JPS5921494B2 - 形状検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧延中のストリップの形状検出装置に関し、特
にストリップ巾方向に分割された複数のリングをストリ
ップに押し付け、ストリップの巾方向の平坦度を検出す
るものに関す。

冷間圧延においてはストリップの平坦度は重大な関心事
となつている。

すなわち圧延されたストリップは最終製品の板厚が薄く
なればなる程、ストリップの平坦度の制御、すなわち形
状制御が解決されるべき重大な課題となつている。圧延
されたストリップに凹凸がある場合、ストリップに張力
が加わつていない状態では、ストリップの凹凸は視覚に
よつて容易に発見することができる。

しかし圧延中の様にストリップに張力が加わつた状態で
は、ストリップの凹凸が引き伸はされ、これを視覚で発
見することはできない。それ故、ストリップに張力がか
けられている状態でしかもストリップの走行中に連続的
にストリップの形状を検出する形状検出器が種々開発さ
れてきた。その一例として、ストリップの巾方向に分割
された複数のリングをストリップに押し付け、各リング
に加わるストリップの張力の分力を測定して、ストリッ
プの巾方向張力分布状態からストリップ形状を検出する
形状検出器がある。

これは、張力を加えた状態ではストリップの形状すなわ
ち回凸がストリツプの巾方向張力分布の変化として顕わ
れ、張力分布を測定すれば形状が検出できるという原理
に基づくものである。

この様な分割リングタイプの形状検出器の代表例として
は、ストリツプを横切る軸にローラベアリングを介して
複数のリングを回転自在に嵌め込み、各リングに加わる
ストリツプの張力の分力を、ローラベアリングと軸間に
設けたロードセル（荷重検出器）で検出するものがある
。（例えば、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ３９Ｏ２３６３）し
かしながら、この種の形状検出器はリングと軸間の滑ら
かな回転を確保するために、各リングの内周にローラベ
アリングを必要とする。一般にローラベアリングには、
どのように精度良く作つても数十から数百ミクロン（μ
）のガタがあり、一方板の形状は数十ミクロンの平坦度
を要求される。従つて、精度の良いロードセルを用いて
張力分力を測定したとしても、ローラベアリングのガタ
のために板の形状を測定したことにはならない。さらに
、ストリツプに終始接触するリングの表面は、ストリツ
プとの摩擦による摩耗、又はストリツプの表面の傷や微
細な凹凸によつて傷が生じ、頻繁に研摩する必要がある
。

しかしながら、リングの内周には前述の通りローラベア
リングが内蔵されているため、シヤフトにリングを嵌め
込んだまま回転させて研摩してもローラベアリングのガ
タのためリング表面が偏心して研摩されるなどの問題が
ある。さらに、リングの内側には各リングにつき複数の
ロードセルが内蔵されている。

このロードセルは高精度な荷重検出能力を要求されるた
め、良好な測定雰囲気が必要で非常に高価であり、しか
も衝撃荷重に対して弱いという問題がある。従つて、定
期的点検が必要であるにもかかわらず、ロードセルがリ
ング内に内蔵してあるため分解が厄介という問題がある
。一方、ロードセルやローラベアリングを用いずに、軸
とリング間に高圧流体を流し、この流体で形成される流
体膜でリングと軸間の滑らかな回転を確保し、かつ、リ
ングと軸間の流体圧力が張力 ｚ分力に比例することか
ら、流体圧力を検出して形状検出を行う形状検出器が開
発されている。

（Ｕ．Ｓ．Ｐ３４９９３Ｏ６）しかしながら、この検出
器においても、流体の圧力を検出装置を軸に内蔵する必
要があり、しかも軸に設けられた細いノズルからリング
に向けて流体を噴出するため、流体のゴミを除去する等
の管理が必要である。

最も望ましい形状検出器としては、形状検出能力が高い
ことは云うまでもないが回転部分に生じるガタが少なく
、しかも高価なロードセル等を用いず、さらに保守の必
要なロードセル等を検出器に内蔵せずに分解保守の簡単
な形状検出器である。

