【事件の表示】
　特許第２９１０９６１号「連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパー角度制御方法」の請求項１ないし３に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９１０９６１号の請求項１ないし３に係る特許を維持する。
【理　由】
１、手続の経緯
　本件特許第２９１０９６１号の請求項１〜３に係る発明についての出願は、平成４年１１月３０日に特許出願され、平成１１年４月９日にこれらの発明について特許権の設定の登録がなされ、その後、本件特許の請求項１〜３に係る発明について特許異議の申立てがなされたので、当審より特許取消理由を通知したところ、その指定期間内である平成１２年９月１２日に訂正請求がなされたものである。
　
２、訂正の適否について
２−１、訂正の内容
　特許権者が求めている訂正の内容は、次のとおりである。
（１）訂正事項Ａ
　願書に添付した明細書(以下、「特許明細書」という。)の特許請求の範囲の請求項１を、
「【請求項１】圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、
ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、
スタンド間における被圧延材の張力を測定あるいは推定し、該測定あるいは推定した張力から仮想インピーダンスモデルを用いてルーパー角度目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正したルーパー角度目標値にルーパー角度を制御することを特徴とする連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパー角度制御方法。」に訂正する。
（２）訂正事項Ｂ
　特許明細書の段落【００１４】および【００１８】の「該測定あるいは推定した張力からルーパー角度目標値の補正値を算出し」を、
「該測定あるいは推定した張力から仮想インピーダンスモデルを用いてルーパー角度目標値の補正値を算出し」に訂正する。
　
２−２、訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項Ａは、特許明細書の特許請求の範囲の請求項１の「スタンド間における被圧延材の張力を測定あるいは推定し、該測定あるいは推定した張力からルーパー角度目標値の補正値を算出し、」という記載を、「スタンド間における被圧延材の張力を測定あるいは推定し、該測定あるいは推定した張力から仮想インピーダンスモデルを用いてルーパー角度目標値の補正値を算出し、」と訂正するものであるが、この訂正は、特許明細書の段落【００３２】〜【００３６】の「ルーパー角度目標補正値算出器３４におけるルーパー角度目標補正値の算出は、例えば次のようにして行われる。・・・ここでは、モデルとして、仮想的なインピーダンスを考える。・・・仮想インピーダンスモデルを次式のように置く。・・・・前記ルーパー角度目標値算出器３４は、この仮想インピーダンスモデルと、ルーパー角度制御ループの特性の逆モデルにより、例えば図７のように構成されている。」という記載に基づいて、ルーパー角度目標値の補正値を算出する方法を特定の方法に限定するものであるから、特許請求の範囲の減縮に相当するとともに、特許明細書及び図面に記載された事項の範囲内のものであって、いわゆる新規事項を追加するものではなく、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものでもない。
　また、訂正事項Ｂは、明細書の「発明の詳細な説明」の欄の記載を、前記特許請求の範囲の訂正と整合するように訂正するものであるから、この訂正は、明りょうでない記載の釈明に該当するとともに、特許明細書及び図面に記載された事項の範囲内のものであって、いわゆる新規事項を追加するものではなく、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものでもない。
　
２−３、独立特許要件について
（１）訂正発明
　訂正後の特許請求の範囲の請求項１に記載された事項を構成とする発明（以下、「訂正発明」という。）は、「２−１、訂正の内容」の「（１）訂正事項Ａ」の項において記載したとおりのものである。
（２）取消理由の概要
　本件特許の請求項１に係る発明に対し、当審が通知した取消理由の概要は次のとおりである。
　本件特許の請求項１に係る発明は、下記刊行物１、２に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものと認められるから、特許法２９条第２項の規定により特許を受けることができない。
　　　　　　　　　　　　　　　記
　刊行物１：特開昭６１−２３５１２号公報
　刊行物２：特開平４−３２２８１０号公報
（３）引用刊行物の記載事項
［刊行物１］
　圧延機のスタンド間張力制御装置に関し、特許請求の範囲には、
