JP3110225B2 - オンラインロールプロファイル計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延機等のオンライン
ロール研削装置において、回転するロールのプロファイ
ルを検出するロールプロファイル計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延機においては、帯鋼の圧延の累積に
伴ってワークロールと帯鋼とが接触する領域での摩擦が
進展し、このワークロールの部分的摩擦によって帯鋼の
板形状が悪化するため、それを防止するためにワークロ
ールをオンラインで研削している。この場合、回転して
いるワークロールの周面のプロファイルを検出し、予め
設定した目標プロファイルとの差を求めて研削パターン
を設定し、この研削パターンに基づいてワークロールの
周面を研削している。

【０００３】通常、オンラインロール研削装置にあって
は、圧延機のワークロールの軸方向に沿って砥石台がオ
シレート自在に配設されており、この砥石台に砥石とロ
ールプロファイル計測装置がワークロールの軸方向に沿
って複数並設され、且つ、ワークロールの軸方向と直交
する方向に沿って移動自在に設けられている。

【０００４】図７に基づいて従来のオンラインロールプ
ロファイル計測装置を説明する。図７には従来のオンラ
インロールプロファイル計測装置を備えたオンラインロ
ール研削装置の一例を示してある。

【０００５】図に示すように、上，下サポートフレーム
１，２には、上，下ワークロール３，４の軸心Ｃ₃ と平
行なレール５，６が設けられ、レール５，６に沿って
上，下ベース７，８が移動自在に支持されている。上，
下ベース７，８は油圧シリンダ９，１０によって上，下
ワークロール３，４の軸心Ｃ₃ に沿って往復動される。
上，下ベース７，８にはモータ１１，１２で駆動される
スクリュージャッキ１３，１４が設けられ、スクリュー
ジャッキ１３，１４には、上，下ケーシング１５，１６
が支持されている。図中１７，１８はガイドである。

【０００６】上，下ケーシング１５，１６には研削機１
９，２０が設けられ、研削機１９，２０は上，下ワーク
ロール３，４の軸方向に沿って複数配されている。研削
機１９，２０には砥石２１，２２が設けられ、研削機１
９，２０は図示しないアクチュエータによって上，下ワ
ークロール３，４の外周面に対して進退移動する。研削
機１９，２０には変位検出器２３，２４が設けられ、変
位検出器２３，２４には超音波センサ２５，２６が内装
されている。変位検出器２３，２４はモータ２７，２８
で回転されるピニオン２９，３０及びラック３１，３２
を介して砥石２１，２２の軸線に沿って移動される。超
音波センサ２５，２６のセンサ軸心Ｃ₁は砥石軸心Ｃ₂
からｈ₁ だけずらして設定されている。

【０００７】上述したオンラインロール研削装置の作用
を説明する。

【０００８】モータ２７，２８の駆動によりピニオン２
９，３０及びラック３１，３２を介して変位検出器２
３，２４を移動させ、回転している上，下ワークロール
３，４の被研削外周面に超音波センサ２５，２６を接近
させて計測位置を設定する。スクリュージャッキ１３，
１４により上，下ケーシング１５，１６をそれぞれ昇降
させ、超音波センサ２５，２６の高さを調節して上，下
のセンサ軸心Ｃ₁ と上，下ワークロール３，４のロール
軸心Ｃ₃ とをそれぞれ交差させる。次に、油圧シリンダ
９，１０の駆動により上，下ベース７，８をレール５，
６に沿って移動させ、変位検出器２３，２４をそれぞれ
オシレートさせながら変位検出器２３，２４内の図示し
ないノズルから上，下ワークロール３，４の被研削外周
面に水柱を噴射する。そして、超音波センサ２５，２６
から水柱を介して超音波を発射し、そのエコーによって
距離を連続して測定し、距離の変位によって上，下ワー
クロール３，４のプロファイルをそれぞれ計測する。

