TW516977B - Rolling mill facility with strip shape detection equipment, strip shape detection device, strip shape detection method and rolling method - Google Patents

Rolling mill facility with strip shape detection equipment, strip shape detection device, strip shape detection method and rolling method Download PDF

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Description

516977 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明〗) 發明背景 產業上的利用領域 本發明係關於一種具有帶材形狀偵測裝備的滾壓機設 施，且特別是關於一種具有帶材形狀偵測裝備的滾壓機設 施，其在滾壓金屬帶材的滾壓機出口側與入口側至少之一 上面安裝有帶材形狀偵測裝置，可以使用這樣的形狀偵測 裝備而測量帶材形狀，具有高產量且可以很理想地用於獲 得具有極佳帶材形狀之帶材S。 習知技術 習知地，如日本鋼鐵協會出版之''滾壓的原理與應用 〃一書中第2 6 9 — 2 7 0頁所述，最廣泛使用的形式爲 分段滾子式，其中形狀偵測裝置是被安裝在形狀偵測裝備 上，用以在滾壓金屬帶材s之後測量帶材形狀，且偵測滾 子的主體部分被分段成大約5 0 m m的間距，測量在這些 環上每個所承受的重量負荷，然後依據這些數據計算張力 分布，且根據此張力分布變換成帶材的形狀’藉以測量帶 材的形狀。在這種分段滾子式中的正確性相當高，因爲它 對於每個分段的環進行直接張力分布的測量。 然而，在上述習知技術中呈現出以下的問題。 那就是，由於習知分段滾子式的帶材形裝偵測裝置將 旋轉感測器滾子的主體部分區分成好幾段’具有相當複雜 的結構，其中不同的負荷單元倂入到每段中，雖然如此的 偵測正確性很高，但是裝置會變得很貴。此外’因爲是分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -η ,!---------訂--------- (請先閲讀背面V/注意事項再填寫本頁) 516977 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2 ) 段滾子式的，所以擔心會在每段中刮傷帶材表面以及由於 從帶材傳導過來的熱量產生熱變形等不良效果。 發明槪述 本發明的一目的是要提供一種簡單結構的具有帶材形 狀偵測裝置之滾壓機設施，且使用時，可以在滾壓之後輕 易地測量帶材形狀。 爲達成上述目的，本發明具有帶材形狀偵測裝置之滾 壓機設施，係採用以下結構： (1 ) 首先，在本發明中，滾壓機設施包含至少一 滾壓機，其具有一對滾壓帶材的上下工作滾筒，及一帶材 形狀偵測裝備，其中一形狀偵測裝置被安裝在滾壓機的出 口側及入口側至少之一側上，且帶材形狀偵測裝置包含一 個金屬帶材捲繞於其上的滾子，至少分別在滾子之操作側 端區段及驅動側端區段兩端上設置一側兩個軸承箱而兩側 四個軸承箱，且以自由旋轉的方式支撐滾子，及在一側上 具有至少兩個負荷單元或者在兩側上有四個負荷單元，負 荷單元是設置在軸承箱上且能夠在每個軸承箱上的支撐負 荷。 藉由以一浪子、一側上兩個軸承箱或兩側上四個軸承 箱，及一側上兩個負荷單元或兩側上四個負荷單元之方式 來構成如此的帶材形狀偵測裝置，可以藉由從負荷單元所 測量到的負荷値而計算出帶材的張力分布，此張力分布可 以被變換成帶材的形狀，因此間接地測量出帶材的形狀， --------Γ.---^--------訂-------- -線^,^τ· (請先閲讀背面t注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- $16977 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明p ) 而能夠以此簡單結構在滾壓之後輕易地測量金屬帶材之形 狀。 此外，由於滾子是一種不分段的整體結構式滾子，所 以不會有刮傷帶材表面的問題，且不會由於從帶材傳導過 來的熱量產生熱變形等不良效果，故此增進了耐用程度。 (2 ) 在上述（1 )中，最好帶材形狀偵測裝置被 額外地設有一機構，用以從帶材形狀偵測裝置的負荷單元 所測量到的負荷値而計算帶材的張力分布，且用於將該張 力分布變換成帶材的形狀。 因此，可以在測量負荷値之後自動且及刻地計算帶材 形狀。 (3) 而且在上述（2)中，最好用於計算帶材形 狀的機構係根據從設置在帶材形狀偵測器操作側端區段上 的軸承箱中之兩個負荷單元所測量到的負荷而變換成帶材 的操作側半部之帶材形狀，以及根據從設置在帶材形狀偵 測器驅動側端區段上的軸承箱中之兩個負荷單元所測量的 負荷而變換帶材的驅動側半部之帶材形狀。 因此，可以計算整個帶材的形狀。 (4) 而且，在上述（1)中，最好分別在兩個軸 承箱上每一側的帶材形狀偵測裝置額外地設有一機構，在 兩個軸承箱上每一側外面的任何一個軸承箱上，用以在支 撐負荷的方向上施加一預負荷（pre-load )到軸承箱上。 因此，由於可以消除在軸承箱與負荷單元之間的間隙 ，所以可以相當正確地使用負荷單元而測量出負荷。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） -6 - ：：---^ — ------訂---------線 <請先閲讀背面'之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 B7 五、發明說明（4 ) (5 ) 在上述（1 )中，最好該形狀偵測裝備額外 地設有一邊緣位置偵測裝置，可偵測帶材緩慢移動的移動 量，及一機構不僅根據從邊緣位置偵測裝置所偵測到的値 ，而計算操作側平板寬度範圍及驅動側平板寬度範圍，而 且從設置在該形狀偵測裝置的操作側端區段軸承箱上之兩 個負荷單元所測量的負荷，而轉換在操作側上帶材平板寬 度範圍的帶材形狀，且從設置在該形狀偵測裝置的驅動側 端區段軸承箱上之兩個負荷單元所測量的負荷，而轉換在 驅動側上帶材平板寬度範圍的帶材形狀。 因此，即使當平板緩慢移動時，亦可以藉由補償此緩 慢移動而偵測出形狀。 (6 ) 在上述（1 )中，最好帶材形狀偵測裝備額 外地設有一位移測量機構，可在張力支撐方向上測量出在 帶材形狀偵測裝置的滾子之至少一位置上滾子表面的位移 ，及一機構用於從帶材形狀偵測裝置的負荷單元所測量的 負荷及位移測量機構所測量的値而計算帶材的張力分布， 且將此張力分布變換成帶材的形狀。 因此，除了中心凹曲（center-buckled )及邊緣凹曲（ edge-buckled )等形狀之外，還可以偵測出具有複合凹曲（ compound-buckled )的开多狀。 (7) 在上述（1 )中，最好滾壓機設施設有一控 制機構，可實施滾壓機的帶材形狀控制機構的反饋控制（ feedback control )，致使在滾壓機出口側上的帶材形狀偵 測裝置所測量的形狀與事先設定的目標帶材形狀之間的差 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------ijlf·----- — 訂---------線 (請先閱讀背面L注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 _ B7 五、發明說明（5 ) 異可以變得很小。 因此，可以在開始滾壓操作時增加加速度，且因爲帶 材量費的頻率減少了所以亦可以增加生產效率。 (8) 而且，在本發明中，滾壓機設施包含至少一 個滾壓機，其具有一對滾壓帶材的上下工作滾筒，及一帶 材形狀偵測裝置其中一形狀偵測裝置是被安裝在滾壓機的 至少一個入口側及出口側上，帶材形狀偵測裝置包含一個 上面捲繞金屬帶材的滾子，至少分別在滾子之操作側端區 段及驅動側端區段兩端上設置一側兩個軸承箱而兩側四個 軸承箱，且以自由旋轉的方式支撐滾子，且帶材形狀偵測 裝備測量在帶材形狀偵測裝置的軸承箱上之負荷與支撐力 矩，從這些測量値中計算帶材的張力分布，且將此張力分 布變換成帶材形狀。 因此，可以計算帶材的張力分布，將此張力分布變換 成帶材的形狀，因此間接地測量出帶材的形狀，且因此可 以輕易地以一簡單構造在滾壓之後測量出帶材的形狀。 此外，由於滾子是一種不分段整體結構式的滾子，所 以不會有導致帶材表面被刮傷的問題，且不會有因爲從帶 材傳導過來的熱而引起熱變形之不良效果，故此增進了耐 用程度。 (9 ) 而且，在本發明中，滾壓機設施包含至少一 個滾壓機，其具有一對滾壓帶材的上下工作滾筒’及一帶 材形狀偵測裝置，其中一形狀偵測裝置是被安裝在滾壓機 的至少一個入口側及出口側上，帶材形狀偵測裝置包含一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·------訂·1 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -8- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 _ B7 五、發明說明（6 ) 個上面捲繞金屬帶材的滾子，至少分別在滾子之操作側端 區段及驅動側端區段兩端上設置一側兩個軸承箱而兩側四 個軸承箱，且以自由旋轉的方式支撐滾子，且帶材形狀偵 測裝備使用在平板寬度方向上具有幾個未知係數的函數而 估算帶材的張力分布，且在軸承箱上的支撐負荷、滾子的 撓曲、滾子的撓曲角、及/或滾子彎曲應力等參數中測量 中相同數目的參數而作爲未知係數的數目，且從這些測量 値中產生等於未知係數數目的條件方程式，計算未知係數 與帶材張力分布，且將此張力分布變換成帶材的形狀。 