JP6815531B2 - ロール矯正機及びこのようなロール矯正機を動作させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、上側及び下側の矯正ロールのセットを有するロール矯正機であって、機械制御部により作動されて前記矯正ロールを回転させ、矯正されるべき金属製の平坦材料を搬送方向へ搬送し、この際に矯正するために、各矯正ロールが回転駆動部を備えている、前記ロール矯正機に関するものである。さらに、本発明は、このようなロール矯正機を動作させる装置に関するものである。

高強度のストリップ及び薄板を矯正する場合には、平坦な材料を製造するために必要な過伸展を設定するために、高いモーメントが矯正ロールへ加えられる。許容モーメントは、矯正ロールネックの形状によって制限される。

このとき、通常はグループ駆動部を備える両側で駆動される矯正機が知られている。同様に、矯正ロールの個別駆動部も知られており、当該個別駆動部により、矯正ロールは、一方側でのみ駆動される。

特許文献１には、矯正ロールの両側の駆動部も、またその個別駆動部も開示されている。しかし、この解決手段では、個別駆動部の配置のための十分な構造空間を得るために、空間的な理由から両側の駆動部のみを用いるようになっている。駆動部が矯正ロールの両側に配置されることで、各駆動部を半分の出力で動作させることができ、したがって、削減された構造空間に収容することが可能である。

特許文献２あるいは特許文献３は、材料へ追加的なストリップ引張を加えるために、矯正ロールユニットの前方又は後方に駆動ロール対を備えている。これにより、必要なトルクが制限されることとなる。特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８及び特許文献９には、別の解決手段が示されている。ここで、矯正ロールは、多くの場合、合計ギヤ装置を介して駆動される。

高強度のストリップ及び薄板の矯正時には、材料の最大限可能な平坦度を設定するために、矯正機全体についての特別な要求が設定される。このとき、非常に大きなモーメントを矯正ロールへ導入することが矯正プロセスのために必要である。しかしながら、同時に、矯正ロールは、機械機能の個別の作動による複雑な平坦度エラーも実現する準備がなされている必要がある。

一方側で駆動される矯正ロールにおいては、大きなモーメント入力時に影響し得ない、矯正ロールと強制されるべき材料の間のねじれが生じることとなり、これは、矯正結果における品質損失を伴う不規則な矯正特性につながる。さらに、許容トルクの大きさは、矯正ロールネックの寸法設定によって制限されている。

グループ駆動部を有する、２つの側で駆動される矯正ロールにおいては、トルクは、全ての矯正ロールについてのみ共通に設定されることが可能である。これによれば、矯正隙間を設定（調整）するためのトルクあるいは回転数の設定（調整）は、不都合に、全ての矯正ロールについてのみ共通になされ得る。さらに、必要なトランスファギヤ装置は、追加の損失不足及び分配不足を有している。

前進あるいは後退を引き起こす追加の駆動ロールの配置は、矯正ロール幾何形状にネガティブに作用する。なぜなら、これにより、矯正ロールが引張方向へ偏向されるためである。これにより、矯正隙間が幾何学的に変形され、矯正結果が悪化する。

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それゆえ、本発明の基礎となる課題は、上述の公知の解決手段と比較して改善及び最適化された矯正結果を得ることができるように、冒頭に挙げた種類のロール矯正機と、このようなロール矯正機を動作させる方法とを発展形成することにある。

本発明による当該課題の解決手段は、各矯正ロールが、矯正ロールの軸方向の一端を回転させることが可能な第１の回転駆動部と、矯正ロールの軸方向の他端を回転させることが可能な第２の回転駆動部とを備えており、機械制御部が、値の設定に従い、矯正ロールの回転運動を規定するパラメータによって、それぞれ第１及び第２の回転駆動部に個別に負荷を与えるように形成されていることを特徴としている。

このとき、機械制御部は目標値設定装置に接続されており、当該目標値設定装置は、全ての回転駆動部について、矯正ロールの回転運動についてのパラメータをあらかじめ設定する。

