JP2012192451A - 圧延ロール位置測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延ロールとギャップセンサとの間の間隙を制御する必要が無く、圧延ロールが緊急退避した場合でもギャップセンサが破損したり、圧延ロールの表面に疵が付いたりすることのない圧延ロール位置測定装置を提供する。
【解決手段】圧延ロール位置測定装置１０は、下圧延ロール１２の圧延面１４までの距離を測定するギャップセンサ２３及び圧延面１４に向けて流体Ｗを噴出する噴出口２４を有するギャップ測定部１７と、ギャップ測定部１７の下方に設置され、内部に流体Ｗが供給される容器２０と、容器２０に対するギャップ測定部１７の相対変位を測定する変位計１９と、ギャップ測定部１７に変位計１９を介して連結され、容器２０内に充填される流体Ｗの浮力でギャップ測定部１７を押し上げる浮体部２５とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属材料の圧延に使用される圧延ロールの位置を測定するための圧延ロール位置測定装置に関する。

対となる上圧延ロールと下圧延ロールで金属材料を挟んで圧延する作業では、上圧延ロールと下圧延ロールの間の圧延ロールギャップが圧延材の厚みとなるように設定される。圧延が開始されると、上圧延ロール及び下圧延ロールに作用する圧延反力によって各圧延ロールが変形し、圧延ロールギャップが増大する。この現象に対して、例えば特許文献１では、圧延ロールに作用する圧延反力を荷重計で検出し、検出された荷重値を圧延設備の推定ミル剛性で除して得られた値を圧延ロールギャップ増大量とし、この圧延ロールギャップ増大量が消失するように、上圧延ロールと下圧延ロールの位置を調整して圧延材の厚みの変動を防止している。

しかし、特許文献１に記載された板厚制御方法では、検出された荷重値を圧延設備の推定ミル剛性で除した値を圧延ロールギャップ増大量と推定するので、圧延ロールギャップ増大量が消失するように上圧延ロールと下圧延ロールを近づけると、圧延反力が増加して圧延ロールギャップ増大量が更に増大し、制御系が発散するおそれがある。このため、推定された圧延ロールギャップ増大量より小さい値で上圧延ロールと下圧延ロールの位置調整を行って制御系の発散を防止する必要があり、制御応答性が悪いという問題がある。
また、圧延設備の推定ミル剛性が非線形であるため、圧延ロールの荷重−変位関係がヒステリシス（履歴依存性）を有するものとなり、圧延ロールギャップ増大量に大きな誤差が生じ、圧延材の厚みを高精度で制御できないという問題もある。

そこで、特許文献２では、圧延設備の圧延ロールの直下及び／又は直上に対向して配置され、該圧延ロールとの距離を測定するギャップセンサと、圧延設備の基台フレームに配置され、前記ギャップセンサを圧延ロールに対して進退可能に支持するエアシリンダと、前記ギャップセンサと前記基台フレームとの距離を測定する距離計と、前記ギャップセンサから出力される第１の測定値及び前記距離計から出力される第２の測定値の和から前記基台フレームに対する圧延ロールの位置を求めて出力する演算手段とを有する圧延ロール位置測定装置の発明が開示されている。
この圧延ロール位置測定装置では、圧延ロールの位置が、ギャップセンサの測定値と距離計の測定値の和として得られるので、圧延ロールギャップ増大量を推定する従来の方法に比べて、圧延ロールの位置を正確に求めることができる。また、測定された圧延ロールの位置に基づいて圧延ロールを移動することにより、圧延中における圧延ロールギャップの調整を行うので、迅速かつ高精度で圧延ロールギャップの調整を行うことができる。

特開２０００−２８８６１３号公報 特開２００９−２４８１０６号公報

しかしながら、特許文献２に記載された圧延ロール位置測定装置の場合、ギャップセンサの進退をエアシリンダで行っているため、圧延トラブル等の緊急時に圧延ロールが急に退避（上昇又は下降）した際、ギャップセンサの退避が間に合わず、圧延ロールがギャップセンサに衝突してギャップセンサが破損したり、圧延ロールの表面に疵が付いたりするおそれがある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、圧延ロールとギャップセンサとの間の間隙を制御する必要が無く、圧延ロールが緊急退避した場合でもギャップセンサが破損したり、圧延ロールの表面に疵が付いたりすることのない圧延ロール位置測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る圧延ロール位置測定装置は、下圧延ロールの直下に配置され、該下圧延ロールの圧延面までの距離を測定するギャップセンサ及び該下圧延ロールの圧延面に向けて流体を噴出する噴出口を有するギャップ測定部と、前記ギャップ測定部の下方に設置され、内部に流体が供給される容器と、前記ギャップ測定部に連結され、前記容器内に充填される流体の浮力で前記ギャップ測定部を押し上げる浮体部と、前記容器に対する前記ギャップ測定部の相対変位を測定する変位計とを備えることを特徴としている。

