JP2008264850A - 差厚板の圧延装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で板材における板厚の寸法精度を向上させる。
【解決手段】圧延装置１０を構成するケーシング１２の内部に、板材１４を圧延する第１及び第２圧延ローラ１６、１８を有する圧延機構２０が設けられ、該圧延機構２０によって圧延された板材１４の厚さを板厚検出部２６によって検出し、該板厚検出部２６からの検出信号に基づいてブレーキ機構２２を制御することにより、該第１及び第２圧延ローラ１６、１８の回転を停止させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、板材を長手方向に沿って圧延させ、該板材の板厚を部分的に変化させた差厚板を製造する差厚板の圧延装置に関する。

従来から、例えば、自動車のボディパネル等を鋼板によって製造する際に、材質の異なる鋼板同士をつなぎ合わせ、高強度が要求されている部位を厚肉部とし、高強度の要求されていない部位を薄肉部として部品の軽量化を図るテーラードブランク工法が用いられている。

このように異種の鋼板から差厚材を製造するための圧延装置が知られており、この圧延装置は、平行に配設された一対のローラと、該ローラを回転駆動させることにより素材となる板材を前記ローラの間に送る素材送り機構と、前記ローラに対して板材側に向かう荷重を付与する圧下機構とから構成される。

そして、一対のローラを回転させて板材を素材送り機構によって長手方向に送りつつ、圧下機構によって前記ローラに対して前記板材側に向かうように荷重を付与することにより、一対のローラの間に挟持された前記板材を押圧して圧延している。このローラの回転方向と、素材送り機構による板材の送り方向とを交互に変更し、前記板材を前記ローラによって繰り返し押圧することにより、薄肉部を有する差厚材が形成される（例えば、特許文献１参照）。

特許第３７８６１７３号明細書

ところで、このような圧延装置によって形成される差厚材は、一対のローラによって板材を圧延させて所望の板厚まで変化させる際、該板厚が薄くなるにつれて前記板材が長手方向に沿って徐々に伸びていくこととなる。すなわち、圧延される薄肉部の長手寸法が徐々に大きくなり、それに伴って、板材全体の長手寸法が増加する。

しかしながら、特許文献１に係る従来技術においては、板材の板厚を検出するための検出手段を何ら備えておらず、且つ、前記板材の長手方向に沿った変化量を検出する検出手段も備えていない。そのため、板材における薄肉部が所望の板厚で形成されているか否かを確認する場合には、圧延装置を一旦停止させた後に、作業者がその都度板厚を計測する必要があり、その確認作業が煩雑であると共に、所望の板厚まで到達していない場合には、再び前記圧延装置を起動させて圧延作業を行う必要があり、作業効率が低下してしまうという問題がある。

また、一対のローラによって薄肉部を所望の板厚及び長手寸法で形成する場合、
前記ローラを板材における厚肉部と薄肉部との境界部分で停止させる必要がある。しかしながら、前記板材の長手方向に沿った変化量を検出する検出手段を備えていないため、前記ローラを板材の長手方向に沿った所望の位置で停止させることが困難であり、前記板材における薄肉部の寸法精度が低下してしまうことが懸念される。また、従来の圧延装置では、圧延ロールの回転慣性力により、正確に所望の位置でローラを停止させることが困難である。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、簡素な構成で、圧延される板材における板厚の寸法精度を向上させることが可能な差厚板の圧延装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、板材を長手方向に沿って圧延させ、該板材の板厚を部分的に変化させて差厚板を製造する差厚板の圧延装置において、
前記板材を挟んで配置され、該板材を圧延する一組のローラを有する圧延機構と、
前記ローラに対して前記板材側に向かって荷重を付与する荷重付与部と、
前記圧延機構によって圧延された板材の板厚を検出する板厚検出部と、
前記ローラの回転変位を規制する回転規制手段と、
を備え、
前記板厚検出部によって検出された前記板厚に基づいて前記回転規制手段を介して前記ローラの回転変位を規制されることを特徴とする。

本発明によれば、一組のローラを有する圧延機構を介して板材を長手方向に沿って圧延し、該板材の板厚を部分的に変化させた差厚板を製造する圧延装置において、圧延された板材の板厚を検出する板厚検出部と、前記ローラの回転変位を規制する回転規制手段とを備え、該板厚検出部によって検出された前記板厚に基づいて前記回転規制手段によって前記ローラの回転変位を規制している。

従って、板材の板厚が所望の値に到達したことが板厚検出部によって確認され、それに伴って、回転規制手段で一組のローラの回転を迅速且つ確実に停止させることができるため、前記ローラを前記板材において圧延される所望の範囲内で好適に停止させることができる。そのため、上述した回転規制手段を備えていない従来の圧延装置と比較し、前記回転規制手段及び板厚検出部を備えるという簡素な構成で、圧延機構によって圧延される板材の板厚の寸法精度を向上させることができる。

また、回転規制手段は、ローラに対して当接自在なパッド部と、該パッド部を前記ローラに向かって進退させるシリンダ部とを有するブレーキ機構とするとよい。これにより、シリンダ部を介してパッド部をローラ側に向かって変位させて当接させ、前記パッド部との摩擦抵抗によって前記ローラの回転を好適に停止させることができる。そのため、回転規制手段を、パッド部及びシリンダ部とからなる簡素な構成のブレーキ機構とし、且つ、前記ブレーキ機構によってローラの回転を確実に停止させることができる。

