圧延機の形状制御装置
【課題】 接触幅ｘが圧延材端部が接する回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合でも、圧延中に圧延された板の平坦度を全幅に亘って精密に測定でき、かつ測定結果に対応して圧延用ワークロールのロール径を全幅に亘って精密に制御できる圧延機の形状制御装置を提供する。
【解決手段】 圧延機４０で圧延された圧延板１の幅方向の形状精度を所定ピッチＢの測定位置で測定する形状測定ローラ５０と、上下のワークロール４２の幅方向に前記ピッチＢで配置され各ワークロールの所定の冷却位置にクーラントを噴射する複数の噴射ノズル６２を有する冷却装置６０と、形状測定ローラで測定された形状精度に基づく各噴射ノズルのクーラント量を制御する制御装置７０とを備え、形状測定ローラの測定位置と噴射ノズルの冷却位置が、常に圧延板の幅方向同一位置に対応するように、接触幅ｘが回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、回転ロータ及び支持軸と噴射ノズルの両方を幅方向にピッチＢの略１／２移動する。
【解決手段】 圧延機４０で圧延された圧延板１の幅方向の形状精度を所定ピッチＢの測定位置で測定する形状測定ローラ５０と、上下のワークロール４２の幅方向に前記ピッチＢで配置され各ワークロールの所定の冷却位置にクーラントを噴射する複数の噴射ノズル６２を有する冷却装置６０と、形状測定ローラで測定された形状精度に基づく各噴射ノズルのクーラント量を制御する制御装置７０とを備え、形状測定ローラの測定位置と噴射ノズルの冷却位置が、常に圧延板の幅方向同一位置に対応するように、接触幅ｘが回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、回転ロータ及び支持軸と噴射ノズルの両方を幅方向にピッチＢの略１／２移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属薄板や箔を製造する圧延機において、圧延中に圧延された圧延板の平坦度を測定しこれを制御する形状制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板等を圧延して薄板を形成する際、この薄板の幅方向の張力分布を測定し、この張力分布をもとに薄板の形状を測定するために、従来から形状測定ローラが用いられている。
【０００３】
図４は、従来の形状測定ローラを用いた圧延機の一例を示す図であり、図５は、圧延機が形状測定ローラに及ぼす面圧を示す図であり、図６は形状測定ローラで用いられる静圧軸受を示す図である。
【０００４】
図４において、金属薄板や箔である圧延板１は、圧延ローラ３で所定の板厚に圧延され、巻取ロール９で巻き取られる。圧延ローラ３と巻取ロール９の間には、圧延板１を案内するガイドローラ７と、圧延板１の平坦度を測定する形状測定ローラ５が設けられている。
図５に示すように、形状測定ローラ５は、圧延板１の幅方向に複数設けられた回転ロータ４と、この回転ロータ４を内側で支持し両端で固定側８ａ，８ｂに固定された支持軸６とによって支持される。また、それぞれの回転ロータ４には、圧延板１の平坦度による張力分布に応じた面圧ｐ１，ｐ２，．．．，ｐｎ が作用している。
更に、図６に示すように、形状測定ローラ５には、回転ロータ４と支持軸６との隙間により変化する圧力を検出するノズル１１ａ，１１ｂが支持軸６の上部と下部に設けられる。ノズル１１ａ，１１ｂはそれぞれ圧力センサー１３ａ，１３ｂに接続され、圧力センサー１３ａは演算器１５の−端子に接続され、圧力センサー１３ｂは演算器１５の＋端子に接続されている。
【０００５】
上述した構成により、圧延板１の平坦度は幅方向の張力分布により知ることができる。すなわち、図５に示すように、支持軸６の内部を圧縮空気が流れており、回転ロータ４のそれぞれに加わる張力分布は面圧ｐ１ ，ｐ２ ，．．．ｐｎとなっている。この面圧ｐ１，ｐ２，．．．ｐｎ のうちのある面圧ｐに注目すると、図６に示すように、支持軸６の内部に圧縮空気が吹き込まれることで回転ロータ４を支持する静圧軸受の回転ロータ４と支持軸６との隙間が変化し、回転ロータ４と上部ノズル１１ａの隙間が小さくなり、回転ロータ４と下部ノズル１１ｂとの隙間が大きくなり、それぞれの隙間の生じる圧力差ΔＰにより面圧ｐが支持される。従って、圧力センサー１３ａ，１３ｂで上下の空気圧を測定し、演算器１５でその差を演算すれば、面圧ｐの大きさに応じた演算結果が得られる。この演算結果は、圧延板１の厚みの厚い部分では面圧が大きくなるため大きな値となり、厚みの薄い部分では面圧が小さくなるため小さな値となり、この値の変化を図４に示した圧延ローラ３を制御する制御部へフィードバックすることにより、圧延板１の板厚をコントロールすることができる。
【０００６】
更に上述した形状測定ローラを改良した平坦度測定手段として、特許文献１が開示され、また圧延された圧延板の平坦度を制御する手段として、特許文献２が開示されている。
【０００７】
