JP4644047B2 - 蛇行検出装置及びその方法 - Google Patents

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Description

本発明は、蛇行検出装置及びその方法に関する。
蛇行検出装置は、連続圧延ラインの随所に設置され、搬送される圧延材の蛇行を検出するものである。圧延材の製造において、圧延材の蛇行を管理することは通板効率の向上や製品の歩留まり向上を図る上で重要なことであり、その発生原因としては、ロールアライメント,ロールの摩耗及びロールの片圧下等による設備的なものや、圧延材の平坦度不良(端伸びまたは中伸び)等による素材的なものがある。従って、その検出方法も様々なものがあり、電磁式または光学式で検出するものや、検出ロールにかかるモーメントから蛇行量を検出するものが種々提供されている。
このような従来の蛇行検出装置は、例えば、特許文献1乃至4に開示されている。
特公平6−79733号公報 特公昭62−44202号公報 特開平2−107723号公報 特開平6−265302号公報
しかしながら、従来の蛇行検出装置においては、例えば、電磁式または光学式で検出するものにあっては、装置の構成が複雑になり設置場所の制約がある一方、塵や水蒸気等が大気中に浮遊する悪環境下での耐久性に問題が発生し、高精度に検出することが困難であった。しかも、装置の構成が複雑であるので、初期投資費用が高くなるおそれがあった。また、検出ロールを用いるものであっても、板形状不良による影響からモーメントを正確に検出または演算することは困難であり、同様に、高精度に検出することはできなかった。
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、帯板の蛇行を高精度に検出することができる蛇行検出装置及びその方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する第1の発明に係る蛇行検出装置は
走行する帯板の幅方向に設けられる複数の分割ロールと、
前記帯板をガイドすると共に回転可能に支持されるテーブルと、
前記テーブルに支持される固定部材と、
前記帯板の板端が前記分割ロールに接触したときに、当該帯板の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に検出する反力検出器と、
一端が前記分割ロールを回転可能に支持すると共に他端が前記反力検出器を介して前記固定部材に支持される支持アームと、
前記反力検出器により検出された反力に基づいて前記分割ロール上における前記帯板の板端の位置を演算した後、当該帯板の板端の位置に基づいて前記帯板の蛇行量を演算する蛇行量演算部とを備える
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第2の発明に係る蛇行検出装置は、
第1の発明に係る蛇行検出装置において、
前記固定部材に支持シャフトを設け、前記反力検出器に前記支持シャフト隙間を持たせて貫通させ、前記支持シャフトを軸受けを介して前記支持アームに支持させる
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第3の発明に係る圧延機は、
走行する圧延材の幅方向に設けられる複数の分割ロールと、
前記圧延材をガイドすると共に回転可能に支持されるテーブルと、
前記テーブルに支持される固定部材と、
前記圧延材の板端が前記分割ロールに接触したときに、当該圧延材の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に検出する反力検出器と、
一端が前記分割ロールを回転可能に支持すると共に他端が前記反力検出器を介して前記固定部材に支持される支持アームと、
前記反力検出器により検出された反力に基づいて前記分割ロール上における前記圧延材の板端の位置を演算した後、当該圧延材の板端の位置に基づいて前記圧延材の蛇行量を演算する蛇行量演算部と、
前記蛇行量演算部により演算された前記蛇行量に基づいて前記圧延材の蛇行を制御する制御アクチュエータとを備える
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第4の発明に係る蛇行検出方法は、
走行する帯板の板端にその幅方向に設けられる複数の分割ロールを接触させ、当該帯板の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に前記分割ロールごとに検出し、これら個別に検出した反力に基づいて前記分割ロール上における前記帯板の板端の位置を演算した後、当該帯板の板端の位置に基づいて前記帯板の蛇行量を求める
こと特徴とする。
上記課題を解決する第5の発明に係る圧延方法は、