本発明の目的は、ストリツプの巾方向に配置されて該ス
トリツプの表面に接する複数個のリングを貫通する回転
軸の撓みに基づく形状検出値の補正を、簡単でしかも最
少の検出装置により可能とし、よつて保守点検が容易で
精度の高いストリツプの形状検出を実現した形状検出器
を提供することにある。本発明の特徴とするところは、
走行中のストリツプ巾方向に配置され、外周がストリツ
プ表面に接触する複数のリング、前記リングを貫通し、
両端を回転可能に支持された軸、前記リングと前記軸間
に嵌入され、前記リングが前記軸と一体で回転するよう
支持し、しかも前記リングの中心が前記軸の軸心に関し
て偏心可能に支持する弾性体、前記それぞれのリング外
周に対向する位置に配置され、前記リングのストリツプ
から受ける荷重による偏心量を、前記リング外周との距
離で検出する複数個設けられた第１のギヤツプ検出手段
から構成されるストリツプの形状検出器において、前記
軸の両端近傍にそれぞれ配置され、イトリツプから受け
る荷重による前記軸の撓み量を検出する第２のギヤツプ
検出手段を設け、更に前記第２のギヤツプ検出手段の検
出値から前記軸の軸方向各部の撓み量を演算し、この演
算した軸各部の演算値で前記複数個設けられた第１のギ
ヤツプ検出手段からの形状検出値を順茨補正する演算手
段を有するようにした形状検出器にある。

第１図は本発明の形状検出器１を圧延機２と巻取機３の
間に配置した例を示す。

圧延機２のロール４間で圧延されたストリツプ６は張力
を保つたまま巻取機３に巻取られる。形状検出器１はス
トリツプに押付けられながら、ストリツプの流れに対し
直角方向における張力分力の分布状態を検出する。検出
信号は演算器５で形状信号に変換され、圧下制御やベン
デイングカ制御入力としてストリツプの形状制御に用い
られる。以下、第２図と第３図を参照して本発明の形状
検出器の第一実施例を詳細に説明する。

第２図に示されるように、形状検出器１はガイドフレー
ム１０間で、しかも油圧シリンダ１２によつて昇降可能
な昇降フレーム９の上に固定されている。軸８の両端は
昇降フレーム９に固定されたローラベアリング１４で回
転自在に支持され、軸８の外周には、軸８と一体で回転
可能で、しかも互いに一定の間隙を有する多数のリング
１１が嵌め込まれている。走行中のストリツプ６はこの
リング１１の外周に接触して、リング１１及び軸８を回
転しながら巻取られる。一方、リング１１のストリツプ
と接していない側、即ち、図中のリング１１の下方には
リングの数と等しいギヤツプ検出器７が昇降フレーム９
の上に固定されている。次に第３図を用いて形状検出器
１の詳細を説明する。

ギヤツプ検出器７はリング１１と接触しない程度のギヤ
ツプ：Ｇを持つてリング１１の下方にホルダ１５にねじ
込まれている。ホルダ１５の頂部はギヤツプ検出器７の
汚損を防ぐためにキヤツプ１６がかぶせられ、しかもギ
ヤツプ検出器冷却用の冷却水が満たされている。ホルダ
１５の下部にはギヤツプ検出器７の信号線１７力侶１き
出され、各ギヤツプ検出器の信号線は集められダクト１
８から外部・＼導かれる。ホルダ１５の両側面にはリン
グ１１の外周接線方向に向けて開口されたノズル１９が
設けられ、リング１１の外周面に付着したスケール等を
吹き飛ばす役割を果たす。一方、リング１１と軸８の間
には軸の軸心と平行な方向にシリンダー状のパイプから
なる円筒バネ２０が多数嵌め込まれている。この円筒バ
ネ２０はリング１１に加わるストリツプの張力の分力に
よつて軸直角方向の断面形状が楕円形に撓む。この撓み
量は張力の分力に線型に比例するため、撓み量、即ちギ
ヤツプ検出器７とリング１１間のギヤツプをギヤツプ検
出器７によつて検出すれば各リング１１に加わるストリ
ツプ張力の分力のストリツプ巾方向分布状態が検出でき
る。つまり、本発明の形状検出器の原理は第４図に示す
ように、ストリップの凹凸による張力の差を、リング１
１と軸８間に挿入した弾性体の撓み量に変換し、次に、
この撓み量をリング１１の軸８軸心からの偏心量として
とらえ、この偏心量をギヤツプ検出器７とリング１１の
外周面との距離の変化量で検出するものである。

