JPS6320113A - 蛇行制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は圧延４Ａの蛇行を制御する方法及びその装置に
関するものである。

［従来の技術］ 圧延作業においては、圧延中の条イ１によって圧延材が
ロールの中央に留まることができずに第５図に示す如く
圧延の進行と共にロール端部の方へ移動してしまう現象
がよく知られており、蛇行と呼ばれている。

ここで、圧延材の蛇行について簡単に説明すると、第４
図は何等かの原因で圧延材ａがワークロールｂの中央か
ら右側へ奇ってしまった状態を示すもので、第４図のよ
うになると、ロールギャップが左右で不均一となり、右
側のギャップが左側よりも広くなる。ところでワークロ
ールｂの周速は左右で一様であるにもかかわらず右側の
方のギャップが広いので、単位時間当りの圧延材の体積
流量は右側の方が大きくなる。

又、入側での圧延材の厚さが左右対称であるとすれば、
より大きい体積流量の側では材料がより早く引込まれる
ことになる。この結果、第５図に示すように圧延材ａは
入側で右側へ寄ってゆき（Ａ　ｘ）、出側ではキャンバ
（Ａ　ｙ）が発生する。そのため、ロールギャップの左
右差も更に大きくなり、圧延４Ｊａは更に急速に右端へ
近付いてゆき、蛇行という現象が起る。それと共にキャ
ンバも増大する。

斯かる蛇行及びそれに伴なうキャンバを防止するため、
圧延材に凸クラウンがつくような条例で圧延することが
効果がある。しかし、近年圧延材の品質向上、歩留り向
上の要求が厳しくなると共に凸クラウンをできるだ（プ
減らし長手方向、幅方向共に均一な厚さ分布をもつよう
に圧延することが要求されている。このような条件では
圧延材の蛇行を発生させ易く、安定した操業は難しい。

近年、上記蛇行を防止する手段の１つとして、圧延（Ａ
が蛇行すると、左右のロードセルｃ、ｄ（第４図参照）
にかかる力が変化するので、これを検出して蛇行を知り
、荷重の増えた側のロールギャップを狭くするように圧
下装置を動かして防止しようとする手段が提案されてい
る。

しかし、上述の手段では、蛇行による出力変化と圧下装
置を操作したための出力変化が混ってしまう等の不具合
があり、制御系が不安定で発散振動を起し易く、又精度
も不充分で全く実用に耐えないという欠点がある。

更に、上述した蛇行のメカニズムから分るように、蛇行
は一度起こると急速に発散してゆく不安定現象であるた
め、圧下装置などの応答遅れを補償して速い応答を得る
ため、蛇行制御装置には比例制御以外に微分制御を入れ
る必要があり制御装置の調整も難しいという難点がある
。

そこで、本件発明者等は上記問題点を解潤するために、
例えば、特願昭５８−６５１０９号明細書に示すような
蛇行制御手段を提案した。該蛇行制御手段では、圧延機
入側の作業側、駆動側に、圧延材の幅端部位置を検出す
る検出器を設け、各検出器の出力信号の差を演算して蛇
行量を求める演算器と、圧延材の目標位置を与える設定
・　　器とを設り、前記演算器の出力信号と設定器の目
標信号とを比較演算する装置と、該装置で得られた信号
を処理して作業側と駆動側の圧下修正信号として出力す
る蛇行制御調節装置とを備えて成り、該圧下修正を信号
により作業側、駆動側のロールギャップを変更させるよ
うにしている。又、圧延機の入側で圧延材の蛇行量を検
出することにより、圧延材の傾きに起因する蛇行量も同
時に検出できるので、制御装置に微分制御を入れず比例
制御のみで良い。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが上述の蛇行制御手段をタンデム圧延に適用した
場合、□定常時（圧延材に対して張力を付加した場合）
には、蛇行制御調節装置の比例ゲインを張力零の場合の
理論値の数倍以上も上げな〔）れば蛇行は修正されない
ことを、発明者は理論的検討及び実機テストにより見出
した。

従って、この状態で圧延材が所定の圧延機を抜【プると
圧延材には張力が無くなるのでオーバーゲインとなり、
圧延材尾端部で蛇行制御が不安定となる現象が生じた。

この理由について、第６図及び第７図により説明すると
、圧延材ａに張力が付加されている場合、蛇行制御によ
って圧延材ａが蛇行した側（第６図及び第７図では駆動
側）のロールギャップを閉じ、圧延材ａを−〇　− 圧延機中心位置まで戻そうとすると、蛇行した側の月利
が伸び、当該圧延機入側で圧延材ａの幅方向は第７図に
示すような張力分布が生じる。

