JPWO2013121891A1 - ローラレベラおよび板材の矯正方法 - Google Patents
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Abstract
板材(S)を矯正するローラレベラ(100)は、板材(S)を挟み込んで押圧しつつ板材を通板させるように回転する複数のレベリングロール(6,8)を有するレベリングロールユニット(20)と、レベリングロールユニット(20)の入側および出側においてレベリングロール(6,8)を介して板材(S)を押圧する押圧シリンダ(4a,4b)と、レベリングロール(6,8)を回転させて板材(S)を通板させる駆動機構(15)とを具備し、複数のレベリングロール(6,8)は、その直径(D)を、矯正すべき板材の最大要求降伏応力および最大要求板厚で決定されるレベリングロール(6,8)のロール間ピッチPに対し、0.5<D/P<0.9を満たす値としたものである。
Description
本発明は、金属板例えば鋼板等の板材を矯正するローラレベラおよび板材の矯正方法に関する。
鋼板等の板材を製造する過程では圧延や冷却などが実施されるが、これらの工程では板材に反りや波形状の変形が発生する。このため、このような反りや波形状の変形を矯正して板材を平坦化する目的で、複数本のレベリングロールを上下に千鳥状に配置したローラレベラが用いられる(例えば特許文献1)。
ローラレベラは、矯正すべき板材を、複数の下レベリングロールに対し複数の上レベリングロールを押し込んだ状態、または複数の上レベリングロールに対して複数の下レベリングロールを押し込んだ状態で通板し、板材に繰り返し曲げを与えることによって、板材の反りや波形状を平坦化する。
このようなローラレベラにおいては、レベリングロールのロール間ピッチは、矯正しようとする板材の最大要求降伏応力およびその際の最大要求板厚により決定され、決定されたロール間ピッチにより最大矯正力(押圧力)や最大トルクが決定される。従来は、このように決定されたロール間ピッチに対し、十分な通板性および十分な伝達トルクを確保する観点から、レベリングロールの直径は極力大きく設定され、ロール間ピッチの0.9倍以上1.0未満とされている。なお、最大要求降伏応力および最大要求板厚は、ユーザによって板材の仕様として要求される降伏応力の最大値および板厚の最大値を意味するが、以下の説明では簡略化してこれらの用語を使用する。また、ロール間ピッチが、矯正しようとする板材の降伏応力および板厚により決定される理由は、[発明を実施するための形態]の項において詳述する。
近時、従来よりも薄くかつ降伏応力が大きい板材をレベリング矯正する需要が増加しており、このような場合、レベリングロールの押し込み量を大きくする必要があるが、上述したようなロール径が大きい従来のローラレベラでは十分な押し込み量が得られない場合も生じる。このため、薄くかつ降伏応力が大きい板材に対しても十分に矯正することができるローラレベラが要望されている。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、薄くて降伏応力が大きい金属板例えば鋼板等の板材であってもレベリング矯正することができるローラレベラおよび板材の矯正方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、通板ラインを通して板材を矯正するローラレベラであって、前記通板ラインの上下に千鳥状に配置され、前記板材を挟んで矯正しつつ前記板材を通板させるように回転する複数のレベリングロールを有するレベリングロールユニットと、前記レベリングロールユニットにおける前記板材の入側および出側にそれぞれ設けられ、前記レベリングロールを介して前記板材を押圧する押圧シリンダと、前記レベリングロールをバックアップする複数のバックアップロールと、前記レベリングロールを回転させて前記板材を通板させる駆動機構と、を具備し、前記複数のレベリングロールは、その直径Dを、前記板材の最大要求降伏応力および最大要求板厚で決定される前記レベリングロールのロール間ピッチPに対し、0.5<D/P<0.9を満たす値としたものであるローラレベラを提供する。
上記第1の観点において、前記板材が前記レベリングロールユニットの上下のレベリングロール間に噛込むように前記押圧シリンダによる前記板材の押込量を制御する制御装置をさらに具備し、前記制御装置は、前記板材の厚さに応じて、前記板材が前記レベリングロールユニットの上下のレベリングロール間に噛込む限界の押込量である噛込限界押込量と、前記噛込限界押込量に制御すべき前記板材の先端の移動距離である噛込補正制御距離とを設定した噛込補正テーブルを含み、前記制御装置は、前記入側の押圧シリンダの前記板材の矯正に必要な設定押込量が前記噛込限界押込量よりも大きい場合に、前記噛込補正テーブルに基づいて、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達するまでは前記入側の押圧シリンダの押込量を前記噛込限界押込量に制限し、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量が前記設定押込量になるように制御することが好ましい。この場合に、前記噛込補正テーブルには、さらに前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量を前記設定押込量にする際の押圧速度が設定され、前記制御装置は、前記噛込補正テーブルに基づいて、前記入側の押圧シリンダの押込量が前記噛込限界押込量から前記設定押込量に変更する際の押圧速度を制御することが好ましい。
本発明の第2の観点では、通板ラインを通して板材を矯正するローラレベラであって、前記通板ラインの上下に千鳥状に配置され、前記板材を挟んで矯正しつつ前記板材を通板させるように回転する複数のレベリングロールを有するレベリングロールユニットと、前記複数のレベリングロールを上下にバックアップする複数のバックアップロールと、前記レベリングロールおよび前記バックアップロールをこれらの上下で支持する一対のロールフレームと、前記一対のロールフレームを上下で支持する一対のフレームと、前記レベリングロールユニットにおける前記板材の入側および出側にそれぞれ設けられ、前記一対のフレームの一方である作動フレームを前記通板ラインに向けて押圧し、前記ロールフレームの対応する一方を介して前記レベリングロール間で前記板材を押圧する押圧シリンダと、前記レベリングロールを回転させる駆動機構と、前記作動フレームと前記ロールフレームの前記対応する一方との間に、前記板材の通板方向に直交する幅方向に沿って複数取り付けられた油圧式クラウニングシリンダと、前記板材の矯正を制御する制御装置と、を具備し、前記複数のレベリングロールは、その直径Dを、前記板材の最大要求降伏応力および最大要求板厚で決定される前記レベリングロールのロール間ピッチPに対し、0.5<D/P<0.9を満たす値としたものであり、前記制御装置は、前記押圧シリンダによる押圧量を制御しつつ前記駆動機構により前記板材を前記レベリングロール間に通板させるように制御し、かつ、前記一対のフレームの幅方向における横撓み量を求め、この撓み量を解消するに必要な前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれの必要締め込み量を算出し、前記必要締め込み量に基づいて前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれを締め込み制御するローラレベラを提供する。
上記第2の観点において、前記制御装置は、前記押圧シリンダ、前記油圧式クラウニングシリンダ、前記一対のロールフレーム、前記バックアップロール、前記レベリングロールの圧縮変形情報に基づいて、この圧縮変形を解消するに必要な前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれの必要締め込み量を算出し、この必要締め込み量と前記一対のフレームの撓み量を解消するに必要な必要締め込み量の合計値に基づいて前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれを締め込み制御するようにすることができる。
