JPS62220222A - 金属シ−トの自動制御型ロ−ル機械 - 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、仕上がり物を解放するために適当に駆動され
、高さを調節できしかも軸方向に変位できる少なくとも
二つの中央ローラを備えた金属シートの自動制御型ロー
ル機械に関するものである。

顕著な例として造船における非常に厚い金属シートまた
は板をロールするため一般に四つの円筒ロールを備えた
機械が知られている。

これらローラの内の二つは中央ローラと呼ばれ、垂直平
面に位置し、そしてそれらの間に制御可能な動作でロー
ルすべき金属シートを挾む。中央ローラの一方は二つの
ジヤツキによって垂直平面において他方の中央ローラに
対して動くことができ、これら二つのジヤツキは、上方
および下方のローラの出発（ｇｅｎｅｒａｔ　ｉｎｇ）
線が平行となるように中央ローラを動かす、ジヤツキの
供給流体圧力は、挾み動作を制御するために変えること
ができる。

この装置はシートのレベルにおいてハウジングと同等で
ある。

さらに、挾み係合は、長手方向および水平方向のＩｌｍ
によって金属シートを駆動するなめに行われ、二つの下
方および上方中央ローラは電動機、流体力モータまたは
その他のモータのような回転装置を備えている。

他の二つのローラは通常側部ローラと呼ばれ、中央ロー
ラの両側に対称的に設けられる。これらの側部ローラは
、二つの中央ローラ軸の位置する平面に対して斜めの方
向に動くことができる。

流体力ジヤツキの二つの群は各々側部ローラを介して取
付けられ、そして中央ローラの対に対して側部ローラを
高さにおいて空間的に離して位置決めするために用いら
れる。

当然、上記の四角ローラの組立体は、中央および側部ロ
ーラの運動に必要な摺動部を全て備えた支持フレームに
取付けられる。

さらに、支持フレームは、ジヤツキによって動作軸線の
まわりで関節連結された横方向ロッキングまたはティル
ティング軸受を備えている。このティルティング軸受組
立体はフレームの軸線に位置され、そして上方中央ロー
ラ摺動軸受を解放して上記四つのローラの組立体におい
て完全に閉じたロール金属シートを供給するようにされ
る。

ごのような従来のものにおいては、機械の据付けおよび
特に金属シートの理論的な半径を決める側部ローラの位
置決めは作業者によって手動的に調節され、作業者は高
く付くにもかかわらず長い経験を経たものでなければ満
足でない、その結果、コストは非常に高くなる。これは
また、ロールすべき金属が均質でないためや、積層誤差
により金属シートの厚さが変化するため、ロール中に金
属の特性が変わるため、材料弾性限界を越えて作業が行
われるためであり、その結果、一方では実際に得られた
半径が制御されるものでなくなり、他方では実際に重要
な展開が見られることになり、この展開は最大半径およ
び最少半径の間での相互の実際の変動と考えられ得、従
って、このような誤差は機械の減速時に行われる多くの
横方向経路にもどすことより修正する必要があり、そう
しなければ最終結果に無視できないきすが生じることに
なる。

従来技術のこの状態では、非常に限定された熟練者が介
在しても機械によって行われる作業では満足な品質のも
のは得られない。

従って、造船において赦近行われている非常に厳密な仕
様シートの観点からこれらの主な欠点を取り除くことが
明らかに必要となってきた。

そこで、本発明の目的は、材料上の欠陥どうであろうと
また形が円筒状または切頭円錐形であっても被処理金属
シートに望ましい正確に機械加工した部品を、デジタル
データからしかも一組の経路をへて得るなめに機械を実
際に自動的に制御することにある。

本発明によれば、仕上がり物を解放するために適当に駆
動され、高さを調節できしかも軸方向に変位できる少な
くとも二つの中央ローラを備えた金属シートの自動制御
型ロール機械は、上記中央ローラに組み合わせて、ジヤ
ツキを介して側部ローラが空間に位置決めされるように
設けられ、上記位置決めがコンピュータおよびジヤツキ
からなるプローブと共に作動するキャプタによって不変
的に記憶され、各キャプタのステムがその上方部分に、
金属シートを所与公差内で要求された半径に巻き取り、
しかも所与値に対する金属シートの傷を計算しまたは必
要ならばコーンを巻き付けるなめ、側部ローラを正確に
位置決するためにコンピュータからの命令に応じた情報
を供給するデジタルまたはアナログキャプタによって上
記プローブの位置を得るようにするホイールを備えてい
ることを特徴としている。

