圧力制御性に優れる油圧制御回路
【課題】増圧器を使用した圧力制御装置における増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止めることにより連続圧力制御を可能とする圧力制御回路の提供。
【解決手段】本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路によれば、高圧シャットオフ弁８等からの油洩れに起因して、増圧器２の自動復帰回路が作動する場合でも、降圧シャットオフ弁２２と油洩れ量設定弁２３を装備することにより、増圧器２の圧力制御の再開から高圧シャットオフ弁８が開き増圧器側と圧力容器側の圧油が合流するまでの間に、増圧器側の圧力が圧力容器側の圧力に到達するだけの圧力偏差を与えることができるので、増圧器２の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止め、圧力容器の連続圧力制御が可能となる。これにより、圧力容器等の連続圧力制御装置にも広く適用できる。
【解決手段】本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路によれば、高圧シャットオフ弁８等からの油洩れに起因して、増圧器２の自動復帰回路が作動する場合でも、降圧シャットオフ弁２２と油洩れ量設定弁２３を装備することにより、増圧器２の圧力制御の再開から高圧シャットオフ弁８が開き増圧器側と圧力容器側の圧油が合流するまでの間に、増圧器側の圧力が圧力容器側の圧力に到達するだけの圧力偏差を与えることができるので、増圧器２の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止め、圧力容器の連続圧力制御が可能となる。これにより、圧力容器等の連続圧力制御装置にも広く適用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気−油圧サーボ弁（以下、単に「サーボ弁」という）を備える圧力制御装置の制御精度の向上に関し、さらに詳しくは、圧力制御装置の増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止めることにより高精度の連続圧力制御を可能とし、圧延機用のクラウン可変ロールに最適な油圧制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板材（鋼板、銅板、アルミ板など）の圧延において、材料と圧延ロールとの間に作用する圧延荷重により圧延ロールには弾性的に偏平変形または曲げ変形が生じる。このため、変形形状をあらかじめ補償するように圧延ロールにはロールクラウンが設けられる。
【０００３】
これに対応して、クラウン可変ロール（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｒｏｗｎ Ｒｏｌｌ 以下、「ＶＣロール」という）は、圧延ロールの内部に油圧室を設け、油圧を調整することにより圧延ロールを膨張させ、ロールクラウンを可変構造としている。
【０００４】
ＶＣロールの油圧制御回路は、油圧ポンプからの圧油を増圧器により数倍の高圧に昇圧してＶＣロールに供給する主圧力回路を備え、前記増圧器のピストンは、その上下動がサーボ弁による油量の切り換えにより制御される。サーボ弁を備えた油圧制御回路では、増圧器への圧油を高圧にする指令信号と、ＶＣロールの高圧力を電気信号に変換したフィードバック信号との偏差をなくすために補正信号が常に出力されている（以下、「フィードバック制御」という）。これにより、ＶＣロールの油圧制御回路では、所定の高圧を精度よく保持することができる。
【０００５】
一方、ＶＣロールの油圧制御回路には、連続して増圧器使用による圧力制御を可能とすることを目的として、増圧器のストロークを検出するために下記の４個のリミットスイッチが設けられている。
【０００６】
図１は、ＶＣロールの油圧制御回路に設けられる増圧器用リミットスイッチの取り付け位置とその作用を説明する図である。同図に示す増圧器２は、４個のリミットスイッチを備えている。リミットスイッチ１６（以下、「ＬＳ１」ともいう）はピストン４の上限を検出するために設置されており、ピストンの検出部４ａがＬＳ１に到達すると、増圧器２が強制下降モード（不感帯状態）となりピストン４は降下する。リミットスイッチ１８（以下、「ＬＳ２」ともいう）はピストン４の中間位置を検出するために設置されており、ピストンの検出部４ａがＬＳ２に到達すると、その位置で停止し、増圧器２は正常な圧力制御に復帰する。リミットスイッチ１９（以下、「ＬＳ３」ともいう）はピストン４の下限を検出するために設置されており、圧力制御を開始する場合の始点となる。リミットスイッチ１７（以下、「ＬＳ４」ともいう）はピストン４の上限手前信号用であり、ピストンの検出部４ａがＬＳ４に到達すると、ブザー等により、まもなく増圧器２が上限に到達する予告信号を発するが、制御は継続して行われる。
【０００７】
ＶＣロールの油圧制御回路において、増圧器が上限リミットスイッチに到達したときの増圧器の自動復帰回路は、上記のリミットスイッチと、切換弁であるシャットオフ弁とが連動して作動するようにシーケンス制御されている。
【０００８】
図２は、従来の油圧制御回路に設けられる増圧器の自動復帰回路の作動順序（Ｓ１〜Ｓ８）の一例を示す図である。以下の説明において、高圧シャットオフ弁とは圧力容器側への増圧器による発生圧の送給弁とその逆流を遮断する逆止弁とを切り換えるシャットオフ弁を意味し、補給シャットオフ弁とは増圧器への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換えるシャットオフ弁を意味する。
【０００９】
ピストンの検出器がＬＳ１に到達すると（Ｓ１）、高圧シャットオフ弁が閉じて圧力容器からの逆流が遮断され、ＶＣロール側の圧力が保持される（Ｓ２）。高圧シャットオフ弁が閉じてからタイマー設定値後に補給シャットオフ弁が開き増圧器への圧油の送給を開始する（Ｓ３）。補給シャットオフ弁が開いてからタイマー設定値後にサーボ弁後退指令によりピストンが下降する（Ｓ４）。
【００１０】
ピストンの検出器がＬＳ２に到達すると、その位置で停止し（Ｓ５）、サーボ弁は正常な圧力制御に復帰する（Ｓ６）。サーボ弁の圧力制御が再開されてからタイマー設定値後に補給シャットオフ弁が閉じられ増圧器への圧油の送給が遮断される（Ｓ７）。補給シャットオフ弁が閉じてからタイマー設定値後に高圧シャットオフ弁が開き（Ｓ８）、高圧シャットオフ弁により保持されていたＶＣロール側の圧油と、サーボ弁の圧力制御が復帰してからタイマー設定値間で昇圧された圧油とが合流し、正常な状態となる。
【００１１】
このようにＶＣロールの油圧制御回路は、通常の状態ではフィードバック制御によって高圧を保持することにより、また増圧器が上限リミットスイッチに到達した時には、シーケンス制御された自動復帰回路が作動することにより連続して圧力制御が行われている。
【００１２】
従来技術の一例として、特許文献１には、１個の増圧器と１個の油圧源によって、高圧の発生操作、制御操作および保持操作が行えるとともに、異常高圧発生時に回路の破損を防止するための圧抜き操作が自動的に行われるように構成し、従来の同種の回路に比べて配管や切換弁等の部品数を大幅に削減した省スペースで、しかも低コスト設計の油圧制御回路が開示されている。また、特許文献２には、更なる省スペースおよび低コストを課題として、サーボ弁に代えて電磁リリーフ弁を使用する制御回路が提案されている。
【００１３】
【特許文献１】実公平０３−３６７２５号公報
【特許文献２】実開平０５−７９００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記の特許文献１および特許文献２で提案される油圧制御回路は、省スペースおよび低コストを実現する優れた油圧制御回路であるが、ＶＣロールの油圧制御回路には、連続圧力制御に関して下記の問題がある。
【００１５】
増圧器のピストンは、回路の油洩れに起因して上限ＬＳ１に到達する場合がある。ピストンの上昇を誘発するような油洩れを発生する箇所としては、前記高圧シャットオフ弁、油圧ポンプ方向への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換える圧抜きシャットオフ弁およびＶＣロールのロータリージョイントがある。
【００１６】
上記の箇所から油洩れが発生すると、洩れた油の容積だけ増圧器のピストンが上昇する。この際、ＶＣロール側の圧力には変化が生じないため、フィードバック信号として出力されることなく、増圧器のピストンの上昇だけが進行する。時間の経過とともに、油洩れ量が増加して、油洩れ見込み量（前記図１のＬＳ１とＬＳ２とのストロークに相当する容積）を超えると、増圧器のピストンが上限ＬＳ１に到達し、増圧器の自動復帰回路が作動する。
【００１７】
上記のように、油洩れにより増圧器の自動復帰回路が作動した場合における、高圧シャットオフ弁に分離されるＶＣロール側と増圧器側での圧力を測定し、その結果を以下に示す。
