(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミルスタンドに入る金属ストリップの張力を調整するための、前記ミルスタンドの入口に近接して位置付け可能な張力調整器と、
張力変動を測定するためのセンサと、
前記張力調整器を作動させて、前記測定された張力変動に応じて前記金属ストリップの前記張力を調整するための、前記センサ及び前記張力調整器に結合される制御部と、を備える、システムであって、
前記センサが９０ヘルツまたはそれ以上の周波数で張力変動を測定するように適合され、
前記張力調整器が９０ヘルツまたはそれ以上の周波数で金属ストリップの入口張力を調整して、ミルスタンドにおける１／３オクターブの振動に起因するストリップ張力の高速増減を補填するように適合される、ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記張力調整器が、前記金属ストリップの長さを格納することが可能である偏向装置と、前記偏向装置を操作して、９０ヘルツまたはそれ以上での比率で、前記格納された金属ストリップの長さを変更するための少なくとも１つのアクチュエータとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記偏向装置が、中央ブライドルロール、偏向ロール、シートワイパー、及びハイドロプレーンからなる群から選択される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのアクチュエータが、前記偏向装置の両端に位置付けられた一対のリニアアクチュエータである、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのアクチュエータが、ヨークを通して前記偏向装置に結合される、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのリニアアクチュエータの各々が、圧電アクチュエータである、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのリニアアクチュエータの各々が、油圧アクチュエータである、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのリニアアクチュエータの各々が、前記油圧アクチュエータに結合された圧電補助装置をさらに備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記センサが、前記金属ストリップの前記張力変動を示す振動を検出するために、前記ミルスタンドに結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記センサが、前記ミルスタンドに近接して位置付け可能であるローラに結合された、少なくとも１つのロードセルである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ミル内部の１／３オクターブの自励振動を低減させるために、請求項１に記載のシステムを組み込む冷間圧延機。
【請求項１２】
前記張力調整器が、先行するミルスタンドであり、前記先行するミルスタンドが、前記先行するミルスタンドのロールギャップを調整することによって、前記金属ストリップの前記張力を調整する、請求項１１に記載の冷間圧延機。
【請求項１３】
前記張力調整器が、前記金属ストリップの長さを格納することが可能である偏向装置と、９０ヘルツまたはそれ以上での速度で、前記格納された金属ストリップの長さを変更するために、前記偏向装置を操作するための少なくとも１つのアクチュエータとを備える、請求項１１に記載の冷間圧延機。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのアクチュエータが、圧電装置を備える、請求項１３に記載の冷間圧延機。
【請求項１５】
請求項１に記載のシステムを用いて、前記ミルスタンド上で前記金属ストリップを圧延するときに、前記金属ストリップの前記張力を調整する方法であって、前記調整された張力が、前記金属ストリップの入口張力である、方法。
【請求項１６】
前記入口張力を調整することが、前記ミルスタンドの上流に位置する先行するミルスタンドのロールギャップを調整することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
偏向装置において金属ストリップの長さを格納することをさらに含み、前記入口張力を調整することが、前記格納された金属ストリップの長さを調整することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記入口張力を調整することが、圧電アクチュエータを作動させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記検出された変動をフィルタリングして、９０ヘルツを下回り、３００ヘルツを上回る変動を除外することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記入口張力の変動を検出することが、前記ミルスタンドのロールギャップの変化を検出することを含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年７月１５日出願の米国仮特許出願第６２／０２４、５１７号、発明の名称「ＰＲＯＣＥＳＳ  ＤＡＭＰＩＮＧ  ＯＦ  ＳＥＬＦ  ＥＸＣＩＴＥＤ  ＴＨＩＲＤ  ＯＣＴＡＶＥ  ＭＩＬＬ  ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ」の利益を主張し、本明細書によってその全体が参照により組み入れられる。
【０００２】
本開示は、概して金属加工に関し、より具体的には、高速圧延機において振動を制御することに関する。
【背景技術】
【０００３】
金属圧延、例えば高速圧延は、金属ストリップを生産するために用いられる金属加工プロセスである。結果として得られる金属ストリップは、巻かれたり、切断されたり、機械加工されたり、プレスされたり、またはそうでなければさらなる製品、例えば飲料缶、自動車部品、または多くの他の金属製品に形成されたりすることができる。金属圧延は、金属（例えば、金属ストリップ）を、各々が金属ストリップを圧縮して金属ストリップの厚さを低減させる１つ以上のワークロールを有する１つ以上のミルスタンドを通過させることを伴う。各ワークロールは、バックアップロールによって支援されることができる。
【０００４】
高速金属圧延等の金属圧延の間、ミルの共振周波数に、自励振動が生じる可能性がある。具体的には、各ミルスタンドは、それ自体の自励振動で振動することができる。自励振動は、およそ１００Ｈｚ乃至およそ３００Ｈｚの範囲で、またはその周辺で非常によく見られる可能性がある。このタイプの自励振動は、「１／３オクターブ」の振動として既知である場合があるが、これはミルの振動の周波数帯域が、１／３音楽オクターブ（１２８Ｈｚ〜２５６Ｈｚ）と一致するためである。この１／３オクターブの自励振動は、ミルの拡散力と、入口ストリップ張力（例えば、ストリップがミルスタンドに入るときのストリップの圧延方向の張力）との間の相互作用によって発生する自律振動である。１／３オクターブの自励振動は、ミルスタンドの自然な共振を励振するために、共振周波数で送達されるエネルギを必要としない。
【０００５】
１／３オクターブの自励振動は、ミルにおいてさまざまな課題を引き起こす可能性がある。検査せずに放置すると、１／３オクターブの自励振動は、ロールを含むミルスタンド自体を破損させるのに加えて、圧延されているあらゆる金属を破損させ、金属を使用不能にして、その結果スクラップにする可能性がある。１／３オクターブの自励振動が検出された時点で圧延速度を遅くすることによって、１／３オクターブの自励振動に対処するための試みがなされてきた。そのような手法は、依然としてミルスタンドの摩耗と、圧延されている金属ストリップに少量の破損とを発生させる可能性があり、金属ストリップを圧延するプロセスを著しく遅くさせ、ミルの可能な出力を低減させる可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
実施形態という用語及び同様の用語は、本開示の主題及び以下の請求項のすべてに広く言及することが意図される。これらの用語を包含する表現は、本明細書に記載された主題を限定するか、または以下の請求項の意味または範囲を限定するとして理解されるべきではない。本明細書で網羅された本開示の実施形態は、本要約ではなく、以下の請求項によって画定される。本要約は、本開示のさまざまな態様の高レベルの概略であり、以下の詳細な説明のセクションにおいてさらに記載される概念のいくつかを紹介するものである。本要約は、特許請求された主題のキーとなるかまたは必須の特徴を特定することを意図せず、特許請求された主題の範囲を決定するために単独で用いられることも意図していない。本主題は、本開示の明細書全体の適切な部分、図面及び各請求項のいずれかまたはすべてを参照することによって理解されるべきである。
【０００７】
本開示の態様は、圧延機内部の１／３オクターブの自励振動を制御する方法に関する。本開示のいくつかの態様は、スタンド間に、中央ブライドルロール、作動偏向ロール、ハイドロフォイル偏向器、または作動シートワイパーからなる群から選択される張力調整装置と、およそ９０〜３００ヘルツの周波数で生じるスタンド間のストリップ張力の外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように設計された制御システムとを備える、２つ（またはそれ以上）のスタンドのタンデム冷間ミルを備える。他のケースでは、本概念は、ミルスタンドの上流に位置付けられたアンコイラと、中央ブライドルロール、作動偏向ロール、または作動シートワイパーからなる群から選択される張力調整装置と、アンコイラとミルスタンドとの間の張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように設計された制御システムとを備える、単一のスタンドミルを備える。
【０００８】
いくつかのケースでは、制御システムは、張力調整装置の各端に近接して位置する少なくとも２つの油圧シリンダと、位置制御ループ及び高速引張ループを有する制御部とを備え、高速引張ループは、通常はおよそ９０〜１５０ヘルツの範囲の１／３オクターブのミルスタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成され、位置制御ループは、より低い周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を維持するように構成される
【０００９】
他のケースでは、制御システムは、張力調整装置の各端に近接して位置する少なくとも２つの油圧シリンダと、少なくとも２つの油圧シリンダの各々と張力調整装置との間に位置付けられた複数の圧電アクチュエータと、位置制御ループ及び別個の制御部を有する制御部とを備え、別個の制御部は、通常はおよそ９０〜３００ヘルツの範囲の１／３オクターブのミルスタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成され、位置制御ループが、より低い周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を維持するように構成される。さらに、１／３オクターブのミルスタンド共振の周波数は、およそ９０〜２００ヘルツの範囲であってもよい。