本発明の別の特徴によれば、中央ローラの一つ（下方ロ
ーラ）は、コンピュータで行われる命令によって一定で
一様な動作を得るためにジヤツキの作用により垂直方向
に摺動するようにされた軸受に装着される。

本発明の他の種々の特徴は以下の説明から明らかとなる
。

本発明の一実施例は本発明を限定しない例として添付図
面に示される。

第１図には、二つの中央ローラ１．２を第２図線Ｉ−Ｉ
に沿った概略部分断面図で示し、中央ローラ１は上方ロ
ーラと記載し、また中央ローラ２は下方ローラと記載す
る。上方ローラ１は図示してない機械フレームにしっか
りと結合された軸受３．４に取付けられてり、これらの
軸受は、上方ローラ１が前窓に受ける作用に耐えるよう
にされている。

第２図に示すように、以下に説明する動作に関して軸受
４の位置は複動ジヤツキ５により設定できる。

上方ローラ１は駆動軸６に装着され、この駆動軸６の両
端部は軸受３．４で支持されている。

さらに、駆動軸６の一端部にはこの駆動軸６を駆動要素
に連結する部材７が取付けられている。

下方ローラ２は軸８を介して軸受９．１０に取付けられ
、これらの軸受９．１０はｖ１械フレームにしつめ）つ
と取付けられた複動ジヤツキ１３．１４のステム１１．
１２によって支持されている。従って、下方ローラ２は
軸受９．１０および軸８を介して垂直方向において用い
られ得る。

しかしながらこの場合、しばしば下方ローラ２はジヤツ
キ１４を用いて駆動させることもできる。

さらに、機械フレームの側部には複動ジヤツキ１５が関
節連結され、この複動ジヤツキ１５は軸１６を備え、金
属シート２０からなるリングにおいて作業経路が終了し
た時、ジヤツキステム１５ａにより軸１７を介して軸受
３を変位させ、上方ローラ１を解合させて取り出し位置
へ動かす。

以上の説明かられかるように、同一垂直平面に位置する
中央ローラ１．２は、ローラの出発線が常に平行となる
ように下方ローラ２を変位させるジヤツキステム１１．
１２の圧力の関数であるつり合った作用によってロール
すべき金属シート２０を挾む、複動ジヤツキ１３．１４
の供給流体圧は容易に変えることができ、従って金属シ
ート２０に対する挾み作用を調節できる。さらに、こう
して得られた１、２が上述のように電動機、流体力モー
タまたはその他のモータのような回転装置を備えている
ので、これらのローラ間の摩擦で金属シート２０は長手
方向および水平面内において駆動され得る。

第１図に示すように、機械は、中央ローラ１゜２０両側
に対称的に配置された二つの側部ローラ２１．２２を備
えている。側部ローラ２１，２２は、第１図から明らか
なように、二つの中央ローラ軸で形成された平面に対し
て斜め方向に動くことができる。

二対の流体力ジャッキ２３，２４（第１図には各対のジ
ヤツキの一方のみを示す）は各々側部ローラ２１，２２
の一つの軸受に取付けられ、これらのローラを、中央ロ
ーラ１，２の対に対して平行に位置決めするようにされ
る。四つのローラ１，２゜２１．２２の組立体は上述で
説明したように、上方フレームの内側に内接されており
、第２図に上方フレームの一部分２５が示され、この支
持フレームは、ジヤツキ１３．１４．２３．２４によっ
て制御されたローラ１，２，２１．２２の運動に必要な
摺動部を備えている。

すでに説明してきたように、このフレームはさらに軸２
５のまわりに関節連結されかつ複動ジヤツキ１５によっ
て制御されたテイルテイング軸受３（第２図参照）を備
えている。このテイルテイング軸受組立体はフレーム軸
線に位置され、従って中央ローラ１，２の組立体から完
全に閉じたロール金属シートを取シ出せるように、上方
ローラ１のテイルテイング軸受３の内側に収容された摺
動軸受６ａを解放するようにされる。一端部５ａを機械
フレームに取付けた軸受４の複動ジヤツキ５は、軸受３
がジヤツキ１５によって傾斜されると、閉じたロール金
属シートの解放動作を容易にさせるように、第２図に概
略的に示す軸線２６のまわりで上方ローラ１の全体を斜
けるようにされる。中央ローラ１，２の各々の端部軸受
は摺動し、そして水平方向に対してそれらを傾斜させる
ことのできる自由軸受を備えている。