特許文献１の「形状測定ローラ」は、図７に示すように、支持軸２２を幅方向に移動させるシフト装置２６と、圧延材１の両端部がそれぞれ回転ロータ２４に接する幅ｘを算出しシフト装置を制御する演算制御器２８とを備え、演算制御器により、接触幅ｘが圧延材端部が接する回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、支持軸を幅方向に所定の距離（好ましくは、回転ロータの幅Ｂの略１／２）移動するものである。
【０００８】
この構成により、回転ロータに作用する圧延板端部の幅が狭い場合でも、ロータの傾きを防止して高い検出精度を保持でき、かつ、狭いロータ幅の場合でもロータと支持軸との干渉を防止でき、これにより全幅の小さい圧延材の場合でも常に全板幅にわたって高精度に形状検出できる。
【０００９】
また、特許文献２の「圧延機のクーラント制御方法及び装置」には、図８に示すように、ワークロール３１から送出される圧延板１の幅方向各部分の伸び率を形状測定ローラ３３で検出して、圧延板幅方向に並んで配置された複数のスプレー３４のそれぞれからワークロールへ噴射するクーラントの量を、幅方向各部分の伸び率の偏差に応じて増減する制御手段３５が開示されている。なおこの図で３２はバックアップロールである。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１３７８３１号公報、「形状測定ローラ」
【特許文献２】特開２０００−５１９１３号公報、「圧延機のクーラント制御方法及び装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した特許文献２に開示された制御手段により、圧延中に圧延した板の平坦度を測定しこれを制御することができる。
しかし、この制御において、特許文献１の形状測定ローラを用いた場合には、接触幅ｘが圧延材端部が接する回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、形状測定ローラをシフトすると、形状測定ローラで形状を検出する位置と、形状制御のためクーラントが噴射されるワークロールの位置とが対応しなくなる問題点があった。
そのため、ワークロールの各部分に噴射されるクーラント量を正確に制御できず、圧延板の全体の幅に亘って精密な形状制御ができない問題点があった。
【００１２】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、接触幅ｘが圧延材端部が接する回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合でも、圧延中に圧延された板の平坦度を全幅に亘って精密に測定でき、かつ測定結果に対応して圧延用ワークロールのロール径を全幅に亘って精密に制御できる圧延機の形状制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、上下のワークロールの間で圧延板を圧延する圧延機の形状制御装置であって、
該圧延機で圧延された圧延板の幅方向の形状精度を所定ピッチＢの測定位置で測定する形状測定ローラと、
前記上下のワークロールの幅方向に前記ピッチＢで配置され各ワークロールの所定の冷却位置にクーラントを噴射する複数の噴射ノズルを有する冷却装置と、
前記形状測定ローラで測定された形状精度に基づく各噴射ノズルのクーラント量を制御する制御装置とを備え、
前記形状測定ローラの測定位置と前記噴射ノズルの冷却位置を、常に幅方向同一位置に対応するように位置決めする、ことを特徴とする圧延機の形状制御装置が提供される。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、圧延機下流側に設けられた水平な支持軸に空気軸受により回転可能に浮動支持されて隣接して配置されかつ前記ピッチＢに等しい幅を有する複数の回転ロータと、該回転ロータ内面の空気圧を検出する圧力検出器と、前記回転ロータを支持軸と共に幅方向に移動させるロータシフト装置と、前記噴射ノズルを幅方向に移動させるノズルシフト装置と、を備え、
圧延材の両端部が回転ロータに接する接触幅ｘを算出し、該接触幅ｘが回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、前記回転ロータ及び支持軸と前記噴射ノズルの両方を幅方向に前記ピッチＢの略１／２移動する。
【発明の効果】
【００１５】
上述した本発明の構成によれば、圧延機で圧延された圧延板の幅方向の形状精度を所定ピッチＢの測定位置で測定する形状測定ローラを備えているので、圧延中に圧延された板の平坦度を全幅に亘って精密に測定できる。
また、上下のワークロールの幅方向に同一のピッチＢで配置され各ワークロールの所定の冷却位置にクーラントを噴射する複数の噴射ノズルを備えているので、形状測定ローラの測定位置に対応する圧延板の幅方向同一位置を噴射ノズルで冷却して、圧延板の全体の幅に亘って精密な形状制御ができる。