走行する圧延材の板端にその幅方向に設けられる複数の分割ロールを接触させ、当該圧延材の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に前記分割ロールごとに検出し、これら個別に検出した反力に基づいて前記分割ロール上における前記圧延材の板端の位置を演算した後、当該圧延材の板端の位置に基づいて前記圧延材の蛇行量を求め、該蛇行量に基づいて前記圧延材の蛇行を制御する
ことを特徴とする。
第1の発明に係る蛇行検出装置によれば、走行する帯板の幅方向に設けられる複数の分割ロールと、前記帯板をガイドすると共に回転可能に支持されるテーブルと、前記テーブルに支持される固定部材と、前記帯板の板端が前記分割ロールに接触したときに、当該帯板の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に検出する反力検出器と、一端が前記分割ロールを回転可能に支持すると共に他端が前記反力検出器を介して前記固定部材に支持される支持アームと、前記反力検出器により検出された反力に基づいて前記分割ロール上における前記帯板の板端の位置を演算した後、当該帯板の板端の位置に基づいて前記帯板の蛇行量を演算する蛇行量演算部とを備えることにより、前記帯板の蛇行を高精度に検出することができる。
第2の発明に係る蛇行検出装置によれば、第1の発明に係る蛇行検出装置において、前記固定部材に支持シャフトを設け、前記反力検出器に前記支持シャフト隙間を持たせて貫通させ、前記支持シャフトを軸受けを介して前記支持アームに支持させることにより、前記帯板が前記分割ロールに接触しても前記反力検出器にせん断力が作用することがないので、精度良く検出することができる。また、前記反力検出器への予荷重がなくなるので、ヒステリシスを防止することができる。
第3の発明に係る圧延機によれば、走行する圧延材の幅方向に設けられる複数の分割ロールと、前記圧延材をガイドすると共に回転可能に支持されるテーブルと、前記テーブルに支持される固定部材と、前記圧延材の板端が前記分割ロールに接触したときに、当該圧延材の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に検出する反力検出器と、一端が前記分割ロールを回転可能に支持すると共に他端が前記反力検出器を介して前記固定部材に支持される支持アームと、前記反力検出器により検出された反力に基づいて前記分割ロール上における前記圧延材の板端の位置を演算した後、当該圧延材の板端の位置に基づいて前記圧延材の蛇行量を演算する蛇行量演算部と、前記蛇行量演算部により演算された前記蛇行量に基づいて前記圧延材の蛇行を制御する制御アクチュエータとを備えることにより、前記圧延材の蛇行量を高精度に検出且つ制御することができるので、絞り事故を防止することができる。
第4の発明に係る蛇行検出方法によれば、走行する帯板の板端にその幅方向に設けられる複数の分割ロールを接触させ、当該帯板の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に前記分割ロールごとに検出し、これら個別に検出した反力に基づいて前記分割ロール上における前記帯板の板端の位置を演算した後、当該帯板の板端の位置に基づいて前記帯板の蛇行量を求めることにより、前記帯板の蛇行を高精度に検出することができる。
第5の発明に係る圧延方法によれば、走行する圧延材の板端にその幅方向に設けられる複数の分割ロールを接触させ、当該圧延材の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に前記分割ロールごとに検出し、これら個別に検出した反力に基づいて前記分割ロール上における前記圧延材の板端の位置を演算した後、当該圧延材の板端の位置に基づいて前記圧延材の蛇行量を求め、該蛇行量に基づいて前記圧延材の蛇行を制御することにより、前記圧延材の蛇行を高精度に制御することができるので、絞り事故を防止することができる。
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明の一実施例に係る圧延機の概略図、図2(a)は蛇行検出装置の平面図、図2(b)は同図(a)の側面図、図3は検出器の拡大断面図、図4(a)は検出器の取付構造を示す平面図、図4(b)は同図(a)のA−A矢視断面図、図5はモーメント検出時の作用を示す模式図、図6(a)は分割ロールの冷却構造を示す正面図、図6(b)は同図(a)の側面図、図7(a)は分割ロールの他の冷却構造を示す正面図、図7(b)は同図(a)の側面図である。なお、図中の矢印は圧延方向を示している。
図1に示すように、圧延機1は前段圧延スタンド2,後段圧延スタンド3及び蛇行検出装置4から構成されており、蛇行検出装置4は前段圧延スタンド2の出側と後段圧延スタンド3の入側との間に設けられている。そして、前段圧延スタンド2には圧延ロール5a,5bと、この圧延ロール5a,5bを支持するロール6a,6bとが設けられており、同様に、後段圧延スタンド3には圧延ロール7a,7bと、この圧延ロール7a,7bを支持するロール8a,8bとが設けられている。また、蛇行検出装置4には、蛇行量演算器41及び圧延制御器43が順に接続されており、圧延制御器43は圧延ロール5a,5b及び圧延ロール7a,7bの圧下用シリンダ44(制御アクチュエータ)に接続されている。なお、Sは圧延材を示し、矢印は圧延方向を示している。
