JP5486849B2 - 成品の板厚をリアルタイムに検出する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ユニバーサル圧延において、地面に対する水平ロールと竪ロールの絶対位置を測定して、水平ロールと竪ロールで挟まれる隙間で圧延される成品の板厚をリアルタイムに検出する方法に関する。

形鋼のユニバーサル圧延において、圧延初期段階で圧延した成品からサンプルを採取し、冷却後に各部の厚みを測定し、圧下の再調整を行う型決めと呼ばれる圧下設定の調整作業が行われる。この方法は、厚み測定に時間を要することから、生産性が著しく低下するという問題があった。この解決策の１つとして、特許文献１には、厚み測定を圧延中にリアルタイムに行う方法が開示されている。ここでは、上下の水平ロールの胴部の上下方向位置を地上に設置したセンサーで検出し、上下の水平ロールギャップを算出し、また、左右の竪ロールバランスシリンダの位置を地上に設置したセンサーで検出し、左右の竪ロールギャップを算出する方法がとられている。

特開平８−１３２１１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、上下の水平ロールのロール軸方向の位置は検出できず、また、竪ロールチョック剛性が小さい場合には、竪ロールの位置変動と竪ロールチョックの位置変動が一致しないため、竪ロール位置が正確に検出できないという問題がある。このため、図８に示すように、ユニバーサル圧延機５０によるＨ形鋼６０の圧延では、上の水平ロール５１と下の水平ロール５１ａでＨ形鋼６０のウエブを圧延し、Ｈ形鋼６０の駆動側のフランジを左の竪ロール５２と上下の水平ロール５１、５１ａで圧延し、Ｈ形鋼６０の作業側の右のフランジを右の竪ロール５２ａと上下の水平ロール５１、５１ａで圧延する際に、上下の水平ロール５１、５１ａ、左右の竪ロール５２、５２ａの位置決めが正確に行われないと、上の水平ロール５１と左右の竪ロール５２、５２ａとの間隙５３、５４、下の水平ロール５１ａと左右の竪ロール５２、５２ａとの間隙５５、５６の幅（距離）が異なり、この間隙５３〜５６で圧延される左右上下４箇所のフランジ厚さが異なる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、圧延中に上下の水平ロールの水平軸方向位置と左右の竪ロールの圧下方向位置をそれぞれ地上に設定した基準点に対して測定して、水平ロールと竪ロールで挟まれる隙間で圧延される成品の板厚をリアルタイムに検出する方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る成品の板厚をリアルタイムに検出する方法は、上下の水平ロールと左右の竪ロールとの隙間で材料を圧延するユニバーサル圧延機で、前記上下の水平ロールの水平軸方向位置と、前記左右の竪ロールの圧下方向位置をそれぞれ地上に設定した基準点に対して測定して成品の板厚をリアルタイムに検出する方法であって、
前記基準点からの前記左右の竪ロールの圧下方向位置Ｙ _Ｌ 、Ｙ _Ｒ を、竪ロールチョック内に設置された第１の位置検出手段によって測定した前記竪ロールの前記竪ロールチョックに対する第１の位置出力と、前記基準点から所定位置に設置した第２の位置検出手段によって測定した前記竪ロールチョックの第２の位置出力から演算してそれぞれ検出し、
前記上下の水平ロールの水平ロールチョック内に内蔵された水平ロール軸受より外側領域に補助転がり軸受を設け、該補助転がり軸受の位置を前記基準点から所定位置に設けられた第３の位置検出手段によって測定した第３の位置出力から、前記上下の水平ロールの水平軸方向位置をそれぞれ演算して求め、
前記基準点に対する圧延中の前記上下の水平ロールの右端及び左端の水平軸方向位置ＵＸ _Ｒ 、ＵＸ _Ｌ 、ＬＸ _Ｒ 、ＬＸ _Ｌ をそれぞれ求めて、前記上下の水平ロールと前記左右の竪ロールで挟まれる隙間の幅ａ、ｂ、ｃ、ｄを、それぞれ、ａ＝Ｙ _Ｌ −ＵＸ _Ｌ 、ｂ＝ＵＸ _Ｒ −Ｙ _Ｒ 、ｃ＝Ｙ _Ｌ −ＬＸ _Ｌ 、ｄ＝ＬＸ _Ｒ −Ｙ _Ｒ と設定することにより、前記隙間で圧延される成品の板厚を圧延中にリアルタイムで検出する。

本発明に係る成品の板厚をリアルタイムに検出する方法において、前記第２の位置出力は、前記竪ロールチョックに連結された両軸シリンダのロッドの移動によって測定することが好ましい。

