JPH0615970B2 - ロールプロフィール計測方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えば熱間圧延機等の板材の圧延機において、
ワークロールの軸線方向の径寸法変化すなわちロールプ
ロフィールを、インラインにて計測する装置に適用され
るロールプロフィール計測方法に関する。

［従来の技術］ 熱間圧延機等の板材の圧延機においては、一般にワーク
ロールは圧延材に接触する部分だけが局部的に摩耗す
る。従って、正常な板厚分布の板材を圧延するには、圧
延材の圧延順序を広幅から狭幅へと移行させていく必要
があり、現在は殆んどの圧延機において上述した圧延順
序を採用している。

しかしながら、このような板幅による圧延順序規制は、
生産性向上を阻害する大きな要因となっており、かかる
圧延順序を撤廃したいという要求が強くなっている。上
記の圧延順序規制撤廃のための方策として、ワークロー
ルを圧延機スタンド内に組込んだ状態でその表面を所望
の形状に研削する、いわゆるオンラインロール研削手段
が提案されている。このロール研削を実施するにあたっ
て最も重要なことは、ロール研削前後あるいは研削中に
被研削ロールのロールプロフィールを常に把握すること
である。

第３図は従来のこの種のロールプロフィール計測法の一
例を示す図である。同図において、1 はハウジング、2
はワークロール、3 は変位検出器、4 は変位検出器取付
台である。この変位検出器取付台4 は支持ビーム5 に取
付けたガイドレール6 に摺動自在に係合し、ネジ軸7 を
モータ8 で駆動することによりワークロール2 の軸線方
向に移動するようになっている。また前記支持ビーム5
は両端をハウジング1 のガイド9 に摺動自在に支持さ
れ、ワークロール2 側の端面には一対の位置決めアーム
10を突設している。そして、その反対側はハウジング1
または基台に取付けた一対のシリンダ11と連結し、この
シリンダ11によって位置決めアーム10を介して支持ビー
ム5 をワークロール2 の両端部に圧着せしめることによ
り、ガイドレール6 の摺動面をワークロール2 の軸線方
向とほぼ平行に保持し得る如く構成されている。従っ
て、支持ビーム5 をシリンダ11でワークロール2 の表面
に圧着保持した状態で変位検出器3 をワークロール2 の
軸線方向に移動させることにより、ワークロール2 のロ
ールプロフィールを容易に測定できる構成となってい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の計測方法には次のような問題点が
ある。すなわち、ガイドレール6 は測定に際してワーク
ロール2 の軸線方向とほぼ平行に真直ぐになる必要があ
るが、ガイドレール6 に変形やうねりが発生した場合、
その変形量やうねり量が変位検出器3 での測定値に重畳
されてしまい、真の測定値が計測できない。特に上記の
計測方法を熱間圧延機に適用する場合には、圧延機時の
熱影響によりガイドレール6 が熱変形し、高精度なワー
クロールプロフィールを測定することができないという
問題があった。

そこで本発明の目的は、ガイドレールに熱あるいはその
他の原因による変形やうねりが発生した場合でも、それ
らの影響を除去して高精度なロールプロフィール測定を
行えるロールプロフィール計測方法を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために次の
ような手段を講じた。

ワークロールの軸線方向に沿って往復運動可能に設けら
れた変位検出器取付台上に、前記ワークロールの軸線方
向の径寸法変化を複数個の区間に分割して測定するため
の複数個のプロフィール測定用の変位検出器と、前記ワ
ークロールの軸線方向に間隔ＬａおよびＬｂで設置され
前記変位検出器取付台の運動誤差を測定する３個１組の
運動誤差測定用の変位検出器とを、前記ワークロールの
表面凹凸を検出するために少なくとも１セット設置し、
前記変位検出取付台を前記ワークロールの軸線方向に移
動させて前記プロフィール測定用の変位検出器および前
記運動誤差測定用の変位検出器で前記ワークロールの軸
線方向の径寸法変化を部分的に測定し、前記運動誤差測
定用の変位検出器で得られた測定値から演算処理によっ
て前記変位検出器取付台の移動時における案内面のうね
り量ｅｚ（Ｘｉ）および上記取付台のピッチング運動量
ｅｐ（Ｘｉ）を含む運動誤差を求め、この求められた前
記運動誤差を前記プロフィール測定用変位検出器の測定
値から差し引くことにより誤差の補正を行ない、この補
正された前記プロフィール測定用変位検出器の測定値を
合算して前記ワークロールの軸線方向の径寸法化を求め
るようにした。

