(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークロールの軸線方向に移動自在に取付台を設け、取付台上に第１変位検出器及び第２変位検出器及び第３変位検出器をワークロールの軸線方向に所定の間隔で載置し、取付台をワークロールの軸線方向に移動させて取付台移動時の並進運動誤差とピッチング運動誤差の影響を含んだワークロールの軸線方向の凹凸量データを３個の変位検出器によってそれぞれ測定し、第１変位検出器と第２変位検出器との組み合わせを第１組とすると共に、第１変位検出器と第３変位検出器との組み合わせを第２組とし、第１組及び第２組の変位検出器に対応するワークロールの軸線方向の凹凸量データに基づいて取付台移動時のピッチング運動誤差の影響を含んだワークロールの軸線方向の凹凸量データを２組演算し、２組のワークロールの軸線方向の凹凸量データに基づく形状から取付台移動時のピッチング運動誤差を演算し、３個の変位検出器によってそれぞれ測定されたワークロールの軸線方向の凹凸量データをピッチング運動誤差を用いて補正してピッチング運動誤差の影響を除去したワークロールの軸線方向の凹凸量データ列を求め、このデータ列に基づいてワークロールの軸線方向の凹凸形状を演算することを特徴とするロールプロフィール計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、熱間圧延機等の板材の圧延機において、ワークロールの軸線方向の表面凹凸量、即ち、ロールプロフィールをインラインにて計測するロールプロフィール計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延機等の板材の圧延機においては、一般にワークロールには被圧延材と接触する部分だけが局部的に摩耗する。従って、正常な板厚分布の板材を圧延するには、圧延材の圧延順序を広幅から狭幅へと移行させていく必要があり、現行はほとんどの圧延設備で圧延材を広幅から狭幅へと移行させていく圧延順序が採用されている。しかしながら、このような板幅による圧延順序規制は、生産性向上を阻害する大きな要因となっており、この規制を撤廃したいという要望が強くなってきている。
【０００３】
圧延順序規制の撤廃のための方策として、ワークロールを圧延機スタンド内に組み込んだ状態でその表面を所望の形状に研削する、いわゆるオンラインロール研削手段が提案されている。オンラインロール研削を実施するにあたり最も重要なことは、ロール研削前後あるいはロール研削中に被研削ロールのロールプロフィールを常に把握することである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
被研削ロールのロールプロフィールを計測するには、変位検出器を被研削ロールの軸方向に移動させて変位量を評価する等、種々の方式が従来から考えられている。しかし、従来の方式では、変位検出器の移動時におけるロール径方向の誤差やピッチング運動の誤差等が生じ、必ずしも高精度にロールプロフィールを計測しているとはいえないものであった。
【０００５】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ロールプロフィールの計測を高精度に実施できるロールプロフィール計測方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のロールプロフィール計測方法は、ワークロールの軸線方向に移動自在に取付台を設け、取付台上に第１変位検出器及び第２変位検出器及び第３変位検出器をワークロールの軸線方向に所定の間隔で載置し、取付台をワークロールの軸線方向に移動させて取付台移動時の並進運動誤差とピッチング運動誤差の影響を含んだワークロールの軸線方向の凹凸量データを３個の変位検出器によってそれぞれ測定し、第１変位検出器と第２変位検出器との組み合わせを第１組とすると共に、第１変位検出器と第３変位検出器との組み合わせを第２組とし、第１組及び第２組の変位検出器に対応するワークロールの軸線方向