JPH07198368A - ロールプロフィール測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、鉄鋼の圧延ロール等ロールのプロフ
ィールを測定する方法および測定装置に関し、距離セン
サとロール表面の間隙を所定の値に正確にかつ、迅速に
設定する。 【構成】被測定ロールの直径および被測定ロールの設定
位置の情報を得て、その情報に基づいて、センサ取付け
台を所定の概略位置に配置し、概略位置に配置されたセ
ンサ取付け台に搭載された距離センサで被測定ロール表
面までの距離を測定し、各距離センサの出力に基づい
て、センサ取付け台を所定位置に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼の圧延ロール等ロ
ールのプロフィールを測定する方法および測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼などの圧延工程で用いられる圧延ロ
ールの軸方向の表面形状分布すなわちロールプロフィー
ルは、被圧延材の加工熱による熱膨張や被圧延材との摩
擦による変形などにより刻一刻と変化する。このロール
プロフィールは被圧延材の形状に多大の影響を及ぼすた
め、オンラインあるいはインラインでこの変化を測定
し、その測定値に基づいてロールベンディング力やロー
ル冷却水量などを適切な値に制御することが重要であ
る。

【０００３】ロールプロフィールの測定方法としては、
一般に、センサ取付け台をロール軸とほぼ平行に配置
し、この取付け台に搭載した複数の距離センサでロール
表面までの距離を測ってロールフィールを求める方法が
知られている。使用する距離センサとしては、ロールが
高温であり、かつ高速回転することから、非接触式の距
離センサが望まれ、本発明者らが特公平４−３３３６５
号公報で提案した水柱式超音波距離センサなどが好適で
ある。

【０００４】ところでこうした非接触式距離センサでロ
ールプロフィールを測定する場合、距離センサとロール
表面の距離が大きいとセンサの感度が低下し、逆にこれ
が小さいと圧延機の振動等によりセンサがロール表面に
接触してロールあるいはセンサを損傷する危険が生じ
る。従って各距離センサとロールの間隙は、所定の値
（前記の水柱式超音波距離センサの場合、約５ｍｍ）に
正確に設定する必要がある。この設定は、少くとも、ロ
ール交換の度に必要であるが、近年圧延ロールを水平面
内で微小角度だけ回転させて被圧延材の寸法精度向上を
図るいわゆるロールクロス圧延が普及してきており、こ
の場合、ロールクロスを行なう毎に設定するのが適当で
ある。

【０００５】距離センサをロール表面に近接した正確な
位置に配置する方法としては、例えば特公平４−３４６
８３号公報に記載されているように、センサ取付け台の
両端部に接触ロールを設け、これをロール両端部表面
（ロール基準面）に接触させることにより所定の間隙に
設定する方法や、例えば特公平４−１０９６９号公報に
提案されているように、距離センサをロール表面に徐々
に接近させながら距離センサとロール表面の間隙を距離
センサで自己検出して設定する方法等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来法には次のような問題点があり、このため正確な間
隙設定ができず、ロールプロフィール測定精度の低下あ
るいは距離センサとロール表面の接触トラブルを生じる
可能性があった。すなわち接触ロールを用いる方法で
は、被測定用ロールが高速で回転しているため接触ロー
ル表面が摩耗し、これが間隙設定誤差になるという問題
があった。

【０００７】上述の、特公平４−１０９６９号公報で提
案されている方法では、（１）距離センサをロール表面
に徐々に接近させる過程における、両者の間隙が大きい
ときに、距離センサ出力に測定誤差を生じて既に正しい
間隙まで近づいたものと誤検出するなど、間隙を誤設定
してしまうという問題があった。ロールプロフィール測
定には数μｍ以下の測定精度を有する距離センサが必要
であり、この種のセンサでは測定レンジを広くすると測
定誤差が大きくなるため、この問題は不可避的なもので
ある。またこの方法では、（２）間隙設定に多大の時間
を有する。（３）距離センサの配列とロールとの平行度
が悪いと全ての距離センサをロール表面に対して所定の
間隙に設定することができないため、特に前述のロール
クロス圧延ミルなどでは、最端部の距離センサの間隙設
定精度が悪くなり、これがロールプロフィール測定精度
の低下を招くという問題があった。

