JP6196251B2 - ロールフレーム回転装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば矯正機に設けられた矯正ロールで厚板鋼板を矯正する場合に、その矯正ロールを支持しているロールフレームを回転するためのロールフレーム回転装置に関し、特に重量が１００ｔ程度の大型ロールフレームの回転に好適なものである。

矯正ロールは、例えば圧延で生じた鋼板の反りや曲がりを矯正するものであり、例えば厚板製造ラインに配置された矯正機では複数の矯正ロールを鋼板の搬送（通板ともいう）ラインの上下に千鳥状に配置し、それらの矯正ロール間に鋼板を送給して繰り返し圧下を加えることで鋼板の矯正を行う。これらの矯正ロールは、例えば下記特許文献１に記載されるように、上下列の矯正ロールの間隔や個々の矯正ロールの位置を調整するために、上列の矯正ロールは鋼板搬送ラインの上側に配置された上側ロールフレームに支持され、下列の矯正ロールは鋼板搬送ラインの下側に配置された下側ロールフレームに支持されている。ちなみに、矯正機では、上列の矯正ロールは上側ロールフレームの下端部に配列され、下列の矯正ロールは下側ロールフレームの上端部に配列されている。また、各矯正ロールにはバックアップローラが圧下方向と反対側に接触しており、これらのバックアップローラによって矯正ロールの撓みや変形が抑制されている。

特開２０１３−２２０４４０号公報

ところで、矯正ロールは鋼板に接触するために摩耗などの損耗が生じ、損耗が進行すると矯正ロールを交換する必要がある。この矯正ロールの交換の際、現有の矯正機では、特に上列の矯正ロールを支持している上側ロールフレームを、例えば鋼板搬送方向と直交する方向に引き出す。その状態では、上列の矯正ロールは上側ロールフレームの下端部に配列されていて交換しにくいので、上側ロールフレームを半回転（反転）しなければならない。この現有の矯正機の上側ロールフレームは、搭載される矯正ロールやその他の機器を含めて１００ｔもの重量があり、この重量ロールフレームを、現状では天井クレーンで吊りながらオペレータがロールフレーム近傍に介入して回転している。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、オペレータがロールフレーム近傍に介入することなく、重量の大きなロールフレームでも滑らかに回転することが可能なロールフレーム回転装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の一態様によれば、鋼板を矯正するための矯正ロールが支持されたロールフレームを回転させるために演算処理機能を有する演算処理装置を用いて構成されるロールフレーム回転装置であって、ロールフレームの重心点を通る又はロールフレームの重心点の近傍を通るようにしてロールフレームに設けられた回転軸と、回転軸を水平に支持する支持台と、電動モータで駆動され且つロールフレームの回転軸を挟んでロールフレームの両側に対向するように配置された２つの電動ウインチと、ロールフレームのうち、回転軸を挟んで電動ウインチの夫々が配置された側と反対側の周壁部と回転軸を挟んだ反対側の電動ウインチとの間を連結する索条と、演算処理装置内に設けられ、ロールフレームを回転させる際に２つの電動ウインチのうちの何れか一方の電動モータをトルク一定で回転制御するトルク一定制御部と、演算処理装置内に設けられ、ロールフレームを回転させる際に２つの電動ウインチのうちの何れか他方の電動モータを回転速度一定で回転制御する回転速度一定制御部とを備えたロールフレーム回転装置が提供される。

本発明によれば、オペレータがロールフレーム近傍に介入することなく、重量の大きなロールフレームも滑らかに回転させることができる。

本発明のロールフレーム回転装置が適用された厚板製造ラインの一実施形態を示す概略構成図である。 図１の厚板製造ラインに配置された矯正機の正面図である。 図２の矯正機における矯正ロール及びバックアップロールの構成図である。 図３の矯正ロール及びバックアップロールの一部正面図である。 図２の上側ロールフレームを回転するロールフレーム回転装置の説明図である。 図５の演算処理装置で行われる演算処理のフローチャートである。 図６の演算処理の作用の説明図である。 従来のロールフレーム回転作業の説明図である。

