JP4943813B2

JP4943813B2 - 圧延機

Info

Publication number: JP4943813B2
Application number: JP2006292207A
Authority: JP
Inventors: 裕二池本; 彰佐古; 寛治林; 豊左田野; 茂小川; 佳昭四阿; 邦彦若月
Original assignee: Nippon Steel Corp; Mitsubishi Hitachi Metals Machinery Inc
Current assignee: Nippon Steel Corp; Primetals Technologies Holdings Ltd
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP2008105079A

Description

本発明は、個別に荷重検出及び圧下制御可能な分割バックアップロールを備えた所謂知能型圧延機に関する。

この種圧延機として、例えば特許文献１に開示されたようなものがある。
これは、軸方向のロールクラウンパターンを調整可能とする分割バックアップロールにおいて、分解、組み立て作業を簡易化することを目的として、補強ロールフレームにロール支持軸を回動自在に支持すると共に、該ロール支持軸の複数箇所に偏心量の異なる偏心部を設け、この偏心部に分割補強ロールを軸着してなる分割バックアップロールにおいて、前記ロール支持軸が、軸方向と交差する方向に複数に分割可能に構成されている。

特開２００５−１１８８２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたものにあっては、ロールクラウンパターンの調整時には、全ての分割補強ロールが一本に連続したロール支持軸上に軸着され、構造上、隣接する分割補強ロールの位置に拘束されることから、自由度のある高精度な位置制御を応答性良く行うことができないという問題点があった。また、シャフト＋偏心ブッシュ等の構造となるので、偏心機構の部品点数が多く、メンテナンス性が悪いという問題点もあった。

そこで、本発明の目的は、分割バックアップロールにおける高精度な位置制御を応答性良く行うことができると共に偏心機構の簡素化によりメンテナンス性の向上が図れる一方で、荷重検出装置の検出精度の向上も図れる圧延機を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明に係る圧延機は、少なくとも上下いずれか一方において、軸方向に３分割以上複数分割した入側及び出側の分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、入出側の各々の分割バックアップロールに対しそれぞれ独立して荷重を検出し得る荷重検出装置とそれぞれ独立して圧下力を付与し得る個別圧下装置とを設けた圧延機において、
前記各々の分割バックアップロールは、同分割バックアップロール毎に軸方向へ分割されて前記個別圧下装置により偏心回転される偏心軸上に回転自在に支持され、
前記偏心軸は、ミルハウジングに内蔵されたフレーム側に対し荷重方向へ弾性的に支持されたロールチョックに枢支されて前記個別圧下装置によってその回転角が制御され、
前記ロールチョックは、前記フレーム側にガイドを介して荷重方向へ摺動自在に支持され、
前記荷重検出装置は、前記ロールチョックとフレーム側との間に介装され、かつその検出位置が前記偏心軸の偏心荷重と分割バックアップロールに作用する圧延荷重との合力のベクトル線上にある範囲で設置されることを特徴とする。

前記荷重検出装置を、前記偏心軸に前記個別圧下装置から作用する力と前記分割バックアップロールに作用する圧延荷重との合力ベクトルのふれる範囲のバックアップロール中心方向の一番外側に配置することを特徴とする。

前記荷重検出装置は、前記フレーム側とロールチョックとの間の荷重方向位置にロール軸方向へ二個並べて配置されることを特徴とする。

前記ロールチョックは、前記フレーム側を荷重方向へ移動可能に貫通してその先端部が同ロールチョックに結合されるロッドと、該ロッドの頭部とフレーム側との間に位置して当該ねじに巻装されたスプリングとで、前記フレーム側に弾性的に支持されることを特徴とする。

前記ガイドは、リニアガイドであることを特徴とする。

前記構成の本発明に係る圧延機によれば、各々の分割バックアップロールを回転自在に支持する偏心軸を分割バックアップロール毎に分割したので、隣接する分割バックアップロールの位置に拘束されることはなく、高精度な位置制御を応答性良く行うことができる。また、各々の分割バックアップロールは偏心軸に回転自在に支持されるので、偏心機構の簡素化によりメンテナンス性の向上が図れる。また、ロールチョックはフレーム側にガイドを介して荷重方向へ摺動自在に支持されると共に、荷重検出装置はロールチョックとフレーム側との間に介装されかつその検出位置が偏心軸の中心から分割バックアップロールの中心方向へずらして配置されるので、ガイドでの摩擦（摺動）抵抗を低減して荷重検出装置の検出精度の向上が図れる一方で、ガイドの寿命延長がはかれる。

