JPS5823814B2 - リング圧延機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリング圧延機の制御方法、特にワグナ−タイプ
のリング圧延機におけるアキシアルロールのメインロー
ルに対する離隔寸法の制御方法に関するものである。

第１図はワグナ−タイプのリング圧延機（以下ワグナ−
ミルという）の略示平面図、第２図はその略示立面図で
ある。

図において１は圧延素材たる環状荒地から所望の半径方
向寸法、軸方向寸法を有する環状製品に仕上げられる被
圧延物（以下ワークという）、２は単位時間当り回転数
ＮＭで回転駆動されるメインロール、３はこのメインロ
ール２との間でワーク１を挟圧し、追随回転してメイン
ロール２と共にワーク１の半径方向の圧下を行うマンド
レル、４ｕ、４１はワーク１のメインロール２及びマン
ドレル３による被加圧部分と中心対称の部位において軸
方向の圧下を行うべく配設された上下一対の円錐台形の
アキシアルロール、５ａ、５ｂはメインロール２の両側
方においてワーク１の外周面に転接回転するように配設
された一対のセンタリングロールである。

前記アキシアルロール４ｕ、４１は上部のアキシアルロ
ール４ｕを下部のアキシアルロール４１に向けて押圧せ
しめると共に、両アキシアルロール４ｕ、、４１をメイ
ンロール２又はマンドレル３に対して接近、離隔せしめ
ることを可能とするアキシアルフレーム４に取付けられ
ており、夫々単位時間当り回転数ＮＡＸＵ ＮＡＸＬ
（通常ＮＡＸＵ＝ＮＡＸＬ−ＮＡＸ）で回転１駆動され
、また上部のアキシアルロール４ｕは上下動しない下部
のアキシアルロール４１との間にワーク１を挟んで該ワ
ーク１にアキシアル加圧力ＦＡＸを印加するようにして
いる。

６はメインロール２とワーク１の中心対称の位置におい
てワーク１の外周面に転接するトレーサロールであって
、その進退によりワークの外径寸法ＤＡを得るためのも
のである。

その池図中の符号は Ｄｉ：ワーク内径 Ｈ：ワーク幅（軸方向寸法）Ｓ：ワ
ーク肉厚 ＤＭ：メインロール直径 ＦＲＡニラシアル
加圧力 Ｐ ：センタリング加圧力ＷＡニアキシアルロ
ール４ｕ、４１の先端（タイロール２側の小径側端縁）
のワーク１に臨む部位から、ワーク１の外周のアキシア
ルロール４ｕ。

４１に転接する部位（トレーサロール６転接部位）に至
る寸法 を示している。

而してアキシアルロール４ｕ、４１のワーク径方向への
移動制御、換言すればメインロール２に対する接近、離
隔の制御は従来、次のようにして行われていた。

すなわち従来のこの制御は、原則として圧延の全期間を
通してアキシアルロール４ｕ及び４１夫々の軸心線の延
長上に夫々ワーク１の上面及び下面の中心が位置するよ
うにアキシアルフレーム４を進退させることを基本とし
ていた。

第３図についてこれを説明すると、アキシアルロール４
ｕ及び４１夫々の軸心線の延長がワーク１の上面及び下
面夫々と交わる点と、アキシアルロール４ｕ及び４１の
前記先端との離隔寸法を１〔但し、ｌは定義から明らか
な如くアキシアルロール４ｕ、４１の寸法諸元で定まる
一定値である〕とすると、 ＷＡ＝ＤＡ／２−１・・・（１） の条件が常に満たされるようにアキシアルフレーム４を
移動させていた。

すなわちトレーサロール６によりワーク１の外径を、メ
インロール２のワーク転接面とトレーサロール６のワー
ク転接面との離隔寸法としてアナログ的に捉え、ＤＡ／
２−１の演算を行わせてＷＡがＤ Ａ ／ ２−１に等
しくなるようにアキシアルフレーム４を追随移動させて
いたのである。

斯かる方式でアキシアルフレーム４の移動制御を行う根
拠はワーク１の上下面とアキシアルロール４ｕ、４１の
周速を相互の転接部分の内周側から外周側に至る全長に
亘って一致させ不要のストレスをワーク１及び両アキシ
アルロール４ｕ、４１に与えないようにするためである
。

ところでメインロール２とマンドレル３とによる圧下に
よってワーク１の肉厚８は減少し、これに伴ってワーク
１は拡径される。

而してラジアル側、アキシアル側のロール周速及び加圧
条件が完全なバランスを医っている場合は、ワーク１は
欄内化することなく真円に成形されていくが、いずれか
がアンバランスになるとミル中心の両側においてワーク
１は非対称形となり、直ちに適切な修正が加えられない
限り、非対称量が漸堆し、ついには一定限度内の非対称
形（定常欄内）をも維持し得なくなり、ワーク１は振れ
回りを開始する。