「３．　それぞれの主機電動機によって駆動される圧延ロールを有する複数の圧延スタンドと、この圧延スタンド間に設けられルーパ電動機によって駆動されるルーパ装置とをそなえた圧延機のスタンド間張力を制御する装置において、前記ルーパ装置のルーパ角度を前記ルーパ電動機に操作量を与えることによって制御する第１の制御装置と、前記スタンド間張力の低周波変動分を、前記主機電動機に操作量を与えることによって制御する第２の制御装置と、前記スタンド間張力の高周波変動分を前記ルーパ電動機の操作量に補正を加えることによって制御する第３の制御装置とをそなえることを特徴とする圧延機のスタンド間張力制御装置」と記載され、その装置の実施例として、
「ルーパ角度制御系Ｉ、張力制御系II、張力補償系IIＩの３つの制御系から成る」（第３頁左上欄第１６〜１８行）こと、
ルーパ角度制御系において、「ルーパ角度制御装置１０は、検出値ｃ、・・・ルーパ角度基準補正値ｑ、およびルーパ角度基準設定器１１で設定されたルーパ角度基準値ｄを入力とし、ルーパ４の角度が基準値ｄと補正値ｑの和になるように制御すべく、ルーパ電動機速度基準値ｈを出力し、ルーパ電動機速度制御装置１７に与える」（第３頁右上欄第４〜１０行）ようになっていること、
張力補償系において、「スタンド間張力の変動は張力検出器１５によって検出され、この検出値ｋはハイパスフイルタ２１により、高周波成分ｋｈｉのみが抽出され、ルーパ角度基準補正量設定器１６に与えられる。この結果、ルーパ角度基準補正量設定器１６は、この変動の高周波成分を打消すようなルーパ角度基準補正値ｑを出力し、ルーパ角度が減少する」（第４頁左上欄第１４行〜同頁右上欄第１行）ようになっていることが記載されている。
［刊行物２］
　連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置に関し、特許請求の範囲には、「【請求項１】　連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置において、張力の検出値の増減に伴ってル−パ角度を増減させるようにル−パモ−タ速度を調節する装置、および／またはル−パ角度の検出値とル−パ角速度の検出値の増減に伴って張力を増減させるように圧延ロ−ル周速度を調節する装置を有することを特徴とする連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置。」と記載され、その装置の実施例について、「【００２４】−第１実施例−
　図１を参照し実施例１とその作用について説明する。同図において、張力σを検出し、この張力が増加した場合、ル−パ角度θを減少させるようにル−パモ−タの速度の修正量を演算する演算装置１５と、ル−パ角度θを検出し、このル−パ角度が増加した場合、張力σを増加させるように前段スタンド２のミルモ−タ２ａ及び２ｂのロ−ル周速度の修正量を演算する演算装置１６を設けたことが特徴である。」と記載されている。
（４）対比・判断
　刊行物１、２には、前記それぞれの記載事項より、「圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御する」構成（以下、この構成を、「構成Ａ」という。）を有する連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパー角度制御方法が記載されているということができ、訂正発明と刊行物１、２に記載されたものを対比すると、この構成Ａをともに有する点で両者は一致している。
　しかしながら、訂正発明は、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、次の構成Ｂをさらに有するものであるから、刊行物１、２に、この構成Ｂについての記載あるいはその構成を示唆する記載があるかどうか検討する。
構成Ｂ：「スタンド間における被圧延材の張力を測定し、該測定した張力から仮想インピーダンスモデルを用いてルーパー角度目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正したルーパー角度目標値にルーパー角度を制御すること」
　刊行物１には、前記のように、「張力の変動は・・・検出され、この検出値ｋはハイパスフイルタ２１により、高周波成分ｋｈｉのみが抽出され、ルーパ角度基準補正量設定器１６に与えられる」こと、「この結果、ルーパ角度基準補正量設定器１６は、この変動の高周波成分を打消すようなルーパ角度基準補正値ｑを出力」すること、および、「ルーパ角度制御装置１０は、検出値ｃ、・・・ルーパ角度基準補正値ｑ、および・・・ルーパ角度基準値ｄを入力とし、ルーパ４の角度が基準値ｄと補正値ｑの和になるように制御すべく、ルーパ電動機速度基準値ｈを出力し、ルーパ電動機速度制御装置１７に与える」ことが記載されており、この記載から、刊行物１には、「スタンド間における被圧延材の張力を測定し、該測定した張力からルーパー角度目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正したルーパー角度目標値にルーパー角度を制御すること」が記載されているものであるが、訂正発明が、測定した張力からルーパー角度目標値の補正値を算出するにあたり、仮想インピーダンスモデルを用いているのに対し、前記刊行物１に記載のものは、張力変動の検出値から高周波成分を抽出し、変動の高周波成分を打消すようなルーパ角度補正値を出力するようにしており、この補正値の算出のやり方の点で訂正発明とは相違している。
