JPS5834204B2 - 連続圧延機におけるスタンド間の張力・圧縮力の検出方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数のスタンドからなる連続圧延機において圧
延中、スタンド間の材料に作用する張力または圧縮力（
以下これらを外力と略称）を直接的に検出する方法及び
装置に関する。

一般に連続圧延時においてスタンド間の材料に上記外力
が作用すると、過負荷運転、ミスロール、製品形状不良
など種々の損害を受けることは経験的に知られている。

これを防止するために従来より種々の方策が講じられて
きた。

例えば材料に可撓性がある場合には機械的ルーパを利用
して直接的シこ、また可撓性に乏しい場合には駆動電動
機電流や駆動トルク、又は圧延トルクと圧延荷重の比（
トルク・ヤーム）等の外力による変動特性を利用して間
接的に外力を検出し、それによってロール回転数または
ロール開度の調整、制御する方法である。

しかしながら前者直接法は材料断面積の小さいものにし
か適用できず、また検出端が材料に接触することなどの
欠点を有する。

一方、後者間接法は材料にスキッドマーク、サーマルラ
ンダウン寸法形状変化が生ずるとこれらが外乱となって
正確な制御が著しく妨げられることと、間接法であるた
めに検出精度が余りよくないこと、そして材料先端のか
みこみ時は制御するが、それ以降の任意の位置では制御
しにくいことなどの欠点を有する。

そこで、ロールチョックとハウジングポストの間に圧力
検出器を設け、外力によるロールチョックの水平移動ま
たはロールチョックがハウジングポストを押圧する力を
直接的に検出する方法及び装置が二、三提案されている
。

しかしそれらの方法はいずれも前方張力、前方圧縮力、
後方張力、後方圧縮力のすべてを検出するためには同一
圧延機内に少なくとも２ヶ以上の圧力検出装置を必要と
する。

そのために装置としてし経済的負担は大きく、構造的に
もかなり複雑でかつ装置の保守、点検も繁雑で実用性に
乏しいことは明白である。

本発明は上記に鑑みできるだけ簡単な構造の装置を用い
て、しかも従来法よりも測定精度、安定性、信頼性にお
いて優れ、かつ経済的に有利な張力・圧縮力検出方法及
びその装置を提供することを目的とする。

以下、本発明による張力・圧縮力検出方法および装置を
図に示す実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明による圧延機の概略構成図を示すもので
あり、図に・おいて１はハウジングポスト、２はハウジ
ング下ビーム、３は上ロール、４は下ロール、５は圧延
材料、６は下ロールチョック、７はころ軸受、８は圧力
検出器を示している。

まず圧延機の構造であるが、一般には下ロールチョック
６の底面及びそれに対するハウジングビーム２の上面は
水平か又は左右対称である。

しかるに本発明の圧延機では下ロールチョック６の底面
とハウジングビーム２の上面は図の如く、水平方向に対
に同方向に角度θだけ傾いていて、左右非対称である。

θのとり方は図と反対方向にとってもよいが、材料かみ
こみ時の衝激力が圧延方向に強く作用することを考慮す
れば、図の如く、圧延入側が低くなるようにとるのが好
ましい。

そして下ロールチョック６の底面とハウジングビーム２
の上面と上記両面の間には、ころ軸受７が装入されてい
るが、これは下ロールチョック６とハウジングビーム２
間の摩擦力を極力軽減させるためである。

下ロールチョック６の側面部分にはハウジングポスト１
と接触する圧力検出器８が内蔵されていて、下ロールチ
ョック６からハウジングポスト１に伝達される荷重が直
接検出できるようになっている。

このように構成された圧延機において、圧力検出器８に
よる張力・圧縮力の検出を説明する。

まず圧延材料５の先端がロール３，４間を通過し、無張
力・無圧縮力圧延状態にあるとする。

当然ながら、下ロール４には鉛直下方に圧延荷重Ｐが働
いている。

この圧延荷重Ｐは下ロールチョック６を経てハウジング
下ビーム２に伝えられる。

ところが上述のように下ロールチョック６の底面とハウ
ジング下ビーム２の上面は傾斜しているので、圧延荷重
Ｐは両面に平行な成分Ｐ１と垂直な成分Ｐ２に分離され
、平行な成分Ｐ１が圧力検出器８を押圧することになる
。

実際にはその押圧力Ｔｏは次式で表わされる。

Ｔｏ −（Ｐ １−μＰ） ｃｏｓθ−Ｐ （ｓｉｎθ
−μ）ｃｏｓθ −（１）但しμはころ軸受７の摩擦係
数である。

また、圧力検出器８に押圧力Ｔｏが伝達されるためには
、ｓｉｎθ≧μでなければならない。

（１）式は無張力無圧縮力圧延の場合であるが、次に圧
延材料に外力σ（＝σｆ、σｂ）が作用した場合につい
て述べる。

但し第１図においてσｆは前方張力（ト）、圧縮力に）
、σｂは後方張力（→、圧縮力（→を示している。

いうまでもなく外力σはロールからロールチョックを経
てハウジングポストに伝達されるから圧力検出器８には
（１）式に示された押圧力ＴＯの外に新たに外力σに比
例した力が加えられる。

