(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延ラインに設けられた複数の搬送ロールそれぞれについて、該搬送ロールに掛かる荷重と該搬送ロールを回転自在に支持するチョックの歪との関係式を予め導出し、該チョックの歪を計測して該関係式から該搬送ロールに掛かる荷重を算出する荷重計測装置であって、
前記複数の搬送ロールのうちで前記関係式を導出しようとする被計測対象物に荷重を掛ける押圧機と、
前記被計測対象物を支持する前記チョックに取付けられる歪センサと、
前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールに固定され、該被計測対象物に当接し、前記押圧機から受ける反力を支持した状態で、該押圧機から与えられる荷重を該被計測対象物に伝える第１、第２の治具とを有し、
前記熱間圧延ラインに取付けた前記第１の治具を介して、前記押圧機から与えられる荷重を前記被計測対象物に掛け、該被計測対象物に掛かる荷重及び前記歪センサの計測値を得、前記第１の治具が前記押圧機から与えられる荷重とは異なる方向に作用する、前記押圧機から与えられる荷重を、前記熱間圧延ラインに取付けた前記第２の治具を介して前記被計測対象物に掛け、該被計測対象物に掛かる荷重及び前記歪センサの計測値を得て、前記関係式を求めることを特徴とする荷重計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の荷重計測装置において、前記第１の治具は、前記被計測対象物に載置され、前記押圧機から下向きに押圧されて下向きの荷重を該被計測対象物に伝える第１の荷重受具、及び前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールに固定されて、前記押圧機から受ける上向きの反力を支持する第１の反力受具を備え、前記第２の治具は、左右から前記被計測対象物と前記押圧機によって挟まれ、該押圧機から横向きに押圧されて与えられる荷重を該被計測対象物に伝える第２の荷重受具、及び前記第２の荷重受具が押圧される向きと反対方向に作用する反力を与えられて、前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールに密着した状態で固定され、前記第２の荷重受具を押圧する前記押圧機の反力を支持する第２の反力受具を備えることを特徴とする荷重計測装置。
【請求項３】
請求項２記載の荷重計測装置において、前記押圧機は、油圧ジャッキであり、前記被計測対象物に掛かる荷重は該油圧ジャッキの作動圧によって検出されることを特徴とする荷重計測装置。
【請求項４】
熱間圧延ラインに設けられた複数の搬送ロールそれぞれについて、押圧機によって該搬送ロールに荷重を掛け、該搬送ロールに掛かる荷重と該搬送ロールを回転自在に支持するチョックの歪との関係式を導出する際に、前記熱間圧延ラインに取付けられる治具であって、
前記複数の搬送ロールのうちで前記関係式を導出しようとする被計測対象物に当接し、前記押圧機から与えられる荷重を該被計測対象物に伝える荷重受具と、前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールに固定されて、前記荷重受具を押圧する該押圧機の反力を支持する反力受具とを有し、前記荷重受具と前記反力受具によって前記押圧機を挟んだ状態で保持することを特徴とする治具。
【請求項５】
請求項４記載の治具において、前記反力受具が固定される、前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールは、該被計測対象物の両隣に配置され、前記荷重受具は、前記被計測対象物に載置された状態で前記押圧機から下方に押圧され、前記反力受具は、該被計測対象物の両隣に配置された前記搬送ロールに固定されて、前記押圧機から上向きの反力を受けることを特徴とする治具。
【請求項６】
請求項５記載の治具において、前記反力受具は、切欠き部Ａ、Ｂが形成された押圧機支持材と、切欠き部Ｃが形成された第１のクランプ部材と、切欠き部Ｄが形成された第２のクランプ部材とを有し、
前記被計測対象物の両隣に配置された前記搬送ロールに上方から前記切欠き部Ａ、Ｂをそれぞれ当接させた前記押圧機支持材に、前記切欠き部Ａが当接している前記搬送ロールに下方から前記切欠き部Ｃを当接させた前記第１のクランプ部材と、前記切欠き部Ｂが当接している前記搬送ロールに下方から前記切欠き部Ｄを当接させた前記第２のクランプ部材とを固定して、前記反力受具を前記搬送ロールに固定することを特徴とする治具。
【請求項７】