【０００９】プロファイルを計測した後、モータ２７，
２８の駆動により変位検出器２３，２４を研削機１９，
２０にそれぞれ収納する。図に二点鎖線で示すように、
スクリュージャッキ１３により上ケーシング１５を上昇
させると共に、スクリュージャッキ１４により下ケーシ
ング１６を下降させ、砥石軸心Ｃ₂ と軸心Ｃ₃ とを所要
のオフセット量ｈに設定する。オフセット量ｈを設定し
た後、研削機１９，２０を移動させて砥石２１，２２を
回転している上，下ワークロール３，４に押圧し、砥石
２１，２２を従動回転させる。同時に油圧シリンダ９，
１０の駆動により上，下ベース７，８をレール５，６に
沿って移動させ、研削機１９，２０をオシレートさせな
がら計測されたプロファイルを考慮して上，下ワークロ
ール３，４の外周面をそれぞれ研削する。研削終了後、
砥石２１，２２を上，下ワークロール３，４から引離
し、上，下ケーシング１５，１６を下降及び上昇させ
る。再び変位検出器２３，２４を計測位置に移動させ、
研削後の上，下ワークロール３，４のプロファイルを計
測する。このような計測及び研削を反復し、上，下ワー
クロール３，４をオンラインで補修する。

【００１０】上ワークロール３のギャップＧ（パスライ
ンＰからの高さ）やロール径が変更になると、ロール軸
心Ｃ₃ の昇降分スクリュージャッキ１３によって上ケー
シング１５を昇降させる。上ケーシング１５の昇降によ
りセンサ軸心Ｃ₁ をロール軸心Ｃ₃ と交差させ、ロール
径の変更の場合は、超音波センサ２５の上ワークロール
３からの距離を調節する。また、下ワークロール４の径
が変更になると、ロール軸心Ｃ₃ の昇降分スクリュージ
ャッキ１４によって下ケーシング１６を昇降させてセン
サ軸心Ｃ₁ をロール軸心Ｃ₃ と交差させ、更に、超音波
センサ２５の下ワークロール４からの距離を調節する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上，下ワークロール
３，４のプロファイルの計測は、先行圧延材の後端部が
通過し、次の圧延材の先端部を上，下ワークロール３，
４が噛み込むまでの間に行なわれる。ところが、従来の
オンラインロールプロファイル計測装置では、研削前後
のプロファイル計測毎にスクリュージャッキ１３，１４
によって超音波センサ２５，２６を昇降させるので、こ
の昇降に長時間を要してしまう。従って、先行圧延材の
圧延終了と次の圧延材の圧延開始との間の時間が長くな
るので、プロファイル計測と研削のタイムラグが大きく
なって計測精度が低下し、ラインのダウンタイムが増大
していた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、圧延ロールの軸心に対して砥石の軸
心がオフセットされた研削機を備え、圧延ロールの外周
面に対向して圧延ロールの軸方向に列設された距離セン
サと、距離センサを圧延ロールの外周面に対して進退さ
せる計測方向移動手段と、距離センサを圧延ロールの軸
方向に往復移動させるオシレート手段とを備えたオンラ
インロールプロファイル計測装置において、距離センサ
の計測方向の中心軸を砥石の軸心に対して一定角度傾斜
させて設け、距離センサを回動させる距離センサ回動手
段を備え、圧延ロールの軸心の位置に応じて距離センサ
回動手段により距離センサを回動させると共に計測方向
移動手段により距離センサを進退させて計測方向の中心
軸を圧延ロールの軸心に交差させるようにしたことを特
徴とする。

【００１３】

【作用】距離センサ回動手段によって距離センサを回動
させると共に、計測方向移動手段により距離センサを進
退させ、計測方向の中心軸を圧延ロールの軸心に交差さ
せた状態で、回転している圧延ロールの被研削外周面と
の距離を調節して計測位置を設定する。オシレート手段
によって距離センサを圧延ロールの軸方向に往復動さ
せ、圧延ロールの被研削外周面との距離を連続して測定
し、その変位によって圧延のプロファイルを計測する。

