JP2017144462A - 小型圧延機あるいはロールプレス機に用いられる油圧圧下装置及びこの油圧圧下装置による油圧制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型圧延機やロールプレス機において、板厚精度に対応した油圧制御サーボ弁を使用しない油圧圧下装置を提供する。【解決手段】油圧圧下装置は、昇圧シリンダー内に配置されたピストンを前後に移動させるネジとネジに回転力を与え、ネジの回転角度を自在に制御し、ピストン位置を目的位置に移動させるモーターより構成され、昇圧シリンダーから配管により接続された圧下シリンダーは昇圧シリンダー内のピストンの移動により生じた油の移動により、圧下シリンダー内のラムを上下移動させ、圧延ロールを押し上げ、押し下げ可能とする。【選択図】図１

Description

本発明は、圧延力が５００トン未満の小型圧延機あるいはロールプレス機に適した油圧圧下装置及びこの油圧圧下装置による油圧制御方法に関する。

自動車のボディに使われる材料の様に幅が広い鋼板は大手製鉄会社にて大量に生産される。製鉄会社では複数台の圧延機を連続的に配置し、幅の広い圧延ロール間に鋼板を挟み、１０００トン以上の大きな力で圧延し、薄くしている。この様に大量生産向いた圧延機は効率的な圧延を行うため、圧延ロール間に大きな圧延力を発生させる手段として、油圧サーボ制御弁と油圧ジャッキからなる油圧圧下装置が多く用いられている。近年、新素材を連続的にロールでプレスするロールプレス機の分野や、非鉄材料を箔のように薄く伸ばしたりする分野でも圧延後の被圧延材の板厚精度をより高めるため油圧力を用いた油圧圧下装置の利用が増えてきた。

小型圧延機に油圧力を用いた油圧圧下装置を導入する場合、圧延ロールの移動量を微小に制御する為、微量の油を出し入れ可能な油圧サーボ制御弁が必要となる。油圧サーボ制御弁を安定的に使用するには、高圧の油圧を供給する油圧発生装置の油温を一定に保つ必要がある。その為、油圧タンク内の油を冷却する冷却水供給インフラなど大型圧延機で必要とされるシステムを準備しなければならない。油圧圧下システムを簡略化するために以下のような装置が開示されている。

特許文献１には主シリンダーに中間シリンダーのロッド先端が挿入されていて、中間シリンダーのロッド位置を油圧によって制御し、主シリンダーのラムの位置を上下させ板厚制御することが記載されている。

特許文献２には操作側、駆動側の両方の圧延機に組み込まれた両方の主シリンダーとつながる中間シリンダーを設け、２つの中間シリンダーをロッドでつなぐ構造になっている。更に、中間シリンダーの一方側にサーボ制御バルブと接続して、操作側、駆動側の主シリンダーのラムを同じ速度で上下動させることが記載されている。

特許文献３には、ネジ棒・螺進機構と油圧ピストン・シリンダ構成の超高圧発生装置が記載されている。

実開平２−９７９０６号公報 特公平２−１４１２３号公報 特許第４２９９２２９号公報

特許文献１、２に記載された油圧圧下機構は、大型の圧延機に採用されるものであって、圧延機用の油圧圧下機構として適せず、また特許文献３に記載された油圧圧下機構によれば超高圧を発生させ、高精度に位置制御を行うことが出来るが、小型圧延機油圧圧下装置としては機能することは記載されていない。

本発明の目的は、圧延力が最大５００トンを超えない小型圧延機、及びロールプレス機において、ウォーム減速機を介した機械式機構や油圧サーボ制御弁による油圧式制御機構を用いることなく圧延ロール位置を高精度に制御可能な油圧圧下機構であって、圧延機あるいはロールプレス機、特に小型圧延機に簡便に装着され、簡便に油圧制御を行い得るようにすることにある。

油圧ポンプからの圧油で、ハウジング内に組み込まれた圧下シリンダーのラムをより速い速度で上下動を可能とするＡ油圧回路と、圧下シリンダーと昇圧シリンダーをつなぐＢ油圧回路とを有し、前記Ａ油圧回路と前記Ｂ油圧回路はＴ字型に接続されている。

前記Ａ油圧回路にはパイロットチェック弁が配置され、パイロットチェック弁を閉じることで、圧下シリンダーと昇圧シリンダー間に高圧油が封じ込まれる機構を有し、更に前記昇圧シリンダーはシリンダー内にネジにより前後動可能なロッドと接続されたピストンが配置されている。前記ピストンと前記シリンダー間に封じ込まれた圧油が前記ピストンの移動で加圧され、前記昇圧シリンダーと前記圧下シリンダー間に封じ込まれた圧油も同時に加圧され、両シリンダーの受圧面積差に比例した力を発生させることを可能とし、圧下シリンダーを介して、最終的に上下ロール間により強い力を発生させる。