　また、刊行物２には、張力を検出し、この張力が増加した場合、ル−パ角度を減少させるようにル−パモ−タの速度の修正量を演算することが記載されているが、この演算は、ルーパモータ速度制御装置に与える操作量を修正するものであり、ルーパ角度の目標値を修正するものではないから、刊行物２には構成Ｂについては記載がない。
　そうすると、刊行物１、２には、構成Ｂのうちの、「測定した張力から仮想インピーダンスモデルを用いてルーパー角度目標値の補正値を算出」することについては、何ら記載されておらず、かつ、それを示唆するような記載もない。しかも、訂正発明は、仮想インピーダンスモデルを用いることによって、モデルのマス、ダンパー、ばねの定数を適当に与えることにより、ルーパーの固有周波数や減衰定数を自由に決めることができ、張力変動に対して、ルーパーをどう動かすかが、任意に設定できるため、設計が容易で、現場での調整も楽であるという明細書（段落【００３６】参照）に記載された格別な作用効果を奏するものである。
　したがって、訂正発明は、取消理由で引用した刊行物１、２に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　そして、後述するように、特許異議申立の理由によっても、訂正発明に係る特許を取り消すことができず、また、他に訂正発明が、特許出願の際独立して特許を受けることができないとする理由及び証拠方法を発見しない。
　よって、訂正発明は、特許出願の際独立して特許を受けることができない発明ではない。
　
２−４、まとめ
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項ただし書及び同条第３項で準用する同法第１２６条第２〜４項の規定に適合するので、当該訂正は認められるものである。
　
３、特許異議の申立てについて
３−１、本件発明
　上記のように訂正が認められることから、本件の請求項１〜３に係る発明は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１〜３に記載されたとおりのもの、すなわち、その請求項１に係る発明（以下、「本件発明１」という。）は、上記「２−１、訂正の内容」の「（１）訂正事項Ａ」において記載したとおりのものであり、また、請求項２、３に係る発明（以下、「本件発明２、３」という。）は、それぞれ次のとおりのものである。
「【請求項２】圧延スタンドにルーパーが配置された連続圧延機において、
　ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、
　ルーパー角度を測定し、該測定したルーパー角度から張力目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正した張力目標値に張力を制御することを特徴とする連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパー角度制御方法。」
「【請求項３】圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、
　ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、
被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、
　スタンド間における被圧延材の張力を測定あるいは推定し、該測定あるいは推定した張力からルーパー角度目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正したルーパー角度目標値にルーパー角度を制御すると共に、ルーパー角度を測定し、該測定したルーパー角度から張力目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正した張力目標値に張力を制御することを特徴とする連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパー角度制御方法。」
　
３−２、申立ての理由の概要
　特許異議申立人・住友金属工業株式会社は、証拠として前記刊行物１、２であるところの
甲第１号証：特開昭６１−２３５１２号公報
甲第２号証：特開平４−３２２８１０号公報
を提示して、本件発明１〜３は、甲第１、２号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、それらの発明に係る特許は、いずれも特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものであると主張している。
　
３−３、特許異議申立人の提出した甲各号証の記載について
　甲第１、２号証の記載事項は、「２−３、独立特許要件について」の「（３）引用刊行物の記載事項」の項において、刊行物１、２として記載したとおりである。
