JP7497706B2 - Rolling equipment, spindle support device, spindle monitoring method, and method for attaching and detaching roll and spindle - Google Patents
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Description
本発明は、圧延機に駆動装置(例えば主機モータ)の駆動力を伝達するスピンドルの状態を監視可能な圧延設備、スピンドルを支持し、スピンドルの状態を監視可能なスピンドル支持装置、その装置を用いたスピンドルの監視方法および圧延ロールとスピンドルの着脱方法に関する。 The present invention relates to rolling equipment capable of monitoring the state of a spindle that transmits the driving force of a drive unit (e.g., a main motor) to a rolling mill, a spindle support device that supports the spindle and can monitor the state of the spindle, a method of monitoring the spindle using the device, and a method of attaching and detaching the spindle to and from the rolling roll.
圧延設備ラインにおいて、圧延機は、被圧延材を上下一対の圧延ロールで挟み込んで圧延する。その際、圧延ロールと駆動装置を繋ぐスピンドルの回転などに異常が発生すると、圧延ロールに直接影響を及ぼすため、被圧延材の製品精度にも悪影響を及ぼす。また、スピンドルは駆動装置のトルクが常にかかり、かつ被圧延材を最大4000トンもの荷重で圧延する圧延ロールと連結しているため、非常に高い耐久性が求められ、破損時は回転方向へ慣性力を持ったまま振れ回るため緊急停止では間に合わず周辺設備を破損させるリスクが非常に高い。 In a rolling equipment line, the rolling mill rolls the material being rolled by sandwiching it between a pair of upper and lower rolls. If an abnormality occurs in the rotation of the spindle that connects the rolls to the drive unit, it will have a direct effect on the rolls, which will also have a negative effect on the product precision of the material being rolled. In addition, the spindle is constantly subjected to the torque of the drive unit, and is connected to the rolls that roll the material being rolled with a load of up to 4,000 tons, so it must be extremely durable. In the event of damage, the spindle will continue to swing around with inertia in the direction of rotation, so an emergency stop will not be enough, and there is a very high risk of damaging surrounding equipment.
また、圧延対象材のサイズ変更などに対応させるため、圧延機や圧延ロールが交換される。その際、圧延ロールと駆動装置を繋ぐスピンドルを圧延機から離間させ、圧延機や圧延ロールの交換後にスピンドルを圧延ロールに再度連結する必要がある。圧延ロールとスピンドルとの接続位置に乖離が生じた場合には、従来は、スピンドル支持装置に位置調整用のライナーなどの板材を挿入して、高さ調整していた。 In addition, the rolling mill or rolling rolls are replaced to accommodate changes in the size of the material to be rolled. In this case, the spindle connecting the rolling roll and the drive unit must be separated from the rolling mill, and the spindle must be reconnected to the rolling roll after the rolling mill or rolling roll is replaced. When there is a deviation in the connection position between the rolling roll and the spindle, conventionally, the height was adjusted by inserting a plate material such as a position adjustment liner into the spindle support device.
たとえば、特許文献1には、ロール軸受け等に振動計を取り付けて振動速度や振動加速度を測定して、解析した振動波形、つまり振幅の変化や衝撃振動の発生から異常を検知する方法が開示されている。
For example,
特許文献2には、スピンドルの連結軸を構成する十字軸継手内に超音波センサを内蔵することにより、ベアリング摺動面の劣化を超音波波形の乱れによって状態監視する技術が開示されている。
しかしながら、上記従来の技術には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献1や2に開示の技術は、スピンドル接続部のベアリング等の摺動面に対して、傷や腐食による劣化および給脂不足による焼き付きが発生した場合など局所的な異常振動などの特異な事象が生じた場合には有効である。一方、ベアリング摺動面が健全であった場合であっても、ボルトの緩みや外部腐食によるガタツキ等を検知すること、および、大きな周期でのスピンドル全体の振れ回りについて検出することが、困難であるという課題があった。
However, the above-mentioned conventional techniques still have the following problems to be solved.
