JPH05123734A - 形材圧延機のガイド制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形材を常に正確に圧延ロールの孔型の所定の
位置に導くことにより、形状及び寸法精度の高い形材を
圧延する。 【構成】 ａ）圧延ロール１５の前及び／又は後に配置
され、素材１０ａ、１０ｂの両側端を挟むローラ対１９
ａ，１９ｂ／１３ａ，１３ｂと、 ｂ）ローラ対１３ａ，１３ｂを一体的に圧延ロール１５
の回転軸に平行に移動させるガイド移動装置２１、２
２、２３、２５ａ、２５ｂ、１２、１８と、 ｃ）圧延ロール１５の孔型１６の出口に配置され、孔型
１６から出てくる形材１０ｂの両側端の位置を検出する
形材形状検出器１１と、 ｄ）形材形状検出器１１からの出力に基づき、ガイド移
動装置（モータ）２１、２２を制御する制御装置２８
と、 を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、形材圧延機において、
圧延ロールの孔型に対する形材の位置を制御する装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】アングルやＴ形鋼等、断面がフラットで
ない形鋼（或いは鋼以外の金属から成る形材）を圧延す
る場合には、図５に示すように、圧延ロール４０に孔型
４１を形成して圧延する。このとき、圧延ロール４０の
孔型４１に対する素材４２の位置が左右にずれると、正
しい形状の形鋼を得ることができない。例えば、等辺ア
ングルの場合には、孔型４１に対する素材４２の位置が
左右にずれると、左右の辺の長さが異なってしまう。い
ずれの形鋼の場合も、ＪＩＳ等の規格や販売者・購買者
間の協定仕様書等により、その形状・寸法に対する許容
範囲が設定されており、形鋼の形状がそのような許容範
囲から外れると、形鋼は商品価値をなくす。

【０００３】このような圧延ロールの孔型に対する素材
の位置ずれに起因する形鋼の形状不良を防止するため、
従来は図６又は図７に示すようなガイドを圧延ロールの
前方及び後方に設けていた。図６のガイドは素材５１の
両側に固定板５２を設けたものであり、図７のガイドは
両側にローラ５３を設け、素材５１に疵を付きにくくし
たものである。

【０００４】このガイドの間隔Ｓは次のようにして定め
られる。圧延ロールの回転軸方向の幅がＷ₀±ΔＷ₀の寸
法を有する形鋼を得ようとする場合、ｉ番目の圧延パス
においては、その最終寸法Ｗ₀±ΔＷ₀に応じた幅Ｗ_i±
ΔＷ_iを目標として製造される。各パスにおける圧延ガ
イドの間隔Ｓは圧延時の材料の温度のバラツキ及び圧延
素材の寸法のバラツキを考慮した最大の寸法よりも僅か
に大きな値となるように設定される。これを式で表わす
と、 Ｓ＝（Ｗ_i＋ΔＷ_i）・（１＋β・ｔ）＋２・α となる。ただし、 Ｗ₀±ΔＷ₀：最終圧延寸法 （Ｗ₀：狙い値、ΔＷ₀：公差、室温換算値） Ｗ_i±ΔＷ_i：ｉ番目の圧延パスにおける目標寸法 （Ｗ_i：狙い値、ΔＷ_i：公差、いずれも室温換算値） α ：公差を含めた最大寸法の材料（寸法Ｗ_i＋Δ
Ｗ_i）を圧延する際の片側の隙間寸法 β ：熱膨張係数 ｔ ：圧延温度と室温の差

