JPH04210836A - リングローリングミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明はリング状の製品を熱間圧
延により製造するリングローリングミルの、特に軸方向
圧延部の位置またはロール回転数の制御方法に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】従来、金属のリング状素材をキングロー
ルとマンドレル間で半径方向に、また、上下の円錐形状
のアキシャルロール間で軸方向にそれぞれ圧下して圧延
するリングローリングミルが使用されている。この装置
の概要を、図１の正面図を参照しながら説明する。なお
、図２は図１の装置の平面図である。該両図面は、本発
明の実施例を示す図であるが、以下に述べる主要構成は
従来の装置と共通である。 ［０００３］圧延装置の全体は、モータ２により駆動さ
れるキングロール３、これに平行で自由回転するマンド
レル４および該マンドレル４をキングロール３側へ圧下
する圧下シリンダ５からなり、被加工材１をその半径方
向に圧下して圧延する半径方向圧延部ａ、ならびにモー
タ６と７によりそれぞれ駆動される円錐状の上アキシャ
ルロール８と下アキシャルロール９および上アキシャル
ロール８を垂直方向に圧下するアキシャルロール圧下シ
リンダ１０からなり、被加工材１を軸方向から圧下して
圧延する軸方向圧延部すからなっている。また、軸方向
圧延部すは、圧延途中の被加工材１の周長、したがって
直径の伸長にあわせ、軸方向圧延部すを後退させるため
の軸方面圧延部移動用シリンダ１１により、その位置を
被成形材１の半径方向に移動できるように構成されてい
る。軸方向圧延部すを後退可能とする理由は、両アキシ
ャルロールの大型化を防止し、またその駆動系を簡略化
するためである。 ［０００４］上記構成のミルによりリング状被加工材１
を圧延する場合、半径方向の圧下によっても軸方向の圧
下によっても、周長つまりリング直径が拡大する。した
がって、この直径拡大に応じて軸方向圧延部すの位置ま
たはアキシャルロール８．９の回転速度を適切に制御す
ることが必要である。さもないと、アキシャルロール８
．９は円錐形状のため、例えば、その被加工材との接触
部位が小径側また大径側に偏倚することにより、該軸方
向圧延部と半径方向圧延部との圧延速度が不揃いとなっ
て、リングの真円度不良等を生ずる結果となる。これら
、リングローリングミルの制御については特開昭６２１
０１３３３号および同５６−１６５５０７号による提案
がある。前者は、軸方向圧延部の位置制御をそれ以前に
は作業者が勘により行なっていたのに対し、両アキシャ
ルロール間に被加工材の外径と接触するセンサを設けて
その外径を検出し、これに基づいて軸方向圧延部を自動
的に後退制御せんとするものである。一方、後者は、加
工中の被加工材の体積が不変であることを利用して被加
工材の軸方向寸法とリングの外径寸法を測定しその結果
から、リングの内径寸法を算定し、これに基づいてマン
ドレルの位置を制御することを提案している。 ［０００５］

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記特開
昭６２−１０１３３３号による提案のごとく、軸方向圧
延部の位置を、圧延中の被加工材の直径のセンサ等によ
る直接的測定値で制御する方法では、真円度をはじめ高
い形状精度のリング製品を得ることが困難であることを
多くの作業結果から知見した。すなわち、被加工材が既
に真円度が低い場合は、もちろん、たとえ圧延開始前の
素材が完全なリングの場合でも圧延の開始と同時にその
ノング形状はその圧下率に比例して円形からかけ離れて
しまう、すなわち、真円度が低下してしまうのである。 ［０００６］Ｌかも、フィードバックの閉ループ内に被
加工材を含み、この被加工材はその回転速度に関する時
間遅れを有するものである。その結果、被加工材のアキ
シャルロール間での断面は、被加工材の回転とともにそ
の半径方向に振れることになる。すなわち、制御の目標
値が周期的変動を生ずることになるため適確な制御が困
難となり、この振れを低下させるため圧延速度や圧下速
度の低下、ヒート回数の増加を余儀なくされ、また、断
面の中心まで圧延による塑性加工効果が及ばなくなる。 また、従来の制御方法でアキシャルロールの回転数も制
御する場合は、該ロール駆動用モータの電流値が大幅に
変動するため、電源系に悪影響を及ぼし、また圧延の電
力原単位を増加していた。本発明は上記の従来技術によ
るリングローリングミルの真円度等の形状精度改善能力
を向上し、圧下速度等を増加しても十分な形状精度の製
品を得ることのできるリングローリングミルを提供する
ことを目的とする。 ［０００７］

