(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのロールを含む上側ロールセットと少なくとも一つのロールを含む下側ロールセットとの間で圧延材を圧延する場合に、前記上側ロールセットおよび前記下側ロールセットのなかから選択されたモニタ対象ロールの偏芯量の状態をモニタするロール状態モニタ装置であって、
前記モニタ対象ロールの圧延荷重を検出するように構築された圧延荷重検出手段と、
前記モニタ対象ロールの回転位置ごとの前記圧延荷重の前記モニタ対象ロールの一回転当たりの平均圧延荷重に対する変動値である圧延荷重変動値を抽出するように構築された荷重変動値抽出手段と、
前記圧延荷重変動値と前記圧延荷重変動値に基づいて算出したロールギャップ相当値とのうち一方の値を前記モニタ対象ロールの複数の回転位置ごとに別々に蓄積することで複数の蓄積値を求めるとともに、前記モニタ対象ロールが前記複数の蓄積値の蓄積期間に回転した回数であるロール回転回数が多いほど大きく設定される補正係数で前記複数の蓄積値それぞれを除算することで、前記モニタ対象ロールのロール偏芯量を同定するように構築された同定手段と、
を備えるロール状態モニタ装置。
【請求項２】
前記同定手段は、前記圧延材の塑性係数を含む荷重ロールギャップ変換式で前記圧延荷重変動値を前記ロールギャップ相当値に変換するように構築された請求項１に記載のロール状態モニタ装置。
【請求項３】
前記モニタ対象ロールは、第一サイド端部と前記第一サイド端部の反対側の第二サイド端部とを持ち、
前記圧延荷重検出手段は、前記第一サイド端部の第一サイド圧延荷重を検出するとともに前記第二サイド端部の第二サイド圧延荷重を検出するように構築され、
前記荷重変動値抽出手段は、前記モニタ対象ロールの前記回転位置ごとの前記第一サイド圧延荷重の値である第一サイド圧延荷重変動値と前記モニタ対象ロールの前記回転位置ごとの前記第二サイド圧延荷重の値である第二サイド圧延荷重変動値とをそれぞれ抽出するように構築され、
前記同定手段は、前記第一サイド圧延荷重変動値と前記第二サイド圧延荷重変動値とに基づいて前記複数の回転位置に対応した前記複数の蓄積値を前記第一サイド端部と前記第二サイド端部とについて別々に求め、前記第一サイド端部と前記第二サイド端部それぞれのロール偏芯量を算出するように構築された請求項１に記載のロール状態モニタ装置。
【請求項４】
前記同定手段で算出した前記ロール偏芯量のピーク間値が第一閾値よりも大きい場合、或いは、前記ロール偏芯量の最大値が第二閾値よりも大きい場合、或いは、前記ロール偏芯量の最小値が第三閾値よりも小さい場合、前記モニタ対象ロールが異常であると判定するロール状態判定手段を
さらに備える請求項１に記載のロール状態モニタ装置。
【請求項５】
少なくとも一つのロールを含む上側ロールセットと少なくとも一つのロールを含む下側ロールセットとの間で圧延材を圧延する場合に、前記上側ロールセットおよび前記下側ロールセットのなかから選択されたモニタ対象ロールの圧延荷重を検出するように構築された圧延荷重検出手段と、
前記モニタ対象ロールの回転位置ごとの前記圧延荷重の値である圧延荷重変動値を抽出するように構築された荷重変動値抽出手段と、
前記圧延荷重変動値と前記圧延荷重変動値に基づいて算出したロールギャップ相当値とのうち一方の値を前記モニタ対象ロールの複数の回転位置ごとに別々に蓄積することで複数の蓄積値を求めるとともに、前記モニタ対象ロールが前記複数の蓄積値の蓄積期間に回転した回数であるロール回転回数が多いほど大きく設定される補正係数で前記複数の蓄積値それぞれを除算することで、前記モニタ対象ロールのロール偏芯量を同定するように構築された同定手段と、
予め定められた第一圧延期間において前記モニタ対象ロールの複数の回転位置に応じて前記同定手段から算出される複数の前記ロール偏芯量を記録する記録手段と、
前記第一圧延期間に前記同定手段で算出された前記複数の前記ロール偏芯量の要約統計量、又は、正常ロール偏芯量のピーク間値、極大平均値、及び極小平均値のうちのいずれかである正常ロール偏芯量代表値と、前記第一圧延期間の後に実施される第二圧延期間において前記モニタ対象ロールの複数の回転位置に応じて前記同定手段から算出される複数の前記ロール偏芯量と、の比較に基づいて、前記第二圧延期間における前記モニタ対象ロールが異常か否か判定するロール状態判定手段と、
を備えるロール状態モニタ装置。
【請求項６】
前記ロール状態判定手段は、前記第二圧延期間に前記同定手段で算出された複数の前記ロール偏芯量のピーク間値、極大平均値、及び極小平均値のいずれかである代表値と、前記正常ロール偏芯量代表値を所定倍した値と、を比較することで前記モニタ対象ロールの状態を判定するように構築された請求項５に記載のロール状態モニタ装置。
【請求項７】
前記ロール状態判定手段は、複数の前記ロール偏芯量に対する統計的検定法の検定結果に基づいて前記モニタ対象ロールが異常か否か判定するように構築された請求項５に記載のロール状態モニタ装置。
【請求項８】
少なくとも一つのロールを含む上側ロールセットと少なくとも一つのロールを含む下側ロールセットとの間で圧延材を圧延する場合に、前記上側ロールセットおよび前記下側ロールセットのなかから選択されたモニタ対象ロールの圧延荷重信号を検出するように構築された圧延荷重検出手段と、
前記圧延荷重信号から予め定めた所定周波数以上の周波数を持つ圧延荷重高周波数信号を抽出する信号抽出手段と、
前記圧延荷重高周波数信号に含まれる複数の圧延荷重値に対する統計的検定法の検定結果に基づいて前記モニタ対象ロールが異常か否か判定するように構築されたロール状態判定手段と、
を備えるロール状態モニタ装置。
【請求項９】
前記ロール状態判定手段は、前記複数の圧延荷重値に基づいて圧延荷重値確率密度分布を計算し、前記圧延荷重値確率密度分布と予め定めた基準分布との差であるカルバック・ライブラー距離を計算し、前記カルバック・ライブラー距離が所定の比較判定値以上である場合、前記モニタ対象ロールが異常であると判定するように構築された請求項８に記載のロール状態モニタ装置。
【請求項１０】
前記ロール状態判定手段は、正規分布ロール状態判定手段を含み、
前記正規分布ロール状態判定手段は、前記圧延荷重値確率密度分布として前記複数の圧延荷重値の確率密度分布を計算し、前記基準分布として正規分布を用いるように構築された請求項９に記載のロール状態モニタ装置。
【請求項１１】
前記ロール状態判定手段は、レイリー分布ロール状態判定手段を含み、
前記レイリー分布ロール状態判定手段は、
前記圧延荷重値確率密度分布として、前記圧延荷重高周波数信号に含まれる複数の圧延荷重極大値と複数の圧延荷重極小値それぞれの確率密度分布である極大極小確率密度分布を計算し、
前記基準分布としてレイリー分布を用いるように構築された請求項９に記載のロール状態モニタ装置。
【請求項１２】
前記モニタ対象ロールは、第一サイド端部と前記第一サイド端部の反対側の第二サイド端部とを持ち、
前記圧延荷重検出手段は、前記第一サイド端部に設けた第一圧延荷重センサから第一サイド圧延荷重信号を検出するとともに前記第二サイド端部に設けた第二圧延荷重センサから第二サイド圧延荷重信号を検出するように構築され、
前記信号抽出手段は、前記第一サイド圧延荷重信号と前記第二サイド圧延荷重信号それぞれから前記所定周波数以上の周波数を持つ圧延荷重高周波数信号を抽出し、
前記ロール状態判定手段は、前記信号抽出手段で抽出した前記圧延荷重高周波数信号に対する前記統計的検定法の検定結果に基づいて、前記モニタ対象ロールにおける前記第一サイド端部および前記第二サイド端部それぞれの状態を判定するように構築された請求項８に記載のロール状態モニタ装置。
【請求項１３】
前記上側ロールセットは、複数の圧延スタンドを構成する複数の上側ロールセットを含み、
前記下側ロールセットは、前記複数の上側ロールセットそれぞれとともに前記複数の圧延スタンドを構成する複数の下側ロールセットを含み、
前記圧延荷重検出手段は、前記複数の圧延スタンドそれぞれの圧延荷重センサから複数の圧延荷重信号を取得し、
前記信号抽出手段は、前記複数の圧延荷重信号それぞれから前記所定周波数以上の周波数を持つ複数の圧延荷重高周波数信号を抽出し、
前記ロール状態判定手段は、前記複数の圧延荷重高周波数信号それぞれに含まれる複数の圧延荷重値に対する前記統計的検定法の検定結果として前記複数の圧延スタンドそれぞれに対応する複数の圧延スタンド毎検定結果を取得し、前記複数の圧延スタンド毎検定結果に基づいて前記モニタ対象ロールの状態を判定するように構築された請求項８に記載のロール状態モニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ロール状態モニタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば日本特開昭６３−０４０６０８号公報に記載されているように、圧延装置に使用されているロールの偏芯を検出して補正する装置が知られている。当該特許公開公報における例えば請求項１にかかる装置は、ロールの偏芯を表わす周波数の信号の変化を通過させるような帯域特性をもった狭い帯域フィルタに前記電気的な圧力信号を供給する手段と、フィルタをかけられた信号を受信し、該信号にもとづいて電気的なディスプレイ信号を発生する手段と、ロールの偏芯の大きさを示すよう作業者の検討に供するため目視可能なディスプレイに前記電気的なディスプレイ信号を印加する手段とを備える。この公報にかかる偏芯警報装置では、偏芯度が所定の値を超えたときに、ディスプレイ（符号５０）が作業者に可聴かつ／または可視警報を出力するように構築されている。【０００３】
また、従来、例えば日本特許第５６３７６３７号公報に記載されているように、ロール偏芯量を同定するように構築された板厚制御装置が知られている。ロール偏芯量の同定技術は、この特許公報の例えば段落００１６および段落０１１７などに記載されている。例えば段落００１６には、上下それぞれのバックアップロールのロール偏芯量を同定し、同定したロール偏芯量に基づいて上側ワークロールと下側ワークロールとの間のワークロールギャップ指令値を演算することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開昭６３−０４０６０８号公報
【特許文献２】日本特許第５６３７６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、ロールの圧延荷重は圧延荷重センサの出力信号から取得される。ノイズが乗るなどして異常なセンサ出力信号が伝達される場合がある。一つの圧延荷重検出値をベースとして一つの同定値を算出したり一回のロール状態判定を行ったりする技術では、一つの異常値が紛れ込んだときに受ける精度低下の影響が大きい。その結果、異常値が紛れ込むことで、ロール偏芯量の同定精度が大きく低下したりロール状態の判定精度が大きく低下したりする問題がある。【０００６】
例えば上記の日本特開昭６３−０４０６０８号公報は、ロール偏芯量に関する二つの判定技術を教示している。第一の技術は、作業者がディスプレイの表示を目視してロール偏芯の大きさを検討する判定方法である。第二の技術は、偏芯度が所定の値を超えたときに警報を発する偏芯警報装置である。これらの技術を用いる場合、ノイズ信号によって一つの異常値が高い偏芯度を示したことに基づいて、ロール状態が異常だと判定されてしまう可能性がある。この場合、不正確な警報が発せられてしまう。【０００７】
また、上記の日本特許第５６３７６３７号公報は、せいぜい、段落００１６および段落０１１７などに記載された程度のロール偏芯量同定技術しか開示していない。つまり、この公報では、上述したような、異常値が紛れ込むことに起因したロール偏芯量の同定精度の低下という課題が認識されていない。以上のように、従来の技術は、ロール状態の判定精度を向上するうえで未だ改良の余地を残すものであった。【０００８】
本出願は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ロール状態の同定精度または判定精度が向上されたロール状態モニタ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】
本出願にかかる第一のロール状態モニタ装置は、圧延荷重検出手段と、荷重変動値抽出手段と、同定手段と、を備える。前記圧延荷重検出手段は、少なくとも一つのロールを含む上側ロールセットと少なくとも一つのロールを含む下側ロールセットとの間で圧延材を圧延する場合に、前記上側ロールセットおよび前記下側ロールセットのなかから選択されたモニタ対象ロールの圧延荷重を検出するように構築される。前記荷重変動値抽出手段は、前記モニタ対象ロールの回転位置ごとの前記圧延荷重に基づく圧延荷重変動値を抽出するように構築される。前記同定手段は、前記圧延荷重変動値と前記圧延荷重変動値に基づいて算出したロールギャップ相当値とのうち一方の値を前記モニタ対象ロールの複数の回転位置ごとに別々に蓄積することで複数の蓄積値を求めるとともに、前記モニタ対象ロールが前記複数の蓄積値の蓄積期間に回転した回数であるロール回転回数に応じた補正係数で前記複数の蓄積値それぞれを除算することで、前記モニタ対象ロールのロール偏芯量を同定するように構築される。【００１０】
前記補正係数は、複数の蓄積値の蓄積期間にモニタ対象ロールが回転した回数が多いほど大きく設定される可変値であることが好ましい。補正係数は、例えばモニタ対象ロールが回転した回数と同じ値であってもよく、モニタ対象ロールが回転した回数よりも少なくまたは多く設定されてもよい。この補正係数に基づく除算補正は、ある程度の期間に渡って蓄積された蓄積値をモニタ対象ロール回転数に応じた値に換算する。【００１１】
前記第一のロール状態モニタ装置において、前記同定手段は、前記圧延材の塑性係数を含む荷重ロールギャップ変換式で前記圧延荷重変動値を前記ロールギャップ相当値に変換するように構築されてもよい。その理由を説明すると、鋼種に応じて硬い圧延材と柔らかい圧延材とがあるので、この硬さの違いを区別することが好ましい。塑性係数を含む変換式を用いることで、圧延材それぞれに応じた塑性係数を設定することでロール偏芯量を精度良く同定することができるので好ましい。【００１２】
