JP3301701B2 - オンラインロールプロファイル測定装置 - Google Patents

オンラインロールプロファイル測定装置

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JP3301701B2 JP24456296A JP24456296A JP3301701B2 JP 3301701 B2 JP3301701 B2 JP 3301701B2 JP 24456296 A JP24456296 A JP 24456296A JP 24456296 A JP24456296 A JP 24456296A JP 3301701 B2 JP3301701 B2 JP 3301701B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延機の圧延ロー
ルのロールプロファイルを測定するロールプロファイル
測定装置に係り、特に、圧延中のロールプロファイルの
測定に用いるに好適なオンラインロールプロファイル測
定装置に関する。
【０００２】
【従来技術】一般に圧延機の圧延ロールは、圧延材を高
荷重で延伸させると、熱により膨張したり、摩耗により
圧延材が通過した部分のみロール径が減少したりする。
今までは、熱による膨張や摩耗量を測定データを用いて
コンピューターで演算をして、圧延ロールプロファイル
を求めていた。
【０００３】しかし、この方法では精度が高くないた
め、圧延中の実際のロールプロファイルを測定する方法
が多数提案された。
【０００４】実際のロールプロファイルを測定する第１
の方法としては、例えば、日立評論‘９３，６，Ｖｏ
ｌ、７５「生産効率向上を目指す長寿命オンラインロー
ル研削装置」に記載されているように、圧延ロール研削
をしながら、回転砥石と圧延ロール間の接触力と回転砥
石のバネ定数、及び研削時の回転砥石の押し付け位置と
横行装置の移動位置データからロールプロファイルを演
算し求めることが知られている。
【０００５】また、実際のロールプロファイルを測定す
る第２の方法としては、例えば、特開昭５９ー１５６５
０８号公報に記載のように、圧延ロールの回転中の振動
がロールプロファイル測定誤差の主原因と考え、圧延ロ
ール端部にＸ方向，Ｙ方向の２カ所に圧延ロールのガタ
による移動量を測定するセンサーを圧延ロールプロファ
イル測定用フレームに備え、更に、圧延ロールの回転角
度を測定するためにロール外周に目印を付けて、それを
フレームに固定したセンサーで測定することが知られて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の第１の方法で
は、回転砥石等を収納したロール研削装置ユニットが、
ロール軸方向に移動する摺動レールと圧延ロールまでの
距離が変化しない条件では、正確にロールプロファイル
を測定できる。これは、非圧延中の圧延条件の変化がな
い中で圧延ロールのプロファイル測定を行うので、圧延
機ハウジングが変形したり、圧延ロールが板厚変化で上
下したりしないため、新圧延ロールから圧延による摩耗
や熱による膨張による変化を変化量として測定し、演算
によりオンラインでのロールプロファイルとして表示で
きる。
【０００７】圧延機において、圧延材を薄く圧延してい
る時と、次の圧延材が圧延機に噛み込まれるまでの間圧
延ロールを空転させながら待機している時間がある。圧
延ロールのプロファイルを測定するには、この圧延の待
機時間を利用し、圧延ロールを一定の押し付け力で研削
しながら、その時の押し付け装置と横行装置の両者の移
動量からロールプロファイルを演算すれば、圧延条件の
変化がないので正確なロールプロファイルを測定するこ
とができる。
【０００８】しかし、生産量が増えればこの待機時間が
短くなり、圧延ロール全長を研削する時間を確保できな
くなるので、圧延中に研削し、正確なロールプロファイ
ルを測定する必要が生ずる。
【０００９】オンラインロール研削装置ユニットを圧延
機ハウジングに固定した状態で、圧延ロールの研削を行
った場合、圧延中の圧延条件の変化により、圧延ハウジ
ングが変形したりするので、摺動レールと圧延ロールま
での距離が微少に変化することになる。従って、圧延中
に研削を行いながら測定したロールプロファイルは、新
圧延ロールから圧延による摩耗や熱による膨張による変
化量以外に、圧延中の圧延条件の変化に基づく圧延ハウ
ジングの変形等による誤差，即ち、摺動レールと圧延ロ
ールまでの距離の変化が誤差として含まれるという問題
があった。
【００１０】また、上記の第２の方法では、圧延ロール
が軸受け箱内部で回転するため、軸受け箱とベアリング
間の隙間、ベアリング内の隙間により圧延ロールが回転
することにより振れが生じ、その振れに依るロールプロ
ファイル測定誤差と圧延ロールの偏芯によるロールプロ
ファイル測定誤差が生ずるのを防ぐのを目的として、圧
延ロールの回転位置と圧延ロールの振れ量を測定するセ
ンサーを設けている。しかし、この圧延ロールの振れ
や、偏芯は圧延ロールの回転を早くすることにより振れ
量が一定化するので、センサー等を設置しなくとも電気
的に処理することができるものである。そして、上述し
たような圧延中に研削を行いながらロールプロファイル
を測定した際における圧延中の圧延条件の変化に基づく
圧延ハウジングの変形等による誤差，即ち、摺動レール
と圧延ロールまでの距離の変化が誤差として含まれると
いう問題については解決されていないものである。
【００１１】本発明の目的は、圧延条件の変化に基づく
誤差の影響を受けないオンラインロールプロファイル測