このとき、好ましくは、機械制御部は、それぞれ第１及び第２の回転駆動部にあらかじめ設定されたトルクで負荷を与えるように形成されている。同様に、機械制御部は、それぞれ第１及び第２の回転駆動部にあらかじめ設定された回転速度で負荷を与える（回転速度を作用させる）ように形成ることが可能である。

また、機械制御部は、矯正ロールの回転運動を規定するパラメータを閉ループ制御回路において制御するように形成されることができる。この場合、好ましくは、第１及び第２の回転駆動部の範囲に、トルク及び／又は回転速度を検出するための、機械制御部と接続されたセンサが配置されるように構成されている。

本発明により、このようなロール矯正機を動作させる方法は、各矯正ロールが、矯正ロールの軸方向の一端を回転させる第１の回転駆動部と、矯正ロールの軸方向の他端を回転させる第２の回転駆動部とを備えており、機械制御部を介して、それぞれ第１及び第２の回転駆動部について、矯正ロールの回転運動を規定する少なくとも１つのパラメータについての個別の値があらかじめ設定されるようになっている。

このとき、機械制御部（４）が、選択的に、以下の動作モード：
ａ）矯正ロールの第１の回転駆動部のみが動作する動作モード、
ｂ）矯正ロールの第２の回転駆動部のみが動作する動作モード、
ｃ）矯正ロールの、第１の回転駆動部も、また第２の回転駆動部も動作する動作モード
のいずれかにおいて動作されるようになっている。

このとき、機械制御部は、目標値設定装置によって、矯正ロールの回転運動についてのパラメータについての目標値をあらかじめ設定されることが可能である。

このとき、目標値設定装置は、いくつかの様々な矯正ストラテジがメモリされたモジュールに接続されることができ、各矯正ストラテジについて、矯正ロールの回転運動についてのパラメータのためのデータセットが存在し、モジュールが、選択された矯正ストラテジに従ってデータセットを目標値設定装置へあらかじめ設定する。

したがって、本発明は、各矯正ロールが選択的に一方側で、又は両側で駆動可能となっている。このとき、各矯正ロール駆動部は、固有の駆動制御部を備えることが可能である。

冒頭で説明した公知の解決手段を基礎として、これに従い、各矯正ロールの個別の両側の駆動部の最適な作動を可能とし、ひいては個別に影響を与えることが可能な矯正過程を許容する、ロール矯正機及び当該ロール矯正機を動作させる方法が提供される。

制御ユニットの設定による駆動パラメータ（トルク、回転数あるいは回転速度）の目標値設定を行うことが可能である。このとき、制御ユニットは、矯正ストラテジにより開ループ制御あるいは閉ループ制御されることが可能である。このとき、矯正ストラテジは、矯正隙間の局所的な変更を考慮することができる。（回転数及び／又はトルクに関する）駆動される各矯正ロールの駆動パラメータの正確な設定、特に一方側又は両側の駆動が可能である。

したがって、目的をもった各側への駆動パラメータの配分及び／又は矯正ローラの選択を行うことが可能である。さらに、駆動パラメータの同期と、必要な場合には目的をもった駆動パラメータのトリミングも可能である。

また、提案された解決手段により、目的をもったトルク分配のための出力補整制御をおこなうことができ、これにより、駆動列における構成要素の部材寿命の最適な利用が可能となる。このような出力補整制御は、矯正ストラテジに基づいて行われることが可能である。

さらに、矯正機の逆動作において先行する矯正ステッチについての対称な条件を完全に調整可能であることが非常に有利である。

提案された方法では、まず、制御ユニットの矯正ストラテジによってあらかじめ設定される目標値の設定に従って（アクティブな）矯正ロール駆動部の制御を行うことができる。つづいて、個別の矯正ロールについての設定された、あるいはあらかじめ設定された駆動値での矯正過程の実行がなされる。必要に応じて、（閉ループ制御回路における）アクティブな矯正ロール駆動部の制御の補正を行うことができ、すなわち、矯正ステッチ中の駆動値の目標値−実際値−比較に基づいて行うことができる。