本発明に係る成品の板厚をリアルタイムに検出する方法において、前記第３の位置出力は、水平軸方向に移動し、前記水平ロールチョックに内蔵された押圧機構により前記補助転がり軸受に押圧された押圧金物の位置を測定することによって求めることが好ましい。

本発明に係る成品の板厚をリアルタイムに検出する方法においては、上下の水平ロールの水平軸方向位置（水平ロールの絶対位置）と、左右の竪ロールの圧下方向位置（竪ロールの絶対位置）をそれぞれ地上に設定した基準点に対して測定するので、上下の水平ロール及び左右の竪ロールの位置決めを圧延中に正確に行うことができ、上下の水平ロールと左右の竪ロールで挟まれる隙間の幅（距離）を正確に設定することができる。その結果、この隙間で圧延される成品の板厚を圧延中にリアルタイムで検出することができ、成品の板厚の寸法精度を向上させることができる。
そして、左右の竪ロールの圧下方向位置を、竪ロールチョック内に設置された第１の位置検出手段によって測定した竪ロールの竪ロールチョックに対する第１の位置出力と、基準点から所定位置に設置した第２の位置検出手段によって測定した竪ロールチョックの第２の位置出力から演算してそれぞれ検出することで、竪ロールチョックの剛性が小さい場合でも、竪ロールの位置検出をリアルタイムで高精度に行うことができる。

本発明に係る成品の板厚をリアルタイムに検出する方法において、第２の位置出力を、竪ロールチョックに連結された両軸シリンダのロッドの移動によって測定する場合、ユニバーサル圧延機内での機械との取合いが困難なときでも第２の位置出力を正確に測定することができ、竪ロールの絶対位置を容易に求めることができる。

本発明に係る成品の板厚をリアルタイムに検出する方法においては、上下の水平ロールの水平ロールチョック内に内蔵された水平ロール軸受より外側領域に補助転がり軸受を設け、補助転がり軸受の位置を基準点から所定位置に設けられた第３の位置検出手段によって測定した第３の位置出力から、上下の水平ロールの水平軸方向位置をそれぞれ演算して求めるので、水平ロールの位置検出をリアルタイムで高精度に行うことができる。

本発明に係る成品の板厚をリアルタイムに検出する方法において、第３の位置出力を、水平軸方向に移動し、水平ロールチョックに内蔵された押圧機構により補助転がり軸受に押圧された押圧金物の位置を測定することによって求める場合、ユニバーサル圧延機内での機械との取合いが困難なときでも第３の位置出力を正確に測定することができ、水平ロールの絶対位置を容易に求めることができる。

本発明の一実施の形態に係る成品の板厚をリアルタイムに検出する方法を適用して水平ロールの第３の位置出力を測定する第３の位置検出手段の平面図である。 同成品の板厚をリアルタイムに検出する方法を適用して竪ロールの第１の位置出力を測定する第１の位置検出手段の側面図である。 第１の位置検出手段の平面図である。 同成品の板厚をリアルタイムに検出する方法を適用して竪ロールチョックの第１、第２の位置出力をそれぞれ測定する第１、第２の位置検出手段の側面図である。 同成品の板厚をリアルタイムに検出する方法で、上下の水平ロールと左右の竪ロールで挟まれる隙間の設定方法を示す説明図である。 変形例に係る第１の位置検出手段の側面図である。 同第１の位置検出手段の平面図である。 従来例に係るユニバーサル圧延機における圧延状態の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る成品の板厚をリアルタイムに検出する方法は、図１〜図５に示すように、上下の水平ロール１２、４７と、左右の竪ロール４８、２２との隙間で材料（被圧延材）４５を圧延するユニバーサル圧延機１０で、圧延中に上下の水平ロール１２、４７と左右の竪ロール４８、２２の地上（ユニバーサル圧延機１０の設置床上）に設定した基準点３８に対する絶対位置を測定して成品板厚を検出する方法である。

まず、図１に示すユニバーサル圧延機１０の上の水平ロール１２（下の水平ロール４７も同様）の水平軸方向位置の検出に使用する第３の位置検出手段について説明してから、水平ロール１２の水平軸方向位置（地面に対する絶対位置）の検出方法について説明する。