この結果ＷＡが振動し、これに追随せんとしてアキシア
ルフレーム４の前後振動を惹起し、アキシアルフレーム
４はアキシアルロール４ｕ、４１を介してワーク１をラ
ジアル方向に押し、引きしてワーク１の欄内化が増長さ
れることになる。

すなわち忠実にアキシアルフレーム４の移動制御を行う
と、ワーク１が一定程度の真円度を維持している場合に
は特に不具合はないのであるが、ある程度以上欄内化す
るとアキシアルロール４ｕ、４１によってワーク１が押
し、引きされ欄内化が増長されて、制御系のバンチング
を招来し、欄内化した不良環状製品が得られることにな
る。

第４図はその一例を示しており、横軸に圧延時間（ｓｅ
ｃ ）、縦軸にＤＡ（ｍｉ）、Ｗ’Ａ （ｍｍ ）、Ｎ
ＡＸＵ（ｒ、ｐｏｍ）、ＦｉＡ（ｔ）及びＦＡＸ（ｔ）
をとっている。

なおワーク１の環状荒地の寸法はＤＡ−，１０８０ｍｒ
ｒ９６、Ｈ＝ １３５ｍｍ１圧延目標たる環状製品の寸
法はＤＡ＝２０００ｍｍ＄１Ｈ＝１００ｍｍであり、ま
たワーク重量は２３５ｋｇ、圧延開始温度は約９００°
Ｃである。

なお圧延途中でＦＡＸを落とすことにより欄内化の増大
は止まるが収束しない様子が現れている。

本発明者等はこのような問題点を解決するために種々の
研究を行った結果、前述の（１）式を忠実に満足するよ
うにＷＡを追随変化させることがかえって欄内化を助長
し、圧延を不安定なものとしていることをつきとめ、こ
れを解決する方法として本発明を完成するに至った。

本発明に係るリング圧延機の制御方法は従来の如くトレ
ーサロール６を用いて検知したワーク１の外径寸法情報
をそのままアキシアルフレーム４の移動制御のための入
力情報とはせず、一定時間毎にこの外径寸法情報をサン
プリングして、ワークが略１周する間又は複数局する間
に得られた複数のサンプリング値の平均値を求め、この
平均値をアキシアルフレームの移動制御のための入力情
報として用いることとした点に特徴を有し、換言すれば
連続的に検出しているワーク外径寸法の刻々変化する瞬
時値に左右されることなく、制御時点に近いワークの１
回分又は複数周分についてのワーク外径寸法の平均値を
用いることとしている。

以下本発明方法を具体的に説明する。

まず第５図に示すように環状荒地のワーク１を、その内
外周をメインロール２とマンドレル３とで、またその上
下面を両アキシアルロール４ｕ 、 ４１で挟圧するよ
うにセットする。

この圧延開始時点においても前記（１）式が満足される
ようにアキシアルフレーム４を移動させてアキシアルロ
ール４ｕ。

４１とワーク１との相対位置関係を定めておく。

そしてワグナ−ミルを起動して圧延を開始する。

圧延の進展に伴いワーク１の肉厚Ｓは薄く、内外径Ｄｉ
、ＤＡは長く、また軸方向寸法Ｈは短かくなっていくが
、トレーサロール６はワーク１の拡径に伴ってマンドレ
ス３から離隔するように後退していく。

後に実測例を示すように本発明方法による場合はワーク
１の隔置化は殆んど起らないが、圧延メカニズムを考慮
するとどの時点を捉えてもワーク１は決して真円たり得
ない。

すなわち時間Ｔを横軸に、ＤＡを縦軸にとってＤＡの時
間変化を微視的に表わすと第７図に実線で示す如くにな
っている。

すなわちトレーサロール６はこのようなりＡの波状変動
に追随して振動し、この変動するＤＡのアナログ情報を
アキシアルフレーム４の制御装置（図示せず）に連続的
に入力する。

第７図の一部を更に拡大して示したのが第８図である。

この制御装置においては入力されたＤＡ値に関する情報
をＴｏ時間毎にサンプリングし、サンプリング値はＡ−
Ｄ変換されて逐次制御装置内のマイクロプロセッサは現
時点ｔｎに近いｎ個（複数、実施例では８個）のサンプ
リング値を有効な被演算情報として、これらのサンプリ
ング値の最小二乗法による平均値ＤＡを求め、この平均
値ＤＡをもって現時点におけるワーク１の平均外径であ
るトシて、該平均値ＤＡをアキシアルフレーム４の移動
制御のための入力情報とする。

なおＴｏ時間毎に新たなサンプリング値が得られるので
マイクロプロセッサにおける演算情報もＴｏ時間毎に１
個ずつ入替えられ、制御入力情報たる前記平均値Ｅ玉も
Ｔｏ時間毎に更新されることになる。

