TWI749347B

TWI749347B - 壓延形狀控制裝置

Info

Publication number: TWI749347B
Application number: TW108126984A
Authority: TW
Inventors: 新居稔大
Original assignee: 日商東芝三菱電機產業系統股份有限公司
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-12-11
Also published as: JP2021010914A; JP7200859B2; TW202102319A

Abstract

本發明提供一種壓延形狀控制裝置，不依存於作業者之熟練度而仍可改善壓延材料端部之形狀不良。壓延形狀控制裝置係具備：第一冷卻劑操作量計算手段，其依照壓延材料之實測形狀與目標形狀的形狀偏差之大小來計算點狀冷卻設備之第一操作量；第二冷卻劑操作量計算手段，其依據事先決定形狀偏差與輥致動器及點狀冷卻設備各自的操作量之關係的評估函數來計算點狀冷卻設備之第二操作量；板端部形狀監視手段，其依據沿著板寬方向的壓延材料之端部的第一實測形狀與比壓延材料之端部更靠內側之部位的第二實測形狀之形狀差分與事先所決定的臨限值之比較，在壓延材料之端部成為繃緊形狀時選擇第二操作量；以及冷卻劑流量控制裝置，其依據板端部形狀監視手段所選出的操作量來控制點狀冷卻設備。

Description

壓延形狀控制裝置

本發明係關於一種壓延形狀控制裝置。

壓延材料之形狀控制中，係沿形狀計(shapemeter)之感測器輥筒長度方向劃分複數個測定區。壓延中，以形狀計來測定此複數個測定區各自的實測形狀。算出所測定到之各個測定區的實測形狀與事先所決定之各個測定區的目標形狀之差的形狀偏差。以形狀偏差成為最小的方式，求出形狀控制用致動器之操作量。

形狀控制用之致動器的種類中包含能夠修正低次之形狀偏差的「低次形狀控制用致動器」以及能夠修正高次之形狀偏差的「高次形狀控制用致動器」。高次形狀控制用致動器相較於低次形狀控制用致動器可修正相對高次的形狀偏差。

低次形狀控制用致動器之一例係例如軋輥彎曲機(roll bender)與矯平機(leveling)。軋輥彎曲機係曲折輥以使輥之中心軸彎曲的致動器。矯平機係操作左右之輥隙差的致動器。

高次形狀控制用致動器係例如有點狀冷卻設備。點狀冷卻設備係個別地操作沿壓延材料之板寬方向設置之複數個冷卻劑噴出器之流量者。藉由點狀冷卻設備，可利用加工輥之局部的熱膨脹變化來修正高次的形狀偏差。

日本特開平1-306008號公報所揭之技術已為周知。該公報所揭之技術係使用各個形狀計測定區中的致動器之形狀影響係數，依據最小自乘法，以形狀偏差成為最小的方式，計算軋輥彎曲機及矯平機之操作量。

然而，日本特開平1-306008號公報的形狀控制技術中，難以修正如壓延材料端部之形狀局部地繃緊之類的特殊類型之形狀不良。此特殊類型之形狀不良的發生原因係由於壓延材料端部的加工輥之熱膨脹較小。在壓延材料之中央部，加工輥會因壓延材料之加工發熱而熱膨脹，但在板端部，因其更外側並無壓延材料，且熱會散逸至外側，故相較於中央部，加工輥之熱膨脹較小。結果，壓延材料端部之輥隙會變得比內側還大，張力會局部地變高。

當發生上述的特殊類型之形狀不良時，不僅壓延材料端部會繃緊，比壓延材料端部更內側的數個區也會比目標形狀還伸長。此是以軋輥彎曲機、矯平機等來控制壓延材料端部之複雜的高次之形狀不良之結果。日本特開平1-306008號公報的形狀控制技術中，即便使點狀冷卻劑(spot coolant)流量變化至設備上下限為止，仍無法完全修正上述的特殊類型之形狀不良。發生上述的特殊類型之形狀不良時，會由於壓延材料端部之高張力所致的板斷裂、比端部更靠內側的局部伸長等而導致良率、製品品質之降低。

因此，目前亦開發出以改善上述的特殊類型之形狀不良為目的之形狀控制。例如日本特許第4449789號公報中，將用以計算軋輥彎曲機等之操作量的目標形狀(第一目標形狀)，以及用以計算點狀冷卻設備之操作量的目標形狀(第二目標形狀)，設定成互為不同的形狀。依據此手法，故意增加或減少使目標形狀變化的部位之冷卻劑噴流量以作出形狀偏差，而可在與軋輥彎曲機等組合時，有效地改善板端部之繃緊。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開平1-306008號公報

專利文獻2：日本特許第4449789號公報

日本特許第4449789號公報所揭之技術中，依照致動器種別而設定不同的目標形狀，藉以謀求有效地減低壓延材料端部繃緊的形狀不良。然而，上述公報所揭之技術中，有實際上難以調整設定於點狀冷卻設備的第二目標形狀的問題。

