WO2009057820A1 - 板圧延機およびその制御方法 - Google Patents

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WO2009057820A1
WO2009057820A1 PCT/JP2008/070251 JP2008070251W WO2009057820A1 WO 2009057820 A1 WO2009057820 A1 WO 2009057820A1 JP 2008070251 W JP2008070251 W JP 2008070251W WO 2009057820 A1 WO2009057820 A1 WO 2009057820A1
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WO
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torque
control
rolling
target value
roll
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PCT/JP2008/070251
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shigeru Ogawa
Atsushi Ishii
Yoji Nakamura
Yasuhiro Higashida
Original Assignee
Nippon Steel Corporation
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Priority to EP08844842.8A priority patent/EP2221121B1/en
Priority to CA2703890A priority patent/CA2703890C/en
Priority to JP2009539163A priority patent/JP4538088B2/ja
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Priority to US12/734,439 priority patent/US8720242B2/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B35/00—Drives for metal-rolling mills, e.g. hydraulic drives
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    • B21B35/00—Drives for metal-rolling mills, e.g. hydraulic drives
    • B21B35/02—Drives for metal-rolling mills, e.g. hydraulic drives for continuously-operating mills
    • B21B35/04—Drives for metal-rolling mills, e.g. hydraulic drives for continuously-operating mills each stand having its own motor or motors

Definitions

  • the present invention relates to a plate rolling machine configured such that a pair of upper and lower work rolls are supplied with driving force by independent electric motors, and a control method thereof.
  • the setting change control amount of the upper and lower roll circumferential speed difference for preventing warpage varies depending on various disturbance factors, and it is difficult to calculate this accurately. For this reason, this method has a certain effect, but it cannot eliminate the warp.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 4 and Japanese Patent Laid-Open No. 60-095 09 disclose similar embodiments to the present invention. These inventions are techniques for carrying out so-called differential peripheral rolling, in which the peripheral speed or torque of the upper and lower rolls is positively differentiated to give additional shear plastic deformation to the rolled material. Disclosure of the invention
  • a problem to be solved by the present invention is a plate rolling machine capable of eliminating flatness defects caused by corrugations penetrating in the plate width direction called wobble, waviness, full wave, small wave, etc. due to warpage of the rolled material, and a control method therefor It is to provide.
  • the present inventors have extensively studied the mechanism of occurrence of poor flatness due to warping or a wave shape penetrating in the plate width direction. As a result, the following technical knowledge was obtained.
  • the motor that drives one work roll uses the roll rotation speed as the control target value.
  • the driving torque is controlled as a controlled variable with the control target that the rolling torque applied to the rolled material from the work roll driven by the electric motor becomes substantially constant. It was discovered that by adopting a new control method that is not available in the prior art, it is possible to achieve highly responsive drive control that suppresses changes in the rolling torque balance of the upper and lower work rolls.
  • the total value of the vertical rolling torque is reduced to about 10% or less of the total torque. And preferably about 5% or less.
  • the present invention is a plate rolling machine having a pair of upper and lower work rolls and a pair of electric motors that independently drive the pair of work rolls, and one electric motor controls the roll rotation speed as a control target value.
  • the other motor is characterized by comprising control means for controlling the drive torque as a control amount with a control target that the rolling torque applied to the rolled material from the work roll driven by the motor becomes substantially constant. This is a sheet rolling machine.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 5 4-7 1 0 6 4 discloses that a speed setting circuit is provided in the drive motor of one of the upper and lower working ports, and the above-mentioned speed setting work rolls There is disclosed a rolling mill provided with a torque comparison control device that drives the other work roll with a specified torque ratio or torque difference. In this technology, the roll speed is not set. The work roll is driven by torque control. This torque control target value is based on the actual torque signal of the drive motor that performs roll speed control. It is a structure to decide. However, according to the study by the present inventors, the torque of the drive motor performing the roll speed control may change greatly and rapidly due to the change of the angle of entry of the rolled material into the rolling mill, etc.
  • the torque control target value itself is large and rapidly fluctuates. It becomes impossible to control the rolling torque on the side where the degree control is not performed, and it is impossible to prevent the occurrence of warpage and waviness.
  • Japanese Patent Laid-Open No. Sho 6 0-9 50 9 discloses that the motor that drives one of the upper and lower work rolls is speed controlled, and the motor of the other work roll has a rolling torque required for rolling. Discloses a control method for performing torque control using a value obtained by subtracting the torque on the roll side performing the speed control as a torque target value. According to the study by the present inventors, the torque of the work roll that performs the roll speed control as described above may change greatly and rapidly due to a change in the angle of entry of the rolling material into the rolling mill, etc. However, even in this case, it has been found that the change in the total value of the upper and lower work roll torque is small.
  • the torque target value for the other roll will be the speed control.
  • the rolling torque on the side where speed control is not performed cannot be controlled to be substantially constant as in the present invention, and warpage and undulation are prevented. It is not possible.
  • the drive torque and the rolling torque may not be distinguished.
  • the rolling material and the work roll are affected by the inertia of the drive system and the reinforcing roll. It is difficult to control the rolling torque acting between There is also a problem.
  • the present inventors have further conceived a plate rolling machine that can preliminarily prevent abnormal rotation when no load is applied before biting the rolling material.
  • the invention relates to a control means for controlling both motors using the roll rotation speed as a control target value before biting the rolling material, and switching the control of one motor to control using the driving torque as the control amount after biting the rolling material.
  • the plate rolling machine according to the above (1) characterized by comprising:
  • the present inventors have further conceived a plate rolling machine that can preliminarily prevent abnormal rotation at no load after biting the rolled material.
  • control is performed using the drive torque as a controlled variable for one of the motors before passing the tail end of the rolled material, and the roll rotation speed is set as the control target value for both motors immediately before passing the tail end.
  • the present inventors have conceived a plate rolling machine that can maintain the rolling torque balance between the upper and lower work rolls even under rolling conditions where acceleration and deceleration are severe.
  • the present invention provides a control means for controlling the electric motor by giving a drive torque control amount so that a rolling torque obtained by subtracting the torque caused by the inertia force of the drive system and the roll system from the measured drive torque value matches the control target value.
  • the plate rolling machine according to any one of the above (1) to (3), characterized by comprising:
  • the invention includes a control means for controlling the electric motor by giving a drive torque control amount so that the rolling torque obtained by subtracting the torque caused by the inertia force of the roll system from the measured spindle torque matches the control target value.
  • the board according to any one of (1) to (3) above, It is a rolling mill.
  • the present inventors have conceived a plate rolling machine that can maintain the rolling torque balance of the upper and lower work rolls.
  • the invention according to any one of (1) to (5) above, further comprising a control means for changing a driving torque control target value of the electric motor for controlling the driving torque during rolling. It is.
  • An example thereof is the plate rolling machine according to (6) above, characterized in that the driving torque control target value to be changed during rolling is provided with a control means for changing to a ramp shape.
  • Another example is based on the drive torque measurement value or spindle torque measurement value of a work roll driven by an electric motor that controls the drive torque control target value to be changed during rolling using the roll rotation speed as a control target value.
  • the driving torque control target value to be changed during rolling is provided with control means for changing the rolling torque according to a change in rolling load. It is a plate rolling machine according to any one of
  • the present inventors have developed a plate rolling machine capable of eliminating a flat plate defect due to a wave shape penetrating in the plate width direction, which is called waviness, full wave, small wave, etc.
  • the present invention relates to a method for controlling a plate rolling machine in which a pair of upper and lower work rolls are supplied with driving force by independent motors, and one of the motors has a roll rotation speed as a control target value.
  • the other motor is driven with a control target that the rolling torque applied to the rolled material from the work roll driven by the motor is substantially constant.
  • This is a control method for a sheet rolling mill, characterized in that it is controlled by giving a dynamic torque as a control amount.
  • the present inventors have also conceived a control method for a plate rolling mill that can preliminarily prevent abnormal rotation when no load is applied before biting the rolling material.
  • the invention relates to controlling both motors with the roll rotation speed as a control target value before biting the rolling material, and switching the control of one of the motors after biting the rolling material to control that gives the drive torque as a control amount.
  • the present inventors have further conceived a control method for a plate rolling mill that can prevent abnormal rotation in a no-load state after biting the rolling material.
  • the control using the drive torque as the control amount is continued for one of the motors, and the roll rotation speed is set as the control target value for both motors immediately before the tail end passes.
  • the control method for a plate rolling machine according to (10) or (11), wherein the control is switched to control.
  • the present inventors have come up with a control method for a plate rolling machine that can maintain the rolling torque balance between the upper and lower work rolls even under rolling conditions where acceleration and deceleration are severe.
  • the present invention controls the electric motor by giving a drive torque control amount so that the rolling torque obtained by subtracting the torque caused by the inertia force of the drive system and the roll system from the measured drive torque value matches the control target value.
  • the plate rolling machine control method according to any one of (10) to (12), characterized in that it is characterized in that
  • the present inventors have come up with a control method for a plate rolling machine that can maintain the rolling torque balance of the upper and lower work rolls even under rolling conditions where acceleration and deceleration are severe.
  • the invention controls the motor by giving a drive torque control amount so that the rolling torque obtained by subtracting the torque caused by the inertial force of the tool system from the spindle torque measurement value matches the control target value.
  • the method for controlling a plate rolling machine according to any one of (10) to (12), characterized in that:
  • the invention relates to the method for controlling a plate rolling mill according to any one of (10) to (14), wherein the driving torque control target value of the electric motor for controlling the driving torque is changed during rolling. It is.
  • One example thereof is the plate rolling mill control method according to (15), wherein the driving torque control target value to be changed during rolling is changed to a ramp shape.
  • the driving torque control target value to be changed during rolling is measured using a driving torque or a spindle torque measurement value of a work roll driven by an electric motor that controls the roll rotation speed as a control target value.
  • the drive torque control target value to be changed during rolling is changed according to a change in rolling load.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • FIG. 2 is a control flow diagram showing a second embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a sixth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a seventh embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing an eighth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a ninth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing a tenth embodiment of a plate rolling machine and a control method thereof according to the present invention.
  • the motor that drives one work roll controls the roll rotation speed as a control target value, and the motor that drives the other work roll
  • the driving torque is controlled as a controlled variable with the control target that the rolling torque applied to the rolled material from the work roll driven by the electric motor becomes substantially constant.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a plate rolling machine and a control method thereof according to the present invention, which is an example in which the upper work roll 2 is driven with torque control and the lower work roll 3 is set with roll rotation speed control. .
