JP3796900B2 - 幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラブを幅圧下する幅圧下プレスに係わり、更に詳しくは、幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱間圧延ラインには幅圧下プレス(又はサイジングプレスという)が設けられ、スラブを板幅方向に押圧し幅方向を整形した後、粗圧延及び仕上圧延が行われる。スラブの厚さは200〜250mm程度であるが板幅は2000mm前後あるため、板幅方向に押圧すると座屈して上下方向に撓み易い。
【0003】
この座屈を防止するため、特開平1−317603号公報及び特開平2−52105号公報には、幅圧下用金型の長さ方向(スラブ移動方向)にわたり複数の上下から押圧するロール(スラブ押えロール)を設け座屈を防止する方法が示されている。
【0004】
図7は、上記公報に示されたスラブ押えロールの配置図である。(A)は平面図、(B)は(A)のX−X断面図である。スラブ1は幅圧下金型2を通過する際、幅圧下金型2により板幅方向に押圧され、上下方向に撓む座屈が発生しやすくなる。これを防止するために幅圧下金型2のスラブ移動方向に複数の上下ロール3を設けている。なおロール3は、1つまたは2つの場合もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した幅圧下プレスでは、幅圧下時に材料(スラブ)の進み具合を観測するには環境の悪さや衝撃などの問題から装置に直接電気センサーを取り付けることができず、テレビモニターで作業員が直接監視する方法が従来用いられていた。しかしテレビモニターを用いたこの方法では、作業員が常に監視する必要があり、またそこで得られた材料位置などの情報を制御装置に自動では入力することができないので、システムの自動化に対し大きな障害となっていた。
【0006】
すなわち、幅圧下プレスでは前後のフィードローラの回転によりスラブを移動させるが、スラブはフィードローラ上に載っているだけなため、フィードローラが回転していてもスラブが移動しないことがある。特に、幅圧下金型2による幅圧下時にはスラブはほとんど移動せず、その後金型が開いた時にフィードローラの回転によりスラブが所定距離移動し、更に、再度の幅圧下の初期に金型のテーパ部分によりスラブが後戻りしないことを確認する必要がある。
【0007】
スラブ押えロール3は、スラブに常時接触して自由に回転できるようになっているので、このロールの回転によりスラブの移動を確認することができる。そのため、従来、スラブ押えロールの回転を直接又はテレビモニターを介して作業員が直接監視していたが、その監視作業は経験と集中力を必要とするため、疲労が激しくかつ異常検出が遅れてスラブが不良品になったり、ロールが片減りすることがあった。そのため、かかる監視作業を自動化することが従来から強く要望されていた。
【0008】
しかし、幅圧下プレスのスラブ押えロール周辺は、スラブ自体が1100〜1200℃の高温であり、ロール等の冷却のため大量の冷却水が流れ、かつ幅圧下に激しい衝撃を伴うため、通常のセンサー(回転検出器やパルス発信器)の使用が困難であり、仮に使用しても短時間で損傷を受ける問題点があった。
【0009】
本発明は、かかる問題を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、かかる過酷な使用環境下において、スラブ押えロールの回転を確実に検出でき、これによりスラブの移動停止を自動的に検出することができる幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、幅圧下プレス用スラブ押えロールの端面に周方向に一定の間隔を隔てて設けられた溝と、該溝に流体を噴射するノズルと、該ノズルより上流側の流体圧を検出する圧力センサーと、該圧力センサーによる圧力変動からロールの回転停止を検出する検出演算器とを備えたことを特徴とする幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置が提供される。
【0011】
上記本発明の構成によれば、スラブ押えロールが回転して、ノズルのノズル口がロール端面の溝に一致すると流体を噴射する抵抗が減少するので、ロールの回転に対応して流体圧は変動することになる。従って過酷な使用環境下であっても、ノズルへ供給される流体圧の変動を圧力センサーで計測し、この圧力変動から検出演算器によりロールの回転停止を検出することにより、スラブ押えロールの回転を確実に検出でき、これによりスラブの移動停止を自動的に検出することができる。なお、使用する流体は、水でも空気でもよい。