壓延材料之形狀係不僅受到點狀冷卻設備之影響，最終將取決於點狀冷卻設備之影響與軋輥彎曲機、矯平機之影響的組合。要得知如何設定點狀冷卻設備用之第二目標形狀較宜，必須實際變更第二目標形狀且確認其控制結果。因此，作業者需要花費精力試行錯誤而不便。

又，上述公報所揭之技術中，難以僅用單一種類的目標形狀來對應所有的壓延材料。因此，需要進行與包含壓延材料之特性、板厚及板寬的個別條件相應的調整。關於在作成新的目標形狀時是否需要進行某程度的調整，也必須以熟練者的知識見解來判斷。因而有如此的作業需依賴調整者之熟練度的問題。

本案係為了解決上述之課題而開發完成者，其提供一種壓延形狀控制裝置，不依存於作業者之熟練度而仍可改善壓延材料端部之形狀不良。

本案的第一壓延形狀控制裝置係具備：

形狀偏差計算手段，其計算沿著板寬方向的壓延材料之實測形狀與目標形狀的形狀偏差；

致動器操作量計算手段，其計算用以操作輥致動器之致動器操作量，該輥致動器係使輥位置與輥形狀之至少一者變化；

第一冷卻劑操作量計算手段，其依照前述形狀偏差之大小來計算用以操作點狀冷卻設備之噴霧噴射的第一操作量；

第二冷卻劑操作量計算手段，其依據事先決定前述形狀偏差與前述輥致動器及前述點狀冷卻設備各自的操作量之關係的評估函數，以使前述形狀偏差在前述評估函數中成為事先所決定之預定偏差以下的方式，計算用以操作前述點狀冷卻設備之噴霧噴射的第二操作量；

板端部形狀監視手段，其建構為：算出沿著前述板寬方向的前述壓延材料之端部的第一實測形狀與比前述壓延材料之前述端部更靠內側之部位的第二實測形狀之差的形狀差分，且依據前述形狀差分與事先所決定的臨限值之比較來判定前述壓延材料之前述端部是否成為事先所決定的繃緊形狀，在前述壓延材料之端部未成為前述繃緊形狀時選擇前述第一操作量，而在前述壓延材料之端部成為前述繃緊形狀時選擇前述第二操作量；以及

冷卻劑流量控制裝置，其依據前述第一操作量或前述第二操作量當中之前述板端部形狀監視手段所選出的操作量來控制前述點狀冷卻設備。

本案的第二壓延形狀控制裝置，係具備：

冷卻劑操作量計算手段，其依據事先決定前述形狀偏差與前述輥致動器及點狀冷卻劑各自的操作量之關係的評估函數，以使前述形狀偏差在前述評估函數中成為事先所決定之預定偏差以下的方式，計算用以操作前述點狀冷卻劑的操作量；以及

冷卻劑流量控制裝置，其依據前述操作量來控制前述點狀冷卻劑。

上述「輥致動器」可為選自加工輥彎曲機、矯平機、中間輥彎曲機、輥偏移機及凸度可變輥所構成之群組的一個以上之致動器。

用以操作上述點狀冷卻設備之噴霧噴射的第一操作量及第二操作量可分別包含噴流量、噴出器開啟/關閉及冷卻劑流量率當中的至少一個。

依據上述第一壓延形狀控制裝置，可依照壓延材料之端部形狀是否成為繃緊形狀，切換點狀冷卻劑操作量之計算內容。在發生了繃緊形狀時，使用評估函數所算出之為了獲得高次之形狀偏差改善效果的第二操作量。並非如此的情況時則使用與形狀偏差相應的第一操作量。由於能依需要而自動地使用評估函數所算出的第二操作量，所以不依存於作業者之熟練度而仍可抑制因壓延材料端部之形狀局部地繃緊所引起的形狀不良。

依據上述第二壓延形狀控制裝置，可利用將形狀偏差與輥致動器及點狀冷卻劑之操作量列入考慮而事先所決定的評估函數，適當地算出點狀冷卻劑之操作量。由於能自動地使用所算出之適當的操作量，所以不依存於作業者之熟練度而仍可抑制因壓延材料端部之形狀局部地繃緊所引起的形狀不良。

1‧‧‧壓延機

2‧‧‧壓延材料

3‧‧‧壓延方向

4‧‧‧形狀計

5‧‧‧壓延形狀控制裝置

6‧‧‧形狀偏差計算手段

7‧‧‧設定裝置

8‧‧‧致動器操作量計算手段

9‧‧‧第一冷卻劑操作量計算手段

10、16‧‧‧第二冷卻劑操作量計算手段

11‧‧‧致動器控制裝置

12‧‧‧輥致動器(加工輥彎曲機、矯平機)