【００１４】圧延ロールの径の変更等で圧延ロールの軸
心位置が変化すると、距離センサ回動手段によって距離
センサを回動させて計測方向の中心軸を圧延ロールの軸
心に交差させると共に、計測方向移動手段によって距離
センサの計測位置を設定し、圧延ロールのプロファイル
を計測する。

【００１５】

【実施例】図１には本発明の一実施例に係るオンライン
ロールプロファイル計測装置を備えたオンラインロール
研削装置の側面、図２には制御装置の制御ブロック状況
を示してある。

【００１６】図１に示すように、上，下サポートフレー
ム４１，４２には、上，下ワークロール４３，４４の軸
心Ｃ₁₁と平行に延びる回動中心ピン（ピン）４５，４６
が設けられ、ピン４５，４６に上，下ケーシング４７，
４８がそれぞれ支持されている。上，下ケーシング４
７，４８は、ピン４５，４６を中心に回動自在且つピン
４５，４６の軸方向に移動自在に支持されている。上，
下ケーシング４７，４８はオシレート手段としての油圧
シリンダ４９，５０によって上，下ワークロール４３，
４４の軸心Ｃ₁₃に沿って往復動される。上ケーシング４
７にはガイドレール５１ａ，５１ｂが設けられ、下ケー
シング４８にはガイドレール５２ａ，５２ｂが設けられ
ている。

【００１７】上，下サポートフレーム４１，４２にはモ
ータ５３，５４で上下駆動されるスクリュージャッキ５
５，５６が設けられ、スクリュージャッキ５５，５６の
上端はガイドレール５１ａ，５２ａに摺接している。ま
た、上，下サポートフレーム４１，４２にはスタビライ
ザ５７，５８が設けられ、スタビライザ５７，５８の上
端はガイドレール５１ｂ，５２ｂを支持している。つま
り、スクリュージャッキ５５，５６によりガイドレール
５１ａ，５２ａを介して上，下ケーシング４７，４８が
ピン４５，４６を中心に回動し、モータ５３，５４、ス
クリュージャッキ５５，５６及びスタビライザ５７，５
８によって距離センサ回動手段が構成されている。

【００１８】上，下ケーシング４７，４８には研削機５
９，６０が設けられ、研削機５９，６０には砥石６１，
６２が設けられ、研削機５９，６０は図示しないアクチ
ュエータによって上，下ワークロール４３，４４の外周
面に対し進退動する。研削機５９，６０には変位検出器
６３，６４が設けられ、変位検出器６３，６４には距離
センサとしての超音波センサ６５，６６が内装されてい
る。変位検出器６３，６４はモータ６７，６８で回転さ
れるピニオン６９，７０及びラック７１，７２を介して
砥石６１，６２の軸線に沿って移動され、超音波センサ
６５，６６と上，下ワークロール４３，４４の外周面と
の距離が調節される。つまり、モータ６７，６８、ピニ
オン６９，７０及びラック７１，７２によって計測方向
移動手段が構成されている。

【００１９】超音波センサ６５，６６のセンサ軸心Ｃ₁₂
は変位検出器６３，６４の軸心Ｃ₁₃に対し、点Ｓ₁ を中
心に角度β_m 傾斜しており、軸心Ｃ₁₃は砥石軸心Ｃ₁₄か
らｈ ₁₁だけずらして設定されている。また、センサ軸心
Ｃ₁₂が上，下ワークロール４３，４４の軸心Ｃ₁₁と交差
した状態で、砥石軸心Ｃ₁₁との間には所定のオフセット
量ｈが設定される。

【００２０】モータ５３，５４及びモータ６７，６８に
は回転角度検出器７３，７４，７５，７６が設けられ、
回転角度検出器７３〜７６の検出情報は制御装置７７に
入力され、モータ５３，５４及びモータ６７，６８は制
御装置７７により駆動制御される。

