JPH01313105A - 圧延機の板厚変動防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧延機における被圧延材の板厚変動を防止す
る装置に関する。

（従来の技術） 例えば、４重圧圧延装置は、上下一対のワークロールお
よび、該ワークロールのそれぞれを補強する一対のバッ
クアップロールよりなる。圧延は、上下ワークロールの
間にホットストリップ等の被圧延材を通過させることに
よりなされるが、被圧延材の板厚変動を防止するために
はそれらの間隔を一定に保持することが絶対条件となる
。つまり、被圧延材の通過により上下ワークロール間に
生じた離反力を相殺しなければならない。このため、圧
延装置には、バックアップロールを介して上下ワークロ
ールの間に圧力を印加するための加圧機構が備わってい
る。

この場合、加圧機構は、回転するバックアップロールに
非常に大きな圧力を印加することになるのでそれらの係
合部には耐摩耗性が要求される。

つまり、少なくともバックアップロールと加圧機構の係
合部に耐摩耗性に優れた材料を用いることが必要になる
が、一般には、摩滅時の交換等や製造上の問題から、こ
の種の材料によるスリーブ等を係合部に被着する方法が
採られている。

バックアップロールの加圧機構との係合部にスリーブを
被着する場合には、スリーブの回りによる該係合部の摩
耗を防止するためにスリーブの回り止めを設ける。しか
しながら、この回り止めを設けることにより、該係合部
およびスリーブの弾性が不均一となり、バックアップロ
ールの偏心を生ずる。

以上はバックアップロールの偏心の主な発生原因である
が、この偏心は、加圧機構の印加圧力に影響し、上下ワ
ークロールの間隔変動、すなわち、被圧延材の板厚変動
をもたらす。

この種のバックアップロールの偏心に起因する板厚変動
を防止する上では、遅れ要素が許されないため、従来に
おいては、その周期性を利用した予測制御が専ら採用さ
れている。すなわち、各バックアップロールの回転角を
アドレスとして偏心量を記憶しておき、圧延中にそのと
きの各バックアップロールの回転角に対応する偏心量を
読み出して印加圧力を補正し、板厚に与える影響を除去
する制御であり、例えば、特開昭５５−１１７５１０号
公報。

特開昭５８−６７１８号公報および特開昭５９−　／１
５０１３号公報等に開示されている。

（発明が解決しようとする課厘） たしかに上記のような予測制御によりバックアップロー
ルの偏心に起因する板厚変動を効果的に防止することが
できる。しかしながら、この種の予測制御では各バック
アップロールの回転角とは無関係（回転角により一義的
に決らないという程の意味）に発生する板厚変動を防止
することができない。

例えば、バックアップロールと加圧機構の摺動部の摩耗
防止には、上記スリーブだけでは足らず。

オイルを圧注入することにより、スリーブ外周面にオイ
ルフィルムを被着して直接的な摺合を防止し、減摩効果
を高めることが多い。この場合、バックアップロールと
加圧機構との間にオイルフィルムを介挿した状態となる
ので、その膜厚め変動はワークロール間隔、延では被圧
延材の板厚に反映する。ところが、この膜厚は、オイル
の粘性、温度およびバックアップロールの回転速度、な
らびに振動等の不測要素の影響を受けて変動するのでそ
の予測は極めて困難である。つまり、この場合には予測
制御による板厚変動の正確な防止が事実上不可能となる
。

（発明の目的） 本発明は、圧延機における被圧延材の板厚変動を正確に
防止する圧延機の板厚変動防止装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため１本発明においては。

被圧延材を挟み込むための第１および第２ワークロール
；第１および第２ワークロールをそれぞＪ−＋、補強す
る第１および第２バックアップロール；および、第１お
よび第２バックアップロールを介して第１ワークロール
と第２ワークロールとの間に圧力を印加する加圧手段；
を備える圧延機において： 予め加圧手段に定めた第１位置と、予め第１バックアッ
プロールに定めた第２位置との間隔を検出し、圧延時に
おいては、加圧手段に該間隔の変化分を相殺する印加圧
力の増減を指示するものとする。

