JP2002035832A - 圧延設備の形状検出装置、及び、圧延設備における形状検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形品の実際の伸び率分布を圧延機側に精度
よく反映させ、成形品の品質を良好に保つことを目的と
する。 【解決手段】 圧延設備１に備えられた形状検出装置１
０は、コイル３の前段で成形品Ｐの幅方向における張力
分布を計測する張力計測ユニット１１と、成形品Ｐの幅
方向における複数箇所で、測定光出射部１６と成形品Ｐ
を巻き取ったコイル３の表面との間の距離を計測するコ
イル形状検出ユニット１５と、コイル形状検出ユニット
１５による計測値を張力分布に換算し、得られた張力分
布を用いて張力計測ユニット１１によって検出された張
力分布を補正する演算処理部２０とを備える。これによ
り、所定の被圧延材Ｓを圧延し、圧延された成形品Ｐを
コイル３に巻き取る際に、成形品Ｐの実際の伸び率分布
を圧延機２側に精度よく反映させ、成形品Ｐの品質を良
好に保つことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延設備の形状検
出装置、及び、圧延設備における形状検出方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、鋼板等の被圧延材を圧延し、
薄板帯状の成形品を得るための設備として、例えば、図
６に示すような圧延設備が知られている。同図に示す圧
延設備１０１は、帯状鋼板等の被圧延材Ｓを圧延する圧
延機１０２と、圧延機１０２によって圧延された成形品
Ｐを巻き取るコイル（テンションリール）１０３とを含
む。また、圧延機１０２とコイル１０３との間には、ロ
ーラテーブル１０４と、形状検出装置１０５とが順番に
配置されている。このように構成された圧延設備１０１
では、圧延機１０２によって圧延された成形品Ｐをコイ
ル１０３に巻き取る間、形状検出装置１０５によって成
形品Ｐの幅方向における張力分布が計測される。そし
て、成形品Ｐの幅方向における張力分布、すなわち、成
形品Ｐの伸び率分布が一定となるように、圧延機１０２
の図示しないベンダシリンダやレベリング機構といった
ロールギャップ補正機構が制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように構成された従来の圧延設備には、次のような問
題点が存在していた。すなわち、上述した圧延設備１０
１にて被圧延材Ｓを圧延する場合、被圧延材Ｓの材質、
厚さ、幅等によっては、圧延された成形品Ｐを巻き取っ
たコイル１０３の全体の形状（以下、適宜「コイルの巻
取り形状」という）が、図７に示すように、いわゆるク
ラウン状になってしまったり、図８に示すように、円錐
台状になってしまったりすることがある。これらの場
合、成形品Ｐの幅方向（コイル１０３の軸方向）におい
て、成形品Ｐを巻き取ったコイル１０３の全体の外径は
一定とはならない。そして、コイル１０３の巻取り形状
が、例えばクラウン状であると、図９に示すように、成
形品Ｐの両縁部における展開長さＬに対して、成形品Ｐ
の幅方向における中央部の展開長さＬｃが短くなる。

【０００４】このため、成形品Ｐの幅方向における実際
の張力分布は、コイル１０３の前段に配置された形状検
出装置１０５によって計測される成形品Ｐの張力分布と
は異なることになる。そして、形状検出装置１０５によ
って計測された張力分布と、実際の成形品Ｐの張力分布
との乖離は、成形品Ｐをコイル１０３に巻き取っていく
に従って著しく大きくなってしまう。従って、従来の圧
延設備１０１では、形状検出装置１０５を用いても、成
形品Ｐの幅方向における張力分布、すなわち、実際の伸
び率分布を圧延機１０２側に精度よく反映させることが
できず、結果的に、成形品Ｐの品質を良好に保つことが
困難となっていた。