【0012】
本発明を適用する幅圧下プレスでは、高温の材料(スラブ)を保持する熱間圧延ラインのロールは水噴射により冷却されていることが多く、この冷却水を利用することにより本発明の装置をわずかな改造で適用することができる。また、観測対象であるロールは過酷な環境下にあるが、圧力センサーはノズルに流体を供給する配管上の任意の場所に取り付けることができ、熱や振動からセンサーを守ることができる。更に、本発明により軸を固定して使用するロールであっても、回転検出が可能である。
【0013】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ノズルは、流体圧によりロール端面に向けて突出するノズルピストンを有し、該ノズルピストンは、ロール端面と平行な突出端面と、該突出端面に流体を噴射するノズル孔とを備え、これにより、供給される流体圧によってノズルの突出端面がロール端面に押付けられ、その間に薄い流体膜の流れができて圧力がバランスする。
【0014】
この構成により、激しい衝撃を伴い、ロール端面が軸方向に振動するような場合でも、ノズルの突出端面を常に相対的に同一位置に保持し、振動による圧力変動への影響を低減して正確な検出を行うことができる。また、ロール端面とノズルの突出端面との間には流体膜が形成されるので、突出端面の直接接触を防止し、その磨耗を低減することができる。
【0015】
また、前記検出演算器は、一定時間内の流体圧の最大値と最小値を検出し、検出した最大値と最小値の差を演算し、この差を所定の設定圧と比較して、設定圧より小さいときにロールの回転停止を検出する。この構成により、ロールが停止してから、一定時間(例えば約1秒)後に、回転停止を検出でき、異常検出を早期に行い、ロールの異常磨耗等を未然に防止することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図1は、本発明の原理図であり、(A)は構成図、(B)はロール端面を示している。この図に示すように、本発明の回転検出装置10は、幅圧下プレス用スラブ押えロール3の端面に周方向に一定の間隔を隔てて設けられた溝12と、この溝12に向けて流体を噴射するノズル14と、ノズル14より上流側の流体圧を検出する圧力センサー16と、圧力センサー16による圧力変動からロール3の回転停止を検出する検出演算器18とを備えている。圧力源5は、好ましくは水圧源(例えば水ポンプ)であり、使用する流体は所定の圧力を持った加圧水であるのがよい。しかし、圧力源5をコンプレッサとし、流体として圧縮空気を用いてもよい。以下、流体を加圧水とした場合について説明する。
【0017】
図2は、本発明の回転検出装置を備えた幅圧下プレスの構成図である。この図は平面配置を示しており、1はスラブ、2は幅圧下金型、3はスラブ押えロール、4はフィードローラである。フィードローラ4は図示しない駆動装置により回転駆動されており、この回転によりスラブ1はこの図において、下から上に水平に移動する。1対の幅圧下金型2は、この図で実線と二点鎖線の間を同期して往復動し、その間でスラブ1を幅圧下する。スラブ押えロール3は、スラブ1の上面に押付けられており、幅圧下の際にスラブ1の上向に撓む座屈を防止する。また、このスラブ押えロール3は、内蔵する軸受(図示せず)により自由に回転するようになっており、幅圧下金型2による幅圧下時にはスラブ1がほとんど移動しないためロール3も回転しないが、金型2が開いた時にフィードローラ4の回転によりスラブ1が移動するとこれに同期してロール3が回転する。従って、既に説明したように、このロールの回転によりスラブの移動を確認することができる。
【0018】
図3は、図2のA−A線における部分断面図である。この図に示すように、ロール3は、軸受3aを介して支持軸3bに回転可能に支持され、この支持軸3bは、ケーシング6に固定されている。この構成により、幅圧下金型2と干渉することなくロール3を自由回転可能に支持することができる。なお、ケーシング6は図示しない駆動装置(例えば油圧シリンダ)により上下動可能になっており、必要に応じてスラブ1の上方にロール3を引き上げることができる。
【0019】
