JPH07306029A - 圧延ロールの形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧延ロールの形状を精度よく測定できる圧延
ロールの形状測定装置を提供する。 【構成】 圧延ロール１を胴長方向にシフトできる圧延
機の圧延ロールの形状測定装置において、圧延ロール１
の表面から一定距離だけ離し、かつ、圧延ロール１のシ
フト距離よりも短い間隔でロール胴長方向一列に配置さ
れた複数の距離センサ２ａ〜２ｅと、圧延ロール１のシ
フト量を測定するシフト量測器４と、シフト量測定器４
および複数の距離センサ２ａ〜２ｅからの情報に基づい
て圧延ロール１の形状を求める演算手段５とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は胴長方向にロールシフト
が可能な圧延ロールの形状を測定する圧延ロールの形状
測定装置に関する。

【０００２】

【従来技術】圧延ロールは圧延する毎に被圧延材と接触
する部分が摩耗し、そのまま圧延を続けると摩耗した形
状が被圧延材に転写されて厚さが不均一になる。特に、
製品の厚みを、その製品の板厚中最も薄い部位で保証す
る場合には歩留まりが悪くなるという問題がある。そこ
で、一般的には幅の広い被圧延材から徐々に幅の狭い被
圧延材を圧延するというパススケジュールを組むことに
よって、ロール摩耗の影響を最低限に抑え、かつロール
寿命を伸ばす工夫がなされている。さらに、最近では圧
延ロールを胴長方向にシフトさせて圧延時における圧延
ロールの被圧延材に接触する胴長方向の位置をずらすこ
とによって、圧延ロールの胴部全体をできるだけ均一に
摩耗させる技術が開発されている。さらにまた、昨今で
は上述のような圧延ロールの使用管理のみでなく、さら
なる品質の向上や歩留まりの向上を追求するために圧延
ロールを圧延機から取り外すことなく稼動中に圧延ロー
ルの胴長方向の形状を測定し、きめの細かい圧延制御や
圧延ロールの使用管理が必要になってきた。

【０００３】このような圧延ロールを圧延機から取り外
すことなく圧延ロールの胴長方向のプロフィールを測定
する方法を開示したものとして、例えば特開昭６０ー２
４７４１３号公報、特開昭６１ー１６２７１０号公報及
び特開昭６１ー１６７８１０号公報がある。特開昭６０
ー２４７４１３号公報に開示された方法は、３個の超音
波探触子等の非接触式位置センサをロール軸線に平行に
移動させることにより圧延機のロールプロフィールをオ
ンラインで計測するに際して、前記センサヘッドをロー
ル径及びロール中心高さ位置の変化に追従して水平方向
のベクトルと鉛直方向のベクトルとの合成ベクトル方向
に移動させることによりロール表面とセンサヘッドとの
隙間を所定の値に保持して計測をするというものであ
る。また、特開昭６１ー１６２７１０号公報に開示され
た方法は、圧延ロールに近接してロールの胴長方向に複
数個の非接触ギャップセンサを配置してロールとセンサ
間の間隙量を測定する方法において、母線形状が既知の
標準ゲージのプロフィールを適宜時刻に上記センサを用
いて測定することにより各ギャップセンサの零点を校正
し、圧延中に出力されるギャップセンサの信号レベルか
らロール表面形状の微小変化量を測定してロールのプロ
フィールを計測するというものである。

【０００４】さらに、特開昭６１ー１６７８１０号公報
に開示された方法は、移動方向に等間隔にて３個配置し
た距離センサを被測定物の表面に沿わせるようにして移
動させ、該距離センサがその配置間隔分移動する都度の
距離測定値を得、これに基づき被測定物の表面プロフィ
ールを測定する方法において、３個の内の任意の１個の
センサの前記被測定物の表面に接近、離反する方向への
変位量、前記距離センサに対する他の２個の距離センサ
各々の前記方向への首振り量がない場合の真の距離を未
知数とし、これらと前記距離測定値との関係を表す多数
の連立一次方程式を得、次いでこの連立一次方程式にお
いて、表面プロフィール測定のための基準線とべき直線
が一義的に定まるように、前記未知数の任意の２つの値
の組み合わせの内、前記真の距離と変位量、真の距離と
首振り量、変位量同士または変位量と首振り量の組み合
わせに掛かるつの値を０として、連立一次方程式を解く
ことにより被測定物の表面プロフィールを測定するとい
うものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６０ー２４７４１３号公報及び特開昭６１ー１６７８１
０号公報の方法は、胴長方向にシフトしない圧延ロール
の形状を測定することを目的に考案されたものであり、
胴長方向に非接触距離センサーを駆動させるための機構
を有しており構造が複雑で、かつ高価なものとなる。ま
た、特開昭６１ー１６２７１０号公報の方法ではロール
シフト中のがたつきが補正できないため形状測定に誤差
を生じるという問題点がある。

