特許 7191532 圧延機及び圧延鋼材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-09

(45)【発行日】2022-12-19

(54)【発明の名称】圧延機及び圧延鋼材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21B 37/62 20060101AFI20221212BHJP

   B21C 51/00 20060101ALI20221212BHJP

【ＦＩ】

B21B37/62 A

B21C51/00 F

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2018054478

(22)【出願日】2018-03-22

(65)【公開番号】P2019166531

(43)【公開日】2019-10-03

【審査請求日】2020-11-06

【審判番号】

【審判請求日】2022-01-24

(73)【特許権者】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100153969

【弁理士】

【氏名又は名称】松澤 寿昭

(72)【発明者】

【氏名】藤津 修

(72)【発明者】

【氏名】萩原 俊太

(72)【発明者】

【氏名】鬼塚 大輔

(72)【発明者】

【氏名】山本 昇一

【合議体】

【審判長】見目 省二

【審判官】大山 健

【審判官】中里 翔平

(56)【参考文献】

【文献】特開平７－８８５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１０１３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平３－８６３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－８１５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００４－５０９７６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B21B 37/62

B21C 51/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の第１の圧延ロール及び第２の圧延ロールと、
前記第１の圧延ロールを前記第２の圧延ロールに対して近接及び離間させるように構成された油圧シリンダと、
前記第１及び第２の圧延ロールにより圧延されている鋼材の有無を検出可能に構成された検出部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
比例演算手段と、
第１の積分演算手段と、
第２の積分演算手段とを備え、
圧延中の鋼材があることが前記検出部によって検出されている場合に、前記油圧シリンダの目標位置と現在位置との偏差と比例ゲインとを前記比例演算手段に乗算演算させた出力値を用いて前記第１の積分演算手段に積分演算させると共に、前記比例演算手段の出力値と前記第１の積分演算手段の積分値とを加算した値を前記油圧シリンダに出力させる第１の処理と、
圧延中の鋼材があることが前記検出部によって検出されておらず且つ前記油圧シリンダを目標位置に静止させる静止制御中である場合に、前記比例演算手段の出力値を用いて前記第２の積分演算手段に積分演算させると共に、前記比例演算手段の出力値と前記第２の積分演算手段の積分値とを加算した値を前記油圧シリンダに出力させる第２の処理とを実行し、
前記第１の積分演算手段における第１の時定数は前記第２の積分演算手段における第２の時定数よりも短い、圧延機。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１の処理に際して、前記比例演算手段の出力値と前記第１の積分演算手段の積分値とを加算した値を前記油圧シリンダに出力させることに代えて、前記比例演算手段の出力値と前記第１の積分演算手段の積分値と前記第２の積分演算手段の積分値とを加算した値を前記油圧シリンダに出力する、請求項１に記載の圧延機。

【請求項3】

前記制御部は、鋼材の圧延が終了したことが前記検出部によって検出された場合、前記第１の積分演算手段の積分値をリセットする第３の処理をさらに実行する請求項１又は２に記載の圧延機。

【請求項4】

前記第１の時定数は０．０１秒～０．５秒である、請求項１～３のいずれか一項に記載の圧延機。

【請求項5】

前記第２の時定数は１秒～３０秒である、請求項１～４のいずれか一項に記載の圧延機。

【請求項6】

前記検出部は、前記第１及び第２の圧延ロールの前後にそれぞれ配置された一対のセンサである、請求項１～５のいずれか一項に記載の圧延機。

【請求項7】

一対の第１の圧延ロール及び第２の圧延ロールによる圧延中の鋼材がある場合に、前記第１の圧延ロールを前記第２の圧延ロールに対して近接及び離間させるように構成された油圧シリンダの目標位置と現在位置との偏差と、比例ゲインとを、比例演算手段に乗算演算させた出力値を用いて第１の積分演算手段が積分演算すると共に、前記比例演算手段の出力値と前記第１の積分演算手段の積分値とを加算した値を前記油圧シリンダに出力する第１の工程と、
前記第１及び第２の圧延ロールによる圧延中の鋼材がなく且つ前記油圧シリンダを目標位置に静止させる静止制御中である場合に、前記比例演算手段の出力値を用いて第２の積分演算手段が積分演算すると共に、前記比例演算手段の出力値と前記第２の積分演算手段の積分値とを加算した値を前記油圧シリンダに出力させる第２の工程とを含み、
前記第１の積分演算手段の第１の時定数は前記第２の積分演算手段の第２の時定数よりも短いこととを含む、圧延鋼材の製造方法。

【請求項8】

前記第１の工程は、前記比例演算手段の出力値と前記第１の積分演算手段の積分値とを加算した値を前記油圧シリンダに出力することに代えて、前記比例演算手段の出力値と前記第１の積分演算手段の積分値と前記第２の積分演算手段の積分値とを加算した値を前記油圧シリンダに出力することを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記第１及び第２の圧延ロールによる鋼材の圧延が終了した場合、第１の積分演算手段の積分値をリセットする第３の工程をさらに含む、請求項７又は８に記載の方法。

【請求項10】

前記第１の時定数は０．０１秒～０．５秒である、請求項７～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記第２の時定数は１秒～３０秒である、請求項７～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記第１及び第２の工程では、前記第１及び第２の圧延ロールの前後にそれぞれ配置された一対のセンサにより圧延中の鋼材の有無を検出する、請求項７～１１のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、圧延機及び圧延鋼材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、一対の上側ワークロール及び下側ワークロールと、バックアップロールを介して下側ワークロールを上下動させるように構成された油圧シリンダと、油圧シリンダの位置制御装置とを備える圧延機を開示している。位置制御装置は、油圧シリンダの指令位置と検出位置との差である制御偏差を比例演算する比例器と、当該制御偏差を積分する積分器と、比例器及び積分器から出力される値を加算する加算器とを含み、加算機からの出力値に基づいて油圧シリンダの位置制御を行うように構成されている。