請求項４記載の治具において、前記反力受具が固定される、前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールは、該被計測対象物の隣に配置され、前記荷重受具は、前記被計測対象物と前記押圧機によって左右から挟まれて該押圧機から横向きに押圧され、前記反力受具は、前記荷重受具が押圧される向きと反対方向に作用する反力を与えられて、前記被計測対象物の隣に配置された前記搬送ロールに密着した状態で固定される押圧機押え機構を備えることを特徴とする治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延ラインにおいて、搬送ロールに掛かる荷重をチョックの歪から求める荷重計測装置と、搬送ロールに掛かる荷重とチョックの歪の関係式を導出する際に用いられる治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延ラインには加熱炉で加熱された鋼板を圧延する圧延機が設けられ、圧延機の前後には複数の搬送ロールが配置されている。圧延機で圧延された鋼板は、しばしば進行方向前側が下反り状態（下方に曲がった状態）になっており、搬送ロール上を進行する際、この下反り状態となった部分が搬送ロールに衝突する。そして、搬送ロールが強度不足の場合、搬送ロールに鋼板が繰り返し衝突することによって搬送ロールが折損し熱間圧延ラインの運転停止を招く。
【０００３】
そこで、操業中の搬送ロールの折損を回避するための方法が提案されており、その具体例が特許文献１に開示されている。
特許文献１では、折損がロールネック部に集中していることに着目し、ロールネック部近傍のロール面にグリスを介して超音波深傷子を設置して、ロールネック部のクラック進展状況を検査し、その検査結果に基づいてロールネック部の補修を行う旨が記載されている。折損しそうなロールネック部を事前に検知することによって搬送ロールの折損を防ぐことを目的としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、各搬送ロールに超音波深傷子とグリス塗布ノズルを設ける必要があり、一般的に熱間圧延ラインには５００本を超える搬送ロールが配置されていることに鑑みると、その設置費用及びメンテナンス費用は膨大なものになり、経済的でない。
ところで、搬送ロールの折損は搬送ロールの強度不足によって生じるものであり、搬送ロールに鋼板が衝突して与えられる荷重の大きさを正確に計測できれば、折損を回避可能な強度を備えた搬送ロールを選択することができる。
従って、個々の熱間圧延ラインにおいて搬送ロールに与えられる荷重を正確に計測することが重要である。
【０００６】
搬送ロールに与えられる荷重を計測する方法としては、熱間圧延ラインに用いられる搬送ロール、軸受及びチョック（軸受ハウジング）を専用の設備に設置して搬送ロールに荷重を与え、その荷重を測定することが考えられる。
この方法は、熱間圧延ラインからロール及びチョックのみを取り出して荷重の測定を行うので作業時間の短縮化が図れ有効であるが、チョックを固定するフレーム等は荷重を測定する設備で再現されず、搬送ロールに与えられる荷重の正確な値を得られないという問題がある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、搬送ロールに掛かる荷重とチョックの歪の関係式を正確に導出するために用いられる治具と、その関係式を用いてチョックの歪から搬送ロールに掛かる荷重を算出する荷重計測装置とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係る荷重計測装置は、熱間圧延ラインに設けられた複数の搬送ロールそれぞれについて、該搬送ロールに掛かる荷重と該搬送ロールを回転自在に支持するチョックの歪との関係式を予め導出し、該チョックの歪を計測して該関係式から該搬送ロールに掛かる荷重を算出する荷重計測装置であって、前記複数の搬送ロールのうちで前記関係式を導出しようとする被計測対象物に荷重を掛ける押圧機と、前記被計測対象物を支持する前記チョックに取付けられる歪センサと、前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールに固定され、該被計測対象物に当接し、前記押圧機から受ける反力を支持した状態で、該押圧機から与えられる荷重を該被計測対象物に伝える第１、第２の治具とを有し、前記熱間圧延ラインに取付けた前記第１の治具を介して、前記押圧機から与えられる荷重を前記被計測対象物に掛け、該被計測対象物に掛かる荷重及び前記歪センサの計測値を得、前記第１の治具が前記押圧機から与えられる荷重とは異なる方向に作用する、前記押圧機から与えられる荷重を、前記熱間圧延ラインに取付けた前記第２の治具を介して前記被計測対象物に掛け、該被計測対象物に掛かる荷重及び前記歪センサの計測値を得て、前記関係式を求める。
【０００８】