前記モニタ対象ロールは、第一サイド端部と前記第一サイド端部の反対側の第二サイド端部とを持ってもよい。第一サイドは、例えばオペレータ側（ＯＳ）であってもよい。第二サイドは、例えばドライブ側（ＤＳ）であってもよい。前記圧延荷重検出手段は、前記第一サイド端部の第一サイド圧延荷重を検出するとともに前記第二サイド端部の第二サイド圧延荷重を検出するように構築されてもよい。前記荷重変動値抽出手段は、第一サイド圧延荷重変動値と第二サイド圧延荷重変動値とをそれぞれ抽出するように構築されてもよい。前記第一サイド圧延荷重変動値は、前記モニタ対象ロールの前記回転位置ごとの前記第一サイド圧延荷重の値である。前記第二サイド圧延荷重変動値は、前記モニタ対象ロールの前記回転位置ごとの前記第二サイド圧延荷重の値である。前記同定手段は、前記第一サイド圧延荷重変動値と前記第二サイド圧延荷重変動値とに基づいて前記複数の回転位置に対応した前記複数の蓄積値を前記第一サイド端部と前記第二サイド端部とについて別々に求め、前記第一サイド端部と前記第二サイド端部それぞれのロール偏芯量を同定するように構築されてもよい。【００１３】
前記第一のロール状態モニタ装置において、第一サイド端部と第二サイド端部とについて別々のロール偏芯量を同定する同定手段は、具体的には次のように構築されてもよい。前記同定手段は、前記第一サイド圧延荷重変動値と前記第一サイド圧延荷重変動値に基づいて算出した第一サイドロールギャップ相当値とのうち一方の値を前記モニタ対象ロールの複数の回転位置ごとに別々に蓄積することで、前記複数の回転位置に対応した前記第一サイド端部についての前記複数の蓄積値である複数の第一サイド蓄積値を求めてもよい。前記同定手段は、前記第二サイド圧延荷重変動値と前記第二サイド圧延荷重変動値に基づいて算出した第二サイドロールギャップ相当値とのうち一方の値を前記モニタ対象ロールの複数の回転位置ごとに別々に蓄積することで、前記複数の回転位置に対応した前記第二サイド端部についての前記複数の蓄積値である複数の第二サイド蓄積値を求めてもよい。同定手段は、前記モニタ対象ロールが回転した回数に応じた補正係数で前記第一サイド蓄積値および前記第二サイド蓄積値の除算を行うことで、前記第一サイド端部と前記第二サイド端部それぞれについて前記ロール偏芯量を同定してもよい。【００１４】
前記第一のロール状態モニタ装置は、ロール状態判定手段を更に備えてもよい。ロール状態判定手段は、前記同定手段で算出した前記ロール偏芯量を判定基準に照合することで第二圧延期間における前記モニタ対象ロールの状態を判定してもよい。前記判定基準は、予め定めた所定基準値であってもよい。所定基準値は、固定値であってもよく、可変設定値であってもよい。前記判定基準は、後述する第二ロール状態モニタ装置の技術を適用して生成される「正常ロール偏芯量代表値」であってもよい。前記判定基準は、任意のタイミングで更新されてもよい。
【００１５】
本出願にかかる第二のロール状態モニタ装置は、圧延荷重検出手段と、荷重変動値抽出手段と、同定手段と、記録手段と、ロール状態判定手段と、を備える。前記圧延荷重検出手段は、少なくとも一つのロールを含む上側ロールセットと少なくとも一つのロールを含む下側ロールセットとの間で圧延材を圧延する場合に、前記上側ロールセットおよび前記下側ロールセットのなかから選択されたモニタ対象ロールの圧延荷重を検出するように構築される。前記荷重変動値抽出手段は、前記モニタ対象ロールの回転位置ごとの前記圧延荷重の値である圧延荷重変動値を抽出するように構築される。前記同定手段は、前記圧延荷重変動値に基づいてロール偏芯量を同定するように構築される。前記記録手段は、予め定められた第一圧延期間において前記モニタ対象ロールの複数の回転位置に応じて前記同定手段から算出される複数の前記ロール偏芯量を記録する。前記ロール状態判定手段は、前記第一圧延期間に前記同定手段で算出された前記複数の前記ロール偏芯量に基づいて計算された代表値である正常ロール偏芯量代表値と、前記第一圧延期間の後に実施される第二圧延期間に前記同定手段で算出された前記ロール偏芯量と、に基づいて、前記第二圧延期間における前記モニタ対象ロールの状態を判定する。【００１６】
前記第二のロール状態モニタ装置において、「代表値」は、要約統計量と呼ばれる公知の数値であってもよい。要約統計量としては、例えば平均、標準偏差、中央値、範囲および最頻値などが知られている。正常ロール偏芯量代表値は、正常ロール偏芯量ピーク間値と、正常ロール偏芯量極大平均値と、正常ロール偏芯量極小平均値と、のいずれかとされてもよい。【００１７】
正常ロール偏芯量ピーク間値は、予め定められた所定圧延期間の中で算出された複数のロール偏芯量のうち、最大値と最小値との差である。これは要約統計量の一種である「範囲」とも称される。この「所定圧延期間」の中で得られる複数のロール偏芯量を時系列で並べた波形を、「偏芯量データ波形」とも称してもよい。正常ロール偏芯量極大平均値は、偏芯量データ波形に含まれる複数個のプラス偏芯量ピーク値についての平均値であってもよい。正常ロール偏芯量最小平均値は、偏芯量データ波形に含まれる複数個のマイナス偏芯量ピーク値についての平均値であってもよい。前記所定圧延期間は、予め定められた本数の圧延材を圧延し終える期間であってもよい。また、前記所定圧延期間は、圧延工程を開始してから予め定められた所定時間が経過するまでの期間であってもよい。【００１８】
前記第一圧延期間は、一本の前記圧延材を圧延するために要する時間であってもよく、予め定められた複数本の前記圧延材を圧延するために要する時間であってもよい。前記第一圧延期間は、圧延材の本数に関わらず予め定められた時間とされてもよい。前記第二圧延期間は、前記第一圧延期間と同じ長さであってもよく、第一圧延期間より長いまたは短い期間とされてもよい。【００１９】
前記第二のロール状態モニタ装置において、前記ロール状態判定手段は、前記第二圧延期間に取得した前記ロール偏芯量についての他の代表値と、前記正常ロール偏芯量代表値を所定倍した値と、を比較することで前記モニタ対象ロールの状態を判定するように構築されてもよい。他の代表値とは、前記第二圧延期間に前記同定手段で算出された複数の前記ロール偏芯量から計算された前記代表値と同じ種類の数値である。【００２０】
前記第二のロール状態モニタ装置において、ロール状態判定手段は、複数のロール偏芯量に対する統計的検定法の検定結果に基づいてモニタ対象ロールの状態を判定するように構築されてもよい。統計的検定法は、公知の様々な検定法を用いることができる。統計的検定法は、一例としてカイ二乗検定であってもよい。ロール状態判定手段は、ホテリング理論に基づく異常値検出方法に従って複数のロール偏芯量に基づくモニタ対象ロールの状態の判定を実施してもよい。【００２１】
本出願にかかる第三のロール状態モニタ装置は、圧延荷重検出手段と、信号抽出手段と、ロール状態判定手段とを備える。前記圧延荷重検出手段は、少なくとも一つのロールを含む上側ロールセットと少なくとも一つのロールを含む下側ロールセットとの間で圧延材を圧延する場合に、前記上側ロールセットおよび前記下側ロールセットのなかから選択されたモニタ対象ロールの圧延荷重信号を検出するように構築される。前記信号抽出手段は、前記圧延荷重信号から予め定めた所定周波数以上の周波数を持つ圧延荷重高周波数信号を抽出する。前記ロール状態判定手段は、前記圧延荷重高周波数信号に含まれる複数の圧延荷重値に対する統計的検定法の検定結果に基づいて前記モニタ対象ロールの状態を判定するように構築される。【００２２】
前記第三のロール状態モニタ装置において、前記ロール状態判定手段は、前記複数の圧延荷重値に基づいて圧延荷重値確率密度分布を計算してもよい。さらに、前記ロール状態判定手段は、前記圧延荷重値確率密度分布と予め定めた基準分布との比較に基づいて、前記モニタ対象ロールの状態を判定するように構築されてもよい。さらに、前記第三のロール状態モニタ装置において、前記ロール状態判定手段は、正規分布ロール状態判定手段を含んでもよく、レイリー分布ロール状態判定手段を含んでもよく、これらの手段のうち少なくとも一方を含むように構築されてもよい。正規分布ロール状態判定手段は、前記圧延荷重値確率密度分布として前記複数の圧延荷重値の確率密度分布を計算してもよく、前記基準分布として正規分布を用いてもよい。レイリー分布ロール状態判定手段は、前記圧延荷重高周波数信号に含まれる複数の圧延荷重極大値と複数の圧延荷重極小値それぞれの確率密度分布である極大極小確率密度分布を、前記圧延荷重値確率密度分布として計算してもよい。レイリー分布ロール状態判定手段は、前記基準分布としてレイリー分布を用いてもよい。前記ロール状態判定手段が正規分布ロール状態判定手段とレイリー分布ロール状態判定手段との両方を含む場合には、これらのうち少なくとも一方の判定結果が異常である場合には、モニタ対象ロールが異常であると判定されてもよい。【００２３】
前記第三のロール状態モニタ装置において、一例として、複数の圧延荷重値の標準偏差σが計算されてもよい。この標準偏差σに、所定の係数ｋを乗じたプラスマイナスｋσの確率密度分布が正規分布と比較されてもよい。この確率密度分布と正規分布との差を計算した数値が前記検定結果とされてもよい。あるいは、前記極大極小確率密度分布とレイリー分布との差を計算した数値が、前記検定結果として用いられてもよい。複数の確率密度分布の間の差を計算した数値は、カルバック・ライブラー距離と誤差二乗和と誤差絶対値和とからなる群から選択した一つの値であってもよい。【００２４】
前記第三のロール状態モニタ装置において、前記モニタ対象ロールは、第一サイド端部と前記第一サイド端部の反対側の第二サイド端部とを持ってもよい。前記圧延荷重検出手段は、前記第一サイド端部に設けた第一圧延荷重センサから第一サイド圧延荷重信号を検出するとともに前記第二サイド端部に設けた第二圧延荷重センサから第二サイド圧延荷重信号を検出するように構築されてもよい。前記信号抽出手段は、前記第一サイド圧延荷重信号と前記第二サイド圧延荷重信号それぞれから前記所定周波数以上の周波数を持つ圧延荷重高周波数信号を抽出してもよい。前記ロール状態判定手段は、前記信号抽出手段で抽出した前記圧延荷重高周波数信号に対する前記統計的検定法の検定結果に基づいて、前記モニタ対象ロールにおける前記第一サイド端部および前記第二サイド端部それぞれの状態を判定するように構築されてもよい。【００２５】
前記第三のロール状態モニタ装置において、複数の圧延スタンドそれぞれについての統計的検定法の検定結果である「圧延スタンド毎検定結果」に基づいて、ロール状態を判定してもよい。この場合には、前記第三のロール状態モニタ装置において、前記上側ロールセットは、複数の圧延スタンドを構成する複数の上側ロールセットを含んでもよい。前記下側ロールセットは、前記複数の上側ロールセットそれぞれとともに前記複数の圧延スタンドを構成する複数の下側ロールセットを含んでもよい。前記圧延荷重検出手段は、前記複数の圧延スタンドそれぞれの圧延荷重センサから複数の圧延荷重信号を取得してもよい。前記信号抽出手段は、前記複数の圧延荷重信号それぞれから前記所定周波数以上の周波数を持つ複数の圧延荷重高周波数信号を抽出してもよい。前記ロール状態判定手段は、前記複数の圧延荷重高周波数信号それぞれに含まれる複数の圧延荷重値に対する前記統計的検定法の検定結果として前記複数の圧延スタンドそれぞれに対応する複数の圧延スタンド毎検定結果を取得し、前記複数の圧延スタンド毎検定結果に基づいて前記モニタ対象ロールの状態を判定するように構築されてもよい。【００２６】
前記第一〜第三のロール状態モニタ装置において、「モニタ対象ロール」は、上側モニタ対象ロールと下側モニタ対象ロールの少なくとも一方を含んでもよい。「上側モニタ対象ロール」は、「上側ロールセット」のなかから選択された一つのロールである。「下側モニタ対象ロール」は、「下側ロールセット」のなかから選択された一つのロールである。
【００２７】
上側ロールセットは、上側ワークロールを含む。これに加えて、上側ロールセットは、上側バックアップロールを含んでもよく、上側中間ロールを含んでもよい。上側ロールセットが上側ワークロールのみで構成される場合、上側モニタ対象ロールは上側ワークロールである。上側ロールセットが上側ワークロールと上側バックアップロールとで構成される場合、上側ワークロールと上側バックアップロールの少なくとも一つが上側モニタ対象ロールとして選択される。上側ロールセットが上側ワークロールと上側バックアップロールと上側中間ロールとで構成される場合、上側ワークロールと上側バックアップロールと上側中間ロールの少なくとも一つが上側モニタ対象ロールとして選択される。【００２８】
下側ロールセットは、下側ワークロールを含む。これに加えて、下側ロールセットは、下側バックアップロールを含んでもよく、下側中間ロールを含んでもよい。下側ロールセットが下側ワークロールのみで構成される場合、下側モニタ対象ロールは下側ワークロールである。下側ロールセットが下側ワークロールと下側バックアップロールとで構成される場合、下側ワークロールと下側バックアップロールの少なくとも一つが下側モニタ対象ロールとして選択される。下側ロールセットが下側ワークロールと下側バックアップロールと下側中間ロールとで構成される場合、下側ワークロールと下側バックアップロールと下側中間ロールの少なくとも一つが下側モニタ対象ロールとして選択される。【００２９】
前記第一〜第三のロール状態モニタ装置において、モニタ対象ロールは上側モニタ対象ロールと下側モニタ対象ロールの両方を含んでもよい。この場合、上側モニタ対象ロールのロール状態判定と下側モニタ対象ロールのロール状態判定とが別々に実施されてもよい。【００３０】
第一のロール状態モニタ装置および第二のロール状態モニタ装置の場合には、圧延荷重検出手段は、圧延荷重センサの出力信号を予め定められた比率で分配することで上側モニタ対象ロールについての上圧延荷重と下側モニタ対象ロールについての下圧延荷重とをそれぞれ検出してもよい。予め定められた比率は、１：１であってもよく、これ以外の比率であってもよい。また、この場合には、荷重変動値抽出手段は、上側モニタ対象ロールの回転位置ごとの上圧延荷重の値である上圧延荷重変動値の抽出を行うとともに、これとは独立して下側モニタ対象ロールの回転位置ごとの下圧延荷重の値である下圧延荷重変動値の抽出を行ってもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本出願の第一のロール状態モニタ装置によれば、圧延荷重またはロールギャップ相当値を蓄積した蓄積値が、ロール回転位置それぞれについて求められる。蓄積値それぞれをロール回転回数に応じた補正係数で補正することで、ロール回転位置ごとにロール偏芯量を算出することができる。これにより、一つの圧延荷重検出値と一つの同定値とを一対一の関係で算出する場合よりもノイズ等による異常値による精度低下を抑制できるので、高精度な同定が可能となる利点がある。【００３２】