このようにして検出された各ギヤツプ検出器７の信号は
演算器５１に集積され形状信号として圧延制御装置５２
・＼伝達される。このように、本発明の形状検出器はス
トリツプに接触するリング１１とリング１１を支持する
軸８の間にローラベアリングやフイルム軸受等のガタを
発生する要因がなく高精度の形状検出が可能で、しかも
保守点検の必要なリングにロードセル等を内蔵していな
いため構造が簡単で分解が容易に行える利点を有する。

次に第５図に示すは軸の撓みや偏心による誤差を補正す
る装置を有する本発明の一実施例である。

リング１１を貫通する軸８は、ストリツプ張力を受けて
も撓まない程度の剛性を有する太さにすることが望まし
い。しかしながら、形状検出精度の観点から、リング１
１の外径を大きくすることには限界がある。従つて、必
然的に軸８の太さにも上限が生じ、第５図の点線８１で
示す様に軸が撓みを生じることは避けられない。また、
軸８の両端を回転可能に支持する。ローラベアリング１
４にも、ある程度のガタが生じ、軸が偏心運動をする原
因となる。そこで、本実施例では軸両端のローラベアリ
ング１４の内側に一体のギヤツプ検出器７１を設け、軸
の偏心量と撓み量を検出するものである。即ち、ギヤツ
プ検出器７１で検出された軸の偏心量と撓み量から演算
器５３で軸８のストリツプ巾方向の撓み量を材料力学的
に演算し、各ギヤツプ検出器７からの信号から演算器５
１において減算することにより、ギヤツプ検出器７かか
らの信号から軸８の偏心や撓みを除去した、真のストリ
ツプ凹凸が検出できる。つまり、軸８の両端に一対のギ
ヤツプ検出器７１と、これら検出器７１の出力から材料
力学的に軸８の軸方向の撓み量を演算器５３により正確
に算出し得ることから、ストリツプの正確な形状検出に
必要な軸８の撓みによる補正の為に、わざわざ複数のリ
ング１１の数に対応させた多数のギヤツプ検出器を前記
軸に配置させることは不要となり、構造が簡素化される
。

しかも前記一対のギヤツプ検出器７１は軸８の両端に設
置されていることから保守点検が極めて容易になるもの
である。第６図と第７図は弾性体２０の第一の実施例に
ついて詳細に説明したものである。本実施例では弾性体
は一様な直径と肉厚を持つ金属性の円筒バネ２０１から
なる。円筒バネ２０１は軸８の外周面の軸方向にある溝
８１内に収容されている。この溝８１は円筒バネ２０１
の直径より十分浅い深さである。円筒バネ２０１は同時
にリング１１の内周面に接触してし×る。各円筒バネ２
旧はリン／グ１１の数に対応する群だけ設けられ、リン
グ１１とそれに対応する円筒バネ２０１の間にはこれら
を互いに接触させないようにスペーサーリング２１が設
けられている。

スペーサーリング２１は軸８を囲むように配置され、そ
の一部には突起２２，２３を有している。この突起２２
，２３はスペーサーリング２１をリング１１と軸８に対
して回転しないように支持するためのもので、それぞれ
リング１１の溝１１１と軸８の溝８１に挿入されている
。リング１１間には、さらに他のスペーサーリング２４
が挿入されている。弾性体としては種々の物が適用でき
る。