【０００８】本発明は、以上のような問題点を解決し、
距離センサとロール表面の間隙を所定の値に正確に、か
つ、迅速に設定し、高精度のロールプロフィール測定を
可能にする方法、およびその方法の実施に好適な装置を
提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のロールプロフィール測定方法は、複数の距離センサ
を搭載したセンサ取付け台を被測定ロールの軸とほぼ平
行に配置し、これら複数の距離センサで被測定ロール表
面までの距離を測定し、これら距離センサの出力に基づ
いて被測定ロールの軸方向のプロフィールを求めるロー
ルプロフィール測定方法において、 （１）被測定ロールの直径および該被測定ロールの設定
位置の情報を得て、該情報に基づいて、センサ取付け台
を所定の概略位置に配置する概略配置工程 （２）概略位置に配置されたセンサ取付け台に搭載され
た距離センサで被測定ロール表面までの距離を測定する
配置位置調整用測定工程 （３）各距離センサの出力に基づいて、センサ取付け台
を所定位置に配置する精密配置工程 （４）所定位置に配置された距離センサで、ロールプロ
フィールを求めるための距離測定を行なう距離測定工程 を備えたことを特徴とするものである。

【００１０】ここで、上記配置位置調整用測定工程と上
記精密配置工程は、必要に応じて複数回繰り返してもよ
い。また上記本発明のロールプロフィール測定方法の実
施に好適に採用し得る本発明のロールプロフィール測定
装置は、被測定ロールの軸とほぼ平行に配したセンサ取
付け台と、このセンサ取付け台に搭載した複数の距離セ
ンサと、これら複数の距離センサの出力に基づいて被測
定ロールの軸方向のプロフィールを算出するプロフィー
ル演算手段とを備えたロールプロフィール測定装置にお
いて、 （１）センサ取付け台を、センサ取付け台の被測定ロー
ルの軸の延びる方向の各端と被測定ロール表面との間の
各距離が互いに独立に調整されるように、被測定ロール
と接離する方向に移動させるセンサ取付け台移動機構 （２）被測定ロールの直径および被測定ロールの設定位
置の情報を入力し、その情報に基づいて、センサ取付け
台が所定の概略位置に配置されるようにセンサ取付け台
移動機構を制御するとともに、概略位置に配置されたセ
ンサ取付け台に搭載された距離センサの出力に基づい
て、センサ取付け台が所定位置に配置されるようにセン
サ取付け台移動機構を制御する制御手段 を備えたことを特徴とする。

【００１１】ここで、上記本発明のロールプロフィール
測定装置において、距離センサの、被測定ロールを横切
る方向の角度を調整するセンサ角度調整機構を備え、上
記制御手段により、センサ取付け台移動機構を制御する
と共に、上記情報に基づいて、距離センサが被測定のロ
ールの軸を睨むように、上記センサ角度調整機構を制御
することが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明によれば、以下の手順（１）〜（５）に
よって、各距離センサとロール表面の間隙設定を迅速か
つ正確に行なった後、ロールプロフィールを測定するよ
うにしたため、非常に高精度の測定値を得ることができ
る。また距離センサとロール表面の間隙を小さくしすぎ
て、距離センサがロール表面に接触するトラブルを回避
することができる。

【００１３】（１）被測定ロールの直径およびロール位
置（ロールの高さ位置および水平方向の傾き）から、現
在の各距離センサとロール表面の相対的位置を計算す
る。ロール直径およびロール位置の値は、例えば圧延操
業を制御・管理するコンピュータ等から得ることができ
る。また各距離センサの位置は、センサ取付け台を移動
する機構に取付けた位置センサ等により把握することが
できる。

【００１４】（２）（１）の計算値に基づいて各距離セ
ンサとロール表面の間隙が予め定められた所定の値に概
略なるように、センサ取付け台移動機構によりセンサ取
付け台をロール表面に接近・後退させる方向に移動す
る。間隙の設定値としては、前記の水柱式超音波距離セ
ンサを用いた場合、４〜７ｍｍ程度が適当である。この
ようにして、センサとロールの間隙をおよそ所定の値に
なるように設定することによって、（ａ）設定時間の高
速化が図れる、（ｂ）下記の（４）における正確な間隙
の設定時に、距離センサの測定レンジ外れに起因する設
定誤差によるミスを防止できる、といった利点がある。
したがって距離センサとロール表面の間隙をを小さくし
すぎて、距離センサがロール表面に接触するトラブルを
起こす危険もなくなる。