【００１０】
一定のケースでは、制御システムは、張力調整装置の各端に近接して位置する少なくとも２つの圧電スタックと、通常はおよそ９０〜３００ヘルツの範囲の１／３オクターブのミルスタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成されたストリップ張力制御ループを有する制御部とを備える。さらに、１／３オクターブのミルスタンド共振の周波数は、およそ９０〜２００ヘルツの範囲であってもよい。
【００１１】
いくつかのケースでは、制御システムは、少なくとも２つの圧電スタックであって、各圧電スタックが、張力調整装置を支援する中央フレームの各側の調整可能なエンドストップの上面に位置する、圧電スタックと、通常はおよそ９０〜３００ヘルツの範囲の１／３オクターブのミルスタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成されたストリップ張力制御ループを有する制御部とを含む。さらに、１／３オクターブのミルスタンド共振の周波数は、およそ９０〜２００ヘルツの範囲であってもよい。
【００１２】
本開示の態様は、２つを超えるスタンドを有するタンデムミルにおいて、及びアンコイラ等の別の機器とミルスタンドとの間に張力ゾーンを有する単一スタンドのミルにおいて、１／３オクターブの自励振動を補正するために適用されることができ、さらには、ミル構成に依存して、ブライドルロールアセンブリは、単一の作動偏向ロールまたは同様の装置、例えばミルに入るシートにおける張力を調整するように同じように働くシートワイパーと交換されることができる。さらに、同じ概念を、１／３オクターブのミル振動周波数範囲外の周波数で生じる他の張力外乱を補正するために適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本明細書は、以下に続く添付の図面についての言及を行い、そこにおいては、異なる図面における同様の参照番号の使用は、同様または類似の構成要素を例示することが意図されている。
【００１４】
【図１】本開示のある特定の態様による、４重式の２スタンドタンデム圧延機の概略側面図である。
【図２】本開示のある特定の態様による、１／３オクターブの振動を制御するための多数の高速張力調整器を有するミルを図示する概略図である。
【図３】本開示のある特定の態様によるヨーク制御されたブライドルを備える１／３オクターブの振動制御システムを図示する等角図である。
【図４】本開示のある特定の態様による、端制御されたブライドルを備える１／３オクターブの振動制御システムを図示する等角図である。
【図５】本開示のある特定の態様による、圧電補助装置を備える油圧アクチュエータを含むリニアアクチュエータの部分切取図である。
【図６】本開示のある特定の態様による、圧電アクチュエータを備える高速張力調整器の部分切取等角図である。
【図７】本開示のある特定の態様による、ミルにおける振動を制御するためのプロセスを図示するフローチャートである。
【図８】本開示のある特定の態様による、圧電補助装置が拡張状態である油圧アクチュエータの断面図である。
【図９】本開示のある特定の態様による、圧電補助装置が後退状態である図８の油圧アクチュエータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで、本開示の実施形態の主題は、法定要件を満たすために特定性をもって記載されているが、本記載は、請求項の範囲を限定することを必ずしも意図していない。特許請求された主題は、他の方法で具体化されてもよく、異なる要素またはステップを含んでもよく、他の既存のまたは今後の技術と併用して用いられてもよい。本記載は、個々のステップの順番または要素の配置が明記されている場合を除き、さまざまなステップまたは要素間の任意の特定の順番または配置を含意するとして理解されるべきではない。
【００１６】
本開示のある特定の態様及び特徴は、金属ストリップがスタンドに入るときに金属ストリップの張力に対する調整を行うことによって、金属圧延機での１／３オクターブの自励振動を制御することに関する。１／３オクターブの自励振動は、１つ以上のセンサによって検出及び／または測定されることができる。高速張力調整器は、金属ストリップの入口張力を（例えば、金属ストリップがミルスタンドに入るときに）すばやく調整して、検出された１／３オクターブの自励振動を補償することができる。高速張力調整器は、ブライドルロールの中央ロールに結合されてロールをすばやく引き上げるかまたは下げ、それによってストリップにおけるすばやい張力調整を引き起こす、油圧または圧電アクチュエータの任意の組み合わせを含むことができる。他の高速張力調整器が用いられることができる。
【００１７】
本開示のさまざまな態様及び特徴を用いて、１／３オクターブの自励振動を制御することができる。１／３オクターブの自励振動は、９０〜３００ヘルツの、またはその周辺の自励振動を含むことができる。本開示のさまざまな態様及び特徴を用いて、およそ９０〜２００Ｈｚ、９０〜１５０Ｈｚの範囲の、または先に述べた範囲内の任意の好適な範囲の１／３オクターブの自励振動を制御することができる。また、本開示のさまざまな態様及び特徴を用いて、他の周波数での張力外乱を制御することができる。
【００１８】
１／３オクターブの自励振動は、ロールギャップに対して、入ってくるストリップの張力が精密には制御されず、ストリップ速度が十分に高い（例えば、十分に高速な圧延速度）場合に、あらゆる圧延機に生じる可能性がある。本明細書で開示された概念は、ストリップが圧延機スタンドに入るときのストリップ張力の制御に関する。このように、本明細書で開示された概念を、別の機器、例えばデコイラから圧延機スタンドに入る金属ストリップに適用することができる。加えて、本概念を、マルチスタンドミル（例えば、２つ、３つ、またはそれ以上のスタンドのタンデム冷間ミル）のミルスタンド間を移動する金属ストリップに適用することができる。
【００１９】
例えば、２つのスタンドのタンデム冷間ミルは、スタンド間の領域の金属ストリップ張力ゾーン長さを含むことができる。張力は、ストリップが張力ゾーンに入る速度と、張力ゾーンを出る速度との間の速度差によって発生する可能性がある。ゾーンに入るストリップの速度は、先行するスタンドのロール速度によって設定され得る。ゾーンを出るストリップの速度は、下流のスタンドのロール速度と、下流のミルスタンドのロールギャップとによって決定される。２スタンドタンデムミルの場合、下流ギャップを制御して、必要とされるシート厚さを達成することができる。
【００２０】
スタンド間張力は、２つのスタンドのロール速度間の差異を調整することによって、及び下流スタンドのロールギャップを調整することによって制御することができる。これら２つの調整のいずれかを用いて、ミルのびびり周波数（例えば、１／３オクターブの自励振動に対する周波数）でスタンド間張力を制御することは、不可能ではないとしても、困難である可能性がある。ロール速度及びロールギャップを調整することは、大きな塊の移動を必要とする可能性があり、かつびびりを軽減するために、かなりのエネルギ量を必要とする可能性がある。これらの調整を用いて１／３オクターブの自励振動を軽減することは、現実的ではなく、及び／または経済的に阻害的である可能性がある。
【００２１】
一例として、２スタンドタンデムミルが検討されてモデル化されることができる。このミルでは、第２のスタンドが１／３オクターブの自励振動を経験する可能性があり、ここで、ロール分離力（Ｆｓ）の関数としての第２のスタック（ｘ）の垂直移動は、以下の数式１に見られるように、ラプラス領域に記載されることができ、ここでＫ１は、スタック移動の変化の結果として生じる分離力を発生させるばね定数（例えば、ミルのばね定数）を表し、Ｋ２は、スタック移動の変化の結果として生じる入口張力の駆動による分離力を発生させるばね定数（例えば、スタンド間ゾーンの剛性）を表し、ｓはラプラス演算子を表し、Ｍは、動いているスタック構成品の質量を表し（例えば、頂部バックアップロール及び頂部ワークロール−底部ワークロール及び底部バックアップロールは固定されていることができる）、Ｄは、スタックの自然減衰係数を表し、かつ正の値を有し、Ｔｔは、ストリップがスタンド間を進むのにかかる通過時間（例えば、スタンド間の張力ゾーンを通過するための時間）を表す。
【数１】
0006490186.tif 000002
【００２２】
当該数式の要点は、分母における二次項
0006490186.tif 000003
である。この項は、式（ｓ２＋２δωｎｓ＋ωｎ２）の減衰によるばね質量系の動きを表す。固有振動数ωｎは、システムの質量及びばねによって
0006490186.tif 000004
として決定され、システムの減衰は、比率δに依存する。このケースでは、減衰比δの値は、値
0006490186.tif 000005
に関連している。
【００２３】
したがって、スタックの垂直移動は、減衰の値
0006490186.tif 000006
が負になったときに、持続性発振（例えば、１／３オクターブの自励振動）の状態になる可能性がある。したがって、減衰値が正のままであることを確実にすることが望ましい可能性がある。
【００２４】
通過時間変数（Ｔｔ）は、なぜミルびびりがストリップ速度に関連付けられることができるかを実証する。ミル速度が上昇するに従って、減衰が低下して、負の値になる可能性がある。いったん減衰が負になると、びびり後にリニアシステムを開始すると仮定すると、ストリップが破断するまで、びびりは指数的に増大する可能性がある。
【００２５】
ミルの共振びびり周波数を取り除くことは、可能ではないかもしれず、または必要とされないかもしれない。各ミルスタンドの機械的構造は、そのスタンドの共振周波数を決定する。したがって、ミルの自然減衰に対するあらゆる変化を制限し、及び／または防止することが望ましい可能性がある。
【００２６】
スタンド間の速度が増大するときに、正レベルの減衰を維持するための数多くの可能性がある。いくつかの可能性は、他のものがワークロールの垂直移動とスタンド間張力との間のフィードバックループを破断しようと試みる一方で、製品に影響しないプロセスの変化に関連する。
【００２７】
プロセス関連の選択肢に対して、Ｋ２の値は、さまざまな方法で低減させることができる。Ｋ２を低減させることは、（１）分離力に対するスタンド間張力の衝撃を減少させることによりスタンド間厚さを低減させてＫ２の値を減少させること（これはまた、ストリップが第２のスタンドに入る前にストリップを硬化させる効果を有する可能性がある）、（２）スタンド間張力を減少させて第２のスタンドのロール力を増大させ（これは、分離力と退出厚さとの間のゲインを減少させる可能性がある）さらにＫ２の値を減少させること、及び／または（３）面粗さを増大させ、及び／または冷却剤の潤滑性を変化させることによって、第２のスタンドの入りにおける摩擦を増大させることによって、達成されることができる。
【００２８】