二つの中央ローラ１，２間に挾まる金属シート２ｏは対
のジヤツキ２３．２４によって押圧される側部ローラ２
１，２２のいずれ′：）１一つによって曲げられる。使
用した側部ローラ、この場合ローラ２１の押圧作用Ｆ＋
　（第１図〕は上記の動作ジヤツキによって発生され、
値Ｆｘｄのたわみ運動を生じさせ、その結果、中央ロー
２１，２が金属シート２０を収容する場所でその金属シ
ート２０を曲げる。金属シート２０を挾さむ中央ローラ
１，２の反対方向の回転により、金属シート２０は予定
の方向に駆動される。曲げた後、二つの中央ローラ１，
２０回転に関連して使用した側部ローラ（ローラ）の位
置保持によって、側部ローラ２１の位置Ｘの関数として
理論的なロール半径Ｒが決められる。

すでに説明してきたように、理論的なロール半径をもた
らす側部ローラ２１の横方向位置は実際には作業者によ
って調節される。

しかしながら、ロールすべき金属の不均質性、積層誤差
による金属シートの厚さの変動、ロール中の金属特性の
変化、作業が材料の弾性限界を越えで行なわれることに
よシ、一方では実際に得られる半径が要求されたもので
なくなシ、また他方では比較的大きな長円化（実際にロ
ールされた最大半径と最小半径との差〕がみられ、この
ような長円化は低速で行なわれる多くの局部゛経路”（
ｐａｓｓ　）によって修正する必要がある。

それにもかかわらず、最終製品には無視できない欠陥が
残っている。

ここで提供する自動制御型装置の創造性は、例えば中央
ローラ２と側部ローラ２１，２２との間で下方ローラ２
の両側においてフレーム（図示してない〕に取付けられ
たプローブ３０ａ、　３０ｂを用いることにある。当然
、ロールすべき金属シートの幅に沿って幾つかのプロー
ブ３０ａ、　３０ｂを配置して用いることもできる。

説明を簡単にするため、金属シートの幅の半分に設けら
れた単一プローブ３０ａおよび単一プローブ３０ｂに関
して説明する。これらのプローブは例えば流体力制御型
シャツ？３１．３２から成シ、これらのジヤツキはそれ
らのン°、テム端部に小さなホイール３３．３４を備え
ている。これらのジヤツキは上方または下方に変位され
、それらの端部の小さなホイールを金属シートの外側に
係合させたシ引っ込ませたシすることができる。

これらのジヤツキの高さ位置はキャプタ（デジタルまた
はアナログ）　３５ａ、　３５ｂによって記憶される。

小さなホイール３３．３４が金属シート２０に係合する
と、油圧は”位置決め”方向に維持され、それで小さな
ホイール３３または３４は金属シート２０の不規則性（
隆起、中空、丸みくずれ）があっても常に金属シート２
０に係合したままであるようにされる。

金属シート２０における小さなホイール３３゜３４の接
触作用は、結果としての金属シート変形が無視できるよ
うに計算される（数キログラム）。

最初のロール経路は、要求された最終半径Ｒｒよシ大き
い所与半径Ｒ１に相応した固定位置Ｘ１における側部ロ
ーラ２１によって形成される。プローブ３０ａ、　３０
ｂは引っ込められる。

こ゛の経路が終端すると、使用した側部ローラは引っ込
められ、曲げられた金属シートを解放するが、金属シー
トは中央ローラ１，２間に挾まれたままである。二つの
プローブ３０ａ、　３０ｂは金属シートの外側表面と係
合し、そして金属シートは駆動モータ７．１４によって
動かされる。同様にして、理論的半径Ｒ１が側部ローラ
の任意の位置Ｘに対応するので、実際の半径Ｒｒはプロ
ーブの任意の位置２に対応する（金属シート２０は作用
を受けない）。このような状態のもとで、金属シートの
全長における瞬時曲げ半径Ｒ１の値が記憶される。

要求された曲げ半径に対するＲ１の偏分けそれらの測定
値から計算され、記憶装置に記憶され、そして後続の経
路において側部ローラ２１．２２の位置Ｘ２をサーボ制
御して記憶された幾何学的変動を減少または除去するの
に用いられる。