さらに、板材の両端部を保持し、該板材の長手方向への伸張量に応じて該両端部を互いに離間する方向へと引張する引張手段を有することにより、前記板材が圧延されて長手方向に伸張した場合でも、前記引張手段によって常に引張しておくことによって撓むことがなく好適である。

さらにまた、圧延機構によって圧延され、長手方向に沿って伸張する前記板材の端部位置を検出する位置検出部を備えることにより、圧延されて板厚が薄くなるにつれて徐々に伸張する板材の長手寸法を確認することができるため、この長手寸法に伴って、板厚の変化を確認することができる。

またさらに、ローラは、板材に当接し、該板材を圧延する一組の圧延ローラと、
前記圧延ローラの外周面に当接し、駆動源から回転駆動力が付与される一組の駆動ローラと、
から構成され、
前記圧延ローラを、前記駆動ローラとの当接作用下に該駆動ローラの回転駆動に伴って回転変位させるとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、板材の板厚を部分的に変化させた差厚板を製造する圧延装置において、圧延された板材の板厚を検出する板厚検出部と、前記ローラの回転変位を規制する回転規制手段とを備えることにより、前記板厚検出部によって板材の板厚が所望の値に到達ことが確認された際、板厚検出部の検出結果に基づいて回転規制手段を介して一組のローラの回転を迅速且つ確実に停止させることができる。そのため、板材において圧延される所望の範囲内でローラを好適に停止させることができ、従来の圧延装置と比較し、前記回転規制手段及び板厚検出部を備えるという簡素な構成で、板材における板厚の寸法精度を向上させることが可能となる。

本発明に係る差厚板の圧延装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の第１実施の形態に係る差厚板の圧延装置を示す。

この圧延装置１０は、図１〜図４に示されるように、ケーシング１２と、該ケーシング１２の内部に配設され、板材１４（例えば、鋼板）を圧延する一対の第１及び第２圧延ローラ１６、１８を有した圧延機構２０と、前記第１及び第２圧延ローラ１６、１８の回転を停止させるブレーキ機構（回転規制手段）２２と、前記板材１４の両端部を把持し、互いに離間する方向へと引張する張力付与機構（引張手段）２４と、前記圧延機構２０によって圧延された板材１４の板厚を検出可能な板厚検出部２６と、前記板厚検出部２６からの検出信号が入力される位置制御部２８と、前記位置検出部６４からの制御信号に基づいてブレーキ機構２２を制御するブレーキ制御部３０とを含む。

ケーシング１２は、中空の箱状に形成され、その両側部に形成された孔部（図示せず）を通じて板材１４が水平方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）挿通される。なお、この孔部は、ケーシング１２を含む圧延装置１０が、床面等に載置された状態で水平方向に貫通し、且つ、前記ケーシング１２の高さ方向に沿った略中央部に形成されている。

また、ケーシング１２には、孔部を有する両側部と略直交した側面が開口し、その開口部位に圧延機構２０を構成する第１及び第２駆動ローラ３６、３８を回転自在に支持する可動ブロック３２及び固定ブロック３４がそれぞれ一組ずつ設けられている。

可動ブロック３２は、長方形状に形成され、ケーシング１２の上部側に設けられると共に、その略中央部に第１駆動ローラ３６が回転自在に支持される。

また、可動ブロック３２は、図示しないガイド手段を介してケーシング１２の開口部位に沿って鉛直方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に変位自在に設けられ、前記ケーシング１２の両側面に対してそれぞれ一組設けられている。

固定ブロック３４は、可動ブロック３２と同様に長方形状に形成され、ケーシング１２の下部側に固定されると共に、その上部側に第２駆動ローラ３８が回転自在に支持される。

圧延機構２０は、ケーシング１２の内部において、板材１４を挟んで対向配置される一対の第1及び第２圧延ローラ１６、１８と、該第１及び第２圧延ローラ１６、１８に隣接して該第1及び第２圧延ローラ１６、１８を回転駆動させる一対の第１及び第２駆動ローラ３６、３８と、前記第１及び第２圧延ローラ１６、１８に対して前記板材１４側に向かった荷重を付与する荷重付与部４０とから構成される。

第１及び第２圧延ローラ１６、１８は、同一直径の円柱体からなり、ケーシング１２に対して水平方向となるようにそれぞれ所定間隔離間して配置されている。

また、第１及び第２圧延ローラ１６、１８は、圧延される板材１４の表面に対して当接自在に設けられ、その両端部がケーシング１２に対して回転自在に支持されている。この第１圧延ローラ１６は、ケーシング１２内に挿通された板材１４に対して上方（矢印Ｂ２方向）に配置され、第２圧延ローラ１８が前記板材１４の下方（矢印Ｂ１方向）に配置されている。なお、第１及び第２圧延ローラ１６、１８の長手寸法は、圧延される板材１４の幅寸法より長く設定される。

第１及び第２駆動ローラ３６、３８は、第１及び第２圧延ローラ１６、１８に対して大きな直径を有する円柱体からなり、前記第１及び第２圧延ローラ１６、１８と平行に配設されると共に、鉛直方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に沿ってケーシング１２の内部に一直線上に配置される。例えば、第１及び第２駆動ローラ３６、３８の直径は、第１及び第２圧延ローラ１６、１８の直径の約２倍に設定される。