因此，可以計算帶材的張力分布，將此張力分布變換 成帶材的形狀，因此間接地測量出帶材的形狀，故此可以 一簡單結構輕易地在滾壓之後測量出金屬帶材的形狀。 此外，由於滾子是一種不分段整體結構式的滾子，所 以不會有導致帶材表面被刮傷的問題，且不會有因爲從帶 材傳導過來的熱而引起熱變形之不良效果，故此增進了耐 用程度。 圖示簡易說明 圖1是本發明第一實施例之具有形狀偵測裝備的滾壓 機設施； 圖2是圖1中沿著線I I 一 I I所作的剖面圖； 圖3是圖2中沿著線I I I 一 I I I所作的剖面圖·’ 圖4是一圖形，說明在滾子支撐點上帶材張力分布與 支撐反作用力及支撐力矩之間的關係； 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 x 297公釐） _9· 一 ?—:·—,—^^·------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 516977 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ---_____B7__ 五、發明說明（7 ) 圖5是一圖形，說明帶材張力分布的估算方程式； 圖6是一圖形，使用一些函數塊來顯示本發明第二實 施例之具有形狀偵測裝備的滾壓機設施； 圖7是本發明第三實施例的形狀偵測裝備之重要剖面 的側視圖； 圖8是類似於圖2的本發明第四實施例之形狀偵測裝 備的側視圖； 圖9是一圖形，說明帶材張力分布的估算方程式； 圖1 0是類似於圖2的本發明第五實施例之形狀偵測 裝備的側視圖； 圖1 1是一圖形，使用一些函數塊來顯示本發明第六 實施例之具有形狀偵測裝備的滾壓機設施； 圖1 2是一圖形’使用一些函數塊來顯示本發明第七 實施例之具有形狀偵測裝備的滾壓機設施。 符號說明 1 帶材 2 滾筒 3 滾筒 4 滾壓機 5 形狀偵測裝置 6 形狀偵測裝置 7 捲取供應滾筒 8 捲取供應滾同 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) — — — — — — ·11111111 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 B7 五、發明說明（8 ) 9 A 軸承箱 9 B 軸承箱 1 Ο A軸承箱 1 Ο B軸承箱 1 1 A負荷單元 1 1 B負荷單元 1 2 A負荷單元 1 2 B負荷單元 1 3 A框架 1 3 B框架 14 滾子 1 4 A延伸滾子軸部 1 4 B延伸滾子軸部 1 5 A平板 1 6 A螺栓 1 7 A螺栓 18 間隙感測器 1 9 A間隙感測器 1 9 B間隙感測器 2 0 畸變量規 25 形狀偵測裝置 30 負荷偵測區段 31 張力分布計算區段 32 帶材形狀計算區段 -------1.—、—------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 ___ B7 五、發明說明（9 ) 33 螢幕顯示區段 3 5 形狀偵測裝置 40 平板邊緣位置偵測器 41 平板邊緣位置偵測器 42 平板邊緣位置偵測器 43 緩慢移動量修正計算區段 45 形狀偵測裝置 47 帶材形狀反饋控制計算區段 4 8 帶材形狀控制機構 1 0 0電腦 1 0 1電腦 較佳實施例之詳細說明 以下，將參考圖形說明本發明的幾個較佳實施例。 首先，參考圖1到圖5說明本發明的第一較佳實施例 〇 在圖1中，滾壓機設施是由一個根據本發明第一較佳 實施例的帶材形狀偵測裝備所構成的，包含一滾壓機4， 其具有一對滾壓帶材1的上下工作滾筒2與3，及設置在 此滾壓機4的入口及出口側上的捲取供應滾筒7與8。此 滾壓機4是可反轉的，亦即，例如從用於滾壓的捲取供應 滾筒7所取出的帶材1被藉由滾壓機4的工作滾筒2與3 滾壓，且然後被捲取供應滾筒8捲取上來。形狀偵測裝置 5與6已經被安裝在滾壓機4的入口及出口側的捲取供應 -------r.---##------訂-------!線<·· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12- 516977 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1〇 ) 滾筒7與8之間。形狀偵測裝置5與6構成關於本發明較 佳實施例的形狀偵測裝備，且此兩個裝置均具有相同結構 〇 圖2及圖3顯示出形狀偵測裝置5的細節。