第１の発明では、浮体部に作用する浮力によって、ギャップ測定部を下圧延ロールの圧延面に向けて押し付けると共に、ギャップ測定部から下圧延ロールの圧延面に向けて流体を噴出することにより、下圧延ロールの圧延面とギャップ測定部との間に流体膜を形成する。これにより、緊急時に下圧延ロールが下降した際、流体膜が下圧延ロールとギャップセンサとの間の緩衝材となり、ギャップ測定部は下圧延ロールと同期して下降する。その際、ギャップ測定部を下圧延ロールに押し付ける力が小さいので、下圧延ロール下降時に流体膜が破壊することはない。
圧延時に浮体部に作用する浮力は、（Ｉ）式で示すように、ギャップ測定部及び浮体部の自重と、ギャップ測定部から下圧延ロールの圧延面に向けて流体を噴出させることによりギャップ測定部に作用する反力との和となる（図７参照）。
浮力＝自重＋反力 （Ｉ）

また、第２の発明に係る圧延ロール位置測定装置は、上圧延ロールの直上に配置され、該上圧延ロールの圧延面までの距離を測定するギャップセンサ及び該上圧延ロールの圧延面に向けて流体を噴出する噴出口を有するギャップ測定部と、前記ギャップ測定部の上方に設置され、内部に流体が供給される容器と、前記ギャップ測定部に連結され、前記容器内に充填される流体の浮力で前記ギャップ測定部を支持する浮体部と、前記容器に対する前記ギャップ測定部の相対変位を測定する変位計とを備えることを特徴としている。

第２の発明は、ギャップ測定部から圧延ロールの圧延面に向けて流体を噴出することにより、圧延ロールの圧延面とギャップ測定部との間に流体膜を形成する点において第１の発明と技術思想を同じくするが、浮体部の機能が第１の発明と異なる。
第２の発明では、ギャップ測定部が上圧延ロールの直上に配置されるため、ギャップ測定部の自重によってギャップ測定部が上圧延ロールの圧延面に押し付けられる。しかし、ギャップ測定部から上圧延ロールの圧延面に向けて流体を噴出させた際にギャップ測定部に作用する反力が、ギャップ測定部の自重に比べて小さいため、上圧延ロールの圧延面とギャップ測定部との間に隙間を生じさせることができないことがある。そこで、浮体部に作用する浮力によって、ギャップ測定部の自重の少なくとも一部をキャンセルするようにしている。これにより、上圧延ロールの圧延面とギャップ測定部との間に流体膜が形成され、緊急時に上圧延ロールが上昇した際、流体膜が上圧延ロールとギャップセンサとの間の緩衝材となり、ギャップ測定部は上圧延ロールと同期して上昇する。その際、ギャップ測定部を上圧延ロールに押し付ける力が小さいので、上圧延ロール上昇時に流体膜が破壊することはない。
圧延時に浮体部に作用する浮力は、（II）式で示すように、ギャップ測定部及び浮体部の自重と、ギャップ測定部から上圧延ロールの圧延面に向けて流体を噴出させることによりギャップ測定部に作用する反力との差となる（図８参照）。
浮力＝自重−反力 （II）

また、本発明に係る圧延ロール位置測定装置では、前記ギャップセンサに外装され、前記噴出口から出没する筒状部材を備え、前記圧延面に向けて前記噴出口から噴出する流体の圧力により、前記筒状部材が前記噴出口から前記圧延面に向けて突出することを好適とする。

