(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撓み量を軸方向に変化させて、被圧延材との間に位置するロールに対する押圧力を可変する第１のロールと、軸の先端にテーパが形成された第２のロールと、少なくとも前記第１のロールの押圧力分布及び前記第２のロールの前記テーパにより形成される押圧力分布によって前記被圧延材を形状制御する第３のロールと、前記第１のロールの押圧力分布及び前記第２のロールの押圧力分布によって実現された前記被圧延材の形状実績と前記第１のロールの撓み量と前記第２のロールのテーパ位置とに基づいて、前記第２のロールのテーパ位置を補正するロール位置補正手段とを備え、
各ロールは、
前記第３のロールが前記被圧延材に接触するロールとして配置され、前記第２のロールおよび前記第１のロールが前記被圧延材に接触しないロールとして配置され、かつ、前記被圧延材から遠ざかる方向を外側として、前記第３のロールの外側に前記第２のロールが配置され、前記第２のロールの外側に前記第１のロールが配置され、
前記ロール位置補正手段が、
前記第２のロールのテーパ位置を軸方向に補正することにより、前記被圧延材と前記第２のロールとの間に位置する前記第３のロールに対する押圧力の軸方向の分布を可変する
形状制御装置であって、
前記ロール位置補正手段は、
前記第１のロールの撓み量が不足しているかを判定し、かつ前記第２のロールがシフト可能な圧延速度であるかを判定し、
前記判定の結果、前記第１のロールのたわみ量が不足しており、かつ、前記第２のロールがシフト可能な圧延速度であるときには、前記第２のロールを所望の位置までシフトさせて前記第１のロールの撓み量の不足分を補完することを特徴とする形状制御装置。
【請求項２】
前記ロール位置補正手段は、前記形状実績、前記圧延速度、前記撓み量、及び前記テーパ位置に基づいて、前記第２のロールのテーパ位置が適正か否かを判定するロール位置良否判定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の形状制御装置。
【請求項３】
前記ロール位置補正手段は、さらに、
前記ロール位置良否判定部が前記第２のロールのテーパ位置が適正ではないと判定したとき、前記形状実績と形状目標との偏差に基づいて前記第２のロールのテーパ位置を修正する第２のロール位置修正部を備えることを特徴とする請求項２に記載の形状制御装置。
【請求項４】
前記ロール位置補正手段は、さらに、
前記第２のロール位置修正部が前記第２のロールのテーパ位置を修正したときに、前記形状実績と前記形状目標との偏差に基づいて前記第１のロールの撓み量を修正する第１のロール位置修正部を備えることを特徴とする請求項３に記載の形状制御装置。
【請求項５】
前記ロール位置補正手段は、さらに、
前記形状目標の値を変更して前記第２のロールのテーパ位置を修正する第２のロール目標形状修正部を備えることを特徴とする請求項４に記載の形状制御装置。
【請求項６】
前記ロール位置補正手段は、さらに、
前記第２のロール目標形状修正部が前記第２のロールのテーパ位置を修正したときに、  前記形状目標の値を変更して前記第１のロールの撓み量を修正する第１のロール目標形状修正部を備えることを特徴とする請求項５に記載の形状制御装置。
【請求項７】
さらに、前記被圧延材の圧延実績データを保持し、該圧延実績データに基づいて前記第２のロールのテーパ位置を所望の位置に設定するロール位置設定手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の形状制御装置。
【請求項８】
センヂミア圧延機として用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の形状制御装置。
【請求項９】
撓み量を軸方向に変化させて、被圧延材との間に位置するロールに対する押圧力を可変する第１のロールと、軸の先端にテーパが形成された第２のロールと、少なくとも前記第１のロールの押圧力分布及び前記第２のロールの前記テーパにより形成される押圧力分布によって前記被圧延材を形状制御する第３のロールと、前記第１のロールの押圧力分布及び前記第２のロールの押圧力分布によって実現された前記被圧延材の形状実績と前記第１のロールの撓み量と前記第２のロールのテーパ位置とに基づいて、前記第２のロールのテーパ位置を補正するロール位置補正手段とを備え、
各ロールは、
前記第３のロールが前記被圧延材に接触するロールとして配置され、前記第２のロールおよび前記第１のロールが前記被圧延材に接触しないロールとして配置され、かつ、前記被圧延材から遠ざかる方向を外側として、前記第３のロールの外側に前記第２のロールが配置され、前記第２のロールの外側に前記第１のロールが配置され、
前記ロール位置補正手段が、