13‧‧‧板端部形狀監視手段

14‧‧‧點狀冷卻劑流量控制裝置

15‧‧‧點狀冷卻設備

15a‧‧‧點狀冷卻劑噴出器

17‧‧‧加溫劑流量控制裝置

18‧‧‧加溫設備

18a‧‧‧加溫劑噴出器

100、101‧‧‧四段冷壓延機系統

第1圖係顯示實施形態的壓延形狀控制裝置之構成的圖。

第2圖係用以說明實施形態的壓延形狀控制裝置中之繃緊形狀之有無的判定手法之圖表。

第3圖係顯示實施形態之變化例的壓延形狀控制裝置之構成的圖。

第4圖係顯示實施形態之變化例的壓延形狀控制裝置之構成的圖。

第5圖係顯示實施形態之變化例的壓延形狀控制裝置之構成的圖。

(系統構成)

第1圖係顯示實施形態的壓延形狀控制裝置5之構成的圖。實施形態的壓延機係以四段的冷壓延機作為一例。第1圖中亦圖示搭載有壓延形狀控制裝置5的四段冷壓延機系統100。

四段冷壓延機系統100係具備：將壓延材料2壓延的壓延機1、形狀計4、壓延形狀控制裝置5、設定裝置7、輥致動器12、以及包含點狀冷卻劑噴出器15a的點狀冷卻設備15。

壓延機1係朝向壓延方向3將壓延材料2壓延。經壓延機1壓延的壓延材料2之平坦度係由設置於壓延機輸出側的形狀計4所計測。具體而言，沿形狀計4之感測器輥筒長度方向，劃分成複數個測定區。壓延中，以形狀計4測定此複數個測定區之各自的實測形狀。以沿形狀計4之板寬方向分割成的各個感測器輥之形狀測定區來測定形狀，藉此可測定壓延材料2之平坦度。

以形狀計4所測定出的平坦度係傳輸至壓延形狀控制裝置5作為實測形狀。設定裝置7中係事先設定有各個形狀測定區之目標形狀。

輥致動器12係使輥位置與輥形狀之至少一者變化，實施形態中係採用加工輥彎曲機與矯平機。

在此，針對壓延材料2之形狀控制中所使用的致動器加以詳細說明。形狀控制用致動器中係包含能夠修正低次之形狀偏差的「低次形狀控制用致動器」，以及能夠修正高次之形狀偏差的「高次形狀控制用致動器」。「低次」與「高次」的意思係指將沿壓延材料2之板寬方向的形狀偏差近似於多項式時，比事先所決定的乘階次數(例如四次)高或低之意。高次形狀控制用致動器係相較於低次形狀控制用致動器更可修正相對高次的形狀偏差。

低次形狀控制用致動器係可修正將沿壓延材料2之板寬方向的形狀偏差近似於多項式時之例如四次為止的低次形狀偏差。低次形狀控制用致動器例如是控制輥位置與輥形狀之至少一者的輥致動器12。

輥致動器12之一例係例如軋輥彎曲機與矯平機。軋輥彎曲機係曲折輥以使輥之中心軸彎曲的致動器。矯平機係操作左右之輥隙差的致動器。輥致動器12之另一例係例如中間輥彎曲機、輥偏移機及凸度可變(Variable crown)輥。

實施形態中係例示包含加工輥彎曲機與矯平機的輥致動器12。就實施形態之變化例而言，輥致動器12亦可變更為任選自加工輥彎曲機、矯平機、中間輥彎曲機、輥偏移機及凸度可變(Variable crown)輥所構成之群組中之一個以上之致動器。

實施形態中係使用點狀冷卻設備15作為高次形狀控制用致動器。點狀冷卻設備15係個別地操作沿壓延材料2之板寬方向設置的複數個點狀冷卻劑噴出器15a之流量。藉由點狀冷卻設備15，可利用局部的加工輥之熱膨脹變化來修正高次之形狀偏差。

點狀冷卻設備15之操作量係用以操作點狀冷卻劑噴出器15a之噴霧噴射的控制量。點狀冷卻設備15之操作量係依照點狀冷卻設備15之具體構成而有數個態樣。

例如就第一點狀冷卻設備15而言，可使用點狀冷卻劑噴出器15a之噴流量可多階段或連續地變化者。此設備中，可依照形狀偏差來使點狀冷卻劑噴出器15a之噴流量微量地增減。此情況下的點狀冷卻設備15之操作量係噴流量。

就第二點狀冷卻設備15而言，可為點狀冷卻劑噴出器15a僅能進行ON(開啟)/OFF(關閉)之擇一切換的點狀冷卻設備15。此情況下，能夠依據複數個點狀冷卻劑噴出器15a各自之附近的形狀偏差是否超過事先所指定的臨限值來切換點狀冷卻劑噴出器15a之ON/OFF。此情況下的點狀冷卻設備15之操作量係點狀冷卻劑噴出器15a之開啟/關閉。