形狀偵測 裝置5設有一滾子14以帶材1局部捲繞（以一特定角度 )’一側上有兩個軸承箱，而分別在滾子1 4的操作側端 區段及驅動側端區段之兩側上9 A，1 0 A，9 B， 1 Ο B總共具有四個軸承箱，這些軸承箱中含有以自由旋 轉方式支撐滾子的軸承（在圖形中並未顯示），且負荷單 元1 ΙΑ，12A，1 IB，12B被設置在這些軸承箱 9A，l〇A，9B，10B的負荷表面上，在一側上兩 個負荷單元兩側上四個負荷單元，以測量各軸承的支撐負 荷’及支撐這些負荷單元1 1A，1 2A，1 1B， 12B的框架13A與13B。 在此，負荷單元1 1 A與1 1 B支撐內側軸承箱9 A 與9 B的底面以作爲負荷表面，且藉由框架1 3 A與 1 3 B支撐，而負荷單元1 2A與1 2 B支撐外側軸承箱 1 Ο A與1 〇 B的上表面以作爲負荷表面，且藉由框架 1 3A與1 3B在上側支撐，且負荷單元1 ία , 1 2A ’ 1 IB，1 2B以及框架1 3A與1 3B作爲支撐滾子 1 4兩端的固定支點。 以下將說明使用形狀偵測裝置5與6的形狀偵測方法 〇 在圖4中，帶材1以一特定角接觸滾子1 4，且帶材 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 ———τ---------訂-------！線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 ----- B7 五、發明說明⑴） 1的張力作用在滾子1 4上。此時，由於如上所述，負荷 單元11A，12A，11B，12B以及框架13A與 1 3 B係作爲支撐滾子1 4兩端的固定支點，所以內側負 荷單元11A與11B及框架13A與13B的支撐反作 用力F a與F b在滾子1 4的兩端，是作用在朝上的方向 ’且外側負荷單元12A與12B及框架13A與13B 的支撐反作用力Q a與Q b是作用在朝下的方向。這些支 撐反作用力Fa ，Fb，Qa及Qb分別藉由負荷單元 1 1A，1 IB，12A與12B偵測作爲垂直負荷。 而且，由於負荷單元1 1A與1 2A及框架1 3A所 產生的支撐力矩Ma ，及由於負荷單元1 1 B與1 2 B及 框架1 3 B所產生的支撐力矩Mb作用在滾子1 4的兩端 上，且假如在負荷單元1 1 A與1 2A之間及負荷單元 1 1 B與1 2 B之間的間隔取爲L的話，則個別的支撐力 矩是由以下方程式而決定：
Ma = L* (Fa-Qa)
Mb = L*(Fb-Qb) 由於樑的平衡，所以帶材1的張力分布是與支撐反作 用力F a與F b及支撐力矩Ma與Mb平衡。 槪念上，當支撐反作用力F a與F b具有相同値，且 具有如圖4 a所示的中間形狀，在此情形中，張力分布於 平板中心具有低値而在邊緣具有高値，因此爲一凹形分布 。當帶材1具有如圖4 b所示的扁平形狀時，張力分布會 是一個扁平的分布。在此情形中’從所測量到的支撐反作 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱1 . 14 - τ_—>—------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 516977 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（12 ) 用力Fa ，FbQa及Qb所計算出的支撐力矩Ma與 Mb會具有一個中間値。當帶材1具有如圖4 c所示的邊 緣形狀時，在此情形中，張力分布在平板中心具有高値而 在邊緣具有低値，因此爲一凸形分布。在此情形中，從所 測量到的支撐反作用力F a ，F b，Q a及Q b所計算出 的支撐力矩Ma與Mb會具有很大的値。 在計算此帶材形狀時，例如圖5所示，張力分布是藉 由一個二次方程式CT (X) = ax2 + y8而估算的。在此情 形中，張力分布在滾子1 4的中點處被分爲左右兩部分， 且在兩邊上的張力分布是分別藉由二次方程式σ (X)= aax2 + /3a (用於在圖形中的右半部）及σ (χ) = abx2+5b (用於圖形中的左半部）而估算的。欲獲得 的未知係數在一側上是兩個而在兩側上總共爲四個，亦即 爲a a ，/3 a ，ab及/3b。在各邊上的兩個未知係數是 從垂直方向力平衡方程式及固定支點區段樑撓曲角0的條 件方程式兩者之聯立方程式中而獲得的。在此垂直力平衡 方程式是根據從σ(X)=aax2+々a (用於在圖形中 的右半部）或σ (X) = abx2+/3b (用於圖形中的左 半部）所計算的張力分布之垂直負荷與支撐反作用力F a ，F b ，Q a與Q b之間的平衡方程式，且固定支點區段 樑橈曲角0的條件方程式是在從張力分布的垂直負荷所計 算的支撐力矩與支撐力矩M a之間的平衡方程式。 以下提供所計算出來的結果。此結果是從圖5所示右 半部的張力分布所獲得的。