以下に示す実施の形態は、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って、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する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。
以下、本発明の実施形態に係るロールフレーム回転装置について図面を参照しながら説明する。この実施形態のロールフレーム回転装置は、例えば図１に例示する厚板製造ラインに用いられる。図１に例示する厚板製造ラインでは、鋼板は、圧延機で往復圧延される場合を除き、原則的に、図の右から左に搬送（通板）される。この厚板製造ラインでは、連続加熱炉２１で加熱された鋼板（スラブ）は、熱間デスケーリング装置２２で表面のスケールが除去された後、圧延機２３で圧延される。圧延機２３は、予め設定された圧延スケジュールに従って鋼板Ｓを所定の板厚まで圧延する。圧延後の鋼板は直近急冷設備２４で急冷された後、矯正され、更に加速冷却装置２６で冷却された後、矯正機２７で矯正される。矯正は、圧延で厚板鋼板に生じた反りや曲がりを修正する。

図２は、矯正機２７の概略正面図、図３は、図２の矯正機２７における矯正ロール１及びバックアップロール２８の構成図、図４は、図３の矯正ロール１及びバックアップロール２８の一部正面図である。矯正ロール１は、鋼板Ｓの搬送（通板）ラインを挟んで上列と下列に配列され、上列矯正ロール１と下列矯正ロール１は互いに千鳥状に配置されている。この千鳥状の矯正ロール１間を鋼板Ｓは蛇行し、この蛇行によって鋼板Ｓの反りや曲がりが矯正される。また、鋼板Ｓの蛇行量は、矯正機２７の入側より出側の方が小さく設定されている。また、この実施形態では、各矯正ロール１は、矯正ロール１の軸線からオフセットされた２列のバックアップロール２８と接触しており、これらのバックアップロール２８によって矯正ロール１の撓みや変形が抑制される。これらの矯正ロール１は、１つの電動モータ２９の駆動力で駆動される。電動モータ２９の駆動力は減速機３０で複数に分岐減速された後、更にピニオンスタンド３１で分岐減速されて矯正ロール１を駆動する。

この実施形態の矯正機２７では、上列の矯正ロール１は上側ロールフレーム２にバックアップロールなどと共に支持されている。この上側ロールフレーム２は、矯正機２７に対し、図２の紙面垂直方向手前側に引き出し可能であり、その方向に引き出してから上列の矯正ロール１の交換を行う。図２から明らかなように、上列の矯正ロール１は、上側ロールフレーム２の下端部に配列されているので、そのままでは上列の矯正ロール１を交換しにくい。そこで、この実施形態では、図５に示すロールフレーム回転装置を用いて上側ロールフレーム２を半回転（反転）し、矯正ロール１の交換後、上側ロールフレーム２を逆方向に半回転（戻し）して矯正機２７に戻す。なお、図５ａは、ロールフレーム回転装置の左側面図、図５ｂは、ロールフレーム回転装置の正面図である。

このロールフレーム回転装置は、矯正ロール１などの搭載物を含めた上側ロールフレーム２の重心点を通る又はその重心点の近傍を通るようにして上側ロールフレーム２に回転軸３を設け、上側ロールフレーム２を矯正機２７から引き出した後、この回転軸３を支持台４で水平又はほぼ水平に支持する。また、支持台４と共通する座部５には、上側ロールフレーム２の回転軸３を挟んでロールフレーム２の両側に対向するように２つの電動ウインチ６、７が配置されている。これらの電動ウインチ６、７は、何れも電動モータ８、９で駆動されるものである。そして、これらの電動ウインチ６、７の夫々を、各電動ウインチ６、７が配置されている側と回転軸３を挟んだ反対側のロールフレーム２の外周面とワイヤー（索条）１０で連結する。なお、支持台４には、例えばロールフレーム２の回転軸３の回転を規制するために、遠隔操作によって作動する遠隔ロック装置１１が設けられている。この遠隔ロック装置１１は、オペレータによる遠隔操作によってロールフレーム２の回転軸３の回転を規制したり、その規制を解除したりすることができる。また、遠隔ロック装置１１の作動は、後述する演算処理装置によって自動的に行われるようにしてもよい。

