JPH04262812A - 圧延板の形状測定装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延板の形状測定装置
、特に熱間圧延ラインにおける熱延鋼帯の幅方向張力分
布を連続的に検出することにより熱延鋼帯の形状を測定
する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】薄鋼帯などの圧延材の形状をオンライン
で測定する機構としては、圧延材に張力を付加したとき
に圧延材の長手方向伸びに対応して生じる圧延材の張力
の幅方向分布を測定し、張力分布の変動をもって圧延材
の幅方向形状の変動とするのが一般的である。

【０００３】従来の熱間圧延鋼板の形状測定装置として
は、ヘッシュタイプのものが使用されていた。しかし、
この方式では幅方向の分割数を増加できず、そのため幅
方向の測定ピッチを余り細かく取ることができないこと
から、幅方向の形状測定精度が悪かった。一方、幅方向
の形状測定精度の良い形状測定装置としては、冷間圧延
鋼板に用いられている次のような構造のものがある。

【０００４】すなわち、複数個の検出エレメントを幅方
向に分割して並べて、各検出エレメントにかかる圧延材
張力の分力を測定するのである。かかる方式は、特に、
冷間圧延においてはオンライン形状測定の主流になって
いる。特開昭４９−１２０６６５号公報参照。この方式
で現在実用化されている測定装置は、各検出エレメント
を同軸状に一体化形成し、張力の分力を測定する機構を
各検出エレメントに内蔵した構造をとっているものが大
部分である。このような構造とすると隣接する検出エレ
メント間の隙間をほとんど無くすことができるため圧延
材に傷がつくような心配がなくなるばかりでなく、板幅
方向に測定ピッチを細かくとることができ、測定精度の
向上に寄与する。

【０００５】代表的な同型装置の公知例を図６および図
７に示す。同一機能を有する部材は同一符号で示す。図
６は、各検出エレメント１３を断面で示すもので、圧延
材（　図示せず）　と接触するスリーブ１にはこのスリ
ーブ１と一体化された荷重検出用ロードセル２が９０度
おきに４個配置され、スリーブ１の回転につれて順次荷
重を検出する構造になっており、各ロードセル２の間に
はスチールコア３が設けられている。各ロードセル２か
らの検出信号は固定軸５に装着されたスリップリング４
を介して外部に出力される。

【０００６】図７は、エアーベアリング構造の検出エレ
メントの例を一部破壊して示すもので、この装置では、
固定軸５の周囲には空気圧によって一定間隔で保持され
たスリーブ１が嵌装されている。固定軸５は中空となっ
ており、内部から圧縮空気が周壁に設けた多数の噴出孔
１１を経てスリーブ１の内壁に向かって吹き付けられる
ことによって、このスリーブ１と固定軸５とがエアーベ
アリング構造で結合されている。スリーブ１の表面に加
えられた荷重の検出は、荷重によるスリーブ１と固定軸
５の間隙の偏りによって生じる空気圧の差を、固定軸５
の１８０　度対向した位置に設けられた差圧検出孔９１
および９２で検出することによって行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の装置を熱間圧延に適用することを考えると以下の問題
点が出てくる。図６の装置では、ロードセル２がスリー
ブ１と一体構造となって圧延板の動きに応じて回転する
ので各検出エレメント１３の出力はスリップリング４を
介し取り出さなければならず、熱間圧延という悪環境下
ではスリップリング等のメンテナンスが問題である。ま
た、ロードセル２とスリーブ１が一体となっているため
熱間圧延材との接触によりスリーブ１の温度が上昇する
とロードセル２も高温に曝されてしまうことになる。し
かし、構造上ロードセル２の冷却は困難であり、結局か
かる装置は、熱間圧延材の形状測定には不向きである。 また、鋼板の移動に対応してロードセルも回転する構造
であるため、各検出エレメントと鋼板の接触位置の関係
によりその出力が変化するので特に低速の場合にはサン
プリング周期に注意が必要である。