【０００６】本発明はかかる問題を解決するためになさ
れたものであり、胴長方向にシフトが可能な圧延ロール
の形状測定装置であって、簡易な構造で、かつ、精度よ
く圧延ロールの形状を測定できる圧延ロールの形状測定
装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る圧延ロール
の形状測定装置は、圧延ロールを胴長方向にシフトでき
る圧延機における圧延ロールの形状測定装置において、
ロール表面から一定距離だけ離し、かつ、前記圧延ロー
ルのシフト距離よりも短い間隔でロール胴長方向一列に
配置された複数の距離センサと、前記圧延ロールのシフ
ト量を測定するシフト量測定手段と、該シフト量測定手
段および前記複数の距離センサからの情報に基づいて前
記圧延ロールの形状を求める演算手段とを備えたもので
ある。

【０００８】また、 圧延ロールを胴長方向にシフトで
きる圧延機における圧延ロールの形状測定装置におい
て、ロール表面から一定距離だけ離し、かつ、前記圧延
ロールのシフト距離よりも短い間隔でロール胴長方向一
列に配置された複数の第１距離センサと、該第１距離セ
ンサのうちロール胴長方向の両端側に配置されたものと
圧延ロールの軸線に対して対称な位置に配置された第２
距離センサと、前記両端側に配置された第１距離センサ
と前記第２距離センサの情報に基づいて前記圧延ロール
のロール胴長方向の傾きを求め、該傾きと前記複数の第
１距離センサの情報とに基づいて前記圧延ロールの形状
を求める演算手段とを備えたものである。

【０００９】さらに、 圧延ロールを胴長方向にシフト
できる圧延機における圧延ロールの形状測定装置におい
て、伝播媒質を伝播する超音波を被測定物に照射し、該
被測定物からの反射波に基づいて距離を測定する距離セ
ンサを、圧延ロール表面から一定距離だけ離し、かつ、
前記圧延ロールのシフト距離よりも短い間隔でロール胴
長方向一列に複数個配置した圧延ロールの形状測定装置
であって、前記複数の距離センサのそれぞれに設置され
た第１基準距離反射体と、前記複数の距離センサと前記
圧延ロール表面との間であって、前記圧延ロールの軸線
に平行に設置された第２基準距離反射体と、前記第１基
準距離反射体の反射波に基づいて前記各距離センサにお
ける超音波の伝播速度を求め、該伝播速度を基準として
前記圧延ロールからの反射波に基づいて前記圧延ロール
までの距離を演算し、さらに前記第２基準距離反射体の
反射波に基づいて前記各距離センサの設置位置のづれ量
を求め、該づれ量に基づいて前記圧延ロールまでの距離
を補正する第１演算手段と、前記圧延ロールのシフト量
を測定するシフト量測定手段と、該シフト量測定手段お
よび前記第１演算手段の情報に基づいて前記圧延ロール
の形状を求める第２演算手段とを備えたものである。

【００１０】

【作用】上記のように構成された圧延ロールの形状測定
装置においては、複数の距離センサが圧延ロールのシフ
ト距離よりも短い間隔でロール胴長方向一列に配置され
ているので、圧延ロールがシフトすることによって、距
離センサ自体を移動することなく圧延ロール全長に亘っ
て距離センサと圧延ロールとの距離を測定することがで
きる。そして、シフト量測定手段が圧延ロールのシフト
量を測定し、演算手段が圧延ロールのシフト量と距離セ
ンサから入力される距離情報に基づいて圧延ロールの形
状を演算する。

【００１１】また、請求項２に記載の発明において、第
１距離センサと第２距離センサはロール胴長方向の両端
側に圧延ロールの軸線に対して対称な位置に配置されて
いるので、第１距離センサと第２距離センサによって圧
延ロールの両端部におけるずれ量を求めることができ
る。そして、演算手段はこの両端部のずれ量から圧延ロ
ールのロール胴長方向の傾きを求め、この傾きで第１距
離センサから得られる第１距離センサと圧延ロールとの
距離を補正して圧延ロールの形状を求める。

