形状検出装置

【課題】形状検出ロールの耐久性を維持しつつ垂直荷重の漏れ量を抑制して、圧力センサでの測定精度を向上させる。
【解決手段】ケーシング７の内壁１４であって、圧力センサ６に対向する対向壁部１４ａにケーシング７の肉厚を薄くするように溝部１５を形成する。孔２５の内壁３１であって、圧力センサ６に対向する対向壁部３１ａに、内壁３１からロール本体５の外周面までの距離を短くするように溝部１５を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延材の形状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧延材を圧延する圧延ラインに配置され、圧延材の表面に接触するように配置された形状検出ロールにより圧延材の形状を測定する形状検出装置として特許文献１や特許文献２のものが知られている。
特許文献１の形状検出ロールは回転自在なロール本体を有している。ロール本体の外周面に凹部が形成され、この凹部に圧力センサが埋め込まれている。そして、ロール本体の回転時において、前記凹部による圧延材の疵や損傷を防止するために、ロール本体にはその外周部及び凹部を覆うように筒状のケーシングが嵌め込まれている。
【０００３】
ロール本体に対するケーシングの嵌め込みは、ケーシングの温度を高くした状態で当該ケーシングをロール本体に嵌め込んだ後、嵌め込んだケーシングを冷却するという焼き嵌め方法が採用されている。
また、特許文献２の形状検出ロールは、特許文献１と同様にロール本体を有していて、ロール本体にその側面（側方）からロール本体の軸心に沿って孔が設けられている。この孔内に圧力センサが埋め込まれている。なお、特許文献２の形状検出装置では、前記特許文献１のようにロール本体の外周面側に凹部を形成しないのでケーシングは設けられていない。
【特許文献１】特開２０００−８８５６４号公報
【特許文献２】特表２００５−５１５４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の形状検出装置では、圧延材をケーシング上に通過させ、そのときの圧延材の垂直荷重を凹部に設けられた圧力センサで検出することにより、圧延材の幅方向の張力分布を求めている。
ケーシングの厚みが大きいと、ケーシングにかかった垂直荷重が水平方向（幅方向）にも分散して伝わりやすくなる（言い換えれば、垂直荷重の漏れ量が増加する）ため圧力センサが感知する垂直荷重値が真値よりも小さくなり、正確な垂直荷重を測定することが難しくなる。そこで、ケーシングの厚みを薄くすることで垂直荷重の漏れを防止することが考えられるが、そうすると、圧延材がケーシング上を通過したとき、圧延材からの熱が伝わってケーシングの全体が高温になり、焼き嵌めによるケーシングの圧着力が弱まってケーシングがロール本体から緩む恐れがある。
【０００５】
特許文献２の形状検出装置では、圧延材の垂直荷重をロール本体を介して孔内に設けられた圧力センサで検出することにより、圧延材の幅方向の張力分布を求めることができる。
前記孔の内壁からロール本体の外周面までの距離が大きいと、特許文献１の形状検出装置と同様に、垂直荷重の漏れ量が増加して、正確な垂直荷重を測定することが難しくなる。そこで、孔の内壁からロール本体の外周面までの距離を短くすべく前記孔をロール本体の外周面寄りに設けることが考えられるが、そうすると、ロール本体の表面が孔に沿って大きく撓みやすくなり、耐久性が低下する問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、形状検出ロールの耐久性を維持しつつ垂直荷重の漏れ量を抑制可能な形状検出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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、移送されている圧延材の幅方向に軸心を向けて回転自在に支持されたロール本体と、このロール本体の外周面に形成された凹部に埋め込まれた圧力センサと、ロール本体の外周面と前記凹部とを共に覆うケーシングとを有する形状検出ロールを備えた圧延材の形状検出装置において、前記ケーシングの内壁であって前記圧力センサに対向する対向壁部に、ケーシングの肉厚を薄くするように、溝部を形成している点にある。
【０００８】
これによれば、圧力センサに対向する対向壁部に溝部を形成しているため、溝部を形成した部分のケーシングの厚みが薄くなる。ケーシングの厚みを薄くすることで、垂直荷重を水平方向（幅方向）に伝達する部分の面積（体積）が小さくなり、これにより、垂直荷重が分散しにくくなり、漏れ量を抑制することができる。即ち、垂直荷重をケーシングにかけたときに、幅方向に分散しようとする垂直荷重を溝部によってカットするので、ケーシングにかかった垂直荷重を圧力センサで正確に感知することができる。
