(57)【要約】【課題】圧延機の微小な異常振動を常時監視して、早期発見を図ることを可能にする。【解決手段】レバース式冷間圧延機１で微小異常振動の監視を行う監視装置２０は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２１、リレー２２および警報器２３を含む。バンドパスフィルタ２１は、センサ１６が検出する圧下シリンダ１５の位置信号に含まれる特定の周波数の成分のみを選択的に通過させる。リレー２２は、タイマを含み、時間的な判断を行う。警報器２３は、異常振動が検出されるときに、異常の告知を行う警報を出す。監視装置２０には、板厚計１３，１４の計測値の差として板厚偏差信号を入力することもできる。【選択図】      図１
2004298884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延機によって圧延される金属帯の板厚に、異常な変動が生じないように監視する圧延機の板厚変動監視方法において、
板厚変動に影響を及ぼす圧延機の微小異常振動の周波数を異常周波数として予め求めておき、
圧延機の上部中央に設置される圧下シリンダの位置信号、または圧延機の入側と出側とに設置される板厚計の計測値の差である板厚偏差信号に含まれる異常周波数の成分を、フィルタで選択的に抽出しながら監視し、
該異常周波数の成分が予め設定される基準よりも大きい条件を満たすときに、異常な板厚変動が生じていると判断して、予め設定される警報動作を行うことを特徴とする圧延機の板厚変動監視方法。
【請求項２】
圧延機によって圧延される金属帯の板厚に、異常な変動が生じないように監視する圧延機の板厚変動監視装置において、
圧延機の上部中央に設置される圧下シリンダの圧下位置、または圧延機の入側と出側との間の板厚偏差のうちの少なくとも一方を検出するセンサと、
センサからの検出信号から、板厚変動に影響を及ぼす圧延機の微小異常振動の周波数に対応する成分を、異常周波数成分として選択的に抽出するフィルタと、
フィルタによって抽出される該異常周波数の成分が予め設定される基準よりも大きい条件を満たすときに、異常な板厚変動が生じていると判断して、予め設定される警報動作を行う警報手段とを含むことを特徴とする圧延機の板厚変動監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延機によって圧延される金属帯の板厚に異常な変動が生じないように監視する圧延機の板厚変動監視方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、冷間圧延機、特に複数の圧延スタンドで連続的に金属帯の圧延を行うタンデム方式の圧延機で、入側と出側との間の板厚差に生じる異常変動をＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理に基づいて監視し、異常変動が生じるときには、警報を発生して異常板厚変動を伴う圧延を停止したり、異常変動の周期性に着目して、複数の圧延スタンドから変動の原因となっている圧延ロールを特定する技術が提案されている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
たとえば、カラー陰極線管（ＣＲＴ）のシャドウマスク材に使用される３６％ニッケル（Ｎｉ）鉄（Ｆｅ）合金は、０．１〜１．０ｍｍ程度の薄い板厚に圧延する必要があるけれども、平坦度などの品質要求レベルが極めて高い。圧延に使用する圧延機も、タンデム方式ではなく、一対のワークロールを多数のバックアップロールで支持するゼンジミア型などのクラスタ圧延機を使用し、１台の圧延機で圧延方向を反転しながら複数の圧延パスを実行するレバース方式の圧延機が用いられる。前述の従来技術によれば、圧延設備の入側および出側にＸ線使用による板厚計を設け、板厚偏差信号をＦＦＴアナライザを含む周波数解析装置で解析して、変動要因の周波数を測定することが考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２００４２１号公報
【特許文献２】