第１の発明に係る荷重計測装置において、前記第１の治具は、前記被計測対象物に載置され、前記押圧機から下向きに押圧されて下向きの荷重を該被計測対象物に伝える第１の荷重受具、及び前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールに固定されて、前記押圧機から受ける上向きの反力を支持する第１の反力受具を備え、前記第２の治具は、左右から前記被計測対象物と前記押圧機によって挟まれ、該押圧機から横向きに押圧されて与えられる荷重を該被計測対象物に伝える第２の荷重受具、及び前記第２の荷重受具が押圧される向きと反対方向に作用する反力を与えられて、前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールに密着した状態で固定され、前記第２の荷重受具を押圧する前記押圧機の反力を支持する第２の反力受具を備えるのが好ましい。
【０００９】
第１の発明に係る荷重計測装置において、前記押圧機は、油圧ジャッキであり、前記被計測対象物に掛かる荷重は該油圧ジャッキの作動圧によって検出されるのが好ましい。
【００１０】
前記目的に沿う第２の発明に係る治具は、熱間圧延ラインに設けられた複数の搬送ロールそれぞれについて、押圧機によって該搬送ロールに荷重を掛け、該搬送ロールに掛かる荷重と該搬送ロールを回転自在に支持するチョックの歪との関係式を導出する際に、前記熱間圧延ラインに取付けられる治具であって、前記複数の搬送ロールのうちで前記関係式を導出しようとする被計測対象物に当接し、前記押圧機から与えられる荷重を該被計測対象物に伝える荷重受具と、前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールに固定されて、前記荷重受具を押圧する該押圧機の反力を支持する反力受具とを有し、前記荷重受具と前記反力受具によって前記押圧機を挟んだ状態で保持する。
【００１１】
第２の発明に係る治具において、前記反力受具が固定される、前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールは、該被計測対象物の両隣に配置され、前記荷重受具は、前記被計測対象物に載置された状態で前記押圧機から下方に押圧され、前記反力受具は、該被計測対象物の両隣に配置された前記搬送ロールに固定されて、前記押圧機から上向きの反力を受けるのが好ましい。
【００１２】
第２の発明に係る治具において、前記反力受具は、切欠き部Ａ、Ｂが形成された押圧機支持材と、切欠き部Ｃが形成された第１のクランプ部材と、切欠き部Ｄが形成された第２のクランプ部材とを有し、
前記被計測対象物の両隣に配置された前記搬送ロールに上方から前記切欠き部Ａ、Ｂをそれぞれ当接させた前記押圧機支持材に、前記切欠き部Ａが当接している前記搬送ロールに下方から前記切欠き部Ｃを当接させた前記第１のクランプ部材と、前記切欠き部Ｂが当接している前記搬送ロールに下方から前記切欠き部Ｄを当接させた前記第２のクランプ部材とを固定して、前記反力受具を前記搬送ロールに固定するのが好ましい。
【００１３】
第２の発明に係る治具において、前記反力受具が固定される、前記被計測対象物に近接した前記搬送ロールは、該被計測対象物の隣に配置され、前記荷重受具は、前記被計測対象物と前記押圧機によって左右から挟まれて該押圧機から横向きに押圧され、前記反力受具は、前記荷重受具が押圧される向きと反対方向に作用する反力を与えられて、前記被計測対象物の隣に配置された前記搬送ロールに密着した状態で固定される押圧機押え機構を備えるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係る荷重計測装置は、熱間圧延ラインに取付けた第１の治具を介して、押圧機から与えられる荷重を被計測対象物に掛け、被計測対象物に掛かる荷重及び歪センサの計測値を得、第１の治具が押圧機から与えられる荷重とは異なる方向に作用する、押圧機から与えられる荷重を、熱間圧延ラインに取付けた第２の治具を介して被計測対象物に掛け、被計測対象物に掛かる荷重及び歪センサの計測値を得て、関係式を求める。従って、実際の操業環境下で関係式を求めることができ、この関係式を用いることで、チョックの歪の計測値から搬送ロールに掛かる荷重の正確な値を算出することが可能である。
【００１５】
第１の発明に係る荷重計測装置において、第１の治具が、被計測対象物に載置され、押圧機から下向きに押圧されて下向きの荷重を被計測対象物に伝える第１の荷重受具、及び被計測対象物に近接した搬送ロールに固定されて、押圧機から受ける上向きの反力を支持する第１の反力受具を備え、第２の治具が、左右から被計測対象物と押圧機によって挟まれ、押圧機から横向きに押圧されて与えられる荷重を被計測対象物に伝える第２の荷重受具、及び第２の荷重受具が押圧される向きと反対方向に作用する反力を与えられて、被計測対象物に近接した搬送ロールに密着した状態で固定され、第２の荷重受具を押圧する押圧機の反力を支持する第２の反力受具を備える場合、関係式を導出する際に、被計測対象物に対して安定的に荷重を掛けることができ、更に、第１、第２の治具は共に、押圧機が被計測対象物に荷重を掛ける際に生じる反力を確実に支持することが可能である。
