JPS58218326A - 圧延機の圧延荷重検出方法 - 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】 本発明は板厚制御用のデータ等として用いる圧延機の圧
延荷重を検出する方法に関するものである〇 一般に圧延機における板厚制御は圧延荷重、ロール圧下
位置、圧延機への入側板厚データ等に基きゲ・−ジメー
タ式に従い圧延機出側の板厚を算出し、予め定めた目標
値との差を求め、この差を解消すべく、圧延荷重、ロー
ル圧下位置等を修正することによって行っている。　　
゛ ところで上述の如く制御データとして用いられる圧延荷
重の測定は従来第１〜３図に示す如くに組込んだロード
セルによって行っている。第１〜３図は夫々圧延荷重測
定用のロードセルの組込み位置を示す圧延機の模式的側
面図であり、図中１はハウジング、２ｕ、２ｄはワーク
ロール、３ｕ。

３ｄはバックアップロール、４は圧下スクリュ、４′は
油圧シリンダ、５ａ＊　５’ｂｇ　５’ｃはロードセル
を示している。ワークロール２ｕ、２ｄ、バックアップ
ロール３ｕ、３ｄは夫々両端部をロールチョック２　ａ
　＊　２　ｂ　＊　３　ａ　＋　３　ｂ　（図面にはい
ずれも片側のみ表われている）を介してハウジング１の
ボスト部１ａ、ｌａに夫々所要の範囲内で上。

上移動可能に配設され、第１，２図に示す圧延機にあっ
ては圧下スクリュ４にて、また第３図に示す圧延機にあ
らては油圧シリンダ４’にて夫々圧下位置を調節される
ようにして□ある副圧下スクリュ４Ｕ′ハウジング１の
上盤を通して上側のパック享ツブ四−ル３ｕのロールチ
ョック３ａに連繋され、また油圧シリンダ４′はハウジ
ング１の下盤を通して下側のバックアップロール３ｄの
ロールチョック３ｂに夫々連繋されておシ、−各バック
アップロール３ｕ又は３ｄを対応する他のバックアップ
ロール３ｄ又は３ｕに対して遠近移動させ、圧下位置を
調節するようになっている。

ロードセル５ａ、５ｂ、５ｃは被圧延材に加えられるべ
き圧延荷重を検出するためのものであって、ロードセル
５ａは第１図に示す如く圧下スクリュ４と上ロールチョ
ック３ａとの間に、またロードセル５ｂは第２図に示す
卯＜ハウジング１の下盤とロールチョック３ｂと、ｑＤ
間に、更にロードセル５ｃは第３図に示す如く油圧シリ
ンダ４′のロンドとロールチョック３ｂとの間に夫々介
装せしゎＩｐ：ｈ−Ｃい、。　　　　： ：：。

ところで被圧延材に加えら五る圧延荷重は第１゜２図に
示す圧延機にあっては圧下スクリュ４、上ロールチョッ
ク３　ａ、　／（ツクアップロール３ｕ１ワークロール
２ｕを経て、また第３図に示す圧延機にあっては油圧シ
リンダ４′、下ロールチョック３ｂ１バツクアツプロー
ル３ｄ、’７−１０−ル２ｄを経て夫々第１〜３図に二
点鎖線で示す糸路１ｐ。

２ｐ、３ｐで加えられる。ところが、途中には各部材の
弾性的影響、或いはハウジングボス）ｆａｔｌａとロー
ルチョック３ａ、３ｂとに作用する摩擦力等に起因する
作用力が発生し、この作用力が上記二点鎖線で示す糸路
とは別の一点鎖線で示す如き分路１　ｐ’ｓ　２　Ｐ’
、３　ｐ’を形成す、る。このため、例えば第１図に示
す如き圧延機にあっては被圧延材に作用する圧延荷重、
即ち両ワークロール２ｕ。

２ｄをその系路中に含む作用力は糸路１ｐＫて加えられ
るもののみであって、分路１　ｐ／を経て加えられる作
用力は圧延荷重として作用しないにもかかわらず、ロー
ドセル５ａが圧下スクリュ４と上ロールチョック３ａと
の間に介装されている結果、糸路１ｐ１分路１ｐ′のい
ずれを経て加えられる作用力をも検出する結果、被圧延
材に加えられる実圧延荷重よりも分路１ｐ′を経て加え
られる作用力だけ大きな圧延荷重を検出することとなシ
、検出圧延荷重に誤差を生じることとなる。