また、上記第2の観点において、前記制御装置は、前記板材の厚さに応じて、前記板材が前記レベリングロールユニットの上下のレベリングロール間に噛込む限界の押込量である噛込限界押込量と、前記噛込限界押込量に制御すべき前記板材の先端の移動距離である噛込補正制御距離とを設定した噛込補正テーブルを含み、前記制御装置は、前記入側の押圧シリンダの前記板材の矯正に必要な設定押込量が前記噛込限界押込量よりも大きい場合に、前記噛込補正テーブルに基づいて、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達するまでは前記入側の押圧シリンダの押込量を前記噛込限界押込量に制限し、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量が前記設定押込量になるように制御することが好ましい。この場合に、前記噛込補正テーブルには、さらに前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量を前記設定押込量にする際の押圧速度が設定され、前記制御装置は、前記噛込補正テーブルに基づいて、前記入側の押圧シリンダの押込量が前記噛込限界押込量から前記設定押込量に変更する際の押圧速度を制御することが好ましい。
上記第1および第2の観点において、前記直径Dと前記ピッチPとが、0.55<D/P<0.8を満たすことが好ましい。
また、前記駆動機構は、前記上レベリングロールを駆動させるための上レベリングロール用駆動モータと、前記上レベリングロール用駆動モータの動力を前記上レベリングロールに伝達する上レベリングロール用動力伝達部とからなる上レベリングロール駆動部、および前記下レベリングロールを駆動させるための下レベリングロール用駆動モータと、前記下レベリングロール用駆動モータの動力を前記下レベリングロールに伝達する下レベリングロール用動力伝達部とからなる下レベリングロール駆動部とを有し、前記上レベリングロール用動力伝達部と前記下レベリングロール用動力伝達部とが、互いに干渉しないように配置されていることが好ましい。
本発明の第3の観点では、通板ラインを通して板材を矯正するローラレベラにより前記板材を矯正する板材の矯正方法であって、前記ローラレベラは、前記通板ラインの上下に千鳥状に配置され、前記板材を挟んで矯正しつつ前記板材を通板させるように回転する複数のレベリングロールを有するレベリングロールユニットと、前記レベリングロールユニットにおける前記板材の入側および出側にそれぞれ設けられ、前記レベリングロールを介して前記板材を押圧する押圧シリンダと、前記レベリングロールをバックアップする複数のバックアップロールと、前記レベリングロールを回転させて前記板材を通板させる駆動機構と、を具備し、前記方法は、前記複数のレベリングロールのロール間ピッチPを矯正すべき前記板材の最大要求降伏応力および最大要求板厚で決定し、前記レベリングロールの直径Dを、0.5<D/P<0.9を満たす値として前記板材を矯正する板材の矯正方法を提供する。
本発明の第4の観点では、通板ラインを通して板材を矯正するローラレベラにより前記板材を矯正する板材の矯正方法であって、前記ローラレベラは、前記通板ラインの上下に千鳥状に配置され、前記板材を挟んで矯正しつつ前記板材を通板させるように回転する複数のレベリングロールを有するレベリングロールユニットと、前記複数のレベリングロールを上下にバックアップする複数のバックアップロールと、前記レベリングロールおよび前記バックアップロールをこれらの上下で支持する一対のロールフレームと、前記一対のロールフレームを上下で支持する一対のフレームと、前記レベリングロールユニットにおける前記板材の入側および出側にそれぞれ設けられ、前記一対のフレームの一方である作動フレームを前記通板ラインに向けて押圧し、前記ロールフレームの対応する一方を介して前記レベリングロール間で前記板材を押圧する押圧シリンダと、前記レベリングロールを回転させる駆動機構と、前記作動フレームと前記ロールフレームの前記対応する一方との間に、前記板材の通板方向に直交する幅方向に沿って複数取り付けられた油圧式クラウニングシリンダと、を具備し、前記方法は、前記複数のレベリングロールのロール間ピッチPを矯正すべき前記板材の最大要求降伏応力および最大要求板厚で決定し、前記レベリングロールの直径Dを、0.5<D/P<0.9を満たす値とし、かつ、前記一対のフレームの幅方向における横撓み量を求め、この撓み量を解消するに必要な前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれの必要締め込み量を算出し、前記必要締め込み量に基づいて前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれを締め込み制御する板材の矯正方法を提供する。
上記第4の観点において、前記押圧シリンダ、前記油圧式クラウニングシリンダ、前記一対のロールフレーム、前記バックアップロール、前記レベリングロールの圧縮変形情報に基づいて、この圧縮変形を解消するに必要な前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれの必要締め込み量を算出し、この必要締め込み量と前記一対のフレームの撓み量を解消するに必要な必要締め込み量の合計値に基づいて前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれを締め込み制御することが好ましい。
上記第3および第4の観点において、前記板材の厚さに応じて、前記板材が前記レベリングロールユニットの上下のレベリングロール間に噛込む限界の押込量である噛込限界押込量と、前記噛込限界押込量に制御すべき前記板材先端の移動距離である噛込補正制御距離とを設定した噛込補正テーブルに基づき、前記入側の押圧シリンダの前記板材の矯正に必要な設定押込量が前記噛込限界押込量よりも大きい場合に、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達するまでは前記入側の押圧シリンダの押込量を前記噛込限界押込量に制限し、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量が前記設定押込量になるようにすることが好ましい。この場合に、前記噛込補正テーブルには、さらに前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量を前記設定押込量にする際の押圧速度が設定され、前記噛込補正テーブルに基づいて、前記入側の押圧シリンダの押込量が前記噛込限界押込量から前記設定押込量に変更する際の押圧速度を制御することが好ましい。
本発明によれば、複数のレベリングロールは、その直径Dを、矯正すべき板材の最大要求降伏応力とその際の最大要求板厚で決定されるレベリングロールのロール間ピッチPに対し、0.5<D/P<0.9を満たす値としたので、押し込み量を増加させることにより板材に強い曲げを与えるができる。このため、薄くて降伏応力が大きい板材であってもレベリング矯正可能であり、高い平坦度とすることができる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るローラレベラを示す側面図、図2はその正面図である。本実施形態のローラレベラ100は、ハウジング1と、ハウジング1の内側に設けられた上フレーム2と、ハウジング1を支持するように設けられた下フレーム3とを有している。上フレーム2の下方には上ロールフレーム5が上ロールグリップシリンダ(図示せず)で吊り下げられている。一方、下フレーム3上には下ロールフレーム10が設置されている。なお、上フレーム2は、後述するように、押圧シリンダ(圧下シリンダともいう)によって押すことによって上下に動作するため、作動フレームと呼ぶことができる。作動フレームは上フレーム2に限定されず、下フレーム3を作動フレームとして構成してその下に設けた押圧シリンダによって押すことによって上下に動作させることもできる。