【０００５】そこで、本発明は、成形品の実際の伸び率
分布を圧延機側に精度よく反映させ、成形品の品質を良
好に保つことを可能とする圧延設備の形状検出装置、及
び、圧延設備における形状検出方法の提供を目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
による圧延設備の形状検出装置は、所定の被圧延材を圧
延し、圧延された成形品をコイルに巻き取り可能な圧延
設備に適用され、成形品の形状を検出する形状検出装置
であって、コイルの前段に配置されており、成形品の幅
方向における張力分布を計測する張力計測ユニットと、
成形品の幅方向における複数箇所で、成形品を巻き取っ
たコイルの外径を計測可能なコイル形状検出ユニット
と、コイル形状検出ユニットによる計測値を張力分布に
換算し、得られた張力分布を用いて張力計測ユニットに
よって検出された張力分布を補正する演算処理部とを備
えることを特徴とする。

【０００７】この形状検出装置は、例えば、冷間圧延等
を行う圧延設備に適用すると好適なものである。この場
合、圧延設備は、帯状鋼板等の被圧延材を圧延し、圧延
された成形品をコイルに巻き取り可能である。そして、
形状検出装置は、張力計測ユニット、コイル形状検出ユ
ニット、及び、演算処理部を備える。張力計測ユニット
は、例えば、軸方向に配設された複数の荷重センサを有
するロール状部材からなり、圧延設備のコイルの前段に
配置される。張力計測ユニットは、成形品の下面等と接
触する状態で被圧延材の圧延速度と同期しながら回転
し、成形品の幅方向における張力分布を計測する。

【０００８】また、コイル形状検出ユニットは、成形品
の幅方向、すなわち、コイルの軸方向における複数箇所
で、成形品を巻き取った状態のコイルの外径を計測可能
である。これら張力計測ユニット及びコイル形状検出ユ
ニットの計測値は、演算処理部に送られる。演算処理部
は、コイル形状検出ユニットによる計測値を張力分布に
換算し、得られた張力分布を用いて張力計測ユニットに
よって検出された張力分布を補正する。

【０００９】この結果、この形状検出装置を用いれば、
成形品を巻き取ったコイルの全体の形状が、例えば、ク
ラウン状や円錐台状等に変形したとしても、コイルに巻
き取られた状態の成形品の幅方向における張力分布によ
って、コイル前段の張力計測ユニットで計測された成形
品の張力分布を補正し、張力計測ユニットで計測された
張力分布と、実際の成形品の張力分布との乖離を効果的
に低減させることができる。この結果、成形品の実際の
伸び率分布を圧延機側に精度よく反映させることが可能
となり、成形品の品質を良好に保つことが可能となる。

【００１０】この場合、コイル形状検出ユニットは、少
なくとも一の測定光出射部を有するレーザ変位計からな
ると好ましい。

【００１１】このような構成を採用すれば、成形品を巻
き取ったコイルの外径を極めて正確に計測することがで
きる。なお、レーザ変位計の測定光出射部の数（チャン
ネル数）は、対象となる被圧延材の幅や、必要な計測精
度等に応じて任意に定めることができる。

【００１２】更に、コイル形状検出ユニットは、コイル
に巻き取られた成形品の表面と接触する接触子を備えた
接触式変位計からなるものであってもよい。

【００１３】このような構成を採用しても、成形品を巻
き取ったコイルの外径を正確に計測することができ、か
つ、形状検出装置のコストを容易に低減することが可能
となる。また、このような構成は、圧延設備の周囲環境
が、レーザ変位計等の非接触式変位計に適さない場合に
特に好適である。

【００１４】また、コイル形状検出ユニットをコイルの
軸方向に沿って移動させる移動機構を更に備えると好ま
しい。

【００１５】このような構成のもとでは、移動機構によ
ってコイル形状検出ユニット（レーザ変位計、又は、接
触式変位計）をコイルの軸方向、すなわち、成形品の幅
方向に移動させながら、複数箇所で成形品を巻き取った
コイルの外径を計測する。従って、必要な計測精度を満
たす範囲内でレーザ変位計の測定光出射部の数や、接触
式変位計の接触子の数を減らすことが可能となる。この
結果、形状検出装置のコストを容易に低減することがで
きる。