【課題を解決するための手段】本発明は、回転駆動され
たキングロールとマンドレルでなり、被加工リング状素
材を、その断面の半径方向から圧下して圧延する半径方
向圧延部、および前記素材のリングの内側に頂点を有す
る円錐状の１対の回転駆動されたアキシャルロールでな
り、前記素材をその断面の軸方向から圧下して圧延し、
前記半径方向圧延部に対し、前記素材の半径方向に移脱
可能に設けられた軸方向圧延部からなるリングロールミ
ルにおいて、前記被加工リング状素材の断面寸法を測定
する断面寸法測定手段を有し、かつ外部から設定されま
たは該素材の寸法から算出した体積値と、前記断面寸法
測定手段の出力から算出されるリング断面積から前記素
材の直径を算出し、これに基づいて前記軸方向圧延部の
前記半径方向位置を、前記アキシャルロール上の該ロー
ルと前記素材との接触の中心が一定の軸方向位置となる
方向に制御することを特徴とするリングローリングミル
である。 ［０００８］

【作用】本発明のリングローリングミルの制御は、彼方
［工材の直径にしたがって軸方向圧延部の位置を制御す
ることにより、アキシャルロールでの圧延速度を半径方
向圧延部のそれを同期させるものであるが、その基準と
なる直径は、被加工材の直接的実測値でなく、圧延中不
変とみなし得る被加工材の体積とその刻々のりング断面
禎から算出されるもの（周長と同一意味）であり、単調
増加関数的で振動的ではない。また、そのフィードバッ
ク閉ループ内に被加工材は含まれず、これによる時間遅
れはない。したがって、急速な圧下を加えても、該リン
グローリングミル特有の真円度改善能力を阻害すること
なく、高い形状的精度の製品を製造すること可能となる
。 ［０００９］

【実施例】以下、本発明を実施例の図面により具体的に
説明する。図１は本発明のリングローリングミルの１実
施例の模式的正面図、図２は同平面図を示すものであり
、該リングローリングミルの主要構成および作動は前記
従来の技術で述べたものとほぼ同等である。おのおのモ
ータおよびシリンダには、それぞれ回転速度検出器Ｎ２
、Ｎ６．Ｎ７および位置検出器Ｐ５．ＰＬＯ，ｐＨが設
けられ、また圧延中の被加工材１のアキシャルロール８
．９に対する接触位置測定用としてタッチローラ１２、
シリンダ１３９位置検出器Ｐ１３が設けられている。な
お、該実施例において、位置検出器Ｐ１３は、軸方向圧
延部すのベースに取り付けられているので、被加工材１
の外径寸法は、位置検出器ｐＨとＰＩ３の合成出力（以
下タッチローラ合成出力７図４においてＴ、　　Ｒ合成
出力と記す）として得られる（キングロール３、の位置
および直径は一定である）。 ［００１０１被加工材１のリング断面積Ｓおよび体積Ｖ
は、それぞれ厚み測定用位置検出器Ｐ５と高さ測定用位
置検出器ＰＬＯの出力の積および、さらに外径（タッチ
ローラ合成出力）から算出することができる。なお、こ
の際外径寸法値は、タッチローラ合成出力の最大と最小
の平均値を用いるとよい。このようにして求めた断面積
Ｓおよび体積Ｖは、被加工リング素材１が熱間打抜きを
含む自由鍛造で製造され、リング形状が不完全な場合は
、大きな誤差を有するが、圧延の進行に応じて寸法測定
、体積算出を繰り返し更新することにより高精度とする
ことができる。しかし、本発明において、体積は比重と
素材重量から推算するもの、その他人力によるインプッ
ト等によるものとしてもよい。 ［００１１１本発明は、アキシャルロール８．９に規準
直径を設定し、ここの部分が被加工材１との接触中心と
なる方向に軸方向圧延部すの位置を制御するものである
が、本実施例では制御過程等で、この規準直径部分と被
加工材１との接触中心位置との間に差が生じた時、位置
検出器１３の出力によりアキシャルロール８，９の回転
速度を制御している。したがって、図３のＡに圧延の初
期、Ｂに圧延の末期のそれぞれ圧延状態を示すように、
一般には被加工材１の軸心とアキシャルロール８，９の
円錐の頂点を通る垂線とは一致しない。また、軸方向圧
延部の位置制御とアキシャルロールの回転数制御が併用
されることにより、被加工材の変動に対し高レスポンス
の応答が得られる。 ［００１２］図４は、図１の実施例に採用した軸方向圧
延部すの位置制御系のフローチャートを示すものである
。圧延開始後、マンドレル４および一方のアキシャルロ
ール８がそれぞれのスケジュールにしたがって、圧下を
開始する。これと同時に該制御系も作動を開始し、該開
始後１０秒を経過するまでの制御ステップは、経路Ｐ１
を経てタッチローラ合成出力（Ｔ、　　Ｒ合成出力）に
よる制御サブルーチンに移り、軸方向圧延部すは、前述
の特開昭６２−１０１３３３号によると同様に後退制御
される。圧延開始後、１０秒経過直後の制御ステップは
、経路Ｐ２を経て基準体積計算サブルーチンに移り、こ
こで圧延によりやや整形された被加工材１の体積Ｖが、
その時のリングの厚み（Ｐ５）、高さ（ＰＬＯ）および
タッチローラ合成出力（ｐＨ，ＰＩ３）から算出され、
この値は一時的に内臓のレジスタに記憶される。しかし
、制御は夕・シチローラ（Ｔ、　Ｒ）合成出力による制
御が継続される。 ［００１３１次に上記基準体積計算を行なった後の制御
ステップは、経路Ｐ３を経て真円リング径計算サブルー
チンに移り、ここで上記により算出された体積Ｖおよび
その時点のリングの高さと肉厚からリングの平均径が算
出され、位置検出器ｐＨの検出結果による位置がこの算
出結果による位置に一致するごとく、目標リング径によ
る制御サブルーチンにより追従制御される。圧下スケジ
ュールの継続中は、圧延未完了と判断され、制御ステッ
プは経路Ｐ４により１５秒毎に最新の基準体積が再計算
されることにより、最新の体積値が上記レジスタに記憶
され、これにより上記制御による圧延が継続される。 以上に述べたように、圧延の進行とともに、体積計算の
精度が向上し、アキシャルロール位置、アキシャルロー
ル回転数を極めて平滑に制御することが可能となる。 ［００１４］前記実施例は、リングの断面積測定手段と
して、圧延用ロールをそれぞれ直接利用しており、堅牢
かつ簡潔化されている、リングの体積値として定時間毎
に最新のものに更新するので、特に自由鍛造等による形
状的精度の低いリングミル用の素材に対しても適確な制
御が可能である、等の特徴を有する。 ［００１５］前記構成のリングローリングミルにより、
種々の材質、寸法のリング製品を圧延したが、作業はい
ずれも順調であり、真円度誤差は従来方法によるものに
比し、数分の−に低下できた。 ［００１６］