更に、油圧圧下装置は昇圧シリンダー内に配置されたピストンを前後に移動させるネジとネジに回転力を与え、ネジの回転角度を自在に制御し、ピストン位置を目的位置に移動させるモーターより構成され、昇圧シリンダーから配管により接続された圧下シリンダーは昇圧シリンダー内のピストンの移動により生じた高圧油の移動により、圧下シリンダー内のラムを上下移動させ、圧延ロールを押し上げ、押し下げ可能とする構造を有する。

既設の圧延スタンドに組み込まれた電動圧下装置の圧下スクリューを圧延スタンドから撤去し、圧延スタンドの圧下スクリューが組み込まれていた円筒状の凹部に圧下シリンダーを挿入し、スタンドの上部に配置された昇圧シリンダーと圧下シリンダーを配管で接続し、短期間で、油圧圧下機能を有する圧延設備に改善可能な作業方法を提供する。

昇圧シリンダーのロッド側の油柱にアキュムレーターで加圧された油圧をつなぎ、ヘッド側の加圧力をネジで加圧する力にロッド側の加圧力を合算し、昇圧シリンダーのヘッド側油柱の圧力を大きくする。

本発明は、具体的には、油圧ポンプからの圧油で、圧延機ハウジング内に組み込まれた圧下シリンダー内配置のラムを上下動させ、上下ロール間に圧延力を付与して被圧延材を圧延する圧延機に用いられる圧延機あるいはロールプレス機油圧圧下装置において、
昇圧シリンダーと、該昇圧シリンダー内に組み込まれたピストンと、該ピストンに連結され、表面にネジ溝が設けられたロッドと、該ネジ溝に係合するネジ係合体を備え、前記ロッドを駆動する駆動本体と、該駆動本体に連結され、ピストン移動域を制御する制御駆動モーターとから構成された制御駆動手段と、
パイロットチェック弁が配置され、圧油によって前記ラムを上下動させるＡ油圧回路と、
該Ａ油圧回路に接続され、前記圧下シリンダーと前記昇圧シリンダーとをつなぐＢ油圧回路と、から構成され、
前記Ａ油圧回路に圧油が封じ込まれて高圧が形成され、前記パイロットチェック弁が閉じられると、前記Ｂ油圧回路に高圧油が封じ込まれた高圧状態が形成され、前記制御駆動手段が、上下ロールの位置信号に基づいて生成された制御駆動信号によって、ネジ係合体及びネジ溝の係合による前記ピストンの移動量信号を生起して前記ピストンを制御移動させ、前記高圧状態の高圧油を圧力制御し、圧力制御された圧延力を当該ラムに作用させ、上下ロール間に圧延力を付与して被圧延材を圧延させること
を特徴とする圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置を提供する。

本発明は、上述された圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置において、前記制御駆動手段が、ネジ係合体及びネジ溝の係合によって前記ロッドに回転の回転角度を自在に制御することを特徴とする圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置を提供する。

本発明は、上述された圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置において、前記圧延機ハウジングの上部に電動圧下装置の圧下スクリュウが設置されていた場合に、電動圧下装置の圧下スクリュウが撤去された跡の円筒状の凹部に前記圧下シリンダーが設置され、圧下シリンダー内配置のラムを上下動させるように組み込まれ、前記圧延機ハウジングの上部表面に昇圧シリンダーが配設され、前記圧延機ハウジングの上部上で、前記圧下シリンダーと前記昇圧シリンダーとが前記Ａ油圧回路及びＢ油圧回路によって接続されることを特徴とする圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置を提供する。

本発明は、上述された圧延機あるいはロールプレス機油圧圧下装置において、前記昇圧シリンダーのロッド側の油柱にアキュムレーターが接続され、当該アキュムレーターのアキュムレーター圧力を前記ピストンに付与することを特徴とする圧延機あるいはロールプレス機油圧圧下装置を提供する。

本発明は、油圧ポンプからの圧油で、圧延機ハウジング内に組み込まれた圧下シリンダー内配置のラムを上下動させ、上下ロール間に圧延力を付与して被圧延材を圧延する圧延機あるいはロールプレス機に用いられ、
昇圧シリンダーと、該昇圧シリンダー内に組み込まれたピストンと、該ピストンに連結され、表面にネジ溝が設けられたロッドと、該ネジ溝に係合するネジ係合体を備え、前記ロッドを駆動する駆動本体と、該駆動本体に連結され、ピストン移動域を制御する制御駆動モーターとから構成された制御駆動手段と、
パイロットチェック弁が配置され、圧油によって前記ラムを上下動させるＡ油圧回路と、
該Ａ油圧回路に接続され、前記圧下シリンダーと前記昇圧シリンダーとをつなぐＢ油圧回路と、を備えた、圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置による油圧制御方法において、
前記Ａ油圧回路に圧油を封じ込めて高圧を形成し、前記パイロットチェック弁を閉じて、前記Ｂ油圧回路に高圧油が封じ込まれた高圧状態を形成し、上下ロールの位置信号に基づいて生成された制御駆動信号によって、ネジ係合体及びネジ溝の係合による前記ピストンの移動量信号を生起して前記ピストンを制御移動させ、前記高圧状態の高圧油を圧力制御し、圧力制御された圧延力を当該ラムに作用させ、上下ロール間に圧延力を付与して被圧延材を圧延させること
を特徴とする圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置による油圧制御方法を提供する。