の凹凸量データに基づいて取付台移動時のピッチング運動誤差の影響を含んだワークロールの軸線方向の凹凸量データを２組演算し、２組のワークロールの軸線方向の凹凸量データに基づく形状から取付台移動時のピッチング運動誤差を演算し、３個の変位検出器によってそれぞれ測定されたワークロールの軸線方向の凹凸量データをピッチング運動誤差を用いて補正してピッチング運動誤差の影響を除去したワークロールの軸線方向の凹凸量データ列を求め、このデータ列に基づいてワークロールの軸線方向の凹凸形状を演算することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係るロールプロフィール計測方法を実施するための計測装置の概略構成、図２にはロールプロフィール計測方法を説明するための図１中の要部を模式化した概念を示してある。
【０００８】
図１において、１は測定対象のワークロールであり、２ａは第１変位検出器、２ｂは第２変位検出器、２ｃは第３変位検出器である。また、３は変位検出器の取付台である。取付台３はガイドレール４に摺動自在に嵌合し、ねじ軸５をモータ６で駆動することによりワークロール１の軸線方向に往復移動する。ガイドレール４及びねじ軸５、モータ６等は図示しない支持ビームに取り付けられ、支持ビーム及びワークロール１はハウジング７に支持されるようになっている。
【０００９】
また、図１において、８は変位検出器支持筒であり、変位検出器支持筒８には第１変位検出器２ａ、第２変位検出器２ｂ及び第３変位検出器２ｃが載置され、ワークロール１に対向して進退可能な構造になっている。第１変位検出器２ａ、第２変位検出器２ｂ及び第３変位検出器２ｃは、ワークロール１の表面凹凸を測定するため、ワークロール１の軸線方向に対して間隔Ｌｂ，Ｌｃ  で変位検出器支持筒８に載置されている。第１変位検出器２ａ、第２変位検出器２ｂ及び第３変位検出器２ｃは、変位検出器支持筒８によって所定距離だけワークロール１側に突き出される。
【００１０】
従って、変位検出器支持筒８によって第１変位検出器２ａ、第２変位検出器２ｂ及び第３変位検出器２ｃをワークロール１の方向に突き出した状態で、取付台３をワークロール１の軸線方向に移動させるこいとにより、第１変位検出器２ａ、第２変位検出器２ｂ及び第３変位検出器２ｃによってワークロール１の表面の凹凸量を同時に測定するようになっている。
【００１１】
以下、３個の第１変位検出器２ａ、第２変位検出器２ｂ及び第３変位検出器２ｃを用いたロールプロフィール計測方法を図２に基づいて説明する。
【００１２】
図２において、ｘは第１変位検出器２ａの位置を基準とした座標値であり、ｍ（ｘ）は座標値ｘでの真直形状（ロールプロフィール誤差）、ｅｚ  （ｘ）  は座標値ｘでの取付台３とワークロール１との相対的な並進運動誤差、ｅｐ  （ｘ）  は座標値ｘでの取付台３とワークロール１との相対的なピッチング運動誤差成分を示している。
【００１３】
第１変位検出器２ａ、第２変位検出器２ｂ及び第３変位検出器２ｃでの測定データ
取付台３の移動位置ｘｎ  （ｎ＝０，１，２・・・Ｎ−１）での第１変位検出器２ａ、第２変位検出器２ｂ及び第３変位検出器２ｃの測定値ｙ２ａ（ｘｎ  ），ｙ２ｂ（ｘｎ  ），ｙ２ｃ（ｘｎ  ）  は（１）  式のように表される。
【数１】
0003600445.tif 000002
【００１４】
第１変位検出器２ａ及び第２変位検出器２ｂによる形状測定演算（第１組）
【００１５】
▲１▼合成測定値ｙ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  の算出
ｙ２ａ（ｘｎ  ）  とｙ２ｂ（ｘｎ  ）  との差分として定義される合成測定値ｙ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  を（２）  式により求める。
【数２】
0003600445.tif 000003
