(57)【要約】【課題】高精度な板厚制御を行うことができるようにする。【解決手段】本発明は、圧延材Ｗの板厚を計測し、計測した板厚を基に前記圧延材Ｗを圧延するワークロールのロール隙間ΔＳを算出し、算出したロール隙間ΔＳに対応する指令信号を圧下装置に出力して圧延材Ｗの板厚を制御する圧延機の板厚制御方法であって、圧延材Ｗの板厚の偏差を周波数成分に分解し、周波数成分ごとに位相遅れを算出すると共に、算出した位相遅れに基づいて周波数毎の遅れ時間を求め、周波数毎に求めた遅れ時間を基に全体遅れ時間を算出し、算出した全体遅れ時間を基に圧下装置に出力する指令信号のタイミングを修正する。【選択図】図４
2012135777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材の板厚を計測し、計測した板厚を基に前記圧延材を圧延するワークロールのロール隙間ΔＳを算出し、算出したロール隙間ΔＳに対応する指令信号を圧下装置に出力して前記圧延材の板厚を制御する圧延機の板厚制御方法であって、
前記圧延材の板厚の偏差を周波数成分に分解し、
前記周波数成分ごとに位相遅れを算出すると共に、算出した位相遅れに基づいて周波数毎の遅れ時間を求め、
前記周波数毎に求めた遅れ時間を基に全体遅れ時間を算出し、
前記算出した全体遅れ時間を基に圧下装置に出力する指令信号のタイミングを修正することを特徴とすることを特徴とする圧延機の板厚制御方法。
【請求項２】
前記圧下装置に出力する指令信号のタイミングを前記全体遅れ時間だけ早めることを特徴とする請求項１に記載の圧延機の板厚制御方法。
【請求項３】
前記全体遅れ時間と圧延材の圧延速度と圧延材のサンプリング長さとを用いて式（１）によりサンプリング補正回数を求め、このサンプリング補正回数だけ指令信号のタイミングを早めることを特徴とする請求項１に記載の圧延機の板厚制御方法。
【数８】
2012135777.tif 000010
【請求項４】
圧延材の板厚を計測する板厚計測器と、ワークロールのロール隙間ΔＳを変更する圧下装置とを備えた圧延機に設けられ、且つ、前記圧下装置にロール隙間ΔＳに応じた指令信号を出力する板厚制御装置であって、
前記圧延材の板厚の偏差を周波数成分に分解する周波数分解手段と、
前記周波数成分ごとに位相遅れを算出すると共に、算出した位相遅れに基づいて周波数毎の遅れ時間を求める遅れ時間算出手段と、
前記周波数毎に求めた遅れ時間を基に全体遅れ時間を算出する全体遅れ算出手段と、
前記算出した全体遅れ時間を基に前記圧下装置に出力する指令信号のタイミングを修正するタイミング修正手段と、
を備えていることを特徴とする圧延機の板厚制御装置。
【請求項５】
前記タイミング修正手段は、圧下装置に出力する指令信号のタイミングを前記全体遅れ時間だけ早めることを特徴とする請求項４に記載の圧延機の板厚制御装置。
【請求項６】
前記タイミング修正手段は、前記全体遅れ時間と圧延材の圧延速度と圧延材のサンプリング長さとを用いて式（１）によりサンプリング補正回数を求め、このサンプリング補正回数だけ前記指令信号のタイミングを早めることを特徴とする請求項４に記載の圧延機の板厚制御装置。
【数９】
2012135777.tif 000011
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延機の板厚制御方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、ステンレス、チタン、特殊鋼、銅などの圧延材を冷間圧延する際には、ワークロールを支持するロール群が葡萄の房のように扇状に広がる「クラスタ型の多段圧延機（クラスタ圧延機）」が用いられることが一般的である。
クラスタ圧延機において圧延材の圧延を行うにあたって、まず、圧延材の板厚を計測し、計測した板厚を基にロール隙間を演算し、圧下装置によってロール隙間を制御することによって圧延材の板厚を制御している。
【０００３】
図５に示すように、クラスタ圧延機におけるロール隙間は、板厚制御装置から圧下装置にロール隙間を調整するための指令信号を圧下装置のサーボアンプに出力し、サーボアンプを介してサーボ弁を動かす。サーボ弁は、指令に応じて動作して油圧シリンダを動かし、油圧シリンダの伸縮によってロール隙間を調整するためのウエッジ（楔手段）が動くことでロール隙間を調整している。
【０００４】