【００１６】
第１の発明に係る荷重計測装置において、押圧機が、油圧ジャッキであり、被計測対象物に掛かる荷重が油圧ジャッキの作動圧によって検出される場合、ロードセル等の荷重検出機を用いることなく被計測対象物に掛かる荷重を計測でき、荷重計測装置の設計の簡略化を測ることが可能である。
【００１７】
第２の発明に係る治具は、被計測対象物に当接し、押圧機から与えられる荷重を被計測対象物に伝える荷重受具と、被計測対象物に近接した搬送ロールに固定されて、荷重受具を押圧する押圧機の反力を支持する反力受具とを有し、荷重受具と反力受具によって押圧機を挟んだ状態で保持するので、押圧機は被計測対象物に対して安定的に荷重を掛けることができる。
【００１８】
第２の発明に係る治具において、荷重受具が、被計測対象物に載置された状態で押圧機から下方に押圧され、反力受具が、被計測対象物の両隣に配置された搬送ロールに固定されて、押圧機から上向きの反力を受ける場合、押圧機を確実に保持することができる。
【００１９】
第２の発明に係る治具において、被計測対象物の両隣に配置された搬送ロールに上方から切欠き部Ａ、Ｂをそれぞれ当接させた押圧機支持材に、切欠き部Ａが当接している搬送ロールに下方から切欠き部Ｃを当接させた第１のクランプ部材と、切欠き部Ｂが当接している搬送ロールに下方から切欠き部Ｄを当接させた第２のクランプ部材とを固定して、反力受具を搬送ロールに固定する場合、反力受具を確実に搬送ロールに固定することができ、押圧機から受ける反力を安定的に支持することが可能である。
【００２０】
第２の発明に係る治具において、荷重受具が、被計測対象物と押圧機によって左右から挟まれて押圧機から横向きに押圧され、反力受具が、荷重受具が押圧される向きと反対方向に作用する反力を与えられて、被計測対象物の隣に配置された搬送ロールに密着した状態で固定される押圧機押え機構を備える場合、押圧機の反力を確実に支持した状態で被計測対象物に荷重を掛ける環境を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る荷重計測装置が用いられる熱間圧延ラインの説明図である。
【図２】（Ａ）は搬送テーブルの説明図、（Ｂ）は搬送ロールの力学モデルの説明図である。
【図３】歪センサの取付けを示す説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る荷重計測装置のブロック図である。
【図５】第１の治具の正面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ第１の治具の側面図及び側断面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ第２の治具の正面図及び平面図である。
【図８】第２の反力受部の説明図である。
【図９】第１の実施例及び第１の比較例について荷重と歪の関係を示すグラフである。
【図１０】第２の実施例及び第２の比較例について荷重と歪の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る、図４に示す荷重計測装置１０は、熱間圧延ライン１１に設けられた複数の搬送ロール１２それぞれについて、搬送ロール１２に掛かる荷重と搬送ロール１２を回転自在に支持するチョック１３の歪との関係式を予め導出し、チョック１３の歪を計測して関係式から搬送ロール１２に掛かる荷重を算出する装置である。以下、詳細に説明する。
【００２３】
熱間圧延ライン１１には、図１に示すように、所定寸法に切断された鋼板を加熱する加熱炉１４と、加熱炉１４から抽出された鋼板を圧延する複数の圧延機１５が設けられている。鋼板は、複数の圧延機１５を通過し所定厚みに圧延された後に、巻取機１６に巻き取られる。
熱間圧延ライン１１には、鋼板の進行方向に沿って複数の搬送テーブル１７が配置されており、鋼板はこの複数の搬送テーブル１７上を移動する。
【００２４】
搬送テーブル１７は、図１、図２（Ａ）に示すように、複数の搬送ロール１２と、ベースフレーム１８に固定され、搬送ロール１２を軸受（図示せず）を介して回転自在に支持するチョック１３とを備えている。
圧延機１５による圧延は、粗圧延と仕上圧延とに分けられ、鋼板には粗圧延を経て仕上圧延がなされる。本実施の形態では、荷重計測装置１０が、粗圧延を行う領域に配置された搬送テーブル１７について、搬送ロール１２に掛かる荷重を計測するものであるが、仕上圧延を行う領域に配置された搬送テーブル１７の搬送ロール１２に対しても荷重計測装置１０を用いることができる。
【００２５】
搬送テーブル１７は、熱やデスケーリング水、鋼板からの衝撃力などに晒される過酷な環境下で使用される。搬送テーブル１７が故障すると、熱間圧延ライン１１の運転は停止されるので、生産に与える影響は大きい。
