(57)【要約】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。
2013121891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。【０００３】
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。【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５５１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。
【発明の効果】
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るローラレベラを示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るローラレベラを示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るローラレベラのロール間ピッチとロール直径との関係を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るローラレベラの駆動機構を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るローラレベラの油圧式クラウニングシリンダの構造を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るローラレベラの制御装置を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るローラレベラの制御装置に入力された噛込補正テーブルを示す図である。
【図８】横軸に板厚をとり、縦軸に降伏応力をとって、Ｄ／Ｐ＝０．９２３とした場合と、Ｄ／Ｐ＝０．６６７とした場合について、降伏率が７０％（０．７）での矯正可能領域を示す図である。
【図９】噛込補正の際の押込量の制御を示す図である。
【図１０】噛込補正が終了した後、設定押込量にセットアップする際の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【符号の説明】
【００６４】
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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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