本出願の第二のロール状態モニタ装置において、正常ロール偏芯量代表値は、モニタ対象ロールの状態が正常であるときに同定手段が算出した複数のロール偏芯量を代表する値である。正常ロール偏芯量代表値は、ロール状態の判定基準として用いられる。過去の圧延期間でモニタ対象ロールが正常であったときに得られた実際の同定データに基づいて、正常ロール偏芯量代表値が生成される。複数のロール偏芯量に基づく正常ロール偏芯量代表値を用いることで、異常値の影響を抑制しつつ圧延プラントごとの適正なロール状態判定基準を作り出すことができる。これにより、ロール偏芯量の判定精度を向上する利点がある。【００３３】
本出願の第三のロール状態モニタ装置によれば、圧延荷重高周波数信号に含まれる複数の圧延荷値が正常値に収まっているかどうかを、統計的に判断することができる。統計的判断に基づくロール状態判定のほうが、単一または少数のデータ検出結果に依拠するロール状態判定よりも、全体的な傾向に基づいてロール偏芯異常の有無を精度良く判定することができる。これにより、ロール偏芯異常を精度良くモニタリングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置が適用される圧延機の一例を説明する図である。
【図２】実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置と上側ロールセットと下側ロールセットとの構成を説明するための図である。
【図３】実施の形態１にかかるバックアップロールの分割とワークロールとの関係を説明するための図である。
【図４】実施の形態１にかかる圧延荷重の変動の様子を説明する図である。
【図５】実施の形態１にかかる圧延荷重変動の抽出とロール偏芯量同定の方法およびこれを実現する装置構成を具体的に説明するための図である。
【図６】実施の形態１にかかる第一ロール状態判定技術を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態１の変形例にかかる第二ロール状態判定技術を説明するためのフローチャートである。
【図８】実施の形態１の変形例にかかる第二ロール状態判定技術を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態１にかかる実際のロール偏芯量の推移を説明する図である。
【図１０】実施の形態１の第二変形例にかかるロール状態モニタ装置の構成を説明する図である。
【図１１】実施の形態１の第五変形例にかかる圧延荷重変動の抽出とロール偏芯量同定の方法およびこれを実現する装置構成を具体的に説明するための図である。
【図１２】実施の形態２にかかるロール状態モニタ装置が適用される圧延機の一例を説明する図である。
【図１３】実施の形態２にかかるロール状態モニタ装置と上側ロールセットと下側ロールセットとの構成を説明するための図である。
【図１４】実施の形態２にかかるロール状態判定技術を説明するための図である。
【図１５】実施の形態２にかかる確率密度分布を説明するグラフである。
【図１６】実施の形態２にかかる確率密度分布を説明するグラフである。
【図１７】実施の形態２の第一変形例にかかる確率密度分布を説明するグラフである。
【図１８】実施の形態２の第一変形例にかかる極小値と極大値とを説明するグラフである。
【図１９】実施の形態２におけるカルバック・ライブラー距離を説明する図である。
【図２０】実施の形態１、２にかかるロール状態モニタ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置２０が適用される圧延機５０の一例を説明する図である。図１に示す圧延機５０は、スラブ５１を加熱する加熱炉５２と、粗圧延機５３と、バー５５を加熱するバーヒータ５４と、仕上圧延機５７と、仕上圧延機５７の入側に配置された入側温度計５６と、板厚および板幅を計測する板厚板幅計５８と、仕上圧延機５７の出側に配置された出側温度計５９と、ランアウトテーブル６３と、温度計６０と、巻取機６１と、ロール状態モニタ装置２０と、を備える。
【００３６】
温度計６０は巻取機６１の入側に配置される。巻取機６１は製品コイル６２を巻き取る。図１には、圧延方向ＲＤとオペレータ側ＯＳとドライブ側ＤＳとが図示されている。実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置２０は、圧延材１を圧延する圧延機５０を制御する制御装置に含まれる一つの機能として提供されている。
【００３７】
実施の形態では、熱間薄板圧延プロセスにおける圧延機５０を具体例として説明する。実施の形態１では一例として２段の粗圧延機５３と７段の仕上圧延機５７とを含む圧延機５０を図示しているが、これは一例である。
【００３８】
一般に、圧延機は、鉄鋼材料やアルミ・銅などの非鉄材料の塊を圧延し薄くすることで、自動車や電機製品への加工を容易にする。圧延機には様々なタイプの圧延機がある。様々なタイプの圧延機には、板材を圧延する熱間薄板圧延機、冷間圧延機、棒線材を圧延する圧延機、Ｈ型鋼などの圧延機、ステンレスなどの硬い材料を圧延する１２段圧延機および２０段圧延機などが含まれる。それぞれの圧延に使われるロールもさまざまである。これらの様々なタイプの圧延機に、実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置２０を用いることができる。実用化されている様々なタイプの圧延機は、細かい仕様は異なるものの装置の構成は互いに似ている場合が多いからである。
【００３９】
図１に示す圧延機５０では、２段の粗圧延機５３が設けられ、７段の仕上圧延機５７が設けられている。さらに、図示しないが、上下の圧延ロールを駆動するための大容量電動機が設けられている。図示しないが、ロールと電動機とを結ぶシャフトなども設けられている。
【００４０】
図１の粗圧延機５３は、ワークロール３ａ、３ｂがそれぞれ１つずつのみである場合、ワークロール３ａ、３ｂとそれより径が大きなバックアップロール４ａ、４ｂとの計４本のロールで構成されてもよい。一方、図１の仕上圧延機５７は、第一圧延スタンド＃１〜第七圧延スタンド＃７を備える。
【００４１】
仕上圧延機５７の各圧延スタンドは、上下４本のロールのセットで構成されている。つまりワークロール３ａ、３ｂおよびバックアップロール４ａ、４ｂで構成されている。ワークロール３ａ、３ｂとバックアップロール４ａ、４ｂとの間それぞれに一つまたは複数の中間ロールが設けられてもよく、この場合には一つの圧延スタンドが上下６本以上のロールで構成されてもよい。
【００４２】
実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置２０は、仕上圧延機５７のロール状態をモニタする。しかし、変形例として、ロール状態モニタ装置２０が粗圧延機５３のロール状態をモニタしてもよく、ロール状態モニタ装置２０が粗圧延機５３と仕上圧延機５７の両方のロール状態をモニタしてもよい。
【００４３】
実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置２０は、圧延用ロールの状態をモニタすることで、ロールの異常を検知し、事前に異常を知らせるように構築される。ロール状態モニタ装置２０はロール偏芯量を精度良く同定することができ、同定されたロール偏芯量が正常状態のロール偏芯量と比較されることで異常が判定される。ロール状態モニタ装置２０は、ロール状態の判定結果をオペレータなどに提示するディスプレイあるいはアラーム信号などの様々なタイプの報知手段を備えてもよい。
【００４４】
図２は、実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置２０と上側ロールセットと下側ロールセットとの構成を説明するための図である。図２は、実施の形態１にかかる仕上圧延機５７の中の一つの圧延スタンドと、これに接続されたロール状態モニタ装置２０とを示している。
【００４５】
図１の仕上圧延機５７に含まれる第一圧延スタンド＃１〜第七圧延スタンド＃７それぞれは、図２に示す構成を備えている。図２に示すように、一つの圧延スタンドは、ハウジング２と、ワークロール３ａ、３ｂと、バックアップロール４ａ、４ｂと、圧下手段５と、圧延荷重検出手段６と、ロール回転数検出器７と、ロール基準位置検出器８と、ロールギャップ検出器９とを備えている。
【００４６】
図２に示すように、ワークロール３ａ、３ｂは、上側ワークロール３ａ及び下側ワークロール３ｂによって構成される。バックアップロール４ａ、４ｂは、上側バックアップロール４ａ及び下側バックアップロール４ｂによって構成される。バックアップロール４ａ、４ｂが回転するための軸受けには、オイルベアリングが使われてもよい。圧下手段５は、圧延材１に圧延荷重を作用させる圧下装置である。圧延荷重検出手段６は、圧延荷重を検出する装置である。
【００４７】
ロール回転数検出器７は、ロール回転数を検出する。ここでいうロール回転数は、ロールが回転した回数のことを意味している。ロール回転数検出器７は、ロールが１回転するごとに１が加算される計数器であってもよい。なお、もし仮にロール回転数検出器７がロール回転速度（つまり単位時間あたりのロール回転回数）を計測するセンサである場合には、このロール回転速度に時間を乗ずることで一定時間にロールが回転した回数を算出してもよい。
【００４８】
ロール基準位置検出器８は、バックアップロール４ａ、４ｂが１回転する毎に所定の基準位置を検出する。ロールギャップ検出器９は、ワークロール３ａ、３ｂの間隙、即ち、ロールギャップを検出する。
【００４９】
上側ワークロール３ａおよび上側バックアップロール４ａにより、上側ロールセットが構成される。その一方で、下側ワークロール３ｂおよび下側バックアップロール４ｂにより、下側ロールセットが構成される。
【００５０】
実施の形態１では、一例として、４Ｈｉミルの場合について説明する。４Ｈｉミルは、上下２つのワークロール３ａ、３ｂ及び上下２つのバックアップロール４ａ、４ｂの４ロールで構成される。しかしながら、この構成に限定されるものではなく、いわゆる２Ｈｉミルであってもよい。２Ｈｉミルは、ワークロール上下２個のみで構成される。あるいは、いわゆる６Ｈｉミルであってもよい。６Ｈｉミルは、ワークロール上下２個と中間ロール上下２個とバックアップロール上下２個との６ロールで構成される。あるいは、これ以上の数のロールで構成されたミルであってもよい。
【００５１】
圧延材１は、出側で所望の板厚となるように、ロールギャップと速度とが適切に調整されたワークロール３ａ、３ｂによって圧延される。上側ワークロール３ａが、上側バックアップロール４ａによって上方から支えられる。下側ワークロール３ｂが、下側バックアップロール４ｂによって下方から支えられる。これにより、ロール幅方向のたわみが少なくなる。また、バックアップロール４ａ、４ｂは、圧延機ハウジング２に対して回動自在に支持されている。バックアップロール４ａ、４ｂは、圧延材１に作用させる圧延荷重にも十分に耐え得る構造を成している。
【００５２】
圧下手段５は、ワークロール３ａ、３ｂの間隙、即ち、ロールギャップを調整する。圧下手段５には、電動機制御による電動圧下装置または油圧制御による油圧圧下装置が用いられる。油圧圧下の方が高速応答を得やすい利点があるので、圧下手段５が油圧圧下装置であってもよい。
【００５３】
ロール偏芯による外乱のように短い周期の波成分に対応して制御するには、一般に、高速応答が可能な油圧圧下が採用されることが好ましい。ただし、変形例として、圧下手段５は電動圧下装置であってもよい。ロール状態をモニタする場合は圧下手段の高速性は関係ないので、油圧圧下が備わっていない圧延スタンドにロール状態モニタ装置２０が適用されてもよい。
【００５４】
圧延荷重検出手段６は、例えば、圧延荷重を検出するものである。圧延荷重の検出方法の一例は、圧延機ハウジング２と圧下手段５との間に埋め込まれたロードセル（Ｌｏａｄ  Ｃｅｌｌ）によって圧延荷重を直接的に測定するものでもよい。圧延荷重の検出方法の他の例は、油圧圧下手段で検出される圧力から圧延荷重を計算する方法などでもよい。圧延荷重検出手段６は、例えば荷重センサまたは圧力センサであってもよく、具体的には歪みゲージであったりロードセルであったり油圧センサであったりしてもよい。
【００５５】
ロール回転数検出器７は、ワークロール３ａ、３ｂ等の回転数を検出するものである。ロール回転数検出器７は、ワークロール３ａ、３ｂに設けられてもよい。ロール回転数検出器７は、ワークロール３ａ、３ｂを駆動する電動機の軸（図示せず）に設けられてもよい。
【００５６】
ロール回転数検出器７は、例えば、ワークロール３ａ、３ｂの回転角度に応じたパルスを出力するパルス出力手段と、パルス出力手段から出力されたパルスを検出してワークロール３ａ、３ｂの回転角度を演算する角度演算手段とを備えてもよい。ロール回転数検出器７は、パルス出力手段と角度演算手段とにより、ワークロール３ａ、３ｂのロール回転数と回転角度とを細かく検出できるように構成されてもよい。
【００５７】
なお、ワークロール３ａ、３ｂとバックアップロール４ａ、４ｂとの直径の比が既知である場合には、バックアップロール４ａ、４ｂの回転数と回転角度とを計算で求めてもよい。具体的には、ロール回転数検出器７によって検出されたワークロール３ａ、３ｂの回転数と回転角度とに基づいて、ワークロール３ａ、３ｂとバックアップロール４ａ、４ｂとの間にスリップがない場合におけるバックアップロール４ａ、４ｂの回転数と回転角度とを演算してもよい。
【００５８】
ロール基準位置検出器８は、例えばバックアップロール４ａ、４ｂが１回転する度に近接スイッチ等のセンサがバックアップロール４ａ、４ｂに設けられた被検出体を検出すること等によって、基準位置を検出するものである。ロール基準位置検出器８は、例えばパルスジェネレータ（Ｐｕｌｓｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を利用することにより、バックアップロール４ａ、４ｂの回転角度に依存したパルスを取り出し、バックアップロール４ａ、４ｂの回転角度を検出することによって基準位置を検出してもよい。