　
３−４、当審の判断
（１）本件発明１について
　本件発明１は、前記訂正発明であるから、その発明については、「２−３、独立特許要件について」の項に記載したとおり、甲第１、２号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
（２）本件発明２について
　本件発明２は、前記構成Ａを有するとともに、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、次の構成Ｃをさらに有するものである。
構成Ｃ：ルーパー角度を測定し、該測定したルーパー角度から張力目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正した張力目標値に張力を制御すること
　そこで、甲１、２号証において、この構成Ｃについての記載あるいはその構成を示唆する記載があるかどうか検討する。
　甲第１号証には、前記のように、張力を測定し、該測定した張力からルーパー角度目標値の補正値を算出し、補正値によって補正したルーパー角度目標値にルーパー角度を制御することは記載されているが、構成Ｃのようにすることは記載されていない。また、甲第１号証に記載のものは、張力変動を低周波成分と高周波成分に分け、前者を主機電動機で、後者ををルーパー電動機でそれぞれ制御しようとするものであるから（特に、特許請求の範囲の記載参照）、構成Ｃのルーパー角度から張力目標値の補正値を算出することを何ら示唆するものではない。
　また甲第２号証には、ル−パ角度を検出し、このル−パ角度が増加した場合、張力を増加させるようにミルモ−タのロ−ル周速度の修正量を演算することが記載されているが、この演算は、ミルモータ速度制御装置に与える操作量を修正するものであり、ロール周速度の目標値を修正するものではないから、甲第２号証には構成Ｃについては記載がない。
　そうすると、甲第１、２号証には、構成Ｃについては何ら記載されておらず、かつ、その構成を示唆するような記載もない。しかも、本件発明２は、被圧延材の張力及びルーパー角度の２つの制御量を目標値に制御するにあたり、構成Ｃのようにすることによって、一方の変動に応じて他方の目標値をダイナミックに修正して変動を迅速に解消でき、そのため、圧下操作によるマスフローバランスの崩れ等による外乱に対しても良好な制御性を得ることができるという明細書（段落【００４３】参照）に記載された格別な作用効果を奏するものである。
　そうすると、本件発明２は、甲第１、２号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
（３）本件発明３について
　本件発明３は、前記構成Ａを有するとともに、前記構成Ｂ、Ｃをも有するものであるから、構成Ｂ、Ｃをそれぞれ単独で有する本件発明１、２がともに甲第１、２号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではないから、本件発明３についても当然に当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
４、むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立の理由及び証拠によっては、本件発明１〜３の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１〜３の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年１２月１３日（２０００．１２．１３）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
（１）訂正事項Ａ
　明細書の特許請求の範囲の請求項１を、特許請求の範囲の減縮を目的として、
「【請求項１】圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、
ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、
スタンド間における被圧延材の張力を測定あるいは推定し、該測定あるいは推定した張力から仮想インピーダンスモデルを用いてルーパー角度目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正したルーパー角度目標値にルーパー角度を制御することを特徴とする連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパー角度制御方法。」に訂正する。
（２）訂正事項Ｂ
　明細書の段落【００１４】および【００１８】の「該測定あるいは推定した張力からルーパー角度目標値の補正値を算出し」を、明りょうでない記載の釈明を目的として、
「該測定あるいは推定した張力から仮想インピーダンスモデルを用いてルーパー角度目標値の補正値を算出し」に訂正する。
（５４）【発明の名称】