【０００８】図７の装置の場合には、検出部は固定軸５
の側にあるので連続した出力が得られ、スリップリング
も不要であるが、エアーベアリング構造であるために圧
縮空気の圧力変動が直接測定精度を左右する。従ってこ
の場合も測定対象からの熱の影響を大きく受け、熱間圧
延の進行に伴ない、圧縮空気が膨脹する等の問題も生ず
るので、かかる装置も熱間圧延材の形状測定には向いて
いない。また、どちらの装置も工作精度が要求されるた
め、高価なものになる。一方、図８の装置は、本特許出
願人が特願平２−１４７６０４号において開示したもの
で、スリーブ１と断面が扇形である固定軸５との間に軸
受６を設け、スリーブ１にかかるラジアル荷重は軸受６
と固定軸５の間に組み込んだロードセル２で検出する構
造を採用している。

【０００９】図８の装置は、前述の公知の装置と比較し
て構造が簡単でメンテナンス性もよい。しかしスリーブ
１にかかるラジアル荷重をロードセル２で受けるので組
み立て時にガタが出ないようにロードセル２の底面に互
いに対向面をテーパー加工した調整機構１４により一定
の予荷重をかける必要がある。ところが熱間圧延材の形
状検出時には熱間圧延材からの熱により軸受内輪１６が
膨脹するため予荷重が変動しゼロ点が移動するので正確
な測定ができなくなる。しかも、さらに温度が上昇する
と予荷重が完全に相殺されガタの発生や軸受内輪の回転
など装置を破壊する危険性が出てくる。

【００１０】本発明は、一般的には、前記従来技術にお
ける問題点を解消し、簡単な構造で圧延板、特に熱間圧
延鋼板の幅方向の平坦形状をオンラインで精確に測定で
き、メンテナンスも容易な形状測定装置を提供すること
を目的としている。本発明の具体的目的は図８の装置に
みられる予荷重のゼロ点の変動を可及的少とするととも
に常に一定の予荷重を確保できる圧延板の形状測定装置
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、例えば、前述した
図８の装置の問題点は予荷重をくさびを用いた調整機構
によりセットする構造としているためであり、これを解
決するには軸受内輪１６の熱膨脹などの外乱に関係なく
ほぼ一定の力で軸受内輪１６をロードセル２に引きつけ
ておくような機構を設ければ良いことを知見し、本発明
を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明の要旨とするところは、
真直な固定軸と、該固定軸に嵌装され、軸方向に分割さ
れた複数の軸受と、該軸受に嵌装され、同じく軸方向に
分割された複数の金属スリーブと、該金属スリーブにか
かるラジアル荷重を検出するため、前記固定軸と各軸受
内輪との間にそれぞれ組込んだ複数の荷重検出器とを備
えた圧延板の形状測定装置であって、各荷重検出器には
、前記軸受内輪を前記荷重検出器に引き付けることによ
りほぼ一定の予荷重を加える機構を組込んだことを特徴
とする圧延板の形状測定装置である。本発明の好適態様
によれば、予荷重を加える前記機構が、前記荷重検出器
に対向する側において前記固定軸に設けられた油圧もし
くは空気圧シリンダあるいはバネ装置である。

【００１３】このように、本発明の好適態様によれば、
ロードセルで代表される荷重検出器に対し一定の予荷重
をかけるために、荷重検出器と反対側において固定軸に
油圧もしくは空気圧シリンダを組み込むか、あるいはバ
ネを組み込むかすれば良い。このような構造とすること
で、軸受内輪を荷重検出器に常に引き付けておくことが
可能となり、軸受内輪の熱膨脹による荷重変動を生じる
ことなく該荷重検出器により軸受にかかる鋼板張力の分
力成分であるラジアル荷重を幅方向において検出するこ
とができる。

【００１４】ここに「圧延板」とは冷間、熱間圧延鋼板
はもちろんアルミニウム板、チタン板、銅板等、幅方向
形状測定を要する板材であれば特に制限ないが、すでに
述べたところからも明らかなように、熱間圧延鋼板のオ
ンライン形状計測に用いた場合、利益的である。また荷
重検出器としては歪ゲージ式ロードセルが具体的に例示
されるが、一般的にロードセルと称されているもので十
分である。

