(57)【要約】【課題】圧延ハウジングのチャターに対する感度を下げるための圧延機のハウジングの減衰方法と装置。【解決手段】圧延ハウジング１を形成する各ポスト２の上側に位置したチャター質量８で振動を吸収し、振動エネルギーは各ポスト２とチャター質量８との間を直接連結する非圧縮性流体のマットレス８３中で放散する。流体マットレス８３は供給手段９１と調整可能なキャリバー９２の排出手段とによって常に循環するように維持される。システムの周波数応答とその減衰係数はチャター質量８の寸法を決めることによって設定され、流体マットレス８３の厚さｈとその流量の制御は較正オリフィス９２で行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組のロール（４、５）が２本のポスト（２ａ、２ｂ）の間で略垂直面（Ｐ）内に互いに重ねられ且つ軸受を成すチョック（４１、５１）に回転自在に取り付けられ、これらチョックは上記ポストに沿って形成された案内面（５２）の間を垂直方向に摺動自在であり、振動のエネルギーを圧延機のハウジング（１）の各ポストに調整可能な連結手段を介して連結した少なくとも２つのチャター質量によって吸収する、圧延機のハウジング（１）内の振動を吸収するためのアクティブな方法において、
上記の各チャター質量が非圧縮性流体マットレスを介して対応するポストの上側部分に直接連結されており、上記非圧縮性流体マットレスは相対摺動する２つの要素によって区画される液圧アクチュエータのチャンバー内に収容され、上記２つの要素の第１要素は各チャター質量の少なくとも一部分を成し、第２要素はポストの上側部分に直接固定され、上記連結マットレスの厚さは圧延中常に略一定の値を維持することを特徴とする方法。
【請求項２】
流量を調整可能な流体排出手段とアクチュエータのチャンバーへの戻り手段との間で上記の連結マットレスを形成する非圧縮性流体がアクチュエータのチャンバーに連結された外部回路中を常に循環するように維持される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
外部の戻り回路のアクチュエータのチャンバー内へ向かう流体の排出流量を調整して流体マットレスの厚さをほぼ一定の最適値に維持する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
連結流体マットレス（８３）の厚さ（ｈ）をチャター質量（８２ａ、８２ｂ）に取付けた位置センサが常に表示する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
流体マットレス（８３）の厚さ（ｈ）を上記位置センサの表示と、流体供給手段（９１）および調整フィードバックループを用いて調整する請求項４に記載の方法。
【請求項６】
流体マットレス（８３）の厚さ（ｈ）を調整して減衰系の剛性値を最適値に調整する請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
流体マットレス（８３）の流量を調整可能な較正排出手段（９２）を用いて調整することによって最適値を有する減衰装置（９）の減衰係数を決定する請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
各ポスト（２ａ、２ｂ）の上側に位置するチャター質量（８２ａ、８２ｂ）の値を調整して最適値を有する減衰装置（９）の減衰係数を決定する請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
流体マットレス（８３）の厚さ（ｈ）の調整値と、流体マットレスに供給される流体の流量と、各ポストの上側に位置するチャター質量（８２ａ、８２ｂ）の値との組合せを選択し、この組合せによって剛性と減衰装置（９）の減衰係数との最適値が与え、それによって上記減衰装置（９）が圧延ハウジング（１）の振動のチャター周波数を通る帯域をセンタリングする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
略垂直な面内に互いに重ねられた平行な軸線を有する一組のロール（４、５）と、各ロールの端部を回転自在に支持する軸受を形成する２つのチョックとを有し、各チョックは圧延機のハウジング（１）の２つのポストに沿って形成された案内面の間に摺動自在に取付けられ、各ポストは調整可能な連結手段を介して各ポストの上側部分に連結したチャター質量と組み合わされている、圧延機のハウジング（１）内の振動を吸収する装置において、
各チャター質量を対応するポストに連結する上記連結手段が少なくとも一つの非圧縮性流体のマットレスで形成され、この非圧縮性流体のマットレスは密閉状態で相対摺動する２つの要素によって区画された少なくとも一つの液圧アクチュエータのチャンバー内に収容され、２つの要素の第１要素は各チャター質量の少なくとも一部分を成し、第２要素はポストの上側部分に固定され、上記アクチュエータは上記流体のマットレスの厚さを常に略一定値に維持する手段と組み合わされていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