第８図、第９図は弾性体として段付の中実軸を用いた本
発明の第二の実施例である。軸８の外周にはリング１１
に対向する位置に突起８２が設けられ、この突起８２に
はＵ字形の溝８３が開口している。段付の中実軸２０２
は大きな直径の頭部ｈと、小さな直径の中央部ｂ及び頭
部ｈと中央部ｎの中間に位置する首部ｎからなる。中実
軸の中央部ｂは溝８３に収納され、溝８３の底部で支持
されている。一方、頭部ｈはリング１１に接している。
ここで、リング１１にストリツプ張力の分力が加わると
中空軸２０２は撓み、従つてリング１１は軸８の軸心に
関して偏心することになる。第１０図は弾性体の第三実
施例である。

軸８の外周には軸方向に延びる複数の突起８４が設けら
れ、突起８４に接する様にリング２８が嵌装されている
。リング２８の外周には、突起８４から離れた位置に円
筒状の軸２９が配置されている。リング１１にストリツ
プの張力分力が加わると、リング１１に接している軸２
９を介してリング２８が変形し、従つてリング１１は張
力分力に応じた分だけ軸８軸心に関して偏心する。軸２
９は第６図の実施例と同様にスペーサーリング２１によ
つて動かないよう固定されている。第１１図は弾性体の
第四実施例である。

軸８には第１０図の実施例と同様に突起８４が設けられ
、′突起８４の外周には突起８４から離れた位置で突出
する突起２９を有するリング２８が嵌装されている。

リング２８の突起２９はリング１１の内周に接している
。従つて、リング１１にストリツプ張力分力が加われば
、リング２８が変形し、リング１１は張力分力に応じた
分だけ軸８の軸心に関して偏心する。リング２８は第１
０図の実施例と同様に軸８及びリング１１との相対位置
関係が変化しないように、適当な手段で固定されている
。第１２図は弾性体の第五の実施例を示すもので、軸８
には第１０図、第１１図の実施例と同様に突起８４が軸
方向に複数本設けられている。この突起８４の間には弾
性材からなる板３０が嵌め込まれている。又、各板の外
周面に対向する位置には、リング１１の突起１１２が設
けられている。従つてリング１１の外周にストリツプの
張力分力が加わると突起１１２を介して板３０に荷重が
加わり、板は撓む。この板の撓みによつて、リング１１
は張力分力に応じた分だけ軸８の軸心に関して偏心する
。以上述べた様に、弾性体としては種々のものが考えら
れるが、要するにリング１１と軸８間に介在され、リン
グ１１に加わる荷重に応じて、予め定められた量の偏心
量をリング１１に与える物であれば良い。

第１３図、第１４図に示す実施例は、軸８の撓みによる
検出誤差を補正するために、軸８を中空とし、軸８の中
空部に両端が支持板４１に固定された軸４２を内蔵し、
軸８の撓みを軸８の内部で検出するようにしたものであ
る。