  • the upper drive motor 5 that drives the upper work roll 2 realizes the upper drive torque measurement value 8 and the given upper rolling torque target value 16. Therefore, the lower drive motor 6 that controls the upper drive torque target value 7 calculated by the upper drive torque target value 9 to match the upper drive torque target value 7 and drives the lower work roll 3 is measured with the lower work roll rotation speed measured value 1 Control is performed so that 1 matches the given lower work roll speed target value 1 0. That is, the upper drive motor 5 controls the upper drive torque as a control amount, and the lower drive motor 6 controls the roll rotation speed as a control target value.
  • the upper drive control circuit outputs the upper drive torque control amount 9 to the upper drive motor 5 based on the difference between the upper drive torque target value 7 and the upper drive torque measurement value 8.
  • the lower drive control circuit sets the lower work roll rotational speed control amount 1 2 to the lower drive motor based on the difference between the lower work roll rotational speed target value 1 0 and the lower work roll rotational speed measured value 1 1. Output to unit 6.
  • the electric motor that drives one work roll in this way controls only the roll rotation speed and does not control the driving torque
  • the other electric roll drives the work roll.
  • the speed control of the rolled material can exhibit the same performance as the case where the roll speed control is performed for both the upper and lower rolls according to the prior art, and It is also possible to prevent changes in the rolling torque balance of the work roll.
  • one motor controls the roll rotation speed as the control target value, and the other motor drives the drive torque with the control target that the rolling torque applied to the rolled material from the work roll driven by the motor becomes substantially constant.
  • the plate rolling machine and its control method according to the present invention that controls as a controlled variable, a rapid change in the rolling torque balance of the upper and lower work rolls can be suppressed, and a sheet passing trouble due to warping of the rolled material, Alternatively, flatness defects due to wave shapes penetrating in the plate width direction, which are called swell, full wave, and small wave, can be eliminated.
  • control according to the present invention is performed over the entire length of the plate rolling, and it is not a symptomatic treatment described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-1640 400 and 2 but is a steady state. Because it is a control, the response is fast and it is possible to prevent warping and throttling.
  • FIG. 1 shows an example in which the upper work roll 2 is driven torque control and the lower work roll 3 is roll speed control
  • the upper and lower controls may be interchanged.
  • normally used control technology such as via a PID control gain
  • a computer electronic computer
  • the control means for controlling a pair of electric motors that are driven as described above, with one controlling the roll rotational speed as a control target value and the other controlling the driving torque as a controlled variable.
  • the rolling torque target value setting calculation model from the rolling record data, the calculation accuracy of the rolling torque setting value can be increased, and as a result, the torque difference between the upper and lower work rolls can be reduced.
  • FIG. 2 is a control flow diagram showing a second embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • both the electric motors are controlled using the roll rotation speed as a control target value before the start of rolling, that is, before the rolling material is bitten.
  • the control of one of the electric motors is switched to the control using the drive torque as a controlled variable. This is because the control of one motor, which controls the drive torque as the controlled variable, is limited only during rolling, so that abnormal rotation during no load can be prevented, and more stable operation and equipment protection can be achieved. is there.
  • the rolling load is continuously measured, and the rolling load exceeds a certain threshold, for example, the set calculation load
  • the time when it becomes 30% or more can be determined as the rolling start point. It is also possible to continuously calculate the drive torque from the motor current and determine the point when the calculated value of the drive torque exceeds a certain threshold, for example, 30% or more of the set calculation torque, as the rolling start point. .
  • the determination of whether or not the rolling has been completed is opposite to the rolling start determination, and the rolling load or driving torque force, for example, when the set value or steady-state actual value is less than 30%, the rolling end point It can be determined as
  • the upper roll rotation speed will increase rapidly. Therefore, when the upper work roll rotation speed exceeds a certain value, it is determined that rolling has ended. Then, the operation of returning to the roll rotation speed control may be performed.
  • FIG. 2 showing the second embodiment is an example in which the upper work roll is driven with torque control and the lower work roll is set with roll rotation speed control.
  • the upper and lower controls may be interchanged as in the first embodiment. .
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention, which is an example in which the upper work roll 2 is driven with torque control and the lower work roll 3 is controlled with roll rotation speed control. .
  • the upper drive motor 5 that drives the upper work roll 2 matches the upper rolling torque target value 16 given the upper rolling torque calculation value 15.
  • the upper drive torque measurement value 8 is caused by the inertial force of the drive system and roll system
  • the upper drive motor 5 is controlled by giving a drive torque control amount so that the upper rolling torque obtained by subtracting the torque matches the control target value.
  • the up-rolling torque target value 16 is constant, for example, the driving torque needs to bear the change in the inertial force of the drive system and roll system during acceleration / deceleration. It will be.
  • the driving torque referred to in the present invention refers to torque generated in the driving motor, and includes the contribution of the inertial forces of the bearing resistance and the driving system and the ring system in addition to the rolling torque.
  • the rolling torque is the torque that directly corresponds to the plastic deformation work of the rolled material, and the torque that is determined by the rolling pressure distribution acting between the rolled material and the work roll.
  • the inertia force of the roll system includes the inertia force of the work roll in addition to the inertia force of the reinforcing roll.
  • the inertia force of the work roll in addition to the inertia force of the reinforcing roll.
  • it when there is an intermediate roll, it is the sum of the inertial forces of the roll group including the intermediate roll.
  • the upper rolling torque calculator 14 calculates the acceleration of the upper drive system from the measured value of the upper work roll rotational speed 13, and the inertia moment of the upper drive system, that is, the drive system and the roll Taking into account the inertia of the system, the contribution of the acceleration of the upper drive system to the drive torque is calculated and subtracted from the upper drive torque measurement value 8 to estimate the net upper rolling torque calculation value 15.
  • the contribution of the bearing resistance must be calculated and subtracted. Usually, however, the contribution of the bearing resistance is extremely small. The procedure may be omitted.
  • the upper drive control circuit then calculates the difference between the upper rolling torque calculated value 15 obtained by subtracting the torque due to the inertial force of the drive system and roll system from the measured upper drive torque value 8 and the upper rolling torque target value 16
  • the upper drive torque control amount 9 is output to the upper drive motor 5.
  • the drive torque is measured from the upper drive torque measurement value 8. Since the driving torque control amount is given so that the rolling torque obtained by subtracting the torque caused by the inertial force of the dynamic system and roll system matches the control target value, the upper drive motor 5 is controlled. Even underneath, the rolling torque balance of the upper and lower work rolls can be maintained.
  • the lower drive motor 6 that drives the lower work roll 3 is controlled so that the lower work roll rotation speed measurement value 1 1 matches the given lower work roll rotation speed target value 1 0, and
  • the lower drive control circuit uses the lower work roll rotational speed control value 1 2 for the lower drive based on the difference between the lower work roll rotational speed target value 1 0 and the lower work roll rotational speed measured value 1 1.
  • the point of output to the electric motor 6 is the same as in the first and second embodiments.
  • Fig. 3 shows an example in which the upper work roll 2 is driven with torque control and the lower work roll 3 is set with roll rotation speed control.
  • the upper and lower controls may be interchanged.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention, which is an example in which the upper work roll 2 is driven with torque control and the lower work roll 3 is set with roll rotation speed control. .
  • the drive torque control amount is set so that the upper rolling torque obtained by subtracting the torque due to the inertia of the roll system from the measured value of upper spindle torque 17 matches the control target value. To control the upper drive motor 5.
  • the spindle torque as referred to in the present invention refers to the torque applied to the spindle that transmits the rolling torque to the work roll, and includes the contribution of the bearing resistance and the inertial force of the roll system in addition to the rolling torque. .
  • the upper rolling torque calculator 14 considers the inertia force of the upper roll system and drives the acceleration of the upper roll system calculated from the measured value of the upper work roll rotational speed 13. Calculate the contribution to the torque and subtract from the upper spindle torque measurement value 17 to estimate the net upper rolling torque calculation value 15.
  • the upper drive control circuit calculates the difference between the upper rolling torque calculation value 1 5 obtained by subtracting the torque due to the inertia force of the upper roll system from the upper spindle torque measurement value 17 and the upper rolling torque target value 16
  • the upper drive torque control amount 9 is output to the upper drive motor 5.
  • the measuring device for obtaining the upper spindle torque measurement value 17 is configured to measure the torque of the upper spindle part in order to eliminate the influence of the inertial force of the drive train.
  • a general configuration that extracts the torsional deformation generated in the spindle by torque by observing with a strain gauge is sufficient.
  • the drive torque control amount is given so that the rolling torque obtained by subtracting the torque caused by the inertia force of the upper roll system from the measured value of the upper spindle torque 17 matches the control target value. Since the upper drive motor 5 is controlled, the rolling torque balance between the upper and lower work rolls can be maintained even under rolling conditions where acceleration and deceleration are severe.
  • the lower drive motor 6 that drives the lower work roll 3 is controlled so that the lower work roll rotation speed measurement value 1 1 matches the given lower work roll rotation speed target value 1 0, and
  • the lower drive control circuit uses the lower work roll rotational speed control value 1 2 for the lower drive based on the difference between the lower work roll rotational speed target value 1 0 and the lower work roll rotational speed measured value 1 1.
  • the output to the electric motor 6 is the same as in the first embodiment.
  • Fig. 4 shows an example in which the upper work roll 2 is driven with torque control, and the lower work roll 3 is set with roll rotation speed control. There is no problem.
  • the electric motor that drives one work roll uses the roll rotation speed as the control target value. It was explained that the drive torque is controlled as a controlled variable for the motor that drives the other work roll.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a fifth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention, which is an example in which the upper work roll 2 is driven with torque control and the lower work roll 3 is set with roll rotation speed control. This is an example provided with an upper drive torque target value calculator 19 that calculates an updated value of the upper drive torque target value 7.
  • the upper drive torque target value calculator 19 calculates the updated value of the upper drive torque target value 7 based on the lower drive torque measurement value 1 8, the upper drive torque measurement value 8, and the current upper drive torque target value 7. Calculate.