【００２１】図２に示すように、回転角度検出器７３，
７５の検出信号は上各ストローク換算部８１に入力さ
れ、上各ストローク比較演算部８２に送られる。上ワー
クロール４３のロールギャップＧ及びロール径は上各ス
トローク演算部８３に入力され、上各ストローク演算部
８３と上各ストローク比較演算部８２との間で信号がや
り取りされる。上各ストローク比較演算部８２の演算信
号は上各モータ作動指示部８４に入力され、モータ５
３，６７は上各モータ作動指示部８４からの信号に基づ
いて駆動される。

【００２２】また図２に示すように、回転角度検出器７
４，７６の検出信号は下各ストローク換算部８６に入力
され、下各ストローク比較演算部８７に送られる。下ワ
ークロール４４のロール径は下各ストローク演算部８８
に入力され、下各ストローク演算部８８と下各ストロー
ク比較演算部８７との間で信号がやり取りされる。下各
ストローク演算部８８の演算信号は下各モータ作動指示
部８９に入力され、モータ５４，６８は下各モータ作動
指示部８９からの信号に基づいて駆動される。

【００２３】上ワークロール４３のプロファイル計測に
おいて、上各ストローク演算部８３には、図３で説明す
る次式が予め入力され、センサストロークＳ_m 、ジャッ
キストロークＨ_j が演算される。

【００２４】

【数１】

【数２】

【数３】

【数４】 （１）〜（４）式よりＳ_m ，αを求める。

【数５】 Ｓ_m を（４）式に代入する。

【数６】

【００２５】（６）式を満足するαを求める。（５）式
にαを代入してセンサストロークＳ_m を求める。（３）
式からβを求める。（２）式にβを代入してジャッキス
トロークＨ_j を求める。

【００２６】下ワークロール４４のプロファイル計測に
おいて、下各ストローク演算部８８には、図４で説明す
る次式が予め入力され、センサストロークＳ_m 、ジャッ
キストロークＨ_j が演算される。

【００２７】

【数７】

【数８】

【数９】

【数１０】 （７）〜（１０）式よりＳ_m ，αを求める。

【数１１】 Ｓ_m を（４）式に代入する。

【数１２】

【００２８】（６）式を満足するαを求める。（５）式
にαを代入してセンサストロークＳ_m を求める。（３）
式からβを求める。（２）式にβを代入してジャッキス
トロークＨ_j を求める。

【００２９】上ワークロール４３のプロファイル計測及
び研削を図５に基づいて説明する。

【００３０】上ワークロール４３のギャップＧ及びロー
ル径Ｄ_w またはギャップＧもしくはロール径Ｄ_w を上各
ストローク演算部８３に入力し（ステップＳ９１）、
（１）〜（４）式によって点Ｓ₂ からのパスラインＰか
らの高さ（ジャッキストロークＨ_j 及び距離δ_m の形成
に必要なセンサストロークＳ_m を演算する（ステップＳ
９２）。次に、上各モータ作動指示部８４によってモー
タ５３，６７を作動させて変位検出器６３をピン軸心Ｃ
₁₅を中心にして回動させると共に、変位検出器軸心Ｃ₁₃
方向に移動させ（ステップＳ９３）、回転角度を回転角
度検出器７３，７５によって検出する（ステップＳ９
４）。上各ストローク換算部８１は回転角度検出器７
３，７５で検出されたモータ５３，６７の回転角度をセ
ンサストロークＳ_m 及びジャッキストロークＨ_j に換算
し（ステップＳ９５）、検出ストロークと演算値Ｓ_m ，
Ｈ_j とを上各ストローク比較演算部８２によって比較演
算する（ステップＳ９６）。検出ストロークが所要のス
トロークＳ_m ，Ｈ_j になると上各モータ作動指示部８４
によってモータ５３，６７を停止させ、センサ軸心Ｃ₁₄
をロール軸心Ｃ₁₁と交差させると共に所要の距離δ_m を
形成し、ロール軸方向に列設された超音波センサ６５の
計測位置を設定する（ステップＳ９７）。