【0003】

このように、制御部が制御偏差に対して比例演算することに加え積分演算もするので、弁中立点ずれや電気的ゼロ点ずれ等に起因するオフセット偏差が抑制される。そのため、圧延機で製造される鋼板（鋼材）の板厚精度が向上する。

【0004】

特許文献１において抑制しようとするオフセット偏差の起因となる弁中立点ずれや電気的ゼロ点ずれは、一般に、比較的長い時間をかけて徐々に生ずる傾向にある。そのため、積分器の時定数は数十秒という比較的長いオーダーで設定される（段落００２４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平７－０８８５２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、鋼板（鋼材）が一対のワークロールに導入されて噛み込まれる時には、鋼板（鋼材）からの反力がワークロールに急激に作用する。そのため、この場合、油圧シリンダのシリンダ位置が短時間に大きく変化する。従って、時定数の長い積分器では、このような急峻なシリンダ位置の変化に素早く対応することができない。

【0007】

そこで、特許文献１においては、急峻なシリンダ位置の変化に対して比例器を用いることとなる。しかしながら、応答性を高めるために比例ゲインを大きくしていくと、ハンチングが生じやすくなり、安定性が失われる傾向にある。従って、特許文献１の圧延機の制御系は、鋼板（鋼材）の圧延開始時において、制御量であるシリンダ位置を早期に安定状態とすることが困難であった。

【0008】

速応性を高めるためには、微分器をさらに導入することも考えられる。しかしながら、微分器は制御偏差の変化量に基づいて即座に制御量を調節するので、鋼材の違いや圧延量の違いによって偏差変化量が振動的になりやすい（ハンチングが生じやすい）懸念がある。

【0009】

そこで、本開示は、鋼材の圧延開始時において制御量の速応性及び安定性を高めることが可能な圧延機及び圧延鋼材の製造方法を説明する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

例１．本開示の一つの例に係る圧延機は、一対の第１の圧延ロール及び第２の圧延ロールと、第１の圧延ロールを第２の圧延ロールに対して近接及び離間させるように構成された油圧シリンダと、第１及び第２の圧延ロールにより圧延されている鋼材の有無を検出可能に構成された検出部と、制御部とを備える。制御部は、圧延中の鋼材があることが検出部によって検出されている場合に、油圧シリンダの目標位置と現在位置との偏差に対応する偏差量を用いて第１の積分演算手段に積分演算させると共に、第１の積分演算手段の積分値を油圧シリンダに出力させる第１の処理と、圧延中の鋼材があることが検出部によって検出されておらず且つ油圧シリンダを目標位置に静止させる静止制御中である場合に、偏差量を用いて第２の積分演算手段に積分演算させると共に、第２の積分演算手段の積分値を油圧シリンダに出力させる第２の処理とを実行する。第１の積分演算手段における第１の時定数は第２の積分演算手段における第２の時定数よりも短い。

【0011】

この場合、鋼材の非圧延時で且つ油圧シリンダの静止制御中では、比較的長い第２の時定数を有する第２の積分演算手段による第２の処理が制御部によって実行される。そのため、鋼材の非圧延時において、第２の積分演算手段は、シリンダ位置制御に長期的な変化をもたらす要素（例えば、弁中立点ずれ、電気的ゼロ点ずれ、油圧シリンダが圧延ロールから受ける荷重、油圧シリンダのヘッド側とロッド側とにそれぞれ作用する油圧の面積差、サーボ弁スプールの経年劣化によるスプールの摩耗など）が発生したときに、オーバーシュートの発生を抑制しつつシリンダ位置を目標位置に静止させておくことができる。

【0012】

一方、鋼材の圧延中では、シリンダは鋼材からの反力を受ける。そのため、鋼材の非圧延時と比較して、系の共振周波数が高くなることに伴い、系の安定性が高くなる。従って、鋼材の圧延中に用いられる第１の積分演算手段の第１の時定数を、比較的短く設定することが可能となる。そして、鋼材の圧延中にのみ、比較的短い第１の時定数を有する第１の積分演算手段による第１の処理が制御部によって実行される。そのため、第１の積分演算手段は、鋼材の圧延開始時に圧延反力により生ずるシリンダ位置の急峻な変化に素早く追従して、偏差量を適切に補正することができる。

【0013】

ところで、先述のとおり、比例器や微分器を用いる場合には、偏差変化量に即座に応答するものの時間的な調整要素が存在せず、鋼材の違いや圧延量の違いによって偏差変化量が振動的になってしまう（ハンチングが生じやすくなってしまう）。しかしながら、例１に係る圧延機によれば、比較的短い第１の時定数を有する第１の積分演算手段を用いることにより、鋼材の違いや圧延量の違いによって偏差変化量が振動的となるリスク（ハンチングが生ずるリスク）を低減しつつ、偏差量を補正することができる。

【0014】

以上、例１に係る圧延機によれば、鋼材の非圧延時において安定的にシリンダ位置を静止制御することが可能であると共に、鋼材の圧延開始時において制御量の速応性及び安定性を高めることが可能である。

【0015】

例２．例１に記載の圧延機において、制御部は、第１の処理に際して、第１の積分演算手段の積分値と第２の積分演算手段の積分値とを加算した値を油圧シリンダに出力してもよい。この場合、鋼材の圧延中も、シリンダ位置を目標位置に静止させるために用いられる信号が第２の積分演算手段から出力される。換言すれば、第１の積分演算手段は、鋼材の圧延開始時における制御量の急峻な変化を制御すればよく、シリンダ位置の静止制御を行う必要がない。そのため、異なる種類の制御を第１及び第２の積分演算手段が分担して行える。従って、より精度よくシリンダ位置の制御を行うことが可能となる。