而して上述の如くして平均値を求めるにあたりサンプリ
ング方法、具体的にはサンプリングの時間間隔及び演算
処理するサンプリング値の数ｎの選択が不適切である場
合は平均値ＤＡが時間推移に伴って必ずしも漸増せず、
ある程度増減変化し、従来程ではないにしてもある程度
のバンチングを招来し、これが増長されていく虞れがあ
る。

これを回避すべく本発明方法ではワークが１周する間に
複数のサンプリング値が得られ、この１周相当分のサン
プリング値を被演算情報とする。

すなわちｎｘ’ｒＱの値がワーク１周に要する時間に略
等しくなるようにする。

なおアキシアルフレームの進退制御をワークのに周（Ｋ
は複数）につき１回の割合で行う場合等にあってはこの
間に得たＫｎ個のデータについての平均値を求めること
としてもよい。

このようにしてｎ及びＴｏを定めるとアキシアルロール
４の移動制御の入力情報たる前記平均値虱は第７図に一
点鎖線で示す如く時間推移に伴って漸増する。

但し詳細に見れば第８図に一点鎖線で示すようにＸ的に
漸増する傾向を示すこととなる。

而して上述の如き平均外径情報に基いてＷＡ＝ＤＡ／２
−１の条件を満たすようにしてアキシアルフレーム４を
ワーク１の外周方向に後退移動させつつ圧延を進め、第
６図に示すようにこの平均外径が所定の値に達し、また
軸方向寸法が所定の値に達した時点においてワーク１の
圧延を終了する。

第９図は本発明方法による圧延の経過を示す一例であっ
て、ワーク条件は第４図の場合と同様である。

この図から明らかな如＜ＤＡの変動、すなわち欄内化現
象は現れず、本発明が圧延の安定化又は真円度の高い環
状製品を得るのに極めて有効であることが解る。

さてこのような制御方法がワーク１の槽内化の抑制に効
果がある理由は次のように推察される。

すなわちワーク１の長径部がアキシアルロール４ｕ、４
１の配設部位にさしかかったとしても、この長径部の到
来に倣うようにアキシアルロール４ｕ、４１が後退移動
せずワーク１とアキシアルロール４ｕ、４１との摩擦に
基因するワーク中心方向に向かう反力が生じてワークが
縮経され、逆にワーク１の短径部がアキシアルロール４
ｕ。

４Ｉの配設部位にさしかかるとワークの外方に向かう反
力が生じてワークが拡径され、これらによって欄内化が
抑制されるためであると推察される。

なお上述の実施例においては圧延の全期間に亘ってＷＡ
＝ＤＡ２−１の条件を満たすようにアキシアルフレーム
４の移動制御を行うこととしたが、ワーク１の環状荒地
寸法又は仕上り環状製品寸法と、アキシアルフレームの
可動域の制約等との関係等の理由により圧延の初期、終
期においてこの条件を満足させ得ない場合、また特殊な
目的で故意に満足させない場合にも本発明を適用し得る
ことは勿論である。

以上詳述したように本発明による場合はワグナ−ミルに
よる圧延制御の安定化更にまた欄内化不良製品の発生防
止による歩留り向上環に顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はワグナ−ミルの略示平面図、第２図はその略示
立面図、第３図は従来の制御方法の説明図、第４図は従
来の制御方法による圧延経過の実測例記録図、第５図及
び第６図は本発明方法の圧延開始時点及び圧延終了時点
における説明図、第７図は本発明方法におけるワークの
検出外径と平均外径の関係を示すグラフ、第８図はその
一部拡大図、第９図は本発明方法による圧延経過の実測
例記録図である。 １・・・・・・ワーク、２・・・・・・メインロール、
３・・・・・・マンドレル、４・・・・・・アキシアル
フレーム、４ｕ。 ４１・・・・・・アキシアルロール、５ａ、５ｂ・・・
・・・センタリングロール、６・・・・・・トレーサロ
ール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リング状の被圧延物の半径方向の圧下を行うメイン
   ロール及びマンドレルと、被圧延物の軸方向の圧下を行
   う上下一対のアキシアルロールと、被圧延物の外径寸法
   を検知するべく被圧延物に転接させるトレーサロールと
   を具備するワグナ−タイプのリング圧延機において、被
   圧延物の楕円化を抑制すべく、前記トレーサロールより
   得られる被圧延物の外径寸法情報を所定時間間隔でサン
   プリングし、被圧延物が略１周する間又は複数局する間
   の複数のサンプリング値の平均値を求め、前記両アキシ
   アルロールを取付けたアキシアルフレームのメインロー
   ルに対する接近・離隔制御の入力情報として前記平均値
   を用いることを特徴とするリング圧延機の制御方法。