各電動ウインチ６、７の電動モータ８、９は、プログラマブルロジックコントローラなどの演算処理機能を有する演算処理装置１２によって回転状態が制御される。これらの電動ウインチ６、７の電動モータ８、９のうち、一方の電動ウインチ６の電動モータ８には、そのトルクを検出するための電流センサ１３が設けられている。また、他方の電動ウインチ７の電動モータ９には、その回転速度を検出するためのパルスジェネレータなどの回転速度センサ１４が設けられている。そして、演算処理装置１２では、電流センサ１３や回転速度センサ１４の出力を読込み、図６の演算処理に従って、各電動ウインチ６、７の電動モータ８、９の回転状態を制御する。なお、この実施形態では、上側ロールフレーム２の下端部に上列の矯正ロール１が配列している状態から上側ロールフレーム２を反転する方向を電動モータ８、９の正回転、逆方向への回転を電動モータ８、９の逆回転と定義する。

図６の演算処理は、例えばオペレータによる矯正ロール交換入力で起動し、まずステップＳ１で、オペレータによる正回転（反転）指令があるか否かを判定し、正回転指令がある場合にはステップＳ２に移行し、そうでない場合には待機する。
ステップＳ２では、遠隔ロック装置１１による遠隔ロックが解除されているか否かを判定し、遠隔ロックが解除されている場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはステップ４に移行する。

ステップＳ４では、オペレータに対し、遠隔ロック解除信号を出力してからステップＳ２に移行する。なお、この遠隔ロック解除信号は、遠隔ロック装置１１に向けて直接的に出力するようにしてもよい。
ステップＳ３では、何れか一方の電動ウインチ６の電動モータ８をトルク一定で正回転方向に制御すると共に、何れか他方の電動ウインチ７の電動モータ９を回転速度一定で正回転方向に制御する。

次にステップＳ５に移行して、オペレータによる停止指令があるか否かを判定し、停止指令がある場合にはステップＳ６に移行し、そうでない場合にはステップＳ３に移行する。
ステップＳ６では、２つの電動ウインチ６、７の電動モータ８、９を共に停止（回転規制）制御する。
次にステップＳ７に移行して、遠隔ロック装置１１による遠隔ロックが実行されているか否かを判定し、遠隔ロックが実行されている場合にはステップＳ８に移行し、そうでない場合にはステップＳ９に移行する。
ステップＳ９では、オペレータに対し、遠隔ロック実行信号を出力してからステップＳ７に移行する。なお、この遠隔ロック実行信号は、遠隔ロック装置１１に向けて直接的に出力するようにしてもよい。

ステップＳ８では、オペレータによる逆回転（戻し）指令があるか否かを判定し、逆回転指令がある場合にはステップＳ１０に移行し、そうでない場合には待機する。
ステップＳ１０では、遠隔ロック装置１１による遠隔ロックが解除されているか否かを判定し、遠隔ロックが解除されている場合にはステップＳ１１に移行し、そうでない場合にはステップ１２に移行する。

ステップＳ１２では、オペレータに対し、遠隔ロック解除信号を出力してからステップＳ１０に移行する。なお、この遠隔ロック解除信号は、遠隔ロック装置１１に向けて直接的に出力するようにしてもよい。
ステップＳ１１では、何れか一方の電動ウインチ６の電動モータ８をトルク一定で逆回転方向に制御すると共に、何れか他方の電動ウインチ７の電動モータ９を回転速度一定で逆回転方向に制御する。