また第２図に示す圧延機にあっては被圧延材に作用する
実圧延荷重は糸路２ｐ１分路２ｐ′を経て加えられる作
用力の和であるべきところ、ロードセル５ｂによっては
糸路２ｐによる作用力のみしか捉えられないため実圧延
荷重よシも小さい圧延荷重を検出することとなり、同様
に分路２ｐ′を経て加えヤれる作用力相当分が誤差とな
る。第３図に示す圧延機における場合も同様であり、被
圧延材に加えられるべき実圧延荷重は糸路３ｐを経て加
えられる作用力のみであるところ、ロードセル５ｃは分
路３ｐ′を経て加えられる作用力をも捉えるため、実圧
延荷重よりも大きな圧延荷重を検出してしまうこととな
るのである。しかも上述した第１〜３図に示す圧延機に
おいて生ずる分路ｌｐ／。

２　Ｐ／　、　ａ　ｐ／が、例えばハウジングポストｌ
ａ、　ｌａトロールチョック３ｍ、３ｂとの摩擦力に依
るものとした場合、圧下スクリュ４＞油圧シリンダ４′
による圧下位置の調４節がワークロールａｕ、３ｄを相
接近させる向きに行われるとき゛、　或いは逆にワーク
ロール３ｕ、３ｄを相離反させる向きに行うときは摩擦
力がこれを妨げる向きに作用する結果、誤差が増幅され
ることとなる。

これを具体的に示したのが第４図（イ）、（ロ）である
。

第４図（イ）、←）は両ワークロール２ｕ、２ｄ同士を
直接転接させる、所謂ロールキツス状態で圧下位置調節
を行って、圧下量を増大してゆく過程と、圧下量を減じ
てゆく過程における荷重出力の検出結果を示すグラフで
あり、第４、図（ａ）は第１図に示す圧延機、即ち圧下
位置調節手段がハウジング１の頂部側に設けた場合を、
また第４図（ｂ）は第３図に示す圧延機、即ち圧下位置
調節手段がハウジング１の底部側に設けた場合の結果で
ある。第４図（ａ）についてみるど圧下量を増してゆく
過程に比して圧下量を減じていく過程では同一圧下量に
対して荷重出力が低く現れる。これはロールチョックと
ミルハウジングとの間の摩擦（圧延荷重をかけた場合に
ミルハウジング側柱が内側へ撓むことに因って発生する
）によるものであって、圧下量を減じる過程では上側の
ロールチョックに対して圧延材側から加わる力の一部が
上記摩擦によりミルハウジング側柱に伝えられ、その分
だけ圧下スクリュとロールチョックとの間に配設した検
出器に加わる荷重が減じるためであ、る。

−下側のロールについては第４図（ｂ）に示すように逆
に圧下量を減じる過程の方が高く現れる。これは圧下装
置が上ロール側にあって、圧下量を減じる過程では下ロ
ールの上方への戻りが摩擦により影響を受けるためであ
る。而してゲージメータ厚の計算には圧延荷重をミルス
プリング量の計算のために用いるが、第４図（ａ）　、
　（ｂ）　Ｋ示すように圧下量を増大する過程と減少す
る過程とで圧延荷重−圧下量の対応関係が異るので、こ
のミルヒステリシスの分だけ誤差要因が含ま：れること
になる。

例えば第４図（ａ）に示す如き櫨ルヒステリシスが存在
する場合において、真の・ミル剛性曲線が一点鎖線の如
く表わされるものと１峯ると、圧下スクリュ４にてΔＳ
の圧下量調節が行われたとすると、ワークロール２ｕｅ
　２ｄによシ被圧延材に加えられる実圧延荷重変動量は
ΔＰであるが、ロードセル５ａにて放出される見かけ上
の荷重変動量は最大でΔＰＩとなり、圧延荷重に（ΔＰ
Ｉ−ΔＰ）の誤差が生じることとなる。

いま上記各圧延荷重の変動に伴う圧下位置調節量を求め
ると下記＋１１　、　（２１式の如くになる。

実圧延荷重に基ずく実際に必要とする圧下位置調節量Δ
Ｓは 但し　αニスケールファクタ Ｍ：ミル剛性 となυ、またロードセル５ａの出力に基ずく圧下位置調
節量ΔＳ′は となり、圧下位置調節量に（ΔＳ−ΔＳｌ）の差、換１
１ 言すれば（ΔＰ−〜゛Δｐｌ）に相当する誤差を生ずる
こととなシ、異常振動を伴った圧下応答となって、正確
なゲージメータ制御が得られなくなる。

本発明者は上述した如きミルヒステリシスの影響を排除
するための実験研究を行った結果、ロードセルを前記第
１〜３図に示す如く、圧下スクリュと上、下ロールチョ
ックとの間に介装する代わシに圧延機の外殻を構成する
ご・ウジング１のポスト部１ａ、ＩＢに付設し、その歪
量の検出値に基き圧延荷重を測定するのが、ミルヒステ
リシスの排除に極めて有効であること、またポスト部１
ａ。