【００１８】
図３は、従来の油圧制御回路を使用した場合に、高圧シャットオフ弁に分離されるＶＣロール側と増圧器側の圧力波形を模式的に示す図である。同図中のΔＰ１は増圧器の自動復帰回路が作動してから高圧シャットオフ弁が開くまでのＶＣロール側の圧力制御偏差を表し、θ１は圧力制御再開後の増圧器の昇圧速度を表す。
【００１９】
同図に示すように、増圧器のピストンが上限ＬＳ１に到達すると、増圧器の自動復帰回路が作動して高圧シャットオフ弁が閉じる。このとき、ＶＣロール側では、高圧シャットオフ弁が閉じたことにより圧力が保持されるが、油洩れによる微小な圧力偏差ΔＰ１が生じる。また、増圧器側では、減圧弁の設定値で増圧器が下降作動して中間ＬＳ２に到達すると、圧力制御が再開されて昇圧速度θ１で圧油が昇圧する。このように、増圧器の自動復帰回路はシーケンス制御されたとおりに作動していることが確認できる。
【００２０】
しかし、同図に示すように、高圧シャットオフ弁が開く瞬間に高圧シャットオフ弁に分離される圧力容器側と増圧器側の圧油が混合し、ある程度の圧力の降下が検出される。このような急激な圧力降下がＶＣロールを使用した圧延作業時に発生した場合は、その圧力降下量および圧延材によっては被圧延材である板材の品質の低下を招く原因となり、連続して安定した圧延作業をすることができず、板材圧延の生産性が低下する可能性がある。
【００２１】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止めることが可能な圧力容器の油圧制御回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
先ず、本発明者らは、前記図３に示す圧力降下の原因を究明した。その結果、前記の圧力降下は、ＶＣロール側と増圧器側の圧力が同圧になっておらず、ＶＣロール側に比べて増圧器側の圧力が低いことが要因になっていることが判明した。さらに、高圧シャットオフ弁を閉じることによりＶＣロール側の圧力が保圧されている際に、高圧シャットオフ弁等からの油洩れ量が予測された量よりも少ないために、増圧器が正常な圧力制御に復帰してから高圧シャットオフ弁が開くまでにΔｔ１＋Δｔ２を要し、その間に増圧器側の圧力がＶＣロール側の圧力まで昇圧するだけの十分な圧力偏差が得られなかったことが、ＶＣロール側と増圧器側とに圧力差が生じる原因であることを知得した。
【００２３】
本発明者らは、上記の原因を取り除くには、指令信号とフィードバック信号との偏差をなくすために補正信号が常に出力されるサーボ弁の特性を利用することが有効であるという観点に立って、検討を行った。その結果、増圧器が圧力制御を再開する際に、昇圧作動する速度は、フィードバック制御の特性により高圧シャットオフ弁等からの微小油洩れによる圧力制御偏差に比例することに着目し、新たに切換弁を付加して強制的に油漏れ量を設定することにより上記の油圧制御回路が実現可能であることを知見した。
【００２４】
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記（１）〜（７）の油圧制御回路を要旨としている。
（１）油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油を昇圧する増圧器と、前記増圧器の発生圧を制御する可変制御手段と、圧力容器側の圧力を保持する保圧手段と、圧力容器側の圧力を降下する降圧手段とを備える油圧制御回路であって、前記増圧器がピストンと、ストロークを検出するための検出手段とを備えて、前記増圧器の自動復帰回路が作動する際に、前記降圧手段によって、前記保圧手段により保持される圧力容器側の圧油に強制的に圧力偏差を与えることを特徴とする圧力制御性に優れる油圧制御回路。
（２）上記（１）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路において、前記降圧手段が、前記保圧手段による圧力の保持と相反する関係で圧力容器側の圧力を降下するように開閉する降圧シャットオフ弁と、前記保圧手段により保持される圧力容器側の圧力を強制的に降下する油洩れ量設定弁とを備える回路構成とすれば、確実な圧力の降下機能を発揮するとともに、保守点検数が少なくてすみ、回路が小規模になるため望ましい。
（３）上記（１）または（２）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路において、前記保圧手段が、圧力容器側への前記増圧器による発生圧の送給弁とその逆流を遮断する逆止弁とを切り換える高圧シャットオフ弁を備える回路構成とすれば、簡易かつ確実な圧力の保持機能が期待できるため望ましい。
（４）上記（１）〜（３）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路において、前記可変制御手段が、前記増圧器の発生圧が目標設定値となるように制御するサーボ弁と、圧力容器の高圧力を前記サーボ弁が駆動するためのフィードバック信号に変換するプレッシャートランスデューサーとを備える回路構成とすれば、降圧手段によって与えられる圧力偏差に対して、速やかに昇圧作動の指令信号がサーボ弁に送信されるため望ましい。
（５）上記（１）〜（４）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路において、前記検出手段が、前記ピストンの上限を検出するリミットスイッチ１と、前記ピストンの中間位置を検出するリミットスイッチ２と、前記ピストンの下限を検出するリミットスイッチ３と、前記ピストンの上限手前信号用リミットスイッチ４とを備える回路構成とすれば、増圧器の昇圧状態を直接検知できるため望ましい。
（６）上記（１）〜（５）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路において、前記自動復帰回路が、前記増圧器のピストンが上限に到達すると前記増圧器が強制下降モード（不感帯状態）となり、同時に前記保圧手段が圧力容器側の圧力を保持し、前記可変制御手段の後退指令により前記ピストンが下降し、前記ピストンが中間位置に到達すると、前記増圧器が再び制御モードになり、前記保圧手段が圧力容器側の圧力を開放し、圧力制御を行うようにシーケンス制御される回路構成とすれば、確実かつ迅速な連続制御機能を発揮できるため望ましい。
（７）上記（１）〜（６）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路を、ＶＣロールに適用することにより、圧延機の連続操業が可能となるので望ましい。
【００２５】
上記（１）〜（６）に規定される本発明の油圧制御回路の具体的な構成例を分説すれば、次の通りである。
【００２６】
まず、後述する図５に示すように、油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出される圧油を高圧に昇圧する増圧器２と、増圧器２の発生圧が目標設定値となるように制御するサーボ弁７と、圧力容器の高圧力をサーボ弁７が駆動するためのフィードバック信号に変換するプレッシャートランスデューサー９と、圧力容器側への増圧器２による発生圧の送給弁とその逆流を遮断する逆止弁とを切り換える高圧シャットオフ弁８と、油圧ポンプ方向への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換える圧抜きシャットオフ弁１４と、増圧器２への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換える補給シャットオフ弁１２と、高圧シャットオフ弁８と相反する関係で開閉する降圧シャットオフ弁２２と、高圧シャットオフ弁８により保持される圧力容器側の圧力を強制的に降下する油洩れ量設定弁２３とを備える油圧制御回路を前提とする。
【００２７】
次に検出手段として、増圧器２にピストン４と、ピストン４の上限を検出するリミットスイッチ（１）１６と、ピストン４の中間位置を検出するリミットスイッチ（２）１８と、ピストン４の下限を検出するリミットスイッチ（３）１９と、ピストン４の上限手前信号用リミットスイッチ（４）１７とを備えている。
【００２８】
さらに、本発明では、増圧器２のピストン４が上限に到達すると増圧器２が強制下降モード（不感帯状態）となり、同時に高圧シャットオフ弁８が閉じて圧力容器側の圧力を保持し、サーボ弁７の後退指令によりピストン４が下降し、ピストン４が中間位置に到達すると、増圧器２が再び制御モードになり、高圧シャットオフ弁８が開いて圧力制御を行うようにシーケンス制御される増圧器２の自動復帰回路が作動する際に、降圧シャットオフ弁２２と油洩れ量設定弁２３によって、高圧シャットオフ弁８により保持される圧力容器側の圧油に強制的に圧力偏差を与えるように構成することを特徴とする。
【００２９】
本発明において、「圧力制御性に優れる」とは、前述のとおり、増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止めることにより圧力容器の連続圧力制御を可能とすることを意味する。