つまり、前段圧延スタンド2の圧延ロール5a,5b間で圧延された圧延材Sは蛇行検出装置4上を通板され、後段圧延スタンド3の圧延ロール7a,7b間で圧延された後、所定の装置に搬送される。
次に、図2乃至7を用いて蛇行検出装置4を説明する。
図2(a),(b)に示すように、蛇行検出装置4は、駆動モータ11に接続され且つ圧延材Sの幅方向に延設する支持軸12を備えており、この支持軸12にはテーブル13が支持されている。テーブル13は圧延材Sをガイドするガイド部材14と、このガイド部材14を支持するガイド支持部材15とから構成され、ガイド支持部材15の圧延方向下流側の面には、ロールユニット16とその両側に設置される検出器17とが支持されている。そして、テーブル13の両側方の支持軸12には、図示しないフレームに支持される軸受け18が設けられている。
ロールユニット16は、圧延材Sが接触すると連れ回りされる分割ロール20と、この分割ロール20を一端間において回転可能に支持する一対の支持アーム21a,21bと、この支持アーム21a,21bの他端を支持し且つテーブル13のガイド支持部材15に支持される固定部材22とを備えている。
一方、検出器17は、図3に示すように、圧延材Sが接触すると連れ回りされる分割ロール23と、この分割ロール23を一端間に支持する一対の支持アーム24a,24bと、この支持アーム24a,24bの他端を支持し且つテーブル13のガイド支持部材15に支持される固定部材25とを備えている。
分割ロール23は支持アーム24a,24bの一端に設けられた自動調心ベアリング26a,26b(球面状に回転可能な軸受けならその他でも可)を介して支持アーム24a,24b間に回転可能に支持されている。また、固定部材25には支持シャフト27が貫通されており、この支持シャフト27の一端27a及び他端27bは支持アーム24a,24bの他端に設けられた自動調心ベアリング28a,28b(軸受けならその他でも可)に支持されている。そして、支持アーム24a,24bの他端と固定部材25との間には、リング状のトルク検出器29a,29bが介在されており、このトルク検出器29a,29bの開口部に支持シャフト27が貫通されている。また、トルク検出器29a,29bは上述した蛇行量演算器41に接続されている。
次に、図4(a),(b)を用いて検出器17の取付構造について説明する。図4(a),(b)に示すように、検出器17は、固定部材25をガイド支持部材15に形成される溝部30に嵌め込まれ、2本の固定用ボルト31により固定されており、ガイド支持部材15と固定部材25との間にはライナー32が挟み込まれている。また、ガイド支持部材15の底面には支持板33が支持され、この支持板33の底面側から上面側に貫通するように高さ調整用ボルト34が締め付けられている。
つまり、検出器17は固定用ボルト31を取り外すことで容易に脱着可能になっており、ガイド支持部材15の溝部30に嵌め込むことでテーブル13とのガタつきを防止することができる。これにより、分割ロール23は常に水平に保持することができる。そして、圧延材Sの圧延方向の調整はライナー25を所定の厚さに変更することで可能となっており、上下方向の調整は高さ調整用ボルト27の締め付け量を調整することで可能となっている。なお、このような、検出器17の取付構造はロールユニット16の取付構造にも適用可能である。
従って、分割ロール23に圧延材Sが接触すると、その荷重が分割ロール23に作用し、トルク検出器29a,29bに伝えられる。トルク検出器29a,29bでは、入力された荷重を分割ロール23の両端に作用するモーメントとして検出して蛇行量演算器41に出力する。蛇行量演算器41では、入力されたモーメントから分割ロール23上における圧延材Sの板端の位置を演算し、この圧延材Sの板端の位置から圧延材Sの蛇行量(圧延スタンド2,3内の走行中心位置に対する圧延材Sの幅方向中心位置とのずれ量)を演算した後、この蛇行量を圧延制御器43に出力する。圧延制御器43では、入力された蛇行量に基づいて圧下用シリンダ44を制御して、圧延材Sの蛇行量を減少させるように圧延ロール7a,7bを調整して圧延を行う。そして、この制御が繰り返し行われることになる。
ここで、図5を用いて蛇行量演算器41内における演算処理について説明する。なお、図中、駆動モータ11が配置される側を駆動側と示し、その反対側を操作側と示す。