第１４図にその詳細を示すように、軸４２にはギヤツプ
検出器７２が１つ又は複数個固定され、軸８の中空孔の
内周に所定の間隔を持つて対向している。ここで、軸８
がストリツプの張力によつて撓んだり、又はローラベア
リング１４のガタによつて偏心すると、軸８の中空孔の
内周とギヤツプ検出器７２との距離が変化し、従つて軸
８の撓みや偏心量が検出できる。この検出値は第５図の
ギヤツプ検出器７１で得られた検出値と同様に演算器５
３で処理され、演算器５１へ形状補正信号として与えれ
ば良い。従つて、本実施例は軸８の撓みを含んだ弾性体
２０の撓み量から軸８の撓み分を差引いて、ストリツプ
張力分力による弾性体の真の撓み量を検出することがで
き、形状検出能力は向上する。なお、以上の説明ではリ
ング１１をストリツプ表面に対して下から押付けて張力
分力を検出する実施例を説明した。しかしながら、第１
５図に示すようにリングをストリップの表面に対して上
から押付けても同様の効果が得られることは、云うまで
もない。また、ギヤップ検出器７はリング１１のストリ
ツプに接していない側に配置する実施例を説明したが、
必ずしもこれに限定されることなく、例えば第１５図の
ように、ギヤツプ検出器７とリング１１の間にストリツ
プを通すようにしても良い。この場合、ストリツプがギ
ヤツプ検出器に接触する可能性があり、ギヤツプ検出器
を板９１に埋め込むよう設置すれば良い。以上述べたよ
うに、本発明によれば、ストリツプに接する複数のリン
グを貫通する回転軸の両端に軸の撓み量を検出する撓み
検出器を設置するだけで、この撓み検出器の出力に基づ
いて演算装置により材料力学的に回転軸の軸方向撓み量
を正確に演算し得ることから、前記複数のリングに対応
して設けられたギヤツプ検出器の各出力を上記回転軸の
軸方向撓み量により補正して正確なストリツプの巾方向
の形状検出を実現したものである。

しすも、本発明においては、回転軸の軸方向撓みの検出
の為に複数のリングの数に対応した検出器を設置する必
要が無いので構造が簡単であり、その上、検出器が回転
軸の端部にあるので保守点検が容易になるという効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の形状検出器を用いたストリツプの圧延
装置を示す図、第２図は本発明の第一実施例の形状検出
器の正面図、第３図は第２図の一断面図、第４図及び第
５図は本発明の形状検出器の信号線図、第６図は第３図
のＡ部拡大図、第７図は第６図の−断面図、第８図は本
発明の第二実施例であり、第３図のＡ部拡大図、第９図
は第８図の一断面図、第１０図は本発明の第三の実施例
であり、第３図のＡ部拡大図、第１１図は本発明の第四
の実施例であり、第３図のＡ部拡大図、第１２図は本発
明の第五の実施例であり第３図のＡ部拡大図、第１３図
は本発明の第六の実施例である形状検出器の正面図、第
１４図は第１３図のＭ−Ｍ断面図、第１５図は本発明の
第七の実施例である形状検出器の正面図。 ８・・・軸、１１・・・リング、７・・・ギヤツプ検出
器、２０・・・弾性体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行中のストリップ巾方向に配置され、外周がスト
   リップ表面に接触する複数のリング、前記リングを貫通
   し、両端を回転可能に支持された軸、前記リングと前記
   軸間に嵌入され、前記リングが前記軸と一体で回転する
   よう支持し、しかも前記リングの中心が前記軸の軸心に
   関して偏心可能に支持する弾性体、前記それぞれのリン
   グ外周に対向する位置に位置され、前記リングのストリ
   ップから受ける荷重による偏心量を、前記リング外周と
   の距離で検出する複数個設けられた第１のギャップ検出
   手段から構成されるストリップの形状検出器において、
   前記軸の両端近傍にそれぞれ配置され、ストリップから
   受ける荷重による前記軸の撓み量を検出する第２のギャ
   ップ検出手段を設け、更に前記第２のギャップ検出手段
   の検出値から前記軸の軸方向各部の撓み量を演算し、こ
   の演算した軸各部の演算値で前記複数個設けられた第１
   のギャップ検出手段からの形状検出値を順次補正する演
   算手段を有することを特徴とする形状検出器。 ２ 前記弾性体は複数の円筒バネからなり、前記円筒バ
   ネは前記リングと前記軸は前記リングと前記軸間の間隙
   に、その軸心が前記軸方向に向いた所定の間隔で嵌入さ
   れ、前記円筒バネの軸直角断面形状が楕円形に弾性変形
   することにより、前記リングが偏心するよう構成された
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の形状検出
   器。