図1は本発明の一実施形態に係るローラレベラを示す側面図、図2はその正面図である。本実施形態のローラレベラ100は、ハウジング1と、ハウジング1の内側に設けられた上フレーム2と、ハウジング1を支持するように設けられた下フレーム3とを有している。上フレーム2の下方には上ロールフレーム5が上ロールグリップシリンダ(図示せず)で吊り下げられている。一方、下フレーム3上には下ロールフレーム10が設置されている。なお、上フレーム2は、後述するように、押圧シリンダ(圧下シリンダともいう)によって押すことによって上下に動作するため、作動フレームと呼ぶことができる。作動フレームは上フレーム2に限定されず、下フレーム3を作動フレームとして構成してその下に設けた押圧シリンダによって押すことによって上下に動作させることもできる。
上ロールフレーム5と下ロールフレーム10との間には、鋼板等の金属板である板材Sのパス(通板)ラインを間に形成するように上下に千鳥状に配置された複数の上レベリングロール6と複数の下レベリングロール8とを有するレベリングロールユニット20が設けられている。レベリングロールユニット20において、上レベリングロール6は上ロールフレーム5の下で上ロールフレーム5に支持され、下レベリングロール8は下ロールフレーム10の上で下ロールフレーム10に支持されている。レベリングロールユニット20の板材Sの搬送方向上流側および下流側には、板材Sをガイドするガイドロール14が設けられている。上レベリングロール6および下レベリングロール8は、駆動機構15により回転されるようになっており、板材Sを例えば図1における矢印A方向および矢印B方向のいずれかに移動して矯正することが可能となっている。
上レベリングロール6の上には、上レベリングロール6をバックアップする短尺の上バックアップロール7が上レベリングロール6の軸方向に沿って上ロールフレーム5に支持されるように複数配置されている。また、下レベリングロール8の下には、下レベリングロール8をバックアップする短尺の下バックアップロール9が下レベリングロール8の軸方向に沿って下ロールフレーム10に支持されるように複数配置されている。
上述のように、上下レベリングロール6、8の夫々におけるロール間ピッチは、矯正しようとする板材Sの最大要求降伏応力およびその際の最大要求板厚(ユーザによって板材の仕様として要求される降伏応力の最大値および板厚の最大値)により決定される。これは、ローラレベラ100に求められる矯正反力が、ユーザによって要求された板厚、降伏応力から、下記の式(1)によって算出されるからである。
F=2×(3−(1−η)2)×(W×σy×T2)/(3000×L)×α …(1)
ここで、Fは矯正反力、ηは降伏率、Wは板幅(mm)、σyは降伏応力(kgf/mm2)、Tは板厚(mm)、Lはロール間ピッチ(mm)、αは実測係数である。
換言すると、矯正反力は降伏応力σyに比例し、板厚Tの2乗に比例し、ロール間ピッチLに反比例する。これを簡易化すると式(2)F=K1×T2×σy/Lで表すことができる(K1は係数)。
一方、ローラレベラによって得られる矯正反力はレベリングロールの外側に配設されるバックアップロール(上下バックアップロール7、9に対応する)の直径が大きくなるほど大きくなる。しかし、バックアップロールの最大径はロール間ピッチLとほぼ同じとなり、何故ならバックアップロールがロール間ピッチLより大きな直径をもつことは不可能だからである。従って、ローラレベラによって得られる矯正反力の最大値は式(3)F=K2×Lで表すことができる(K2は係数)。
よって、式(2)、(3)を組み合わせるとK2×L=K1×T2×σy/Lとなり、下記の式(4)が導かれる。式(4)は、上下レベリングロール6、8の夫々におけるロール間ピッチLが矯正しようとする板材Sの降伏応力σyおよび板厚Tによって決定されることを表している。
L=[(K1×T2×σy)/K2]1/2 …(4)
従来は、このように決定されたロール間ピッチに対し、十分な通板性および十分な伝達トルクを確保する観点から、レベリングロールの直径は極力大きく設定され、ロール間ピッチの0.9倍以上1.0未満とされている。
これに対して本発明の実施形態に係るレベリングロールユニット20おいては、図3に示すように、上下レベリングロール6、8の夫々におけるロール間ピッチP(式(4)のピッチLに相当する)とロール直径Dとが、0.5<D/P<0.9の関係を満たすように配置されている。即ち、従来の0.9≦D/P<1.0の場合よりもロール直径Dが小径となっている。D/Pの値は、上記の範囲のうち、0.55<D/P<0.8の範囲が好ましく、特に、0.6<D/P<0.7の範囲が好ましい。
F=2×(3−(1−η)2)×(W×σy×T2)/(3000×L)×α …(1)
ここで、Fは矯正反力、ηは降伏率、Wは板幅(mm)、σyは降伏応力(kgf/mm2)、Tは板厚(mm)、Lはロール間ピッチ(mm)、αは実測係数である。
換言すると、矯正反力は降伏応力σyに比例し、板厚Tの2乗に比例し、ロール間ピッチLに反比例する。これを簡易化すると式(2)F=K1×T2×σy/Lで表すことができる(K1は係数)。
一方、ローラレベラによって得られる矯正反力はレベリングロールの外側に配設されるバックアップロール(上下バックアップロール7、9に対応する)の直径が大きくなるほど大きくなる。しかし、バックアップロールの最大径はロール間ピッチLとほぼ同じとなり、何故ならバックアップロールがロール間ピッチLより大きな直径をもつことは不可能だからである。従って、ローラレベラによって得られる矯正反力の最大値は式(3)F=K2×Lで表すことができる(K2は係数)。
よって、式(2)、(3)を組み合わせるとK2×L=K1×T2×σy/Lとなり、下記の式(4)が導かれる。式(4)は、上下レベリングロール6、8の夫々におけるロール間ピッチLが矯正しようとする板材Sの降伏応力σyおよび板厚Tによって決定されることを表している。
L=[(K1×T2×σy)/K2]1/2 …(4)
従来は、このように決定されたロール間ピッチに対し、十分な通板性および十分な伝達トルクを確保する観点から、レベリングロールの直径は極力大きく設定され、ロール間ピッチの0.9倍以上1.0未満とされている。
これに対して本発明の実施形態に係るレベリングロールユニット20おいては、図3に示すように、上下レベリングロール6、8の夫々におけるロール間ピッチP(式(4)のピッチLに相当する)とロール直径Dとが、0.5<D/P<0.9の関係を満たすように配置されている。即ち、従来の0.9≦D/P<1.0の場合よりもロール直径Dが小径となっている。D/Pの値は、上記の範囲のうち、0.55<D/P<0.8の範囲が好ましく、特に、0.6<D/P<0.7の範囲が好ましい。
ハウジング1と上フレーム2との間のレベリングロールユニット20の板材S搬送方向の両端には、それぞれ板材Sを矯正するための圧下力(押圧力ともいう)を与える圧下シリンダ(押圧シリンダともいう)4aおよび4bが配置されている。圧下シリンダ4aおよび4bは、板材Sの幅方向の両端側(ドライブ側およびワーク側)に2基ずつ設けられている(図2参照。ただし、図2では圧下シリンダ4aのみ図示)。
なお、本明細書において、「圧下」という用語は、図1に示すように圧力を下向きに加える場合だけでなく、後に変更例として説明するように圧力を上向きに加える場合も包含することを意図する。換言すれば、本明細書において、「圧下」という用語は、「押圧」という用語に置き換えることができる。
なお、本明細書において、「圧下」という用語は、図1に示すように圧力を下向きに加える場合だけでなく、後に変更例として説明するように圧力を上向きに加える場合も包含することを意図する。換言すれば、本明細書において、「圧下」という用語は、「押圧」という用語に置き換えることができる。
圧下シリンダ4aおよび4bは、下ロールフレーム10に固定的に設けられた下レベリングロール8に対して、上ロールフレーム5、上バックアップロール7および上レベリングロール6を介して板材Sを圧下するようになっている。