筒状部材を備えることで、圧延ロールがギャップセンサと衝突するのを回避するのに充分なギャップ量を容易に確保することができる。筒状部材が無い場合、図９に示すように、ギャップ測定部の内圧をＰ_１、圧延面とギャップ測定部の間のギャップ圧力をＰ_２、大気圧をＰ_３とすると、圧延面とギャップ測定部の間を流れる流体の流速が大きいため、ギャップ圧力Ｐ_２はベルヌーイの定理により小さくなる。そうすると、圧延面とギャップ測定部の間のギャップ量は、内圧Ｐ_１によりギャップ測定部が圧延面から離れる力Ｆ_１と、大気圧Ｐ_３によりギャップ測定部が圧延面に向かう力Ｆ_３によって決まることになり、単位面積当たりの力はＦ_３よりＦ_１のほうが大きいものの、力が作用する面積はＦ_３のほうがＦ_１より大きいため、ギャップセンサは圧延面に押し付けられる。本発明者等の実験によれば、圧延面とギャップセンサの間のギャップ量は０．１〜０．２ｍｍ程度であった。流体の速度が増大すればするほど、ギャップ量は小さくなる傾向にある。

筒状部材を備えた当該構成では、圧延面に向けて噴出する流体の圧力により、ギャップセンサに外装された筒状部材が噴出口から圧延面に向けて突出する際の反作用で、ギャップ測定部が圧延面から離れ、圧延面とギャップセンサの間に充分なギャップを確保することができる。

また、本発明に係る圧延ロール位置測定装置では、前記圧延面に面する、前記筒状部材の先端に、耐摩耗材が装着されていることを好適とする。これにより、筒状部材の先端が圧延面に接触して摩耗するのを防止することができる。

また、本発明に係る圧延ロール位置測定装置では、前記耐摩耗材が弾性体であることを好適とする。
耐摩耗材を弾性体とすると、圧延ロールの圧延面と筒状部材の間を流れる流体によって弾性体が圧縮され、流体の流速が大きくなることなく流量が維持される。これにより、圧延面とギャップセンサの間にギャップを安定して確保することができる。本発明者等の実験によれば、筒状部材と弾性体からなる耐摩耗材を備えることで、２〜３ｍｍ程度のギャップを安定して確保することができた。

また、本発明に係る圧延ロール位置測定装置では、前記ギャップ測定部と前記容器とが管で連通され、前記容器内の流体が前記管を経由して前記ギャップ測定部の噴出口から噴出するようにしてもよい。
当該構成では、容器内に供給する流体を、圧延ロールの圧延面に向けて噴出させる流体と兼用するので、噴出口に流体を送給する送給手段を別途設ける必要がない。

また、本発明に係る圧延ロール位置測定装置では、前記噴出口から噴出する流体及び前記容器内に充填される流体は水でもよい。
流体を水とすることにより、コストを抑えることができるだけでなく、劣悪環境でも使用することができる。

本発明に係る圧延ロール位置測定装置では、ギャップ測定部を浮力によって支持しつつ、ギャップ測定部から圧延ロールの圧延面に向けて流体を噴出して、圧延ロールの圧延面とギャップ測定部との間に流体膜を形成する。これにより、緊急時に圧延ロールが昇降した際、流体膜が圧延ロールとギャップセンサとの間の緩衝材となり、ギャップ測定部が圧延ロールと同期して昇降する。このため、圧延ロールとギャップセンサとの間の間隙を制御する必要が無く、圧延ロールが緊急退避した場合でもギャップセンサが破損したり、圧延ロールの表面に疵が付いたりすることがない。