更に図3において、本発明のノズル14は、ケーシング6の側面(図のC部)に組み込まれており、このノズル14に、ケーシング6に設けられた流路6a(図に破線で示す)を通して水圧源から流体(加圧水)が供給されている。
【0020】
図4は、図3のB−B矢視図である。この図に示すように、ロール3の端面に周方向に一定の間隔を隔てて溝12が設けられている。この溝12は、この実施例では、半径方向外方が外部に開き圧力が抜けるように構成されたU字状の溝であり、周方向に約30°毎に12個設けられている。しかし、本発明はこの構成に限定されず、溝12の一部が開放していなくてもよく、また、周方向の間隔も一定である限りで相違してもよい。
【0021】
図5は、図3のC部の拡大図である。この図に示すように、ノズル14は、ケーシング6に設けられた円筒形中空部6bに収納されたノズルピストン15を有し、流路6aから供給された流体圧(水圧)によりロール端面3aに向けて、この図で左向きに、突出するようになっている。中空部6bの他端(右端)は、閉鎖部材6cにより閉じられ、シール部材(例えばOリング)により水密にシールされている。
【0022】
ノズルピストン15は、ロール端面3aと平行な突出端面15aと、突出端面15aに流体を噴射するノズル孔15bとを有する。また、この実施形態では、シール部材15c(例えばOリング)が取り付けられ、中空部6bとの間をシールするようになっている。なお、このシール部材15cはノズルピストン15の機能が維持できるかぎりでなくてもよい。
【0023】
この構成により図示しない圧力源5から供給される流体圧によってノズルの突出端面15aがロール端面3aに押付けられ、その間に薄い流体膜の流れができて圧力がバランスする。従って激しい衝撃を伴い、ロール端面3aが軸方向に振動するような場合でも、ノズルの突出端面15aを常に相対的に同一位置に保持し、振動による圧力変動への影響を低減して正確な検出を行うことができる。また、ロール端面3aとノズルの突出端面15aとの間には流体膜が形成されるので、突出端面15aの直接接触を防止し、その磨耗を低減することができる。
【0024】
図1に示したように圧力センサー16は、圧力源5とノズル14の間に取り付けられ、ノズル14より上流側の流体圧を検出するようになっている。この圧力センサー16は、圧力信号を電気信号に変換する例えばピエゾ型圧力センサーであるのがよい。また、この圧力センサー16は、ロール3から十分離し、ロールの過酷な使用環境の影響を受けないようになっている。更に、この圧力センサー16は、圧力源5からも十分離してその脈動の影響を受けないようにするのがよい。
【0025】
検出演算器18は、圧力センサー16からの電気信号を受け、一定時間内の流体圧の最大値と最小値を検出し、検出した最大値と最小値の差Δを演算し、この差を所定の設定圧dPと比較して、設定圧dPより差Δが小さいときにロールの回転停止を検出するようになっている。最大値と最小値を検出する一定時間は、ロール1の1回転以上の時間にするのがよいが、これよりも短くてもよい。設定圧dPは、圧力源5の圧力Pを一定に保持した場合の最大値と最小値の差Δよりも十分小さい値に設定する。この構成により、ロールが停止してから、一定時間(例えば約1秒)後に、回転停止を検出でき、異常検出を早期に行い、ロールの異常磨耗等を未然に防止することができる。
【0026】
【実施例】
図6は、図2〜5に示した構成を模擬した試験装置による圧力変動の計測例である。この図において、(A)は圧力源5の圧力Pを0.5kgf/cm2 とした場合、(B)と(C)は圧力Pを1.0kgf/cm2 とした場合であり、(A)と(B)はロールが正常に回転している場合、(C)は途中で回転を停止した場合を示している。なお、この3ケースにおいて、ロールの回転速度、配管(ホース)の長さ、圧力センサーの位置等は全て同一である。
【0027】
図6の(A)(B)からわかるように、ロール1が正常に回転しているときには、溝12の周期に対応した周期的な圧力変動が計測される。この圧力変動は、(C)に示すようにロールの回転が停止するまでは規則正しく繰り返えされるが、ロールが停止すると圧力変動幅が徐々に小さくなり、この例では約1秒後にはほとんど変動しなくなる。従って、上述した検出演算器18により、圧力センサー16からの電気信号を受け、一定時間内の流体圧の最大値と最小値を検出し、検出した最大値と最小値の差Δを演算し、この差を所定の設定圧dPと比較して、設定圧dPより差Δが小さいときにロールの回転停止を検出することができる。