このとき、駆動部の、分離された、又は共通の閉ループ制御あるいは開ループ制御を行うことが可能である。上述のように、駆動部の同期された動作も可能である。

このとき、矯正ストラテジは、矯正されるべき材料のエラーの種類を考慮することができる。同様に、設備の摩耗発生（すなわち、特に工具の摩耗）も考慮することが可能である。

矯正ロールの駆動は、（電気的又は油圧的な）駆動モータと、場合によっては対応する変速ギヤ装置（スピンドル、シャフト及びクラッチなどを含む）とで構成されたアセンブリユニットであり得る。

多くの場合には、全ての矯正ロールがアクティブに駆動されている。ただし、部分的に矯正ロールが駆動されないことも可能である。これに従い、矯正ロール駆動部が材料の変形プロセスにアクティブに関与しており、トルクが伝達されるべきである限り、用いられる矯正ストラテジの設定に従って、このために設けられた矯正ロール駆動部を作動させることができる。しかし、ロールへトルクを伝達することなく、個別の駆動部が緩く（駆動されずに）共に動作することも可能であり、このようなロールは完全にオフされることもでき、その場合、その駆動部はパッシブである。

提案されたロール矯正機あるいは上述の方法は、好ましくは高強度の材料において用いられ、当該材料では、矯正過程のために、矯正ロールの非常に大きなトルクが必要となる。ロール矯正機及び上記方法は、高強度の鋼薄板又は鋼ストリップの矯正に特に適している。

したがって、有利には、本発明による提案により、矯正ロールのトルク及び／又は回転数の両側の別々の予備調整及び制御により、非常に大きなトルクの導入時に、局所的に作用する反り及び平坦度エラーに個別に、かつ、リアルタイムに応答することができるということが得られる。

これにより、矯正機の矯正範囲を拡張することができ、その結果、所定の設備構成において加工され得る製品スペクトル（製品範囲）が拡張される。これにより、所定のケースにおいては、更なる矯正機へ投資しなければならないという必要性を省略することが可能である。なぜなら、製品スペクトルをより大きくカバーすることが達成され得るためである。これに代えて、存在する課題において矯正機の構造寸法を小さくすることが可能である。

さらに、１つ又は複数の矯正ロールにおける一方側又は両側のトルクの偏向によって、矯正効果の変更を意図的に調整することが可能であり、その結果、（調整、曲げ、変動による）矯正ロールの公知の調整に対して、平坦度改善のための別の効果的な制御要素が提供される。

矯正機の逆動作時には、先行する矯正ステッチについての完全に対称な条件が生成され得る。

図面には、本発明の一実施例が図示されている。

金属ストリップを強制するロール矯正機を概略的に示す平面図である。

図１には、いくつかの矯正（くせ取り）ロール２を有するロール矯正機１が平面図で概略的に示されており、矯正ロールのうち１セットのみが図示されている。不図示の金属ストリップを矯正するために、上側及び下側のセットが矯正ロール２に設けられている。矯正過程時には、ストリップは、搬送方向Ｆへ搬送される。

このとき、各矯正ロール２は回転駆動部３を有しており、当該回転駆動部は、ここでは、それぞれ矯正ロール２の軸方向両端に配置された第１及び第２の回転駆動部で構成されている。したがって、各矯正ロール２は、それぞれ機械制御部４によって制御可能な１つの駆動部を両側で有している。これは、ロール矯正機１の左側について例示的に図示されており、第１の回転駆動部Ｌ_１，Ｌ_２，．．．Ｌ_ｎまでが示されている。対応して、第２の回転駆動部Ｒ_１，Ｒ_２，．．．Ｒ_ｎまでが右側に設けられている。

それぞれ第１及び第２の回転駆動部により、矯正ロール２は、機械制御部４によってあらかじめ設定されたその動作パラメータを得る。当該個別の制御は、矯正ロールの軸方向両端について、したがって両回転駆動部について当てはまる。このとき、全ての矯正ロール２の右側及び左側の制御は、互いに独立して行われる。