また、本発明に係る圧延ロール位置測定装置では、圧延面に向けて噴出する流体の圧力により、ギャップセンサに外装された筒状部材を噴出口から圧延面に向けて突出させることで、圧延ロールの圧延面とギャップセンサの間に充分なギャップを確保することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る圧延ロール位置測定装置の立面図である。 同圧延ロール位置測定装置の立断面図である。 図２のＡ−Ａ矢視断面図である。 （Ａ）は水噴出とギャップとの関係を示すグラフ、（Ｂ）はＸ部分の拡大図である。 （Ａ）は水噴出時のギャップセンサの測定値の時刻歴変化、（Ｂ）は水噴出時の変位計の測定値の時刻歴変化、（Ｃ）はギャップセンサの測定値と変位計の測定値の和の時刻歴変化をそれぞれ示したグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る圧延ロール位置測定装置の立断面図である。 力の釣合を説明するための模式図である。 力の釣合を説明するための模式図である。 圧延ロールの圧延面とギャップ測定部との間に作用する力を説明するための模式図である。 変形例に係るギャップ測定部の立断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は同ギャップ測定部の動作を説明するための模式図である。 （Ａ）は下圧延ロールが下降したときのギャップセンサ測定値及び変位計測定値の各時刻歴変化、（Ｂ）はギャップセンサ測定値と変位計測定値の和の時刻歴変化をそれぞれ示したグラフである。 ギャップセンサ及び変位計の基準位置を示した模式図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る圧延ロール位置測定装置１０の立面図を図１に、立断面図を図２に示す。
金属材料の圧延に使用される圧延機（図示省略）は、対となる圧延ロール、即ち下圧延ロール１２と上圧延ロール１３（図６参照）を備えている。圧延ロール位置測定装置１０は、下圧延ロール１２の直下に配置され、下圧延ロール１２の圧延面１４に対峙するギャップ測定部１７と、ギャップ測定部１７の下方に設置され、内部に流体Ｗが供給される容器２０と、ギャップ測定部１７に連結され、容器２０内に充填される流体Ｗの浮力でギャップ測定部１７を押し上げる浮体部２５と、容器２０に対するギャップ測定部１７の相対変位を測定する変位計１９とを備えている。

ギャップ測定部１７は、下圧延ロール１２の圧延面１４に向けて上面が開口する有底円筒状のケーシング１８と、ケーシング１８に内蔵され、圧延面１４までの距離を測定するギャップセンサ２３とから大略構成されている。円柱状とされたギャップセンサ２３とケーシング１８の内壁との間には隙間が設けられており、圧延面１４に向けて流体Ｗを噴出する噴出口２４とされている。ケーシング１８は、上部に比べて下部が拡径し、下部側面には、フレキシブルホースからなる管２２の一端が平面視して放射状に４本接続されている。各管２２から送給された流体Ｗは、ケーシング１８内に浸入して噴出口２４から噴出する。
また、下圧延ロール１２の圧延面１４にできるだけ近接させてギャップセンサ２３を対峙させるため、ギャップ測定部１７を下圧延ロール１２の回転軸方向に見た際、ケーシング１８の上面が、周縁部に比べて中央部が僅かに凹んだ湾曲形とされている。これは、一般にギャップ（圧延面までの距離）が小さい程、ギャップセンサ２３の測定精度が上がるからである。

ギャップセンサ２３は非接触式変位計であり、渦電流式、静電容量式、超音波式、光学式のいずれでも良いが、本実施の形態では、精度が高く、応答速度が速いことに加え、埃や水、油などにも強い渦電流式変位計を使用する。渦電流式変位計の測定範囲は、一般に０〜１０ｍｍ程度である。

一方、容器２０に対するギャップ測定部１７の相対変位を測定する変位計１９には、接触式変位計を使用する。本実施の形態では、有底円筒状の筒状部１９ａと、筒状部１９ａに挿入され、筒状部１９ａの軸方向に進退するロッド１９ｂとを有する差動トランス式変位計を使用する。差動トランス式変位計は、精度が高く、広い測定範囲（例えば０〜３００ｍｍ）を有し、悪環境下でも使用することができる。
なお、変位計１９として、磁歪式変位計など他の接触式変位計を使用しても良い。

容器２０は直方体状の密閉容器とされ、下圧延ロール１２及び上圧延ロール１３を支持するハウジング１６に容器２０の底板２０ｄが固定される。容器２０の各側面には、前述した管２２の他端が接続され（図３参照）、容器２０の下部側面には、容器２０内に流体Ｗを供給するための供給口２７が設けられている。容器２０内には、内部が中空とされた直方体状の浮体部２５が収納されている。
また、容器２０の天板２０ｕの中央部には、変位計１９の筒状部１９ａが挿通する孔が設けられ、孔の直上には、変位計１９の筒状部１９ａを鉛直方向にガイドするブッシュ２９が設置されている。

変位計１９は、ロッド１９ｂを下側にして鉛直方向に配置され、筒状部１９ａの底部がギャップ測定部１７に固定されている。そして、筒状部１９ａの中間部がブッシュ２９でガイドされ、変位計１９の先端部が容器２０内に挿入されている。筒状部１９ａの先端部は、浮体部２５の中央に設けられた挿通孔２５ａに挿入され、浮体部２５に固定されている。また、ロッド１９ｂの先端部は、挿通孔２５ａを挿通し、容器２０の底板２０ｄに固定されている。流体Ｗの浮力によって浮体部２５が、筒状部１９ａさらにはギャップ測定部１７と共に上昇すると、ロッド１９ｂが筒状部１９ａから延び出ることとなり、容器２０に対するギャップ測定部１７の相対変位を測定することができる。
なお、浮体部２５の内部に流体Ｗが浸入しないように、浮体部２５と挿通孔２５ａとの境界部は水密状態に保たれている。