本発明によれば、小型圧延機やロールプレス機において、圧延ロール間で必要となる圧延力を大型圧延機で使われる油圧サーボ制御弁を用いることなく、電動サーボモーターで油圧シリンダー内のラムの位置を正確に制御することが出来る油圧圧下装置を提供できる。

また、本発明によれば、既設の小型圧延機に圧下装置として組み込まれているウォーム減速機や圧下用オネジ、メネジを撤去して、低コストでかつ短い時間で交換可能な油圧圧下装置を持った圧延機を提供できる。

本発明の一実施形態ある昇圧シリンダーを配置した圧延機の油圧圧下装置の構成を概略で示す図である。 従来から多く用いられている油圧サーボ制御弁を用いた圧延機の油圧圧下装置の構成を示す図である。 図１に於ける油圧圧下装置に組み込まれた昇圧シリンダーの動作を説明する側面図である。 図１に於ける油圧圧下装置に組み込まれた昇圧シリンダーの動作を説明する側面図である。 本発明の実施形態ある油圧圧下装置を圧延機に配置した一例を示す図である。 既設の機械式圧下装置を有する圧延機の一例を示す図である。 図１に於ける油圧圧下装置の動作フローチャート一例を示す図である。

製鉄所で用いられる一般的な４段圧延機に組み込まれている油圧圧下装置を、図２を用いて説明する。

圧延ロールとして上、下作業ロール１、２とこれらを各々外側から加圧する上、下補強ロール３、４を有し、各作業ロール１、２間で被圧延材である金属板４００の圧延を行ない、その圧延力はハウジング３００で支えている。そして下補強ロール４の下位位置に圧下ラム６をシリンダー７に保持させてなる圧延ロール加圧用の圧下シリンダー７Ａにシリンダー７内の油圧を制御する油圧サーボ制御弁８、この油圧サーボ制御弁８を駆動する制御盤９を有する。例えば圧下ラム６の位置を検出してその検出信号を制御盤９にフィードバックする位置検出器１０と同様に圧延ロール加圧力を測定し、制御盤９にフィードバックするロードセル５等からなる制御信号を受け、上位制御装置からの信号１１を加味して油圧サーボ制御弁８を制御する。

油圧サーボ制御弁８には高圧の油圧が油圧ポンプ１２で加圧され送られる。高圧に加圧された油を油圧サーボ制御弁８で使用し続けていると圧力エネルギーが熱エネルギーに代わりタンク内の油が高温まで昇温する。安定して圧延ロール位置を制御する為、油温が一定以上に昇温しない様に冷却用クーラー１４に油タンク１３から配管１３−１を介して送られる。冷却用クーラー１４は配管１４−１を介して送られる冷却水にて油タンク１３の油温を目的の温度まで冷却する。

小型の圧延機で、大型圧延機で用いられる油圧サーボ制御弁８を圧延ロール位置制御に使用する場合、各作業ロール１、２間の圧延力を維持するため、大型圧延機で使用される油圧と同じ圧力を用いる必要がある。もし、低い圧力にすると、圧延ロールの位置決め精度が低下してしまう。

小型圧延機では必要となる油量は少ないが、大型圧延機と同じ油圧力を出すために、高圧油圧ポンプ１２と専用油圧タンク１３が必要で、更に、油圧タンク１３内の油の昇温を抑えるため、冷却用クーラー１４と多くの冷却水が必要になる。

一般的に小型圧延機を使用する工場では十分な冷却水を供給する設備を持ち合わせていない工場が多い。また、油圧の圧力を常に高く維持するため、油圧ポンプ１３を頻繁に運転しなければならず、多くの電気が必要になり、今から求められる省エネ工場からどんどん離れて行ってしまう。その為、従来は多くの小型圧延機では圧下用オネジ、メネジを介した機械式圧延ロール位置決め機構が用いられている。しかし、機械式圧延ロール位置決め機構は機構に用いられる歯車のバックラシュなどの理由で油圧圧下装置に比較して圧延ロールの位置決め精度は低くなる。圧延機の使用期間が長くなると、バックラシュなど機械的隙間がさらに増えてくる。

近年、小型圧延機でも、圧延材の厚み精度がより高精度に求められ、且つ、省エネルギー作業に適した高性能な油圧圧下装置が求められている。

この様な課題を解決する、小型圧延機やロールプレス機２００に適した油圧圧下装置１００の構成を、図１を用いて説明する。小型圧延機を例にとって説明し、小型圧延機２００と表示する。

