JP4296478B2 - 形状検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
熱間圧延ライン等において幅方向の張力分布を検出する形状検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延ライン等における幅方向の張力分布を検出する手段として、従来から、特許文献１〜特許文献５、等が出願されている。
【０００３】
［特許文献１］の「形状制御装置」は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、ローラ５１をトーションバー５２の先端部にピン５３にて回転可能に取り付け、このトーションバー５２の基端部に設けたピン５４をブラケット５５に固定し、この固定部５６に歪みゲージ例えばストレンゲージ５７を設け張力検出素子５８としたものである。なお図中、５９はストレンゲージ５７からの電気信号（検出信号）を導くための導線である。
【０００４】
［特許文献２］の「形状検出装置」は、図５に示すように、ロール６１の１回転ごとに荷重検出器６２の中心がロールと金属板が接触し始める位置の近傍に来ると位置検出器６２からは指令信号が出力されて第１、第２のホルダー６５、６６及び遅延回路６８に与えられ、遅延回路６８からは位置検出器６２からの指令信号が与えられて一定時間経過後に第１のホルダー５５に対して指令信号が与えられる。
【０００５】
一方、第１のホルダー６５には、位置検出器６２からの指令信号が与えられると荷重検出器６２に金属板による荷重が働く直前の荷重信号が各荷重検出器から与えられてリセットされると共に前記遅延回路６８からの指令信号が与えられると荷重検出器の中心が荷重直下点に至る直前の各荷重信号がホールドされ、第２のホルダー６６には荷重検出器の中心が金属板による荷重直下点を通過したときの検出値のピーク値がホールドされ、演算器６９では両ホルダーでホールドされたうえ与えられた荷重信号を基に金属板の張力が求められる。このため金属板の張力変化量を正確に求めることが可能になっている。なおこの図で、６３は増幅器、６４はスリップリング、６７は位置検出器である。
【０００６】
［特許文献３］の「形状測定ローラ」は、図６に示すように、水平な支持軸７２と、支持軸に空気軸受により回転可能に浮動支持され、かつ隣接して配置された回転ロータ７４と、ロータ内面の空気圧を検出する圧力検出器とを備えた形状測定ローラにおいて、支持軸７２を軸方向に移動させるシフト装置７６と、圧延材７１の両端部がそれぞれ回転ロータに接する幅ｘを算出しシフト装置を制御する演算制御器７８とを備え、接触幅ｘが圧延材端部が接する回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、支持軸７２を所定の距離、軸方向に移動するものである。
【０００７】
［特許文献４］の「平坦度測定ローラ」は、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、ストリップ方向に調節可能なルーパとして形成されており、このルーパがストリップの幅全体にわたって並列して存在している多数の測定帯域を備えており、かつこの測定帯域がそれぞれ時計の針の方向で旋回可能な、動力測定装置と協働する、回転可能に支承されている測定ローラ８９から成る様式の、平坦度測定ローラにおいて、各々の測定ローラ８９が旋回可能なハウジング様式のレバー枠組８３内に支承されているものである。なお、この図で、８２は軸、８５は旋回軸線、８６は回転値形成器、８０は案内板、８４は動力導入点、８１は動力測定装置である。
【０００８】
［特許文献５］の「圧延鋼板の平坦度検出装置」は、図８に示すように、鋼板を生産する圧延工程でルーパー装置９０の分割ロール９２に印加される圧延鋼板Ｓの接触荷重を利用して圧延鋼板の平坦度を検出する接触式平坦度検出装置において、分割ロール９２の表点を上下に旋回させて調節する接線方向調節手段９４と、分割ロールに印加された衝撃が荷重センサーに伝達されるのを防止するための荷重センサー衝撃吸収手段９６と、荷重センサーを固定させ、ルーパー装置に固定されたベース及びセンサーキャップを収容し、固定軸を中心に旋回可能な支持台を相互締結し、前記支持台をベースに規定された圧力で加圧する予圧印加手段９８とを含むものである。
【０００９】
【特許文献１】
特公平０５−８６２９０号公報
【特許文献２】
特公平０６−４００３８号公報
【特許文献３】
特開平１０−１３７８３１号公報
【特許文献４】
特開平１０−３１４８２１号公報
【特許文献５】
特表２００３−５０４２１１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の形状検出装置には、以下の問題点があった。
（１） 熱間圧延ライン等には、通常、張力を制御するためにルーパー装置が設置されている。上述した従来の形状検出装置は、既設のルーパー装置に形状検出機能を付加する場合、装置全体の交換が必要となる。
（２） ルーパーアームにロードセルを配置しているため、ルーパーアームが分割ロール数必要となり、ルーパー全体の重量及びＧＤ２が大きくなり、ルーパー制御の応答性が悪い。
（３） ルーパーアーム長（レバー枠組み長）が大きいため、ロール幅を小さくすると横方向の剛性が無くなり（踏ん張りが小さい）、圧延材の横ズレの力を受けて寿命の低下、破損が生じる。
（４） レバー枠組み回転支点及び動力測定点（荷重測定点）が露出しており、悪環境の中、経年変化、測定精度の悪化が生じる。
（５） 圧延材の幅方向端部がロール幅の半分以下になる場合に、形状測定ロールにモーメントが作用して傾き、検出精度が低下する。
（６） 測定ロールの内周と軸受が直接接しており、ロール外周からの熱が伝わりやすく、温度上昇による軸受寿命の低下、損傷が生じる。
