JPS6227884B2

JPS6227884B2 -

Info

Publication number: JPS6227884B2
Application number: JP57198939A
Authority: JP
Inventors: Terushige Yamaguchi; Toshinori Miki; Toshio Mitsunaka; Hiroshi Koyama; Yukihiro Kono
Original assignee: Hitachi Ltd; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1982-11-15
Filing date: 1982-11-15
Publication date: 1987-06-17
Also published as: US4545228A; DE3341213C2; DE3341213A1; JPS5992113A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、ロール偏心制御装置に係り、特に熱
間や冷間圧延機等の如き圧延ロールにより材料の
圧延加工を行う圧延加工機の板厚制御にあつて、
ロールの偏心に起因する板厚変動を改善するに好
適なロール偏心制御装置に関する。

〔従来技術〕

圧延加工機に用いられる圧延ロールは、その製
作加工における研磨精度（研磨ムラ）に起因し
て、正確な真円のロール断面が得られない。ま
た、ロールと回転軸とをキイ（楔）で結合する型
式のものにあつては、必然的にこのキイがロール
偏心の原因となつている。これらロール偏心によ
つて、圧延時にロール１回転を周期とするロール
ギヤツプ変動が生じ、これが周期的な板厚の変動
の原因となつている。

従来、上述したロール偏心による板厚変動を防
ぐため、いくつかの制御方法が提案されている。
最も広く知られた方法は、非圧延時にロールに圧
延荷重を付与しながら回転させ、このときの圧延
荷重を検出信号としてその変化に基づくロール偏
心を記憶させておき、この記憶データを用いて圧
延時にロール間隙の変動を相殺補正するようにし
た、いわゆるオフラインによるプログラム制御法
である。

このプログラム制御法を適用した制御装置にあ
つては、実ロール１回転に対応させて偏心量検出
信号を記憶するために、ロールの回転位置検出器
として、パルス発電機又はセルシン発電機等を用
いている。このような回転検出器は検出精度を高
めるため、ロール回転軸に可及的に近接させて係
合しなければならないが、ロール周りの機械的構
造及び環境条件（高温，油ミスト等）、回転伝達
機構の取付構造等の点から困難が多く、信頼性及
び線形性に優れた回転位置検出を実現するのが難
かしいという欠点があつた。また仮に取付けるこ
とができたとしても、頻繁に行なわれるロール交
換作業を煩雑にするという欠点があつた。さら
に、ロール偏心による板厚制御の補正信号を記憶
するにあたつて、上下のロール径差によつて生ず
るうなり（ビート）を補正する必要があり、この
ため径差の小さな場合（通常の径差は極めて小さ
い）であつても、10〜15分程度のロール偏心記憶
値作成時間が必要となる。その他、実圧延状態と
は異なるので、必然的に種々の原因によつて実ロ
ール偏心量と記憶値との間に偏差が生じ、これに
よつて板厚精度の向上の点に限界があるという欠
点があつた。

上述したプログラム制御法の欠点を改良した他
の方法として、オンラインで板厚の変動を荷重計
によつて実測し、この信号を相関回路又は波回
路で処理してロール偏心に起因する信号成分を検
出し、この検出信号に基づいて回転位置検出信号
と同期をとりながら、板厚を補正制御するものが
知られている。

このような方法を適用した制御装置にあつて
は、荷重計から出力される実測信号を、統計的に
周波数解析するのであるが、通常バツクアツプロ
ールは圧延中に生じた表面傷を研削して繰り返し
使用するため、ロール径は10〜20％変化するもの
である。したがつて、その周波数解析の基本周波
数が変動することになり、波回路の中心周波数
がずれてしまうことから、見掛け上検出利得の低
下をもたらし、正確なロール偏心の認識ができな
いという欠点があつた。しかも、圧延荷重は必ず
しも正確にロール偏心の挙動とは対応しない場合
があり、特にゲージメータAGC（自動板厚制
御）を併用して、著るしく圧延スタンドの剛性を
高めた場合には、荷重信号の崩れが見られ、この
信号を用いてロール偏心制御を行なうには実用上
限度があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高精度の回転位置検出器をロ
ールに近接設置することなく、またロール径が研
削によつて変化しても支障なく、且つオンライン
でロール偏心に起因する板厚変動を高精度で抑制
制御できるロール偏心制御装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、ロール１回転を１周期としこの１周
期を複数の区間に等分し、各区間に対応する圧延
材の圧延後の板厚偏差を検出し、少なくとも１周
期間の区間偏差を記憶するとともに、この区間偏
差の少なくとも１周期分を平均して周期平均偏差
を演算し、また記憶されている前記区間偏差の対
応する同一区間の区間偏差を平均して区間平均偏
差を演算し基本データとして記憶し、この区間平
均偏差から前記周期平均偏差を減算して各区間ご
との差分を基本パターンとして記憶し、この基本
データと基本パターンの中で圧延位置に回転され
たロールの区間に対応する記憶内容をそれぞれ読
み出して加算し、この加算された信号をロール偏
心制御信号とし、この信号に圧下影響係数の逆関
数を乗じて得られる圧下位置信号によつて圧下装
置を制御するものとすることにより、高精度の回
転位置検出器をロールに近接設置することなく、
またロール径が研磨によつて変化しても支障な
く、且つオンラインでロール偏心に起因する板厚
変動を高精度で抑制しようとするものである。