前記第２のロールのテーパ位置を軸方向に補正することにより、前記被圧延材と前記第２のロールとの間に位置する前記第３のロールに対する押圧力の軸方向の分布を可変する
形状制御装置によって実行される形状制御方法であって、
前記第１のロールの撓み量が不足しているかを判定し、かつ前記第２のロールがシフト可能な圧延速度であるかを判定するステップと、
前記判定の結果、前記第１のロールのたわみ量が不足しており、かつ、前記第２のロールがシフト可能な圧延速度であるときには、前記第２のロールを所望の位置までシフトさせて前記第１のロールの撓み量の不足分を補完するステップとを含むことを特徴とする形状制御方法。
【請求項１０】
前記第２のロールのテーパ位置がシフトされたとき、前記形状実績と前記形状目標との偏差に基づいて前記第１のロールの撓み量を修正するステップと、
前記形状目標の値を変更して前記第２のロールのテーパ位置を修正するステップと、
前記第２のロールのテーパ位置が修正されたとき、前記形状目標の値を変更して前記第１のロールの撓み量を修正するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の形状制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被圧延材の形状を制御する形状制御装置及び形状制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料を高品質に圧延制御する圧延機としてセンヂミア圧延機が広く知られている。このようなセンヂミア圧延機は薄板を冷間圧延するのに好適であり、種々の形状制御方法が提案されている。例えば、検出形状パターンと目標形状パターンとの差と、基準形状パターンとの類似割合によってアクチュエータの操作量を求めるニューラルネットワークを設け、このニューラルネットワークによって形状をパターン認識し、所定の制御ルールを用いてファジー制御を行うことにより、ＡＳ−Ｕ（アズユー）ロールと第１中間ロールを制御して薄板の形状制御を行っている。なお、このような形状制御を行う場合は、ある形状パターンに対して形状操作を行うという制御ルールを設定する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、制御ルールでは表現できないような特殊な形状パターン（例えば、急峻な形状パターン）の制御方法については、急峻度パターンごとのファジー量を求め、そのファジー量から推定したファジー推論によってＡＳ−Ｕロールの撓み量と第１中間ロールのシフト位置を決定し、所望の形状制御を行っている（例えば、特許文献２参照）。このように、従来のセンヂミア圧延機は、いずれの制御方法を用いる場合でもＡＳ−Ｕロールの撓み量と第１中間ロールのシフト位置を組み合わせて薄板の実形状を修正するための適正な制御を行い、板厚の管理と板の波打ち防止を実現している。なお、ＡＳ−Ｕロールでは薄板の板幅方向全域において形状制御が行われ、第１中間ロールでは薄板の板端のみの形状制御が行われる。
【特許文献１】特許第２８０４１６１号公報（３頁〜４頁、及び図１〜図５参照）
【特許文献２】特許第２６６８８４５号公報（段落番号００１７〜００２２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したように、特許文献１，２を含めた従来のセンヂミア圧延機は、薄板の形状制御を行うアクチュエータとして、ＡＳ−Ｕロールのクラウン調整（つまり、撓み量の調整）と第１中間ロールのシフト位置制御とを使用する必要がある。ところが、第１中間ロールによるシフト位置制御は、薄板の圧延中に第１中間ロールを板幅方向に移動させるため、圧延速度が遅い場合には第１中間ロールをシフトさせることができない場合がある。言い換えれば、圧延速度が遅いと第１中間ロールも低速で回転しているので、第１中間ロールとワークロールとの間に生じる移動方向の摩擦抵抗が大きくなる。したがって、圧延速度が遅い場合には第１中間ロールを板幅方向にシフトさせる際に大きな力が必要になる。その結果、第１中間ロール（第２のロール）が適正な位置にシフトしていない状態では、ＡＳ−Ｕロールのクラウン調整（撓み量の調整）のみで制御が行われ、ＡＳ−Ｕロール（第１のロール）の撓み量に余裕がなくなり、高精度な形状制御を実現することが困難になる。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、圧延速度が遅い場合でも第１のロールの撓み量を適正な範囲に抑えることができる形状制御装置及び形状制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の形状制御装置は、前記の目的を達成するために創案されたものであり、撓み量を変化させて、被圧延材との間の複数のロールへの押圧力を可変する第１のロールと、自己に形成されたテーパの位置を変化させて、被圧延材との間の単数あるいは複数のロールへの押圧力を可変する第２のロールと、少なくとも第１のロールの押圧力及び第２のロールの押圧力によって前記被圧延材を形状制御する第３のロールとを備えた形状制御装置であって、第１のロールの押圧力及び前記第２のロールの押圧力によって実現された被圧延材の形状実績、圧延速度、第１のロールの撓み量、及び第２のロールのテーパ位置に基づいて、第２のロールのテーパ位置を補正するロール位置補正手段を備える構成を採っている。