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- ------T·--->I-------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 B7___ 五、發明說明d3 ) a a = (15Fa*(3C2-A2)-90C*Ma)/4A5 …··(1) β a = (Fa*(27A2-45C2)-90C*Ma)/12A3 ……(2) 換句話說，藉由測量支點反作用力F a與Q a及計算 支撐力矩Ma，可以從上述方程式中獲得未知係數a a與 /3a ，藉此計算張力分布。以同樣方式，即使對於圖5中 的左半部，藉由測量支點反作用力F b與Q b及計算支撐 力矩Mb，可以從上述方程式中獲得未知係數a a與冷a ，藉此計算張力分布。 而且，使用下列方程式從張力分布變換成形狀。在此 △ σ (X)是與張力分布最小値的誤差，且E是帶材的彈 性常數。 帶材形狀（I 一單元）= (△ σ (χ)*105)/Ε……(3) 根據本發明較佳實施例，可以使用此具有簡單結構的 形狀偵測裝置5與6而偵測如圖5所示中間與邊緣形狀的 張力分布。 此外，由於滾子是不分段整體結構式的滾子，所以不 會有導致帶材表面被刮傷的問題，且不會有因爲從帶材傳 導過來的熱而引起熱變形之不良效果，故此增進了耐用程 度。 圖6顯示本發明之第二較佳實施例。在此較佳實施例 中，用於從形狀偵測裝置5與6所偵測的負荷來計算形狀 之程序是由一電腦來實施。 本紙張尺度適用國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) .1R - ^----------訂--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 B7 五、發明說明04 ) 在圖6中，本較佳實施例的形狀偵測裝備，除了形狀 偵測裝置5與6之外，還具有一電腦1 〇 0，其具有一負 荷偵測區段3 0、一張力分布計算區段3 1、一材形狀計 算區段3 2、及一螢幕顯示區段3 3。 負荷偵測區段3 0接收從形裝偵測裝置5與6所輸入 的偵測信號，且計算支撐反作用力F a，F b，Q a與 Q b。 張力分布計算區段3 1從負荷偵測區段中所獲得的支 撐反作用力使用上述方程式（1)與（2)，而計算出未 知係數aa ，/3a ，ab與；8b，且獲得張力分布估算函 數 σ (X) = aax2 + ySa 及 σ (X) = abx2 + ySb ο 帶材形狀計算區段3 2使用上述方程式（3 )從張力 分布計算區段3 1所獲得的張力分布估算函數σ (X)= aax2 + /3a 及 σ (X) = abx2 + ySb 而計算帶材 形狀I 一單元。 螢幕顯示區段3 3顯示出在帶材形狀計算區段3 2中 所計算的帶材形狀。 根據本發明較佳實施例，可以自動且及時地偵測與計算相 應於圖5中張力分布的中間與邊緣之帶材形狀。 圖7顯示本發明之第三實施例。此較佳實施例消除了 在支撐區段中的動作。 在圖7中，本較佳實施例的形狀偵測裝備具有一形狀 偵測裝置2 5，且此形狀偵測裝置2 5具有框架1 3 A ’ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 17 ------1---Ί ------訂-------！線«·^^· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 _ B7 五、發明說明（15 ) 用以支撐在滾子1 4的操作側端區段的負荷單元1 1 A與 1 1 B、以螺絲連結到框架1 3 A的螺栓1 6 A與1 7 A ’及平板1 5A，藉由這些螺栓1 6A與1 7A而被擠壓 僅靠著負荷單元1 2A，且藉由將螺栓1 6A與1 7A鎖 緊而經由平板1 5 A在支撐負荷方向上施加一預負荷到負 荷單元1 2A上。甚至在形狀偵測裝置2 5中的滾子1 4 之驅動側端區段具有類似結構。而且，形狀偵測裝置2 5 相應於在本發明第一實施例中的形狀偵測裝置5，且亦可 以相同方式構成形狀偵測裝置6。 根據此較佳實施例，由於軸承箱9 A與1 0 A、負荷 單元1 1A與1 2A、及框架1 3A的間隙可以被製成爲 零，所以可以相當正確地從負荷單元1 1 A與1 2 A測量 負荷。 以下使用圖8及圖9說明本發明之第四實施例。 在圖8中，本較佳實施例的形狀偵測裝備具有一形狀 偵測裝置3 5，且此形狀偵測裝置3 5具有一間隙感測器 1 8，係設置在滾子1 4中點之下側上，且藉由此間隙感 測器1 8可以偵測滾子1 4中點的橈曲。 在此較佳實施例中，如圖5所示，張力分布是藉由此 二階函數σ (X) =α (X - 0) 2+r而估算，且在此情 形中，欲獲得的未知係數爲α，0及r，而在左右兩側上 總共爲六個係數。在一側上的三個未知係數是使用三個聯 立方程式而獲得的，包含除了垂直方向力平衡方程式以外 ，用於計算滾子1 4中點橈曲的方程式，及固定支點區段 -------r---,---------訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 ____ B7 五、發明說明（6 ) 的樑橈曲角0之條件方程式。