【００１５】

【作用】本発明の構成と作用を説明する。本発明による
熱延鋼板の形状検出装置を構成する検出エレメントの一
例を図１および図２に示し、それらを組み立てて一体に
形成した形状検出装置を図３に略式斜視図で示す。図１
および図２は、検出エレメント１３の断面を示し、断面
形状が扇型である固定軸５には軸受６、つまり軸受内輪
１６が嵌装されており、軸受６の外輪にはさらにスリー
ブ１が嵌装されている。このスリーブ１に加えられた荷
重は軸受を介してロードセル２によって検出される。図
示例にはテーパ加工した調整機構１４が設けられている
。

【００１６】図１に示す装置によれば、ロードセル２へ
の予荷重を一定とするために、固定軸５のロードセル２
と対向する側、つまり図示例では対称な位置に油圧もし
くは空圧シリンダ１５から構成される一定の予荷重をか
ける機構が組み込まれている。これを図示しないが、サ
ーボバルブなどで一定圧となるように制御すると熱膨脹
による軸受内輪径の変化に関わりなく軸受内輪１６を一
定力でロードセル２に引き付けておくことができる。こ
のとき軸受にかかるラジアル荷重はシリンダ力に加算さ
れた形で検出される。なお、中心孔７は冷却用エアー用
および油圧配管用である。

【００１７】図２では、図１のシリンダ１５の代わりに
スプリング（バネ）１７をロードセル２と反対側におい
て固定軸５内に二個対称に組み込んでいる。スプリング
１７の作用でスプリング座１８が軸受内輪１６の内壁を
押圧することにより、軸受内輪１６の反対側の内壁がロ
ードセル２に引き付けられるのである。このようにする
ことにより図１のシリンダ１５の場合よりも構造をかな
り簡単にすることが可能となる。ただし、スプリングの
場合には発生する力Ｆは、

【００１８】

【数１】

【００１９】であり、伸び縮みにより変化するが変位Ｘ
が実際には最大でも０．５　ｍｍ程度であるので、ロー
ドセルの精度を考慮してバネ常数ｋをある程度大きなも
のにしておけば実用上問題はない。

【００２０】図３は、図１および図２に示すような検出
エレメント１３を多段に積層して構成した形状検出装置
２０を斜視図で示す。各検出エレメント１３を多段に積
層するには、実際には真直ぐに伸びた固定軸５に各検出
エレメント１３を構成する複数のロードセル２、軸受６
およびスリーブ１（　図１および図２参照）　を順次装
着し、全体として一体化したロールを構成し、もって形
状検出装置２０とするのである。両端はスラスト力受け
ベアリング２１を介してゆるみ止め付きナット２２でガ
タが出ない程度に軽く固定している。各検出エレメント
１３からの信号はそれぞれ適宜処理されて鋼板の幅方向
の張力分布が決定され、これにもとずいて幅方向の形状
も決定されるのである。

【００２１】

【実施例】本発明に基づく具体的な実施例について説明
する。本実施例では、図２示す検出エレメント１３を用
い、図３に寸法（ｍｍ）をもって示す幅４０ｍｍ×外周
直径１５０　ｍｍ、内周直径　（軸受内輪の外径）１０
０ｍｍの検出エレメント１３を軸方向に９個、積層・配
置し、両端にはスラスト力受け兼用の幅２０ｍｍのベア
リングを介してナットで全体を固定することによりバレ
ル長４００　ｍｍのローラ状に構成した図３のような形
状測定装置２０を試作した。その際、本発明の装置では
スプリング力を５０ｋｇに設定、また従来例の方も図２
のスプリングだけを省略した装置においてくさびによる
調整機能１４のねじを使ってロードセルにかける予荷重
を５０ｋｇに設定し、その点を測定時のゼロ点とした。