The techniques disclosed in
また、スピンドル全体を外部から状態監視する方法としてレーザーセンサを用いた位置検知方法が存在する。ところが、圧延機周辺は圧延材の温度が500℃程度と高温であること、設備冷却のために大量の散水を行っており視界が不良となること、および、被圧延材のスケールが圧延時に飛散することにより非常に環境が悪く、蒸気や微粒子等の影響を受ける光を媒体としたレーザーセンサは適していない。そして、耐環境性のある測定センサとして過電流式距離センサがあるが、こちらは適用可能距離が非常に小さく、被圧延材の圧延条件によって位置が大きく変動するスピンドルに対しては、そのままでは適用が困難であるという課題があった。 There is also a position detection method that uses a laser sensor to monitor the condition of the entire spindle from the outside. However, the temperature of the rolled material around the rolling mill is high at around 500°C, large amounts of water are sprayed to cool the equipment, reducing visibility, and the scale of the rolled material scatters during rolling, creating an extremely harsh environment. For these reasons, laser sensors, which use light as a medium and are affected by steam and fine particles, are not suitable. And while there is an eddy-current distance sensor as a measurement sensor that is resistant to the environment, the applicable distance is very short, and there is an issue that it is difficult to apply as is to a spindle whose position varies greatly depending on the rolling conditions of the rolled material.
本発明は上述した問題を有利に解決すべくなされたもので、稼働中およびロール等組替時に圧延機のスピンドルの状態を監視可能な圧延設備、スピンドルを支持し、スピンドルの状態を監視可能なスピンドル支持装置、その装置を用いたスピンドルの監視方法および圧延ロールとスピンドルの着脱方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to advantageously solve the above-mentioned problems, and aims to provide rolling equipment capable of monitoring the state of a rolling mill spindle during operation and when changing rolls, a spindle support device capable of supporting the spindle and monitoring the state of the spindle, a method of monitoring the spindle using said device, and a method of attaching and detaching the rolling rolls and spindle.
上記課題を解決し、上記の目的を実現するため開発した本発明にかかる圧延設備は、所定位置に設置されて圧延ロールを有する圧延機と、前記圧延ロールに駆動力を伝達するスピンドルと、前記スピンドルの表面位置を非接触で検出可能な検出機構と、を備えることを特徴とする。 The rolling equipment of the present invention, which was developed to solve the above problems and achieve the above objectives, is characterized by comprising a rolling mill installed at a predetermined position and having rolling rolls, a spindle that transmits a driving force to the rolling rolls, and a detection mechanism that can detect the surface position of the spindle in a non-contact manner.
なお、本発明にかかる圧延設備については、
(a)さらに、前記スピンドルを昇降支持するスピンドル支持機構を有するスピンドル支持装置を備え、前記検出機構は、前記スピンドル支持装置に含まれること
(b)前記検出機構は、前記スピンドルを挟んで、1対設けられていること、
(c)前記検出機構は、近接距離センサを持ち、該近接距離センサと前記スピンドルとが所定の距離を保つように制御されること、
(d)前記スピンドル支持機構は、圧延中は退避位置に昇降し、圧延機または圧延ロールの組替時に、前記スピンドルを組替位置に支持可能に昇降する受け部を持つこと、
(e)前記圧延ロールおよび前記スピンドルが複数であり、それぞれが接続されてなること、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
In addition, the rolling equipment according to the present invention is as follows:
(a) the apparatus further includes a spindle support device having a spindle support mechanism that supports the spindle in an up-down direction, and the detection mechanism is included in the spindle support device; (b) the detection mechanism is provided in a pair on either side of the spindle;
(c) the detection mechanism has a proximity sensor and is controlled so that a predetermined distance is maintained between the proximity sensor and the spindle;
(d) the spindle support mechanism has a receiving portion which moves up and down to a retreat position during rolling and which moves up and down so as to support the spindle to a replacement position when the rolling mill or rolls are replaced;
(e) the rolling rolls and the spindles are plural and connected to each other;
This is thought to be a more preferable solution.