さらに、圧延材の両端部が回転ロータに接する接触幅ｘを算出し、該接触幅ｘが回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、前記回転ロータ及び支持軸と前記噴射ノズルの両方を幅方向に前記ピッチＢの略１／２移動するので、両端部の計測幅を常に回転ロータの幅Ｂの１／２より大きくでき、高精度を維持したままで、形状測定ローラの測定位置と噴射ノズルの冷却位置を、圧延板の幅方向同一位置に対応させることができる。
従って、形状測定ローラのシフトの有無にかかわらず、形状測定ローラで形状を検出する位置と、形状制御のためクーラントが噴射されるワークロールの位置とを、常に幅方向同一位置に対応するように位置決めするので、ワークロールの各部分に噴射されるクーラント量を正確に制御でき、圧延板の全体の幅に亘って精密な形状制御ができる。
言い換えれば、検出装置のシフト量と同じ量をシフトすることで、１：１の対応が可能で、クーラント制御誤差を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の形状制御装置を備えた圧延機の全体構成図である。この例において、圧延機４０は、上下のワークロール４２と、これをバックアップする上下のバックアップロール４４を備えた４段圧延機であり、上下のワークロール４２の間で圧延板１を圧延するようになっている。なお本発明において、圧延機４０は４段圧延機に限定されず、６段圧延機、その他の周知の圧延機であってもよい。
【００１８】
本発明の形状制御装置は、圧延機４０の下流側に設置された形状測定ローラ５０、上下のワークロール４２の近傍に設けられた冷却装置６０、及び制御装置７０を備える。
【００１９】
形状測定ローラ５０は、図６及び図７と同様に、複数の回転ロータ５２、圧力検出器５４、及びロータシフト装置５６を備える。
複数の回転ロータ５２は、一定の幅Ｂを有し、圧延機下流側に設けられた水平な支持軸５１に空気軸受により回転可能に浮動支持されて隣接して配置されている。複数の回転ロータ５２の全体幅は、少なくとも対象とする圧延板１の幅より大きく設定されている。
圧力検出器５４は、回転ロータ内面の空気圧を検出する。ロータシフト装置５６は、回転ロータを支持軸と共に幅方向に移動させるアクチュエータ（例えば空圧シリンダ）である。なお、この図において、形状測定ローラ５０及びこれを構成する回転ロータ５２、圧力検出器５４、及びロータシフト装置５６を模式的に示しているが、これらは、特許文献１の「形状測定ローラ」と同一でもよく、或いは同一機能を満たすかぎりで異なる構成でもよい。
上述した構成により、圧延機４０で圧延された圧延板１の幅方向の形状精度（板の平坦度）を、形状測定ローラ５０により全幅に亘って精密に測定することができる。
【００２０】
冷却装置６０は、複数の噴射ノズル６２を有し、上下のワークロール４２の幅方向に回転ロータ５２の幅と同じピッチＢで配置され各ワークロールの所定の冷却位置にクーラントを噴射するようになっている。なおこの例において、冷却装置６０はワークロール４２の上流側に設けられているが、必要により下流側に設けても、上流側と下流側の両方に設けてもよい。
【００２１】
図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。この図において、横方向の１本の一点鎖線は、圧延材１の通過位置を示し、上下方向の２本の一点鎖線は、圧延機とノズルバーの中心を示している。またこの図は、ノズルバーの中心が圧延機の中心から左にシフトしている状態を示している。
【００２２】
冷却装置６０は、複数の噴射ノズル６２が上下のワークロール４２の幅方向に一定のピッチＢで配置された上下のノズルバー６４と、ノズルバー６４を幅方向に水平移動可能に案内するリニアガイド６６と、ノズルバー６４（すなわち噴射ノズル）を幅方向に移動させるノズルシフト装置６８とを備える。
複数の噴射ノズル６２は、上下のワークロール４２の全幅に亘って配置され、かつ流量制御器６３を介して、各ワークロール４２の一定のピッチＢに対応する所定の冷却位置にクーラントを噴射するようになっている。このクーラントの噴射量に応じて、各ワークロール４２の熱膨張量を部分的に低減し、ワークロールのサーマルクラウンを補正することができる。
【００２３】
ノズルシフト装置６８は、この例では、ノズルバー６４の両端部にそれぞれ設けられた直動のアクチュエータ６８ａ（例えば空圧シリンダ）と固定ストッパ６８ｂからなり、その伸張によりノズルバー６４が反対方向の固定ストッパ６８ｂに当接するまで水平移動し、前記ピッチＢの略１／２移動するようになっている。
すなわち、この例では図２のように右側のアクチュエータ６８ａを伸ばし、左側を縮めることにより、ノズルバーの中心を圧延機の中心から左にシフトし、逆に右側のアクチュエータ６８ａを縮め、左側を伸ばすことにより、ノズルバーの中心を圧延機の中心に一致するように右にシフトすることができる。
【００２４】
制御装置７０は、形状測定ローラ５０で測定された形状精度に基づき、流量制御器６３を調節して各噴射ノズル６２のクーラント量を制御する。またこの制御装置７０は、圧延材の両端部が回転ロータに接する接触幅ｘを算出し、この接触幅ｘが回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、回転ロータ５２及び支持軸５１と噴射ノズル６２の両方を幅方向にピッチＢの略１／２移動する。