再者，上述第二點狀冷卻設備15中，亦可實施與冷卻劑流量率(%)相應的ON/OFF控制。冷卻劑流量率(%)係指事先所設定的冷卻劑控制週期(T_CL)與ON時間(τ_on)之比(τ_on/T_CL)乘上100所得的值。此情況下的點狀冷卻設備15之操作量可為點狀冷卻劑噴出器15a之「開啟時間比例」。亦能夠以如點狀冷卻劑噴出器15a在微小期間內反覆微量之噴霧噴射之所謂工作週期控制(duty control)來進行控制，此情況下，上述開啟時間比例相當於工作週期開啟(duty-on)比例(%)。

如同以上說明，實施形態中，係針對使用輥致動器12與點狀冷卻設備15作為形狀控制用致動器的壓延機來加以說明。輥致動器12(亦即軋輥彎曲機、矯平機)及點狀冷卻設備15各自的操作量係依一定的控制週期分別計算。藉此，可遍及壓延材料2之全長地抑制形狀偏差。

(壓延形狀控制裝置之構成)

如第1圖所示，壓延形狀控制裝置5係具備：形狀偏差計算手段6、致動器操作量計算手段8、第一冷卻劑操作量計算手段9、第二冷卻劑操作量計算手段10、控制輥致動器12的致動器控制裝置11、板端部形狀監視手段13、以及點狀冷卻劑流量控制裝置14。

形狀偏差計算手段6係計算沿著板寬方向的壓延材料2之實測形狀與目標形狀的形狀偏差。形狀偏差計算手段6係每隔事先所決定的控制週期，依各個形狀測定區來算出來自形狀計4的實測形狀與來自設定裝置7的目標形狀之差的形狀偏差。

形狀偏差計算手段6所計算出的形狀偏差係傳輸至致動器操作量計算手段8、第一冷卻劑操作量計算手段9及第二冷卻劑操作量計算手段10。

致動器操作量計算手段8係計算用以操作輥致動器12的致動器操作量。具體而言，致動器操作量計算手段8係為了使接收自形狀偏差計算手段6的各個形狀測定區中之形狀偏差成為最小而進行輥致動器12(亦即加工輥彎曲機及矯平機)之致動器操作量的計算。

就致動器操作量計算手段8的具體控制內容之一例而言，可利用日本特開平1-306008號公報的技術。如該公報所記載，可使用各個形狀計測定區中的致動器之形狀影響係數，依據最小自乘法，以形狀偏差成為最小的方式，計算輥致動器12之操作量。

又，就致動器操作量計算手段8之另一例而言，亦可製作從後述的數學式(1)至數學式(5)之中省略了有關點狀冷卻劑之要素的函數。致動器操作量計算手段8可按照該函數來計算輥致動器12之操作量。由於致動器操作量計算手段8之具體控制內容可使用已為公知的各種技術而非新穎的事項，所以省略詳細的說明。

致動器操作量計算手段8所計算出的致動器操作量係傳輸至致動器控制裝置11。致動器控制裝置11係依據所傳輸來的操作量而控制壓延機1之輥致動器12。

第一冷卻劑操作量計算手段9係依照形狀偏差之大小來計算點狀冷卻設備15之操作量。

第二冷卻劑操作量計算手段10係依據事先決定形狀偏差與輥致動器12及點狀冷卻設備15各自的操作量之關係的評估函數，計算用以操作點狀冷卻設備15的第二操作量。第二冷卻劑操作量計算手段10係所謂形狀不良時點狀冷卻劑操作量計算手段。

以下，為了有所區別，將第一冷卻劑操作量計算手段9計算的操作量簡稱為「第一操作量」，而將第二冷卻劑操作量計算手段10所計算的操作量簡稱為「第二操作量」。

板端部形狀監視手段13係算出沿著板寬方向的壓延材料2之端部的第一實測形狀與比壓延材料2之端部更靠內側之部位的第二實測形狀之差的形狀差分。板端部形狀監視手段13係依據形狀差分與事先所決定的臨限值之比較來判定壓延材料2之端部是否已成為事先所決定的繃緊形狀。具體而言，形狀差分比臨限值大時，判定壓延材料2之端部成為繃緊形狀。板端部形狀監視手段13係在壓延材料2之端部未成為繃緊形狀時，選擇第一操作量。板端部形狀監視手段13係在壓延材料2之端部成為繃緊形狀時，選擇第二操作量。

點狀冷卻劑流量控制裝置14係依據第一操作量或第二操作量當中之板端部形狀監視手段13所選擇的操作量來控制點狀冷卻設備15。

(點狀冷卻設備中的操作量之算出方法)

其次，針對實施形態的點狀冷卻設備15之操作量具體說明。實施形態中，第一冷卻劑操作量計算手段9係計算點狀冷卻設備15之第一操作量，第二冷卻劑操作量計算手段10係計算點狀冷卻設備15之第二操作量。

實施形態的第一冷卻劑操作量計算手段9係依照由形狀偏差計算手段6所接收到之各個形狀測定區的形狀偏差之大小，計算點狀冷卻設備15之第一操作量。所計算出的第一操作量係傳輸至板端部形狀監視手段13。由於第一冷卻劑操作量計算手段9之具體控制內容可使用已為公知的各種技術而非新穎的事項，所以省略詳細的說明。