また、第１駆動ローラ３６の外周面は、第１圧延ローラ１６の外周面に当接し、第２駆動ローラ３８の外周面は、第２圧延ローラ１８の外周面に当接するように配置される。すなわち、第１駆動ローラ３６が回転することにより、第１圧延ローラ１６がその接触作用下に共に回転し、第２駆動ローラ３８が回転することにより、第２圧延ローラ１８がその接触作用下に共に回転することとなる。この場合、第１駆動ローラ３６の回転方向と第１圧延ローラ１６の回転方向とは反対方向となり、第２駆動ローラ３８の回転方向と第２圧延ローラ１８の回転方向とが反対方向となる。

さらに、第１及び第２駆動ローラ３６、３８の両端部には、軸線方向に沿って突出した支持軸４２ａ、４２ｂがそれぞれ形成され、前記第１駆動ローラ３６の支持軸４２ａが、ケーシング１２の両側面に設けられた可動ブロック３２に回転自在に支持されると共に、前記第２駆動ローラ３８の支持軸４２ｂが、ケーシング１２の両側面に設けられた固定ブロック３４に回転自在に支持される。

すなわち、第１駆動ローラ３６は、回転自在に支持された状態で一組の可動ブロック３２と共にケーシング１２に沿って鉛直方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に変位自在に設けられている。

一方、第２駆動ローラ３８は一組の固定ブロック３４に支持されているため、ケーシング１２に沿って鉛直方向に変位することがない。換言すれば、第１駆動ローラ３６は、可動ブロック３２を介して第２駆動ローラ３８に対して接近・離間自在に設けられている。

そして、第１駆動ローラ３６は、図示しない回転駆動源（例えば、モータ）に接続され、該回転駆動源からの駆動力が伝達されることにより、所定方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に回転駆動すると共に、前記第１駆動ローラ３６の駆動力が、複数のギアから構成された伝達機構によって第２駆動ローラ３８へと伝達される。すなわち、回転駆動源の駆動作用下に第１駆動ローラ３６と第２駆動ローラ３８とが同期して同一の回転速度で回転駆動する。この場合、第１及び第２駆動ローラ３６、３８は、その回転方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）が互いに反対となるように回転駆動する。

荷重付与部４０は、例えば、圧力流体の供給作用下に駆動するシリンダ装置４４からなり、可動ブロック３２に臨むケーシング１２の上部に設けられる。このシリンダ装置４４は、例えば、圧力流体の供給作用下に軸線方向に沿って進退自在なプッシュロッド４６を備え、前記プッシュロッド４６の端部が、可動ブロック３２の上面に固着される。

これにより、荷重付与部４０として機能するシリンダ装置４４のプッシュロッド４６を、圧力流体の供給作用下に軸線方向に沿って変位させることにより、可動ブロック３２をケーシング１２に沿って鉛直方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に変位させることができる。そのため、荷重付与部４０の駆動作用下に可動ブロック３２に支持された第１駆動ローラ３６を鉛直方向に移動させることができる。

そして、シリンダ装置４４のプッシュロッド４６を可動ブロック３２側（矢印Ｂ１方向）に向かって変位させることにより、該可動ブロック３２が固定ブロック３４側へと押圧され、それに伴って、可動ブロック３２に保持された第１駆動ローラ３６が板材１４側（矢印Ｂ１方向）に向かって接近するように変位する。それに伴って、第１駆動ローラ３６の下部側に配置されて当接した第１圧延ローラ１６が前記板材１４側（矢印Ｂ１方向）に向かって押圧されることとなる。

この荷重付与部４０から板材１４側に向かって付与される荷重は、圧延される板材１４の板厚、該板材１４の材質等に応じて任意に設定される。詳細には、板材１４に対して同一の荷重を付与した場合でも、前記板材１４の材質によって板厚の減少量は変化する。換言すれば、荷重付与部４０から付与される荷重を変更することにより、様々な材質の板材１４に対して所望の板厚で形成することが可能となる。

板厚検出部２６は、例えば、超音波センサやレーザセンサからなり、ケーシング１２の両側部側にそれぞれ設けられた一組のセンサ４８ａ、４８ｂを有する。このセンサ４８ａ、４８ｂは、板材１４に沿うように第１及び第２圧延ローラ１６、１８から所定間隔離間するように配置され、前記板材１４に対して鉛直上下方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に所定間隔離間して非接触で配置される。

例えば、板厚検出部２６として超音波センサを用いた場合には、板材１４を挟んで配置された一組のセンサ４８ａ、４８ｂからそれぞれ板材１４に向かって超音波を出力し、前記板材１４の表面に前記超音波が反射して戻ってくるまでの時間に基づいて板材１４の板厚を検出する。そして、板厚検出部２６は、検出された板厚データを位置制御部２８へとそれぞれ出力している。

ブレーキ機構２２は、ケーシング１２の内部において第１及び第２駆動ローラ３６、３８の外周面に臨むようにケーシング１２の上端部及び下端部に配設されている。

このブレーキ機構２２は、ケーシング１２に固定され第１及び第２駆動ローラ３６、３８側に向かって進退自在なロッド５０を有するブレーキシリンダ（シリンダ部）５２ａ、５２ｂと、前記ブレーキシリンダ５２ａ、５２ｂのロッド５０に連結され、第１及び第２駆動ローラ３６、３８の外周面に当接可能なブレーキパッド（パッド部）５４ａ、５４ｂとを有する。

一方のブレーキシリンダ５２ａは、第１駆動ローラ３６に臨み、そのロッド５０が前記第１駆動ローラ３６側（矢印Ｂ１方向）となるようにケーシング１２の上端部に設けられる。そして、このロッド５０の下端部には、ブレーキパッド５４ａが連結される。