（７） １つの測定ロールに対し、１つのロードセルのためロードセルが故障すると測定不能となる。
（８） 測定ロールは圧延材と接して圧延材により駆動される。ロールが停止状態から急激に加速されるとスリップして圧延材に疵、ロールに偏磨耗が生じる。一度偏磨耗が生じると急激に偏磨耗が進み、ロールが回転不良となる。またロールが回転していないと冷却水でロールに温度差が生じて、ロールが変形して前記同様の問題が生じる。
（９） 圧延材からの温度の影響を受けやすく、温度変化により測定結果に誤差が生じる。
【００１１】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明は、（１）ルーパー装置全体の重量及びＧＤ２の増加を小さくでき、ルーパー制御の応答性も高く維持でき、（２）横方向の剛性が高く、圧延材の横ズレによる寿命の低下や破損が少なく、（３）回転支点及び動力測定点（荷重測定点）が露出せず、悪環境の中で、経年変化、測定精度の悪化が少なく、（４）圧延材の幅方向端部がロール幅の半分以下になる場合でも、形状測定ロールに作用するモーメントが小さく検出精度の低下を抑えることができ、（５）ロール外周からの熱が軸受に伝わりにくく、軸受の温度上昇による寿命低下や損傷が少なく、（６）１つの測定ロールに対し複数のロードセルを設置して測定をバックアップでき、（７）ロールと圧延材とのスリップが少なく圧延材の疵とロールの偏磨耗を防止でき、かつロール内の温度差による変形を抑制でき、（８）圧延材からの温度の影響を受けにくく温度変化による測定誤差が小さく、（９）既設のルーパー装置に装置全体を交換することなく形状検出機能を付加することができる形状検出装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、圧延材の張力を制御する形状検出装置であって、
両端取付け部に固定される１対の固定部材と、該固定部材に両端が支持され幅方向に延びる支持フレームと、該支持フレームに幅方向に隣接して着脱可能に固定される複数の形状検出ユニットとを備え、
該形状検出ユニットは、圧延材に接触する円筒形の分割ロールと、支持フレームに固定される固定部と、一端部が分割ロールを回転可能に支持し他端部が固定部に固定されるアーム部材と、該アーム部材に作用する回転モーメントを検出する負荷検出器とを有する、ことを特徴とする形状検出装置が提供される。
上記本発明の構成によれば、複数の形状検出ユニットが支持フレームに幅方向に隣接して着脱可能に固定されるので、ユニットごとに交換ができ、メンテナンスが容易である。
【００１３】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記１対の固定部材は、ルーパー装置のルーパーロールに置き換えて設置可能に構成されている。
この構成により、既設のルーパー装置に装置全体を交換することなく形状検出機能を付加することができる。
【００１４】
前記ルーパー装置は、ルーパーロールを一端に支持する１対のルーパーアームと、該ルーパーアームの支持支点と前記一端との中間にルーパーロールに作用する力を検出するロードセルとを備える。
この構成により、既設のルーパー装置がルーパーロールに作用する力を検出する場合でも、検出しないルーパー装置の場合と同様に、装置全体を交換することなく形状検出機能を付加することができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記支持フレームは、ルーパー装置の支持支点から離れる側に設けられ、これにより形状検出ユニット全体を前記支持支点から離れる側に設置する。
この構成により、既設のルーパー装置のルーパーロールに置き換えて設置した場合に、ルーパー装置の支持支点側に張り出す部分をほとんど無くすことができ、既設設備との干渉を最小限に抑えることができる。
【００１６】
前記アーム部材の他端部は、固定部に揺動可能に取付けられ、該他端部の揺動角度を調整し分割ロールの高さを調整するロール高さ調整具を備える。
この構成により、ロール高さ調整具でアーム部材の他端部の揺動角度を調整し各分割ロールの高さを調整して揃えることができる。
【００１７】
前記各分割ロールは、隣接する分割ロールと分離可能に接触して回転力を伝達する回転軸を有し、該回転軸は、前記固定部材に設けられたロール駆動装置の駆動軸と分離可能に接触し回転駆動される。
この構成により、ロール駆動装置で各分割ロールを回転駆動して予め回転を与え、ロールと圧延材とのスリップを少なくし、圧延材の疵とロールの偏磨耗を防止し、かつロール内の温度差による変形を抑制できる。
【００１８】
前記分割ロールの回転軸を内輪で支持する軸受を備え、該軸受の外輪は、前記アーム部材の一端部で支持される。
この構成により、ロール外周からの熱が軸受に伝わりにくくでき、軸受の温度上昇による寿命低下や損傷を少なくできる。また負荷検出器も圧延材からの温度の影響を受けにくくなり、温度変化による測定誤差を小さくできる。
【００１９】
前記アーム部材は、分割ロールの両端を支持する１対のアーム板からなり、前記負荷検出器は、前記分割ロールの両端及び／又は前記アーム板に設けられる。
この構成により、横方向の剛性を高め、圧延材の横ズレによる寿命の低下や破損を少なくできる。また、圧延材の幅方向端部がロール幅の半分以下になる場合でも、形状測定ロールに作用するモーメントが小さく検出精度の低下を抑えることができる。さらに、１つの測定ロールに対し複数のロードセルを設置して測定をバックアップできる。また、圧延材の幅に合わせて必要範囲のみにロードセルを配置することもできる。
【００２０】
圧延材の端面と接する分割ロールを演算で求め、該分割ロール上の端面位置から、該分割ロールに作用する張力を演算で検出する。