第３の位置検出手段は、基準点３８に対して取付け部材２５、２５ａを介して所定位置となるように設けられた距離センサ１７、１７ａを有している。ここで、水平ロール１２の駆動側の水平ロールチョック１１内に内蔵されて水平ロール軸１９を支持する水平ロール軸受の一例であるラジアル軸受１３より外側領域の水平ロール軸１９には、縮径部が形成され、この縮径部に水平ロールチョック１１との間に隙間を設けて補助転がり軸受１４が外装されている。そして、距離センサ１７、１７ａは、補助転がり軸受１４の、例えば、入側（材料が搬送されてくる圧延工程の上流側）及び出側（圧延終了後の材料が搬出される圧延工程の下流側）の２つの位置までの距離を第３の位置出力として出力するものである。なお、距離センサ１７、１７ａの形式に制限はなく、接触式、非接触式いずれの形式のものも使用できる。

補助転がり軸受１４の入側及び出側の２つの位置には、水平軸方向に移動し、水平ロールチョック１１に内蔵された押圧機構の一例である油圧シリンダ（ガタ取りシリンダ）１５、１５ａのロッド２４、２４ａに取付けられて押圧される押圧金物の一例であるベアリング押え１６、１６ａが当接している。これによって、補助転がり軸受１４を、水平圧延反力並びにスラスト圧延反力を受けないように水平ロール１２に回転自在に、しかも水平軸方向には拘束した状態とすることができる。また、ロッド２４、２４ａの先端部は、ベアリング押え１６、１６ａを貫通しベアリング押え１６、１６ａから突出しているので、第３の位置出力は距離センサ１７、１７ａとロッド２４、２４ａの先端との距離を求めることにより得られる。ここで、水平ロール１２が水平の場合は、距離センサ１７、１７ａとロッド２４、２４ａの先端との各距離は一致して第３の位置出力は一義的に決まる。一方、水平ロール１２が傾斜していると、距離センサ１７、１７ａとロッド２４、２４ａの先端との距離は異なる値となるので、測定された距離の平均値を第３の位置出力とする。
また、符号１８は、ユニバーサル圧延機１０のハウジング（図示せず）に水平ロールチョック１１を固定するハウジングライナーである。

ここで、油圧シリンダ１５、１５ａを操作して、ベアリング押え１６、１６ａを介して補助転がり軸受１４を常時水平ロール軸１９に押圧している（従って、ベアリング押え１６、１６ａと補助転がり軸受１４との隙間及び補助転がり軸受１４と水平ロール軸との隙間が共にゼロになる）。これにより、水平ロール軸１９の水平軸方向位置の変動、すなわち、補助転がり軸受１４の水平軸方向位置の変動が、ベアリング押え１６、１６ａから突出している油圧シリンダ１５、１５ａのロッド２４、２４ａの先端の位置変動と一致する。

そして、図１に示すように、水平ロール１２の左端と補助転がり軸受１４との間の水平軸方向距離Ｌ_１、水平ロール１２の右端と補助転がり軸受１４との間の水平軸方向距離Ｌ_２、補助転がり軸受１４とロッド２４、２４ａの先端との間の水平方向距離Ｊ、及び基準点３８と距離センサ１７、１７ａとの間の水平方向の距離Ｚは予め判明している。従って、距離センサ１７、１７ａで第３の位置出力Ｋを求めると、基準点３８に対する水平ロール１２の左端の水平方向の位置ＵＸ_Ｌは、Ｚ−Ｋ−Ｊ−Ｌ_１として、基準点３８に対する水平ロール１２の右端の水平方向の位置ＵＸ_Ｒは、Ｚ−Ｋ−Ｊ−Ｌ_２としてそれぞれ求まる。

次に、図２〜図４に示すユニバーサル圧延機１０の右（作業側）の竪ロール２２（左(駆動側）の竪ロール４８も同様）の圧下方向位置（地面に対する絶対位置）の検出に使用する第１、第２の位置検出手段について説明してから、竪ロール２２の圧下方向位置の検出方法について説明する。

図２〜図４に示すように、第１の位置検出手段は、竪ロール２２の上下方向の両側を支持する竪ロールチョック２１内に設置され、竪ロールチョック２１と竪ロール２２の表面との間の距離を測定する距離センサ２３を有している。これによって、竪ロール２２の竪ロールチョック２１に対する第１の位置出力Ｐ、すなわち、竪ロールチョック２１と距離センサ２３との間の距離を示す第１の位置出力Ｐを求めることができる。ここで、距離センサ２３の形式に制限はなく、接触式、非接触式いずれの形式のものも使用できる。