つまり圧力検出器８に加わる全体の押圧力Ｔは次式で表
わされる。

Ｔ＝Ｐ（ｓｉｎθ−μ）ｃｏｓＯ±ａσ・・・（２）但
しａは比例定数で十符号は後方張力または前方圧縮力、
−符号は前方張力または後方圧縮力が作用することを示
す。

圧延が定常に進行していれば、圧延荷重Ｐはほぼ一定で
あるから、 Ｐ （ｓｉｎθ−μ） ｃｏｓθ−一定−Ａとおいて、
（２）式は次のように表わされる。

Ｔ＝Ａ±ａσ・・・（３） つまり外力σが作用している時の押圧力Ｔは外力σに比
例するので、押圧力Ｔを検出すれば外力σを知ることが
でき、逆にσ＝０あるいはσ＝一定値ならしめるために
必要な押圧力Ｔの大きさも（３）式から決定される。

但し、圧力検出器８は押圧力を検出するのであるからＴ
＞ＯつまりＡ＞ａσでなければならない。

このように本発明によれば無張力・無圧縮力圧延におけ
る圧延荷重の水平成分 子Ｏ＝ Ｐ （ｓｉｎθ−μ）ｃｏｓθを基準にして外
力σにする押圧力Ｔの変動を測定して外力の大きさと方
向を直接的に検出する。

傾斜角θは余り小さいと前記ｓｉｎθ≧μを満足しなく
なって特に前方張力・後方圧縮力の検出を困難にするし
、逆に余り大きすぎてはハウジングポストに過度の偏荷
重が加わり、かつ前方張力・後方圧縮力の検出感度が低
下する恐れがあるので好ましくない。

実験によると大雪１〜１０度が適当である。

また第２図は圧力検出器８に加わる押圧力Ｔが外力によ
って変化する様子を示す図であり、縦軸に押圧力Ｔ１横
軸に圧延時間ｔが目盛られている。

まず圧延材料に外力が作用していない場合は押圧力Ｔは
曲線ａで示すように（１）式による値ＴＯで圧延中、は
ぼ一定である。

しかし途中で外力が作用すると押圧力ＴはＴｏから変動
する。

つまり前方圧縮力または後方張力が作用すると曲線すに
て示すようにＴ１へ増加し前方張力または後方圧縮力が
作用すると曲線Ｃにて示すようにＴ２に減少する。

なお、押圧力Ｔ信号の変動分ΔＴ１＝ＴＩ−ＴＯ及び△
Ｔ２＝Ｔ２−Ｔｏが外力に比例することは（３）式より
明らかである。

荷重検出器の出力信号はこの押圧力Ｔに比例するため、
圧力検出器の出力信号により外力、すなわち張力・圧縮
力を検出することができる。

以上の説明は下ロールチョックで実施する場合について
述べたが、類似の構造により上ロールチョックで実施す
ることも可能であり、また、操作側と駆動側いずれで行
ってもよい。

更には荷重検出器の位置を圧延入側のみならず出側にお
いてもよい。

上述の如く、本発明による検出方法および装置は原理的
にも構造的にも非常に簡単で、しかも圧力検出器の設置
場所は一ケ所でよく、またその容量は低荷重用でよいの
で、極めて経済的であり、かつ長期にわたって安定して
いることが期待され連続無張力制御圧延を行う上で非常
に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いた圧延機の概略構成図、第２図は
荷重検出器に作用する圧力の変化を示す図である。 １・・ハウジングポスト、２・・・ハウジングビーム、
３・・・上ロール、４・・・下ロール、５・・・圧延材
料、６・・・下ロールチョック、７・・・ころ軸受、８
・・・圧力検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個のスタンドからなる連続圧延機において、圧
   延荷重の一部を片側のハウジングポストに支持させるこ
   とにより無張力・無圧縮力圧延時に前記ハウジングポス
   トに所定の圧力が印加されるようにしておき、スタンド
   間に張力および圧縮力が加わった際前記ハウジングポス
   トに加わる圧力が前記所定の圧力に対して変化すること
   を利用してこの圧力の変化を測定することによりスタン
   ド間の張力および圧縮力を検出するようにしたことを特
   徴とする連続圧延機におけるスタンド間の張力・圧縮力
   の検出方法。 ２ 複数個のスタンドからなる連続圧延機において、ロ
   ールチョックの底面とこの底面に対応するハウジングビ
   ームの上面とをそれぞれ水平方向に対して同角度傾斜さ
   せ、かつ両面間に摩疎力を減少させる手段を設けて前記
   ロールチョックにかかる圧延荷重の一部を片側のハウジ
   ングポストにて支持させ、このハウジングポストに加わ
   る圧力を前記ロールチョックから前記ハウジングポスト
   に至る力の伝達経路中に設けた圧力検出器により測定し
   、スタンド間の張力および圧縮力を検出するようにした
   ことを特徴とする連続圧延機におけるスタンド間の張力
   ・圧縮力の検出装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の装置において、摩擦
   力を減少させる手段がころ軸受であることを特徴とする
   連続圧延機におけるスタンド間の張力・圧縮力の検出装
   置。