【０００７】
このような構成によれば、第１のロールの撓み量及び板端部の形状によって第２のロールを強制的にシフトさせることにより、第１のロールの撓み量と第２のロールのシフト位置とを適正な関係にすることができる。これにより、圧延速度が遅い場合でも第１のロールの撓み量が適正な範囲に抑えられ、被圧延材を適正に形状制御することが可能となる。
【０００８】
また、形状制御装置が、第１のロールの撓み量制御と第２のロールのテーパ位置のシフト制御によって被圧延材の形状制御を行うとき、第１のロールの撓み量が制限値に達しても第２のロールがテーパ位置を強制的に変化させて補完させることができる。また、圧延速度が低速で第２のロールがシフト困難であるときでも、第１のロールの撓み量が不足していれば、第２のロールがシフト可能な圧延速度のときに第２のロールを所望の位置までシフトさせて第１のロールの撓み量の不足分を補完する。これによって、形状制御装置は全速度領域において良好な形状を実現することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧延速度が遅い場合でも第１のロールの撓み量を適正な範囲に抑えることができる形状制御装置及び形状制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
《発明の概要》
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）に係る形状制御装置について好適な例としてセンヂミア圧延機を挙げて説明する。本発明に係るセンヂミア圧延機は、あらかじめ、ＡＳ−Ｕロールの撓み量に余裕を持たせてリミッタが設けられている。そして、撓み量がリミッタに達したら、高速圧延を行っているときに第１中間ロールのシフト位置を目標形状に応じて補正する。これにより、ＡＳ−Ｕロールの撓み量に余裕を持たせながら第１中間ロールのシフト位置を適正（最適）な位置に移動させることができるので、高精度な形状制御を行うことが可能な形状制御装置を実現することができる。また、圧延材料の種類や圧延スケジュールなどに応じて第１中間ロールのシフト位置を予め補正しておくことにより、圧延材料の種類や圧延スケジュールごとに、第１中間ロールのシフト位置を適正な位置に短時間でシフトさせることができる。
【００１１】
《発明の背景》
以下、図面を用いて、本発明に係るセンヂミア圧延機の実施形態について詳細に説明するが、まず、理解を容易にするためにセンヂミア圧延機の概要について説明する。
【００１２】
図３は、一般的なセンヂミア圧延機の概念的構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図を示している。図３に示すように、センヂミア圧延機１は、平面上の被圧延材１５に対して厚さ方向両側に２本１組のワークロール１４、上下２本ずつの合計４本からなる第１中間ロール１３、上下３本ずつの合計６本からなる第２中間ロール１２、上下４本ずつの合計８本からなるバックアップロール１６の２０本のロールによって構成されている。また、バックアップロール１６の内、最上部の２本または４本（図３（ａ）では最上部の２本）をＡＳ−Ｕロール１１と呼んでいる。このＡＳ−Ｕロール１１は、図３（ｂ）に示すように、各分割ロール１７の間に、アクチュエータであるサドル１８が挿入された構成となっている。このような構成であるので、ＡＳ−Ｕロール１１は、被圧延材１５との間に複数のロール（第２中間ロール、第１中間ロール１３、ワークロール１４）が設けられている。
【００１３】
センヂミア圧延機１を図３のような構成にすることにより、径の細いワークロール１４に対して他の段のロールからの荷重が集中的に加わるので、一対のワークロール１４によってステンレス等の硬い金属の被圧延材１５を効果的に圧延することができる。例えば、ＡＳ−Ｕロール１１、第２中間ロール１２、及び第１中間ロール１３から６００トンの集中荷重がワークロール１４に加わるので、１０回の圧延制御によって５．０ｍｍの金属材料を０．５ｍｍ又は０．３ｍｍ程度に圧延することができる。なお、このような構成の圧延機は、２０段のロールによって構成されているので２０段センヂミア圧延機とも呼ばれ、金属板の冷間圧延等に好んで用いられている。