すなわち、ロールギャップを閉じた側の後方張力応力か
ロールギャップを聞いた側の後方張力応力よりも低くな
る。このことは、見かけ上ロールギャップを閉じた側の
変形抵抗が増えたことと等価で（入側張力が減少したの
で）、その結果ロールへの圧延反力が増大し、ロールギ
ャップは拡大する。従って蛇行制御で、ギャップを閉じ
た効果が打消される結果となる。このにうに、張力（＝
ｌ加時には、蛇行制御によるレベリングの効果が張力の
フィードバックにより打消されるので、蛇行制御調節装
置の比例ゲインをかなり大きく設定してレベリングの効
きを強くしなりればならない。それに対して、圧延材の
張力か零の場合には、蛇行制御ににるレベリングの効果
が、張力によって打消されることがないので、比例ゲイ
ンを張力付加時のままにしておくと、蛇行制御が効き過
ぎ、安定した蛇行制御を行うことが困難となる。

次に圧延材の張力を無視した場合に蛇行制御を安定して
行う場合の例について正規化した比例ゲインＫｐ　　と
微分ゲインＴｄＮの関係を特性方程式により求めると第
８図に示すようになる。第８図の実線で囲まれた領域が
蛇行制御が不安定にならない範囲である。

第８図のグラフでは、ＫｐＮ＝１の場合は比例ケインＫ
ｐ　＝　２．２１１ｍ／ｍｍとなり、ＴｄＮ−１の場合
は微分ゲインｌ”’（１＝　０．０４５ＳｅＣ，になる
。

現状の圧延条件では、張力によるフィードバックの効果
を考慮しないと、蛇行制御調節装置の比例ゲイン、微分
ゲインは最大、Ｋ　ｐｍａＸ、　＝２．２Ｘ　７．４４
−１６Ｉｊ／ｍｍ程度、丁ｄ　ｌｌ１ａ′）′−＝　０
．０４５ｘ３０　＝　１．３５ｓｅｃ、程度しか取れな
い。ところで実機テス１〜では張力付加時は比例ゲイン
は例えばＫｐ　＝５０１１．ｍ／ｍｍ程度にしないとレ
ベレングの効果が十分には得られなかった。従って、第
８図に示すグラフからも、定常圧延中のゲイン設定のま
までは圧延材の尻ｖｉ（プ時にオーバーゲインとなるこ
とが分る。

圧延材尻抜は時のシミュレーション例は第９図に示され
ている。この例は比例ゲインＫｐ　−３０只ｍ／ｍｍ、
微分ゲインＴｄ＝０の場合で、定常圧延のテンションが
ある場合には安定に制御ができているが、その比例ゲイ
ンのままでは尻扱（プ後無張力になると圧延材尾端が左
右へ大きく振れ、蛇行制御が不安定となることが分る。

なお、先に述べた理由により、本方式では定常圧延中は
Ｔｄ＝Ｏでも安定に制御できる。

本発明は上述の知見に基き、タンデム圧延機による圧延
時に、圧延材尾端が上流の圧延機を尻扱りした後も下流
の圧延機でより安定した蛇行制御を行い得るようにする
ことを目的としてなしたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、タンデム圧延機において所要の圧延機の入側
若しくは出側うち少なくとも何れか一方の圧延材幅端部
位置から圧延材の蛇行量を求め、該蛇行量と圧延材の目
標位置との差から比例ゲインを基に左右の圧下修正信号
を求め、該圧下修正信号によって前記所要の圧延機の左
右ロールギャップを調整し、圧延材の蛇行制御を行うに
際し、圧延材尾端が前記所要の圧延機に対し上流の圧延
機を尻抜けする場合には尻扱けのタイミングに合わせて
前記所要の圧延機の圧下修正信号を求める場合の比例ゲ
インに微分ゲインを印加して蛇行制御を行うようにして
いる。

［作　　用］ 検出器で検出された圧延材幅端部位置から圧延材蛇行量
が求められ、該蛇行量と圧延材目標位置との差から比例
ゲインに基づいて左右の圧下修正信号が求められ、該圧
下修正信号によって左右のロールギャップが調整されて
蛇行制御が行われ、圧延材尾端が上流側の圧延機を尻抜
けする場合はそのタイミングに基づき上述の比例ゲイン
に微分ゲインが印加され、引続き蛇行制御が行われる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例で、図中１８は上
流側圧延機、１ｂは下流側圧延機、２は上流側圧延機１
ａの圧延荷重を検出するための荷重検出器である。