小型圧延機２００に多い上作業ロール１と下作業ロール２の２本の圧延ロールを有する２段圧延機を例に述べる。上作業ロール１を加圧する圧下シリンダー７Ａを上作業ロール１の上部に配置し、圧下シリンダー７Ａはシリンダー７と上下に移動するラム６とラム６位置を精密に測定する位置検出器１０から構成されている。

上作業ロール１と下作業ロール２との間で図示されない被圧延材である金属板４００を挟み、その圧延力をハウジング２００と下作業ロール２を保持する軸受箱間に配置されたロードセル５により圧延力を測定可能としている。油圧ポンプ１２と油タンク１３を持ち、油圧ポンプ１２からの加圧した油圧をシリンダー７に送り、シリンダー７内のラム６の上下動の動きを制御する電磁弁１５を油圧ポンプ１２からシリンダー７間の配管途中に配置する。更にこの配管途中には油圧ポンプ１２が運転していない状態でもシリンダー７内のロッド側油室７−１から油タンク１３側に油が戻らないようブロックするパイロットチェック弁１７と強制的にパイロットチェック弁１７を開閉させるための油を通油する電磁弁１６、シリンダー７への流量を調整する絞り弁１８−１，１８−２配置されている。この油圧回路をＡ油圧回路１９とする。圧延力がない状態で、ラム６の自重によりラム６が下方向に移動しないよう、シリンダー７内の反ロッド側油室７−２に一定の圧力を常に加えるアキュムレーター３１が取り付けられている。

圧下シリンダー７Ａの近くにラム６位置を微細に制御可能な昇圧シリンダー２０を取り付け、シリンダー７と昇圧シリンダー２０を直接つなぐ油圧回路をＢ油圧回路２８とする。このＡ油圧回路１９及びＢ油圧回路２８はＴ字型に接続され、昇圧シリンダー２０内の油圧が圧下シリンダー７Ａへ通油可能とされている。

昇圧シリンダー２０は図３に示す様な構造になっている。油を加圧するシリンダー２２、シリンダー２２内を往復動するピストン２１、ピストン２１により加圧された油室２３、ピストン２１とつながったロッド２５を往復動させるネジ部２４、ネジ部２４は制御モーター２６が回転した角度を往復動に変える機能を有している。

以上のように構成された昇圧シリンダー２０は図１にある制御盤９から信号で、制御モーター２６が指示された回転角度を回転し、伝達部を介してネジ部２４で回転角度をロッド２５軸方向の移動量に変える。ロッド２５と一体のピストン２１がシリンダー２１の中で移動し、油室２３内の油を目的の量だけ正確に圧下シリンダー７Ａのロッド側油室７−１に圧送、又はロッド側油室７−１の油を油室２３内に受け入れる機能を有する。

制御盤９は外部からの信号１１、圧下シリンダー７Ａに取り付けられた位置検出器１０の信号、ロードセル５の信号を使って制御モーター２６の回転制御を行う。

図３において、小形圧延機２００の油圧圧下装置１００は、より具体的には昇圧シリンダー２２と、この昇圧シリンダー２２内に組み込まれたピストン２１と、このピストン２１に連結され、表面にネジ溝を備えたネジ部２４が設けられたロッド２５とを備える。ネジ部２４は、ネジ溝に係合するネジ係合体２８を備える。制御駆動手段３０が、ネジ部２４と、ロッド２５を駆動する駆動本体２９と、この駆動本体２９に連結され、ピストン移動域を制御する制御駆動モーター２６とから構成される。

制御駆動手段３０は、ネジ係合体２８及びネジ部２４のネジ溝の係合によってロッド２５を回転させ、回転角度を自在に制御する。

図１において、油圧圧下装置１００が、パイロットチェック弁１７が配置され、圧油によってラム６を上下動させるＡ油圧回路１９と、このＡ油圧回路１９に接続され、圧下シリンダー７Ａと昇圧シリンダー２２とをつなぐＢ油圧回路２８と、から構成される。

Ａ油圧回路１９に圧油が封じ込まれて高圧が形成され、パイロットチェック弁１７が閉じられると、Ｂ油圧回路２８に高圧油が封じ込まれた高圧状態が形成される。制御駆動手段３０が、上下ロール１，２の位置信号に基づいて生成された制御駆動信号によって、ネジ係合体２８及びネジ部２４のネジ溝の係合によるピストン２１の移動量信号を生起してピストン２１を制御移動させ、高圧状態の高圧油を圧力制御し、圧力制御された圧延力をラム６に作用させ、上下ロール１，２間に圧延力を付与して被圧延材である金属板４００を圧延させる。