上記課題を解決し、上記の目的を実現するため開発した本発明にかかるスピンドル支持装置は、所定位置に設置されて圧延ロールを有する圧延機と、前記圧延ロールに駆動力を伝達するスピンドルと、を備える圧延設備において、前記スピンドルを昇降支持するスピンドル支持機構、および、前記スピンドルの表面位置を非接触で検出可能な検出機構を有することを特徴とする。 The spindle support device of the present invention, which was developed to solve the above problems and achieve the above objectives, is a rolling equipment equipped with a rolling mill having a rolling roll installed at a predetermined position and a spindle that transmits a driving force to the rolling roll, and is characterized by having a spindle support mechanism that supports the spindle in an elevating manner and a detection mechanism that can detect the surface position of the spindle in a non-contact manner.
なお、本発明にかかるスピンドル支持装置については、
(f)前記検出機構は、前記スピンドルを挟んで、1対設けられていること、
(g)前記検出機構は、近接距離センサを持ち、該近接距離センサと前記スピンドルとが所定の距離を保つように制御されること、
(h)前記スピンドル支持機構は、圧延中は退避位置に昇降し、圧延機または圧延ロールの組替時に、前記スピンドルを組替位置に支持可能に昇降する受け部を持つこと、
(i)前記圧延ロールおよび前記スピンドルが複数であり、各スピンドルを個別に支持すること、
がより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
In addition, the spindle support device according to the present invention is as follows:
(f) the detection mechanism is provided in pair with the spindle in between;
(g) the detection mechanism has a proximity sensor and is controlled so that a predetermined distance is maintained between the proximity sensor and the spindle;
(h) the spindle support mechanism has a receiving portion which moves up and down to a retreat position during rolling and which moves up and down so as to support the spindle to a replacement position when the rolling mill or rolls are replaced;
(i) the rolling roll and the spindle are plural, and each spindle is individually supported;
This is thought to be a more preferable solution.
上記課題を解決し、上記の目的を実現するため開発した本発明にかかるスピンドルの監視方法は、上記いずれかのスピンドル支持装置を用いて、圧延中に前記スピンドル支持機構を退避位置に移動し、前記検出機構によって、スピンドルの状態を監視することを特徴とする。 The spindle monitoring method of the present invention, which was developed to solve the above problems and achieve the above objectives, is characterized in that it uses any of the spindle support devices described above to move the spindle support mechanism to a retracted position during rolling, and monitors the state of the spindle using the detection mechanism.
なお、本発明にかかるスピンドルの監視方法については、前記検出機構が近接距離センサを持ち、該近接距離センサとスピンドルが所定の距離を保つように制御して、スピンドルの状態を監視することがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。 As for the spindle monitoring method according to the present invention, it is believed that a more preferable solution would be for the detection mechanism to have a proximity sensor and to monitor the state of the spindle by controlling the proximity sensor to maintain a predetermined distance from the spindle.
上記課題を解決し、上記の目的を実現するため開発した本発明にかかる圧延ロールとスピンドルの着脱方法は、上記いずれかのスピンドル支持装置を用いて、前記圧延ロールの組替時に、前記検出機構によって、前記スピンドルの位置を検出しながら、スピンドルを昇降支持することを特徴とする。 The method of attaching and detaching a rolling roll and a spindle according to the present invention, which was developed to solve the above problems and achieve the above objects, is characterized in that, using any of the spindle support devices described above, the spindle is supported to be raised and lowered while the position of the spindle is detected by the detection mechanism when the rolling roll is replaced.
本発明にかかる圧延設備、スピンドル支持装置によれば、稼働中および圧延機や圧延ロールの組替時のスピンドルの状態を把握できる、スピンドルの表面位置を非接触で検出可能な検出機構を有するので、それぞれの状態に応じて、必要な対処が可能となる。 The rolling equipment and spindle support device of the present invention have a detection mechanism that can detect the surface position of the spindle without contact, allowing the state of the spindle to be understood during operation and when changing the rolling machine or rolling rolls, making it possible to take the necessary measures depending on each state.