（２）  式からわかるように、合成測定値ｙ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  からはｅｚ  （ｘ）  に関する項が相殺されてなくなる。ｅｚ  （ｘ）  が小さい時、（２）  式は（３）  式のように近似することができる。
【数３】
0003600445.tif 000004
（３）  式からわかるように、合成測定値ｙ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  は近似的に測定したい形状ｍ（ｘｎ  ）  と間隔Ｌｂだけ位相のずれたｍ（ｘｎ  ＋Ｌｂ）とが重ね合わされたものとなっている。
【００１６】
▲２▼対象物形状ｍ（ｘｎ  ）  の再生
合成測定値ｙ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  （ｎ＝０，１，２・・・Ｎ−１）から、フーリエ変換の手法を利用してｍ（ｘｎ  ）  （ｎ＝０，１，２・・・Ｎ−１）を再生することができる。
ここで、ｍ（ｘｎ  ）  を（４）  式のようにフーリエ級数和の形で表して考える。
【数４】
0003600445.tif 000005
ここで、Ｌは対象物形状測定長さ、Ｃｋ  はｍ（ｘｎ  ）  のｋ次の形状成分の振幅、φｋ  はｋ次成分の位相ずれ量である。（４）  式を（３）  式に代入して整理することにより、（５）  式が得られる。
【数５】
0003600445.tif 000006
Ｆｋ  ，Ｇｋ  を用いて対象物形状ｍ（ｘｎ  ）  は（６）  式のように表される。
【数６】
0003600445.tif 000007
【００１７】
即ち、合成測定値データ列ｙ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  （ｎ＝０，１，２・・・Ｎ−１）をフーリエ変換してｃｏｓｋ次成分、ｓｉｎｋ次成分の係数Ｆｋ  ，Ｇｋ  を求めれば、係数Ｆｋ  ，Ｇｋ  と、測定系によって定まる値δｋ  とを用いて対象物形状ｍ（ｘｎ  ）  を（６）  式で求めることができる。
【００１８】
第１変位検出器２ａ及び第２変位検出器２ｂでの測定値を基に、ロールプロフィールｍ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  （ｎ＝０，１，２・・・Ｎ−１）を求める。ｍ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  は（７）  式のように表すことができる。
【数７】
0003600445.tif 000008
【００１９】
ここに、Ｅｒ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  は（１）  式のピッチング運動誤差成分Ｌｂ・ｅｐ  （ｘｎ  ）  に起因する誤差成分である。
合成測定値（＝ｍ（ｘｎ  ＋Ｌｂ）  −ｍ（ｘｎ  ）  ）からｍ（ｘｎ  ）  を再生する方法であることから考えると、Ｅｒ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  とｅｐ  （ｘｎ  ）  との関係として、（８）  式が得られる。
【数８】
0003600445.tif 000009
【００２０】
第１変位検出器２ａ及び第３変位検出器２ｃによる形状測定演算（第２組）
【００２１】
第１変位検出器２ａ及び第３変位検出器２ｃでの測定値を基に前述と同様にロールプロフィールｍ２ａ２ｃ（ｘｎ  ）  （ｎ＝０，１，２・・・Ｎ−１）を求める。ｍ２ａ２ｃ（ｘｎ  ）  （ｎ＝０，１，２・・・Ｎ−１）は（９）  式のように表すことができる。
【数９】
0003600445.tif 000010
ここに、Ｅｒ２ａ２ｃ（ｘｎ  ）  は（１）  式のピッチング運動誤差成分（Ｌｂ＋Ｌｃ）・ｅｐ  （ｘｎ  ）  に起因する誤差成分である。
また、同様に、Ｅｒ２ａ２ｃ（ｘｎ  ）  とｅｐ  （ｘｎ  ）  との関係として（１０）式が得られる。
【数１０】
0003600445.tif 000011
【００２２】