しかも、溝部を形成した部分以外のケーシングの厚みは、大きい状態に維持することができるので、焼き嵌めによるケーシングの圧着力を強い状態に維持することができ、ケーシングがロール本体から緩むことがない。
【０００９】
本発明における課題解決のための他の技術的手段は、移送されている圧延材の幅方向に軸心を向けて回転自在に支持されたロール本体と、このロール本体の側方からロール本体の軸心方向に沿って設けられた孔に埋め込まれた圧力センサとを有する形状検出ロールを備えた圧延材の形状検出装置において、前記孔の内壁であって前記圧力センサに対向する対向壁部に、前記内壁からロール本体の外周面までの距離を短くするように、溝部を形成している点にある。
これによれば、圧力センサと対向する孔の対向壁部に溝部を形成しているので、内壁の対向壁部からロール本体の外周面までの距離が短くなる（ロール本体の厚みが薄くなる）。このようにすることで、垂直荷重を水平方向に伝達する部分の面積（体積）が小さくなり、これにより、垂直荷重が分散しにくくなり、漏れ量を抑制することができる。
【００１０】
即ち、垂直荷重をロール本体にかけたときに、幅方向に分散しようとする垂直荷重を溝部によってカットするので、ロール本体にかかった垂直荷重を圧力センサで正確に感知することができる。しかも、溝部を形成していない内壁からロール本体の外周面までの距離は確保することができるので、ロール本体の表面が撓みやすくなることがなく、耐久性が低下することもない。
前記対向壁部にロール本体の外周方向に延設された溝部が形成されており、前記圧力センサの両側に前記溝部が配置されていることが好ましい。
【００１１】
前記溝部は、圧力センサを取り囲むように、前記対向壁部に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、形状検出ロールの構造的な強度を維持しつつ垂直荷重の漏れ量を抑制でき、圧延材における幅方向の測定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の第１実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の形状検出装置１は、圧延材２を圧延する圧延ラインに配置されるもので、例えば、圧延機３の出側に配置されている。この形状検出装置１は、移送されている圧延材の垂直荷重を測定してその垂直荷重から圧延材の張力を求め、張力値から圧延材の形状を連続的に検出するものである。
この形状検出装置１は、圧延材２の表面に接触可能な形状検出ロール４を有している。図２に示すように、形状検出ロール４は、ロール本体５と、圧力センサ６と、ケーシング７とを備えている。ロール本体５は、ソリッド型のもので円柱状に形成されている。このロール本体５はその軸心を圧延材２の幅方向に向けて配置されていて、支持台８に回転自在に支持されている。ロール本体５の表面には、軸心方向に所定の間隔をおいて複数の凹部１０が形成されていると共に、周方向にも所定の間隔をおいて複数の凹部１０が形成されている。各凹部１０内に圧力センサ６が埋め込まれている。
【００１４】
詳しくは、図３，４に示すように、圧力センサ６の圧力感知部１１をロール本体５の表面側に向けた状態で、当該圧力センサ６が凹部１０内に載置されており、圧力センサ６廻りの側壁と凹部１０の側壁との間には空隙１２が設けられている。
圧力センサ６の圧力感知部１１側には、圧力センサ６を覆うセンサカバー１３が設けられている。このセンサカバー１３と圧力センサ６とを、図示しないボルト等の締結具でロール本体５に締め付けることによって、センサカバー１３及び圧力センサ６は凹部１０内に固定されている。
【００１５】
センサカバー１３は凹部１０と略同じ大きさであって凹部１０に嵌め込まれている。図３に示すように、センサカバー１３を凹部１０に嵌合した状態では、センサカバー１３の外周縁部と凹部１０の側壁との間には僅かな隙間Ｓが設けられている。なお、センサカバー１３の外周縁部と凹部１０の側壁との間に隙間Ｓが生じないように、センサカバー１３を凹部１０に密着状に嵌め込むようにしてもよい。
圧力センサ６が配置された凹部１０及びロール本体５の表面を覆うように、ロール本体５には筒状のケーシング７が嵌め込まれている。ロール本体５へのケーシング７の嵌め込みは、凹部１０内に圧力センサ６を固定しておき、ケーシング７の温度を高くしてケーシング７を熱膨張させた状態で、当該ケーシング７をロール本体５に外嵌し、その後、熱膨張したケーシング７を冷却することにより行っている。
【００１６】