【００１４】
センヂミア圧延機１において形状制御を行うロールはＡＳ−Ｕロール１１と第１中間ロール１３である。したがって、ＡＳ−Ｕロール１１及び第１中間ロール１３が行う形状制御の方法について説明する。図４はセンヂミア圧延機の形状制御方法を示す概念図であり、（ａ）はＡＳ−Ｕロールの形状制御方法、（ｂ）は第１中間ロールの形状制御方法を示している。
【００１５】
図４（ａ）の左図に示すように、ＡＳ−Ｕロール１１を撓ませない状態では、被圧延材１５の伸び率は同図下の特性図のように幅方向全域でほぼ均一になっている。しかし、図４（ａ）の右図に示すように、サドル１８の位置を調整することによりＡＳ−Ｕロール１１の撓みを変化させることができる。このようにしてＡＳ−Ｕロール１１を撓ませることにより、被圧延材１５の板幅方向全体の形状を制御することができる。例えば、図４（ａ）の右図に示すように、ＡＳ−Ｕロール１１を中央部分で大きく撓ませて、被圧延材１５の板幅方向中央部でワークロール１４のロールギャップが小さくなるようにＡＳ−Ｕロール１１を操作した場合は、同図下の特性図に示すように、被圧延材１５の板幅方向中央部の伸び率が大きくなる中伸び状態の薄板を得ることができる。
【００１６】
一方、第１中間ロール１３には被圧延材１５の板幅方向片側にテーパが形成されているので、第１中間ロール１３を被圧延材１５の板幅方向にシフトして被圧延材１５に対する第１中間ロール１３のテーパ位置を変えることにより、被圧延材１５の板端部の形状を変化させることができる。
【００１７】
すなわち、図４（ｂ）の左図に示すように、第１中間ロール１３をシフトしない状態では、同図下の特性図に示すように、被圧延材１５の板幅方向全域の伸び率はほぼ均一になっている。しかし、図４（ｂ）の右図に示すように、板幅方向右側にテーパが切ってある第１中間ロール１３を外側（右側）にシフトした場合は、同図下の特性図に示すように、被圧延材１５の板幅方向右側の板端部の形状のみが伸びた状態（つまり、伸び率が大きい状態）となる。
【００１８】
このようにして第１中間ロール１３をシフトすることにより板端の形状制御を行うことができる。なお、第１中間ロール１３は、一般的に、被圧延材１５を挟んで上の２本と下の２本を組にして独立に動かすことができる機械構成となっているため、ロールテーパも上下のロールでそれぞれ板幅方向反対側に設けられている。例えば、圧延材１５を挟んで上の第１中間ロール１３が板幅方向右側にテーパが切ってあれば、圧延材１５を挟んで下の第１中間ロール１３は板幅方向左側にテーパが切ってある。
【００１９】
以上述べたように、センヂミア圧延機１は、ＡＳ−Ｕロール１１と第１中間ロール１３との２組のアクチュエータを用いて、ＡＳ−Ｕロール１１のクラウン調整（つまり、撓み量の調整）と第１中間ロール１３のシフト位置制御とを行っている。このとき、第１中間ロールによるシフト位置制御は、薄板の圧延中に第１中間ロールを板幅方向に移動させるため、圧延速度が遅いと第１中間ロールも低速で回転しているので、第１中間ロールとワークロールとの間に生じる移動方向の摩擦抵抗が大きくなる。そのため、圧延速度が遅い場合には第１中間ロールを板幅方向へシフトするためには大きな力が必要になる。したがって、高精度な形状制御を実現することが困難になる。
【００２０】
図５は、センヂミア圧延機による圧延速度と２つのアクチュエータの形状制御範囲を示す形状制御方法の概念図である。すなわち、図５に示すように、センヂミア圧延機が低速（例えば、０〜１００ｍｐｍ）で運転している場合は、ＡＳ−Ｕロール１１のクラウン調整のみで形状制御を行い、センヂミア圧延機が高速（例えば、１００〜６００ｍｐｍ）で運転している場合は第１中間ロール１３が動作可能となり、ＡＳ−Ｕロール１１のクラウン調整と第１中間ロール１３のシフト位置制御とを利用して形状制御を行っている。
【００２１】
つまり、センヂミア圧延機が低速で運転しているときは、第１中間ロール１３のシフト位置が適正な位置にならないまま、ＡＳ−Ｕロール１１のクラウン調整（撓み量調整）のみで板形状を修正してしまうので、ＡＳ−Ｕロール１１の撓み量の制限値（例えば、１ｍｍ）を超えてしまうことがある。その結果、センヂミア圧延機の安全制御手段が作動して、ＡＳ−Ｕロール１１の制御動作を停止させてしまう事態が発生する。
【００２２】