ｍ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  とｍ２ａ２ｃ（ｘｎ  ）  からのｅｐ  （ｘｎ  ）  の導出
【００２３】
（７）  式，（９）式で与えられるｍ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  、ｍ２ａ２ｃ（ｘｎ  ）  からピッチング運動誤差成分ｅｐ  （ｘｎ  ）  を求める演算処理手順について説明する。
【００２４】
Ｅｒ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  、Ｅｒ２ａ２ｃ（ｘｎ  ）  、ｅｐ  （ｘｎ  ）  を（１１）式のようにｍ次までのｃｏｓ，ｓｉｎ  の級数和の形で表現して考える。
【数１１】
0003600445.tif 000012
（１１）式を（８）  式に代入して整理することにより、その係数関係から（１２）式が得られる。
【数１２】
0003600445.tif 000013
【００２５】
同様に、（１１）式を（１０）式に代入して整理することにより、その係数関係から（１３）式が得られる。
【数１３】
0003600445.tif 000014
（１２）式及び（１３）式から（ａ２  ｋ  −ａ１  ｋ  ）は（１４）式のように表せる。
【数１４】
0003600445.tif 000015
であり、測定系によって定まる値である。
【００２６】
（１４）式から、ｅｐ  （ｘｎ  ）  を与える係数ｃｋ  ，ｄｋ  は（１５）式のように表せる。
【数１５】
0003600445.tif 000016
一方、（７）  式及び（９）  式で与えられる形状ｍ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  とｍ２ａ２ｃ（ｘｎ  ）  との差分ｍｒ（ｘｎ  ）  を求めると、（１１）式との関係からｍｒ（ｘｎ  ）  は（１６）のように表せる。
【数１６】
0003600445.tif 000017
【００２７】
即ち、（１５）式中の値（ａ２  ｋ  −ａ１  ｋ  ）、（ｂ２  ｋ  −ｂ１  ｋ  ）はｍｒ（ｘｎ  ）  をフーリエ変換した時のｃｏｓ，ｓｉｎ  の係数として求めることができる。以上の手順から係数ｃｋ  ，ｄｋ  が求まり、これを（１１）式に代入することによりピッチング運動誤差成分ｅｐ  （ｘｎ  ）  が求まる。
【００２８】
ピッチング運動誤差成分ｅｐ  （ｘｎ  ）  の補正によるロールプロフィールの高精度測定
【００２９】
前述した手順で求めたピッチング運動誤差成分ｅｐ  （ｘｎ  ）  の値を、例えば（１）  式を用いてＬｂ・ｅｐ  （ｘｎ  ）  の項を除去することが可能になり、第１変位検出器２ａ及び第２変位検出器２ｂによる測定を実施してピッチング運動誤差成分ｅｐ  （ｘｎ  ）  の影響を受けない高精度な測定が可能となる。
【００３０】
上述したロールプロフィール計測方法をまとめると、以下の▲１▼〜▲８▼のようになる。
【００３１】
▲１▼図１に示すように、取付台３上に第１変位検出器２ａ、第２変位検出器２ｂ及び第３変位検出器２ｃを間隔Ｌｂ，Ｌｃ  で載置し、ワークロール１の軸線に沿ってその表面の凹凸量を同時に計測して（１）  式で与えられる測定データ列を得る。
▲２▼第１変位検出器２ａ及び第２変位検出器２ｂの組み合わせによる測定結果の演算を行い、（７）  式で与えられるｅｐ  （ｘｎ  ）  の影響による誤差分を含んだ形状ｍ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  （ｎ＝０，１，２・・・Ｎ−１）を求める。
【００３２】
▲３▼同様に、第１変位検出器２ａ及び第３変位検出器２ｃの組み合わせによる測定結果の演算を行い、（８）  式で与えられる形状ｍ２ａ２ｃ（ｘｎ  ）  （ｎ＝０，１，２・・・Ｎ−１）を求める。
▲４▼（１６）式で与えられる演算によって得られた形状ｍ２ａ２ｂ（ｘｎ  ）  とｍ２ａ２ｃ（ｘｎ  ）  との差分ｍｒ（ｘｎ  ）  を求める。