このとき、第１及び第２の回転駆動部のそれぞれについて、このために、機械制御部によって回転駆動部についての決定的なパラメータ、すなわち、特に回転駆動部が矯正ロール２を駆動するトルクＭｄ及びその回転数（あるいは回転速度）があらかじめ設定されることが当てはまる。トルクあるいは回転数についてのあらかじめ設定された値の遵守は、閉じた閉ループ制御回路において機械制御部４によってなされ、このために、（トルク及び回転数についての）実際値を検出し、機械制御部４へ引き渡すセンサ６（図１にはそのうち１つのみが図示されている）が設けられており、その結果、目標値から偏差がある場合には再制御（後制御）を行うことが可能である。

全ての駆動部の制御に加えて、機械制御部４は、矯正隙間を調整し、制御してあらかじめ設定された値に維持するために、別の調整パラメータを矯正機へ引き渡す。このことは、挿入深さ、曲げ、変動、補整システム等の調整を介して行われる。ただし、これは、ロール矯正機のそれ自体公知の動作態様であるため、上述の制御は、図１において破線の矢印として概略的にのみ図示されている。

これに関連して、矯正隙間寸法、材料パラメータ、調整パラメータ及び駆動パラメータの相互作用が言及されており、その結果、各変更は単独で考慮されず、制御コンセプトの範囲において全体的に考慮される。

機械制御部４は目標値設定装置５に接続されており、当該目標値設定装置には、トルク及び回転数についての具体的なデータが存在している。したがって、機械制御部４は、目標値設定装置５から目標値設定として得られるデータを機械機能性へ変換する。このとき、目標値設定は、全ての必要なパラメータ、したがって矯正機の各矯正ロールのための矯正隙間及び各矯正ステッチ（矯正パス）を調整する駆動パラメータも含んでいる。

各矯正ロール２の駆動パラメータ（トルク、回転数）の正確な調整は、一方側の駆動部、又は二方側（両側）の駆動部の間の選択だけ拡張されることができ、これは、所望の矯正ストラテジに依存してあらかじめ設定される。このために、矯正ストラテジをメモリ及び／又は演算するモジュール７が設けられており、当該モジュールが目標値設定装置へ提供される（設けられる）。したがって、規定された矯正ストラテジの選択により、モジュール７から目標値設定装置５へ、更に機械制御部４への対応するデータの設定につながる。

さらに、左側又は右側の矯正ロール駆動部Ｌ_ｎ，Ｒ_ｎの個別の制御により、駆動パラメータの目的をもった配分を設定することができ、その結果、駆動部を、同期して、又は意図的に設定されたトリミングをもって作動あるいは制御される。したがって、矯正作用は、目的をもって、矯正されるべき製品へあらかじめ設定されることが可能である。

隣り合った２つの矯正ロールの負荷補整制御についての各矯正ロールの両駆動部の個別制御が特に有利である。これにより、目的をもったトルク分配により、駆動部の寿命に対するポジティブな効果を達成することができる。

制御部への駆動部の接続、すなわち制御量であるトルクＭｄあるいは回転数ｎの適合は、図の右側において図示されている。駆動列に基づき、測定量であるＭｄ及び／又はｎは、センサ６によって検出され、目標値／実際値比較として機械制御部４へ導入され、当該機械制御部は、制御偏差を補正する。当該個別制御は、それぞれ右側及び左側の駆動部についてあらかじめ設定されている。見やすさの理由のみから、当該盛業回路は、図１の図示において駆動部Ｒ_１に限定されている。

提案されるロール矯正機１は、ロールを交換するために、様々なコンセプト及び対応する特別な構造細部を備えることが可能である。このために、あらかじめ設定された動作をできる限り単純にブロックにおいて実現するために、少なくともロール交換がなされるべき側の駆動部を共通のベースフレームに設置することが（必ずしも必要ではないが）有意義である。全てのロール又は個別のロールの交換をあらかじめ設定することが可能である。いずれの場合でも、ロールあるいは全てのロールセットは、両側で、及び矯正機の範囲から取り外されるべき当該ロールについて、その駆動部から連結解除される必要がある。