この構成により、圧延材の端面と接する分割ロールに作用する張力も正確に検出できる。
【００２１】
前記形状検出ユニットの摺動部分には、外部からスケール、流体等の侵入を防止するシール部材を備える。
この構成により、回転支点及び動力測定点（荷重測定点）が露出せず、悪環境の中で、経年変化、測定精度の悪化を少なくできる。
【００２２】
また、形状検出ユニットを小型、軽量にできるので、ルーパー装置全体の重量及びＧＤ２の増加を小さくでき、ルーパー制御の応答性も高く維持できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して使用する。
【００２４】
図１は、本発明の形状検出装置の全体斜視図である。この図に示すように、本発明の形状検出装置１０は、圧延材１の張力を制御するルーパー装置２のルーパーロール（図示せず）に置き換えて設置可能に構成されている。ルーパー装置２は、この例ではルーパーロールを一端に支持する左右１対のルーパーアーム３と、ルーパーアーム３の支持支点３ａとルーパーロールを支持する一端との中間にルーパーロールに作用する力を検出するロードセル４とを備える。従って、このルーパー装置２は、ルーパーロールを本発明の形状検出装置１０に置き換えて設置した場合でも、形状検出装置１０全体に作用する力をロードセル４で検出し、圧延材１の張力を制御することができる。
また、本発明は、ロードセル４を備えないルーパー装置２にも同様に設置可能であり、ルーパー装置２の張力制御機能をそのまま生かすことができる。
【００２５】
図１において、本発明の形状検出装置１０は、１対の固定部材１２と、支持フレーム１４と、複数の形状検出ユニット２０とを備える。
１対の固定部材１２は、ルーパー装置２のルーパーロールの両端取付け部に、その軸線Ｘ-Ｘ回りに回転しないように、固定される。
支持フレーム１４は、幅方向に延び、１対の固定部材１２に両端が支持される。
複数の形状検出ユニット２０は、支持フレーム１４に幅方向に隣接して着脱可能に固定される。また、この支持フレーム１４は、幅方向に延びるシール可能な配線ダクト（図示せず）を有し、このダクトにより悪環境から信号線を保護し、経年変化や測定精度の悪化を防止しながら各形状検出ユニット２０から検出信号を外部に取出すようになっている。
【００２６】
図１に示すように、支持フレーム１４は、ルーパー装置２の支持支点３ａから離れる側に設けられ、これにより形状検出ユニット２０の全体を支持支点３ａから離れる側に設置し、既設のルーパー装置のルーパーロールに置き換えて設置した場合に、ルーパー装置の支持支点側に張り出す部分をほとんど無くし、既設設備との干渉を最小限に抑えるようになっている。
【００２７】
図２は、図１の部分断面図であり、図３は、形状検出ユニットの斜視図である。
図２、図３に示すように、形状検出ユニット２０は、円筒形の分割ロール２２、固定部２４、アーム部材２６、及び負荷検出器２８からなる。
円筒形の分割ロール２２は、ルーパーロールをその軸線Ｘ-Ｘに沿って分割した外形を有し、ルーパーロールの位置に位置し圧延材１に接触する。
固定部２４は、支持フレーム１４に隣接して締結具２４ａ（ボルト、ナット等）で固定される。
アーム部材２６は、一端部が分割ロール２２を回転可能に支持し、他端部が固定部２４に固定される。
負荷検出器２８は、例えば歪みゲージであり、アーム部材に取り付けられ、これに作用する歪みから回転モーメントを検出する。
【００２８】
アーム部材２６の他端部は、固定部２４に軸線Ｘ-Ｘと平行な軸線Ｙ-Ｙを中心に揺動可能に取付けられている。また、アーム部材２６の他端部は、固定部２４に軸線Ｙ-Ｙを中心に揺動可能な張出し部２６ａを有する。この張出し部２６ａは、固定部２４に螺合するロール高さ調整具２７（例えばボルト）により、軸線Ｙ-Ｙを中心にその揺動角度を調整できるようになっている。この構成により、ロール高さ調整具２７でアーム部材２６の他端部の揺動角度を調整し、各分割ロール２２の高さを調整して揃えることができる。
【００２９】
図２に示すように、各分割ロール２２は、その回転軸の端部２２ａに軸線Ｘ-Ｘに平行な面を有し、隣接する分割ロールと分離可能に接触して回転力を伝達するようになっている。また、この回転軸は、固定部材１２に設けられたロール駆動装置１６（例えば水車）の駆動軸と分離可能に接触し、回転駆動され、これにより、各分割ロール２２に予め回転を与え、ロールと圧延材とのスリップを少なくし、圧延材の疵とロールの偏磨耗を防止し、かつロール内の温度差による変形を抑制するようになっている。
【００３０】
また、図２に示すように、分割ロール２２の回転軸は、２つの軸受２３で両端支持される。この軸受２３は、その内輪で回転軸を支持し、その外輪が、アーム部材２６の一端部で支持され構成となっており、圧延材が高温である熱間圧延材の場合でも、ロール外周からの熱が軸受２３に伝わりにくくし、軸受２３の温度上昇による寿命低下や損傷を少なくしている。またこの構成により、負荷検出器２８も圧延材からの温度の影響を受けにくくなり、温度変化による測定誤差を小さくしている。
【００３１】
図２に示すように、アーム部材２６は、分割ロール２２の両端を支持する１対（２枚）のアーム板からなる。各アーム板の他端部は、それぞれ固定部２４に軸線Ｙ-Ｙを中心に揺動可能な張出し部２６ａを有する。この張出し部２６ａは、前述したロール高さ調整具２７（例えばボルト）により、軸線Ｙ-Ｙを中心にその揺動角度を調整できるようになっている。また負荷検出器２８は、１対のアーム板の好ましくは両方にそれぞれ設けられる。なお、必要に応じて、負荷検出器２８はいずれか一方又は両方を省略することもできる。
