(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に複数のセンサが設けられ且つ該複数のセンサが回転方向に所定角度づつずれて配置されている形状検出ローラを圧延材に接触回転させ、各センサからのラジアル荷重に比例した信号により圧延材の形状を検出する方法において、
前記形状検出ローラの所定角度の数カ所に前記センサを配置しない部分を設けておき、回転する形状検出ローラの回転角度を検出し、前記センサを配置しない部分の角度での出力値を求めて、形状検出ローラの１回転毎にその出力値に基づいてドリフト補正及びユラギ補正を行った後、
前記形状検出ローラの各位相角度毎の検出張力の合計の中から、最大値となる位相角度部の検出張力と所定の閾値とを比較した上で、該所定の閾値を越えた時をもってこの位相角度部の検出張力をグリップ張力変動を受けたセンサ検出値とし、
過去のｎ回分のセンサ検出値のうちの最大値Ｔmaxと平均値ＴAVGとから、次式により、グリップ張力変動係数μを算出し、
【数１】
0003683650.tif 000011
該グリップ張力変動係数μと前記最大値Ｔmaxとから、次式に基づいてグリップ張力補正された値Ｔ’を算出することで、グリップ張力変動の影響を除去するようにセンサ検出値を補正することを特徴とする圧延材の形状検出方法。
【数２】
0003683650.tif 000012
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延機により圧延された圧延材の形状を検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧延機で圧延した微厚なアルミ材等の圧延材につき、その幅方向の形状を検出するには、軸方向に複数のセンサが設けられ且つこれらセンサが回転方向に所定角度づつずれて配置されている形状検出ローラを、圧延材に接触回転させ、各センサからラジアル荷重に比例した信号を得て、これから圧延材の形状を求める方法が知られている。
この方法では、検出値に誤差が含まれる原因として、大別すると次の３つが指摘されている。
【０００３】
第一には、形状検出用の圧電素子が、被圧延材の温度変化の影響を受けて、アナログ信号がマイナス方向（又はプラス方向）にドリフトする問題がある。第二には、センサ感度を高めることによって形状検出ローラの回転数に同期した形状検出ローラの撓みを検出してしまうユラギの問題がある。そして第三に、図６に示すように圧延機２０から送り出された圧延材１をリール２１へ巻き取るときにその巻取始端がリール外周面上の段差２２となり、圧延材１がこの段差２２と形状検出ローラ２３の外面とに対して接線状となったときに、段差量Δｒとリール径円周角度Δαとに依存して巻取張力が変動するといったグリップ張力変動の問題がある。
【０００４】
このうち、第一の問題及び第二の問題に関しては、形状検出ローラにおける所定角度の数カ所にセンサを配置しない部分を設けておき、回転する形状検出ローラの回転角度を検出する一方で、複数のセンサを配置しない部分の角度での出力値を求めて、これからドリフト補正とユラギ補正とを行うようにする方法が提案されており（特公平７−９２３８０号公報参照）、これらはいずれも好成績を得るに至っている。
一方、上記第三の問題、即ち、グリップ張力変動に関しては、リール２１に対する圧延材１の巻取径が小さいとき、即ち、巻取開始時ほど段差量Δｒが大きく、その後徐々に小さくなるという現象、又は事実等があり、また何度も圧延方向を反転させて繰り返し圧延を行うステンレス圧延等においては、パス回数が進んでも上記段差２２は何ら解消されることがないという現象、又は事実等がある。
【０００５】
加えて、このグリップ張力変動では、圧延が進んで巻取径が大きくなるのにつれて張力変動の周期及び振幅が変化するという現象、又は事実等があるので、モデル化が難しいものとされていた。
なお、(1) 式に示すように時間軸フィルタを用いてグリップ張力変動に伴う誤差を小さくしようとする方法は知られている。この(1) 式においてＸκはフィルタ処理後形状、Ｘは今回検出形状、Ｘκ-1は前回表示形状、Ｐはフィルタリング係数である。
【０００６】
【数３】
0003683650.tif 000002
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような時間軸フィルタを用いた方法は、元来、グリップ張力変動が検出精度範囲内にあることを前提としているので、この方法によってグリップ張力変動そのものを除去するということはできなかった。