【００３１】次に、変位検出器６３及び超音波センサ６
５を油圧シリンダ４９によってオシレートさせながら変
位検出器６３内の図示しないノズルから回転している上
ワークロール４３の被研削外周面に水柱を噴射し、水柱
を介して超音波センサ６５から超音波を発射し、超音波
のエコーによって距離δ_m を連続して測定し、距離δ _m
の変位によって上ワークロール４３のプロファイルを計
測する（ステップＳ９８）。計測終了後、変位検出器６
３及び超音波センサ６５を研削機５９に収納し、砥石軸
心Ｃ₁₄とロール軸心Ｃ₁₁とが所要のオフセット寸法ｈで
オフセットした状態で、回転している上ワークロール４
３に砥石６１を押圧して回転させると共にオシレートさ
せ、計測したプロファイルを考慮して上ワークロール４
３の外周面をそれぞれ研削する。研削終了後、砥石６１
を上ワークロール４３から引離し、前述と同様に研削後
の上ワークロール４３のプロファイルを計測する。計測
及び研削を繰り返し、上ワークロール４３をオンライン
で補修する。

【００３２】上ワークロール４３のギャップＧやロール
径Ｄ_w が変更になった場合、変更後のギャップＧやロー
ル径Ｄ_w を上各ストローク演算部８３に入力し、前述と
同様に上ワークロール４３のプロファイル計測及び研削
補修を行なう。

【００３３】下ワークロール４４のプロファイル計測及
び研削を図６に基づいて説明する。

【００３４】下ワークロール４４のロール径Ｄ_w を下各
ストローク演算部８８に入力し（ステップＳ１０１）、
（５）〜（８）式によってジャッキ基準点Ｓ₂ からの高
さＪ _S 及び距離δ_m の形成に必要なセンサストロークＳ
_m を演算する（ステップＳ１０２）。次に、下各モータ
作動指示部８９によってモータ５４，６８を作動させて
変位検出器６４をピン軸心Ｃ₁₅を中心にして回動させる
と共に、変位検出器軸心Ｃ₁₃方向に移動させ（ステップ
Ｓ１０３）、回転角度を回転角度検出器７４，７６によ
って検出する（ステップＳ１０４）。下各ストローク換
算部８６は回転角度検出器７４，７６で検出されたモー
タ５４，６８の回転角度をセンサストロークＳ_m 及びジ
ャッキストロークＪ_s に換算し（ステップＳ１０５）、
検出ストロークと演算値Ｓ_m ，Ｊ_s とを下各ストローク
比較演算部８７によって比較演算する（ステップＳ１０
６）。検出ストロークが所要のストロークＳ_m ，Ｊ_s に
なると下各モータ作動指示部８９によってモータ５４，
６８を停止させ、センサ軸心Ｃ₁₄をロール軸心Ｃ₁₁と交
差させると共に所要の距離δ_m を形成し、ロール軸方向
に列設された超音波センサ６６の計測位置を設定する
（ステップＳ１０７）。

【００３５】次に、変位検出器６４及び超音波センサ６
６を油圧シリンダ５０によってオシレートさせながら変
位検出器６４内の図示しないノズルから回転している下
ワークロール４４の被研削外周面に水柱を噴射し、水柱
を介して超音波センサ６６から超音波を発射し、超音波
のエコーによって距離δ_m を連続して測定し、距離δ _m
の変位によって下ワークロール４４のプロファイルを計
測する（ステップＳ１０８）。計測終了後、変位検出器
６４及び超音波センサ６６を研削機６０に収納し、砥石
軸心Ｃ₁₄とロール軸心Ｃ₁₁とが所要のオフセット寸法ｈ
でオフセットした状態で、回転している下ワークロール
４４に砥石６２を押圧して回転させると共にオシレート
させ、研削したプロファイルを考慮して下ワークロール
４４の外周面をそれぞれ研削する。研削終了後、砥石６
２を下ワークロール４４から引離し、前述と同様に研削
後の下ワークロール４４のプロファイルを計測する。計
測及び研削を繰り返し、下ワークロール４４をオンライ
ンで補修する。