定装置を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、圧延ロールに対面して位置し、この圧延
ロールを研削する回転砥石と、この回転砥石を回転駆動
する砥石駆動装置と、上記圧延ロールに対し上記回転砥
石を押しつける砥石送り装置とを有するロール研削装置
ユニットと、上記ロール研削装置ユニットを、圧延ロー
ルを保持する圧延ハウジングに固定された摺動レールフ
レームに対して、上記圧延ロールの軸方向に移動させる
横行装置とを有し、上記回転砥石により上記圧延ロール
を研削しながら、上記砥石送り装置と上記横行装置の両
者の移動量からロールプロファイルを求めるオンライン
ロールプロファイル測定装置において、ロール軸方向で
移動しないように上記摺動レールフレームの端部であっ
て上記ロール研削装置ユニットよりロール端部側に取り
付けられ、ロールプロファイルの測定中の圧延条件の変
化による上記圧延ハウジングの変形量を測定する測定手
段と、圧延中に求められたロールプロファイルから、上
記測定手段により測定された上記圧延ハウジングの変形
量を補正する処理手段とを備えるようにしたものであ
り、かかる構成とすることにより、圧延条件の変化によ
る圧延ハウジングの変形量を補正して、正確なロールプ
ロファイルを測定し得るものとなる。
【００１３】上記オンラインロールプロファイル測定装
置において、好ましくは、上記測定手段は、上記摺動レ
ールフレームに取り付けられ、上記摺動レールフレーム
と上記圧延ロールの距離の変化を測定するロール移動測
定手段から構成するようにしたものであり、かかる構成
により、摺動レールフレームと上記圧延ロールの距離の
変化を直接測定して、精度よく、ロールロールプロファ
イルを測定し得るものとなる。
【００１４】上記オンラインロールプロファイル測定装
置において、好ましくは、上記ロール移動測定手段は、
上記圧延ロールと接触し、上記摺動レールフレームと上
記圧延ロールの距離の変化に応じて変位する測定バー
と、この測定バーの変位量を検出する変位センサとから
構成するようにしたものである。
【００１５】上記オンラインロールプロファイル測定装
置において、好ましくは、上記ロール移動測定手段は、
上記圧延ロールに近接して配置される非接触式センサか
ら構成するようにしたものである。
【００１６】また、上記目的を達成するために、本発明
は、圧延ロールに対面して位置し、この圧延ロールを研
削する回転砥石と、この回転砥石を回転駆動する砥石駆
動装置と、上記圧延ロールに対し上記回転砥石を押しつ
ける砥石送り装置とを有するロール研削装置ユニット
と、上記ロール研削装置ユニットを、圧延ロールを保持
する圧延ハウジングに固定された摺動レールフレームに
対して、上記圧延ロールの軸方向に移動させる横行装置
とを有し、上記回転砥石により上記圧延ロールを研削し
ながら、上記砥石送り装置と上記横行装置の両者の移動
量からロールプロファイルを求めるオンラインロールプ
ロファイル測定装置において、ロール軸方向で移動しな
いように上記摺動レールフレームの端部であって上記ロ
ール研削装置ユニットよりロール端部側に取り付けら
れ、ロールプロファイルの測定中の圧延条件の変化によ
る上記圧延ハウジングの変形量を測定する測定手段と、
圧延中に求められたロールプロファイルから、上記測定
手段により測定された上記圧延ハウジングの変形量を補
正する処理手段とを備え、上記測定手段は、上記圧延ハ
ウジングに取り付けられ、圧延中の圧延荷重を測定する
ロードセルと、このロードセルによって測定された圧延
荷重の信号を用いて、上記圧延ハウジングの変形量を求
め、且つ、この圧延ハウジングの変形量から、圧延ロー
ルから摺動レールフレーム間の距離の変化量を演算する
演算手段とから構成するようにしたものであり、かかる
構成により、特別な測定装置を使用することなく、従来
から用いているロードセルを使用して、ロールロールプ
ロファイルを測定し得るものとなる。
【００１７】また、上記目的を達成するために、本発明
は、圧延ロールに対面して位置し、この圧延ロールを研
削する回転砥石と、この回転砥石を回転駆動する砥石駆
動装置と、上記圧延ロールに対し上記回転砥石を押しつ
ける砥石送り装置とを有するロール研削装置ユニット
と、上記ロール研削装置ユニットを、圧延ロールを保持
する圧延ハウジングに固定された摺動フレームに対し
て、上記圧延ロールの軸方向に移動させる横行装置とを
有し、上記回転砥石により上記圧延ロールを研削しなが
ら、上記押し付け装置と上記横行装置の両者の移動量か
らロールプロファイルを求めるオンラインロールプロフ
ァイル測定装置において、上記圧延ロールを回転自在に
固定する軸受け箱に、上記摺動レールフレームを押し付
けた状態で固定し、上記ロール研削装置ユニットを上記
圧延ロール軸方向に移動しながら圧延ロールの研削を行
つとともに、圧延中のロールプロファイルを測定するよ
うにしたものであり、かかる構成とすることにより、圧
延条件の変化による圧延ハウジングの変形の影響を受け
ることなく、正確なロールプロファイルを測定し得るも
のとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図１２を用いて、本
発明の一実施形態によるオンラインロールプロファイル
測定装置について説明する。最初に、図１を用いて、圧
延機の全体構成について説明する。図１は、本発明の一
実施形態によるオンラインロールプロファイル測定装置
を備えた圧延機の断面側面図である。
【００１９】圧延機は、圧延材Ｓを延伸する一対の圧延
ロール１ａと、圧延ロール１ａを支持する一対の上下補
強ロール１ｂとを有する４段圧延機である。しかし、圧