  • the time series data of the lower drive torque measurement value 18 and the upper drive torque measurement value 8 is subjected to time series smoothing such as exponential smoothing to apportion unnecessary unwanted fluctuations such as measurement noise. It is desirable to remove
  • the total value of the measured vertical drive torque values obtained in this way is multiplied by the desired ratio ⁇ (usually 1 Z 2) to obtain the updated value of the upper drive torque target value 7.
  • ⁇ usually 1 Z 2
  • the upper drive torque target value is also updated. Therefore, if the amount of change in the update value is excessive with respect to the current upper drive torque target value 7, the rolling torque balance of the upper and lower work rolls may be temporarily lost. It is preferable to add a predetermined upper and lower limit constraint to the amount of change in the drive torque target value.
  • the rolling torque is not explicitly expressed as the control target value, but the purpose is to maintain the rolling torque balance of the upper and lower work rolls.
  • This is the upper drive torque target value calculator 19 Considered in odor.
  • the upper drive torque target value is calculated so as to maintain the rolling torque balance of the vertical work rolls in consideration of the difference in the inertia term during acceleration / deceleration.
  • FIG. 5 shows an example in which the upper work roll 2 is driven by torque control and the lower work roll 3 is controlled by roll rotation speed control, the upper and lower controls may be interchanged.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a sixth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • the rolling conditions change is relatively mild, it is not necessary to continuously change the control target value as in the example of FIG. 5, for example, the procedure for changing the drive torque target value in the form shown in FIG. It is also possible to adopt.
  • a sampling period 20 and a drive torque target value change period 21 are provided, and an update value of the drive torque target is calculated from the drive torque measurement values collected in the sampling period 20 and then the drive torque target value is changed.
  • the drive torque target is changed to a ramp toward the drive torque target update value. Note that changing to a ramp does not change to a staircase, but rather to a constant rate of change toward the updated value. Say to change linearly.
  • Changing the ramp-shaped target value is not an abrupt change of the target value, and does not disturb the rolling torque balance of the upper and lower work rolls, so that warpage and undulation do not occur.
  • the rolling torque balance of the upper and lower work rolls may be temporarily lost, so it is preferable to add a predetermined upper and lower limit constraint to the drive torque target value change rate.
  • the upper limit of the absolute value of the torque change rate is, for example, about 10% or less of the total torque in the upper and lower directions while rolling a length corresponding to 100 times the rolled sheet thickness, and about 5% or less. Is desirable.
  • the torque target value change procedure of the form shown in FIG. 6 is adopted when the change in rolling conditions is relatively gentle.
  • the sampling period 20 and the torque target value change period 21 For example, it is set in the range of about 5 to 10 seconds.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing a seventh embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention, which is an example in which the upper work roll 2 is driven with torque control and the lower work roll 3 is set with roll rotation speed control. .
  • the upper rolling torque calculator 14 calculates the acceleration of the upper drive system from the measured value of the upper work roll rotational speed 13 and takes into account the inertial moment of the upper drive system, that is, the inertial force of the drive system and roll system. Then, the contribution of the acceleration of the upper drive system to the drive torque is calculated and subtracted from the measured value of the upper drive torque 8, and the net upper rolling torque calculation value 15 is estimated.
  • the upper drive control circuit then calculates the difference between the upper rolling torque calculated value 15 obtained by subtracting the torque caused by the inertia of the drive system and roll system from the upper driving torque measurement value 8 and the upper rolling torque target value 16
  • the upper drive torque control amount 9 is output to the upper drive motor 5.
  • the upper rolling torque target value calculator 2 4 uses, for example, the time series of the upper rolling torque calculation value 15 and the lower rolling torque calculation value 23 as an index. Performs time-series smoothing such as smoothing to remove unnecessary high-frequency fluctuation components such as measurement noise, and the desired ratio ⁇ (usually 1) to the total value of the vertical rolling torque calculation values obtained in this way Z 2) is multiplied to obtain the updated value of the upper rolling torque target value 16.
  • the rolling torque balance of the upper and lower work rolls may be temporarily collapsed. It is preferable to add a predetermined upper and lower limit constraint to the amount of change of the target value 16.
  • the lower rolling torque calculator 2 2 calculates the acceleration of the lower drive system from the measured value of the lower work roll rotational speed 1 1 in the same manner as the upper rolling torque calculation, and takes into account the inertia moment of the lower drive system. Calculate the contribution of the lower drive system acceleration to the drive torque and subtract it from the lower drive torque measurement value 18 to estimate the net lower rolling torque calculation value 2 3.
  • the lower drive control circuit outputs the lower work roll rotational speed control amount 1 2 to the lower drive motor 6 based on the difference between the lower work roll rotational speed target value 1 0 and the lower work roll rotational speed measured value 1 1. To do.
  • the drive torque control amount is set so that the rolling torque obtained by subtracting the torque caused by the inertial force of the drive system and roll system from the upper drive torque measurement value 8 matches the control target value.
  • the upper drive motor 5 is controlled and the control target value is updated during rolling, so that the rolling torque balance of the upper and lower work rolls can be maintained even under rolling conditions where acceleration and deceleration are severe.
  • FIG. 7 shows an example in which the upper work roll 2 is driven with torque control and the lower work roll 3 is set with roll rotation speed control, the upper and lower controls may be interchanged.
  • the upper drive torque target value is not explicitly expressed in the control circuit, but this is a simplified description of the control circuit. Therefore, when calculating the upper drive torque control amount from the difference between the upper rolling torque target value and the upper rolling torque calculation value, it can be accurately expressed by the difference between the upper rolling torque target value and the upper rolling torque calculation value.
  • the torque target value is updated, and the upper drive torque control amount is calculated from the updated upper drive torque target value and the upper drive torque measurement value, and is controlled via the concept of the upper drive torque target value. There is no change in doing.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing an eighth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention, which is an example in which the upper work roll 2 is driven with torque control and the lower work roll 3 is set with roll rotation speed control. .
  • the driving torque control amount is set so that the upper rolling torque, which is obtained by subtracting the torque due to the inertia of the roll system from the measured value of upper spindle torque 17, matches the control target value.
  • the upper drive motor 5 To control the upper drive motor 5.
  • the upper rolling torque calculator 14 considers the inertia force of the upper roll system, and calculates the upper roll system acceleration calculated from the upper work roll rotational speed measurement value 1.3. The contribution to the drive torque is calculated and subtracted from the upper spindle torque measurement value 17 to estimate the net upper rolling torque calculation value 15.
  • the upper drive control circuit calculates the difference between the upper rolling torque calculation value 1 5 obtained by subtracting the torque due to the inertia force of the upper roll system from the upper spindle torque measurement value 17 and the upper rolling torque target value 16
  • the upper drive torque control amount 9 is output to the upper drive motor 5.
  • the measuring device for obtaining the upper spindle torque measurement value 17 is configured to measure the torque of the upper spindle part in order to eliminate the influence of the inertial force of the drive train.
  • the upper rolling torque target value calculator 2 4 uses, for example, the time series data of the upper rolling torque calculation value 15 and the lower rolling torque calculation value 23 as an index. Performs time-series smoothing such as smoothing to remove unnecessary high-frequency fluctuation components such as measurement noise, and the desired ratio Q! To the total value of the vertical rolling torque calculation values obtained in this way (usually Q! 1 Z 2) is multiplied to obtain the updated value of the upper rolling torque target value 16.
  • the rolling torque balance of the upper and lower work rolls may temporarily collapse, so the upper rolling torque It is preferable to add a predetermined upper and lower limit constraint to the amount of change of the target value 16.
  • the measurement device for obtaining the lower spindle torque measurement value 25 is configured to measure the torque of the lower spindle part in order to eliminate the influence of the inertia of the drive system, as in the above case.
  • the lower rolling torque calculator 2 2 calculates the acceleration of the lower drive system from the measured value of the lower work roll rotational speed 11, similarly to the upper rolling torque calculation, and calculates the inertia moment of the lower roll system. Considering this, the contribution of the acceleration of the lower roll system to the drive torque is calculated and subtracted from the lower spindle torque measurement value 25 to estimate the net lower rolling torque calculation value 23.
  • the upper drive torque control value is given so that the rolling torque obtained by subtracting the torque caused by the inertia force of the roll system from the measured value of the upper spindle torque is equal to the control target value, and the upper drive is performed.
  • the motor 5 is controlled, and the control target value is updated during rolling based on the measured spindle torque of the work roll driven by the motor that controls the roll rotation speed as the control target value.
  • the rolling torque balance between the upper and lower work rolls can be maintained even under rolling conditions where acceleration and deceleration are intense.
  • Fig. 8 shows an example in which the upper work roll 2 is driven with torque control and the lower work roll 3 is set with roll rotation speed control. There is no problem.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a ninth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention, and is a configuration diagram in which a rolling load measuring device 26 is added to the eighth embodiment.
  • the fluctuation amount of the rolling torque is Rolling torque target value 1 6 is not reflected.
  • the upper rolling torque is controlled so as to match the upper rolling torque target value 16 with high response and high accuracy, so that the rolling torque balance of the upper and lower work rolls is disturbed in a short cycle by the fluctuation of the lower rolling torque. become.
  • the ninth form shown in Fig. 9 is a rolling load measuring device installed in a rolling machine to maintain the rolling torque balance between the upper and lower work rolls even when there is such a short period deformation resistance fluctuation.
  • the rolling load measurement value 2 7 output from is input to the upper rolling torque target value calculator 24, and the upper rolling torque target value fluctuation amount corresponding to the short period rolling load fluctuation is calculated and added. It is said.
  • Such calculation of the amount of fluctuation of the upper rolling torque target value can be calculated by, for example, multiplying the amount of rolling load fluctuation by the torque arm coefficient obtained from the setting calculation.
  • the rolling torque of the roll on the torque control side fluctuates, but this fluctuation is in line with the fluctuation of the total torque of the upper and lower sides.
  • the proportion is kept almost constant. Therefore, there is no change in the basic configuration of controlling the rolling torque on the torque control side to be substantially constant.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a tenth embodiment of the plate rolling machine and its control method according to the present invention.
  • a rolling load measuring device 26 and an upper drive torque target value calculator 28 are used. It is the block diagram which added.
  • the upper rolling torque target value is replaced with the upper driving torque target value, and information regarding torque fluctuation from the lower roll side is not connected to the upper driving torque target value calculator 28. Even in this form, since the total value of the measured values of the vertical torque can be estimated from the rolling load, control according to the ninth form can be performed.