流体Ｗとしては、気体に比べて比重が大きな液体が望ましい。なかでも、取扱いが容易で、劣悪環境でも使用可能な水が好ましい。その際、水圧は、水道水の水圧程度、即ち０．４ＭＰａ程度であれば良い。

次に、上記構成を有する圧延ロール位置測定装置１０の動作について説明する。
（１）下圧延ロール１２の直下に圧延ロール位置測定装置１０を設置する。
（２）容器２０の下部側面に設けられた供給口２７から容器２０内に流体Ｗを供給する。これにより、容器２０内が流体Ｗで満たされ、浮体部２５が流体Ｗの浮力によって徐々に上昇する。これに伴い、変位計１９を介して浮体部２５に連結されたギャップ測定部１７が上昇する。

（３）供給口２７から容器２０内に流体Ｗをさらに供給すると、容器２０の各側面に接続された管２２を介して流体Ｗがギャップ測定部１７に送給され、噴出口２４から下圧延ロール１２の圧延面１４に向けて流体Ｗが噴出する。
（４）前述の（Ｉ）式が成立し、下圧延ロール１２の圧延面１４とギャップ測定部１７との間に流体膜が形成される。
（５）下圧延ロール１２が下降した場合は、流体膜が下圧延ロール１２とギャップセンサ２３との間の緩衝材となり、ギャップ測定部１７は下圧延ロール１２と同期して下降する。

図４及び図５は、流体Ｗとして水を使用した際の圧延ロール位置測定装置１０の動作試験結果について示したものである。
図４（Ａ）、（Ｂ）は、噴出口２４から噴出する水流とギャップとの関係を示したグラフである。同図において、ギャップ：０ｍｍは、下圧延ロール１２の圧延面１４とギャップセンサ２３が接触している状態を示し、「水流ＯＮ」は、下圧延ロール１２の圧延面１４に向けて噴出口２４から水が噴出している状態を示す。同図より、下圧延ロール１２の圧延面１４に向けて噴出口２４から水が噴出すると、ギャップは０．３ｍｍ程度に維持されることがわかる。
また、図５（Ａ）〜（Ｃ）は、ギャップセンサ２３の測定値と変位計１９の測定値（容器２０に対するギャップ測定部１７の相対変位）との相関性を示したグラフである。同図より、ギャップが大きくなると、変位計１９の測定値が小さくなり、ギャップセンサ２３の測定値と変位計１９の測定値の和は略一定に保たれることがわかる。なお、本実験における変位計１９のゼロ点は任意点であり、変位計１９の数値自体に工学的な意味はない。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る圧延ロール位置測定装置１１について説明する。圧延ロール位置測定装置１１の立断面図を図６に示す。なお、圧延ロール位置測定装置１０と同じ構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。

圧延ロール位置測定装置１１は、概略、圧延ロール位置測定装置１０を逆さまにした構成を有している。具体的には、上圧延ロール１３の直上に配置され、上圧延ロール１３の圧延面１５に対峙するギャップ測定部１７と、ギャップ測定部１７の上方に設置され、内部に流体Ｗが供給される容器２１と、容器２１に対するギャップ測定部１７の相対変位を測定する変位計１９と、ギャップ測定部１７に変位計１９を介して連結され、容器２１内に充填される流体Ｗの浮力でギャップ測定部１７の自重の少なくとも一部をキャンセルしてギャップ測定部１７を支持する浮体部２６とを備えている。

容器２１は直方体状の密閉容器とされ、ハウジング１６に容器２１の天板２１ｕが固定される。容器２１の各側面には、前述した管２２の他端が接続され、容器２１の下部側面には、容器２１内に流体Ｗを供給するための供給口２８が設けられている。容器２１内には、内部が中空とされた直方体からなる浮体部２６が収納されている。但し、ギャップ測定部１７の自重の少なくとも一部をキャンセルできればよいので、圧延ロール位置測定装置１０の浮体部２５に比べて浮体部２６は小さくなっている。
また、容器２１の底板２１ｄの中央部には、変位計１９の筒状部１９ａが挿通する孔が設けられ、孔の直下には、変位計１９の筒状部１９ａを鉛直方向にガイドするブッシュ２９が設置されている。