そこで、第１中間ロール１３のシフトが形状制御で使用可能な速度状態となってから、センヂミア圧延機は、実際の形状とＡＳ−Ｕロール１１の撓み量の実績値を監視して、第１中間ロール１３のシフト位置が適正な位置になるまで第１中間ロール１３のシフト位置を強制的に変更する。また、センヂミア圧延機は、第１中間ロール１３のシフト位置を強制的に変更中の被圧延材１５の形状を適正状態に保つため、ＡＳ−Ｕロール１１のクラウン調整（撓み量調整）を用いた形状制御に対する目標形状のレベルを変更する。さらに、センヂミア圧延機は、第１中間ロール１３のシフト位置が適正となったシフト位置を圧延スケジュールごと又は圧延材料ごとに記憶しておき、第１中間ロール１３の先端部が適正位置となるように第１中間ロール１３のシフト位置を予め設定しておく。このようにして、第１中間ロール１３を強制的に適正位置にシフトすることにより、ＡＳ−Ｕロール１１の撓み量が制限値（リミット）を超えないようにしながら適正な形状制御を行うことができる。
【００２３】
《第１実施形態》
次に、本発明の一実施形態であるセンヂミア圧延機（請求項記載の形状制御装置）の具体的な形状制御方法について詳細に説明する。図１は、センヂミア圧延機を示す構成図である。図１に示すように、センヂミア圧延機１は、ＡＳ−Ｕロール（第１のロール）１１と第１中間ロール（第２のロール）１３の制御によってワークロール（第３のロール）１４を介して被圧延材１５の形状制御を行う圧延機構部と、ＡＳ−Ｕロール１１と第１中間ロール１３に形状制御信号を送信する形状制御装置２（請求項記載の形状制御装置とは異なる。）と、第１中間ロール１３を適正な位置に補正するための補正信号を送信する第１中間ロール位置補正装置（ロール位置補正手段）３と、第１中間ロール１３をあらかじめ適正な位置に設定するための設定信号を送信する第１中間ロール位置設定装置（ロール位置設定手段）４と、被圧延材１５の実形状を検出する形状検出器５と、形状実績値Ｓ１１と形状目標値Ｓ１２との偏差Ｓ１３を求める目標形状設定器６とを備えた構成となっている。
【００２４】
また、形状制御装置２は、ＡＳ−Ｕロール１１のクラウン調整（撓み量調整）を行うＡＳ−Ｕロール形状制御部２１と、第１中間ロール１３のシフト位置制御を行う第１中間ロールシフト形状制御部２２とを備えた構成となっている。
【００２５】
さらに、形状制御装置２への入力信号は、センヂミア圧延機１の出側に設置された形状検出器５によって測定された形状実績値Ｓ１１と目標形状設定器６により設定された各パススケジュールにより決定される形状目標値Ｓ１２との偏差Ｓ１３となる。したがって、ＡＳ−Ｕロール形状制御部２１及び第１中間ロールシフト形状制御部２２は、それぞれ、形状実績値Ｓ１１と形状目標値Ｓ１２との偏差Ｓ１３が最小となるようにフィードバック制御を行う。
【００２６】
ここで、形状実績値Ｓ１１と形状目標値Ｓ１２との偏差Ｓ１３が最小となるようなフィードバック制御について、図を用いて具体的な例を説明する。図６は、センヂミア圧延機の形状制御方法の一例を示す概念図であり、（ａ）は形状偏差がある状態の構成と特性図、（ｂ）は第１中間ロールシフト形状制御部２２によって形状偏差を最小に制御した状態の構成と特性図、（ｃ）はＡＳ−Ｕロール形状制御部２１によって形状偏差を最小に制御した状態の構成と特性図を示している。
【００２７】
例えば、図６（ａ）に示すように、ＡＳ−Ｕロール１１に撓みがなく、かつ、第１中間ロール１３もシフトしていないときは、右の特性図のように板幅方向全域に亘って大きな形状偏差が発生している。このとき、第１中間ロールシフト形状制御部２２は、図６（ｂ）に示すように、上下の中間ロール１３のシフト位置を矢印のように外側に移動して形状偏差を除去しようとする。その結果、右の特性図のように板幅方向全域に亘って形状偏差が最小に制御される。また、ＡＳ−Ｕロール形状制御部２１は、図６（ｃ）に示すように、ＡＳ−Ｕロールの撓み量を変えて形状偏差を除去しようとする。その結果、右の特性図のように板幅方向全域に亘って形状偏差が最小に制御される。
【００２８】
しかしながら、前述したように、第１中間ロール１３がシフトする移動速度はＡＳ−Ｕロール１１の撓み速度に比べて遅く、かつ、第１中間ロール１３の制御効果の範囲は板端部に限られるため、できるだけＡＳ−Ｕロール形状制御部２１を用いてＡＳ−Ｕロール１１の撓み量を制御する必要がある。また、センヂミア圧延機１は、図５に示したように、低速→高速→低速となった後にミルを停止させるという速度パターンで運転しているため、圧延開始時や圧延終了間際の速度が遅い速度領域では、第１中間ロールシフト形状制御部２２による第１中間ロール１３の制御が有効とならない。そのため、速度が遅い速度領域では、ＡＳ−Ｕロール形状制御部２１によるＡＳ−Ｕロール１１の撓み量の制御のみで形状制御を行うことになる。
【００２９】
その結果として、ＡＳ−Ｕロール形状制御部２１によるＡＳ−Ｕロール１１の撓み量の制御においては、図６（ｃ）の構成図のようにＡＳ−Ｕロール１１の撓み量が大きくなり、撓み量のマージン（余裕）がなくなったり撓み量の制限値（リミット）に達したりすることがある。つまり、ＡＳ−Ｕロール１１は、撓みによってロールシャフトが折れることのないように、各サドル１８間に機械的な偏差リミットが設けられているため一定値以上（例えば、１ｍｍ）の撓み動作を行うことができないようになっている。