特開平１０−１９２９３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＦＦＴアナライザでは、板厚偏差信号をアナログ／デジタル変換し、デジタル信号についてＦＦＴ処理を行って得られる周波数スペクトルの中から異常な変動に対応する成分を判断する必要がある。異常な変動に対応する成分の振幅が小さいときは、アナログ／デジタル変換のダイナミックレンジ未満となってデジタル信号には反映されない可能性がある。この判断は、常時人がその装置を見て行う必要があり、原因の特定にかなりの時間を要する。また、異常の初期段階では、異常振動の振幅が小さいため、目視確認が困難であるなど、迅速な対応を取るにはかなりの問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、圧延機の微小な異常振動を常時監視して、早期発見を図ることが可能な圧延機の板厚変動監視方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧延機によって圧延される金属帯の板厚に、異常な変動が生じないように監視する圧延機の板厚変動監視方法において、
板厚変動に影響を及ぼす圧延機の微小異常振動の周波数を異常周波数として予め求めておき、
圧延機の上部中央に設置される圧下シリンダの位置信号、または圧延機の入側と出側とに設置される板厚計の計測値の差である板厚偏差信号に含まれる異常周波数の成分を、フィルタで選択的に抽出しながら監視し、
該異常周波数の成分が予め設定される基準よりも大きい条件を満たすときに、異常な板厚変動が生じていると判断して、予め設定される警報動作を行うことを特徴とする圧延機の板厚変動監視方法である。
【０００８】
本発明に従えば、板厚変動に影響を及ぼす圧延機の微小異常振動の周波数を異常周波数として予め求めておく。圧延機の上部中央に設置される圧下シリンダの位置信号、または圧延機の入側と出側とに設置される板厚計の計測値の差である板厚偏差信号に含まれる異常周波数の成分を、フィルタで選択的に抽出しながら監視するので、異常周波数の成分の振幅が小さくても、容易に監視することができる。異常周波数の成分が予め設定される基準よりも大きい条件を満たすときに、異常な板厚変動が生じていると判断して、予め設定される警報動作を行うので、異常振動の早期発見を図り、迅速な対応を取ることができる。
【０００９】
さらに本発明は、圧延機によって圧延される金属帯の板厚に、異常な変動が生じないように監視する圧延機の板厚変動監視装置において、
圧延機の上部中央に設置される圧下シリンダの圧下位置、または圧延機の入側と出側との間の板厚偏差のうちの少なくとも一方を検出するセンサと、
センサからの検出信号から、板厚変動に影響を及ぼす圧延機の微小異常振動の周波数に対応する成分を、異常周波数成分として選択的に抽出するフィルタと、
フィルタによって抽出される該異常周波数の成分が予め設定される基準よりも大きい条件を満たすときに、異常な板厚変動が生じていると判断して、予め設定される警報動作を行う警報手段とを含むことを特徴とする圧延機の板厚変動監視装置である。
【００１０】
本発明に従えば、圧延機の板厚変動監視装置は、圧延機によって圧延される板厚に、異常な変動が生じないように監視するために、センサと、フィルタと、警報手段とを含む。センサは、圧延機の上部中央に設置される圧下シリンダの圧下位置、または圧延機の入側と出側との間の板厚偏差のうちの少なくとも一方を検出するので、圧延される板厚に異常な変動が生じれば、圧下位置または板厚偏差として検出される。フィルタは、センサからの検出信号から、板厚変動に影響を及ぼす圧延機の微小異常振動の周波数に対応する成分を、異常周波数成分として選択的に抽出するので、異常周波数成分が微小な段階でも、選択的に抽出することができる。警報手段は、フィルタによって抽出される異常周波数の成分が予め設定される基準よりも大きい条件を満たすときに、異常な板厚変動が生じていると判断して、予め設定される警報動作を行うので、異常振動の早期発見を図り、迅速な対応を取ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態として、圧延機の板厚変動監視を行う概略的な構成を示す。