(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上下一対の作業ロールと、上下一対の補強ロールと、を具備する、金属板材の圧延装置において、
前記各作業ロールを保持する一対の作業ロールチョックと、
前記作業ロールチョックを保持するハウジング又はプロジェクトブロックと、
前記作業ロールチョックに作用する圧延方向力を測定する少なくとも１つの圧延方向力測定装置と、
を具備し、
前記圧延方向力測定装置の少なくとも１つは、前記作業ロールチョックの圧延方向入側又は圧延方向出側において前記ハウジング又は前記プロジェクトブロックに設けられた複数の荷重検出装置を有し、
前記各荷重検出装置は、常に少なくとも２つの前記荷重検出装置が、圧下方向において前記作業ロールの圧延方向力の力点を挟み、かつ、前記各作業ロールチョックの側面に対向するように配置される、圧延装置。
【請求項２】
前記圧延方向力測定装置の少なくとも１つにおいて、前記各荷重検出装置は、常に少なくとも２つの前記荷重検出装置が、前記作業ロールのロール軸方向において前記作業ロールの圧延方向力の力点を挟み、かつ、前記各作業ロールチョックの側面に対向するように配置される、請求項１に記載の圧延装置。
【請求項３】
前記圧延方向力測定装置の少なくとも１つは、前記作業ロールチョックの圧延方向入側又は圧延方向出側において前記ハウジング又は前記プロジェクトブロックに設けられた少なくとも３つの荷重検出装置を有し、
前記各荷重検出装置は、これらの前記荷重検出装置を結んで規定される領域内に前記作業ロールの圧延方向力の力点が位置するように、前記作業ロールの圧下方向及びロール軸方向のうち少なくともいずれか一方の方向にずれて配置される、請求項１又は２に記載の圧延装置。
【請求項４】
前記複数の荷重検出装置を有する前記圧延方向力測定装置の、前記各荷重検出装置によって検出された荷重を合計して圧延方向力を算出する圧延方向力演算装置をさらに有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧延装置。
【請求項５】
前記圧延装置には、上作業ロールチョックの出側、前記上作業ロールチョックの入側、前記下作業ロールチョックの出側及び前記下作業ロールチョックの入側に、前記圧延方向力測定装置がそれぞれ設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧延装置。
【請求項６】
前記圧延方向力測定装置のうち、前記出側において圧延方向に作用する圧延方向力及び入側において圧延方向に作用する圧延方向力のいずれか一方を測定する前記圧延方向力測定装置にのみ、前記複数の荷重検出装置を備える、請求項５に記載の圧延装置。
【請求項７】
全ての前記圧延方向力測定装置は、前記複数の荷重検出装置を備える、請求項５に記載の圧延装置。
【請求項８】
前記圧延方向力測定装置のうち、前記上作業ロールチョック及び前記下作業ロールチョックのいずれか一方についての前記圧延方向力測定装置のみ、前記複数の荷重検出装置を備える、請求項５に記載の圧延装置。
【請求項９】
前記圧延方向入側に設けられた複数の前記荷重検出装置と、前記圧延方向出側に設けられた複数の前記荷重検出装置とは、圧下方向の位置及びロール軸方向の位置がそれぞれ同一になるように配置される、請求項７又は８に記載の圧延装置。
【請求項１０】
前記圧延方向力演算装置は、圧延方向入側に設けられた複数の前記荷重検出装置によって検出された荷重を合計して算出した入側荷重と、圧延方向出側に設けられた複数の前記荷重検出装置によって検出された荷重を合計して算出した出側荷重とに基づいて、圧延方向力を算出する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の圧延装置。
【請求項１１】
前記荷重検出装置は、ロードセルである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の圧延装置。
【請求項１２】
前記ハウジング又は前記プロジェクトブロックと前記各荷重検出装置との間には、前記各荷重検出装置をそれぞれ覆うカバーが設けられる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の圧延装置。
【請求項１３】
前記ハウジング又は前記プロジェクトブロックと前記各荷重検出装置との間には、前記圧延方向力測定装置毎に前記各荷重検出装置をまとめて覆うカバーが設けられる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の圧延装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板材の圧延装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板材の圧延工程においては、圧延板材のキャンバー、すなわち左右曲がりのない状態で圧延することが、圧延材の平面形状不良や寸法制度不良を回避するだけでなく、蛇行や尻絞りといった通板トラブルを回避するためにも重要である。【０００３】
また、板材の圧延時に発生する反りも、圧延能率の低下、精整工程の増加など、製品の生産性に多大な影響を及ぼす。例えば、精整工程に関しては、レベラー、プレス等によるキャンバーや反りの矯正が必要となり、極端な場合、不良部を切断しなければならないこともある。また、さらに大きなキャンバーや反りが発生した場合、板の衝突によって、圧延設備が破損することもある。この場合、板自体が製品価値を失うばかりでなく、生産停止、圧延設備の修理など多大の損害をもたらす。【０００４】
加えて、上記のようなキャンバーを高精度で制御するためには、零点調整と呼ばれる初期設定も重要である。零点調整とは、ロール回転状態で圧下装置を操作してキスロール締め込みを実施し、圧延荷重の測定値があらかじめ定められた零点調整荷重（定格荷重の１５％〜８５％であらかじめ設定）に一致した時点を圧下位置の零点とし、その圧下位置を圧下制御上の原点（基準）とするものである。このとき、左右の圧下位置の差、すなわち圧下レベリングの零点も同時に調整することが多い。圧下レベリングの零点調整に関しても、キスロール締め込み時に圧延荷重の測定値が、作業側及び駆動側のそれぞれで、あらかじめ定められた零点調整荷重に一致するように調整する。なおキスロール締め込みとは、圧延材の存在しない状態で、上下作業ロールを互いに接触させて、ロール間に負荷を与えることを意味している。【０００５】
なお、本明細書では、表記を簡単にするために、圧延方向を正面とした場合に左右となる圧延機の作業側及び駆動側のことを左右と称することもある。【０００６】
このようなキャンバーに起因する問題に対し、特許文献１では、キャンバーが極めて小さい金属板材を安定して製造することのできる、圧延方法及び圧延装置を提案している。具体的には、特許文献１に記載の圧延方法及び圧延装置では、荷重検出装置により作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力を測定し、演算装置により該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算する。そして、この差異が零になるように、制御装置により圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御している。【０００７】
反りの問題に対して、特許文献２では、反りが極めて小さい金属板材を安定して製造することのできる、圧延方法及び圧延装置を提案している。具体的には、引用文献２に記載の圧延方法及び圧延装置では、上下両方の作業ロールのロールチョックの圧延方向入側と出側の双方に設けられた荷重検出装置により、上下両方の作業ロールチョックに作用する圧延方向力を測定する。そして、演算装置により、上側の圧延方向力と下側の圧延方向力との差異、すなわち圧延方向力の上下差を演算する。その後、この圧延方向力の上下差を小さくする方向に、圧延装置上下非対称成分を制御している。【０００８】
零点調整の問題に対して、特許文献３では、キスロールによる零点調整でも圧延方向力が発生することを見出し、その圧延方向力はロールスラスト力に影響しないことを突き止めたことにより、より高精度の圧延機の初期圧下位置調整（圧下零点調整）を可能とする方法を提案している。【０００９】