  • the plate rolling machine and the control method thereof according to the present invention it is possible to suppress a rapid change in the rolling torque balance of the upper and lower work rolls, or to cause a trouble with sheet passing due to warping of the rolled material, or Flatness defects due to wave shapes penetrating in the plate width direction called swell, full wave, and small wave can be eliminated.
  • stable operation of the rolling operation is achieved, and not only the operation rate but also the yield is increased, and it goes without saying that the overall rolling productivity is improved.

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Abstract

本発明は、圧延材の反りによる通板トラブル、うねり、全波、小波等の板幅方向に貫通した波形状平坦度不良を解消するため、上下一対の作業ロールと、前記一対のロールを夫々独立に駆動する一対の電動機と、一方の電動機はロール回転速度を制御目標値として制御し、他方の電動機は該電動機で駆動される作業ロールから圧延材に加えられる圧延トルクが略一定になることを制御目標として駆動トルクを制御量として制御する制御手段を備えたことを特徴とする板圧延機、および板圧延機の制御方法を提供する。

Description

明 細 書 板圧延機およびその制御方法 技術分野
本発明は、 上下一対の作業ロールがそれぞれ独立の電動機によつ て駆動力を供給されるように構成された板圧延機およびその制御方 法に関する。 背景技術
上下一対の作業ロールがそれぞれ独立の電動機によって駆動力を 供給されるように構成された板圧延機による板圧延においては、 圧 延材の反りによる通板トラブル、 あるいはうねり、 全波、 小波等と 呼ばれる板幅方向に貫通した波形状による平坦度不良が確率的に発 生するため、 これらの発生を防止する技術が種々提案されている。 例えば、 圧延材の反りを制御する技術としては、 前パスの圧延荷 重、 圧延トルクの実績値から、 当該パスで発生する圧延反り量を計 算し、 これを防止するための上下ロール周速度差の設定変更制御量 を算出し、 当該算出した上下ロール周速度差の設定変更制御量に基 づいてロール周速度を制御する方法がある （例えば、 特開平 7— 1 6 4 0 3 1号公報参照） 。
しかしながら、 反りを防止するための上下ロール周速度差の設定 変更制御量は種々の外乱要因によって変化するため、 これを正確に 算出することは困難である。 このため、 この方法は一定の効果を奏 するものの、 反りを皆無にすることはできない。
また、 小波 · うねりを防止する技術としては、 圧延材が上反りに なるように上下ロールの周速度差を制御する板圧延方法がある （例 えば、 特開 2 0 0 2— 3 4 6 6 1 7号公報参照） 。 これは、 小波あ るいはうねり と呼ばれる板幅全体にわたる波形状が、 圧延機出側で 圧延材が下反りになり ローラ一テーブルに衝突することで発生する ことを解明したことに基づく技術である。 しかしながら、 ローラー テーブルに衝突しないで発生する小波 · うねり もあり、 この場合に は効果がない。
さらに、 圧延機の電動機駆動制御の一機能として、 上下ロールの 駆動トルク差を小さくするためのロー ドバランス制御が実用化され ている （例えば、 富士時報 （V o l . 7 3 、 N o . 1 1 、 p p . 6 1 4 〜 6 1 8 ( 2 0 0 0 ) ) 参照） 。 これは上下トルク差を検出し て上下のロール回転速度差を制御するシステムであり、 圧延設備保 護を主目的と しており 、 圧延速度制御の外乱になることを避けるた め時定数の大きい緩慢な制御となつており、 反りやうね を防止す る効果は得られない。
ところで本発明とは目的が全く異なるが、 特開昭 5 4 ― 7 1 0 6
4号公報と特開昭 6 0 - 9 5 0 9号公報には本発明と類似の実施形 態が開示されている。 これらの発明は上下ロールの周速あるいは卜 ルクに積極的に差をつけて圧延材に付加的なせん断塑性変形を与え る、 所謂、 異周速圧延を実行するための技術である。 発明の開示
本発明の解決すべき課題は、 圧延材の反りによる通板 ラブル、 あるいはうねり、 全波、 小波等と呼ばれる板幅方向に貫通した波形 状による平坦度不良を解消できる板圧延機およびその制御方法を提 供することである。
本発明者らは、 前記課題を解決すべく、 反りあるいは板幅方向に 貫通した波形状による平坦度不良の発生メカニズムについて広く研 究を行った結果、 以下の技術的知見を得た。
( A ) 反りやうねりが発生する場合は、 上下作業ロールの圧延 卜ル クバランスが大きく変化すること。
( B ) より具体的には、 圧延材が上反りになる場合は下圧延 トルク が増加方向、 上圧延 トルクが減少方向に急激に変化して、 圧延材が 下反り になる場合はその逆方向の トルク変化が生じること。
( C ) うねり を生じる場合は 、 上下作業ロールの圧延トルクのバラ ンスが連続的かつ周期的に亦
久化すること。
( D ) さ らには、 圧延 卜ラブルを引き起こすような大きな反りの場 合には 、 例えば、 ホッ トス h リ ップ仕上圧延の場合、 ロール一本あ たり 卜ルクの絶対値の 5 0 %を超えるような非常に大きな トルク変 化が 1秒前後の短時間の間に上下ロールで逆方向に生じること。 ま た、 のような場合であ ても上下ロールの トルクの合計値はほぼ 一定値を保っていること
( E ) 以上から、 上下作業 D —ルの圧延 トルクバランスの変化を抑 制する高応答な駆動制御を行えば、 反りあるいは板幅方向に貫通し た波形状による平坦度不良を防止できること。
そして、 本発明者らは、 様々な実験的検討および理論的検討を重 ねた結果、 圧延速度制御と矛盾しない制御方案として、 一方の作業 ロールを駆動する電動機はロール回転速度を制御目標値として制御 し、 他方の作業ロールを駆動する電動機については該電動機で駆動 される作業ロールから圧延材に加えられる圧延トルクが略一定にな ることを制御目標として駆動トルクを制御量として制御するという 、 従来技術にはない新規な制御方式を採用することにより、 上下作 業ロールの圧延 トルクバランスの変化を抑制する高応答な駆動制御 を実現できることを発見した。
ここで、 圧延 トルクを略一定にするとは、 上下圧延 トルク合計値 に対する トルク制御側の作業ロールの圧延 トルクの割合の時系列的 変化を、 圧延出側板厚の 1 0 0倍に相当する長さを圧延する間に合 計 トルクの 1 0 %程度以下にすることとし、 好ましく は、 5 %程度 以下にすることとする。
( 1 ) 上記の知見 · 発見に基づき、 本発明者らは、 圧延材の反りに よる通板トラブル、 あるいはうねり、 全波、 小波等と呼ばれる板幅 方向に貫通した波形状による平坦度不良を解消できる板圧延機に想 到した。 当該発明は、 上下一対の作業ロールと、 前記一対の作業口 ールをそれぞれ独立に駆動する一対の電動機を有する板圧延機であ つて、 一方の電動機はロール回転速度を制御目標値として制御し、 他方の電動機については該電動機で駆動される作業ロールから圧延 材に加えられる圧延 トルクが略一定になることを制御目標として駆 動トルクを制御量として制御する制御手段を備えたことを特徴とす る板圧延機である。
ところで上記本発明とは目的が全く異なるが、 前述したように、 特開昭 5 4— 7 1 0 6 4号公報と特開昭 6 0 - 9 5 0 9号公報には 本発明と類似の実施形態が開示されている。 これらの発明は上下口 一ルの周速あるいは トルクに積極的に差をつけて圧延材に付加的な せん断塑性変形を与える、 所謂、 異周速圧延を実行するための技術 である。
特開昭 5 4 - 7 1 0 6 4号公報には、 上下何れか一方の作業口一 ルの駆動電動機に速度設定回路を設け、 かつ上記速度設定された作 業ロールにおける 卜ルクに対して指定の トルク比あるいはトルク差 をもって他方の作業ロールを駆動する トルク比較制御装置を設けた 圧延機が開示されている。 この技術ではロール速度設定を行わない 作業ロールの駆動は トルク制御となるが、 この トルク制御目標値は ロール速度制御を実施する駆動電動機の トルク実績信号を基準とし て決める構成となっている。 しかしながら本発明者らの研究によれ ば、 ロール速度制御を実施している駆動電動機の トルクは、 圧延材 の圧延機への進入角度等の変化によって大きくかつ急激に変化する 可能性があり、 そのような場合、 これを直接制御回路に入力して他 方の トルク制御目標値を決める上記発明では、 トルク制御目標値そ のものも大きくかつ急激に変動することになり、 本発明のように速 度制御を実施しない側の圧延 トルクを略一定に制御することが不可 能となり、 反りやうねりの発生を防止することはできない。
また、 特開昭 6 0 — 9 5 0 9号公報には、 上下作業ロールのうち 、 一方の作業ロールを駆動する電動機を速度制御とし、 他方の作業 ロールの電動機は、 圧延に必要な圧延 トルクから前記速度制御を実 行しているロール側の トルクを差し引いた値を トルク 目標値として トルク制御を行う制御方法が開示されている。 本発明者らの研究に よれば、 上記したようにロール速度制御を実施している作業ロール の トルクは、 圧延材の圧延機への進入角度等の変化によって大きく かつ急激に変化する可能性があるが、 このような場合でも上下作業 ロールトルクの合計値の変化は小さいことが分かっている。 したが つて、 合計 トルクから速度制御を実施している作業ロールトルク実 績値を差し引いた場合、 速度制御を実施している作業ロールトルク が大きく変化した場合、 他方のロールの トルク目標値は速度制御口 一ルとは反対方向に大きく変動することになり、 本発明のように速 度制御を実施しない側の圧延トルクを略一定に制御することが不可 能となり、 反りやうねりの発生を防止することはできない。
さ らに、 上記の二つの異周速圧延に関する発明では、 駆動トルク と圧延 トルクを区別していないこともあり、 例えば加減速時には駆 動系や補強ロールの慣性の影響によって圧延材と作業ロールとの間 に作用する圧延トルクを略一定に制御することが困難になるという 問題もある。