實施形態的第二冷卻劑操作量計算手段10係以使評估函數中形狀偏差成為最小值的方式來計算第二操作量。惟，就變化例而言，亦能夠以使評估函數中形狀偏差成為事先所決定之預定偏差以下的方式來計算第二操作量。此預定偏差係設定為使壓延材料之形狀偏差的品質收斂在容許範圍。

具體而言，實施形態的第二冷卻劑操作量計算手段10係使用接收自形狀偏差計算手段6的各個形狀測定區之形狀偏差，以下述的數學式(1)所表示之評估函數J成為最小的方式，計算點狀冷卻設備15之各個控制週期的第二操作量。此是為了改善壓延材料端部之形狀局部地繃緊的形狀不良。在此計算出的第二操作量係傳輸至板端部形狀監視手段13。

在此，各個數學式中的記號之意義係分別如下所述。括弧[]中係附記單位。N為點狀冷卻劑噴出器15a之數目[-]。J為點狀冷卻劑噴出器15a之識別編號[-]。

i為形狀計4之測定區編號[-]。nS為形狀計4之板所覆蓋的測定區之最初的區編號[-]。nE為形狀計4之板所覆蓋的測定區之最後的區編號[-]。ε_j為形狀偏差[I-unit]。α_i ^SC為點狀冷卻劑操作量計算時的加權係數[-]。

β_i/

P_WRB為加工輥彎曲機之形狀影響係數[I-unit/(kN/chock)]。

β_i/

S_LVL為矯平機之形狀影響係數[I-unit/mm]。

β_i/

L_j為點狀冷卻設備15之形狀影響係數[I-unit/%]。

△P_WRB ^SC為計算點狀冷卻設備15之第二操作量時的加工輥彎曲機操作量[kN/chock]。△S_LVL ^SC為計算點狀冷卻設備15之第二操作量時的矯平機操作量[mm]。

△L_j為點狀冷卻設備15之第二操作量[%]。如同前述，點狀冷卻設備15之第二操作量係包含點狀冷卻劑噴出器15a之噴流量、點狀冷卻劑噴出器15a之開啟/關閉(亦即流量0%或流量100%)、及點狀冷卻劑噴出器15a之冷卻劑流量率(開啟時間比例)當中的至少一個。因此，△L_j係表示此等的流量參數當中之至少一個。

P為壓延荷重[kN]。B為壓延材料之板寬[mm]。h為製品板厚[mm]。l_j為從點狀冷卻設備15中的點狀冷卻劑噴出器15a之軋機(mill)中央起算的位置[mm]。L_j ^ACT為點狀冷卻設備15中的點狀冷卻劑噴出器15a之實際流量率[%]。

形狀影響係數係指將操作致動器之際的形狀變化量予以模型化者。形狀影響係數可事先藉由模擬或實驗而調整。

數學式(1)係以最小自乘法作為基礎的評估函數J。按照數學式(1)，使用形狀影響係數來計算各個形狀測定區中之形狀偏差成為最小的輥致動器12與各個點狀冷卻設備15之第二操作量。

操作點狀冷卻設備15時的形狀修正量係對應於數學式(2)，個別地計算沿板寬方向配置的各個點狀冷卻設備15之第二操作量。

在此，對於第一冷卻劑操作量計算手段9的點狀冷卻劑控制中，按照第一操作量，依各個形狀測定區附近的形狀偏差之大小來進行噴出器之ON/OFF或是進行噴流量之變更。此時，例如若有實測形狀比目標形狀還伸長的特定之測定區，則可針對其特定之測定區的點狀冷卻劑噴出器15a進行ON或流量增加。

與此對照，依據數學式(3)與數學式(4)，在點狀冷卻設備15之操作量計算中考慮輥致動器12時，並非一定要進行ON或流量增加。在組合點狀冷卻設備15與輥致動器12時，使用評估函數J來計算形狀偏差成為最小的點狀冷卻設備15之第二操作量。

再者，實施形態中，在想要重點地消除壓延材料2之端部的形狀偏差時，可加大設定與壓延材料2之端部對應的測定區之權重。藉此，可計算將壓延材料2之端部之控制精度設為優先的第二操作量。

(繃緊形狀之判定技術)

第2圖係用以說明實施形態的壓延形狀控制裝置5中之繃緊形狀之有無的判定技術之圖表。第2圖係表示壓延材料端部之形狀有局部地繃緊之形狀不良的示意圖。第2圖之縱軸的正側是顯示伸長，負側是顯示繃緊形狀。以下，亦將壓延材料2之端部的形狀為如局部地繃緊之形狀不良，稱為「特殊類型之形狀不良」。

板端部形狀監視手段13係依據接收自形狀計4的實測形狀，針對工件側(work side)(WS)與驅動側(drive side)(DS)，分別計算端部的平坦度差。工件側(WS)與驅動側(DS)係指壓延材料2之板寬方向的兩端，所謂驅動側(DS)係指配置有驅動輥的電動機(未圖示)之側，工件側(WS) 係指其相反側。所謂端部的平坦度差係指壓延材料2之端部的測定區與比此端部之測定區更往內側的一個測定區的平坦度之差。