【００５９】
なお、図２ではロール基準位置検出器８を上側バックアップロール４ａにのみ取り付けた場合を示している。しかし、変形例として、バックアップロール４ａ、４ｂそれぞれにロール基準位置検出器８を取り付けて、バックアップロール４ａ、４ｂそれぞれの基準位置が個別に検出されてもよい。
【００６０】
ロールギャップ検出器９は、一例として、バックアップロール４ａと圧下手段５との間に設けられている。ロールギャップ検出器９は、ワークロール３ａ、３ｂの間に形成されるロールギャップを間接的に検出する。
【００６１】
図２に示すように、実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置２０は、圧延荷重上下配分部１０と、圧延荷重変動抽出部１１と、ロール偏芯量同定部１２と、ロール偏芯量記録部１３と、ロール状態判定部１４とを備えている。ロール状態モニタ装置２０は、モニタ対象ロールの状態を判定する。実施の形態１では、一例として、バックアップロール４ａ、４ｂそれぞれがモニタ対象ロールとされる。
【００６２】
圧延荷重検出手段６は、図３および図４で後述するように、ワークロール３ａ、３ｂ及びバックアップロール４ａ、４ｂの複数の回転位置についての圧延荷重を検出する。圧延荷重上下配分部１０は、圧延荷重検出手段６で検出した圧延荷重を、上側圧延荷重と下側圧延荷重との比に基づいて上下に配分する。配分比は予め設定されている。上側圧延荷重は、上側ロールセットである上側ワークロール３ａ及び上側バックアップロール４ａが圧延材１から受けている荷重である。下側圧延荷重は、下側ロールセットである下側ワークロール３ｂ及び下側バックアップロール４ｂが圧延材１から受けている荷重である。なお、上側圧延荷重と下側圧延荷重とが例えば１：１の比で配分されてよい。ただし、実際の下側圧延荷重は上側ワークロールと上側バックアップロールとの重量も受けている。その結果、実際の荷重としては、上側圧延荷重よりも下側圧延荷重のほうが若干大きい。ロールの重量はワークロールとバックアップロールとをあわせて３０〜４０トンであるのに対して、圧延荷重は数百トン〜二千トンあるいは三千トンである。したがって、ロール重量を考慮したときには、上側圧延荷重に対して下側圧延荷重のほうが比率としてわずかに大きい。
【００６３】
圧延荷重変動抽出部１１は、圧延荷重上下配分部１０によって上下に配分された上側ロールセットおよび下側ロールセットの圧延荷重に基づいて、上側圧延荷重変動値ΔＰＴｊおよび下側圧延荷重変動値ΔＰＢｊを抽出する。添字ｊは、ｊ＝０、１、２、・・・ｎ−１である。上側圧延荷重変動値ΔＰＴｊおよび下側圧延荷重変動値ΔＰＢｊは、上側ロールセットおよび下側ロールセットの回転位置に関連して発生する変動値である。
【００６４】
ロール偏芯量同定部１２は、圧延荷重変動抽出部１１によって別々に抽出された圧延荷重の上下の各変動成分ΔＰを、ロールギャップ相当値ΔＳへと変換する。ロール偏芯量同定部１２は、変換で得たロールギャップ相当値ΔＳを図５で後述する複数の加算器１２１ｄ、１２２ｄで加算する。ロールギャップ相当値ΔＳへの変換を行う理由は、圧延材の特性（たとえば圧延材の硬さ）の違いで圧延荷重変動値に不要なばらつきが出ないようにするためである。例えば硬い材料では圧延荷重変動も大きくなる傾向があるからである。
【００６５】
なお、圧延機５０において、ロールギャップ相当値ΔＳを使用して実際にロールギャップを調整することで、圧延材１の板厚変動は低減されうる。しかし、実施の形態１では、ロール状態モニタ装置２０はロールギャップを動かしてロール偏芯による板厚変動への影響を低減するという機能を備えない。このため、実施の形態１では、加算器１２１ｄ、１２２ｄには圧延中ずっとデータが加算され続け、加算器１２１ｄ、１２２ｄの中の値はロールの回転数に応じて増え続ける。そこで、実施の形態１では、ロール偏芯量を求めるために、ロール回転数に応じた補正係数で加算器１２１ｄ、１２２ｄの出力値を除算する補正が行われる。
【００６６】
ロール偏芯量記録部１３は、ロール偏芯量同定部１２から出力された複数の出力値ｙＴｊ、ｙＢｊを記録する。添字ｊは、ｊ＝０、１、２、・・・ｎ−１である。出力値ｙＴｊ、ｙＢｊは、ロール偏芯量の同定値である。
【００６７】
ロール偏芯量記録部１３に記録されたデータから、ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋを算出することができる。ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋは、ロール偏芯量同定部１２が同定したロール偏芯量のなかの最大値と最小値との差である。
【００６８】
ロール偏芯量記録部１３は、予め定められた所定圧延期間内にロール偏芯量同定部１２により同定したロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋを、「正常ロール偏芯量ピーク間値Δｙｎｏｒ＿ｐｅａｋ」として記録する。正常ロール偏芯量ピーク間値Δｙｎｏｒ＿ｐｅａｋは、モニタ対象ロールが正常な状態であるときのロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋを表す判定値である。
【００６９】
なお、上記の「予め定められた所定圧延期間」は、ロールが交換された直後から予め定めた所定時間が経過するまでの期間であってもよく、ロールが交換された直後から予め定めた本数の圧延材１が圧延されるのに要する期間であってもよい。圧延材１の圧延が終わるごとに、各圧延材１のロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋが得られる。得られたロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋは、その圧延材１の圧延完了時点におけるロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋとして記録される。
【００７０】
なお、ロール偏芯量記録部１３の変形例として、上記ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋの代わりに、ロール偏芯量最大値ｙｍａｘ（プラス側のピーク値）またはロール偏芯量最小値ｙｍｉｎ（マイナス側のピーク値）に置き換えてもよい。この変形例において、ロール偏芯量記録部１３は、ロール偏芯量最大値ｙｍａｘまたはロール偏芯量最小値ｙｍｉｎをそれぞれ記録してもよい。このとき、ロール偏芯量記録部１３は、予め定められた所定圧延期間内にロール偏芯量同定部１２により同定したロール偏芯量最大値ｙｍａｘまたはロール偏芯量最小値ｙｍｉｎを、ロールの正常状態におけるロール偏芯量最大値ｙｍａｘまたはロール偏芯量最小値ｙｍｉｎとして記録する。ロールの正常状態におけるロール偏芯量最大値ｙｍａｘを「正常ロール偏芯量最大値ｙｎｏｒ＿ｍａｘ」とも称す。ロールの正常状態におけるロール偏芯量最小値ｙｍｉｎを「正常ロール偏芯量最小値ｙｎｏｒ＿ｍｉｎ」とも称す。
【００７１】
なお、上記のロールが交換された直後からの一定時間内または一定圧延材本数が圧延される時間というのは、「所定本数」の圧延に要する期間に設定される。所定本数とは、５本あるいは１０本などある程度多くの本数に設定されることが好ましい。この５本または１０本という値について説明する。ワークロールの交換周期は、１００本前後の圧延材１を圧延した時点である。もし仮に上記の所定本数を４０〜５０本に設定すると、正常か異常かの判定対象となる圧延材１の本数が非常に少なくなり、実用的ではない。このため、上記の所定本数は、例えば１００本の１０％以内である１０本程度とすることが好ましい。補足すると、バックアップロールの交換周期は、数日から１０日ほどである。この間に圧延される圧延材１の本数は、数千本に及ぶ。このためバックアップロールをモニタ対象とする時は、所定本数は５〜１０本より多く設定することができる。ワークロールは圧延材と直接接触するので、幅方向中央部付近が摩耗しやすく、ロールを頻繁に交換し研磨する必要がある。このため、ワークロールは上記のような交換周期とされる。その一方で、バックアップロールは圧延材と直接は接触しないので、長い交換周期であってもよい。また、ロール研磨直後はロールが正常であるという前提であってもよい。研磨工程でロールが人目に触れたときに、もし異常があれば容易に発見できるからである。
【００７２】
ロール状態判定部１４は、ロール偏芯量記録部１３に記録されたデータを用いて、モニタ対象ロールであるバックアップロール４ａ、４ｂそれぞれの状態を判定する。
【００７３】
実施の形態１では、一例として、ロール状態判定部１４が、ロール交換後の定められた時間内のデータに基づく比較判定を実施してもよい。この比較判定は、後述の図６のルーチンで実現される。また、変形例にかかるロール状態判定部１４は、ロール交換後の定められた時間内のデータに基づくのではなく、過去に得られたデータから決められた固定値または統計値によって、ロール状態の正常と異常を判定してもよい。この変形例は、後述の図７のルーチンで実現される。ロール状態判定部１４における判定の具体的方法は、後ほど図６および図７を用いて説明する。
【００７４】
次に、図３〜図８を参照しつつ、第１の実施の形態にかかるロール状態モニタ装置２０の動作について具体的に説明する。
【００７５】
まず、図３および図４を参照して、圧延荷重上下配分部１０、圧延荷重変動抽出部１１の各構成及び動作が具体的に説明される。図３は、実施の形態１にかかるバックアップロール４ａ、４ｂの分割とワークロール３ａ、３ｂとの関係を説明するための図である。図３は、ワークロール３ａ、３ｂ及びバックアップロール４ａ、４ｂの位置関係を表している。なお、バックアップロールを「ＢＵＲ」と略称し、ワークロールを「ＷＲ」と略称することがある。
【００７６】
図３に示すように、バックアップロール４ａ、４ｂには、回転位置検出用に位置目盛１５が付されている。また、バックアップロール４ａ、４ｂの一部に予め設定され、バックアップロール４ａ、４ｂの回転に連動して回転する基準位置４ｃを示している。位置目盛１５は、例えば、バックアップロール４ａ、４ｂの周囲を取り囲むように、バックアップロール４ａ、４ｂの直近外側に設けられている。バックアップロール４ａ、４ｂの全周をｎ等分するように、目盛が設けられる。即ち、バックアップロール４ａ、４ｂの回転軸を中心として所定角度（３６０／ｎ度）毎に、目盛が設けられる。そして、位置目盛１５の基準位置１５ａ（固定された基準位置）を０として、第（ｎ−１）まで番号付けされる。なお、上記ｎは、例えばｎ＝３０〜９０程度の値が設定される。ここで、上記位置目盛１５は圧延荷重変動抽出部１１等を説明するために設けられたものであり、実際の機器類に目盛自体は付されていなくても良い。
【００７７】
ここで、θＷＴ０は、バックアップロール４ａ、４ｂの基準位置４ｃが、固定された基準位置１５ａに一致する際のワークロール３の回転角度である。θＷＴは、バックアップロール４ａ、４ｂがθＢＴだけ回転した後のワークロール３の回転角度である。ここで、上記θは角度を表し、添字Ｗはワークロール３を表しており、添字Ｂはバックアップロール４を表しており、添字Ｔは上側ロールであることを表しており、添字Ｂは下側ロールであることを表している。
【００７８】
なお、以下においては、バックアップロール４ａ、４ｂの回転角度とは、バックアップロール４ａ、４ｂの基準位置４ｃが、固定された基準位置１５ａからバックアップロール４ａ、４ｂの回転に連動して移動する角度を表すものとする。例えば、バックアップロール４ａ、４ｂの回転角度が９０度であるとは、バックアップロール４ａ、４ｂの基準位置４ｃが、固定された基準位置１５ａからバックアップロール４ａ、４ｂの回転方向に９０度の回転した位置にあることを示している。また、バックアップロール４ａ、４ｂの回転角度が位置目盛１５の最も近接する目盛（例えば、位置目盛１５のｊ番目の目盛）にある状態を、バックアップロール４ａ、４ｂの回転角度番号がｊであるとして説明する。
【００７９】
なお、上記バックアップロール４ａ、４ｂの基準位置４ｃ及び固定された基準位置１５ａに、近接センサ等のセンサとこのセンサによって検出される被検出体とを埋め込むことにより、上記センサ及び被検出体によってロール基準位置検出器８を構成しても良い。かかる場合、例えば、バックアップロール４ａ、４ｂの基準位置４ｃに設けられた近接センサが、バックアップロール４とともに回転して固定された基準位置１５ａに達することにより、基準位置１５ａに埋め込まれた被検出体が上記近接センサによって検出される。即ち、バックアップロール４ａ、４ｂの基準位置４ｃが、固定された基準位置１５ａを通過したと認識される。なお、ロール基準位置検出器８は、実施の形態１には必須のものではない。
【００８０】
固定された基準位置０からｎ−１までの分割位置を、後述する図５における圧延荷重の記録エリア（図５中のＰ０〜Ｐｎ−１）の区分に等しくして、これらの分割位置における圧延荷重を記録エリアに格納する。一般にｎ＝３０〜９０程度の値が用いられる。ｎを大きくするには、制御器の演算処理能力が十分に高いことが好ましいので、制御の細かさと演算能力との相反関係に注意することが好ましい。
【００８１】
以下、バックアップロール回転角度とは、固定された基準位置からバックアップロール基準位置がバックアップロール４ａ、４ｂの回転にしたがって移動していく角度を表すものとする。例えば、バックアップロール回転角度が９０度であるとは、固定された基準位置からバックアップロール基準位置がバックアップロール４ａ、４ｂの回転方向に９０度の位置にあることを示す。またバックアップロール回転角度が前記位置目盛りの最も近い位置（たとえばｉ番目の位置目盛り）にあるとき、バックアップロール回転角度番号がｉであるとする。
【００８２】
図４は、実施の形態１にかかる圧延荷重の変動の様子を説明する図である。図４に基づいて、圧延荷重のロール偏芯に起因する変動成分を抽出する方法について説明する。
【００８３】