このようなクラスタ圧延機では、板厚制御装置から指令信号を圧下装置に出力したとしても、サーボ弁、油圧シリンダ等は遅れ要素があるため板厚が適正に制御するのは難しいという問題がある。
このような問題に鑑み、サーボ弁などの遅れ要素を考慮して予め指令信号を補償（補正）するという技術がある（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１では、所定のサンプリング周期で入側板厚偏差をサンプリングし、任意のサンプリング時点にサンプリングした入側板厚偏差に対応する板厚制御出力を、圧延材サンプリング位置のワークロール下到達時点から制御系の時間遅れ分だけ早めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２５４３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、制御系の時間遅れを求めるときに検出した板厚偏差を用いているが、時間遅れを算出するための板厚偏差は固定値（計測したときの値）である。そのため、固定値を用いて時間遅れを算出した場合、正確な時間遅れを求めることができず、この技術を用いて指令信号を補正しても板厚の精度が低下する可能性がある。特に、板厚偏差が大きく変動した場合には、適正に板厚を制御することが困難であることが実情である。
【０００８】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、高精度な板厚制御を行うことができる圧延機の板厚制御方法及びその装置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】
【０００９】
上述の目的を達成するため以下の技術的手段を講じた。
本発明の圧延機の板厚制御方法は、圧延材の板厚を計測し、計測した板厚を基に前記圧延材を圧延するワークロールのロール隙間ΔＳを算出し、算出したロール隙間ΔＳに対応する指令信号を圧下装置に出力して前記圧延材の板厚を制御する圧延機の板厚制御方法であって、前記圧延材の板厚の偏差を周波数成分に分解し、前記周波数成分ごとに位相遅れを算出すると共に、算出した位相遅れに基づいて周波数毎の遅れ時間を求め、前記周波数毎に求めた遅れ時間を基に全体遅れ時間を算出し、前記算出した全体遅れ時間を基に圧下装置に出力する指令信号のタイミングを修正する点にある。
【００１０】
前記圧下装置に出力する指令信号のタイミングを前記全体遅れ時間だけ早めることが好ましい。
前記全体遅れ時間と圧延材の圧延速度と圧延材のサンプリング長さとを用いて式（１）によりサンプリング補正回数を求め、このサンプリング補正回数だけ指令信号のタイミングを早めることが好ましい。
【００１１】
【数１】
2012135777.tif 000003
【００１２】
本発明の圧延機の板厚制御装置は、圧延材の板厚を計測する板厚計測器と、ワークロールのロール隙間ΔＳを変更する圧下装置とを備えた圧延機に設けられ、且つ、前記圧下装置にロール隙間ΔＳに応じた指令信号を出力する板厚制御装置であって、前記圧延材の板厚の偏差を周波数成分に分解する周波数分解手段と、前記周波数成分ごとに位相遅れを算出すると共に、算出した位相遅れに基づいて周波数毎の遅れ時間を求める遅れ時間算出手段と、前記周波数毎に求めた遅れ時間を基に全体遅れ時間を算出する全体遅れ算出手段と、前記算出した全体遅れ時間を基に前記圧下装置に出力する指令信号のタイミングを修正するタイミング修正手段とを備えている点にある。
【００１３】
前記タイミング修正手段は、圧下装置に出力する指令信号のタイミングを前記全体遅れ時間だけ早めることが好ましい。
前記タイミング修正手段は、前記全体遅れ時間と圧延材の圧延速度と圧延材のサンプリング長さとを用いて式（１）によりサンプリング補正回数を求め、このサンプリング補正回数だけ前記指令信号のタイミングを早めることが好ましい。
【００１４】
【数２】
2012135777.tif 000004
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高精度な板厚制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】クラスタ圧延機を備えた圧延装置の概略図である。
【図２】入側の板厚偏差を示した図である。
【図３】一次遅れ系における周波数ｆnと位相遅れθnとの関係図である。
【図４】板厚制御装置にて制御を行いながら圧延材を圧延するフローチャートである。
