JP2024009442A - サイジングプレス装置用異常検知装置およびサイジングプレス装置の異常検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス工具を支持するスクリューの数が減少した状態での幅圧下の作業を抑止する技術を提供する。【解決手段】被圧延スラブの幅方向の側部に対向配置されたプレス工具と、該プレス工具の位置を調整する複数本のスクリュー軸と、前記プレス工具を往復運動させるクランク機構と、を備え、前記被圧延スラブの幅圧下を行うためのサイジングプレス装置の異常検知装置であって、全ての前記スクリュー軸に位置検知手段と、該位置検知手段からの情報を取得し前記スクリュー軸の位置を監視可能な制御手段と、を有する、サイジングプレス装置用異常検知装置である。その装置を用い、前記制御手段は、前記スクリュー軸の位置が所定の範囲にあるか判定する、サイジングプレス装置の異常検知方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延サイジングプレス装置において特に幅調整機構の異常、および劣化状況を検知する異常検知装置および異常検知方法に関する。

スタートストップ方式のサイジングプレス装置を用いて幅圧下を行う際のプレス荷重は最大で２５００ｔｆ～３０００ｔｆ（２４．５ＭＮ～２９．４ＭＮ）になる。プレス荷重は複数のスクリューである程度均等に負荷分配されることを前提に設計がなされている。

サイジングプレス装置においては、クランク機構により、プレス工具を往復運動させて被圧延材の幅圧下を行う。幅圧下開放中、つまり、被圧延材とプレス工具とが接触していない時には、サイジングプレス装置は被圧延材を次のプレス工具と接する位置へ前進・後退させ、幅調整を行う。

この幅調整の際に、たとえば１本のスクリューにカップリング歯摩滅やユニバーサルジョイントの脱落などによる入力トルクの伝達不良が発生したとする。そのような入力トルクの伝達不良を駆動縁切れと呼ぶ。その場合には幅圧下時にプレス工具を支持するスクリューの数が減少することになる。そのため、プレス工具およびスクリューを含めた受圧機構に設計強度を超える負荷が生じてしまって、設備が破損するおそれがある。

サイジングプレスの異常検知に関する従来技術として、特許文献１には、サイジングプレス装置用の異常検知装置が開示されている。その装置は、プレス工具を装備したブロックを支持する支持車輪、スクリューおよびユニバーサルジョイントに掛る負荷を測定する装置類、すなわち、サイジングプレス本体に関する負荷を測定する装置で構成されている。

また、特許文献２には、サイジングプレス装置の監視装置が開示されている。この装置は、種々の部品の動作速度を検知する監視装置と稼動体の相互位置を演算する演算装置、運転状態の正常・異常を判定する判定装置、異常判定時に自動的に異常状態を回復させるように制御する制御装置とを備えている。

特開平０２－００６０３１号公報 特開平０３－０７７７０４号公報

しかしながら、上記従来技術には、以下のような課題があった。
特許文献１に記載の装置では、幅圧下時の負荷を計測し異常を判定することを前提としており、異常負荷の発生自体を未然に防ぐことは困難である。

特許文献２に記載の装置では、スクリューの開閉速度をパルスジェネレータ（ＰＬＧ）等の回転検出装置からの信号に基づき各可動体の相互関係を演算装置で演算している。その演算装置における演算結果からサイジングプレス装置の幅圧下運転状態を判定装置で判定するよう構成されている。

しかしながら、全スクリューの開閉状態を監視することを前提としていない。各スクリューへの駆動分配減速機に回転検出装置を付帯させた場合には、減速機の出力軸以降のカップリングやユニバーサルジョイントにて駆動縁切れが発生した際に、異常を正確に察知することは難しいという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、プレス工具を支持するスクリューの数が減少した状態での幅圧下の作業を抑止する技術を提供することを目的とする。

発明者は、前記課題を解決するために分配減速機の二次側、すなわちスクリュー軸全数に対して回転検出機もしくは変位検出機を設けることで、全スクリュー軸の位置情報を監視することが可能となることを見出し、発明を完成させた。

上記課題を有利に解決する本発明にかかるサイジングプレス装置用異常検知装置は、被圧延スラブの幅方向の側部に対向配置されたプレス工具と、該プレス工具の位置を調整する複数本のスクリュー軸と、前記プレス工具を往復運動させるクランク機構と、を備え、前記被圧延スラブの幅圧下を行うためのサイジングプレス装置の異常検知装置であって、全ての前記スクリュー軸に位置検知手段と、該位置検知手段からの情報を取得し前記スクリュー軸の位置を監視可能な制御手段と、を有することを特徴とする。

なお、本発明にかかるサイジングプレス装置用異常検知装置は、
（ａ）前記位置検知手段が、前記スクリュー軸の回転検出器、および、前記スクリュー軸について前記被圧延スラブの幅方向の移動量を検知する変位検出器のいずれか一方または両方であること、
（ｂ）前記制御手段が、前記回転検出器および前記変位検出器のいずれか一方または両方からの情報を取得し、該情報から前記スクリュー軸の現在位置を演算する演算装置と、得られた演算結果を自動判定する判定装置と、を持つこと、
などがより好ましい解決手段になり得る。