【０００５】従って、圧延材とガイドとの間の隙間平均
値（右側の隙間と左側の隙間の平均値）ΔＳは、 ΔＳ＝ΔＷ_i・（１＋β・ｔ）／２＋α （圧延材寸法がＷ_iの時） ＝α （圧延材寸法がＷ_i＋ΔＷ_iの時） となる。なお、αの値は本来はゼロにすることが望まし
いが、実際には操業時のガイド設定のバラツキ等の点か
ら、ある程度の値を確保しておく必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、圧延ガイ
ドの間隔Ｓは、公差を考慮した最大寸法（上記Ｗ_i＋Δ
Ｗ_i）の材料を圧延する場合においても、圧延材がスム
ーズに通過するように設定されている。従って、公差内
で大きめの寸法の材料を圧延する場合には問題はない
が、公差内で小さめの寸法の素材を圧延する場合、ガイ
ド５２、５３と素材５１との間の隙間５５が大きくな
り、圧延素材５１が左右にずれやすくなる。このため、
例えば形鋼が等辺アングルの場合には、製品の断面形状
が左右非対称になるという不都合が生じる。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、形材を
常に正確にロール孔型に対する所定の位置に導くことに
より、高精度の形状規格を満足する形材を圧延すること
のできる形材圧延機のガイド制御装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明では、素材を圧延ロールの孔型に通す
ことにより形材に圧延する圧延機のガイド制御装置にお
いて、 ａ）圧延ロールの前及び／又は後に配置され、素材の位
置決めを行なうガイドと、 ｂ）ガイドを圧延ロールの回転軸に平行に移動させるガ
イド移動装置と、 ｃ）圧延ロールの孔型の出口に配置され、孔型から出て
くる形材の両側端の位置を検出する形材位置検出器と、 ｄ）形材位置検出器からの出力に基づき、ガイド移動装
置を制御する制御装置と、 を備えることを特徴とする。

【０００９】なお、ｃ）の形材位置検出器に代えて、 ｃ2）圧延ロールの孔型の出口に配置され、孔型から出
てくる形材の両側端及び特徴点の位置を検出する形材形
状検出器を用いてもよい。

【００１０】

【作用】通常、圧延ロールの軸方向の位置は固定されて
いるため、同じく固定された形材位置検出器ｃで圧延ロ
ールの孔型から出てくる形材の両側端の位置を検出する
ことにより、孔型に対する形材の位置（或いは、ずれ）
を検出することができる。素材を圧延ロールの孔型に対
して正確に所定の位置に送り込めば、形材は所期の形状
通りに正確に圧延される。従って、形材が孔型の所定の
位置からずれている場合、形材位置検出器の検出結果に
基づき、制御装置ｄがガイド移動装置ｂを制御し、ガイ
ドａを移動させて形材の位置を孔型に対して変化させる
ことにより、形材を所期の形状通りに圧延することがで
きる。

【００１１】なお、形材位置検出器ｃの代わりに形材形
状検出器ｃ2を使用することにより、圧延された形材の
形状そのものを検出することができるようになる。ここ
で、形材形状検出器ｃ2が検出する形材の特徴点とは、
例えばアングル形材ではその稜線であり、Ｔ形鋼ではそ
の中央の梁である。等辺アングル形材ではこの稜線が両
側端の丁度中央に来なければならない。また、不等辺ア
ングル形材では、稜線が両側端に対してそれぞれ何ｍｍ
の位置になければならないかは、仕様書等により或る許
容範囲をもって定められる。形材形状検出器ｃ2は形材
の両側端の位置ばかりでなく、その特徴点の位置も検出
するため、形材の形状が所期のものからどれだけずれて
いるかを検出することができる。従って、圧延ロールの
位置ズレが生じる等、何らかの不具合により圧延された
形材が所定の形状からずれた場合にも、本構成の発明で
はそれを検出し、ガイドを移動させることにより形材を
孔型の所定の位置に戻すことができるようになる。

【００１２】ここで、形材位置検出器又は形材形状検出
器としては、例えば、１列に配列された感光素子（ライ
ンセンサ）及びそれに形材の像を結像する光学系により
構成することができる。なお、検出光としては、可視光
のほか、赤外線とすることもできる。両側端の位置は、
形材からの光が来る素子と来ない素子との境界として検
出でき、特徴点の位置は、形材からの光の強さが急変す
る位置、或いは、光（又は赤外線）の強さの極小点の位
置等として検出することができる。なお、ラインセンサ
の側方に光源を配置し、それで形材を斜めから照射する
ことにより、特徴点の検出を容易にすることもできる。