スタンド間速度が増大するときに正レベルの減衰を維持するための他の方法は、例えばロール力シリンダの拡張を減らすことによって、Ｋ１の値を増大させることを含む。シリンダの剛性は、そのストロークの各端において最大であり得る。配置に依存して、シムパックの使用が有用である場合がある。これらの方法は、スタンド間のストリップの長さを増大させることをさらに含む。長さを増大させることは、最小通過時間を増大させる（Ｔｔを増大させる）。これらの解決策のいくつかは、現実的ではないか、または実施するためには経済的に阻害的である場合がある。
【００２９】
正の減衰を維持するための有効な代替の方法は、周波数の関数として、ストリップの弾性を増大させることを含む。ストリップが１／３オクターブの周波数の範囲において非常に柔軟であると思われる場合、下流スタンドのギャップにおける変化は、ロール力における対応するより小さな変化を伴う、張力のより小さな変化をもたらすことができる。実際に、Ｋ２の値が減少し、それによって安定性の余裕度が高まる。
【００３０】
いくつかの解決策は、ミル振動を測定して、逆位相のロールギャップを振動に直接変化させることによって、ミル振動を有効に制御することができる。これらのシステムの性能は、１／３オクターブの振動の始まりの正確な識別に大いに依存する可能性があり、これは、容易には遂行され得ず、本質的にミルスタンド内の数多くの異なるミル振動源がもたらす誤差となる傾向がある可能性がある。また、これらの解決策は、ミルギャップレギュレータに対する高価かつ煩わしい機械的改変を伴う。
【００３１】
正の減衰を維持するための別の有効な代替案は、ギャップ変化の結果として生じる張力外乱を除外することを含む。一定のストリップ張力を維持するために使用される既存の有効な制御ループは、制限された周波数範囲を有し、１／３オクターブでの張力外乱が通過することを許す。本開示の態様は、１／３オクターブの範囲の張力外乱を防止するために用いられることができる。そのような張力外乱を防止することは、Ｋ２の値をゼロに推し進めることに匹敵する可能性がある。入口張力をその目標値で維持することによって、びびり周波数でのミル入口ストリップ速度の変化に関わらず、完全に取り除かれない場合でも、入口張力フィードバックループによるミルスタックの共振周波数の自己拡張を軽減することができる。
【００３２】
本手法は、圧延ギャップを制御して１／３オクターブの自励振動を取り消すことに有利である可能性がある。例えば、そのような手法に用いられる制御部は、既存の張力レギュレータの高周波数拡張であることができ、付随する誤差を有するプロセスを識別する必要を伴わないことがあり得る。また、これらの手法は、高価かつ煩わしいミルの改変を伴わないことがあり得る。例えば、高周波数張力レギュレータは、ロールギャップの入り口側で、ミルスタンド外の低コストのアクチュエータ、例えば改変されたブライドルロールアセンブリを用いることができる。
【００３３】
本開示のある特定の態様は、２スタンドタンデム冷間ミルに関し、およそ９０〜３００ヘルツの周波数で、およそ９０〜２００ヘルツの周波数で、またはおよそ９０〜１５０ヘルツの周波数で生じるスタンド間ストリップ張力外乱に応じて、ブライドルロールの垂直方向の配置を変更するように設計された中央ブライドルロール及び制御システムを備える。さらに、同じ概念を適用して、１／３オクターブ外のミル振動の周波数で生じる他の張力外乱を補正することができる。
【００３４】
スタンドの入口の入口ブライドルの存在によって、アクチュエータは、ストリップがスタンドに入るときにストリップ張力を調整する。例えば、第２のスタンド入口ブライドルを、下流スタンドのストリップ入り速度の少量の変化に対処することができる高速ストリップ格納機構として用いてもよい（例えば、ブライドルの中央ロール周囲のストリップ長さを格納することができ、これは、一定の張力を維持するために必要に応じて繰り出すかまたは取り上げることができる）。そのような格納機構は、バックアップロール（例えば、６０トンまたはそれ以上）よりもはるかに小さい質量（例えば、１トン未満）を有してもよく、びびりを制御するためにはるかに少ないエネルギを必要とすることができる。入口ブライドルは、１／３オクターブの自励振動外の周波数（例えば、９０ヘルツを下回るかまたは６０ヘルツを下回る等の低周波数）で張力を維持するための他の機器またはプロセスと併用することができる。
【００３５】
高速張力調整器、例えば調整可能な中央ローラを備える提案されたブライドルは、超高速（例えば、６０ヘルツまたはそれを上回るか、または９０ヘルツまたはそれを上回る）で、少量の長さ変化を提供することができる。これらの高速張力調整器は、著しい長さ変化に対応することが可能ではない場合があるが、一方でこれらはその高速で少量の長さ変化に対応することが可能であることは重要である。速さ対距離のこの妥協点は、注目に値する。びびり周波数において、ストリップ格納要求は高くないが、これは、格納が速さの積分に関連するためである。いくつかのケースでは、他の高速張力調整器、例えばホールドダウンロール、ワイパーブレード、ハイドロプレーン、磁気張力調整器を用いることができる。例えば、磁気張力調整器は、１／３オクターブのびびり周波数で、張力変化の振幅を低減させる方向に力を作用させるように配列された磁石を備える、高速回転する永久磁石のアレイを含むことができる。例えば、８つの軸方向の磁石列を備える９００ｒｐｍのロータは、１２０Ｈｚで張力パルスを生成することができる。
【００３６】
高速張力調整器は、制御部によって制御されることができる。制御部は、センサからの入力を受け入れ、高速張力調整器に必要な調整を決定することができる、任意の好適なプロセッサまたはシステムであることができる。１／３オクターブの自励振動の始まりを検出することができる任意の好適なセンサを用いてもよい。実施例のセンサは、１つ以上のセンサロール（例えば、内部に含まれるかまたはそれに結合された力トランスデューサを備えるロール）、スタンド装着型センサ（例えば、加速度計）、またはワークロールもしくはバックアップロール装着型センサ（例えば、加速度計）を含む。他のセンサを用いることができる。センサで検出された振動は、制御部によって用いられて、高速張力調整器に必要な調整を決定し、それによって１／３オクターブの自励振動を取り消すか、低減させるか、停止させるか、または防止するようにすることができる。
【００３７】
これらの例示的な例は、読み手に、本明細書で述べられた概括的な主題を紹介するために与えられ、開示された概念の範囲を限定することを意図していない。以下に続くセクションでは、図面を参照してさまざまな付加的特徴及び例を記載し、図面において同様の参照番号は同様の構成要素を示し、指示的記載は、例示の実施形態を記載するために用いられるが、例示の実施形態のように、本開示を限定するために用いられるべきではない。本明細書における例示に含まれる要素は、縮尺通りに描かれていない場合がある。
【００３８】
図１は、本開示のある特定の態様による、４重式の２スタンドタンデム圧延機１００の概略側面図である。圧延機１００は、スタンド間空間１０６によって分離された第１のスタンド１０２及び第２のスタンド１０４を含む。ストリップ１０８は、方向１１０に向かって、第１のスタンド１０２、スタンド間空間１０６、及び第２のスタンド１０４を通過する。ストリップ１０８は、金属ストリップ、例えばアルミニウムストリップであることができる。ストリップ１０８が第１のスタンド１０２を通過すると、第１のスタンド１０２は、ストリップ１０８をより小さな厚さまで圧延する。ストリップ１０８が第２のスタンド１０４を通過すると、第２のスタンド１０４は、ストリップ１０８をより一層小さな厚さまで圧延する。プリロール部１１２は、第１のスタンド１０２をまだ通過していないストリップ１０８の部分である。ロール間部１１４は、第１のスタンド１０２を通過したが、第２のスタンド１０４をまだ通過していないストリップ１０８の部分である。プリロール部１１２は、ロール間部１１４よりも厚みがあり、ポストロール部（例えば、第２のスタンド１０４を通過した後のストリップの部分）よりも厚い。
【００３９】
４重式のスタンドの第１のスタンド１０２は、対向するワークロール１１８、１２０を含むことができ、ストリップ１０８はそれらを通過する。それぞれのワークロール１１８、１２０に対して、ストリップ１０８に向かう方向に、それぞれバックアップロール１２２、１２４によって力１２６、１２８を付与することができる。力１２６、１２８は、ゲージ制御部によって制御されることができる。それぞれのワークロール１３０、１３２に対して、ストリップ１０８に向かう方向に、それぞれバックアップロール１３４、１３６によって力１３８、１４０が付与される。力１３８、１４０は、ゲージ制御部によって制御される。バックアップロールは、ワークロールに対する堅固な支援を提供する。いくつかのケースでは、ワークロールに対して、バックアップロールを通してではなく、直接力を付与することができる。いくつかのケースでは、他の数のロール、例えばワークロール及び／またはバックアップロールを用いることができる。いくつかのケースでは、２つよりも多いかまたは少ないスタンドを用いることができる。
【００４０】
図１の圧延機１００では、１／３オクターブの自励振動を制御するための多数の機構が図示され、第１のスタンド１０２における１／３オクターブの自励振動を制御するためのブライドルロール１４４ベースの機構と、第２のスタンド１０４における１／３オクターブの自励振動を制御するためのハイドロプレーン１６０ベースの機構とを含む。１／３オクターブの自励振動を制御するための任意の数の機構または機構の組み合わせを用いることができる。
【００４１】
図１に見られるように、ストリップ１０８は、第１のスタンド１０２に入る前に、ブライドル１４４を通過することができる。いくつかのケースでは、ストリップ１０８は、ブライドル１４４を通過する前に、デコイラでデコイルされることができる。ブライドル１４４は、ストリップ張力の変動に応じてストリップ１０８の張力を調整することによって、張力を維持することを助けることができる。ブライドル１４４は、高速リニアアクチュエータ１５０に結合された中央ローラ１４８を含むことができる。高速リニアアクチュエータ１５０は、１／３オクターブの自励振動を制御するために十分な速度で中央ローラ１４８を操作することが可能である、任意の好適な高速アクチュエータ、例えば本明細書に記載されたものであることができる。高速リニアアクチュエータ１５０は、中央ローラ１４８を直接操作することができる（例えば、２つの高速リニアアクチュエータが中央ローラの各端で中央ローラ１４８を操作することができる）か、または高速リニアアクチュエータ１５０は、中央ローラ１４８を支援するヨークを操作することによって、中央ローラ１４８を間接的に操作することができる。任意の数の高速リニアアクチュエータ１５０を用いることができる。
【００４２】
１／３オクターブの振動がセンサ（例えば、ワークロール装着型センサ１５４またはバックアップロール装着型センサ１５２、もしくは別のセンサ）によって検出されると、制御部は、高速アクチュエータ１５０に中央ローラ１４８に対する調整を行わせて、第１のスタンド１０２における１／３オクターブの振動に起因する、ストリップ張力の高速な（例えば、１／３オクターブの振動範囲での）増減を補償することができる。これらの調整は、プリロール部１１２におけるストリップ張力を比較的一定に、少なくとも１／３オクターブの振動範囲に保持して、１／３オクターブの自励振動を軽減することができる。