また、検出機構に近接距離センサを用い、近接距離センサとスピンドルが所定の距離を保つように制御することが好ましい。稼働中のスピンドルの変位量を周期や振幅で解析して、スピンドルの異常を早期に把握できる。 It is also preferable to use a proximity sensor in the detection mechanism and control the proximity sensor to maintain a specified distance from the spindle. By analyzing the amount of displacement of the spindle during operation in terms of period and amplitude, any abnormalities in the spindle can be detected at an early stage.
また、圧延ロール等の組替時にスピンドルの高さ位置を把握しながら圧延ロールと接続できるので、接続作業にかかる時間が短縮し、生産性が向上し、産業上有用である。 In addition, when changing rolls, etc., the spindle height position can be monitored while connecting to the rolls, reducing the time required for connection work, improving productivity and providing industrial usefulness.
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、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り、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された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。 The following is a detailed description of the embodiments of the present invention. Note that the drawings are schematic and may differ from the actual product. The following embodiments are illustrative of devices and methods for embodying the technical ideas of the present invention, and are not intended to limit the configuration to those described below. In other words, the technical ideas of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.
図1は、本発明の一実施形態にかかる圧延設備100の概略正面図である。上下一対のワークロール(圧延ロール)1、1は被圧延材2を上下から挟んで圧下する。上下一対のスピンドル3、3はそれぞれ一端がワークロール1、1に接続され、他端がピニオンスタンド4を介して、図示しない駆動装置としての主機モータの駆動力(トルク)をワークロール4に伝達するように構成される。
Figure 1 is a schematic front view of a rolling
図2は、本実施形態で用いるスピンドル昇降ユニット5(スピンドル支持装置)の概略模式図である。図2(a)に圧延ロール1側から見たスピンドル昇降ユニット5の概略模式図を示す。スピンドル昇降ユニット5は、スピンドル3のワークロール1側接続部近傍であって、被圧延材2の入側ILおよび出側OLに一対が設置される。スピンドル軸を含む鉛直面に対し、面対称の配置とすることが好ましい。個々のスピンドル昇降ユニット5は、個別に駆動するスピンドル支持機構5aおよび検出機構5bとしての支柱からなる。
Figure 2 is a schematic diagram of the spindle lifting unit 5 (spindle support device) used in this embodiment. Figure 2(a) shows a schematic diagram of the
図2(b)にワークロール1組替時のスピンドル昇降ユニット5の概略正面図を示す。スピンドル支持機構5aは、スピンドル3のワークロール1側接続部の自重を支え、任意の位置で保持することができるスピンドル受け部6を有している。検出機構5bは、近接距離センサ7を有している。近接距離センサ7として、たとえば、非接触式のレーザー方式の距離センサや渦電流式距離センサを用いることができる。なお、近接距離センサの使用環境が、高温多湿で、粉塵環境の場合では、耐環境性に優れ金属物体の距離を高精度に測定できる渦電流式距離センサが好ましい。スピンドル支持機構5aおよび検出機構5bは、それぞれ駆動用の油圧シリンダ8a、8bと位置検出用の距離センサ一体型シリンダ9a、9bを接続している。この構成により、受け部6を外部からの操作で任意の位置に移動できる。したがって、ワークロール1の組替時にスピンドル3の接続部がワークロール1の配置と乖離があり、接続不良が発生した場合であっても、外部操作でスピンドル3の高さの微調整ができるため、これまで施工者が行ってきたシム調整等の圧延設備内危険作業を削減でき、安全性の確保、調整時間の短縮および費用削減も達成できるようになる。