本実施形態は、レバース式冷間圧延機１で微小異常振動の監視を行う。レバース式冷間圧延機１は、一対の比較的小径のワークロール２，３を複数の中間ロール４，５で支え、さらに中間ロール４，５をより多数かつ大径のバックアップロール６，７で支えるゼンジミア型の圧延機である。ワークロール２，３間には、圧延を行う金属帯１０が通板される。金属帯１０が一方のコイル１１から引出されて他方のコイル１２に巻取られる間に、１パスの圧延が行われる。次のパスでは、前のパスで金属帯１０を巻取った他方のコイル１２から金属帯１０が引出され、一方のコイル１１側に巻取られる。レバース式冷間圧延機１では、金属帯１０を通板する方向を交互に変更しながら、圧延を複数パス行い、薄い金属帯も高品質で得ることができる。
【００１２】
板厚の管理は、金属帯１０の通板経路に沿って、レバース式冷間圧延機１の両側に配置される板厚計１３，１４による板厚の計測に基づいて行われる。板厚計１３，１４は、Ｘ線などを使用して、設置部分を通過する金属帯１０の板厚を連続的に計測し、計測結果を表す信号をそれぞれ導出する。圧延パスによって、各板厚計１３，１４は、レバース式冷間圧延機１に対して入側となったり出側となったりするけれども、両方の板厚計１３，１４で計測される板厚の差は、圧延による板厚の変化を表す。ただし、入側から出側まで金属帯１０が通板する時間を補正して、同一の部分で板厚の差を比較する必要がある。
【００１３】
レバース式冷間圧延機１で金属帯１０を圧延するための荷重は、上側のバックアップロール６に対して、圧下シリンダ１５によって加えられる。金属帯１０の板厚変動は、上側のワークロール２および中間ロール４を介してバックアップロール６に伝達されるので、圧下シリンダ１５の作動位置を検出すれば、板厚の監視を行うことができる。本実施形態では、圧下シリンダ１５の作動位置を位置センサ１６で検出し、検出結果を表す位置信号を監視装置２０に入力する。
【００１４】
監視装置２０は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２１、リレー２２および警報器２３を含む。バンドパスフィルタ２１は、センサ１６が検出する圧下シリンダ１５の位置信号に含まれる特定の周波数の成分のみを選択的に通過させる。リレー２２は、タイマを含み、時間的な判断を行う。警報器２３は、異常振動が検出されるときに、異常の告知を行う警報を出す。監視装置２０には、板厚計１３，１４の計測値の差として板厚偏差信号を入力することもできる。
【００１５】
図２は、図１に示す監視装置２０の概略的な動作を示す。ステップｓ１では、図１に示すように、レバース式冷間圧延機１の上部中央に設置される圧下シリンダ１５の位置信号、または金属帯１０の通板経路の入側と出側とにそれぞれ配置される板厚計１３，１４からの板厚偏差信号のいずれかを、監視装置２０に入力する。監視装置２０では、ステップｓ２で、バンドパスフィルタ２１を含むフィルタ装置による信号の抽出を行う。ステップｓ３では、信号の周波数がバンドパスフィルタ２１の通過帯域である周波数についての閾値以上となっているか否かを判断する。閾値に達していない成分は通過させない。バンドパスフィルタ２１を通過する成分については、ステップｓ４で、電圧レベル（圧下シリンダの位置信号または板厚偏差信号）が電圧レベルについての閾値以上になっているか否かを判断する。閾値以上となるときは、ステップｓ５で、リレー２２に入力され、ステップｓ４で電圧レベルが閾値以上となっている時間が時間についての閾値以上継続するか否かを判断する。時間が閾値以上と判断するときは、ステップｓ６で警報等、予め設定されている動作を行う。
【００１６】