【００１３】形材形状検出器は制御装置に、両側端の位
置及び特徴点の位置の信号を送る。制御装置では、形材
の形状が所定の形状からどれだけずれているかを算出
し、それが許容限度以内であるか否かを判定する。な
お、ここにおける許容限度はＪＩＳや仕様書等による形
材の形状規格の許容限度よりも厳しくしておくことが望
ましい。圧延ロールの孔型の出口において検出された形
材の形状のずれが許容限度を超えていると判定されたと
きは、制御装置はガイド移動装置に対してガイドの位置
を移動させるように指令する。ガイド移動装置はこれに
従ってガイドの位置を圧延ロールの回転軸に平行な方向
に移動させ、形材がロール孔型に対して所定の位置に近
づくように修正する。このようなフィードバック制御に
より、形材の所定の形状が確保される。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図４により説明す
る。図１は本発明に係るガイドを組み込んだアングル形
鋼圧延機の平面図である。本実施例では圧延機のロール
１５の前後、孔型１６の入口及び出口（図１では、下の
方が入口、上の方が出口）にそれぞれ、１対のガイドロ
ーラ１９ａ，１９ｂ／１３ａ，１３ｂが設けられてい
る。各ガイドローラ対１３ａ，１３ｂ／１９ａ，１９ｂ
はそれぞれのベース１２、１８上で回転可能に保持され
ており、このベース１２、１８はモータ２１、２２によ
り、圧延ロール１５の回転軸に平行に移動される。

【００１５】図２に出口側のローラ対１３ａ，１３ｂ及
びその移動機構を示す。なお、入口側のローラ対１９
ａ，１９ｂは、そのローラ間隔が多少異なるだけで、移
動機構は図２と同じである。各ガイドローラ１３ａ，１
３ｂは下方に向かって少し細くなるようにテーパが付け
られており、その下端には鍔２４ａ，２４ｂが設けられ
ている。両ガイドローラは上述の通り共通のベース１２
上で回転可能に立設されており、テーパの下端部分にお
ける両ガイドローラ１３ａ，１３ｂ間の距離は、圧延ロ
ール１５から出てくるアングル形鋼のロール回転軸方向
の幅の最大値に所定の値２・αを加えた値（上記Ｓ＝
（Ｗ_i＋ΔＷ_i）・（１＋β・ｔ）＋２・α）となるように
設定されている。

【００１６】ベース１２の下部には２個の内部に雌ネジ
を有する脚２５ａ、２５ｂが設けられており、これらを
通る送りネジ２３がモータ２１により回転されることに
より、ベース１２は送りネジ２３に沿って移動する。図
１に示すように、両ガイドローラ対１３ａ，１３ｂ／１
９ａ，１９ｂの送りネジは圧延ロール１５に平行に設け
られているため、両ガイドローラ対１３ａ，１３ｂ／１
９ａ，１９ｂは各ガイドローラ間の距離を一定に保った
まま圧延ロール１５の回転軸に平行に移動可能となって
いる。

【００１７】圧延ロール１５の出口側、ガイドローラ対
１３ａ，１３ｂの後には、圧延ロール１５の孔型１６か
ら出てくるアングル形鋼１０ｂの両側端の位置を検出す
るための形材形状検出器であるリニアセンサ１１が設け
られている。リニアセンサ１１は感光素子を横一列に並
べたものであり、圧延温度に加熱されたアングル形鋼１
０ｂから放射される可視光又は赤外線を検出する。な
お、リニアセンサ１１には、形材１０ｂの像を感光素子
上に結像するための光学系が含まれる。

