JP2000246317A

JP2000246317A - 圧下装置

Info

Publication number: JP2000246317A
Application number: JP11054651A
Authority: JP
Inventors: Akio Suzuki; 章夫鈴木
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】高応答性、省エネルギーおよび小型化等を達
成する。【解決手段】下部圧延ロール１２に接続した油圧シリ
ンダ２０に、サーボモータ３０で駆動される制御用油圧
ポンプ２４が第１油圧管２２を介して接続される。制御
用油圧ポンプ２４に、可変速モータ４２で駆動されるバ
ランス用油圧ポンプ３４が第２油圧管３２を介して接続
される。第１油圧管２２に、制御用油圧ポンプ２４の出
側２４ａに加わる圧延反力Ｐを検出する第１圧力検出器
５２が接続されると共に、第２油圧管３２に、制御用油
圧ポンプ２４の入側２４ｂに加わるバランス圧力Ｐ₁を
検出する第２圧力検出器５４が接続され、両検出器５
２,５４の検出信号は制御装置２６に入力される。制御
装置２６では、第１圧力検出器５２での検出値に、第２
圧力検出器５４での検出値が一致するように可変速モー
タ４２を回転制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、材料のパスライ
ンを挟んで対向する一対のロールの間隙を調整する圧下
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】棒材や板材等の圧延材料を圧延する圧延
機は、圧延材料のパスラインを挟んで対向する一対の圧
延ロールを備え、両圧延ロールの間隙を圧下装置により
圧下量に応じて設定したもとで、両ロール間に材料を通
過させることで該材料を圧延するよう構成されている。

【０００３】しかしながら、前記圧下装置で両圧延ロー
ルの間隙を圧延前(運転前)に設定しても、圧延機での圧
延中(運転中)における圧延機各部の熱膨張、ロールの摩
耗、ロールの偏心、ロール軸受の油膜厚の変化等の圧延
機側要因や、圧延材料の寸法変化、温度や圧延速度によ
る変形抵抗の変化、張力変化等の材料側要因によりロー
ル間隙が変動してしまい、圧延材料の均一な圧延ができ
なくなる。そこで、従来の圧下装置では、前述した各種
の要因によりロール間隙が圧延中に変動したことを検出
し、一方の圧延ロールに対して他方の圧延ロールを近接
・離間移動することでロール間隙を調整して、圧延材料
を均一に圧延する自動板厚制御(ＡＧＣ)を行なうよう構
成されている。このＡＧＣ機能を備える圧下装置は、調
整側の圧延ロールを進退移動させる油圧シリンダと、該
シリンダに接続された油圧ポンプと、油圧シリンダと油
圧ポンプとの間の油圧回路に設けられた油圧サーボ弁
と、ロール間隙を検出する検出手段とから基本的に構成
される。

【０００４】すなわち、前記圧下装置では、前記油圧ポ
ンプを常時駆動した状態で、前記検出手段からのロール
間隙に関するフィードバック信号に基づいて油圧サーボ
弁を制御して、前記油圧シリンダへの作動油の供給量を
可変することで、ロール間隙を一定に保持するよう一方
の圧延ロールの位置を調整している。これにより、圧延
材料の均一な圧延が達成されるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記圧下装置に用いら
れる油圧サーボ弁は非常に精密であるため、作動油中に
混入したゴミ等によるトラブルを生じ易く、作動油の清
浄度を高く維持する必要があり、メンテナンスが煩雑で
あった。また、大規模な油圧発生装置が必要で、コスト
が嵩む難点も指摘される。更に、従来の圧下装置では、
油圧ポンプを常時駆動するので消費エネルギーは大き
く、ランニングコストが嵩む問題もある。しかも、作動
油を常時流通させているために油温上昇が大きく、該作
動油の冷却装置は必須となり、機構が複雑になると共に
大型化やコストの上昇を招いていた。