他方のブレーキシリンダ５２ｂは、第２駆動ローラ３８に臨み、そのロッド５０が第２駆動ローラ３８側（矢印Ｂ２方向）となるようにケーシング１２の下端部に設けられる。そして、このロッド５０の上端部にブレーキパッド５４ｂが連結される。

そして、一組のブレーキシリンダ５２ａ、５２ｂは、配線７８を介してブレーキ制御部３０にそれぞれ接続され、該ブレーキ制御部３０からの制御信号に基づいて一組のブレーキシリンダ５２ａ、５２ｂが同期して駆動する。

ブレーキパッド５４ａ、５４ｂは、その一端部がブレーキシリンダ５２ａ、５２ｂに固定されると共に、第１及び第２駆動ローラ３６、３８に臨む他端部に、該第１及び第２駆動ローラ３６、３８の外周形状に対応して円弧状に窪んだ凹部５６が形成される。すなわち、ブレーキパッド５４ａ、５４ｂは、ブレーキシリンダ５２ａ、５２ｂの駆動作用下に凹部５６がそれぞれ第１及び第２駆動ローラ３６、３８側に向かってそれぞれ変位し、前記凹部５６が前記第１及び第２駆動ローラ３６、３８の外周面の一部を覆うように当接する（図４参照）。

これにより、第１及び第２駆動ローラ３６、３８の外周面とブレーキパッド５４ａ、５４ｂの凹部５６との接触による摩擦抵抗によって前記第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転駆動が規制され、前記第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転を迅速且つ確実に停止される。

なお、凹部５６の内壁面に、例えば、摩擦係数の大きいライニング（摩擦材）をシート状として装着することにより、前記第１及び第２駆動ローラ３６、３８をより一層迅速且つ確実に停止させることが可能となる。

張力付与機構２４は、孔部が形成されたケーシング１２の両側部に設けられ、板材１４の両端部を把持する把持部５８と、前記把持部５８を保持し、前記ケーシング１２に対して水平方向に接近・離間自在に設けられるホルダ６０と、前記ホルダ６０を前記ケーシング１２から離間させる方向に引張する引張シリンダ６２ａ、６２ｂと、前記引張シリンダ６２ａ、６２ｂの変位量に基づいて前記板材１４の伸張量を検出する位置検出部６４とを含む。

把持部５８は、板材１４を挟んで対向する一組のベースプレート６６ａ、６６ｂと、該ベースプレート６６ａに設けられ、前記板材１４に向かって直交方向に進退自在な把持用シリンダ６８とを有する。一組のベースプレート６６ａ、６６ｂは、板材１４を挟んで略平行に配置され、一方のベースプレート６６ａが、前記板材１４の上方（矢印Ｂ２方向）に所定間隔離間して配置され、他方のベースプレート６６が前記板材１４の下側（矢印Ｂ１方向）に配置されて端部に当接する。

把持用シリンダ６８は、板材１４の上方となる一方のベースプレート６６ａに設けられ、該ベースプレート６６ａの両端部にそれぞれ配置されている。そして、この把持用シリンダ６８は、例えば、圧力流体の供給作用下に進退自在なロッドを有し、板材１４に臨むように設けられたロッドの端部に板材１４を把持可能な把持用プレート７２が装着される。

すなわち、把持用シリンダ６８は、一方のベースプレート６６に装着された状態で圧力流体の供給作用下にロッドと共に把持用プレート７２が下方（矢印Ｂ１方向）に向かって変位することにより、該把持用プレート７２と他方のベースプレート６６との間に板材１４の端部が挟持される。

ホルダ６０は、ベースプレート６６の上方及び下方に配設される一組のブロック体７４と、前記ブロック体７４及びベースプレート６６を連結する一組の連結プレート７６とからなり、前記連結プレート７６の上端部及び下端部にそれぞれブロック体７４が装着される。すなわち、ホルダ６０には、一組の連結プレート７６を介して把持部５８を構成するベースプレート６６が保持されている。

ブロック体７４には、ケーシング１２から離間するそれぞれ一組の引張シリンダ６２ａ、６２ｂが連結され、前記引張シリンダ６２ａ、６２ｂは、図示しない移送装置等の壁面に固定されると共に、軸線方向に沿って進退自在に設けられたロッド６３の端部が、ホルダ６０のブロック体７４に対して固着されている。そして、例えば、引張シリンダ６２ａ、６２ｂに対して圧力流体を供給し、ロッド６３をケーシング１２から離間させる方向に変位させることにより、ホルダ６０と共に板材１４の端部が引張される。

すなわち、圧延機構２０によって圧延された板材１４は、その長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿った伸張量に応じて両端部が引張シリンダ６２ａ、６２ｂによって引張される。これにより、圧延によって長手方向に伸張した板材１４が撓んでしまうことなく、張力付与機構２４によって常に前記長手方向に沿った一直線状となるように引張されて保持される。

この場合、張力付与機構２４は、ケーシング１２における一方の側部に設けられた引張シリンダ６２ａ、６２ｂと、前記ケーシング１２における他方の側部に設けられた引張シリンダ６２ａ、６２ｂとが同期して変位するため、板材１４の両端部にそれぞれ付与される引張力及びその引張量は同一となる。