【発明の効果】以上述べたように、本発明のリングロー
リングミルは、圧延前の素材の不整形あるいは圧延途中
の不適当な圧延条件設定による真円度低下が発生した場
合、変動する外径入力の影響を受けることなく、軸方向
圧延部の位置（本実施例では回転速度も）を平滑な作動
で制御でき、さらに真円度の誤差の大きい素材の処理時
にはその修正効果を阻害されることなく、高精度の圧延
成品を得ることができる。　また、従来技術では上記の
ような変動があった場合、アキシャルロールの回転は、
加減速を繰り返すことになり、同ロール稼働モータの過
負荷傾向と無駄な電力を消費する結果となっていたが、
本発明によりこれらを解決でき、適正な運転と高い効率
を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の正面図である。

【図２】第１図の平面図である。

【図３】本発明の実施例での圧延作業の初期および末期
の状態を示す図である。

【図４】本発明の実施例の制御のフローチャート図であ
る。

【符号の説明】

１　被加工材 ２　モータ ３　キングロール ４　マンドレル ５　圧下シリンダ ６　モータ ７　モータ ８　上アキシャルロール ９　下アキシャルロール １０　軸方肉圧延部圧下シリンダ １１　軸方内圧延部移動用シリンダ １２　タッチローラ １３　タッチローラ押付は用シリンダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動されたキングロールとマンドレル
   でなり、被加工リング状素材を、その断面の半径方向か
   ら圧下して圧延する半径方向圧延部、および前記素材の
   リングの内側に頂点を有する円錐状の１対の回転駆動さ
   れたアキシャルロールでなり、前記素材をその断面の軸
   方向から圧下して圧延し、前記半径方向圧延部に対し、
   前記素材の半径方向に移動可能に設けられた軸方向圧延
   部からなるリングローリングミルにおいて、前記被加工
   リング状素材の断面寸法を測定する断面寸法測定手段を
   有し、かつ外部から設定されまたは該素材の寸法から算
   出した体積値と、前記断面寸法測定手段の出力から算出
   されるリング断面積から前記素材の直径を算出し、これ
   に基づいて前記軸方向圧延部の前記半径方向位置を、前
   記アキシャルロール上の該ロールと前記素材との接触の
   中心が一定の軸方向位置となる方向に制御することを特
   徴とするリングローリングミル。