また、キャンバーのない金属板材を製造するために、特許文献４の圧延方法及び圧延装置では、作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力を測定して、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異を制御目標値となるように制御ゲインを用いて、該圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する一方で、該制御ゲインを圧延中に状況に合わせて切り替えている。【００１０】
さらに、特許文献５では、キャンバー及び反りのない金属板材を製造できるとともに、高精度の零点調整を可能であり、強力なロールベンディング力を容易に付与できる圧延機及び圧延方法が提案されている。特許文献５の圧延機及び圧延方法では、作業ロールチョックを該圧延機ハウジングウィンドウ又はプロジェクトブロックとの接触面に圧延方向に押しつける。そして、荷重検出装置により作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力を測定し、演算装置により該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算する。制御装置は、この差異が制御目標値になるように圧延機のロール開度の左右非対称成分制御量を演算し、該ロール開度の左右非対称成分制御量の演算値に基づいて該ロール開度を制御している。【００１１】
ここで、上記特許文献１〜５の圧延方法及び圧延装置のいずれにおいても、圧延方向力の測定が行われている。そこで、図１を参照して、特許文献１〜５における圧延方向力の測定について具体的に説明する。図１は、圧延装置を示す概略的に示す図である。【００１２】
図１に示した圧延装置は、上作業ロールチョック５に支持された上作業ロール１と、上補強ロールチョック７に支持された上補強ロール３と、下作業ロールチョック６に支持された下作業ロール２と、下補強ロールチョック８に支持された下補強ロール４とを具備する。上補強ロール３は上作業ロール１の上方に上作業ロール１と接触するように配置される。同様に、下補強ロール４は、下作業ロール２の下方に下作業ロール２と接触するように配置される。また、図１に示した圧延装置は、上作業ロール１に圧延荷重を付加する圧下装置９を具備する。圧延装置によって圧延される金属板材Ｍは、上作業ロール１と下作業ロール２との間を圧延方向Ｆに進む。【００１３】
なお、図１には、基本的に圧延装置の作業側の装置構成のみを図示しているが、駆動側にも同様の装置が存在する。【００１４】
圧延装置の上作業ロール１に作用する圧延方向力は基本的に上作業ロールチョック５によって支持される。上作業ロールチョック５とハウジング又はプロジェクトブロックとの間には、上作業ロールチョック５の圧延方向出側において上作業ロールチョック出側荷重検出装置１２１が、圧延方向入側において上作業ロールチョック入側荷重検出装置１２２がそれぞれ設けられている。上作業ロールチョック出側荷重検出装置１２１は、上作業ロールチョック５の圧延方向出側において、ハウジング又はプロジェクトブロック等の部材と上作業ロールチョック５との間に作用する力を検出することができる。上作業ロールチョック入側荷重検出装置１２２は、上作業ロールチョック５の圧延方向入側において、プロジェクトブロック等の部材と上作業ロールチョック５との間に作用する力を検出することができる。これら荷重検出装置１２１、１２２は、通常は圧縮力を測定する構造とするのが装置構成を簡単にするため好ましい。【００１５】
上作業ロールチョック出側荷重検出装置１２１及び上作業ロールチョック入側荷重検出装置１２２には上作業ロール圧延方向力演算装置１４１が接続される。上作業ロール圧延方向力演算装置１４１は、上作業ロールチョック出側荷重検出装置１２１によって検出された荷重と上作業ロールチョック入側荷重検出装置１２２によって検出された荷重との差異を演算し、この演算結果に基づいて上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力を演算する。【００１６】
同様に、下作業ロール２についても、下作業ロールチョック６とハウジング又はプロジェクトブロックとの間には、下作業ロールチョック６の圧延方向出側及び圧延方向入側それぞれにおいて下作業ロールチョック出側荷重検出装置１２３及び下作業ロールチョック入側荷重検出装置１２４が設けられる。下作業ロールチョック出側荷重検出装置１２３及び下作業ロールチョック入側荷重検出装置１２４には下作業ロール圧延方向力演算装置１４２が接続される。下作業ロール圧延方向力演算装置１４２は、これら荷重検出装置１２３、１２４の測定値に基づき、上作業ロール１と同様に下作業ロールチョック６に作用する圧延方向力を演算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００４／０８２８６０号明細書
【特許文献２】特開２００７−２６０７７５号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０１１／１２９４５３号明細書
【特許文献４】特開２００６−８２１１８号公報
【特許文献５】特開２０１２−１４８３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ここで、荷重検出装置は、上記特許文献１〜５の図面上の表記や圧延分野での技術常識を参酌すれば、通常ロードセルである。ロードセルは、サイズの制約により、作業ロールチョックに取り付けることは難しい。このため、ロードセルは、一般に、圧延方向において作業ロールチョックに対向する部材、例えばプロジェクトブロックやハウジングに取り付けるのが一般的である。【００１９】
図２は、図１に示した圧延装置の作業ロールチョック及びその周辺を拡大して示す側面図であり、荷重検出装置をプロジェクトブロックに取り付けた例を示している。図２に示した例では、ハウジング１０に出側プロジェクトブロック１１及び入側プロジェクトブロック１２が設けられている。出側プロジェクトブロック１１及び入側プロジェクトブロック１２は、ハウジング１０から圧延装置の内側に突出するように構成される。  【００２０】
図２に示した例では、上作業ロールチョック出側荷重検出装置１２１及び下作業ロールチョック出側荷重検出装置１２３は、出側プロジェクトブロック１１に設けられている。一方、上作業ロールチョック入側荷重検出装置１２２及び下作業ロールチョック入側荷重検出装置１２４は、入側プロジェクトブロック１２に設けられている。なお、通常、荷重検出装置の表面には保護のためのカバーや、装置内部への水分等の侵入を防ぐための防水処理が施されているが、ここではそれらは図示していない。【００２１】
図２は、キスロール締め込み状態の一例を示している。図２に示すように、各荷重検出装置１２１、１２２、１２３、１２４は、ロールの開閉方向、すなわち、圧下方向（高さ方向ともいう）の寸法が小さいために、作業ロールチョック５、６の側面との接触長が短い。【００２２】
ここで、図２に示した例では、各荷重検出装置１２１、１２２、１２３、１２４の圧下方向の位置（高さ）が、各作業ロールチョック５、６が保持する作業ロール１、２のロール軸心Ａ１、Ａ２の圧下方向の位置（高さ）と同一となっている。このような場合、各作業ロールチョック５、６に加わる圧延方向力は荷重検出装置１２１、１２２、１２３、１２４によって適切に検出される。【００２３】
ところが、例えば、図３に示したように、上作業ロール１が上昇して作業ロール１、２間の開度が大きくなると、上作業ロール１のロール軸心Ａ１の圧下方向の位置が、上作業ロールチョック出側荷重検出装置１２１及び上作業ロールチョック入側荷重検出装置１２２の圧下方向の位置よりも高くなる。このため、上作業ロールチョック５にモーメントが働き、これにより上作業ロールチョック５が図３に矢印で示す方向に回動する。この結果、上作業ロールチョック５は傾斜し、その側面の一部がプロジェクトブロック１１、１２等に接触することになる。【００２４】
このように、上作業ロールチョック５の側面の一部がプロジェクトブロック１１、１２等に接触すると、上作業ロール１から上作業ロールチョック５に加わった圧延方向力の一部は、上作業ロールチョック５とプロジェクトブロック１１、１２との接触部に加わることになる。このため、荷重検出装置１２１、１２２によっては正確に圧延方向力を検出することができなくなってしまう。【００２５】
