JPH0513564B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧延材の形状検出装置に関し、特に
圧延材の張力や自重によつて生じるローラのたわ
みにより生じる実板の形状検出誤差を相殺してよ
り高精度に圧延材形状を検出する装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 一般に、鋼板またはアルミ板・箔等の非鉄金属
板などの圧延材を製造する際には、圧延機により
圧延された圧延材の幅方向形状を検出する必要が
ある。そこで、従来より圧延機出側に圧延材の幅
方向形状検出手段が設けられたものがある。

第７図は従来の圧延材の形状検出装置を模式的
に示すもので、圧延機１の出側と圧延材の巻取リ
ール（巻取機）２との間に形状検出ローラ３が、
圧延された圧延材４に接触するように設置されて
いて、形状検出ローラ３で検出した圧延材形状の
検出信号は、信号処理用計算機５内に送られて処
理され、同計算機５に接続された形状表示画面６
に表示されるようになつている。

特に、形状検出ローラ３は、第８図に示すよう
に、分割タイプのローラであり、複数のデイスク
７が軸方向に重ねられて一体のローラとして構成
されている。

そして、各デイスク７には、その外周面におい
て接触する圧延材部分に作用するラジアル荷重を
検出するためのセンサ８がそなえられている。さ
らに、各センサ８からの検出信号が、形状検出ロ
ーラ３端部のデイストリビユーシヨンボツクス９
側へ伝達しうるように、回転側の形状検出ローラ
３と固定側のデイストリビユーシヨンボツクス９
との間には、回転トランスミツタ１０が介装され
ている。そして、回転トランスミツタ１０からの
信号がデイストリビユーシヨンボツクス９から計
算機５へ送られるようになつている。

このような構成により、形状検出ローラ３の各
デイスク７のセンサ８で、圧延材４の板幅方向の
荷重が測定され、センサ８からの検出信号に基づ
いて計算機５で圧延材４の幅方向形状が算出され
て形状表示画面６に表示される。

なお、図示しないが、計算機５からは圧延機１
の制御系へも圧延材４の形状信号が送られる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、通常、圧延材の形状検出ローラで
は、第９図に示すように、複数のデイスク７から
なる形状検出ローラ３の軸心が、圧延材４の張力
によるたわみと形状検出ローラ３の自重によるた
わみとを生じる。

これらのたわみにより、圧延材４の幅方向の各
部において、圧延機１の出側ロール部Ａから、形
状検出ローラ３外周を通つて巻取リール２の巻取
点Ｂに至る距離Li（ただし、Liは板端からｉ番目
のデイスク７に対応した該距離）は形状検出ロー
ラ３両端の軸支部分における該距離Ｌよりも小さ
くなるが、従来の装置では、この点が考慮されな
いため、幅方向中央があたかも中伸びした形状と
して計算されていた。

例えば、圧延材４中央部における最短の上記距
離をLminとし、圧延材４両側端部における最長
の上記距離をLmaxとすると、形状検出ローラ３
のたわみを考慮しない従来の形状検出装置では、
最大、ε＝［（Lmax−Lmin）／Lmax］×10⁵［Ｉ
−Unit］の検出誤差が発生することになる。つ
まり、圧延材４の中央部では、実形状＋ε［Ｉ−
Unit］の値が検出されている。

そして、このような形状検出ローラ３の軸心の
たわみ変形に基づく圧延材４の形状検出誤差は、
低張力用の形状検出装置（例えば張力１〜2ton程
度）では全誤差値にしめるたわみによる誤差の割
合は比較的小さいが、高張力となる薄板の圧延機
用などの高張力用の形状検出装置では、誤差要因
のうちたわみによる誤差はかなりの割合（ほぼ20
％から50％程度）をしめる。このように圧延材４
の張力、ローラ３の自重により発生する形状検出
ローラ３のたわみ変形に基づく誤差は、そのま
ま、形状検出装置からの検出出力に含まれその検
出精度を低下させる要因となつている。