【００１８】図３に示すように、リニアセンサ１１から
の検出信号はアンプ２７を介してコントローラ２８に送
られる。コントローラ２８では、ガイドローラ対１３
ａ，１３ｂの位置を制御して、圧延材をロールの孔型に
対する所定の位置に正確に持ってくるために、図４に示
すような処理を行なう。まず、リニアセンサ１１より圧
延材１０ｂの両側端の位置のデータを入力する（ステッ
プＳ１）。両側端の位置は、いかなる形状の形材の場合
も、可視光又は赤外線の強さが急変する位置として検出
することができる。

【００１９】次に、両側端位置のデータを平均化するこ
とにより、圧延ロール１５により圧延されたアングル形
鋼１０ｂの中心位置を算出する（ステップＳ２）。そし
て、このアングル形鋼１０ｂの中心位置をメモリに記憶
されている所定範囲と比較する（ステップＳ３）。メモ
リに記憶されている所定範囲とは、圧延ロール１５の孔
型１６の中心位置（今の場合、アングルの稜線の位置に
相当する）を中心に、その両側に、製品となるアングル
形鋼の左右辺の偏差（左右の辺の長さの違い）の許容範
囲を考慮して予め定めた範囲を設けたものである。比較
の結果、アングル形鋼１０ｂの中心の位置が所定範囲内
にあれば、コントローラ２８は何もしない。しかし、中
心位置が所定範囲を超えている場合には、いずれの方向
に超えているのかを判断し（ステップＳ４）、それに応
じて、圧延素材１０ａ及び圧延形鋼１０ｂが圧延ロール
１５の孔型１６に対して正しい位置に来るように、両モ
ータ２１、２２を正方向（ステップＳ５）又は逆方向
（ステップＳ６）に回転させる。これにより、両ガイド
ローラ対１３ａ，１３ｂ／１９ａ，１９ｂが移動し、ア
ングル形鋼１０ｂの左右辺の偏差が再び所定範囲内に収
まるようになる。

【００２０】上記実施例で用いたリニアセンサ１１及び
コントローラ２８は、単に圧延材１０ｂの側端部の位置
ばかりではなく、その特徴点を検出することができる。
上記実施例の場合には形材はアングル形鋼であるため、
特徴点はその稜線１４である。稜線１４の部分は他の部
分よりも幾分温度が下がっているため、可視光、赤外線
の強度が他の部分よりも低くなっている。このため、稜
線１４の位置はリニアセンサ１１の検出光の強度カーブ
の極小点として検出することができる。また、感光素子
として赤外線センサ（感温センサ）を使用した場合に
は、温度の極小点として検出することもできる。更に、
リニアセンサ１１の横に強力な光源を置き、それにより
アングル形鋼１０ｂを斜め上から照射することによりア
ングル形鋼１０ｂの両辺の間の明るさを変え、その間の
境界として稜線１４を検出する方法もある。なお、圧延
材１０ｂがアングル以外の形状の場合（例えばＴ形鋼
等）でも、特徴点においては同様に温度低下或いは反射
率の変化が生ずるため、リニアセンサ１１により検出す
ることができる。

【００２１】このように、左右両側端以外に特徴点の位
置も検出する場合には、これらのデータを基にアングル
形鋼１０ｂの左右各辺の投影長さを計算することができ
る。従って、このデータを基に、次のような処理を行な
うことができる。すなわち、左右各辺の長さをメモリに
記憶されているアングル形鋼の辺長さの所定範囲（不等
辺アングル形鋼の場合には、各辺の長さ毎に所定範囲を
記憶しておく）と比較し、算出された投影長さが所定範
囲内にあれば、何もしない。算出された投影長さが所定
範囲を超えている場合には、どちらの辺が長いのかを判
断し、それに応じて、圧延素材１０ａ及び圧延形鋼１０
ｂが圧延ロール１５の孔型１６に対して正しい位置に来
るように、両モータ２１、２２を回転させる。これによ
り、例えば圧延ロール１５の孔型１６の位置が孔型の摩
耗等の理由で万が一軸方向にずれた場合でも、本実施例
の装置ではそれによる圧延材１０ｂの形状の変化を確実
にとらえ、両ガイドローラ対１３ａ，１３ｂ／１９ａ，
１９ｂを移動させて、アングル形鋼１０ｂの両辺の長さ
を再び所定範囲内に収めることができるようになる。