ロール交換のために、一方側の（個別の、又は全てのロール全体についての）駆動部は、ロール交換領域から離される。このために、駆動部は、設備レイアウトの空間条件に応じて、ロール軸線の方向に、又はこれに対して横方向に変位され、その結果、ロールセットあるいは個別のロールを取り外し、新たなロールあるいはロールセットを矯正機へ取り付けるために、矯正機の前の空間があけられる。

つづいて、駆動部は、その動作位置へ戻され、矯正ロールが駆動部と連結され、矯正機が動作準備へもたらされる。

提案されるロール矯正機は、薄板、ストリップ及びこれらの部分の処理に用いられることが可能である。材料厚さは、好ましくは１〜７０ｍｍ、特に好ましくは１〜３０ｍｍであり、最大の材料厚さは、１５０ｍｍである。

材料幅は、好ましくは６００〜６０００ｍｍであり、最大の材料幅は７０００ｍｍである。材料温度は、ロール矯正機における処理時には６００℃未満である。材料の降伏強さは、好ましくは４６０ＭＰａを超え、特に８００ＭＰａを超える。

１ ロール矯正機
２ 矯正ロール
３ 回転駆動部
４ 機械制御部
５ 目標値設定装置
６ センサ
７ 矯正ストラテジをメモリするモジュール
Ｌ_１，Ｌ_２，．．．Ｌ_ｎ） 第１の回転駆動部
Ｒ_１，Ｒ_２，．．．Ｒ_ｎ） 第２の回転駆動部
Ｆ 搬送方向
Ｍｄ トルク
ｎ 回転速度／回転数

Claims (9)