【0016】

例３．例１又は例２に記載の圧延機において、制御部は、鋼材の圧延が終了したことが検出部によって検出された場合、第１の積分演算手段の積分値をリセットする第３の処理をさらに実行してもよい。この場合、鋼材が圧延機で圧延されるたびに積分値が第１の積分演算手段から除去される。そのため、圧延機から鋼材が通り抜けた後の非圧延時にシリンダ位置の静止制御を行う場合、第１の積分演算手段の積分値が当該静止制御に影響を及ぼさない。従って、鋼材の圧延時には鋼材からの反力によるシリンダ位置の変動を抑制しつつ、非圧延時には安定的にシリンダ位置の制御を行うことが可能となる。

【0017】

例４．例１～例３のいずれか一つに記載の圧延機において、第１の時定数は０．０１秒～０．５秒であってもよい。この場合、鋼材の圧延開始時において急峻に変化する制御量を第１の積分演算手段によりさらに適切に補正することが可能となる。

【0018】

例５．例１～例４のいずれか一つに記載の圧延機において、第２の時定数は１秒～３０秒であってもよい。この場合、長期的に変化する制御量を第２の積分演算手段によりさらに適切に補正することが可能となる。

【0019】

例６．例１～例５のいずれか一つに記載の圧延機において、検出部は、第１及び第２の圧延ロールの前後にそれぞれ配置された一対のセンサであってもよい。

【0020】

例７．本開示の他の例に係る圧延鋼材の製造方法は、一対の第１の圧延ロール及び第２の圧延ロールによる圧延中の鋼材がある場合に、第１の圧延ロールを第２の圧延ロールに対して近接及び離間させるように構成された油圧シリンダの目標位置と現在位置との偏差量を用いて第１の積分演算手段が積分演算すると共に、第１の積分演算手段の積分値を油圧シリンダに出力する第１の工程と、第１及び第２の圧延ロールによる圧延中の鋼材がなく且つ油圧シリンダを目標位置に静止させる静止制御中である場合に、偏差量を用いて第２の積分演算手段が積分演算すると共に、第２の積分演算手段の積分値を油圧シリンダに出力させる第２の工程とを含む。第１の積分演算手段における第１の時定数は第２の積分演算手段における第２の時定数よりも短い。この場合、例１に記載の圧延機と同様の作用効果が得られる。

【0021】

例８．例７に記載の方法において、第１の工程は、第１の積分演算手段の積分値と第２の積分演算手段の積分値とを加算した値を油圧シリンダに出力することを含んでもよい。この場合、例２に記載の圧延機と同様の作用効果が得られる。

【0022】

例９．例７又は例８に記載の方法は、第１及び第２の圧延ロールによる鋼材の圧延が終了した場合、第１の積分演算手段の積分値をリセットする第３の工程をさらに含んでもよい。この場合、例３に記載の圧延機と同様の作用効果が得られる。

【0023】

例１０．例７～例９のいずれか一つに記載の方法において、第１の時定数は０．０１秒～０．５秒であってもよい。この場合、例４に記載の圧延機と同様の作用効果が得られる。

【0024】

例１１．例７～例１０のいずれか一つに記載の方法において、第２の時定数は１秒～３０秒であってもよい。この場合、例５に記載の圧延機と同様の作用効果が得られる。

【0025】

例１２．例７～例１１のいずれか一つに記載の方法において、第１及び第２の工程では、第１及び第２の圧延ロールの前後にそれぞれ配置された一対のセンサにより圧延中の鋼材の有無を検出してもよい。

【発明の効果】

【0026】

本開示に係る圧延機及び圧延鋼材の製造方法によれば、鋼材の圧延開始時において制御量の速応性及び安定性を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、圧延機の概要構成を示す図である。

【図2】図２は、コントローラの機能構成を中心に示すブロック図である。

【図3】図３は、コントローラのハードウェア構成を中心に示す概略図である。

【図4】図４は、図１の後続の圧延機の動作を説明するための図である。

【図5】図５は、図４の後続の圧延機の動作を説明するための図である。

【図6】図６は、図５の後続の圧延機の動作を説明するための図である。

【図7】図７は、圧延機の動作を説明するためのフローチャートである。

【図8】図８（ａ）は時定数Ｔ１を０．１秒とし且つ時定数Ｔ２を１秒としたときの偏差の時間変化を示すグラフであり、図８（ｂ）は時定数Ｔ１を０．２秒とし且つ時定数Ｔ２を１秒としたときの偏差の時間変化を示すグラフである。

【図9】図９（ａ）は時定数Ｔ１を０．３５秒とし且つ時定数Ｔ２を１秒としたときの偏差の時間変化を示すグラフであり、図９（ｂ）は時定数Ｔ１を０．４秒とし且つ時定数Ｔ２を１秒としたときの偏差の時間変化を示すグラフである。

【図10】図１０（ａ）は時定数Ｔ１を０．４５秒とし且つ時定数Ｔ２を１秒としたときの偏差の時間変化を示すグラフであり、図１０（ｂ）は積分演算手段Ｉｎｔ１を使用せず時定数Ｔ２を１秒としたときの偏差の時間変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

【0029】

［圧延機の構成］
まず、図１及び図２を参照して、圧延機１の構成について説明する。圧延機１は、図１に示されるように、鋼材Ｍ１を圧延して圧延鋼材Ｍ２を製造するように構成されている。圧延機１は、フレーム１０と、圧延ロール１２，１４と、油圧駆動装置１６と、複数の支持ロール１８と、センサＳＥ１，ＳＥ２と、コントローラＣｔｒ（制御部）を備える。