各アクチュエータが、排出流量の調整手段を備えたアクチュエータのチャンバー中に収容された流体の排出回路とアクチュエータのチャンバーへ戻る流体戻り回路との間で、上記アクチュエータのチャンバー中に収容された流体の循環流を維持するための外部ユニットに連結されている請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
流体の排出回路が、その排出回路内の流体の流速を調整するためのスロットリング（９２）を形成する調整可能なゲージオリフィスを備える請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
上記ハウジングの対応ポストの上側部分に取付けられた各液圧アクチュエータのチャンバーが、排出流量の調整手段を備えた排出回路を介してオイルタンクに連結された少なくとも一つの流体出口と、流量を調整可能なポンプを備えた戻り回路を介してオイルタンクに連結された少なくとも一つの入口とを有する請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
アクチュエータのチャンバー中の流体マットレスの厚さをセンサの測定値を用いて流体の戻りポンプの流量を調整して上記厚さを略一定の値に維持する請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
上記流体として粘度が５０センチストーク以上のオイルを用いる請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の圧延機のハウジング（１）の減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延機のハウジング（ケージ、cage）内の振動を減衰する方法および装置に関するものである。
本発明は特に、上記ハウジングを複数台有するいわゆるタンデム圧延機列で一般に行われる厚さの調整および冷間歪硬化（ecrouissage）によって得られる機械的特徴を有するストリップタイプの平らな製品の圧延方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷間タンデム圧延機ではストリップの走行軌道に沿って上記ハウジングを複数台配置してストリップの厚さを次第に薄くする。この圧延列はワークロール、バックアップロール、圧延ハウジングの制御減速ギアのような大きな回転質量の力で過度に振動する傾向があり、特に圧延速度が速いときにその傾向が強い。
この現象は一定の速度閾値を超えた時に各圧延ハウジングの一定周波数で生じるので共振現象と類似している。この現象によってストリップの厚さがばらつき、ストリップが破損し、ワークロールおよびストリップに傷が付くことがある。
【０００３】
この欠点を克服するための最も確実な解決策は速度を下げることであるが、それは製造を阻害するものである。この振動の出所はまだ完全には説明できないが、いくつかの原因によってこの現象が引き起こされる。この現象はハウジング間のストリップの張力とワークロール間ギャップでの厚さ低減プロセスとの相互作用で高くなり、圧延機のハウジング全体の弾性変形が引き起こす。
【０００４】
ストリップは連続する２台のハウジングの間の空間に完全に延びた状態で保持されるため、ハウジング間張力と圧延応力とが相互作用する。従って、ハウジング間の各空間でストリップの張力を調整しなければならない。
圧延機のハウジング中には圧延製品の厚さを薄くするためにロールを締め付けるための装置が配置される。この装置はさらに前後する２つのハウジング間の張力を調整して、各上記ハウジング中にできるだけ一定の圧延条件を維持し、ストリップの破損につながる危険性のある張力レベルに達するのを防ぐ。
【０００５】
一般に、冷間タンデム圧延列ではストリップに加わる質量の保存則を用いて調整する。冷間圧延機のハウジングを通る際のストリップの幅は変化しないので、上記法則によって厚さに速度を掛けた積で表される金属流量が維持される。目的はタンデム列の出口で一定の厚さを得ることにあり、そのためには第１ハウジングのロールの締付け手段を用いて第１上記ハウジングの出口でのストリップの厚さを完全に一定に維持し、さらに、第１ハウジングと最終ハウジングの速度を制御する。
【０００６】
すなわち、圧延機の一つのハウジングの上流と下流の張力と圧延強度とがギャップ内を弾塑性で流れる金属を介して相互作用する。張力範囲を損なう外乱は厚さに直ちに影響することは明らかである。圧延機の上記ハウジングによって構成される機械的組立体はロールの回転数、ワークロールの回転周波数としてのその駆動力およびハウジングの減速ギアに起因する周波数を組み合わされた周波数の振動が生じる。
【０００７】
ワークロール間の金属流が所定条件の時には、特に潤滑条件およびロールの粗さによっては一定の速度を超える共鳴捕獲が存在することがある。この場合、パラメータを修正しないと振動現象が拡散し、ストリップが破損することがある。いずれの原因の場合も振動した長さの部分のストリップには傷が付き、厚さにばらつきが生じ、その長さ部分は廃棄することになる。
【０００８】