上レベリングロール6および下レベリングロール8は駆動機構15により回転されるようになっている。図1では、便宜上、駆動機構15を上下レベリングロール6、8の各列全体に接続するように描いているが、実際には、後述するように、上レベリングロール6および下レベリングロール8を個別的に回転駆動させるようになっている。そして、駆動機構15により上レベリングロール6と下レベリングロール8との間に板材Sを通板させつつ、圧下シリンダ4a、4bにより上レベリングロール6を介して板材Sを圧下して板材Sをレベリング矯正する。
板材Sを図1のA方向へ搬送する場合には、圧下シリンダ4aが入側の圧下シリンダとして機能し、圧下シリンダ4bが出側の圧下シリンダとして機能する。また、板材SをB方向へ搬送する場合には、圧下シリンダ4bが入側の圧下シリンダとして機能し、圧下シリンダ4aが出側の圧下シリンダとして機能する。なお、上レベリングロール6を固定的に設け、下レベリングロール8を圧下シリンダで圧下するようにしてもよい。
図4に示すように、駆動機構15は、上レベリングロール6の軸の突き出し部分6aに接続された動力伝達部としてのユニバーサルスピンドル31と駆動モータ32とからなる上レベリングロール駆動部30と、下レベリングロール8の軸の突き出し部分8aに接続された動力伝達部としてのユニバーサルスピンドル41と駆動モータ42とからなる下レベリングロール駆動部40とを有している。ユニバーサルスピンドル31、41は、駆動側と軸が一致しない部分に動力を伝達するためのものであり、ユニバーサルスピンドル31は、一対のクロスピンユニット33、34と、その間に設けられた中間シャフト35を有しており、ユニバーサルスピンドル41は、一対のクロスピンユニット43、44と、その間に設けられた中間シャフト45を有している。また、モータ32の軸とモータ32側のクロスピンユニット34とはシャフト32aで連結されており、モータ42の軸とモータ42側のクロスピンユニット44とはシャフト42aで連結されている。
上述したように、上レベリングロール6および下レベリングロール8の直径Dが小径となっているため、隣接する上レベリングロール6と下レベリングロール8において両者の動力伝達部であるユニバーサルスピンドル31および41が干渉する可能性を回避する観点から、これらを互いに干渉しないように配置している。具体的には、ユニバーサルスピンドル31および41のロール側のクロスピンユニット33と43とが干渉する可能性を回避する観点から、上レベリングロール6の軸の突き出し部分6aと下レベリングロール8の軸の突き出し部分8aの長さを変えて、クロスピンユニット33と43の位置をずらしている。
上フレーム2と上ロールフレーム5との間には、板幅方向に複数(本実施形態では7個)の油圧式クラウニングシリンダ12が連結されている。各クラウニングシリンダ12は、図2に示すように、板材Sの通板方向に直交する幅方向に沿って上レベリングロール6および下レベリングロール8と対応するように等ピッチで設置されている。この油圧式クラウニングシリンダ12は、図1に示すように、2列設置されている。なお、クラウニングシリンダの列は1列であっても3列以上であってもよい。
図5に示すように、油圧式クラウニングシリンダ12は、シリンダ本体51とピストン52とを有し、ピストン52の上端が球面継手材53を介して上フレーム2に連結され、シリンダ本体51の底部がスライド継手54を介して上ロールフレーム5に連結されている。この油圧式クラウニングシリンダ12には位置検出センサ55が内蔵されている。油圧式クラウニングシリンダ12は、油圧により伸縮するようになっており、伸長動作させるために伸長側油室(図示せず)に送油する送油ライン56と油圧を解除するためのリリースライン57とが接続されている。送油ライン56には、伸長側油室の油圧を検出するための圧力検出器58と、送油量を制御する制御弁59とが接続されている。制御弁59としては、サーボバルブまたは比例制御弁が用いられる。
上フレーム2の上方には、図2に示すように、横方向の中心位置に上フレーム2の横撓みを検出する撓み検出センサ21が設けられている。この撓み検出センサ21は、図1に示すように、板材Sのパスラインに沿って2つ設けられている。この撓み検出センサ21により常時上フレーム2の下端部までの距離を検出し、これに基づいて上フレーム2の撓み量を算出する。また、下フレーム3の内部空間には撓み検出センサ22が取り付けられている。この撓み検出センサ22は横方向の中心位置に、板材Sのパスラインに沿って2つ設けられている。この撓み検出センサ22により常時下フレーム3の上端部までの距離を検出し、これに基づいて下フレーム3の撓み量を算出する。なお、上フレーム2、下フレーム3の一方のみに撓み検出センサを設けて、他方のフレームの撓み量は比例計算で求めるようにしてもよい。
圧下シリンダ4a,4bとハウジング1との間には、ロードセル(または油圧圧力変換器)23が取り付けられ、これにより、圧下シリンダ4a,4b、油圧式クラウニングシリンダ12、上ロールフレーム5、上バックアップロール7、上レベリングロール6、下レベリングロール8、下バックアップロール9、下ロールフレーム10の圧縮変形を検出可能となっている。
本実施形態のローラレベラ100は、各構成要素が制御装置60により制御されるようになっている。制御装置60は、CPUを備えたプロセスコントローラと、これに接続された、キーボードやディスプレイ等を含むユーザーインターフェースと、制御プログラム(ソフトウエア)や処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部とを含む。ユーザーインターフェースからの指示等に応じて任意のレシピを記憶部から呼び出してプロセスコントローラにおいて実行させる。これにより、プロセスコントローラの制御下で、ローラレベラ100で後述するような所望の処理(操作シーケンス)が行われる。制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えば磁気ディスク(フレキシブルディスク、ハードディスクなど)、光ディスク(CD、DVDなど)、マグネトオプティカルディスク(MOなど)、半導体メモリなどに格納された状態のものを利用することができる。代わりに、レシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることもできる。
制御装置60は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された制御プログラムに従って、後述するように、板材Sの矯正(レベリング)のための圧下シリンダ4a,4bによるレベリングロール6,8の圧下量の制御、駆動機構15の制御を行うようになっている。また、制御装置60は、油圧式クラウニングシリンダ12を絞り込み制御してフレームの横撓み補正および圧縮補正を行うようになっている。さらに、制御装置60は、圧下シリンダ4aおよび4bの圧下制御、特に噛込補正制御を行うようになっている。
制御装置60は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された制御プログラムに従って、後述するように、板材Sの矯正(レベリング)のための圧下シリンダ4a,4bによるレベリングロール6,8の圧下量の制御、駆動機構15の制御を行うようになっている。また、制御装置60は、油圧式クラウニングシリンダ12を絞り込み制御してフレームの横撓み補正および圧縮補正を行うようになっている。さらに、制御装置60は、圧下シリンダ4aおよび4bの圧下制御、特に噛込補正制御を行うようになっている。
図6に、制御装置60の制御ブロック図を示す。ここでは、クラウニング制御および圧下および噛み込み制御を中心に説明する。
制御装置60は、いずれもマイクロプロセッサからなる上位コントローラ62とクラウニングコントローラ64と圧下・噛込コントローラ66とを有している。上位コントローラ62は、ローラレベラ100の全体を制御するようになっており、クラウニングコントローラ64は、上位コントローラ62の指令に基づき、油圧式クラウニングシリンダ12の動作を制御し、圧下・噛み込みコントローラ66は、圧下シリンダ4aおよび4bの圧下制御、特に噛込補正制御を行う。