【００３０】
例えば、図６（ｃ）の構成図のようにＡＳ−Ｕロール１１の撓み量が大きい状態であって、かつ、ＡＳ−Ｕロール１１の各サドル１８間の撓み偏差がリミット値に達してしまった場合は、被圧延材１５の形状が急変したときには、第１中間ロールシフト形状制御部２２が第１中間ロール１３のシフト位置を制御しようとするために形状制御の応答性が悪くなる。また、圧延速度が低速になった場合は、第１中間ロールシフト形状制御部２２による第１中間ロール１３のシフト制御が有効とならないため、結果的に所望の形状制御ができない場合が発生する。
【００３１】
したがって、図６（ｃ）の構成図のようにＡＳ−Ｕロール１１の撓み量が制限値（リミット）に達するほど大きな撓み状態のときは、圧延速度が高速になってから第１中間ロール１３のシフト位置を所望の位置まで変化させるように、第１中間ロールシフト形状制御部２２が第１中間ロール１３のシフト位置を制御し、図６（ｂ）の特性図のように、ＡＳ−Ｕロール１１の撓み量が制限値（リミット）を超えない範囲で形状偏差が最小になるように第１中間ロール１３を制御する手段が必要となる。
【００３２】
再び図１に戻り、第１中間ロール位置補正装置３は、ＡＳ−Ｕロール１１の撓み量が制限値（リミット）に達したときに第１中間ロール１３のシフト位置を補正して形状偏差が最小になるように第１中間ロール１３を制御する手段である。この第１中間ロール位置補正装置３は、形状実績値Ｓ１１と形状目標値Ｓ１２との偏差Ｓ１３及びＡＳ−Ｕロール１１の撓み量、第１中間ロール１３のシフト位置、圧延速度等の圧延実績Ｓ１４を入力して、実形状を目標形状に維持しながら、第１中間ロール１３のシフト位置を適正な位置にするように、第１中間ロールシフト指令Ｓ１５、ＡＳ−Ｕロール位置指令Ｓ１６、第１中間ロールシフト形状制御部２２への目標形状補正値Ｓ１８、及びＡＳ−Ｕロール形状制御部２１への目標形状補正値Ｓ１７を出力する。
【００３３】
第１中間ロール位置補正装置３の動作についてさらに詳しく説明する。図２は、図１のセンヂミア圧延機における第１中間ロール位置補正装置３の内部構成を示す図である。図２に示すように、第１中間ロール位置補正装置３は、第１中間ロール位置良否判定部（ロール位置良否判定部）３０、ＡＳ−Ｕロール目標形状修正部（第１のロール目標形状修正部）３１、第１中間ロール目標形状修正部（第２のロール目標形状修正部）３２、第１中間ロールシフト位置修正部（第２のロール位置修正部）３３、及びＡＳ−Ｕロール位置修正部（第１のロール位置修正部）３４を備えた構成となっている。
【００３４】
第１中間ロール位置良否判定部３０は、形状実績値Ｓ１１と形状目標値Ｓ１２との偏差Ｓ１３及び圧延実績Ｓ１４を用いて、第１中間ロール１３のシフト位置が適正位置であるか否かを判定する。判定は、例えばルールベースを用いて実施する。ルールベースとしては、例えば、『ＡＳ−Ｕロール１１における最端部のサドル１８の位置が閉方向の動作リミットを超過していて、第１中間ロール１３のテーパ位置が板幅内にあり、かつ、実形状板端部が目標形状と一致していれば、第１中間ロール１３のシフト位置を変更する必要がある』といったルールを用いる。
【００３５】
第１中間ロール位置良否判定部３０が、第１中間ロール１３のシフト位置を変更する必要があると判定したら、第１中間ロールシフト位置修正部３３は、第１中間ロールシフト指令Ｓ１５を第１中間ロールシフト形状制御部２２の出力信号に重畳して第１中間ロール１３のシフト位置をランプ状に修正する。シフト位置変更の判定は、ＡＳ−Ｕロール１１の撓み量が不足しているかを判定し、かつ第１中間ロール１３がシフト可能な圧延速度であるかを判定する。また、前記のルールベースが動作した場合は、第1中間ロール１３のシフト位置を外側にシフトして板端部の形状を伸ばすようにする。その結果として、形状が板端部伸びに変化するため、それに応じてＡＳ−Ｕロール形状制御部２１の制御によってＡＳ−Ｕロール１１が動作し、結果的に、ＡＳ−Ｕロール１１における最端部のサドル１８の位置が閉方向動作リミットから外れて安全側に移動する。
【００３６】
また、第１中間ロール１３のシフトを外側にシフトすれば、板端部形状が変化することは予測可能であるので、ＡＳ−Ｕロール形状制御部２１の動作を待たずに、ＡＳ−Ｕロール位置修正部３４が、ＡＳ−Ｕロール位置指令Ｓ１６をＡＳ−Ｕロール形状制御部２１の出力信号に重畳してＡＳ−Ｕロール１１のクラウン調整（撓み量調整）を行ってもよい。
【００３７】