( 2 ) 本発明者らは、 さらに圧延材咬み込み前である無負荷時の異 常回転を予備的に防止できる板圧延機に想到した。 当該発明は、 圧 延材咬み込み前はロール回転速度を制御目標値として双方の電動機 を制御し、 圧延材咬み込み後に片方の電動機の制御を、 駆動トルク を制御量とする制御に切り換える制御手段を備えたことを特徴とす る前記 （ 1 ) に記載の板圧延機である。
( 3 ) 本発明者らは、 さらに圧延材咬み込み後である無負荷時の異 常回転を予備的に防止できる板圧延機に想到した。 当該発明は、 圧 延材尾端通過前まで、 片方の電動機について駆動トルクを制御量と する制御を引き続いて行い、 尾端通過直前に、 双方の電動機につい てロール回転速度を制御目標値とする制御に切り換える制御手段を 備えたことを特徴とする前記 （ 1 ) または （ 2 ) に記載の板圧延機 である。
( 4 ) 本発明者らは、 加減速の激しい圧延条件下であっても上下作 業ロールの圧延 トルクバランスを保持できる板圧延機に想到した。 当該発明は、 駆動トルク測定値から駆動系およびロール系の慣性力 に起因する トルクを差し引いた圧延 卜ルクが制御目標値に一致する ように、 駆動 トルク制御量を与えて電動機を制御する制御手段を備 えたことを特徴とする前記 （ 1 ) 〜 （ 3 ) のいずれかに記載の板圧 延機である。
( 5 ) 同様に、 本発明者らは、 加減速の激しい圧延条件下であって も上下作業ロールの圧延 トルクバランスを保持できる板圧延機に想 到した。 当該発明は、 スピン ドルトルク測定値からロール系の慣性 力に起因する トルクを差し引いた圧延 トルクが制御目標値に一致す るように、 駆動トルク制御量を与えて電動機を制御する制御手段を 備えたことを特徴とする前記 （ 1 ) 〜 （ 3 ) のいずれかに記載の板 圧延機である。
( 6 ) また、 本発明者らは、 より上下作業ロールの圧延 トルクバラ ンスを保持できる板圧延機に想到した。 当該発明は、 駆動トルクを 制御する電動機の駆動 トルク制御目標値を圧延中に変更する制御手 段を備えたことを特徴とする前記 （ 1 ) 〜 （ 5 ) のいずれかに記載 の板圧延機である。
( 7 ) その一例が、 圧延中に変更する前記駆動 トルク制御目標値を 、 ランプ状に変更する制御手段を備えたことを特徴とする前記 （ 6 ) に記載の板圧延機である。
( 8 ) 別の一例が、 圧延中に変更する前記駆動 トルク制御目標値を 、 ロール回転速度を制御目標値として制御する電動機によって駆動 される作業ロールの駆動トルク測定値またはスピン ドルトルク測定 値に基づいて時系列的平滑化処理を経由して変更する制御手段を備 えたことを特徴とする前記 （ 6 ) または （ 7 ) に記載の板圧延機で ある。
( 9 ) さらに別の一例が、 圧延中に変更する前記駆動トルク制御目 標値を、 圧延荷重の変動に応じて変更する制御手段を備えたことを 特徴とする前記 （ 6 ) 〜 （ 8 ) のいずれかに記載の板圧延機である
( 1 0 ) 加えて、 本発明者らは、 圧延材の反り による通板 トラブル 、 あるいはうねり、 全波、 小波等と呼ばれる板幅方向に貫通した波 形状による平坦度不良を解消できる板圧延機の制御方法に想到した 。 当該発明は、 上下一対の作業ロールがそれぞれ独立の電動機によ つて駆動力を供給されるように構成された板圧延機の制御方法であ つて、 一方の電動機はロール回転速度を制御目標値として制御し、 他方の電動機については該電動機で駆動される作業ロールから圧延 材に加えられる圧延トルクが略一定になることを制御目標として駆 動 トルクを制御量として与えて制御することを特徴とする板圧延機 の制御方法である。
( 1 1 ) 本発明者らは、 さ らに圧延材咬み込み前である無負荷時の 異常回転を予備的に防止できる板圧延機の制御方法に想到した。 当 該発明は、 圧延材咬み込み前はロール回転速度を制御目標値として 双方の電動機を制御し、 圧延材咬み込み後に片方の電動機の制御を 、 駆動トルクを制御量として与える制御に切り換えることを特徴と する前記 （ 1 0 ) に記載の板圧延機の制御方法である。
( 1 2 ) 本発明者らは、 さ らに圧延材咬み込み後である無負荷時の 異常回転を予備的に防止できる板圧延機の制御方法に想到した。 当 該発明は、 圧延材尾端通過前まで、 片方の電動機について駆動 トル クを制御量とする制御を引き続いて行い、 尾端通過直前に、 双方の 電動機についてロール回転速度を制御目標値とする制御に切り換え ることを特徴とする前記 （ 1 0 ) または （ 1 1 ) に記載の板圧延機 の制御方法である。
( 1 3 ) 本発明者らは、 加減速の激しい圧延条件下であっても上下 作業ロールの圧延 トルクバランスを保持できる板圧延機の制御方法 に想到した。 当該発明は、 駆動トルク測定値から駆動系およびロー ル系の慣性力に起因する トルクを差し引いた圧延 トルクが制御目標 値に一致するように、 駆動トルク制御量を与えて電動機を制御する ことを特徴とする前記 （ 1 0 ) 〜 （ 1 2 ) のいずれかに記載の板圧 延機の制御方法である。
( 1 4 ) 同様に、 本発明者らは、 加減速の激しい圧延条件下であつ ても上下作業ロールの圧延 トルクバランスを保持できる板圧延機の 制御方法に想到した。 当該発明は、 スピン ドルトルク測定値から口 ール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた圧延 トルクが制御目 標値に一致するように、 駆動トルク制御量を与えて電動機を制御す ることを特徴とする前記 （ 1 0 ) 〜 （ 1 2 ) のいずれかに記載の板 圧延機の制御方法である。
( 1 5 ) また、 本発明者らは、 より上下作業ロールの圧延トルクバ ランスを保持できる板圧延機の制御方法に想到した。 当該発明は、 駆動 トルクを制御する電動機の駆動トルク制御目標値を圧延中に変 更することを特徴とする前記 （ 1 0 ) 〜 （ 1 4 ) のいずれかに記載 の板圧延機の制御方法である。
( 1 6 ) その一例が、 圧延中に変更する前記駆動トルク制御目標値 を、 ランプ状に変更することを特徴とする前記 （ 1 5 ) に記載の板 圧延機の制御方法である。
( 1 7 ) 別の一例が、 圧延中に変更する前記駆動トルク制御目標値 を、 ロール回転速度を制御目標値として制御する電動機によって駆 動される作業ロールの駆動トルク測定値またはスピン ドルトルク測 定値に基づいて時系列的平滑化処理を経由して変更することを特徴 とする前記 （ 1 5 ) または （ 1 6 ) に記載の板圧延機の制御方法で ある。
( 1 8 ) さ らに別の一例が、 圧延中に変更する前記駆動トルク制御 目標値を、 圧延荷重の変動に応じて変更することを特徴とする前記
( 1 5 ) 〜 （ 1 7 ) のいずれかに記載の板圧延機の制御方法である 以上の発明により得られる効果は、 次のとおりである。 即ち、 一 方の電動機はロール回転速度を制御目標値として制御し、 他方の電 動機については該電動機で駆動される作業ロールから圧延材に加え られる圧延 トルクが略一定になることを制御目標として駆動トルク を制御量として制御する本発明に係る板圧延機およびその制御方法 によれば、 上下作業ロールの圧延 トルクバランスの急激な変化を抑 制することができ、 圧延材の反りによる通板トラブル、 あるいはう ねり、 全波、 小波等と呼ばれる板幅方向に貫通した波形状による平 坦度不良を解消することができる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 1の形態 を示す構成図である。
図 2は、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 2の形態 を示す制御フロー図である。
図 3は、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 3の形態 を示す構成図である。
図 4は、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 4の形態 を示す構成図である。
図 5は、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 5の形態 を示す構成図である。
図 6は、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 6の形態 を示す説明図である。
図 7は、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 7の形態 を示す構成図である。
図 8は、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 8の形態 を示す構成図である。
図 9は、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法の 9の形態 を示す構成図である。
図 1 0は、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 1 0の 形態を示す構成図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図 1〜図 1 0を参照して、 本発明を実施するための最良の 形態を説明する。
本発明に係る板圧延機およびその制御方法においては、 上作業口 ール 2および下作業ロール 3がそれぞれ独立の駆動用電動機 5， 6 によって駆動される板圧延機において、 上下作業ロールの圧延トル クバランスの変化を抑制する高応答な駆動制御を実現すべく、 一方 の作業ロールを駆動する電動機はロール回転速度を制御目標値とし て制御し、 他方の作業ロールを駆動する電動機については、 該電動 機で駆動される作業ロールから圧延材に加えられる圧延トルクが略 一定になることを制御目標として駆動トルクを制御量として制御す る。
図 1 は本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 1の形態を 示す構成図であり、 上作業ロール 2 を駆動トルク制御、 下作業ロー ル 3をロール回転速度制御とした例である。
第 1 の形態においては、 図 1 に示すように、 上作業ロール 2を駆 動する上駆動用電動機 5は、 上駆動トルク測定値 8 を、 与えられた 上圧延トルク目標値 1 6 を実現するため上駆動トルク目標値演算器 1 9で演算された上駆動トルク目標値 7に一致するように制御し、 下作業ロール 3 を駆動する下駆動用電動機 6は、 下作業ロール回転 速度測定値 1 1 を与えられた下作業ロール回転速度目標値 1 0に一 致するように制御する。 すなわち、 上駆動用電動機 5は上駆動トル クを制御量として制御し、 下駆動用電動機 6についてはロール回転 速度を制御目標値として制御する。