【0028】
上述したように、本発明の構成によれば、スラブ押えロール3が回転して、ノズル14のノズル口がロール端面3aの溝12に一致すると流体を噴射する抵抗が減少するので、ロール3の回転に対応して流体圧は変動することになる。従って過酷な使用環境下であっても、ノズル14へ供給される流体圧の変動を圧力センサー16で計測し、この圧力変動から検出演算器18によりロールの回転停止を検出することにより、スラブ押えロール3の回転を確実に検出でき、これによりスラブの移動停止を自動的に検出することができる。
【0029】
また、本発明を適用する幅圧下プレスでは、高温の材料(スラブ)を保持する熱間圧延ラインのロール3は水噴射により冷却されていることが多く、この冷却水を利用することにより本発明の装置をわずかな改造で適用することができる。更に、観測対象であるロール3は過酷な環境下にあるが、圧力センサー16はノズルに流体を供給する配管上の任意の場所に取り付けることができ、熱や振動からセンサーを守ることができる。更に、本発明により軸を固定して使用するロールであっても、回転検出が可能である。
【0030】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【0031】
【発明の効果】
上述したように、本発明の幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置は、過酷な使用環境下において、スラブ押えロールの回転を確実に検出でき、これによりスラブの移動停止を自動的に検出することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】本発明の回転検出装置を備えた幅圧下プレスの構成図である。
【図3】図2のA−A線における部分断面図である。
【図4】図3のB−B矢視図である。
【図5】図2のC部の拡大図である。
【図6】本発明による圧力変動の計測例である。
【図7】従来の幅圧下プレス用スラブ押えロールの構成例である。
【符号の説明】
1 スラブ
2 幅圧下金型
3 スラブ押えロール
4 フィードローラ
5 圧力源
6 ケーシング
10 回転検出装置
12 溝
14 ノズル
15 ノズルピストン
16 圧力センサー
18 検出演算器
Claims (3)
- 幅圧下プレス用スラブ押えロールの端面に周方向に一定の間隔を隔てて設けられた溝と、該溝に流体を噴射するノズルと、該ノズルより上流側の流体圧を検出する圧力センサーと、該圧力センサーによる圧力変動からロールの回転停止を検出する検出演算器とを備えたことを特徴とする幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置。
- 前記ノズルは、流体圧によりロール端面に向けて突出するノズルピストンを有し、該ノズルピストンは、ロール端面と平行な突出端面と、該突出端面に流体を噴射するノズル孔とを備え、これにより、供給される流体圧によってノズルの突出端面がロール端面に押付けられ、その間に薄い流体膜の流れができて圧力がバランスする、ことを特徴とする請求項1に記載の幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置。
- 前記検出演算器は、一定時間内の流体圧の最大値と最小値を検出し、検出した最大値と最小値の差を演算し、この差を所定の設定圧と比較して、設定圧より小さいときにロールの回転停止を検出する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置。
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JP12923197A JP3796900B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置 |
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Publications (2)
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- 1997-05-20 JP JP12923197A patent/JP3796900B2/ja not_active Expired - Fee Related
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