（作用） これによれば、被圧延材の板厚、すなわち、ワークロー
ル間隔に直接関与する、加圧手段と第１バックアップロ
ールの間隔を検出し、加圧手段による印加圧力の増減を
行なっているので、該間隔の変動要因に係りなく被圧延
材の板厚変動を正確に防止することができる。

つまり、前述したような、バックアップロールの偏心や
オイルフィルムの］膜厚変動等に起因する板厚変動をす
べて防止することができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に本発明を一例で実施する４重圧圧延装置の構成
を示す、ただし、この第１図は幅方向に全く対称な構成
の一方のみを示したものであることを了解されたい。

この装置は１機械系統と電気系統とに大別することがで
きる。

機械系統は、ハウジング１１．ハウジング１１に支持さ
れた上下一対のワークロール（ＷＲ）１２ｕ、１２ｄ。

ワークロール１２ｕ、１２ｄをそれぞれバックアップす
るバックアップロール（ＢＵＲ）１３ｕ、１３ｄ、バッ
クアップロール１３ｕ、１３ｄにそれぞれ係合するチョ
ック１４ｕ。

１４ｄ、および、プレッシャ１５を主体としてなる。

ハウジング１１は剛性が高い枠体であり、特に縦方向の
延びに関しては慎重に考慮されており、充分な補強がな
されている。

ワークロール１２ｕおよび１２ｄは対向しており、圧延
時には図示のようにホットストリップＳＬＰがそれらの
間を通過する。

バックアップロール１３ｕおよび１３ｄは、それぞれワ
ークロール１２ｕあるいは１２ｄと圧接している。アッ
パーバックアップロール１３ｕが受ける圧力は、アッパ
ーチョック１４ｕおよびプレッシャ１５を介してハウジ
ング１１に吸収され、ロワバックアップロール１３ｄが
受ける圧力は、ロワチョック１４ｄを介してハウジング
１１に吸収される。

ここで、アッパーバックアップロール１３ｕ、アッパー
チョック１４ｕおよびプレッシャ１５の係合関係につい
て、第２図を参照して説明する。この第２図は、第１図
に示した機械系統の垂直断面の一部に相当するが、第１
図においては構成を簡潔に示すために略図を用いたので
各部の形状等が不一致となったことを了解されたい。

アッパーバックアップロール１３ｕには軸方向に延びる
テーパネック１３１ｕおよび棒状の軸１３１’　ｕが一
体で形成されており、テーパネック１３１ｕには耐摩耗
材でなる円筒状のスリーブ１３２ｕが被着されている。

スリーブ１３２ｕは、スリーブ止め１３３ｕにより軸方
向に、キー１３４ｕにより回転方向に固定されている。

スリーブ１３２ｕの外周面には、アッパーチョック１４
ｕのボディ１４１ｕに嵌装されたブッシング１４２ｕが
被着されている。ブッシング１４２ｕはスリーブ１３２
ｕと同様に耐摩耗材の円筒であり、スリーブ１３２ｕの
外径よりわずかに大きい内径を有する。

ボディ１４１ｕには、キャップ１４３ｕおよびスリーブ
止め１３３ｕを回転自在に支持する軸受１４４０等が装
着されて油圧室１４５ｕを構成する。この油圧室１４５
ｕにはオイルが圧入される。このオイルは、スリーブ１
３２ｕの外周面とブッシング１４２ｕの内周面との間隙
に浸入するが、その間隙は他端に備わるシール１４６ｕ
により閉じられているので、ここにオイルフィルム１４
７ｕが形成される。このオイルフィルム１４７ｕは、ス
リーブ１３２ｕとブッシング１４２ｕとの間の摩擦を低
減する。