［作用］ このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。複数個の変位検出器によって変位検出器取付台
の運動誤差を含んだ部分的ロールプロフィールが計測さ
れ、３個の変位検出器により変位検出器取付台の運動誤
差が計測され、上記の運動誤差を含んだ部分的ロールプ
ロフィールの測定値が運動誤差の測定結果をもとに演算
処理により補正され、真の部分的ロールプロフィールが
求められ、真の部分的ロールプロフィールから演算処理
により全体のロールプロフィールが求められるので、変
位検出器取付台とロールとの相対的な運動すなわち変形
やうねりが発生した場合でも、その影響が補正され、高
精度なロールプロフィールが測定可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明方法をロールプロフィール計測装置に適
用した一実施例の構成を示す図である。第１図に示すよ
うに、変位検出器取付台4 には複数個のプロフィール測
定用変位検出器103a，103b，103d，103f，103gと3 個の
運動誤差測定用変位検出器103c，103d，103eとがワーク
ロール2 の表面凹凸を検出できるように設置されてい
る。変位検出器103ｄはプロフィール測定および運動誤
差測定に共用されるものとなっている。なお、上記以外
の構成は第３図に示した従来の例と同一構成となってい
るので、同一部分は同一符号を付し、説明は省略する。

次にこのような装置に適用した本発明方法の計測手順に
ついて説明する。先ず変位検出器取付台4 をワークロー
ル2 の軸線方向（図中矢印で示す方向）に移動させ、変
位検出器103a，103b，103d，103f，103gによってワーク
ロール2 の部分的なロールプロフィールを測定する。こ
こで、各変位検出器103a，103b，103d，103f，103gから
得られる測定値は、真のロールプロフィールと変位検出
器取付台4 とを移動させた時の運動誤差が重なり合った
ものとなっている。従って、全体のロールプロフィール
を得るためには、変位検出器取付台4 の移動量を変位検
出器103a，103b，103d，103f，103gの設置間隔（第１図
の１，２，３，４よりも大きくし、各変位検出
器103a，103b，103d，103d，103f，103gにて測定した部
分的ロールプロフィールがオーバーラップするように考
慮する必要がある。

また変位検出器取付台4 を剛体と仮定した場合、運動誤
差測定用変位検出器103c，103d，103eの測定値を演算処
理することにより変位検出器取付台4 の運動状態を把握
することができる。従って、運動誤差測定用変位検出器
103c，103d，103eの測定値から変位検出器取付台4 の運
動誤差を求め、変位検出器取付台4 の運動誤差を用いて
プロフィール測定用変位検出器103a，103b，103d，103
f，103gの各測定値を補正することにより、真の部分的
ロールプロフィールを求めることができ、さらに真の部
分的ロールプロフィールから全体のロールプロフィール
を求めることができる。

次に変位検出器取付台4 の移動中の運動状態を具体的に
把握する方法について説明する。第２図は変位検出器取
付台4 の運動誤差測定を示す図である。同図に示すよう
に、３個の変位検出器Ａ，Ｂ，Ｃ（第１図の103c，103
d，103eに対応する）を変位検出器取付台4 の移動方向
に間隔Ｌａ，Ｌｂを隔てて設置する。すなわち変位検出
器Ｂの位置を基準にして、左側にＬｂだけ離れた位置に
変位検出器Ａを設置し、右側にＬａだけ離れた位置に変
位検出器Ｃを設置する。なお、Ｌａ，Ｌｂを設定するに
際しては、後述する運動誤差ｅｚ（Ｘｉ）およびｅｐ
（Ｘｉ）の評価精度を高めるべく、後述の（７）式等に
示されるｆｊができるだけ大きな値となるように配慮す
ること、等が必要である。そして変位検出器取付台4 の
移動によって得た変位検出器Ａ，Ｂ，Ｃの測定値から、
演算処理によって変位検出器取付台4 の運動誤差を求め
る。