再び、図１に戻り、更に、実形状を一定の偏差内に保ちながら第１中間ロール１３のシフト位置を変更したい場合は、ＡＳ−Ｕロール形状制御部２１及び第１中間ロールシフト形状制御部２２へ入力される目標形状の偏差Ｓ１３を変えることによって実現可能である。例えば、前記のルールベースで第１中間ロール１３のシフト位置の変更が必要であると判定された場合（即ち、ＡＳ−Ｕロール１１の撓み量が不足しており、かつ第１中間ロール１３がシフト可能な圧延速度であるとき）は、第１中間ロールシフト形状制御部２２に入力させる目標形状の偏差Ｓ１３に第１中間ロール目標形状修正部３２から出力された目標形状補正値Ｓ１８を重畳し、第１中間ロールシフト形状制御部２２に入力させる目標形状の偏差Ｓ１３を変更する。この目標形状は、第１中間ロール１３の撓み量を補完するように定められる。これによって、第１中間ロールシフト形状制御部２２は第１中間ロール１３を外側へシフトさせて板端部において耳伸びの状態に形状が変更される。なお、目標形状の変更量は形状偏差の許容値内に設定する。
【００３８】
同様にして、ＡＳ−Ｕロール形状制御部２１に入力させる目標形状の偏差Ｓ１３にＡＳ−Ｕロール目標形状修正部３１から出力された目標形状補正値Ｓ１７を重畳し、ＡＳ−Ｕロール形状制御部２１に入力させる目標形状の偏差Ｓ１３を変更する。これによって、ＡＳ−Ｕロール形状制御部２１は、ＡＳ−Ｕロール１１を制御して板端部において伸びる方向に修正される。
【００３９】
また、第１中間ロールシフト形状制御部２２の出力信号に対して第１中間ロール位置設定装置４からの設定Ｓ１９を入力すれば、第１中間ロール１３を定められた位置に事前にシフトしておくことができる。例えば、第１中間ロール位置設定装置４にて、板厚や鋼種などをパス数毎に区分されたテーブルに学習しておく。そして、圧延開始時において、圧延スケジュールより第１中間ロール１３のシフト位置をテーブルから選択し、第１中間ロール位置設定装置４からの設定Ｓ１９によってあらかじめ第１中間ロール１３を所望の位置にシフトしておくことにより、第１中間ロール位置補正装置３による位置補正時間を最短とすることが可能となる。
【００４０】
《第２実施形態》
第１実施形態では、センヂミア圧延機について説明したが、本実施形態では上下合わせて６本のロールから構成される６段圧延機について説明する。
図７は、６段圧延機の構成図である。第２実施形態の６段圧延機５０は、被圧延材１５を挟んで、上ワークロール５５、下ワークロール５６、上中間ロール５３、下中間ロール５４、上バックアップロール５１、下バックアップロール５２の６本のロールよって構成されている。
【００４１】
上中間ロール５３及び下中間ロール５４は、それぞれ板幅方向反対側の端部にテーパが切ってあり、図７の矢印のように軸方向にシフトさせることができる。上下の中間ロール５３、５４は、図１に示したセンヂミア圧延機１における第１中間ロール１３と同様に、特に被圧延材１５の板端部の形状を制御することが可能である。また、上ワークロール５５と下ワークロール５６の端部にはワークロールベンダ５７が設置されている。ワークロールベンダ５７は、図１に示したセンヂミア圧延機１のＡＳ−Ｕロール１１と同様にロールを撓ませて被圧延材１５に加わる圧延圧力を変化させながら、被圧延材１５の板形状をベンディング制御することができる。
【００４２】
図７の６段圧延機５０においても、図１に示したセンヂミア圧延機１における第１中間ロール１３と同様に、上下の中間ロール５３、５４は圧延速度が遅い場合は板幅方向にシフトさせることができない問題を有している。そのため、圧延速度が遅い場合はワークロールベンダ５７のみを操作して形状制御を行うので、上下の中間ロール５３、５４のシフト位置が適正な状態とならない場合が発生する。そこで、前記の第１実施形態における図１のセンヂミア圧延機１と同様な構成で、上下の中間ロール５３、５４のシフト位置を適正な位置に制御することが可能となる。
【００４３】
図８は、第２実施形態に係る６段圧延機の構成図である。図８に示すように、形状制御装置である６段圧延機５０は、前記した６本のロールに、形状制御装置６１、中間ロール位置補正装置６２、中間ロール位置設定装置６３、形状検出器５、及び目標形状設定器６を備えた構成となっている。
【００４４】
形状制御装置６１は、中間ロールシフト形状制御部６１ａとワークロールベンダ形状制御部６１ｂとを備えている。さらに、中間ロール位置補正装置６２を追加して、図１で示した第１中間ロール位置補正装置３と同様に、目標形状補正や中間ロールシフト及びＡＳ−Ｕロール位置の指令などの処理を実施することができる。また、図１で示した第１中間ロール位置設定装置４と同様の制御処理を実施する中間ロール位置設定装置６３を追加することにより、中間ロール位置を被圧延材料の種類などに応じてあらかじめ所望の位置に設定しておくこともできる。以上により、センヂミア圧延機に対する場合と同様に６段圧延機についても本発明を適用することが可能となる。
【００４５】
《まとめ》