図４は、バックアップロールの回転角度の変化に伴う圧延荷重の変動を示している。図４において、バックアップロール４の基準位置４ｃが基準位置１５ａにある場合、即ち、バックアップロール４の回転角度番号が０の場合、圧延荷重はＰ１０を示している。バックアップロール４の回転角度番号が１、２、３‥‥と進むにつれ、圧延荷重はＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３‥‥と変化していく。そして、バックアップロール４が１回転して、回転角度番号が（ｎ−１）から再び０となる。
【００８４】
圧延荷重Ｐ２０が採取された時点で圧延荷重Ｐ１０とＰ２０とを直線１０３で結んだ場合には、この直線１０３が、ロール偏芯による圧延荷重変動を除いた圧延荷重と見なされてもよい。したがって、ロール偏芯による圧延荷重変動は、各回転角度番号において測定した圧延荷重Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３…Ｐ２０と上記直線１０３との差から求めてもよい。
【００８５】
なお、実際に測定される圧延荷重Ｐｉｊの値（実績値）には、温度変動・板厚変動・張力変動等による圧延荷重変動とロール偏芯による圧延荷重変動とに加え、ノイズ成分が含まれることが多い。このため、実際の圧延荷重Ｐｉｊの実績値は図４に示すようななだらかな曲線上に分布する訳ではなく、上記直線を求めるために結ぶべき始点の圧延荷重Ｐｉ０と終点の圧延荷重Ｐ（ｉ＋１）０とを特定することが困難な場合もある。
【００８６】
そこで、次に述べるような平均値に基づく計算を行ってもよい。まず、圧延荷重Ｐｉ０と圧延荷重Ｐ（ｉ＋１）０との変化が大きくないものと仮定する。そうすると、平均値ΔＰＡＶＥ＿ｎに対する測定した各圧延荷重Ｐｉ０、Ｐｉ１、Ｐｉ２、Ｐｉ３…Ｐ（ｉ＋１）０それぞれの差ΔＰｉｊを、圧延荷重のロール偏芯に起因する変動成分と見なしてもよい。平均値ΔＰＡＶＥ＿ｎは、圧延荷重Ｐｉ０、Ｐｉ１、Ｐｉ２、Ｐｉ３…Ｐｉ（ｎ−１）のｎ個の平均値である。
【００８７】
この平均値に基づく計算方法の利点は、圧延荷重の実績値の採取を（ｎ−１）区分目までに減少させることができ、また、ノイズ等による圧延荷重の変動にも強いことである。なお、圧延荷重の実績値にフィルタリング処理を施して、ノイズ成分を低減させることも有効な手段である。
【００８８】
図５は、実施の形態１にかかる圧延荷重変動の抽出とロール偏芯量同定の方法およびこれを実現する具体的な装置構成を具体的に説明するための図である。図５に基づいて、上記圧延荷重変動抽出部１１およびロール偏芯量同定部１２の具体的構成及び動作について説明する。図５に示すように、圧延荷重変動抽出部１１は、上側荷重変動抽出部１１１と下側荷重変動抽出部１１２とを備えている。
【００８９】
上側荷重変動抽出部１１１は、圧延荷重上下配分部１０によって分配された圧延荷重ＰＴに基づいて、上側圧延荷重変動値ΔＰＴを抽出する。上側圧延荷重変動値ΔＰＴは、上側バックアップロール４ａの複数の回転位置における圧延荷重ＰＴｊのロール偏芯に起因する変動成分を抽出した値である。上側バックアップロール４ａの複数の回転位置それぞれについて、複数の上側圧延荷重変動値ΔＰＴ０、ΔＰＴ１、・・・ΔＰＴｎ−１が算出される。
【００９０】
下側荷重変動抽出部１１２は、圧延荷重上下配分部１０によって分離された圧延荷重ＰＢに基づいて、下側圧延荷重変動値ΔＰＢを抽出する。下側圧延荷重変動値ΔＰＢは、下側バックアップロール４ｂの複数の回転位置における圧延荷重ＰＢｊのロール偏芯に起因する変動成分を抽出した値である。下側バックアップロール４ｂの複数の回転位置それぞれについて、複数の下側圧延荷重変動値ΔＰＢ０、ΔＰＢ１、・・・ΔＰＢｎ−１が算出される。
【００９１】
また、上側荷重変動抽出部１１１は、圧延荷重記録部１１１ａと平均値演算手段１１１ｂと偏差演算手段１１１ｃとを有している。同様に、下側荷重変動抽出部１１２も、圧延荷重記録部１１２ａと平均値演算手段１１２ｂと偏差演算手段１１２ｃとを備えている。
【００９２】
圧延荷重記録部１１１ａ、１１２ａは、バックアップロール４ａ、４ｂの各回転角度番号にそれぞれ対応して設けられたｎ個の圧延荷重記録部である。各圧延荷重記録部１１１ａ、１１２ａには、バックアップロール４ａ、４ｂが対応する回転角度番号に達した際の圧延荷重ＰＴｊ、ＰＢｊが所定期間記録される。
【００９３】
平均値演算手段１１１ｂは、各圧延荷重記録部１１１ａに記録された圧延荷重ＰＴｊに基づいて、平均値ΔＰＡＶＥ＿Ｔｎを演算する。平均値ΔＰＡＶＥ＿Ｔｎは、上側バックアップロール４ａが一回転する間に検出されたｎ個の圧延荷重ＰＴｊ（ｊ＝０〜（ｎ−１））の平均値である。
【００９４】
平均値演算手段１１２ｂは、各圧延荷重記録部１１２ａに記録された圧延荷重ＰＢｊに基づいて、平均値ΔＰＡＶＥ＿Ｂｎを演算する。平均値ΔＰＡＶＥ＿Ｂｎは、下側バックアップロール４ｂが一回転する間に検出されたｎ個の圧延荷重ＰＢｊ（ｊ＝０〜（ｎ−１））の平均値である。
【００９５】
複数の偏差演算手段１１１ｃは、複数の圧延荷重記録部１１１ａそれぞれと一対一対応するように設けられている。偏差演算手段１１１ｃは、複数の偏差ΔＰＴｊを、バックアップロール４ａが一回転する毎に演算して出力する。複数の偏差ΔＰＴｊは、平均値ΔＰＡＶＥ＿Ｔｎに対する圧延荷重ＰＴｊそれぞれの偏差である。圧延荷重ＰＴｊそれぞれは、対応する圧延荷重記録部１１１ａそれぞれに記録されている。下側荷重変動抽出部１１２の偏差演算手段１１２ｃも、同様の演算処理を実行することで偏差ΔＰＢｊを出力する。
【００９６】
ロール偏芯量同定部１２は、上側加算手段１２１と下側加算手段１２２とを備えている。
【００９７】
上側加算手段１２１は、変換ブロック１２１ａとリミッタ１２１ｂとスイッチ１２１ｃと加算器１２１ｄと回転数補正ブロック１２１ｅとを備えている。上側加算手段１２１は、上側荷重変動抽出部１１１から出力された、圧延荷重ＰＴｊのロール偏芯による変動成分を、変換ブロック１２１ａでロールギャップ相当値ΔＳＴｊに変換する。変換されたロールギャップ相当値ΔＳＴｊは、リミッタ１２１ｂとスイッチ１２１ｃとを経て、回転角度番号毎にそれぞれ複数の加算器１２１ｄに別々に積算される。
【００９８】
下側加算手段１２２は、変換ブロック１２２ａとリミッタ１２２ｂとスイッチ１２２ｃと加算器１２２ｄと回転数補正ブロック１２２ｅとを備えている。下側加算手段１２２は、下側荷重変動抽出部１１２から出力された、圧延荷重ＰＢｊのロール偏芯による変動成分を、ロールギャップ相当値ΔＳＢｊに変換する。変換されたロールギャップ相当値ΔＳＢｊは、リミッタ１２２ｂとスイッチ１２２ｃとを経て、回転角度番号毎にそれぞれ複数の加算器１２２ｄに別々に積算される。
【００９９】
なお、図５では、区別のため、リミッタ１２１ｂに入力されるロールギャップ相当値が特にΔＳTｊＬＭと記載されており、リミッタ１２１ｂから出力されたロールギャップ相当値はΔＳＴｊと記載されている。同様に、リミッタ１２２ｂに入力されるロールギャップ相当値は特にΔＳＢｊＬＭと記載されており、リミッタ１２２ｂから出力されたロールギャップ相当値はΔＳＢｊと記載されている。ただし、実施の形態１の変形例としてリミッタ１２１ｂ、１２２ｂが省略されてもよく、そのような構成の省略を行った場合にはリミッタ前後でのロールギャップ相当値の区別は不要である。
【０１００】
なお、上側加算手段１２１と下側加算手段１２２とは同様の構成を有している。したがって、以下では主に上側加算手段１２１の動作を説明することで、下側加算手段１２２の説明は必要に応じて省略あるいは簡略化する。
【０１０１】
上側加算手段１２１において、まず、ｊ番目の回転位置に対応する変換ブロック１２１ａが荷重変動値ΔＰＴｊをロールギャップ相当値ΔＳＴｊに変換する。変換ブロック１２１ａの演算処理は、下記の式（３）に基づいて実現できる。式（３）の荷重変動値ΔＰおよびロールギャップ相当値ΔＳそれぞれが、ΔＰＴｊおよびΔＳＴｊであるものとする。式（３）において、Ｍはミル定数であり、Ｑは圧延材の塑性係数である。これらのパラメータは、一般に各圧延材の通板前に行われる設定計算により計算される。
【０１０２】
【数１】
0006923081.tif 000002
【０１０３】
上記の式（３）を用いて、圧延荷重変動値ΔＰからロールギャップ相当値ΔＳに変換する理由を以下に説明する。鋼種が異なると圧延荷重変動値も異なる可能性がある。たとえば硬い鋼種のΔＰは大きく、その一方で、やわらかい鋼種のΔＰは小さい。仮に、ロール交換後にやわらかい鋼種が圧延されることで正常ロール偏芯量ピーク間値Δｙｎｏｒ＿ｐｅａｋが計算された場合に、その後硬い材料を圧延することでΔＰが大きく検出されたとする。この場合には、閾値の設定によっては、硬い材料の圧延を行っているときにロールが異常であると判定される恐れがある。
【０１０４】
この点、上記の式（３）を用いると、ロールギャップ相当の値が用いられるので、やわらかい材料であるか硬い材料であるかに関係なく、ロール状態が正常であればほぼ一定の値が算出される。このため、ロール状態が正常であるか否かを精度よく判定することができる。なお、下側加算手段１２２の変換ブロック１２２ａも、変換ブロック１２１ａと同様に、式（３）に従って演算処理を実施することでΔＳＢを算出する。
【０１０５】
上側加算手段１２１のリミッタ１２１ｂは、複数の偏差演算手段１１１ｃから入力される複数のロールギャップ相当値ΔＳＴｊ（ｊ＝０、１、・・・ｎ−１）それぞれの上下限をチェックする。下側加算手段１２２のリミッタ１２２ｂも、リミッタ１２１ｂと同様に、複数のロールギャップ相当値ΔＳＢｊ（ｊ＝０、１、・・・ｎ−１）それぞれの上下限をチェックする。リミッタ１２１ｂおよびリミッタ１２２ｂによって、ロールギャップ相当値ΔＳＴｊ、ΔＳＢｊの値が予め定められた範囲内に制限される。なお、リミッタ１２１ｂ、１２２ｂの目的は、ロールの異常を検知することである。リミッタ１２１ｂ、１２２ｂそれぞれの上下限値の幅を過度に狭く設定すると、異常を検知できないおそれがある。リミッタ１２１ｂ、１２２ｂそれぞれの上下限値の幅は、過度に狭く設定しないことが好ましい。これらのリミッタ１２１ｂ、１２２ｂは、急峻で大きなノイズの影響を避けるために設けられる。ここで、リミッタ１２１ｂ、１２２ｂそれぞれの上下限値の幅を、便宜上、「リミッタ幅」とも称する。以下、リミッタ幅の設定方法の一例を説明する。後述する図６のフローチャートにおけるステップＳ１４０３の判定処理において、係数ｍが用いられる。係数ｍは、図６のステップＳ１４０３における、異常判定用の係数である。この係数ｍとの関係で、リミッタ幅を定めてもよい。正常ロール偏芯量、最大ロール偏芯量または最小ロール偏芯量をｍ倍した値が、異常判定用の比較判定値とされる。異常であるか否かの判定例としてｍ＝２としているので、少なくともこの２倍より小さい値をリミッタに設定することは意味をなさなくなる。ここでｍ＝２は、正常ロール偏芯量や最大、最小ロール偏芯量のｍ倍という意味である。したがって、リミッタとしても正常ロール偏芯量を予め測定したり想定したりし、その値の（２ｍ）倍以上を上下限リミット値に設定することが好ましい。これにより、リミッタ幅が過度に狭く設定されることを抑制することができる。
【０１０６】
スイッチ１２１ｃは、上側バックアップロール４ａの各回転角度番号に対応したｎ個の単位スイッチＳＷＴＩを含む。上側バックアップロール４ａが一回転する毎に（即ち、平均値演算手段１１１ｂでの平均値の演算が終了する毎に）、スイッチ１２１ｃが含むｎ個の単位スイッチは回転角度番号の順番に従ってオンされる。スイッチ１２１ｃは、リミッタ１２１ｂを通過したロールギャップ相当値ΔＳＴ０、・・・ΔＳＴｎ−１を、後段の加算器１２１ｄに出力する。
【０１０７】
なお、下側加算手段１２２のスイッチ１２２ｃも、下側バックアップロール４ｂの各回転角度番号に対応したｎ個の単位スイッチＳＷＢＩを含む。スイッチ１２２ｃは、スイッチ１２１ｃと同様に作動することで、ロールギャップ相当値ΔＳＢ０、・・・ΔＳＢｎ−１を、後段の加算器１２２ｄに出力する。
【０１０８】
加算器１２１ｄは、上側バックアップロール４ａの回転角度番号毎に設けられたｎ個の単位加算器ΣＴ０、ΣＴ１、・・・ΣＴｊ、・・・ΣＴｎ−１を含んでいる。ｎ個の単位加算器ΣＴ０、ΣＴ１、・・・ΣＴｎ−１それぞれは、ロールギャップ相当値ΔＳＴ０、・・・ΔＳＴｎ−１それぞれを別々に加算することで、複数の蓄積値ΔＳＡＴｊ（ｊ＝０、１、・・、ｎ−１）を算出する。
【０１０９】
一例として上側バックアップロール４ａが十回転したときには、例えば単位加算器ΣＴ０が算出する蓄積値ΔＳＡＴ０は、１０個のロールギャップ相当値ΔＳＴ０を合計した蓄積値である。これと同様に、下側加算手段１２２の加算器１２２ｄでも、ｎ個の単位加算器ΣＢ０、ΣＢ１、・・・ΣＢｊ、・・・ΣＢｎ−１それぞれが、ロールギャップ相当値ΔＳＢ０、・・・ΔＳＢｎ−１それぞれを個別に蓄積し複数の蓄積値ΔＳＡＢｊ（ｊ＝０、１、・・、ｎ−１）を算出する。
【０１１０】
なお、１本の圧延材が圧延完了したら、加算器１２１ｄ、１２２ｄはゼロクリアされてもよい。
【０１１１】
回転数補正ブロック１２１ｅは、ロール偏芯量が積算され続けるのを補正する機能である。実施の形態１ではロール偏芯量に基づく圧下制御動作などが行われないので、実機のロール偏芯が抑制されることはない。回転数補正ブロック１２１ｅは、具体的には加算器１２１ｄからの出力をロール回転数で除算する。回転数補正ブロック１２１ｅは、この計算結果を、ロール区分数ｎ個分について出力する。
【０１１２】
回転数補正ブロック１２１ｅの補正演算は、ロール回転数に応じた補正係数によって、加算器１２１ｄからの出力を補正するものである。この補正係数は、複数の蓄積値ΔＳＡＢｊ（ｊ＝０、１、・・、ｎ−１）の蓄積期間にモニタ対象ロールが回転した回数が多いほど大きく設定される可変値であることが好ましい。実施の形態１では、補正係数は、モニタ対象ロールが回転した回数と同じ値とされているが、これ以外の補正係数であってもよい。他の例として、補正係数は、モニタ対象ロールが回転した回数よりも少なくまたは多く設定されてもよい。例えば補正係数は、モニタ対象ロールが回転した回数に対して予め定めた値だけ減算または加算された値であってもよい。他の例として、予め定めた比例係数とモニタ対象ロールが回転した回数とを乗算することで、モニタ対象ロールに正比例する可変値として補正係数が算出されてもよい。
【０１１３】
なお、下側加算手段１２２の回転数補正ブロック１２２ｅも、回転数補正ブロック１２１ｅと同様の補正演算を実施する。回転数補正ブロック１２１ｅの出力値ｙＴ０、・、・・ｙＴｎ−１および回転数補正ブロック１２２ｅの出力値ｙＢ０、・・・ｙＢｎ−１が、ロール偏芯量同定部１２の同定により得られたロール偏芯量である。