【００１６】請求項５に記載の本発明による圧延設備に
おける形状検出方法は、所定の被圧延材を圧延し、圧延
された成形品をコイルに巻き取り可能な圧延設備に適用
され、成形品の形状を検出する際に適用される形状検出
方法であって、コイルの前段で成形品の幅方向における
張力分布を計測すると共に、成形品の幅方向における複
数箇所で成形品を巻き取ったコイルの外径を計測し、計
測されたコイルの外径を張力分布に換算し、得られた張
力分布を用いてコイルの前段で検出された張力分布を補
正することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による圧
延設備の形状検出装置、及び、圧延設備における形状検
出方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

【００１８】〔第１実施形態〕図１は、本発明による形
状検出装置を適用した圧延設備の一例を模式的に示す斜
視図である。まず、同図に示す圧延設備１について説明
すると、圧延設備１は、冷間圧延等に適用すると好適な
ものである。圧延設備１は、一対のワークローラ等を有
し、帯状鋼板等の被圧延材Ｓを圧延する圧延機２と、圧
延機２によって圧延された成形品Ｐを巻き取るコイル
（テンションリール）３とを含む。また、圧延機２とコ
イル３との間には、ローラテーブル４が配置されてい
る。

【００１９】このような圧延設備１に適用される形状検
出装置１０は、張力計測ユニット１１、コイル形状検出
ユニット１５、及び、演算処理部２０を備える。張力計
測ユニット１１は、例えば、軸方向に配設された複数の
荷重センサを有するロール状部材として構成され、圧延
機２から繰り出される成形品Ｐの下面と接触するよう
に、コイル３の前段に配置される。また、張力計測ユニ
ット１１は、成形品Ｐの幅方向に延びる回転軸を有し、
この回転軸には、図示しない駆動モータが連結される。
圧延設備１による圧延作業が行われる間、張力計測ユニ
ット１１は、被圧延材Ｓの圧延速度と同期するように回
転させられ、圧延機２から繰り出された成形品Ｐの幅方
向における張力分布を計測する。そして、張力計測ユニ
ット１１で計測された成形品Ｐの幅方向における張力分
布を示す信号は、演算処理部２０に送られる。

【００２０】一方、コイル形状検出ユニット１５は、コ
イル３のほぼ真上に、コイル３の中心軸から所定の距離
を隔てた状態で配置（固定）される。本実施形態では、
コイル形状検出ユニット１５として、レーザ変位計が用
いられている。コイル形状検出ユニット１５は、コイル
３の軸方向に配設された複数の測定光出射部１６と、図
示しないレーザ発生源及び受光部等とを有する。コイル
形状検出ユニット１５として、このようなレーザ変位計
を用いれば、成形品Ｐを巻き取ったコイル３の外径を極
めて正確に計測することができる。なお、レーザ変位計
の測定光出射部１６の数（チャンネル数）は、対象とな
る被圧延材Ｓの幅や、必要な計測精度等に応じて任意に
定められる。

【００２１】コイル形状検出ユニット１５は、レーザ発
生源から発生されたレーザ光を参照光と測定光とに分光
させ、コイル３に巻き取られている成形品Ｐの表面に向
けて複数の測定光出射部１６から測定光を出射させる。
各測定光出射部１６から出射された測定光は、コイル３
に巻き取られた成形品Ｐで反射され、コイル形状検出ユ
ニット１５の受光部に入射する。そして、コイル形状検
出ユニット１５は、受光部への測定光と参照光との入射
タイミング等に基づいて、各測定光出射部１６と、コイ
ル３に巻き取られている成形品Ｐの表面との間の距離を
計測し、計測値を示す信号を演算処理部２０に送出す
る。ここで、上述したように、各測定光出射部１６とコ
イル３の中心軸との間の距離は一定である。従って、本
実施形態において、コイル形状検出ユニット１５は、実
質的に、成形品Ｐの幅方向（コイル３の軸方向）におけ
る複数箇所で成形品Ｐを巻き取った状態のコイル３の外
径を計測することになる。

【００２２】演算処理部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、及び、記憶装置等（何れも図示省略）を有する。そ
して、演算処理部２０は、張力計測ユニット１１及びコ
イル形状検出ユニット１５から受け取った信号に基づく
と共に、ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムに従
って、所定の演算処理を行い、成形品Ｐの幅方向におけ
る実際の張力分布、すなわち、成形品Ｐの実際の伸び率
分布が一定となるように、圧延機２のベンダシリンダや
レベリング機構といったロールギャップ補正機構５を制
御する。