そのため、搬送テーブル１７は、耐熱性、耐水性を備えた設計がなされている。
【００２６】
過去の実績から、鋼板からの衝撃力による搬送テーブル１７の故障は、搬送ロール１２の折損が大半を占めることが分かっているため、搬送ロール１２の折損を防ぐことによって生産性を向上させることが可能となる。
そして、搬送ロール１２の折損は、図２（Ａ）に示すロールネック部１９で多発することが分かっている。ロールネック部１９は、段付き構造であり、鋼板が衝突することによってロールネック部１９に応力が集中し折損に至ると考えられる。
【００２７】
荷重計測装置１０は、搬送ロール１２に与えられる荷重と搬送ロール１２を回転自在に支持するチョック１３の歪との関係式を予め求め、この関係式を用いて、鋼板が搬送ロール１２に衝突する際に搬送ロール１２に作用する荷重を計測する。
鋼板の衝突によって搬送ロールに掛かる荷重は、熱間圧延ラインに選択すべき搬送ロールの仕様を決定する重要な指針であるので、搬送ロールに掛かる荷重の正確な値を検知することは、搬送テーブルの故障を減少させる熱間圧延ラインを設計する上で有効である。
【００２８】
鋼板から搬送ロール１２に与えられる荷重は、搬送テーブル１７上を移動する鋼板の速度によって異なることが確認されている。
また、鋼板の移動速度が同じであっても、例えばベースフレーム１８の仕様が異なることによって、鋼板から搬送ロール１２に与えられる荷重が変わるものと考えられる。
従って、熱間圧延ライン１１の環境が異なる度に、搬送ロール１２に与えられる荷重を計測するのが好ましい。
【００２９】
搬送ロール１２に鋼板が衝突する際の力学モデルは、図２（Ｂ）に示す、鋼板からの衝撃力が搬送ロール１２の中心に作用する両端支持梁のモデルとして扱うことができる。従って、搬送ロール１２に与えられる荷重の算出には、両端支持梁のモデルを用いることにする。
なお、両端支持梁のモデルを採用することは、熱間圧延ライン１１の操業状況の観察によって妥当であることを確認している。
【００３０】
搬送ロール１２に掛かる荷重の計測は、搬送ロール１２に掛かる荷重とチョック１３の歪との関係式（以下、単に「関係式」ともいう）を導出する準備工程と、この関係式を用いて、チョック１３の歪を基に搬送ロール１２が鋼板から与えられる荷重を算出する実測工程とに分けられる。
準備工程では、搬送ロール１２及びチョック１３を熱間圧延ライン１１に取付けた状態で搬送ロール１２に荷重を掛け、その際の搬送ロール１２の荷重とチョック１３の歪から関係式を求める。関係式は、ベースフレーム１８をはじめとする熱間圧延ライン１１に設けられた部材を考慮した環境下で求められる。従って、実測工程においては、関係式を用いて搬送ロール１２に与えられる荷重の正確な値を算出することができる。
【００３１】
荷重計測装置１０は、準備工程及び実測工程で、チョック１３に取付けられる、図３に示す歪センサ２０、２１を備えている。
歪センサ２０はチョック１３の水平方向の歪を計測し、歪センサ２１はチョック１３の垂直（鉛直）方向の歪を計測するセンサである。本実施の形態では、歪センサ２０、２１がそれぞれ２つずつチョック１３に取付けられているが、歪センサ２０、２１の数は必要に応じて変えることができる。
【００３２】
荷重計測装置１０は、関係式を導出する図４に示す演算器２２を有し、歪センサ２０、２１は、図４に示すように、演算器２２に信号接続されている。演算器２２には、歪センサ２０、２１に加え、搬送ロール１２に対して荷重を掛ける油圧ジャッキ（押圧機の一例）２３が信号接続されている。搬送ロール１２に掛かる荷重は、油圧ジャッキ２３の作動圧の大きさによって検出され、演算器２２は、この検出された荷重を受信することができる。
演算器２２は、準備工程において、各歪センサ２０、２１の計測値と油圧ジャッキ２３が搬送ロール１２に掛けている荷重を得て、搬送ロール１２に掛かる荷重とチョック１３の歪との関係式を求める。
【００３３】
本実施の形態では、搬送ロール１２のうち、関係式を導出しようとする被計測対象物１２ａ（図６、図７参照）に対し、垂直（鉛直）方向の荷重と水平方向の荷重が異なるタイミングで掛けられ、各タイミングにおいてチョック１３の歪と荷重の関係が検出される。
演算器２２は、被計測対象物１２ａに垂直方向の荷重を掛けた際のチョック１３の歪と荷重との関係、及び被計測対象物１２ａに水平方向の荷重を掛けた際のチョック１３の歪と荷重との関係を基にして、実測工程で使用する関係式を求める。このように異なる方向に荷重を掛けて検出した結果を基に関係式を導出するのは、搬送ロール１２に対して鋼板が衝突する方向が一定でないためである。
【００３４】
実測工程では、複数の搬送ロール１２のうちで鋼板から受ける荷重の大きさを計測しようとする搬送ロール１２が定められ、その搬送ロール１２を支持するチョック１３に、歪センサ２０、２１が取付けられる。そして、熱間圧延ライン１１に鋼板を通板させ、準備工程で求めた関係式を用いて、各歪センサ２０、２１で計測される歪を基に搬送ロール１２に掛かる荷重を計測する。なお、実測工程では油圧ジャッキ２３は使用されない。