【０１１４】
以上説明した仕組みにより、図５の上側加算手段１２１は、上側ロールセットのなかでモニタ対象ロールとされた上側バックアップロール４ａのロール偏芯量ｙＴ０、・・・ｙＴｎ−１を出力する。図５の下側加算手段１２２は、下側ロールセットのなかでモニタ対象ロールとされた下側バックアップロール４ｂのロール偏芯量ｙＢ０、・・・ｙＢｎ−１を出力する。
【０１１５】
（ロール状態判定にかかる具体的処理）
次に、図６〜図８を用いて、ロール偏芯量記録部１３およびロール状態判定部１４の動作を説明する。図２に示すように、ロール偏芯量記録部１３は、ロール偏芯量同定部１２から伝達された上側モニタ対象ロール（つまり上側バックアップロール４ａ）のロール偏芯量ｙＴｊと下側モニタ対象ロール（つまり下側バックアップロール４ｂ）のロール偏芯量ｙＢｊとを記憶している。ロール状態判定部１４は、ロール偏芯量記録部１３から取り出したデータに基づいて、図６のルーチンと図７および図８のルーチンとのうちいずれか一方のルーチンに従って、ロール状態の判定を行う。
【０１１６】
図６は、実施の形態１にかかる第一ロール状態判定技術を説明するためのフローチャートである。図６のルーチンは、ロール偏芯量記録部１３およびロール状態判定部１４によって実行される。図５で当該圧延材のロール偏芯量が同定された後、ロール偏芯量記録部１３とロール状態判定部１４とによりロール状態の異常が判定される方法が図６に示されている。
【０１１７】
実施の形態１では、第一ロール状態判定技術として、第一判定方法と第二判定方法と第三判定方法とが提供される。第一判定方法は、正常ロール偏芯量ピーク間値Δｙｎｏｒ＿ｐｅａｋと各圧延材のロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋとを比較する方式である。第二判定方法は、正常ロール偏芯量最大値ｙｎｏｒ＿ｍａｘと各圧延材のロール偏芯量最大値ｙｍａｘとを比較する方式である。第三判定方法は、正常ロール偏芯量最小値ｙｎｏｒ＿ｍｉｎと各圧延材のロール偏芯量最小値ｙｍｉｎとを比較する方式である。
【０１１８】
第一判定方法と第二判定方法と第三判定方法とのうちいずれか一つを用いてもよい。或いは、それらの判定方法のうち、いずれか二つを組み合わせてもよく、或いは三つすべてを用いてもよい。ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋとロール偏芯量最大値ｙｍａｘとロール偏芯量最小値ｙｍｉｎとの３つはロール偏芯量ｙＴｊ、ｙＢｊに基づいて算出した代表値であり、これらの値は互いに同等の判定機能を持つとみなしてもよい。
【０１１９】
図６のルーチンでは、まず、ロール偏芯量ｙＴｊ、ｙＢｊの記録が行われる（ステップＳ１３０１）。一本の圧延材１の圧延を完了するごとに、図５におけるロール偏芯量同定部１２で同定されたロール偏芯量ｙＴ０、ｙＴ１、・・・、ｙＴｎ−１およびロール偏芯量ｙＢ０、ｙＢ１、・・・ｙＢｎ−１が記録される。記録データは、ロール偏芯量記録部１３の内部の記録媒体に保存される（ステップＳ１３０２）。
【０１２０】
次に、予め定められた時間を経過したか否か、または予め定められた所定本数の圧延材１が圧延されたか否かが判定される（ステップＳ１３０３）。時間経過と所定圧延本数の条件のうちいずれか一方のみがステップＳ１３０３の条件とされてもよい。あるいは、時間経過と所定圧延本数の条件のうちの少なくとも一方の条件が成立したことがステップＳ１３０３の条件とされてもよい。あるいは、時間経過と所定圧延本数の両方の条件が成立したことがステップＳ１３０３の条件とされてもよい。
【０１２１】
このステップＳ１３０３の処理は、「第一圧延期間」の経過を判定するための判定処理である。実施の形態１によれば、この第一圧延期間に取得されたロール偏芯量の同定値を利用して、第一圧延期間よりも後の第二圧延期間におけるロール偏芯量の妥当性が評価される。
【０１２２】
次に、圧延材ごとに記録されたデータが読み込まれる（ステップＳ１４０１）。このステップでは、後述する判定処理の内容に応じてどのようなデータを読み出すかが変わる。
【０１２３】
次に、上記ステップＳ１４０１で読み出されたデータに基づいて、以下の（ａ１）〜（ａ３）の計算処理が行われる（ステップＳ１４０２）。
（ａ１）ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋの平均が算出されるとともに、算出された平均値が正常ロール偏芯量ピーク間値Δｙｎｏｒ＿ｐｅａｋとされる。
（ａ２）ロール偏芯量最大値ｙｍａｘの平均が算出されるとともに、算出された平均値が正常ロール偏芯量最大値ｙｎｏｒ＿ｍａｘとされる。
（ａ３）ロール偏芯量最小値ｙｍｉｎの平均が算出されるとともに、算出された平均値が正常ロール偏芯量最小値ｙｎｏｒ＿ｍｉｎとされる。
【０１２４】
なお、上記の（ａ１）〜（ａ３）それぞれのデータ処理は、複数のモニタ対象ロールがある場合には、モニタ対象ロールごとにそれぞれ実施されることが好ましい。実施の形態１では、ステップＳ１４０２において、ロール偏芯量ｙＴ０、ｙＴ１、・・・、ｙＴｎ−１に基づいて、上側バックアップロール４ａのロール偏芯量についての代表値ΔｙＴｎｏｒ＿ｐｅａｋ、ｙＴｎｏｒ＿ｍａｘ、ｙＴｎｏｒ＿ｍｉｎが算出される。その一方で、ステップＳ１４０２において、ロール偏芯量ｙＢ０、ｙＢ１、・・・ｙＢｎ−１に基づいて下側バックアップロール４ｂのロール偏芯量についての代表値ΔｙＢｎｏｒ＿ｐｅａｋ、ｙＢｎｏｒ＿ｍａｘ、ｙＢｎｏｒ＿ｍｉｎが算出される。
【０１２５】
次に、以下の複数の条件（ｂ１）〜（ｂ３）のうち少なくとも１つの条件が成立したか否かに基づいて、モニタ対象ロールとしてのバックアップロール４ａ、４ｂそれぞれが異常であるか否かが判定される（ステップＳ１４０３）。なお、一例として、係数ｍは２に設定されてもよい。
（ｂ１）ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋが、正常ロール偏芯量ピーク間値Δｙｎｏｒ＿ｐｅａｋをｍ倍した値よりも大きい。
（ｂ２）ロール偏芯量最大値ｙｍａｘが、正常ロール偏芯量最大値ｙｎｏｒ＿ｍａｘをｍ倍した値よりも大きい。
（ｂ３）ロール偏芯量最小値ｙｍｉｎが、正常ロール偏芯量最小値ｙｎｏｒ＿ｍｉｎをｍ倍した値よりも小さい。
【０１２６】
なお、上記の複数の条件（ｂ１）〜（ｂ３）に基づくロール状態判定は、複数のモニタ対象ロールがある場合には、モニタ対象ロールごとにそれぞれ実施されることが好ましい。実施の形態１では、ステップＳ１４０２で算出された複数の代表値ΔｙＴｎｏｒ＿ｐｅａｋ、ｙＴｎｏｒ＿ｍａｘ、ｙＴｎｏｒ＿ｍｉｎを用いて、上側バックアップロール４ａのロール状態が判定される。その一方で、ステップＳ１４０２で算出された複数の代表値ΔｙＢｎｏｒ＿ｐｅａｋ、ｙＢｎｏｒ＿ｍａｘ、ｙＢｎｏｒ＿ｍｉｎを用いて、下側バックアップロール４ｂのロール状態が判定される。
【０１２７】
なお、変形例として、複数の条件（ｂ１）〜（ｂ３）のうち二つ以上が成立した場合に、モニタ対象ロールが異常であると判定されてもよい。また、複数の条件（ｂ１）〜（ｂ３）のすべてが成立した場合に、モニタ対象ロールが異常であると判定されてもよい。
【０１２８】
図７および図８は、実施の形態１の変形例にかかる第二ロール状態判定技術を説明するためのフローチャートである。図７および図８の第二ロール状態判定技術では、図６の第一ロール状態判定技術とは別の手法に従って、ロール偏芯量記録部１３とロール状態判定部１４とがロール状態の異常判定を行う。
【０１２９】
図７および図８のルーチンのベースとなっている第二ロール状態判定技術は、「統計的検定法」に基づくロール状態判定である。実施の形態１では、第二ロール状態判定技術の一例として、下記の式（１）に従ってＨ（ｘ）が計算される。
【０１３０】
【数２】
0006923081.tif 000003
【０１３１】
式（１）の右辺に含まれるパラメータを説明する。ここでは、一例として、ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋについて統計的検定法を実施する。パラメータｘは、今回の圧延工程で得られたロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋが代入される。パラメータｘＮ＿ＡＶＥには、過去に得られた複数の正常ロール偏芯量ピーク間値Δｙｎｏｒ＿ｐｅａｋを平均した平均値が代入される。パラメータσＮには、ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋの標準偏差が代入される。これらのパラメータｘＮ＿ＡＶＥおよびσＮを算出するためのデータは、モニタ対象ロールが同一である場合において複数の圧延材１の圧延工程が行われることで取得される。
【０１３２】
式（１）で表されるＨ（ｘ）は、自由度が１であるカイ２乗分布に従う。これはＨｏｔｅｌｌｉｎｇ理論と呼ばれる。すなわち、Ｈ（ｘ）を自由度１のカイ２乗分布の式に代入したときに得られる値により、その発生確率が求められる。
【０１３３】
カイ２乗分布の値は、一般に数表になっているので数表から取得してもよく、または次の式（２）で計算してもよい。
【０１３４】
【数３】
0006923081.tif 000004
【０１３５】
ここで、ｋ＝１、ｙ＝Ｈ（ｘ）である。ガンマ関数Ｇは、Ｇ(１/２)＝√πである。
【０１３６】
なお、データ列Ｘ＝｛ｘ１、ｘ２、…、ｘｎ｝が与えられたとき、データ列Ｘの標準偏差σは以下で計算できる。ただし、ＸＡＶＥはデータ列Ｘの平均値である。
【０１３７】
【数４】
0006923081.tif 000005
【０１３８】
上記において、たとえば、Ｈ（ｘ）＝５．７が得られたとき、自由度１のカイ２乗分布の値は、０．００９７となる。Ｈ（ｘ）＝５．７となるｘが得られる確率は、０．９７％つまり１％未満である。Ｈ（ｘ）が大きくなるのは、ｘが過去の平均値に比べて大きく異なる場合に相当する。このような場合は発生確率が非常に低い異常状態が発生しているので、ロール状態が異常であるとみなすことができる。
【０１３９】
一般には、５％有意水準または１％有意水準が用いられる。これにより５％の危険率で異常であると判定されたり、１％の危険率で異常であると判定されたりする。
【０１４０】
次に、図７および図８の具体的制御の内容を説明する。図７および図８のルーチンは、ロール偏芯量記録部１３およびロール状態判定部１４によって実行される。
【０１４１】
なお、図７のステップＳ１４１４および図８のステップＳ１４１５，Ｓ１４１６は上記の式（１）などに基づく第二ロール状態判定技術を実現するものである。しかしながら、その一方で、図７および図８には第三ロール状態判定技術（ステップＳ１４１２，Ｓ１４１３）も含まれている。第三ロール状態判定技術は、過去に得られたデータから定められた固定値を用いた比較判定に基づいて、ロール状態が正常か否かを判定する。
【０１４２】
図７のルーチンでは、まず、ロール偏芯量同定部１２で同定したロール偏芯量をロール偏芯量記録部１３で記録する（ステップＳ１３１１）。このステップで、ロール偏芯量記録部１３は、一本の圧延材１の圧延が完了するたびに、ロール偏芯量ｙＴ０、ｙＴ１、・・・ｙＴｎ−１およびロール偏芯量ｙＢ０、ｙＢ１、・・・ｙＢｎ−１をそれぞれ記録する。記録データは、ロール偏芯量記録部１３の内部の記録媒体に保存される（ステップＳ１３１２）。
【０１４３】
次に、予め定められた固定閾値を判定基準とするかが判定される（ステップＳ１４１１）。ステップＳ１４１１で固定閾値を使用するかどうかは、予め用意された判定方法フラグの状態で決まる。判定方法フラグが１であれば、ステップＳ１４１１の判定結果は肯定（ＹＥＳ）となる。判定方法フラグが０であれば、ステップＳ１４１１の判定結果は否定（ＮＯ）となる。判定方法フラグは予め設定されているものとし、事後的に変更可能であるものとする。
【０１４４】
ステップＳ１４１１の判定結果が肯定（ＹＥＳ）である場合、処理はステップＳ１４１２および図８のステップＳ１４１３へと進み、前述した第三ロール状態判定技術が実施される。
【０１４５】
まず、ステップS１４１２では、ロール偏芯量記録部１３の記録データから、下記（ｃ１）〜（ｃ３）に示す三種類の閾値が読み出される。これらの閾値は、過去に得られた圧延データあるいはシミュレーションなどを用いることで予め設定された固定値である。これら三種類の閾値は、上側モニタ対象ロール用と下側モニタ対象ロール用とで別々に設定されてもよく、上下モニタ対象ロールの両方について共通の値に設定されてもよい。
（ｃ１）ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋの判定用に定められた第一閾値Ｙｐｅａｋ＿ｔｈ
（ｃ２）ロール偏芯量最大値ｙｍａｘの判定用に定められた第二閾値Ｙｍａｘ＿ｔｈ
（ｃ３）ロール偏芯量最小値ｙｍｉｎの判定用に定められた第三閾値Ｙｍｉｎ＿ｔｈ
【０１４６】
次に、図８のステップＳ１４１３では、以下の複数の条件（ｄ１）〜（ｄ３）のうち少なくとも１つの条件が成立したか否かに基づいて、モニタ対象のバックアップロール４ａ、４ｂそれぞれが異常であるか否かが判定される。
（ｄ１）ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋが、第一閾値Ｙｐｅａｋ＿ｔｈよりも大きい。
（ｄ２）ロール偏芯量最大値ｙｍａｘが、第二閾値Ｙｍａｘ＿ｔｈよりも大きい。
（ｄ３）ロール偏芯量最小値ｙｍｉｎが、第三閾値Ｙｍｉｎ＿ｔｈよりも小さい。
【０１４７】
なお、上記の複数の条件（ｄ１）〜（ｄ３）に基づくロール状態判定は、複数のモニタ対象ロールがある場合には、モニタ対象ロールごとにそれぞれ実施されることが好ましい。
【０１４８】
なお、変形例として、上記の複数の条件（ｄ１）〜（ｄ３）のうち二つが成立した場合に、モニタ対象のロールが異常であると判定されてもよい。また、複数の条件（ｄ１）〜（ｄ３）のすべてが成立した場合に、モニタ対象ロールが異常であると判定されてもよい。
【０１４９】
ステップＳ１４１１の判定結果が否定（ＮＯ）である場合、処理はステップＳ１４１４および図８のステップＳ１４１５，Ｓ１４１６へと進む。これにより、前述した第二ロール状態判定技術が実施される。