従って、この現象を防ぐことができる共振器を特徴付け、その固有周波数を計算し、圧延装置で観察される周波数と比較することが試みられてきた。すなわち、圧延機のハウジングに対してかなり複雑なモデリングを行ってきた。そのため、一般には移動可能な質量すなわち圧延ロールおよびチョック、振動モードを決定できる単純なバネ質量システムを形成する組立体を考え、圧延歪み下のハウジングの変形（cedage）を全バネ作用とみなしている。このシステムは単一の自由度を有するといわれる。さらに、摩擦、例えば圧延ハウジングの窓に沿ったチョックの摩擦を考えてシステムの所定の減衰を考えることもできる。さらに複雑なモデルも提案されており、圧延機を形成する一組の質量および剛性と摩擦を受ける各部分を分解して圧延機のハウジング上の振動をより正確に表現するモードを得ることもある。複数の自由度を有するこのシステムでは複数の共振周波数に対応する複数の振動モードがある。
【０００９】
このモデルではタンデム圧延機の速度の増加時に特に最も振動し易い最後のハウジングで圧延機のハウジングで得られる測定値を記録し、比較している。２つの周波数帯域にある振動モードの振幅が特に大きく、圧延機のハウジングに強い外乱を引き起し、特に重大な妨害になることを示している。音階で比較すると１２０〜２５０ヘルツの周波数は一般に第３オクターブ領域とよばれ、５００〜７００ヘルツの周波数は第５オクターブ領域とよばれる。
【００１０】
さらに、影響は同じではなく、例えば第３オクターブの振動は厚さの欠陥およびストリップの破損を引き起こすが、第５オクターブの振動はバックアップロール上に傷を付けることがわかっている。さらに、正確な圧延条件に従うと振動現象の開始が常に同じ周波数で起こるとは限らず、特定の範囲の一点で起こる。
【００１１】
振動部分に追加の減衰を発生させるための種々の装置および方法が設計されてきた。例えば、下記文献ではギャップ内のストリップの入口条件を変えている。
【特許文献１】国際特許第９６２７４５４号公報
【００１２】
他の装置では、ストリップ内で発生する張力振動を一部吸収するために可変の力を加える追加のデフレクタを使用している（下記文献参照）。
【特許文献２】特開ＪＰ−８−２３８５１０号公報
【特許文献３】特開ＪＰ−８−２３８５１１号公報
【特許文献４】特開ＪＰ−８−２３８５１２号公報
【００１３】
この装置には効果が認められているが、ストリップを傷つけないようにするために追加のデフレクタロールを完全な固定状態で挿入しなければならないという欠点があり、また、かなり複雑な制御システムを必要とする。これはストリップを圧延機のハウジングに挿入する毎に追加の操作が必要になるという制約があることを意味する。
【００１４】
他の公知装置では圧延機のハウジング自体に追加の減衰を与えて初期振動を排除するか、少なくとも振動現象が起こり始めるロールの回転速度を変えるように設計している。例えば下記文献ではワークロールのチョック間に簡単なダンパーを設置している。
【特許文献５】特開ＪＰ−８−０６６７２４号
【００１５】
しかし、全てのワークロールの組にその装置を取り付けなければならないので、ロール交換毎に装置の取り外し、再取付けする必要があり、時間と生産性を著しくロスする。
このような欠点を改善するために、圧延機の妨害周波数で共振するシステムを得るための振動質量とよばれる基準の役目をする慣性質量を含む一般的な衝撃吸収手段を圧延機のハウジングの上側部分に取り付けることが提案されている。しかし、その動きは振動し始める圧延機の部分と逆位相である。すなわち、下記文献では、圧延機のハウジングの各ポストの頂点に振動質量が取付け、この振動質量を板バネを介してポストに連結している。板バネの係合ポイントは共振周波数をチューニングするために可動である。この装置は実施が容易であるが常にチューニングを必要とする。
【特許文献６】特開ＪＰ−８−２４７２１１号公報
【００１６】
実際には「チャタリング」とよばれる振動現象が発生する周波数は完全に一定な周波数ではない。例えば、バックアップロールの質量が振動系の成分の一つであると考えた場合、バックアップロールは一般に直径が１２００〜１８００ｍｍで、同じ設備で数百ミリメートルの直径範囲内で使用されるので、１６００ｍｍの呼び径ではバックアップロールの実際の直径は１５５０〜１７５０ｍｍにすることができ、これは直径の１３％の振動、従って重量の２６％を意味する。しかし、他のパラメータ、例えばギャップの潤滑条件でチャター現象の発生周波数が変わることがあり、これらのパラメータはかなり急速に変わることがある。これらの装置は装置自体が極めて鋭い共振ピークを有するほど圧延機の周波数にチューニングする必要がある。
【００１７】
下記文献に記載の別の減衰装置は上側ロールのバックアップチョックとロールの締付け装置との間にビームを取り付けえている。振動質量を支持する中心部分の両端はダンパーを形成するロールを備えたバネ装置に連結されている。
【特許文献７】特開ＪＰ−９−２６７１１０号公報
【００１８】
変形例では振動質量が粘性流体で満たされた密室内を移動可能なピストンと一体化され、従って、パッシブ型のダンパを形成している。