【0030】

フレーム１０は、例えば略矩形環状を呈している。フレーム１０は、フレーム１０の開口が鋼材Ｍ１の搬送方向と交差するように、床面上に接地されている。

【0031】

圧延ロール１２（第１の圧延ロール）は、油圧駆動装置１６を介してフレーム１０に取り付けられている。圧延ロール１２と後述する油圧シリンダ１６ａとの間に、少なくとも一つのバックアップロールが介在していてもよい。圧延ロール１４（第２の圧延ロール）は、支持部材１４ａを介してフレーム１０に取り付けられている。圧延ロール１４は、圧延ロール１２の上方に位置している。圧延ロール１４と支持部材１４ａとの間に、少なくとも一つのバックアップロールが介在していてもよい。なお、図示しない駆動機構（例えば、油圧シリンダ、直動スクリューなど）が圧延ロール１４に接続されており、コントローラＣｔｒが当該駆動機構に指示して圧延ロール１４を上下動させてもよい。

【0032】

油圧駆動装置１６は、圧延ロール１２を上下動させるように構成されている。すなわち、油圧駆動装置１６は、圧延ロール１２を圧延ロール１４に対して近接及び離間させるように構成されている。油圧駆動装置１６は、油圧シリンダ１６ａと、バルブ１６ｂと、センサ１６ｃとを含む。

【0033】

油圧シリンダ１６ａは、図２に示されるように、スリーブ１６ｄと、シリンダヘッド１６ｅと、ロッド１６ｆとを含む。スリーブ１６ｄは、内部に駆動オイルを貯留している。
シリンダヘッド１６ｅは、スリーブ１６ｄ内においてスライド可能に構成されている。シリンダヘッド１６ｅは、スリーブ１６ｄのシリンダヘッド１６ｅ側の空間Ｖ１に貯留されている駆動オイルとスリーブ１６ｄのロッド１６ｆ側の空間Ｖ２に貯留されている駆動オイルとからそれぞれ圧力を受け、これらの圧力がバランスする位置で静止する。ロッド１６ｆの一端は、シリンダヘッド１６ｅに取り付けられている。ロッド１６ｆの他端は、圧延ロール１２に接続されている。

【0034】

バルブ１６ｂは、例えばサーボ弁であり、図１及び図２に示されるように、コントローラＣｔｒからの指示に基づいて動作する。バルブ１６ｂは、図２に示されるように、駆動オイルの空間Ｖ１，Ｖ２への供給量を調節するように構成されている。バルブ１６ｂの動作に伴い空間Ｖ１，Ｖ２への駆動オイルの供給量が変化すると、空間Ｖ１，Ｖ２内の油圧が変化する。その結果、バルブ１６ｂを制御することで、シリンダヘッド１６ｅの位置（シリンダ位置）を制御できる。

【0035】

センサ１６ｃは、図１及び図２に示されるように、シリンダヘッド１６ｅの位置（シリンダ位置）を検出可能に構成されている。センサ１６ｃは、例えば、シリンダヘッド１６ｅの移動に伴う磁気的な変化を検出可能な磁気センサであってもよい。センサ１６ｃは、検出したシリンダ位置のデータをコントローラＣｔｒに送信する。

【0036】

複数の支持ロール１８は、図１に示されるように、鋼材Ｍ１の搬送方向に沿って並ぶように配置されている。複数の支持ロール１８は、コントローラＣｔｒからの指示に基づいて、正回転又は逆回転することが可能に構成されている。そのため、複数の支持ロール１８は、載置されている鋼材Ｍ１を図１の右方向及び左方向の一方向に搬送する機能を有する。

【0037】

センサＳＥ１，ＳＥ２は、複数の支持ロール１８の上方に配置されていると共に、鋼材Ｍ１の搬送方向においてフレーム１０を間に置くようにフレーム１０の両側近傍に配置されている。センサＳＥ１，ＳＥ２は、これらの下方に鋼材Ｍ１が存在するか否かを検出可能に構成されている。センサＳＥ１，ＳＥ２は、例えば赤外線センサであってもよい。

【0038】

センサＳＥ１，ＳＥ２は、検出したデータをコントローラＣｔｒに送信する。センサＳＥ１，ＳＥ２の少なくとも一方が鋼材Ｍ１の存在を検出した場合、鋼材Ｍ１が一対の圧延ロール１２，１４の近傍に位置しているから、コントローラＣｔｒは、鋼材Ｍ１が一対の圧延ロール１２，１４によって圧延されている蓋然性が高いと判断する。

【0039】

コントローラＣｔｒは、センサ１６ｃ及びセンサＳＥ１，ＳＥ２から受信したデータを処理して、バルブ１６ｂ及び支持ロール１８の動作を制御するように構成されている。

【0040】

［コントローラの詳細］
ここで、図２を参照して、コントローラＣｔｒの詳細について説明する。コントローラＣｔｒのハードウェアは、例えば一つ又は複数の制御用のコンピュータにより構成される。コントローラＣｔｒは、ハードウェア上の構成として、例えば図３に示されるように、プロセッサＣｔｒ１（演算部）と、メモリＣｔｒ２（記憶部）と、入力ポートＣｔｒ３（入力部）と、出力ポートＣｔｒ４（出力部）とを有する。コントローラＣｔｒは、電気回路要素（circuitry）で構成されていてもよい。

【0041】

プロセッサＣｔｒ１は、メモリＣｔｒ２と協働してプログラムを実行し、入力ポートＣｔｒ３及び出力ポートＣｔｒ４を介した信号の入出力を実行することで、後述する各機能モジュールを構成する。すなわち、プロセッサＣｔｒ１は、センサ１６ｃ，ＳＥ１，ＳＥ２からの入力信号に基づいて、バルブ１６ｂ及び支持ロール１８を駆動するための出力信号を生成するように構成されている。メモリＣｔｒ２は、プログラム、入力信号、出力信号等を記憶するように構成されている。入力ポートＣｔｒ３は、センサ１６ｃ，ＳＥ１，ＳＥ２からの入力信号をプロセッサＣｔｒ１に送信するように構成されている。出力ポートＣｔｒ４は、プロセッサＣｔｒ１で生成された出力信号をバルブ１６ｂ及び支持ロール１８に送信するように構成されている。