ここで、移動中の変位検出器取付台4 には種々の運動誤
差が発生する。これらの運動誤差のうち、第１図の紙面
と直角方向の運動誤差はロールプロフィール測定精度に
大きな影響を及ぼさず、紙面内方向の運動誤差（例えば
回転運動と平行移動）のみが測定誤差の主原因となる。
従ってここでは、第１図の紙面内での変位検出器取付台
4 の回転運動（ピッチング運動）と平行移動（うねり）
の測定方法についてのみを説明する。第２図において、
変位検出器取付台4 を矢印方向に移動させながら測定す
るものとする。また変位検出器取付台4 の移動方向をＸ
軸とし、測定開始位置（原点0 ）からの移動距離Ｘの位
置での測定対象物2 の真直度誤差および案内面（第１図
のガイドレールに相当）6 のうねり量を、それぞれｍ
（Ｘ），ｅｚ（Ｘ）とする。変位検出取付台4 の移動時
のピッチング運動の回転中心を変位検出器Ｂの位置にと
れば、移動距離Ｘｉの位置での変位検出器Ａ，Ｂ，Ｃの
測定量ｙａ（Ｘｉ），ｙｂ（Ｘｉ），ｙｃ（Ｘｉ）は次
のようになる。

ｙａ（Ｘｉ）＝ｍ（Ｘｉ−Ｌｂ） −ｅｚ（Ｘｉ）−Ｌｂ・ｅｐ（Ｘｉ）…（１） ｙｂ（Ｘｉ）＝ｍ（Ｘｉ）−ｅｚ（Ｘｉ）…（２） ｙｃ（Ｘｉ）＝ｍ（Ｘｉ＋Ｌａ） −ｅｚ（Ｘｉ）＋Ｌａ・ｅｐ（Ｘｉ）……（３） ここで（ｉ＝１，２，３…Ｎ）である。またｅｐ（Ｘ
ｉ）は移動距離Ｘｉの位置での変位検出器取付台4 のピ
ッチング運動量を示す。

次に上述した変位検出器取付台4 の移動に伴って測定し
た測定量ｙａ（Ｘｉ），ｙｂ（Ｘｉ），ｙｃ（Ｘｉ）か
ら、ｍ（Ｘｉ），ｅｚ（Ｘｉ），ｅｐ（Ｘｉ）を分離し
て抽出するべく以下に示すデータ処理が行われる。

測定量 ｙａ（Ｘｉ），ｙｂ（Ｘｉ），ｙｃ（Ｘｉ）
の加算によるｅｚ（Ｘｉ），ｅｐ（Ｘｉ）の除去 変位検出器の取付け間隔ＬａおよびＬｂによって定まる
定数ａ，ｂは ａ＝−Ｌｂ／（Ｌａ＋Ｌｂ） ｂ＝−Ｌａ／（Ｌａ＋Ｌｂ）…（４） である。したがって、合成測定値Ｙ（Ｘｉ）は（１）〜
（３）式から Ｙ（Ｘｉ）＝ｙｂ（Ｘｉ） ＋ａ・ｙｃ（Ｘｉ）＋ｂ・ｙａ（Ｘｉ） ＝ｍ（Ｘｉ）＋ａ・ｍ（Ｘｉ＋Ｌａ） ＋ｂ・ｍ（Ｘｉ−Ｌｂ）…（５） となる。（５）式からわかるように、合成測定値Ｙ（Ｘ
ｉ）からはｅｚ（Ｘｉ）およびｅｐ（Ｘｉ）に関する項
が消去され、測定対象物の真直度形状ｍ（Ｘｉ）に関連
した項のみが残る。このｍ（Ｘｉ）をフーリエ級数の和
の形で表示すると、 となる。ここでＬは対象物測定長さである。したがって
合成測定値Ｙ（Ｘｉ）は、 となる。ここで、ｆｊ，δｊは、 であり、α，βは α＝２πＬａ／Ｌ β＝２πＬｂ／Ｌである。