変位計１９は、ロッド１９ｂを上側にして鉛直方向に配置され、筒状部１９ａの底部がギャップ測定部１７に固定されている。そして、筒状部１９ａの中間部がブッシュ２９でガイドされ、変位計１９の先端部が容器２１内に挿入されている。筒状部１９ａの先端部は、浮体部２６の中央に設けられた挿通孔２６ａに挿入され、浮体部２６に固定されている。また、ロッド１９ｂの先端部は、挿通孔２６ａを挿通し、容器２１の天板２１ｕに固定されている。

次に、上記構成を有する圧延ロール位置測定装置１１の動作について説明する。
（１）上圧延ロール１３の直上に圧延ロール位置測定装置１１を設置する。
（２）容器２１の下部側面に設けられた供給口２８から容器２１内に流体Ｗを供給する。これにより、容器２１内が流体Ｗで満たされ、浮体部２６に流体Ｗの浮力が作用し、ギャップ測定部１７の自重の少なくとも一部がキャンセルされる。

（３）供給口２８から容器２１内に流体Ｗをさらに供給すると、容器２１の各側面に接続された管２２を介して流体Ｗがギャップ測定部１７に送給され、噴出口２４から上圧延ロール１３の圧延面１５に向けて流体Ｗが噴出する。
（４）前述の（II）式が成立し、上圧延ロール１３の圧延面１５とギャップ測定部１７との間に流体膜が形成される。
（５）上圧延ロール１３が上昇した場合は、流体膜が上圧延ロール１３とギャップセンサ２３との間の緩衝材となり、ギャップ測定部１７は上圧延ロール１３と同期して上昇する。

［圧延ロールギャップ制御方法］
次に、圧延ロール位置測定装置１０、１１による圧延ロールギャップ制御方法について説明する。なお、以下の説明では、変位計１９の正負に関し、ロッド１９ｂが筒状部１９ａから延び出る向きの変位を正、その逆向きの変位を負とする。
（０）下圧延ロール１２と上圧延ロール１３とを接触させた状態で、圧延ロール位置測定装置１０、１１の容器２０、２１内に流体Ｗを供給する。ギャップ測定部１７が下圧延ロール１２の圧延面１４及び上圧延ロール１３の圧延面１５にそれぞれ接触した時点で、流体Ｗの供給を一旦停止し、ギャップセンサ２３及び変位計１９の初期値をそれぞれゼロにセットする。
（１）流体Ｗの供給を再開して下圧延ロール１２の圧延面１４及び上圧延ロール１３の圧延面１５とギャップ測定部１７との間に流体膜を形成する。この時点におけるギャップセンサ２３の測定値を下側Ｇｄ１、上側Ｇｕ１、変位計１９の測定値を下側Ｄｄ１、上側Ｄｕ１とすると、Ｇｄ１＋Ｄｄ１＝０、Ｇｕ１＋Ｄｕ１＝０である。
（２）下圧延ロール１２と上圧延ロール１３との間の圧延ロールギャップを圧延材の厚さＨに設定するため、下圧延ロール１２をＨ／２下降させると共に、上圧延ロール１３をＨ／２上昇させる。この時点におけるギャップセンサ２３の測定値を下側Ｇｄ２、上側Ｇｕ２、変位計１９の測定値を下側Ｄｄ２、上側Ｄｕ２とすると、Ｇｄ２＋Ｄｄ２＝Ｇｄ１＋Ｄｄ１−Ｈ／２＝−Ｈ／２、Ｇｕ２＋Ｄｕ２＝Ｇｕ１＋Ｄｕ１−Ｈ／２＝−Ｈ／２となる。