延機の構成は、４段圧延機に限定するものではなく、他
の構成のものに対しても本発明は、適用できるものであ
る。
【００２０】圧延ロール１ａは、軸受け箱３により、回
転自在に支持されている。軸受け箱３は、圧延ハウジン
グ４に組み込まれている。圧延機入り側には、入側ガイ
ド１０が配置されており、圧延ロール１ａに対する圧延
材Ｓのガイドを行う。圧延ハウジング４には、圧延時発
生する圧延荷重を測定する圧延荷重用ロードセル１５が
設けられている。
【００２１】圧延機には、さらに、オンラインロール研
削装置が設けられている。オンラインロール研削装置
は、１本の圧延ロール１ａに対して、１個又は複数個の
ロール研削装置ユニット５を有している。図１に示す例
では、上下のそれぞれの圧延ロール１ａをオンラインで
研削する２個のロール研削装置ユニット５を有してい
る。
【００２２】なお、以下の説明では、上圧延ロール１ａ
の研削を代表して説明する。
【００２３】次に、図２及び図３を用いて、ロール研削
装置ユニット５の構造について説明する。なお、ロール
研削装置ユニット５の詳細構造及び動きについては、特
開平６ー４７６５４に記載されているので、ここでは、
その概略の構成について説明する。図２は、本発明の一
実施形態によるロール研削装置ユニットの横断面図であ
り、図３は、本発明の一実施形態によるロール研削装置
ユニットの縦断面図である。
【００２４】図２に示すように、ロール研削装置ユニッ
ト５は、圧延ロール１ａを研削する平面型の回転砥石２
０を備えている。回転砥石２０は、砥石回転軸２１を介
して砥石回転駆動装置２２によって回転される。回転砥
石２０は、砥石送り装置２３によって、圧延ロール１ａ
に押し付けられる。また、回転砥石２０は、圧延ロール
１ａの軸方向（図中、矢印Ａ方向）に移動可能であり、
この移動機構としては、図３に示す砥石横行装置２４を
備えているが、この点については、後述する。
【００２５】回転砥石２０は、超砥粒でできた砥石層５
１と、砥石層５１と砥石回転軸２１との間に砥石層５１
を支持する薄板円盤５２とから構成されている。薄板円
盤５２は、弾性体機能を有しており、圧延ロール１ａと
回転砥石２０間の接触力により、回転砥石２０の薄板円
盤５２の撓み量が変わり、圧延ロール１ａの振動を吸収
する機能を有している。また、砥石回転軸２１は、回転
砥石２０の片一方のみを圧延ロール１ａに接触させるた
め圧延ロール１ａの軸直角線に対し微小角傾いて配置さ
れている。この点については、上述した特開平６ー４７
６５４の図６に詳細に示されている。
【００２６】砥石回転駆動装置２２には、液体モータ５
４が取り付けられており、回転砥石２０を所定の砥石周
速度で回転させる。回転砥石軸２１の反回転砥石側に
は、回転砥石２０と圧延ロール１ａ間の接触力を測定す
るロードセル５３が配置されている。
【００２７】砥石送り装置２３には、送りモータ５７が
取り付けられており、回転砥石２０を圧延ロール１ａに
押し付け、また、圧延ロール１ａから離すのに用いられ
る。送りモータ５７は、送りモータ５７の回転角度を測
定するエンコーダー５７ａを有している。
【００２８】図３において後述する砥石横行装置２４
は、トラバースモータ５８により回転される。トラバー
スモータ５８の回転角度は、エンコーダー５８ａによっ
て測定される。
【００２９】ロードセル５３，エンコーダー５７ａ，５
８ａからの情報は、情報処理装置１３に入力する。ま
た、情報処理装置１３は、アンプ１４を介して、送りモ
ータ５７及びトラバースモータ５８に回転駆動用の制御
信号を出力する。
【００３０】次に、図３において、図２と同一符号は、
同一部分を示している。
【００３１】図３に示すように、ロール研削装置ユニッ
ト５は、回転砥石２０を圧延ロール１ａ軸方向に移動さ
せる砥石横行装置２４を備えている。砥石横行装置２４
は、トラバースモータ５８により回転され、トラバース
モータ５８の回転角度を測定するエンコーダー５８ａを
有している。
【００３２】ロール研削装置ユニット５は、圧延ロール
１ａの軸方向の一方から他方まで移動できるように設け
られた摺動レール７に、車輪２６で接続され、取り付け
られている。摺動レール７は、圧延ロール１ａに対し、
近接、後退可能な構造を持つ摺動レールフレーム８に取
り付けられている。摺動レールフレーム８は、図１に示
したシリンダー１１により、矢印Ｂ方向に移動可能であ
り、圧延ハウジング４に取り付けられた図１に示したス
トッパー１２に押し付けられ、研削時は圧延ハウジング
４に固定された状態になっている。
【００３３】次に、オンラインロール研削装置を用い
て、研削しながら行うロールプロファイルの測定方法
と、圧延条件変化により生ずる測定誤差について説明す
る。
【００３４】オフラインに設けられた圧延ロール１ａ
は、オフラインロールグラインダー（図示せず）によ
り、目的のロールプロファイルになるように研削され
る。この時研削された圧延ロール１ａのロールプロファ
イルは、情報処理装置１３に入力され、次に、この圧延
ロール１ａを圧延機内に挿入し、圧延を開始する前に、
ロールプロファイルをオンラインロール研削装置で測定
するために、ロール研削装置ユニット５により圧延ロー
ル１ａの研削を行う。
【００３５】この時測定されたロールプロファイルが、
情報処理装置１３ｂに入力されたオフラインのロールプ
ロファイルと異なるときは、摺動レール７の真直度に誤
差があるので、この誤差を情報処理装置１３で認識し、
記憶させる。この摺動レールの誤差は、測定されたロー
ルプロファイルデータから補正される。このロールプロ
ファイル補正方式については、特開平６ー４７６５４に
詳しく述べられている。