このような制御を実現するため、 上駆動制御回路は、 上駆動トル ク目標値 7 と上駆動トルク測定値 8 との差異に基づき、 上駆動トル ク制御量 9 を上駆動用電動機 5に出力し、 下駆動制御回路は、 下作 業ロール回転速度目標値 1 0 と下作業ロール回転速度測定値 1 1 と の差異に基づき、 下作業ロール回転速度制御量 1 2を下駆動用電動 機 6 に出力する。
本発明に係る板圧延機およびその制御方法においては、 このよう に一方の作業ロールを駆動する電動機はロール回転速度のみを制御 して駆動トルクについては制御せず、 他方の作業ロールを駆動する 電動機については駆動 トルクのみを制御してロール回転速度につい ては制御しない。 しかしながら、 本発明に係る板圧延機およびその 制御方法によれば、 圧延材の速度制御については従来技術に係る上 下ロールともロール回転数制御とする場合と同様の性能を発揮でき るうえ、 上下作業ロールの圧延トルクバランスの変化を防止するこ とも可能である。
これは、 通常の圧延は圧下率がほぼ一定の状態で圧延を実施する ので上下作業ロールの圧延 トルクを合計した合計 トルクはほぼ一定 値となるところ、 一方の作業ロールの圧延 トルクを一定に制御すれ ば必然的に他方の作業ロールの圧延 トルクもほぼ一定に制御できる ので、 上下作業ロールの圧延 トルクバランスの変化を防止できるか らである。 すなわち、 ロール回転速度制御を実施している他方の圧 延 トルクもほぼ一定となり、 作業ロールと圧延材とのスリ ップが零 となる中立点の位置もほぼ一定に保たれるので、 圧延材の速度につ いてもほぼ一定に保たれるからである。
したがって、 一方の電動機はロール回転速度を制御目標値として 制御し、 他方の電動機については該電動機で駆動される作業ロール から圧延材に加えられる圧延トルクが略一定になることを制御目標 として駆動トルクを制御量として制御する本発明に係る板圧延機お よびその制御方法によれば、 上下作業ロールの圧延 トルクバランス の急激な変化を抑制することができ、 圧延材の反りによる通板トラ ブル、 あるいはうねり、 全波、 小波等と呼ばれる板幅方向に貫通し た波形状による平坦度不良を解消することができる。 また、 本発明に係る制御は板圧延の全長に渡って行われることが 望ましく、 特開平 7 — 1 6 4 0 3 1号公報および 2に挙げられた対 症療法的な対応ではなく定常的な制御であるので、 応答も速く、 反 りや絞りを未然に防止できる。
なお、 図 1 は上作業ロール 2 を駆動トルク制御、 下作業ロール 3 をロール回転速度制御とした例であるが、 上下の制御を入れ換えて も差し支えない。 また、 目標値と測定値との差異から制御量を決め る際には、 例えば P I D制御ゲインを介する等、 通常用いられる制 御技術を適用することは言うまでもなく、 上下一対の作業ロールを それぞれ独立に駆動する一対の電動機を上記のように一方はロール 回転速度を制御目標値として制御し、 他方については駆動トルクを 制御量として制御する制御手段としては、 例えばコンピュータ （電 子計算機） を用いることができる。 また、 圧延トルク目標値の設定 計算モデルを圧延実績データから学習することで圧延トルク設定値 の計算精度を上げることができ、 結果として上下作業ロールのトル クの差を小さくすることもできる。
図 2は本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 2の形態を 示す制御フロー図である。 第 2の形態においては、 図 2に示すよう に、 第 1の形態に加えて、 圧延開始前、 すなわち圧延材咬み込み前 はロール回転速度を制御目標値として双方の電動機を制御する。 そ して、 圧延開始後、 すなわち圧延材咬み込み後に片方の電動機の制 御を駆動トルクを制御量とする制御に切り換える。 これは、 駆動卜 ルクを制御量として制御する片方の電動機の制御を圧延中のみに限 定することにより、 無負荷時の異常回転を防止して、 より安定した 操業および設備保護を行うためである。
そして、 圧延材咬み込み後に片方の電動機の制御を駆動トルクを 制御量とする制御に切り換えた後は、 圧延材尾端通過前まで、 片方 の電動機について駆動トルクを制御量とする制御を引き続いて行い 、 尾端通過直前に、 双方の電動機についてロール回転速度を制御目 標値とする制御に切り換える。 これにより、 圧延終了後の無負荷時 の異常回転を予備的に防止することができる。
圧延を開始したか否かの判定については、 例えば、 圧延荷重を連 続的に測定し、 圧延荷重が一定の閾値以上、 例えば設定計算荷重の
3 0 %以上になった時点を圧延開始点として判定することができる 。 また、 モー夕電流から駆動トルクを連続的に演算し、 駆動トルク 演算値が一定の閾値以上、 例えば設定計算トルクの 3 0 %以上にな つた時点を圧延開始点として判定することも可能である。
一方、 圧延を終了したか否かの判定については、 圧延開始判定と は逆で、 圧延荷重あるいは駆動トルク力 例えば設定値あるいは定 常部実績値の 3 0 %未満になった時点を圧延終了点として判定する ことができる。 また、 上作業ロールの駆動トルク制御を継続してい る状態で圧延材が抜けると上ロール回転数が急激に増大するので、 上作業ロール回転速度が一定値以上になった場合に圧延終了と判定 してロール回転速度制御に戻すという操作でも差し支えない。
なお、 第 2の形態を示す図 2は上作業ロールを駆動トルク制御、 下作業ロールをロール回転速度制御とした例であるが、 第 1 の形態 と同様に上下の制御を入れ換えても差し支えない。
図 3は本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 3の形態を 示す構成図であり、 上作業ロール 2を駆動トルク制御、 下作業ロー ル 3をロール回転速度制御とした例である。
第 3の形態においては、 図 3に示すように、 上作業ロール 2を駆 動する上駆動用電動機 5は、 上圧延トルク演算値 1 5が与えられた 上圧延トルク目標値 1 6に一致するように制御する。 すなわち、 上 駆動トルク測定値 8から駆動系およびロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた上圧延トルクが制御目標値に一致するように駆 動トルク制御量を与えて上駆動用電動機 5 を制御する。 このとき上 圧延 トルク目標値 1 6 は一定であっても、 例えば加減速時には駆動 系およびロール系の慣性力の変化を駆動トルクが負担する必要があ るので、 与える駆動トルク制御量は変化することになる。
ここで、 本発明で言う駆動トルクとは、 駆動用電動機で発生する トルクを言い、 圧延 トルクの他にベアリ ング抵抗、 駆動系および口 ール系の慣性力の寄与分が含まれる。 また、 圧延 トルクとは、 圧延 材の塑性変形仕事に直接対応する トルクを言い、 圧延材と作業ロー ル間に作用する圧延圧力分布で決まる トルクを言う。
さらに、 ロール系の慣性力には、 補強ロールの慣性力の他に作業 ロールの慣性力が含まれる。 また、 図示しないが中間ロールがある 場合には、 中間ロールを含んだロール群の慣性力の合計となる。
このような制御を実現するため、 上圧延トルク演算器 1 4は、 上 作業ロール回転速度測定値 1 3から上駆動系の加速度を算出し、 上 駆動系の慣性モーメン ト、 すなわち駆動系およびロール系の慣性力 を考慮して、 上駆動系の加速度の駆動トルクへの寄与分を算出して 上駆動トルク測定値 8から差し引き、 正味の上圧延 トルク演算値 1 5 を推算する。 なお、 厳密に言う と駆動トルクから圧延 トルクを算 出するにはベアリ ング抵抗の寄与分も計算して差し引かなければな らないが、 通常はベアリ ング抵抗の寄与分は極めて小さいので、 こ の手続を省略してもよい。
そして、 上駆動制御回路は、 上駆動トルク測定値 8から駆動系お よびロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた上圧延 トルク 演算値 1 5 と上圧延 トルク目標値 1 6 との差異より、 上駆動トルク 制御量 9 を上駆動用電動機 5 に出力する。
このように第 3の形態においては、 上駆動トルク測定値 8から駆 動系およびロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた圧延 ト ルクが制御目標値に一致するように駆動トルク制御量を与えて上駆 動用電動機 5 を制御するので、 加減速の激しい圧延条件下であって も上下作業ロールの圧延 トルクバランスを保持できる。
なお、 下作業ロール 3 を駆動する下駆動用電動機 6 は、 下作業口 ール回転速度測定値 1 1 が与えられた下作業ロール回転速度目標値 1 0 に一致するように制御し、 このような制御を実現するために下 駆動制御回路は、 下作業ロール回転速度目標値 1 0 と下作業ロール 回転速度測定値 1 1 との差異より、 下作業ロール回転速度制御量 1 2 を下駆動用電動機 6 に出力する点は第 1 および第 2の形態と同様 である。
また、 図 3は上作業ロール 2 を駆動 トルク制御、 下作業ロール 3 をロール回転速度制御とした例であるが、 上下の制御を入れ換えて も差し支えない。
図 4は本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 4の形態を 示す構成図であり、 上作業ロール 2 を駆動トルク制御、 下作業ロー ル 3 をロール回転速度制御とした例である。 第 4の形態において は、 図 4に示すように、 上スピン ドルトルク測定値 1 7からロール 系の慣性力に起因する トルクを差し引いた上圧延 トルクが制御目標 値に一致するように駆動トルク制御量を与えて上駆動用電動機 5 を 制御する。
ここで、 本発明で言うスピン ドルトルクとは、 作業ロールに圧延 トルクを伝達するスピンドルに負荷される トルクを言い、 圧延 トル クの他にベアリ ング抵抗、 ロール系の慣性力の寄与分が含まれる。 また、 トルクセンサーから作業ロールまでのスピン ドルの一部の慣 性力の寄与分が含まれるので、 当該スピン ドルの一部については口 ール系に含まれるものとする。 このような制御を実現するため、 上圧延 トルク演算器 1 4は、 上 ロール系の慣性力を考慮して、 上作業ロール回転速度測定値 1 3か ら演算される上ロール系の加速度の駆動トルクへの寄与分を算出し て上スピン ドルトルク測定値 1 7から差し引き、 正味の上圧延 トル ク演算値 1 5 を推算する。
そして、 上駆動制御回路は、 上スピン ドルトルク測定値 1 7から 上ロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた上圧延 トルク演 算値 1 5 と上圧延 トルク目標値 1 6 との差異より、 上駆動トルク制 御量 9 を上駆動用電動機 5に出力する。