制御装置60は、いずれもマイクロプロセッサからなる上位コントローラ62とクラウニングコントローラ64と圧下・噛込コントローラ66とを有している。上位コントローラ62は、ローラレベラ100の全体を制御するようになっており、クラウニングコントローラ64は、上位コントローラ62の指令に基づき、油圧式クラウニングシリンダ12の動作を制御し、圧下・噛み込みコントローラ66は、圧下シリンダ4aおよび4bの圧下制御、特に噛込補正制御を行う。
上述した撓み検出センサ21,22、ロードセル23、位置検出センサ55、および圧力検出器58の検出値は、クラウニングコントローラ64に入力される。クラウニングコントローラ64は、上フレーム2および下フレーム3の横撓み量を、それぞれ撓み検出センサ21および22の検出値から常時把握し、フレームの横撓みを補正するに必要な各油圧式クラウニングシリンダ12の伸長量、すなわち締込み量を計算する。またクラウニングコントローラ64は、圧下シリンダ4a,4b、油圧式クラウニングシリンダ12、上ロールフレーム5、上バックアップロール7、上レベリングロール6、下レベリングロール8、下バックアップロール9、下ロールフレーム10の圧縮変形を圧下シリンダ4a,4bとハウジング1との間のロードセル23の検出値から常時把握し、それらの圧縮変形を補正するのに必要な各油圧式クラウニングシリンダ12の伸長量、すなわち締込み量を計算する。そして、クラウニングコントローラ64は、これらの締込み量を合計して、それに見合った圧力の圧油をそれぞれの油圧クラウニングシリンダ12に送油するよう出力信号を演算する。そして、その出力信号を制御弁59にフィードバックして上記横撓みと圧縮変形が最小になるように各油圧式クラウニングシリンダ12を制御する。
圧下・噛み込みコントローラ66には、板材Sの厚さ等に応じて板材Sのレベリング(矯正)に必要な圧下シリンダ4aおよび4bの押込量(圧下量)が設定されている。しかし、入側の圧下シリンダ(板材Sの搬送方向がA方向の場合には圧下シリンダ4a)の設定された押込量(設定押込量)が、板材Sが噛込む限界の押込量(噛込限界押込量)を超えている場合には板材Sが上レベリングロール6および下レベリングロール8間に噛み込まれない噛込不良が生じる。そのため、このような噛込不良を防止するために圧下・噛み込みコントローラ66に図7に例示されるような噛込補正テーブルが入力されるようになっている。この噛込補正テーブルは、操作部(図示せず)のタッチパネルで入力されるか、または、噛込補正テーブルが記憶された記憶媒体を読み込むことにより入力される。
図7の噛込補正テーブルにおいては、各板厚区分毎に、噛込限界押込量δL(mm)と、噛込補正制御距離Lb(mm)と、圧下補正速度IV(mm/sec)とが設定されている。そして、入側の圧下シリンダの押込量(圧下量)設定値が噛込限界押込量δLを超える場合に、図7の噛込補正テーブルを用いて噛込補正制御が実施される。具体的には、圧下・噛み込みコントローラ66は、板材Sの先端が入側の基準レベリングロール(搬送方向がA方向の場合には左端のレベリングロール)の頂点からLbの距離だけ噛込む間の押込量を噛込限界押込量δLに制御し、入側の基準レベリングロールからLbの距離だけ噛み込んだ後に噛込補正テーブルに設定された圧下補正速度IVにて入側の圧下シリンダの押込量(圧下量)が設定押込量になるように制御する。このときの板材Sの位置情報は、レベリングロールユニット20内のパスラインに沿って、板材Sの先端の位置を検出するための複数の光学式センサ(図示せず)を設け、これらにより板材Sの先端を検出後、パルスジェネレータ(図示せず)を用いて板材Sの先端をトラッキングすることにより求めることができる。
次に、このように構成されるローラレベラ100により板材Sの矯正を行う際の動作について説明する。
まず、ローラレベラ100のレベリングロールユニット20の上流側からガイドロール14にガイドされた状態で板材Sをレベリングロールユニット20へ向けて搬送し、上レベリングロール6と下レベリングロール8との間に挿入する。例えば、板材Sの搬送方向がA方向の場合には、図1の左側から板材Sがレベリングユニット20に搬送され、圧下シリンダ4aが入側の圧下シリンダとなる。
このとき、板材Sの厚さ等に応じて板材Sのレベリング(矯正)に必要な圧下シリンダ4aおよび4bの押込量(圧下量)が制御装置60に設定されており、その設定された押込量(圧下量)で板材Sを圧下しつつ、駆動機構15による駆動力により板材Sを上レベリングロール6と下レベリングロール8との間に通板させることにより板材Sの矯正が行われる。
上述したように、上下レベリングロール6、8の夫々におけるロール間ピッチPは、矯正する板材の最大要求降伏応力およびその際の最大要求板厚で決定され、決定されたピッチPに対して0.5<D/P<0.9を満たすようにロール直径Dを決定する。また、上下レベリングロール6、8の夫々におけるロール間ピッチPに対応して最大トルクが決まり、荷重条件が決まる。
従来は、上下レベリングロール6、8の夫々におけるロール間ピッチPに対し、十分な通板性および十分な伝達トルクを確保する観点から、レベリングロールの直径Dは極力大きく設定され、ロール間ピッチPの0.9倍以上1.0倍未満、すなわち0.9≦D/P<1.0とされていた。つまり、レベリングロールの直径が大きいほど、通板しようとする板材の曲げ半径が小さくなり、最大押し込み量が小さくなるから通板しやすく、かつ、ユニバーサルジョイントを大きくして最大トルクを確保しやすくなる。このため、0.9≦D/P<1.0とすることが技術常識であった。
しかし、近時、従来よりも薄くかつ降伏応力が大きい板材をレベリング矯正する需要が増加しており、上レベリングロール6と下レベリングロール8の直径Dを0.9≦D/Pを満たすように大きくすると、薄くかつ降伏応力が大きい板材に対し、十分な押し込み量が得られずに十分なレベリング矯正を行えない場合も生じる。
また、レベリングロール6,8の駆動力で板材Sの内部応力を低減させて板材Sを矯正する場合、板材Sの板厚をT(mm)、ヤング率をE(N/mm2)、降伏応力をσy(N/mm2)、ロール径をD(mm)降伏率をηとすると、以下の式(5)を満たす必要がある。
1−η=(σy×D)/(E×T) …(5)
ここで、十分に内部応力を低減するためには降伏率が0.7以上であることが必要であり、したがって、以下の式(6)を満足することが求められる。
0.3≧(σy×D)/(E×T) …(6)
これを変形すると以下の式(7)となる。
D≦0.3(E×T)/σy …(7)
すなわち、板厚Tが薄いほど、また降伏応力σyが大きいほど、レベリングロールの径を小さくする必要がある。しかし、従来は0.9≦D/Pを満たしたままDを小さくすることしか考えられず、そうするとトルクが小さくなってしまい板材を通板することができなくなる。
1−η=(σy×D)/(E×T) …(5)
ここで、十分に内部応力を低減するためには降伏率が0.7以上であることが必要であり、したがって、以下の式(6)を満足することが求められる。
0.3≧(σy×D)/(E×T) …(6)
これを変形すると以下の式(7)となる。
D≦0.3(E×T)/σy …(7)
すなわち、板厚Tが薄いほど、また降伏応力σyが大きいほど、レベリングロールの径を小さくする必要がある。しかし、従来は0.9≦D/Pを満たしたままDを小さくすることしか考えられず、そうするとトルクが小さくなってしまい板材を通板することができなくなる。
これに対して、本発明者は、従来の技術常識に反して、矯正する板材の最大要求降伏応力およびその際の最大要求板厚で決定されたロール間ピッチPに対してD/P<0.9となるように小径のレベリングロールを用いてもレベリング矯正が可能であり、このようにレベリングロールを小径にすることにより押し込み量が増加して、従来では十分に矯正することができなかった薄くかつ降伏応力が大きい板材のレベリング矯正が可能となることを知見した。
ただし、D/Pが0.5以下となると板がロールに沿わなくなって、板材の曲げ半径がロール径に応じて小さくならないため、ロール間ピッチPに対して0.5<D/P<0.9を満たすようにロール直径Dを決定する。