【００２２】このことは、例えば現在圧延機の操業で最
も重要な課題の一つである設備稼働率を上げることに対
して効果的に応用することができる。すなわち、現在の
圧延機の操業では、ガイドの位置決めにかなりの時間を
費やしているが、本発明に係るガイド制御装置を用いる
ことにより、ガイド位置決め調整時間を大きく短縮する
ことができ、設備稼働率を上昇させることができる。

【００２３】なお、上記実施例ではガイドローラ対は圧
延ロールの前後に設けたが、このような移動式のガイド
ローラ対は前又は後のみに設けるようにしてもよい。こ
のとき、ガイドローラ対を圧延ロールの出口側のみに設
けた場合には、入口側には図６、図７に示すような従来
のガイドを設けておくことが望ましい。また、ガイドと
しては、図６に示したような固定式のものとしてもよ
い。

【００２４】また、上記実施例では圧延される形材の形
状としてアングル形鋼を例示したが、前述のような不等
辺アングルやＴ形鋼等、圧延ロールに孔型を形成しなけ
ればならない圧延機に対して本発明は等しく適用するこ
とができる。もちろん、圧延素材としても鋼以外に、チ
タン等の任意の金属に対して適用することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係る形材圧延機のガイド制御装
置では、圧延後の形材の位置（及び、場合によっては形
状も）を検出し、それに応じて、（圧延前の）圧延素材
及び／又は（圧延後の）形材が圧延ロールの孔型に対し
て正しい位置に来るようにガイドを移動させる。このた
め、常に正確な形状を有する形材を高精度に圧延するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例であるガイド制御装置を備
えたアングル形鋼圧延機の平面図。

【図２】 実施例のガイド制御装置のローラガイド対の
正面図。

【図３】 実施例のガイド制御装置の制御系統を示すブ
ロック図。

【図４】 実施例のガイド制御装置のコントローラが行
なう処理のフローチャート。

【図５】 圧延ロールの孔型と形材を示す縦断面図。

【図６】 従来の形材圧延機用板状ガイドの正面縦断面
図。

【図７】 従来の形材圧延機用ローラガイドの正面縦断
面図。

【符号の説明】

１０ａ…圧延素材 １０ｂ…アングル形鋼（形材） １４…稜線 １１…リニアセンサ（形材形状検出器） １３ａ，１３ｂ，１９ａ，１９ｂ…ガイドローラ １５…圧延ロール １６…孔型 ２１、２２…モータ（ガイド移動装置） ２８…コントローラ（制御装置）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素材を圧延ロールの孔型に通すことによ
   り形材に圧延する圧延機のガイド制御装置において、 ａ）圧延ロールの前及び／又は後に配置され、素材の位
   置決めを行なうガイドと、 ｂ）ガイドを圧延ロールの回転軸に平行に移動させるガ
   イド移動装置と、 ｃ）圧延ロールの孔型の出口に配置され、孔型から出て
   くる形材の両側端の位置を検出する形材位置検出器と、 ｄ）形材位置検出器からの出力に基づき、ガイド移動装
   置を制御する制御装置と、 を備えることを特徴とする形材圧延機のガイド制御装
   置。
2. 【請求項２】 素材を圧延ロールの孔型に通すことによ
   り形材に圧延する圧延機のガイド制御装置において、 ａ）圧延ロールの前及び／又は後に配置され、素材の位
   置決めを行なうガイドと、 ｂ）ガイドを圧延ロールの回転軸に平行に移動させるガ
   イド移動装置と、 ｃ2）圧延ロールの孔型の出口に配置され、孔型から出
   てくる形材の両側端及び特徴点の位置を検出する形材形
   状検出器と、 ｄ）形材形状検出器からの出力に基づき、ガイド移動装
   置を制御する制御装置と、 を備えることを特徴とする形材圧延機のガイド制御装
   置。