位置制御部２８は、配線７８を介して板厚検出部２６及び張力付与機構２４にそれぞれ電気的に接続され、該板厚検出部２６によって検出された板材１４の板厚データ、張力付与機構２４の位置検出部６４によって検出された板材１４の両端部の位置データがそれぞれ入力される。また、位置制御部２８は、配線７８を介して接続されたブレーキ制御部３０に対して前記板厚データ及び位置データに基づいた制御信号を出力している。

例えば、板材１４の板厚が所望の寸法に到達したことを検出した場合には、位置制御部２８からブレーキ制御部３０に出力された制御信号に基づいて第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転を停止させるためのブレーキ制御信号をブレーキ機構２２に対して出力する。

ブレーキ制御部３０は、位置制御部２８に対して電気的に接続されると共に、ブレーキ機構２２にそれぞれ電気的に接続され、前記位置制御部２８から入力された制御信号に基づいてブレーキ制御信号を前記ブレーキ機構２２へと出力している。

詳細には、ブレーキ制御部３０からのブレーキ制御信号が、ブレーキ機構２２を構成するブレーキシリンダ５２ａ、５２ｂへとそれぞれ入力され、該ブレーキシリンダ５２ａ、５２ｂのロッド５０が前記ブレーキ制御信号に基づいて第１及び第２駆動ローラ３６、３８側に向かって変位する。これにより、ブレーキパッド５４ａ、５４ｂが第１及び第２駆動ローラ３６、３８側へと押し出され、その接触作用下に前記第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転駆動が制御されて回転が停止する。

本発明の第１実施の形態に係る差厚板の圧延装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図５Ａに示されるように、略一定の板厚ｔ１（図５Ａ参照）を有する差厚材となる板材１４が、図示しないロボットやコンベア等を介してケーシング１２の内部に水平方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に延在するように挿通させ、圧延機構２０を構成する第１及び第２圧延ローラ１６、１８の間に配置されると共に、把持部５８を介してその両端部を張力付与機構２４によって保持する。なお、本説明では、板材１４において長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿った略中央部を圧延装置１０によって薄肉として薄肉部１４ａを形成する場合について説明する。

このような圧延装置１０の準備状態が完了した後、荷重付与部４０のシリンダ装置４４を駆動させ、可動ブロック３２に対して板材１４側（矢印Ｂ１方向）に向かって荷重を付与すると共に、図示しない回転駆動源を付勢して第１駆動ローラ３６を時計回り（矢印Ｃ１方向）に回転駆動させる。この場合、第１駆動ローラ３６の駆動力が伝達機構（図示せず）を介して第２駆動ローラ３８へと伝達され、該第２駆動ローラ３８が前記第１駆動ローラ３６と同期して反時計回り（矢印Ｃ２方向）に回転駆動する。この第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転速度は、図６に示されるように、時間の経過と共に徐々に加速し、所定時間経過した後、略一定に維持される。

これにより、第１駆動ローラ３６を介して第１圧延ローラ１６が所定の押圧力で板材１４を下方（矢印Ｂ１方向）に向かって押圧し、同時に、第１圧延ローラ１６が第１駆動ローラ３６との接触作用下に反時計回り（矢印Ｄ１方向）に回転すると共に、第２圧延ローラ１８が第２駆動ローラ３８との接触作用下に時計回り（矢印Ｄ２方向）に回転する。この場合、第２圧延ローラ１８は、板材１４側（矢印Ｂ２方向）に向かって変位することがないため、前記板材１４は、第２圧延ローラ１８側（矢印Ｂ１方向）に向かって荷重の付与された第１圧延ローラ１６との間において押し潰されるように保持されている。

そして、第１圧延ローラ１６と第２圧延ローラ１８との間に挟まれて所定の押圧力の付与された板材１４が、前記第１及び第２圧延ローラ１６、１８の回転作用下に長手方向に沿って右方向（矢印Ａ１方向）へと送られて移動すると共に、その移動に伴って第１圧延ローラ１６と第２圧延ローラ１８との間に挟持された板材１４は所定厚さだけ薄くなるように圧延され、その板厚ｔ１（図５Ａ参照）が板厚ｔ１´（図５Ｂ参照）へと減少する（ｔ１＞ｔ１´）。詳細には、第１及び第２圧延ローラ１６、１８の外周面と板材１４の表面との間の摩擦力によって前記板材１４が前記第１及び第２圧延ローラ１６、１８に対して滑ることがなく、その長手方向（矢印Ａ１方向）に沿って送られることとなる。

この場合、板材１４の両端部を保持している張力付与機構２４は、前記板材１４の移動と共に一体的に水平方向（矢印Ａ１方向）に沿って定速で移動する。なお、この張力付与機構２４は、板材１４の水平方向（矢印Ａ１方向）への変位を妨げることがないと共に、前記板材１４に対して水平方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）への力を付与することもない。

また、圧延機構２０によって圧延されて水平方向（矢印Ａ１方向）に沿って送られた板材１４は、板厚検出部２６に臨む位置へと移動した際に、前記板厚検出部２６のセンサ４８ａ、４８ｂによって前記板厚が検出される。詳細には、例えば、一組のセンサ４８ａ、４８ｂから板材１４に向かってそれぞれ超音波を出力し、該板材１４の表面に前記超音波が反射して戻ってくるまでの時間に基づいて板材１４の板厚を検出する。そして、この圧延された薄肉部１４ａの板厚は、板厚データとして位置制御部２８へと出力され、前記板厚が、予め設定された所望の厚さに到達したか否かが判断される。