【０１５０】
まず、ステップＳ１４１４では、下記の（ｅ１）〜（ｅ３）に記載した各種パラメータの算出が行われる。
（ｅ１）ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋについての平均値ｘＮ＿ＡＶＥと標準偏差σＮ
（ｅ２）ロール偏芯量最大値ｙｍａｘについての平均値ｘＮ＿ＡＶＥと標準偏差σＮ
（ｅ３）ロール偏芯量最小値ｙｍｉｎについての平均値ｘＮ＿ＡＶＥと標準偏差σＮ
【０１５１】
次に、図８のステップＳ１４１５では、以下の複数の条件（ｆ１）〜（ｆ３）のうち少なくとも１つの条件が成立したか否かに基づいて、モニタ対象のバックアップロール４ａ、４ｂそれぞれが異常であるか否かが判定される。なお、閾値Ｈ１は予め定められている。例えば１％有意水準での検定を行うために、Ｈ１＝５．７と設定されてもよい。
（ｆ１）Ｈ（ｘ＝Δｙｐｅａｋ）が、閾値Ｈ１よりも大きい。
（ｆ２）Ｈ（ｘ＝ｙｍａｘ）が、閾値Ｈ１よりも大きい。
（ｆ３）Ｈ（ｘ＝ｙｍｉｎ）が、閾値Ｈ１よりも大きい。
【０１５２】
ただし、上記の条件（ｆ１）〜（ｆ３）で、Ｈ（ｘ＝Δｙｐｅａｋ）はロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋについての平均値ｘＮ＿ＡＶＥと標準偏差σＮとを式（１）に代入したものである。Ｈ（ｘ＝ｙｍａｘ）は、ロール偏芯量最大値ｙｍａｘについての平均値ｘＮ＿ＡＶＥと標準偏差σＮとを式（１）に代入したものである。Ｈ（ｘ＝ｙｍｉｎ）は、ロール偏芯量最小値ｙｍｉｎについての平均値ｘＮ＿ＡＶＥと標準偏差σＮとを式（１）に代入したものである。
【０１５３】
なお、上記のパラメータ（ｅ１）〜（ｅ３）の算出処理および複数の条件（ｆ１）〜（ｆ３）に基づくロール状態判定処理は、複数のモニタ対象ロールがある場合には、モニタ対象ロールごとにそれぞれ実施されることが好ましい。実施の形態１では、これらの処理が上側バックアップロール４ａと下側バックアップロール４ｂとで別々に実施される。
【０１５４】
つまり、実施の形態１では、ロール偏芯量ｙＴ０、ｙＴ１、・・・、ｙＴｎ−１に基づいてステップＳ１４１４で算出された複数のパラメータを用いて、ステップＳ１４１５で上側バックアップロール４ａのロール状態が判定される。その一方で、ロール偏芯量ｙＢ０、ｙＢ１、・・・ｙＢｎ−１に基づいてステップＳ１４１４で算出された複数のパラメータを用いて、ステップＳ１４１５で下側バックアップロール４ｂのロール状態が判定される。
【０１５５】
なお、変形例として、複数の条件（ｆ１）〜（ｆ３）のうち二つ以上が成立した場合に、モニタ対象のロールが異常であると判定されてもよい。また、複数の条件（ｆ１）〜（ｆ３）のすべてが成立した場合に、モニタ対象ロールが異常であると判定されてもよい。
【０１５６】
ステップＳ１４１６では、ロール状態判定結果が正常と異常とのどちらに判定されたかに応じて、ロール偏芯量記録部１３の記録媒体に、正常・異常の識別子を付記しつつステップＳ１４１４の算出データが保存される。ステップＳ１４１６の識別子付データ保存処理は、複数のモニタ対象ロールがある場合には、モニタ対象ロールそれぞれについて別々に実施されることが好ましい。実施の形態１では、上側バックアップロール４ａと下側バックアップロール４ｂとについて別々にステップＳ１４１４で算出された複数のパラメータ（ｅ１）〜（ｅ３）が、正常と異常とのいずれか一方の識別子が付記された状態で保存される。
【０１５７】
なお、前述した図６のルーチンでＨｏｔｅｌｌｉｎｇ理論を実施する場合、正常状態のデータ数が５〜１０個程度であり、これは判定のためのデータ数としてはやや少ない。一方、図７および図８のルーチンの場合には、ロール偏芯量記録部１３により過去データを数多く蓄積することで、比較対象のデータを十分に多く確保できる。このため、図７および図８のルーチンの場合には、Ｈｏｔｅｌｌｉｎｇ理論に基づく異常判定を適用しやすいという利点がある。
【０１５８】
図９は、実施の形態１にかかる実際のロール偏芯量の推移を説明する図である。実施の形態１では、一例として、ロール状態判定部１４がロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋを表示する機能を備えている。図９では、一例として、直近で圧延完了した圧延材１から、過去に遡った複数本分のロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋが表示されている。ロール偏芯量ピーク間値Δｙｐｅａｋは、ロール偏芯量同定部１２の出力であるロール偏芯量の最大値と最小値との差である。
【０１５９】
図９の横軸は圧延材の本数を表している。図９において１本目および２本目ではロール状態が正常である。図９では、おそらく３本目または４本目あたりでロール破損が始まったと推定される。図９の例では、１０本目でオペレータが異常に気付き、圧延機５０を停止している。ロールを抜き出してチェックしたところ、上側バックアップロールに一部破損している箇所がドライブ側（ＤＳ）に見つかった。図９において、上側バックアップロール４ａの偏芯量が増加していることと、ロールの一部破損現象とが一致している。
【０１６０】
（実施の形態１の第一変形例）
実施の形態の第一変形例を説明する。実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置２０は、図３と図４と図５とにおいてバックアップロール４ａ、４ｂをモニタ対象ロールとしているが、これに限られない。ワークロール３ａ、３ｂをモニタ対象ロールとしてもよい。モニタ対象ロールは、上側ロールセットおよび下側ロールセットに含まれる複数のロールのなかから、任意に選択することができる。
【０１６１】
なお、バックアップロール４ａ、４ｂとワークロール３ａ、３ｂとの両方を、別々にモニタ対象ロールとしてもよい。この場合には、図５に示すロール状態モニタ装置２０が二つ提供される。バックアップロール４ａ、４ｂとワークロール３ａ、３ｂとで回転速度が異なるので、別々のロール状態モニタ装置２０によるロール状態判定が行われることが好ましいからである。
【０１６２】
（実施の形態１の第二変形例）
図１０は、実施の形態１の変形例にかかるロール状態モニタ装置２０の構成を説明する図である。なお、図１０では、便宜上、図５におけるブロック１０とブロック１１とブロック１２とブロック１１１とブロック１１２とブロック１２１とブロック１２２とを簡略化して記載している。
【０１６３】
実施の形態１にかかるロール状態モニタ装置２０では、図３と図４と図５とにおいて、バックアップロール４ａ、４ｂがモニタ対象ロールとされるとともに、一つの圧延スタンドにつき１つの圧延荷重値が使用されている。しかしながら、圧延機５０においては、圧延スタンド＃１〜＃７それぞれについて、ロール幅方向端部の２か所についての圧延荷重が個別に測定されてもよい。
【０１６４】
ロール幅方向端部の２か所は、ドライブ側（ＤＳ：Ｄｒｉｖｅ  Ｓｉｄｅ）とオペレータ側（ＯＳ：Ｏｐｅｒａｔｏｒ  Ｓｉｄｅ）とである。これは図１にも図示されている。第二変形例では、図１０に示すように、ロール幅方向端部の２か所に、ドライブ側圧延荷重検出手段６ｄｓとオペレータ側圧延荷重検出手段６ｏｓとが設置される。
【０１６５】
第二変形例では、二つのロール状態モニタ装置２０が、ＤＳ圧延荷重用およびＯＳ圧延荷重用それぞれに割り当てられる。ＤＳ圧延荷重用のロール状態モニタ装置２０は、ドライブ側圧延荷重検出手段６ｄｓの出力信号に基づいて、ドライブ側のロール状態を主にモニタする。ＯＳ圧延荷重用のロール状態モニタ装置２０は、オペレータ側圧延荷重検出手段６ｏｓの出力信号に基づいて、オペレータ側のロール状態を主にモニタする。
【０１６６】
なお、ロール幅方向中央部で発生した異常は、ドライブ側とオペレータ側との両方で共通して検知される。このため、ドライブ側のみで異常が検出された第一の場合と、オペレータ側のみで異常が検出された第二の場合と、ドライブ側とオペレータ側との両方で異常が検出された第三の場合とが発生しうる。第二変形例によれば、第一の場合と第二の場合と第三の場合とを区別することで、異常が発生したロール幅方向の位置がドライブ側とオペレータ側と中央部とのいずれの位置であるかをおおむね特定してもよい。なお、図５の場合に比べて図１０における処理量は約２倍となるので、計算機能力を確認しておくことが好ましい。
【０１６７】
（実施の形態１の第三変形例）
上記第二変形例にかかるロール状態モニタ装置２０はバックアップロール４ａ、４ｂをモニタ対象ロールとしているが、第三変形例ではワークロール３ａ、３ｂをモニタ対象ロールとする。なお、バックアップロール４ａ、４ｂそれぞれとワークロール３ａ、３ｂそれぞれとを別々にモニタ対象ロールとする場合は、図１０に示すロール状態モニタ装置２０を合計で４つ設ければよい。
【０１６８】
（実施の形態１の第四変形例）
第四変形例は、上記第二変形例と第三変形例とにかかるロール状態モニタ装置２０を包括した変形例である。すなわち、バックアップロール４ａ、４ｂとワークロール３ａ、３ｂを対象とし、かつ、ＤＳとＯＳとで別々にロール状態モニタ機能が設けられている。図１０に示す上下２つのセットがワークロール用にもう１つ必要となるので、合計で４つのロール状態モニタ装置２０を設ければよい。このため、実施の形態１の構成に比べて、計算機の処理量が約４倍になる。このように、モニタ対象ロールの個数を増やすのに応じて、ロール状態モニタ装置２０の個数を増やせばよい。
【０１６９】
（実施の形態１の第五変形例）
図１１は、実施の形態１の変形例にかかる圧延荷重変動の抽出とロール偏芯量同定の方法およびこれを実現する装置構成を具体的に説明するための図である。図１１の変形例では、図５の構成から変換ブロック１２１ａ、１２２ａが省略されている。この場合、ロールギャップ相当値ΔＳＴｊ、ΔＳＢｊへの変換が行われることなく、圧延荷重変動値ΔＰＴｊ、ΔＰＢｊがリミッタ１２１ｂ，１２２ｂに伝達される。加算器１２１ｄ、１２２ｄにも、複数のロール回転位置に応じた圧延荷重変動値ΔＰが蓄積される。
【０１７０】
前述したように、変換ブロック１２１ａ、１２２ｂでロールギャップ相当値ΔＳＴｊ、ΔＳＢｊへの変換を行うことで、圧延機５０が対象とする圧延材１の特性（たとえば圧延材の硬さ）の違いに基づく計算結果のばらつきを抑制できるという好ましい特徴がある。しかしながら、このような好ましい特徴は必ずしも必須ではなく、変換ブロック１２１ａ、１２２ｂが省略されてもよい。これによりロール偏芯量同定部１２における演算負荷を減らすことができる。
【０１７１】
実施の形態２．
図１２は、実施の形態２にかかるロール状態モニタ装置２２０が適用される圧延機２５０の一例を説明する図である。図１３は、実施の形態２にかかるロール状態モニタ装置２２０と上側ロールセットと下側ロールセットとの構成を説明するための図である。
【０１７２】
ロール状態モニタ装置２０がロール状態モニタ装置２２０に置換されている点で、実施の形態１と実施の形態２は相違している。図１３に示すように、ロール状態モニタ装置２２０は、圧延荷重信号処理部２１０と荷重データ処理部２１１とロール状態判定部２１２とを備える。以下、実施の形態１と共通の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１と実施の形態２との相違点を中心に説明を行う。
【０１７３】
図１４は、実施の形態２にかかるロール状態判定技術を説明するための図である。実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、圧延機２５０が圧延材１から受ける圧延荷重を圧延荷重検出手段６が検出する。圧延荷重検出手段６で検出した荷重検出信号を原信号とも称す。
【０１７４】
実施の形態２では、圧延荷重検出手段６で検出した荷重検出信号に基づいて、後述する図１４〜図２０の信号処理および判定処理が実施される。実施の形態２におけるモニタ対象ロールは、これらの信号処理および判定処理が適用される荷重検出信号の圧延荷重を受けているロールである。
【０１７５】
実施の形態２でも実施の形態１と同様にモニタ対象ロールを任意に選定することができる。図１３では実施の形態１の圧延荷重上下配分部１０が省略されているが、圧延荷重上下配分部１０により圧延荷重の値が上下ロールに配分された場合には、上下ロールの少なくとも一方がモニタ対象ロールとして選定されてもよい。圧延荷重検出手段６は、上述した実施の形態１の第四変形例と同様に、ＤＳとＯＳとで別々に圧延荷重を検出するように構築されてもよい。
【０１７６】
図１４の上段には、原信号に含まれる低周波成分と高周波成分とが模式的に図示されている。ここでは、原信号が、圧延荷重の絶対値を表す信号であるものとする。検出される原信号は、一般的に、ゆっくりとした振動を示す低周波数成分（図１４上段の破線）と、ノイズのような高周波数成分（図１４上段の細実線）とを含んでいる。
【０１７７】
圧延荷重信号処理部２１０は、原信号にＨＰＦ（ハイパスフィルタ）をかける。このように圧延荷重信号の低周波成分をハイパスフィルタなどで取り除くことで高周波数成分を取り出し、この高周波数成分を圧延荷重高周波数信号ＳＨＦとすることができる。図１４の下段には、ＨＰＦにより抽出された圧延荷重高周波数信号ＳＨＦの一例が模式的に図示されている。この図１４の下段の図はあくまで模式図であり、現実の圧延荷重高周波数信号ＳＨＦの波形はこれとは相違することもある。
【０１７８】
荷重データ処理部２１１は、圧延荷重高周波数信号ＳＨＦの標準偏差σを計算する。荷重データ処理部２１１は、±ｋσ分の確率密度分布と正規分布との差ｄを計算する。ｋは例えば２〜５の値である。
【０１７９】
荷重データ処理部２１１には、圧延荷重高周波数信号ＳＨＦの振幅を十分に含む縦軸範囲Ｄが設定されている。図１４に示すように、縦軸範囲Ｄは、予め定められたｎ個の区間Ｄｎに分割されている。荷重データ処理部２１１は、圧延荷重高周波数信号ＳＨＦをデータの集合として取り扱うことで、縦軸範囲Ｄの各区間Ｄｎの中に含まれるデータ数をカウントする。
【０１８０】
荷重データ処理部２１１は、それぞれの区間に属するデータ数をデータ全数で割ることで、複数の区間それぞれの確率を計算する。このような計算を複数の区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・Ｄｎの全てに適用することで、図１４下段右側に示す確率密度分布（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ  ｄｅｎｓｉｔｙ）が得られる。