すなわち、合成測定量Ｙ（Ｘｉ）は、測定対象物2 の真
直度形状ｍ（Ｘｉ）の振幅がｆｊだけ拡大され、位相が
δｊだけ変化したものになっている。

フーリエ変換方法による真直度形状ｍ（Ｘｉ）の再生 上述したフーリエ変換を利用することによって、振幅お
よび位相の変化したデータ列Ｙ（Ｘｉ）（合成測定値）
からもとのデータ例ｍ（Ｘｉ）（真直度形状）を再生す
ることができる。Ｙ（Ｘｉ）をフーリエ級数の和に展開
した形にすると、 となる。ここでこの（８）式の両辺の係数を対応させる
と、Ｆｊ，Ｇｊ，は Ｆｊ＝ｆｊ・ｃｊ・（ｃｏｓφｊ・ ｃｏｓδｊ−ｓｉｎφｊ・ｓｉｎδｊ） Ｇｊ＝−ｆｊ・ｃｊ・（ｓｉｎφｊ・ｃｏｓδｊ＋ｃｏ
ｓφｊ・ｓｉｎδｊ）…（９） となる。この（９）式のＦｊ，Ｇｊを用いると、真直度
形状ｍ（Ｘｉ）は と表わせる。

従って、３個の変位検出器Ａ，Ｂ，Ｃでの測定量ｙａ
（Ｘｉ），ｙｂ（Ｘｉ），ｙｃ（Ｘｉ）から得られる合
成測定値のデータ列Ｙ（Ｘｉ）をフーリエ級数の和に展
開し、その時のｃｏｓ，ｓｉｎ成分の係数をＦｊ，Ｇｊ
とすれば、測定対象物の真直度形状ｍ（Ｘｉ）は（１
０）式から求めることができる。

案内面のうねりｅｚ（Ｘｉ），ピッチング運動量ｅｐ
（Ｘｉ）の算出 （１０）式より求められたｍ（Ｘｉ）を（１）〜（３）
式に代入すれば、案内面2 のうねり形状ｅｚ（Ｘｉ）お
よび変位検出器取付台4 の移動時のピッチング運動量ｅ
（Ｘｉ）が求められる。ここで運動誤差の求め方および
その誤差の補正方法について纒めておく事にする。

(a)前記（１）（２）（３）式および（１０）式の解説 前記（１）（２）（３）式はそれぞれ変位検出器Ａ（第
１図の１０３ｃに対応）、変位検出器Ｂ（第１図の１０
３ｄに対応）、変位検出器Ｃ（第１図の１０３ｅに対
応）による測定値を示しており、（１０）式は変位検出
器Ａ，Ｂ，Ｃによる測定値を演算処理して得られた測定
対象物の真直度形状を示している。但し（１０）式で与
えられる真直度形状は、変位検出器Ｂ（第１図の変位検
出器１０３ｄに対応）にて測定された範囲の真直度形状
（変位検出器１０３ｄにて測定された真の部分的ロール
プロフィール）である。

前記（１０）式においてｆｊ，δｊは変位検出器Ａ，
Ｂ，Ｃの設定条件のみによって定まる値であり、Ｆｊ，
Ｇｊは（５）式で示される合成測定値のデータ列をフー
リェ変換することによって得られる係数であり、ｍ（Ｘ
ｉ）は解析的に求まる値である。

(b)変位検出器取付台４が移動した際の案内面のうねり
量（運動誤差）ｅｚ（Ｘｉ）の算出 前記（１０）式で求まったｍ（Ｘｉ）を（２）式に代入
することにより、変位検出器取付台４の移動位置Ｘｉで
うねり量ｅｚ（Ｘｉ）は、次に示す（１１）式で求ま
る。