また、前記荷重検出装置を、前記偏心軸に前記個別圧下装置から作用する力と前記分割バックアップロールに作用する圧延荷重との合力ベクトルのふれる範囲のバックアップロール中心方向の一番外側に配置することで、荷重・モーメントの釣り合いにより、ガイドでの摩擦（摺動）抵抗をより一層低減して荷重検出装置の検出精度の向上が図れる。

また、前記荷重検出装置は、前記フレーム側とロールチョックとの間の荷重方向位置にロール軸方向へ二個並べて配置されることで、分割上バックアップロールの偏荷重が検出できる。

また、前記ロールチョックは、前記フレーム側を荷重方向へ移動可能に貫通してその先端部が同ロールチョックに結合されるロッドと、該ロッドの頭部とフレーム側との間に位置して当該ロッドに巻装されたスプリングとで、前記フレーム側に弾性的に支持されることで、荷重方向への移動を円滑に許容しつつロールチョックを支持することができる。

また、前記ガイドは、リニアガイドであることで、摩擦（摺動）抵抗を効果的に低減できる。

以下、本発明に係る圧延機を実施例により図を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例を示す圧延機の側断面図、図２は上キャリッジの側断面図、図３は上キャリッジにおける圧下機構の側断面図、図４は圧下装置の圧延時の作用説明図、図５は圧下装置のキャリッジ組替時の作用説明図、図６は荷重検出装置の作用説明図である。

図１に示す圧延機１０は、個別に荷重検出及び圧下制御可能な分割バックアップロールを備えた所謂知能型圧延機である。

これを詳述すると、架構体を呈するミルハウジング１１内に上下一対のワークロール１２ａ，１２ｂがそれぞれ上下一対のワークロールチョック１３ａ，１３ｂを介して回転自在支持され、この上下一対のワークロール１２ａ，１２ｂ間を適当数のサポートロール１４を介して、圧延機１０の入側（前側：図中左方）から圧延機１０の出側（後側：図中右方）へと板材が通板可能になっている。

下ワークロール１２ｂを支持する下ワークロールチョック１３ｂは下キャリッジ５２に支持され、ミルハウジング１１上に下キャリッジ５２と一体で支持される。下キャリッジ５２には前後一対の分割下バックアップロール５０が回転自在に支持されている。一方、上ワークロール１２ａを支持する上ワークロールチョック１３ａは、下ワークロールチョック１３ｂに内蔵される前後一対のリフトシリンダ５４で下方より支持される。

上記ミルハウジング１１には、前後一対の油圧等流体圧タイプのバランスシリンダ１９によりフレーム１８が上下動可能に支持される。また、フレーム１８は、ミルハウジング１１に下向きに支持された左右一対の油圧等流体圧タイプの圧下シリンダ２０により、バランスシリンダ１９の付勢力に抗して下方へ付勢され、所定の圧下力を上ワークロール１２ａ及び下ワークロール１２ｂに付与し得るようになっている。

そして、フレーム１８はブロック状の本体部１８ａ下方に前後一対の脚部１８ｂを有し、これら前，後両脚部１８ｂ間に、上キャリッジ２１が圧延ラインの作業側から出入り可能に支持されると共に前後一対の油圧等流体圧タイプのリフトシリンダ２２により上下動可能に支持される。

上記上キャリッジ２１は、フレーム１８の前面における板幅方向中央部に設けたクランプ機構２３により、当該位置でフレーム１８に対し位置決め・固定されるようになっていると共に、図１中に吹き出しで示すように、フレーム１８に内蔵された左右一対の押付けシリンダ５６によって上キャリッジ２１をフレーム１８の後脚部１８ｂにおける基準面に押し付けることでライン方向の位置決めも可能になり、ワークロールとバックアップロールの軸心を平行に保つことが可能になっている。