下流側圧延Ｂｉｂは上下のワークロール３，４、上下の
バックアップロール５，６、上下のバックアップロール
５，６の両軸端を支持している下バックアップロールヂ
ョック７，８、各下バツクアツプロールチョック７．８
に圧下刃を作用させる油圧シリンダ９，１０を備え、圧
延材１１を圧延するようになっており、左右の油圧シリ
ンダ９，１０へ流入、流出する圧油の量をサーボ弁１３
．１４によって制御するようにすると共に、油圧シリン
ダ９．１０のピストンの動きを検出する変位検出器１５
゜１６を油圧シリンダ９，１０に取り付け、該変位検出
器１５．１６からの信号と蛇行制御調節器２４より加算
アンプ２５を介して送られて来た信号とを比較する加算
アンプ１７．１８を設ける。左右のロールギャップは、
サーボ弁１３．　ｉ４により油圧シリンダ９，１０に流
入、流出する圧油の量を制御することによって設定する
ようにし、ロールギャップの変動は、油圧シリンダ９，
１０のビス１〜ンの動きを検出する変位検出器１５．１
６に−一って間接的に測定し、加算アンプ１７．１８に
より設定信号と比較して差があるとその差で１ノ−−ボ
弁１３．１４をコン１〜ロールすることにより修正する
ようにする。

又上記下流側圧延機１ｂの入側の左右に圧延材１１の発
する光を基にその幅端部位置を検出する蛇行量検出器１
９ａ、１９ｂを設置し、該各検出器１９ａ。

１９ｂからの信号の差、すなわち圧延ｖＪ１１の蛇行量
を演算器２０にて求め、蛇行量と設定器２１からの目標
信号とを比較演算器？２で比較演算し、得られた蛇行量
検出器＠２３を蛇行制御調節器２４で処理し加算アンプ
２５を介し左右の圧下修正信号２６、２７として前記加
算アンプ１７．１８に加えるように描成する。

蛇行制御調節器２４は、調節器本体２８及び該調節器本
体２８と並列に配設された微分器２９を偵１え、微分器
２９の入側には上流側圧延機１ａからの圧延材尻抜は信
号３０によりオンになるよう切換えスイッチ３１を接続
する。

調節器２４の出力は、例えば、圧延材１１が作業側へ寄
った場合には作業側のロールギャップを締めて駆動側の
ロールギャップを開ける方向に、又、圧延材１１が駆動
側へ寄った場合は上記とは逆にロールギャップの制御が
行われるよう方向が定められて加算アンプ１７．１８に
加えられるようになっている。

圧延材１１が上流側圧延機１ａと下流側圧延機１ｂの何
れにも噛込まれ下流側圧延機１ｂ入側の圧延材１１に張
力が付加されている定常時には、上流側圧延機１ａの荷
重検出器２からは下流側圧延機１ｂの蛇行制御調節器２
４に尻恢は信号３０は与えられない。このため、下流側
圧延機１ｂの蛇行制御調節器２４では切換えスイッチ３
１はオフになっている。

演算器２０では蛇行量検出器１９ａ、１９ｂで検出され
た圧延材１１の幅端部位置から蛇行量が求められ、該蛇
行量は比較演算器２２で設定器２１からの圧延材蛇行量
の目標値と比較演算されて蛇行量偏差が求められ、該比
較演算器２２から出力された蛇行量偏差信号２３は蛇行
制御調節器２４に与えられ、調節器本体２８で比例ゲイ
ンＫｐを掛【プられ、加算アンプ２５を経て圧下修正信
号２６．２７として加算アンプ１７．１８へ与えられる
。従って、加算アンプ１７．１８では実際の油圧シリン
ダ９，１０のビス１〜ンの変位信号と圧下修正信号との
比較が行われて、差信号によりサーボ弁１３．１４は油
圧シリンダ９，１０への圧油の流入、流出量を制御し、
その結果、左右のロールギャップが変更され、前記した
メカニズムで蛇行のそれ以上の進行は喰い止められ、圧
延材１１は設定器２１で与えられている目標値まで戻さ
れる。

圧延材１１の尾端が上流側圧延機１ａから尻仇（プする
と、上流側圧延１Ｊ１ａの荷重検出器２から下流側圧延
機１ｂの蛇行制御調節器２４に尻仇は信号３０が送られ
、該尻抜は信号３０により切換えスイッチ３１がオンに
なる。このため蛇行量偏差信号２３は調節器本体２８及
び微分器２９の何れへも入力され、調節器本体２８から
は比例ゲインＫｐが掛しプられた信号が加算アンプ２５
に送られ、微分器２９からは微分された信号が加算アン
プ２５へ送られ、加算アンプ２５で加算された信号は圧
延材尾端尻抜【プ時の圧下修正信号として出力される。