図３および図４は、図１のレバース式冷間圧延機１で圧下部分の構成を示す。図３は部分的に切開いて斜視する状態を示し、図４は断面構成を簡略化して示す。図４に示すように、圧下シリンダ１５は、上方のバックアップロール６に圧下力を及ぼす。バックアップロール６には、大径のバックアップロール６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、大径のバックアップロール６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに比較すれば小径のバックアップロール６ｅなどが含まれる。圧下シリンダ１５は、たとえば油圧などによって圧下力を発生し、下端のラック２５を下方に押圧する。ラック２５には、大径のバックアップロール６ａ，６ｂに軸が偏心している状態で装着されているピニオン２６に噛合し、圧下力を伝達する。大径のバックアップロール６ａ，６ｂに伝達された圧下力は、比較的小径のバックアップロール６ｅや中間ロール４を介してワークロール２に伝達される。ワークロール２が圧延しているときの板厚変動は、圧下力と逆の経路で圧下シリンダ１５に伝達され、センサ１６が位置変動として検出することができる。
【００１７】
図５は、図１の監視装置２０の概略的な電気的構成を示す。バンドパスフィルタ２１は、複数のバンドパスフィルタ３０を並列に有する。たとえば５つのバンドパスフィルタ３０を使用するときには、通過帯域の中心周波数として、１５Ｈｚ、２０Ｈｚ、２５Ｈｚ、３０Ｈｚ、および３５Ｈｚなどのように、５Ｈｚおきに設定することができる。各バンドパスフィルタ３０を通過した信号のレベルは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が線状に配置されてバーグラフ状のレベル表示を行うことができるバーＬＥＤ３１をドライバＩＣ３２で駆動して表示することができる。ドライバＩＣ３２としては、たとえばローム株式会社からＢＡ６８２Ａの製品名で販売されているものを使用することができる。５つの信号は、バーＬＥＤ３１で予め設定される位置まで表示するレベルを超えると、切換スイッチ３３に導出される。したがって、バーＬＥＤ３１およびドライバＩＣ３２は、電圧レベルの弁別も行っていることになる。
【００１８】
切換スイッチ３３では、５つの周波数のうちので１つが選択され、リレー２２のタイマ３４に入力される。タイマ３４は、米国のシグネティック社からＮＥ５５５の製品名で販売され、多くの製造業者からの「５５５」を含む商品名で販売されているタイマＩＣなどを使用し、切換スイッチ３３で選択した信号が一定の時間継続すると、リレー３５を起動させる。リレー３５が起動すると、警報器２３としてのランプ３６やブザー３７を作動させる。プロセス管理コンピュータなどに信号を送るようにすることもできる。なお、入力側には入力アンプ３８を設け、入力アンプ３８の出力を５つのバンドパスフィルタ３０に並列に入力する。切換スイッチ３３で選択されていない周波数のバンドパスフィルタ３０、バーＬＥＤ３１およびドライバＩＣ３２にも信号は入力しているので、それぞれのバーＬＥＤ３１による表示は見ることができる。
【００１９】
本実施形態では、バンドパスフィルタ３０として、オペアンプ４０と、コンデンサ４１、抵抗４２、コンデンサ４３および抵抗４４で形成されるアナログ回路を用いる。このバンドパスフィルタ３０は、コンデンサ４１および抵抗４２による微分回路でハイパスフィルタを形成し、コンデンサ４３および抵抗４４による積分回路でローパスフィルタを形成し、ハイパスフィルタのカットオフ周波数よりもローパスフィルタのカットオフ周波数を高くしておき、その間を通過周波数帯域としている。オペアンプ４０を使用して、より急峻な周波数選択特性を得ることができるバンドパスフィルタも容易に形成することができる。
【００２０】
図６は、図１の板厚計１３，１４から得られる圧延パスの出側と入側との板厚計測信号をＦＦＴ処理で周波数スペクトルに変換している状態を示す。（ａ）は出側で、（ｂ）は入側を示す。この例では、出側に入側には存在しない周波数ｆｘの異常振動が含まれていることが判る。このようなデータに基づいて、監視装置２０のバンドパスフィルタ２１では、監視対象となる異常周波数に通過周波数帯域を合わせる。
【００２１】
図７は、監視装置２０によって監視される異常周波数についての出力変動を示す。（ａ）は金属帯１０として１パス分の圧延開始時に圧延されるトップ部分を示し、（ｂ）は１パス分の圧延の最後に圧延されるボトム部分を示す。このチャートから、Ａ，Ｂの２種類の周期性が見出される。
【００２２】