昇圧シリンダー２０を使った油圧圧下装置の動きについて、図２及び、図７のフローチャート図を用いて以下説明する。フローは、図示したようにＳ１からＳ２０で構成される。

初めに、電磁弁１６をＡポート側に励磁し、更に、電磁弁１５をＢポートに励磁し、パイロットチェック弁１７を逆流可能な方向に開き、シリンダー７内の反ロッド側油室７−２に一定の圧力を常に加えるアキュムレーター３１からの油圧力でシリンダー７の油室７−１から油タンク１３へ油を戻し、ラム６を上昇させる。ラム６がシリンダー７の底辺まで移動すると、動きが停止する。ラム６の移動停止を位置検出器１０で検出し、ラム６のストローク上限位置として認識し、記憶する。

電磁弁１５をＡポート側に励磁し、金属板４００の圧延厚みに適した上作業ロール１の位置までラム６を降下させる。目的の位置にラム６が移動したことを位置検出器１０で確認し、電磁弁１５をＮポートに移動し、電磁弁１６をＢポートに切り替え、パイロットチェック弁１７を閉じ、シリンダー７の油室７−１から油タンク１３へ油が逆流出来ないようにする。シリンダー７の油室７−１からパイロットチェック弁１７間の油は封じ込められる。

別な方法として、薄い金属板４００を圧延する場合は、電磁弁１５をＡポート側に励磁し、油圧ポンプ１２からの加圧した油圧をシリンダー７に送りラム６を押し下げ、上作業ロール１を下作業ロール２に接触させる。上下ロール間の接触力つまり圧延力をロードセル５で測定し、操作側、駆動側ロードセル５が一定の圧延力を示した時、ラム６の位置を位置検出器１０で測定し、記憶する。

電磁弁１６をＡポート側に励磁し、更に、電磁弁１５をＢポートに励磁し、パイロットチェック弁１７を逆流可能な方向に開き、シリンダー７の油室７−１から油タンク１３へ油を戻し、金属板４００の圧延厚みに適した上作業ロール１の位置まで上昇させる。ラム６の移動量は上、下作業ロール１，２間に一定の接触力をロードセル５が認識した位置を基準にし、位置検出器１０で測定しながらラム６を上昇させる。この時の油圧は負荷が無いので７００Ｎ／平方センチ以下の低圧で動かし、ラム６の上下移動速度が目的の速さになるよう、絞り弁１８−１，１８−２で油圧ポンプ１２からシリンダー７への流量を調整する。

目的の位置にラム６が移動したことを位置検出器１０で確認し、電磁弁１５をＮポートに移動し、電磁弁１６をＢポートに切り替え、パイロットチェック弁１７を閉じ、シリンダー７の油室７−１から油タンク１３へ油が逆流出来ないようにする。

電磁弁１５を使った圧下シリンダー７Ａの位置制御はラム６をスムーズに上下動させることは出来るが、ラム６の停止位置をミクロン単位の細かな位置決めを行うことは出来ない。更に、昇圧シリンダー２０を使って、パイロットチェック弁１７でシリンダー７の油室７−１に封じ込まれた油を増減させ、ラム６の位置をミクロン単位で上下に移動可能とし、正確な位置調整を行う。

昇圧シリンダー２０の制御方法は前に述べたように、制御盤９から制御モーター２６に必要な回転角度を伝え、指定された回転数又は角度を制御モーター２６が回転し、ネジ部２４を廻す。制御モーター２６は正逆回転を高速で回転制御可能なＡＣサーボモーターを用いる。 ネジ部２４はバックラュシュなどの隙間を限りなく無くすため、一般にはボールネジを用いて、ネジ部２４の回転力をロッド２５の軸方向の移動推力に変える。ロッド２５とピストン２１が一体になっているので、ピストン２１が微小量押す方向へ動くとシリンダー２２とピストン２１で油室２３が圧縮され、昇圧シリンダー２０内の油圧は昇圧する。油室２３内の油圧が圧下シリンダー７Ａ内の油室７−１より高くなるので、ピストン２１が動いた体積分の微小油量が油室２３から圧下シリンダー７Ａ内の油室７−１へ送り込まれる。送り込まれた油により、圧下シリンダー７Ａのラム６を加圧し、同時にラム６を押し下げる。ラム６が押し下げられると、ラム６とつながった位置検出器１０でラム６位置の変化量を計測し、制御盤９へ伝える。ラム６を押し上げるときはこの逆の動きとなる。

上下作業ロール１，２間に金属板４００を圧延している場合も、圧延後の板厚を図示されない板厚測定器で測定し、金属板４００の目標厚みとの偏差を求め、その厚み偏差から厚み偏差を無くすように、制御信号１１が制御盤９から出され、ラム６の上下移動量に適した回転角度を制御モーター２６が回転し、油圧圧下制御を行う。

金属板４００の厚み精度をミクロン単位で制御するには、例えば２個の圧下シリンダー７Ａにより圧延力を１００トン発生させる場合、ラム６の直径１８０ｍｍの圧下シリンダー７Ａを用いると、２０００Ｎ／平方センチの油圧力を油室７−１に発生させなければならない。圧延力を１００トンの力で、ラム６を１ミクロン押し下げるのには２０００Ｎ／平方センチの高圧の油を２５．４立方ｍｍ油室７−１に増加させる必要がある。