【００３５】
関係式を求める具体的な手順を以下に説明する。
準備工程で油圧ジャッキ２３が被計測対象物１２ａに掛ける荷重をＦ、そのときのチョックの歪をεとし、Ｆ及びεの実測値から以下の式１〜式４を得る。
ＦＨ＝ＫｈＨεｈＨ  ・・・（式１）
ＦＨ＝ＫｖＨεｖＨ  ・・・（式２）
ＦＶ＝ＫｈＶεｈＶ  ・・・（式３）
ＦＶ＝ＫｖＶεｖＶ  ・・・（式４）
Ｋは係数であり、添え字は、ｈが水平方向の歪、ｖが垂直方向の歪を示し、Ｈが水平方向の荷重によるものであること、Ｖが垂直方向の荷重によるものであることを示している。例えば、εｈＨは水平方向の荷重を掛けた際の水平方向の歪を示している。
【００３６】
準備工程の実測から得られる歪には、水平方向の歪εｈと垂直方向の歪εｖがあり、この２つの歪成分は、被計測対象物１２ａに対して水平方向に荷重を掛けた場合及び被計測対象物１２ａに対して垂直方向に荷重を掛けた場合のいずれにも含まれると考え、以下の式５、式６を得る。
εｈ＝εｈＨ＋εｈＶ  ・・・（式５）
εｖ＝εｖＨ＋εｖＶ  ・・・（式６）
【００３７】
実測工程で、搬送ロール１２が鋼板から与えられる荷重をＰｒ、その荷重Ｐｒの水平方向成分をＰＨ、垂直方向成分をＰＶとすると、ＰＨ及びＰＶは、それぞれ以下の式７及び式８で表される。
【００３８】
【数１】
0005724845.tif 000002
【００３９】
そして、式７のＰＨ及び式８のＰＶを以下の式９に代入して得られる式が関係式となる。
【００４０】
【数２】
0005724845.tif 000003
【００４１】
準備工程では、油圧ジャッキ２３が搬送ロール１２に対して安定的に荷重を掛けられるように油圧ジャッキ２３を支持する必要がある。本実施の形態においては、油圧ジャッキ２３を支持するため、治具（即ち、第１の治具２５及び第２の治具２６、図５、図７参照）を用いている。
以下、この治具について詳細に説明する。なお、関係式を導出しようとする搬送ロール１２を被計測対象物１２ａとし、他の搬送ロール１２と区別して説明する。
【００４２】
図５〜図７に示すように、荷重計測装置１０は、被計測対象物１２ａに垂直方向の荷重を掛ける際に用いる第１の治具２５と、被計測対象物１２ａに水平方向の荷重を掛ける際に用いる第２の治具２６を備えている。
第１、第２の治具２５、２６は共に熱間圧延ライン１１に設けられた搬送ロール１２に取付けられ、油圧ジャッキ２３を支持する。
第１の治具２５は、図５、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被計測対象物１２ａに当接する第１の荷重受具（荷重受具の一例）２７と、被計測対象物１２ａに近接した搬送ロール１２に固定される第１の反力受具（反力受具の一例）２８を有している。
【００４３】
被計測対象物１２ａ及び他の搬送ロール１２は、それぞれ鋼板が接触する円柱形ロール部２９を有している。
第１の荷重受具２７は、被計測対象物１２ａの円柱形ロール部２９の外周面に密着可能な形状に形成された曲面３０を備え、この曲面３０を被計測対象物１２ａの円柱形ロール部２９に当接して被計測対象物１２ａの円柱形ロール部２９の長手方向中央に載置される。
第１の荷重受具２７は、被計測対象物１２ａに載置された状態で、曲面３０の上方に配置される２つのジャッキ保持部３１を備え、各ジャッキ保持部３１に油圧ジャッキ２３が装着される。
第１の荷重受具２７が被計測対象物１２ａに載置された状態で、２つのジャッキ保持部３１は、平面視して、被計測対象物１２ａの軸心に沿って配置され、２つの油圧ジャッキ２３が円柱形ロール部２９の長手方向中央に安定的な荷重を掛けられるようにしている。
なお、ジャッキ保持部３１は、油圧ジャッキ２３に油を供給する給油管３２を配設可能な構造を備えている。
【００４４】
第１の反力受具２８は、油圧ジャッキ２３の反力が作用する押圧機支持材３３と、それぞれ複数のジョイント３４を用いて押圧機支持材３３に固定される板状の第１、第２のクランプ部材３５、３６を備えている。
押圧機支持材３３は、切欠き部３７（切欠き部Ａ）、切欠き部３８（切欠き部Ｂ）が形成され、複数のアイボルト３９が取付けられたＵ字状プレート４０を有している。第１のクランプ部材３５には切欠き部３７に対応する切欠き部４１（切欠き部Ｃ）が形成され、第２のクランプ部材３６には切欠き部３８に対応する切欠き部４２（切欠き部Ｄ）が形成されている。切欠き部３７、３８、４１、４２は全て半円状である。
【００４５】
切欠き部３７、４１によって円形の貫通孔を形成した状態で当接された第１のクランプ部材３５とＵ字状プレート４０に、複数のジョイント３４を接合させ、この複数のジョイント３４を第１のクランプ部材３５とＵ字状プレート４０に固定することによって、第１のクランプ部材３５とＵ字状プレート４０を結合することできる。ジョイント３４はねじ材４３を用いて第１のクランプ部材３５とＵ字状プレート４０に固定される。