【００１２】さらに、請求項３に記載の発明において
は、各距離センサに設置された第１基準距離反射体から
の反射波に基づいて、伝播媒質の各状態における音速を
求めることができる。従って、各距離センサの伝播媒質
の状態変化があった場合にも、正確に距離測定ができ
る。また、圧延ロールの軸線に平行に設置された第２基
準距離反射体からの反射波に基づいて、各距離センサの
設置位置のづれ量を求めることができる。従って、各距
離センサの設置位置がずれた場合にもこのずれ量を補正
することができ、正確な距離測定ができる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例を説明する説明図で
ある。以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説明す
る。図１において、１は圧延ロール、２ａ、２ｂ、２
ｃ，２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇは圧延ロール１の周辺に配
置された水流超音波式の超音波距離計である。そして、
超音波距離計２ａ、２ｂ、２ｃ，２ｄ、２ｅは圧延ロー
ル１の胴長方向一方の側に圧延ロール１から所定の距離
だけ離れた位置に、圧延ロール１の胴長方向駆動側（以
下「ＤＲ側」という。）から圧延ロール１の胴長方向フ
リー側（以下「ＦＲ側」という。）に向かって２ａ、２
ｂ、２ｃ，２ｄ、２ｅの順で配置されており、各超音波
距離計間の間隔は圧延ロール１の胴長方向シフト量より
も小さくなるように設定されている。

【００１４】また、超音波距離計２ｆ、２ｇは図２に示
すように、圧延ロール１の中心軸に対してそれぞれ超音
波距離計２ａ、２ｅと対称な位置であって、かつ、それ
ぞれの距離測定方向が対向するように配置されている。
３は超音波距離計２ａ〜２ｇから入力される信号を処理
する信号公報処理装置、４は圧延ロール１のシフト量を
測定するシフト量測定器であり、一定のシフト量単位で
後述する演算装置５にパルス信号を出力する。５は信号
公報処理装置３及びシフト量測定器４からの情報に基づ
いて圧延ロール１の形状を演算する演算装置である。

【００１５】図３は超音波距離計２ａ〜２ｇの側面断面
図、図４は超音波距離計２ａ〜２ｇの正面図である。図
３、図４に基づいて超音波距離計２ａ〜２ｇの基本構造
を説明する。図３、図４において、２１は振動子、２２
は水流ノズルを有したホルダー、２３は接触媒質である
水の供給口、２４は線状の基準距離反射体である。水の
供給口２３から接触媒質となる水を供給してホルダー２
２の内部を満たし、かつ水流ノズルから噴射する。振動
子２１から発射された超音波は噴射された水を伝播して
基準距離反射体２４から前記超音波の一部が反射し、他
の超音波はホルダー２２の水流ノズル先端よりさらに遠
い位置に配置された反射体から反射する。このように基
準距離反射体２４を設けることによって、音響媒質の温
度変化などで音速が変化した場合にも、各温度における
音速をもとめることができ、音速の変化の影響による測
定誤差を抑えることができる。

【００１６】次に、上記装置の動作について説明する。
圧延ロール１を回転させながら図１中の矢印Ａ方向にシ
フトするとき超音波距離計２ａ〜２ｇは圧延ロール１の
胴部表面に超音波を発射してその反射波を受信する。そ
して、この受信信号は信号公報処理装置３に送られ、超
音波の発射から受信までの時間が圧延ロール１の胴部表
面までの距離に換算される。演算装置５はシフト量測定
器４からパルス信号が入力される毎に、信号公報処理装
置３から入力される胴部表面までの距離値とシフト量測
定器４から入力されるシフト量とから成る圧延ロール１
の胴長測定位置データを記憶し、これをロールシフト開
始から完了まで繰り返す。そしてロールシフト完了後、
各超音波距離計２ａ〜２ｅで測定された胴長測定位置デ
ータを、隣り合う超音波距離計で測定された各データ同
士を連ねることによって全胴長範囲の距離データとして
圧延ロール１の全胴長範囲の形状を求める。

【００１７】次に、圧延ロール１にがたつきが発生した
ときの補正の方法について説明する。図５は圧延ロール
１にがたつきが生じた場合のがたつき量の測定方法を説
明する説明図、図６はがたつき量を考慮して形状を補正
する補正方法を説明する説明図である。図５において、
図１と同一部分には同一符号が付してあり、また図中破
線で示した形状は圧延ロール１ががたついた際の形状を
示している。いま、圧延ロール１にがたつきが発生し
て、ＤＲ側の超音波距離計２ａ、２ｆによる測定地点で
ΔＤＲだけ超音波距離計２ａ側にずれ、ＦＲ側の超音波
距離計２ｅ、２ｇによる測定点でΔＦＲだけ超音波距離
計２ｇ側にずれた場合を想定して説明する。