さらに、板材１４は、圧延機構２０によって徐々に圧延されて薄肉部１４ａが形成されることによって長手方向が伸張していくため、その長手寸法の増加量に応じて張力付与機構２４を構成する引張シリンダ６２ａ、６２ｂを駆動させ、板材１４の両端部を互いに離間する方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）へと引張する。これにより、長手方向に伸張した板材１４が撓んでしまうことがなく、常に長手方向に沿って一直線状に維持された状態とすることができる。

これにより、板材１４の略中央部に薄肉部１４ａが略一定の厚さで形成される。なお、この薄肉部１４ａと該薄肉部１４ａ以外となる厚肉部１４ｂとの間に断面円弧状の境界部１４ｃが形成される。

一方、張力付与機構２４に設けられた位置検出部６４によって該張力付与機構２４の水平方向への移動量が検出される。すなわち、板材１４の両端部に設けられた張力付与機構２４が、圧延された板材１４の伸張に伴って互いに離間する方向へと移動するため、前記一組の張力付与機構２４の移動量を位置検出部６４によって検出することにより、板材１４における薄肉部１４ａの長手寸法を検出することができる。この位置検出部６４において検出された位置データが位置制御部２８へと出力され、薄肉部１４ａの長手寸法が、予め設定された所望の板厚に基づいた長手寸法に到達したか否かが判断される。

そして、第１及び第２圧延ローラ１６、１８の回転作用下に板材１４が水平方向（矢印Ａ１方向）に所望の位置まで移動したことが位置検出部６４によって確認された後、位置制御部２８から回転駆動源に対して制御信号を出力し、その回転駆動を停止させると同時に、ブレーキ制御部３０に対して制御信号を出力してブレーキ制御部３０からブレーキ制御信号をブレーキ機構２２へと出力する。そして、ブレーキ機構２２を構成するブレーキシリンダ５２ａ、５２ｂが駆動し、そのロッド５０がそれぞれ第1及び第２駆動ローラ３６、３８側に向かって変位することにより、ブレーキパッド５４ａ、５４ｂが第1及び第２駆動ローラ３６、３８の外周面に当接する（図４参照）。その結果、回転駆動源からの駆動力が滅勢された第1及び第２駆動ローラ３６、３８は、ブレーキパッド５４ａ、５４ｂによって回転駆動が規制され、その回転速度が徐々に低下して停止する（図６参照）。

これにより、第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転をブレーキ機構２２によって迅速に停止させることができ、それに伴って、前記第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転作用下に圧延されて長手方向（矢印Ａ１方向）に沿って移動している板材１４を所望の位置で停止させることが可能となる。

なお、回転駆動源の回転駆動を停止させることなく、ブレーキ機構２２のみによって第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転駆動を停止させるようにしてもよい。

次に、薄肉部１４ａが所望の板厚に到達していない場合に、再び圧延機構２０によって薄肉部１４ａの圧延を行う。

先ず、ブレーキ機構２２による第1及び第２駆動ローラ３６、３８に対するブレーキ状態を解除し、回転駆動源による第１駆動ローラ３６の回転方向を前記とは反対方向へと切り換えて反時計回り（矢印Ｃ２方向）に回転させる。また、第１駆動ローラ３６と同期して回転する第２駆動ローラ３８も同様に反対方向となる時計回り（矢印Ｃ１方向）に回転させる。これにより、第１及び第２圧延ローラ１６、１８も同様に反対方向に回転することとなり、それに伴って、板材１４が、前記とは反対方向となる左方向（矢印Ａ２方向）に向かって移動する。

この場合にも、荷重付与部４０から第１圧延ローラ１６へと継続的に荷重が付与されている。なお、この荷重付与部４０による荷重は、板厚検出部２６によって検出された薄肉部１４ａの板厚に基づいて任意に調整するようにしてもよい。

例えば、初回の圧延によって薄肉部１４ａが所望の板厚より厚く形成された場合には、２回目の圧延時における荷重を若干だけ大きく設定し、圧延による板厚の減少量を増大させて所望の板厚となるように調整するようにしてもよい。また、反対に、初回の圧延によって薄肉部１４ａが所望の板厚より薄く形成された場合には、２回目の圧延時における荷重を若干だけ小さく設定し、圧延による板厚の減少量を小さくして所望の板厚となるように調整するようにしてもよい。

そして、第１圧延ローラ１６と第２圧延ローラ１８との間に挟まれた板材１４は、前記第１及び第２圧延ローラ１６、１８の回転作用下に薄肉部１４ａの板厚ｔ１´が薄くなるようにさらに圧延されて板厚ｔ２（図５Ｃ参照）となり、左方向（矢印Ａ２方向）に向かって徐々に送り出される。この際、長手方向に伸張した板材１４が張力付与機構２４によって引張されて撓みが防止されると共に、前記板材１４の移動に応じて張力付与機構２４も共に変位する。

圧延機構２０によりさらに薄く圧延された板材１４は、板厚検出部２６によってその板厚ｔ２が検出されると共に、張力付与機構２４の位置検出部６４によって薄肉部１４ａの長手寸法が検出される。

そして、板材１４が水平方向に移動し、第１及び第２圧延ローラ１６、１８が
境界部１４ｃから手前となる所定位置１４ｄに到達したことが位置検出部６４によって確認された後、位置制御部２８から回転駆動源（図示せず）に対して制御信号を出力して回転駆動を停止させるように制御すると共に、ブレーキ制御部３０に対して出力された制御信号に基づいて該ブレーキ制御部３０からブレーキ機構２２へとブレーキ制御信号が出力される。そして、ブレーキ機構２２のブレーキパッド５４ａ、５４ｂを、第１及び第２駆動ローラ３６、３８に当接させ、所望の板厚ｔ２としたい境界部１４ｃで回転を停止させるようにする。