これらの公知装置は全て複雑で、各種バネ部品を介して連結された複数の質量を考慮しなければならず、複数の自由度を有する。これらの周波数応答は共振および反共振の複数の極を有し、これらの極でのピークの振幅は大きく、装置に大きな効果を与えるが、各ピークの周波数帯域の幅が狭いため、打ち消したい現象の周波数において極めて正確かつ永久的なチューニングをする必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、修正したパラサイト（寄生）現象の周波数の変動値に対して比較的大きな固有帯域を有する簡単かつ容易に実行できる方法および装置によって上記欠点を克服することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の対象は、一組のロールが２本のポスト（柱）の間で略垂直面内に互いに重ねられ且つ軸受を成すチョックに回転自在に取り付けられ、これらチョックは上記ポストに沿って形成された案内面の間を垂直方向に摺動自在であり、振動のエネルギーを圧延機のハウジングの各ポストに調整可能な連結手段を介して連結した少なくとも２つのチャター質量によって吸収する、圧延機のハウジング内の振動を吸収するためのアクティブな方法にある。本発明では上記の各チャター質量が非圧縮性流体マットレスを介して対応するポストの上側部分に直接連結されており、上記非圧縮性流体マットレスは相対摺動する２つの要素によって区画される液圧アクチュエータのチャンバー内に収容され、上記２つの要素の第１要素は各チャター質量の少なくとも一部分を成し、第２要素はポストの上側部分に直接固定され、上記連結マットレスの厚さは圧延中常に略一定の値を維持する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明な方法を用いると、各ポストの上側に位置する質量振動によって、振動に対する圧延機のハウジングのチャター感度を低下させることができる。圧延ハウジングの振動エネルギーは、各ポストの頂点と組合せた振動質量との間の直接リンクを構成する非圧縮性流体のマットレスによって吸収される。
【００２２】
好ましい実施例では、連結マットレスを形成する非圧縮性流体は、流量を調整可能な流体排出手段とアクチュエータのチャンバーへ戻る手段との間でアクチュエータのチャンバーに連結された外部回路内を常に循環するように維持される。
アクチュエータのチャンバー内で外部戻り回路へ向かう流体の排出流量を調整することで流体マットレスの厚さをほぼ一定の最適値に維持するのが特に有利である。
【００２３】
本発明方法の別の有利な特徴は、連結用の流体マットレスの厚さが位置センサによって常に測定され、調整ループを用いて流体供給手段に作用が加えられて流体マットレスの厚さが調整される点にある。流体マットレスの厚さの値を調整することで減衰システムの剛性を最適値に調整することができる。
減衰装置の減衰係数値を最適値に合うように調整するために、流体マットレスに供給される循環流体の循環流量を調整出口手段によって変えるのが好ましい。しかし、各ポストの上側に位置する振動質量の値を変えて減衰装置の減衰係数を最適値に合うように調整することもできる。
【００２４】
本発明の別の好ましい特徴では、流体マットレスの厚さ調整値、この流体マットレスに供給される流体の流量および振動質量の組合せを選択し、この組合せによって剛性と減衰装置の減衰係数との最適値を与え、それによって減衰装置の帯域通過を圧延機のハウジングのチャター周波数にセンタリングすることができる。
【００２５】
本発明の別の対象は、略垂直な面内に互いに重ねられた平行な軸線を有する一組のロールと、各ロールの端部を回転自在に支持する軸受を形成する２つのチョックとを有し、各チョックは圧延機のハウジングの２つのポストに沿って形成された案内面の間に摺動自在に取付けられ、各ポストは調整可能な連結手段を介して各ポストの上側部分に連結したチャター質量と組み合わされている、圧延機のハウジング内の振動を吸収する装置において、各チャター質量を対応するポストに連結する上記連結手段が少なくとも一つの非圧縮性流体のマットレスで形成され、この非圧縮性流体のマットレスは密閉状態で相対摺動する２つの要素によって区画された少なくとも一つの液圧アクチュエータのチャンバー内に収容され、２つの要素の第１要素は各チャター質量の少なくとも一部分を成し、第２要素はポストの上側部分に固定され、上記アクチュエータは上記流体のマットレスの厚さを常に略一定値に維持する手段と組み合わされている装置にある。
【００２６】
本発明の好ましい実施例では、各アクチュエータが、排出流量の調整手段を備えたアクチュエータのチャンバー中に収容された流体の排出回路とアクチュエータのチャンバーへ戻る流体戻り回路との間で、上記アクチュエータのチャンバー中に収容された流体の循環流を維持するための外部ユニットに連結されている。
そのために、各液圧アクチュエータのチャンバーは、排出流量の調整手段を備えた排出回路によってオイルタンクに連結された少なくとも一つの流体オリフィスと、流量調整可能なポンプを備えた戻り回路によってオイルタンクに連結された少なくとも一つの入口とを有する。
【００２７】
アクチュエータのチャンバー中の流体マットレスの厚さをセンサの測定値を用いて流体の戻りポンプの流量を調整して上記厚さを略一定の値に維持するのが好ましい。
好ましい実施例では、流体マットレスを作るのに使用する流体は粘度が５０センチストーク以上のオイルである。
本発明の上記以外の有利な特徴は添付図面を参照した以下の特定の実施例で説明から理解できよう。
【００２８】