上記キャリッジ２１の下面部には、圧延機入側と出側に位置して、ロールチョック２７が板幅方向（軸方向）に３分割以上複数配置され、これらロールチョック２７に分割上バックアップロール２８が回転自在に支持されている。

上記各ロールチョック２７は、図２及び図３に示すように、正面視で二股状の本体部２７ａと該本体部２７ａの二股状部にそれぞれボルト等で結合される左右一対のキャップ２７ｂとからなり、その本体部２７ａにおいて上キャリッジ２１に対し当該本体部２７ａに結合されたロッド２９と該ロッド２９の先端部に巻装されたスプリング３０により荷重方向に摺動可能に支持される（図２参照）。

前記本体部２７ａの二股状部とキャップ２７ｂとで形成される円孔部に、分割上バックアップロール２８を同芯で支持する偏心軸３３の両端部がそれぞれ図示しないベアリングを介して回転自在に支持される。図中Ｃ₁は偏心軸３３の回転中心で、Ｃ₂は分割上バックアップロール２８の回転中心であり、Ｌがその偏心量である。

そして、各ロールチョック２７の本体部２７ａの上面と上キャリッジ２１の下面との間に、各分割上バックアップロール２８に加わる荷重を検出する例えばロードセル等の荷重検出装置３１が介装される。この荷重検出装置３１は、板幅方向（ロール軸方向）へ二個並べて配置される。

図示例では、図６に示すように、荷重検出装置３１は偏心軸３３の中心Ｃ₁から分割上バックアップロール２８の中心方向へずらして配置される。より具体的には、前記荷重検出装置３１の検出位置は、偏心軸３３の偏心荷重Ｆ₁と分割上バックアップロール２８に作用する圧延荷重Ｆ₂との合力Ｆ₃の略ベクトル線上に設定される。即ち、図６において、Ｆ₁Ｌ₁＝Ｆ₂Ｌ₂の関係が成り立つ位置（力・モーメントの釣合う位置）に設定されるのである。尚、Ｆ₂とＬ₂は、ワークロール径とバックアップロール径の組み合わせで変化し、Ｌ₂は、偏心軸３３の回転角によって変化するため、検出位置は基準位置から±１０mm程度の操業条件に合わせて範囲を持たせている。

また、各ロールチョック２７の本体部２７ａと上キャリッジ２１との荷重方向に沿った対向面間には、リニアガイド６０が左右一対介装される。

また、上記フレーム１８と上キャリッジ２１間に、各分割上バックアップロール２８に対し個別に圧下力を付与する圧下装置（個別圧下装置）３２が設けられる（図１参照）。

即ち、圧下装置３２は、上キャリッジ２１において各分割上バックアップロール２８を回転自在に支持する偏心軸３３の一端面に、隣接する各分割上バックアップロール２８間の隙間を利用して、ボルト３４で結合されたアーム３５と、図１に示すように、フレーム１８において当該フレーム１８上に水平に取り付けられた油圧等流体圧タイプの圧下力調整シリンダ（アクチュエータ）３６により揺動自在に支持されたレバー３７と、を有すると共に、各アーム３５の上端部と各レバー３７の下端部とはピンレス構造で連係される。尚、偏心軸３３の一端面にはキー溝６１が形成され、このキー溝６１にアーム３５の下部側面に形成したキー６２が嵌合されて組付精度が高められている。

図示例では、上記ピンレス構造として、各アーム３５の上端部にピン３８で支持されたコロ３９が各レバー３７の下端部に形成されたＵ字状の受け口（ワニ口）４０（図１参照）に微小隙間を有して挿入されている。また、各レバー３７の中間部はフレーム１８の本体部１８ａに付設された左右一対のブラケット間にピン４２で結合されると共に、その上端部に上述した圧下力調整シリンダ３６のピストンロッド先端がピン４３で結合されている。