この構成により、１対（２枚）のアーム板で横方向の剛性を高め、圧延材の横ズレによる寿命の低下や破損を少なくできる。また、圧延材の幅方向端部がロール幅の半分以下になる場合でも、形状測定ロールに作用するモーメントが小さく検出精度の低下を抑えることができる。さらに、１つの測定ロール（分割ロール２２）に対し複数（２つ）のロードセル（負荷検出器２８）を設置して測定をバックアップできる。
【００３２】
上述した形状検出装置１０において、圧延材の端面と接する分割ロール２２を演算で求め、この分割ロール上の端面位置から、この分割ロールに作用する張力を演算で検出することにより、圧延材の端面と接する分割ロールに作用する張力も正確に検出できる。
【００３３】
また形状検出ユニット２０のすべての摺動部分には、外部からスケール、流体等の侵入を防止するシール部材２９を備え、回転支点及び動力測定点（荷重測定点）を外部の悪環境から保護し、経年変化、測定精度の悪化を少なくしている。
【００３４】
上述した本発明の構成によれば、形状検出装置１０がルーパー装置２のルーパーロールに置き換えて設置可能に構成されているので、既設のルーパー装置２に装置全体を交換することなく形状検出機能を付加することができる。従って、本発明の構成、各ロールの幅間隔分の板張力が検出可能となり、特に薄板幅広圧延時の絞り防止等に効果が期待できる。
【００３５】
また、複数の形状検出ユニット２０が支持フレーム１４に幅方向に隣接して着脱可能に固定されるので、ユニットごとに交換ができ、メンテナンスが容易である。
【００３６】
更に、上述した構成により、形状検出ユニット２０を小型、軽量にできるので、ルーパー装置全体の重量及びＧＤ２の増加を小さくでき、ルーパー制御の応答性も高く維持できる。
【００３７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。例えば、スイングアームに取り付けるのではなく固定の枠に取り付けて使用することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
上述したように、本発明の形状検出装置は、以下の特徴を有する。
（１）従来ルーパーの制御応答に対する影響が小さい。
（２）悪環境に対して影響が小さい。
（３）検出感度が良く、温度に影響されない。
（４）ロール軸受寿命が改善される。
（５）メンテナンス性が向上する。
（６）ロール偏磨耗が防止できる。
（７）既設ルーパーのロールを交換するだけで容易に取付可能。
【００３９】
すなわち、本発明の形状検出装置は、（１）ルーパー装置全体の重量及びＧＤ２の増加を小さくでき、ルーパー制御の応答性も高く維持でき、（２）横方向の剛性が高く、圧延材の横ズレによる寿命の低下や破損が少なく、（３）回転支点及び動力測定点（荷重測定点）が露出せず、悪環境の中で、経年変化、測定精度の悪化が少なく、（４）圧延材の幅方向端部がロール幅の半分以下になる場合でも、形状測定ロールに作用するモーメントが小さく検出精度の低下を抑えることができ、（５）ロール外周からの熱が軸受に伝わりにくく、軸受の温度上昇による寿命低下や損傷が少なく、（６）１つの測定ロールに対し複数のロードセルを設置して測定をバックアップでき、（７）ロールと圧延材とのスリップが少なく圧延材の疵とロールの偏磨耗を防止でき、かつロール内の温度差による変形を抑制でき、（８）圧延材からの温度の影響を受けにくく温度変化による測定誤差が小さく、（９）既設のルーパー装置に装置全体を交換することなく形状検出機能を付加することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の形状検出装置の全体斜視図である。
【図２】図１の部分断面図である。
【図３】形状検出ユニットの斜視図である。
【図４】従来の形状検出装置の構成図である。
【図５】従来の別の形状検出装置の構成図である。
【図６】従来の別の形状検出装置の構成図である。
【図７】従来の別の形状検出装置の構成図である。
【図８】従来の別の形状検出装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 圧延材、２ ルーパー装置、３ ルーパーアーム、
３ａ 支持支点、４ ロードセル、
１０ 形状検出装置、１２ 固定部材、
１４ 支持フレーム、１６ ロール駆動装置（水車）、
２０ 形状検出ユニット、２２ 分割ロール、２２ａ 端部、
２３ 軸受、２４ 固定部、２４ａ 締結具、
２６ アーム部材、２６ａ 張出し部、
２７ ロール高さ調整具、２８ 負荷検出器（歪みゲージ）、
２９ シール部材
【産業上の利用分野】
熱間圧延ライン等において幅方向の張力分布を検出する形状検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延ライン等における幅方向の張力分布を検出する手段として、従来から、特許文献１〜特許文献５、等が出願されている。
【０００３】
［特許文献１］の「形状制御装置」は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、ローラ５１をトーションバー５２の先端部にピン５３にて回転可能に取り付け、このトーションバー５２の基端部に設けたピン５４をブラケット５５に固定し、この固定部５６に歪みゲージ例えばストレンゲージ５７を設け張力検出素子５８としたものである。なお図中、５９はストレンゲージ５７からの電気信号（検出信号）を導くための導線である。
【０００４】
［特許文献２］の「形状検出装置」は、図５に示すように、ロール６１の１回転ごとに荷重検出器６２の中心がロールと金属板が接触し始める位置の近傍に来ると位置検出器６２からは指令信号が出力されて第１、第２のホルダー６５、６６及び遅延回路６８に与えられ、遅延回路６８からは位置検出器６２からの指令信号が与えられて一定時間経過後に第１のホルダー５５に対して指令信号が与えられる。
【０００５】