本発明は、上記現象、又は事実等に鑑みてなされたものであって、グリップ張力変動を確実に除去して形状検出装置の精度を高めることができるようにした圧延材の形状検出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
即ち、本発明では、軸方向に複数のセンサが設けられ且つ該複数のセンサが回転方向に所定角度づつずれて配置されている形状検出ローラを圧延材に接触回転させ、各センサからのラジアル荷重に比例した信号により圧延材の形状を検出する方法において、前記形状検出ローラの所定角度の数カ所に前記センサを配置しない部分を設けておき、回転する形状検出ローラの回転角度を検出し、前記センサを配置しない部分の角度での出力値を求めて、形状検出ローラの１回転毎にその出力値に基づいてドリフト補正及びユラギ補正を行った後、前記形状検出ローラの各位相角度毎の検出張力の合計の中から、最大値となる位相角度部の検出張力と所定の閾値とを比較した上で、該所定の閾値を越えた時をもってこの位相角度部の検出張力をグリップ張力変動を受けたセンサ検出値とし、過去のｎ回分のセンサ検出値のうちの最大値Ｔmaxと平均値ＴAVGとから、次式により、グリップ張力変動係数μを算出し、
【０００９】
【数４】
0003683650.tif 000003
【００１０】
該グリップ張力変動係数μと前記最大値Ｔmaxとから、次式に基づいてグリップ張力補正された値Ｔ’を算出することで、グリップ張力変動の影響を除去するようにセンサ検出値を補正することを特徴としている。
【００１１】
【数５】
0003683650.tif 000004
【００１２】
このように形状検出ローラにおいて所定角度の数カ所にセンサの配置しない部分を設けるようにすることで、形状検出ローラの１回転毎に得られるセンサ出力値からドリフトの算出ができる。また、ユラギは形状検出ローラの回転数の周期性を持った正弦波状の信号であることから、上記センサ出力値からユラギの位相と振幅とを算出することも可能になる。従って、これらからドリフト補正及びユラギ補正ができる。
そして、このようにドリフト補正及びユラギ補正を行った状態で、各位相角度毎の張力合計を算出する。これにより、検出張力が最大の角度を検出すると共に、その前回値との比較によって所定の閾値（＝しきい値）を越えたときをもって、グリップ張力変動であると判断することができる。
【００１３】
そして、これをもとにグリップ張力変動を除去すべく、センサ検出値を補正することにより、高精度の形状検出ができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図２は、圧延材１の形状を検出するのに用いる形状検出ローラ５を示しており、この形状検出ローラ５は、外周寄りにセンサ２が設けられたディスク３を、回転軸４の軸方向（圧延材１の幅方向）に複数結合して成るもので、ローラ外周面を圧延材１に接触させて回転させるようにする。
この形状検出ローラ５において、各ディスク３は、その回転方向に沿ってセンサ２の配置角度が所定づつずらされ、且つ所定角度の内、数カ所にセンサ２を配置しない部分が設けられている。
【００１５】
本実施形態では、センサ２の配置角度を４０°毎とし、配置しない角度を１２０°毎とした。即ち、４０°、８０°、１６０°、２００°、２８０°、３２０°の計６箇所にセンサ２が設けられ、０°、１２０°、２４０°の計３か所にはセンサ２は設けられていない。
そして、図３に示すようにセンサ２の信号を検出する点をＰx 、このうちセンサ２を配置しない角度（Ｎ点）からの出力値をＰ0 ，Ｐ3 ，Ｐ6 としてプロットし、このなかでラジアル荷重に比例した信号をＬ、ユラギの波形をＷ、ユラギの振幅をＤ、ユラギの位相をθ、オフセットをＦとする。
【００１６】
本発明方法では、図１のフローチャートに示すように、センサ２からの信号を受信し（ステップ１）、各Ｎ点の出力値Ｐ0 ，Ｐ3 ，Ｐ6 を検出する（ステップ２）。
そして、まず第１段階として、これら出力値Ｐ0 ，Ｐ3 ，Ｐ6 を用いて直線補間を行い、ドリフトを除去する（ステップ３）。除去した状態が図４である。
次に、第２段階として、出力値Ｐ0 ，Ｐ3 ，Ｐ6 からユラギの位相θ、振幅Ｗ、及びオフセットＦを算出し（ステップ４）、求められたユラギ及びオフセットによりセンサ２の検出値を補正して（ステップ５）、それらを除去する。除去した状態が図５である。
【００１７】
次に、第３段階として、グリップ張力変動の補正を行う（ステップ６）。そして、この補正が行われた状態で圧延材１の形状を計算した後（ステップ７）、圧延終了であればそのまま制御を終了し、また圧延の継続中であれば上記制御を繰り返すようにする（ステップ８）。