従って、形状測定ローラのシフトの有無にかかわらず、形状測定ローラ５０の測定位置と噴射ノズル６２の冷却位置は、圧延板１の幅方向同一位置に常に対応するように制御される。
【００２５】
図３は、本発明の原理図である。この図において、（Ａ）は接触幅ｘ１がロータ幅Ｂの１／２よりも広い場合、（Ｂ）は接触幅ｘ１がロータ幅Ｂの１／２よりも狭い場合を示している。
図３Ａに示すように、回転ロータ５２に作用する圧延板端部の幅ｘ１がロータ幅Ｂよりも狭い場合で、その比率ｘ１／Ｂが１／２以上の場合には、回転ロータ５２及び支持軸５１と噴射ノズル６２の両方が所定の原点位置にあり、噴射ノズル６２は、形状測定ローラ５０の測定位置と一致している。従って、この場合、従来同様、その比率ｘ１／Ｂによる補正を行えば、高精度に形状検出ができる。
また、図３Ｂに示すように、比率ｘ１／Ｂが１／２以下の場合には、回転ロータ５２及び支持軸５１と噴射ノズル６２の両方を幅方向に所定の距離（この例ではロータ幅Ｂの１／２）移動することにより、回転ロータに作用する圧延板の両端部の幅ｘ２は、ｘ１＋Ｂ／２となるので、その比率ｘ２／Ｂによる補正を行うことにより、高精度に形状検出ができる。
この場合、回転ロータ５２及び支持軸５１と噴射ノズル６２の両方を移動しているので、形状測定ローラのシフトの有無にかかわらず、形状測定ローラ５０の測定位置と噴射ノズル６２の冷却位置は、圧延板１の幅方向同一位置に常に対応する。
【００２６】
従って、回転ロータに作用する圧延板端部の幅が狭い場合でも、ロータの傾きを防止して高い検出精度を保持でき、かつ、狭いロータ幅の場合でもロータと支持軸との干渉を防止できる。また、ロータの傾きを未然に防止することができることから、ロータ幅を従来の最狭幅（約５０ｍｍ）の半分程度にすることができ、これにより全幅の小さい圧延材の場合でも常に全板幅にわたって高精度に形状検出できるようになる。
また、形状測定ローラのシフトの有無にかかわらず、形状測定ローラで形状を検出する位置と、形状制御のためクーラントが噴射されるワークロールの位置とが常に対応するので、形状測定ローラの各回転ローラへそれぞれ噴射されるクーラント量を正確に制御でき、圧延板の全体の幅に亘って精密な形状制御ができ、常に、１：１の対応が可能で、クーラント制御誤差を回避できる。
【００２７】
上述したように、本発明によれば、冷却液噴射装置（クーラントノズルヘッダー等）をシリンダ等のアクチュエータを使用してシフトすることにより、形状検出ロータ中心とクーラントノズル中心を常に合致させることが可能となり、形状制御精度及び製品品質が向上する。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の形状制御装置を備えた圧延機の全体構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の原理図である。
【図４】従来の形状測定ローラを用いた圧延機の構成図である。
【図５】圧延機が形状測定ローラに及ぼす面圧を示す図である。
【図６】形状測定ローラで用いられる静圧軸受の図である。
【図７】特許文献１の「形状測定ローラ」の構成図である。
【図８】特許文献２の「圧延機のクーラント制御方法及び装置」の構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 圧延板、３ 圧延ローラ、４ 回転ロータ、
５ 形状測定ローラ、６ 支持軸、７ ガイドローラ、
８ａ，８ｂ 支持軸、９ 巻取ロール、
１１ａ，１１ｂ ノズル、１３ａ，１３ｂ 圧力センサー、
１５ 演算制御器、２０ 形状測定ローラ
２２ 支持軸、２４ 回転ローラ、
２６ シフト装置、２８ 演算制御器、
４０ 圧延機、４２ ワークロール、４４ バックアップロール、
５０ 形状測定ローラ、５２ 回転ロータ、
５４ 圧力検出器、５６ ロータシフト装置、
６０ 冷却装置、６２ 噴射ノズル、６３ 流量制御器、
６４ ノズルバー、６６ リニアガイド、
６８ ノズルシフト装置、
６８ａ アクチュエータ（空圧シリンダ）、６８ｂ 固定ストッパ、
７０ 制御装置、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属薄板や箔を製造する圧延機において、圧延中に圧延された圧延板の平坦度を測定しこれを制御する形状制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板等を圧延して薄板を形成する際、この薄板の幅方向の張力分布を測定し、この張力分布をもとに薄板の形状を測定するために、従来から形状測定ローラが用いられている。
【０００３】
図４は、従来の形状測定ローラを用いた圧延機の一例を示す図であり、図５は、圧延機が形状測定ローラに及ぼす面圧を示す図であり、図６は形状測定ローラで用いられる静圧軸受を示す図である。
【０００４】