図5に示すように、圧延材Sが分割ロール20,23上を矢印方向に通板されている。圧延材Sの板端Sdは駆動側の分割ロール23上に配置されると共に、圧延材Sの板端Swは操作側の分割ロール23上に配置されている。なお、分割ロール20の中心をOと示す一方、圧延材Sの板幅Wの中心位置をYと示す。この中心Oは圧延スタンド2,3内の走行中心位置と一致している。また、圧延材Sの蛇行量をYc(中心Oと中心Yとの板幅方向Xのずれ量)と示す。
圧延材Sの蛇行量Ycを演算する場合には、先ず、板端Sd,Swが接触することにより各分割ロール23に加わる荷重が、トルク検出器29a,29bによりモーメントMd1,Mw1及びMd2,Mw2として検出される。次いで、このモーメントMd1,Mw1及びMd2,Mw2と、各分割ロール23に加わる荷重位置とから力の釣り合い式により、板端Sd,Swの座標(X方向)を求める。そして、この板端Sd,Swの座標から圧延材Sの蛇行量Ycを演算する。
従って、上述した構成をなすことにより、前段圧延スタンド2及び後段圧延スタンド3で同時に圧延材Sが圧延される場合、蛇行検出装置4は、両圧延スタンド2,3間での圧延速度を同期させるために、駆動モータ11を駆動して支持軸12を揺動させ、ガイド部材14上を通板する圧延材Sの裏面に分割ロール20,23を接触させることにより、圧延材Sにループを持たせ一定張力を負荷させることができる。また、蛇行検出装置4は、分割ロール23に作用した圧延材Sの荷重をトルク検出器29a,29bに伝え、トルク検出器29a,29bが検出した分割ロール23の両端に作用するモーメントMd1,Mw1及びMd2,Mw2から圧延材Sの蛇行量Ycを演算し、この蛇行量Ycに基づいて圧延ロール5a,5bまたは圧延ロール7a,7bの圧下力を制御、即ち、圧延材Sの中心Yが中心Oと一致するように制御する。これにより、圧延材Sの蛇行を抑制し、圧延スタンド2,3での絞り事故を防止することができる。
ここで、圧延材Sは高温に加熱されて圧延されているので、この圧延材Sからの伝熱で検出器17も過度に加熱される。そこで、図6(a),(b)に示すように、分割ロール23の両側面に羽根35を設けて、分割ロール23及び羽根35に向けて冷却装置36から冷却水Cを吹き付けるようにする。これにより、分割ロール23を冷却させると共に、冷却水Cの勢いにより滑らかに分割ロール23を回転させることができるので、圧延材Sとのスリップを低減できる一方、疵及び摩耗も減少できる。
また、図7(a),(b)に示すように、分割ロール23の表面に分割ロール23の軸方向に延設する複数の溝部37を形成させ、この溝部37に向けて冷却装置36から冷却水Cを吹き付けるようにしても構わない。これにより、分割ロール23を冷却させると共に、冷却水Cの勢いにより滑らかに分割ロール23を回転させることができるので、圧延材Sとのスリップを低減できる一方、疵及び摩耗も減少できる。勿論、図6及び7に冷却構造をロール20に適用しても構わない。
また、トルク検出器29a,29bも圧延材Sからの伝熱(熱伝導及びふく射)によって加熱されるおそれがあるので、固定部材25に図示しないが冷却通路を形成させ、冷却媒体を循環させるようにしてもよい。これにより、トルク検出器29a,29bが高温に保持されることがないので、熱による破損を防止することができると共に、高精度な検出を行うことができる。
更に、自動調心ベアリング26a,26b,28a,28b内に潤滑オイルとエアーを混合したものを送り、自動調心ベアリング26a,26b,28a,28bの油切れや粉塵の侵入を防止するようにしても構わない。
なお、本実施形態では、支持アーム24a,24bと固定部材25との間において、トルク検出器29a,29bを支持シャフト27及び自動調心ベアリング28a,28bを介して設けているが、支持シャフト27及び自動調心ベアリング28a,28bを介さずに円盤状のトルク検出器を設けても構わない。また、圧延材Sの板幅Wの最大幅と最小幅との差が大きい場合には、ロールユニット16の両側に隣接する検出器17を増やすことで、各板幅の違いに対応して検出することも可能である。
従って、本発明に係る圧延機によれば、圧延スタンド2,3間を走行する圧延材Sの幅方向に設けられる複数の分割ロール23と、圧延材Sをガイドすると共に回転可能に支持されるテーブル13と、テーブル13に支持される固定部材25と、圧延材Sが分割ロール23に接触したときに分割ロール23の両端に作用する圧延材Sの荷重をモーメントMd1,Mw1及びMd2,Mw2として個別に検出するトルク検出器29a,29bと、一端が分割ロール23を回転可能に支持すると共に他端がトルク検出器29a,29bを介して固定部材25に支持される支持アーム24a,24bと、トルク検出器29a,29bにより検出されたモーメントMd1,Mw1及びMd2,Mw2に基づいて圧延材Sの蛇行量Ycを演算する蛇行量演算器41と、該蛇行量Ycに基づいて圧延材Sの蛇行を制御する圧下用シリンダ44を備えることにより、圧延材Sの蛇行を高精度に制御することができるので、圧延材Sの蛇行による絞り事故を防止することができる。