また、キャップ１４３ｕの外面には後述するギャップセ
ンサ２５１ｕを備えるセンサブラケット１４８ｕが固着
されている。

ボディ１４１ｕの上面はフラットになっており、そこに
はプレッシャ１５が作用している。

プレッシャ１５は、スクリュー１５１．ナツト１５２お
よび油圧シリンダ１５３を備える。

スクリュー１５１は、ナツト１５２がハウジング１１に
より回転方向に固定されているので、回転により上下に
移動する。この回転は、第１図に示したように、その頭
部に固着されたホイール１６シおよびそれに噛合うピニ
オン１６ρを介してモータＭより与えられる。

また、スクリュー１５１の先端はピストンを兼用してお
り、油圧シリンダ１５３のシリンダ室１５３１内に収容
されている。このシリンダ室１５３１には、第１図に示
したように、ソレノイドバルブ１７を介してポンプＰが
接続されている。ソレノイドバルブ１７は、シリンダ室
１５３１の取入ポートとポンプＰの出力ポートとの間、
および、シリンダ室１５３１の排出ボートとドレイン（
図示せず）との間を連通／遮断する。

なお、上記の第２図よりプレッシャ１５を除けばロワバ
ックアップロール１３ｄとロワチョック１４ｄとの係合
関係にほぼ等しくなるので、ここでの図示を省略する。

再度、第１図を参照する。

電気系統は、コントローラ２１を中心に、サーボモータ
ドライバ２２．センサドライバ２３，２４，２５．ソレ
ノイドドライバ２６および各種センサにより構成される
。

サーボモータドライバ２２には、モータＭおよびポジシ
ョンセンサ（ＰＳ）２２１が接続されている。ポジショ
ンセンサ２２１はポテンショメータであり。

スクリュー１５１のポジションに対応する電圧を出力す
る。サーボモータドライバ２２は、この電圧出力を監視
しなからモータＭを正逆転付勢し、コントローラ２１よ
り指示されたポジションにスクリュー１５１を位置決め
する。

センサドライバ２３には、ストロークセンサ２３１が接
続されている。このストロークセンサ２３１は誘導式で
あり、スクリュー１５１の先端（つまりピストン）とシ
リンダ室１５３１の内壁との間隔（第２図のＧ：以下、
シリンダ１５３のストロークという）に応じてそのイン
ダクタンスが変化する。センサドライバ２３では、この
インダクタンスをシリンダ１５３のストロークを表わす
デジタルデータに変換し、コントローラ２１に与える。

センサドライバ２４には、アッパーロードセル２４１ｕ
およびロワロードセル２４１ｄが接続されている。

アッパーロードセル２４１ｕはハウジング１１とナツト
１５２との間に介挿されており、ロワロードセル２４１
ｄはロワチョック１４ｄの下面とハウジング１１との間
に介挿されている。これらのロードセルには歪ゲージを
利用しており、それらの抵抗値はハウジング１１の内壁
上下面の間に挟まれる要素に加わる圧力に対応して変化
する。センサドライバ２４は各ロードセルの抵抗値を読
み取り、ハウジング１１とナツト１５２との間の圧力お
よび、ロワチョック１４ｄの下面とハウジング１１との
間の圧力をそれぞれ表わすデジタルデータに変換してコ
ントローラ２１に与える。コントローラ２１では、これ
らのデータを用いて演算により真の圧力（″真″は最も
確からしいという程の意味）を求めている。

センサドライバ２５には、ギャップセンサ２５１が接続
されている。このギャップセンサ２５１は、渦流型の距
離センサであり、対向する誘電体までの距離に対応する
電流を出力する。この出力は、第２図に示したように、
ギャップセンサ２５１がセンサブラケット１４８ｕおよ
びキャップ１４３ｕ等を介してボディ１４１ｕに固定さ
れ、アッパーバックアップロール１３ｕの軸１３１’　
ｕに対向していることから、ボディ１４１ｕとアッパー
バックアップロール１３ｕとの間の距離を反映すること
になる（つまり、ギャップセンサ２５１の検出位置は請
求の範囲で述べた第１位置に対応し、軸１３１’ｕの周
面ば請求の範囲で述べた第２位置に対応する二以下、こ
れらの間隔、すなわち第２図に示したＧを単にギャップ
という）。