【００２３】次に、図２を参照しながら、上述した形状
検出装置１０を備えた圧延設備１の動作について説明す
る。

【００２４】圧延設備１によって帯状鋼板等の被圧延材
Ｓを圧延し、成形品Ｐを得る際には、圧延機２のワーク
ロール間に被圧延材Ｓを通板し、その先端側をコイル３
に巻回させる。この状態で、圧延機２等が作動され、圧
延機２によって圧延された成形品Ｐは、コイル３に巻き
取られていく。成形品Ｐがコイル３に巻き取られていく
際に、コイルの前段、かつ、成形品Ｐの下方に配置され
ている張力計測ユニット１１は、圧延機２から繰り出さ
れる成形品Ｐの張力分布を計測し、計測値を示す信号を
演算処理部２０に送出する（Ｓ１０）。また、コイル形
状検出ユニット１５は、各測定光出射部１６と、コイル
３に巻き取られている成形品Ｐの表面との間の距離を計
測し（Ｓ１２）、計測値を示す信号を演算処理部２０に
送る。

【００２５】コイル形状検出ユニット１５から信号を受
け取った演算処理部２０は、まず、所定のプログラム等
に従って、各測定光出射部１６と、コイル３に巻き取ら
れている成形品Ｐの表面との間の距離を、各測定光出射
部１６に対応する位置ごとに、成形品Ｐを巻き取ったコ
イル３の外径に換算する（Ｓ１４）。また、演算処理部
２０は、所定のプログラム等に従い、各測定光出射部１
６に対応する位置ごとに求められたコイル径を、成形品
Ｐの展開長さＬ（図９参照）に換算する（Ｓ１６）。

【００２６】コイル径を成形品Ｐの展開長さＬに換算し
たならば、演算処理部２０は、所定のプログラム等に従
い、成形品Ｐの展開長さＬを成形品Ｐの幅方向における
張力分布に換算する（Ｓ１８）。そして、演算処理部２
０は、コイル形状検出ユニット１５の計測値から求めた
張力分布を用いると共に、所定のプログラム等に従い、
張力計測ユニット１１によって検出された張力分布を補
正する（Ｓ２０）。更に、演算処理部２０は、補正後の
張力分布に基づいて、成形品Ｐの実際の伸び率分布が一
定となるように、圧延機２のベンダシリンダやレベリン
グ機構といったロールギャップ補正機構５を制御する
（Ｓ２２）。以降、張力計測ユニット１１、コイル形状
検出ユニット１５、及び、演算処理部２０によるＳ１０
〜Ｓ２２の処理は、圧延設備１における圧延作業が停止
されるまで継続される。

【００２７】このように、形状検出装置１０を備えた圧
延設備１では、成形品Ｐを巻き取ったコイル３の全体の
形状が、例えば、クラウン状や円錐台状等に変形したと
しても、コイル３に巻き取られた状態の成形品Ｐの幅方
向における張力分布によって、コイル３の前段の張力計
測ユニット１１で計測された成形品の張力分布を補正
し、張力計測ユニット１１で計測された張力分布と、実
際の成形品Ｐの張力分布との乖離を効果的に低減させる
ことができる。また、コイル３の巻取り形状が変形した
としても、コイル３に巻き取られた状態の成形品Ｐの幅
方向における張力分布が圧延機２（ロールギャップ補正
機構５）側にフィードバックされるので、圧延作業中
に、成形品Ｐが破断してしまうようなことを防止可能と
なる。この結果、成形品Ｐの実際の伸び率分布を圧延機
２側に精度よく反映させることが可能となり、成形品Ｐ
の品質を良好に保つことが可能となる。

【００２８】〔第２実施形態〕以下、図３を参照しなが
ら、本発明による圧延設備の形状検出装置、及び、圧延
設備における形状検出方法の第２実施形態について説明
する。なお、上述した第１実施形態に関して説明した要
素と同一の要素については同一の符号を付し、重複する
説明は省略する。