【００３６】圧延機に圧延ロール１ａを挿入後、複数の
コイルの圧延を行い、その後、圧延ロール１ａのロール
プロファイル測定のため、ロール研削装置ユニット５に
より圧延ロール１ａの研削を行う。圧延を開始する前に
測定したロールプロファイルと、異なったロールプロフ
ァイルが求められれば、それは圧延中の熱又は摩耗によ
る圧延ロール１ａ形状の変化である。複数のコイルの圧
延後の研削が、圧延材ｓが通過し、次の圧延材ｓが噛み
込まれるまでの間に行われた場合、圧延条件変化による
ロールプロファイル測定データへの影響は現れない。し
かし、圧延材ｓを噛んだ状態、つまり圧延をしている状
態で研削を行い、ロールプロファイルを測定したとき
は、圧延中の熱又は摩耗による圧延ロール１ａ形状の変
化以外に、圧延条件の変化が測定誤差となってロールプ
ロファイル測定データに含まれる。このため、正確なロ
ールプロファイルを圧延中に研削しながら求める場合、
圧延条件の変化で生ずる測定誤差を除去する必要があ
る。
【００３７】次に、図４を用いて、圧延条件の変化にっ
て生じるロールプロファイル測定の誤差について説明す
る。図４は、圧延荷重の影響による圧延ハウジングの変
形の説明図である。
【００３８】図４（Ａ）は、非圧延中の圧延ハウジング
４と圧延ロール１ａの関係を示している。圧延中は、圧
延ハウジング４には圧延荷重が生ずるので、図４（ａ）
の状態から図４（ｂ）に示すように、圧延ハウジング４
が上下方向に伸びたり、圧延ハウジング４の中央部が内
側へ反ったりする。
【００３９】オンラインロール研削装置の摺動レールフ
レーム８が圧延ハウジング４に対して位置を固定された
状態で研削する場合は、圧延荷重によって圧延ハウジン
グ４が変形すれば、摺動レールフレーム８も一緒に微少
では有るが移動する。圧延中に研削する場合、圧延荷重
が研削開始から研削終了まで一定で有れば、圧延ハウジ
ング４の変形も一定となるので摺動レールフレーム８も
絶対位置の変化はあるが、研削中に相対位置の変化は生
じない。
【００４０】オンラインロール研削装置によるロールプ
ロファイルの測定は、研削中の相対位置変化を圧延ロー
ル１ａ形状の変化と認識し、演算を行っているので、圧
延荷重が一定で有れば、圧延ハウジング４の変形はロー
ルプロファイルの測定誤差要因とはならない。しかし、
圧延材Ｓに加熱むら等があると、圧延荷重は圧延材Ｓの
温度の低いところで高くなり、温度高い部分では低くな
るという圧延荷重変動が生ずる。圧延荷重変動は、１本
のコイルの中で５，６回現れる。
【００４１】圧延荷重変動が生ずると、圧延ハウジング
４は荷重変動に合わせ変形量が変化するので、圧延ハウ
ジング４に取り付けられた摺動レールフレーム８も圧延
ロール１ａの軸直角方向に圧延荷重変動と一緒に微少に
移動する。摺動レールフレーム８が移動すると、摺動レ
ールフレーム８に取り付けられた摺動レール７も移動
し、更に、摺動レール７に取り付けられたロール研削装
置ユニット５も移動する。
【００４２】ロールプロファイル測定時にこの移動が生
ずれば、ロール研削装置ユニット５は、圧延ロール１ａ
の軸直角方向に移動するので、圧延ロール１ａと回転砥
石２０が一定の接触力で接触するには、回転砥石２０を
ロール研削装置ユニット５が移動した量だけ、砥石送り
装置２３の送りモータ５７を回転させ、移動させる。こ
の送りモータ５７の回転角度は、エンコーダ５７ａから
情報処理装置１３に伝えられる。
【００４３】圧延ロール１ａのロールプロファイルＺ
（Ｘ）は、式（１）に基づいて、情報処理装置１３によ
って求められる。
【００４４】 Ｚ（Ｘ）＝Ｓ（Ｘ）−Ｆ（Ｘ）／Ｋ ・・・・（１） ここで、Ｓ（Ｘ）は、回転砥石２０の砥石送り装置２３
の位置信号であり、エンコーダ５７ａからの信号とし
て、圧延ロール１ａのロールプロファイル変化として演
算される。Ｆ（Ｘ）は、圧延ロール１ａと回転砥石２０
の接触力であり、Ｋは、回転砥石２０のバネ定数であ
る。情報処理装置１３は、Ｆ（Ｘ）／Ｋが変化しないよ
う制御するため、回転砥石２０の位置が圧延ロール１ａ
軸直角方向に移動すると、Ｓ（Ｘ）が変化し、情報処理
装置１３は、圧延ロール１ａに凹凸が有るように認識す
る。
【００４５】ここで、上述したように、位置信号Ｓ
（Ｘ）の中には、圧延条件の変化，即ち、圧延荷重変動
によって生じる摺動レールフレーム８の微少移動による
ロール研削装置ユニット５の移動量の誤差が含まれるこ
とになり、これが圧延条件の変化によるロールプロファ
イル測定の誤差となる。
【００４６】次に、図５〜図１０を用いて、接触式ロー
ル移動測定装置を用いた圧延条件の変化によるロールプ
ロファイル測定の誤差の補正方法について説明する。最
初に、図５及び図６を用いて、本発明の一実施形態によ
る接触式ロール移動測定装置の構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による接触式ロール移動測
定装置を組み込んだオンラインロールプロファイル測定
装置を備えた圧延機の要部の部分断面側面図であり、図
６は、本発明の一実施形態による接触式ロール移動測定
装置を組み込んだオンラインロールプロファイル測定装
置を備えた圧延機の要部の部分平面図である。
【００４７】本実施形態においては、圧延条件の変化に
より生ずるロールプロファイル測定の誤差をなくすため
に、誤差の原因となる摺動レールフレーム８に取り付け
られた摺動レール７の移動量を接触式ロール移動測定装
置を用いて測定し、誤差分のＳ（Ｘ）を式（１）から除
去するようにしている。
【００４８】摺動レール７から圧延ロール１ａ間での距
離の変化を測定するため、ロール移動測定装置６が、摺