ソレノイドドライバ２６は、コントローラの指示に応答
してソレノイドバルブ１７を制御し、シリンダ室１５３
１の取入ポートとポンプＰの出力ポートとの間、および
、シリンダ室１５３１の排出ポートとの間を連通／遮断
する。

コントローラ２１は、ホストコンピュータの指示に応答
してワークロール１２ｕと１２ｄの間隔、つまり圧延厚
を調整し、圧延中は、各種センサの出力を監視しながら
シリンダ１５３のストロークを調整する。

次に、第３図に示したフローチャートを参照してコント
ローラ２１の制御処理を説明する。

コントローラ２１は、電源が投入され、各部に所定の電
圧が供給されるとＳｌ（フローチャートのステップに付
した番号に対応する二以下同義）において入出力ポート
および内部レジスタ等を初期化し、Ｓ２において待機モ
ードを設定する。この待機モードで、ホストコンピュー
タよりの制御開始指示を受けると、待機モードを解除し
、Ｓ３において、同時に転送される圧延装置のミル定数
Ｍ。

ホットストリップＳＬＰの塑性変形率Ｙおよび目標板厚
ｔを読み取る。

Ｓ４においては、予め用意したミル定数Ｍ、ｆｆｉ性変
形率Ｙおよび目標板厚ｔを変数とする関数ｐにより、ワ
ークロール１２ｕと１２ｄとの間隔を目標板厚ｔに等し
くするスクリュー１５１のポジションＰを求め、Ｓ５に
おいてサーボモータドライバ２２に位置制御を指示する
。これによりサーボモータドライバ２２は、ポジション
センサ２２１の出力を監視しながらスクリュー１５１を
ポジションＰに位置決めする。

Ｓ６はロックオン、すなわち、ホットストリップＳＥＰ
の噛込みを待つループである。ホットストリップＳＬＰ
の噛込みは、ワークロール１２ｕおよび１２ｄの離反力
として作用し、各ロードセルに大きな圧力が印加される
。それを検出すると８７に進み、これにおいて、アッパ
ロードセル２４１ｕで検出した圧力Ｆ１ｖ　ロワロード
セル２４１ｄで検出した圧力Ｆ２ｐストロークセンサ２
３１によるシリンダ１５３のストロークＧ、ギャップセ
ンサ２５１ｕによるギャップ８１　ｍおよびギャップセ
ンサ２５１ｄによるギャップＨ２を読み取る。

Ｓ８においては、そのとき読み取った圧力Ｆ１およびＦ
２を予め用意した関数ｆ　１２に代入し、真の圧力を求
めて初期圧力Ｆ、とじ、ストロークＧを初期ストローク
Ｇｏとし、ギャップＨ１ｐＨ２を予め用意した関数ｆｌ
ｌ＋ｆ２□にそれぞれ代入して真のギャップを求め、初
期ギャップＨＯｆ　＃　Ｈ０２とする。

Ｓ９においては、再び、圧力Ｆ１＋Ｆ２＋ストロークＧ
およびギャップＨ１＊　Ｈ２を読み取る。

Ｓ１０においては、上記の関数ｆ　１２に圧力Ｆ１およ
びＦ２を代入してそのときの真の圧力（以下現在圧力と
いう）Ｆを求め、初期圧力Ｆｏに対する現在圧力Ｆの偏
差ｄＦを求めた後、関数δを用いて偏差ｄＦによりもた
らされるハウジング１１の伸びΔＦを求める。