一方、第１のホルダー６５には、位置検出器６２からの指令信号が与えられると荷重検出器６２に金属板による荷重が働く直前の荷重信号が各荷重検出器から与えられてリセットされると共に前記遅延回路６８からの指令信号が与えられると荷重検出器の中心が荷重直下点に至る直前の各荷重信号がホールドされ、第２のホルダー６６には荷重検出器の中心が金属板による荷重直下点を通過したときの検出値のピーク値がホールドされ、演算器６９では両ホルダーでホールドされたうえ与えられた荷重信号を基に金属板の張力が求められる。このため金属板の張力変化量を正確に求めることが可能になっている。なおこの図で、６３は増幅器、６４はスリップリング、６７は位置検出器である。
【０００６】
［特許文献３］の「形状測定ローラ」は、図６に示すように、水平な支持軸７２と、支持軸に空気軸受により回転可能に浮動支持され、かつ隣接して配置された回転ロータ７４と、ロータ内面の空気圧を検出する圧力検出器とを備えた形状測定ローラにおいて、支持軸７２を軸方向に移動させるシフト装置７６と、圧延材７１の両端部がそれぞれ回転ロータに接する幅ｘを算出しシフト装置を制御する演算制御器７８とを備え、接触幅ｘが圧延材端部が接する回転ロータの幅Ｂの１／２より小さい場合に、支持軸７２を所定の距離、軸方向に移動するものである。
【０００７】
［特許文献４］の「平坦度測定ローラ」は、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、ストリップ方向に調節可能なルーパとして形成されており、このルーパがストリップの幅全体にわたって並列して存在している多数の測定帯域を備えており、かつこの測定帯域がそれぞれ時計の針の方向で旋回可能な、動力測定装置と協働する、回転可能に支承されている測定ローラ８９から成る様式の、平坦度測定ローラにおいて、各々の測定ローラ８９が旋回可能なハウジング様式のレバー枠組８３内に支承されているものである。なお、この図で、８２は軸、８５は旋回軸線、８６は回転値形成器、８０は案内板、８４は動力導入点、８１は動力測定装置である。
【０００８】
［特許文献５］の「圧延鋼板の平坦度検出装置」は、図８に示すように、鋼板を生産する圧延工程でルーパー装置９０の分割ロール９２に印加される圧延鋼板Ｓの接触荷重を利用して圧延鋼板の平坦度を検出する接触式平坦度検出装置において、分割ロール９２の表点を上下に旋回させて調節する接線方向調節手段９４と、分割ロールに印加された衝撃が荷重センサーに伝達されるのを防止するための荷重センサー衝撃吸収手段９６と、荷重センサーを固定させ、ルーパー装置に固定されたベース及びセンサーキャップを収容し、固定軸を中心に旋回可能な支持台を相互締結し、前記支持台をベースに規定された圧力で加圧する予圧印加手段９８とを含むものである。
【０００９】
【特許文献１】
特公平０５−８６２９０号公報
【特許文献２】
特公平０６−４００３８号公報
【特許文献３】
特開平１０−１３７８３１号公報
【特許文献４】
特開平１０−３１４８２１号公報
【特許文献５】
特表２００３−５０４２１１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の形状検出装置には、以下の問題点があった。
（１） 熱間圧延ライン等には、通常、張力を制御するためにルーパー装置が設置されている。上述した従来の形状検出装置は、既設のルーパー装置に形状検出機能を付加する場合、装置全体の交換が必要となる。
（２） ルーパーアームにロードセルを配置しているため、ルーパーアームが分割ロール数必要となり、ルーパー全体の重量及びＧＤ２が大きくなり、ルーパー制御の応答性が悪い。
（３） ルーパーアーム長（レバー枠組み長）が大きいため、ロール幅を小さくすると横方向の剛性が無くなり（踏ん張りが小さい）、圧延材の横ズレの力を受けて寿命の低下、破損が生じる。
（４） レバー枠組み回転支点及び動力測定点（荷重測定点）が露出しており、悪環境の中、経年変化、測定精度の悪化が生じる。
（５） 圧延材の幅方向端部がロール幅の半分以下になる場合に、形状測定ロールにモーメントが作用して傾き、検出精度が低下する。
（６） 測定ロールの内周と軸受が直接接しており、ロール外周からの熱が伝わりやすく、温度上昇による軸受寿命の低下、損傷が生じる。
（７） １つの測定ロールに対し、１つのロードセルのためロードセルが故障すると測定不能となる。
（８） 測定ロールは圧延材と接して圧延材により駆動される。ロールが停止状態から急激に加速されるとスリップして圧延材に疵、ロールに偏磨耗が生じる。一度偏磨耗が生じると急激に偏磨耗が進み、ロールが回転不良となる。またロールが回転していないと冷却水でロールに温度差が生じて、ロールが変形して前記同様の問題が生じる。
（９） 圧延材からの温度の影響を受けやすく、温度変化により測定結果に誤差が生じる。
【００１１】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明は、（１）ルーパー装置全体の重量及びＧＤ２の増加を小さくでき、ルーパー制御の応答性も高く維持でき、（２）横方向の剛性が高く、圧延材の横ズレによる寿命の低下や破損が少なく、（３）回転支点及び動力測定点（荷重測定点）が露出せず、悪環境の中で、経年変化、測定精度の悪化が少なく、（４）圧延材の幅方向端部がロール幅の半分以下になる場合でも、形状測定ロールに作用するモーメントが小さく検出精度の低下を抑えることができ、（５）ロール外周からの熱が軸受に伝わりにくく、軸受の温度上昇による寿命低下や損傷が少なく、（６）１つの測定ロールに対し複数のロードセルを設置して測定をバックアップでき、（７）ロールと圧延材とのスリップが少なく圧延材の疵とロールの偏磨耗を防止でき、かつロール内の温度差による変形を抑制でき、（８）圧延材からの温度の影響を受けにくく温度変化による測定誤差が小さく、（９）既設のルーパー装置に装置全体を交換することなく形状検出機能を付加することができる形状検出装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、圧延材の張力を制御する形状検出装置であって、