なお、圧下装置３２は、圧延機１０の入側の分割上バックアップロール２８用と圧延機１０の出側の分割上バックアップロール２８用とが、フレーム１８及び上キャリッジ２１において前後方向に互いに反転した状態で、かつ左右方向に交互に配設されている。尚、後述する作用説明に用いる図４及び図５中４４は、各圧下力調整シリンダ３６の原点位置を検出するためにその伸限位置を規制するストッパで、図５中４５は、コロ３９と受け口４０との間に隙間を設けるために無負荷時（キャリッジ組替時）に各アーム３５が重心によるモーメントによって倒れる位置を規制するストッパである。

そして、圧下装置３２は、図４に示すように、圧延（矯正）時には、圧下力調整シリンダ３６が伸縮することで、レバー３７がピン４２を中心に例えば図４の（ｂ）の状態から時計方向（図４の（ｃ）参照）或いは反時計方向（図４の（ａ）参照）に揺動し、これによりアーム３５を介して偏心軸３３（図４中には図示せず）が分割上バックアップロール２８と共に反時計方向（図４の（ｃ）参照）或いは時計方向（図４の（ａ）参照）に偏心回転することにより、上ワークロール１２ａに対する圧下力が調整（増減）されるようになっている。この際、コロ３９は受け口４０内を上下方向に転動し、偏心軸３３及び分割上バックアップロール２８を円滑に偏心回転させる。

一方、上キャリッジ組替時は、図５に示すように、圧下力調整シリンダ３６を例えば図４の（ａ）の状態から所定ストロークだけ収縮させてアーム３５を偏心軸３３の回転中心Ｃ₁を中心に時計方向に揺動させた後（図５の（ａ）参照）、リフトシリンダ２２を収縮して上キャリッジ２１をフレーム１８に対し下降させれば（図５の（ｂ）参照）、コロ３９が受け口４０から下方へ抜け出し、フレーム１８に対し上キャリッジ２１が分離されるようになっている。コロ３９の抜出し後、アーム３５は自重で時計方向に倒れるが、やがてストッパ４５で倒れ位置が規制されるので、その後上キャリッジ２１が圧延ラインの作業側へ搬出されるときの動作に支障をきたすことがない。

また、下ワークロール１２ｂに圧下力を付与する分割下バックアップロール５０は、分割上バックアップロール２８と同様に、圧延機１０の入側と出側に位置して、板幅方向に複数配置されるが、これらは圧延機１０の入側と出側とでそれぞれ１本のロール支持軸５１上に所定の偏心量を有した後述する偏心ブッシュを介して回転自在に支持される点で、個別に圧下力を調整することができる上述した分割上バックアップロール２８とは構造が異なる。なお、このような分割下バックアップロール５０は、特許文献１等で既に公知である。

そして、上記ロール支持軸５１の両端部は下キャリッジ５２に回転自在に支持され、圧延ラインの駆動側において、図示しない駆動源によりスピンドル等を介して所要の角度宛回転されるようになっている。

上記下キャリッジ５２は、ミルハウジング１１に対し圧延ラインの作業側から出入り可能に支持されると共に、板幅方向の所定位置で、上述したクランプ機構２３と同様のクランプ機構５３により、ミルハウジング１１に対し位置決め・固定されるようになっている。また、下キャリッジ５２の下方に位置したミルハウジング１１には、下キャリッジ５２の組立時に当該下キャリッジ５２を持ち上げるための前後一対のリフトシリンダ５５が内蔵される。

このように構成されるため、圧延（矯正）時には、フレーム１８がバランスシリンダ１９の収縮で図１の状態から下降された状態となり、この状態下で板材が上，下両ワークロール１２ａ，１２ｂ間を通板される。

この際、上，下両ワークロール１２ａ，１２ｂには、左右一対の圧下シリンダ２０によりフレーム１８がミルハウジング１１に対し下方に付勢されることで所定の圧下力が付与される。また、圧延機１０の入側及び出側に配置した分割上バックアップロール２８と分割下バックアップロール５０によって、板幅方向の圧下力が調整される。

分割上バックアップロール２８にあっては、荷重検出装置３１により個々に荷重が検出される。そして、図示しない制御装置により、分割上バックアップロール２８の個々の荷重が目標荷重になるように、圧下装置３２を介して分割上バックアップロール２８の個々の圧下力が調整される。