このように、圧延機構２０を構成する第１及び第２圧延ローラ１６、１８の間に挟まれた板材１４を、水平方向に沿って往復移動させながら繰り返し圧延することにより、前記板材１４における薄肉部１４ａの板厚ｔ１を徐々に薄くし、所望の板厚ｔ２とすることができる。すなわち、圧延された薄肉部１４ａと張力付与機構２４によって保持された厚肉部１４ｂとを有する板材１４（差厚材）が形成される。

最後に、圧延機構２０により圧延され、薄肉部１４ａが所望の板厚ｔ２となった板材１４を、張力付与機構２４による保持状態から解除し、圧延機構２０に保持されている板材１４（差厚材）をロボットやコンベア等を介して圧延装置１０から取り出す。これにより、圧延された薄肉部１４ａと厚肉部１４ｂとを有する板材１４が形成される。

なお、上述した圧延機構２０は、回転駆動源の駆動作用下に回転駆動する第１及び第２駆動ローラ３６、３８と、該第１及び第２駆動ローラ３６、３８に当接し、板材１４を直接圧延する第１及び第２圧延ローラ１６、１８とが鉛直方向に沿って一直線上に４段に配置された４段構成の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、板材１４を挟んでローラが３段ずつ配置された６段構成としてもよいし、それ以上の多段構成としてもよい。

また、上述した説明では、第１圧延ローラ１６に対してのみ荷重付与部４０から板材１４側（矢印Ｂ１方向）に向かって荷重が付与される構成としているが、これに限定されるものではなく、例えば、前記第１圧延ローラ１６の変わりに第２圧延ローラ１８に対して前記荷重付与部４０から荷重を付与する構成としてもよいし、又は、前記第１及び第２圧延ローラ１６、１８に対して同時に荷重を付与可能な構成としてもよい。

以上のように、第1実施の形態では、圧延機構２０を構成する第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転を停止可能なブレーキ機構２２を備えると共に、板材１４における薄肉部１４ａの板厚を検出可能な板厚検出部２６と、前記板材１４の長手方向への伸張量を検出可能な位置検出部６４を備えている。

これにより、薄肉部１４ａの板厚を、板厚検出部２６によって常に検出して確認することができるため、前記薄肉部１４ａを所望の板厚で形成することができると共に、前記薄肉部１４ａの板厚が所望の値となった際に、ブレーキ制御部３０からブレーキ制御信号をブレーキ機構２２へと出力することにより、ブレーキパッド５４ａ、５４ｂを第１及び第２駆動ローラ３６、３８に当接させて回転を停止させることができる。

そのため、ブレーキ機構２２によって第１及び第２圧延ローラ１６、１８を回転駆動させている第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転駆動を迅速且つ確実に停止させることができるため、前記第１及び第２圧延ローラ１６、１８を板材１４における薄肉部１４ａの所望の位置で好適に停止させることができる。

その結果、このブレーキ機構２２を備えていない従来の圧延装置と比較し、ブレーキ機構２２を備えるという簡素な構成で、圧延機構２０によって圧延される薄肉部１４ａの板厚及び長手方向に沿った寸法精度を向上させることができる。

また、板厚検出部２６によって検出された板厚の値に応じて第１圧延ローラ１６に対して荷重付与部４０から付与される荷重を調整することにより、圧延機構２０によって圧延された薄肉部１４ａの板厚にばらつきが生じた場合でも好適に調整することが可能となる。

さらに、圧延機構２０によって板材１４における薄肉部１４ａの圧延を行うに伴って、前記板材１４が長手方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って徐々に伸張していくが、一組の位置検出部６４によって常に前記板材１４の両端部の位置を検出することができるため、第１及び第２圧延ローラ１６、１８を停止すべき板材１４における境界部１４ｃの位置を高精度に確認することが可能となる。

そのため、薄肉部１４ａの圧延作用下に徐々に長手方向に沿って伸張し、該薄肉部１４ａと厚肉部１４ｂとの境界部１４ｃの位置が変化した場合でも、第１及び第２圧延ローラ１６、１８を確実に前記境界部１４ｃまで移動させた後、その回転駆動を停止させることができる。

次に、第２実施の形態に係る差厚板の圧延装置１００を図７〜図９に示す。なお、上述した第１実施の形態に係る差厚板の圧延装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２実施の形態に係る差厚板の圧延装置１００では、ブレーキ機構１０２を構成するブレーキパッド１０４ａ、１０４ｂが、第１及び第２駆動ローラ３６、３８の側面に対して当接自在に設けられている点で、本実施の形態に係る圧延装置１０と相違している。

このブレーキ機構１０２は、第１及び第２駆動ローラ３６、３８の側面に対峙する可動ブロック３２及び固定ブロック３４の側面に設けられ、前記第１及び第２駆動ローラ３６、３８の側面に向かって進退自在なブレーキシリンダ１０６ａ、１０６ｂと、該ブレーキシリンダ１０６ａ、１０６ｂのロッド５０に連結され、第１及び第２駆動ローラ３６、３８の側面に当接可能なブレーキパッド１０４ａ、１０４ｂとを有する。