図４において、金属薄板や箔である圧延板１は、圧延ローラ３で所定の板厚に圧延され、巻取ロール９で巻き取られる。圧延ローラ３と巻取ロール９の間には、圧延板１を案内するガイドローラ７と、圧延板１の平坦度を測定する形状測定ローラ５が設けられている。
図５に示すように、形状測定ローラ５は、圧延板１の幅方向に複数設けられた回転ロータ４と、この回転ロータ４を内側で支持し両端で固定側８ａ，８ｂに固定された支持軸６とによって支持される。また、それぞれの回転ロータ４には、圧延板１の平坦度による張力分布に応じた面圧ｐ１，ｐ２，．．．，ｐｎ が作用している。
更に、図６に示すように、形状測定ローラ５には、回転ロータ４と支持軸６との隙間により変化する圧力を検出するノズル１１ａ，１１ｂが支持軸６の上部と下部に設けられる。ノズル１１ａ，１１ｂはそれぞれ圧力センサー１３ａ，１３ｂに接続され、圧力センサー１３ａは演算器１５の−端子に接続され、圧力センサー１３ｂは演算器１５の＋端子に接続されている。
【０００５】
上述した構成により、圧延板１の平坦度は幅方向の張力分布により知ることができる。すなわち、図５に示すように、支持軸６の内部を圧縮空気が流れており、回転ロータ４のそれぞれに加わる張力分布は面圧ｐ１ ，ｐ２ ，．．．ｐｎとなっている。この面圧ｐ１，ｐ２，．．．ｐｎ のうちのある面圧ｐに注目すると、図６に示すように、支持軸６の内部に圧縮空気が吹き込まれることで回転ロータ４を支持する静圧軸受の回転ロータ４と支持軸６との隙間が変化し、回転ロータ４と上部ノズル１１ａの隙間が小さくなり、回転ロータ４と下部ノズル１１ｂとの隙間が大きくなり、それぞれの隙間の生じる圧力差ΔＰにより面圧ｐが支持される。従って、圧力センサー１３ａ，１３ｂで上下の空気圧を測定し、演算器１５でその差を演算すれば、面圧ｐの大きさに応じた演算結果が得られる。この演算結果は、圧延板１の厚みの厚い部分では面圧が大きくなるため大きな値となり、厚みの薄い部分では面圧が小さくなるため小さな値となり、この値の変化を図４に示した圧延ローラ３を制御する制御部へフィードバックすることにより、圧延板１の板厚をコントロールすることができる。
【０００６】
更に上述した形状測定ローラを改良した平坦度測定手段として、特許文献１が開示され、また圧延された圧延板の平坦度を制御する手段として、特許文献２が開示されている。
【０００７】
特許文献１の「形状測定ローラ」は、図７に示すように、支持軸２２を幅方向に移動させるシフト装置２６と、圧延材１の両端部がそれぞれ回転ロータ２４に接する幅ｘを算出しシフト装置を制御する演算制御器２８とを備え、演算制御器により、接触幅ｘが圧延材端部が接する回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、支持軸を幅方向に所定の距離（好ましくは、回転ロータの幅Ｂの略１／２）移動するものである。
【０００８】
この構成により、回転ロータに作用する圧延板端部の幅が狭い場合でも、ロータの傾きを防止して高い検出精度を保持でき、かつ、狭いロータ幅の場合でもロータと支持軸との干渉を防止でき、これにより全幅の小さい圧延材の場合でも常に全板幅にわたって高精度に形状検出できる。
【０００９】
また、特許文献２の「圧延機のクーラント制御方法及び装置」には、図８に示すように、ワークロール３１から送出される圧延板１の幅方向各部分の伸び率を形状測定ローラ３３で検出して、圧延板幅方向に並んで配置された複数のスプレー３４のそれぞれからワークロールへ噴射するクーラントの量を、幅方向各部分の伸び率の偏差に応じて増減する制御手段３５が開示されている。なおこの図で３２はバックアップロールである。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１３７８３１号公報、「形状測定ローラ」
【特許文献２】特開２０００−５１９１３号公報、「圧延機のクーラント制御方法及び装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した特許文献２に開示された制御手段により、圧延中に圧延した板の平坦度を測定しこれを制御することができる。
しかし、この制御において、特許文献１の形状測定ローラを用いた場合には、接触幅ｘが圧延材端部が接する回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、形状測定ローラをシフトすると、形状測定ローラで形状を検出する位置と、形状制御のためクーラントが噴射されるワークロールの位置とが対応しなくなる問題点があった。
そのため、ワークロールの各部分に噴射されるクーラント量を正確に制御できず、圧延板の全体の幅に亘って精密な形状制御ができない問題点があった。
【００１２】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、接触幅ｘが圧延材端部が接する回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合でも、圧延中に圧延された板の平坦度を全幅に亘って精密に測定でき、かつ測定結果に対応して圧延用ワークロールのロール径を全幅に亘って精密に制御できる圧延機の形状制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、上下のワークロールの間で圧延板を圧延する圧延機の形状制御装置であって、