１ａに対するロードセルの付設位置を圧下位置調節手段
の設置位置に応じて特定することにより、圧延荷重の検
出精度が一層向上し得ることを知見した。

第５図は第１．２図に示す如くハウジングの頂部側に圧
下位置調節手段たる圧下スクリュを備える構造の圧延機
におけるハウジングポストの上。

下方向の各部の位置と、各位置におけるミルスプリング
量（Δｐｌ／ΔＰ）との関係を′示すグラフであシ、横
軸にハウジングポストの位置を、縦軸にミルヒステリシ
ス量をとって示しである。このグラフから明らかな如く
上ロールチョック中央からハウジングボトム迄の間にお
いてミルヒステリシス量が極めて小さくなっていること
が解る。なおグラフとして具体的には示していないが、
圧下位置調節手段をハウジングの下方に設置する構造の
圧延機においては前記第５図に示すグラフは左。

右が逆向きの状態、即ち下ロールチョックからスタンド
トップ迄の間でミルヒステリシスが極めて小さくなるこ
とが確認された。

本発明はかかる知見に基きなされたものであって、その
目的とするところは上、下に対置した圧延用ロールにお
ける上側のロール又は子側のロールを上、下移動調節す
る圧下位置調節手段を備えだ圧延機において、圧下位置
調節手段側めロールのロールチョック位置を含むこれよ
りも圧下位置調節手段側と反対側におけるハウジングポ
スト部分の歪量を１又ｉ複数個所にて検出し、この検出
値に基いて圧延荷重を求めることを特徴とす乞圧延機の
圧延荷重検出方法を提供するにある。

以下本発明を２段式の圧延機に適用した状態を示す図面
に基き具体的に説萌する。第１図は本発゛明に係る圧延
機の圧延荷重検出方法（以下本発明方法という）の実施
状態を示す模式的側面図であり、図中１１はハウジング
、１２ｕ、１２ｄはワークロール、１３は圧下スクリュ
、１４は圧下モータ、Ｂは被圧延材を示して坏る。各ワ
ークロー“　ル１２ｕ、１２ｄはその両端部（図面には
一端部のみ表われている）を夫々ロールチョック１２ａ
。

１２ｂに軸支されており、この各ロールチョック１２ａ
、１２ｂを介してノ１ウジングポスト１１ａ。

１１ｄ間に上、下移動可能に支持され、また上側のロー
ルチョック１２ａはノ１ウジングトップ、即ち上盤を貫
通させた圧下スクリュ１３に連繋され、該圧下スクリ″
Ｌ１３と連繋するモータ１４の正。

逆回転によって下側のロールチョック１２ｂに対して、
換言すれば上ワークロール１２ｕを下ワークロール１２
ｄに対して遠近移動せしめるようにしである。　　　　
　　　　’Ｉ’ｌ、ｌ、ｊｌ。

１５はロード−セルであ２て８、上ロールチョック１２
ａの上下方向の略中央部と対応する位置及びそれよりも
下方であって、ノーウジング１の下盤近傍に至る迄の７
１ウジングボス）　ｌｌａ　、　ｌｌａ表面に、上、下
方向に所要の間隔を隔てて一直線状に配列固定されてお
り、夫々出力信号を演算制御部１６に入力するようにし
である。ロードセル１５の固定位置は上述の如く圧下ス
クリュ１３がハウジング１の頂部側に位置するときは第
５図に示すグラフからも明らかな如く、上ロールチョッ
ク１２ａからハウジングボトム、即ち下盤布の間であれ
ばハウジングボス）　ｌｌａ　、　ｌ１ｇのいずれの位
置であってもミルヒステリシスの影響を低く抑制し得る
こととなる。

演算制御部１６は前記各ロードセル１５の検出出力（歪
量ε）を読み込み、その平均歪量ｉを算出し、これに基
にて圧延荷重Ｐを求め、圧下位置検出器１８から・読み
込んだ現に設定されている圧下位置Ｓとに基；いて下記
（３）式に従い、圧延機出側板厚りを算出す邊。

ｈ　＝　ｓ　＋　ｔ　ｒｉ、　　　　　　　　　　　　
　　・・・（３）但し　ｆ　（Ｐ）　：ミルスプリング
量ｆψ）　＝に−７７： 次いで上記算出値りと予め定めだ目標板厚値ｈ０との差
Δｈを求め、この差を零とするに必要な圧下位置の調節
量ΔＳを求める。なおとのΔＳのゲインが高過ぎて板の
平坦度に悪影響を与えるおそれがある場合には圧下位置
変更具ΔＳを下記（４）式で与える。