換句話說，對於圖9中所示 的右半部，係數α，及r的値是藉由測量支撐反作用力 F a與Q a、計算支撐力矩M a、亦測量滾子中點的橈曲 量而獲得的，在此之後計算張力分布。以一同樣方式，對 於左半部，亦測量F b與Q b，計算支撐力矩M b，且亦 測量滾子中點的撓曲量，然後則計算張力分布。 根據本發明此較佳實施例，除了等於圖9張力分布之 中間與邊緣形狀之外，還可以偵測複合的形狀。 而且，即使在此實施例中，類似於圖6所示的較佳實 施例，最好是使用電腦實施各種計算及顯示帶材形狀。 而且，在目前爲止所說明的較佳實施例中，已經提供 幾個範例，用以說明如何使用在平板寬度方向上的兩個或 三個未知係數所產生之二階函數來估算帶材的張力分布。 然而，亦可以使用在平板寬度方向上具有更多未知係數的 函數來實施此估算，測量支撐反作用力、支撐力矩、滾子 橈曲量、滾子徺曲角、及滾子彎曲應力等任何參數，來等 於未知係數的數目，進而產生與未知係數相同數目的條件 方程式，解聯立方程式而後決定該未知係數與計算張力分 布，且將此張力分布變換成帶材的形狀。當未知係數的數 目增加時，偵測的正確性也會增加。 以下使用圖1 0說明本發明第五實施例。 在圖1 0中，此較佳實施例的形狀偵測裝備具有一形 狀偵測裝置4 5，且此形狀偵測裝置4 5在滾子1 4的操 作側端部及區段側端部具有軸承9 A與9 B，一側一個或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -19- 1---1丨·^!^-------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 — B7 五、發明說明（彳7 ) 兩側兩個，且具有相應於這些軸承箱的負荷單元1 1 A與 1 1 B，一側一個或兩側兩個。此外，設有一間隙感測器 1 8在滾子1 4中點的下側上，且以此間隙感測器1 8偵 測滾子1 4中點的橈曲。而且，設置延伸滾子軸部1 4 A 與1 4 B在滾子1 4的兩側上，且滾子是以一特定長度而 突出於軸承箱9 A與9 B後面，間隙感測器1 9 A與 1 9 B是設置在這些延伸滾子軸部1 4A與14 B的下側 上，使用間隙感測器1 9 A與1 9 B藉由偵測此延伸滾子 軸部1 4A與1 4 B的端部之橈曲量，而測量出滾子1 4 兩端的橈曲角。而且，滾子1 4被製成中空，且一畸變量 規2 0被安裝在此中空滾子中點處的內壁上，且藉此測量 在滾子中點處的彎曲應力。使用這些感測器來測量等於未 知係數數目的狀態値，且產生與未知參數相同數目的條件 方程式，如此可以相當正確地計算出帶材的形狀。 以下將使用圖1 1來說明本發明第六較佳實施例。 在圖1 1中，本較佳實施例的形狀偵測裝備設有平板 邊緣位置偵測器4 0與4 1，用以偵測帶材的緩慢移動量 ，一電腦1 0 1，其具有一平板邊緣位置偵測區段4 2， 及一緩慢移動量修正計算區段4 3和一負荷偵測區段3 0 、一張力分布計算區段3 1、一帶材形狀計算區段3 2及 一螢幕顯示區段3 3。平板邊緣位置偵測區段4 2採用從 平板邊緣位置偵測器4 0與4 1來的偵測信號作爲輸入’ 且計算緩慢移動/量5，且緩慢移動量修正計算區段4 3 根據此緩慢移動量5而如以下方式改變在圖5中尺寸A與 1---------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 ---_ B7 五、發明說明⑼ ） B的値。 A=平板寬度/2—5 平板寬度/2+5 在緩慢移動量修正計算區段4 3中的計算結果被傳送 到張例分布計算區段3 1上，且在此會以類似於圖6所示 的較佳實施例之方式處理。 根據本發明的本較佳實施例，即使當發生平板的緩慢 移動時，亦可以修正此緩慢移動且偵測形狀。 以下將使用圖1 2而說明本發明的第七較佳實施例。 在圖1 2中，本發明較佳實施例額外地設置一帶材形 狀反饋控制計算區段4 7及一帶材形狀控制機構4 8，帶 材形狀反饋控制計算區段4 7實施滾壓機4的帶材形狀控 制機構4 8之反饋控制，致使在藉由帶材形狀計算區段 3 2所計算的帶材形狀與預先輸入之標的帶材形狀之間的 差異可以變得很小。 根據本較佳實施例，藉由實施滾壓機4的帶材形狀控 制機構4 8之反饋控制，可以在開始滾壓操作時增加加速 度比率，且因爲帶材量費的頻率減少亦可以增加生產效率 〇 而且，雖然在上述較佳實施例中，是以單機台型式的 滾壓機作爲範例，亦可以是前後具有許多機台型式的滾壓 機，而且可以安裝形狀偵測器在各滾壓機的出口側上。在 此情形中由於在各機台上測量形狀，所以可以在各機台土 實施形狀控制，藉此可以獲得較佳帶材形狀的帶材s。