さらに、前記圧下位置信号に圧下影響係数を乗
じて得られる信号を、該信号に対応する区間の前
記基本パターンの記憶内容に代数加算してフイー
ドバツク補正をすることにより、上下ロールの径
差に起因するビートや、厚み検出に伴う１区間カ
ウントの量子化誤差による同期ずれを補償しよう
とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

まず、本発明の特徴に係る基本的内容は、ロー
ル偏心に起因する板厚変動はロール１回転毎の周
期性を有したものであるが、本質的には正弦波等
の如き単純な関数では近似できないものであると
いうことに着眼し、ロール１回転（１周期）当り
を複数の区間ｊ（ｊ≧１）に等分し、その各区間
に対応する板厚偏差を求め、この偏差を零にする
ように制御するものであり、いわゆるサンプリン
グ制御を行なうものである。

本発明の適用可能な圧延機の一例として、その
主要部概略構成を第１図に示す。第１図に示す圧
延機は可逆式のものであり、圧延ロール１は上，
下ワークロール１ａと上，下バツクアツプロール
１ｂから成り、圧延材２は上下のワークロール１
ａ間に挿入され、その両端はそれぞれデフロール
３，４を介して左リール５と右リール６とに巻か
れている。圧延ロール１の入出側には圧延材２の
板厚を検出する厚み計７ａ，７ｂが、圧延材２に
近接させて設けられている。

第１図に示す圧延機において、ロール偏心に起
因する板厚偏差を、圧延機が運転中の任意のタイ
ミングにて計測を開始できるようにし、且つロー
ルの１周期を認識するために、図示していないバ
ツクアツプロールチヨツクに例えば近接スイツチ
を取付け、この近接スイツチに対向させてバツク
アツプロール１ｂのロールネツク部に金属片を取
付け、この金属片が近接スイツチに最も接近した
とき、パルス的に近接スイツチが閉成されるよう
設けることにより、バツクアツプロール１ｂの１
回転の起点と周期とを検出できるようにする。そ
して、近接スイツチが閉成される任意の周期ｉ
（ｉは整数）の作動タイミングにて、圧延機出側
の厚み計２ａによつて板厚偏差を検出しサンプリ
ングする。このサンプリングのタイミングは、バ
ツクアツプロール１ｂの円周をｊ区間に等分し、
その区間ｊに対応させて行なう。つまり、バツク
アツプロール１ｂの任意の周期ｉにおける各区間
１，２，…，ｊに対応させて、時系列的に区間偏
差Δｈ_i1，Δｈ_i2，…Δｈ_1jをサンプリングして記
憶する。この場合、１周期分のサンプリングだけ
では高周波性ノイズが混入する虞れがあるので、
望ましくは複数ｋ（ｋは整数）回以上サンプリン
グして記憶する。

このようにして検出されたｉ，（ｉ＋１），（ｉ
＋２），…（ｉ＋ｋ−１）周期の各区間偏差は、
それぞれ、 Δｈ_i1，Δｈ_i2，…，Δｈ_ij， Δｈ_(i+1)1，Δｈ_(i+1)2，…， Δｈ_(i+1)j，：： Δｈ_(i+k-1)，Δｈ_(i+k-1)2，…， Δｈ_(i+k-1)j として区間偏差記憶手段に記憶する。

次に、上記複数周期分の対応する同一区間の偏
差の平均を演算する。即ち、 Δｈ_1k＝｛Δｈ_i1＋Δｈ_(i+1)1＋ Δｈ_(i+2)1＋…＋Δｈ_(i+k-1)1｝／ｋ， Δｈ_2k＝｛Δｈ_i2＋Δｈ_(i+1)2＋ Δｈ_(i+2)2＋…＋Δｈ_(i+k-1)2｝／ｋ，：： Δｈ_jk＝｛Δｈ_ij＋Δｈ_(i+1)j＋ Δｈ_(i+2)j＋…＋Δｈ_(i+k-1)j｝／ｋを演算して、Δｈ_1k，Δｈ_2k，…，Δｈ_jkから
なる１周期相当の区間平均偏差を基本データとし
て作成する。