この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、圧延材の張力およびローラの
自重によるたわみ量を考慮し、このたわみ量に基
づき圧延材形状の値を補正できるようにして高精
度に圧延材形状を検出できる装置を得ることを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ このため、第１番目の発明に係る高精度圧延材
形状検出装置は、形状検出ローラにかかる張力を
検出する張力検出手段と、圧延材および上記ロー
ラに関する情報を記憶する記憶手段とを設けると
ともに、上記張力検出手段によつて検出された張
力値と上記記憶手段に記憶されている上記圧延材
に関する情報とに基づき上記ローラのたわみ量を
演算して演算された上記ローラのたわみ量により
上記ローラによつて検出された圧延材形状の値を
補正するための演算を行なう演算手段を設けたこ
とを特徴としている。

また、第２番目の発明に係る高精度圧延材形状
検出装置は、形状検出ローラにかかる張力による
同ローラの変形量を検出するローラ変形量検出手
段と、圧延材および上記ローラに関する情報を記
憶する記憶手段とを設けるとともに、上記ローラ
変形量検出手段によつて検出された変形量と上記
記憶手段に記憶されている上記圧延材に関する情
報とに基づき上記ローラのたわみ量を演算して演
算された上記ローラのたわみ量により上記ローラ
によつて検出された圧延材形状の値を補正するた
めの演算を行なう演算手段を設けたことを特徴と
している。

［作用］ 第１番目の発明における高精度圧延材形状検出
装置では、張力検出手段により形状検出ローラに
かかる圧延材の張力が検出され、この検出された
張力値と、記憶手段に記憶された上記の圧延材お
よびローラに関する情報とに基づき、演算手段に
おいて、上記ローラのたわみ量が算出されるとと
もに、演算された上記ローラのたわみ量により、
上記ローラによつて検出された圧延材形状値の誤
差が補正される。

また、第２番目の発明における高精度圧延材形
状検出装置では、ローラ変形量検出手段により形
状検出ローラにかかる張力による同ローラの変形
量が検出され、この検出された変形量と、記憶手
段に記憶された上記の圧延材およびローラに関す
る情報とに基づき、演算手段において、上記ロー
ラのたわみ量が算出されるとともに、演算された
上記ローラのたわみ量により、上記ローラによつ
て検出された圧延材形状値の誤差が補正される。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。第１図は本発明の第１実施例としての高精度
圧延材形状検出装置の構成を示すブロツク図、第
２図はその形状検出ローラ部分の断面図であり、
第３図は本発明の第２実施例としての高精度圧延
材形状検出装置の構成を示すブロツク図である。
なお、これらの第１、２実施例はいずれも第１番
目の発明に基づくものである。

本発明の第１実施例における高精度圧延材形状
検出装置は、第１図に示すように、従来の圧延材
の形状検出装置とほぼ同様に、圧延機１の出側と
圧延材の巻取リール（巻取機）２との間に形状検
出ローラ３が、圧延された圧延材４に接触するよ
うに設置されていて、形状検出ローラ３で検出し
た圧延材形状の検出信号は、信号処理用計算機５
内に送られて処理され、同計算機５に接続された
形状表示画面６に表示されるようになつている。

なお、計算機５内での圧延材４の形状計算の過
程には、形状検出ローラ３の各デイスク７のセン
サ８により検出されたラジアル荷重Tr信号に基
づき各エレメント当たりの圧延材の絶対張力を算
出する絶対張力算出段階２１と、各エレメント当
たりの絶対張力からローラ３の軸方向（圧延材４
の幅方向）の絶対張力分布を算出する絶対張力分
布算出段階２２と、圧延材４の両端部の張力等を
基準にして圧延材４の相対張力分布を算出する相
対張力分布算出段階２３と、同相対張力分布算出
段階２３に基づき圧延材４の幅方向の形状を算出
する形状分布算出段階２４とを有している。

そして、このような圧延材の形状検出装置に本
実施例の圧延材形状検出ローラのたわみ量検出ア
ルゴリズムが追加されていて、このたわみ量検出
アルゴリズムは、計算機５内に設けられた張力検
出手段としての張力算出系３１と、圧延材４およ
びローラ３の情報を記憶する記憶手段としてのミ
ル主幹盤３２と、張力算出系３１からの張力値と
ミル主幹盤３２からの情報とに基づいて形状検出
ローラ３のたわみ量を演算する演算手段３３とか
らなつている。