【0042】

コントローラＣｔｒは、図２に示されるように、機能モジュールとして、比較手段２０と、比例演算手段Ｐｒと、積分演算手段Ｉｎｔ１，Ｉｎｔ２と、加算器２２，２４と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３と、リセット手段ＲＥとを含む。なお、これらの機能モジュールは、プログラムによりソフトウェア上で実現されていてもよいし、電気回路要素（例えば論理回路）又はこれを集積した集積回路により実現されていてもよい。

【0043】

比較手段２０は、シリンダ位置の目標値Ｒ（目標位置）と、センサ１６ｃによって検出されたシリンダ位置の現在値Ｙ（現在位置）との偏差Ｅを算出するように構成されている。すなわち、比較手段２０は、目標値Ｒから現在値Ｙを減算することで、偏差Ｅ（偏差量）を算出する（式１参照）。
Ｅ＝Ｒ－Ｙ ・・・（１）

【0044】

比例演算手段Ｐｒは、比較手段２０の後段において比較手段２０と直列に接続されている。比例演算手段Ｐｒは、偏差Ｅに比例ゲインＫｐを乗算して、出力値Ｑ１（偏差量）を算出するように構成されている（式２参照）。
Ｑ１＝Ｋｐ×Ｅ ・・・（２）

【0045】

積分演算手段Ｉｎｔ１（第１の積分演算手段）は、比例演算手段Ｐｒの後段において比例演算手段Ｐｒと直列に接続されている。積分演算手段Ｉｎｔ１は、出力値Ｑ１を制御開始（τ＝０秒）から現時点（τ＝ｔ秒）まで時間で積分した値に、積分ゲインＫｉ１を乗算して、積分値Ｉ１を算出するように構成されている（式３参照）。

【数1】

積分演算手段Ｉｎｔ１の時定数Ｔ１（第１の時定数）は、後述する積分演算手段Ｉｎｔ２の時定数Ｔ２（第２の時定数）よりも短く設定されている。時定数Ｔ１は、例えば、０．０１秒～０．５秒であってもよいし、０．１秒～０．３秒であってもよい。

【0046】

加算器２２は、比例演算手段Ｐｒ及び積分演算手段Ｉｎｔ１の後段においてこれらと直列に接続されている。加算器２２は、出力値Ｑ１と積分値Ｉ１とを加算して、出力値Ｑ２を算出するように構成されている（式４参照）。
Ｑ２＝Ｑ１＋Ｉ１ ・・・（４）

【0047】

積分演算手段Ｉｎｔ２（第２の積分演算手段）は、加算器２２の後段において加算器２２と直列に接続されている。積分演算手段Ｉｎｔ２は、出力値Ｑ２を制御開始（τ＝０秒）から現時点（τ＝ｔ秒）まで時間で積分した値に、積分ゲインＫｉ２を乗算して、積分値Ｉ２を算出するように構成されている（式５参照）。

【数2】

上記のとおり、積分演算手段Ｉｎｔ２の時定数Ｔ２は、積分演算手段Ｉｎｔ１の時定数Ｔ１よりも長く設定されている。時定数Ｔ２は、例えば、１秒～３０秒であってもよいし、５秒～１０秒であってもよい。

【0048】

加算器２４は、加算器２２及び積分演算手段Ｉｎｔ２の後段においてこれらと直列に接続されている。加算器２４は、出力値Ｑ２と積分値Ｉ２とを加算して、指令値Ｑを算出するように構成されている（式６参照）。
Ｑ＝Ｑ２＋Ｉ２ ・・・（６）

【0049】

スイッチＳＷ１は、比例演算手段Ｐｒの後段で且つ積分演算手段Ｉｎｔ１の前段に配置されている。スイッチＳＷ１は、センサＳＥ１，ＳＥ２の検出状態に応じてＯＮ及びＯＦＦが切り替わるように構成されている。そのため、スイッチＳＷ１がＯＦＦの場合には、出力値Ｑ１が積分演算手段Ｉｎｔ１に入力されない。なお、加算器２２には、スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず、比例演算手段Ｐｒからの出力値Ｑ１と、積分演算手段Ｉｎｔ１から出力された積分値Ｉ１とが入力される。

【0050】

スイッチＳＷ２は、加算器２２の後段で且つ積分演算手段Ｉｎｔ２の前段に配置されている。スイッチＳＷ２は、センサＳＥ１，ＳＥ２の検出状態に応じてＯＮ及びＯＦＦが切り替わるように構成されている。そのため、スイッチＳＷ２がＯＦＦの場合には、出力値Ｑ２が積分演算手段Ｉｎｔ２に入力されない。

【0051】

スイッチＳＷ３は、加算器２２の後段で且つ積分演算手段Ｉｎｔ２の前段に配置されている。図２に示される形態では、スイッチＳＷ３は、スイッチＳＷ２の後段で且つ積分演算手段Ｉｎｔ２の前段に配置されている。スイッチＳＷ３は、油圧シリンダ１６ａが静止制御中であるか否かに応じてＯＮ及びＯＦＦが切り替わるように構成されている。具体的には、油圧シリンダ１６ａが静止制御中である場合には、スイッチＳＷ３がＯＮに切り替えられる。一方、油圧シリンダ１６ａが静止制御中でない場合（例えば、油圧シリンダ１６ａの移動制御中である場合）には、スイッチＳＷ３がＯＦＦに切り替えられる。スイッチＳＷ３がＯＦＦの場合には、出力値Ｑ２が積分演算手段Ｉｎｔ２に入力されない。なお、加算器２４には、スイッチＳＷ２，ＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず、加算器２２からの出力値Ｑ２と、積分演算手段Ｉｎｔ２から出力された積分値Ｉ２とが入力される。