ｅｚ（Ｘｉ）＝ｍ（Ｘｉ）−ｙｂ（Ｘｉ）…（１１） (c)変位検出器取付台４が移動した際のピッチング運動
量（運動誤差）ｅｐ（Ｘｉ）の算出 前記（１）式および（３）式から、次の（１２）式が求
まる。

ｙｃ（Ｘｉ）−ｙａ（Ｘｉ） ＝ｍ（Ｘｉ＋Ｌａ）−ｍ（Ｘｉ−Ｌｂ） ＋（Ｌａ＋Ｌｂ）・ｅｐ（Ｘｉ）…（１２） したがって変位検出器取付台４の移動位置Ｘｉでのピッ
チング運動量ｅｐ（Ｘｉ）は次の（１３）式で求まる。

ｅｐ（Ｘｉ）＝｛ｙｃ（Ｘｉ）−ｙａ（Ｘｉ） −ｍ（Ｘｉ＋Ｌａ）＋ｍ（ｘｉ−ｌｂ）｝ ／（Ｌａ＋Ｌｂ）…（１３） つまり運動誤差ｅｚ（Ｘｉ），ｅｐ（Ｘｉ）はそれぞれ
（１１）式，（１３）式により求まる。

(d)運動誤差ｅｚ（Ｘｉ），ｅｐ（Ｘｉ）の補正方法 前記（１１）式で求まった運動誤差ｅｚ（Ｘｉ）は、変
位検出器取付台４が案内面であるガードレール６に沿っ
て移動した際のうねり量であり、前記（１３）式で求ま
った運動誤差ｅｐ（Ｘｉ）は変位検出器１０３ｄの位置
を中心としたピッチング運動量である。したがって変位
検出器取付台４を剛体と仮定すれば、変位検出器１０３
ａ，１０３ｂ，１０３ｄ，１０３ｆ，１０３ｇ，に対す
るｅｚ（Ｘｉ），ｅｐ（Ｘｉ）の影響度は夫々 −ｅｚ（Ｘｉ）−（１＋２）ｅｐ（Ｘｉ） −ｅｚ（Ｘｉ）−２・ｅｐ（Ｘｉ） −ｅｚ（Ｘｉ） −ｅｚ（Ｘｉ）＋３・ｅｐ（Ｘｉ） −ｅｚ（Ｘｉ）＋（３＋４）ｅｐ（Ｘｉ） となる。

従って変位検出器取付台４の移動に伴って得られた各変
位検出器１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｄ，１０３ｆ，１
０３ｇの各測定値から夫々上記の値を差し引くことによ
って、運動誤差ｅｚ（Ｘｉ），ｅｐ（Ｘｉ）の影響を除
去（補正）することができる。

上述した本実施例によるロールプロフィール計測方法を
まとめると次のようになる。(1)複数個の変位検出器103
a，103b，103d，103f，103gによって変位検出器取付台4
の運動誤差を含んだ部分的ロールプロフィールを計測
する。

(2)３個の変位検出器103c，103d，103eにより変位検出
器取付台4 の運動誤差を測定する。

(3)上記(2)測定結果をもとに(1)の測定値を補正し、真
の部分的ロールプロフィールを求める。

(4)上記(3)において求めた真の部分的ロールプロフィー
ルから、全体のロールプロフィールを求める。

尚このとき変位検出器103a，103b，103ｄ，103f，103g
の零点の相違によって部分的ロールプロフィールに段差
が発生するので、部分的ロールプロフィールのオーバラ
ップする部分の測定値が同一となるように変位検出器10
3a，103b，103d，103f，103gの零点を補正しておく必要
がある。また上記の手順のうち、(1)(2)すなわち運動誤
差を含んだ部分的ロールプロフィールと運動誤差につい
ては、１回の測定（変位検出器取付台4 の１回のトラバ
ース）で把握でき、(3)(4)すなわち上述の運動誤差の補
正および全体のロールプロフィールの値については図示
しない計算機の演算処理によって達成できる。