【００１８】このとき超音波距離計２ａ、２ｆ、２ｅ、
２ｇで測定した圧延ロール１の胴部表面までの距離をそ
れぞれＬａ、Ｌｆ、Ｌｅ、Ｌｇとする。また、ＤＲ側で
がたつきがないときの超音波距離計２ａ、２ｆから圧延
ロール１の胴部表面までの距離をそれぞれｌａ、ｌｆと
すれば、ｌａ＝Ｌａ＋ΔＤＲ、ｌｆ＝Ｌｆ−ΔＤＲと表
現できる。同様に、ＦＲ側でがたつきがないときの超音
波距離計２ｅ、２ｇから圧延ロール１の胴部表面までの
距離をそれぞれｌｅ、ｌｇとすれば、ｌｅ＝Ｌｅ−ΔＦ
Ｒ、ｌｇ＝Ｌｇ＋ΔＦＲと表現できる。ここで、超音波
距離計２ａと超音波距離計２ｆおよび超音波距離計２ｅ
と超音波距離計２ｇは圧延ロール１の中心軸に対して対
称な位置に配置しているので、ｌａ＝ｌｆ、ｌｅ＝ｌｇ
である。以上の関係から、圧延ロール１のＤＲ側でのが
たつき量ΔＤＲは、ΔＤＲ＝（Ｌａ−Ｌｆ）／２、圧延
ロール１のＦＲ側でのがたつき量ΔＦＲは、ΔＦＲ＝
（Ｌｅ−Ｌｇ）／２として求めることができる。

【００１９】上記のようにＤＲ側、ＦＲ側でのがたつき
量ΔＤＲ、ΔＦＲが求まると、圧延ロール１を完全剛体
と仮定して、図６に示す補正直線を得ることができる。
この補正直線によって、超音波距離計２ａ〜２ｅで測定
した距離データを補正することによって、圧延ロール１
のがたつきによる誤差の発生を防止することができる。
なお、図５においてはＤＲ側、ＦＲ側でのがたつき量
ΔＤＲ、ΔＦＲがほぼ同程度で逆方向である場合を示し
ているが、がたつき量ΔＤＲ、ΔＦＲが異なる場合や、
がたつきの方向が同じ場合であってもよい。

【００２０】超音波距離計２ａ〜２ｇの設置される機構
部は、例えば熱などの影響による膨脹等することがあ
り、そのため超音波距離計２ａ〜２ｅ、または超音波距
離計２ｆ、２ｇの配置位置が測定中に初期設定位置より
ずれることが考えられる。そこで、以下にこの各超音波
距離計の配置のずれを補正する方法について説明する。
図７は超音波距離計２ａ〜２ｅおよび超音波距離計２
ｆ、２ｇの配置の直線性の補正を説明する説明図であ
る。図７において、６ａ、６ｂはそれぞれ超音波距離計
２ａ〜２ｅ、超音波距離計２ｆ、２ｇの超音波発射口か
ら所定の距離だけ離して配置された細線状の反射体であ
り、充分直線とみなせる程度に張力を加え、かつ、圧延
ロール１の軸線に平行になるように設置されている。

【００２１】まず、超音波距離計の取付時において、超
音波距離計２ａ〜２ｅのそれぞれと反射体６ａまでの距
離が同一になるように，また超音波距離計２ｆ、２ｇの
それぞれと反射体６ｂまでの距離が同一になるように各
超音波距離計の設置位置を調整し、この距離を初期値と
して記憶しておく。そして、圧延ロール１の胴長方向の
形状測定中において、適宜超音波距離計２ａ〜２ｅのそ
れぞれと反射体６ａまでの距離と超音波距離計２ｆ、２
ｇのそれぞれと反射体６ｂまでの距離を測定して上記の
初期値との差を求め、この値で超音波距離計２ａ〜２ｅ
および超音波距離計２ｆ、２ｇの配置の直線性のずれを
補正する。

【００２２】次に、上述のそれぞれの反射波の受信信号
の弁別方法について説明する。図８は受信信号の信号レ
ベルとゲート信号の関係を説明する説明図である。図に
おいて、Ｓａは超音波距離計２ａ〜２ｇに設置された基
準距離反射体２４からの反射波の受信信号、Ｓｂは反射
体６ａあるいは６ｂからの反射波の受信信号、Ｓｃは圧
延ロール１の胴部表面からの反射波の受信信号を示して
いる。反射波の受信信号の弁別は、各超音波距離計から
超音波発射後に反射波が受信されるべき時間範囲で図８
の如くゲート信号Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃを発生させ、このゲ
ート信号時間の範囲でしかも受信信号レベルがあらかじ
め設定した閾値以上の受信信号のみを有効にすることに
よって行う。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の距離センサを圧延ロールのシフト距離よりも短い間
隔でロール胴長方向一列に配置し、この複数の距離セン
サとシフト量とに基づい圧延ロールの形状を求めるよう
にしたので、距離センサ自体を移動することなく簡単な
構造で圧延ロール圧延ロールの形状を求めることができ
る。