昇圧シリンダー２０のシリンダー２２の径を２０ｍｍとすると、シリンダー２２の油室２３の圧力を２０００Ｎ／平方センチに加圧し、２５．４立方ｍｍの油量をシリンダー７へ押し出す為、ピストン２１を０．０８１ｍｍ押し込む必要がある。シリンダー２２の油室２３の圧力を２０００Ｎ／平方センチまで加圧するためにはピストン２１の押し力は６．２８ＫＮが必要になる。

ピストン２１を６．２８ＫＮの力で押せば、圧下シリンダー７Ａの油室７−１とシリンダー２２の油室２３は２０００Ｎ／平方センチの油圧で釣り合うことになる。圧下シリンダー７Ａの押し下げ力は５０８．７ＫＮの圧延力となり、ピストン２１の加圧力６．２８ＫＮの力と比較すると、シリンダー７とシリンダー２２の面積比を利用し、８１倍の倍力を達成することが出来る。シリンダー７とシリンダー２２間の圧力が釣り合った状態で、ピストン２１を０．０８１ｍｍ動かす場合、ネジ部２４のリードを６ｍｍとするとネジ部２４を４．８６度回転させる必要がある。制御モーター２６で容易に回転角度を制御し、２５．４立方ｍｍの油量をシリンダー２２の油室２３から油室７−１へ送り込み、正確にラム６を１ミクロン押し下げることが出来る。

従来の機械式圧延ロール位置決め機構に比較し、昇圧シリンダー２０を用いることで倍力比が大きくなる。また、ネジを利用することで、力の伝達効率が高く、小型のモーターで正確な圧延ロール位置決めが可能となる。

更に、油圧サーボ制御弁８を用いた油圧圧下装置は異なり、高圧の油圧を常に発生させることが不要になる。その為、油温が上がることがないので、冷却装置が不要となり、冷却水を供給する新たな設備を準備する必要がない。油圧サーボ制御弁８は図示されないが、油量を精密に制御する為、油圧サーボ制御弁８内で狭い隙間に高圧の油を流す必要がある。その際、油の中に微細な異物が混入していると、この異物が狭い隙間に入り込み、スムーズな油の流れを阻害する恐れがある。その為、油圧圧下システムに使用される油は、高度に清浄度を管理したり、細密な隙間を持つフィルターを何か所にも取り付け、異物が油中に混入しないよう配慮をしたりすること必要となる。

油圧サーボ制御弁８を利用した油圧圧下装置に比較し、ネジを利用した昇圧シリンダー２０の弱点は油室２３の油圧を高い圧力にするため、ピストン２１を大きな力で押さなければならない。この課題を解決する手段に付いて図４を用いて説明する。

制御モーター２６によるネジ部２４の水力だけでロッド２５を押し切れない場合は、反油質側２３―１に油圧を付加する。油室側（ヘッド側）２３にネジ部２４で発生した押し力と反油室側（ロッド側）２３―１に加わった油圧力の合計押し力が発生する。ロッド側２３−１の押し力を得るために、アキュムレーター２７の油圧を使用することで、油圧ポンプ１２の油圧力を使用しないで押し力を発生させることが出来る。逆に、ロッド２５をロッド側２３−１に戻すときはアキュムレーター２７の押し力に打ち勝って戻す必要がある。ロッド側２３−１に油圧力を加算することで、ピストン２１の押し引きに必要な力を平均化出来、ピストン２１を移動させるに必要な制御モーター２６の最大出力を小さく出来るので制御モーター２６を小型化することが出来る。

例えば、昇圧シリンダー２０のシリンダー２２径を４０ｍｍとすると４０ｍｍのシリンダー７油室２３の圧力を２０００Ｎ／平方センチまで昇圧するには、ピストン２１を２５．１ＫＮで押さなければならない。もし、反油室側２３−１にアキュムレーター２７から１５００Ｎ／平方センチの油圧が供給されれば、ロッド２５の径を２５ｍｍとすると１１．５ＫＮのピストン２１を押す力が加算される。２０００Ｎ／平方センチまで昇圧するに必要なネジ部２４からの推進力で押す力は１３．６ＫＮまで低減出来る。しかし、シリンダー７油室２３の圧力がゼロＮ／平方センチの状態でピストン２１を反油室側２３−１に移動する場合、アキュムレーター２７の圧力に打ち勝って動くためには１１．５ＫＮの戻し力をネジ部２４からロッド２５へ伝えなければならない。