また、固定部材25にトルク検出器29a,29bを支持する支持シャフト27を設け、その一端27a及び他端27bを支持アーム24a,24bに設けられる自動調心ベアリング28a,28bに支持させることにより、圧延材Sが分割ロール23に接触してもトルク検出器29a,29bにせん断力が作用することがないので、精度良く検出することができる。更に、トルク検出器29a,29bへの予荷重がなくなるので、ヒステリシスを防止することができる。
隣接する圧延機間に設けられるルーパー装置に適用可能である。
本発明の一実施例に係る圧延機の概略図である。 (a)は蛇行検出装置の平面図、(b)は同図(a)の側面図である。 検出器の拡大断面図である。 (a)は検出器の取付構造を示す平面図、(b)は同図(a)のA−A矢視断面図である。 モーメント検出時の作用を示す模式図である。 (a)は分割ロールの冷却構造を示す正面図、(b)は同図(a)の側面図である。 (a)は分割ロールの他の冷却構造を示す正面図、(b)は同図(a)の側面図である。
符号の説明
1 圧延機
2 前段圧延スタンド
3 後段圧延スタンド
4 蛇行検出装置
5a,5b 圧延ロール
6a,6b ロール
7a,7b 圧延ロール
8a,8b ロール
11 駆動モータ
12 支持軸
13 テーブル
14 ガイド部材
15 ガイド支持部材
16 ロールユニット
17 検出器
18 軸受け
20,23 分割ロール
21a,21b,24a,24b 支持アーム
22,25 固定部材
26a,26b,28a,28b 自動調心ベアリング
27 支持シャフト
27a,27b 端部
29a,29b トルク検出器
30 溝部
31 固定用ボルト
32 ライナー
33 支持板
34 高さ調整用ボルト
35 羽根
36 冷却装置
37 溝部
41 蛇行量演算器
43 圧延制御器
44 圧下用シリンダ

Claims (5)

  1. 走行する帯板の幅方向に設けられる複数の分割ロールと、
    前記帯板をガイドすると共に回転可能に支持されるテーブルと、
    前記テーブルに支持される固定部材と、
    前記帯板の板端が前記分割ロールに接触したときに、当該帯板の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に検出する反力検出器と、
    一端が前記分割ロールを回転可能に支持すると共に他端が前記反力検出器を介して前記固定部材に支持される支持アームと、
    前記反力検出器により検出された反力に基づいて前記分割ロール上における前記帯板の板端の位置を演算した後、当該帯板の板端の位置に基づいて前記帯板の蛇行量を演算する蛇行量演算部とを備える
    ことを特徴とする蛇行検出装置。
  2. 請求項1に記載の蛇行検出装置において、
    前記固定部材に支持シャフトを設け、前記反力検出器に前記支持シャフトを隙間を持たせて貫通させ、前記支持シャフトを軸受けを介して前記支持アームに支持させる
    ことを特徴とする蛇行検出装置。
  3. 走行する圧延材の幅方向に設けられる複数の分割ロールと、
    前記圧延材をガイドすると共に回転可能に支持されるテーブルと、
    前記テーブルに支持される固定部材と、
    前記圧延材の板端が前記分割ロールに接触したときに、当該圧延材の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に検出する反力検出器と、
    一端が前記分割ロールを回転可能に支持すると共に他端が前記反力検出器を介して前記固定部材に支持される支持アームと、
    前記反力検出器により検出された反力に基づいて前記分割ロール上における前記圧延材の板端の位置を演算した後、当該圧延材の板端の位置に基づいて前記圧延材の蛇行量を演算する蛇行量演算部と、
    前記蛇行量演算部により演算された前記蛇行量に基づいて前記圧延材の蛇行を制御する制御アクチュエータとを備える
    ことを特徴とする圧延機。
  4. 走行する帯板の板端にその幅方向に設けられる複数の分割ロールを接触させ、当該帯板の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に前記分割ロールごとに検出し、これら個別に検出した反力に基づいて前記分割ロール上における前記帯板の板端の位置を演算した後、当該帯板の板端の位置に基づいて前記帯板の蛇行量を求める
    こと特徴とする蛇行検出方法。
  5. 走行する圧延材の板端にその幅方向に設けられる複数の分割ロールを接触させ、当該圧延材の板端が接触した前記分割ロールの両端に作用する反力を個別に前記分割ロールごとに検出し、これら個別に検出した反力に基づいて前記分割ロール上における前記圧延材の板端の位置を演算した後、当該圧延材の板端の位置に基づいて前記圧延材の蛇行量を求め、該蛇行量に基づいて前記圧延材の蛇行を制御する
    ことを特徴とする圧延方法。
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