【図５】クラスタ圧延機に備えられた圧下装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１に示すように、圧延装置１は、ステンレス、チタン、特殊鋼、銅などの圧延材Ｗを冷間圧延するものであって、圧延材Ｗを圧延するクラスタ型の圧延機（以降、クラスタ圧延機という）２と、圧延材Ｗを巻き出す巻出リール３と、圧延された圧延材Ｗを巻き取る巻取リール４とを備えている。
【００１８】
クラスタ圧延機２は、上下一対のワークロール５、中間ロール７、バックアップロール８を複数本組み合わせることによって構成されている。上下一対のワークロール５、中間ロール７、バックアップロール８の配置が側面視で葡萄の房のように配置されている。
詳しくは、この実施形態のクラスタ圧延機２は、上下一対のワークロールの周りに４本の中間ロール７（上下に２本ずつ）が配置され、中間ロール７の周りに６本のバックアップロール８（上下に３本ずつ）が配置されている。なお、各ロールの本数は、この実施形態に限定されない。また、圧延機２は、クラスタ型に限定されず、通常の多段圧延機であってもよい。
【００１９】
クラスタ圧延機２の入側又は出側には、圧延材Ｗの板厚を計測する板厚計測器１０が設けられている。クラスタ圧延機２は、板厚計測器１０にて計測した板厚等によってロール隙間ΔＳを変更する圧下装置１１と、ロール隙間ΔＳを変更するための計算等を行うと共に圧下装置１１を制御する板厚制御装置１２とを備えている。なお、ロール隙間ΔＳは、
板厚計測器１０にて計測した入側の板厚偏差ΔＨ等を用いて式（ａ）により求める。
【００２０】
【数３】
2012135777.tif 000005
【００２１】
図５に示すように、圧下装置１１は、移動によって各バックアップロール８を移動させてロール隙間ΔＳを変更するウエッジ１５と、ウエッジ１５を移動させる油圧シリンダ１６と、油圧シリンダ１６を動作させるサーボ弁１７とを備えている。サーボ弁１７には、板厚制御装置１２からの指令信号がサーボアンプ１８を介して入力され、サーボ弁１７の作動によって油圧シリンダ１６を動かすようになっている。
【００２２】
板厚制御装置１２は、板厚計測器１０にて計測した板厚に基づいてロール隙間ΔＳを計算し、ロール隙間ΔＳに対応した指令信号を圧下装置１１に出力する。本発明では、上述したように、サーボ弁１７や油圧シリンダ１６などの遅れ要素によって制御遅れが生じることから指令信号の出力のタイミング（出力タイミングということがある）を補正することによって適正な板厚制御を行うこととしている。
【００２３】
以下、本発明に係る圧延機の板厚制御方法及び板厚制御装置について詳しく説明する。
板厚制御装置１２は、周波数分解手段２０と、遅れ時間算出手段２１と、全体遅れ算出手段２２と、タイミング修正手段２３とを備えている。
周波数分解手段２０は、板厚計測器１０にて計測された板厚に基づいて算出された板厚偏差ΔＨを周波数成分に分解するためのものである。
【００２４】
図２には、入側板厚を板厚計測器１０にて計測して、この計測によって入側の板厚偏差ΔＨを求めた一例を示す。周波数分解手段２０は、図２に示すような板厚偏差ΔＨを周波数分析器によって式（２）に示すように各周波数に分解する。
【００２５】
【数４】
2012135777.tif 000006
【００２６】
遅れ時間算出手段２１は、周波数分解手段２０により分解された周波数成分ごとに位相遅れを算出する。具体的には、予め過去の圧延実績やコンピュータシュミレショーン等から圧下装置１１の遅れ要素における各周波数ｆnと位相遅れθnとの関係を図３に示すように求めておき、遅れ時間算出手段２１は、図３に示すような各周波数ｆnと制御系における位相遅れθnとから周波数成分ごとに位相遅れを算出する。そして、遅れ時間算出手段２１は、求めた位相遅れに基づいて周波数毎の遅れ時間を求める、即ち、式（３）により各周波数毎の遅れ時間を求める。
【００２７】
【数５】
2012135777.tif 000007
【００２８】
全体遅れ算出手段２２は、周波数毎に求めた遅れ時間を基に全体遅れ時間を算出する、即ち、式（４）により全体の遅れ時間を求める。
【００２９】
【数６】
2012135777.tif 000008
【００３０】
タイミング修正手段２３は、全体遅れ算出手段２２によって算出した全体遅れ時間を基に圧下装置に出力する指令信号のタイミングを修正するものである。タイミング修正手段２３は、指令信号のタイミングを全体遅れ時間だけ早めて出力し、これによって、遅れ要素による板厚制御を適正なもの（遅れ要素を補正した制御）としている。詳しくは、次のように処理を行う。