【００１５】（３）上記（２）を行なうとともに、好ま
しくは、（１）の計算値に基づいて各距離センサの指向
方向がロール表面の法線方向に一致するように、センサ
角度調整機構によりセンサをロール軸と平行な回転軸の
廻りに回転させる。距離センサの指向方向とロール表面
の法線方向が一致しないと、距離測定精度が低下するた
め、このようなセンサの「芯合わせ」を行なうことが好
ましい。

【００１６】（４）前記複数の距離センサによりロール
表面までの距離を測定し、各距離センサとロール表面の
距離分布を検出する。最も簡便な方法としては、ロール
軸方向両端付近の距離センサ各１個による距離測定値か
らセンサ取付け台とロール表面間の距離分布を幾何学的
な計算によって求める方法がある。また例えば数個の距
離センサ各々でロール表面までの距離を測定し、その測
定値に最小二乗法を適用する等して、各距離センサとロ
ール表面の距離分布を求めることも可能である。

【００１７】（５）（４）で求めた距離分布測定値に基
づいて、センサ取付け台をセンサ取付け台移動機構によ
り移動させ、各距離センサとロール表面間の距離分布を
所定の値に設定する。この距離分布はロール軸方向で一
定（すなわち、センサ取付け台とロール表面が平行）と
は限らないため、センサ取付け台をロール表面に接近・
後退させるセンサ取付け台移動装置の操作アームは、ロ
ール軸方向の相隔たる２カ所に設け、センサ取付け台と
ロール表面との平行度ずれも正確に補正できるようにす
るのが望ましい。

【００１８】各距離センサとロール表面との距離分布に
関して、上記（１）〜（３）でおよその設定を行い、上
記（４）〜（５）で詳細に設定を行なうことにより、高
精度のロールプロフィール測定が可能になる。なお、上
記（４）〜（５）の手順を２回以上繰り返すことによ
り、距離分布の設定をより正確にできる可能性がある。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図
１，図２は、本発明によるロールプロフィール測定装置
の一実施例の、それぞれ平面図および側面図である。本
例では、５個の距離センサ２ａ〜２ｅを搭載したセンサ
取付け台３が圧延ロール１のほぼ水平方向位置に設置さ
れている。

【００２０】このセンサ取付け台３は、２本の油圧シリ
ンダなどの操作アーム４ａ，４ｂを有するセンサ取付け
台移動装置４によって、圧延ロール１に接近・後退でき
るようになっている。操作アーム４ａ，４ｂは独立に作
動可能であり、センサ取付け台３とロール表面の平行度
のずれを修正することができる。また、センサ取付け台
３は、ロール軸と平行な回転軸６（図２参照）の廻りに
センサ取付け台回転装置７により回転できるようになっ
ている。

【００２１】制御装置８は、図示しないデータ記憶装置
からロールの直径およびロールの位置の情報を読み込
み、またセンサ取付け台移動装置４およびセンサ取付け
台回転装置７より現在のセンサ取付け台３の位置および
回転角度を読み込み、これらにより距離センサ２ａ〜２
ｅとロール１の表面との相対的位置および相対的角度を
算出する。そして制御装置８では、その算出値に基づい
て距離センサ２ａ〜２ｅとロール１の表面との間隙が所
定の概略間隙となるようにセンサ取付け台移動装置４を
制御し、またそれとともに、距離センサ２ａ〜２ｅがロ
ール１の回転軸の方向を睨むようにセンサ取付け台回転
装置７を制御する。

【００２２】その後、距離演算装置５では距離センサ２
ａ〜２ｅの出力から、これらの距離センサとロール表面
との間の距離分布を算出し、これが所定の間隙値になる
ように、センサ取付け台移動装置４の操作アーム４ａ，
４ｂの移動量を算出する。この算出された値は、制御装
置８に入力され、センサ取付け台移動装置４はその算出
値に応じてセンサ取付け台３をロール表面に接近・後退
させる。

【００２３】このようにしてセンサ取付け台３を所定の
正確な位置に配置した後、距離センサ２ａ〜２ｅによ
り、ロールプロフィール算出のための距離測定を行な
う。各距離センサ２ａ〜２ｅの出力は距離演算装置５に
入力され、距離演算装置５では入力された、各距離セン
サ２ａ〜２ｅの出力に基づいてロールプロフィールが算
出される。