該圧延機で圧延された圧延板の幅方向の形状精度を所定ピッチＢの測定位置で測定する形状測定ローラと、
前記上下のワークロールの幅方向に前記ピッチＢで配置され各ワークロールの所定の冷却位置にクーラントを噴射する複数の噴射ノズルを有する冷却装置と、
前記形状測定ローラで測定された形状精度に基づく各噴射ノズルのクーラント量を制御する制御装置とを備え、
前記形状測定ローラの測定位置と前記噴射ノズルの冷却位置を、常に幅方向同一位置に対応するように位置決めする、ことを特徴とする圧延機の形状制御装置が提供される。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、圧延機下流側に設けられた水平な支持軸に空気軸受により回転可能に浮動支持されて隣接して配置されかつ前記ピッチＢに等しい幅を有する複数の回転ロータと、該回転ロータ内面の空気圧を検出する圧力検出器と、前記回転ロータを支持軸と共に幅方向に移動させるロータシフト装置と、前記噴射ノズルを幅方向に移動させるノズルシフト装置と、を備え、
圧延材の両端部が回転ロータに接する接触幅ｘを算出し、該接触幅ｘが回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、前記回転ロータ及び支持軸と前記噴射ノズルの両方を幅方向に前記ピッチＢの略１／２移動する。
【発明の効果】
【００１５】
上述した本発明の構成によれば、圧延機で圧延された圧延板の幅方向の形状精度を所定ピッチＢの測定位置で測定する形状測定ローラを備えているので、圧延中に圧延された板の平坦度を全幅に亘って精密に測定できる。
また、上下のワークロールの幅方向に同一のピッチＢで配置され各ワークロールの所定の冷却位置にクーラントを噴射する複数の噴射ノズルを備えているので、形状測定ローラの測定位置に対応する圧延板の幅方向同一位置を噴射ノズルで冷却して、圧延板の全体の幅に亘って精密な形状制御ができる。
さらに、圧延材の両端部が回転ロータに接する接触幅ｘを算出し、該接触幅ｘが回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、前記回転ロータ及び支持軸と前記噴射ノズルの両方を幅方向に前記ピッチＢの略１／２移動するので、両端部の計測幅を常に回転ロータの幅Ｂの１／２より大きくでき、高精度を維持したままで、形状測定ローラの測定位置と噴射ノズルの冷却位置を、圧延板の幅方向同一位置に対応させることができる。
従って、形状測定ローラのシフトの有無にかかわらず、形状測定ローラで形状を検出する位置と、形状制御のためクーラントが噴射されるワークロールの位置とを、常に幅方向同一位置に対応するように位置決めするので、ワークロールの各部分に噴射されるクーラント量を正確に制御でき、圧延板の全体の幅に亘って精密な形状制御ができる。
言い換えれば、検出装置のシフト量と同じ量をシフトすることで、１：１の対応が可能で、クーラント制御誤差を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の形状制御装置を備えた圧延機の全体構成図である。この例において、圧延機４０は、上下のワークロール４２と、これをバックアップする上下のバックアップロール４４を備えた４段圧延機であり、上下のワークロール４２の間で圧延板１を圧延するようになっている。なお本発明において、圧延機４０は４段圧延機に限定されず、６段圧延機、その他の周知の圧延機であってもよい。
【００１８】
本発明の形状制御装置は、圧延機４０の下流側に設置された形状測定ローラ５０、上下のワークロール４２の近傍に設けられた冷却装置６０、及び制御装置７０を備える。
【００１９】
形状測定ローラ５０は、図６及び図７と同様に、複数の回転ロータ５２、圧力検出器５４、及びロータシフト装置５６を備える。
複数の回転ロータ５２は、一定の幅Ｂを有し、圧延機下流側に設けられた水平な支持軸５１に空気軸受により回転可能に浮動支持されて隣接して配置されている。複数の回転ロータ５２の全体幅は、少なくとも対象とする圧延板１の幅より大きく設定されている。
圧力検出器５４は、回転ロータ内面の空気圧を検出する。ロータシフト装置５６は、回転ロータを支持軸と共に幅方向に移動させるアクチュエータ（例えば空圧シリンダ）である。なお、この図において、形状測定ローラ５０及びこれを構成する回転ロータ５２、圧力検出器５４、及びロータシフト装置５６を模式的に示しているが、これらは、特許文献１の「形状測定ローラ」と同一でもよく、或いは同一機能を満たすかぎりで異なる構成でもよい。
上述した構成により、圧延機４０で圧延された圧延板１の幅方向の形状精度（板の平坦度）を、形状測定ローラ５０により全幅に亘って精密に測定することができる。
【００２０】