上記ステップ４において、ユラギの位相θ、振幅Ｄ、及びオフセットＦを算出するには次のようにする。各Ｎ点からのデータより、Ｐ3 −Ｐ6 ＝０のときのユラギの振幅Ｄを(2) 式より求める。
【００１８】
【数６】
0003683650.tif 000005
【００１９】
この場合、Ｐ0 −Ｐ3 ＞０のときの位相θは９０°、Ｐ0 −Ｐ3 ＜０のときの位相θは２７０°となる。また、オフセットＦは(3) 式より求める。
【００２０】
【数７】
0003683650.tif 000006
【００２１】
一方、Ｐ3 −Ｐ6 ≠０のときのユラギの振幅Ｄは(4) 式より求める。また、この場合の位相θは(5) 式より求め、オフセットＦは(6) 式より求める。
【００２２】
【数８】
0003683650.tif 000007
【００２３】
上記ステップ６において、グリップ張力変動を判別するには、形状検出ローラ５による、ドリフト補正及びユラギ補正後の形状データから、(7) 式に基づいて各位相角度毎の張力合計（Ｔ40，Ｔ80，Ｔ160，…Ｔ320 ）を算出する。なお、これらを合計したものが全張力Ｔである。
【００２４】
【数９】
0003683650.tif 000008
【００２５】
これにより、各張力合計の中から最大値となる角度部であり、かつ前回値との比較によって所定の閾値（ｔ）を越えた時をもって、グリップ張力変動を受けたと判断する事ができる。
そして、グリップ張力を受けたと判断された時には、この影響を除去する方法として、(8) 式にてセンサ検出値を補正する。
今、検出周期毎のグリップ張力変動係数をμとすると、過去のｎ回分のＴmax  （最大値）とＴAVG （平均値）から、下記の様に算出することができる。
【００２６】
【数１０】
0003683650.tif 000009
【００２７】
過去のグリップ張力変動係数μから、下記(9) 式の方法でグリップ張力補正された値Ｔ’を算出する。
【００２８】
【数１１】
0003683650.tif 000010
【００２９】
この様な事から、グリップ張力変動を除去した高精度の形状検出ができる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、センサ２の配置角度を４０°以外にすることや、センタ２の配置しない角度を１２０°以外にして、形状検出ローラ５が１回転するうちにＮ点が３回以上、含まれるようにすること等が可能である。また、ユラギを計算する方法として、フーリエ展開等の数式を利用することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明では、軸方向に複数のセンサが設けられ且つこれらセンサが回転方向に所定角度づつずれて配置されている形状検出ローラを圧延材に接触回転させ、各センサからのラジアル荷重に比例した信号により圧延材の形状を検出する方法において、形状検出ローラの所定角度の数カ所にセンサを配置しない部分を設けておき、回転する形状検出ローラの回転角度を検出し、複数のセンサを配置しない部分の角度での出力値を求めて、形状検出ローラの１回転毎にその出力値に基づいてドリフト補正及びユラギ補正を行った後、各位相角度毎の検出張力の中から最も過大な検出張力となるセンサ所定角度を検出すると共にその張力変動量からグリップ張力変動の影響を検出し、これを除去するようにセンサ検出値を補正するので、高精度の形状検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る形状検出方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】  圧延材の形状検出に用いる形状検出ローラを一部破砕して示す斜視図である。
【図３】  ユラギを含んだセンサ出力値の波形図である。
【図４】  ドリフト補正後におけるセンサ出力値の波形図である。
【図５】  ユラギ補正後におけるセンサ出力値の波形図である。
【図６】  グリップ張力変動の発生状況を説明したパスラインの概略側面図である。
【符号の説明】
１    圧延材
２    センサ
５    形状検出ローラ
【図１】
0003683650.tif 000013
【図２】
0003683650.tif 000014
【図３】
0003683650.tif 000015
【図４】
0003683650.tif 000016
【図５】
0003683650.tif 000017
【図６】
0003683650.tif 000018