分割下バックアップロール５０にあっては、図示しない制御装置により、ロール支持軸５１が図示しない駆動源によりスピンドル等を介して所要の角度宛回転され、この時の各偏心ブッシュの偏心量に見合った圧下力に個々に調整される。

従って、特に、分割上バックアップロール２８にあっては、圧延機１０の出側で板形状を検出してフィードバックする必要はなく、時間遅れなく直接的に板形状を制御することができる。また、複数分割された分割上バックアップロール２８及び分割下バックアップロール５０によって板幅方向に細かい調整が可能となり、良好な板品質、つまり良好な板クラウンおよび平坦度を得ることができる。

そして、本実施例では、点検・交換頻度の高い分割上バックアップロール２８を上キャリッジ２１に支持させ、該上キャリッジ２１を点検・交換頻度の低いフレーム１８に支持させると共に、圧下装置３２をフレーム１８と上キャリッジ２１とに分割して支持させている。

これにより、フレーム１８及び上キャリッジ２１の軽量化が図れると共に上キャリッジ２１を可及的に小型化できる一方で、必要に応じてフレーム１８と上キャリッジ２１とを分離して取り扱うことができる。

この結果、分割上バックアップロール２８の分割数が多くなってフレーム１８や上キャリッジ２１等の構造物が大きく、重量物となっても、分割上バックアップロール２８の組替や圧下装置３２（単独圧下機構）等の保全作業性を向上させると共にクレーン等の輸送機器や治具等の軽量化・低容量化が実現できる。

また、各々の分割上バックアップロール２８は、上キャリッジ２１に対しロールチョック２７を介して荷重方向に摺動自在に支持され、該ロールチョック２７（の本体部２７ａ）と上キャリッジ２１との間に荷重検出装置３１が介装されることで、各々の分割上バックアップロール２８の荷重を確実に精度良く検出できる。

また、圧下装置３２において、アーム３５とレバー３７とがピンレス構造で連係されることで、フレーム１８と上キャリッジ２１を容易に分離させられる。つまり、分割上バックアップロール２８の組替時等に上キャリッジ２１のみをフレーム１８から容易に機外へ抜き出すことができるのである。

また、クランプ機構２３により、上キャリッジ２１をフレーム１８に対し板幅方向中央部で位置決めさせることで、圧延機１０が曲げ変形してもフレーム１８と上キャリッジ２１の位置関係を一定に保つことができると共に、フレーム１８に内蔵した左右一対の押付けシリンダ５６で上キャリッジ２１をフレーム１８の後脚部１８ｂにおける基準面に押し付けることによって、ライン方向の位置関係を一定に保つことができる。

さらに、本実施例によれば、各々の分割上バックアップロール２８を回転自在に支持する偏心軸３３を分割上バックアップロール毎に分割したので、隣接する分割上バックアップロール２８の位置に拘束されることはなく、高精度な位置制御を応答性良く行うことができる。また、各々の分割上バックアップロール２８は偏心軸３３に回転自在に支持されるので、偏心機構の簡素化により大きな偏心量が設計可能で、かつメンテナンス性の向上も図れる。

また、ロールチョック２７は上キャリッジ２１にリニアガイド６０を介して荷重方向へ摺動自在に支持されると共に、荷重検出装置３１はロールチョック２７と上キャリッジ２１との間に介装されかつその検出位置が偏心軸３３の中心Ｃ₁から分割上バックアップロール２８の中心方向へずらして配置されるので、リニアガイド６０に作用する反力が最小となることから、リニアガイド６０での摩擦（摺動）抵抗を低減して荷重検出装置３１の検出精度の向上が図れる一方で、リニアガイド６０の寿命延長が図れる。

図示例では、前記荷重検出装置３１の検出位置は、偏心軸３３の偏心荷重Ｆ₁と分割上バックアップロール２８に作用する圧延荷重Ｆ₂との合力Ｆ₃のベクトル線上にある範囲で設置されているので、荷重・モーメントの釣り合いにより、リニアガイド６０での摩擦（摺動）抵抗をより一層低減して荷重検出装置３１の検出精度の向上が図れる。