また、例えば、作業ロール１、２や補強ロール３、４が摩耗してロール径が小さくなると、図４に示したように、上作業ロールチョック５及び下作業ロールチョック６は圧下方向下方に移動する。上作業ロールチョック５及び下作業ロールチョック６が下方に移動すると、作業ロール１、２の軸心Ａ１、Ａ２の圧下方向の位置が、それぞれ作業ロールチョック出側荷重検出装置１２１、１２３及び作業ロールチョック入側荷重検出装置１２２、１２４の圧下方向の位置よりも低くなる。この場合にも図３に示した場合と同様に、作業ロールチョック５、６は傾斜し、その側面の一部がプロジェクトブロック１１、１２に接触することになる。この結果、荷重検出装置１２１、１２２、１２３、１２４によっては正確に圧延方向力を検出することができなくなってしまう。【００２６】
また、図５は、図２の線Ｖ−Ｖに沿って見た、作業ロールチョック及びその周辺を拡大して示す断面平面図である。図５からわかるように、各荷重検出装置１２１、１２２の寸法は、ロール軸方向における幅が小さい。このため、荷重検出装置１２１、１２２は、ロール軸方向においても、作業ロールチョック５、６の側面の一部にのみ接触する。【００２７】
すなわち、例えば、図５に示したように、下作業ロール２がロールシフトによりロール軸方向にシフト量Ｄだけ移動すると、上作業ロールチョック５のラジアル方向の力を受ける軸受（以下、「ラジアル軸受」とも称する。）５ａの中心が、荷重検出装置１２１及び１２２の位置に対してロール軸方向にずれることになる。なお、図５において、線Ｃは上作業ロールチョック５のラジアル軸受５ａの中心を示している。このため、上作業ロールチョック５にはモーメントが働き、これにより上作業ロールチョック５が図５に矢印で示す方向に回動する。この結果、上作業ロールチョック５は傾斜し、その側面の一部がプロジェクトブロック１１、１２に接触することになる。【００２８】
このように、上作業ロールチョック５の側面の一部がプロジェクトブロック１１、１２等に接触すると、上作業ロール１から上作業ロールチョック５に加わった圧延方向力の一部は、上作業ロールチョック５とプロジェクトブロック１１、１２との接触部に加わることになる。このため、荷重検出装置１２１、１２２によっては正確に圧延方向力を検出することができなくなってしまう。【００２９】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、作業ロールチョックに加わる圧延方向力を正確に検出することができる圧延装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明者らは、作業ロールチョックに加わる圧延方向力の検出に関して、様々な構成の圧延装置について検討を行った。【００３１】
その結果、作業ロールチョックの圧延方向入り側又は圧延方向出側においてハウジングに複数の荷重検出装置を設けると共に、これら複数の荷重検出装置を圧延方向やロール軸方向にずらして配置することにより、作業ロールチョックの回動を抑制することができ、その結果、作業ロールチョックに加わる圧延方向力を正確に検出することができるようになることを見出した。なお、本発明における荷重検出装置とは、主にロードセルを示し、ひずみゲージ式、磁歪式、静電容量型、ジャイロ式、油圧式、圧電式等のものであっても良い。【００３２】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（１）上下一対の作業ロールと、前記各作業ロールをそれぞれ支持する上下一対の補強ロールと、を具備する、金属板材の圧延装置において、
前記各作業ロールを保持する一対の作業ロールチョックと、
前記作業ロールチョックを保持するハウジング又はプロジェクトブロックと、
前記作業ロールチョックに作用する圧延方向力を測定する少なくとも１つの圧延方向力測定装置と、
を具備し、
前記圧延方向力測定装置の少なくとも１つは、前記作業ロールチョックの圧延方向入側又は圧延方向出側において前記ハウジング又は前記プロジェクトブロックに設けられた複数の荷重検出装置を有し、
前記各荷重検出装置は、常に少なくとも２つの前記荷重検出装置が、圧下方向において前記作業ロールの圧延方向力の力点を挟み、かつ、前記各作業ロールチョックの側面に対向するように配置される、圧延装置。
（２）前記圧延方向力測定装置の少なくとも１つにおいて、前記各荷重検出装置は、常に少なくとも２つの前記荷重検出装置が、前記作業ロールのロール軸方向において前記作業ロールの圧延方向力の力点を挟み、かつ、前記各作業ロールチョックの側面に対向するように配置される、前記（１）に記載の圧延装置。
（３）前記圧延方向力測定装置の少なくとも１つは、前記作業ロールチョックの圧延方向入側又は圧延方向出側おいて前記ハウジング又は前記プロジェクトブロックに設けられた少なくとも３つの荷重検出装置を有し、
前記各荷重検出装置は、これらの前記荷重検出装置を結んで規定される領域内に前記作業ロールの圧延方向力の力点が位置するように、前記作業ロールの圧下方向及びロール軸方向のうち少なくともいずれか一方の方向にずれて配置される、前記（１）又は（２）に記載の圧延装置。
（４）前記複数の荷重検出装置を有する前記圧延方向力測定装置の、前記各荷重検出装置によって検出された荷重を合計して圧延方向力を算出する圧延方向力演算装置をさらに有する、前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の圧延装置。
（５）前記圧延装置には、上作業ロールチョックの出側、前記上作業ロールチョックの入側、下作業ロールチョックの出側及び前記下作業ロールチョックの入側に、前記圧延方向力測定装置がそれぞれ設けられる、前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の圧延装置。
（６）前記圧延方向力測定装置のうち、前記出側向き圧延方向に作用する圧延方向力及び入側向き圧延方向に作用する圧延方向力のいずれか一方を測定する前記圧延方向力測定装置にのみ、前記複数の荷重検出装置を備える、前記（５）に記載の圧延装置。
（７）全ての前記圧延方向力測定装置は、前記複数の荷重検出装置を備える、前記（５）に記載の圧延装置。
（８）前記圧延方向力測定装置のうち、前記上作業ロールチョック及び前記下作業ロールチョックのいずれか一方についての前記圧延方向力測定装置のみ、前記複数の荷重検出装置を備える、前記（５）に記載の圧延装置。
（９）前記圧延方向入側に設けられた複数の前記荷重検出装置と、前記圧延方向出側に設けられた複数の前記荷重検出装置とは、圧下方向の位置及びロール軸方向の位置がそれぞれ同一になるように配置される、前記（７）又は（８）に記載の圧延装置。
（１０）前記圧延方向力演算装置は、圧延方向入側に設けられた複数の前記荷重検出装置によって検出された荷重を合計して算出した入側荷重と、圧延方向出側に設けられた複数の前記荷重検出装置によって検出された荷重を合計して算出した出側荷重とに基づいて、圧延方向力を算出する、前記（７）〜（９）のいずれか１項に記載の圧延装置。
（１１）前記荷重検出装置は、ロードセルである、前記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の圧延装置。
（１２）前記ハウジング又は前記プロジェクトブロックと前記各荷重検出装置との間には、前記各荷重検出装置をそれぞれ覆うカバーが設けられる、前記（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の圧延装置。
（１３）前記ハウジング又は前記プロジェクトブロックと前記各荷重検出装置との間には、前記圧延方向力測定装置毎に前記各荷重検出装置をまとめて覆うカバーが設けられる、前記（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の圧延装置。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、作業ロールチョックに加わる圧延方向力を正確に検出することができる圧延装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、従来の荷重検出装置を備えた圧延装置を概略的に示す図である。
【図２】図２は、従来の荷重検出装置を備えた作業ロールチョック及びその周囲を概略的に示す側面図である。
【図３】図３は、従来の圧延荷重検出装置による圧延方向力の測定における課題を説明するための側面図であって、圧下方向において上作業ロールのロール軸心と圧延荷重検出装置との位置がずれて上作業ロールチョックが傾斜した状態を示す。
【図４】図４は、従来の圧延荷重検出装置による圧延方向力の測定における課題を説明するための側面図であって、圧下方向において上作業ロール及び下作業ロールの各ロール軸心と圧延荷重検出装置との位置がずれて上作業ロールチョック及び下作業ロールチョックが傾斜した状態を示す。