Ｓｌｌにおいてはそのとき読み取ったストロークＧの初
期ストロークＧｏに対する偏差ΔＧを求め。

同様に、Ｓ１２においてはそのとき読み取ったギャップ
Ｈ，の初期ギャップＨ８１に対する偏差を予め用意した
関数ｆ１２に代入し、これに、ギャップＨ２の初期ギャ
ップＨ８２に対する偏差を予め用意した関数ｆ　２２に
代入したものを加えて真のギャップ偏差ΔＩ（を求める
。

ワークロール間隔に対し、ハウジング１１の伸びΔＦは
正（間隔を広げる）に作用し、ストロークの偏差ΔＧは
負（間隔を狭くする）に作用し、ギャップの偏差Δ■（
は正に作用する。そこで、Ｓ１３においては、これらに
よるワークロール間隔の変動を防止すべく、初期ストロ
ークＧｏにハウジング１１の伸びΔＦおよびギャップの
偏差ΔＨを加え。

ストロークの偏差ΔＧを減じて目標ストロークＧｏｂを
設定する。

８１４〜８１８においては、シリンダ１５３のストロー
クＧを監視しながらソレノイドドライバ２６を介してソ
レノイドバルブ１７を制御し、シリンダ１５３を拡張／
収縮してストロークＧを目標ストロークＧｏｂの許容範
囲内（±ε）にそれをセットする。

圧延処理中はＳ１９から８９に戻り、圧延処理を終了す
るまで８９〜Ｓ１９の処理を繰り返し実行する。

なお、処理の簡略化ならびに構成の簡単化を図る場合に
は、ロードセルをいずれか一方のみにしても良い。

（発明の効果） 以上説明したとおり、本発明によれば、被圧延材の板厚
、すなわち、ワークロール間隔に直接関与する。加圧手
段と第１バックアップロールの間隔を検出し、加圧手段
による印加圧力の増減を行なっているので、該間隔の変
動要因に係りなく被圧延材の板厚変動を正確に防止する
ことができる。

つまり、バックアップロールの偏心やオイルフィルムの
膜厚変動等の予測あるいは不測の要因に基づく板厚変動
をすべて防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を一例で実施する４重圧圧延装置の構成
を示すブロック図であり、第２図はその一部を詳細に示
す部分拡大断面図である。 第３図は第１図に示したコントローラ２１の制御動作を
示すフローチャートである。 １１：ハウジング １２ｕ、１２ｄ：、ワークロール １３ｕ、１３ｄ：バックアップロール １４ｕ、１４ｄ　：チ３ツク １５：プレッシャ １１，１４ｕ、１４ｄ、１５　：　（加圧手段）１６シ
、１６ｐ：ギア １７：ソレノイドバルブ ２１：コントローラ（制御手段） ２２：サーボモータドライバ ２３．２４，２５　：センサドライバ ２３１：ストロークセンサ ２４１ｕ、２４１ｄ　：ロードセル ２５１ｕ、２５１ｄ　：ギヤップセンサ（検出手段）２
６：ソレノイドドライバ ＳＬＰ　ニス１−リップ（被圧延材） Ｈニモータ Ｐ：ポンプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　対向して備わり、被圧延材を挟み込むための第１ワー
   クロールおよび第２ワークロール；前記第１ワークロー
   ルを補強する少なくとも１つの第１バックアップロール
   ； 前記第２ワークロールを補強する少なくとも１つの第２
   バックアップロール； 前記第１バックアップロールおよび前記第２バックアッ
   プロールを介して前記第１ワークロールと前記第２ワー
   クロールとの間に圧力を印加する加圧手段； 予め前記加圧手段に定めた第１位置と、予め前記第１バ
   ックアップロールに定めた第２位置との間隔を検出する
   検出手段；および、 圧延時において、前記検出手段の検出した前記間隔の変
   化分を相殺する印加圧力の増減を前記加圧手段に指示す
   る制御手段； を備える、圧延機の板厚変動防止装置。