連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパー角度制御方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】
　圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、
　ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、
　スタンド間における被圧延材の張力を測定あるいは推定し、
　該測定あるいは推定した張力から
仮想インピーダンスモデルを用いて
　該補正値によって補正したルーパー角度目標値にルーパー角度を制御することを特徴とする連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパー角度制御方法。
　【請求項２】
　圧延スタンドにルーパーが配置された連続圧延機において、
　ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、
　ルーパー角度を測定し、
　該測定したルーパー角度から張力目標値の補正値を算出し、
　該補正値によって補正した張力目標値に張力を制御することを特徴とする連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパー角度制御方法。
　【請求項３】
　圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、
　ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、
　スタンド間における被圧延材の張力を測定あるいは推定し、該測定あるいは推定した張力からルーパー角度目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正したルーパー角度目標値にルーパー角度を制御すると共に、
　ルーパー角度を測定し、該測定したルーパー角度から張力目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正した張力目標値に張力を制御することを特徴とする連続圧延機における被圧延材の張力及びルーパー角度制御方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、被圧延材の張力及びルーパー角度を制御する方法に係り、特に、熱間圧延仕上ミルに用いるのに好適な、圧下操作等の外乱に対しても、被圧延材の張力及びルーパー角度の変動を抑制することが可能な、被圧延材のスタンド間張力及びルーパー角度の制御方法に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　熱間圧延の仕上ミルでは、スタンド間のループ量を適切に維持し、被圧延材の張力を安定に保つために、ルーパーと呼ばれる機構が設置されている。
　【０００３】
　このルーパーにおいては、被圧延材の寸法形状に直接影響する張力を安定に制御すると共に、ルーパー角度の変動も抑制することが、操業の安定の意味から重要である。張力とルーパー角度の２つの量を制御するために、従来から圧延スタンドのロール回転速度とルーパートルクの２つの操作量が用いられている。
　【０００４】
　最も一般的な制御方法は、図１に示す如く、ルーパー角度θを上流側（ｉ）あるいは下流側（ｉ＋１）の圧延スタンドのロール回転速度を修正することにより制御し、ルーパートルクを、ルーパー角度θの変動に応じて調整することにより、間接的に張力σを目標値に制御する方法である。
　【０００５】
　しかしながら、この方法では、張力がオープンループ制御となっているため、張力制御性が悪いという問題がある。又、張力とルーパー角度は互いに干渉しており、張力変動はルーパー角度変動を誘発し、ルーパー角度変動は張力変動をもたらすが、従来の制御では、この干渉が除去されていないために、ルーパー角度の安定性が悪いという問題もある。
　【０００６】
　そこで、特開昭５９−１１０４１０に記載されているように、ルーパーに設置されたロードセル等により張力を測定し、圧延スタンドのロール回転速度を操作量として張力を制御し、ルーパートルクあるいはルーパー速度を操作量としてルーパー角度を制御する、２つのフィードバックループを用いる方法が実用化されている。
　【０００７】
　更に、張力とルーパー角度の干渉の影響を相殺するため、図２に示す如く、ルーパー特性を示すブロックＧの前に、クロスコントローラＣと呼ばれる前置補償器を併用して、クロスコントローラＣとルーパー特性ブロックＧの相乗効果で、非干渉とすることも考えられている。
　【０００８】
　又、特開昭５９−１１８２１３や特開昭５９−１１８２１４に記載されている如く、ルーパー駆動モータに対し速度制御を適用すると共に、観測可能量である張力、ルーパー角度、ルーパーモータ速度を用いた状態フィードバックと、その前段で積分を行うメインコントローラとを組合せ、その際、Ｐ、Ｉゲインの評価関数を時間領域で最適化する積分型最適レギュレータも提案されている。
　【０００９】