【００４３】
加えて、または代替的に、ハイドロフォイル１６０は、ストリップ張力の変動に応じてストリップ１０８の張力を調整することによって、張力を維持することを助けることができる。ハイドロフォイル１６０は、半円形状であることができるか、または他の形状を取ることができる。ハイドロフォイル１６０は、ハイドロフォイル１６０とストリップ１０８との間の潤滑バリヤ（例えば、水または潤滑剤による）を維持し、ハイドロフォイル１６０を回転させることなく、ハイドロフォイル１６０がストリップ１０８上に力を作用させることを可能にする。ハイドロフォイル１６０を回転させる必要がないため、最小限の材料及び最小限の質量で製造することができる。例えば、ハイドロフォイル１６０は、完全な円形のロールではなく、半円形状または半卵形状を有することができる。ハイドロフォイル１６０は、例えば中央ブライドルロールが１つ以上の高速リニアアクチュエータに（例えば、直接またはヨークを介して）結合されるのと同様に、１つ以上の高速リニアアクチュエータ１６２に結合されることができる。ハイドロフォイル１６０のユニークな形状によって、１つ以上の高速リニアアクチュエータ１６２が他の方法で、例えばハイドロフォイル１６０の幅に沿ったいずれかの位置（例えば、まさに端部とは対照的な）で、結合されることを可能にすることができる。
【００４４】
１／３オクターブの振動がセンサ（例えば、ワークロール装着型センサ１５８またはバックアップロール装着型センサ１５６、もしくは別のセンサ）によって検出されると、制御部は、高速アクチュエータ１６２にハイドロフォイル１６０に対する調整を行わせて、第２のスタンド１０４における１／３オクターブの振動に起因する、ストリップ張力の高速な（例えば、１／３オクターブの振動範囲での）増減を補償することができる。これらの調整は、ロール間部１１４におけるストリップ張力を比較的一定に、少なくとも１／３オクターブの振動範囲に保持して、１／３オクターブの自励振動を軽減することができる。
【００４５】
いくつかの代替のケースでは、第１のスタンド１０２のロールギャップを用いて、第２のスタンド１０４に関連付けられたセンサ（例えば、センサ１５６、１５８）によって検出された１／３オクターブの振動に応じて、ロール間部１１４の張力を調整することができる。そのようなケースでは、第１のスタンド１０２のロールを動かして、第１のスタンド１０２の振動を補正する必要はなく、むしろロールを調整して、第１のスタンド１０２と第２のスタンド１０４との間で一定の張力を維持する。
【００４６】
図１では、第１のスタンド１０２及び第２のスタンド１０４の上部ワークロール及びバックアップロール上に、それぞれセンサ１５２、１５４及びセンサ１５６、１５８が図示されている。しかしながら、センサは、底部ワークロールに、底部バックアップロールに、スタンド自体に、またはスタンドの外部に位置付けられることができる。例えば、センサは、ブライドル１４４と第１のスタンド１０２との間に位置付けられることができる。そのようなセンサは、センサロール（例えば、一対の力トランスデューサによって支援されて、ストリップ張力における高速な変化を測定するロール）であることができる。いくつかのケースでは、超音波、レーザ等の他のセンサ、または１／３オクターブの振動を検出することが可能である他のセンサを用いることができる。
【００４７】
いくつかのケースでは、ブライドル１４４の第３のローラ１６４が、センサとして機能することができる。第３のローラ１６４は、内部力センサを含むことができる。いくつかのケースでは、第３のローラ１６４は、１つ以上のロードセル１６６に結合されることができる。例えば、一対のロードセル１６６を、第３のローラ１６４の両端に位置させることができる。ロードセル１６６は、１／３オクターブの範囲での張力の変動を検出することができる。
【００４８】
図２は、本開示のある特定の態様による、１／３オクターブの振動を制御するための多数の高速張力調整器２０４、２１２を有する圧延機２００を図示する概略図である。金属ストリップ２２４は、図２に見られるように、左から右に向かってさまざまな部位を通過することができる。左手の要素は、さらに右手の要素に近接しているかまたはその上流と考えられることができる。例えば、第１のスタンド２０８は、第２のスタンド２１６に近接しているかまたはその上流と考えられることができる。
【００４９】
金属ストリップ２２４は、デコイラ２０２でデコイルされることができる。金属ストリップ２２４は、第１のスタンド２０８及び第２のスタンド２１６を通過することができる。図２には２つのスタンドが示されているが、１つのスタンドまたは２つを超えるスタンドを含む任意の数のスタンドを用いることができる。第１のスタンド２０８と第２のスタンド２１６との間でなされた調整を、マルチスタンド圧延機の任意の２つのスタンド間で（例えば、第２及び第３のスタンド間で）用いることができる。デコイラ２０２と第１のスタンド２０８との間でなされた調整を、単一スタンドの圧延機に用いることができる。
【００５０】
金属ストリップ２２４は、デコイラ２０２から第１のスタンド２０８まで動くとき、高速張力調整器２０４を通過することができる。高速張力調整器２０４は、本明細書に記載された任意の調整器であることができ、可動中央ローラを備えるブライドル、ハイドロフォイル、ワイパー、または磁気システムを含む。他の高速張力調整器を用いることができる。高速張力調整器２０４は、高速張力調整器２０４と第１のスタンド２０８との間のストリップ２２４で、または第１のスタンド２０８で検出された振動に基づいて、制御部２２０から調整信号を受信することができる。制御部２２０は、センサ、例えばセンサ２０６またはセンサ２１０から信号を受信することができる。センサ２０６は、高速張力調整器２０４と第１のスタンド２０８との間で一列に並んで位置するセンサであることができる。センサ２０６は、任意の好適なセンサ、例えば１つ以上のロードセルに結合された偏向ロール（例えば、平坦ロール）であることができるが、これに限定されない。センサ２１０は、例えば第１のスタンド２０８に結合された、例えばワークロール上の、バックアップロール上の、ロール止め上の、またはスタンド自体上の加速度計等のセンサであることができるが、これらに限定されない。センサ２１０が加速度計である場合、ロールの垂直方向の動きを検出することのみに向けられることができる。いくつかのケースでは、センサ２１０は、底部ワークロールに対する頂部ワークロールの垂直方向の動きを検出するように構成された多数のセンサ（例えば、頂部及び底部ワークロール上に位置付けられる）を含むことができる。他のセンサを用いることができる。
【００５１】
１／３オクターブの振動を示す信号を受信すると、制御部２２０は、高速張力調整器２０４を用いて、高速張力調整を引き起こすことができる。張力調整は、第１のスタンド２０８において検出されたかまたは予想される振動をオフセットするかまたは取り消すように算出されることができる。いくつかのケースでは、ランダムな張力調整を引き起こすことができる。
【００５２】
いくつかのケースでは、制御部２２０は、プロセッサまたは任意のタイプのデジタル及び／またはアナログ回路構成であることができる。いくつかのケースでは、制御部２２０は、本明細書に記載されたように機能するように設計された、油圧導管、チャンバ、及びアクチュエータの集合体であることができる。
【００５３】
高速張力調整器２０４は、高周波数（例えば、１／３オクターブ）のストリップ張力外乱を排除することができる。したがって、高速張力調整器２０４は、蓄積されたストリップ２２４をびびりの周期ごとに格納するに足りるだけの早いペースで動くことが可能でなければならない。スタンド（例えば、第１のスタンド２０８）内のワークロールの高さは、低周波数で（例えば、１／３オクターブの周波数をかなり下回って）厳重に調節されることができ、及び全体的な張力は、他の機構によって、例えば第１のスタンドと第２のスタンドとの間の速度差に加えて、第１のスタンドのギャップを制御することによって、制御されることができる。しかしながら、びびり周波数において、平均ロール高さ（例えば、頂部ワークロールと底部ワークロールとの間の距離）が逸脱する可能性がある。制御部２２０は、１／３オクターブの自励振動に対応する周波数帯域での外乱を制御することに焦点を合わせることができる。制御部２２０が充分な動作範囲を有することを確実にするために、周波数範囲外の張力外乱を、例えば信号フィルタリングのいくつかの組み合わせを用いて、高速張力調整器２０４を駆動させるために用いられる信号から排除することができる。
【００５４】
金属ストリップ２２４が第１のスタンド２０８から第２のスタンド２１６まで通過すると、その張力を調整して、第２のスタンド２１６における１／３オクターブの振動を排除することができる。制御部２２２は、制御部２２０と同様に、１つ以上のセンサ、例えばセンサ２１４及びセンサ２１８から信号を受信することができる。センサ２１４は、センサ２０６と同様であることができるが、第１のスタンド２０８と第２のスタンド２１６との間に位置付けられることができる。センサ２１８は、センサ２１０と同様であることができるが、第２のスタンド２１６上に位置付けられることができる。他のセンサを用いることができる。高速張力調整器２０４と同様に、高速張力調整器２１２が第１のスタンド２０８と第２のスタンド２１６との間に位置付けられて、制御部２２２からの信号に基づいて、１／３オクターブの範囲での張力を制御することができる。しかしながら、いくつかのケースでは、制御部２２２は、第１のスタンド２０８に信号を送り、第１のスタンド２０８におけるロールギャップを制御し、それによってストリップ２２４がスタンド間領域に入る速度を効果的に制御し、それによってスタンド間領域におけるストリップ２２４の有効張力を制御することができる。いくつかのケースでは、制御部２２２は、第１のスタンド２０８及び高速張力調整器２１２の１つ以上の任意の組み合わせに、信号を送ることができる。いくつかのケースでは、制御部２２２及び制御部２２０の機能は、単一の制御部によって行われる。
【００５５】
高速張力調整器２０４、２１２は、ストリップ２２４の長さを格納及び解放して、第１のスタンド２０８または第２のスタンド２１６での１／３オクターブの振動にもかかわらず、一定の張力を維持することができる。びびり周波数は、変動するストリップ張力に起因するフィードバックを防止するために要するストリップの格納量を決定する。例えば、時間の関数としてのストリップ速さがＶｓｔｒｉｐ＝Ａｓｉｎ２πｆｃｔであり、ここでｆｃはヘルツでのびびり周波数であり、Ａは速度変化の振幅であると仮定すると、その場合必要とされる最大格納量は、以下の数式２に示される。
【数２】
0006490186.tif 000007
【００５６】