［図１］［図２］に示すように、圧延機のハウジング（ケージ）１は互いに離れて配置された２つの支持カラム２ａ、２ｂを有する。２つの支持カラム２ａ、２ｂは横断材３、３’によって連結されている。支持カラム２の間には互いに上下に重なった一組のロール群が配置されている。ロール群の軸線は互いに平行で、製品の移動方向に対して略直角な締付け面（圧化面）内にある。
【００２９】
種々の形式の圧延機にすることができるが、圧延機では一般に被圧延製品が圧延面を規定する一対のワークロール４、４’の間を通る。ワークロール４、４’の直径はそれに加わる力に比べて相対的に小さいので、ワークロールは少なくとも２本のバックアップロール５、５’で支持され、圧延力はこれらバックアップロール５、５’間に加えられる。
【００３０】
いわゆる四段（quarto）圧延機は４本の互いに重なったロール（すなわち２本のワークロールとそれぞれ組合された２本の大径のバックアップロール）を有する。六段(sexto)圧延機では各ワークロールとそれと組合されたバックアップロールとの間に中間ロールを有する。これ以上または以下の数のロールを有する他の形状も工業的には用いられている。  
【００３１】
上記ロールは略平行な各当接ラインに沿って互いに当接している。この当接ラインは母線に沿って延び、そのプロフィルは一般に直線で、ロールに加わる力とロールの抵抗力とに依存する。締付け荷重は上記ハウジングと上側バックアップロール５’のシャフト端部との間に配置されたネジまたはジャッキ６ａ、６ｂによって加えられる。下側バックアップロール５のシャフトは上記ハウジングに直接支持されている。従って、下側バックアップロール５以外のロールは上記ハウジングに対して移動可能でなければならない。そのため各ロールは支持部材を有し、上記ハウジングの２つのカラムに形成した窓（ウインドー）の内部を垂直方向に摺動できるように取付けられている。上記ハウジングに支持された上記のネジまたはジャッキ６ａ、６ｂ等の締付け手段は各ローラを互いに近づけて、ワークロールの間を通る製品Ｂが圧延される方向に直角な方向の力を加える。
【００３２】
一般に、各ロールはチョック（empoises）４１、４１’とよばれる２つの支持部材に支持された軸受に各ロールの軸線を中心として回転自在な状態に取り付けられている。チョック４１、４１’はワークロールの軸線を通る締付け面Ｐに対して平行に摺動自在に取り付けられ、各チョックは上記ハウジングの対応する窓の両側で締付け面の両側にそれぞれ設けられた２つの平らな案内面の間にある。バックアップロールは直径が大きいので、一般にその各案内面５２、５２’は対応する上記ハウジングカラムの２本のポスト（柱）に直接形成されている。一方、ワークロールは直径が小さく、そのチョックとその案内面４２、４２’は相対的に狭く、一般に２本のポストに固定された２つのブロック部品７上に形成されている。このブロック部品７は上記窓の周りに固定され且つ窓の内側へ延びている。これらのブロック部品またはブロックはワークロールの曲げを制御する装置、一般にはジャッキ（図示せず）を備えることができる。圧延ハウジングは多くの刊行物に記載され、周知であるので、これ以上の説明は必要ないと思われる。
【００３３】
いわゆる「チャター」とよばれる振動現象は古くから研究されており、既に述べたように、この振動を減衰するために種々のモデル化手段が提案されてきた。上記ハウジングの２本のポストの上側部分に設けた締付けジャッキを備えた圧延ハウジングでは、上記ハウジングの各部分の相対振動の挙動と相対移動との分析によって［図３ａ］に概念的に図式化した慣性質量および剛性質量のモデルが作られる。
【００３４】
この［図３ａ］で、ｍaは２本のカラム２、２’の上側部分の質量であり、ｍbは２本の上側バックアップチョック５１ａ’、５１ｂ’の質量であり、ｍcは上側ワークロール４’、そのチョック４１ａ’および４１ｂ’および上側バックアップロール５’を備えた上側の設備の質量であり、ｍdは下側の設備の質量であり、ｍeは２本のカラム２、２’の底部と下側バックアップチョック５１ａ、５１ｂの質量であり、ｋaは２本のカラム２、２’の頂部の剛性であり、ｋbは締付けジャッキ６ａ、６ｂ（オイルの充填手段を含む）の液圧剛性であり、ｋcは上側軸受チョック５１ａ’、５１ｂ’と上側バックアップロール５’との間のリンク剛性であり、ｋdはロールが平坦化に起因する剛性および鋼板に起因する剛性であり、ｋeは下側軸受チョック５１ａ、５１ｂと下側バックアップロール５との間のリンク剛性であり、ｋfは２本のカラム２、２’の底部の剛性である。
【００３５】
圧延ハウジングをモデル化することでチャター現象に与える種々の成分の影響をさらに正確に研究することができる。しかし、［図３ｂ］に示すモデル化のみを用いて計算を単純化することもできる。チャター問題を解決するために圧延ハウジングに追加される外部ダンパーＣの効果を研究するにはこのモデルで一般には十分である。この場合、Ｍ、Ｋ、Ｃの値は共振器を直列および並列に組み立てた時の振動力学の周知な法則に従って慣性および剛性の全ての質量を組み合わせて定義される。
【００３６】
［図３ｃ］は従来公知のタンプの減衰装置のモデルを示し、質量Ｍの圧延ハウジングに連結された振動質量とよばれる慣性質量ｍと、バネ系ｋによる剛性Ｋと、粘性ダンパｃとを含む、
［図３ｄ］はこのようなシステムの周波数応答を示す図で、横軸はヘルツで表した励起力の周波数ν、縦軸は以下で説明する伝達関数Ｙ／Ｆである。点線は上記ハウジングのみの応答を示し、実線は［図３ｃ］で図式化し減衰システムの応答を示している。
