セル、６２：
歪みゲージ、６６：自動ゲージ制御装置。 特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　その間を通Ｊ丁作物の厚さを減らづロール要素を
   支持りるハウジング、及び該ロール要素の間の１ぎ間を
   調節するり−き量調節手段を持つ圧延スタンドに用いて
   前記すき量調節手段を制御り−る装置に於て、前記ロー
   ル要素の間に工作物が存イＩりることによっ（発生Ｊる
   力を表わリカ信号を発生する手段と、前記ロール要素の
   間に工作物が存イ１りることによっ゛Ｃ圧延スタンドの
   ハウジングに発生する歪みの力を表わＪ歪み信号を発生
   りる手段と、前記力信号及び前記歪み信号を組合せて制
   御信号を発生りる手段と、前記制御信号に応答ｊ）（゛
   前記りさ量調節手段を制御りるゲージｉｌ＋’ｌ　１１
   １手段どを有りる装置。 ２、特許請求の範囲１）に記載した装置に於（、前記組
   合ける手段が、前記制御信号及び前記力信号の間の差を
   積分して積分信号を発生りる手段と、前記歪み信号及び
   積分信号を組合ＩＩＣ前記制御信号とりる手段とで構成
   されている装置。 ３）　特許請求の範囲２）に記載１ノだ装置に於Ｃ１前
   記積分づ”る手段が次の式 で表わされる伝達関数Ｚを持つ（いる装置。 ４）　特許請求の範囲３）に記載した装置に於て、前記
   にの値が０．１乃〒０．０３の範囲内の１１Ｙ１である
   装置。 ５）　その間を通１１作物の１甲さを減らり目−ル要素
   を支持するハウジング、及び前記［Ｊ−ル要素の間のＪ
   き間を調節するすき量調節手段を持つ圧延スタンドに用
   いＣ前記づき量調節手段を制御りる方法に於゛Ｃ１前記
   ロール要素の間に一丁作物が存在づることによって発生
   する力を表ねリカ信号を発生し、前記［１−ル要素の間
   に１作物が存在ＪることによつＣ圧延スタンドのハウジ
   ングに発生する歪み９力を表わづ歪み信号を発と１−シ
   、前記力信号及び前記歪み信号を組合ｔ！（制御信号を
   発生し、該制御信号の関数として前記圧延スタンドのり
   さ間調節手［９を制御する工程から成る方法。 ６）　特許請求の範囲５）に記載した方法に於Ｃ１前記
   組合μる工程が、前記制御信号及び前記力信号の間の差
   を積分して積分信号を発生し、前記歪み信号及び前記積
   分信号を組合せて前記制御信号とする工程を含んでいる
   方法。 ７）　特許請求の範囲６）に記載した方法に於く、前記
   積分づる」。程が、Ｓをラブラース変換演達関故７を持
   つ様にした方法。 ８　）　ＱＣｓ’　ｒ１品求の範囲７）に記載し１ｃ方
   法に於て、前記Ｋｈ’ｉ０．１乃至０．３の範囲内の値
   を持つ　／ｊ　才人　。