【００３０】
本発明で規定する「不感帯状態」とは、可変制御手段がフィードバック信号に反応せず、増圧器の圧力制御を行わない状態を意味する。
【００３１】
図４は、本発明の油圧制御回路に設けられる増圧器の自動復帰回路の作動順序（Ｓ１〜Ｓ１０）の一例を示す図である。同図中においてＳ１〜Ｓ８は前記図２と同じ作動順序を示す。上記の具体的な構成例に記載の油圧制御回路に設けられる増圧器の自動復帰回路の作動順序を、図４に沿って説明する。以下の説明において、降圧シャットオフ弁とは、高圧シャットオフ弁と相反する関係で開閉し、圧力容器側の圧油に強制的に圧力偏差を与える際に送給弁と逆止弁とを切り換えるシャットオフ弁を意味し、油洩れ量設定弁とは高圧シャットオフ弁により保持される圧力容器側の圧力を強制的に降下するために設定された量の油洩れを促す弁を意味する。
【００３２】
ピストンの検出器がＬＳ１に到達すると（Ｓ１）、高圧シャットオフ弁が閉じて圧力容器からの逆流が遮断され、ＶＣロール側の圧力が保持される（Ｓ２）。これと同時に降圧シャットオフ弁が開き、高圧シャットオフ弁により保圧される圧力容器側の油圧が、油洩れ量設定弁によって強制的に降圧される（Ｓ９）。高圧シャットオフ弁が閉じてからタイマー設定値後に補給シャットオフ弁が開き増圧器への圧油の送給を開始する（Ｓ３）。補給シャットオフ弁が開いてからタイマー設定値後にサーボ弁後退指令によりピストンが下降する（Ｓ４）。
【００３３】
ピストンの検出器がＬＳ２に到達すると、その位置で停止し（Ｓ５）、サーボ弁は正常な圧力制御に復帰するが、降圧シャットオフ弁および油洩れ量設定弁による強制的な降圧量がフィードバック信号に変換されサーボ弁に送られる（Ｓ６）。サーボ弁の圧力制御が再開されてからΔｔ１後に補給シャットオフ弁が閉じて増圧器への圧油の送給が遮断される（Ｓ７）。補給シャットオフ弁が閉じてからΔｔ２後に高圧シャットオフ弁が開き（Ｓ８）、同時に降圧シャットオフ弁が閉じて（Ｓ１０）、高圧シャットオフ弁により保圧されていた圧力容器側の圧油と、サーボ弁の圧力制御が復帰してからΔｔ１＋Δｔ２間で圧力容器側の圧油と同等の圧力まで昇圧された圧油とが合流し、正常な状態となる。
【００３４】
上記の増圧器の自動復帰回路において、Δｔ１＋Δｔ２間で到達する圧力が圧力容器側よりも低い場合は、増圧器側と圧力容器側の圧力差と容量差で計算された値だけ圧力が降下する。しかし、Δｔ１＋Δｔ２間で到達する圧力が圧力容器側よりも高い場合は、圧力の降下は生じない。
【００３５】
上述の圧力降下が生じない理由は、圧力容器側よりも増圧器側の圧力が高くなる場合には、高くなった直後から圧力偏差が発生し、その微小な偏差によりサーボ弁は圧力を下げる方向に作動するが、偏差が微小なため増圧器のピストンが下降していく速度が非常に遅く、降圧しない間に高圧シャットオフ弁が開くためである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路によれば、降圧シャットオフ弁と油洩れ量設定弁を装備することにより、増圧器の自動復帰回路が作動するに際し、増圧器の圧力制御の再開から高圧シャットオフ弁が開き増圧器側と圧力容器側の圧油が合流するまでの間に、増圧器側の圧力が圧力容器側の圧力に到達するだけの圧力偏差を与えることができるので、増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止め、圧力容器の連続圧力制御が可能となる。
【００３７】
このため、本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路をＶＣロールに用いれば、ＶＣロールを使用した圧延機による圧延作業を連続して行う場合でも、油洩れに起因して生じる圧力の降下を防止できるため、品質の良好な鋼板等の板材（銅材、鉄材、アルミ材、ステンレス材、銅箔材、アルミ箔材、その他の板材）を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路の回路構成を図面に基づいて説明する。
【００３９】
図５は、本発明の油圧制御回路をＶＣロールに用いた場合の一例を示す図である。同図に示す油圧制御回路は、油圧ポンプ１からの圧油を増圧器２により高圧に昇圧してＶＣロール３に供給する回路を主圧力回路Ａとし、主圧力回路Ａの低圧側回路Ａ１と、主圧力回路Ａの高圧側回路Ａ２と、戻し回路Ｂと、圧抜き回路Ｃと、補給回路Ｄと、リリーフ回路Ｅと、アキュムレータ回路Ｆと、冷却清浄回路Ｇと、降圧回路Ｈとから構成される。
【００４０】
低圧側回路Ａ１は油圧ポンプ１からの圧油を増圧器２へ供給する回路であり、圧油の送給とタンク２６への戻りを切り換えるアンロードリリーフ弁５と、回路の混入物を除去するラインフィルター６と、増圧器２が高圧を発生するように操作されるサーボ弁７とを備えている。
【００４１】
高圧側回路Ａ２は増圧器２において高圧に昇圧された圧油をＶＣロール３へ供給する回路であり、増圧器２による発生圧の送給弁とその逆流を遮断する逆止弁とを切り換える高圧シャットオフ弁８と、増圧器２の発生圧を検出し、サーボ弁７を駆動させるフィードバック信号に変換するプレッシャートランデューサー９とを備えている。
【００４２】
戻し回路Ｂはサーボ弁７と冷却清浄回路Ｇを接続する回路である。
【００４３】
圧抜き回路Ｃは高圧側回路Ａ２の高圧シャットオフ弁８のＶＣロール側より分岐して戻し回路Ｂの途中に接続する回路であり、戻し回路Ｂ方向への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換える圧抜きシャットオフ弁１４と、ＶＣロール３に封入された油が取付位置の高低差によりタンク２６に戻らないように遮断するアングルチェック１５とを設けている。
【００４４】
補給回路Ｄは増圧器２に減圧された油を送給する回路であり、補給圧力を調整する減圧弁１１と、増圧器２への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換える補給シャットオフ弁１２と、増圧器２へ送給された低圧油の逆流を遮断するチェック弁１３とを設けている。
【００４５】
リリーフ回路Ｅはアンロードリリーフ弁５とラインフィルター６の中間から分岐しタンク２６に接続された回路であり、油圧回路上の安全弁としてタンク２６に戻すリリーフ弁１０を設けている。
【００４６】
アキュムレータ回路Ｆはアンロードリリーフ弁５にて設定される圧油を蓄圧する回路であり、アキュムレータ２０と、アキュムレータ２０を操作するソレノイド弁２１とを設けている。
【００４７】
冷却清浄回路ＧはＶＣロールのロータリージョイントのクーリングおよびクリーニングを行う回路であり、ＶＣロールからの戻り油を冷却するオイルクーラー２４と、ＶＣロールからの戻り油を濾過清浄するリターンフィルター２５とを備えている。
【００４８】
降圧回路Ｈは圧抜きシャットオフ弁１４のＶＣロール側より分岐して圧抜きシャットオフ弁１４とアングルチェック１５の中間に接続する回路であり、高圧シャットオフ弁８と相反する関係で開閉する降圧シャットオフ弁２２と、高圧シャットオフ弁８により保持されるＶＣロール側の圧力を強制的に降圧する油洩れ量設定弁２３とを設けている。
【００４９】
また、増圧器２はピストン４と、ピストン４の上限を検出するリミットスイッチ（ＬＳ１）１６と、ピストン４の中間位置を検出するリミットスイッチ（ＬＳ２）１８と、ピストン４の下限を検出するリミットスイッチ（ＬＳ３）１９と、ピストン４の上限手前信号用リミットスイッチ（ＬＳ４）１７とを備えている。
【００５０】
次に、本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路の作動状態について説明する。
【００５１】
主圧力回路Ａでは、タンク２６よりフィルターを経て油圧ポンプ１にて吐出された油は、アンロードリリーフ弁５にて、圧力が一例として１６．７〜１９．６ＭＰａに設定される。油の一部はソレノイド弁２１の操作にて、アキュムレータ２０に蓄圧される。一方、油圧ポンプ１から吐出された油はラインフィルター６を経て、サーボ弁７に供給され、増圧器２を通じて、高圧を発生させるようにサーボ弁７が操作される。アンロードリリーフ弁５とサーボ弁７の戻り油はリターンフィルター２５とオイルクーラー２４を経てタンク２６に送られる。
【００５２】
主圧力回路Ａ２では、増圧器２によって昇圧された高圧油はシャットオフ弁８を経て、ＶＣロール３に供給される。また、この高圧力は、プレッシャートランスデューサー９に導かれ、サーボ弁７駆動のフィードバック信号となる。
【００５３】
冷却清浄回路Ｇでは、油圧ポンプ１から吐出された油はラインフィルター６を経て、減圧弁１１により、一例として１．５〜２．５ＭＰａにコントロールされ、ＶＣロール３のロータリージョイントのクーリングとクリーニングのために、ＶＣロール３に供給される。ロータリージョイントからの戻り油は、リターンフィルター２５とオイルクーラー２４を経てタンク２６に戻っていく。
【００５４】