冷却装置６０は、複数の噴射ノズル６２を有し、上下のワークロール４２の幅方向に回転ロータ５２の幅と同じピッチＢで配置され各ワークロールの所定の冷却位置にクーラントを噴射するようになっている。なおこの例において、冷却装置６０はワークロール４２の上流側に設けられているが、必要により下流側に設けても、上流側と下流側の両方に設けてもよい。
【００２１】
図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。この図において、横方向の１本の一点鎖線は、圧延材１の通過位置を示し、上下方向の２本の一点鎖線は、圧延機とノズルバーの中心を示している。またこの図は、ノズルバーの中心が圧延機の中心から左にシフトしている状態を示している。
【００２２】
冷却装置６０は、複数の噴射ノズル６２が上下のワークロール４２の幅方向に一定のピッチＢで配置された上下のノズルバー６４と、ノズルバー６４を幅方向に水平移動可能に案内するリニアガイド６６と、ノズルバー６４（すなわち噴射ノズル）を幅方向に移動させるノズルシフト装置６８とを備える。
複数の噴射ノズル６２は、上下のワークロール４２の全幅に亘って配置され、かつ流量制御器６３を介して、各ワークロール４２の一定のピッチＢに対応する所定の冷却位置にクーラントを噴射するようになっている。このクーラントの噴射量に応じて、各ワークロール４２の熱膨張量を部分的に低減し、ワークロールのサーマルクラウンを補正することができる。
【００２３】
ノズルシフト装置６８は、この例では、ノズルバー６４の両端部にそれぞれ設けられた直動のアクチュエータ６８ａ（例えば空圧シリンダ）と固定ストッパ６８ｂからなり、その伸張によりノズルバー６４が反対方向の固定ストッパ６８ｂに当接するまで水平移動し、前記ピッチＢの略１／２移動するようになっている。
すなわち、この例では図２のように右側のアクチュエータ６８ａを伸ばし、左側を縮めることにより、ノズルバーの中心を圧延機の中心から左にシフトし、逆に右側のアクチュエータ６８ａを縮め、左側を伸ばすことにより、ノズルバーの中心を圧延機の中心に一致するように右にシフトすることができる。
【００２４】
制御装置７０は、形状測定ローラ５０で測定された形状精度に基づき、流量制御器６３を調節して各噴射ノズル６２のクーラント量を制御する。またこの制御装置７０は、圧延材の両端部が回転ロータに接する接触幅ｘを算出し、この接触幅ｘが回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、回転ロータ５２及び支持軸５１と噴射ノズル６２の両方を幅方向にピッチＢの略１／２移動する。
従って、形状測定ローラのシフトの有無にかかわらず、形状測定ローラ５０の測定位置と噴射ノズル６２の冷却位置は、圧延板１の幅方向同一位置に常に対応するように制御される。
【００２５】
図３は、本発明の原理図である。この図において、（Ａ）は接触幅ｘ１がロータ幅Ｂの１／２よりも広い場合、（Ｂ）は接触幅ｘ１がロータ幅Ｂの１／２よりも狭い場合を示している。
図３Ａに示すように、回転ロータ５２に作用する圧延板端部の幅ｘ１がロータ幅Ｂよりも狭い場合で、その比率ｘ１／Ｂが１／２以上の場合には、回転ロータ５２及び支持軸５１と噴射ノズル６２の両方が所定の原点位置にあり、噴射ノズル６２は、形状測定ローラ５０の測定位置と一致している。従って、この場合、従来同様、その比率ｘ１／Ｂによる補正を行えば、高精度に形状検出ができる。
また、図３Ｂに示すように、比率ｘ１／Ｂが１／２以下の場合には、回転ロータ５２及び支持軸５１と噴射ノズル６２の両方を幅方向に所定の距離（この例ではロータ幅Ｂの１／２）移動することにより、回転ロータに作用する圧延板の両端部の幅ｘ２は、ｘ１＋Ｂ／２となるので、その比率ｘ２／Ｂによる補正を行うことにより、高精度に形状検出ができる。
この場合、回転ロータ５２及び支持軸５１と噴射ノズル６２の両方を移動しているので、形状測定ローラのシフトの有無にかかわらず、形状測定ローラ５０の測定位置と噴射ノズル６２の冷却位置は、圧延板１の幅方向同一位置に常に対応する。
【００２６】
従って、回転ロータに作用する圧延板端部の幅が狭い場合でも、ロータの傾きを防止して高い検出精度を保持でき、かつ、狭いロータ幅の場合でもロータと支持軸との干渉を防止できる。また、ロータの傾きを未然に防止することができることから、ロータ幅を従来の最狭幅（約５０ｍｍ）の半分程度にすることができ、これにより全幅の小さい圧延材の場合でも常に全板幅にわたって高精度に形状検出できるようになる。
また、形状測定ローラのシフトの有無にかかわらず、形状測定ローラで形状を検出する位置と、形状制御のためクーラントが噴射されるワークロールの位置とが常に対応するので、形状測定ローラの各回転ローラへそれぞれ噴射されるクーラント量を正確に制御でき、圧延板の全体の幅に亘って精密な形状制御ができ、常に、１：１の対応が可能で、クーラント制御誤差を回避できる。
【００２７】