図８は、図１のレバース式冷間圧延機１で使用する圧延ロールの径の例を示す。（ａ）で示すワークロール（ＷＲ）２，３は、全部で６パス圧延を行う途中で交換する。（ｂ）で示す中間ロール（ＩＭＲ）４，５および（ｃ）で示すバックアップロール（ＢＵＲ）６，７は、交換しない。
【００２３】
図７に示す周期性は、長さとして２５２ｍｍのピッチに対応していることが確認された。２５２÷３．１４＝８０．２５なので、図７（ａ）の６パス目の仕上げパスに用いる下ロール径＝７９．９５０に近く、下側のワークロール３が原因であることが推定される。
【００２４】
図９は、ワークロール３の外周に対するＡ，Ｂの位置関係を示す。このような位置関係は、図４に示すように上側のワークロール２が中間ロール４と接触する場合と同様な位置関係であり、図３に示すような上下の対称性から、初期圧下時に、下側のワークロール３が金属帯１０および中間ロール５と接触する衝撃で、タッチマークが生じ、その影響で板厚変動が生じていると推定される。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、板厚変動に影響を及ぼす圧延機の異常振動に対応する異常周波数の成分の振幅が小さくても、フィルタで選択的に抽出して、容易に監視し、異常な板厚変動が生じていると判断するときには、予め設定される警報動作を行うので、異常振動の早期発見を図り、迅速な対応を取ることができる。
【００２６】
さらに本発明によれば、圧延機の上部中央に設置される圧下シリンダの圧下位置、または圧延機の入側と出側との間の板厚偏差のうちの少なくとも一方を検出するセンサからの検出信号から、板厚変動に影響を及ぼす圧延機の微小異常振動の周波数に対応する成分を、フィルタで選択的に抽出する。警報手段は、異常周波数の成分が予め設定される基準よりも大きい条件を満たすときに、異常な板厚変動が生じていると判断して、予め設定される警報動作を行うので、異常振動の早期発見を図り、迅速な対応を取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施のの一形態として、圧延機の板厚変動監視を行う概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す監視装置２０の概略的な動作を示すフローチャートである。
【図３】図１のレバース式冷間圧延機１の圧下部分の構成を、部分的に切開いて示す斜視図である。
【図４】図１のレバース式冷間圧延機１の圧下部分の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】図１の監視装置２０の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図６】図１の板厚計１３，１４から得られる圧延パスの出側と入側との板厚計測信号をＦＦＴ処理で周波数スペクトルに変換している例を示すグラフである。
【図７】図１の監視装置２０によって監視される異常周波数についての出力変動の例を示すグラフである。
【図８】図１のレバース式冷間圧延機１で使用する圧延ロールの径の例を示す図表である。
【図９】図１のワークロール３の外周に対して、図７のＡ，Ｂの位置関係を示す図である。
【符号の説明】
１  レバース式冷間圧延機
２，３  ワークロール
４，５  中間ロール
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，７  バックアップロール
１０  金属帯
１３，１４  板厚計
１５  圧下シリンダ
１６  センサ
２０  監視装置
２１，３０  バンドパスフィルタ
２２，３５  リレー
２３  警報器
３１  バーＬＥＤ
３３  切換スイッチ
３４  タイマ
４０  オペアンプ
【図１】
2004298884.tif 000003
【図２】
2004298884.tif 000004
【図３】
2004298884.tif 000005
【図４】
2004298884.tif 000006
【図５】
2004298884.tif 000007
【図６】
2004298884.tif 000008
【図７】
2004298884.tif 000009
【図８】
2004298884.tif 000010
【図９】
2004298884.tif 000011