制御開始時は、増圧器２はリミットスイッチ（ＬＳ３）１９の位置にあり、圧力を増圧し始めると、増圧器２はリミットスイッチ（ＬＳ３）１９からリミットスイッチ（ＬＳ２）１８の方向に移動し、油を圧縮し始める。制御が長時間に渡る場合、油洩れによって、増圧器２がリミットスイッチ（ＬＳ２）１８を超えて、リミットスイッチ（ＬＳ１）１６の方向に移動していく。
【００５５】
増圧器２はピストン４のストローク位置がリミットスイッチ（ＬＳ１）１６に達すると、高圧シャットオフ弁８が閉じて、ＶＣロール３の内圧を保持した状態で、ピストン４のストローク位置はリミットスイッチ（ＬＳ１）１６からリミットスイッチ（ＬＳ２）１８の位置に自動的に復帰する。また、高圧シャットオフ弁８が閉じると同時に降圧シャットオフ弁２２が開き、高圧シャットオフ弁８により保圧される圧力容器側の油圧が、油洩れ量設定弁２３によって強制的に降圧される。
【００５６】
増圧器２のピストン４のストローク位置をリミットスイッチ（ＬＳ１）１６からリミットスイッチ（ＬＳ２）１８の位置まで自動的に下降させる際に使用する油は、補給シャットオフ弁１２の操作によって減圧弁１１とチェック弁１３を経て、増圧器２の高圧側に補給される。
【００５７】
ピストン４がリミットスイッチ（ＬＳ２）１８の位置に到達すると、その位置で停止し、サーボ弁７は正常な圧力制御に復帰する。このとき、降圧シャットオフ弁２２および油洩れ量設定弁２３による強制的な降圧量がフィードバック信号に変換されサーボ弁７に送られる。サーボ弁７の圧力制御が再開された後、補給シャットオフ弁１２が閉じて増圧器２への圧油の送給が遮断される。
【００５８】
高圧シャットオフ弁８が開くと同時に降圧シャットオフ弁２２が閉じて、高圧シャットオフ弁８により保圧されていた圧力容器側の圧油と、強制的な降圧量によるフィードバック信号を受信したサーボ弁７の圧力制御によって圧力容器側の圧油と同等の圧力まで昇圧された圧油とが合流する。
【実施例】
【００５９】
図５に示すＶＣロールの油圧制御回路を用いて、増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量の測定を行った。
【００６０】
図６は、本発明の油圧制御回路を使用した場合に、高圧シャットオフ弁に分離されるＶＣロール側と増圧器側の圧力波形を模式的に示す図である。同図中のΔＰ２は増圧器自動復帰回路が作動してからシャットオフ弁が開くまでのＶＣロール側の圧力制御偏差を表し、θ２は圧力制御再開後の増圧器の昇圧速度を表す。
【００６１】
同図に示すように、増圧器のピストンが上限ＬＳ１に到達すると、増圧器の自動復帰回路が作動して高圧シャットオフ弁が閉じた。このとき、ＶＣロール側では、高圧シャットオフ弁が閉じたことにより圧力が保持されるが、油洩れによる微小な圧力偏差ΔＰ２が生じた。圧力偏差ΔＰ２は、降圧シャットオフ弁と油洩れ量設定弁を付加したことにより、前記図３の圧力偏差ΔＰ１より大きな値となっていた。
【００６２】
増圧器側では、減圧弁の設定値で増圧器が下降作動して中間ＬＳ２に到達すると、圧力制御が再開されて昇圧速度θ２で圧油が昇圧した。昇圧速度θ２は、従来の圧力偏差ΔＰ１よりも大きな圧力偏差ΔＰ２を与えた効果により、前記図３の昇圧速度θ１よりも大きな値となっていた。
【００６３】
これらの結果として、前記図６に示すように、高圧シャットオフ弁が開く瞬間に高圧シャットオフ弁に分離される圧力容器側と増圧器側の圧油が混合しても圧力の降下は０．５ＭＰａに止まった。
【００６４】
このように、本発明の油圧制御回路を使用すれば、従来の油圧制御回路に比べて、増圧器の自動復帰時の圧力降下量が１／２０〜１／３０以下に低減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路によれば、降圧シャットオフ弁と油洩れ量設定弁を装備することにより、増圧器の自動復帰回路が作動するに際し、増圧器の圧力制御の再開から高圧シャットオフ弁が開き増圧器側と圧力容器側の圧油が合流するまでの間に、増圧器側の圧力が圧力容器側の圧力に到達するだけの圧力偏差を与えることができるので、増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止め、圧力容器の連続圧力制御が可能となる。
【００６６】
このため、本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路をＶＣロールに用いれば、ＶＣロールを使用した圧延機による圧延作業を連続して行う場合でも、油洩れに起因して生じる圧力の降下を防止できるため、品質の良好な鋼板等の板材（銅材、鉄材、アルミ材、ステンレス材、銅箔材、アルミ箔材、その他の板材）を製造することができる。
【００６７】
このように、本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路は、圧力降下が最小の連続圧力制御が可能であるため、ＶＣロールに限らず様々な圧力容器等の連続圧力制御装置にも広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】ＶＣロールの油圧制御回路に設けられる増圧器用リミットスイッチの取り付け位置とその作用を説明する図である。
【図２】従来の油圧制御回路に設けられる増圧器の自動復帰回路の作動順序（Ｓ１〜Ｓ８）の一例を示す図である。
【図３】従来の油圧制御回路を使用した場合に、高圧シャットオフ弁に分離されるＶＣロール側と増圧器側の圧力波形を模式的に示す図である。
【図４】本発明の油圧制御回路に設けられる増圧器の自動復帰回路の作動順序（Ｓ１〜Ｓ１０）の一例を示す図である。
【図５】本発明の油圧制御回路をＶＣロールに用いた場合の一例を示す図である。
【図６】本発明の油圧制御回路を使用した場合に、高圧シャットオフ弁に分離されるＶＣロール側と増圧器側の圧力波形を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１．油圧ポンプ ２．増圧器
３．ＶＣロール ４．ピストン
４ａ．ピストンの検出部 ５．アンロードリリーフ弁
６．ラインフィルター ７．サーボ弁
８．高圧シャットオフ弁 ９．プレッシャートランスデューサー
１０．リリーフ弁 １１．減圧弁
１２．補給シャットオフ弁 １３．チェック弁
１４．圧抜きシャットオフ弁 １５．アングルチェック
１６．リミットスイッチＬＳ１ １７．リミットスイッチＬＳ４
１８．リミットスイッチＬＳ２ １９．リミットスイッチＬＳ３
２０．アキュムレータ ２１．ソレノイド弁
２２．降圧シャットオフ弁 ２３．油洩れ量設定弁
２４．オイルクーラー ２５．リターンフィルター
２６．タンク
Ａ．主圧力回路 Ａ１．低圧側回路
Ａ２．高圧側回路 Ｂ．戻し回路
Ｃ．圧抜き回路 Ｄ．補給回路
Ｅ．リリーフ回路 Ｆ．アキュムレータ回路
Ｇ．冷却清浄回路 Ｈ．降圧回路
Ｓ１〜Ｓ１０．作動手順
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気−油圧サーボ弁（以下、単に「サーボ弁」という）を備える圧力制御装置の制御精度の向上に関し、さらに詳しくは、圧力制御装置の増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止めることにより高精度の連続圧力制御を可能とし、圧延機用のクラウン可変ロールに最適な油圧制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板材（鋼板、銅板、アルミ板など）の圧延において、材料と圧延ロールとの間に作用する圧延荷重により圧延ロールには弾性的に偏平変形または曲げ変形が生じる。このため、変形形状をあらかじめ補償するように圧延ロールにはロールクラウンが設けられる。
【０００３】
これに対応して、クラウン可変ロール（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｒｏｗｎ Ｒｏｌｌ 以下、「ＶＣロール」という）は、圧延ロールの内部に油圧室を設け、油圧を調整することにより圧延ロールを膨張させ、ロールクラウンを可変構造としている。
【０００４】
ＶＣロールの油圧制御回路は、油圧ポンプからの圧油を増圧器により数倍の高圧に昇圧してＶＣロールに供給する主圧力回路を備え、前記増圧器のピストンは、その上下動がサーボ弁による油量の切り換えにより制御される。サーボ弁を備えた油圧制御回路では、増圧器への圧油を高圧にする指令信号と、ＶＣロールの高圧力を電気信号に変換したフィードバック信号との偏差をなくすために補正信号が常に出力されている（以下、「フィードバック制御」という）。これにより、ＶＣロールの油圧制御回路では、所定の高圧を精度よく保持することができる。
【０００５】
一方、ＶＣロールの油圧制御回路には、連続して増圧器使用による圧力制御を可能とすることを目的として、増圧器のストロークを検出するために下記の４個のリミットスイッチが設けられている。
【０００６】