また、第２のクランプ部材３６とＵ字状プレート４０も、第１のクランプ部材３５とＵ字状プレート４０と同様に、切欠き部３８、４２によって円形の貫通孔を形成した状態で複数のジョイント３４によって結合可能である。
本実施の形態では、ねじ材４３はリーマボルトとナットから構成されている。
【００４６】
第１の反力受具２８を被計測対象物１２ａに近接した搬送ロール１２に固定する手順は、以下の通りである。本実施の形態では、第１の反力受具２８が被計測対象物１２ａの両隣の搬送ロール１２に固定されているが、搬送ロール１２の配置ピッチを基準として、第１の反力受具を、被計測対象物１２ａから２ピッチあるいは３ピッチ離れた位置にある搬送ロールに固定されるように設計してもよい。
（１）被計測対象物１２ａの両隣の搬送ロール１２に切欠き部３７、３８をそれぞれ上方から当接させた状態でＵ字状プレート４０を保持する
（２）切欠き部３７が当接している搬送ロール１２に下方から切欠き部４１を当接させた状態で第１のクランプ部材３５を保持する
（３）複数のジョイント３４をＵ字状プレート４０及び第１のクランプ部材３５に接合させた状態で固定して、Ｕ字状プレート４０と第１のクランプ部材３５を結合する
（４）切欠き部３８が当接している搬送ロール１２に下方から切欠き部４２を当接させた状態で第２のクランプ部材３６を保持する
（５）複数のジョイント３４をＵ字状プレート４０及び第２のクランプ部材３６に接合させた状態で固定して、Ｕ字状プレート４０と第２のクランプ部材３６を結合する
【００４７】
また、第１の反力受具２８には、Ｕ字状プレート４０に固定されたジャッキ受部４４が設けられている。ジャッキ受部４４は、第１の反力受具２８を被計測対象物１２ａの両隣の搬送ロール１２に固定した状態で、被計測対象物１２ａに載置された第１の荷重受具２７の上方に位置し、第１の荷重受具２７を下方に押圧する油圧ジャッキ２３から上向きの反力を受ける。
第１の荷重受具２７に下向きの力を作用させ、第１の反力受具２８に上向きの力を作用させる油圧ジャッキ２３は、第１の荷重受具２７と第１の反力受具２８に挟まれた状態で保持される。
【００４８】
第２の治具２６は、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被計測対象物１２ａに当接する第２の荷重受具（荷重受具の一例）４５と、被計測対象物１２ａに近接した搬送ロール１２に固定される第２の反力受具（反力受具の一例）４６を有している。第２の荷重受具４５と第２の反力受具４６によって油圧ジャッキ２３を挟んだ状態で保持している。本実施の形態では、第２の反力受具４６は、被計測対象物１２ａの隣に配置された搬送ロール１２に固定されるが、搬送ロール１２の配置ピッチを基準として、第２の反力受具を、被計測対象物１２ａから２ピッチあるいは３ピッチ離れた位置にある搬送ロールに固定されるように設計することもできる。
また、第２の荷重受具４５は、第１の荷重受具２７と同じ形状を有しているので、１つの荷重受け具を第１の荷重受具と第２の荷重受具に兼用してもよい。
第２の荷重受具４５は、被計測対象物１２ａの円柱形ロール部２９の長手方向中央に位置し、２つの油圧ジャッキ２３からその円柱形ロール部２９に向かって横向き（水平方向）に押圧され被計測対象物１２ａに固定される。そして、第２の荷重受具４５は、被計測対象物１２ａと油圧ジャッキ２３によって左右から挟まれた状態となって、油圧ジャッキ２３から与えられる荷重を被計測対象物１２ａに伝える。
【００４９】
第２の反力受具４６は、被計測対象物１２ａと被計測対象物１２ａの隣に配置された搬送ロール１２に掛け渡される２本の横架ロッド４７と横架ロッド４７にねじ部材４８によって固定される板状のジャッキ支持材４９を備えている。
ジャッキ支持材４９は、垂直方向に配置されて横架ロッド４７に固定される。
ジャッキ支持材４９には、図８に示すように、２つの貫通孔５０が形成され、各貫通孔５０は、ジャッキ支持材４９を横架ロッド４７に固定した際に、第２の荷重受具４５を押圧する油圧ジャッキ２３と同じ高さに配置される。各油圧ジャッキ２３は、各貫通孔５０を挿通した状態となってジャッキ支持材４９によって支持される。
なお、ジャッキ支持材４９には、被計測対象物１２ａの隣に配置された搬送ロール１２の下方に一端部が配置され、他端部が被計測対象物１２ａの下方に配置された２本の補助ロッド５１がねじ部材４８によって固定されている。
【００５０】
また、第２の反力受具４６には、図７（Ａ）、（Ｂ）、図８に示すように、板状のジャッキ押え５２が設けられている。
ジャッキ押え５２は、被計測対象物１２ａの隣の搬送ロール１２とジャッキ支持材４９の間に設けられ、垂直方向に配置される。ジャッキ押え５２は上部が左右に突出しており、被計測対象物１２ａと被計測対象物１２ａの隣の搬送ロール１２に掛渡され間隔を有して配置された２本の横架ロッド４７に、この突出した部分を載せることによって、横架ロッド４７に支持された状態となる。