圧延機は、一般的に９０〜３００ヘルツ付近で、及びより特定的には９０〜２００ヘルツまたは９０〜１５０ヘルツ付近でびびりを起こす。より低い周波数はさらなる格納を必要とするため、この値（例えば、９０Ｈｚ）を用いて、要するであろうストリップ格納長さの最大量を算出することができる。そのような値を用いて、高速張力調整器２０４、２１２におけるストリップ格納長さを設定することができる。反対に、より高い周波数は、より早く動作させなければならないため、上限（例えば、１５０Ｈｚ、２００Ｈｚ、または３００Ｈｚ）を用いて、高速張力調整器２０４、２１２が動作させる必要があるであろう最高速度を算出することができる。そのような値は、油圧流量を決定するとき、例えば油圧リニアアクチュエータが用いられる場合に有用である可能性があるが、これは油圧流量が高速調整における制限要因である可能性があるためである。
【００５７】
いったん１／３オクターブの周波数範囲が確立されると、「Ａ」の値を画定して、最大ストリップ格納長さを決定する必要がある。Ａの値は、圧延されたストリップで許容可能であるゲージ変化量に依存する。一例では、いくつかの状況において、びびりによっておよそ１％のゲージ変化が生じる場合、結果として生じる破断は、スクラップとして排除されるストリップを生じさせる可能性がある。圧延されたストリップの要求及び他の要因に依存して、他のパーセンテージのゲージ変化を用いることができる。この例の目的のためには、最大入りストリップ速度変化は、１％である。２０００メートル／分（ＭＰＭ）で缶飲料ストック（ＣＢＳ）を圧延する２スタンドタンデム圧延機については、スタンド間速度は、およそ１０００ＭＰＭを超えないようにすることができる。そして、「Ａ」の値は、１０ＭＰＭ（ゲージ変化は、１％の速さ変化、ギャップを通る質量流量の保存を生じさせる）または０．１６６６６メトール／秒（ＭＰＳ）であることができる。したがって、本例について９０ヘルツで必要とされる格納量は、およそ０．６０ｍｍであるが、これは、
0006490186.tif 000008
であるためである。したがって、本例では、好適な高速張力調整器２０４は、速度９０Ｈｚでおよそ０．６０ｍｍ変位することが可能でなければならない。
【００５８】
上記の算出は、他の例に対しては必要に応じて調整されることができる。また、上記の算出は、必要に応じて高速張力調整器を駆動させるために、制御部によって活用されることができる。
【００５９】
図３は、本開示のある特定の態様による、ヨーク制御されたブライドル３０４を備える１／３オクターブの振動制御システム３００を図示する等角図である。金属ストリップ３０２は、ブライドル３０４を通過して、頂部ワークロール３１０及び底部ワークロール３１２を有する圧延機スタンド３０８に入る。ブライドル３０４の中央ロール３０６は、高速張力調整器として機能する。中央ロール３０６が上下方向に操作されると、金属ストリップ３０２は、中央ロール３０６の周縁部の周辺からそれぞれ格納または解放される。中央ロール３０６は、ヨーク３１４によって支持されることができる。中央ロール３０６の上下移動は、ヨーク３１４に結合されたリニアアクチュエータ３１６の操作によって達成されることができる。いくつかのケースでは、１つを超えるリニアアクチュエータ３１６が、ヨーク３１４に結合されることができる。任意の好適なリニアアクチュエータ３１６、例えば油圧シリンダ及び／または圧電アクチュエータを用いることができる。中央ロール３０６のプランジ深さは、主油圧シリンダ上の可動ストップを介して調整可能であることができる。１つ以上のリニアアクチュエータ３１６が、主油圧シリンダの可動ストップを調整して、それによって中央ロール３０６のプランジ深さを調整することができる。
【００６０】
このように、ブライドルの中央ロール３０６は、金属ストリップ３０２がスタンド３０８に入る前にその経路を修正することができる。高周波数（例えば、１／３オクターブの振動）でこのネスティング機構の剛性を変化させること（例えば、主油圧シリンダの可動ストップに対する調整）は、下流スタンドのギャップ移動の結果として生じるあらゆる張力変化を軽減することができる。
【００６１】
リニアアクチュエータがヨーク３１４を操作する（例えば、ヨーク３１４自体を操作するか、またはヨーク３１４のエンドストップを調整する）ケースでは、差動傾斜制御ループが必要ではないことがあるが、これはヨーク３１４の移動が、ヨーク３１４の左右の上昇を維持するラックアンドピニオンアセンブリによって抑制されることができるためである。
【００６２】
図４は、本開示のある特定の態様による、端制御されたブライドル４０４を備える１／３オクターブの振動制御システム４００を図示する等角図である。金属ストリップ４０２は、ブライドル４０４を通過して、頂部ワークロール４１０及び底部ワークロール４１２を有する圧延機スタンド４０８に入る。ブライドル４０４の中央ロール４０６は、高速張力調整器として機能する。中央ロール４０６が上下方向に操作されると、金属ストリップ４０２は、中央ロール４０６の周縁部の周辺からそれぞれ格納または解放される。中央ロール４０６は、一対のリニアアクチュエータ４１６、４１８によって支持されることができる。一対のリニアアクチュエータ４１６、４１８は、中央ロール４０６の上下移動を制御することができる。任意の好適なリニアアクチュエータ４１６、４１８を用いることができる。例えば、リニアアクチュエータ４１６、４１８は、油圧シリンダ及び／または圧電アクチュエータ、または任意の他の好適なアクチュエータを含むことができる。
【００６３】
いくつかのケースでは、そのような端装着型リニアアクチュエータ４１６、４１８は、ヨーク４１４とともに用いられることができ、これは別のリニアアクチュエータによって作動されることができる。そのようなケースでは、リニアアクチュエータ４１６、４１８によって、中央ロール４０６がネスティング機構（例えば、ヨーク４１４）とは独立して垂直に動くことが可能になる。そのような端装着型リニアアクチュエータ４１６、４１８の使用によって、中央ロール４０６を駆動する機構（例えば、ヨーク４１４及び関連する駆動機器）の大半が、びびりを制御するために操作される必要がある総質量から取り除かれる。端装着型リニアアクチュエータ４１６、４１８の使用によって、ストリップ４０６が傾斜する可能性をもたらすことができる。いくつかのケースでは、センサ及び制御ループを用いて、取り除かれない場合には、傾斜を最小限にすることができる。
【００６４】
図３〜４を参照して上記したように、中央ロール３０６、４０６は、リニアアクチュエータ３１６、４１６、４１８を用いて操作されることができる。本明細書に記載されたように、他の機構、例えばハイドロフォイルを、中央ロール３０６、４０６の適所で用いて、ストリップ長さを格納することができる。加えて、リニアアクチュエータ３１６、４１６、４１８は、油圧、圧電、または十分な速度（例えば、およそ９０Ｈｚからおよそ１５０Ｈｚ、２００Ｈｚ、または３００Ｈｚ）で十分なリニア作動を発生させることが可能である他のリニアアクチュエータの任意の組み合わせであることができる。図３〜４においては概ね矩形として示されているが、リニアアクチュエータ３１６、４１６、４１８は、円筒形かまたは他の形状にすることができる。
【００６５】
いくつかのケースでは、張力は、第３のブライドルロール３２０、４２０（圧延機バイトに最も近い）を支持するロードセルによって測定されることができる。張力は、本明細書のいずれかの部分において記載された他のセンサによって測定されることができる。
【００６６】
油圧リニアアクチュエータが用いられると、油圧リニアアクチュエータのボアが、ストリップ張力を維持するために要する最大負荷と、最小限にされた油圧流体（例えば、油）流とを含むさまざまな要因に基づいて、決定されることができる。一例では、およそ１６００ｍｍ２の断面積を有し、およそ２０Ｎ／ｍｍ２（２０ＭＰａ）の張力を備え、２：１の形状寸法（例えば、中央ロールのラップ角度１８０°−ワークロールの変位のためにブライドルに格納されたストリップの量）を備えるストリップでは、ストリップ張力を維持するために要する最大負荷は、Ｆｃｙｌ＝２＊２０＊１６００＝６４ＫＮであることができる。油圧流体流を最小限にするために、供給圧力を、およそ２７．５ＭＰａになるように画定することができる。１４Ｎ／ｍｍ２のボア圧力を考慮すると、必要とされるシリンダ面積は、Ａｃｙｌ＝６４０００／１４＝４６００ｍｍ２となり得る。この例では、２つの油圧リニアアクチュエータを、ロールの各端に位置させて、ロールの垂直位置を支持することができる（例えば、図４に見られる）。ストリップの経路が水平から垂直に進み、中央ロールの下を通る場合、ブライドルの第１のロール上のラップ角度は、およそ９０°と想定される。ブライドルの中央ロールの周囲のおよそ１８０°のラップ角を用いると、最大垂直力は、およそ６４ＫＮとすることができる。また、最大ボア圧力を供給圧力の半分とすることができ、４６００ｍｍ２のシリンダ面積が得られる。しかしながら、このケースでは、当該面積は、２つのシリンダ間で分断される。必要とされるボアサイズの各々は、およそ５４ｍｍである。さらなる安全の余裕度を提供するために、６０ｍｍ（２８２７ｍｍ２）まで切り上げることが望ましい可能性がある。単一のリニアアクチュエータ３１６に対して、または他の状況（例えば、他のサイズ及び金属シートのタイプ）に対して、同様の算出をすることができる。
【００６７】
油圧リニアアクチュエータのストローク長さは、さまざまな要因に基づいて決定されることができる。各シリンダストロークは、サイクルごとの最大格納量を考慮するように設定されることができる。一例では、ラップ角およそ１８０°及びストリップ格納要求およそ０．６０ｍｍと仮定すると、シリンダストロークは、およそ０．３０ｍｍまで低減されることができる。いくらかの誤差に対する余裕度を加えると、最小ストローク２ｍｍを用いることが必要とされる可能性がある。
【００６８】
油圧リニアアクチュエータは、サーボ弁によって作動されることができる。そのようなケースでは、油圧リニアアクチュエータのために要するサーボ弁は、さまざまな要因に基づいて決定されることができる。例えば、サーボ弁は、中央ロールの高さを３０ヘルツで制御することが可能であり（より低い周波数張力外乱は、他のアクチュエータによって制御される）、一方でロールがより高いびびり周波数で動くことを可能にするように選択されることができる。最悪のケースの流量は、もっと高いびびり周波数（例えば、およそ１５０ヘルツまたは２００Ｈｚまたは３００Ｈｚ）での可能性がある。いくつかのケースでは、サーボ弁は、スタンドと先行する装置（例えば、先行するスタンドまたはデコイラ）との間のストリップ長さが変化すると、目標ストリップ張力を保持する速度を有することができる。そのような例では、びびり周波数での長さ変化を、ガイドラインとして用いることができる。許容可能なゲージ変化９０ヘルツでおよそ１％と想定すると、目標シリンダ移動量は、およそ０．３３ｍｍに設定することができる。したがって、１５０ヘルツにおいて、流量４８ｌｐｍが必要とされる（Ｑｖ＝２８２７ｍｍ＊０．３０ｍｍ＊２π＊１５０＊６０／１ｅ６＝４８ｌｐｍ。このように、必要とされるサーボ弁を選択することができる。油圧シリンダベースの高速張力調整器に好適なサーボ弁の一例は、Ｍｏｏｇ（商標）弁タイプＤ７６５ＨＲ／３８ｌｐｍであることができ、およそ１５０ヘルツの周波数で４０％（１５．２ｌｐｍ）を供給することができる。圧力降下がおよそ１４ＭＰａで維持される場合、流量はおよそ２１．４３ｌｐｍである。この設計は、各油圧リニアアクチュエータで２つの弁を用いて、流れの要求を満たすことができる。
【００６９】