図１は、ＶＣロールの油圧制御回路に設けられる増圧器用リミットスイッチの取り付け位置とその作用を説明する図である。同図に示す増圧器２は、４個のリミットスイッチを備えている。リミットスイッチ１６（以下、「ＬＳ１」ともいう）はピストン４の上限を検出するために設置されており、ピストンの検出部４ａがＬＳ１に到達すると、増圧器２が強制下降モード（不感帯状態）となりピストン４は降下する。リミットスイッチ１８（以下、「ＬＳ２」ともいう）はピストン４の中間位置を検出するために設置されており、ピストンの検出部４ａがＬＳ２に到達すると、その位置で停止し、増圧器２は正常な圧力制御に復帰する。リミットスイッチ１９（以下、「ＬＳ３」ともいう）はピストン４の下限を検出するために設置されており、圧力制御を開始する場合の始点となる。リミットスイッチ１７（以下、「ＬＳ４」ともいう）はピストン４の上限手前信号用であり、ピストンの検出部４ａがＬＳ４に到達すると、ブザー等により、まもなく増圧器２が上限に到達する予告信号を発するが、制御は継続して行われる。
【０００７】
ＶＣロールの油圧制御回路において、増圧器が上限リミットスイッチに到達したときの増圧器の自動復帰回路は、上記のリミットスイッチと、切換弁であるシャットオフ弁とが連動して作動するようにシーケンス制御されている。
【０００８】
図２は、従来の油圧制御回路に設けられる増圧器の自動復帰回路の作動順序（Ｓ１〜Ｓ８）の一例を示す図である。以下の説明において、高圧シャットオフ弁とは圧力容器側への増圧器による発生圧の送給弁とその逆流を遮断する逆止弁とを切り換えるシャットオフ弁を意味し、補給シャットオフ弁とは増圧器への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換えるシャットオフ弁を意味する。
【０００９】
ピストンの検出器がＬＳ１に到達すると（Ｓ１）、高圧シャットオフ弁が閉じて圧力容器からの逆流が遮断され、ＶＣロール側の圧力が保持される（Ｓ２）。高圧シャットオフ弁が閉じてからタイマー設定値後に補給シャットオフ弁が開き増圧器への圧油の送給を開始する（Ｓ３）。補給シャットオフ弁が開いてからタイマー設定値後にサーボ弁後退指令によりピストンが下降する（Ｓ４）。
【００１０】
ピストンの検出器がＬＳ２に到達すると、その位置で停止し（Ｓ５）、サーボ弁は正常な圧力制御に復帰する（Ｓ６）。サーボ弁の圧力制御が再開されてからタイマー設定値後に補給シャットオフ弁が閉じられ増圧器への圧油の送給が遮断される（Ｓ７）。補給シャットオフ弁が閉じてからタイマー設定値後に高圧シャットオフ弁が開き（Ｓ８）、高圧シャットオフ弁により保持されていたＶＣロール側の圧油と、サーボ弁の圧力制御が復帰してからタイマー設定値間で昇圧された圧油とが合流し、正常な状態となる。
【００１１】
このようにＶＣロールの油圧制御回路は、通常の状態ではフィードバック制御によって高圧を保持することにより、また増圧器が上限リミットスイッチに到達した時には、シーケンス制御された自動復帰回路が作動することにより連続して圧力制御が行われている。
【００１２】
従来技術の一例として、特許文献１には、１個の増圧器と１個の油圧源によって、高圧の発生操作、制御操作および保持操作が行えるとともに、異常高圧発生時に回路の破損を防止するための圧抜き操作が自動的に行われるように構成し、従来の同種の回路に比べて配管や切換弁等の部品数を大幅に削減した省スペースで、しかも低コスト設計の油圧制御回路が開示されている。また、特許文献２には、更なる省スペースおよび低コストを課題として、サーボ弁に代えて電磁リリーフ弁を使用する制御回路が提案されている。
【００１３】
【特許文献１】実公平０３−３６７２５号公報
【特許文献２】実開平０５−７９００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記の特許文献１および特許文献２で提案される油圧制御回路は、省スペースおよび低コストを実現する優れた油圧制御回路であるが、ＶＣロールの油圧制御回路には、連続圧力制御に関して下記の問題がある。
【００１５】
増圧器のピストンは、回路の油洩れに起因して上限ＬＳ１に到達する場合がある。ピストンの上昇を誘発するような油洩れを発生する箇所としては、前記高圧シャットオフ弁、油圧ポンプ方向への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換える圧抜きシャットオフ弁およびＶＣロールのロータリージョイントがある。
【００１６】
上記の箇所から油洩れが発生すると、洩れた油の容積だけ増圧器のピストンが上昇する。この際、ＶＣロール側の圧力には変化が生じないため、フィードバック信号として出力されることなく、増圧器のピストンの上昇だけが進行する。時間の経過とともに、油洩れ量が増加して、油洩れ見込み量（前記図１のＬＳ１とＬＳ２とのストロークに相当する容積）を超えると、増圧器のピストンが上限ＬＳ１に到達し、増圧器の自動復帰回路が作動する。
【００１７】
上記のように、油洩れにより増圧器の自動復帰回路が作動した場合における、高圧シャットオフ弁に分離されるＶＣロール側と増圧器側での圧力を測定し、その結果を以下に示す。
【００１８】
図３は、従来の油圧制御回路を使用した場合に、高圧シャットオフ弁に分離されるＶＣロール側と増圧器側の圧力波形を模式的に示す図である。同図中のΔＰ１は増圧器の自動復帰回路が作動してから高圧シャットオフ弁が開くまでのＶＣロール側の圧力制御偏差を表し、θ１は圧力制御再開後の増圧器の昇圧速度を表す。
【００１９】
同図に示すように、増圧器のピストンが上限ＬＳ１に到達すると、増圧器の自動復帰回路が作動して高圧シャットオフ弁が閉じる。このとき、ＶＣロール側では、高圧シャットオフ弁が閉じたことにより圧力が保持されるが、油洩れによる微小な圧力偏差ΔＰ１が生じる。また、増圧器側では、減圧弁の設定値で増圧器が下降作動して中間ＬＳ２に到達すると、圧力制御が再開されて昇圧速度θ１で圧油が昇圧する。このように、増圧器の自動復帰回路はシーケンス制御されたとおりに作動していることが確認できる。
【００２０】
しかし、同図に示すように、高圧シャットオフ弁が開く瞬間に高圧シャットオフ弁に分離される圧力容器側と増圧器側の圧油が混合し、ある程度の圧力の降下が検出される。このような急激な圧力降下がＶＣロールを使用した圧延作業時に発生した場合は、その圧力降下量および圧延材によっては被圧延材である板材の品質の低下を招く原因となり、連続して安定した圧延作業をすることができず、板材圧延の生産性が低下する可能性がある。
【００２１】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止めることが可能な圧力容器の油圧制御回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
先ず、本発明者らは、前記図３に示す圧力降下の原因を究明した。その結果、前記の圧力降下は、ＶＣロール側と増圧器側の圧力が同圧になっておらず、ＶＣロール側に比べて増圧器側の圧力が低いことが要因になっていることが判明した。さらに、高圧シャットオフ弁を閉じることによりＶＣロール側の圧力が保圧されている際に、高圧シャットオフ弁等からの油洩れ量が予測された量よりも少ないために、増圧器が正常な圧力制御に復帰してから高圧シャットオフ弁が開くまでにΔｔ１＋Δｔ２を要し、その間に増圧器側の圧力がＶＣロール側の圧力まで昇圧するだけの十分な圧力偏差が得られなかったことが、ＶＣロール側と増圧器側とに圧力差が生じる原因であることを知得した。
【００２３】
本発明者らは、上記の原因を取り除くには、指令信号とフィードバック信号との偏差をなくすために補正信号が常に出力されるサーボ弁の特性を利用することが有効であるという観点に立って、検討を行った。その結果、増圧器が圧力制御を再開する際に、昇圧作動する速度は、フィードバック制御の特性により高圧シャットオフ弁等からの微小油洩れによる圧力制御偏差に比例することに着目し、新たに切換弁を付加して強制的に油漏れ量を設定することにより上記の油圧制御回路が実現可能であることを知見した。
【００２４】
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記（１）〜（７）の油圧制御回路を要旨としている。
（１）油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油を昇圧する増圧器と、前記増圧器の発生圧を制御する可変制御手段と、圧力容器側の圧力を保持する保圧手段と、圧力容器側の圧力を降下する降圧手段とを備える油圧制御回路であって、前記増圧器がピストンと、ストロークを検出するための検出手段とを備えて、前記増圧器の自動復帰回路が作動する際に、前記降圧手段によって、前記保圧手段により保持される圧力容器側の圧油に強制的に圧力偏差を与えることを特徴とする圧力制御性に優れる油圧制御回路。
（２）上記（１）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路において、前記降圧手段が、前記保圧手段による圧力の保持と相反する関係で圧力容器側の圧力を降下するように開閉する降圧シャットオフ弁と、前記保圧手段により保持される圧力容器側の圧力を強制的に降下する油洩れ量設定弁とを備える回路構成とすれば、確実な圧力の降下機能を発揮するとともに、保守点検数が少なくてすみ、回路が小規模になるため望ましい。