【0052】

ここで、油圧シリンダ１６ａの静止制御とは、圧延ロール１２からの重量が油圧シリンダ１６ａに作用した状態で、油圧シリンダ１６ａが所定の目標位置に静止するように、コントローラＣｔｒによって油圧シリンダ１６ａを制御することをいう。一方、油圧シリンダ１６ａの移動制御とは、圧延ロール１２，１４の間隔を変更するために、シリンダ位置の目標値Ｒを所望の目標値に徐々に変更しつつ、シリンダ位置を変位させる制御をいう。

【0053】

リセット手段ＲＥは、積分演算手段Ｉｎｔ１に接続されている。リセット手段ＲＥは、センサＳＥ１，ＳＥ２の検出状態に応じて、積分演算手段Ｉｎｔ１の積分値Ｉ１を０にリセットするように構成されている。リセット手段ＲＥは、条件が満たされたときに、積分値Ｉ１を直ちに０にリセットしてもよいし、積分値Ｉ１が徐々に０に近づくように積分値Ｉ１を変化させながら積分値Ｉ１を０にリセットしてもよい。

【0054】

［圧延鋼材の製造方法］
続いて、図１、図２及び図４～図７を参照して、圧延機１により鋼材Ｍ１を圧延して圧延鋼材Ｍ２を製造する方法について説明する。

【0055】

まず、コントローラＣｔｒは、油圧シリンダ１６ａが静止制御中であるか否かを判断する（図７のステップＳ１１参照）。例えば、コントローラＣｔｒは、シリンダ位置の目標値Ｒが所望の目標値に到達しているか否かにより、油圧シリンダ１６ａが静止制御中であるか否かを判断してもよい。

【0056】

シリンダ位置の目標値Ｒが所望の目標値に到達していない場合には、コントローラＣｔｒは、油圧シリンダ１６ａが移動制御中であると判断して（図７のステップＳ１１でＮＯ）、スイッチＳＷ３をＯＦＦに切り替える（図７のステップＳ１２参照）。その後、ステップＳ１１に戻り、油圧シリンダ１６ａが静止制御中でない場合（移動制御中である場合）には、ステップＳ１１，Ｓ１２の処理が繰り返される。この場合、積分演算手段Ｉｎｔ１，Ｉｎｔ２への入力が０となり、積分演算手段Ｉｎｔ１，Ｉｎｔ２において積分演算処理が行われない。そのため、油圧シリンダ１６ａの移動制御中における制御量の変化によって積分値Ｉ１，Ｉ２が影響を受けないので、鋼材Ｍ１の圧延開始時に圧延反力により生ずるシリンダ位置の急峻な変化を適切に補正することができる。

【0057】

一方、シリンダ位置の目標値Ｒが所望の目標値に到達している場合には、コントローラＣｔｒは、油圧シリンダ１６ａが静止制御中であると判断して（図７のステップＳ１１でＹＥＳ）、スイッチＳＷ３をＯＮに切り替える（図７のステップＳ１３参照）。

【0058】

次に、コントローラＣｔｒは、センサＳＥ１，ＳＥ２が共にＯＦＦであるか否かを判断する（図７のステップＳ１４参照）。例えば図１に示されるように、支持ロール１８によって鋼材Ｍ１が一対の圧延ロール１２，１４に向けて搬送されているものの圧延ロール１２，１４に到達していない場合、センサＳＥ１，ＳＥ２が共にＯＦＦとなる（図７のステップＳ１４でＹＥＳ）。この場合、コントローラＣｔｒは、鋼材Ｍ１が非圧延中であると判断する。

【0059】

コントローラＣｔｒは、鋼材Ｍ１が非圧延中であると判断すると、スイッチＳＷ１をＯＦＦとし且つスイッチＳＷ２をＯＮにする（図７のステップＳ１５参照；第２の処理；第２の工程）。このとき、出力値Ｑ１は積分演算手段Ｉｎｔ１によって積分されないが、出力値Ｑ２は積分演算手段Ｉｎｔ２によって積分される。そのため、出力値Ｑ２が出力値Ｑ１に等しくなるので、指令値Ｑは出力値Ｑ１と積分値Ｉ２とが加算された値となる（式７参照）。
Ｑ＝Ｑ１＋Ｉ２ ・・・（７）
その後、再びステップＳ１４に戻り、鋼材Ｍ１が非圧延中である間、ステップＳ１４，Ｓ１５の処理が繰り返される。

【0060】

なお、鋼材Ｍ１の非圧延中で且つ油圧シリンダ１６ａの静止制御中では、出力値Ｑ１が全て積分演算手段Ｉｎｔ２に記憶される。その後、油圧シリンダ１６ａの静止制御によりシリンダ位置が定常状態となった場合、目標値Ｒと現在値Ｙとが一致することとなるので、出力値Ｑ１がゼロになり、指令値Ｑは積分値Ｉ２と等しくなる。そのため、積分演算手段Ｉｎｔ２は、油圧シリンダ１６ａを所定位置に静止させるための出力を全て記憶する。

【0061】

一方、例えば図４及び図５に示されるように、支持ロール１８によって搬送された鋼材Ｍ１が一対の圧延ロール１２，１４に到達している場合、センサＳＥ１，ＳＥ２の少なくとも一方がＯＮとなる（図７のステップＳ１４でＮＯ）。この場合、コントローラＣｔｒは、鋼材Ｍ１が圧延中であると判断する。

【0062】

コントローラＣｔｒは、鋼材Ｍ１が圧延中であると判断すると、スイッチＳＷ１をＯＮとし且つスイッチＳＷ２をＯＦＦにする（図７のステップＳ１６参照；第１の処理；第１の工程）。このとき、出力値Ｑ２は積分演算手段Ｉｎｔ２によって積分されないが、積分演算手段Ｉｎｔ２の積分値Ｉ２の加算器２４への出力は継続される。そのため、指令値Ｑは、出力値Ｑ１と、積分値Ｉ１と、積分値Ｉ２とが加算された値となる（式８参照）。
Ｑ＝Ｑ１＋Ｉ１＋Ｉ２ ・・・（８）
なお、ここでの積分値Ｉ２は、スイッチＳＷ２がＯＦＦであるので、鋼材Ｍ１の非圧延中に積分演算手段Ｉｎｔ２に入力された出力値Ｑ２のみに基づく。すなわち、積分値Ｉ２は、鋼材Ｍ１の圧延開始直前における油圧シリンダ１６ａの静止制御のための出力を保持し続ける。