【００２４】図３は本発明による距離センサのロール表
面への位置合せ過程の一例を示すものである。図中、〇
印は５個の距離センサ２ａ〜２ｅの測定結果を、また●
印は設定すべきロール表面までの距離を、それぞれ示
す。直線Ｌは５個の〇点から最小二乗法で求めたもので
あり、本例では、センサ取付け台移動装置４の操作アー
ム４ａ，４ｂを各々距離ｄ１，ｄ２だけ移動させること
により、所定の間隙値に設定することができる。

【００２５】尚、本例では距離センサの数は５個である
が、２個以上でさえあれば距離センサの数は制限されな
い。またセンサ取付け台の移動量の決め方も本発明の趣
旨を外れない他法であっても差し支えない。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、複数の距離センサとロール
表面の間隙設定を、ロール直径およびロール位置に関す
る情報に基づいて粗設定した後、いくつかの距離センサ
による自己検出値に基づいて微設定し、その後ロールプ
ロフィールを測定するようにしたため、各距離センサに
よる距離測定誤差が低減し、高精度のロールプロフィー
ルが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロールプロフィール測定装置の一実施
例を示す平面図である。

【図２】本発明のロールプロフィール測定装置の一実施
例を示す側面図である。

【図３】本発明による距離センサのロール表面への位置
合せ過程の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 圧延ロール ２ａ〜２ｅ 距離センサ ３ センサ取付け台 ４ センサ取付け台移動装置 ４ａ，４ｂ センサ取付け台移動装置の操作アーム ５ 距離演算装置 ６ センサ取付け台の回転軸 ７ センサ取付け台回転装置 ８ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 文彦 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 後藤 義人 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 竹中 久雄 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 木村 智明 茨城県日立市幸町３−１−１ 株式会社日 立製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の距離センサを搭載したセンサ取付
   け台を被測定ロールの軸とほぼ平行に配置し、これら複
   数の距離センサで被測定ロール表面までの距離を測定
   し、これら距離センサの出力に基づいて被測定ロールの
   軸方向のプロフィールを求めるロールプロフィール測定
   方法において、 被測定ロールの直径および該被測定ロールの設定位置の
   情報を得て、該情報に基づいて、前記センサ取付け台を
   所定の概略位置に配置する概略配置工程と、 概略位置に配置された前記センサ取付け台に搭載された
   距離センサで被測定ロール表面までの距離を測定する配
   置位置調整用測定工程と、 各距離センサの出力に基づいて、前記センサ取付け台を
   所定位置に配置する精密配置工程と、 前記所定位置に配置された距離センサで、前記プロフィ
   ールを求めるための距離測定を行なう距離測定工程とを
   備えたことを特徴とするロールプロフィール測定方法。
2. 【請求項２】 前記配置位置調整用測定工程と前記精密
   配置工程を、複数回繰り返すことを特徴とする請求項１
   記載のロールプロフィール測定方法。
3. 【請求項３】 被測定ロールの軸とほぼ平行に配したセ
   ンサ取付け台と、このセンサ取付け台に搭載した複数の
   距離センサと、これら複数の距離センサの出力に基づい
   て被測定ロールの軸方向のプロフィールを算出するプロ
   フィール演算手段とを備えたロールプロフィール測定装
   置において、 前記センサ取付け台を、該センサ取付け台の被測定ロー
   ルの軸の延びる方向の各端と被測定ロール表面との間の
   各距離が互いに独立に調整されるように、被測定ロール
   と接離する方向に移動させるセンサ取付け台移動機構
   と、 被測定ロールの直径および該被測定ロールの設定位置の
   情報を入力し、該情報に基づいて、前記センサ取付け台
   が所定の概略位置に配置されるように前記センサ取付け
   台移動機構を制御するとともに、概略位置に配置された
   前記センサ取付け台に搭載された距離センサの出力に基
   づいて、前記センサ取付け台が所定位置に配置されるよ
   うに前記センサ取付け台移動機構を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とするロールプロフィール測定装
   置。
4. 【請求項４】 前記距離センサの、被測定ロールを横切
   る方向の角度を調整するセンサ角度調整機構を備え、 前記制御手段が、前記センサ取付け台移動機構を制御す
   ると共に、前記情報に基づいて、前記距離センサが被測
   定のロールの軸を睨むように、前記センサ角度調整機構
   を制御するものであることを特徴とする請求項３記載の
   ロールプロフィール測定装置。