（３）上記（１）または（２）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路において、前記保圧手段が、圧力容器側への前記増圧器による発生圧の送給弁とその逆流を遮断する逆止弁とを切り換える高圧シャットオフ弁を備える回路構成とすれば、簡易かつ確実な圧力の保持機能が期待できるため望ましい。
（４）上記（１）〜（３）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路において、前記可変制御手段が、前記増圧器の発生圧が目標設定値となるように制御するサーボ弁と、圧力容器の高圧力を前記サーボ弁が駆動するためのフィードバック信号に変換するプレッシャートランスデューサーとを備える回路構成とすれば、降圧手段によって与えられる圧力偏差に対して、速やかに昇圧作動の指令信号がサーボ弁に送信されるため望ましい。
（５）上記（１）〜（４）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路において、前記検出手段が、前記ピストンの上限を検出するリミットスイッチ１と、前記ピストンの中間位置を検出するリミットスイッチ２と、前記ピストンの下限を検出するリミットスイッチ３と、前記ピストンの上限手前信号用リミットスイッチ４とを備える回路構成とすれば、増圧器の昇圧状態を直接検知できるため望ましい。
（６）上記（１）〜（５）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路において、前記自動復帰回路が、前記増圧器のピストンが上限に到達すると前記増圧器が強制下降モード（不感帯状態）となり、同時に前記保圧手段が圧力容器側の圧力を保持し、前記可変制御手段の後退指令により前記ピストンが下降し、前記ピストンが中間位置に到達すると、前記増圧器が再び制御モードになり、前記保圧手段が圧力容器側の圧力を開放し、圧力制御を行うようにシーケンス制御される回路構成とすれば、確実かつ迅速な連続制御機能を発揮できるため望ましい。
（７）上記（１）〜（６）に記載の圧力制御性に優れる油圧制御回路を、ＶＣロールに適用することにより、圧延機の連続操業が可能となるので望ましい。
【００２５】
上記（１）〜（６）に規定される本発明の油圧制御回路の具体的な構成例を分説すれば、次の通りである。
【００２６】
まず、後述する図５に示すように、油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出される圧油を高圧に昇圧する増圧器２と、増圧器２の発生圧が目標設定値となるように制御するサーボ弁７と、圧力容器の高圧力をサーボ弁７が駆動するためのフィードバック信号に変換するプレッシャートランスデューサー９と、圧力容器側への増圧器２による発生圧の送給弁とその逆流を遮断する逆止弁とを切り換える高圧シャットオフ弁８と、油圧ポンプ方向への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換える圧抜きシャットオフ弁１４と、増圧器２への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換える補給シャットオフ弁１２と、高圧シャットオフ弁８と相反する関係で開閉する降圧シャットオフ弁２２と、高圧シャットオフ弁８により保持される圧力容器側の圧力を強制的に降下する油洩れ量設定弁２３とを備える油圧制御回路を前提とする。
【００２７】
次に検出手段として、増圧器２にピストン４と、ピストン４の上限を検出するリミットスイッチ（１）１６と、ピストン４の中間位置を検出するリミットスイッチ（２）１８と、ピストン４の下限を検出するリミットスイッチ（３）１９と、ピストン４の上限手前信号用リミットスイッチ（４）１７とを備えている。
【００２８】
さらに、本発明では、増圧器２のピストン４が上限に到達すると増圧器２が強制下降モード（不感帯状態）となり、同時に高圧シャットオフ弁８が閉じて圧力容器側の圧力を保持し、サーボ弁７の後退指令によりピストン４が下降し、ピストン４が中間位置に到達すると、増圧器２が再び制御モードになり、高圧シャットオフ弁８が開いて圧力制御を行うようにシーケンス制御される増圧器２の自動復帰回路が作動する際に、降圧シャットオフ弁２２と油洩れ量設定弁２３によって、高圧シャットオフ弁８により保持される圧力容器側の圧油に強制的に圧力偏差を与えるように構成することを特徴とする。
【００２９】
本発明において、「圧力制御性に優れる」とは、前述のとおり、増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止めることにより圧力容器の連続圧力制御を可能とすることを意味する。
【００３０】
本発明で規定する「不感帯状態」とは、可変制御手段がフィードバック信号に反応せず、増圧器の圧力制御を行わない状態を意味する。
【００３１】
図４は、本発明の油圧制御回路に設けられる増圧器の自動復帰回路の作動順序（Ｓ１〜Ｓ１０）の一例を示す図である。同図中においてＳ１〜Ｓ８は前記図２と同じ作動順序を示す。上記の具体的な構成例に記載の油圧制御回路に設けられる増圧器の自動復帰回路の作動順序を、図４に沿って説明する。以下の説明において、降圧シャットオフ弁とは、高圧シャットオフ弁と相反する関係で開閉し、圧力容器側の圧油に強制的に圧力偏差を与える際に送給弁と逆止弁とを切り換えるシャットオフ弁を意味し、油洩れ量設定弁とは高圧シャットオフ弁により保持される圧力容器側の圧力を強制的に降下するために設定された量の油洩れを促す弁を意味する。
【００３２】
ピストンの検出器がＬＳ１に到達すると（Ｓ１）、高圧シャットオフ弁が閉じて圧力容器からの逆流が遮断され、ＶＣロール側の圧力が保持される（Ｓ２）。これと同時に降圧シャットオフ弁が開き、高圧シャットオフ弁により保圧される圧力容器側の油圧が、油洩れ量設定弁によって強制的に降圧される（Ｓ９）。高圧シャットオフ弁が閉じてからタイマー設定値後に補給シャットオフ弁が開き増圧器への圧油の送給を開始する（Ｓ３）。補給シャットオフ弁が開いてからタイマー設定値後にサーボ弁後退指令によりピストンが下降する（Ｓ４）。
【００３３】
ピストンの検出器がＬＳ２に到達すると、その位置で停止し（Ｓ５）、サーボ弁は正常な圧力制御に復帰するが、降圧シャットオフ弁および油洩れ量設定弁による強制的な降圧量がフィードバック信号に変換されサーボ弁に送られる（Ｓ６）。サーボ弁の圧力制御が再開されてからΔｔ１後に補給シャットオフ弁が閉じて増圧器への圧油の送給が遮断される（Ｓ７）。補給シャットオフ弁が閉じてからΔｔ２後に高圧シャットオフ弁が開き（Ｓ８）、同時に降圧シャットオフ弁が閉じて（Ｓ１０）、高圧シャットオフ弁により保圧されていた圧力容器側の圧油と、サーボ弁の圧力制御が復帰してからΔｔ１＋Δｔ２間で圧力容器側の圧油と同等の圧力まで昇圧された圧油とが合流し、正常な状態となる。
【００３４】
上記の増圧器の自動復帰回路において、Δｔ１＋Δｔ２間で到達する圧力が圧力容器側よりも低い場合は、増圧器側と圧力容器側の圧力差と容量差で計算された値だけ圧力が降下する。しかし、Δｔ１＋Δｔ２間で到達する圧力が圧力容器側よりも高い場合は、圧力の降下は生じない。
【００３５】
上述の圧力降下が生じない理由は、圧力容器側よりも増圧器側の圧力が高くなる場合には、高くなった直後から圧力偏差が発生し、その微小な偏差によりサーボ弁は圧力を下げる方向に作動するが、偏差が微小なため増圧器のピストンが下降していく速度が非常に遅く、降圧しない間に高圧シャットオフ弁が開くためである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路によれば、降圧シャットオフ弁と油洩れ量設定弁を装備することにより、増圧器の自動復帰回路が作動するに際し、増圧器の圧力制御の再開から高圧シャットオフ弁が開き増圧器側と圧力容器側の圧油が合流するまでの間に、増圧器側の圧力が圧力容器側の圧力に到達するだけの圧力偏差を与えることができるので、増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止め、圧力容器の連続圧力制御が可能となる。
【００３７】
このため、本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路をＶＣロールに用いれば、ＶＣロールを使用した圧延機による圧延作業を連続して行う場合でも、油洩れに起因して生じる圧力の降下を防止できるため、品質の良好な鋼板等の板材（銅材、鉄材、アルミ材、ステンレス材、銅箔材、アルミ箔材、その他の板材）を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路の回路構成を図面に基づいて説明する。
【００３９】