【００２９】図３に示す形状検出装置１０Ａは、上述し
たような圧延設備１に適用可能なものであり、レーザ変
位計からなるコイル形状検出ユニット１５を備える点
で、第１実施形態に係る形状検出装置１０と共通する。
一方、第２実施形態に係る形状検出装置１０Ａでは、コ
イル形状検出ユニット１５が測定光出射部１６を１つ
（１チャンネル）だけ備える点で、第１実施形態に係る
形状検出装置１０と異なる。そして、コイル形状検出ユ
ニット１５は、移動機構２１に固定されている。移動機
構２１は、図３に示すように、コイル３の中心軸と平行
に配置された送りねじ２２（ボールねじ）、送りねじ２
２を回転させる駆動モータ２３、及び、送りねじ２２と
螺合すると共に、コイル形状検出ユニット１５が取り付
けられる雌ねじ部２４等からなる。この場合、送りねじ
２２は、コイル３のほぼ真上に、コイル３の中心軸から
所定の距離を隔てた状態で配置される。

【００３０】このような構成のもとでは、成形品Ｐがコ
イル３に巻き取られていく際に、移動機構２１によって
コイル形状検出ユニット（レーザ変位計）１５をコイル
３の軸方向、すなわち、成形品Ｐの幅方向に移動させな
がら、測定光出射部１６とコイル３に巻き取られた成形
品Ｐの表面との間の距離、すなわち、成形品Ｐを巻き取
ったコイル３の外径を複数箇所で計測する。これによ
り、必要な計測精度を満たす範囲内で測定光出射部１６
の数、すなわち、レーザ発振容量を減らすことができ
る。この結果、形状検出装置１０Ａを低コストで構成可
能となる。なお、図３に示す例では、コイル形状検出ユ
ニット１５が一の測定光出射部１６のみを有するものと
して説明したが、これに限られるものでない。すなわ
ち、測定光出射部１６の数は、必要な計測精度を満たす
範囲内で任意に増減可能である。

【００３１】〔第３実施形態〕以下、図４及び図５を参
照しながら、本発明による圧延設備の形状検出装置、及
び、圧延設備における形状検出方法の第３実施形態につ
いて説明する。なお、上述した第１実施形態等に関して
説明した要素と同一の要素については同一の符号を付
し、重複する説明は省略する。

【００３２】図４に示す形状検出装置１０Ｂも、上述し
たような圧延設備１に適用可能なものである。同図に示
す形状検出装置１０Ｂは、上述した第１及び第２実施形
態に係る形状検出装置１０，１０Ａとは異なり、レーザ
変位計等の非接触式変位計の代わりに、接触式変位計か
らなるコイル形状検出ユニット２５を備える。この場
合、コイル形状検出ユニット２５は、接触子として機能
する滑車２６を複数備える。各滑車２６は、コイル３の
軸方向に配設され、それぞれコイル３に巻き取られた成
形品Ｐの表面を転動（接触）する

【００３３】図５に示すように、各滑車２６は、コイル
３の軸方向に延びる車軸２７によって滑車取付部２８に
対して回転自在に支持されている。滑車取付部２８は、
支持部２９に取り付けられたスプリング３０によってコ
イル３側に付勢される。また、各支持部２９には、変位
計３１の本体が固定されており、滑車取付部２８には、
変位計３１の伸縮部の先端が固定されている。各変位計
３１は、コイル３に巻き取られた成形品Ｐの表面を転動
する各滑車２６の上下移動量を検出し、検出値を示す信
号を演算処理部２０に送出する（図４参照）。