張力算出系３１には、圧延材４の形状計算のた
めの検出・演算系の一部、つまり形状検出ローラ
３のセンサ８と絶対張力算出段階２１と絶対張力
分布算出段階２２とが兼用されて、絶対張力分布
算出段階２２で算出された絶対張力分布に基づい
て圧延材４の実張力を算出する実張力算出部２０
がそなえられている。

また、ミル主幹盤３２には、形状検出ローラ３
のスパン（同ローラ３の各軸受中心間の距離）
ｌ、圧延材４の幅l₃、形状検出ローラ３の各軸受
中心と同軸受近傍の圧延材４の各側端との距離
l₁，l₂（l₁，l₂，l₃，ｌについては第２図参照）、形
状検出ローラ３の断面２次モーメント、形状検
出ローラ３の弾性定数Ｅ、形状検出ローラ３の各
軸受中心間における形状検出ローラ３の単位長さ
当たりの重量W₂、形状検出ローラ３の直径ｄ、
圧延材４の形状検出ローラ３への巻き付き角θが
それぞれ設定入力される。なお、圧延機１の圧下
点１ａから巻取リール２の巻取点２ａまでの圧延
材４の通過長さLmaxは、巻取径により変化する
ので、経時的に計算して求められる。

そして、演算手段３３は、張力算出系３１の実
張力算出部２０からの実張力とミル主幹盤３２か
らの各情報（l₁，l₂，l₃，ｌ，Ｉ，Ｅおよびθの
各値）に基づいて圧延材４の張力による形状検出
ローラ３の各デイスク７におけるたわみ量を演算
する張力によるたわみ量演算部１８と、ミル主幹
盤３２からの各情報（W₂，ｌ，ＥおよびＩの各
値）に基づいて自重による形状検出ローラ３のた
わみ量を各デイスク７ごとに演算する自重による
たわみ量演算部１４と、これらの張力によるたわ
み量演算部１８と自重によるたわみ量演算部１４
とから形状検出ローラ３の各デイスク７における
全たわみ量（張力によるたわみ量と自重によるた
わみ量との和）とを算出する全たわみ量算出部１
５とが設けられている。

さらに、本実施例では、演算手段３３の全たわ
み量算出部１５からの各デイスク７ごとの全たわ
み量の値と、ミル主幹盤３２からの情報とに基づ
いて、誤差（形状補正値）を算出する誤差演算部
１６が設けられ、この誤差演算部１６で算出した
誤差の値は、補正形状分布算出部２６へ送られ
る。

なお、この誤差演算部１６での誤差算出は、次
式による。

εi＝［（Lmax−Li）／Lmax］×10⁵（Ｉ−Unit） ただし、εiはｉ番目のデイスク７における誤
差、LmaxはＬ（圧延機１の圧下点１ａから巻取
リール２の巻取点２ａまでの圧延材４の経路の長
さ）の最大値（圧延材４の側縁部におけるＬの
値）、Liはｉ番目のデイスク７におけるＬの値で
ある。

また、Lmax、Liの値の算出のために、形状検
出ローラ３の回転数を検知するパルスジエネレー
タ（PG１）１１と、巻取リール２の回転数を検
知するパルスジエネレータ（PG２）１２と、両
パルスジエネレータ１１，１２からの回転数検出
信号とミル主幹盤３２からの情報（ｄの値）とに
基づいて巻取リール２の巻き取り径Ｄを求める巻
き取り径算出部１３とが設けられる。この巻き取
り径算出部１３からのＤの値とミル主幹盤３２か
らの各形状値とから距離算出部１７においてＬの
値が算出されるようになつている。

さらに、補正形状分布算出部２６からの信号に
基づいて形状表示画面６において、補正後の圧延
材４の幅方向形状が表示される。また、補正形状
分布算出部２６からの信号は形状表示画面６以外
に圧延機１のための制御系へも送られる。

なお、図中の符号２ｂは巻取リール２の駆動モ
ータである。

本発明の第１実施例としての高精度圧延材形状
検出装置は上述のごとく構成されているので、実
張力算出部２０により圧延材４の実張力が算出さ
れ、この実張力の値と、l₁，l₂，l₃，ｌ，W₂とに
基づいて、梁のたわみ式より、形状検出ローラ３
の張力によるたわみ量V₁を求める。