この基本データには、圧延材の変動等によつて
直流分が含まれている。これを除くため、前記ｊ
個の区間平均偏差を時系列方向に平均化、即ち周
期平均偏差を求めて、前記基本データの各区間偏差から差引
き、これによつて得られる（Δｈ_1k−Δｈ_n），
（Δｈ_2k−Δｈ_n），…，（Δｈ_jk−Δｈ_n）を偏心制
御基本パターン（以下、基本パターンと称する）
として作成する。なお、前記Δｈ_nは任意の１周
期の区間間偏差に基づいて求めてもよい。

このようにして作成された基本データと基本パ
ターンとに基づいて、ロール偏心制御を行なうわ
けであるが、以下、第２図に示す本発明の一実施
例の要部制御ブロツク図を参照しながら説明す
る。

第２図に示すように、基本データ生成手段１２
には、検出された各区間偏差１１が順次入力され
るようになつており、生成された基本データΔｈ
_jkは制御ゲインG₁を付与する係数器１３と基本パ
ターン生成手段１４とに、それぞれ出力されるよ
うになつている。この基本パターン生成手段１４
には減算器１５を介して、周期平均偏差演算手段
１６から周期平均偏差Δｈ_nが入力されるように
なつている。この基本パターン生成手段１４にお
いて（Δｈ_jk−Δｈ_n）の演算がなされ、生成さ
れた基本パターンは、制御ゲインG₂を付与する
係数器１７に出力されるようになつている。な
お、基本パターンは生成手段１４内にある演算用
レジスタに、第３図に示すように格納されてい
る。レジスタの１区分は前記ロール円周の区間ｊ
に対応しており、連続するレジスタの１〜ｊまで
の区分は、ロール円周１回転に相当するものであ
る。上記した基本データと基本パターンは、タイ
ミング装置１から出力されるタイミング信号によ
つて常に順次新らしいデータに置換されるととも
に、読み出しタイミング信号によつて該信号に対
応するレジスタの記憶内容が、それぞれ前記係数
器１３，１７に出力されるようになつている。こ
れらの係数器１３，１７の出力信号は加算器１９
によつて加算され、ロール偏心制御信号として信
号変換器２０に入力される。この信号変換器２０
は入力される信号に、圧下影響係数の逆関数（Ｋ
＋Ｍ）／Ｋを乗算した信号を出力するものであ
り、これによつて出側板厚換算のロール偏心制御
信号を圧下制御量に変換するのである。逆関数の
Ｋは圧延機のバネ定数、Ｍは塑性係数であり、予
め圧延理論式により算定されているものである。
この信号変換器２０の出力信号は圧下信号とし
て、制御ゲインG₃を付与する係数器２１を介し
て、図示されていない圧下装置に出力され、これ
によつてロール偏心による板厚の変動を抑制制御
するようになつている。

上述のロール偏心制御は、前記基本パターンの
作成完了と同時に、つまり（ｉ＋ｋ）周期目から
開始されるので、補正制御上のタイミングずれが
なく、制御開始点の位相遅れが発生せず、オンラ
イン制御を可能にしている。また、前述した基本
データと基本パターンの読み出しタイミングは、
圧延位置に回転されたロール区間に対応する区分
のレジスタ内容を読み出すように制御しなければ
ならない。即ち、圧延タイミングと板厚偏差検出
タイミングのずれや、制御系の応答遅れを考慮し
た読み出しタイミングとしなければならない。例
えば、第１図に示した圧延機によれば、図示矢印
８の方向に圧延が行なわれているとき、圧延ロー
ル１と厚み計７ａは圧延材２の移送距離としてl₁
ずれている。また、圧下装置系及び厚み計の制御
応答遅れと圧延速度との積で与えられる応答遅れ
相当距離l₂が存在する。したがつて、圧延位置に
あるロール区間に対応させて、ロール偏心制御信
号を読み出すには、第３図に示すレジスタにあつ
て、レジスタ１の内容が厚み計直下に相当すると
すると、まずl₁相当後方のレジスタｎの内容がロ
ール直下に対応したものとなり、さらにl₂相当の
遅れ補正を行なうには、これよりl₂相当長後方の
レジスタＰの内容を読み出すように制御されてい
る。このl₁は圧延機ごとに固定されたものである
が、l₂は圧延速度によつて変化するので、圧延速
度に相関させた補正が必要である。