次にステップＳ１３に移行して、オペレータによる停止指令があるか否かを判定し、停止指令がある場合にはステップＳ１４に移行し、そうでない場合にはステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１４では、２つの電動ウインチ６、７の電動モータ８、９を共に停止（回転規制）制御する。
次にステップＳ１５に移行して、遠隔ロック装置１１による遠隔ロックが実行されているか否かを判定し、遠隔ロックが実行されている場合には復帰し、そうでない場合にはステップＳ１６に移行する。
ステップＳ１６では、オペレータに対し、遠隔ロック実行信号を出力してからステップＳ１５に移行する。なお、この遠隔ロック実行信号は、遠隔ロック装置１１に向けて直接的に出力するようにしてもよい。

この演算処理によれば、矯正機２７から図２の紙面垂直方向手前側に引き出された上側ロールフレーム２の回転軸３を支持台４で水平又はほぼ水平状状態で回転自在に支持し、２つの電動ウインチ６、７の夫々と回転軸３を挟んだ反対側のロールフレーム２の外周面とをワイヤー１０で連結した後、遠隔ロック装置１１による回転軸３の遠隔ロックが解除されている状態で、オペレータが正回転指令を入力すると、一方の電動ウインチ６の電動モータ８がトルク一定で正回転方向に制御されると共に、他方の電動ウインチ７の電動モータ９が回転速度一定で正回転方向に制御される。このため、上側ロールフレーム２は上列の矯正ロール１が上側になるように反転される。その状態で、オペレータが停止指令を入力すると２つの電動ウインチ６、７の電動モータ８、９が停止されるので、上側ロールフレーム２は上列の矯正ロール１が上側になった状態で停止する。そして、遠隔ロック装置１１で回転軸３を遠隔ロックした状態で上列の矯正ロール１を交換することが可能となる。

上列の矯正ロール１の交換が完了したら、遠隔ロック装置１１による回転軸３の遠隔ロックが解除されている状態で、オペレータが逆回転指令を入力すると、一方の電動ウインチ６の電動モータ８がトルク一定で逆回転方向に制御されると共に、他方の電動ウインチ７の電動モータ９が回転速度一定で逆回転方向に制御される。このため、上側ロールフレーム２は上列の矯正ロール１が下側になるように戻される。その状態で、オペレータが停止指令を入力すると２つの電動ウインチ６、７の電動モータ８、９が停止されるので、上側ロールフレーム２は上列の矯正ロール１が下側になった状態で停止する。そして、遠隔ロック装置１１で回転軸を遠隔ロックしてロールフレーム２の回転作業が完了する。

この制御の態様を概念的に表すと図７のようになる。この図は、回転軸３が上側ロールフレーム２の重心点と少しずれているものとして強調して描かれている。例えば２つの電動ウインチ６、７のうち、一方の電動ウインチ６の電動モータ８が上側ロールフレーム２を回転するトルクを担い且つ他方の電動ウインチ７の電動モータ９が上側ロールフレーム２の回転速度制御を担っていると考えた場合、例えば回転軸３からずれている上側ロールフレーム２の重心点が回転軸３の真上になるまでの間、車両が坂道を上るのと同様に、一方の電動ウインチ６の電動モータ８のトルク負荷は大きく、回転速度を制御するための他方の電動ウインチ７の電動モータ９の回転速度は小さい。また、回転軸３からずれている上側ロールフレーム２の重心点が回転軸３の真上を通過した後は、車両が坂道を下るのと同様に、一方の電動ウインチ６の電動モータ８のトルク負荷は小さく、回転速度を制御するための他方の電動ウインチ７の電動モータ９の回転速度は大きい。この傾向は、回転軸３と上側ロールフレーム２の重心点とのずれ量が大きいほど、山が高くなるように大きくなる。