つまり、形状検出ローラ３を圧延材４という荷
重の載つた梁（第２図参照）と考えて、両端単純
支持の梁上の一部に、分布荷重W₁を有する圧延
材４が載つているという条件で、以下の式によ
り、各デイスク７ごとにたわみ量V₁を求める。
なお、分布荷重W₁は、Trを形状検出ローラ３が
受けるラジアル荷重とすると、W₁＝Tr／l₃であ
る。

そして、あるデイスク７の圧延材４幅方向位置
（形状検出ローラ３の一方の軸受中心からの距離）
をｘとして、たわみ量V₁は次式のようになる。

(1) ０≦ｘ≦l₁のとき V₁＝W₁・［２｛l₂ ²−（ｌ−l₁）²｝・x²／ｌ＋｛（ｌ−
l₁）²・（l²＋2l₁・ｌ−l₁ ²）−l₂ ²・（2l²−l₂）｝］
／（24E・Ｉ）
……(1) (2) l₁≦ｘ≦（l₁＋l₃）のとき V₁＝W₁・［l₃・ｘ・（l₂＋l₃／２）・｛（l₁＋l₃／２）
・（ｌ＋l₂＋l₃／２）−l₃ ²／４−x²｝＋（ｘ−l₁）⁴／
４］／
（6E・Ｉ） ……(2) そして、例えば、l₁＝l₂＝190mm、l₃＝1300mm、
ｌ＝1680mmとすると、梁の最大たわみ量はローラ
中央部（ｘ＝840mm）におけるたわみ量（Vm）
であり、この最大たわみ量Vmは以下のように算
出される。なお、ここで、ラジアル荷重Trは、 Tr＝２×Tmax×sin（θ／２）＝7830（Kgｆ） ただし、Tmaxは実張力算出部２０から算出さ
れる実張力値であり、θは巻き付き角であり、こ
の計算例では、Tmax＝30.000（Kgｆ）、θ＝15゜と
する。

以上により、Vm＝0.446mmとなる。なお、圧延
材４端部に相当する形状検出ローラ３のたわみ量
（Va）を求めると、Va＝0.156mmとなる。

自重による形状検出ローラ３のたわみ量V₂を
算出するには、スパンｌで両端が単純支持され、
W₂の分布荷重の載つた梁を考える。そして、最
大たわみ量は中央部のたわみ量（Vn）であり、 Vn＝5W₂・l⁴／（384E・Ｉ） 例えば、W₂＝0.357Kgｆ／mm、ｌ＝1680mmとす
ると、既述のＥ、Ｉより、Vn＝0.028mmとなる。

次に、板端部に相当する箇所の自重によるたわ
み量（Vb）は、 Vb＝W²・l³・ｘ・（１−2x²／l²＋x³／l³） ／（24E・Ｉ） ただし、ｘ＝190と表わせる。

上述と同様のW₂、ｌを代入すると、Vb＝
0.010mmとなる。

以上より、最大たわみ量は、形状検出ローラ３
の中央部におけるたわみ量と、同形状検出ローラ
３の圧延材４端部に相当する箇所におけるたわみ
量との差で、（Vm−Va）＋（Vn−Vb）＝0.308mm
となる。

このようなたわみ量の差に基づいて、誤差演算
部１６では、圧延機１の圧下点１ａから巻取リー
ル２の巻取点２ａまでの圧延材４の経路の長さＬ
の変化つまり誤差を次のように求める。

例えば、ローラ３のある箇所においてたわみの
ない時のＬの値6228.832mmとすると、同箇所が
0.308mmたわんだ場合のＬは6228.750mmとなる。

これにより誤差ｄは、 ｄ＝（6228.832−6228.750）／6228.832×10⁵ ＝1.32［Ｉ−Unit］ となる。

このように、誤差演算部１６によつて各デイス
ク７ごとに算出された誤差ｄが、補正形状分布算
出部２６に送られて、形状分布を構成する各デイ
スク７ごとの形状値にこの誤差ｄが補正値として
与えられる。そして、補正形状分布算出部２６で
は、その各値の形状検出ローラ３のたわみによる
誤差分が補正され、補正後の形状が形状表示画面
６に表示される。