【０００６】そこで、前述した各種問題に対処するもの
として、前記油圧ポンプを駆動する駆動源としてサーボ
モータを用い、該モータを回転制御して油圧シリンダへ
の作動油の供給量を可変することで、ロール間隙を一定
に保持するよう調整する構成が考えられる。しかるに、
サーボモータの応答性は、加減速トルクと慣性モーメン
トの比により制約されるため、圧延ロールに加わる圧延
反力により油圧ポンプの負荷側(出側)の圧力が上昇する
と、サーボモータの発生トルクが相殺されてしまい、加
減速トルクが減少し、応答性が低下する難点がある。な
お、発生トルクの大きなサーボモータを用いれば、圧延
ロールに加わる圧延反力に抗する力は大きくなるが、一
般的に慣性モーメントはそれ以上大きくなるため、応答
性を向上する効果は少ない。更に、この場合には装置自
体が大型化すると共にコストの高騰を招く問題がある。

【０００７】

【発明の目的】この発明は、前述した従来の技術に内在
している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提
案されたものであって、高応答性、省エネルギーおよび
小型化等を達成し得る圧下装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決し、
所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る圧下装
置は、材料のパスラインを挟んで対向する一対のロール
の間隙を調整する圧下装置であって、前記一方のロール
を他方のロールに対して近接・離間移動させる油圧シリ
ンダと、前記油圧シリンダに出側で接続され、サーボモ
ータにより駆動される制御用油圧ポンプと、前記制御用
油圧ポンプの入側に接続され、可変速モータにより駆動
されるバランス用油圧ポンプと、前記バランス用油圧ポ
ンプから制御用油圧ポンプに加えられた圧力を維持する
アキュームレータと、前記制御用油圧ポンプの出側に加
わる圧力を検出する第１圧力検出器および制御用油圧ポ
ンプの入側に加わる圧力を検出する第２圧力検出器と、
前記第１圧力検出器の検出値に、前記第２圧力検出器の
検出値を一致させるよう前記可変速モータを回転制御す
る制御装置とからなり、前記制御用油圧ポンプの出側と
入側に加わる圧力を一致させたもとで、該制御用油圧ポ
ンプを駆動するサーボモータを制御装置で回転制御し
て、前記油圧シリンダを介して一方のロールの位置調整
を行なうよう構成したことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る圧下装置につ
き、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以
下説明する。なお実施例では、圧下装置を圧延機に用い
た場合で説明するが、本願はこれに限定されるものでな
く、圧延機と略同一の構成を備える矯正機等にも使用す
ることができる。

【００１０】図１は、圧延機における圧下装置の概略構
成を示すものであって、圧延機を構成する一対の圧延ロ
ール１０,１２は、圧延材料１４のパスラインを挟んで
上下に対向配置されており、下部圧延ロール(一方のロ
ール)１２は、上部圧延ロール(他方のロール)１０に対
して近接・離間移動可能に構成されている。また両圧延
ロール１０,１２は、図示しない外部駆動手段により相
互に反対方向に回転駆動されるようになっている。

【００１１】前記下部圧延ロール１２を回転自在に保持
するホルダ１６には、圧下装置１８を構成する油圧シリ
ンダ２０のピストンロッド２０ａが接続され、該シリン
ダ２０への作動油の供給制御により、上部圧延ロール１
０に対して下部圧延ロールを近接・離間移動して、両圧
延ロール１０,１２の間隔を調整するよう構成される。
前記油圧シリンダ２０には、第１油圧管２２を介して制
御用油圧ポンプ２４の出側２４ａが接続されており、該
制御用油圧ポンプ２４は、制御装置２６にサーボアンプ
２８を介して接続するサーボモータ３０により駆動され
るよう構成してある。また制御用油圧ポンプ２４の入側
２４ｂに、第２油圧管３２を介してバランス用油圧ポン
プ３４の出側３４ａが接続されると共に、該バランス用
油圧ポンプ３４の入側３４ｂには、第３油圧管３６を介
して所要量の作動油が貯留されるタンク３８が接続され
ている。更に、バランス用油圧ポンプ３４は、制御装置
２６にインバータ４０を介して接続する可変速モータ４
２により駆動されるようになっている。

【００１２】前記油圧シリンダ２０に、ピストンロッド
２０ａ、すなわち下部圧延ロール１２の現在位置を検出
する位置センサ４４が配設され、該センサ４４からのフ
ィードバック信号が制御装置２６に入力されるようにな
っている。そして、制御装置２６では、位置センサ４４
からのフィードバック信号を受けて、前記制御用油圧ポ
ンプ２４を駆動するサーボモータ３０を回転制御して、
前記油圧シリンダ２０により下部圧延ロール１２の位置
を調整することで、両圧延ロール１０,１２の間隔を一
定に保持するよう構成されている。