以上を要約すると、本発明の一実施形態であるセンヂミア圧延機１は、ＡＳ−Ｕロール１１のクラウン調整機構と第１中間ロール１３のシフト機構と形状検出器５とを備えている。そして、センヂミア圧延機１において形状制御を実施する場合は、第１中間ロール１３のシフト位置の良否を判定して第１中間ロール１３のシフト位置を補正している。このとき、第１中間ロール１３のシフト位置の良否判定は、実形状、ＡＳ−Ｕロール１１の撓み量、及び第１中間ロール１３のシフト位置を用いて行っている。これにより、第１中間ロール１３が低速圧延のときにシフト動作できなくても、ＡＳ−Ｕロール１１の撓み量及び実形状を見ながら、高速圧延時のタイミングで第１中間ロール１３のシフト位置を適正位置に補正している。したがって、センヂミア圧延機１などの形状制御装置による形状制御が、ＡＳ−Ｕロール１１のクラウン調整（撓み量の調整）と中間ロールのシフト位置制御とで行われていても、常に両者のロールを適正な位置に維持しながら、全速度領域において良好な形状制御を行うことができる。なお、第１中間ロールのシフト位置の補正は、第１中間ロールのシフト位置を直接変更することによって行っている。
【００４６】
また、第１中間ロールのシフト位置の補正は、ＡＳ−Ｕロールのクラウン調整を用いた形状制御、第１中間ロールのシフトを用いた形状制御のそれぞれに対する目標形状を補正することにより実現している。さらに、補正後の第１中間ロールのシフト位置のデータを記憶しておき、次回に同様の圧延を行う場合には、そのデータに基づいてあらかじめ第１中間ロールのシフト位置を設定することによって形状制御の時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の形状制御装置は、金属材料の圧延加工を行うセンヂミア圧延機や６段圧延機などに有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンヂミア圧延機の形状制御システムを示す構成図である。
【図２】図１のセンヂミア圧延機の形状制御システムにおける第１中間ロール位置補正装置３の内部構成を示す図である。
【図３】一般的なセンヂミア圧延機の概念的構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図を示す。
【図４】センヂミア圧延機の形状制御方法を示す概念図であり、（ａ）はＡＳ−Ｕロールの形状制御方法、（ｂ）は第１中間ロールの形状制御方法を示す。
【図５】センヂミア圧延機による圧延速度と２つのアクチュエータの形状制御範囲を示す形状制御方法の概念図である。
【図６】センヂミア圧延機の形状制御方法の一例を示す概念図であり、（ａ）は形状偏差がある状態の構成と特性図、（ｂ）は第１中間ロールシフト形状制御部２２によって形状偏差を最小に制御した状態の構成と特性図、（ｃ）はＡＳ−Ｕロール形状制御部２１によって形状偏差を最小に制御した状態の構成と特性図を示す。
【図７】本発明の第２実施形態に係る６段圧延機の構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る６段圧延機の形状制御システムを示す構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  センヂミア圧延機
２  形状制御装置
３  第１中間ロール位置補正装置（ロール位置補正手段）
４  第１中間ロール位置設定装置（ロール位置設定手段）
５  形状検出器
６  目標形状設定器
１１  ＡＳ−Ｕロール（第１のロール）
１２  第２中間ロール
１３  第１中間ロール（第２のロール）
１４  ワークロール（第３のロール）
１５  圧延材
１６  バックアップロール
１７  分割ロール
１８  サドル
２１  ＡＳ−Ｕロール形状制御部
２２  第１中間ロールシフト形状制御部
３０  第１中間ロール位置良否判定部（ロール位置良否判定部）
３１  ＡＳ−Ｕロール目標形状修正部（第１のロール目標形状修正部）
３２  第１中間ロール目標形状修正部（第２のロール目標形状修正手部）
３３  第１中間ロールシフト位置修正部（第２のロール位置修正部）
３４  ＡＳ−Ｕロール位置修正部（第１のロール位置修正部）
５０  ６段圧延機
５１  上バックアップロール
５２  下バックアップロール
５３  上中間ロール
５４  下中間ロール
５５  上ワークロール
５６  下ワークロール
６１  形状制御装置
６１ａ  中間ロールシフト形状制御部
６１ｂ  ワークロールベンダ形状制御部
６２  中間ロール位置補正装置
６３  中間ロール位置設定装置
【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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