1. 上側及び下側の矯正ロール（２）のセットを有するロール矯正機（１）であって、機械制御部（４）により作動されて前記矯正ロール（２）を回転させ、矯正されるべき金属製の平坦材料を搬送方向（Ｆ）へ搬送し、この際に矯正するために、各矯正ロール（２）が回転駆動部（３）を備えている、前記ロール矯正機において、
   各矯正ロール（２）が、前記矯正ロール（２）の軸方向の一端を回転させることが可能な第１の回転駆動部（Ｌ_１，Ｌ_２，．．．Ｌ_ｎ）と、前記矯正ロール（２）の軸方向の他端を回転させることが可能な第２の回転駆動部（Ｒ_１，Ｒ_２，．．．Ｒ_ｎ）とを備えており、前記機械制御部（４）が、値の設定に従い、前記矯正ロール（２）の回転運動を規定するパラメータによって、それぞれ前記第１及び第２の回転駆動部（Ｌ_１，Ｌ_２，．．．Ｌ_ｎ，Ｒ_１，Ｒ_２，．．．Ｒ_ｎ）を個別に制御するように形成されていること、並びに前記機械制御部（４）が、選択的に、以下の動作モード：
   ａ）前記矯正ロール（２）の前記第１の回転駆動部（Ｌ _１ ，Ｌ _２ ，．．．Ｌ _ｎ ）のみが動作する動作モード、
   ｂ）前記矯正ロール（２）の前記第２の回転駆動部（Ｒ _１ ，Ｒ _２ ，．．．Ｒ _ｎ ）のみが動作する動作モード、
   ｃ）前記矯正ロール（２）の、前記第１の回転駆動部（Ｌ _１ ，Ｌ _２ ，．．．Ｌ _ｎ ）も、また前記第２の回転駆動部（Ｒ _１ ，Ｒ _２ ，．．．Ｒ _ｎ ）も動作する動作モード
   のいずれかにおいて動作されるように構成されていることを特徴とするロール矯正機。
2. 前記機械制御部（４）が、全ての回転駆動部（Ｌ_１，Ｌ_２，．．．Ｌ_ｎ，Ｒ_１，Ｒ_２，．．．Ｒ_ｎ）について、前記矯正ロール（２）の回転運動についてのパラメータをあらかじめ設定する目標値設定装置（５）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のロール矯正機。
3. 前記機械制御部（４）が、それぞれ前記第１及び第２の回転駆動部（Ｌ_１，Ｌ_２，．．．Ｌ_ｎ，Ｒ_１，Ｒ_２，．．．Ｒ_ｎ）をあらかじめ設定されたトルク（Ｍｄ）で制御するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロール矯正機。
4. 前記機械制御部（４）が、それぞれ前記第１及び第２の回転駆動部（Ｌ_１，Ｌ_２，．．．Ｌ_ｎ，Ｒ_１，Ｒ_２，．．．Ｒ_ｎ）をあらかじめ設定された回転速度（ｎ）で制御するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロール矯正機。
5. 前記機械制御部（４）が、前記矯正ロール（２）の回転運動を規定するパラメータを閉ループ制御回路において制御するように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のロール矯正機。
6. 前記第１及び第２の回転駆動部（Ｌ_１，Ｌ_２，．．．Ｌ_ｎ，Ｒ_１，Ｒ_２，．．．Ｒ_ｎ）の範囲に、トルク（Ｍｄ）及び／又は回転速度（ｎ）を検出するための、前記機械制御部（４）と接続されたセンサ（６）が配置されていることを特徴とする請求項５に記載のロール矯正機。
7. 上側及び下側の矯正ロール（２）のセットを備えたロール矯正機（１）を動作させる方法であって、機械制御部（４）により作動されて前記矯正ロール（２）を回転させ、矯正されるべき金属製の平坦材料を搬送方向（Ｆ）へ搬送し、この際に矯正するために、各矯正ロール（２）が回転駆動部（３）を備えている、前記方法において、
   各矯正ロール（２）が、前記矯正ロール（２）の軸方向の一端を回転させる第１の回転駆動部（Ｌ_１，Ｌ_２，．．．Ｌ_ｎ）と、前記矯正ロール（２）の軸方向の他端を回転させる第２の回転駆動部（Ｒ_１，Ｒ_２，．．．Ｒ_ｎ）とを備えており、前記機械制御部（４）を介して、それぞれ前記第１及び第２の回転駆動部（Ｌ_１，Ｌ_２，．．．Ｌ_ｎ，Ｒ_１，Ｒ_２，．．．Ｒ_ｎ）について、前記矯正ロール（２）の回転運動を規定する少なくとも１つのパラメータについての個別の値が制御されること、並びに前記機械制御部（４）が、選択的に、以下の動作モード：
   ａ）前記矯正ロール（２）の前記第１の回転駆動部（Ｌ _１ ，Ｌ _２ ，．．．Ｌ _ｎ ）のみが動作する動作モード、
   ｂ）前記矯正ロール（２）の前記第２の回転駆動部（Ｒ _１ ，Ｒ _２ ，．．．Ｒ _ｎ ）のみが動作する動作モード、
   ｃ）前記矯正ロール（２）の、前記第１の回転駆動部（Ｌ _１ ，Ｌ _２ ，．．．Ｌ _ｎ ）も、また前記第２の回転駆動部（Ｒ _１ ，Ｒ _２ ，．．．Ｒ _ｎ ）も動作する動作モード
   のいずれかにおいて動作されることを特徴とする方法。
8. 目標値設定装置（５）によって、前記矯正ロール（２）の回転運動についての前記パラメータについての目標値が前記機械制御部（４）にあらかじめ設定されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記目標値設定装置（５）が、いくつかの様々な矯正ストラテジがメモリされたモジュール（７）に接続されており、各矯正ストラテジについて、前記矯正ロール（２）の回転運動についてのパラメータのためのデータセットが存在し、前記モジュール（７）が、選択された矯正ストラテジに従って前記データセットを前記目標値設定装置（５）へあらかじめ設定することを特徴とする請求項８に記載の方法。

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