図４に示す竪ロールチョック２１の作業側には、ユニバーサル圧延機１０のフレーム（図示せず）に支持され、竪ロールチョック２１の作業側の側部に当接して竪ロールチョック２１を材料４５に対して圧下させる押付けロッドを備えた圧下装置（図示せず）が設けられている。また、フレームには、竪ロールチョック２１の作業側の側部に先側が連結する一方のロッド３０と、一方のロッド３０と基側同士が連結し先側が自由に移動可能となった他方のロッド３７とを有する両軸シリンダ４３が設けられている。このような構成とすることにより、両軸シリンダ４３により竪ロールチョック２１を圧下装置の押付けロッドに常時付勢することができ、圧下装置を用いて竪ロールチョック２１を材料４５に対して圧下させる際及び竪ロールチョック２１を材料４５から離脱させる際に、他方のロッド３７を竪ロールチョック２１の移動と同期させて、かつ、竪ロールチョック２１の移動距離と同一距離だけ移動させることができる。その結果、竪ロールチョック２１の基準点３８に対する変動幅は、両軸シリンダ４３の他方のロッド３７の基準点３８に対する変動幅と同一となる。

また、図４に示す第２の位置検出手段は、基準点３８に設けられた支持部材３９に保持され、他方のロッド３７の移動から基準点３８に対する竪ロールチョック２１の位置、すなわち、ロッド３０が竪ロールチョック２１に連結する連結部と基準点３８との間の距離を第２の位置出力Ｑとして出力する位置センサ４４を有している。なお、距離センサ４４の形式に制限はなく、接触式、非接触式いずれの形式のものも使用できる。

ここで、竪ロールチョック２１内における距離センサ２３の設置位置は予め判明しているので、ロッド３０が竪ロールチョック２１に連結する連結部と距離センサ２３との距離Ｒが決まる。従って、第２の位置出力Ｑが求まると、竪ロール２２の直径Ｄを用いて、材料４５に当接している竪ロール２２の外周面の基準点３８に対する位置（圧下方向位置）Ｙ_Ｒは、Ｄ＋Ｐ＋Ｒ＋Ｑとして求まる。

このようにして、図５に示すように、基準点３８に対する圧延中に上の水平ロール１２の右端及び左端の水平軸方向位置ＵＸ _Ｒ 、ＵＸ _Ｌ 、右の竪ロール２２の圧下方向位置Ｙ_Ｒがそれぞれ判る。同様に、下の水平ロール４７の右端及び左端の水平軸方向位置ＬＸ_Ｒ、ＬＸ _Ｌ 及び左の竪ロール４８の圧下方向位置Ｙ_Ｌも分かるので、上下の水平ロール１２、４７及び左右の竪ロール４８、２２の位置決めを圧延中に正確に行うことができ、上下の水平ロール１２、４７と左右の竪ロール４８、２２で挟まれる隙間の幅ａ、ｂ、ｃ、ｄを、それぞれ、ａ＝Ｙ_Ｌ−ＵＸ_Ｌ、ｂ＝ＵＸ_Ｒ−Ｙ_Ｒ、ｃ＝Ｙ_Ｌ−ＬＸ_Ｌ、ｄ＝ＬＸ_Ｒ−Ｙ_Ｒと正確に設定することができる。その結果、隙間で圧延される成品の板厚を圧延中にリアルタイムで検出することができ、成品の板厚の寸法精度を向上させることができる。

また、図６、図７に３ロール式の竪ロールチョック４０を示す。
竪ロールチョック４０では、竪ロール（ワークロール）３１が上下両側をワークロールチョック３３で支持され、竪ロール３１の作業側の異なる周方向位置には、竪ロール３１と軸方向を平行にしてバックアップロールチョック３４で上下両側が支持されたバックアップロール３２、３２ａが当接している。なお、ワークロールチョック３３はバックアップロールチョック３４内に内蔵されている。また、ワークロールチョック３３の上、下部には、それぞれ軸方向を左右方向（竪ロール３１の圧下方向）に向けたテンションロッド３６、３６ａの基部が連結されている。そして、竪ロール３１の竪ロールチョック４０に対する第１の位置出力を測定する第１の位置検出手段は、バックアップロールチョック３４内の所定位置に設置され、テンションロッド３６、３６ａの先端までの距離を測定する距離センサ３５、３５ａを有している。ここで、距離センサ３５、３５ａの形式に制限はなく、接触式、非接触式いずれの形式のものも使用できる。