Figure 2(b) shows a schematic front view of the
図2(c)に示すように、圧延中には、たとえば、異なる厚みの被圧延材2を圧延するワークロール1の駆動に伴い移動するスピンドルの計算された位置に合わせて、近接距離センサ7を移動させることで、近接距離センサ7の測定可能範囲内にスピンドル3の表面を位置させることができる。圧延操業時のスピンドル3の微小な変動を測定し、振れ回り等の異常を監視することができるようになる。
As shown in FIG. 2(c), during rolling, for example, the surface of the
次に、圧延時の操作例をピニオンスタンド側から見た概略側面図として図3に示す。図3(a)および(b)に示すように、受け部6はスピンドル支持機構5aの昇降機能により回転中のスピンドル3と干渉しない位置に油圧シリンダ8aによって固定される。一方、近接距離センサ7については、圧延時のワークロール1の位置に伴って変動するスピンドル3の位置を取得して、距離センサ一体型シリンダ9bから得られる位置情報に基づき、油圧シリンダ8bを駆動して、スピンドル3の平均的表面位置と検出機構5bとの垂直距離を所定値Aに保つ。図3の例では、スピンドル3の最下部表面位置と、検出機構5bの下端との垂直距離をAとしている。ここで、Aは近接センサ7の検出可能範囲内の大きさから決定することが好ましい。たとえば、渦電流式距離センサの検出可能範囲は10mm程度が上限であるので、スピンドル3表面と渦電流式距離センサの端面とのなす隙間を10mm以下とするようにAを決定することが好ましい。
Next, an example of operation during rolling is shown in FIG. 3 as a schematic side view seen from the pinion stand side. As shown in FIG. 3(a) and (b), the receiving
さらに、ワークロール1組替時の操作例を圧延ロール側から見た概略側面図として図4に示す。図4(a)~(c)に示すとおり、スピンドル3が受け部6に完全に自重を預ける状態である。したがって、受け部6の位置によって、スピンドルの高さが決まる。正常な状態では、図4(a)に示す通り、ワークロール1とスピンドル3との接続位置にスピンドル支持機構5aが制御される。上記したように近接距離センサ7をワークロール1の位置に依存して位置設定するようにすれば、スピンドル3の正常な位置が把握できる。
Furthermore, an example of operation when changing the
たとえば、図4(b)のように、下スピンドル3bの位置を基準にして、上スピンドル3aが正常な接続位置より上に変位して受け部6に支持された場合には、近接距離センサ7に検知される上スピンドル3aの位置が正常値と異なるので、正しい接続位置になるように、スピンドル支持機構5aの油圧シリンダ8aを作動させて受け部6ひいては上スピンドル3aを昇降させる。近接距離センサ7の検知範囲外であったとしても、スピンドル支持機構5aと検出機構5bを構成する支柱の位置関係を事前に把握しておけば、昇降量を決定できる。図4(c)に近接距離センサを用いたスピンドル高さの修正方法を示す。たとえば、近接距離センサ7としての渦電流式距離センサの端面と上スピンドル3aの表面の距離が、図4(b)のB’であって、正規の距離Bより大きかった場合には、図4(c)のように上スピンドル3aを下げて、Bになるように調整する。
For example, as shown in FIG. 4(b), when the upper spindle 3a is supported by the receiving
生産量15,000t/日の圧延設備の仕上圧延機に上記実施形態を適用し、設備稼働中のスピンドルの表面位置の変位を監視した結果の一例を図5に示す。図5中にAで示した期間は圧延中であり、Bで示した期間は圧延材が通板されていない空転中である。圧延材ごとに、スピンドルの平均的表面位置が変動していることがわかる。この変位データを振動数や変位幅、移動平均などの統計手法を用いて解析し、スピンドルの状態を監視することができる。 Figure 5 shows an example of the results of applying the above embodiment to the finishing mill of a rolling facility with a production volume of 15,000 t/day and monitoring the displacement of the spindle surface position while the facility is in operation. The period indicated by A in Figure 5 is during rolling, and the period indicated by B is during idling when the rolled material is not threaded. It can be seen that the average surface position of the spindle fluctuates for each rolled material. This displacement data can be analyzed using statistical methods such as frequency, displacement width, and moving average to monitor the state of the spindle.