【００１３】前記第２油圧管(油圧回路)３２には、バラ
ンス用油圧ポンプ３４から制御用油圧ポンプ２４への作
動油の供給のみを許容する逆止弁４６と、前記制御装置
２６により開閉制御される電磁弁４８とが並列に接続さ
れる。そして、電磁弁４８を開放することで、制御用油
圧ポンプ２４からの作動油をバランス用油圧ポンプ３４
に戻し得るよう構成してある。また、制御用油圧ポンプ
２４と逆止弁４６との間の第２油圧管３２にアキューム
レータ５０が接続され、バランス用油圧ポンプ３４の運
転を停止した状態で、前記制御用油圧ポンプ２４の入側
２４ｂに付与した所定の圧力(バランス圧力Ｐ₁)を維持
し得るよう構成されている。なお、アキュームレータ５
０の容量は、作動油の漏れを考慮して設定さる。

【００１４】前記第１油圧管２２に、前記下部圧延ロー
ル１２を介して油圧シリンダ２０および制御用油圧ポン
プ２４の出側２４ａに加わる圧延反力(圧力)Ｐを検出す
る第１圧力検出器５２が接続され、この第１圧力検出器
５２の検出信号は、前記制御装置２６に入力されるよう
構成される。また前記第２油圧管３２には、制御用油圧
ポンプ２４の入側２４ｂに加わるバランス圧力(圧力)Ｐ
₁を検出する第２圧力検出器５４が接続され、この第２
圧力検出器５４の検出信号は、制御装置２６に入力され
るよう構成される。そして、制御装置２６では、第１圧
力検出器５２での検出値(圧延反力Ｐ)に、第２圧力検出
器５４での検出値(バランス圧力Ｐ₁)が一致するよう
に、前記バランス用油圧ポンプ３４を駆動する可変速モ
ータ４２を回転制御するよう設定されている。

【００１５】なお、前記制御装置２６は、図示しないデ
ータ入力手段を介して入力されるデータ(両圧延ロール
１０,１２の間隙や圧延材料１４の圧延前の厚み寸法等)
に基づいて、圧延機の圧延中に定常的に発生する圧延反
力Ｐを予測する演算手段(図示せず)を備える。そして、
実施例の圧下装置１８では、圧延開始時には演算手段で
予測した圧延反力Ｐと同等のバランス圧力Ｐ₁を制御用
油圧ポンプ２４に反対側から加えることで、圧延開始直
後から下部圧延ロール１２の高応答の位置制御を行ない
得るよう構成してある。

【００１６】

【実施例の作用】次に、前述した実施例に係る圧下装置
の作用につき説明する。圧延機を実働させるのに先立
ち、圧延材料１４の圧下量に合わせて、前記圧下装置１
８の制御用油圧ポンプ２４をサーボモータ３０により駆
動し、上部圧延ロール１０に対して下部圧延ロール１２
を近接・離間移動することで、両ロール１０,１２の間
隙が設定値となるよう設定する。すなわち、前記油圧シ
リンダ２０に配設した位置センサ４４が、予め設定され
た設定値を検出したことを条件として制御装置２６は、
前記サーボモータ３０を停止させる。また前記電磁弁４
８を閉成したもとで、前記バランス用油圧ポンプ３４を
可変速モータ４２により駆動し、前記制御用油圧ポンプ
２４の入側２４ｂに作動油を供給する。そして、前記第
２圧力検出器５４が、前記演算手段で予測された圧延反
力Ｐと一致するバランス圧力Ｐ₁を検出したことを条件
として、前記制御装置２６は可変速モータ４２、すなわ
ちバランス用油圧ポンプ３４の運転を停止することで、
作動油の供給を停止する。なお、バランス用油圧ポンプ
３４から供給された作動油は、前記アキュームレータ５
０に貯えられ、バランス用油圧ポンプ３４の運転を停止
した状態で、所定のバランス圧力Ｐ₁(＝圧延反力Ｐ)が
制御用油圧ポンプ２４の入側２４ｂに加えられている。