両端取付け部に固定される１対の固定部材と、該固定部材に両端が支持され幅方向に延びる支持フレームと、該支持フレームに幅方向に隣接して着脱可能に固定される複数の形状検出ユニットとを備え、
該形状検出ユニットは、圧延材に接触する円筒形の分割ロールと、支持フレームに固定される固定部と、一端部が分割ロールを回転可能に支持し他端部が固定部に固定されるアーム部材と、該アーム部材に作用する回転モーメントを検出する負荷検出器とを有する、ことを特徴とする形状検出装置が提供される。
上記本発明の構成によれば、複数の形状検出ユニットが支持フレームに幅方向に隣接して着脱可能に固定されるので、ユニットごとに交換ができ、メンテナンスが容易である。
【００１３】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記１対の固定部材は、ルーパー装置のルーパーロールに置き換えて設置可能に構成されている。
この構成により、既設のルーパー装置に装置全体を交換することなく形状検出機能を付加することができる。
【００１４】
前記ルーパー装置は、ルーパーロールを一端に支持する１対のルーパーアームと、該ルーパーアームの支持支点と前記一端との中間にルーパーロールに作用する力を検出するロードセルとを備える。
この構成により、既設のルーパー装置がルーパーロールに作用する力を検出する場合でも、検出しないルーパー装置の場合と同様に、装置全体を交換することなく形状検出機能を付加することができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記支持フレームは、ルーパー装置の支持支点から離れる側に設けられ、これにより形状検出ユニット全体を前記支持支点から離れる側に設置する。
この構成により、既設のルーパー装置のルーパーロールに置き換えて設置した場合に、ルーパー装置の支持支点側に張り出す部分をほとんど無くすことができ、既設設備との干渉を最小限に抑えることができる。
【００１６】
前記アーム部材の他端部は、固定部に揺動可能に取付けられ、該他端部の揺動角度を調整し分割ロールの高さを調整するロール高さ調整具を備える。
この構成により、ロール高さ調整具でアーム部材の他端部の揺動角度を調整し各分割ロールの高さを調整して揃えることができる。
【００１７】
前記各分割ロールは、隣接する分割ロールと分離可能に接触して回転力を伝達する回転軸を有し、該回転軸は、前記固定部材に設けられたロール駆動装置の駆動軸と分離可能に接触し回転駆動される。
この構成により、ロール駆動装置で各分割ロールを回転駆動して予め回転を与え、ロールと圧延材とのスリップを少なくし、圧延材の疵とロールの偏磨耗を防止し、かつロール内の温度差による変形を抑制できる。
【００１８】
前記分割ロールの回転軸を内輪で支持する軸受を備え、該軸受の外輪は、前記アーム部材の一端部で支持される。
この構成により、ロール外周からの熱が軸受に伝わりにくくでき、軸受の温度上昇による寿命低下や損傷を少なくできる。また負荷検出器も圧延材からの温度の影響を受けにくくなり、温度変化による測定誤差を小さくできる。
【００１９】
前記アーム部材は、分割ロールの両端を支持する１対のアーム板からなり、前記負荷検出器は、前記分割ロールの両端及び／又は前記アーム板に設けられる。
この構成により、横方向の剛性を高め、圧延材の横ズレによる寿命の低下や破損を少なくできる。また、圧延材の幅方向端部がロール幅の半分以下になる場合でも、形状測定ロールに作用するモーメントが小さく検出精度の低下を抑えることができる。さらに、１つの測定ロールに対し複数のロードセルを設置して測定をバックアップできる。また、圧延材の幅に合わせて必要範囲のみにロードセルを配置することもできる。
【００２０】
圧延材の端面と接する分割ロールを演算で求め、該分割ロール上の端面位置から、該分割ロールに作用する張力を演算で検出する。
この構成により、圧延材の端面と接する分割ロールに作用する張力も正確に検出できる。
【００２１】
前記形状検出ユニットの摺動部分には、外部からスケール、流体等の侵入を防止するシール部材を備える。
この構成により、回転支点及び動力測定点（荷重測定点）が露出せず、悪環境の中で、経年変化、測定精度の悪化を少なくできる。
【００２２】
また、形状検出ユニットを小型、軽量にできるので、ルーパー装置全体の重量及びＧＤ２の増加を小さくでき、ルーパー制御の応答性も高く維持できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して使用する。
【００２４】
図１は、本発明の形状検出装置の全体斜視図である。この図に示すように、本発明の形状検出装置１０は、圧延材１の張力を制御するルーパー装置２のルーパーロール（図示せず）に置き換えて設置可能に構成されている。ルーパー装置２は、この例ではルーパーロールを一端に支持する左右１対のルーパーアーム３と、ルーパーアーム３の支持支点３ａとルーパーロールを支持する一端との中間にルーパーロールに作用する力を検出するロードセル４とを備える。従って、このルーパー装置２は、ルーパーロールを本発明の形状検出装置１０に置き換えて設置した場合でも、形状検出装置１０全体に作用する力をロードセル４で検出し、圧延材１の張力を制御することができる。
また、本発明は、ロードセル４を備えないルーパー装置２にも同様に設置可能であり、ルーパー装置２の張力制御機能をそのまま生かすことができる。
【００２５】