【図５】図５は、従来の圧延荷重検出装置による圧延方向力の測定における課題を説明するための断面平面図であって、ロール軸方向においてラジアル軸受の中心と圧延荷重検出装置との位置がずれて作業ロールチョックが傾斜した状態を示す。
【図６】図６は、本発明の第１の構成例に係る圧延装置を概略的に示す図である。
【図７】図７は、第１の構成例に係る圧延装置本体を概略的に示す側面図である。
【図８】図８は、図６及び図７に示した圧延装置の上作業ロールチョック及びその周辺を拡大して示す側面図である。
【図９】図９は、本発明の圧延装置による圧延方向力の測定における作用・効果を説明するための側面図であって、圧下方向に上作業ロールが上昇した状態を示す。
【図１０】図１０は、本発明の圧延装置による圧延方向力の測定における作用・効果を説明するための側面図であって、圧下方向に上作業ロール及び下作業ロールが下昇した状態を示す。
【図１１】図１１は、第１の構成例の一変更例を示す側面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態に係る圧延装置の第２の構成例を示す、図８の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿って見た、作業ロールチョック及びその周辺を拡大して示す断面平面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に係る圧延装置の第３の構成例を示す側面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態に係る圧延装置の第５の構成例を示す側面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態に係る圧延装置の第６の構成例を示す側面図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態に係る圧延装置の圧延方向力測定装置において３つの荷重検出装置を設けた場合の一配置例を示す正面図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態に係る圧延装置の圧延方向力測定装置において４つの荷重検出装置を設けた場合の一配置例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図１〜図５を参照した上記説明及び以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００３６】
＜１．圧延装置の構成とその作用効果＞
［１−１．第１の構成例］
図６は、本発明の第１の構成例の圧延装置を概略的に示す図である。図７は圧延装置本体を概略的に示す側面図である。図１に示した圧延装置と同様に、図６、図７に示した圧延装置は、上作業ロールチョック５に支持された上作業ロール１と、上補強ロールチョック７に支持された上補強ロール３と、下作業ロールチョック６に支持された下作業ロール２と、下補強ロールチョック８に支持された下補強ロール４とを具備する。また、図６、図７に示した圧延装置は、上下の作業ロール開度を制御する圧下装置９と、上下の作業ロールを駆動する上駆動用電動機３５及び下駆動用電動機３６とを具備する。圧延装置によって圧延される金属板材Ｍは、圧延方向Ｆに進む。なお、図６、図７には、基本的に作業側の装置構成のみを図示しているが、駆動側にも同様の装置が存在する。
【００３７】
図７に示したように、本実施形態では、ハウジング１０に出側プロジェクトブロック１１及び入側プロジェクトブロック１２が設けられている。出側プロジェクトブロック１１及び入側プロジェクトブロック１２は、ハウジング１０から内側に突出するように構成される。
【００３８】
また、図１〜図５に示した圧延装置と同様に、図６及び図７に示した圧延装置も、金属板材の圧延時に各作業ロールチョック５、６に作用する圧延方向力を測定する圧延方向力測定装置を具備する。しかしながら、図６及び図７に示した構成の圧延装置における圧延方向力測定装置は、図１〜図５に示した荷重検出装置１２１、１２２、１２３、１２４から成る圧延方向力測定装置とはその構成が異なっている。
【００３９】
図６及び図７に示したように、本構成例の圧延装置では、作業側に４つの圧延方向力測定装置２１、２２、２３、２４が設けられる。なお、駆動側にも同様の数の測定装置が設けられている。
【００４０】
上作業ロールチョック出側の圧延方向力測定装置２１は、上作業ロールチョック５の圧延方向出側において出側のハウジング１０に設けられている。圧延方向力測定装置２１は、出側のハウジング１０と上作業ロールチョック５との間に作用する力、すなわち上作業ロールチョック５に対して出側向き圧延方向に作用する圧延方向力を検出する。上作業ロールチョック入側の圧延方向力測定装置２２は、上作業ロールチョック５の圧延方向入側において入側のハウジング１０に設けられている。圧延方向力測定装置２２は、入側のハウジング１０と上作業ロールチョック５との間に作用する力、すなわち上作業ロールチョック５に入側向き圧延方向に作用する圧延方向力を検出する。
【００４１】
同様に、下作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置２３は、下作業ロールチョック６の圧延方向出側において出側プロジェクトブロック１１に設けられている。圧延方向力測定装置２３は、出側プロジェクトブロック１１と下作業ロールチョック６との間に作用する力、すなわち下作業ロールチョック６に出側向き圧延方向に作用する圧延方向力を検出する。下作業ロールチョック入側圧延方向力測定装置２４は、下作業ロールチョック６の圧延方向入側において入側プロジェクトブロック１２に設けられている。圧延方向力測定装置２４は、入側プロジェクトブロック１２と下作業ロールチョック６との間に作用する力、すなわち下作業ロールチョック６に入側向き圧延方向に作用する圧延方向力を検出する。
【００４２】
本実施形態では、図６及び図７に示したように、各圧延方向力測定装置２１、２２、２３、２４は、それぞれ複数の荷重検出装置を具備する。例えば、上作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置２１は、第一荷重検出装置２１ａと第二荷重検出装置２１ｂとを具備する。
【００４３】
図８は、図６及び図７に示した圧延装置の上作業ロールチョック５及びその周辺を拡大して示す概略側面図である。これら荷重検出装置２１ａ及び２１ｂはいずれも出側のハウジング１０に配置されている。また、荷重検出装置２１ａ及び２１ｂは、図８に示したように上作業ロール１の圧下方向において上作業ロール１の圧延方向力の力点であるロール軸心Ａ１を挟んで配置される。
【００４４】
特に、本実施形態では、金属板材Ｍの圧延に際して、上作業ロールチョック５の可動範囲内で上作業ロールチョック５の圧下方向の位置が変化しても、常に２つの荷重検出装置２１ａ及び２１ｂの両方が上作業ロールチョック５の側面と対向するように配置される。好ましくは、本実施形態では、上作業ロールチョック５の可動範囲内で上作業ロールチョック５の圧下方向の位置が変化しても、常に一方の荷重検出装置２１ａが上作業ロール１のロール軸よりも圧下方向上方に位置し、他方の荷重検出装置２１ｂが上作業ロール１のロール軸よりも圧下方向下方に位置するように配置される。
【００４５】
このように構成された圧延方向力測定装置２１の２つの荷重検出装置２１ａ、２１ｂは、図６に示したように、上作業ロールチョック出側の荷重演算装置３１に接続される。荷重演算装置３１は、第一荷重検出装置２１ａによって検出された荷重と第二荷重検出装置２１ｂによって検出された荷重とを加算する。これらの検出荷重を合計した値は、上作業ロールチョック５から出側のハウジング１０に加わる圧延方向力、すなわち上作業ロールチョック５の出側向きの圧延方向力に相当する。
【００４６】
同様に、上作業ロールチョック入側圧延方向力測定装置２２は、第一荷重検出装置２２ａと第二荷重検出装置２２ｂとを具備する。これら荷重検出装置２２ａ及び２２ｂはいずれも入側のハウジング１０に配置されている。また、荷重検出装置２２ａ及び２２ｂは、図８に示したように上作業ロール１の圧下方向において上作業ロール１の圧延方向力の力点であるロール軸心Ａ１を挟んで配置される。特に、本実施形態では、圧下方向において、上作業ロールチョック入側の第一荷重検出装置２２ａの位置が、上作業ロールチョック出側の第一荷重検出装置２１ａの位置と同一となるように配置される。同様に、圧下方向において、上作業ロールチョック入側の第二荷重検出装置２２ｂの位置が、上作業ロールチョック出側の第二荷重検出装置２１ｂの位置と同一となるように配置される。