（３）圧延開始に伴い、下圧延ロール１２がΔｄ下降し、上圧延ロール１３がΔｕ上昇した場合、ギャップセンサ２３の測定値を下側Ｇｄ３、上側Ｇｕ３、変位計１９の測定値を下側Ｄｄ３、上側Ｄｕ３とすると、Ｇｄ３＋Ｄｄ３＝Ｇｄ２＋Ｄｄ２−Δｄ、Ｇｕ３＋Ｄｕ３＝Ｇｕ２＋Ｄｕ２−Δｕとなる。従って、Δｄ＝（Ｇｄ２＋Ｄｄ２）−（Ｇｄ３＋Ｄｄ３）、Δｕ＝（Ｇｕ２＋Ｄｕ２）−（Ｇｕ３＋Ｄｕ３）となる。
（４）上記測定値に基づき、下圧延ロール１２をΔｄ上昇させると共に、上圧延ロール１３をΔｕ下降させる。これにより、下圧延ロール１２と上圧延ロール１３との間の圧延ロールギャップが、圧延材の厚さＨに維持される。

［ギャップ測定部の変形例］
変形例に係るギャップ測定部３０を図１０に示す。以下では、下圧延ロール１２の直下に配置されるギャップ測定部３０について説明するが、上圧延ロール１３の直上に配置されるギャップ測定部も同様である。
ギャップ測定部３０は、下圧延ロール１２の圧延面１４に向けて上面が開口する有底筒状のケーシング３１と、ケーシング３１に内蔵され、圧延面１４までの距離を測定するギャップセンサ２３と、ギャップセンサ２３に外装され、ケーシング３１から出没する筒状部材３２とから大略構成されている。

筒状部材３２は、ギャップセンサ２３とケーシング３１の内壁との間に設けられた噴出口３４内を上下方向に移動自在とされている。筒状部材３２の圧延面１４がわ周縁部には、側方に向けて張り出した鍔部３２ａが形成され、圧延面１４に面する、鍔部３２ａの表面には、鍔部３２ａの全周に亘って耐摩耗材３３が取り付けられている。
一方、ケーシング３１の圧延面１４がわ端部には、鍔部３２ａが着座する凹部３１ａが形成されている。また、ケーシング３１の下部側面には、流体Ｗの流入口３５が設けられている。

耐摩耗材３３としては、スポンジゴムなどの弾性体が好ましく、例えば、ウレタンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、イソブチレンイソプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムなどを使用することができる。耐摩耗材３３の硬さは、ＪＩＳ Ｋ６２５３「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−硬さの求め方」により規定されているデュロメータ硬さで、ショアＥ７０以下が望ましい。ショアＥ７０を超えると、硬くなりすぎて流体Ｗによる圧縮性が不十分となる。耐摩耗材３３は柔らかいほどよいが、ショアＥ２０未満になると入手が困難となる。

次に、上記構成を有するギャップ測定部３０の動作について図１１を用いて説明する。
（１）ギャップ測定部３０の内部に流体Ｗを注入していない状態では、筒状部材３２はケーシング３１内に収納され、筒状部材３２の鍔部３２ａは、ケーシング３１の凹部３１ａに着座している（図１１（Ａ）参照）。
（２）流入口３５からギャップ測定部３０の内部に流体Ｗを注入し、噴出口３４から下圧延ロール１２の圧延面１４に向けて流体Ｗを噴出させると、噴出口３４に向かって流れる流体Ｗに背後から押されて、筒状部材３２がケーシング３１（噴出口３４）から圧延面１４に向けて突出する（図１１（Ｂ）参照）。そして、圧延面１４と耐摩耗材３３の間を流体Ｗが流れることによりギャップが生成され、ギャップ量に応じてケーシング３１が下降する。

（３）圧延が開始されると、下圧延ロール１２が圧延材を噛み込むことにより、下圧延ロール１２が、例えば１〜２ｍｍ程度急速に下降する。下圧延ロール１２が下降すると、耐摩耗材３３が圧縮されると共に、筒状部材３２がケーシング３１内に没入する（図１１（Ｃ）参照）。
（４）流体Ｗの圧力によって筒状部材３２はケーシング３１から突出しようとするが、突出できないため、その反作用としてケーシング３１が一定距離下降する（図１１（Ｄ）参照）。