高速張力調整器は、さまざまな方法で制御されることができる。一例では、高速引張ループの周囲に位置制御ループを作り出す制御方式であることができる。位置ループは、油圧アクチュエータの平均拡張を、油圧アクチュエータの最大拡張（例えば、およそ１ｍｍ）で設定することができる。油圧アクチュエータの固定された位置を保持するための位置ループの応答は、およそ３０ヘルツであり、油圧アクチュエータをおよそ３０ヘルツまで非常に強くする。位置制御部は、圧力基準を備える圧力ループを供給する。したがって、張力基準は、ロールに与えられる負荷の関数である。
【００７０】
内部張力ループは、はるかに高い、例えばおよそ１５０ヘルツの応答を有することができる。その目的は、ストリップに付与された負荷が変動するに従って、ロールが垂直に動くことを可能にするためであることができる。張力が負荷のゆれに起因して変動すると、張力制御部は、少量の流体を加えたり減らしたりして、位置制御部によって供給された圧力基準を維持する。
【００７１】
リニアアクチュエータが油圧リニアアクチュエータである場合、油圧コンポーネントをストリップ３０２の下に位置させることができ、このことは、スレッディング中にストリップ３０２を供給するために有利である可能性がある。リニアアクチュエータ４１６、４１８が用いられると、傾斜制御ループ（例えば、圧力ループの同一の応答を有する）を用いて、エラー源としてのロールの傾斜を取り除くことができる。いくつかのケースでは、機械的な連係を必要としない場合があるが、これは油圧アクチュエータが中央ロールの支持部シャフトに直接作用することができるためである。いくつかのケースでは、油圧アクチュエータと弁との間の密接な結合を用いて、遅れを回避することができる。いくつかのケースでは、張力ループに対して、高速なリアルタイムの制御部を用いることができる。いくつかのケースでは、アクチュエータは、広範囲の動きを有することができるが、選択されたアクチュエータの周波数応答能力に関する制御の縁に境界を接する場合がある。いくつかのケースでは、完全な１５０ヘルツの応答が一定の状況下で達成されることを可能にするために十分な流量を持続させることができないサーボが用いられたとしても、以前として剛性を著しく低減させ得る。
【００７２】
いくつかのケースでは、１つ以上の圧電アクチュエータを用いて、ヨーク３１４（例えば、フレーム）の高さを調整することができる。具体的には、圧電アクチュエータを、中央ブライドルロールフレームの調整可能なエンドストップの高さを変更するように位置付けることができる。エンドストップの位置付けによって、中央ロール３０６のプランジ深さを設定することができる。いくつかのケースでは、フレームを動かすことが可能である圧電アクチュエータは、各側のエンドストップアセンブリの上部に位置させることができる。中央ロールのフレーム（例えば、ヨーク３１４）の垂直移動を用いて、一定のストリップ張力を維持することができる。そのようなケースでは、中央ロール３０６を直接動かすことに代えて（例えば、図４に見られる）、圧電アクチュエータが、ヨーク３１４を動かすことによって、中央ロール３０６全体を動かす。圧電アクチュエータは、同じであることができるが、シリンダによって供給される圧縮力を取り扱うために、並行して２つまたはそれ以上のユニットを必要とする場合がある。いくつかのケースでは、ストリップ張力を維持することは、付与された張力と等しいアクチュエータ力に加えて、フレームを垂直方向に加速するために要する力を必要とする可能性がある。例えば、ロールアセンブリ及びフレームの重量がおよそ１５００Ｋｇｆであり、加速率がおよそ１３９ｍｍ／ｓｅｃ２（１４０ヘルツで１８０μｍ）であると仮定すると、この加速力はおよそ２１．３ＫＮである。
【００７３】
いくつかのケースでは、当該コンポーネントは、固定位置に装着することができ、ストリップから遠く離れて位置することができる。
【００７４】
図５は、本開示のある特定の態様による、圧電補助装置５０４を備える油圧アクチュエータ５０２を含むリニアアクチュエータ５００の部分切取図である。リニアアクチュエータ５００は、本明細書で開示されたリニアアクチュエータのいずれか、例えば図３〜４のリニアアクチュエータ３１６、４１６、４１８に用いられることができる。リニアアクチュエータ５００は、内部にピストン５１２を支持する本体で構成される油圧アクチュエータ５０２を含む。本体は、内部で油圧流体を循環させてピストン５１２を操作することができる駆動キャビティ５１６を含むことができる。
【００７５】
圧電補助装置５０４は、チャネル５１４によって油圧アクチュエータ５０２に結合された補助装置本体５１０を含むことができる。補助装置本体５１０は、ダイヤフラム５０８に結合された１つ以上の圧電装置５０６を含むことができる。１つ以上の圧電装置５０６に電流が与えられると、各圧電装置５０６が変形して、方向５１８にダイヤフラム５０８を押すことができる。このように、ダイヤフラム５０８は、チャネル５１４を通して油圧流体を駆動キャビティ５１６に押し込み、それによってピストン５１２を方向５２０に推し進めることができる。電流を取り除くかまたは逆電流を付与することによって、各圧電装置５０６を反対方向に変形させ、ダイヤフラム５０８を引っ張り、ピストン５１２を方向５２０とは反対の方向に動かすことができる。
【００７６】
圧電装置５０６が非常に高い周波数で動作することができるため、圧電補助装置５０４は、速度を増大させることができ、それによって油圧アクチュエータ５０２が機能することができる。単一の油圧アクチュエータ５０２が、１つ以上の圧電補助装置５０４を含むことができる。
【００７７】
一例では、中央ロールの端に位置付けられた（例えば、図４に見られるように）２つの油圧アクチュエータによって、各油圧アクチュエータは、最小シリンダストローク２ｍｍを備える６０ｍｍのボアサイズを有する油圧シリンダであることができる。圧電補助装置を用いない場合と同様に、サーボ弁は、３０ヘルツで中央ロールの高さを制御し、一方でロールがびびり周波数で動くことを可能にする必要がある。しかしながら、本例では、圧電補助装置を用いない場合とは異なり、この要件は、最大３０ヘルツの周波数に制限される。
【００７８】
この例では、びびり周波数での長さ変化をガイドラインとして用いることができ、３０ヘルツで１％のゲージ変化を備え、目標ストリップ格納量１．７６ｍｍをもたらす。ロールのラップ角度がおよそ１８０°である場合、垂直移動を０．８８ｍｍまで低減することができる。３０ヘルツにおいて、およそ２３ｌｐｍの流量が必要とされる（例えば、Ｑｖ＝２８２７ｍｍ＊０．８８ｍｍ＊２π＊３０＊６０／１ｅ６＝２８ｌｐｍ）。この例では、適切な流量を供給することが可能であるサーボ弁を選択することができる。例えば、Ｍｏｏｇ（商標）弁タイプＤ７６５ＨＲ／３８ｌｐｍは、３０ヘルツの周波数で１００％を供給することができる。この例では、弁は、びびり周波数で流体の流れを制御することが課せられていない。高周波数負荷変化は、圧電アクチュエータに委ねられることができる。
【００７９】
油圧アクチュエータを用いて、中央ロールの平均高さを、油圧シリンダの中間ストロークで一定レベルに保持することができる。びびり周波数での力の変化は影響を及ぼさないが、これは２つのシリンダの剛性が組み合わされて、ストリップよりもはるかに大きくなるためである。
【００８０】
高周波数張力外乱に対処するために、圧電アクチュエータを、弁とシリンダとの間に位置させることができる。圧電補助装置は、油圧流体圧力の関数としての油圧流体量を変化させることができる。圧電装置の長さは、圧力の変動に従って変化する。
【００８１】
圧電アクチュエータがおよそ０．１％までしか長さを変化させないため、そのような装置をシリンダと並んで挿入することは、実用的ではない可能性がある。長さ５０ｍｍの圧電は、およそ０．０５ｍｍ動く。代わりに、圧電装置は、シリンダ内により大きな面積をもって収納されることができる。一例では、圧電装置を収容するシリンダは、数多くの圧電装置（例えば、長さ５０ｍｍの圧電装置）を保持することが可能である油圧シリンダの面積（例えば、１４，１３５ｍｍ２）のおよそ５倍の面積を有する可能性がある。一例では、およそ１５，０００平方ミリメートルの表面積を有する数多くのそのような圧電装置を用いて、油量を７０６ｍｍ３まで変化させることによって、作業用シリンダに結果として生じる長さ変化は、およそ（７０６ｍｍ３／２８２７ｍｍ２）、または０．２５ｍｍである。
【００８２】
圧電補助装置５０４を備えるリニアアクチュエータ５００は、任意の好適な方式を用いて制御されることができる。一例の制御方式では、簡易な１自由度の位置制御ループが作り出される。位置ループは、油圧シリンダの最大拡張（例えば、およそ１ｍｍ）の半分で、油圧シリンダの平均拡張を設定することができる。位置ループの応答は３０ヘルツであることができ、これによって、シリンダを最大３０ヘルツまで非常に強くすることができる。
【００８３】
位置制御ループは、シリンダの平均圧力を間接的に駆動して、目標とする拡張を維持するが、別個の制御部は、びびりに関連付けられた周波数範囲（例えば、１／３オクターブの振動、例えば９０〜３００Ｈｚ）での張力を監視することができる。別個の制御部は、ストリップに付与された負荷が変動するに従って、ロールが垂直方向に動くことを可能にすることができる。両方の油圧シリンダの組み合わせられた圧力が負荷のゆれに起因して変動するに従って、制御部は、圧電アクチュエータを用いて、アセンブリ内の油の全量を変化させることができる。一例では、この作用によって、０．２５ｍｍの移動を作り出すことができ、これは、入りストリップ速度における変化を取り扱うのに十分に大きいものであることができる。
【００８４】
いくつかのケースでは、圧電補助装置の使用によって、高速で独立型の傾斜制御ループのあらゆる必要性を取り除くことができる。いくつかのケースでは、サーボ弁の性能への依存がより低い可能性があるが、これは、圧電装置の周波数範囲がサーボ弁の流れ性能を超える場合が多いためである。いくつかのケースでは、油圧回路を用いて、ダイヤフラムの圧電側の差圧を維持することがある。いくつかのケースでは、ストリップ張力をフィードバック変数として用いることがある。一定の状況下では、中央ロールを動かすために必要とされる加速力に起因して、流体圧単独で何らかの誤差を発生させる可能性がある。
【００８５】
図６は、本開示のある特定の態様による、圧電アクチュエータ６０４を備える高速張力調整器６００の部分切取等角図である。ロール止め６０６は、ブライドルの中央ロール６０２を支持することができる。いくつかのケースでは、中央ロール６０２の代わりに、異なる偏向装置、例えばハイドロプレーンまたはワイパーが用いられる。
【００８６】
圧電アクチュエータ６０４は、ロール止め６０６を支持部６０８と結合させることができる。いくつかのケースでは、支持部６０８は、中央ロール６０２全体を支持するヨークであることができる。圧電アクチュエータ６０４に与えられる電流によって、圧電アクチュエータ６０４が拡張または後退することによって変形し、それによって中央ロール６０２を上方または下方に動かすことができる。図６に見られるように、中央ロール６０２は、各側に１つずつ２つの圧電アクチュエータ６０４によって支持されることができる。各圧電アクチュエータ６０４は、互いに対して並行に、または連続して機械的に配置され、中央ロール６０２に所望の移動を発生させる１つ以上の個々の圧電装置を含むことができる。中央ロール６０２の垂直移動を用いて、一定のストリップ張力を維持する。