【００３７】
複数の自由度を有する上記システムの応答は少なくとも２つの極（ポール）を有するように見える。減衰は強くすることができるが、各極の帯域通過が狭いため、制動装置を減衰すべき現象の周波数にチューニングする必要がある。制動装置の剛性が高くなればなる程、極の数が増え、圧延ハウジングでチャター現象が発生する周波数に制動装置の共振を正確にチューニングする必要性がある。
【００３８】
［図４］［図５］［図６］［図７］は本発明の方法の機能と操作を図式化したもので、チャター質量（振動質量）８とポスト２の上側部分２１との間にリンク（連結）が設けられている。このリンクは連結剛性を有しない、すなわち、剛性は少なくとも無限大である。このリンクは非圧縮性・粘性流体のマットレス８３で作ることができる。
本発明の組立体装置９は［図１］［図２］に示されている。圧延ハウジング１は上記の従来のものであり、支柱２および２’が圧延ハウジングを形成する。この圧延ハウジングでは複数のロールがほぼ垂直かつほぼ同じ面Ｐ内に配置される。直径が相対的に小さい一対のロール４、４’が製品Ｂと直接接触するワークロールを構成する。これらのロールは上記カラム間に設けられた窓内を垂直方向に摺動可能なチョックとよばれる軸受４１、４１’に回転自在に取り付けられている。これらのチョックは周知の方法でカラム２、２’の窓内に設置された液圧ブロック７で案内される。液圧ブロック７にはワークロールをアーチ状に曲げる手段を配置することができる。
【００３９】
ワークロールはバックアップロール５、５’と当接し、バックアップロール５、５’は支柱２、２’の間に設け窓の内部を垂直方向に摺動可能な軸受またはチョック５１ａ、５１ｂ、５１ａ’、５１ｂ’に回転自在に取り付けられている。製品Ｂの厚さを薄くするのに必要な力は例えば支柱２、２’の上側部分に設けた液圧締付けジャッキ６ａ、６ｂによって与えられる。液圧締付けジャッキは軸受５１’ａ、５１’ｂを介して荷重をバックアップロール５’の端部に加える。反対側では下側バックアップロールの垂直方向が支柱２、２’に形成されたスロットの底部に直接当接する軸受５１ａ、５１ｂを介して上記ハウジングの底部でブロックされる。
【００４０】
本発明では支柱２、２’の各頂点２１、２１’に少なくとも一つのチャター質量８２ａ、８２ｂを受けることができる構造体８ａ、８ｂを取り付ける。この構造体８ａ、８ｂは液圧ジャッキのシリンダーを形成する中空形状８１ａ、８１ｂを有し、チャター質量８２ａ、８２ｂはこの液圧ジャッキのピストンを形成する突出端を有するのが有利である。液圧ジャッキの内側に形成された凹部にはマットレス８３を形成する非圧縮性流体が充填される。このマットレス８３が圧延ハウジングの支柱の頂部２１と、その衝撃を吸収するためのチャター質量８との間の非剛性リンクを実現する。
【００４１】
オイル型ダンパーは例えば自動車分野で周知のものである。減衰効果を達成するためにはオイルをジャッキ室内で圧縮し、流体粘度によって流出速度を制限する較正されたオリフィスからオイルを流出させることができる。この較正されたオリフィスはスロットリングまたは流量調整弁ともよばれる。従って、減衰能を再回復させるためにはサイクルの最初に流体をジャッキ室内にポンプ注入してダンパーをその初期状態に戻すための回復装置が必要である。さらに、一定時間後または所定操作サイクル後ではダンパーがその機能をもはや果たさなくなる。すなわち、充填したオイルの老化や装置のリークによってオイルの備蓄量が減少・損失してダンパー効果が無くなる。一般に回復装置はバネであるが、このバネはダンパー自身と平行な剛性を有するという欠点がある。そのため、既に述べたように、複数の自由度が加わり、従って周波数応答に複数の極ができ、正確なチューニングが必要になるという欠点がある。
【００４２】
この欠点を無くすために、本発明装置ではポンプ９１を用いてオイルのマットレス８３を常に循環状態に維持する。チャター質量８２にオイルタンク９０を設けるのが有利である。オイルはポンプ９１の作用で循環し、構造体８１（ジャッキ本体）に形成したオリフィスに取付けたパイプを介してジャッキ室中に導入される。あるいは、ジャッキ８２の本体を形成する部分を介してジャッキ室中に導入される。排出路も同様に形成できる。オイルは狭窄部を構成する調整可能な較正オリフィス９２を通ってオイルタンクに戻る。
【００４３】
この装置は常に作動位置に維持され、機構が時間とともに変化することがなく、オイルは常に更新され、オイルタンクは高さｈの流体マットレスを維持するのに必要な流体の量に対して十分な容量がある。本発明の基本配置では流体マットレス８３の厚さｈを適切なセンサによって測定するか、そのレベルを検出してレベルをほぼ一定に保持するためにポンプを制御する。吸収されたチャターエネルギーは狭窄部（スロットリング）中の流体と回路全体に流体を循環するのに用いられる圧力の一部とによって放散される。従って、オイル循環システムに冷却装置を設けて流体の過度の温度上昇を防ぐのが望ましい。この冷却装置は流体回路に直列に設置するか、分岐して設置することができる。この種の冷却装置は当業者にはよく知られているので詳細には説明しない。
【００４４】