動レールフレーム８に取り付けられる。ロール研削装置
ユニット５と干渉をさけるため、ロール移動測定装置６
は、摺動レールフレーム８のロール軸方向の端部に取り
付けられる。
【００４９】図５において、圧延材を延伸する一対の圧
延ロール１ａは、軸受け箱３により、回転自在に支持さ
れている。軸受け箱３は、圧延ハウジング４に組み込ま
れている。圧延機入り側には、入側ガイド１０が配置さ
れている。圧延ロール１ａは、上下補強ロール１ｂによ
り支持されている。
【００５０】ロール研削装置ユニット５は、圧延ロール
１ａの軸方向の一方から他方まで移動できるように設け
られた摺動レール７に取り付けられている。摺動レール
７は、圧延ロール１ａに対し、近接、後退可能な構造を
持つ摺動レールフレーム８に取り付けられている。摺動
レールフレーム８は、シリンダー１１により移動可能で
あり、圧延ハウジング４に取り付けられたストッパー１
２に押し付けられ、研削時は圧延ハウジング４に固定さ
れた状態になっている。
【００５１】さらに、接触式ロール移動測定装置６が、
摺動レールフレーム８の端部に取り付けられ、研削する
ときは、ロール研削装置ユニット５と摺動レールフレー
ム８と一緒にシリンダー１１により、圧延ロール１ａ側
に押し出される。そして、圧延ハウジング４に取り付け
られたストッパー１２により位置が固定される。
【００５２】接触式ロール移動測定装置６は、圧延ロー
ル１ａと接触する測定バー６１ａと、測定バー６１ａに
固定されたセンサーロッド６１とを備えている。センサ
ーロッド６１は、その軸方向に摺動可能であり、通常
は、測定バー６１ａが圧延ロール１ａに押しつけられる
ように、センサーロッド６１は附勢されている。圧延条
件の変化により、圧延ハウジング４と圧延ロール１ａの
間の距離が変化すると、この距離の変化に追従して、セ
ンサーロッド６１が摺動する。この摺動が接触式ロール
移動測定装置６によって測定され、圧延条件の変化によ
るロールプロファイルの誤差が検出される。接触式ロー
ル移動測定装置６の詳細な構成については、図１１を用
いて後述する。
【００５３】図６において、図５と同一符号は、同一部
分を示している。図６に示すように、接触式ロール移動
測定装置６は、圧延ロール１ａの端部に設けられてい
る。なお、ず６に示した状態では、１つの接触式ロール
移動測定装置６についてのみ示しているが、実際には、
圧延ロール１ａの両端部に、それぞれ、１つづつ配置さ
れている。
【００５４】ロールプロファイル測定が始まる前に、接
触式ロール移動測定装置６のセンサーロッド６１が圧延
ロール１ａ側へ前進し、測定バー６１ａが圧延ロール１
ａと接する。接触式ロール移動測定装置６が、圧延ハウ
ジング４の摺動レール７と圧延ロール１ａ間の距離の変
化を測定し始めたら、ロール研削装置ユニット５の回転
砥石２０が圧延ロール１ａに接し、研削と同時にロール
プロファイルの測定を開始する。測定が完了したら、回
転砥石２０とセンサーロッド６１が後退する。接触式ロ
ール移動測定装置６は、圧延ロール１ａ軸方向に移動す
ることはなく、圧延ロール１ａの端部のみを測定する。
【００５５】次に、図７を用いて、接触式ロール移動測
定装置６によるロールプロファイルの誤差の検出原理に
ついて説明する。図７は、本発明の一実施形態による接
触式ロール移動測定装置６を用いたロールプロファイル
の誤差の検出原理の説明図である。
【００５６】ロール研削装置ユニット５は、摺動フレー
ム８に沿って、圧延ロール１ａの軸方向に移動し、接触
式ロール移動測定装置６Ａからの距離Ｘの位置におい
て、信号Ｓ（Ｘ）を出力しているものとする。
【００５７】接触式ロール移動測定装置６Ａ，６Ｂは、
それぞれ、圧延ハウジング４に固定された摺動レールフ
レーム８の両端側に取り付けられている。接触式ロール
移動測定装置６Ａは、図５及び図６において説明したよ
うに、摺動フレーム８と圧延ロール１ａの一端部の距離
Ｙ１（Ｘ）を測定し、接触式ロール移動測定装置６Ｂ
は、摺動レールフレーム８と圧延ロール１ａの他端部の
距離Ｙ２（Ｘ）を測定する。
【００５８】圧延ロール１ａが任意に動くことにより、
Ｙ１（Ｘ）及びＹ２（Ｘ）が変動する。ここで、情報処
理装置１３は、ロール研削装置ユニット５が位置Ｘにあ
る時の接触式ロール移動測定装置６Ａ，６Ｂの出力Ｙ１
（Ｘ），Ｙ２（Ｘ）を用いて、式（２）に基づいて、ロ
ール研削装置ユニット５の位置における摺動レールフレ
ーム８と圧延ロール１ａの距離ΔＳ（Ｘ）を求める。
【００５９】 ΔＳ（Ｘ）＝Ｙ１（Ｘ）−（（Ｙ２（Ｘ）−Ｙ１（Ｘ））／Ｌ）・Ｘ…（２ ） ここで、Ｌは、接触式ロール移動測定装置６Ａ，６Ｂの
間の距離である。
【００６０】ΔＳ（Ｘ）が、圧延条件の変化によるロー
ルプロファイルの誤差である。従って、情報処理装置１
３は、ロールプロファイルＺ（Ｘ）を、式（３）によっ
て求めることができる。
【００６１】 Ｚ（Ｘ）＝Ｓ（Ｘ）−ΔＳ（Ｘ）−Ｆ（Ｘ）／Ｋ …（３） 次に、図８〜図１０を用いて、式（３）におけるＳ
（Ｘ），ΔＳ（Ｘ），Ｚ（Ｘ）について説明する。図８
は、本発明の一実施形態によるロール研削装置ユニット
５によって測定された信号Ｓ（Ｘ）の説明図であり、図
９は、本発明の一実施形態による接触式ロール移動測定
装置６Ａ，６Ｂを用いて検出された信号ΔＳ（Ｘ）の説
明図であり、図１０は、本発明の一実施形態による情報
処理装置によって求められたロールプロファイルＺ
（Ｘ）の説明図である。
【００６２】図８に示すように、摺動レールフレーム８
から圧延ロール１ａまでの距離の変化を補正せずに測定
したロールプロファイルには、圧延条件の変化による誤
差分が重畳している。
【００６３】また、ロール移動測定装置６により測定し