【００８７】
いくつかのケースでは、単一の圧電装置が、全電圧でおよそ０．１％乃至０．１５％まで長さを変化させることが可能であり、３０ＭＰａ／ｍｍ２の範囲の力を生成することができる。例えば、直径およそ５６ｍｍ及び長さおよそ１５４ｍｍを有する市販の標準的な圧電スタックは、およそ７９ＫＮの阻止力及びおよそ１８０μｍの長さ変化を発生させることができる。
【００８８】
ストリップ張力を維持することは、与えられた張力に等しいアクチュエータ力に加えて、中央ロール６０２を垂直方向に加速するために要する力（例えば、ハイドロフォイルまたは中央ロール６０２よりも小さな質量を有する他の偏向器を用いることによって低減されることができる）を必要とする可能性がある。例えば、中央ロール６０２アセンブリの重量がおよそ５００Ｋｇｆであり、及び加速度およそ１３９ｍｍ／ｓｅｃ２（１４０ヘルツで１８０μｍ）であると仮定すると、この加速力は、およそ７．１ＫＮである。
【００８９】
いくつかのケースでは、圧電アクチュエータ６０４の長さを最大にして、利用可能である最も大きな長さ変化を達成する。
【００９０】
圧電アクチュエータ６０４を制御することは、任意の好適なやり方で行われることができる。一例では、本制御方式は、ストリップ張力制御ループを作り出すことを含む。総ストリップ張力フィードバックは、センサ（例えば、隣接したブライドルロール、例えばワークロールに最も近いロールの各端に装着されたロードセル）によって測定される。制御部は、圧電アクチュエータ６０４を駆動して、目標ストリップ張力を維持することができる。差分制御ループは、差分張力（左右）を、可能な限りゼロに近く維持することができる。
【００９１】
いくつかのケースでは、高速な実行速度（例えば、１００μｓｅｃまたはその周辺、もしくはそれより早い）を有する制御部を用いることができる。デジタル及びアナログ制御の組み合わせを用いることができる。いくつかのケースでは、高電流駆動部を用いることができる。いくつかのケースでは、少なくとも０．１５％の長さ変化をもたらす圧電装置を選択することができる。
【００９２】
高速張力調整器で圧電アクチュエータ６０４のみを用いることによって、多くの可動部品及び油圧部品の必要性をなくすことができる。
【００９３】
図７は、本開示のある特定の態様による、圧延機における振動を制御するためのプロセス７００を図示するフローチャートである。ブロック７０２において、張力変動が検出される。張力変動は、任意の好適なセンサ、例えば図１のセンサ１５２、１５４、１５６、１５８、図１のロードセル１６６、または任意の他の好適なセンサによって検出されることができる。これらの検出された張力変動は、測定変動信号の形式で、制御部に送られることができる。
【００９４】
オプションのブロック７０４において、測定変動信号をフィルタリングして、１／３オクターブの範囲外（例えば、９０〜３００Ｈｚの範囲外、９０〜２００Ｈｚの範囲外、または９０〜１５０Ｈｚの範囲外）で検出されたあらゆる張力変動を取り除くことができる。いくつかのケースでは、１／３オクターブの範囲に近い他の範囲を用いることができる。
【００９５】
ブロック７０６において、張力調整を決定することができる。張力調整は、測定変動信号またはフィルタリングされた信号に基づく単純なフィードバック制御ループに基づくことができる。いくつかのケースでは、張力調整を算出して、適用された張力調整と、測定されたストリップ張力変動との緩衝を最大にすることができる。結果として生じる張力調整は、張力調整信号として送信されることができる。
【００９６】
ブロック７０８において、張力調整信号を用いて、張力調整を適用することができる。張力調整信号は、駆動部に、または高速張力調整器のリニアアクチュエータに直接送られることができる。高速張力調整器によってなされた張力調整は、一定のストリップ張力を維持することを助けることができ、金属ストリップにおける、及び／または圧延機スタンドにおける１／３オクターブの振動を低減させることができる。
【００９７】
プロセス７００の使用によって、張力外乱を導入して、例えば１／３オクターブの範囲での自励振動を低減させることができる。プロセス７００は、図１〜６を含む本明細書に記載されたさまざまなシステム及びアセンブリのいずれかを用いて行うことができる。プロセス７００は、ストリップが圧延機スタンドに、または圧延機スタンド間に入る前に適用することができる。いくつかのケースでは、プロセス７００の使用によって、圧延機スタンドが、プロセス７００なしよりも早い速度で圧延することを可能にすることができる。加えて、１／３オクターブの自励振動の心配なく、圧延機を、スクラップ（例えば、１／３オクターブの自励振動に起因するスクラップ）をより少なくして、より長くかつより早く動作させることができる。プロセス７００を用いて、時間、費用、及び資源の著しい節約を達成することができる。
【００９８】
図８は、本開示のある特定の態様による、圧電補助装置８１４が拡張状態である油圧アクチュエータ８００の断面図である。油圧アクチュエータ８００は、任意の油圧アクチュエータ、例えば図１、３、及び４を参照して本明細書で開示されたものであることができる。油圧アクチュエータ８００は、内部にピストン８０４を支持するシリンダ本体８０２を含むことができる。シリンダ本体８０２は、その内部に油圧流体８０６を循環させてピストン８０４を操作することができる駆動キャビティ８０８（例えば、流体チャンバ）を含む。油圧流体８０６は、制御部８２４（例えば、図２の制御部２２０、２２２等）によって制御可能である油圧駆動部８２６（例えば、サーボ弁及び／または他の部品）によって循環させることができる。油圧流体８０６は、シリンダポート８１０、８１２を通して循環させて、ピストン８０４を上下させることができる。
【００９９】
ピストン８０４は、１つ以上の凹部８３０を有するピストンヘッド８２８を含むことができる。圧電補助装置８１４は、各凹部８３０内部に位置することができる。いくつかのケースでは、多数の凹部８３０は、全ピストンヘッド８２８にわたって広がり、圧電補助装置８１４によって作動可能である表面積量を最大にすることができる。代替のケースでは、圧電補助装置が駆動キャビティ８０８の容積を変化させることが可能である限り、圧電補助装置は、ピストンヘッドのそばの他の場所に位置することができる。
【０１００】
図８に見られるように、各圧電補助装置８１４は、サブピストン８１６に結合された圧電装置８３２（例えば、圧電スタック）を含む。サブピストン８１６は、凹部８３０内部でピストンのように作用し、軸方向に動いてエンドプレート８３４の位置を調整する。多数のサブピストン８１６が、単一のエンドプレート８３４に作用して、さらなる作動力を提供することができる。いくつかのケースでは、エンドプレート８３４を用いないか、または多数のエンドプレート８３４を用いる。サブピストン８１６の移動によって、例えばエンドプレート８３４の移動を通して、駆動キャビティ８０８の容積の変化を生じさせることができる。
【０１０１】
圧電装置８３２に電流が与えられると、圧電装置８３２は、拡張するかあるいは後退するように変形して、それによってサブピストン８１６を推し進めるかまたは引っ張ることができ、そしてこれによってエンドプレート８３４を押し進めるかまたは引っ張ることができる。逆方向電流を与えて、圧電装置８３２を反対方向に変形させることができる。圧電補助装置８１５が拡張状態にある場合、これらは駆動キャビティ８０８の容積を減少させる。
【０１０２】
配線８１８は、配線ポート８２０を通して、各圧電装置８３２を制御部８２４と結合させることができる。任意には、圧電駆動部は、圧電装置８３２を駆動することができ、圧電デライバは、制御部８２４によって制御されることができる。ピストン８０４の内側凹部は、エンドキャップ８２２によって覆われることができ、これはピストン８０４に結合される。
【０１０３】
圧電装置８３２が非常に高い周波数で動作することができるため、圧電補助装置８１４は、速度を増大させることができ、それによって油圧アクチュエータ８００が機能することができる。単一の油圧アクチュエータ８００が、１つ以上の圧電補助装置８１４を含むことができる。
【０１０４】
高周波数張力外乱に対応するために、圧電アクチュエータは、弁とシリンダとの間に位置させることができる。圧電補助装置は、油圧流体圧力の関数として、油圧流体の容積を変化させることができる。圧力の変動に従って、圧電装置の長さが変化する。
【０１０５】
図９は、本開示のある特定の態様による、圧電補助装置８１４が後退状態である図８の油圧アクチュエータ８００の断面図である。圧電補助装置８１４内部の圧電装置８３２の作動によって、サブピストン８１６をピストンヘッド８２８の凹部８３０の中に後退させ、それによって駆動キャビティ８０８の有効容積を低減させることができる。エンドプレート８３４を用いた場合、サブピストン８１６の後退によって、エンドプレート８３４の後退が生じ、それによって駆動キャビティ８０８の有効容積が低減する。
【０１０６】
サブピストン８１６が後退して、駆動キャビティ８０８の有効容積が低減すると、ピストン８０４及びエンドキャップ８２２は、特に油圧流体８０６が非圧縮性である場合には、シリンダ本体８０２に対して内側に（例えば、図８〜９の上方に）動く必要がある。油圧流体８０６が、シリンダ本体８０２のシリンダポート８１０、８１２間を流れることを可能にすることができる。制御部８２４は、油圧駆動部８２６の制御を継続することができ、電気ポート８２０を通した配線８１８を介して、圧電装置８３２を制御することができる。
【０１０７】
圧電補助装置８１４の作動を通して達成された、例えば拡張状態（例えば、図８）と後退状態（例えば、図９）との間でのこの少量のリニア移動は、きわめて高速で（例えば、またはおよそ９０ヘルツを上回る）生じさせることができる。圧電補助装置８１４が油圧流体８０６とピストン８０４との間に位置付けられるため、ピストン８０４の移動を実現するために、油圧流体８０６の移動は最小限である。
【０１０８】
図に図示されるかまたは上述された構成要素の異なる配置に加えて、図示されていないかまたは記載されていない構成要素及びステップが可能である。同様に、いくつかの特徴及び副次的な組み合わせが有用であり、他の特徴及び副次的な組み合わせに対する言及なしに使用され得る。
【０１０９】
例示の実施形態を含む、先に述べられた実施形態の記載は、例示及び説明のみを目的として提示され、開示された厳密な形式に徹底するかまたは限定することが意図されていない。当業者においては、数々のその改変、適用、及び使用が明らかであろう。
【０１１０】
以下で用いられる場合、一連の実施例に対するあらゆる言及は、それらの実施例の各々に対する選言的な言及として理解されるべきである（例えば、「実施例１〜４」は、「実施例１、２、３、または４」として理解されるべきである）。
【０１１１】
実施例１は、スタンド間に、中央ブライドルロール、作動偏向ロール、または作動シートワイパーからなる群から選択される張力調整装置と、通常はおよそ９０〜３００ヘルツの範囲の１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数で生じるスタンド間ストリップ張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように設計された制御システムとを含む、２つ（またはそれ以上）のスタンドのタンデム冷間圧延機である。