上記したように、基本パターンによつてロール
偏心量が時系列的に、またタイミングのずれを生
じることなく補正されるが、さらに、上下の圧延
ロールの径差に起因するうなり（ビート）や、サ
ンプリング時の１区間のカウントの量子化誤差に
より発生する同期ずれを補正する必要がある。こ
の補正手段は、第２図図示実施例においては、圧
下位置信号２２に信号変換器２４によつて圧下影
響係数Ｋ／（Ｋ＋Ｍ）を乗じ、この信号に係数器
２５によつて帰還ゲインG₄を付与した後、減算
器１５を介して基本パターン生成手段１４に積分
的に帰還するループから形成されている。即ち、
係数器２５を介して帰還される信号から、前記周
期平均偏差Δｈ_nを減算することによつて、実績
パターンを算出し、これを基本パターンに代数的
に加算（積分性制御）し、検出された板厚の偏差
の実績値の最小化を図つている。

なお、上述同期ずれ補正手段において、減算器
１５を削除して、係数器２５の帰還信号のみを基
本パターンと置換することも実用上は可能であ
る。また適用される圧延機は、第１図に示した可
逆式に限られるものではなく、タンデム圧延機の
任意のスタンドにも適用することができるのは自
明である。

上述の第２図図示実施例を適用して構成した具
体的な実施例全体構成図を第４図に示す。第４図
において第１図又は第２図と同一機能を有するも
のには同一符号を付して説明を省略する。

第４図に示すように、厚み計７ａから出力され
る検出信号は、区間偏差を演算して記憶する偏差
検出・区間偏差記憶手段２７に入力されており、
この手段２７の出力信号１１は基本データ生成手
段１２と、周期平均偏差演算手段１６に出力され
るようになつている。この手段２７の動作タイミ
ングは、タイミング装置１８から出力されるタイ
ミング信号２６によつて、制御されるようになつ
ている。タイミング装置１８には、圧延ロール１
に近接して設けられた近接スイツチ２８から起点
信号が、また、圧延ロール１の駆動モータ１０の
回転軸に係合されたパルス発電機２９から、前記
区間ｊに対応した区間タイミング信号が、さらに
入力装置３０から圧延機と圧延材の諸元が入力さ
れるようになつている。信号変換器２０，２４は
それぞれ設定装置２０ａ，２４ａと掛算器２０
ｂ，２４ｂから形成されており、設定装置２０ａ
には圧下影響係数の逆関数（Ｋ＋Ｍ）／Ｋが、設
定装置２０ｂには圧下影響係数Ｋ／（Ｋ＋Ｍ）
が、それぞれ設定されるようになつている。係数
器２１から出力される圧下位置信号２３は、圧下
装置９に入力されている。

このように構成されることから、近接スイツチ
２８から出力される起点信号と、パルス発電機２
９から出力される区間タイミング信号に基づい
て、タイミング装置１８から動作タイミング信号
２６が各部に出力される。この動作タイミング信
号２６に基づいて、偏差検出・区間偏差記憶手段
２７において、ｉ周期〜（ｉ＋ｋ−１）周期の各
区間偏差を演算し記憶する。この記憶内容は、動
作タイミング信号２６に基づいて、基本データ生
成手段１２と周期平均偏差演算手段に取り込ま
れ、前述の動作が実行される。以後は、第２図図
示実施例と同様な動作が実行され、オンラインで
ロール偏心制御が行われることになる。

なお、第４図図示のものはハードウエア構成を
前提にしているが、勿論全てを制御用計算機を適
用してストアードロジツクによつて実現できるこ
とは言うまでもなく、これは選択事項であり、例
えば設定装置２０ａ，２４ａ等のみに制御用計算
機を適用した混成型とすることも含まれる。

また、板厚の厚み偏差を検出する手段は、上記
実施例に適用した厚み計７ａに限られるものでは
なく、実質的に板厚又は板厚の偏差を検出できる
手段であればよく、例えば周知の圧延荷重計によ
つて板厚又は板厚偏差に相当する荷重又は荷重偏
差を検出し、この検出信号を適用するものであつ
ても効果は同等である。

上述したように本実施例によれば、ロールの円
周位置に対応させて圧延材の厚み偏差をオンライ
ン検出し、この偏差に基づいてロールの圧下位置
を制御していることから、ロール偏心検出手段と
して高精度の回転位置検出器をロールに近接設置
する必要がなく、またロール径が研磨によつて変
化しても支障なく、且つオンラインにてロール偏
心に起因する板厚変動を、高い精度で抑制制御さ
せることができるという効果がある。