【００４７】
このように構成された圧延方向力測定装置２２の２つの荷重検出装置２２ａ、２２ｂは、図６に示したように、上作業ロールチョック入側の荷重演算装置３２に接続される。荷重演算装置３２は、これら荷重検出装置２２ａ、２２ｂによって検出された荷重を合計する。これにより、上作業ロールチョック５から入側のハウジング１０に加わる圧延方向力、すなわち上作業ロールチョック５の入側向きの圧延方向力が算出される。
【００４８】
同様に、下作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置２３は、第一荷重検出装置２３ａと第二荷重検出装置２３ｂとを具備する。これら荷重検出装置２３ａ及び２３ｂはいずれも出側プロジェクトブロック１１に配置されている。また、荷重検出装置２３ａ及び２３ｂは、図８に示したように下作業ロール２の圧下方向において下作業ロール２の圧延方向力の力点であるロール軸心Ａ２を挟んで配置される。
【００４９】
圧延方向力測定装置２３の２つの荷重検出装置２３ａ、２３ｂは、図６に示したように、下作業ロールチョック出側の荷重演算装置３３に接続される。荷重演算装置３３は、これら荷重検出装置２３ａ、２３ｂによって検出された荷重を合計する。これにより、下作業ロールチョック６から出側プロジェクトブロック１１に加わる圧延方向力、すなわち下作業ロールチョック６の出側向きの圧延方向力が算出される。
【００５０】
同様に、下作業ロールチョック入側の圧延方向力測定装置２４は、第一荷重検出装置２４ａと第二荷重検出装置２４ｂとを具備する。これら荷重検出装置２４ａ及び２４ｂはいずれも入側プロジェクトブロック１２に配置されている。また、荷重検出装置２４ａ及び２４ｂは、図８に示したように下作業ロール２の圧下方向において下作業ロール２の圧延方向力の力点であるロール軸心Ａ２を挟んで配置される。
【００５１】
圧延方向力測定装置２４の２つの荷重検出装置２４ａ、２４ｂは、図６に示したように、下作業ロールチョック入側の荷重演算装置３４に接続される。荷重演算装置３４は、これら荷重検出装置２４ａ、２４ｂによって検出された荷重を合計する。これにより、下作業ロールチョック６から入側プロジェクトブロック１２に加わる圧延方向力、すなわち下作業ロールチョック６の入側向きの圧延方向力が算出される。
【００５２】
次に、このように構成された圧延装置の作用・効果について説明する。
【００５３】
上作業ロールチョック５を例にとって考えると、上述したように、本実施形態によれば、常に２つの荷重検出装置２１ａ及び２１ｂが上作業ロールチョック５の出側側面と対向するように配置されている。このため、上作業ロールチョック５の出側側面は常に圧下方向において複数点で支持されていることになる。このとき、荷重検出装置２１ａ及び２１ｂは、上作業ロール１の圧下方向において上作業ロール１の圧延方向力の力点であるロール軸心Ａ１を挟んで配置される。同様に、本実施形態によれば、常に２つの荷重検出装置２２ａ及び２２ｂが上作業ロールチョック５の入側側面と対向するように配置されている。このため、上作業ロールチョック５の入側側面も常に圧下方向において複数点で支持されていることになる。このとき、荷重検出装置２２ａ及び２２ｂも、上作業ロール１の圧下方向において上作業ロール１の圧延方向力の力点であるロール軸心Ａ１を挟んで配置される。
【００５４】
例えば、図９に示したように上作業ロール１が上昇して、作業ロール１、２間の開度が大きくなったとする。このとき、圧下方向における上作業ロール１のロール軸心Ａ１の位置が上昇し、上作業ロール１のロール軸心Ａ１と荷重検出装置２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂとの相対的な位置が図８に示した状態と異なってくる。このため、上作業ロールチョック５には図３に矢印で示した方向と同様な方向にモーメントが働く。しかしながら、上作業ロールチョック５にこのようなモーメントが働いたとしても、上作業ロールチョック５は圧下方向にずれた複数点で支持されているため、図３に示したように傾斜することはない。このため、上作業ロールチョック５がハウジング１０に接触することはない。したがって、作業ロール１、２間の開度が大きくなっても、出側荷重検出装置２１ａ、２１ｂによって上作業ロールチョック５の出側向きの圧延方向力を正確に検出することができると共に、入側荷重検出装置２２ａ、２２ｂによって上作業ロールチョック５の入側向きの圧延方向力を正確に検出することができる。
【００５５】
また、例えば、作業ロール１、２や補強ロール３、４が摩耗してロール径が小さくなったとする。このとき、図１０に示したように、上作業ロールチョック５及び下作業ロールチョック６は圧下方向下方に移動する。このため、荷重検出装置２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂと上作業ロール１の軸心Ａ１との圧下方向における相対的な位置が図８、図９に示した状態とは異なってくる。同様に、荷重検出装置２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂと下作業ロール２の軸心Ａ２との圧下方向における相対的な位置も図８、図９に示した状態とは異なったものになる。このため、上作業ロールチョック５及び下作業ロールチョック６には図４に矢印で示した方向と同様な方向にモーメントが働く。
【００５６】
しかしながら、図９に示した場合と同様に、作業ロールチョック５、６にこのようなモーメントが働いたとしても、作業ロールチョック５、６は圧下方向において複数点で支持されているため、図４に示したように傾斜することはない。このため、作業ロールチョック５、６がハウジング１０やプロジェクトブロック１１、１２に接触することはない。したがって、作業ロール１、２や補強ロール３、４が摩耗してロール径が小さくなった場合であっても、作業ロールチョック５、６の圧延方向力を正確に検出することができる。
【００５７】
なお、上記実施形態では、各圧延方向力測定装置２１、２２、２３、２４は、それぞれ圧下方向に所定の間隔を有して配置された２つの荷重検出装置を具備する。しかしながら、本発明はかかる例に限定されず、各圧延方向力測定装置は、圧下方向に所定の間隔を有して配置された荷重検出装置を３つ以上有していても良い。この場合であっても、各圧延方向力測定装置の荷重検出装置は、作業ロールチョックの圧下方向の位置が変化しても常に２つ以上の荷重検出装置が作業ロールチョックの各側面と対向するように配置される。このとき、常に少なくとも２つの荷重検出装置が圧延方向力の力点であるロール軸心を挟んで配置される。なお、各圧延方向力測定装置の各荷重検出装置は、かかる範囲内で、互いにできるだけ離隔して配置されるのが好ましい。
【００５８】
圧延方向力測定装置２１、２２がそれぞれ３つの荷重検出装置２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃを有する例を図１１に示す。図１１からわかるように、荷重検出装置の数を増やした場合には、図１０の場合と比較して、ロール開度を非常に大きくしても、常に少なくとも２つの荷重検出装置を作業ロールチョックの各側面と対向させ易くなる。このため、ロール開度を非常に大きくした場合であっても、精度良く圧延方向力を求めることができる。
【００５９】
［１−２．第２の構成例］
次に、図１２に基づいて、本発明の実施形態に係る圧延装置の第２の構成例について説明する。本実施形態に係る圧延装置は、第１の構成例と比較して、作業ロールの圧下方向に配置された複数の荷重検出装置を、作業ロールのロール軸方向にずらして配置している。なお、図１２は、図８の線ＸＩＩ−ＸＩＩで切断したときの、作業ロールチョック及びその周辺を拡大して示す断面平面図である。
【００６０】
図１２に示すように、本実施形態に係る圧延装置では、上作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置２１の荷重検出装置２１ａ、２１ｂは、ロール軸方向において互いにずれて配置される。また、上作業ロールチョック入側圧延方向力測定装置２２の荷重検出装置２２ａ、２２ｂも、ロール軸方向において互いにずれて配置される。
【００６１】