【００３１】
まず、圧延材Ｗの長手方向におけるサンプリング長さ（制御単位長さ、即ち、切板の長さ）をＬｓとし、板厚計測器１０からワークロール５の直下（圧延位置）までの長さをＬとすると、板厚計測器１０で計測した計測点から圧下位置までのサンプリング数Ｋ0は、Ｋ0＝Ｌ／Ｌｓとなる。ここで、サンプリング長さ（制御単位長さ）Ｌｓ毎に出力するサンプリング信号を考えると、遅れ要素が無い場合は、サンプリング信号でカウントされた数Ｋがサンプリング数Ｋ0（Ｋ＝Ｋ0）と同じとなったときに、指令信号を圧下装置に出力すればよい。
【００３２】
しかしながら、上述したように圧下装置には遅れ要素が存在するため、遅れ分、即ち、全体遅れ時間だけ指令信号の出力を早めなければならない。本発明では、全体遅れ時間と圧延材Ｗの圧延速度と圧延材Ｗのサンプリング長さＬｓとを用いて式（１）によりサンプリング補正回数ΔＫ0を求める。
【００３３】
【数７】
2012135777.tif 000009
【００３４】
サンプリング補正回数ΔＫ0、即ち、サンプリングの補正回数を求めるにあたっては、式（１）に示すように、圧延材Ｗが板厚計測器１０からワークロール５に達するまでの間に圧延速度が変化する可能性があることから、圧延速度も考慮することとしている。
そして、タイミング修正手段２３は、従来サンプリングのカウントがＫであるときに圧下装置１０に出力していた指令信号をＫ0−ΔＫ0のときに出力するようにしている。つまり、タイミング修正手段２３は、式（１）によってサンプリング補正回数ΔＫ0を求め、このサンプリング補正回数（ずれ回数）ΔＫ0だけ指令信号のタイミングを早めている。
【００３５】
図４は、板厚制御装置１２にて制御を行いながら圧延材Ｗを圧延するフローチャートを示したものである。
図４に示すように、まず、第１ステップで、板厚計測器１０によって入側の板厚を計測し、入側板厚偏差ΔＨ が読み込まれる。次に、第２ステップにおいて、式（２）に示すように、周波数分解手段２０により、入側板厚偏差ΔＨを周波数毎に分解する。
【００３６】
第３ステップでは、遅れ時間算出手段２１により、図３に示すような各周波数ｆnと位相遅れθnとの関係図を用いて各周波数に対応する位相遅れを求める。第４ステップでは、遅れ時間算出手段２１により、式（３）を用いて各周波数ｆn毎の位相遅れθnを時間遅れに変換する。
第５ステップでは、全体遅れ算出手段２２により、式（４）を用いて周波数毎に求めた遅れ時間を基に全体遅れ時間を算出する。第６ステップでは、全体遅れ時間等を用いて式（１）により、サンプリング補正回数ΔＫ0を求め、サンプリング補正回数ΔＫ0だけ指令信号のタイミングを早めて圧下装置に指令信号を出力する。第７ステップでは、以上の処理（演算）を続行するか否かの判断を行い、板厚制御を続行する場合は、第１ステップに戻り、中止の時は終了する。
【００３７】
以上述べたような本発明によれば、圧延材Ｗの板厚の偏差を周波数成分に分解し、周波数成分ごとに位相遅れを算出すると共に、算出した位相遅れに基づいて周波数毎の遅れ時間を求め、周波数毎に求めた遅れ時間を基に全体遅れ時間を算出し、算出した全体遅れ時間を基に圧下装置に出力する指令信号のタイミングを修正している。そのため、圧下装置１１に内存する周波数毎の遅れ要素の特性を確実に反映して指令信号を出力することができ、これによって、板厚を高精度で制御することが可能となる。
【００３８】
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。
【符号の説明】
【００３９】
１  圧延装置
２  クラスタ圧延機
３  巻出リール
４  巻取リール
５  ワークロール
６  第２中間ロール
７  中間ロール
８  バックアップロール
１０  板厚計測器
１１  圧下装置
１２  板厚制御装置
１５  ウエッジ
１６  油圧シリンダ
１７  サーボ弁
１８  サーボアンプ
２０  周波数分解手段
２１  遅れ時間算出手段
２２  全体遅れ算出手段
２３  タイミング修正手段
ΔＨ  入側板厚偏差
Ｗ  圧延材
【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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