される。このように微分ゲインを印加した場合の上流側
圧延は尻扱り後の圧延材尾端の蛇行量の振れ幅は第３図
に示ずように減少し、そのまま圧延機１ｂを尻扱けする
ので尾端部は左右に振れるか特に問題無く制御される。

この場合、制御系としては比例ゲインを小さくしていな
いので不安定のままであるが、微分により制御の効きを
小さくして、実用上問題なく圧延できるようにしている
のでおる。従って、従来の制御系で微分を入れて安定化
するのとは全く意味合の異なるものである。

なお、本発明の実施例では、圧延材の目標位置を設定器
２１で与える場合について説明したが、圧延ｔｒｊＪ１
１の圧延機への初期噛込み位置をメｔリーしてそれを制
御目標として与えるようにしたり或いは圧延材１１を圧
延材幅方向の任意の位置を通すように設定変更しても実
施できること、圧延材が冷間圧延材の場合は圧延材の上
方若しくは下方に光源を設置することにより本発明の適
用が可能なこと、四段圧延機に限らず蛇行が問題となる
すべての形式の圧延機へ適用できること、制御回路はハ
ードウェアではなくコンピュータを使ったソフトウェア
でも構成できること、蛇行検出器を圧延機の入側、出側
の両方に付設し、両者の信号を基に本発明の制御装置を
構成することもできること、その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論で
ある。

［発明の効果］ 本発明の蛇行制御方法及びその装置によれば、圧延材尾
端か上流側圧延機を尻扱りする場合は、そのタイミング
に塁づき比例ゲインに微分ゲインを印加して蛇行制御を
行っているため、圧延材尾端は上流側圧延機を尻扱は後
も問題無く蛇行制御が行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蛇行制御方法及びその装置の一実施例
の説明図、第２図は第１図の詳細説明図、第３図は第１
図の圧延材尾端の尻扱【プ時に微分ゲインを印加した場
合の時間と蛇行量との関係を示すグラフ、第４図は圧延
材がロールの一端側へ奇って来た状態を示す説明図、第
５図はその平面図、第６図及び第７図は圧延材尾端が尻
扱けした後に蛇行が生じる理由の説明図、第８図は圧延
材張力を無視した場合に安定した蛇行制御を行い得る領
域の説明図、第９図は圧延材尾端尻扱り時に微分ゲイン
を印加せずに蛇行制御を行った場合の時間と蛇行量との
関係を表わすグラフでおる。 図中１ａは上流側圧延機、１ｂは下流側圧延機、２は荷
重検出器、３，４はワークロール、９，１０は油圧シリ
ンダ、１３．１４はサーボ弁、１５．１６は変位検出器
、１７．１８は加算アンプ、１９ａ、　１９ｂは蛇行量
検出器、２０は演締器、２１は設定器、２２は比較演緯
器、２４は蛇行制御調節器、２５は加算アンプ、２８は
調節器本体、２９は微分器、３１は切換えスイッチを示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）タンデム圧延機において所要の圧延機の入側若しく
   は出側のうち少なくとも何れか一方の圧延材幅端部位置
   から圧延材の蛇行量を求め、該蛇行量と圧延材の目標位
   置との差と比例ゲインを基に左右の圧下修正信号を求め
   、該圧下修正信号によって前記所要の圧延機の左右ロー
   ルギャップを調整し、圧延材の蛇行制御を行うに際し、
   圧延材尾端が前記所要の圧延機に対し上流の圧延機を尻
   抜けする場合には尻抜けのタイミングに合わせて前記所
   要の圧延機の圧下修正信号を求める場合の比例ゲインに
   微分ゲインを印加して蛇行制御を行うことを特徴とする
   蛇行制御方法。 ２）タンデム圧延機において所要の圧延機の入側若しく
   は出側のうち少くとも何れか一方の作業側、駆動側に設
   けられ圧延材幅端部位置を検出する検出器と、該検出器
   の出力信号の差を演算して蛇行量を求める蛇行量演算装
   置と、該蛇行量演算装置の出力信号と圧延材の目標位置
   信号を比較演算する比較演算装置と、圧延材が上流の圧
   延機と下流の圧延機の何れにも噛込まれている場合には
   前記比較演算装置で得られた信号から圧下修正信号を求
   め出力すると共に圧延材尾端が上流の圧延機を尻抜けす
   る場合にはそのタイミングに基づいて前記圧下修正信号
   に微分ゲインを印加して圧下修正信号として出力する蛇
   行制御調節装置を備え、圧下修正信号により作業側、駆
   動側のロールギャップを変更させるようにしたことを特
   徴とする蛇行制御装置。