このため、本発明の第１実施例としての圧延材
形状検出ローラのたわみ量検出装置では、実際の
形状により近い誤差の小さな圧延材４の形状を求
めることができる効果がある。

なお、上記実施例では、自重による形状検出ロ
ーラ３のたわみ量V₂をミル主幹盤３２からの情
報に基づきたわみ量演算部１４において演算で算
出しているが、この自重による形状検出ローラ３
のたわみ量V₂を、ローラ据付時または工場出荷
時に工場内にて予め測定しておき、ローラ３に関
する情報として記憶手段であるミル主幹盤３２に
予め記憶させておいてもよく、この場合、自重に
よるたわみ量演算部１４を省略し、ミル主幹盤３
２からローラ３の自重によるたわみ量を全たわみ
量演算部１５に直接出力する。

次に、本発明の第２実施例について説明する
と、第３図に示すように、この第２実施例も張力
算出系３１を除いて第１実施例とほぼ同様に構成
される。つまり、張力によるたわみ量演算部１８
への全張力データは、絶対張力分布算出段階２２
からではなく、形状検出ローラ３に設置された張
力検出手段としてのロードセル２５で直接検出さ
れて送られる。

このロードセル２５は、例えば形状検出ローラ
３の上下方向（縦方向）と左右方向（横方向）と
の荷重が測定されるように設置され、形状検出ロ
ーラ３への全張力が計測できるようになつてい
る。

これにより、この第２実施例のものも、第１実
施例のものと同様の作用効果が得られる。

さて、次に、本発明の第３実施例としての高精
度圧延材形状検出装置を第４〜６図により説明す
ると、第４図はその構成を示すブロツク図、第５
図はその位置センサの配置状態を示す形状検出ロ
ーラの正面図、第６図は同形状検出ローラの側面
図であり、この第３実施例は第２番目の発明に基
づくものである。

第４図に示すように、この第３実施例も第１、
２実施例とほぼ同様に構成されているが、第３実
施例では、張力検出手段としての張力検出系３１
あるいはロードセル２５に代わり、ローラ変形量
検出手段としての超音波探触子等の非接触式位置
センサ３４が、第５，６図に示すように、形状検
出ローラ３の中央部下方に設けられている。

この位置センサ３４は、ローラ３の中央部にお
いて、ローラ３にかかる張力による同ローラ３の
変形量（ローラ３の張力によるたわみ量）を、張
力負荷時と無負荷時との変形量差として直接検出
するものである。この位置センサ３４によつて検
出された変形量は、演算手段３３における張力に
よるたわみ量演算部１８に送られ、このたわみ量
演算部１８において、前述した(1)、(2)に基づき、
ローラ３の中央部以外の圧延材張力によるローラ
３のたわみ量が演算され、その演算結果が全たわ
み量演算部１５へ送られるようになつている。

また、この第３実施例では、自重による形状検
出ローラ３のたわみ量V₂を、ローラ据付時また
は工場出荷時に工場内にて予め測定しておき、ロ
ーラ３に関する情報として記憶手段であるミル主
幹盤３２に予め記憶させてあり、第１、２実施例
における自重によるたわみ量演算部１４を省略
し、ミル主幹盤３２からローラ３の自重によるた
わみ量を全たわみ量演算部１５に直接出力するよ
うにしている。

これにより、この第３実施例のものも、第１、
２実施例のものと同様の作用効果が得られる。

なお、上記第３実施例では、位置センサ３４に
よりローラ３の中央部における変形量のみを検出
し、他の部分の変形量はたわみ量演算部１８にお
いて演算しているが、位置センサ３４をローラバ
レル方向に走査させることにより、張力によるた
わみ量の圧延材４の幅方向分布を実測により求め
てもよく、この場合、張力によるたわみ量演算部
１８も省略することができる。