図１において、本発明の形状検出装置１０は、１対の固定部材１２と、支持フレーム１４と、複数の形状検出ユニット２０とを備える。
１対の固定部材１２は、ルーパー装置２のルーパーロールの両端取付け部に、その軸線Ｘ-Ｘ回りに回転しないように、固定される。
支持フレーム１４は、幅方向に延び、１対の固定部材１２に両端が支持される。
複数の形状検出ユニット２０は、支持フレーム１４に幅方向に隣接して着脱可能に固定される。また、この支持フレーム１４は、幅方向に延びるシール可能な配線ダクト（図示せず）を有し、このダクトにより悪環境から信号線を保護し、経年変化や測定精度の悪化を防止しながら各形状検出ユニット２０から検出信号を外部に取出すようになっている。
【００２６】
図１に示すように、支持フレーム１４は、ルーパー装置２の支持支点３ａから離れる側に設けられ、これにより形状検出ユニット２０の全体を支持支点３ａから離れる側に設置し、既設のルーパー装置のルーパーロールに置き換えて設置した場合に、ルーパー装置の支持支点側に張り出す部分をほとんど無くし、既設設備との干渉を最小限に抑えるようになっている。
【００２７】
図２は、図１の部分断面図であり、図３は、形状検出ユニットの斜視図である。
図２、図３に示すように、形状検出ユニット２０は、円筒形の分割ロール２２、固定部２４、アーム部材２６、及び負荷検出器２８からなる。
円筒形の分割ロール２２は、ルーパーロールをその軸線Ｘ-Ｘに沿って分割した外形を有し、ルーパーロールの位置に位置し圧延材１に接触する。
固定部２４は、支持フレーム１４に隣接して締結具２４ａ（ボルト、ナット等）で固定される。
アーム部材２６は、一端部が分割ロール２２を回転可能に支持し、他端部が固定部２４に固定される。
負荷検出器２８は、例えば歪みゲージであり、アーム部材に取り付けられ、これに作用する歪みから回転モーメントを検出する。
【００２８】
アーム部材２６の他端部は、固定部２４に軸線Ｘ-Ｘと平行な軸線Ｙ-Ｙを中心に揺動可能に取付けられている。また、アーム部材２６の他端部は、固定部２４に軸線Ｙ-Ｙを中心に揺動可能な張出し部２６ａを有する。この張出し部２６ａは、固定部２４に螺合するロール高さ調整具２７（例えばボルト）により、軸線Ｙ-Ｙを中心にその揺動角度を調整できるようになっている。この構成により、ロール高さ調整具２７でアーム部材２６の他端部の揺動角度を調整し、各分割ロール２２の高さを調整して揃えることができる。
【００２９】
図２に示すように、各分割ロール２２は、その回転軸の端部２２ａに軸線Ｘ-Ｘに平行な面を有し、隣接する分割ロールと分離可能に接触して回転力を伝達するようになっている。また、この回転軸は、固定部材１２に設けられたロール駆動装置１６（例えば水車）の駆動軸と分離可能に接触し、回転駆動され、これにより、各分割ロール２２に予め回転を与え、ロールと圧延材とのスリップを少なくし、圧延材の疵とロールの偏磨耗を防止し、かつロール内の温度差による変形を抑制するようになっている。
【００３０】
また、図２に示すように、分割ロール２２の回転軸は、２つの軸受２３で両端支持される。この軸受２３は、その内輪で回転軸を支持し、その外輪が、アーム部材２６の一端部で支持され構成となっており、圧延材が高温である熱間圧延材の場合でも、ロール外周からの熱が軸受２３に伝わりにくくし、軸受２３の温度上昇による寿命低下や損傷を少なくしている。またこの構成により、負荷検出器２８も圧延材からの温度の影響を受けにくくなり、温度変化による測定誤差を小さくしている。
【００３１】
図２に示すように、アーム部材２６は、分割ロール２２の両端を支持する１対（２枚）のアーム板からなる。各アーム板の他端部は、それぞれ固定部２４に軸線Ｙ-Ｙを中心に揺動可能な張出し部２６ａを有する。この張出し部２６ａは、前述したロール高さ調整具２７（例えばボルト）により、軸線Ｙ-Ｙを中心にその揺動角度を調整できるようになっている。また負荷検出器２８は、１対のアーム板の好ましくは両方にそれぞれ設けられる。なお、必要に応じて、負荷検出器２８はいずれか一方又は両方を省略することもできる。
この構成により、１対（２枚）のアーム板で横方向の剛性を高め、圧延材の横ズレによる寿命の低下や破損を少なくできる。また、圧延材の幅方向端部がロール幅の半分以下になる場合でも、形状測定ロールに作用するモーメントが小さく検出精度の低下を抑えることができる。さらに、１つの測定ロール（分割ロール２２）に対し複数（２つ）のロードセル（負荷検出器２８）を設置して測定をバックアップできる。
【００３２】
上述した形状検出装置１０において、圧延材の端面と接する分割ロール２２を演算で求め、この分割ロール上の端面位置から、この分割ロールに作用する張力を演算で検出することにより、圧延材の端面と接する分割ロールに作用する張力も正確に検出できる。
【００３３】
また形状検出ユニット２０のすべての摺動部分には、外部からスケール、流体等の侵入を防止するシール部材２９を備え、回転支点及び動力測定点（荷重測定点）を外部の悪環境から保護し、経年変化、測定精度の悪化を少なくしている。
【００３４】
上述した本発明の構成によれば、形状検出装置１０がルーパー装置２のルーパーロールに置き換えて設置可能に構成されているので、既設のルーパー装置２に装置全体を交換することなく形状検出機能を付加することができる。従って、本発明の構成、各ロールの幅間隔分の板張力が検出可能となり、特に薄板幅広圧延時の絞り防止等に効果が期待できる。
【００３５】
また、複数の形状検出ユニット２０が支持フレーム１４に幅方向に隣接して着脱可能に固定されるので、ユニットごとに交換ができ、メンテナンスが容易である。
【００３６】
更に、上述した構成により、形状検出ユニット２０を小型、軽量にできるので、ルーパー装置全体の重量及びＧＤ２の増加を小さくでき、ルーパー制御の応答性も高く維持できる。