【００２４】また、圧延ロールの両端部のずれ量から圧
延ロールのロール胴長方向の傾きを求め、この傾きで第
１距離センサと圧延ロールとの距離を補正して圧延ロー
ルの形状を求めるようにしたので、圧延ロールががたつ
いた場合でも圧延ロール形状を正確に求めることができ
る。

【００２５】さらに、各距離センサの伝播媒質の各状態
における音速を求めると共に、各距離センサの設置位置
のづれ量を求め、これらの値に基づいて圧延ロール形状
を演算するようにしたので、各距離センサの伝播媒質に
状態変化があった場合や各距離センサの設置位置にずれ
があった場合でも、圧延ロール形状を正確に求めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する説明図である。

【図２】実施例における超音波距離計の配置を説明する
説明図である。

【図３】実施例における超音波距離計の側面断面図であ
る。

【図４】実施例における超音波距離計の正面図である。

【図５】実施例における圧延ロールにがたつきが生じた
場合のがたつき量の測定方法を説明する説明図である。

【図６】実施例におけるがたつき量を考慮して形状を補
正する補正方法を説明する説明図である。

【図７】実施例における超音波距離計２ａ〜２ｅおよび
超音波距離計２ｆ、２ｇの配置の直線性の補正を説明す
る説明図である。

【図８】実施例における受信信号の信号レベルとゲート
信号の関係を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 圧延ロール ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ 超音波距
離計 ３ 信号処理装置 ４ シフト量測定器 ６ａ，６ｂ 反射体 ２４ 基準距離反射体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延ロールを胴長方向にシフトできる圧
   延機における圧延ロールの形状測定装置において、 ロール表面から一定距離だけ離し、かつ、前記圧延ロー
   ルのシフト距離よりも短い間隔でロール胴長方向一列に
   配置された複数の距離センサと、 前記圧延ロールのシフト量を測定するシフト量測定手段
   と、 該シフト量測定手段および前記複数の距離センサからの
   情報に基づいて前記圧延ロールの形状を求める演算手段
   とを備えたことを特徴とする圧延ロールの形状測定装
   置。
2. 【請求項２】 圧延ロールを胴長方向にシフトできる圧
   延機における圧延ロールの形状測定装置において、 ロール表面から一定距離だけ離し、かつ、前記圧延ロー
   ルのシフト距離よりも短い間隔でロール胴長方向一列に
   配置された複数の第１距離センサと、 該第１距離センサのうちロール胴長方向の両端側に配置
   されたものと圧延ロールの軸線に対して対称な位置に配
   置された第２距離センサと、 前記両端側に配置された第１距離センサと前記第２距離
   センサの情報に基づいて前記圧延ロールのロール胴長方
   向の傾きを求め、該傾きと前記複数の第１距離センサの
   情報とに基づいて前記圧延ロールの形状を求める演算手
   段とを備えたことを特徴とする圧延ロールの形状測定装
   置。
3. 【請求項３】 圧延ロールを胴長方向にシフトできる圧
   延機における圧延ロールの形状測定装置において、 伝播媒質を伝播する超音波を被測定物に照射し、該被測
   定物からの反射波に基づいて距離を測定する距離センサ
   を、圧延ロール表面から一定距離だけ離し、かつ、前記
   圧延ロールのシフト距離よりも短い間隔でロール胴長方
   向一列に複数個配置した圧延ロールの形状測定装置であ
   って、 前記複数の距離センサのそれぞれに設置された第１基準
   距離反射体と、 前記複数の距離センサと前記圧延ロール表面との間であ
   って、前記圧延ロールの軸線に平行に設置された第２基
   準距離反射体と、 前記第１基準距離反射体の反射波に基づいて前記各距離
   センサにおける超音波の伝播速度を求め、該伝播速度を
   基準として前記圧延ロールからの反射波に基づいて前記
   圧延ロールまでの距離を演算し、さらに前記第２基準距
   離反射体の反射波に基づいて前記各距離センサの設置位
   置のづれ量を求め、該づれ量に基づいて前記圧延ロール
   までの距離を補正する第１演算手段と、 前記圧延ロールのシフト量を測定するシフト量測定手段
   と、 該シフト量測定手段および前記第１演算手段の情報に基
   づいて前記圧延ロールの形状を求める第２演算手段とを
   備えたことを特徴とする圧延ロールの形状測定装置。