以下、形状検出ロール４の内部構造について詳しく説明する。なお、説明の便宜上、図３，５に示すように、前記軸心方向を左右方向（幅方向）とし、軸心方向に直交する方向であって図３の紙面貫通方向を前後方向とする。
ケーシング７の内壁１４には溝部１５が形成されている。詳しくは、ケーシング７の内壁１４の一部であって圧力センサ６に対向している対向壁部１４ａに溝部１５が形成されている。
図３〜５に示すように、溝部１５は、ケーシング７の周方向（前後方向）に延設されていて圧力センサ６の左右両側に２つ配置されている。各溝部１５は、圧力センサ６の左右側壁側に位置する左右の空隙１２（センサカバー１３の左右端部）の直上に位置している。言い換えれば、各溝部１５は、軸心方向（左右方向）において圧力センサ６の圧力感知部１１とオーバラップしない位置に配置されている（圧力センサ６の圧力感知部１１の直上ではなく当該圧力感知部１１からは軸心方向にずれた位置に配置されている）。
【００１７】
このように溝部１５を圧力センサ６の圧力感知部１１の直上ではなく圧力センサ６の左右側壁の両側近傍に配置することによって、圧力センサ６の直上で受けた圧延材２の垂直荷重を漏れなく圧力感知部１１で感知することができる。
各溝部１５は、ケーシング７の内壁１４を所定の幅で前後に亘って切り欠くことにより構成されたもので、側面視でその縁が円弧状、正面視でその縁がコの字状となっている。各溝部１５の左右幅は左右の空隙１２の幅と略同じに設定され、溝部１５の前後幅は圧力センサ６の前後幅又は凹部１０の前後幅よりも大きくなっている。
【００１８】
以上、形状検出装置１によれば、圧延機３で圧延されて下流側に移送される圧延材２の表面にケーシング７の外周面を接触させ、圧延材２の垂直荷重をケーシング７を介して圧力センサ６で検出することによって、圧延材２の張力を算出し、張力から圧延材２の幅方向の形状を検出することができる。
図２〜５に示すように、本発明では対向壁部１４ａに溝部１５を設けたので、溝部１５を形成した部分のケーシング７の厚みを薄くすることができる。ケーシング７の厚みを薄くすることで、垂直荷重を幅方向に伝達する部分の面積（体積）が小さくなり、これにより、垂直荷重が分散しにくくなり、漏れ量を抑制することができる。
【００１９】
対向壁部１４ａに溝部１５を設けた本発明の形状検出装置１と、対向壁部１４ａに溝部１５を設けていない従来の形状検出装置１とについて、それぞれのケーシング７の厚みを１．０ｍｍ〜５．０ｍｍまで変化させ、当該ケーシング７に所定の垂直荷重を掛けた場合の圧力センサ６の出力感知度を調べる実験を行った。
実験の結果、従来の形状検出装置１と比べ溝を設けた本発明の形状検出装置１では、圧力センサ６の出力値はケーシング７に掛けた実際の垂直荷重に近い値を示した。即ち、本発明の形状検出装置１では、従来の形状検出装置１に比べ圧力センサ６の感度が低下しなかった。
【００２０】
したがって、本発明の形状検出装置１によれば、正確な垂直荷重を測定することができると共に、溝部１５を形成した部分以外のケーシング７の厚みは、大きい状態に維持することができ、焼き嵌めによるケーシング７の圧着力を強い状態に維持することができる。
［第２実施形態］
図６〜８は、本発明の形状検出装置の第２実施形態を示している。
図６に示すように、形状検出装置１は、ロール本体５と圧力センサ６とを備えている。このロール本体５は、ソリッド型のもので円柱状に形成されている。ロール本体５には複数の孔２５が設けられている。
【００２１】
詳しくは、図７，８に示すように、孔２５はロール本体５の側方からロール本体５の軸心方向に沿って中途部まで延設されており、各孔２５はロール本体５の周方向に沿って複数配置されている。各孔２５内には圧力センサ６又はケース３３を当該孔２５内で固定するくさび部材２９を押し込むことができるようになっている。
なお、前記孔２５はロール本体５の軸心方向中途部まで延びているが、この孔２５はロール本体５を軸心方向に貫通する貫通孔であってもよい。
圧力センサ６は孔２５内に配置されており、圧力センサ６は、当該圧力センサ６を上下に挟み込んで圧力センサ６を水平に保つ上下挟持片２７Ｕ，２７Ｄを有するケース３３内に配置されている。下挟持片２７Ｄの下側には、くさび部材２９のくさび面２９ａと平行な傾斜面３０が形成されている。この下挟持片２７Ｄの傾斜面３０と、くさび部材２９のくさび面２９ａとが対向するように、くさび溝２６内にくさび部材２９を配置して当該くさび部材２９を下挟持片２７Ｄに対して打つことによって、圧力センサ６は孔２５内で固定される。
【００２２】
孔２５の内壁３１であって圧力センサ６と対向する対向壁部３１ａには溝部１５が形成されている。この溝部１５は、ロール本体５の周方向に延設されたものであって、圧力センサ６の左右両側に配置されている。各溝部１５は、上挟持部２７Ｕの直上に配置されていて、軸心方向において圧力センサ６とオーバラップしない位置に配置されている。