【００３７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。例えば、スイングアームに取り付けるのではなく固定の枠に取り付けて使用することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
上述したように、本発明の形状検出装置は、以下の特徴を有する。
（１）従来ルーパーの制御応答に対する影響が小さい。
（２）悪環境に対して影響が小さい。
（３）検出感度が良く、温度に影響されない。
（４）ロール軸受寿命が改善される。
（５）メンテナンス性が向上する。
（６）ロール偏磨耗が防止できる。
（７）既設ルーパーのロールを交換するだけで容易に取付可能。
【００３９】
すなわち、本発明の形状検出装置は、（１）ルーパー装置全体の重量及びＧＤ２の増加を小さくでき、ルーパー制御の応答性も高く維持でき、（２）横方向の剛性が高く、圧延材の横ズレによる寿命の低下や破損が少なく、（３）回転支点及び動力測定点（荷重測定点）が露出せず、悪環境の中で、経年変化、測定精度の悪化が少なく、（４）圧延材の幅方向端部がロール幅の半分以下になる場合でも、形状測定ロールに作用するモーメントが小さく検出精度の低下を抑えることができ、（５）ロール外周からの熱が軸受に伝わりにくく、軸受の温度上昇による寿命低下や損傷が少なく、（６）１つの測定ロールに対し複数のロードセルを設置して測定をバックアップでき、（７）ロールと圧延材とのスリップが少なく圧延材の疵とロールの偏磨耗を防止でき、かつロール内の温度差による変形を抑制でき、（８）圧延材からの温度の影響を受けにくく温度変化による測定誤差が小さく、（９）既設のルーパー装置に装置全体を交換することなく形状検出機能を付加することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の形状検出装置の全体斜視図である。
【図２】図１の部分断面図である。
【図３】形状検出ユニットの斜視図である。
【図４】従来の形状検出装置の構成図である。
【図５】従来の別の形状検出装置の構成図である。
【図６】従来の別の形状検出装置の構成図である。
【図７】従来の別の形状検出装置の構成図である。
【図８】従来の別の形状検出装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 圧延材、２ ルーパー装置、３ ルーパーアーム、
３ａ 支持支点、４ ロードセル、
１０ 形状検出装置、１２ 固定部材、
１４ 支持フレーム、１６ ロール駆動装置（水車）、
２０ 形状検出ユニット、２２ 分割ロール、２２ａ 端部、
２３ 軸受、２４ 固定部、２４ａ 締結具、
２６ アーム部材、２６ａ 張出し部、
２７ ロール高さ調整具、２８ 負荷検出器（歪みゲージ）、
２９ シール部材
Claims (10)
- 圧延材の張力を制御する形状検出装置であって、
両端取付け部に固定される１対の固定部材と、該固定部材に両端が支持され幅方向に延びる支持フレームと、該支持フレームに幅方向に隣接して着脱可能に固定される複数の形状検出ユニットとを備え、
該形状検出ユニットは、圧延材に接触する円筒形の分割ロールと、支持フレームに固定される固定部と、一端部が分割ロールを回転可能に支持し他端部が固定部に固定されるアーム部材と、該アーム部材に作用する回転モーメントを検出する負荷検出器とを有する、ことを特徴とする形状検出装置。 - 前記１対の固定部材は、ルーパー装置のルーパーロールに置き換えて設置可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の形状検出装置。
- 前記ルーパー装置は、ルーパーロールを一端に支持する１対のルーパーアームと、該ルーパーアームの支持支点と前記一端との中間にルーパーロールに作用する力を検出するロードセルとを備える、ことを特徴とする請求項２に記載の形状検出装置。
- 前記支持フレームは、ルーパー装置の支持支点から離れる側に設けられ、これにより形状検出ユニット全体を前記支持支点から離れる側に設置する、ことを特徴とする請求項２に記載の形状検出装置。
- 前記アーム部材の他端部は、固定部に揺動可能に取付けられ、該他端部の揺動角度を調整し分割ロールの高さを調整するロール高さ調整具を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の形状検出装置。
- 前記各分割ロールは、隣接する分割ロールと分離可能に接触して回転力を伝達する回転軸を有し、該回転軸は、前記固定部材に設けられたロール駆動装置の駆動軸と分離可能に接触し回転駆動される、ことを特徴とする請求項１に記載の形状検出装置。
- 前記分割ロールの回転軸を内輪で支持する軸受を備え、該軸受の外輪は、前記アーム部材の一端部で支持される、ことを特徴とする請求項６に記載の形状検出装置。
- 前記アーム部材は、分割ロールの両端を支持する１対のアーム板からなり、前記負荷検出器は、前記分割ロールの両端及び／又は前記アーム板に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の形状検出装置。
- 圧延材の端面と接する分割ロールを演算で求め、該分割ロール上の端面位置から、該分割ロールに作用する張力を演算で検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の形状検出装置。
- 前記形状検出ユニットの摺動部分には、外部からスケール、流体等の侵入を防止するシール部材を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の形状検出装置。
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