【００３３】
▲５▼ｍｒ（ｘｎ  ）  をフーリエ変換し、そのｃｏｓ，ｓｉｎ  成分の係数、即ち、（１６）式中の係数（ａ２  ｋ  −ａ１  ｋ  ）、（ｂ２  ｋ  −ｂ１  ｋ  ）（ｋ＝０，１，２・・・ｍ）を求める。
▲６▼▲５▼で求めた係数（ａ２  ｋ  −ａ１  ｋ  ）、（ｂ２  ｋ  −ｂ１  ｋ  ）と（１４）式中で示したＡｋ  ，Ｂｋ  とから（１５）式によりｅｐ  （ｘｎ  ）  を与える係数ｃｋ  ，ｄｋ  を求める。
【００３４】
▲７▼係数ｃｋ  ，ｄｋ  から（１１）式によってｅｐ  （ｘｎ  ）  を求め、例えば、（１）  式の測定データｙ２ｂ  （ｘｎ  ）  からＬｂ・ｅｐ  （ｘｎ  ）  を除去する。
▲８▼ｅｐ  （ｘｎ  ）  を除去した測定データ列ｙ２ｂ  （ｘｎ  ）  とｙ２ａ  （ｘｎ  ）  を用いて演算を行い、ｅｐ  （ｘｎ  ）  の影響を受けない真のロールプロフィールｍ（ｘｎ  ）  を求める。
【００３５】
尚、（１１）式によってｅｐ  （ｘｎ  ）  を求め、（１）  式の測定データｙ２ｃ  （ｘｎ  ）  からＬｂ・ｅｐ  （ｘｎ  ）  を除去し、除去した測定データ列ｙ２ｃ  （ｘｎ  ）  とｙ２ａ  （ｘｎ  ）  を用いてｅｐ  （ｘｎ  ）  の影響を受けない真のロールプロフィールｍ（ｘｎ  ）  を求めることも可能である。
【００３６】
上述したロールプロフィール測定方法は、演算により求めたｅｐ  （ｘｎ  ）  の影響分を含んだ２組のロールプロフィールに基づいて測定時のｅｐ  （ｘｎ  ）  の値を求め、これを実際の測定データから除去した後に、あらためて演算を行ってｅｐ  （ｘｎ  ）  の影響分を含まないロールプロフィールを求めることができる。このため、測定時の取付台３のピッチング運動誤差成分ｅｐ  （ｘｎ  ）  の大きい条件下でも、高精度なロールプロフィール測定が可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のロールプロフィール計測方法は、ワークロールの軸線方向に移動自在に取付台を設け、取付台上に第１変位検出器及び第２変位検出器及び第３変位検出器をワークロールの軸線方向に所定の間隔で載置し、取付台をワークロールの軸線方向に移動させて取付台移動時の並進運動誤差とピッチング運動誤差の影響を含んだワークロールの軸線方向の凹凸量データを３個の変位検出器によってそれぞれ測定し、第１変位検出器と第２変位検出器との組み合わせを第１組とすると共に、第１変位検出器と第３変位検出器との組み合わせを第２組とし、第１組及び第２組の変位検出器に対応するワークロールの軸線方向の凹凸量データに基づいて取付台移動時のピッチング運動誤差の影響を含んだワークロールの軸線方向の凹凸量データを２組演算し、２組のワークロールの軸線方向の凹凸量データに基づく形状から取付台移動時のピッチング運動誤差を演算し、３個の変位検出器によってそれぞれ測定されたワークロールの軸線方向の凹凸量データをピッチング運動誤差を用いて補正してピッチング運動誤差の影響を除去したワークロールの軸線方向の凹凸量データ列を求め、このデータ列に基づいてワークロールの軸線方向の凹凸形状を演算するようにしたので、ピッチング運動誤差の成分の大きい条件下であっても高精度なロールプロフィール測定が可能となる。この結果、ロールプロフィールの計測を高精度に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係るロールプロフィール計測方法を実施するための計測装置の概略構成図。
【図２】図１中の要部を模式化した概念図。
【符号の説明】
１  ワークロール
２ａ  第１変位検出器
２ｂ  第２変位検出器
２ｃ  第３変位検出器
３  取付台
４  ガイドレール
５  ねじ軸
６  モータ
７  ハウジング
８  変位検出器支持筒
【図１】
0003600445.tif 000018
【図２】
0003600445.tif 000019