【００１７】この状態で、両圧延ロール１０,１２を外
部駆動手段により相互に反対方向に回転駆動すると共
に、両圧延ロール１０,１２の間に圧延材料１４を通過
させることによって、該材料１４の圧延がなされる。こ
のとき、前記下部圧延ロール１２を介して油圧シリンダ
２０および制御用油圧ポンプ２４の出側２４ａに加わる
圧延反力Ｐは、前記バランス用油圧ポンプ３４を介して
付与されたバランス圧力Ｐ ₁と同一であるので、制御用
油圧ポンプ２４は無負荷状態となっている。

【００１８】前記圧延機での圧延中において、前述した
圧延機側または材料側の各種要因により両圧延ロール１
０,１２の間隙が設定値から変動すると、これを前記油
圧シリンダ２０に配設した位置センサ４４が検出し、そ
のフィードバック信号が制御装置２６に入力される。制
御装置２６は、サーボモータ３０を回転制御して制御用
油圧ポンプ２４を駆動し、油圧シリンダ２０への作動油
の供給量を制御することで、上部圧延ロール１０に対し
て下部圧延ロール１２を近接・離間移動して、その間隙
が設定値となるよう調整する(位置センサ４４が設定値
を検出する)。このとき、前記制御用油圧ポンプ２４に
加わる圧延反力Ｐとバランス圧力Ｐ₁とが同一でバラン
スしているので、該制御用油圧ポンプ２４は無負荷状態
となっており、サーボモータ３０による加減速トルクは
下部圧延ロール１２の調整のために有効に用いられ、高
応答での調整が行なわれる。すなわち、圧延機での圧延
中にロール間隙が変動しても、下部圧延ロール１２が高
い応答性で移動調整されてロール間隙が圧下量に応じた
設定値に保持されるから、圧延材料１４の均一な圧延が
達成される。

【００１９】また、下部圧延ロール１２を介して制御用
油圧ポンプ２４に加わる圧延反力Ｐを、該制御用油圧ポ
ンプ２４の反対側からバランス圧力Ｐ₁を加えることで
相殺しているから、制御用油圧ポンプ２４の駆動源とし
てのサーボモータ３０として発生トルクの小さなものを
選定でき、小型化および設備費を低減し得る。しかも、
両圧延ロール１０,１２の間隙が変動したときにのみ制
御用油圧ポンプ２４を駆動しているから、作動油は常時
流通しておらず、作動油の冷却のための装置を省略する
ことができ、機構を簡略化し得る。更には、精密な油圧
サーボ弁を用いていないから、作動油の清浄度を高く維
持する必要はなく、その管理を簡略化することができ
る。

【００２０】前記圧延機の圧延中において、前記第１圧
力検出器５２により検出される圧延反力Ｐが＋側に変動
した場合は、前記制御装置２６が可変速モータ４２を回
転制御してバランス用油圧ポンプ３４を駆動して、第２
圧力検出器５４が圧延反力Ｐと同一のバランス圧力Ｐ₁
を検出するまで、作動油を制御用油圧ポンプ２４の入側
２４ｂ(アキュームレータ５０)に供給する。また、第１
圧力検出器５２により検出される圧延反力Ｐが−側に変
動した場合は、前記制御装置２６が電磁弁４８を開放し
て、第２圧力検出器５４が圧延反力Ｐと同一のバランス
圧力Ｐ₁を検出するまで、アキュームレータ５０の作動
油をバランス用油圧ポンプ３４に戻すよう制御する。こ
れにより、前記制御用油圧ポンプ２４に加わる圧延反力
Ｐとバランス圧力Ｐ₁とが常にバランスして、圧延中に
おけるサーボモータ３０および制御用油圧ポンプ２４に
よる下部圧延ロール１２の位置調整は常に高い応答性で
行なわれる。

【００２１】なお、圧下装置が採用される実施例の圧延
機では、両圧延ロールの圧下量に応じた間隙の設定と、
圧延機の圧延中における間隙調整とを同一の圧下装置に
より行なう場合で説明したが、本願はこれに限定される
ものでない。例えば、圧延材料のパスラインに対して上
下の圧延ロールの夫々を近接・離間移動可能に構成し、
上部圧延ロールに接続した適宜の圧下装置により両圧延
ロールの圧下量に応じた間隙の設定を行なうよう構成し
た圧延機において、下部圧延ロールに実施例に係る圧下
装置を接続して圧延中における間隙調整を行なうように
してもよい。また実施例の圧下装置が配設される圧延ロ
ールは、下部側に限らず上部側であってもよい。更に、
実施例では圧延ロールの姿勢が回転軸を水平とした場合
で説明したが、該ロールが回転軸を垂直の姿勢で配置さ
れるものであってもよい。