上作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置２１の荷重検出装置２１ａ、２１ｂを例にとって説明すると、ロールシフトが可能な圧延装置においては、金属板材Ｍの圧延の際に、シフトロールにより上作業ロールチョック５のロール軸方向の位置が変化する場合がある。このとき、本実施形態に係る圧延装置では、荷重検出装置２１ａ、２１ｂは、上作業ロールチョック５のロール軸方向の位置が変化しても、常に２つの荷重検出装置２１ａ及び２１ｂの両方が上作業ロールチョック５の側面と対向するように配置される。
【００６２】
好ましくは、荷重検出装置２１ａ、２１ｂは、圧延方向力の力点であるラジアル軸受５ａの中心を挟むように配置されるのがよい。すなわち、上作業ロールチョック５のロール軸方向の位置が変化しても、常に一方の荷重検出装置２１ａが上作業ロールチョック５に設けられたラジアル軸受５ａのロール軸方向の中心（図中の線Ｃ）よりも上作業ロール１側において上作業ロールチョック５の側面と対向するように配置する。また、他方の荷重検出装置２１ｂは、ラジアル軸受５ａのロール軸方向の中心Ｃよりも上作業ロール１側とは反対側において上作業ロールチョック５の側面と対向するように配置される。
【００６３】
なお、図１２に基づく上記説明では、上作業ロールチョック５についての圧延方向力測定装置２１、２２について説明したが、下作業ロールチョック６についての圧延方向力測定装置２３、２４も同様な構成とすることができる。
【００６４】
図１２に示すように構成された圧延装置の作用・効果について説明する。上作業ロールチョック５を例にとって考えると、上述したように、本実施形態に係る圧延装置では、常に２つの荷重検出装置２１ａ及び２１ｂが上作業ロールチョック５の出側側面と対向するように配置されている。このため、上作業ロールチョック５の出側側面は常にロール軸方向において複数点で支持されていることになる。同様に、本実施形態によれば、常に２つの荷重検出装置２２ａ及び２２ｂが上作業ロールチョック５の入側側面と対向するように配置されている。このため、上作業ロールチョック５の入側側面も常にロール軸方向において複数点で支持されていることになる。
【００６５】
例えば、図１２に示したように、上作業ロール１がロールシフトによりロール軸方向にシフト量Ｄだけ移動すると、ロール軸方向における荷重検出装置２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂと上作業ロールチョック５のラジアル軸受５ａの中心Ｃとの位置が相対的にずれる。このため、上作業ロールチョック５にはモーメントが働く。しかしながら、上作業ロールチョック５にかかるモーメントが働いたとしても、上作業ロールチョック５はロール軸方向に複数点で支持されているため、図５に示したように傾斜することはない。したがって、上作業ロール１がロールシフトによりロール軸方向に移動したとしても、上作業ロールチョック５の圧延方向力を正確に検出することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、入側圧延方向力測定装置の複数の入側荷重検出装置と出側圧延方向力測定装置の複数の出側荷重検出装置とはそれぞれ圧下方向及びロール軸方向において同じ位置に配置されている。しかしながら、これらの荷重検出装置の圧下方向及びロール軸方向における位置は必ずしも同じである必要はない。ただし、これらの荷重検出装置の圧下方向及びロール軸方向における位置が同じであると、１つの荷重検出装置に両方向の機能を持たせることができるので、少ない数の荷重検出装置でより正確に圧延方向力を算出することができる。
【００６７】
［１−３．第３の構成例］
次に、図１３に基づいて、本発明の実施形態に係る圧延装置の第３の構成例について説明する。本実施形態に係る圧延装置は、第１の構成例と比較して、圧延装置に設けられた圧延方向力測定装置のうち少なくとも１つは、１つの荷重検出装置から構成される点で相違する。すなわち、第１の構成例に係る圧延装置は、例えば図８に示すように、上作業ロールチョック５用の圧延方向力測定装置２１、２２及び下作業ロールチョック６用の圧延方向力測定装置２３、２４がそれぞれ複数の荷重検出装置を有している。これに対して、本構成例に係る圧延装置はこれら全ての圧延方向力測定装置が複数の荷重検出装置を有していなくてもよい。
【００６８】
例えば、上作業ロールチョック５は、ロール開度やロール径の変化によって傾斜する可能性が高い。そこで、図１３に示したように、傾斜の可能性が高い上作業ロールチョック５用の圧延方向力測定装置２１、２２のみ複数の荷重検出装置を有するようにしてもよい。一方、常にパスライン高さが調整されてロール径の変化の影響を受け難い下作業ロールチョック６用の圧延方向力測定装置２３、２４はそれぞれ一つの荷重検出装置のみを有するようにしてもよい。
【００６９】
このように、本実施形態に係る圧延装置は、圧延方向力測定装置２１、２２、２３、２４の少なくとも一つに複数の荷重検出装置を具備していればよい。傾斜の可能性の高い作業ロールチョックの圧延方向力測定装置に優先して複数の荷重検出装置を設けることで、コストを抑えつつ、圧延装置の各圧延方向力を総じて安定して測定することが可能となる。
【００７０】
［１−４．第４の構成例］
次に、本発明の実施形態に係る圧延装置の第４の構成例について説明する。上述した第１〜第３の構成例では、圧延装置には各作業ロールチョック５、６の圧延方向入側と圧延方向出側との両側において圧延方向力測定装置が設けられている。しかしながら、例えば、作業ロールの軸心を補強ロールの軸心から圧延方向にオフセットさせて作業ロールに強制的に圧延方向力を加えた場合や、作業ロールチョックを圧延方向に付勢する押しつけ手段を設けて作業ロールチョックに強制的に圧延方向力を加えた場合等には、必ずしも圧延方向入側と圧延方向出側との両側に圧延方向力測定装置を設ける必要はない。
【００７１】
例えば、圧延方向出側の圧延方向力測定装置２１、２３のみを設けて、圧延方向入側の圧延方向力測定装置２２、２４を設けないようにしてもよい。逆に、圧延方向入側の圧延方向力測定装置２２、２４のみを設けて、圧延方向出側の圧延方向力測定装置２１、２３を設けないようにしてもよい。いずれにせよ、本発明の実施形態に係る圧延装置では、圧延方向力測定装置２１、２２、２３、２４の少なくとも一つが設けられていれば、他の圧延方向力測定装置が設けられていなくてもよい。
【００７２】
［１−５．第５の構成例］
次に、本発明の実施形態に係る圧延装置の第５の構成例について説明する。第１の構成例では、図７に示したように、圧延装置本体では、上作業ロールチョック５の側面はプロジェクトブロック１１、１２の配置されていないハウジング１０と対向するように構成され、下作業ロールチョック６の側面はプロジェクトブロック１１、１２と対向するように構成されている。しかしながら、圧延装置本体は必ずしもこのような構成でなくてもよい。
【００７３】
例えば、図１４に示したように、本構成例の圧延装置では両作業ロールチョック５、６の側面がプロジェクトブロック１１、１２と対向するように構成されている。この場合、図１４からわかるように、圧延方向力測定装置２１、２２の荷重検出装置は、ハウジング１０ではなく、プロジェクトブロック１１、１２に配置される。また、或いは、圧延装置は両作業ロールチョック５、６の側面がプロジェクトブロック１１、１２の配置されていないハウジング１０と対向するように構成されてもよい。
【００７４】
［１−６．第６の構成例］
次に、本発明の実施形態に係る圧延装置の第６の構成例について説明する。本構成例の圧延装置は、図１５に示すように、隣り合う２つの荷重検出装置の表面を覆うカバー２５、２６、２７、２８が設けられている。なお、カバーを取り付けるための部品や、荷重検出装置内部への水分等の侵入を防ぐための防水処理が必要であるが、図１５ではそれらは図示していない。
【００７５】
この場合、例えば、上作業ロールチョック５は、荷重検出装置２１ａ、２１ｂを覆うカバー２５と、荷重検出装置２２ａ、２２ｂを覆うカバー２６とによって支持される。同様に、下作業ロールチョック６は、荷重検出装置２３ａ、２３ｂを覆うカバー２７と、荷重検出装置２４ａ、２４ｂを覆うカバー２８とによって支持される。この場合、カバー２５、２６、２７、２８の圧延方向の長さＬを大きくすることで作業ロールチョック５、６の側面との接触面積が増加し、常に作業ロールチョックと十分な接触長さを取ることができる。これにより、作業ロールチョック５、６の傾斜を防止することができる。例えば、ハウジングやプロジェクトブロックの形状や構造（内部構造も含め）によっては、２つの荷重検出装置の圧下方向の間隔を十分に取れない場合がある。この場合、荷重検出装置にカバーを設けることで、作業ロールチョック傾斜防止の同様の効果を得ることができる。
【００７６】