　この最適レギュレータにおいては、希望する制御応答を得ようとする場合、２次評価関数の重み行列を試行錯誤的に設定し、最適制御ゲインを決定しなければならないが、これを改良し、周波数領域における閉ループ応答を規定することによって、設計を容易としたＨ∞制御も提案されている。
　【００１０】
　前記非干渉制御、積分型最適レギュレータ、Ｈ∞制御では、ルーパー角度の制御性が従来に比べて格段に向上するが、これは、従来が、スタンド間のループ量を操作することによりルーパー角度を操作する間接的な方法であったのに対し、これらの制御は、基本的にはルーパー角度偏差に基づきルーパーモータを駆動する直接的な方法になっており、位置サーボ系の応答だけで制御性が決められるようになっているためである。従って、ルーパー角度制御の剛性は非常に高くなり、ルーパーは、ほとんど固定されたのと同様になり、ルーパー角度は安定する。
　【００１１】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、従来の制御方式では、ルーパー角度制御の剛性が低いために、張力とルーパー角度との干渉が残り、外乱による張力変動時にルーパー角度が変動することにより、その張力変動を吸収するという特徴をもっていたのに対して、上記の非干渉化制御、積分型最適レギュレータ、Ｈ∞制御では、その利点が失われ、張力制御は、ロール回転速度の操作によってのみ行われる。
　【００１２】
　従って、高速な圧下操作によるマスフローバランスの崩れのような外乱による張力変動は吸収し切れず、過大張力となって被圧延材の寸法形状の乱れを生じたり、逆に張力が緩んだ場合には、被圧延材を下方から支持しなければならないルーパーが被圧延材と離れてしまい、安定な操業が行えない等の問題があった。
　【００１３】
　本発明は、前記従来の問題点を解決するべく成されたもので、圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、圧下操作等の外乱に対しても、被圧延材の張力及びルーパー角度の変動を抑制することが可能な被圧延材の張力及びルーパー制御方法を提供することを目的とする。
　【００１４】
　【問題点を解決するための手段】
　本発明は、圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、図３に示す如く、スタンド間における被圧延材の張力を測定あるいは推定し、該測定あるいは推定した張力から
仮想インピーダンスモデルを用いて
　【００１５】
　又、圧延スタンドにルーパーが配置された連続圧延機において、ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、図４に示す如く、ルーパー角度を測定し、該測定したルーパー角度から張力目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正した張力目標値に張力を制御することにより、同様に前記目的を達成したものである。
　【００１６】
　又、圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、図５に示す如く、スタンド間における被圧延材の張力を測定あるいは推定し、該測定あるいは推定した張力からルーパー角度目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正したルーバー角度目標値にルーバー角度を制御すると共に、ルーパー角度を測定し、該測定したルーパー角度から張力目標値の補正値を算出し、該補正値によって補正した張力目標値に張力を制御することにより、同様に前記目的を達成したものである。
　【００１７】
　【作用】
　発明者らは、非干渉制御、最適レギュレータ、Ｈ∞制御を、張力・ルーパー制御に適用した場合の問題点は、ルーパー角度制御の剛性が高められたことにより、張力変動を吸収するというルーパー本来の役割が失われているためであることに着眼し、一方の変動に基づいて他方の目標値を修正するという新規な方法を考案したものである。
　【００１８】
　本発明によるスタンド間張力及びルーパーの制御方法では、圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度等を操作量として、被圧延材の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するにあたり、スタンド間における被圧延材の張力を測定あるいは推定し、該測定あるいは推定した張力から
仮想インピーダンスモデルを用いて
　【００１９】
　今、外乱により張力が増加した場合を考える。このとき、ルーパー角度が半ば固定されていれば、その張力変動を解消するには、ロール回転速度によりスタンド間のループ量が調整されるのを待たなければならないが、本発明のように、ルーパー角度を減少させるようにルーパー角度目標値を修正して、その目標値にルーパーを位置決めすれば、迅速に張力変動を解消することができる。即ち、外乱による張力変動時には、ルーパー角度を協調させて張力変動を吸収する方向にルーパーを動かしてやることにより、張力変動を迅速に解消するものである。ここで、張力目標値の補正値を張力の関数として与えているので、張力変動が解消すれば、ルーパー角度は元の目標値に復帰する。従って、張力及びルーパー角度の変動は、目標値修正を行わない場合に比べて、非常に小さくできる。