板端部形狀監視手段13係判定WS的平坦度差與DS的平坦度差之雙方是否同時(亦即在相同的控制步驟下)超過事先所設定的臨限值。此判定係依據下述之數學式(6)及數學式(7)所進行。

β_nS+1-β_nS≧β^TH…(6)

β_nE-1-β_nE≧β^TH…(7)

在此，數學式(6)及數學式(7)之各個符號的意義表示如下。β_nS為形狀計4之板所覆蓋的最初之測定區的實測形狀[I-unit]。β_nS+1為形狀計4之比板所覆蓋的最初之測定區更往內側之一個區的實測形狀[I-unit]。β_nE為形狀計4之板所覆蓋的最後之測定區的實測形狀[I-unit]。β_nE-1為形狀計4之比板所覆蓋的最後之測定區更往內側之一個區的實測形狀[I-unit]。β^TH為平坦度差之臨限值[I-unit]。β^TH為事先所決定的預定臨限值。

如第2圖所示，特殊類型之形狀不良係壓延材料端部之測定區比內側之區朝向繃緊方向變化。對此，依據數學式(6)與數學式(7)，壓延材料端部之測定區與往內側之一個測定區中的平坦度差超過臨限值時，判定為發生了特殊類型之形狀不良。在數學式(6)與數學式(7)同時成立時，判定為發生了特殊類型之形狀不良。若數學式(6)與數學式(7)中之至少一者不成立，則判定為未發生特殊類型之形狀不良。

數學式(6)與數學式(7)未同時成立時，板端部形狀監視手段13係將第一冷卻劑操作量計算手段9所計算出的第一操作量傳輸至點狀冷卻劑流量控制裝置14。

判定為數學式(6)與數學式(7)同時成立時，板端部形狀監視手段13係將第二冷卻劑操作量計算手段10所計算出的第二操作量傳輸至點狀冷卻劑流量控制裝置14。此是為了要改善壓延材料2之端部形狀局部地繃緊的形狀不良。

點狀冷卻劑流量控制裝置14係依據接收自板端部形狀監視手段13的第一操作量或第二操作量，控制點狀冷卻劑噴出器15a。

依據以上說明的實施形態，可依照壓延材料2之端部形狀是否成為繃緊形狀來切換點狀冷卻劑操作量之計算內容。發生了繃緊形狀時，使用評估函數所算出之為了獲得高次之形狀偏差改善效果的第二操作量。並非如此的情況時則使用相應於形狀偏差的第一操作量。由於可依需要而自動地使用評估函數所算出的第二操作量，所以不依存於作業者之熟練度而仍可抑制因壓延材料2之端部的形狀局部地繃緊所引起的形狀不良。

另外，藉由使數學式(1)之評估函數J成為最小，可求得點狀冷卻設備15之第二操作量，並且亦求得輥致動器12中的加工輥彎曲機與矯平機之操作量。

然而，從評估函數J所獲得的加工輥彎曲機與矯平機之操作量係未使用於實際之控制中。其理由如下所述。由於輥致動器12之時間常數係比點狀冷卻設備15短，所以將數學式(1)成為最小而求得的加工輥彎曲機與矯平機之操作量使用於控制時，會有以點狀冷卻設備15來變更的形狀變化無法追隨，而以形狀偏差之形式顯現的問題。

為了迴避此問題，實施形態中，恆常地將獲得自未考慮點狀冷卻設備15之效果的致動器操作量計算手段8的計算結果(致動器操作量)使用作為輥致動器12之操作量。藉由此功能，即便發生了壓延材料端部繃緊之形狀不良的情況，仍可利用點狀冷卻設備15與輥致動器12之組合來改善。更且，不依存於調整者之熟練度而可輕易且自動地計算能夠實現的點狀冷卻設備15之操作量。

如上所述，實施形態的致動器控制裝置11即便在板端部形狀監視手段13判定為壓延材料2之端部成為繃緊形狀時，仍不使用以評估函數中形狀偏差成為預定偏差以下的方式計算出第二操作量時決定作為評估函數之解的輥致動器12之操作量的值。取而代之，致動器控制裝置11係依據致動器操作量計算手段8所算出的致動器操作量來控制輥致動器12。

藉此，實施形態中，可適當地進行輥致動器12與點狀冷卻設備15之任務分擔。亦即，輥致動器12係僅能控制低次之形狀偏差。由於壓延材料2之端部的形狀不良為高次之形狀偏差，所以不會被輥致動器12側偵測作為控制對象。即使假設不進行依據評估函數所為的點狀冷卻劑操作量之調整，恐有輥致動器12持續維持錯誤現狀之虞。