ジャッキ押え５２は、横架ロッド４７に支持された状態で、第２の荷重受具４５が油圧ジャッキ２３によって押圧される向きと反対方向に作用する反力を与えられて、被計測対象物１２ａの隣の搬送ロール１２に密着した状態で固定され、この反力を支持する。本実施の形態では、押圧機押え機構がジャッキ押え５２によって構成されている。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、油圧ジャッキの作動圧から被計測対象物に掛かる荷重を検出する代わりに、被計測対象物と油圧ジャッキの間にロードセルを設けて被計測対象物に掛かる荷重を検出してもよい。
また、押圧機には空圧ジャッキや水圧ジャッキを採用することもできる。
そして、準備工程において、第１の治具を介して被計測対象物に与えられる荷重と第２の治具を介して被計測対象物に与えられる荷重はそれぞれ上下方向及び横方向に限定されず、それぞれの荷重が作用する方向が異なっていればよい。
【実施例】
【００５２】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
被計測対象物１２ａに荷重を掛け、その際の被計測対象物１２ａを支持するチョック１３の歪と被計測対象物１２ａに掛かっていた荷重の関係を調べる実験を行った。
図９は、被計測対象物１２ａに対し下向きの荷重を掛けた際の実験結果を示し、図１０は、被計測対象物１２ａに対して水平方向の荷重を掛けた際の実験結果を示している。
【００５３】
図９のグラフ上に記されている三角の印は、熱間圧延ライン１１において、第１の治具２５を用いて油圧ジャッキ２３を支持し被計測対象物１２ａに荷重を掛けた第１の実施例の結果を示している。そして、図９のグラフ上で記されている四角の印は、熱間圧延ライン１１から被計測対象物１２ａと被計測対象物１２ａを支持するチョック１３を取外し、これを専用の設備に取付け、被計測対象物１２ａに荷重を掛けた第１の比較例の結果を示している。
図９のグラフより、第１の比較例は、第１の実施例に比べ、チョック１３の歪に対して算出される荷重が小さい値となり、これは、実際に被計測対象物１２ａに対して掛かっている荷重より小さいものであることが確認された。
【００５４】
また、図１０のグラフ上に記されている三角の印は、熱間圧延ライン１１において、第２の治具２６を用いて油圧ジャッキ２３を支持し被計測対象物１２ａに荷重を掛けた第２の実施例の結果を示している。そして、図１０のグラフ上で記されている四角の印は、第１の比較例と同一の環境下で、被計測対象物１２ａに水平方向の荷重を掛けた第２の比較例の結果を示している。
図１０のグラフより、第２の比較例は、第２の実施例に比べ、チョック１３の歪に対して算出される荷重が小さい値となり、これも、実際に被計測対象物１２ａに対して掛かっている荷重より小さいものであることが確認された。
【００５５】
この実験結果より、専用の設備を用いて求めたチョック１３の歪と被計測対象物１２ａに掛かる荷重の関係を採用すると、熱間圧延ライン１１で鋼板の衝突によって搬送ロール１２に掛かる荷重として実際より小さい値が計測されることが分かった。
従って、この計測された値を基にして搬送ロール１２に必要な強度を見積もると、強度が不十分となり、結果として、搬送ロール１２の折損が多発することになる。
これに対し、第１、第２の実施例から得られたチョック１３の歪と被計測対象物１２ａに掛かる荷重の関係から求めた関係式を採用した場合、専用の設備を用いて求めた関係式を用いる場合に比べて、搬送ロール１２の折損の発生率が低下することが、熱間圧延ライン１１の操業実績により確認された。
【符号の説明】
【００５６】
１０：荷重計測装置、１１：熱間圧延ライン、１２：搬送ロール、１２ａ：被計測対象物、１３：チョック、１４：加熱炉、１５：圧延機、１６：巻取機、１７：搬送テーブル、１８：ベースフレーム、１９：ロールネック部、２０、２１：歪センサ、２２：演算器、２３：油圧ジャッキ、２５：第１の治具、２６：第２の治具、２７：第１の荷重受具、２８：第１の反力受具、２９：円柱形ロール部、３０：曲面、３１：ジャッキ保持部、３２：給油管、３３：押圧機支持材、３４：ジョイント、３５：第１のクランプ部材、３６：第２のクランプ部材、３７、３８：切欠き部、３９：アイボルト、４０：Ｕ字状プレート、４１、４２：切欠き部、４３：ねじ材、４４：ジャッキ受部、４５：第２の荷重受具、４６：第２の反力受具、４７：横架ロッド、４８：ねじ部材、４９：ジャッキ支持材、５０：貫通孔、５１：補助ロッド、５２：ジャッキ押え
【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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