【００３６】下ワークロール４４のロール径Ｄ_w が変更
になると、変更後のロール径Ｄ_w を下各ストローク演算
部８８に入力し、前述と同様に下ワークロール４４のプ
ロファイル計測及び研削補修を行なう。

【００３７】上述したプロファイル計測装置は、上，下
ケーシング４７，４８を回動させるようにしたので、
上，下ワークロール４３，４４のロール径Ｄ_w や上ワー
クロール４３のギャップＧが変更になっても、上，下ケ
ーシング４７，４８を回動させるだけでセンサ軸心Ｃ₁₂
とロール軸心Ｃ₁₁を交差させることができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明のオンラインロールプロファイル
計測装置は、距離センサを砥石の軸心に対して一定角度
傾斜させて設け、圧延ロールの軸心の移動に追従して、
距離センサを回動させる距離センサ回動手段と、距離セ
ンサを進退させる計測方向移動手段とを設けたので、圧
延ロールのロール径やギャップが変更になっても、距離
センサを回動させると共に距離センサを進退させるだけ
でセンサ軸心とロール軸心を交差させることができ、ロ
ール研削とのタイムラグを解消してプロファイルの計測
精度を向上させ、プロファイル時間を短縮することがで
きる。この結果、先行圧延材の圧延終了と後行圧延材の
圧延開始との間の時間を短縮することが可能になり、ラ
インのダウンタイムを減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るオンラインロールプロ
ファイル計測装置を備えたオンラインロール研削装置の
側面図。

【図２】制御装置の制御ブロック図。

【図３】演算式の説明図。

【図４】演算式の説明図。

【図５】動作を説明するフローチャート。

【図６】動作を説明するフローチャート。

【図７】従来のオンラインロールプロファイル計測装置
を備えたオンラインロール研削装置の側面図。

【符号の説明】

４１ 上サポートフレーム ４２ 下サポートフレーム ４３ 上ワークロール ４４ 下ワークロール ４５，４６ 回動中心ピン（ピン） ４７ 上ケーシング ４８ 下ケーシング ４９，５０ 油圧シリンダ ５３，５４ モータ ５５，５６ スクリュージャッキ ５９，６０ 研削機 ６１，６２ 砥石 ６３，６４ 変位検出器 ６５，６６ 超音波センサ ６７，６８ モータ ６９，７０ ピニオン ７１，７２ ラック ７７ 制御装置 Ｃ₁₁ ロール軸心 Ｃ₁₂ センサ軸心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹野 耕一 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号 三菱重工業株式会社 広島製作所内 (72)発明者 関根 宏 神奈川県川崎市川崎区南渡田一丁目１番 日本鋼管株式会社 京浜製鉄所内 (72)発明者 岡崎 慎二 神奈川県川崎市川崎区南渡田一丁目１番 日本鋼管株式会社 京浜製鉄所内 (72)発明者 網野 和文 神奈川県川崎市川崎区南渡田一丁目１番 日本鋼管株式会社 京浜製鉄所内 (56)参考文献 特開 平５−34134（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−265106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−93608（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−284908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−247413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−4912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−199512（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−174705（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 17/00 - 17/08 B21B 28/00 - 28/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延ロールの軸心に対して砥石の軸心が
   オフセットされた研削機を備え、圧延ロールの外周面に
   対向して圧延ロールの軸方向に列設された距離センサ
   と、距離センサを圧延ロールの外周面に対して進退させ
   る計測方向移動手段と、距離センサを圧延ロールの軸方
   向に往復移動させるオシレート手段とを備えたオンライ
   ンロールプロファイル計測装置において、距離センサの
   計測方向の中心軸を砥石の軸心に対して一定角度傾斜さ
   せて設け、距離センサを回動させる距離センサ回動手段
   を備え、圧延ロールの軸心の位置に応じて距離センサ回
   動手段により距離センサを回動させると共に計測方向移
   動手段により距離センサを進退させて計測方向の中心軸
   を圧延ロールの軸心に交差させるようにしたことを特徴
   とするオンラインロールプロファイル計測装置。