エレベーターの場合、ゴンドラに乗る乗客重量差により、昇降で必要となる負荷の差を少なくし、昇降力を発生させる駆動機の最大動力を低減させる為、ゴンドラの反対側にカウンターウエイトが取り付けられている。アキュムレーター２７内の圧力はエレベーターのカウンターウエイトと同じ機能を果たしている。昇圧シリンダー２０においても、アキュムレーター２７を設けることで必要となるピストン２１の押し引き力の差を少なくして、ネジ部２４を回転させる制御モーター２６の必要駆動トルクを平準化させることが可能となる。

小型の圧延機においては図６に示すような機械式圧下装置を持った圧延機が多い。しかし、近年、被圧延材である金属板４００がより薄くなり、圧延やロールプレスされた製品に求められる板厚精度もミクロンタイまで求められるようになり、機械式圧下装置ではその要求を満足出来なくなってきた。前に述べた、油圧圧下装置１００を用いることで、シビアな板厚精度に対しても対応可能となる。しかし、従来の機械式圧下装置を設備稼働時間に影響を出来るだけ少なくして、機械式から油圧圧下装置１００への置き換えが望まれる。

この様な課題を容易に解決可能な手段を図５、及び図６を用いて説明する。ハウジング１００の上部に取り付けられたウォーム減速機３３、ウォーム減速機３３で回転する圧下スクリュウ３５、ウォーム減速機３３を回転させる駆動用モーター３４をハウジング３００から撤去する。撤去した後、上作業ロール１の上部にある圧下スクリュウ３５の組み込まれていた丸い凹部を活用し、圧下シリンダー７Ａを挿入する。圧下スクリュウ３５の組み込まれていた凹部を利用することで、圧下シリンダー７Ａをハウジング３００に配置するスペースを新たに設ける必要が無い。

更に、ウォーム減速機３３と駆動用モーター３４が設置されていたハウジング３００の上部に昇圧シリンダー２０や電磁弁１５などを配置し、図５の様に、圧下シリンダー７Ａと接近して接続することが出来る。

既設のハウジング３００を出来るだけ加工などの変更を加えずに、圧下シリンダー７Ａを上作業ロール１の上に配置する場合、シリンダー７に反ロッド側油室７−２を設けることが出来ない場合がある。ラム６を常に上側へ押し上げておくために、図６の上作業ロール１を上に押し上げるバランスシリンダー３２を使う。上作業ロール１を支持する軸受箱１−１をバランスシリンダー３２で持ち上げると、圧下シリンダー７Ａのラム６も押し上げられ、反ロッド側油室７−２の圧力を昇圧することが出来る。

Ａ油圧回路に圧油を封じ込めて高圧を形成し、前記パイロットチェック弁を閉じて、Ｂ油圧回路に高圧油が封じ込まれた高圧状態を形成し、上下ロールの位置信号又はロードセルからの圧延荷重信号に基づいて生成された制御駆動信号によって、ネジ係合体及びネジ溝の係合による前記ピストンの移動量信号を生起して前記ピストンを制御移動させ、前記高圧状態の高圧油を圧力制御し、圧力制御された圧延力を当該ラムに作用させ、上下ロール間に圧延力を付与して被圧延材を圧延させる小型圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置による油圧制御方法が提供される。

これによれば、は既設の圧下用オネジ、メネジを介した機械式圧延ロール位置決め機構を有する小型圧延機を油圧力で被圧延材の厚みを制御可能な油圧圧下機構に短い時間で変更する作業方法を提供することが出来る。

１…上作業ロール、２…下作業ロール、５…ロードセル、６…ラム、７…シリンダー、７Ａ…圧下シリンダー、８…油圧サーボ制御弁、９…制御盤、１０…位置検出器、１１…信号、１２…油圧ポンプ、１３…油圧タンク、１４…冷却装置、１５…電磁弁、１６…電磁弁、１７…パイロットチェック弁、１８−１，２…絞り弁、１９…Ａ油圧回路、２０…昇圧シリンダー、２１…ピストン、２２…シリンダー、２３…油室、２４…ネジ部、２５…ロッド、２６…制御モーター、２７…アキュムレーター、２８…Ｂ油圧回路、３１…アキュムレーター、３２…バランスシリンダー、３３…ウォーム減速機、３４…駆動用モーター、３５…圧下スクリュウ、１００…油圧圧下装置、２００…小型圧延機あるいはロールプレス機、３００…ハウジング（圧延機ハウジング）、４００…金属板。

制御モーター２６によるネジ部２４の推力だけでロッド２５を押し切れない場合は、反油室側２３―１に油圧を付加する。油室側（ヘッド側）２３にネジ部２４で発生した押し力と反油室側（ロッド側）２３―１に加わった油圧力の合計押し力が発生する。ロッド側２３−１の押し力を得るために、アキュムレーター２７の油圧を使用することで、油圧ポンプ１２の油圧力を使用しないで押し力を発生させることが出来る。逆に、ロッド２５をロッド側２３−１に戻すときはアキュムレーター２７の押し力に打ち勝って戻す必要がある。ロッド側２３−１に油圧力を加算することで、ピストン２１の押し引きに必要な力を平均化出来、ピストン２１を移動させるに必要な制御モーター２６の最大出力を小さく出来るので制御モーター２６を小型化することが出来る。