此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 7---^ — -------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516977 A7 ____B7 五、發明說明（19 ) 外’即使在此形狀中，可以藉由在各機台的滾壓機之形狀 控制機構上實施反饋控制而增加加速度速率，致使在所測 量到的形狀與標的形狀之間的差異會變得很小，且因爲在 不同機台之間平板浪費的頻率變小了，亦可以使生產效率 變得較大。 而且，由於形狀偵測器可以藉由在支撐點的負荷差異 而計算帶材形狀，所以可以同時使用以作爲一張力測量儀 器。在此情形中，在圖4中，當帶材纏繞角爲0時，藉由 下列方程式可以獲得帶材張力T。 T = ((Fa —Qa) + (Fb-Qb))/(2*sin( 0 /2)) 根據本發明，可以使用簡單結構在滾壓之後輕易地測 量金屬帶材s的帶材形狀。而且，可以在滾壓機中實施帶 材形狀控制，可以獲得具有較好形狀的帶材s ，且因爲平 板浪費的頻率變小，所以生產效率可以變得更大。 此外，由於滾子是一種不分段整體結構式的滾子，所 以不會有導致帶材表面被刮傷的問題，且不會有因爲從帶 材傳導過來的熱而引起熱變形之不良效果，故此增進了耐 用程度。 ------T---..--------訂------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -22-

Claims (1)

  1. 516977 ▲ Α 88 8 8 ABCD Β” 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 矣、％翁#利範圍 ' 第90 1 044 1 7號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國9 1年3月修正 ： 1 . 一種滾壓機設施，包含至少一個滾壓機，其具有 「 一對滾壓帶材的上下工作滾筒，及一帶材形狀偵測裝備， ^ 其中一帶材形狀偵測裝置被安裝在該滾壓機的入口側及出 r 口側至少之一上，其特徵爲： !· r 該帶材形狀偵測裝置包含一上面捲繞帶材的滾子，分 ^ 別在該滾子一側上至少有兩個軸承箱兩側上有四個軸承箱 ，該軸承箱設置在一操作側端區段及一驅動側端區段，且 以自由旋轉方式支撐該滾子，且分別設置該軸承箱至少一 側上兩個配置在不同軸向位置的負荷單元而兩側上四個負 荷單元，且測量各個該軸承箱的支撐負荷。 2 .根據申請專利第1項之滾壓機設施，其中該帶材 形狀偵測裝備額外具有一機構，用於從該帶材形狀偵測裝 置的負荷單元所測量之負荷而計算張力分布，且將此張力 分布變換成帶材的形狀。 3 .根據申請專利第2項之滾壓機設施，其中用於變 換帶材形狀的該機構，從設置於該帶材形狀偵測器操作側 端區段上之軸承箱中之兩個負荷單元所測量的負荷，而變 換帶材操作側半部的帶材形狀，且從設置於該帶材形狀偵 測器驅動側端區段上之軸承箱中之兩個負荷單元所測量的 負荷，而變換帶材驅動側半部的帶材形狀。 · 4 ·根據申請專利第1項之滾壓機設施’其中分別在 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> -訂
    本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 516977 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 η Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 每側的兩個軸承箱上之該帶材形狀偵測裝置，額外地設置 一機構在每側兩個軸承箱外側上的任何一個軸承箱上，用 以在支撐負荷方向施加一預負荷在軸承箱上。 5 ·根據申請專利第1項之滾壓機設施，其中該帶材 形狀偵測裝備設有一邊緣位置偵測裝置，用以偵測帶材的 緩慢移動量，及一機構不僅根據從該邊緣位置偵測裝置所 得的偵測値而計算操作側平板寬度範圍與驅動側平板寬度 範圍’而且從設置於該帶材形狀偵測器操作側端區段上之 軸承箱中之兩個負荷單元所測量的負荷，而變換在操作側 上的帶材之平板寬度的帶材形狀，且從設置於該帶材形狀 偵測窗驅動側端區段上之軸承箱中之兩個負荷單元所測量 的負荷，而變換在驅動側上的帶材之平板寬度的帶材形狀 0 6 .根據申請專利第1項之滾壓機設施，其中該帶材 形狀偵測裝備額外地設置一位移測量機構，用以在該帶材 形狀偵測裝置的滾子的至少一位置上，測量在張力支撐方 向上的滾子表面位移，及一機構用以從該帶材形狀偵測裝 置的負荷單元所測量的負荷及該位移測量機構所測量的値 而計算帶材的張力分布，且將此張力分布變換成帶材的形 狀。 7 .根據申請專利第1項之滾壓機設施，其中它設有 一控制機構，用以實施滾壓機的形狀控制機構的反饋控制 ，致使在滾壓機裝備出口側上的帶材形狀裝置所測量之形 狀，與預先設定的標的帶材形狀之間的差異會變得很小。 -----^----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ
    本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -2 - 516977 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 擎正I . A8 B8 二..¾ 七； C8 D8 ☆、申請專利範圍 8 . —種滾壓機設施，包含至少一個滾壓機，其具有 一對滾壓帶材的上下工作滾筒，及一帶材形狀偵測裝備， 其中帶材形狀偵測裝置被安裝在該滾壓機的入口側及出口 側之至少一個上面，其特徵爲： 該帶材形狀偵測裝置包含一上面捲繞帶材的滾子，在 該滾子一側上至少有兩個軸承箱兩側上有四個軸承箱，軸 承箱具有配置在不同軸向位置的負荷單元，該軸承箱分別 設置在該滾子的一操作側及一驅動側端區段，且以自由旋 轉方式支撐該滾子， 且該帶材形狀偵測裝備測量在該帶材形狀偵測裝置的 g亥軸承箱上之支撐負荷及支撐力矩，從這些測量直中計算 帶材的張力分布，且將此張力分布變換成帶材的形狀。 9 · 一種滾壓機設施，包含至少一個滾壓機，其具有 一對滾壓帶材的上下工作滾筒，及一帶材形狀偵測裝備， 其中帶材形狀偵測裝置被安裝在該滾壓機的入口側及出口 側之至少一個上面，其特徵爲： 該帶材形狀偵測裝置包含一上面捲繞帶材的滾子，在 該滾子一側上至少有兩個軸承箱兩側上有四個軸承箱，軸 承箱具有配置在不同軸向位置的負荷單元，該軸承箱分別 設置在該滾子的一操作側及一驅動側端區段，，且以自由旋 轉方式支撐該滾子， 該帶材形狀偵測裝備使用在平板寬度方向上具有幾個 未知係數的函數而估算帶材的張力分布，且在該軸承箱上 的支撐負荷、在該軸承箱上的支撐力矩、該滾子的橈曲、 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂
    本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -3- 516977 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 :、申請專利範圍 該滾子的橈曲角及滾子彎曲應力等參數中測量與未知係數 相同數目的參數，且從這些測量値產生與該未知係數相同 數目的條件方程式，計算該未知係數且計算帶材張力分布 ，且將此張力分布變換成帶材的形狀。 1 0 · —種滾壓機設施，包含： 一滾壓機；及 一帶材形狀偵測裝置， 其中該帶材形狀偵測裝置包含 一個接觸帶材的滾子； 至少兩個軸承箱，係設置在該滾子兩側的每一側之不 同軸向位置上，且可旋轉式地支撐該滾子；該 負荷偵測裝置，係分別安裝在該至少兩個軸承箱上； 及 一帶材形狀偵測裝置，具有一機構用以根據該滾子接 觸帶材所產生作用在各個該軸承箱上的負荷，而計算帶材 的形狀。 1 1 · 一種帶材形狀偵測裝置，包含： 一個接觸帶材的滾子； 至少兩個軸承箱，係設置在該滾子兩側的每一側之不 同軸向位置上，且可旋轉式地支撐該滾子·；及 負荷偵測裝置，係分別安裝在該至少兩個軸承箱上； 其中根據該滾子接觸帶材所產生作用在各個該軸承箱 上的負荷，而計算帶材的形狀。 - 1 2 . —種藉由帶材形狀偵測裝置所產生之帶材形狀 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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    A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 偵測方法，包含一個接觸帶材的滾子，及至少兩個軸承箱 設置在該滾子兩側的每一側之不同軸向位置上，且可旋轉 式地支撐該滾子，該方法其特徵爲根據該滾子接觸帶材所 產生作用在各個該軸承箱上的負荷，而計算帶材的形狀。 1 3 . —種滾壓法，係藉由設置有帶材形狀偵測裝置 的滾壓機設施而產生，包含一個接觸帶材的滾子，及至少 兩個軸承箱設置在該滾子兩側的每一側之不同軸向位置上 ’且可旋轉式地支撐該滾子，該方法其特徵爲根據該滾子 接觸帶材所產生作用在各個該軸承箱上的負荷，而計算帶 材的形狀。 1 4 · 一種滾壓法，係藉由設置有帶材形狀偵測裝置 的滾壓機設施而產生，包含一個接觸帶材的滾子，及至少 兩個軸承箱設置在該滾子兩側的每一側之不同軸向位置上 ’且可旋轉式地支撐該滾子，該方法其特徵爲是從該滾子 接觸帶材所產生作用在各個該軸承箱上的負荷而計算出帶 材的張力分布，且根據此張力分布而控制帶材的形狀。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
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