【０１８１】
圧延荷重高周波数信号ＳＨＦの振幅を十分に含むために、縦軸範囲Ｄは、標準偏差σの四倍である４σ程度としてもよい。これによりデータのほぼ全数を縦軸範囲の中に含ませることができる。σに応じて縦軸範囲Ｄにカバーされるデータ範囲は、具体的には、２σ＝９５．４％、３σ＝９９．７％、および４σ＝９９．９９４％などである。
【０１８２】
図１５は、実施の形態２にかかる確率密度分布を説明するグラフである。図１５は実際の確率密度分布の例である。図１５には実データの確率密度分布が実線で図示されており、図９のグラフに使用したデータと同じデータが使用されている。図１５の実線データは、破損した圧延スタンドのドライブ側の圧延荷重に基づくデータである。図１５の実線データは、図９における１本目の圧延工程のデータにハイパスフィルタを掛けることで得られた圧延荷重高周波数信号ＳＨＦの確率密度分布である。
【０１８３】
図１６は、実施の形態２にかかる確率密度分布を説明するグラフである。図１６の実線データは、図１５とは異なり、図９における１０本目の圧延工程における圧延荷重信号から抽出した圧延荷重高周波数信号ＳＨＦの確率密度分布を図示している。図１５および図１６の横軸は、図５における１０本目の信号の±４σ分を取り、共通のスケーリングとしたものである。
【０１８４】
図１５および図１６には、比較対象用の正規分布が、破線データで図示されている。図１５では、正規分布を示す破線グラフと、実データを示す実線グラフとが重なっている。ロールが正常である場合には、図１５のように、圧延荷重高周波数信号ＳＨＦから求めた確率密度分布は、正規分布に一致している。これに対し、ロール状態に異常が起きると、図１６のように、確率密度分布が正規分布と明確に異なる。このような区別によって、ロール状態に異常があるかどうかを判定することができる。
【０１８５】
ロール状態判定部２１２が、ディスプレイ等のデバイスを通じて図１６のグラフを直接オペレータなどに示してもよい。これにより、人が目で見て明らかに異常を認識するようにしてもよい。しかし、分布形状の違いを数値で表してもよく、その数値に基づいてロール状態判定部２１２が自動的に異常判定信号を出力してもよい。これにより異常が起こったことを客観的かつ自動的に警告してもよい。
【０１８６】
確率密度分布と正規分布との差ｄの計算には、一例として以下の式（４）〜式（６）に示すそれぞれの数値指標を用いることができる。式（４）は、カルバック・ライブラー距離（Ｋｕｌｌｂａｃｋ−Ｌｅｉｖｌｅｒ  Ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ）の値ＤＫＬを求める式である。式（５）は、誤差二乗和の値ＤＳＱを求める式である。式（６）は、誤差絶対値和の値ＤＡＢＳを求める式である。
【０１８７】
ロール状態判定部２１２は、式（４）〜式（６）に示す三つの例のうち少なくとも一つの式に基づいて、確率密度分布と正規分布との差ｄを計算してもよい。つまり、差ｄは、値ＤＫＬと値ＤＳＱと値ＤＡＢＳとのうちいずれかの値であってもよい。この差ｄが予め定めた所定判定値以上である場合に、ロール状態が異常であると判定してもよい。
【０１８８】
【数５】
0006923081.tif 000006
【０１８９】
【数６】
0006923081.tif 000007
【０１９０】
【数７】
0006923081.tif 000008
【０１９１】
上記の式において、ＰA（ｘ）はデータｘがとる実際の確率密度である。実施の形態２では、データｘが圧延荷重高周波数信号ＳＨＦの値である。ＰＮ（ｘ）は正規分布である。一般に、高周波数信号はほぼノイズとみなすことができる。ノイズは白色雑音であり、正規分布をしているとみなせる。しかし、圧延荷重信号に何らかの異常によるノイズ信号が含まれていた場合、圧延荷重高周波数信号ＳＨＦの確率密度分布は正規分布とは明確に相違する。従って、確率密度分布と正規分布との比較に基づいて、ロール状態の異常を判定することができる。
【０１９２】
図１９は、実施の形態２におけるカルバック・ライブラー距離を説明する図である。図１９は、図９における１０本目の圧延工程で取得されたデータから得た結果を表している。複数の圧延スタンドのドライブ側とオペレータ側それぞれの圧延荷重高周波数信号ＳＨＦについて確率密度分布が求められたうえで、確率密度分布と正規分布の差ｄの一例であるカルバック・ライブラー距離ＤＫＬがプロットされている。
【０１９３】
カルバック・ライブラー距離の値ＤＫＬが大きければ、比較された２つの分布の差が大きい。従って、例えば値ＤＫＬが予め定めた所定判定値ＤＫＬ＿ｔｈ以上であれば、ロール状態が異常であると判定してもよい。同様に、値ＤＳＱまたは値ＤＡＢＳが予め定めた所定判定値ＤＳＱ＿ｔｈまたはＤＡＢＳ＿ｔｈ以上であれば、ロール状態が異常であると判定してもよい。
【０１９４】
上記のＤＫＬ＿ｔｈ、ＤＳＱ＿ｔｈおよびＤＡＢＳ＿ｔｈをまとめて所定判定値ｄｔｈとも称する。所定判定値ｄｔｈは、差ｄの評価に用いる比較判定値である。所定判定値ｄｔｈは、予め定めた固定値であってもよく、逐次更新される可変値であってもよい。例えば、所定判定値ｄｔｈは、ロール状態が正常であった少なくとも１つの過去の圧延工程で得られた差ｄの値に基づいて、固定値に設定されてもよく、あるいは逐次更新設定されてもよい。例えばロール状態が正常であった過去のｎ回の圧延工程（ｐ１、ｐ２、ｐ３・・・ｐｎ）に基づいて、ｎ個の差ｄｐ１、ｄｐ２、ｄｐ３・・・ｄｐｎが得られたとする。例えばｄｐ１〜ｄｐｎの平均値ｄｐ＿ａｖｅに基づいて所定判定値ｄｔｈが設定されてもよい。例えば、所定判定値ｄｔｈは、平均値ｄｐ＿ａｖｅに予め定めた所定係数ｋｄを乗じた値（ｋｄ×ｄｐ＿ａｖｅ）であってもよい。
【０１９５】
図１９において、項目番号の第一番目の結果は、第一スタンド＃１のドライブ側の圧延荷重高周波数信号ＳＨＦに基づくものである。項目番号の第二番目の結果は、第一スタンド＃１のオペレータ側の圧延荷重高周波数信号ＳＨＦに基づくものである。項目番号の第三番目の結果は、第二スタンド＃２のドライブ側の圧延荷重高周波数信号ＳＨＦに基づくものである。このような規則で項目番号が第十番目まで割り当てられている。
【０１９６】
項目番号の第十番目の結果は、破砕が見られた上側バックアップロール４ａのドライブ側の圧延荷重高周波数信号ＳＨＦに基づくものである。第十番目の結果と図１６の異常発生グラフとが対応している。第十番目の結果は、他の項目番号と比較してカルバック・ライブラー距離の値ＤＫＬが著しく大きいので、正規分布とはかけ離れた確率密度分布であることを示している。
【０１９７】
（実施の形態２の第一変形例）
図１７は、実施の形態２の第一変形例にかかる確率密度分布を説明するグラフである。実施の形態２における圧延荷重高周波数信号ＳＨＦの極大値と極小値とを二つの確率密度分布に分けてグラフに描くと、一例として図１７のようになる。
【０１９８】
図１７には、極大値の確率密度分布と極小値の確率密度分布とレイリー分布とが図示されている。ロール状態が正常なときの信号では、極大値の確率密度分布および極小値の確率密度分布それぞれが、レイリー分布に近づく。その一方で、ロール状態が異常を含むと、極大値の確率密度分布および極小値の確率密度分布それぞれは、レイリー分布から離れる。
【０１９９】
図１８は、実施の形態２の第一変形例にかかる極小値と極大値とを説明するグラフである。図１８に視覚的に表されているように高周波信号波形の減少と増加が切り替わるたびに極小値および極大値が一つずつ得られるので、複数の極小値および複数の極大値が圧延荷重高周波数信号ＳＨＦに含まれている。
【０２００】
（実施の形態２の第二変形例）
実施の形態２の第二変形例として、圧延スタンド毎検定結果の比較に基づくロール状態判定を行ってもよい。「圧延スタンド毎検定結果」とは、各圧延スタンド＃１〜＃７それぞれについて得られた差ｄであってもよい。具体的には、この第二変形例では、仕上圧延機５７のなかの複数の圧延スタンド＃１〜＃７それぞれについて差ｄが求められてもよく、これらの複数の差ｄが互いに比較されてもよい。この第二変形例における差ｄは、上述した図１５および図１６で説明した正規分布に対する差であってもよく、図１７および図１８で説明したレイリー分布に対する差であってもよい。
【０２０１】
すなわち、図１３に示すように、複数の圧延スタンド＃１〜＃７それぞれは、圧延荷重検出手段６を含んでいる、従って、圧延荷重信号処理部２１０は、複数の圧延スタンド＃１〜＃７それぞれの圧延荷重高周波数信号ＳＨＦを個別に抽出することができる。第二変形例では、荷重データ処理部２１１は、複数の圧延スタンド＃１〜＃７それぞれの圧延荷重高周波数信号ＳＨＦに基づいて、圧延スタンド＃１〜＃７それぞれについての差ｄ１〜ｄ７を個別に計算してもよい。この差ｄは、各スタンドの圧延荷重検出手段６が出力した圧延荷重信号に対して図１４〜図１９で述べた統計的検定法を実施したスタンド毎検定結果である。
【０２０２】
第二変形例において、ｉを任意の整数とした場合に、ロール状態判定部２１２は、第ｉ番目スタンドの差ｄｉと、第ｊ番目スタンドにおける差ｄｊ（ただしｊ≠ｉ）とを比較してもよい。ただし、ｉとは異なる任意の数値がｊに代入されるものとし、第ｊ番目スタンドは第ｉ番目スタンドを除くすべてのスタンドを包括的に表している。ロール状態判定部２１２は、一例として、「複数のｄｊの代表値」とｄｉが所定倍以上異なれば、第ｉスタンドのモニタ対象ロールを異常と判定してもよい。所定倍は、例えば３などの値に予め定められてもよい。複数のｄｊの代表値は、複数のｄｊの平均値であってもよい。例えばｉ＝１であるときにはｊ＝２〜７であるから、複数のｄｊの代表値はｄ２、ｄ３、・・・ｄ７の平均値であってもよい。
【０２０３】
図２０は、実施の形態１、２にかかるロール状態モニタ装置２０、２２０のハードウェア構成の一例を示す図である。実施の形態１、２において説明した各種の制御動作と計算処理と判定処理とが、以下に説明するハードウェア構成で実行されてもよい。
【０２０４】
ロール状態モニタ装置２０、２２０の機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用ハードウェア３５０であってもよい。あるいは、処理回路は、プロセッサ３５１及びメモリ３５２を備えていてもよい。処理回路は、一部が専用ハードウェア３５０として形成され、更にプロセッサ３５１及びメモリ３５２を備えていてもよい。図２０は、処理回路が、その一部が専用ハードウェア３５０として形成され、プロセッサ３５１及びメモリ３５２を備えている場合の例を示している。
【０２０５】
処理回路の少なくとも一部が、少なくとも１つの専用ハードウェア３５０である場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。
【０２０６】
処理回路が少なくとも１つのプロセッサ３５１及び少なくとも１つのメモリ３５２を備える場合、ロール状態モニタ装置２０、２２０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ３５２に格納される。プロセッサ３５１は、メモリ３５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。プロセッサ３５１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰとも呼ぶ。メモリ３５２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ等が該当する。
【０２０７】
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、ロール状態モニタ装置２０、２２０の各機能を実現することができる。
【符号の説明】
【０２０８】
１  圧延材、２  圧延機ハウジング、３ａ  ワークロール（上側ワークロール）、３ｂ  ワークロール（下側ワークロール）、４ａ  バックアップロール（上側バックアップロール）、４ｂ  バックアップロール（下側バックアップロール）、４ｃ  基準位置、５  圧下手段、６  圧延荷重検出手段、６ｄｓ  ドライブ側圧延荷重検出手段、６ｏｓ  オペレータ側圧延荷重検出手段、７  ロール回転数検出器、８  ロール基準位置検出器、９  ロールギャップ検出器、１０  圧延荷重上下配分部、１１  圧延荷重変動抽出部、１２  ロール偏芯量同定部、１３  ロール偏芯量記録部、１４  ロール状態判定部、１４ａ  基準位置、１５  位置目盛、１５ａ  基準位置、２０、２２０  ロール状態モニタ装置、５０、２５０  圧延機、５１  スラブ、５２  加熱炉、５３  粗圧延機、５４  バーヒータ、５５  バー、５６  入側温度計、５７  仕上圧延機、５８  板厚板幅計、５９  出側温度計、６０  温度計、６１  巻取機、６２  製品コイル、６３  ランアウトテーブル、１１１  上側荷重変動抽出部、１１２  下側荷重変動抽出部、１１１ａ、１１２ａ  圧延荷重記録部、１１１ｂ、１１２ｂ  平均値演算手段、１１１ｃ、１１２ｃ  偏差演算手段、１２１  上側加算手段、１２２  下側加算手段、１２１ａ、１２２ａ  変換ブロック、１２１ｂ、１２２ｂ  リミッタ、１２１ｃ、１２２ｃ  スイッチ、１２１ｄ、１２２ｄ  加算器、１２１ｅ、１２２ｅ  回転数補正ブロック、２１０  圧延荷重信号処理部、２１１  荷重データ処理部、２１２  ロール状態判定部、３５０  専用ハードウェア、３５１  プロセッサ、３５２  メモリ、ＯＳ  オペレータ側、ＤＳ  ドライブ側、ＲＤ  圧延方向、ｎ  ロール区分数、Ｐ  圧延荷重、ｙＴｊ、ｙＴ０、ｙＴ１、ｙＴｎ−１、ｙＢｊ、ｙＢ０、ｙＢ１、ｙＢｎ−１  ロール偏芯量、ΔＰ  圧延荷重変動値、ΔＳ、ΔＳＴｊ、ΔＳＢｊ  ロールギャップ相当値、Δｙｐｅａｋ  ロール偏芯量ピーク間値、Δｙｎｏｒ＿ｐｅａｋ  正常ロール偏芯量ピーク間値、ＳＨＦ  圧延荷重高周波数信号、Ｄ  縦軸範囲、Ｄｎ  区間
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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