なお、図１５に示した例では、１つの圧延方向力測定装置を構成する荷重検出装置のすべてをカバーにより覆ったが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、圧延方向力測定装置を構成する各荷重検出装置を１つずつカバーで覆ってもよく、複数の荷重検出装置を１つのカバーで覆ってもよい。
【００７７】
［１−７．まとめ］
以上、本実施形態に係る圧延装置の構成例について説明した。本実施形態に係る圧延装置では、少なくとも１つの圧延方向力測定装置は、常に２つの荷重検出装置がハウジング又はプロジェクトブロックに作業ロールチョックの側面と対向するように作業ロールの圧下方向に上下に配置される。このとき、各荷重検出装置は、作業ロールの圧下方向において作業ロールの圧延方向力の力点となるロール軸心を挟んで配置される。これにより、作業ロールチョックの側面は常に圧下方向において圧延方向力の力点を挟んだ複数点で支持されていることになり、作業ロールチョックの傾斜を防止することができる。
【００７８】
また、圧延装置において、少なくとも１つの圧延方向力測定装置を、常に２つの荷重検出装置がハウジング又はプロジェクトブロックに作業ロールチョックの側面と対向するように作業ロールのロール軸方向に並んで配置されてもよい。このとき、各荷重検出装置は、作業ロールのロール軸方向において作業ロールの圧延方向力の力点となるラジアル軸受の中心を挟んで配置される。これにより、作業ロールチョックの側面は常にロール軸方向において圧延方向力の力点を挟んだ複数点で支持されていることになり、作業ロールチョックの傾斜を防止することができる。
【００７９】
これら荷重検出装置は必ずしも圧下方向及びロール軸方向の両方に複数配置されている必要はなく、圧下方向のみ又はロール軸方向のみずれていてもよい。つまり、圧下方向又はロール軸方向のどちらかの荷重検出装置と作業ロールチョックとの接触長さが十分であり傾斜の可能性がなければ、その方向においては複数の荷重検出装置を設置する必要はない。その結果、例えば、各荷重検出装置は、圧下方向に複数列及びロール軸方向に単数個に並ぶように配置されてもよい。
【００８０】
圧延装置の圧延方向力測定装置が、圧下方向及びロール軸方向にそれぞれ複数の荷重検出装置を配置して構成されているとき、例えば図１６に示すように、３つの荷重検出装置２２ａ、２２ｂ、２２ｃを三角形状に配置することで、作業ロールチョック５の傾動を防止して、圧延方向力を精度よく検出することができる。すなわち、作業ロール１の圧下方向においてロール軸心Ａ１より上側に２つの荷重検出装置２２ａ、２２ｃを配置し、ロール軸心Ａ１より下側に荷重検出装置２２ｂを配置する。また、２つの荷重検出装置２２ａ、２２ｃは、ロール軸方向における圧延方向力の力点であるラジアル軸受５ａの中心Ｃを挟んで配置される。
【００８１】
このように各荷重検出装置２２ａ、２２ｂ、２２ｃを配置すると、３つの荷重検出装置２２ａ、２２ｂ、２２ｃを結んで規定される三角形状の領域Ｓ内に圧延方向力の力点が位置するようになる。したがって、作業ロール１が圧下方向あるいはロール軸方向に移動しても、少なくとも常に２つの荷重検出装置が圧延方向力の力点を挟んで作業ロールチョック５を支持しているため、作業ロールチョックの傾斜を防止することができる。なお、図１６では、作業ロール１の圧下方向においてロール軸心Ａ１より上側に２つの荷重検出装置２２ａ、２２ｃを配置したが、本発明はかかる例に限定されず、ロール軸心Ａ１より上側に複数の荷重検出装置を配置してもよい。
【００８２】
複数の荷重検出装置を備える圧延方向力測定装置は、圧下方向及びロール軸方向における作業ロールチョックの傾斜を確実に防止するためには、図１６に示すように少なくとも３つの荷重検出装置を配置するのがよい。このとき、荷重検出装置の数は３つ以上であってもよく、例えば図１７に示すように、４つの荷重検出装置を四角形状に配置してもよい。
【００８３】
すなわち、図１７に示すように、作業ロール１の圧下方向においてロール軸心Ａ１より上側に２つの荷重検出装置２２ａ、２２ｃを配置し、ロール軸心Ａ１より下側に２つの荷重検出装置２２ｂ、２２ｄを配置する。また、２つの荷重検出装置２２ａ、２２ｃ及び荷重検出装置２２ｂ、２２ｄは、それぞれロール軸方向における圧延方向力の力点であるラジアル軸受５ａの中心Ｃを挟んで配置される。
【００８４】
そうすると、４つの荷重検出装置２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを結んで規定される四角形状の領域Ｓ内に圧延方向力の力点が位置するようになる。したがって、作業ロール１が圧下方向あるいはロール軸方向に移動しても、少なくとも常に２つの荷重検出装置が圧延方向力の力点を挟んで作業ロールチョック５を支持しているため、作業ロールチョックの傾斜を防止することができる。
【００８５】
なお、圧延方向力の力点を位置させる領域Ｓは、図１６では三角形、図１７では長方形であったが、本発明はかかる例に限定されず、例えば台形やひし形、その他の多角形であってもよい。
【００８６】
＜２．圧延装置の制御方法＞
次に、このようにして検出された圧延方向力に基づいて圧延装置を制御する方法について説明する。
【００８７】
図６に示したように、上作業ロールチョック出側の荷重演算装置３１及び上作業ロールチョック入側の荷重演算装置３２は、上作業ロールチョック圧延方向力演算装置４１に接続される。上作業ロールチョック圧延方向力演算装置４１は、上作業ロールチョック出側の荷重演算装置３１と上作業ロールチョック入側の荷重演算装置３２とによる算出結果の差異を演算し、この演算結果に基づいて上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力を演算する。
【００８８】
同様に、下作業ロールチョック出側の荷重演算装置３３及び下作業ロールチョック入側の荷重演算装置３４は、下作業ロールチョック圧延方向力演算装置４２に接続される。下作業ロールチョック圧延方向力演算装置４２は、下作業ロールチョック出側の荷重演算装置３３と下作業ロールチョック入側の荷重演算装置３４とによる算出結果の差異を演算し、この演算結果に基づいて下作業ロールチョック６に作用する圧延方向力を演算する。
【００８９】
蛇行・キャンバー制御の場合、作業側作業ロールチョック圧延方向力演算装置４３において、上作業ロールチョック圧延方向力演算装置４１の演算結果と下作業ロールチョック圧延方向力演算装置４２の演算結果の和をとり、上作業ロール１及び下作業ロール２の作業側に作用する圧延方向合力を演算する。上記のような演算処理は、作業側のみならず駆動側においても全く同じ装置構成（図示せず）で実施され、駆動側作業ロールチョック圧延方向力演算装置４４にて上作業ロール１及び下作業ロール２の駆動側に作用する圧延方向合力が演算される。
【００９０】
その後、両側圧延方向力演算装置４５によって、作業側の演算結果と駆動側の演算結果との差異が計算され、これによって上下の作業ロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差異が計算されることになる。
【００９１】
次に、該圧延方向力の作業側と駆動側の差異の演算結果に基づいて、制御量演算装置４６は、作業ロールチョック５、６に作用する圧延方向力の作業側と駆動側との差異を適正な目標値にし、キャンバーを防止するための圧延機のロール開度の左右非対称成分制御量を演算する。ここでは、前記圧延方向力の左右差に基づいて、例えば、比例（Ｐ）ゲイン、積分（Ｉ）ゲイン、微分（Ｄ）ゲインを考慮したＰＩＤ演算によって制御量が演算される。そして、制御装置４７は、この制御量演算結果に基づいて圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する。これにより、キャンバー発生のない、あるいは極めてキャンバーの軽微な圧延が実現できる。
【００９２】
なお、上記した演算処理は、両側圧延方向力演算装置４５の演算結果を得るまでは、基本的には作業側と駆動側を合わせて合計１６個の荷重検出装置の出力の加減演算のみであるので、これらの演算処理の順番を任意に変更しても差し支えない。例えば、上下の出側荷重検出装置の出力を先に加算し、次に入側の加算結果との差異を演算し、最後に作業側と駆動側の差異を演算してもよい。あるいは、最初にそれぞれの位置の荷重検出装置の出力の作業側と駆動側の差異を演算してから、上下を合計し、最後に入側と出側の差異を演算してもよい。
【００９３】