ΔＳ＝−α・に・　Δε　　　　　　　　　　・・・（
４）但し　０〈α≦１ 圧下位置ΔＳが演算されると、これに相応する電気信号
演算制御部１７から圧下モータ１４に発せられ、該圧下
モータ１４の駆動によって圧下スクリュ１３がΔＳだけ
変更されることとなる。なおこの変更量ΔＳは圧下位置
検出器１８力こら入力される圧下位置データに基いてフ
ィートノ（ツクｆＩＩＪ御される。

第７図は本発明を４段圧延機であって、圧下位置調節手
段たる油圧シリンダを）１ウジング底部ｇｌｌｌに配し
た構造の圧延機に適用した場合を示している。図中２１
はノ１ウジング、２２　ｕ　ｔ　２２　ｄはワークロー
ル、２３ｕ、２３ｄはノ（ツクアップロール、２４Ｉは
油圧シリンダ、２５はロードセルを示している。各ワー
クロール２２ｕ、２２ｄ、バツクアツプロール２３ｕ、
２３ｄの両端部（図面には片側のみ表われている）をロ
ールチョック２２ａ。

２２ｂ、２３ａ、２３ｂに軸支され、これらロールチョ
ック２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３に＋を介してハウジ
ング２１のポスト部２１ａ、２１．ａ間に上、下移動可
能に配設されている。下側のバックアップロール２３ｄ
用のロールチョック２３ｂには前記油圧シリンダ２４′
のロンドが連結されておシ、該油圧シリンダ２４′の駆
動によって、上。

下移動せしめられるようになっている。

そして各ロードセル２５は下側のバックアップロール２
３ｄのロールチョック２３ｂの上、下方向の略中央部に
相応する位置から、ハウジング１の土壁近傍に至る間の
ハウジングポスト部２１ａ。

２１ａの表面にキ、下方向に所要の間隔を隔てて一線状
に配列固定されている。２６は演算制御部であって、各
ロードセル２５の検出信号（歪量εに相当する信号）を
読み込み、その平均歪量１を算出し、これに基いて圧延
荷重Ｐを求め、図示しない圧下位置調節器から読み込ん
だ現に設定されている圧下位置Ｓとに基いて前記（３）
式に従い圧延機出側の板厚りを算出する。この算出値り
と目標板厚値ｈ０との差Δｈを求めこれを解消するに必
要な圧下位置調節量ΔＳを求め、これに相応した信号を
油圧シリンダ２４′に発してそのピストンロンドの伸縮
調節を行い圧下位置を設定する。

以上の如く本発明方法にあってはロールチョックとハウ
ジングポストとの間に生ずる摩擦によるヒステリシスを
可及的に低減し得て圧延荷重を正確に検出出来、これを
制御データとして用いる板厚制御精度の向上も図れるな
ど、本発明は優れた°　効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

七 第１．２．３図は従来の圧１紘様におけるロードセルの
配置と・・ウジングに発塵する力の糸路を示ｆＢＥ［ｍ
。□Ｉｇ、□４　Ｅ　（（：ｔ”＞”）、（。５．、剛
性、線におけるヒステリシスを示すグラフ、第５図は）
１ウジングポストの各位置におけるミルヒステリシス量
を示すグラフ、第６図は本発明を２段式圧延機に適用し
た状態を示す圧延機の模式的側面図、第７図は本発明の
他の実施状態を示す圧延機の模式的側面図である。 １１．２１・・・ハウジング　ｌｌａ、２１ａ・・・ハ
ウジングボスト　１２ｕ、１２ｄ、２２ｕ、２２ｄ　・
・・ワークロー”　　１２　ａ　ｅ　１２　ｂ　＊　２
２　ａ　ｔ　２２　ｂ　・・・ロールチョック１３ｕ、
１３ｄ、２２ｕ、２２ｄ　・−・バックアップロール１
３ａ＊　１３ｂ、２３ａ、２３ｂ　・−・ｏ−ルチョツ
ク１４・・・圧下スクリュ　２４′・・・油圧シリンダ
１５．２５・・・ロードセル　１６．２６・・・演算制
御部 特許出願人　　住友金属工業株式会社 代理人弁理士　河　野　登　　夫 ％１閏　　　　　　　　　　　　も２閉＝￥）３図 （イ） 第４図 圧下　！ （ロ） 第牟図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■、上上下下対置した圧延、用ロールにおける上側のロ
   ール又は下側のロールを上、下移動調節する圧下位置調
   節手段を備えた圧延機において、圧下位置調節手段側の
   ｐ−ルのロールチョック位置を含むこれよシも圧下位置
   調節手段側と反対側におけるハウジングポスト部分の歪
   量を１又は複数個所にて検出し、この検出値に基いて圧
   延荷重を求めることを特徴とする圧延機の圧延荷重検出
   方法。