また、 上スピン ドルトルク測定値 1 7 を得るための測定装置は、 駆動系の慣性力の影響を除くため、 上スピン ドル部分の トルクを測 定可能に構成する。 この装置はトルクによってスピン ドル部分に発 生するねじり変形をひずみゲージで観測して抽出する構成の一般的 なもので十分である。
このように第 4の形態においては、 上スピン ドルトルク測定値 1 7から上ロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた圧延 トル クが制御目標値に一致するように駆動 トルク制御量を与えて上駆動 用電動機 5 を制御するので、 加減速の激しい圧延条件下であっても 上下作業ロールの圧延トルクバランスを保持できる。
なお、 下作業ロール 3 を駆動する下駆動用電動機 6 は、 下作業口 ール回転速度測定値 1 1が与えられた下作業ロール回転速度目標値 1 0 に一致するように制御し、 このような制御を実現するために下 駆動制御回路は、 下作業ロール回転速度目標値 1 0 と下作業ロール 回転速度測定値 1 1 との差異より、 下作業ロール回転速度制御量 1 2 を下駆動用電動機 6 に出力する点は第 1 の形態等と同様である。 また、 図 4は上作業ロール 2 を駆動 トルク制御、 下作業ロール 3 をロール回転速度制御とした例であるが、 上下の制御を入れ換えて も差し支えない。
以上、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法においては、 上 下作業ロールの圧延 トルクバランスの変化を防止するために、 一方 の作業ロールを駆動する電動機はロール回転速度を制御目標値と し て制御し、 他方の作業ロールを駆動する電動機については駆動トル クを制御量として制御することを説明した。
しかし、 より上下作業ロールの圧延トルクバランスを好適に制御 するには、 後者の駆動 トルクを制御量とする電動機については、 さ らに駆動トルク制御目標値を圧延中に変更する制御を行うのが望ま しい。 この場合、 当該制御目標値を急激に変更すると上下作業ロー ルの圧延 トルクバランスが急変し、 反りやうねりの原因となる可能 性があるので、 その変更率には制限を設けるのが望ましい。
図 5は本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 5の形態を 示す構成図であり、 上作業ロール 2 を駆動トルク制御、 下作業ロー ル 3 をロール回転速度制御とした例であり、 上駆動 トルク目標値 7 の更新値を演算する上駆動トルク目標値演算器 1 9 を備えた例であ る。
当該上駆動トルク 目標値演算器 1 9 は、 下駆動 トルク測定値 1 8 および上駆動トルク測定値 8、 および現在の上駆動トルク目標値 7 に基づいて、 上駆動トルク目標値 7の更新値を演算する。
当該更新値の演算に際しては、 下駆動トルク測定値 1 8および上 駆動トルク測定値 8 の時系列データを指数平滑等の時系列的平滑化 処理を行って測定ノイズ等の不要な高周波変動戍分を取り除くのが 望ましい。
また、 このようにして得られた上下駆動トルク測定値の合計値に 対して所望の比率 α (通常は 1 Z 2 ) を掛ける演算を行い、 上駆動 トルク 目標値 7 の更新値とするのが望ましい。 例えば、 下駆動トル クが増大した場合、 上駆動ロールトルクはトルク制御下にあって大 きな変化はしないが、 上下駆動トルクの合計値も増大するので、 上 駆動 トルク目標値も増大する方向に更新される。 よって、 現在の上 駆動トルク目標値 7 に対して更新値の変化量が過大となる場合には 、 上下作業ロールの圧延 トルクバランスが一時的に崩れる可能性が あるので、 これを防止するため上駆動トルク目標値の変化量に予め 定めた上下限制約を加えることが好ましい。
この実施形態では圧延 トルクが制御目標値として陽には表現され ていないが、 目的はあく までも上下作業ロールの圧延トルクバラン スの維持であり、 このことは上駆動トルク目標値演算器 1 9 におい て考慮される。 すなわち、 上下駆動系の慣性モーメン トに差異があ る場合、 加減速時にはこの慣性項の相違を考慮して上下作業ロール の圧延 トルクバランスを維持するように上駆動トルク目標値が演算 される。
なお、 図 5は上作業ロール 2 を駆動卜ルク制御、 下作業ロール 3 をロール回転速度制御とした例であるが、 上下の制御を入れ換えて も差し支えない。
図 6 は本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 6の形態を 示す説明図である。 圧延条件の変化が比較的穏やかな条件の場合は 、 図 5の例のように連続的に制御目標値を変化させる必要がないの で、 例えば、 図 6 に示す形態の駆動トルク目標値変更手順を採用す ることも可能である。 すなわち、 サンプリ ング期間 2 0 と駆動 トル ク 目標値変更期間 2 1 を設け、 サンプリ ング期間 2 0で採取された 駆動トルク測定値から駆動トルク 目標の更新値を演算し、 続く駆動 トルク 目標値変更期間 2 1 に駆動 トルク目標を駆動トルク目標更新 値に向かってランプ状に変更する。 なお、 ランプ状に変更するとは 、 階段状に変更するのではなく、 更新値に向かって変化率一定で直 線的に変更することを言う。
ランプ状の目標値の変更は急激な目標値の変更ではなく、 上下作 業ロールの圧延 トルクバランスを崩さないので、 反りやうねりを発 生させないで済む。 ただし、 この形態においても上下作業ロールの 圧延 トルクバランスが一時的に崩れる可能性があるので、 駆動トル ク目標値変化率に予め定めた上下限制約を加えることが好ましい。 この トルク変化率の絶対値の上限値は、 例えば、 圧延出側板厚の 1 0 0倍に相当する長さを圧延する間に上下合計 トルクの 1 0 %程度 以下とし、 5 %程度以下とするのが望ましい。
なお、 前記したように図 6 に示す形態の トルク目標値変更手順は 圧延条件の変化が比較的穏やかな場合に採用されるものであり、 サ ンプリ ング期間 2 0およびトルク目標値変更期間 2 1 としては、 例 えば 5〜 1 0秒程度の範囲に設定される。
図 7 は本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 7の形態を 示す構成図であり、 上作業ロール 2 を駆動トルク制御、 下作業ロー ル 3 をロール回転速度制御とした例である。
上圧延 トルク演算器 1 4は、 上作業ロール回転速度測定値 1 3か ら上駆動系の加速度を算出し、 上駆動系の慣性モーメン ト、 すなわ ち駆動系およびロール系の慣性力を考慮して、 上駆動系の加速度の 駆動トルクへの寄与分を算出して上駆動トルク測定値 8から差し引 き、 正味の上圧延 トルク演算値 1 5 を推算する。
そして、 上駆動制御回路は、 上駆動トルク測定値 8から駆動系お よびロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた上圧延 トルク 演算値 1 5 と上圧延 トルク目標値 1 6 との差異より、 上駆動トルク 制御量 9 を上駆動用電動機 5 に出力する。
一方、 上圧延 トルク目標値演算器 2 4では、 例えば、 上圧延トル ク演算値 1 5および下圧延 トルク演算値 2 3の時系列デ一夕を指数 平滑等の時系列的平滑化処理を行って測定ノイズ等の不要な高周波 変動成分を取り除き、 このようにして得られた上下圧延 トルク演算 値の合計値に対して所望の比率 α (通常は 1 Z 2 ) を掛ける演算を 行い、 上圧延 トルク目標値 1 6の更新値とする。
ただし、 このとき現在の上圧延 トルク目標値 1 6 に対して更新値 の変化量が過大となる場合は、 上下作業ロールの圧延 トルクバラン スが一時的に崩れる可能性があるので、 上圧延 トルク 目標値 1 6の 変化量に予め定めた上下限制約を加えることが好ましい。
下圧延 トルク演算器 2 2 においては、 上圧延 トルク演算の場合と 同様に、 下作業ロール回転速度測定値 1 1 から下駆動系の加速度を 算出し、 下駆動系の慣性モーメン トを考慮して下駆動系の加速度の 駆動トルクへの寄与分を算出して下駆動トルク測定値 1 8から差し 引き、 正味の下圧延 トルク演算値 2 3 を推算する。
そして、 下駆動制御回路は、 下作業ロール回転速度目標値 1 0 と 下作業ロール回転速度測定値 1 1 との差異に基づき、 下作業ロール 回転速度制御量 1 2 を下駆動用電動機 6 に出力する。
このように第 7の形態においては、 上駆動トルク測定値 8から駆 動系およびロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた圧延ト ルクが制御目標値に一致するように駆動トルク制御量を与えて上駆 動用電動機 5 を制御し、 さ らには、 当該制御目標値を圧延中に更新 するので、 加減速の激しい圧延条件下であっても上下作業ロールの 圧延 トルクバランスを保持できる。
なお、 図 7 は上作業ロール 2 を駆動トルク制御、 下作業ロール 3 をロール回転速度制御とした例であるが、 上下の制御を入れ換えて も差し支えない。
また図 7 の形態においては、 上駆動トルク 目標値が陽には制御回 路には表現されていないが、 これは制御回路を簡略表記したもので あって、 上圧延トルク 目標値と上圧延トルク演算値の差異から上駆 動トルク制御量を算出する際、 正確に表現すると、 上圧延 トルク目 標値と上圧延 トルク演算値の差異から上駆動トルク目標値を更新し 、 この更新された上駆動トルク 目標値と上駆動トルク測定値とから 上駆動 トルク制御量を算出しているのであって、 上駆動トルク 目標 値の概念を経由して制御していることに変わりはない。
図 8は本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 8の形態を 示す構成図であり、 上作業ロール 2 を駆動トルク制御、 下作業ロー ル 3 をロール回転速度制御とした例である。
第 8の形態においては、 図 8 に示すように、 上スピン ドルトルク 測定値 1 7からロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた上 圧延 トルクが制御目標値に一致するように駆動トルク制御量を与え て上駆動用電動機 5 を制御する。
このような制御を実現するため、 上圧延トルク演算器 1 4は、 上 ロール系の慣性力を考慮して、 上作業ロール回転速度測定値 1 .3か ら演算される上ロール系の加速度の駆動 トルクへの寄与分を算出し て上スピン ドルトルク測定値 1 7から差し引き、 正味の上圧延 トル ク演算値 1 5 を推算する。