また、ロールチョック２７は、上キャリッジ２１を荷重方向へ移動可能に貫通してその先端部が同ロールチョック２７に結合されるロッド２９と、該ロッド２９の頭部と上キャリッジ２１との間に位置して当該ロッド２９に巻装されたスプリング３０とで、上キャリッジ２１に弾性的に支持されることで、荷重方向への移動を円滑に許容しつつロールチョック２７を支持することができる。

また、ガイドに高剛性のリニアガイド６０を用いているので、摩擦（摺動）抵抗を効果的に低減でき、かつ変形も小さくできる。

尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、圧下装置３２（単独圧下機構）を分割下バックアップロール５０に適用したり、圧下装置３２の構造を変更する等各種変更が可能であることはいうまでもない。また、フレーム１８と上キャリッジ２１とを一体に形成し、アーム３５を圧下力調整シリンダ３６で直接揺動させるようにしても良い。

本発明の一実施例を示す圧延機の側断面図である。キャリッジの側断面図である。キャリッジにおける圧下機構の側断面図である。圧下装置の圧延時の作用説明図である。圧下装置のキャリッジ組替時の作用説明図である。荷重検出装置の作用説明図である。

符号の説明

１０圧延機、１１ミルハウジング、１２ａ上ワークロール、１２ｂ下ワークロール、１３ａ上ワークロールチョック、１３ｂ下ワークロールチョック、１４サポートロール、１８フレーム、１８ａ脚部、１８ｂ本体部、１９バランスシリンダ、２０圧下シリンダ、２１上キャリッジ、２２リフトシリンダ、２３クランプ機構、２７ロールチョック、２７ａ本体部、２７ｂキャップ、２８分割上バックアップロール、２９ロッド、３０スプリング、３１荷重検出装置、３２圧下装置、３３偏心軸、３５アーム、３６圧下力調整シリンダ、３７レバー、３８ピン、３９コロ、４０受け口、４２ピン、４３ピン、４４ストッパ、４５ストッパ、５０分割下バックアップロール、５１ロール支持軸、５２下キャリッジ、５３クランプ機構、５４リフトシリンダ、５５リフトシリンダ、５６押付けシリンダ、６０リニアガイド。

Claims

少なくとも上下いずれか一方において、軸方向に３分割以上複数分割した入側及び出側の分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、入出側の各々の分割バックアップロールに対しそれぞれ独立して荷重を検出し得る荷重検出装置とそれぞれ独立して圧下力を付与し得る個別圧下装置とを設けた圧延機において、
前記各々の分割バックアップロールは、同分割バックアップロール毎に軸方向へ分割されて前記個別圧下装置により偏心回転される偏心軸上に回転自在に支持され、
前記偏心軸は、ミルハウジングに内蔵されたフレーム側に対し荷重方向へ弾性的に支持されたロールチョックに枢支されて前記個別圧下装置によってその回転角が制御され、
前記ロールチョックは、前記フレーム側にガイドを介して荷重方向へ摺動自在に支持され、
前記荷重検出装置は、前記ロールチョックとフレーム側との間に介装され、かつその検出位置が前記偏心軸の偏心荷重と分割バックアップロールに作用する圧延荷重との合力のベクトル線上にある範囲で設置されることを特徴とする圧延機。
前記荷重検出装置を、前記偏心軸に前記個別圧下装置から作用する力と前記分割バックアップロールに作用する圧延荷重との合力ベクトルのふれる範囲のバックアップロール中心方向の一番外側に配置することを特徴とする請求項１記載の圧延機。
前記荷重検出装置は、前記フレーム側とロールチョックとの間の荷重方向位置にロール軸方向へ二個並べて配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の圧延機。
前記ロールチョックは、前記フレーム側を荷重方向へ移動可能に貫通してその先端部が同ロールチョックに結合されるロッドと、該ロッドの頭部とフレーム側との間に位置して当該ねじに巻装されたスプリングとで、前記フレーム側に弾性的に支持されることを特徴とする請求項１，２又は３記載の圧延機。
前記ガイドは、リニアガイドであることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の圧延機。