上述したように、本発明によれば、冷却液噴射装置（クーラントノズルヘッダー等）をシリンダ等のアクチュエータを使用してシフトすることにより、形状検出ロータ中心とクーラントノズル中心を常に合致させることが可能となり、形状制御精度及び製品品質が向上する。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の形状制御装置を備えた圧延機の全体構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の原理図である。
【図４】従来の形状測定ローラを用いた圧延機の構成図である。
【図５】圧延機が形状測定ローラに及ぼす面圧を示す図である。
【図６】形状測定ローラで用いられる静圧軸受の図である。
【図７】特許文献１の「形状測定ローラ」の構成図である。
【図８】特許文献２の「圧延機のクーラント制御方法及び装置」の構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 圧延板、３ 圧延ローラ、４ 回転ロータ、
５ 形状測定ローラ、６ 支持軸、７ ガイドローラ、
８ａ，８ｂ 支持軸、９ 巻取ロール、
１１ａ，１１ｂ ノズル、１３ａ，１３ｂ 圧力センサー、
１５ 演算制御器、２０ 形状測定ローラ
２２ 支持軸、２４ 回転ローラ、
２６ シフト装置、２８ 演算制御器、
４０ 圧延機、４２ ワークロール、４４ バックアップロール、
５０ 形状測定ローラ、５２ 回転ロータ、
５４ 圧力検出器、５６ ロータシフト装置、
６０ 冷却装置、６２ 噴射ノズル、６３ 流量制御器、
６４ ノズルバー、６６ リニアガイド、
６８ ノズルシフト装置、
６８ａ アクチュエータ（空圧シリンダ）、６８ｂ 固定ストッパ、
７０ 制御装置、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下のワークロールの間で圧延板を圧延する圧延機の形状制御装置であって、
該圧延機で圧延された圧延板の幅方向の形状精度を所定ピッチＢの測定位置で測定する形状測定ローラと、
前記上下のワークロールの幅方向に前記ピッチＢで配置され各ワークロールの所定の冷却位置にクーラントを噴射する複数の噴射ノズルを有する冷却装置と、
前記形状測定ローラで測定された形状精度に基づく各噴射ノズルのクーラント量を制御する制御装置とを備え、
前記形状測定ローラの測定位置と前記噴射ノズルの冷却位置を、常に幅方向同一位置に対応するように位置決めする、ことを特徴とする圧延機の形状制御装置。
【請求項２】
圧延機下流側に設けられた水平な支持軸に空気軸受により回転可能に浮動支持されて隣接して配置されかつ前記ピッチＢに等しい幅を有する複数の回転ロータと、該回転ロータ内面の空気圧を検出する圧力検出器と、前記回転ロータを支持軸と共に幅方向に移動させるロータシフト装置と、前記噴射ノズルを幅方向に移動させるノズルシフト装置と、を備え、
圧延材の両端部が回転ロータに接する接触幅ｘを算出し、該接触幅ｘが回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、前記回転ロータ及び支持軸と前記噴射ノズルの両方を幅方向に前記ピッチＢの略１／２移動する、ことを特徴とする請求項１に記載の圧延機の形状制御装置。
【請求項１】
上下のワークロールの間で圧延板を圧延する圧延機の形状制御装置であって、
該圧延機で圧延された圧延板の幅方向の形状精度を所定ピッチＢの測定位置で測定する形状測定ローラと、
前記上下のワークロールの幅方向に前記ピッチＢで配置され各ワークロールの所定の冷却位置にクーラントを噴射する複数の噴射ノズルを有する冷却装置と、
前記形状測定ローラで測定された形状精度に基づく各噴射ノズルのクーラント量を制御する制御装置とを備え、
前記形状測定ローラの測定位置と前記噴射ノズルの冷却位置を、常に幅方向同一位置に対応するように位置決めする、ことを特徴とする圧延機の形状制御装置。
【請求項２】
圧延機下流側に設けられた水平な支持軸に空気軸受により回転可能に浮動支持されて隣接して配置されかつ前記ピッチＢに等しい幅を有する複数の回転ロータと、該回転ロータ内面の空気圧を検出する圧力検出器と、前記回転ロータを支持軸と共に幅方向に移動させるロータシフト装置と、前記噴射ノズルを幅方向に移動させるノズルシフト装置と、を備え、
圧延材の両端部が回転ロータに接する接触幅ｘを算出し、該接触幅ｘが回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、前記回転ロータ及び支持軸と前記噴射ノズルの両方を幅方向に前記ピッチＢの略１／２移動する、ことを特徴とする請求項１に記載の圧延機の形状制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−９５５２８（Ｐ２００６−９５５２８Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８０８０８（Ｐ２００４−２８０８０８）
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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