上記課題を有利に解決する本発明にかかるサイジングプレス装置の異常検知方法は、上記いずれかのサイジングプレス装置用異常検知装置を用い、前記制御手段は、前記スクリュー軸の位置が所定の範囲にあるか判定することを特徴とする。

なお、本発明にかかるサイジングプレス装置の異常検知方法は、前記制御手段は、前記スクリュー軸の位置が所定の範囲にないと判定したとき、アラームを発するとともに前記サイジングプレス装置の稼働を停止することがより好ましい解決手段になり得る。

本発明にかかるサイジングプレス装置用異常検知装置およびサイジングプレス装置の異常検知方法によれば、プレス工具を支持するスクリュー本数が減少した状態での幅圧下を抑制できる。そのため、異常負荷に伴う設備故障を抑止することができる。具体的には、全スクリューの位置情報を計測し、計測結果をもとに演算・判定するようにしたので、幅圧下実行前、すなわち幅調整動作の段階においても確実に全スクリューが正常な位置へ揃って移動していることが保証できる。結果として設備稼働率が向上する効果が見込まれるので産業上有用である。

また、回転検出機および変位検出機の検出値の推移の監視を行えば、各スクリュー軸のバックラッシュを把握することができるので、スクリューナットなどの劣化進行を察知することができる。それにより、重大故障発生前に予防保全が可能となる。

本発明の一実施形態にかかるサイジングプレス装置用異常検知装置の構成を示す模式図である。 上記実施形態にかかるＸ部のスクリュー軸とプレス工具との接続部を拡大して示す模式図である。 上記実施形態の位置検知手段で測定したスクリュー軸の位置の時間経過の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１は、本発明の一実施形態にかかるサイジングプレス装置用異常検知装置の構成を示す模式図である。図２はスクリュー軸とプレス工具との接続部を拡大して示す模式図である。

サイジングプレス装置１００は、幅調整用の内ブロック５を有する。この内ブロック５はスラブ材２の搬送方向ＦＤに直交する方向、つまり被圧延スラブとしてのスラブ材２の幅方向に往復運動する。そして、内ブロック５に固定され、かつ、テーパーのついた一対の金型１がスラブ材２の両側部を押圧し幅圧下を行う。内ブロック５は、各々幅調整用の複数のスクリュー１３を回転自在に接続している。これらのスクリュー１３は外ブロック６に固定されたスクリューナット３に螺合している。それとともに、ユニバーサルジョイント７、スプラインシャフト８および分配ギアーを介して幅調整機構の駆動モーター１２により駆動回転される。分配ギアーはオフセットギアボックス９、ギアカップリング１０および分配減速機１１からなる。

したがって、外ブロック６に組み込まれたスクリュー１３が駆動モーター１２により駆動回転され、内ブロック５の位置を調整して、スラブ材２の板幅差の調整を行うことができる。外ブロック６は図示しないクランク機構を介して往復運動を行い、これによってスラブ材２は金型１で幅圧下される（幅圧下）。プレス工具は、金型１、内ブロック５および外ブロック６からなる。

一方、スラブ材２は前後に設けられたピンチロールによって挟まれ、スラブ材２が金型１から解放されている間に次のプレス位置へスラブ材２を搬送する（材料搬送）。この様に幅圧下と材料搬送とを交互に繰り返して、スラブ材２の全側部を全長に亘って圧下する。

幅調整用のスクリュー１３は幅圧下力を受けるとスクリュー１３が逆転する。そこで、駆動モーター１２にエアーブレーキを装備して、スクリューの回転前にエアーブレーキを開にし、回転が終了したときエアーブレーキを閉にしてロックしている。

本実施形態のサイジングプレス装置には、各種検出装置が使用されている。たとえば、スクリュー１３の端部またはスクリューナット３の底部には、幅圧下荷重を検出するロードセル４が取り付けられている。

本実施形態では、特に、全てのスクリュー１３の位置を検出するために、位置検知手段１４を有している。位置検知手段１４としての回転検出器は、スプラインシャフト８またはスクリュー１３に設置して回転量を、たとえば、回転方向、回転数および回転角度で検出する。位置検知手段１４としての変位検出器は、スプラインシャフト８またはスクリュー１３に設置して、スラブ材の幅方向（搬送方向ＦＤに直交する方向）の移動量を直接検出する。すべてのスクリュー１３に対し、回転検出器および変位検出器のいずれか一方を設置する。両方を設置することが好ましい。位置検知手段１４の設置位置は、ユニバーサルジョイント７の縁切れ時にも異常検出が可能となるスクリュー１３への設置がより好ましい。

本実施形態では、位置検知手段１４が検知した情報を収集する制御手段１７を有する。制御手段１７はコンピュータやシーケンサなどで構成される。制御手段１７は、位置検知手段１４が伝達してきた情報を逐次演算し、全てのスクリュー１３の現在位置を把握する演算装置を持つ。制御手段１７は、全てのスクリュー１３が、幅圧下や材料搬送の各ステージに定められた所定の範囲にあるか判定する判定装置を持つ。スクリュー１３の位置偏差が所定の範囲を超えて異常と判定された場合には、アラームを発し、サイジングプレス装置１００を停止する制御装置を持つ。たとえば、異常が駆動縁切れやカップリングの歯飛びなどにより所定値の超過と判定した場合には、幅圧下動作への移行前に設備停止を行うことができる。