【００２２】また、実施例ではバランス用油圧ポンプを
駆動する駆動源としてインバータを備えた可変速モータ
を用いたが、サーボモータに替えることも可能である。
なお、油圧回路に接続される逆止弁と電磁弁とを省略
し、バランス圧力を付与するためのバランス用油圧ポン
プについては常時駆動とする構成を採用することもでき
る。また、図１ではラム式シリンダを図示して説明した
が、本願は図２に部分的に示すピストン式シリンダにも
適用し得ることは云うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る圧下装
置では、他方のロールに対して近接・離間移動される一
方のロールを介して制御用油圧ポンプに加わる圧力と同
一の圧力を反対側から制御用油圧ポンプに加えること
で、該制御用油圧ポンプを無負荷状態としたもとでサー
ボモータにより駆動するよう構成したから、サーボモー
タにより一方のロールを高い応答性で調整し得る。すな
わち、サーボモータとしては、発生トルクが必要最小限
のものを選定できるので、小型化を図り得ると共に設備
費を低減することができる。また、油圧サーボ弁を使用
しないので、作動油の清浄度の管理が容易で、メンテナ
ンスが簡単となる。

【００２４】前記制御用油圧ポンプやバランス用油圧ポ
ンプを常時駆動する必要はないので、省エネルギーを達
成し得ると共に、油温上昇が少ないので冷却装置等も不
要となる利点がある。更に、設備を簡潔かつ小型化し得
るので、圧下装置の設置が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係る圧下装置の概略構
成図である。

【図２】本発明の好適な別の実施例に係る圧下装置の要
部概略構成図である。

【符号の説明】

１０上部圧延ロール(他方のロール) １２下部圧延ロール(一方のロール) １４圧延材料２０油圧シリンダ２４制御用油圧ポンプ２４ａ出側２４ｂ入側２６制御装置３０サーボモータ３２第２油圧管(油圧回路) ３４バランス用油圧ポンプ４２可変速モータ４６逆止弁４８電磁弁５０アキュームレータ５２第１圧力検出器５４第２圧力検出器Ｐ圧延反力Ｐ₁ バランス圧力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】材料(14)のパスラインを挟んで対向する
一対のロール(10,12)の間隙を調整する圧下装置であっ
て、前記一方のロール(12)を他方のロール(10)に対して
近接・離間移動させる油圧シリンダ(20)と、前記油圧シ
リンダ(20)に出側(24a)で接続され、サーボモータ(30)
により駆動される制御用油圧ポンプ(24)と、前記制御用
油圧ポンプ(24)の入側(24b)に接続され、可変速モータ
(42)により駆動されるバランス用油圧ポンプ(34)と、前
記バランス用油圧ポンプ(34)から制御用油圧ポンプ(24)
に加えられた圧力(P₁)を維持するアキュームレータ(50)
と、前記制御用油圧ポンプ(24)の出側(24a)に加わる圧
力(P)を検出する第１圧力検出器(52)および制御用油圧
ポンプ(24)の入側(24b)に加わる圧力(P₁)を検出する第
２圧力検出器(54)と、前記第１圧力検出器(52)の検出値
に、前記第２圧力検出器(54)の検出値を一致させるよう
前記可変速モータ(42)を回転制御する制御装置(26)とか
らなり、前記制御用油圧ポンプ(24)の出側(24a)と入側
(24b)に加わる圧力(P,P₁)を一致させたもとで、該制御
用油圧ポンプ(24)を駆動するサーボモータ(30)を制御装
置(26)で回転制御して、前記油圧シリンダ(20)を介して
一方のロール(12)の位置調整を行なうよう構成したこと
を特徴とする圧下装置。
【請求項２】前記制御用油圧ポンプ(24)とバランス用
油圧ポンプ(34)との間の油圧回路(32)に、バランス用油
圧ポンプ(34)から制御用油圧ポンプ(24)ヘの作動油の供
給のみを許容する逆止弁(46)および制御装置(26)により
開閉制御される電磁弁(48)を並列に接続した請求項１記
載の圧下装置。