図6にスピンドルの変位量の解析例を示す。上スピンドルおよび下スピンドルの変位幅の推移を圧延荷重(ロードリレー)の負荷時(ON)と解放時(OFF)と合わせて、グラフで表す。圧延中の変位幅が所定値を超えたときに、ロールの状態異常と判定することができる。例えば、スピンドルのボルトが緩んでいる場合には、圧延中のスピンドルの変位量が正常回転時のレベルを有意に超えるため、圧延中の変位幅が所定値(正常回転時のレベル)を超えたときに、異常と判定することか可能となる。 Figure 6 shows an example of spindle displacement analysis. The transition of the displacement width of the upper and lower spindles is shown in a graph together with the rolling load (load relay) when it is loaded (ON) and released (OFF). When the displacement width during rolling exceeds a specified value, it can be determined that the roll condition is abnormal. For example, if the spindle bolts are loose, the displacement width of the spindle during rolling significantly exceeds the level during normal rotation, and it becomes possible to determine that an abnormality has occurred when the displacement width during rolling exceeds a specified value (level during normal rotation).
100 圧延設備
1 ワークロール(圧延ロール)
2 被圧延材
3 スピンドル
3a 上スピンドル
3b 下スピンドル
4 ピニオンスタンド
5 スピンドル昇降ユニット(スピンドル支持装置)
5a スピンドル支持機構
5b 検出機構
6 スピンドル受け部
7 近接距離センサ
8a、8b 油圧シリンダ
9a、9b 距離センサ一体型シリンダ
100
2
5a
Claims (12)
前記検出機構は、近接距離センサを持ち、該近接距離センサと前記スピンドルとが所定の距離を保つように制御される、圧延設備。 A rolling mill is provided at a predetermined position and has a rolling roll, a spindle that transmits a driving force to the rolling roll, and a detection mechanism that can detect a surface position of the spindle in a non-contact manner ,
The detection mechanism has a proximity sensor and is controlled so that a predetermined distance is maintained between the proximity sensor and the spindle .
前記検出機構は、前記スピンドル支持装置に含まれる、請求項1または2に記載の圧延設備。 The spindle support device further includes a spindle support mechanism for supporting the spindle in an up-down direction,
The rolling facility according to claim 1 or 2 , wherein the detection mechanism is included in the spindle support device .
前記圧延ロールに駆動力を伝達するスピンドルと、
を備える圧延設備において、
前記スピンドルを昇降支持するスピンドル支持機構、および、前記スピンドルの表面位置を非接触で検出可能な検出機構を有し、
前記検出機構は、近接距離センサを持ち、該近接距離センサと前記スピンドルとが所定の距離を保つように制御される、スピンドル支持装置。 A rolling mill installed at a predetermined position and having rolling rolls;
A spindle that transmits a driving force to the rolling roll;
In a rolling facility comprising:
a spindle support mechanism that supports the spindle so as to ascend and descend, and a detection mechanism that can detect the surface position of the spindle in a non-contact manner ;
The detection mechanism has a proximity sensor, and is controlled so that a predetermined distance is maintained between the proximity sensor and the spindle .
圧延中に前記スピンドル支持機構を退避位置に移動し、
前記検出機構によって、スピンドルの状態を監視する、スピンドルの監視方法。 Using the spindle support device according to any one of claims 6 to 9 ,
moving the spindle support mechanism to a retracted position during rolling;
A spindle monitoring method, comprising: monitoring a state of the spindle by the detection mechanism.
前記圧延ロールの組替時に、前記検出機構によって、前記スピンドルの位置を検出しながら、スピンドルを昇降支持する、圧延ロールとスピンドルの着脱方法。 Using the spindle support device according to any one of claims 6 to 9 ,
the detection mechanism detects the position of the spindle while supporting the spindle in an upward and downward direction when changing the roll.
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JP2001300612A (en) | 2000-04-24 | 2001-10-30 | Kawasaki Steel Corp | Device and method for adjusting level of spindle of rolling mill |
JP2002192208A (en) | 2000-12-27 | 2002-07-10 | Nippon Steel Corp | Method for preventing vibration in rolling roll driving system |
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