上下レベリングロール6、8の夫々におけるロール間ピッチPは、矯正する板材の最大要求降伏応力およびその際の最大要求板厚で決定され、そのピッチPによって最大トルクも決定されるから、ユニバーサルスピンドル31,41のクロスピンユニット33,34,43,44として、最大トルクに応じた大きさのものを用いる。従来のD/Pが0.9以上の直径を有するレベリングロールを用いた場合には、クロスピンユニットの直径は、レベリングロールの直径よりもわずかに小さい値とされていた。これに対して、本実施形態では、D/P<0.9と上レベリングロール6および下レベリングロール8の直径Dが従来よりも小さくなっているため、従来のようにユニバーサルスピンドル31と41が重なるように配置した場合には、隣接する上レベリングロール6と下レベリングロール8において、両者のロール側のクロスピンユニット33と43とが干渉する可能性がある。このため、上述したように、上レベリングロール6の軸の突き出し部分6aと下レベリングロール8の軸の突き出し部分8aの長さを変えて、クロスピンユニット33と43の位置をずらして、両者が干渉しないようにしている。従来は、レベリングロールの直径を小さくすると、それに応じてクロスピンユニットを小さくする必要がありトルクを小さくせざるを得なかったが、このようにクロスピンユニットを上下でずらすことにより、必要な最大トルクを確保しつつ、ロール直径Dのみを小さくすることができ、必要な押し込み量を確保しやすくなる。
ただし、D/Pの値が0.55以下だと、上レベリングロール6と下レベリングロール8の軸の突き出し部分6a,8aとクロスピンユニット33,43との干渉の懸念が生じるため、D/Pの値は0.55より大きいことが好ましく、0.6より大きいことがより好ましい。また、D/P<0.9で押し込み量増大効果は得られるが、より確実に効果を得る観点からは、D/Pの値は0.8未満が好ましく、0.7未満がより好ましい。
次に、実験として、最大降伏応力を1400MPa、その際の最大板厚を26mmとし、それに対応してレベリングロールのロール間ピッチを390mmとし、レベリングロールのロール直径を従来の範囲である360mm(D/P=0.923)とした場合と、260mm(D/P=0.667)とした場合とで、鋼板のレベリング矯正を行った結果について説明する。なお、トルク条件は両者とも同じとした。図8は、横軸に板厚をとり、縦軸に降伏応力をとって、降伏率が70%(0.7)での矯正可能領域を示す図である。この図に示すように、ロール径を260mmと小径にしてD/Pを小さくすることにより、ロール径が360mmのときよりも、薄く降伏応力が大きい範囲に矯正可能領域が広がっていることが分かる。これは、ロール直径が360mmの場合の最大押し込み量が50mmであるのに対し、ロール直径が260mmの場合の最大押し込み量が80mmまで拡大していることによる。このように大きな押し込み量が得られることにより、より薄く降伏応力が大きい範囲でのレベリング矯正が可能になることが確認された。
以上のように、D/Pを0.9より小さくすることにより、押し込み量を増加させることにより板材に強い曲げを与えることができ、薄くて降伏応力高い板材をレベリング矯正しやすくなるが、上フレーム2や下フレーム3等の装置の構成要素が幅方向(これはフレーム等の幅方向を意味するが、これらの幅方向は板材の幅方向と平行であるため、両者は広義の意味では同じである)に撓む場合(横撓み)があり、そのような場合は横撓みの影響で板材の幅方向で押し込み量が変動する。そこで、本実施形態では、このような横撓みの影響を解消したい場合に、撓み検出センサ21および/または22の検出値に基づいて上フレーム2および下フレーム3の撓み量を求め、この撓み量を解消するに必要な個々の油圧式クラウニングシリンダ12の必要締め込み量を算出し、これに基づいて上レベリングロール6のクラウニング補正を行う。これにより、被矯正材である板材Sの幅方向の圧下量差を小さくすることができ、より平坦度の高い矯正を実施することができる。
また、上フレーム2および下フレーム3の横撓み量を解消するに必要な個々の油圧式クラウニングシリンダ12の必要締め込み量に加えて、圧下シリンダ4a,4bとハウジング1との間に取り付けられたロードセル(または油圧圧力変換器)23による、圧下シリンダ4a、4b、油圧式クラウニングシリンダ12、上ロールフレーム5、上バックアップロール7、上レベリングロール6、下レベリングロール8、下バックアップロール9、下ロールフレーム10の圧縮変形情報に基づいて、この圧縮変形を解消するに必要な個々の油圧式クラウニングシリンダ12の必要締め込み量を算出し、両方の必要締め込み量の合計値に基づいて上レベリングロール6のクラウニング補正を行うようにすることもできる。これにより、被矯正材である板材Sの幅方向の圧下量差を一層小さくすることができ、さらに一層平坦度の高い矯正を実施することができる。
なお、このようなクラウニング補正については、特許第3443036号公報、特許第3726146号公報に詳しく記載されており、これら公報の記載内容も本明細書に含まれるものとする。
次に、噛込補正制御について説明する。
上述したように、制御装置60には、板材Sのレベリング(矯正)に必要な圧下シリンダ4aおよび4bの押込量(圧下量)が設定されており、その設定された押込量(圧下量)で板材Sの矯正が行われる。しかし、入側の圧下シリンダ(板材Sの搬送方向がA方向の場合には圧下シリンダ4a)の設定された押込量(圧下量)が、噛込限界押込量を超えている場合には板材Sが上レベリングロール6および下レベリングロール8間に噛み込まれない噛込不良が生じる。特に、本実施形態のようにレベリングロール直径を従来よりも小さくして、押し込み量を増加させる場合には、噛込不良が生じやすい。
上述したように、制御装置60には、板材Sのレベリング(矯正)に必要な圧下シリンダ4aおよび4bの押込量(圧下量)が設定されており、その設定された押込量(圧下量)で板材Sの矯正が行われる。しかし、入側の圧下シリンダ(板材Sの搬送方向がA方向の場合には圧下シリンダ4a)の設定された押込量(圧下量)が、噛込限界押込量を超えている場合には板材Sが上レベリングロール6および下レベリングロール8間に噛み込まれない噛込不良が生じる。特に、本実施形態のようにレベリングロール直径を従来よりも小さくして、押し込み量を増加させる場合には、噛込不良が生じやすい。
したがって、このような場合には、図7の噛込補正テーブルに基づいて噛込補正制御を行って、このような噛込不良を防止する。なお、図7の噛込補正テーブルは、実際には具体的な数値が記入されている。
具体的には、板材Sがレベリングロールユニット20の上レベリングロール6および下レベリングロール8間に噛込まれる前に、制御装置60の圧下・噛込コントローラ66により、板厚等の条件に応じて設定された入側の圧下シリンダの設定押込量δe1と図7の噛込補正テーブルにおける板材Sの板厚区分に対応する噛込限界押込量δLとを比較する。そして、設定押込量δe1が噛込限界押込量δLを超える場合には、噛込補正モードに移行する。
すなわち、図9に示すように、設定押込量δe1が噛込限界押込量δLを超える場合には、板材Sが噛込む際の実際の入側圧下シリンダの押込量を設定押込量δe1から噛込限界押込量δLに制限し、そのような押込量の制限を、板材Sの先端が入側の基準レベリングロール(図9では#1のレベリングロール)の頂点から図7の補正テーブルに設定されたLbの距離だけ噛込む間継続し、図10に示すように、板材Sの先端が入側の基準レベリングロールからLbの距離だけ噛み込んだ後に噛込補正テーブルに設定された圧下補正速度IVにて入側の圧下シリンダの押込量(圧下量)を設定押込量δe1にセットアップする。なお、図9、10には、最も入側の基準レベリングロールを#1とし、その後のレベリングロールについて左から右へ順に#2〜#9と番号を付している。
一般的に、板材Sの噛込段階において、押込量が噛込限界押込量δLであれば板材Sは上下レベリングロール間に噛み込まれるが、この噛込限界押込量δLは板材Sの板厚にほぼ比例する。そして、板材Sが所定の長さ噛込むと押込量を噛込限界押込量δLよりも大きくしても噛込み不良が生じなくなる。このため、板材Sの板厚に応じて噛込補正テーブルに、噛込限界押込量δLを設定し、さらに上記所定の長さを噛込補正制御距離Lbとして設定しておくことにより、噛込不良を確実に防止しつつ、速やかに設定押込量δe1にセットアップして板材Sの矯正を行うことができ、板材Sの矯正歩留まりを高く維持することができる。