次の経路においては、Ｒ１よシ小さな新しい理論的半径
Ｒ２を得るために、考察中の側部ローラの新しい位置Ｘ
、が決められる。金属シートの運動中の任意の瞬時に、
こうして決められたｘｔの値に、ある一定の係数の重み
の付けられたプローブによって最初の経路中に記憶した
値に相応した偏分が加算される。この第２の経路は、側
部ローラの位置をサーボ制御することによって実施され
、また実際の輪郭の新しい追跡はプローブによって行な
われる。第３の経路中にローラの位置を修正するために
用いられる瞬時変動は再び記憶され、こうして最終半径
が得られるまで続けられる。

側部ローラのサーボ制御は次のようにして行なわれる。

１）ローラ２１，２２の各々にローラ２１，２２の各々
の位置Ｘを表わす二つのプローブ４０ａ、　４０ｂおよ
び４１ａ、　４１ｂがそれぞれ結合される。この構成に
よシローラの水平性を正確て得ることができる。

２〕　機械の幾何学的データおよび行なわれることにな
る経路の数ｎの関数として、デジタルコンピュータ５０
（第３図）は得るべき理論的半径Ｒ８を計算する。この
計算は減少する指数関数的形式のいわゆる”集束”法則
に従って行なわれ、経路数の関数としてロールすべき最
終半径Ｒｆに比較的近くすることができる。

集束法則を用いることによって経路の数ｎを固定するこ
とができる。

金属シート特性、経路の数、最終半径および公差は入力
６０を介してコンピュータ５０に導入される（第３図参
照〕。

３〕　機械および付属品の幾何学的形状によって決まる
数学的法則に従って、コンピュータは得るべき各理論的
半径Ｒｎについてローラに対する相応した理論的に一定
の位置情報Ｘｆｌを発生する。

４）経路ｎのロール中、主情報Ｘｎに可変修正情報αＥ
（ｎ−１）ｉ　　が加えられ、この情報は金属シート２
０の各輪郭点に対する記憶値Ｅ（ｎ−１）ｉの一部を表
わし、理論的半径Ｒ（ｎ−ｔ）と実際の半径Ｒ（ｎ−＋
）ｉ　との間におけるプローブによシ先行経路（ｎ−＋
）中に記憶された偏分に相応する。この偏分け、挾まれ
る位置に対する金属シート２０の位置ｉの関数である。

５）　　Ｅ（ｎ−１）ｉの値はロール輪郭の全ての点に
おいて、理論的値Ｒ（ｎ−＋）と瞬時的な実際の値Ｒ（
ｎ−１）ｉとの間の変化の算数平均値に相応する。

これらの変化は、金属シートに沿って二つのプローブ３
０ａ、　３０ｂで同時に測定した値Ｒ（ｎ−１）ｉＩ＋
Ｒ（ｎ−１）ｉｔを用いてコンピュータ５０で計算され
る。この構成により、”負荷なし”転換中の金属の不規
則運動および（またに）転換中に重心の動く金属シート
の固有の重量の影響による任意の測定誤差を制限するこ
とができる。

これらの変分は記憶される。上述で説明したように、Ｅ
（ｎ−ｔ）の記憶値は、集束法則、経路の数および機械
の幾何学的形状を考慮に入れるため修正情報αＥ（ｎ−
１）ｉに変換される。

６）同様に、経路ｎ中に二つのプローブ３０ａ、３０ｂ
で行なわれた測定によって、簡単な幾何学的関係式から
任意の点における瞬時半径および相応した実際の平均半
径Ｒ（ｎ）ｉを計算することができる。

７〕　コンピュータ５０にデータとして入れられた最終
半径Ｒｆと半径Ｒ（ｎ）　ｉとの比較によって、偏分が
前に固定した値（半径に許容された公差）よシ小さいと
きに集中サイクルが停止される。

８）同様に、ローラのサーボ制御サイクルは、金属シー
トに沿った値Ｅ　（ｎ）　ｉの算数的平均値を表わす値
Ｅ　（ｎ）が前に固定した基準値（長円化公差〕よシ小
さいとき、止められる。Ｅ　（ｎ）は経路ｎ中のＲ（ｎ
）とＲ（ｎ）ｉとの間の発散を表わす。