【００３４】このような構成を採用しても、成形品Ｐを
巻き取ったコイル３の外径を正確に計測することができ
る。また、接触式変位計を用いることにより、形状検出
装置１０Ｂは、低コストで構成することが可能である。
そして、このような構成は、圧延設備１の周囲環境が、
レーザ変位計等の非接触式変位計に適さない場合に特に
好適である。なお、この場合も、上述した第２実施形態
のように、コイル形状検出ユニット２５をコイル３の軸
方向に沿って移動させる移動機構を設けてもよい。これ
により、接触式変位計の接触子の数を減らすことが可能
となる。この結果、形状検出装置１０Ｂのコストを更に
低減することができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明による圧延設備の形状検出装置、
及び、圧延設備における形状検出方法では、所定の被圧
延材を圧延し、圧延された成形品をコイルに巻き取る際
に、コイルの前段で、張力計測ユニットにより、成形品
の幅方向における張力分布を計測すると共に、コイル形
状検出ユニットにより、成形品の幅方向における複数箇
所で、成形品を巻き取ったコイルの外径を計測し、演算
処理部により、コイル形状検出ユニットによる計測値を
張力分布に換算し、得られた張力分布を用いて張力計測
ユニットによって検出された張力分布を補正する。この
結果、成形品の実際の伸び率分布を圧延機側に精度よく
反映させ、成形品の品質を良好に保つことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る形状検出装置を備
えた圧延設備を模式的に示す斜視図である。

【図２】図１の圧延設備における成形品の形状検出方法
を説明するためのフローチャートである。

【図３】本発明の第２実施形態に係る形状検出装置を備
えた圧延設備を模式的に示す斜視図である。

【図４】本発明の第３実施形態に係る形状検出装置を備
えた圧延設備を模式的に示す斜視図である。

【図５】図４に示す形状検出装置に備えられたコイル形
状検出ユニットの要部を示す概略構成図である。

【図６】従来の形状検出装置を備える圧延設備の一例を
示す模式図である。

【図７】コイルの巻取り形状の一例を示す斜視図であ
る。

【図８】コイルの巻取り形状の一例を示す斜視図であ
る。

【図９】図７に示すコイルに巻き取られた成形品を展開
した状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１…圧延設備、２…圧延機、３…コイル、４…ローラテ
ーブル、５…ロールギャップ補正機構、１０，１０Ａ，
１０Ｂ…形状検出装置、１１…張力計測ユニット、１
５，２５…コイル形状検出ユニット、１６…測定光出射
部、２０…演算処理部、２１…移動機構、２２…送りね
じ、２３…駆動モータ、２４…雌ねじ部、２６…滑車、
２７…車軸、２８…滑車取付部、２９…支持部、３０…
スプリング、３１…変位計、Ｐ…成形品、Ｓ…被圧延
材。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の被圧延材を圧延し、圧延された成
   形品をコイルに巻き取り可能な圧延設備に適用され、前
   記成形品の形状を検出する形状検出装置であって、 前記コイルの前段に配置されており、前記成形品の幅方
   向における張力分布を計測する張力計測ユニットと、 前記成形品の幅方向における複数箇所で、前記成形品を
   巻き取ったコイルの外径を計測可能なコイル形状検出ユ
   ニットと、 前記コイル形状検出ユニットによる計測値を張力分布に
   換算し、得られた張力分布を用いて前記張力計測ユニッ
   トによって検出された張力分布を補正する演算処理部と
   を備えることを特徴とする圧延設備の形状検出装置。
2. 【請求項２】 前記コイル形状検出ユニットは、少なく
   とも一の測定光出射部を有するレーザ変位計からなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の圧延設備の形状検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記コイル形状検出ユニットは、前記コ
   イルに巻き取られた成形品の表面と接触する接触子を備
   えた接触式変位計からなることを特徴とする請求項１に
   記載の圧延設備の形状検出装置。
4. 【請求項４】 前記コイル形状検出ユニットを前記コイ
   ルの軸方向に沿って移動させる移動機構を更に備えるこ
   とを特徴とする請求項２又は３に記載の圧延設備の形状
   検出装置。
5. 【請求項５】 所定の被圧延材を圧延し、圧延された成
   形品をコイルに巻き取り可能な圧延設備に適用され、前
   記成形品の形状を検出する際に適用される形状検出方法
   であって、 前記コイルの前段で前記成形品の幅方向における張力分
   布を計測すると共に、前記成形品の幅方向における複数
   箇所で前記成形品を巻き取ったコイルの外径を計測し、
   計測された前記コイルの外径を張力分布に換算し、得ら
   れた張力分布を用いて前記コイルの前段で検出された張
   力分布を補正することを特徴とする圧延設備における形
   状検出方法。