　【００２０】
　なお、故意にルーパー制御系のゲインを下げて、張力変動に対してルーパー角度が変動し易くしておけば、一見同様の効果が得られるが、応答を自由に設定することはできず、制御対象の特性変動に弱くなり、又、ルーパー角度目標変動に対する追従性が悪くなり、実用的ではない。これに対して、本発明によれば、ルーパー角度目標値を変更することにより、張力変動に対するルーパー角度の対応を自由自在に設定することができ、設計や調節が容易であるという特徴も有する。
　【００２１】
　又、本発明の請求項第２項は、逆にルーパー角度が主として張力変動により変動した場合に、張力目標値をルーパー角度変動が解消するように修正することによって、張力及びルーパー角度の変動を迅速に吸収するものである。
　【００２２】
　又、本発明の請求項第３項は、張力変動によりルーパー角度目標値を、ルーパー角度変動により張力目標値を、それぞれ修正することにより、張力及びルーパー角度の変動を迅速に吸収するものである。
　【００２３】
　【実施例】
　以下、図面を参照して、熱間圧延機におけるスタンド間張力とルーパーの制御に適用した、本発明の実施例を詳細に説明する。
　【００２４】
　図６は、熱間圧延機における隣接する２つのスタンドに本発明を適用した第１実施例の全体構成図である。図において、１０は被圧延材、１２、１３は、隣接する２つのスタンドであり、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂは、ワークロールを表わす。
　【００２５】
　前記ワークロール１２ａ、１２ｂは、モータ２０で駆動されており、速度制御装置２２によって速度目標値で回転するように制御される。
　【００２６】
　ルーパー１６は、図の左から右へ移送されつつ圧延される被圧延材１０を下方から支持するもので、先端にルーパーロール１６ａを備えており、ルーパーアーム１６ｂの基部には、ルーパー１６に駆動トルクを付与するためのモータ２４があって、ルーパートルク制御装置２６により目標トルクを発生するように制御されている。
　【００２７】
　張力及びルーパー制御系は、ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材１０の張力とルーパー角度を共に目標値に制御するものであるが、本発明は、その目標値自体に修正を加えるものであり、張力とルーパー角度を目標値に制御する方法には依存しない。即ち、従来制御方式、非干渉制御方式、最適レギュレータ、Ｈ∞制御等、既存のいかなる張力・ルーパー角度制御系とも組合せられる。本実施例では、ロール回転速度により張力を、ルーパートルクによりルーパー角度を、それぞれ制御するものとする。
　【００２８】
　３０は、ルーパー１６に設置されたロードセル（図示省略）によりルーパー１６が被圧延材１０から受ける反力を検出し、被圧延材１０の張力σを算出する張力検出器であり、張力制御装置３２は、該張力検出器３０が出力する張力測定値σと張力目標値σｒとの差に基づいて、ロール回転速度指令値を算出する。
　【００２９】
　４０は、ルーパー角度検出器であり、ルーパー角度制御装置４２は、該ルーパー角度検出器４０で測定されたルーパー角度θと、ルーパー角度目標値θｒとの差に基づいて、ルーパートルク指令値を算出する。
　【００３０】
　３４は、本発明に係るルーパー角度目標補正値算出器であり、前記張力検出器３０が出力する張力測定値σに基づいて、ルーパー角度目標補正値Δθｒを算出する。算出されたルーパー角度目標補正値△θｒは、上位計算機５０から伝送されるルーパー角度目標値θ０と、加算器３６で加算され、最終的なルーパー角度目標値θｒとなる。
　【００３１】
　４４は、本発明に係る張力目標補正値算出器であり、前記ルーパー角度検出器４０が出力するルーパー角度測定値θに基づいて、張力目標補正値△σｒを算出する。算出された張力目標補正値Δσｒは、上位計算機５０から伝送される張力目標値σ０と加算器４６で加算され、最終的な張力目標値σｒとなる。
　【００３２】
　前記ルーパー角度目標補正値算出器３４におけるルーパー角度目標補正値の算出は、例えば次のようにして行われる。
　【００３３】
　張力が高くなった場合、ルーパー角度はそれに応じて小さくなるべきであり、張力が低くなった場合、ルーパーはそれに追従して、角度は大きくなるべきである。これをモデル化すればよい訳であるが、ここでは、モデルとして、仮想的なインピーダンスを考える。即ち、仮想的なマス、ダンパー、ばねで構成された２次系を考え、それに張力測定値の張力目標値からの偏差を入力し、出力をルーパー角度目標補正値とする。仮想インピーダンスモデルを次式のように置く。
　【００３４】
　ｋ／｛（ｓ／ω）２＋２ζ（ｓ／ω）＋１｝　　…（１）
　【００３５】
　ここで、ｋはゲイン、ωは固有周波数、ζは減衰定数である。
　【００３６】