本発明装置では、圧延機のハウジングの衝撃吸収要求条件に応じて、構造体８内に所定の大きな値を有するチャター質量８２を配置でき、同様に、要求条件に応じて流体マットレス８３の高さｈを所定の高さにすることができる。
【００４５】
最適な衝撃吸収性を得るために狭窄部（スロットリング）を調整することも有利である。このスロットリングで吸収されたエネルギーを変化させることができる。また、粘度を合せた流体、例えば流れ特性が要求条件に合うように選択されたオイルを用いることができる。これら全てのパラメータは減衰装置の性能を決定または調整するための手段を構成する。
【００４６】
上記装置のモデリングは［図４］［図５］に示してある。［図４］は単一の自由度を有するダイアグラムを示している。これによってシステムの全体的挙動を決定でき、取り付けるチャター質量の寸法、流体の供給流量およびポンプ寸法を決めることができる。［図５］は既に説明した圧延機のハウジングのモデリングを選択したより正確なモデリングを示している。
【００４７】
粘性ダンパｃを介してハウジングと連結した質量ｍから成る減衰装置が追加した場合を考える。ｍfは支持体の質量、ｋgは支持体とのリンク剛性である。本発明装置ではチャター質量は流体マットレスを介して圧延機のハウジングに直接連結している。
流体の圧縮は下記の関係式で与えられる：
【数１】
2007536486.tif 000003
【００４８】
この関係式は体積相対的変動が下記等温圧縮性によって圧力変動と関係していることを示している：
【数２】
2007536486.tif 000004
【００４９】
上記実施例では数バールの低い液圧で操作でき、従って、圧力変動も同じく低くなる。この場合、流体は非圧縮性とみなすことができ、これによってリンク剛性ｋgは無限できる。
【００５０】
本発明方法で用いる流体は粘性でなければならず、実際には振動のエネルギーを放散させる狭窄部（スロットリング）を通る流れである。従って、適切な流体を選択し、特にオイルおよびその粘度を選択することによって減衰装置の減衰係数εを選択することができる。
【００５１】
理論計算およびモデルには動粘性率が入る。この動粘性率は国際単位ｍ2／ｓで表されるが、一般にはその大きさの約数であるセンチストーク（１０6センチストーク＝１ｍ2／ｓ）を用いている。本発明方法では、粘度が少なくとも５０センチストークのオイルを用いた。オイルを選択することでこの大きさを数百センチストークまで変えることができる。この大きさは温度に依存する。従って、この大きさを変えるための追加の手段を用いて減衰方法のパラメータを調整する。
【００５２】
本発明の圧延機のハウジングの減衰法は従来システムの特徴とは大幅に異なる特徴を有している。これらの特徴は［図６］［図７］［図８］に示されている。単一の自由度を有するシステムの挙動の式は［図４］に示すように減衰すべき系の周波数応答と減衰装置に追加する応答システムの周波数と組立体の減衰係数とを計算して見つけるのが一般的である。そのために絶対位置すなわち振動現象が起きても移動しない装置の位置に対して、振動を開始する装置の自由端の縦軸をｙ1とする。本発明ではこのｙ1は基台に連結された下側部分の位置に対する圧延機のハウジング１のカラム２１の頂部の位置を意味する。同様に、ｙ2は減衰装置９のチャター質量８２ａ、８２ｂの位置の縦軸を意味する。ｆは衝撃吸収されるシステムの質量すなわち圧延ハウジング１に加わる任意の励起力でする。一般に、圧延機のハウジング１と圧延機のハウジングとその減衰装置９とから成る組立体を考慮に入れて孤立系の平衡を記載する式を作る。いずれの場合も、伝達係数は下記で表される：
【数３】
2007536486.tif 000005
【００５３】
ＹおよびＦはそれぞれシステムの位置の変位ｙ1のラプラス変換と衝撃力ｆとを表す。
［図６］は周波数応答を示している。［図３ｄ］に示す従来装置の周波数応答の形状とこの図の本発明の周波数応答の形状との比較から本発明方法の特徴を見ることができる。
【００５４】
減衰すべき装置の共振振幅が同じ場合、減衰装置の周波数応答の振幅は周知装置の振幅よりも低いが、既に述べたように、本発明装置は追加の剛性を導入せず、単一の極を有する点で有利である。
【００５５】
本発明装置の通過帯域は公知装置の通過帯域に比べて広い。これは妨害現象の周波数で装置をチューニングする必要がないことを意味する。上記通過帯域はチャター現象が起こる周波数のスペクトルより広いが、本発明の減衰装置の各部品は被減衰装置を構成する質量および剛性に対して十分な効果が得られるような寸法にする必要がある。減衰衝撃吸収振幅はチャター質量ｍが大きくなる程カバーするスペクトル幅より広くなるということが理論的な研究から分かっている。実際には衝撃吸収質量８２ａ、８２ｂをそれらの支持構造体８１ａ、８１ｂおよび装置全体９の内部に設置できることが必要であることは明らかである。
【００５６】
本発明の別の重要な利点はこの装置が容易に作れることにある。すなわち、本発明装置は上記ハウジングの頂部に配置され、ポスト２ａおよび２ｂの頂点２１ａ、２１ｂに固定される。一般にこの位置は圧延機のハウジング上で自由に使える空間である。
【００５７】