即ち、第１実施形態と同様に、溝部１５は、圧力センサ６の圧力感知部１１の直上ではなく当該圧力感知部１１からは軸心方向にずれた位置に配置されている。各溝部１５は、ロール本体５の内壁３１（孔２５の内壁３１）を所定の幅で前後に亘って切り欠くことにより構成されたもので、側面視でその縁が円弧状、正面視でその縁がコの字状となっている。
【００２３】
第２実施形態の形状検出装置によれば、圧力センサ６と対向する孔２５の対向壁部３１ａに溝部１５を形成しているので、内壁３１の対向壁部３１ａからロール本体５の外周面までの距離が短くなる。これにより、垂直荷重の漏れ量を抑制することができる。溝部１５を形成していない内壁３１からロール本体５の外周面までの距離は確保することができるので、ロール本体５の耐久性が低下することはない。
本発明の形状検出装置は上記の実施形態に限定されない。上記の実施形態では圧力センサ６の軸方向両側に溝部１５を配置していたが、図９に示すように圧力センサ６を取り囲むように、ケーシング７の対向壁部１４ａに形成してもよいし、孔２５の対向壁部３１に形成してもよい。
【００２４】
第１実施形態では、各溝部１５の左右幅を左右の空隙１２の幅と同じように設定しているが、各溝部１５の左右幅を左右の空隙１２の幅よりも大きく設定してもよい。
第１実施形態では、溝部１５はセンサカバー１３の直上に配置され、軸心方向において圧力センサ６とオーバラップしない位置に配置されているが、左右に配置した溝部１５間においてセンサカバー１３とケーシング７の内壁１４とが接触する接触部分を確保できれば（言い換えれば、左右に配置した溝部１５によって対向壁部１４ａの全体が軸方向に亘って完全に分断されず、対向壁部１４ａに垂直荷重を伝達する伝達部分を確保できれば）、溝部１５を圧力センサ６とオーバラップするように配置してもよい。
【００２５】
第２実施形態では、溝部１５は上挟持部２７Ｕの直上に配置され、軸心方向において圧力センサ６とオーバラップしない位置に配置されているが、左右に配置した溝部１５間において上挟持部２７Ｕとロール本体５の内壁３１とが接触する接触部分を確保できれば、
溝部１５を圧力センサ６とオーバラップするように配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】形状検出装置の配置図である。
【図２】第１実施形態の検出装置における形状検出ロールの正面図である。
【図３】形状検出ロールの正面断面図である。
【図４】形状検出ロールの側面断面図である。
【図５】ケーシングの概略平面図である。
【図６】第２実施形態の検出装置における形状検出ロールの平面図である。
【図７】形状検出ロールの正面断面図である。
【図８】形状検出ロールの側面断面図である。
【図９】溝部の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１形状検出装置
２圧延材
４形状検出ロール
５ロール本体
６圧力センサ
７ケーシング
１０凹部
１４内壁
１４ａ対向壁部
２５孔
３１孔の内壁
３１ａ対向壁部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
移送されている圧延材の幅方向に軸心を向けて回転自在に支持されたロール本体と、このロール本体の外周面に形成された凹部に埋め込まれた圧力センサと、ロール本体の外周面と前記凹部とを共に覆うケーシングとを有する形状検出ロールを備えた形状検出装置において、
前記ケーシングの内壁であって前記圧力センサに対向する対向壁部に、ケーシングの肉厚を薄くするように、溝部を形成していることを特徴とする形状検出装置。
【請求項２】
移送されている圧延材の幅方向に軸心を向けて回転自在に支持されたロール本体と、このロール本体の側方からロール本体の軸心方向に沿って設けられた孔に埋め込まれた圧力センサとを有する形状検出ロールを備えた形状検出装置において、
前記孔の内壁であって前記圧力センサに対向する対向壁部に、前記内壁からロール本体の外周面までの距離を短くするように、溝部を形成していることを特徴とする形状検出装置。
【請求項３】
前記対向壁部にロール本体の外周方向に延設された溝部が形成されており、前記圧力センサの両側に前記溝部が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の形状検出装置。
【請求項４】
前記溝部は、圧力センサを取り囲むように、前記対向壁部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の形状検出装置。

【図１】