關於此點，實施形態中，為了不使輥致動器12側持續維持錯誤的現狀，可藉由點狀冷卻設備15對實測形狀施加變動要素。藉由統合點狀冷卻設備15之形狀控制所作出的形狀偏差與輥致動器12之形狀控制的結果，整體而言，可獲得接近目標形狀之較佳的形狀。如此，實施形態的構成並非僅為構成要素之簡單的追加或簡單的組合，而為實現輥致動器12與點狀冷卻設備15之高次元的任務分擔者。

第3圖係顯示實施形態之變化例的壓延形狀控制裝置5之構成的圖。第3圖之變化例的四段冷壓延機系統101中，就形狀控制用致動器而言，除了輥致動器12與點狀冷卻設備15之外，還具有加溫設備18。第3圖之變化例中，亦追加有用以控制加溫設備18的加溫劑(hot coolant)流量控制裝置17。

第3圖之變化例中，第二冷卻劑操作量計算手段10係置換成第二冷卻劑操作量計算手段16。以下，以與第1圖之構成不同的動作為中心來加以說明，與第1圖之構成同樣的點則省略或簡化說明。

加溫設備18係與點狀冷卻設備15同樣地沿板寬方向設置有複數個。加溫設備18之冷卻劑設定溫度係比點狀冷卻設備15更高。有關對於板之平坦度的影響，加溫設備18與點狀冷卻設備15係相反的效果。亦即，使加溫設備18ON時，係局部地加溫加工輥，而對應的形狀測定區之形狀會伸長。

變化例之第二冷卻劑操作量計算手段16中，評估函數J更包含與加溫設備18之操作量對應的項目。第二冷卻劑操作量計算手段16係在此變形後之評估函數J中以形狀偏差成為預定偏差以下(較佳為最小值)的方式，計算用以操作點狀冷卻設備15的第二操作量與用以操作加溫設備18的第三操作量。

更詳言之，變化例之第二冷卻劑操作量計算手段16係使用接收自形狀偏差計算手段6的各個形狀測定區之形狀偏差，以數學式(8)所表示之評估函數J成為最小的方式來進行計算。此計算的結果，可依各個控制週期獲得點狀冷卻設備15之第二操作量及加溫設備18之第三操作量。所計算出的此等操作量係傳輸至板端部形狀監視手段13。

上述數學式(9)之形狀影響係數可由下述數學式(10)來計算。

在此，上述數學式之各個記號的意義係如下所述。K為加溫劑噴出器18a之識別編號[-]。M為加溫劑噴出器18a之數目[-]。

β_i/

L_k ^HC為加溫劑之形狀影響係數[I-unit/%]。

△L_k ^HC為加溫設備18之操作量[%]，對應於上所述「第三操作量」。加溫設備18之操作量亦與點狀冷卻設備15相同。亦即，△L_k ^HC係表示加溫劑噴出器18a之噴流量、加溫劑噴出器18a之開啟/關閉、及加溫劑噴出器18a之冷卻劑流量率(開啟時間比例)當中的至少一個。

l_k ^HC為從加溫設備18的加溫劑噴出器18a之軋機中央起算的位置[mm]。L_k ^HC_ACT為加溫設備18的加溫劑噴出器18a之實際流量率[%]。

實施形態之變化例的數學式(8)之評估函數J係於實施形態1之數學式(1)中的評估函數J包含依據數學式(9)所得的項ε_Ci ^HC。數學式(9)係算出操作加溫設備18時的形狀修正量。

數學式(6)與數學式(7)同時成立時，板端部形狀監視手段13係將第二冷卻劑操作量計算手段16所計算出的第二操作量及第三操作量，傳輸至點狀冷卻劑流量控制裝置14及加溫劑流量控制裝置17。

點狀冷卻劑流量控制裝置14係按照所傳輸的第二操作量來控制點狀冷卻劑噴出器15a。加溫劑流量控制裝置17係依據所傳輸來的第三操作量來控制加溫劑噴出器18a。

藉此，即便是發生了壓延材料端部繃緊之形狀不良的情況，仍能以進一步組合改善壓延材料端部之繃緊形狀的效果較高之加溫設備18的形式來進行操作量計算。結果，可容易獲得能夠改善特殊類型之形狀不良的點狀冷卻設備15及加溫設備18之各自的操作量。

如以上說明，依據實施形態之變化例，可組合輥致動器12及點狀冷卻設備15來計算壓延材料2之端部的繃緊形狀之改善效果較高的加溫設備18之操作量。藉此，可進一步有效地抑制因壓延材料2之端部的形狀局部地繃緊所引起的形狀不良。結果，更改善減低板斷裂之效果，而可實施穩定的壓延。

再者，實施形態中係例示了四段冷壓延機，但不論段數等如何都可在其他的壓延機中應用實施形態的壓延形狀控制裝置5。與壓延機的型式無關地，可將實施形態的壓延形狀控制裝置5，應用於具有：形狀計、作為形狀控制用致動器之軋輥彎曲機、矯平機等的修正低次之形狀不良的低次形狀控制用致動器、以及如點狀冷卻設備15、加溫設備18的修正高次之形狀不良的高次形狀控制用致動器之任意的壓延機中。