制御手段１７は、スクリュー１３の常時位置監視とともに、ロードセル４の圧下荷重や駆動モーター１２の回転数、ピンチロールの回転数や回転速度などの検出装置からの情報を収集してもよい。そして、それらの情報を総合的に判定して、サイジングプレス装置１００の稼働を監視し、異常を判定した場合には、異常を回避したり、異常を知らせたり、設備停止したりすることが好ましい。

図２は、図１のＸ部を拡大し、内ブロック５に固定されたプレッシャーブロック１５とスクリュー締結リング１６とスクリュー１３先端との関係を断面で示す部分拡大模式図である。本実施形態では、図２に示すように、各スクリュー１３の位置偏差異常を判定する閾値として、スクリュー１３とスクリュー締結リング１６間の隙間寸法以下とすることが好ましい。そうすることで、スクリュー締結リング１６の破損を防止できる。上記閾値として、２．０ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに、この閾値として、１．５ｍｍ以下とすることがより好ましい。

図１に記載のサイジングプレス装置１００の構成で、位置検知手段１４として、シルナックシリンダーもしくはレーザー変位計を用い、制御手段１７の持つ演算装置でスクリュー１３の位置変動を演算した。図３に結果をグラフで示す。図３は、縦軸に幅調整動作時のスクリュー１３の位置変動ｘを示し、横軸に時間経過ｔを示す。通常動作時は、全スクリューの位置変動ｘが実線Ａ上に重なって現れる。一方、いずれかのスクリューに駆動縁切れが発生したときには、そのスクリューの位置変動ｘは破線Ｂで表される。したがって、実線Ａと破線Ｂとでスクリューの位置偏差が生じる。たとえば、閾値としてＤで示す値を設定しておき、一のスクリューと他のスクリューとの位置偏差がその値を超えたときに、設備異常と判定することができる。この判定を、制御手段１７の判定装置が行うように構成できる。

また、潤滑不良や過負荷圧延などでスクリューナット３やスクリュー１３先端が摩耗した場合には、図３の一点鎖線Ｃで示すように正常な他のスクリュー（実線Ａ）から乖離したグラフとなる。事前に設備の使用推移から正常な摩耗量を把握しておき、実線と一点鎖線との偏差として測定した摩耗量が所定値を超えたとき、異常摩耗と判定することができる。摩耗の程度によって、設備の保全サイクルに反映することができる。

本発明のサイジングプレス装置用異常検知装置およびサイジングプレス装置の異常検知方法によれば、幅圧下による異常負荷での設備故障を抑止することができる。また、スクリューナットの劣化進行の察知が可能となり、重大故障発生前に予防保全が可能となる。それらの結果として設備稼働率が向上する効果が見込まれるので産業上有用である。

１００ サイジングプレス装置
１ 金型
２ スラブ材（被圧延スラブ）
３ スクリューナット
４ ロードセル
５ 内ブロック
６ 外ブロック
７ ユニバーサルジョイント
８ スプラインシャフト
９ オフセットギアボックス
１０ ギアカップリング
１１ 分配減速機
１２ （幅調整機構の）駆動モーター
１３ スクリュー
１４ 位置検知手段（回転検出機、変位検出機）
１５ プレッシャーブロック
１６ スクリュー締結リング
１７ 制御手段
ＦＤ 搬送方向

Claims (5)

1. 被圧延スラブの幅方向の側部に対向配置されたプレス工具と、該プレス工具の位置を調整する複数本のスクリュー軸と、前記プレス工具を往復運動させるクランク機構と、を備え、前記被圧延スラブの幅圧下を行うためのサイジングプレス装置の異常検知装置であって、
   全ての前記スクリュー軸に位置検知手段と、
   該位置検知手段からの情報を取得し前記スクリュー軸の位置を監視可能な制御手段と、を有する、サイジングプレス装置用異常検知装置。
2. 前記位置検知手段が、前記スクリュー軸の回転検出器、および、前記スクリュー軸について前記被圧延スラブの幅方向の移動量を検知する変位検出器のいずれか一方または両方である、請求項１に記載のサイジングプレス装置用異常検知装置。
3. 前記制御手段が、前記回転検出器および前記変位検出器のいずれか一方または両方からの情報を取得し、該情報から前記スクリュー軸の現在位置を演算する演算装置と、得られた演算結果を自動判定する判定装置と、を持つ、請求項２に記載のサイジングプレス装置用異常検知装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のサイジングプレス装置用異常検知装置を用い、
   前記制御手段は、前記スクリュー軸の位置が所定の範囲にあるか判定する、サイジングプレス装置の異常検知方法。
5. 前記制御手段は、前記スクリュー軸の位置が所定の範囲にないと判定したとき、アラームを発するとともに前記サイジングプレス装置の稼働を停止する、請求項４に記載のサイジングプレス装置の異常検知方法。
   
   

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