【0063】

次に、コントローラＣｔｒは、センサＳＥ１，ＳＥ２が共にＯＦＦであるか否かを判断する（図７のステップＳ１７参照）。鋼材Ｍ１が圧延中であれば（図７のステップＳ１７でＮＯ）、再びステップＳ１６に戻る。すなわち、鋼材Ｍ１の圧延中は、ステップＳ１６，Ｓ１７の処理が繰り返される。

【0064】

このとき、積分演算手段Ｉｎｔ１は、相対的に短く設定された時定数Ｔ１で出力値Ｑ１を積分するので、油圧シリンダ１６ａに作用する圧延反力に対抗する油圧シリンダ１６ａにおける出力を短時間で記憶して出力する。この動作により、積分演算手段Ｉｎｔ１は、鋼材Ｍ１の圧延開始時に圧延反力により生ずるシリンダ位置の急峻な変化に素早く追従して、偏差量を適切に補正することができるようになる。

【0065】

一方、例えば、図６に示されるように、一対の圧延ロール１２，１４で圧延された圧延鋼材Ｍ２が支持ロール１８によって圧延ロール１２，１４の下流側に搬送されると、センサＳＥ１，ＳＥ２が共にＯＦＦとなる（図７のステップＳ１７でＹＥＳ）。この場合、コントローラＣｔｒは、鋼材Ｍ１の圧延が完了して圧延鋼材Ｍ２が製造され、鋼材Ｍ１の非圧延中になったと判断する。

【0066】

このとき、コントローラＣｔｒは、リセット手段ＲＥに指示して、積分演算手段Ｉｎｔ１の積分値Ｉ１を０にリセットする（図７のステップＳ１８参照；第３の処理；第３の工程）。次に、コントローラＣｔｒは、ステップ１１に戻り、スイッチＳＷ１をＯＦＦとし且つスイッチＳＷ２をＯＮにする。以降は、支持ロール１８によって後続の鋼材Ｍ１が圧延ロール１２，１４に搬送されると、上述の処理が繰り返される。

【0067】

［作用］
以上のような本実施形態では、鋼材Ｍ１の非圧延時で且つ油圧シリンダ１６ａの静止制御中では、比較的長い時定数Ｔ２を有する積分演算手段Ｉｎｔ２による積分演算が行われる。そのため、鋼材Ｍ１の非圧延時において、積分演算手段Ｉｎｔ２は、シリンダ位置制御に長期的な変化をもたらす要素が発生したときに、オーバーシュートの発生を抑制しつつシリンダ位置を目標位置に静止させておくことができる。

【0068】

一方、鋼材Ｍ１の圧延中では、油圧シリンダ１６ａは鋼材Ｍ１からの反力を受ける。そのため、鋼材Ｍ１の非圧延時と比較して、系の共振周波数が高くなることに伴い、系の安定性が高くなる。従って、鋼材Ｍ１の圧延中に用いられる積分演算手段Ｉｎｔ１の時定数Ｔ１を、比較的短く設定することが可能となる。そして、鋼材Ｍ１の圧延中にのみ、比較的短い時定数Ｔ１を有する積分演算手段Ｉｎｔ１による積分演算が行われる。そのため、積分演算手段Ｉｎｔ１は、鋼材Ｍ１の圧延開始時に圧延反力により生ずるシリンダ位置の急峻な変化に素早く追従して、出力値Ｑ１を適切に補正することができる。

【0069】

ところで、先述のとおり、比例器や微分器を用いる場合には、偏差変化量に即座に応答するものの時間的な調整要素が存在せず、鋼材Ｍ１の違いや圧延量の違いによって偏差変化量が振動的になってしまう（ハンチングが生じやすくなってしまう）。しかしながら、本実施形態に係る圧延機によれば、比較的短い時定数Ｔ１を有する積分演算手段Ｉｎｔ１を用いることにより、鋼材Ｍ１の違いや圧延量の違いによって偏差変化量が振動的となるリスク（ハンチングが生ずるリスク）を低減しつつ、偏差量を補正することができる。

【0070】

以上より、本実施形態に係る圧延機１によれば、鋼材Ｍ１の非圧延時において安定的にシリンダ位置を静止制御することが可能であると共に、鋼材Ｍ１の圧延開始時において制御量の速応性及び安定性を高めることが可能である。

【0071】

本実施形態では、鋼材Ｍ１の圧延中において、積分演算手段Ｉｎｔ１の積分値Ｉ１と積分演算手段Ｉｎｔ２の積分値Ｉ２とを加算した値が油圧シリンダ１６ａのバルブ１６ｂに出力される。そのため、鋼材Ｍ１の圧延中も、シリンダ位置を目標位置に静止させるために用いられる信号が積分演算手段Ｉｎｔ２から出力される。換言すれば、積分演算手段Ｉｎｔ１は、鋼材Ｍ１の圧延開始時における制御量の急峻な変化を制御すればよく、シリンダ位置の静止制御を行う必要がない。従って、異なる種類の制御を積分演算手段Ｉｎｔ１，Ｉｎｔ２が分担して行える。その結果、より精度よくシリンダ位置の制御を行うことが可能となる。