【０１１２】
実施例２は、実施例１の圧延機であって、制御システムが、張力調整装置の各端に近接して位置する少なくとも２つの油圧シリンダと、位置制御ループ及び高速引張ループを有する制御部とを備え、高速引張ループが、通常はおよそ９０〜１５０ヘルツの範囲の１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成され、位置制御ループが、より低い周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を維持するように構成される。
【０１１３】
実施例３は、実施例１の圧延機であって、制御システムは、張力調整装置の各端に近接して位置する少なくとも２つの油圧シリンダと、少なくとも２つの油圧シリンダの各々と張力調整装置との間に位置付けられた複数の圧電アクチュエータと、位置制御ループ及び別個の制御部を有する制御部とを備え、別個の制御部は、通常はおよそ９０〜３００ヘルツの範囲の１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成され、位置制御ループは、より低い周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を維持するように構成される。
【０１１４】
実施例４は、実施例３の圧延機であって、１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数は、通常はおよそ９０〜２００ヘルツの範囲である。
【０１１５】
実施例５は、実施例１の圧延機であって、制御システムは、張力調整装置の各端に近接して位置する少なくとも２つの圧電スタックと、通常はおよそ９０〜３００ヘルツの範囲の１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成されたストリップ張力制御ループを有する制御部とを備える。
【０１１６】
実施例６は、実施例５の圧延機であって、１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数は、通常はおよそ９０〜２００ヘルツの範囲である。
【０１１７】
実施例７は、実施例１の圧延機であって、制御システムは、少なくとも２つの圧電スタックであって、各圧電スタックが、張力調整装置を支援する中央フレームの各側の調整可能なエンドストップの上面に位置する、圧電スタックと、通常はおよそ９０〜３００ヘルツの範囲の１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成されたストリップ張力制御ループを有する制御部とを備える。
【０１１８】
実施例８は、実施例７の圧延機であって、１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数は、通常はおよそ９０〜２００ヘルツの範囲である。
【０１１９】
実施例９は、圧延機スタンドの上流に位置付けられたアンコイラと、中央ブライドルロール、作動偏向ロール、または作動シートワイパーからなる群から選択される張力調整装置と、アンコイラと圧延機スタンドとの間の張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように設計された制御システムとを備える、単一スタンドの圧延機である。
【０１２０】
実施例１０は、実施例９の圧延機であって、制御システムは、張力調整装置の各端に近接して位置する少なくとも２つの油圧シリンダと、位置制御ループ及び高速引張ループを有する制御部とを備え、高速引張ループは、通常はおよそ９０〜１５０ヘルツの範囲の１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成され、位置制御ループは、より低い周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を維持するように構成される。
【０１２１】
実施例１１は、実施例９の圧延機であって、制御システムが、張力調整装置の各端に近接して位置する少なくとも２つの油圧シリンダと、少なくとも２つの油圧シリンダの各々と張力調整装置との間に位置付けられた複数の圧電と、位置制御ループ及び別個の制御部を有する制御部とを備え、別個の制御部が、通常はおよそ９０〜３００ヘルツの範囲の１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成され、位置制御ループが、より低い周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を維持するように構成される。
【０１２２】
実施例１２は、実施例１１の圧延機であって、１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数は、通常はおよそ９０〜２００ヘルツの範囲である。
【０１２３】
実施例１４は、実施例９の圧延機であって、制御システムが、張力調整装置の各端に近接して位置する少なくとも２つの圧電スタックと、通常はおよそ９０〜３００ヘルツの範囲の１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成されたストリップ張力制御ループを有する制御部とを備える。
【０１２４】
実施例１４は、実施例１３の圧延機であって、１／３オクターブの周波数圧延機スタンド共振が、通常はおよそ９０〜２００ヘルツの範囲である。
【０１２５】
実施例１５は、実施例９の圧延機であって、制御システムが、少なくとも２つの圧電スタックであって、各圧電スタックが、張力調整装置を支援する中央フレームの各側の調整可能なエンドストップの上面に位置する、圧電スタックと、通常はおよそ９０〜３００ヘルツの範囲の１／３オクターブの圧延機スタンド共振の周波数で生じる張力外乱に応じて、張力調整装置の垂直方向の配置を変更するように構成されたストリップ張力制御ループを有する制御部とを含む。
【０１２６】
実施例１６は、実施例１５の圧延機であって、１／３オクターブの周波数圧延機スタンド共振が、通常はおよそ９０〜２００ヘルツの範囲である。
【０１２７】
実施例１７は、圧延機スタンドの入口に近接して位置付け可能であり、圧延機スタンドに入る金属ストリップの張力を調整するための張力調整器と、圧延機スタンドに入る金属ストリップの、９０ヘルツまたはそれ以上での張力変動を測定するためのセンサと、センサ及び前記張力調整器に結合されて、張力調整器を作動させて、測定された張力変動に応じて金属ストリップの張力を調整するための制御部とを備えるシステムである。
【０１２８】
実施例１８は、実施例１７のシステムであって、張力調整器が、金属ストリップの長さを格納することが可能である偏向装置と、偏向装置を操作して、およそ９０ヘルツまたはそれを上回る速度で、格納された金属ストリップの長さを変更するための少なくとも１つのアクチュエータとを含む。
【０１２９】
実施例１９は、実施例１８のシステムであって、偏向装置が、中央ブライドルロール、偏向ロール、シートワイパー、及びハイドロプレーンからなる群から選択される。
【０１３０】
実施例２０は、実施例１８または１９のシステムであって、少なくとも１つのアクチュエータが、偏向装置の両端に位置付けられた一対のリニアアクチュエータである。
【０１３１】
実施例２１は、実施例１８または１９のシステムであって、少なくとも１つのアクチュエータが、ヨークを通して偏向装置に結合される。
【０１３２】
実施例２２は、実施例１８または１９のシステムであって、少なくとも１つのリニアアクチュエータの各々が、圧電アクチュエータである。
【０１３３】
実施例２３は、実施例１８または１９のシステムであって、少なくとも１つのリニアアクチュエータの各々が、油圧アクチュエータである。
【０１３４】
実施例２４は、実施例２３のシステムであって、少なくとも１つのリニアアクチュエータの各々が、油圧アクチュエータに結合された圧電補助装置をさらに備える。
【０１３５】
実施例２５は、実施例１７〜２４のシステムであって、センサが、金属ストリップの張力変動を示す振動を検出するために、圧延機スタンドに結合される。
【０１３６】
実施例２６は、実施例１７〜２４のシステムであって、センサが、圧延機スタンドに近接して位置付け可能であるローラに結合された、少なくとも１つのロードセルである。
【０１３７】
実施例２７は、それらの間に金属ストリップを通過させることができる頂部ワークロール及び底部ワークロールを有する圧延機スタンドと、金属ストリップが圧延機スタンドに入るときに金属ストリップの張力を調整するために、圧延機スタンドの上流に位置付け可能である張力調整器と、１／３オクターブの自励振動を示す振動を検出するために、圧延機スタンドに、またはその近傍に位置付け可能であるセンサと、センサ及び張力調整器に結合されて、１／３オクターブの自励振動を示す振動の検出に応じて、金属ストリップの張力の調整を引き起こす制御部とを備える冷間圧延機である。
【０１３８】
実施例２８は、実施例２７の圧延機であって、張力調整器が、先行する圧延機スタンドであり、先行する圧延機スタンドが、先行する圧延機スタンドのロールギャップを調整することによって、金属ストリップの前記張力を調整する。
【０１３９】
実施例２９は、実施例２７の圧延機であって、張力調整器が、金属ストリップの長さを格納することが可能である偏向装置と、およそ９０ヘルツまたはそれ以上での速度で、前記格納された金属ストリップの長さを変更するために、偏向装置を操作するための少なくとも１つのアクチュエータとを備える。
【０１４０】
実施例３０は、実施例２９の圧延機であって、少なくとも１つのアクチュエータが、圧電装置を備える。
【０１４１】
実施例３１は、圧延機スタンド上で金属ストリップを圧延することであって、金属ストリップが入口張力を有することと、およそ９０ヘルツまたはそれ以上での入口張力の変動を検出することと、検出された変動に応じて金属ストリップの入口張力を調整することとを含む方法である。
【０１４２】
実施例３２は、実施例３１の方法であって、入口張力を調整することが、圧延機スタンドの上流に位置する先行する圧延機スタンドのロールギャップを調整することを含む。
【０１４３】
実施例３３は、実施例３１の方法であって、偏向装置において金属ストリップの長さを格納することをさらに含み、入口張力を調整することが、格納された金属ストリップの長さを調整することを含む。
【０１４４】
実施例３４は、実施例３１〜３３の方法であって、入口張力を調整することが、圧電アクチュエータを作動させることを含む。
【０１４５】
実施例３５は、検出された変動をフィルタリングして、およそ９０ヘルツを下回り、およそ３００ヘルツを上回る変動を除外することをさらに含む、実施例３１〜３４の方法である。
【０１４６】
実施例３５は、実施例３１〜３５の方法であって、入口張力の変動を検出することが、圧延機スタンドのロールギャップの変化を検出することを含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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