この位置は圧延機の操作に影響を与えず、各種の操作段階で分解や再組立に使われることがないので、装置を永久的に設置することができる。しかし、設置場所はカラム２ａおよび２ｂの頂点に限定されるので、全てのパラメータを最適化する必要がある。支持構造体８１ａ、８１ｂに取付けたチャター質量の寸法を調節すること（dimensionnement）によって減衰装置の作用のスペクトルを望ましくないチャター現象が起こる区域の周波数帯域に合わせる（centrer）ことができる。
【００５８】
一般に、最適化はＹ／Ｆで表される伝達関数を用いて行うことができる。この関数から系全体の減衰度である減衰比ξを抽出できる。この比は無次元量で、値は０〜１である。０に近い値は振動系を表し、１に近い値は完全に減衰された系(衝撃に対して振動しないで応答する系)を表す。この減衰比ξは減衰すべき装置の特性値(さらには減衰装置自体の特性値でもある)の関数である。特に、本発明方法ではこの比は系の性能値を示し、チャター質量８２ａ、８２ｂ(減衰係数ε)の値に依存する。この値は減衰装置が行う減衰であり、狭窄部(スロットリング)９２、使用オイルの粘度およびオイルのマットレスの高さｈで定義される。
ξ＝ｆ（ｍ、ε、ｈ）
【００５９】
［図７］はこの減衰比の例を示しており、各曲線の形状は本発明方法の特徴を示しており、これは、追加の剛性が全く導入せずにチャター質量の部材と減衰すべき装置とを直接連結するリンク部材としてのオイルマットレスを循環し、そのレベルを調整することによって得られるものである。
【００６０】
既に述べたように、オイルマットレスの最適高さはハウジングの振動をできるだけ減衰できる減衰系の剛性Kgに対応させて定義することができる。この剛性は極めて高く、低圧オイルを用いればさらに高くなる。いずれにせよ、オイルマットレスの高さを調整することで所定調整範囲を有することができる。
【００６１】
［図７］の曲線はチャター質量の値を表し、圧延機ハウジングの減衰係数εを関数として本発明方法で与えられる圧延機ハウジング全体の減衰比ξを示している。最大限減衰された系を得るための最適値εが存在することが分かる。取付けたチャター質量の値と選択した粘性流体の種類と循環する流体マットレスの厚さの最適値ｈに応じて狭窄部（スロットリング）９２を調整することで減衰比ξに要求される値にすることができ、それによってポンプ９１からの供給流量が調整される。
【００６２】
［図８］は本発明方法の特徴を３次元で表現したものである。図示した面は所定チャター質量の場合の励起力ｆの周波数νと減衰係数εとを関数とする伝達関数Ｔ＝Ｙ／Ｆを表している。この図からチャターの周波数帯域にセンタリングされた周波数帯域に対する最適値があることがはっきりと分かる。
本発明装置全体はその運転時に一度だけ調整すればよい。これは本発明の方法の別の利点で、圧延設備の運転中に設定や調整を全く必要としない。また、本発明装置はワークロールやバックアップロールの交換後に再チューニングする必要もない。
【実施例】
【００６３】
理論研究および実験から、実際に５トンのチャター質量を各カラムの頂部に取付けることで極めて良い結果を得ることができるということが確認されている。液圧ジャッキタイプの装置にこの装置を設置した場合、約２バールの圧力で運転でき、ポンプの必要動力は約１ｋＷである。
【００６４】
すなわち、全減衰比ξの値が約４％の圧延機ハウジングの場合、本発明方法によって１．５％〜２％、さらには約６％まで全減衰比を増加させることができる。換言すれば、本発明方法によって圧延機ハウジングの減衰比の値を５０％増大させることができる。
実際には、チャター現象が生じる一般的速度が１４００ｍ／分であるタンデム圧延機の場合、本発明装置はこの速度を２４０ｍ／分まで増加させることができる。従って、設備の生産性は１７％増加する。この増加分は本発明方法によって直接得ることができるものである。
【００６５】
本発明は上記の単一の実施例に限定されるものではない。マットレス８３にオイルを供給する流体の流れは種々の方法で起こすことができ、スロットリング９２はジャッキ８２、８３を形成する部材の１つのオリフィスまたは配管に配置することができる。また、マットレス８３の高さｈの調整も種々の方法で行うことができ、可変流量のポンプの位置にセンサを用いたり、レベル検出器および結合／分離装置を用いても本発明の範囲を逸脱するものではない。
【００６６】
密封チュンバー内部にオイルマットレスを形成する本発明装置は本発明の範囲を逸脱せずに種々変形することができる。
なお、請求の範囲に記載した参照符号は技術的特徴の理解を助けるためもので、本発明の範囲をなんら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明装置を概念的に示した圧延機のハウジングの側面図。
【図２】［図１］の横側面図。
【図３】従来装置のモデルおよび周波数応答を示す図。
【図４】本発明装置の単純化したモデルを示す図。
【図５】本発明装置の別のモデルを示す図。
【図６】本発明装置の周波数応答を示す図。
【図７】本発明方法の調整特性曲線を示す図。
【図８】本発明方法の特性全体を面で示した図。
【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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【国際調査報告】
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