【0072】

本実施形態では、鋼材Ｍ１の圧延が終了したことがセンサＳＥ１，ＳＥ２によって検出された場合、積分演算手段Ｉｎｔ１の積分値Ｉ１をリセット手段ＲＥが０にリセットしている。そのため、鋼材Ｍ１が圧延機１で圧延されるたびに積分値Ｉ１が積分演算手段Ｉｎｔ１から除去される。従って、圧延機１から鋼材Ｍ１が通り抜けた後の非圧延時にシリンダ位置の静止制御を行う場合、積分値Ｉ１が当該静止制御に影響を及ぼさない。その結果、鋼材Ｍ１の圧延時には鋼材Ｍ１からの反力によるシリンダ位置の変動を抑制しつつ、非圧延時には安定的にシリンダ位置の制御を行うことが可能となる。

【0073】

本実施形態では、時定数Ｔ１が０．０１秒～０．５秒の間で設定されうる。そのため、鋼材Ｍ１の圧延開始時において急峻に変化する制御量を積分演算手段Ｉｎｔ１によりさらに適切に補正することが可能となる。

【0074】

本実施形態では、時定数Ｔ２が１秒～３０秒の間で設定されうる。そのため、長期的に変化する制御量を積分演算手段Ｉｎｔ２によりさらに適切に補正することが可能となる。

【0075】

［変形例］
以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、上記の実施形態では、比例演算手段Ｐｒ及び積分演算手段Ｉｎｔ１，Ｉｎｔ２が直列に接続されていたが、比例演算手段Ｐｒが積分演算手段Ｉｎｔ１，Ｉｎｔ２に対して並列に接続されていてもよい。すなわち、積分演算手段Ｉｎｔ１，Ｉｎｔ２が偏差Ｅを積分してもよい。

【0076】

本実施形態では、下方に位置する圧延ロール１２に油圧駆動装置１６が接続されていたが、上方に位置する圧延ロール１４に油圧駆動装置１６が駆動されており、本実施形態と同様の制御が圧延ロール１４に対して実行されてもよい。圧延ロール１２，１４の双方にそれぞれ油圧駆動装置１６が駆動されており、本実施形態と同様の制御が圧延ロール１２，１４に対して実行されてもよい。

【0077】

本実施形態では、センサＳＥ１，ＳＥ２によって圧延中の鋼材の存在を検出していたが、圧延中の鋼材の存在を検出することが可能な他の種々の検出部を用いてもよい。例えば、支持ロール１８の動作（例えば、回転角、回転速度など）を監視し、当該動作に基づいて鋼材の位置を推定するように構成された検出部を用いてもよい。あるいは、検出部は、圧延荷重を検出可能に構成された荷重センサと、荷重センサで検出された荷重が所定の閾値（例えば、５０トン）を超えた場合に鋼材の圧延中であると判断するように構成されたプロセッサＣｔｒ１とを含んでいてもよい。またあるいは、検出部は、油圧シリンダの圧力を検出可能に構成された圧力検出器と、圧力検出器で検出された圧力に基づいて荷重を算出し、当該算出した荷重が所定の閾値（例えば、５０トン）を超えた場合に鋼材の圧延中であると判断するように構成されたプロセッサＣｔｒ１とを含んでいてもよい。

【実施例】

【0078】

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0079】

上記の実施形態に係る圧延機１の実機を用いて、以下に示す条件で鋼材Ｍ１を圧延ロール１２，１４で圧延し、鋼材Ｍ１の圧延開始時における偏差Ｅの収束の様子を確認した。
実施例１：時定数Ｔ１＝０．１秒、 時定数Ｔ２＝１秒
実施例２：時定数Ｔ１＝０．２秒、 時定数Ｔ２＝１秒
実施例３：時定数Ｔ１＝０．３５秒、時定数Ｔ２＝１秒
実施例４：時定数Ｔ１＝０．４秒、 時定数Ｔ２＝１秒
実施例５：時定数Ｔ１＝０．４５秒、時定数Ｔ２＝１秒
比較例 ：積分演算手段Ｉｎｔ１を無効とし且つ積分演算手段Ｉｎｔ２を常に有効とし、時定数Ｔ２を１秒に設定

【0080】

実施例１の結果を図８（ａ）に示す。実施例１では、鋼材Ｍ１の圧延開始時において、偏差Ｅが１３９ｍｓｅｃで収束した。実施例２の結果を図８（ｂ）に示す。実施例２では、鋼材Ｍ１の圧延開始時において、偏差Ｅが３６０ｍｓｅｃで収束した。

【0081】

実施例３の結果を図９（ａ）に示す。実施例３では、鋼材Ｍ１の圧延開始時において、偏差Ｅが４３２ｍｓｅｃで収束した。実施例４の結果を図９（ｂ）に示す。実施例４では、鋼材Ｍ１の圧延開始時において、偏差Ｅが４６４ｍｓｅｃで収束した。実施例５の結果を図１０（ａ）に示す。実施例５では、鋼材Ｍ１の圧延開始時において、偏差Ｅが４７５ｍｓｅｃで収束した。比較例の結果を図１０（ｂ）に示す。比較例では、鋼材Ｍ１の圧延開始時において、偏差Ｅが９０７ｍｓｅｃで収束した。

【0082】

以上より、実施例１～５によれば、鋼材Ｍ１の圧延開始時において制御量の速応性及び安定性を高められることが確認された。

【符号の説明】

【0083】

１…圧延機、１２…圧延ロール（第１の圧延ロール）、１４…圧延ロール（第２の圧延ロール）、１６…油圧駆動装置、１６ａ…油圧シリンダ、１６ｂ…バルブ、１６ｃ…センサ、Ｃｔｒ…コントローラ（制御部）、Ｅ…偏差（偏差量）、Ｉｎｔ１…積分演算手段（第１の積分演算手段）、Ｉｎｔ２…積分演算手段（第２の積分演算手段）、Ｐｒ…比例演算手段、Ｑ１…出力値（偏差量）、ＲＥ…リセット手段、ＳＥ１，ＳＥ２…センサ（検出部）、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ、Ｔ１…時定数（第１の時定数）、Ｔ２…時定数（第２の時定数）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】