図１２は、下圧延ロール１２が下降したときのギャップ測定部３０の動きを検証した試験結果を示したグラフであり、図１２（Ａ）はギャップセンサ測定値Ｇ及び変位計測定値Ｄの各時刻歴変化、図１２（Ｂ）はギャップセンサ測定値Ｇと変位計測定値Ｄの和、即ち下圧延ロール１２の位置の時刻歴変化をそれぞれ示している。検証試験におけるギャップセンサ２３及び変位計１９の基準位置（変位がゼロの位置）を図１３に示しておく。図１２より以下のことがわかる。
下圧延ロール１２の下降に伴い、先ずギャップセンサ測定値Ｇが減少し、遅れて変位計測定値Ｄが減少する（図１２（Ａ）参照）。即ち、先ず筒状部材３２が下降し、遅れてギャップセンサ２３が内蔵されたケーシング３１が下降する。ケーシング３１が下降することにより、ギャップセンサ測定値Ｇは、０．１６秒当たりから増大に転ずる。しかし、ケーシング３１は、下圧延ロール１２が下降を停止（０．２秒付近）しても（図１２（Ｂ）参照）、慣性によって下降を続け、０．２５秒付近から上昇に転じ、何度か振動を繰り返した後、安定する（図１２（Ａ）参照）。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、変位計の筐体を、ギャップ測定部と浮体部とを連結する連結部としたが、専用の連結部を設け、浮体部の下面と容器の底面との間などに変位計を設置してもよい。また、上記実施の形態では、容器に供給する水を管を経由させてギャップ測定部の噴出口から噴出するようにしたが、ギャップ測定部と容器へ、それぞれ独立に水を供給するようにしてもよい。こうすることで、容器に供給する水の量、即ち、容器内の水位を調整し、圧延設備に応じて適切な位置にギャップ測定部の最高点を制御することが可能となる。

１０、１１：圧延ロール位置測定装置、１２：下圧延ロール、１３：上圧延ロール、１４、１５：圧延面、１６：ハウジング、１７、３０：ギャップ測定部、１８、３１：ケーシング、１９：変位計、１９ａ：筒状部、１９ｂ：ロッド、２０、２１：容器、２０ｕ、２１ｕ：天板、２０ｄ、２１ｄ：底板、２２：管、２３：ギャップセンサ、２４、３４：噴出口、２５、２６：浮体部、２５ａ、２６ａ：挿通孔、２７、２８：供給口、２９：ブッシュ、３１ａ：凹部、３２：筒状部材、３２ａ：鍔部、３３：耐摩耗材、３５：流入口、Ｗ：流体

Claims (7)

1. 下圧延ロールの直下に配置され、該下圧延ロールの圧延面までの距離を測定するギャップセンサ及び該下圧延ロールの圧延面に向けて流体を噴出する噴出口を有するギャップ測定部と、前記ギャップ測定部の下方に設置され、内部に流体が供給される容器と、前記ギャップ測定部に連結され、前記容器内に充填される流体の浮力で前記ギャップ測定部を押し上げる浮体部と、前記容器に対する前記ギャップ測定部の相対変位を測定する変位計とを備えることを特徴とする圧延ロール位置測定装置。
2. 上圧延ロールの直上に配置され、該上圧延ロールの圧延面までの距離を測定するギャップセンサ及び該上圧延ロールの圧延面に向けて流体を噴出する噴出口を有するギャップ測定部と、前記ギャップ測定部の上方に設置され、内部に流体が供給される容器と、前記ギャップ測定部に連結され、前記容器内に充填される流体の浮力で前記ギャップ測定部を支持する浮体部と、前記容器に対する前記ギャップ測定部の相対変位を測定する変位計とを備えることを特徴とする圧延ロール位置測定装置。
3. 請求項１又は２記載の圧延ロール位置測定装置において、前記ギャップセンサに外装され、前記噴出口から出没する筒状部材を備え、前記圧延面に向けて前記噴出口から噴出する流体の圧力により、前記筒状部材が前記噴出口から前記圧延面に向けて突出することを特徴とする圧延ロール位置測定装置。
4. 請求項３記載の圧延ロール位置測定装置において、前記圧延面に面する、前記筒状部材の先端に、耐摩耗材が装着されていることを特徴とする圧延ロール位置測定装置。
5. 請求項４記載の圧延ロール位置測定装置において、前記耐摩耗材が弾性体であることを特徴とする圧延ロール位置測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧延ロール位置測定装置において、前記ギャップ測定部と前記容器とが管で連通され、前記容器内の流体が前記管を経由して前記ギャップ測定部の噴出口から噴出することを特徴とする圧延ロール位置測定装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧延ロール位置測定装置において、前記噴出口から噴出する流体及び前記容器内に充填される流体が水であることを特徴とする圧延ロール位置測定装置。

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