これを、上側ロールフレーム２の回転軸３を挟んで対向配置した２つの電動ウインチ６、７の電動モータ８、９の夫々に分担し、一方の電動ウインチ６の電動モータ８のトルクを一定とし、他方の電動ウインチ７の電動モータ９の回転速度を一定とすることで、仮に、上側ロールフレーム２の重心点が回転軸３からずれていても、上側ロールフレーム２を回転速度一定で滑らかに回転させることができる。もし、これを１つの電動ウインチの電動モータに対し、回転速度が一定で且つトルクが一定となるように回転状態を制御しようとすると、ハンチングなどの問題が生じ易い。また、従来は、図８に示すように、上側ロールフレーム２を天井クレーンＣで吊りながら、オペレータがジャッキＪを上側ロールフレーム２の下に挿抜するなどしてロールフレーム近傍に介入していた。これに対し、この実施形態のロールフレーム回転装置であれば、オペレータがロールフレームの近傍に介入する必要は全くない。

このように、この実施形態のロールフレーム回転装置では、ロールフレーム２の重心点を通る又は重心点の近傍を通る回転軸３をロールフレーム２に設け、この回転軸３を支持台４で水平又はほぼ水平状態で回転自在に支持する。そして、ロールフレーム２の外周面と２つの電動ウインチ６、７をワイヤー１０で連結し、何れか一方の電動ウインチ６の電動モータ８をトルク一定で回転制御し、且つ何れか他方の電動ウインチ７の電動モータ９を回転速度一定で回転制御することにより、オペレータがロールフレーム２の近傍に介入することなく、重量の大きいロールフレーム２も滑らかに回転することができる。

また、２つの電動ウインチ６、７をロールフレーム２の回転軸３を挟んでロールフレーム２の両側に対向配置し、回転軸３を挟んで電動ウインチ６、７の夫々が配置された側と反対側のロールフレーム２の周壁部と回転軸３を挟んだ反対側の電動ウインチ６、７との間をワイヤー１０で連結する。これにより、ロールフレーム２を正方向に１８０°、逆方向に１８０°、往復回転することができ、ロールフレーム２の回転制御及び矯正ロール１の交換作業を容易にすることができる。

また、支持台４に、回転軸３の回転を規制する遠隔ロック装置１１を設けたことにより、遠隔操作によって回転軸３、即ちロールフレーム２の回転を規制したり、その規制を解除したりすることができる。
本発明がここに記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に記載された発明特定事項によってのみ定められるものである。

１ 矯正ロール
２ ロールフレーム
３ 回転軸
４ 支持台
５ 座部
６ 電動ウインチ
７ 電動ウインチ
８ 電動モータ
９ 電動モータ
１０ ワイヤー（索条）
１１ 遠隔ロック装置
１２ 演算処理装置
１３ 電流センサ
１４ 回転速度センサ
Ｓ 鋼板

Claims (3)

1. 鋼板を矯正するための矯正ロールが支持されたロールフレームを回転させるために演算処理機能を有する演算処理装置を用いて構成されるロールフレーム回転装置であって、
   前記ロールフレームの重心点を通る又は前記ロールフレームの重心点の近傍を通るようにして前記ロールフレームに設けられた回転軸と、
   前記回転軸を水平に支持する支持台と、
   電動モータで駆動され且つ前記回転軸を挟んで前記ロールフレームの両側に対向するように配置された２つの電動ウインチと、
   前記ロールフレームのうち、前記回転軸を挟んで前記電動ウインチの夫々が配置された側と反対側の周壁部と前記回転軸を挟んだ反対側の電動ウインチとの間を連結する索条と、
   前記演算処理装置内に設けられ、前記ロールフレームを回転させる際に前記２つの電動ウインチのうちの何れか一方の電動モータをトルク一定で回転制御するトルク一定制御部と、
   前記演算処理装置内に設けられ、前記ロールフレームを回転させる際に前記２つの電動ウインチのうちの何れか他方の電動モータを回転速度一定で回転制御する回転速度一定制御部と
   を備えたことを特徴とするロールフレーム回転装置。
2. 前記支持台に設けられ、前記回転軸の回転を遠隔操作によって規制する遠隔ロック装置
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のロールフレーム回転装置。
3. 前記ロールフレームを予め設定された方向に半回転させた後、前記予め設定された方向と反対方向に半回転させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロールフレーム回転装置。

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