このような構成とすることで、テンションロッド３６、３６ａはワークロールチョック３３を介して竪ロール３１と共に移動するので、バックアップロールチョック３４内の所定位置に設置された距離センサ３５、３５ａを用いて、テンションロッド３６、３６ａ先端までの距離を測定することにより、竪ロール３１のバックアップロールチョック３４に対する第１の位置出力を測定することができる。なお、基準点に対するバックアップロールチョック３４の位置（第２の位置出力）は、基準点３８に対する竪ロールチョック２１の位置を測定したのと同一の方法を用いて測定することができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態も含むものである。
例えば、0に対する上下の水平ロールの水平軸方向位置を、作業側水平ロールチョックの基準点に対する水平軸方向位置から求めることもできる。
また、２Ｈｉミルの水平ロールの基準点に対する水平軸方向位置の検出にも適用することができる。
更に、基準点に対する上下の水平ロールの水平軸方向位置及び左右の竪ロールの圧下方向位置は、上記実施の形態に記載した方法以外の方法で測定することができ、例えば、基準点に対する上下の水平ロールの水平軸方向位置の演算に用いる第３の位置出力として、実施の形態では、押圧金物の一例であるベアリング押えから突出しているロッド（固着体の一例）と距離センサとの間の距離を測定したが、ベアリング押えと距離センサとの間の距離を測定して第３の位置出力としてもよい。また、上下の水平ロールの水平軸方向位置と左右の竪ロールの圧下方向位置を求める際の基準点は実施の形態では共通としたが、水平ロール用及び竪ロール用にそれぞれ基準点を設けることも、上下の水平ロール及び左右の竪ロールの各ロール毎に基準点を設けてもよい。

１０：ユニバーサル圧延機、１１：水平ロールチョック、１２：水平ロール、１３：ラジアル軸受、１４：補助転がり軸受、１５、１５ａ：油圧シリンダ、１６、１６ａ：ベアリング押さえ、１７、１７ａ：距離センサ、１８：ハウジングライナー、１９：水平ロール軸、２１：竪ロールチョック、２２：竪ロール、２３：距離センサ、２４、２４ａ：ロッド、２５、２５ａ：取付け部材、３０：ロッド、３１：竪ロール、３２、３２ａ：バックアップロール、３３：ワークロールチョック、３４：バックアップロールチョック、３５、３５ａ：距離センサ、３６、３６a：テンションロッド、３７：ロッド、３８：基準点、３９：支持部材、４０：竪ロールチョック、４３：両軸シリンダ、４４：位置センサ、４５：材料、４７：水平ロール、４８：竪ロール

Claims (3)

1. 上下の水平ロールと左右の竪ロールとの隙間で材料を圧延するユニバーサル圧延機で、前記上下の水平ロールの水平軸方向位置と、前記左右の竪ロールの圧下方向位置をそれぞれ地上に設定した基準点に対して測定して成品の板厚をリアルタイムに検出する方法であって、
   前記基準点からの前記左右の竪ロールの圧下方向位置Ｙ _Ｌ 、Ｙ _Ｒ を、竪ロールチョック内に設置された第１の位置検出手段によって測定した前記竪ロールの前記竪ロールチョックに対する第１の位置出力と、前記基準点から所定位置に設置した第２の位置検出手段によって測定した前記竪ロールチョックの第２の位置出力から演算してそれぞれ検出し、
   前記上下の水平ロールの水平ロールチョック内に内蔵された水平ロール軸受より外側領域に補助転がり軸受を設け、該補助転がり軸受の位置を前記基準点から所定位置に設けられた第３の位置検出手段によって測定した第３の位置出力から、前記上下の水平ロールの水平軸方向位置をそれぞれ演算して求め、
   前記基準点に対する圧延中の前記上下の水平ロールの右端及び左端の水平軸方向位置ＵＸ _Ｒ 、ＵＸ _Ｌ 、ＬＸ _Ｒ 、ＬＸ _Ｌ をそれぞれ求めて、前記上下の水平ロールと前記左右の竪ロールで挟まれる隙間の幅ａ、ｂ、ｃ、ｄを、それぞれ、ａ＝Ｙ _Ｌ −ＵＸ _Ｌ 、ｂ＝ＵＸ _Ｒ −Ｙ _Ｒ 、ｃ＝Ｙ _Ｌ −ＬＸ _Ｌ 、ｄ＝ＬＸ _Ｒ −Ｙ _Ｒ と設定することにより、前記隙間で圧延される成品の板厚を圧延中にリアルタイムで検出することを特徴とする成品の板厚をリアルタイムに検出する方法。
2. 請求項１記載の成品の板厚をリアルタイムに検出する方法において、前記第２の位置出力は、前記竪ロールチョックに連結された両軸シリンダのロッドの移動によって測定することを特徴とする成品の板厚をリアルタイムに検出する方法。
3. 請求項１又は２記載の成品の板厚をリアルタイムに検出する方法において、前記第３の位置出力は、水平軸方向に移動し、前記水平ロールチョックに内蔵された押圧機構により前記補助転がり軸受に押圧された押圧金物の位置を測定することによって求めることを特徴とする成品の板厚をリアルタイムに検出する方法。

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