た圧延条件変化により生じた摺動レール７から圧延ロー
ル１ａまでの距離の変化データは、図９に示すようにあ
る。
【００６４】そこで、図８に示すロールプロファイルか
ら図９に示す誤差分を差し引くと、図１０に示すような
圧延条件変化により生じた摺動レールフレーム８から圧
延ロール１ａまでの距離の変化の補正されたロールプロ
ファイルが求められる。
【００６５】なお、以上の説明では、一本の圧延ロール
１ａに対して２個のロール移動測定装置６を取り付ける
ものとしている。これは、図７において説明したよう
に、圧延ロール１ａが摺動レールフレーム８に対して傾
く場合には、Ｙ１（Ｘ）とＹ２（Ｘ）の２つの距離を測
定する必要があるためにである。しかしながら、一般的
には、摺動レールフレーム８から圧延ロール１ａ間での
距離の変化は操作側と駆動側でほぼ同じため、即ち、圧
延ロール１ａは、摺動レールフレーム８に対して平行移
動するため、１個のロール移動測定装置６のみでも、誤
差分Ｓ（Ｘ）を測定可能である。
【００６６】以上のようにして、圧延条件の変化により
生じた摺動レールフレーム８から圧延ロール１ａ間での
距離の変化をロールプロファイルデータから分離し、真
に圧延ロール１ａの熱及び摩耗によるロールプロファイ
ルの変化を算出し、表示することができる。
【００６７】次に、図１１を用いて、接触式ロール移動
測定装置６の構成について説明する。図１１は、本発明
の一実施形態による接触式ロール移動測定装置の縦断面
図およびシステム構成図である。
【００６８】接触式ロール移動測定装置６は、適当な弾
性体機能を有するＬ型形状をしたセンサーロッド６１を
備えている。センサーロッド６１の先端には、圧延ロー
ル１ａと接触して摩耗しない硬質の材料（セラミック
等）で製作された測定バー６１ａが取り付けられてい
る。
【００６９】センサーロッド６１は、気体シリンダー６
２によって、圧延ロール１ａに一定の力で押し付けられ
ている。センサーロッド６１の移動量は、変位センサー
６３によって測定される。変位センサー６３の出力信号
は、アンプ６４を経由し、情報処理装置１３に入力す
る。情報処理装置１３は、変位センサー６３の出力及び
ロール研削装置ユニット５の移動位置Ｘの情報に基づい
て、式（２）に基づいて、摺動レールフレーム８から圧
延ロール１ａ間での距離の変化，即ち、ロールプロフィ
ルの誤差分を求める。
【００７０】ロールプロファイル測定時のみ、センサー
ロッド６１を圧延ロール１ａに一定の力で押し付け、そ
れ以外はセンサーロッド６１を離しておくために、気体
シリンダー６２（液圧シリンダーでもよい）を動かす電
磁弁６５を有している。
【００７１】以上の説明では、ロール移動測定装置とし
て、接触式のものについて説明したが、非接触式のロー
ル移動測定装置を用いることも可能であり、図１２を用
いて、非接触式ロール移動測定装置の構成について説明
する。図１２は、本発明の一実施形態による非接触式ロ
ール移動測定装置の縦断面図およびシステム構成図であ
る。
【００７２】非接触式ロール移動測定装置９は、その先
端に非接触式センサー９２を取り付けたセンサーロッド
９１を備えている。非接触式センサー９２としては、渦
電流式ギャップセンサを用いることができる。センサー
ロッド９１は、ボールねじ９４を介してＡＣサーボモー
タ９５によって前後に移動可能であり、圧延ロール１ａ
と非接触式センサー９２間の隙間が非接触式センサー９
２の測定に最適な距離に保持される。センサーロッド９
１は、スプライン９３によって保持されており、ＡＣサ
ーボモータ９５によりセンサーロッド９１が回転せず、
前後に移動させることが可能となっている。ＡＣサーボ
モータ９５は、モーターアンプ９６を介して、情報処理
装置１３によって制御される。
【００７３】圧延ロール１ａと非接触式センサー９２間
の微少な隙間の変化は、非接触式センサー９２によって
検出され、非接触式センサーアンプ９７を介して、情報
処理装置１３情報処理装置１３に入力する。情報処理装
置１３は、変位センサー９３の出力及びロール研削装置
ユニット５の移動位置Ｘの情報に基づいて、式（２）に
基づいて、摺動レールフレーム８から圧延ロール１ａ間
での距離の変化，即ち、ロールプロフィルの誤差分を求
める。
【００７４】次に、図１及び図２を用いて、本発明の他
の実施形態によるオンラインロールプロファイル測定装
置について説明する。
【００７５】上述した実施形態においては、摺動レール
フレーム８から圧延ロール１ａ間での距離の変化をロー
ル移動測定装置を用いて検出するようにしていたのに対
して、本実施形態においては、ロール移動測定装置を用
いることなく、距離の変化を求めるようにしている。
【００７６】図１に示したように、圧延機には、圧延荷
重を常に測定するため、圧延機ハウジング４の上部又は
下部に、圧延荷重用ロードセル１５が設けられている。
圧延ハウジング４の変形は、圧延荷重の増減により弾性
変形範囲内で行われる。従って、有限要素法（ＦＥＭ）
を用いれば、圧延荷重変化により、圧延ハウジング４各
部の変位がどのように変化するか計算をすることができ
る。そこで、圧延荷重及び圧延ハウジングの摺動レール
フレーム８が取り付けられた部分の剛性を求めることに
よって、摺動レールフレーム８から圧延ロール１ａ間で
の距離の変化△Ｓ（Ｘ）を、情報処理装置１３を用い
て、式（４）に基づいて演算する。
【００７７】△Ｓ（Ｘ）＝Ｌｏ×ｋ・・・・・（４） ここで、Ｌｏは圧延荷重であり、ｋは圧延ハウジングの
摺動レールフレーム８が取り付けられた部分の剛性であ
る。
【００７８】ロールプロファイルデータＳ（Ｘ）から、
式（４）により演算し求めた△Ｓ（Ｘ）を除去し、圧延