図５は、本発明の油圧制御回路をＶＣロールに用いた場合の一例を示す図である。同図に示す油圧制御回路は、油圧ポンプ１からの圧油を増圧器２により高圧に昇圧してＶＣロール３に供給する回路を主圧力回路Ａとし、主圧力回路Ａの低圧側回路Ａ１と、主圧力回路Ａの高圧側回路Ａ２と、戻し回路Ｂと、圧抜き回路Ｃと、補給回路Ｄと、リリーフ回路Ｅと、アキュムレータ回路Ｆと、冷却清浄回路Ｇと、降圧回路Ｈとから構成される。
【００４０】
低圧側回路Ａ１は油圧ポンプ１からの圧油を増圧器２へ供給する回路であり、圧油の送給とタンク２６への戻りを切り換えるアンロードリリーフ弁５と、回路の混入物を除去するラインフィルター６と、増圧器２が高圧を発生するように操作されるサーボ弁７とを備えている。
【００４１】
高圧側回路Ａ２は増圧器２において高圧に昇圧された圧油をＶＣロール３へ供給する回路であり、増圧器２による発生圧の送給弁とその逆流を遮断する逆止弁とを切り換える高圧シャットオフ弁８と、増圧器２の発生圧を検出し、サーボ弁７を駆動させるフィードバック信号に変換するプレッシャートランデューサー９とを備えている。
【００４２】
戻し回路Ｂはサーボ弁７と冷却清浄回路Ｇを接続する回路である。
【００４３】
圧抜き回路Ｃは高圧側回路Ａ２の高圧シャットオフ弁８のＶＣロール側より分岐して戻し回路Ｂの途中に接続する回路であり、戻し回路Ｂ方向への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換える圧抜きシャットオフ弁１４と、ＶＣロール３に封入された油が取付位置の高低差によりタンク２６に戻らないように遮断するアングルチェック１５とを設けている。
【００４４】
補給回路Ｄは増圧器２に減圧された油を送給する回路であり、補給圧力を調整する減圧弁１１と、増圧器２への圧油の送給弁とその送給を遮断する逆止弁とを切り換える補給シャットオフ弁１２と、増圧器２へ送給された低圧油の逆流を遮断するチェック弁１３とを設けている。
【００４５】
リリーフ回路Ｅはアンロードリリーフ弁５とラインフィルター６の中間から分岐しタンク２６に接続された回路であり、油圧回路上の安全弁としてタンク２６に戻すリリーフ弁１０を設けている。
【００４６】
アキュムレータ回路Ｆはアンロードリリーフ弁５にて設定される圧油を蓄圧する回路であり、アキュムレータ２０と、アキュムレータ２０を操作するソレノイド弁２１とを設けている。
【００４７】
冷却清浄回路ＧはＶＣロールのロータリージョイントのクーリングおよびクリーニングを行う回路であり、ＶＣロールからの戻り油を冷却するオイルクーラー２４と、ＶＣロールからの戻り油を濾過清浄するリターンフィルター２５とを備えている。
【００４８】
降圧回路Ｈは圧抜きシャットオフ弁１４のＶＣロール側より分岐して圧抜きシャットオフ弁１４とアングルチェック１５の中間に接続する回路であり、高圧シャットオフ弁８と相反する関係で開閉する降圧シャットオフ弁２２と、高圧シャットオフ弁８により保持されるＶＣロール側の圧力を強制的に降圧する油洩れ量設定弁２３とを設けている。
【００４９】
また、増圧器２はピストン４と、ピストン４の上限を検出するリミットスイッチ（ＬＳ１）１６と、ピストン４の中間位置を検出するリミットスイッチ（ＬＳ２）１８と、ピストン４の下限を検出するリミットスイッチ（ＬＳ３）１９と、ピストン４の上限手前信号用リミットスイッチ（ＬＳ４）１７とを備えている。
【００５０】
次に、本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路の作動状態について説明する。
【００５１】
主圧力回路Ａでは、タンク２６よりフィルターを経て油圧ポンプ１にて吐出された油は、アンロードリリーフ弁５にて、圧力が一例として１６．７〜１９．６ＭＰａに設定される。油の一部はソレノイド弁２１の操作にて、アキュムレータ２０に蓄圧される。一方、油圧ポンプ１から吐出された油はラインフィルター６を経て、サーボ弁７に供給され、増圧器２を通じて、高圧を発生させるようにサーボ弁７が操作される。アンロードリリーフ弁５とサーボ弁７の戻り油はリターンフィルター２５とオイルクーラー２４を経てタンク２６に送られる。
【００５２】
主圧力回路Ａ２では、増圧器２によって昇圧された高圧油はシャットオフ弁８を経て、ＶＣロール３に供給される。また、この高圧力は、プレッシャートランスデューサー９に導かれ、サーボ弁７駆動のフィードバック信号となる。
【００５３】
冷却清浄回路Ｇでは、油圧ポンプ１から吐出された油はラインフィルター６を経て、減圧弁１１により、一例として１．５〜２．５ＭＰａにコントロールされ、ＶＣロール３のロータリージョイントのクーリングとクリーニングのために、ＶＣロール３に供給される。ロータリージョイントからの戻り油は、リターンフィルター２５とオイルクーラー２４を経てタンク２６に戻っていく。
【００５４】
制御開始時は、増圧器２はリミットスイッチ（ＬＳ３）１９の位置にあり、圧力を増圧し始めると、増圧器２はリミットスイッチ（ＬＳ３）１９からリミットスイッチ（ＬＳ２）１８の方向に移動し、油を圧縮し始める。制御が長時間に渡る場合、油洩れによって、増圧器２がリミットスイッチ（ＬＳ２）１８を超えて、リミットスイッチ（ＬＳ１）１６の方向に移動していく。
【００５５】
増圧器２はピストン４のストローク位置がリミットスイッチ（ＬＳ１）１６に達すると、高圧シャットオフ弁８が閉じて、ＶＣロール３の内圧を保持した状態で、ピストン４のストローク位置はリミットスイッチ（ＬＳ１）１６からリミットスイッチ（ＬＳ２）１８の位置に自動的に復帰する。また、高圧シャットオフ弁８が閉じると同時に降圧シャットオフ弁２２が開き、高圧シャットオフ弁８により保圧される圧力容器側の油圧が、油洩れ量設定弁２３によって強制的に降圧される。
【００５６】
増圧器２のピストン４のストローク位置をリミットスイッチ（ＬＳ１）１６からリミットスイッチ（ＬＳ２）１８の位置まで自動的に下降させる際に使用する油は、補給シャットオフ弁１２の操作によって減圧弁１１とチェック弁１３を経て、増圧器２の高圧側に補給される。
【００５７】
ピストン４がリミットスイッチ（ＬＳ２）１８の位置に到達すると、その位置で停止し、サーボ弁７は正常な圧力制御に復帰する。このとき、降圧シャットオフ弁２２および油洩れ量設定弁２３による強制的な降圧量がフィードバック信号に変換されサーボ弁７に送られる。サーボ弁７の圧力制御が再開された後、補給シャットオフ弁１２が閉じて増圧器２への圧油の送給が遮断される。
【００５８】
高圧シャットオフ弁８が開くと同時に降圧シャットオフ弁２２が閉じて、高圧シャットオフ弁８により保圧されていた圧力容器側の圧油と、強制的な降圧量によるフィードバック信号を受信したサーボ弁７の圧力制御によって圧力容器側の圧油と同等の圧力まで昇圧された圧油とが合流する。
【実施例】
【００５９】
図５に示すＶＣロールの油圧制御回路を用いて、増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量の測定を行った。
【００６０】
図６は、本発明の油圧制御回路を使用した場合に、高圧シャットオフ弁に分離されるＶＣロール側と増圧器側の圧力波形を模式的に示す図である。同図中のΔＰ２は増圧器自動復帰回路が作動してからシャットオフ弁が開くまでのＶＣロール側の圧力制御偏差を表し、θ２は圧力制御再開後の増圧器の昇圧速度を表す。
【００６１】
同図に示すように、増圧器のピストンが上限ＬＳ１に到達すると、増圧器の自動復帰回路が作動して高圧シャットオフ弁が閉じた。このとき、ＶＣロール側では、高圧シャットオフ弁が閉じたことにより圧力が保持されるが、油洩れによる微小な圧力偏差ΔＰ２が生じた。圧力偏差ΔＰ２は、降圧シャットオフ弁と油洩れ量設定弁を付加したことにより、前記図３の圧力偏差ΔＰ１より大きな値となっていた。
【００６２】
増圧器側では、減圧弁の設定値で増圧器が下降作動して中間ＬＳ２に到達すると、圧力制御が再開されて昇圧速度θ２で圧油が昇圧した。昇圧速度θ２は、従来の圧力偏差ΔＰ１よりも大きな圧力偏差ΔＰ２を与えた効果により、前記図３の昇圧速度θ１よりも大きな値となっていた。
【００６３】
これらの結果として、前記図６に示すように、高圧シャットオフ弁が開く瞬間に高圧シャットオフ弁に分離される圧力容器側と増圧器側の圧油が混合しても圧力の降下は０．５ＭＰａに止まった。
【００６４】
このように、本発明の油圧制御回路を使用すれば、従来の油圧制御回路に比べて、増圧器の自動復帰時の圧力降下量が１／２０〜１／３０以下に低減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路によれば、降圧シャットオフ弁と油洩れ量設定弁を装備することにより、増圧器の自動復帰回路が作動するに際し、増圧器の圧力制御の再開から高圧シャットオフ弁が開き増圧器側と圧力容器側の圧油が合流するまでの間に、増圧器側の圧力が圧力容器側の圧力に到達するだけの圧力偏差を与えることができるので、増圧器の自動復帰回路が作動する際の圧力降下量を最小限に止め、圧力容器の連続圧力制御が可能となる。
【００６６】