そして、 上駆動制御回路は、 上スピン ドルトルク測定値 1 7から 上ロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた上圧延 トルク演 算値 1 5 と上圧延 トルク目標値 1 6 との差異より、 上駆動トルク制 御量 9 を上駆動用電動機 5 に出力する。
また、 上スピン ドルトルク測定値 1 7 を得るための測定装置は、 駆動系の慣性力の影響を除くため、 上スピン ドル部分の トルクを測 定可能に構成する。
一方、 上圧延 トルク 目標値演算器 2 4では、 例えば、 上圧延 トル ク演算値 1 5および下圧延トルク演算値 2 3の時系列データを指数 平滑等の時系列的平滑化処理を行って測定ノイズ等の不要な高周波 変動成分を取り除き、 このようにして得られた上下圧延 トルク演算 値の合計値に対して所望の比率 Q! (通常は 1 Z 2 ) を掛ける演算を 行い、 上圧延 トルク目標値 1 6の更新値とする。
ただし、 このとき現在の上圧延 トルク 目標値 1 6 に対して更新値 の変化量が過大となる場合は、 上下作業ロールの圧延 トルクバラン スが一時的に崩れる可能性があるので、 上圧延 トルク目標値 1 6の 変化量に予め定めた上下限制約を加えることが好ましい。
なお、 下スピンドルトルク測定値 2 5 を得るための測定装置は、 上の場合と同様に、 駆動系の慣性力の影響を除くため、 下スピン ド ル部分の トルクを測定可能に構成する。
また、 下圧延 トルク演算器 2 2 においては、 上圧延トルク演算の 場合と同様に、 下作業ロール回転速度測定値 1 1から下駆動系の加 速度を算出し、 下ロール系の慣性モーメン トを考慮して、 下ロール 系の加速度の駆動トルクへの寄与分を算出して下スピン ドルトルク 測定値 2 5から差し引き、 正味の下圧延 トルク演算値 2 3 を推算す る。
このように第 8の形態においては、 上スピン ドルトルク測定値 1 7からロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた圧延 トルク が制御目標値に一致するように駆動トルク制御量を与えて上駆動用 電動機 5 を制御し、 さ らには、 当該制御目標値を、 ロール回転速度 を制御目標値として制御する電動機によって駆動される作業ロール のスピン ドルトルク測定値に基づいて圧延中に更新するので、 加減 速の激しい圧延条件下であっても上下作業ロールの圧延トルクバラ ンスを保持できる。
なお、 図 8 は上作業ロール 2 を駆動トルク制御、 下作業ロール 3 をロール回転速度制御とした例であるが、 上下の制御を入れ換えて も差し支えない。
図 9 は本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 9の形態を 示す構成図であり、 第 8の形態に圧延荷重測定装置 2 6 を加えた構 成図である。
第 8の形態においては、 圧延材の温度が長手方向に変動すると短 周期の変形抵抗変動が生じるので、 ロール回転速度制御を実施して いる下作業ロール 3の圧延 トルクもこれに対応するように短周期に 変動する。
また、 この圧延トルクの変動は、 上圧延トルク目標値演算器 2 4 で行う時系列的平滑化処理時にノイズとして除去される可能性が高 いため、 この場合は当該圧延 トルクの変動量は、 上圧延 トルク目標 値 1 6 には反映されない。
そして、 上圧延 トルクは高応答 · 高精度に上圧延 トルク目標値 1 6 に一致するように制御されるので、 下圧延 トルクの変動分だけ上 下作業ロールの圧延 トルクバランスが短周期に乱れることになる。
図 9 に示す第 9の形態は、 このような短周期の変形抵抗変動があ る場合にも上下作業ロールの圧延 トルクバランスを保持すべく、 圧 延機に配備された圧延荷重測定装置 2 6から出力される圧延荷重測 定値 2 7 を上圧延 トルク目標値演算器 2 4に入力して、 短周期の圧 延荷重変動に対応する上圧延 トルク目標値変動量を演算して加算す る構成としている。
なお、 このような上圧延 トルク目標値変動量の演算は、 例えば、 圧延荷重変動量に、 設定計算より得られる トルクアーム係数を掛け ることで演算することができる。
本実施形態では トルク制御側のロールの圧延 トルクは変動するこ とになるが、 この変動は上下合計 トルクの変動に合わせたものであ り、 上下合計 トルクに対する トルク制御側のロールの圧延トルクの 割合はほぼ一定に保持される。 したがって、 トルク制御側の圧延 ト ルクを略一定に制御するという基本構成に変わりはない。
図 1 0 は本発明に係る板圧延機およびその制御方法の第 1 0の形 態を示す構成図であり、 第 1 の形態に圧延荷重測定装置 2 6および 上駆動 トルク目標値演算器 2 8 を加えた構成図である。
これは第 9 の形態において、 上圧延 トルク目標値を上駆動 トルク 目標値に代え、 下ロール側からの トルク変動に関する情報を上駆動 トルク 目標値演算器 2 8 につないでいない形態でもある。 この形態 でも、 圧延荷重から上下トルク測定値の合計値を推定できるので、 第 9の形態に準じる制御をすることができる。 産業上の利用可能性
前述したように、 本発明に係る板圧延機およびその制御方法によ れば、 上下作業ロールの圧延 トルクバランスの急激な変化を抑制す ることができ、 圧延材の反りによる通板トラブル、 あるいはうねり 、 全波、 小波等と呼ばれる板幅方向に貫通した波形状による平坦度 不良を解消することができる。 これにより、 圧延操業の安定稼動が 達成され、 稼働率だけでなく、 歩留も上がることとなり、 総合的な 圧延生産性が向上することは言うまでもない。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 上下一対の作業ロールと、 前記一対の作業ロールをそれぞれ 独立に駆動する一対の電動機を有する板圧延機であって、 一方の電 動機はロール回転速度を制御目標値として制御し、 他方の電動機に ついては該電動機で駆動される作業ロールから圧延材に加えられる 圧延 トルクが略一定になることを制御目標として駆動トルクを制御 量として制御する制御手段を備えたことを特徴とする板圧延機。
2 . 圧延材咬み込み前はロール回転速度を制御目標値として双方 の電動機を制御し、 圧延材咬み込み後に片方の電動機の制御を、 駆 動トルクを制御量とする制御に切り換える制御手段を備えたことを 特徴とする請求の範囲 1 に記載の板圧延機。
3 . 圧延材尾端通過前まで、 片方の電動機について駆動トルクを 制御量とする制御を引き続いて行い、 尾端通過直前に、 双方の電動 機についてロール回転速度を制御目標値とする制御に切り換える制 御手段を備えたことを特徴とする請求の範囲 1 または 2 に記載の板 圧延機。
4 . 駆動 トルク測定値から駆動系およびロール系の慣性力に起因 する トルクを差し引いた圧延 トルクが制御目標値に一致するように 、 駆動トルク制御量を与えて電動機を制御する制御手段を備えたこ とを特徴とする請求の範囲 1 〜 3のいずれか 1項に記載の板圧延機
5 . スピン ドルトルク測定値からロール系の慣性力に起因する ト ルクを差し引いた圧延 トルクが制御目標値に一致するように、 駆動 トルク制御量を与えて電動機を制御する制御手段を備えたことを特 徴とする請求の範囲 1 〜 3のいずれか 1項に記載の板圧延機。
6 . 駆動 トルクを制御する電動機の駆動 トルク制御目標値を圧延 中に変更する制御手段を備えたことを特徴とする請求の範囲 1〜 5 のいずれか 1項に記載の板圧延機。
7 . 圧延中に変更する前記駆動トルク制御目標値を、 ランプ状に 変更する制御手段を備えたことを特徴とする請求の範囲 6 に記載の 板圧延機。
8 . 圧延中に変更する前記駆動 トルク制御目標値を、 ロール回転 速度を制御目標値として制御する電動機によって駆動される作業口 ールの駆動トルク測定値またはスピン ドルトルク測定値に基づいて 時系列的平滑化処理を経由して変更する制御手段を備えたことを特 徴とする請求の範囲 6 または 7 に記載の板圧延機。
9 . 圧延中に変更する前記駆動トルク制御目標値を、 圧延荷重の 変動に応じて変更する制御手段を備えたことを特徴とする請求の範 囲 6〜 8のいずれか 1項に記載の板圧延機。
1 0 . 上下一対の作業ロールがそれぞれ独立の電動機によって駆 動力を供給されるように構成された板圧延機の制御方法であって、 一方の電動機はロール回転速度を制御目標値として制御し、 他方の 電動機については該電動機で駆動される作業ロールから圧延材に加 えられる圧延 トルクが略一定になることを制御目標として駆動トル クを制御量と して与えて制御することを特徴とする板圧延機の制御 方法。
1 1 . 圧延材咬み込み前はロール回転速度を制御目標値として双 方の電動機を制御し、 圧延材咬み込み後に片方の電動機の制御を、 駆動トルクを制御量として与える制御に切り換えることを特徴とす る請求の範囲 1 0 に記載の板圧延機の制御方法。
1 2 . 圧延材尾端通過前まで、 片方の電動機について駆動トルク を制御量とする制御を引き続いて行い、 尾端通過直前に、 双方の電 動機についてロール回転速度を制御目標値とする制御に切り換える ことを特徴とする請求の範囲 1 0 または 1 1 に記載の板圧延機の制 御方法。
1 3 . 駆動 トルク測定値から駆動系およびロール系の慣性力に起 因する トルクを差し引いた圧延 トルクが制御目標値に一致するよう に、 駆動トルク制御量を与えて電動機を制御することを特徴とする 請求の範囲 1 0〜 1 2 のいずれか 1項に記載の板圧延機の制御方法
1 4 . スピン ドルトルク測定値からロール系の慣性力に起因する トルクを差し引いた圧延 トルクが制御目標値に一致するように、 駆 動トルク制御量を与えて電動機を制御する請求の範囲 1 0 ~ 1 2の いずれか 1項に記載の板圧延機の制御方法。
1 5 . 駆動トルクを制御する電動機の駆動トルク制御目標値を圧 延中に変更することを特徴とする請求の範囲 1 0〜 1 4のいずれか 1項に記載の板圧延機の制御方法。
1 6 . 圧延中に変更する前記駆動トルク制御目標値を、 ランプ状 に変更することを特徴とする請求の範囲 1 5 に記載の板圧延機の制 御方法。
1 7 . 圧延中に変更する前記駆動トルク制御目標値を、 ロール回 転速度を制御目標値として制御する電動機によって駆動される作業 ロールの駆動トルク測定値またはスピン ドルトルク測定値に基づい て時系列的平滑化処理を経由して変更することを特徴とする請求の 範囲 1 5 または 1 6 に記載の板圧延機の制御方法。
1 8 . 圧延中に変更する前記駆動トルク制御目標値を、 圧延荷重 の変動に応じて変更することを特徴とする請求の範囲 1 5〜 1 7の いずれか 1項に記載の板圧延機の制御方法。
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