荷重変動による圧延ハウジング４の変形で生ずる測定誤
差を除去することができる。
【００７９】本実施形態によれば、既存のロードセルを
用いて容易に圧延条件の変化による誤差を除いたロール
プロファイルを得ることが可能となる。
【００８０】次に、図１３及び図１４を用いて、本発明
の第３の実施形態によるオンラインロールプロファイル
測定装置について説明する。図１３は、本発明の第３の
実施形態によるオンラインロールプロファイル測定装置
を取り付けた圧延機の要部の部分断面側面図であり、図
１４は、本発明の第３の実施形態によるオンラインロー
ルプロファイル測定装置を取り付けた圧延機の要部の部
分断面平面図である。なお、図１若しくは図５と同一符
号は、同一部分を示している。
【００８１】本実施形態においては、オンラインロール
研削装置の取付構造を変えることにより、圧延荷重の変
化により圧延ハウジング４が変形しても、摺動レールフ
レーム８から圧延ロール１ａ間での距離が変化しないよ
うにするものである。
【００８２】摺動レールフレーム８から圧延ロール１ａ
までの距離を圧延荷重が変化しても変化しないようにす
るには、オンラインロール研削装置５を圧延ハウジング
４ではなく、軸受け箱３に取り付ければ、問題を解決で
きる。しかし、圧延ロール１ａの交換を考えると、この
解決方法をとることはできない。
【００８３】そこで、本実施形態においては、図１３及
び図１４に示すように、オンラインロール研削装置５の
摺動レールフレーム８を固定するためのストッパー１２
を、軸受け箱３に取り付けるようにしている。ストッパ
ー１２を軸受け箱３に取り付けることにより、圧延ロー
ル１ａからストッパー１２までの距離が、圧延条件の変
化の影響を受けず一定であるため、シリンダー１１によ
り、ストッパー１２に押しつけられた摺動レールフレー
ム８も圧延ロール１ａまでの距離を一定に維持すること
ができる。
【００８４】ストッパー１２は、操作側，駆動側各々の
軸受け箱３に取り付けられる。２個のストッパー１２
は、圧延ロール１ａに対し、摺動レール７が平行になる
ように取り付けられる。
【００８５】圧延ロール１ａをロール軸方向に移動させ
る装置が設けられていない圧延機においては、この方式
により、接触式ロール移動測定装置６等を用いて摺動レ
ール７から圧延ロール１ａまでの距離を測定することな
く、正確なロールプロファイルを測定可能である。
【００８６】なお、熱間圧延機では、一般的に、圧延材
ｓの端部に生ずる局部磨耗を防ぐために、圧延ロール１
ａをロール軸方向に移動させる装置が設けられている場
合が多い。圧延ロール１ａが軸方向に移動すると、軸受
け箱３に取り付けられたストッパー１２も移動するの
で、摺動レールフレーム８を固定するのが困難となる場
合が多くなる。
【００８７】本実施形態によれば、特別なセンサー等を
使用することなく、正確なロールプロファイルを得るこ
とができる。
【００８８】
【発明の効果】本発明によれば、オンラインロールプロ
ファイル測定装置において、圧延条件の変化に基づく誤
差の影響を受けないロールプロファイルを得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるオンライン
ロールプロファイル測定装置を備えた圧延機の断面側面
図である。
【図２】本発明の一実施形態によるロール研削装置ユニ
ットの横断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるロール研削装置ユニ
ットの縦断面図である。
【図４】圧延荷重の影響による圧延ハウジングの変形の
説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による接触式ロール移動測
定装置を組み込んだオンラインロールプロファイル測定
装置を備えた圧延機の要部の部分断面側面図である。
【図６】本発明の一実施形態による接触式ロール移動測
定装置を組み込んだオンラインロールプロファイル測定
装置を備えた圧延機の要部の部分平面図である。
【図７】本発明の一実施形態による接触式ロール移動測
定装置６を用いたロールプロファイルの誤差の検出原理
の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態によるロール研削装置ユニ
ット５によって測定された信号Ｓ（Ｘ）の説明図であ
る。
【図９】本発明の一実施形態による接触式ロール移動測
定装置６Ａ，６Ｂを用いて検出された信号ΔＳ（Ｘ）の
説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態による情報処理装置によ
って求められたロールプロファイルＺ（Ｘ）の説明図で
ある。
【図１１】本発明の一実施形態による接触式ロール移動
測定装置の縦断面図およびシステム構成図である。
【図１２】本発明の一実施形態による非接触式ロール移
動測定装置の縦断面図およびシステム構成図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態によるオンラインロ
ールプロファイル測定装置を取り付けた圧延機の要部の
部分断面側面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態によるオンラインロ
ールプロファイル測定装置を取り付けた圧延機の要部の
部分断面平面図である。
【符号の説明】