ロール中、ゆがめられないシリンダを実現するには、金
属シートの全長において一定で一様な挾み作用が必要で
ある。

上記の作用が一様でないかまたは悪く決められる場合に
は、ロールされる円錐形またはドラム形であるか或いは
金属シートは積層される。

挾み作用はロールすべき金属シートの厚さ、幅および鋼
質の関数である。

この作用の調整は前に説明したように作業者によって調
節されかつ一般には各側に別個に設けられた安全弁によ
って行なわれる。

この構造では多くの場合上述の欠点で表わされるエラー
（二つの弁間の異なる設定、金属シート特性に対する間
違った調整など）が生じる得ることになる。

そこで本発明の機械は、次のようにして実現される挾み
作用のサーボ制御装置を備えている。

可動下方中央ローラ２は二つのジヤツキ１３゜１４を備
え、圧力を受ける各ジヤツキ部分には圧カブローブ６１
ａ、　６１ｂ　（第２図参照）が設けられる。

コンピュータ５０にデータとして入力される金属シート
の特性の関数として、コンピュータ５０は簡単な関係式
から挾み作用の像である圧力命令Ｐ０を算出する。この
命令はプローブ６１ａまたは６１ｂで測定した実際の圧
力Ｐｒと比較される。

ＰｏとＰｒとの間の偏分に応じてサーボ弁６２また６３
が制御され、ジヤツキ１３または１４に給油するか或い
は加圧油を抜いて圧力を一定のレベルに維持できるよう
にする。

ジヤツキの一つはまた、例えば円錐状またはゆがんだ形
状にロールされた金属シートを真直ぐに戻させる外部の
°付加的命令７０を受けることができる。この付加的命
令によって計算した圧力に対して考察中の回路の圧力を
増減させることができる。

本発明の機械はまた、曲げ用の側部ローラを水平方向に
対して傾斜させることによって円錐形体をロニルするこ
ともできる。そうするためには、同じローラの各ジヤツ
キに与えられる位装置命令Ｘｎは異なり、そして機械の
幾何学的データの関数としてコンピュータによってなさ
れる簡単な数学的計算から得られる。

同じローラの二つの制御ジヤツキの二位置命令ｘｎの一
つを手動制御で変えることによって、コンピュータから
独立して円錐形体を作ることができる（第３図矢印Ｆ＋
ｏ　ｒ　Ｆａｌ）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による機械の概略部分断面図、第２図は
第１図の線１−１１に沿った断面図、第３図は機械の自
動制御装置を示すブロック線図である。 図中 １．２：中央ローラ、　　３，４：軸受、　５：複動ジ
ヤツキ、　６：駆動軸、　　１３．１４．１５　：複動
ジヤツキ、２０：金属シート、　　２１，２２　：側部
ローラ、　　２３．２４：ジヤツキ１　３０ａ＋３０ｂ
ニブローブ、５０：コンピュータ。 手続補正書（方式） 昭和６２年４月　６日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、仕上がり物を解放するために適当に駆動され、高さ
   を調節できしかも軸方向に変位できる少なくとも二つの
   中央ローラを備えた金属シートの自動制御型ロール機械
   において、上記中央ローラに組み合わせて、ジャッキを
   介して側部ローラが空間に位置決めされるように設けら
   れ、上記位置決めがコンピュータおよびジャッキからな
   るプローブと共に作動するキャプタによって不変的に記
   憶され、各キャプタのステムがその上方部分に、金属シ
   ートを所与公差内で要求された半径に巻き取り、しかも
   所与値に対する金属シートの傷を計算しまたは必要なら
   ば円錐形体をロールするため、側部ローラを正確に位置
   決するためにコンピュータからの命令に応じた情報を供
   給するデジタルまたはアナログキャプタによって上記プ
   ローブの位置を得るようにするホィールを備えているこ
   とを特徴とする金属シートの自動制御型ロール機械。 ２、中央ローラの一つがコンピュータで行われる命令に
   よって一定で一様な動作を得るためにジャッキの作用に
   より垂直方向に摺動するようにされた軸受に装着されて
   いる特許請求の範囲第１項に記載の機械。 ３、コンピュータが、処理すべき金属シートの半径およ
   び丸み公差を記憶する少なくとも一つの記憶装置を備え
   ている特許請求の範囲第１項に記載の機械。 ４、コンピュータの記憶装置に前もって多数の作業経路
   がプログラムされている特許請求の範囲第１項に記載の
   機械。 ５、ロール操作が連続的に行われ、各連続した半径が、
   減少する指数関数的な集束法則に従って計算され、ロー
   ル操作中に丸みの修正が行われる特許請求の範囲第１項
   〜第４項のいずれか一つに記載の機械。