従って、本実施例によれば、ガイドレールに熱あるいは
その他の原因による変形やうねりが発生した場合でも、
それらの影響を除去して高精度なロールプロフィール測
定を行なうことが可能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。上記実施例では、部分的ロールプロフィール測定用
の５個の変位検出器103a，103b，103d，103f，103gと変
位検出器取付台4 の運動誤差を測定するための３個の変
位検出器103c，103d，103eによる方法について説明した
が、測定対象ロールの軸方向長さあるいは変位検出器取
付台4 のトラバース量等の関係からロールプロフィール
測定用変位検出器の個数、取付け位置等の変更は勿論可
能であり、さらに変位検出器取付台4 の運動状態測定精
度の向上あるいはトラバース中の変位検出器取付台4 の
変形状態の把握等の目的として、上記３個１組の運動誤
差測定用変位検出器を変位検出器取付台4 上の複数個の
位置に取付けることも可能である。このほか本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であるのは
勿論である。

［発明の効果］ 本発明によれば、複数個の変位検出器よって変位検出器
取付台の運動誤差を含んだ部分的ロールプロフィールが
計測され、３個の変位検出器により変位検出器取付台の
運動誤差が計測される。そして上述の運動誤差を含んだ
部分的ロールプロフィールの測定値が運動誤差の測定結
果をもとに演算処理により補正され、真の部分的ロール
プロフィールが求められ、真の部分的ロールプロフィー
ルから演算処理により全体のロールプロフィールが求め
られるので、変位検出器取付台とロールとの相対的な運
動すなわち変形やうねりが発生した場合でも、その影響
を補正して高精度なロールプロフィールを測定すること
ができる。このように実用上多大なる効果を奏するロー
ルプロフィール計測方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用したロールプロフィール計測
装置の一実施例を示す構成図、第２図は変位検出器取付
台の運動誤差測定を示す図、第３図は従来装置に適用さ
れるロールプロフィール計測方法を示す構成図である。 1 ……ハウジング、2 ……ワークロール、3 ……変位検
出器、4 ……変位検出器取付台、5 ……支持ビーム、6
……ガイドレール、7 ……ネジ軸、8 ……モータ、9 …
…ガイド、10……位置決めアーム、11……シリンダ、10
3a，103b，103d，103f，103g……プロフィール測定用変
位検出器、103c，103d，103e……運動誤差測定用変位検
出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークロールの軸線方向に沿って往復運動
   可能に設けられた変位検出器取付台上に、前記ワークロ
   ールの軸線方向の径寸法変化を複数個の区間に分割して
   測定するための複数個のプロフィール測定用の変位検出
   器と、前記ワークロールの軸線方向に間隔ＬａおよびＬ
   ｂで設置され前記変位検出器取付台の運動誤差を測定す
   る３個１組の運動誤差測定用の変位検出器とを、前記ワ
   ークロールの表面凹凸を検出するために少なくとも１セ
   ット設置し、前記変位検出器取付台を前記ワークロール
   の軸線方向に移動させて前記プロフィール測定用の変位
   検出器および前記運動誤差測定用の変位検出器で前記ワ
   ークロールの軸線方向の径寸法変化を部分的に測定し、
   前記運動誤差測定用の変位検出器で得られた測定値から
   演算処理によって前記変位検出器取付台の移動時におけ
   る案内面のうねり量ｅｚ（Ｘｉ）および上記取付台のピ
   ッチング運動量ｅｐ（Ｘｉ）を含む運動誤差を求め、こ
   の求められた前記運動誤差を前記プロフィール測定用変
   位検出器の測定値から差し引くことにより誤差の補正を
   行ない、この補正された前記プロフィール測定用変位検
   出器の測定値を合算して前記ワークロールの軸線方向の
   径寸法変化を求めるようにしたことを特徴とするロール
   プロフィール計測方法。