第4圖及第5圖係顯示實施形態之變化例的四段冷壓延機系統100、101之構成的圖。如第4圖及第5圖所示，就實施形態之變化例而言，亦可省略第一冷卻劑操作量計算手段9與板端部形狀監視手段13，而恆常地以第二冷卻劑操作量計算手段10來實施冷卻劑操作量之計算。即便是如此的變化例，仍可使用上述的評估函數，算出用以獲得高次之形狀偏差改善效果的點狀冷卻劑操作量及加溫劑操作量。藉由使用上述之評估函數所算出的點狀冷卻劑操作量及加溫劑操作量，即便是壓延材料之端部形狀成為繃緊形狀時，仍可有效地消除形狀不良。藉此，不依存於作業者之熟練度而仍可抑制因壓延材料端部之形狀局部地繃緊所引起的形狀不良。

1‧‧‧壓延機

2‧‧‧壓延材料

3‧‧‧壓延方向

4‧‧‧形狀計

5‧‧‧壓延形狀控制裝置

6‧‧‧形狀偏差計算手段

7‧‧‧設定裝置

8‧‧‧致動器操作量計算手段

9‧‧‧第一冷卻劑操作量計算手段

10‧‧‧第二冷卻劑操作量計算手段

11‧‧‧致動器控制裝置

12‧‧‧輥致動器(加工輥彎曲機、矯平機)

13‧‧‧板端部形狀監視手段

14‧‧‧點狀冷卻劑流量控制裝置

15‧‧‧點狀冷卻設備

15a‧‧‧點狀冷卻劑噴出器

100‧‧‧四段冷壓延機系統

Claims

一種壓延形狀控制裝置，係具備：形狀偏差計算手段，其計算沿著板寬方向的壓延材料之實測形狀與目標形狀的形狀偏差；致動器操作量計算手段，其計算用以操作輥致動器之致動器操作量，該輥致動器係使輥位置與輥形狀之至少一者變化；第一冷卻劑操作量計算手段，其依照前述形狀偏差之大小來計算用以操作點狀冷卻設備之噴霧噴射的第一操作量；第二冷卻劑操作量計算手段，其依據事先決定前述形狀偏差與前述輥致動器及前述點狀冷卻設備各自的操作量之關係的評估函數，以使前述形狀偏差在前述評估函數中成為事先所決定之預定偏差以下的方式，計算用以操作前述點狀冷卻設備之噴霧噴射的第二操作量；板端部形狀監視手段，其建構為：算出沿著前述板寬方向的前述壓延材料之端部的第一實測形狀與前述壓延材料之比前述端部更靠內側之部位的第二實測形狀之差的形狀差分，且依據前述形狀差分與事先所決定的臨限值之比較來判定前述壓延材料之前述端部是否成為事先所決定的繃緊形狀，在前述壓延材料之端部未成為前述繃緊形狀時選擇前述第一操作量，並且在前述壓延材料之端部成為前述繃緊形狀時選擇前述第二操作量；以及冷卻劑流量控制裝置，其依據前述第一操作量或前述第二操作量當中之前述板端部形狀監視手段所選出的操作量來控制前述點狀冷卻設備。
如申請專利範圍第1項所述之壓延形狀控制裝置，其中，前述評估函數更包含與用以操作加溫設備之噴霧噴射的第三操作量對應的項目；前述第二冷卻劑操作量計算手段係以使前述形狀偏差在前述評估函數中成為前述預定偏差以下的方式，計算用以操作前述點狀冷卻設備及前述加溫設備的前述第二操作量及前述第三操作量；並且前述壓延形狀控制裝置更具備依據前述第三操作量來控制前述加溫設備的加溫劑流量控制裝置。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之壓延形狀控制裝置，其中，前述第二冷卻劑操作量計算手段係以使前述形狀偏差在前評估函數中成為最小值的方式來計算前述第二操作量。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之壓延形狀控制裝置，係具備：控制前述輥致動器的致動器控制裝置；前述致動器控制裝置係即便前述板端部形狀監視手段判定為前述壓延材料之端部成為前述繃緊形狀時，仍不會使用以使前述形狀偏差在前述評估函數中成為前述預定偏差以下的方式計算出前述第二操作量時決定作為前述評估函數之解的前述輥致動器之操作量的值，而是依據前述致動器操作量計算手段所算出的前述致動器操作量來控制前述輥致動器。
如申請專利範圍第3項所述之壓延形狀控制裝置，係具備：控制前述輥致動器的致動器控制裝置；前述致動器控制裝置係即便前述板端部形狀監視手段判定為前述壓延材料之端部成為前述繃緊形狀時，仍不會使用以使前述形狀偏差在前述評估函數中成為前述預定偏差以下的方式計算出前述第二操作量時決定作為前述評估函數之解的前述輥致動器之操作量的值，而是依據前述致動器操作量計算手段所算出的前述致動器操作量來控制前述輥致動器。