既設のハウジング３００を出来るだけ加工などの変更を加えずに、圧下シリンダー７Ａを上作業ロール１の上に配置する場合、シリンダー７に反ロッド側油室７−２を設けることが出来ない場合がある。ラム６を常に上側へ押し上げておくために、図６の上作業ロール１を上に押し上げるバランスシリンダー３２を使う。上作業ロール１を支持する軸受箱１−１をバランスシリンダー３２で持ち上げると、圧下シリンダー７Ａのラム６も押し上げられ、ロッド側油室７−１の圧力を昇圧することが出来る。

Claims (5)

1. 油圧ポンプからの圧油で、圧延機ハウジング内に組み込まれた圧下シリンダー内配置のラムを上下動させ、上下ロール間に圧延力を付与して被圧延材を圧延する圧延機に用いられる圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置において、
   昇圧シリンダーと、該昇圧シリンダー内に組み込まれたピストンと、該ピストンに連結され、表面にネジ溝が設けられたロッドと、該ネジ溝に係合するネジ係合体を備え、前記ロッドを駆動する駆動本体と、該駆動本体に連結され、ピストン移動域を制御する制御駆動モーターとから構成された制御駆動手段と、
   パイロットチェック弁が配置され、圧油によって前記ラムを上下動させるＡ油圧回路と、
   該Ａ油圧回路に接続され、前記圧下シリンダーと前記昇圧シリンダーとをつなぐＢ油圧回路と、から構成され、
   前記Ａ油圧回路に圧油が封じ込まれて高圧が形成され、前記パイロットチェック弁が閉じられると、前記Ｂ油圧回路に高圧油が封じ込まれた高圧状態が形成され、前記制御駆動手段が、生成された制御駆動信号によって、ネジ係合体及びネジ溝の係合による前記ピストンの移動量信号を生起して前記ピストンを制御移動させ、前記高圧状態の高圧油を圧力制御し、圧力制御された圧延力を当該ラムに作用させ、上下ロール間に圧延力を付与して被圧延材を圧延させること
   を特徴とする圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置。
2. 請求項１に記載された圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置において、前記制御駆動手段が、ネジ係合体及びネジ溝の係合によって前記ロッドを回転させ、回転角度を自在に制御することを特徴とする圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載された圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置において、前記昇圧シリンダーのロッド側の油柱にアキュムレーターが接続され、当該アキュムレーターのアキュムレーター圧力を前記ピストンに付与することを特徴とする圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載された油圧圧下装置を備えた圧延機あるいはロールプレス機において、前記圧延機ハウジングの上部に電動圧下装置の圧下スクリュウが設置されていた場合に、電動圧下装置の圧下スクリュウが撤去された跡の円筒状の凹部に前記圧下シリンダーが設置され、圧下シリンダー内配置のラムを上下動させるように組み込まれ、前記圧延機ハウジングの上部表面に昇圧シリンダーが配設され、前記圧延機ハウジングの上部上で、前記圧下シリンダーと前記昇圧シリンダーとが前記Ａ油圧回路及びＢ油圧回路によって接続されることを特徴とする油圧圧下装置を備えた圧延機あるいはロールプレス機。
5. 油圧ポンプからの圧油で、圧延機ハウジング内に組み込まれた圧下シリンダー内配置のラムを上下動させ、上下ロール間に圧延力を付与して被圧延材を圧延する圧延機に用いられ、
   昇圧シリンダーと、該昇圧シリンダー内に組み込まれたピストンと、該ピストンに連結され、表面にネジ溝が設けられたロッドと、該ネジ溝に係合するネジ係合体を備え、前記ロッドを駆動する駆動本体と、該駆動本体に連結され、ピストン移動域を制御する制御駆動モーターとから構成された制御駆動手段と、
   パイロットチェック弁が配置され、圧油によって前記ラムを上下動させるＡ油圧回路と、
   該Ａ油圧回路に接続され、前記圧下シリンダーと前記昇圧シリンダーとをつなぐＢ油圧回路と、を備えた、圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置による油圧制御方法において、
   前記Ａ油圧回路に圧油を封じ込めて高圧を形成し、前記パイロットチェック弁を閉じて、前記Ｂ油圧回路に高圧油が封じ込まれた高圧状態を形成し、上下ロールの位置信号に基づいて生成された制御駆動信号によって、ネジ係合体及びネジ溝の係合による前記ピストンの移動量信号を生起して前記ピストンを制御移動させ、前記高圧状態の高圧油を圧力制御し、圧力制御された圧延力を当該ラムに作用させ、上下ロール間に圧延力を付与して被圧延材を圧延させること
   を特徴とする圧延機あるいはロールプレス機の油圧圧下装置による油圧制御方法。

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