このため、本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路をＶＣロールに用いれば、ＶＣロールを使用した圧延機による圧延作業を連続して行う場合でも、油洩れに起因して生じる圧力の降下を防止できるため、品質の良好な鋼板等の板材（銅材、鉄材、アルミ材、ステンレス材、銅箔材、アルミ箔材、その他の板材）を製造することができる。
【００６７】
このように、本発明の圧力制御性に優れる油圧制御回路は、圧力降下が最小の連続圧力制御が可能であるため、ＶＣロールに限らず様々な圧力容器等の連続圧力制御装置にも広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】ＶＣロールの油圧制御回路に設けられる増圧器用リミットスイッチの取り付け位置とその作用を説明する図である。
【図２】従来の油圧制御回路に設けられる増圧器の自動復帰回路の作動順序（Ｓ１〜Ｓ８）の一例を示す図である。
【図３】従来の油圧制御回路を使用した場合に、高圧シャットオフ弁に分離されるＶＣロール側と増圧器側の圧力波形を模式的に示す図である。
【図４】本発明の油圧制御回路に設けられる増圧器の自動復帰回路の作動順序（Ｓ１〜Ｓ１０）の一例を示す図である。
【図５】本発明の油圧制御回路をＶＣロールに用いた場合の一例を示す図である。
【図６】本発明の油圧制御回路を使用した場合に、高圧シャットオフ弁に分離されるＶＣロール側と増圧器側の圧力波形を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１．油圧ポンプ ２．増圧器
３．ＶＣロール ４．ピストン
４ａ．ピストンの検出部 ５．アンロードリリーフ弁
６．ラインフィルター ７．サーボ弁
８．高圧シャットオフ弁 ９．プレッシャートランスデューサー
１０．リリーフ弁 １１．減圧弁
１２．補給シャットオフ弁 １３．チェック弁
１４．圧抜きシャットオフ弁 １５．アングルチェック
１６．リミットスイッチＬＳ１ １７．リミットスイッチＬＳ４
１８．リミットスイッチＬＳ２ １９．リミットスイッチＬＳ３
２０．アキュムレータ ２１．ソレノイド弁
２２．降圧シャットオフ弁 ２３．油洩れ量設定弁
２４．オイルクーラー ２５．リターンフィルター
２６．タンク
Ａ．主圧力回路 Ａ１．低圧側回路
Ａ２．高圧側回路 Ｂ．戻し回路
Ｃ．圧抜き回路 Ｄ．補給回路
Ｅ．リリーフ回路 Ｆ．アキュムレータ回路
Ｇ．冷却清浄回路 Ｈ．降圧回路
Ｓ１〜Ｓ１０．作動手順
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油を昇圧する増圧器と、前記増圧器の発生圧を制御する可変制御手段と、圧力容器側の圧力を保持する保圧手段と、圧力容器側の圧力を降下する降圧手段とを備える油圧制御回路であって、
前記増圧器がピストンと、ストロークを検出するための検出手段とを備えて、
前記増圧器の自動復帰回路が作動する際に、前記降圧手段によって、前記保圧手段により保持される圧力容器側の圧油に強制的に圧力偏差を与えることを特徴とする圧力制御性に優れる油圧制御回路。
【請求項２】
前記降圧手段が、前記保圧手段による圧力の保持と相反する関係で圧力容器側の圧力を降下するように開閉する降圧シャットオフ弁と、前記保圧手段により保持される圧力容器側の圧力を強制的に降下する油洩れ量設定弁とを備えることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御回路。
【請求項３】
前記保圧手段が、圧力容器側への前記増圧器による発生圧の送給弁とその逆流を遮断する逆止弁とを切り換える高圧シャットオフ弁を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の油圧制御回路。
【請求項４】
前記可変制御手段が、前記増圧器の発生圧が目標設定値となるように制御するサーボ弁と、圧力容器の高圧力を前記サーボ弁が駆動するためのフィードバック信号に変換するプレッシャートランスデューサーとを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の油圧制御回路。
【請求項５】
前記検出手段が、前記ピストンの上限を検出するリミットスイッチ１と、前記ピストンの中間位置を検出するリミットスイッチ２と、前記ピストンの下限を検出するリミットスイッチ３と、前記ピストンの上限手前信号用リミットスイッチ４とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の油圧制御回路。
【請求項６】
前記自動復帰回路が、前記増圧器のピストンが上限に到達すると前記増圧器が強制下降モード（不感帯状態）となり、同時に前記保圧手段が圧力容器側の圧力を保持し、前記可変制御手段の後退指令により前記ピストンが下降し、前記ピストンが中間位置に到達すると、前記増圧器が再び制御モードになり、前記保圧手段が圧力容器側の圧力を開放し、圧力制御を行うようにシーケンス制御されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の油圧制御回路。
【請求項７】
圧延機用のクラウン可変ロールの圧力制御に適用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の油圧制御回路。
【請求項１】
油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油を昇圧する増圧器と、前記増圧器の発生圧を制御する可変制御手段と、圧力容器側の圧力を保持する保圧手段と、圧力容器側の圧力を降下する降圧手段とを備える油圧制御回路であって、
前記増圧器がピストンと、ストロークを検出するための検出手段とを備えて、
前記増圧器の自動復帰回路が作動する際に、前記降圧手段によって、前記保圧手段により保持される圧力容器側の圧油に強制的に圧力偏差を与えることを特徴とする圧力制御性に優れる油圧制御回路。
【請求項２】
前記降圧手段が、前記保圧手段による圧力の保持と相反する関係で圧力容器側の圧力を降下するように開閉する降圧シャットオフ弁と、前記保圧手段により保持される圧力容器側の圧力を強制的に降下する油洩れ量設定弁とを備えることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御回路。
【請求項３】
前記保圧手段が、圧力容器側への前記増圧器による発生圧の送給弁とその逆流を遮断する逆止弁とを切り換える高圧シャットオフ弁を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の油圧制御回路。
【請求項４】
前記可変制御手段が、前記増圧器の発生圧が目標設定値となるように制御するサーボ弁と、圧力容器の高圧力を前記サーボ弁が駆動するためのフィードバック信号に変換するプレッシャートランスデューサーとを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の油圧制御回路。
【請求項５】
前記検出手段が、前記ピストンの上限を検出するリミットスイッチ１と、前記ピストンの中間位置を検出するリミットスイッチ２と、前記ピストンの下限を検出するリミットスイッチ３と、前記ピストンの上限手前信号用リミットスイッチ４とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の油圧制御回路。
【請求項６】
前記自動復帰回路が、前記増圧器のピストンが上限に到達すると前記増圧器が強制下降モード（不感帯状態）となり、同時に前記保圧手段が圧力容器側の圧力を保持し、前記可変制御手段の後退指令により前記ピストンが下降し、前記ピストンが中間位置に到達すると、前記増圧器が再び制御モードになり、前記保圧手段が圧力容器側の圧力を開放し、圧力制御を行うようにシーケンス制御されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の油圧制御回路。
【請求項７】
圧延機用のクラウン可変ロールの圧力制御に適用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の油圧制御回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２４７８０２（Ｐ２００７−２４７８０２Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７２８１８（Ｐ２００６−７２８１８）
【出願日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【出願人】（０００１８３３６９）住友精密工業株式会社 (336)
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【出願人】（０００１８３３６９）住友精密工業株式会社 (336)
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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