このブレーキパッド１０４ａ、１０４ｂは、第１及び第２駆動ローラ３６、３８の断面形状に応じて円弧状に形成されると共に、第１及び第２駆動ローラ３６、３８に当接する当接面が平面状に形成される。そして、第１及び第２駆動ローラ３６、３８における支持軸４２ａ、４２ｂの下側（矢印Ｂ１方向）に所定間隔離間して配置される。

また、ブレーキシリンダ１０６ａ、１０６ｂは、第１実施の形態に係る圧延装置１０と同様に、配線７８を介してブレーキ制御部３０にそれぞれ接続され、該ブレーキ制御部３０からの制御信号に基づいて一組のブレーキシリンダ１０６ａ、１０６ｂが同期して駆動する。

そして、ブレーキ機構１０２は、ブレーキ制御部３０からブレーキ制御信号が入力されることにより、ブレーキシリンダ１０６ａ、１０６ｂのロッド５０が第１及び第２駆動ローラ３６、３８の側面に向かって変位し（矢印Ｅ１方向）、その端部に設けられたブレーキパッド１０４ａ、１０４ｂが前記側面に対して当接する。これにより、ブレーキパッド１０４ａ、１０４ｂと第１及び第２駆動ローラ３６、３８との間に生じる摺動抵抗によって前記第１及び第２駆動ローラ３６、３８の回転速度が徐々に低下して停止する。

すなわち、第２実施の形態に係る圧延装置１００では、ブレーキ機構１０２を第１及び第２駆動ローラ３６、３８の側方に設けられているため、前記第１及び第２駆動ローラ３６、３８に対して上方及び下方に設けた場合と比較し、ケーシング１２を含む圧延装置１００の高さ寸法を抑制することができる。

本発明に係る差厚板の圧延装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の第1実施の形態に係る圧延装置の外観斜視図である。 図１に示す圧延装置の概略構成図である。 図１に示す圧延装置におけるブレーキ機構及び第１圧延ローラを示す拡大斜視図である。 図１に示す圧延装置において、ブレーキ機構を駆動させて第1及び第２圧延ローラの回転を停止させた状態を示す概略構成図である。 図５Ａ〜図５Ｃは、圧延装置によって圧延される板材の板厚変化を示す概略断面図であり、図５Ａは、圧延が行われる前の状態を示し、図５Ｂは、圧延途中の状態を示し、図５Ｃは、圧延によって板材の薄肉部が所望の板厚に形成された状態を示す断面図である。 図１の圧延装置における板材の移動速度と時間との関係を示す特性線図である。 本発明の第２実施の形態に係る圧延装置の概略構成図である。 図７の圧延装置におけるブレーキ機構近傍を示す拡大側面図である。 図８に示すブレーキ機構を駆動させて第1及び第２圧延ローラの回転を停止させた状態を示す拡大側面図である。

符号の説明

１０、１００…圧延装置 １２…ケーシング
１４…板材 １４ａ…薄肉部
１４ｂ…厚肉部 １６…第１圧延ローラ
１８…第２圧延ローラ ２０…圧延機構
２２…ブレーキ機構 ２４…張力付与機構
２６…板厚検出部 ２８…位置制御部
３０…ブレーキ制御部 ３２…可動ブロック
３４…固定ブロック ３６…第１駆動ローラ
３８…第２駆動ローラ ４０…荷重付与部
４４…シリンダ装置
５２ａ、５２ｂ、１０６ａ、１０６ｂ…ブレーキシリンダ
５４ａ、５４ｂ、１０４ａ、１０４ｂ…ブレーキパッド
５８…把持部 ６０…ホルダ
６２ａ、６２ｂ…引張シリンダ ６４…位置検出部
６６…ベースプレート ６８…把持用シリンダ
７２…把持用プレート ７４…ブロック体
７６…連結プレート

Claims (5)

1. 板材を長手方向に沿って圧延させ、該板材の板厚を部分的に変化させて差厚板を製造する差厚板の圧延装置において、
   前記板材を挟んで配置され、該板材を圧延する一組のローラを有する圧延機構と、
   前記ローラに対して前記板材側に向かって荷重を付与する荷重付与部と、
   前記圧延機構によって圧延された板材の板厚を検出する板厚検出部と、
   前記ローラの回転変位を規制する回転規制手段と、
   を備え、
   前記板厚検出部によって検出された前記板厚に基づいて前記回転規制手段を介して前記ローラの回転変位を規制されることを特徴とする差厚板の圧延装置。
2. 請求項１記載の圧延装置において、
   前記回転規制手段は、前記ローラに対して当接自在なパッド部と、該パッド部を前記ローラに向かって進退させるシリンダ部とを有するブレーキ機構からなることを特徴とする差厚板の圧延装置。
3. 請求項１又は２記載の圧延装置において、
   前記板材の両端部を保持し、該板材の長手方向への伸張量に応じて該両端部を互いに離間する方向へと引張する引張手段を有することを特徴とする差厚板の圧延装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧延装置において、
   前記圧延機構によって圧延され、長手方向に沿って伸張する前記板材の端部位置を検出する位置検出部を備えることを特徴とする差厚板の圧延装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧延装置において、
   前記ローラは、前記板材に当接し、該板材を圧延する一組の圧延ローラと、
   前記圧延ローラの外周面に当接し、駆動源から回転駆動力が付与される一組の駆動ローラと、
   から構成され、
   前記圧延ローラが、前記駆動ローラとの当接作用下に該駆動ローラの回転駆動に伴って回転変位することを特徴とする差厚板の圧延装置。

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