【００２２】前記の形状測定装置２０を板幅３００　ｍ
ｍ×板厚２．５　ｍｍ、材料温度８００　℃で通板中の
熱間圧延材に、巻き付け角８度で押し付けたときの板幅
中央部の測定結果を図４に示す。測定時には固定軸に設
けたエア供給口より圧空内部に吹き込みロードセル付近
を冷却するようにした。なお、巻き付角度は、図９に示
すように形状測定装置２０を構成するロールに鋼板２１
を巻付けたときに、ロールを中心とした鋼板角度に対し
て補角の関係にある角度２θをいう。

【００２３】本発明の装置では測定中ゼロ点の移動は特
に認められなかった。それに対して、従来例では熱間材
と接触してからの時間が経過するにつれて外部からの熱
が伝わっていき、軸受内輪１６が膨脹し本来張力一定で
ある領域でゼロ点変動が張力の変動となって現れた。ま
た、図５は同位置の測定後に冷却を継続して行ったとき
のゼロ点の動きを観察したものである。本発明の装置で
は経過時間に関わらず一定であるが、従来例では時間の
経過と共に内部が冷却され、それにつれてゼロ点が元の
位置に戻っているのが分かる。

【００２４】以上のことから本発明の装置を用いること
により熱間圧延材の張力分布を熱の影響を受けることな
く検出することが可能であることが分かる。なお、図１
に示す油圧あるいは空気圧シリンダーを用いても同様の
効果を得ることができた。高温での流体の膨張も見られ
たが、そのような流体膨張も流体圧を高めることによっ
て容易に相殺でき、ロードセルには常に一定の予荷重を
かけることができた。また、本発明の装置は熱間圧延板
の形状測定にのみ制限されず、冷間圧延材さらには冷間
、熱間圧延のアルミニウム板、チタン板、銅板等につい
ても同様に機能することはこれまでの説明から当業者に
は明らかであろう。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるから、簡単な構造で熱延鋼板のオンライン形状を精
確に測定できる熱間圧延材の形状測定装置を実現するこ
とができ産業上極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の形状測定装置の各検出エレメントの構
造を示した図である。

【図２】本発明の形状測定装置の各検出エレメントの構
造を示した図である。

【図３】本発明の形状測定装置の概観を説明するための
斜視図である。

【図４】本発明および従来の形状測定装置を用いる熱間
圧延材を測定した時のロードセル出力を示すグラフであ
る。

【図５】本発明および従来の形状測定装置を用いて熱間
圧延材を測定後に時間の経過につれてのゼロ点の変化を
示すグラフである。

【図６】従来の形状測定装置の各検出エレメントの例を
説明する図である。

【図７】従来の他の形状測定装置の各検出エレメントの
例を説明する図である。

【図８】比較例である別の形状測定装置の各検出エレメ
ントの例を説明する図である。

【図９】巻き付角度を説明する図である。

【符号の説明】

１：　スリーブ　（外輪）　　　　　２：　ロードセル
　　３：　スチールコア ４：　スリップリング　　　　　　５：　固定軸　　　
　　６：　軸受１０：　噴流孔　　　　　　　　　　　
　　　１１：　空気噴流　　　　１３：　検出エレメン
ト １４：　調整機構　　　　　　　　　　　　１５：　空
気圧または空気圧シリンダ １６：　軸受内輪　　　　　　　　　　　　１７：　ス
プリング　　　　１８：　スプリング座

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　真直な固定軸と、該固定軸に嵌装され
   、軸方向に分割された複数の軸受と、該軸受に嵌装され
   、同じく軸方向に分割された複数の金属スリーブと、該
   金属スリーブにかかるラジアル荷重を検出するため、前
   記固定軸と各軸受内輪との間にそれぞれ組込んだ複数の
   荷重検出器とを備えた圧延板の形状測定装置であって、
   各荷重検出器には、前記軸受内輪を前記荷重検出器に引
   き付けることによりほぼ一定の予荷重を加える機構を組
   込んだことを特徴とする圧延板の形状測定装置。
2. 【請求項２】　　予荷重を加える前記機構が、前記荷重
   検出器に対向する側において前記固定軸に設けられた油
   圧もしくは空気圧シリンダあるいはバネ装置である請求
   項１記載の圧延板の形状測定装置。