また、上記第３実施例では、位置センサ３４を
ローラ３の中央部に１個のみ設けているが、同様
の位置センサを、ローラ３上の圧延材４の側端部
位置に応じて移動可能にもう１個追加し、この位
置センサにより、常に圧延材４の側端部相当箇所
におけるローラ３の変形量を検出して、たわみ量
演算部１８において、検出された変形量に基づ
き、圧延材４の側端部からローラ３の支持部まで
における同ローラ３のたわみ量は、１次式近似に
より求める一方、圧延材４が当接しているローラ
３部分における同ローラ３のたわみ量は、２次式
近似により求めるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、第１番目の発明の高精度圧延材
形状検出装置によれば、演算手段により求められ
た形状検出ローラのたわみ量に基づいて圧延材形
状検出時の検出誤差が求められて、圧延材形状を
補正できるため、圧延材のより正確な形状を求め
ることができるようになる。これにより、圧延材
の製造時の各制御系において、より適切なデータ
が入力できるようになり、圧延材の平坦度が向上
する効果がある。

また、第２番目の発明の高精度圧延材形状検出
装置によつても、第１番目の発明と全く同様の効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の第１実施例としての高精
度圧延材形状検出装置を示すもので、第１図はそ
の構成を示すブロツク図、第２図はその形状検出
ローラ部分の断面図であり、第３図は本発明の第
２実施例としての高精度圧延材形状検出装置の構
成を示すブロツク図であり、第４〜６図は本発明
の第３実施例としての高精度圧延材形状検出装置
を示すもので、第４図はその構成を示すブロツク
図、第５図はその位置センサの配置状態を示す形
状検出ローラの正面図、第６図は同形状検出ロー
ラの側面図であり、第７〜９図は従来の圧延材の
形状検出装置を示すもので、第７図はその模式的
な構成図、第８図はその形状検出ローラの正面
図、第９図はそのローラ部のたわみ状態を示す模
式的な斜視図である。 図において、１……圧延機、２……巻取リール
（巻取機）、３……形状検出ローラ、４……圧延
材、５……信号処理用計算機、８……センサ、１
４……自重によるたわみ量演算部、１５……全た
わみ量算出部、１６……誤差演算部、１８……張
力によるたわみ量演算部、２０……実張力算出
部、２１……絶対張力算出段階、２２……絶対張
力分布算出段階、２５……張力検出手段としての
ロードセル、３１……張力算出系、３２……記憶
手段としてのミル主幹盤、３３……演算手段、３
４……ローラ変形量検出手段としての非接触式位
置センサ。なお、図中、同一の符号は同一、又は
相当部分を示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧延材を圧延する圧延機と同圧延機で圧延さ
   れた上記圧延材に所要の張力を付勢しながら巻き
   取る巻取機との間に配設されて上記圧延材に当接
   することにより圧延材形状を検出する形状検出ロ
   ーラをそなえ、同ローラにかかる張力を検出する
   張力検出手段と、上記の圧延材およびローラに関
   する情報を記憶する記憶手段とが設けられるとと
   もに、上記張力検出手段によつて検出された張力
   値と上記記憶手段に記憶されている上記の圧延材
   およびローラに関する情報とに基づき上記ローラ
   のたわみ量を演算して演算された上記ローラのた
   わみ量により上記ローラによつて検出された圧延
   材形状の値を補正するための演算を行なう演算手
   段が設けられたことを特徴とする高精度圧延材形
   状検出装置。 ２ 圧延材を圧延する圧延機と同圧延機で圧延さ
   れた上記圧延材に所要の張力を付勢しながら巻き
   取る巻取機との間に配設されて上記圧延材に当接
   することにより圧延材形状を検出する形状検出ロ
   ーラをそなえ、同ローラにかかる張力による同ロ
   ーラの変形量を検出するローラ変形量検出手段
   と、上記の圧延材およびローラに関する情報を記
   憶する記憶手段とが設けられるとともに、上記ロ
   ーラ変形量検出手段によつて検出された変形量と
   上記記憶手段に記憶されている上記の圧延材およ
   びローラに関する情報とに基づき上記ローラのた
   わみ量を演算して演算された上記ローラのたわみ
   量により上記ローラによつて検出された圧延材形
   状の値を補正するための演算を行なう演算手段が
   設けられたことを特徴とする高精度圧延材形状検
   出装置。