１ａ…圧延ロール １ｂ…上下補強ロール ３…軸受け箱 ４…圧延ハウジング ５…ロール研削装置ユニット ６…接触式ロール移動測定装置 ７…摺動レール ８…摺動レールフレーム ９…非接触式ロール移動測定装置 １０…入口ガイド １１…シリンダー １２…ストッパー １３…情報処理装置 １５…圧延荷重用ロードセル ２０…回転砥石 ２１…砥石回転軸 ２３…砥石送り装置 ２４…砥石横行装置 ２６…車輪 ５１…砥石層 ５２…薄板円盤 ５３…ロードセル ５７…送りモータ ５８…トラバースモータ ６１…センサーロッド ６３…変位センサー ９２…非接触式センサー ９５…ＡＣサーボモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−47654（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−96207（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−92807（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−229733（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−285409（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 28/04 B21B 37/00 G01B 21/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧延ロールに対面して位置し、この圧延ロ
    ールを研削する回転砥石と、この回転砥石を回転駆動す
    る砥石駆動装置と、上記圧延ロールに対し上記回転砥石
    を押しつける砥石送り装置とを有するロール研削装置ユ
    ニットと、 上記ロール研削装置ユニットを、圧延ロールを保持する
    圧延ハウジングに固定された摺動レールフレームに対し
    て、上記圧延ロールの軸方向に移動させる横行装置とを
    有し、 上記回転砥石により上記圧延ロールを研削しながら、上
    記砥石送り装置と上記横行装置の両者の移動量からロー
    ルプロファイルを求めるオンラインロールプロファイル
    測定装置において、ロール軸方向で移動しないように上記摺動レールフレー
    ムの端部であって上記ロール研削装置ユニットよりロー
    ル端部側に取り付けられ、 ロールプロファイルの測定中
    の圧延条件の変化による上記圧延ハウジングの変形量を
    測定する測定手段と、 圧延中に求められたロールプロファイルから、上記測定
    手段により測定された上記圧延ハウジングの変形量を補
    正する処理手段とを備えたことを特徴とするオンライン
    ロールプロファイル測定装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のオンラインロールプロフ
    ァイル測定装置において、 上記測定手段は、上記摺動レールフレームに取り付けら
    れ、上記摺動レールフレームと上記圧延ロールの距離の
    変化を測定するロール移動測定手段から構成されること
    を特徴とするオンラインロールプロファイル測定装置。
  3. 【請求項３】請求項２に記載のオンラインロールプロフ
    ァイル測定装置において、 上記ロール移動測定手段は、上記圧延ロールと接触し、
    上記摺動レールフレームと上記圧延ロールの距離の変化
    に応じて変位する測定バーと、この測定バーの変位量を
    検出する変位センサとから構成されることを特徴とする
    オンラインロールプロファイル測定装置。
  4. 【請求項４】請求項２に記載のオンラインロールプロフ
    ァイル測定装置において、 上記ロール移動測定手段は、上記圧延ロールに近接して
    配置される非接触式センサから構成されることを特徴と
    するオンラインロールプロファイル測定装置。
  5. 【請求項５】圧延ロールに対面して位置し、この圧延ロ
    ールを研削する回転砥石と、この回転砥石を回転駆動す
    る砥石駆動装置と、上記圧延ロールに対し上記回転砥石
    を押しつける砥石送り装置とを有するロール研削装置ユ
    ニットと、 上記ロール研削装置ユニットを、圧延ロールを保持する
    圧延ハウジングに固定された摺動レールフレームに対し
    て、上記圧延ロールの軸方向に移動させる横行装置とを
    有し、 上記回転砥石により上記圧延ロールを研削しながら、上
    記砥石送り装置と上記横行装置の両者の移動量からロー
    ルプロファイルを求めるオンラインロールプロファイル
    測定装置において、 ロール軸方向で移動しないように上記摺動レールフレー
    ムの端部であって上記ロール研削装置ユニットよりロー
    ル端部側に取り付けられ、ロールプロファイルの測定中
    の圧延条件の変化による上記圧延ハウジングの変形量を
    測定する測定手段と、 圧延中に求められたロールプロファイルから、上記測定
    手段により測定された上記圧延ハウジングの変形量を補
    正する処理手段とを備え、 上記測定手段は、上記圧延ハウジングに取り付けられ、
    圧延中の圧延荷重を測定するロードセルと、 このロードセルによって測定された圧延荷重の信号を用
    いて、上記圧延ハウジングの変形量を求め、且つ、この
    圧延ハウジングの変形量から、圧延ロールから摺動レー
    ルフレーム間の距離の変化量を演算する演算手段とから
    構成されることを特徴とするオンラインロールプロファ
    イル測定装置。
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