反り制御の場合、作業側作業ロールチョック圧延方向力演算装置４３において、上作業ロールチョック圧延方向力演算装置４１の演算結果と下作業ロールチョック圧延方向力演算装置４２の演算結果の差をとり、作業側の作業ロールチョックに作用する圧延方向力の上側と下側の差を演算する。上記のような演算処理は、作業側のみならず駆動側においても全く同じ装置構成（図示せず）で実施され、駆動側作業ロールチョック圧延方向力演算装置４４にて駆動側の作業ロールチョックに作用する圧延方向力の上側と下側の差が演算される。両側圧延方向力演算装置４５によって、作業側の演算結果と駆動側の演算結果（上下差）が集計され、これによって作業ロールチョックに作用する圧延方向力の上側と下側の差が計算されることになる。
【００９４】
次に、制御量演算装置４６は、該圧延方向力の上側と下側の差異の演算結果に基づいて作業ロールチョックに作用する圧延方向力の上側と下側との差を適正な目標値にし、反りを防止するための圧延機のロール速度の上下非対称成分制御量を演算する。ここでは、前記圧延方向力の上下差に基づいて、例えば、比例（Ｐ）ゲイン、積分（Ｉ）ゲイン、微分（Ｄ）ゲインを考慮したＰＩＤ演算によって制御量が演算される。
【００９５】
そして、制御装置４７は、この制御量演算結果に基づいて、圧延機の上駆動用電動機３５及び下駆動用電動機３６のロール速度の上下非対称成分を制御する。これにより、反り発生のない、あるいは極めて反りの軽微な圧延が実現できる。
【００９６】
なお、ここでは、上下非対称成分制御量として、前記圧延機のロール速度を用いたが、圧延ロールと被圧延材との摩擦係数、被圧延材の上下面温度差、被圧延材の入射角、及び、作業ロールチョックの水平方向位置、上下の圧延トルク等を用いてもよい。
【００９７】
零点調整の場合、上記蛇行・キャンバー制御と同様の演算工程を経て、両側圧延方向力演算装置４５によって、作業側の演算結果と駆動側の演算結果との差異が計算され、これによって作業ロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差異が計算される。
【００９８】
そして、油圧圧下装置９を作業側及び駆動側を同時に操作して、補強ロール反力の左右の和があらかじめ定められた値（零点調整荷重）になるまで締め込んでおき、その状態で圧延方向力の作業側と駆動側の差を零にするためにレベリング操作が行われる。
【００９９】
続いて、制御量演算装置４６は、上述した圧延方向力の作業側と駆動側の差分（作業側と駆動側の差）の両側圧延方向力演算装置４５による演算結果に基づき、作業ロールチョック５、６に作用する圧延方向力の作業側と駆動側との差分が零になり、且つ零点調整荷重を維持するように、油圧圧下装置９の制御量を演算する。そして、制御装置４７は、この制御量演算結果に基づいて、圧延機のロールの圧下位置を制御する。これにより、作業ロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側との差分を零とし、その時点での圧下位置を、作業側と駆動側個別に圧下位置の零点とする。
【０１００】
なお、前述したように、作業ロールチョック（上作業ロールチョック５、下作業ロールチョック６）に作用する圧延方向力の作業側と駆動側との差分はロールスラスト力の影響を受けない。このため、ロール間にスラスト力が生じていたとしても極めて高精度な圧下レベリングの零点設定が実現できる。
【０１０１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０２】
なお、上記実施形態では、作業ロールと補強ロールのみを有する４段圧延機を対象に説明を行ったが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の技術は、例えば中間ロールを有するような６段以上の圧延機にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１    上作業ロール
２    下作業ロール
３    上補強ロール
４    下補強ロール
５    上作業ロールチョック（作業側）
６    下作業ロールチョック（作業側）
７    上補強ロールチョック（作業側）
８    下補強ロールチョック（作業側）
９    圧下装置
１０    ハウジング
１１    出側プロジェクトブロック（作業側）
１２    入側プロジェクトブロック（作業側）
２１    上作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置（作業側）
２１ａ    上作業ロールチョック出側の第一荷重検出装置
２１ｂ    上作業ロールチョック出側の第二荷重検出装置
２２    上作業ロールチョック入側圧延方向力測定装置（作業側）
２２ａ    上作業ロールチョック入側の第一荷重検出装置
２２ｂ    上作業ロールチョック入側の第二荷重検出装置
２３    下作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置（作業側）
２３ａ    下作業ロールチョック出側の第一荷重検出装置
２３ｂ    下作業ロールチョック出側の第二荷重検出装置
２４    下作業ロールチョック入側圧延方向力測定装置（作業側）
２４ａ    下作業ロールチョック入側の第一荷重検出装置
２４ｂ    下作業ロールチョック入側の第二荷重検出装置
２５    上作業ロールチョック出側の第一及び第二荷重検出装置の共通のカバー（作業側）
２６    上作業ロールチョック入側の第一及び第二荷重検出装置の共通のカバー（作業側）
２７    下作業ロールチョック出側の第一及び第二荷重検出装置の共通のカバー（作業側）
２８    下作業ロールチョック入側の第一及び第二荷重検出装置の共通のカバー（作業側）
３１    上作業ロールチョックの出側荷重演算装置（作業側）
３２    上作業ロールチョックの入側荷重演算装置（作業側）
３３    下作業ロールチョックの出側荷重演算装置（作業側）
３４    下作業ロールチョックの入側荷重演算装置（作業側）
３５    上駆動用電動機
３６    下駆動用電動機
４１    上作業ロールチョック圧延方向力演算装置（作業側）
４２    下作業ロールチョック圧延方向力演算装置（作業側）
４３    作業側作業ロールチョック圧延方向力演算装置
４４    駆動側作業ロールチョック圧延方向力演算装置
４５    両側圧延方向力演算装置
４６    制御量演算装置
４７    制御装置
１２１  上作業ロールチョック出側荷重検出装置
１２２  上作業ロールチョック入側荷重検出装置
１２３  下作業ロールチョック出側荷重検出装置
１２４  下作業ロールチョック入側荷重検出装置
１４１  上作業ロール圧延方向力演算装置
１４２  下作業ロール圧延方向力演算装置
【要約】
【課題】作業ロールチョックに加わる圧延方向力を正確に検出することができる圧延装置を提供する。
【解決手段】上下一対の作業ロール１、２を具備する金属板材の圧延装置は、各作業ロール１、２を保持する一対の作業ロールチョック５、６と、作業ロールチョックを保持するハウジング１０と、圧延方向力を測定する圧延方向力測定装置２１、２２、２３、２４とを具備する。圧延方向力測定装置は、作業ロールチョックの圧延方向入側又は圧延方向出側においてハウジングに設けられた複数の荷重検出装置を具備し、複数の荷重検出装置は、金属板材の圧延時に少なくとも２つの荷重検出装置が常に各作業ロールチョックの側面に対向するように、圧下方向に複数並んで配置される。このとき、少なくとも２つの荷重検出装置は、圧下方向における圧延方向力の力点であるロール軸心を挟むように配置される。
【選択図】図７【図１】
0005447747.tif 000002
【図２】
0005447747.tif 000003
【図３】
0005447747.tif 000004
【図４】
0005447747.tif 000005
【図５】
0005447747.tif 000006
【図６】
0005447747.tif 000007
【図７】
0005447747.tif 000008
【図８】
0005447747.tif 000009
【図９】
0005447747.tif 000010
【図１０】
0005447747.tif 000011
【図１１】
0005447747.tif 000012
【図１２】
0005447747.tif 000013
【図１３】
0005447747.tif 000014
【図１４】
0005447747.tif 000015
【図１５】
0005447747.tif 000016
【図１６】
0005447747.tif 000017
【図１７】
0005447747.tif 000018