　前記ルーパー角度目標値算出器３４は、この仮想インピーダンスモデルと、ルーパー角度制御ループの特性の逆モデルにより、例えば図７のように構成されている。ここで、ルーパー角度制御ループの特性の逆モデルを用いているのは、ルーパー角度制御の遅れを補償して、追従性を改善するためである。従って、ルーパー角度制御系の応答はほとんど無視でき、ルーパーは、その特性が恰も、この仮想インピーダンスモデルであるかのように動作する。モデルのマス、ダンパー、ばねの定数を適当に与えることにより、ルーパーの固有周波数や減衰定数を自由に決めることができる。従って、張力変動に対して、ルーパーをどう動かすかが、任意に設定できるため、設計が容易で、現場での調整も楽である。
　【００３７】
　又、前記張力目標補正値算出器４４における張力目標値補正に関しても、全く同様に行える。
　【００３８】
　なお、前記実施例においては、ルーパー角度を、ルーパートルク制御装置２６によりルーパートルクを調節して行うものとしていたが、図８に示す第２実施例のように、ルーパー速度検出器５２を設置し、検出したルーパー速度をフィードバックし、ルーパー速度制御装置５４によりルーパー速度制御ループを構成したものを用いることもできる。
　【００３９】
　本発明の効果をシミュレーションで確認したものを図９乃至図１４に示す。外乱として１０μｍの圧下操作による圧延速度変動を考え、本発明による張力及びルーパー角度の目標値補正の効果を調べた。図９及び図１０に示す目標値補正を行う前に比べ、ルーパー角度の目標値補正を行うと、張力（図１１）及びルーパー角度（図１２）変動共に小さく抑えられている。又、両者の目標値補正を行うと、張力（図１３）及びルーパー角度（図１４）共に非常に小さく抑えられている。
　【００４０】
　既に述べたように、本発明は、非干渉制御、最適レギュレータ、Ｈ∞制御においても組合せ可能である。本発明は、目標値を修正するので、その目標値を忠実に実現されることが望ましい。その点で、これらの制御は、ルーパーの位置決め精度が高いために、本発明と組合せるのに好適である。即ち、本発明は、張力制御とルーパー角度制御とを協調させることにより、これらの制御の欠点を補い、圧下操作によるマスフローバランスの崩れ等による外乱等に対しても、良好な制御性を得ることが可能である。
　【００４１】
　本発明は、従来の制御方式のように、ロール回転速度を操作してルーパー角度を制御し、ルーパートルクを操作して張力を制御する方式とも組合わせ可能であるが、上記のようなルーパーの位置決め精度が高い方式と組合わせた方が、より効果をあげることができ、好適である。
　【００４２】
　なお、前記実施例においては、本発明が、熱間圧延に適用されていたが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。
　【００４３】
　【発明の効果】
　以上説明したように、本発明によれば、圧延スタンド間にルーパーが配置された連続圧延機において、ロール回転速度と、ルーパートルクあるいはルーパー速度とを操作量として、被圧延材の張力及びルーパー角度の２つの制御量を目標値に制御するにあたり、一方の変動に応じて他方の目標値をダイナミックに修正することにより、変動を迅速に解消できる。従って、圧下操作によるマスフローバランスの崩れ等による外乱等に対しても良好な制御性を得ることができ、被圧延材の寸法形状を良好に保ち、操業の安定も確保できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　従来の一般的なルーパー制御システムの例を示すブロック線図
　【図２】
　従来の非干渉ルーパー制御系の例を示すブロック線図
　【図３】
　本発明によるスタンド間張力及びルーパー角度の制御方法の基本的な構成の一例を示す線図
　【図４】
　同じく基本的な構成の他の例を示す線図
　【図５】
　同じく基本的な構成の更に他の例を示す線図
　【図６】
　本発明が採用された熱間圧延機におけるスタンド間張力とルーパー角度の制御装置の第１実施例の構成を示すブロック線図
　【図７】
　前記実施例で用いられているルーパー角度目標値補正器の構成を示すブロック線図
　【図８】
　本発明の第２実施例の構成を示すブロック線図
　【図９】
　従来の非干渉制御系における張力の応答の一例を示す線図
　【図１０】
　同じくルーパー角度の応答の一例を示す線図
　【図１１】
　本発明によりルーパー角度目標値を補正した場合の張力の応答の一例を示す線図
　【図１２】
　同じくルーパー角度の応答の一例を示す線図
　【図１３】
　本発明により張力目標値、ルーパー角度目標値を共に補正した場合の張力の応答の一例を示す線図
　【図１４】
　同じくルーパー角度の応答の一例を示す線図
　【符号の説明】
　１０…被圧延材
　１２、１３…スタンド
　１６…ルーパー
　２０、２４…モータ
　２２…速度制御装置
　２６…ルーパートルク制御装置
　３０…張力検出器
　３２…張力制御装置
　３４…ルーパー角度目標補正値算出器
　４０…ルーパー角度検出器
　４２…ルーパー制御装置
　４４…張力目標補正値算出器
　５２…ルーパー速度検出器
　５４…ルーパー速度制御装置