また、本実施例によれば、上下ロールの径差に
起因するビートや、厚み検出に伴う１区間カウン
トの量子化誤差による同期ずれを補償することが
できることから、一層高精度なロール偏心制御を
行わせることができる。

さらに、本実施例によれば、既設装置との取り
合いが極めて少なく、高精度の保守を必要としな
いこと等、多くの副次的効果を奏するものであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、オンラ
インで高精度のロール偏心制御を実現することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用可能な圧延機の一例の概
要構成図、第２図は本発明の一実施例の主要部制
御ブロツク図、第３図は第２図図示実施例の基本
パターンの格納例を説明する図、第４図は第２図
図示実施例を適用して構成された一実施例の全体
構成図である。１…圧延ロール、２…圧延材、７ａ，７ｂ…厚
み計、９…圧下装置、１２…基本データ生成手
段、１４…基本パターン生成手段、１５…減算
器、１６…周期平均偏差演算手段、１８…タイミ
ング装置、１９…加算器、２０，２４…信号変換
器、２７…区間偏差検出・区間偏差記憶手段、２
８…近接スイツチ、２９…パルス発電機。

Claims

【特許請求の範囲】１圧下位置信号に基づいてロールの位置を制御
するとともに該ロールを介して圧延材に圧延荷重
を印加する圧下装置を備えた圧延加工機にあつ
て、前記ロールの偏心量を検出し該偏心量を除去
すべく前記圧下位置信号を制御するロール偏心制
御装置において、圧延された圧延材の厚みの偏差
を検出する偏差検出手段と、前記ロールの１回転
を１周期とし該１周期を複数に等分してなる各区
間に対応させて前記偏差を順次少なくとも１周期
以上取り込んで記憶する区間偏差記憶手段と、該
区間偏差の少なくとも１周期分を平均して１周期
の平均偏差を演算する周期平均偏差演算手段と、
前記区間偏差記憶手段の対応する同一区間の内容
を読み出して各区間平均偏差を各々演算し基本デ
ータとして記憶する基本データ生成手段と、該区
間平均偏差から前記周期平均偏差を減算し各区間
ごとの差分を基本パターンとして記憶する基本パ
ターン生成手段と、前記区間偏差記憶手段と前記
周期平均偏差演算手段と前記基本データ生成手段
と前記基本パターン生成手段とに動作タイミング
信号を出力するとともに圧延位置と厚み検出位置
のずれ及び当該ロール偏心制御系の制御遅れに対
応させて圧延位置に回転された前記ロールの区間
に対応する前記基本データと前記基本パターンの
各記憶内容を読み出すタイミング信号を出力する
タイミング装置と、前記基本データ生成手段と前
記基本パターン生成手段から読み出された各内容
を加算してロール偏心制御信号として出力する加
算手段と、該ロール偏心制御信号に圧下影響係数
の逆関数を乗算して前記圧下位置信号として出力
する掛算器と、を備えて構成されたことを特徴と
するロール偏心制御装置。２特許請求の範囲第１項記載の発明において、
前記基本パターンは前記掛算器から出力される圧
下位置信号に圧下影響係数を乗算して得られる信
号を該信号に対応する区間の記憶内容として順次
置換されて生成されるものであることを特徴とす
るロール偏心制御装置。３特許請求の範囲第１項記載の発明において、
前記基本パターンは前記掛算器から出力される圧
下位置信号に圧下影響係数を乗算して得られる信
号から該信号に対応する区間の前記周期平均偏差
を減算して得られる信号を、該信号に対応する区
間の記憶内容として順次置換されて生成されるも
のであることを特徴とするロール偏心制御装置。４特許請求の範囲第１項〜第３項記載の発明に
おいて、前記タイミング装置は、前記ロール円周
上に設けられた基点を検出する近接スイツチと、
前記ロールに関連して回転され前記複数の等分さ
れた区間に同期したタイミング信号を出力するパ
ルス発電機と、圧延位置と厚み検出位置のずれ及
び当該ロール偏心制御系の制御遅れに対応させて
前記読み出しタイミング信号を形成する手段とを
備えたものであることを特徴とするロール偏心制
御装置。５特許請求の範囲第１項〜第４項記載の発明に
おいて、厚み検出手段は圧延加工機出側の圧延材
の板厚を直接測定するものでることを特徴とする
ロール偏心制御装置。６特許請求の範囲第１項〜第４項記載の発明に
おいて、厚み検出手段は圧延荷重検出器から出力
される検出荷重に基づいて厚みを演算するもので
あることを特徴とするロール偏心制御装置。７特許請求の範囲第１項〜第４項記載の発明に
おいて、厚み偏差検出手段は圧延荷重偏差検出器
であることを特徴とするロール偏心制御装置。