また、圧下補正速度IVは、噛み込み限界押し込み量から設定押し込み量δe1にするまでの速度であり、この圧下補正速度IVも板材Sの板厚に応じて適正な値が存在するので、補正テーブルに圧下補正速度IVを設定しておくことにより、最適な速度で設定押込量δe1にセットアップすることができる。
本実施形態のようにレベリングロールの直径を小さくして押し込み量を増加ささせた場合には、板材Sの上下レベリングロール間への噛込みが非常に難しくなるが、上記のような噛込補正制御を行うことにより、このような場合でも比較的容易に板材Sを上下レベリングロール間に噛込ませることができる。このため、噛込補正制御は本実施形態のように押し込み量が大きい場合に特に有効である。
また、このような噛込補正制御を行う場合には、最初に噛込限界押込量δLに対応する軽い圧下を行った後、設定押込量δe1に対応する強い圧下に変更するため、本実施形態のように設定押込量δe1が大きい場合には、上フレーム2および下フレーム3の横撓等により、レベリングロールの幅方向におけるロールギャップの均一性が損なわれることが懸念される。しかし、上述したように、撓みセンサ21,22および油圧式クラウニングシリンダ12を用いたクラウニング補正を行うことにより、ロールギャップの幅方向の均一性を良好に保つことができ、設定押込量δe1が大きい場合であっても、確実に噛込補正制御を行うことができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、上レベリングロールを圧下シリンダで通板ラインに向けて圧下(下向きに押圧)して板材の形状を矯正する場合について示したが、下レベリングロールを圧下シリンダで通板ラインに向けて圧下(上向きに押圧)して板材の形状を矯正するようにしてもよい。また、本発明の範囲を逸脱しない限り、上記実施形態の構成要素を一部取り除いたものも本発明の範囲内である。
1;ハウジング
2;上フレーム(作動フレーム)
3;下フレーム
4a,4b;圧下シリンダ(押圧シリンダ)
5;上ロールフレーム
6;上レベリングロール
6a,8a;軸の突き出し部分
7;上バックアップロール
8;下レベリングロール
9;下バックアップロール
10;下ロールフレーム
12;油圧式クラウニングシリンダ
15;駆動機構
21,22;撓み検出センサ
30;上レベリングロール駆動部
31,41;ユニバーサルスピンドル
32,42;駆動モータ
33,34,43,44;クロスピンユニット
35,45;中間シャフト
60;制御装置
64;クラウニングコントローラ
66;圧下・噛込コントローラ
100;ローラレベラ
S;板材(被矯正材)
2;上フレーム(作動フレーム)
3;下フレーム
4a,4b;圧下シリンダ(押圧シリンダ)
5;上ロールフレーム
6;上レベリングロール
6a,8a;軸の突き出し部分
7;上バックアップロール
8;下レベリングロール
9;下バックアップロール
10;下ロールフレーム
12;油圧式クラウニングシリンダ
15;駆動機構
21,22;撓み検出センサ
30;上レベリングロール駆動部
31,41;ユニバーサルスピンドル
32,42;駆動モータ
33,34,43,44;クロスピンユニット
35,45;中間シャフト
60;制御装置
64;クラウニングコントローラ
66;圧下・噛込コントローラ
100;ローラレベラ
S;板材(被矯正材)
Claims (16)
- 通板ラインを通して板材を矯正するローラレベラであって、
前記通板ラインの上下に千鳥状に配置され、前記板材を挟んで矯正しつつ前記板材を通板させるように回転する複数のレベリングロールを有するレベリングロールユニットと、
前記レベリングロールユニットにおける前記板材の入側および出側にそれぞれ設けられ、前記レベリングロールを介して前記板材を押圧する押圧シリンダと、
前記レベリングロールをバックアップする複数のバックアップロールと、
前記レベリングロールを回転させて前記板材を通板させる駆動機構と、
を具備し、
前記複数のレベリングロールは、その直径Dを、前記板材の最大要求降伏応力および最大要求板厚で決定される前記レベリングロールのロール間ピッチPに対し、0.5<D/P<0.9を満たす値としたものであるローラレベラ。 - 前記板材が前記レベリングロールユニットの上下のレベリングロール間に噛込むように前記押圧シリンダによる前記板材の押込量を制御する制御装置をさらに具備し、
前記制御装置は、前記板材の厚さに応じて、前記板材が前記レベリングロールユニットの上下のレベリングロール間に噛込む限界の押込量である噛込限界押込量と、前記噛込限界押込量に制御すべき前記板材の先端の移動距離である噛込補正制御距離とを設定した噛込補正テーブルを含み、
前記制御装置は、前記入側の押圧シリンダの前記板材の矯正に必要な設定押込量が前記噛込限界押込量よりも大きい場合に、前記噛込補正テーブルに基づいて、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達するまでは前記入側の押圧シリンダの押込量を前記噛込限界押込量に制限し、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量が前記設定押込量になるように制御する請求項1に記載のローラレベラ。 - 前記噛込補正テーブルには、さらに前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量を前記設定押込量にする際の押圧速度が設定され、前記制御装置は、前記噛込補正テーブルに基づいて、前記入側の押圧シリンダの押込量が前記噛込限界押込量から前記設定押込量に変更する際の押圧速度を制御する請求項2に記載のローラレベラ。
- 通板ラインを通して板材を矯正するローラレベラであって、
前記通板ラインの上下に千鳥状に配置され、前記板材を挟んで矯正しつつ前記板材を通板させるように回転する複数のレベリングロールを有するレベリングロールユニットと、
前記複数のレベリングロールを上下にバックアップする複数のバックアップロールと、
前記レベリングロールおよび前記バックアップロールをこれらの上下で支持する一対のロールフレームと、
前記一対のロールフレームを上下で支持する一対のフレームと、
前記レベリングロールユニットにおける前記板材の入側および出側にそれぞれ設けられ、前記一対のフレームの一方である作動フレームを前記通板ラインに向けて押圧し、前記ロールフレームの対応する一方を介して前記レベリングロール間で前記板材を押圧する押圧シリンダと、
前記レベリングロールを回転させる駆動機構と、
前記作動フレームと前記ロールフレームの前記対応する一方との間に、前記板材の通板方向に直交する幅方向に沿って複数取り付けられた油圧式クラウニングシリンダと、
前記板材の矯正を制御する制御装置と、
を具備し、
前記複数のレベリングロールは、その直径Dを、前記板材の最大要求降伏応力および最大要求板厚で決定される前記レベリングロールのロール間ピッチPに対し、0.5<D/P<0.9を満たす値としたものであり、
前記制御装置は、前記押圧シリンダによる押圧量を制御しつつ前記駆動機構により前記板材を前記レベリングロール間に通板させるように制御し、かつ、前記一対のフレームの幅方向における横撓み量を求め、この撓み量を解消するに必要な前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれの必要締め込み量を算出し、前記必要締め込み量に基づいて前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれを締め込み制御するローラレベラ。 - 前記制御装置は、前記押圧シリンダ、前記油圧式クラウニングシリンダ、前記一対のロールフレーム、前記バックアップロール、前記レベリングロールの圧縮変形情報に基づいて、この圧縮変形を解消するに必要な前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれの必要締め込み量を算出し、この必要締め込み量と前記一対のフレームの撓み量を解消するに必要な必要締め込み量の合計値に基づいて前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれを締め込み制御する請求項4に記載のローラレベラ。
- 前記制御装置は、前記板材の厚さに応じて、前記板材が前記レベリングロールユニットの上下のレベリングロール間に噛込む限界の押込量である噛込限界押込量と、前記噛込限界押込量に制御すべき前記板材の先端の移動距離である噛込補正制御距離とを設定した噛込補正テーブルを含み、
前記制御装置は、前記入側の押圧シリンダの前記板材の矯正に必要な設定押込量が前記噛込限界押込量よりも大きい場合に、前記噛込補正テーブルに基づいて、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達するまでは前記入側の押圧シリンダの押込量を前記噛込限界押込量に制限し、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量が前記設定押込量になるように制御する請求項4または請求項5に記載のローラレベラ。 - 前記噛込補正テーブルには、さらに前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量を前記設定押込量にする際の押圧速度が設定され、前記制御装置は、前記噛込補正テーブルに基づいて、前記入側の押圧シリンダの押込量が前記噛込限界押込量から前記設定押込量に変更する際の押圧速度を制御する請求項6に記載のローラレベラ。
- 前記直径Dと前記ピッチPとが、0.55<D/P<0.8を満たす請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のローラレベラ。
- 前記駆動機構は、前記上レベリングロールを駆動させるための上レベリングロール用駆動モータと、前記上レベリングロール用駆動モータの動力を前記上レベリングロールに伝達する上レベリングロール用動力伝達部とからなる上レベリングロール駆動部、および前記下レベリングロールを駆動させるための下レベリングロール用駆動モータと、前記下レベリングロール用駆動モータの動力を前記下レベリングロールに伝達する下レベリングロール用動力伝達部とからなる下レベリングロール駆動部とを有し、前記上レベリングロール用動力伝達部と前記下レベリングロール用動力伝達部とが、互いに干渉しないように配置されている請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のローラレベラ。
- 前記上レベリングロール用動力伝達部は、前記上レベリングロール用駆動モータ側に接続される第1上クロスピンユニットと、前記上レベリングロールの軸の突き出し部分に接続される第2上クロスピンユニットと、これらの間をつなぐ中間シャフトとからなるユニバーサルスピンドルで構成され、前記下レベリングロール用動力伝達部は、前記下レベリングロール用駆動モータ側に接続される第1下クロスピンユニットと、前記下レベリングロールの軸の突き出し部分に接続される第2下クロスピンユニットと、これらの間をつなぐ中間シャフトとからなるユニバーサルスピンドルで構成され、前記上レベリングロールの軸の突き出し部分の長さと、前記下レベリングロールの軸の突き出し部分の長さとを変えて、前記第2上クロスピンユニットと、前記第2下クロスピンユニットとが干渉しないようにした請求項9に記載のローラレベラ。
- 通板ラインを通して板材を矯正するローラレベラにより前記板材を矯正する板材の矯正方法であって、前記ローラレベラは、前記通板ラインの上下に千鳥状に配置され、前記板材を挟んで矯正しつつ前記板材を通板させるように回転する複数のレベリングロールを有するレベリングロールユニットと、前記レベリングロールユニットにおける前記板材の入側および出側にそれぞれ設けられ、前記レベリングロールを介して前記板材を押圧する押圧シリンダと、前記レベリングロールをバックアップする複数のバックアップロールと、前記レベリングロールを回転させて前記板材を通板させる駆動機構と、を具備し、前記方法は、
前記複数のレベリングロールのロール間ピッチPを矯正すべき前記板材の最大要求降伏応力および最大要求板厚で決定し、前記レベリングロールの直径Dを、0.5<D/P<0.9を満たす値として前記板材を矯正する板材の矯正方法。 - 通板ラインを通して板材を矯正するローラレベラにより前記板材を矯正する板材の矯正方法であって、
前記ローラレベラは、
前記通板ラインの上下に千鳥状に配置され、前記板材を挟んで矯正しつつ前記板材を通板させるように回転する複数のレベリングロールを有するレベリングロールユニットと、
前記複数のレベリングロールを上下にバックアップする複数のバックアップロールと、
前記レベリングロールおよび前記バックアップロールをこれらの上下で支持する一対のロールフレームと、
前記一対のロールフレームを上下で支持する一対のフレームと、
前記レベリングロールユニットにおける前記板材の入側および出側にそれぞれ設けられ、前記一対のフレームの一方である作動フレームを前記通板ラインに向けて押圧し、前記ロールフレームの対応する一方を介して前記レベリングロール間で前記板材を押圧する押圧シリンダと、
前記レベリングロールを回転させる駆動機構と、
前記作動フレームと前記ロールフレームの前記対応する一方との間に、前記板材の通板方向に直交する幅方向に沿って複数取り付けられた油圧式クラウニングシリンダと、
を具備し、
前記方法は、
前記複数のレベリングロールのロール間ピッチPを矯正すべき前記板材の最大要求降伏応力および最大要求板厚で決定し、前記レベリングロールの直径Dを、0.5<D/P<0.9を満たす値とし、
かつ、前記一対のフレームの幅方向における横撓み量を求め、この撓み量を解消するに必要な前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれの必要締め込み量を算出し、前記必要締め込み量に基づいて前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれを締め込み制御する板材の矯正方法。 - 前記押圧シリンダ、前記油圧式クラウニングシリンダ、前記一対のロールフレーム、前記バックアップロール、前記レベリングロールの圧縮変形情報に基づいて、この圧縮変形を解消するに必要な前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれの必要締め込み量を算出し、この必要締め込み量と前記一対のフレームの撓み量を解消するに必要な必要締め込み量の合計値に基づいて前記油圧式クラウニングシリンダのそれぞれを締め込み制御する請求項12に記載の板材の矯正方法。
- 前記板材の厚さに応じて、前記板材が前記レベリングロールユニットの上下のレベリングロール間に噛込む限界の押込量である噛込限界押込量と、前記噛込限界押込量に制御すべき前記板材先端の移動距離である噛込補正制御距離とを設定した噛込補正テーブルに基づき、前記入側の押圧シリンダの前記板材の矯正に必要な設定押込量が前記噛込限界押込量よりも大きい場合に、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達するまでは前記入側の押圧シリンダの押込量を前記噛込限界押込量に制限し、前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量が前記設定押込量になるようにする請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の板材の矯正方法。
- 前記噛込補正テーブルには、さらに前記板材の先端が前記噛込補正制御距離に達した際に前記入側の押圧シリンダの押込量を前記設定押込量にする際の押圧速度が設定され、前記噛込補正テーブルに基づいて、前記入側の押圧シリンダの押込量が前記噛込限界押込量から前記設定押込量に変更する際の押圧速度を制御する請求項14に記載の板材の矯正方法。
- 前記直径Dと前記ピッチPとが、0.55<D/P<0.8を満たすようにする請求項11から請求項15のいずれか1項に記載の板材の矯正方法。
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