(57)【要約】【課題】圧延機間の鋼材のループ発生を確実且つ速やかに検出して作業者に負担を掛けずに知らせることができ、これを低コストで実現すること。【解決手段】線状又は棒状の鋼材２１を連続配設された複数の圧延機１０に通過させて圧延する圧延機間のループ検出装置を、金属板３０が一端に固定された検出棒１２と、近接スイッチ３２とを備えて構成する。検出棒１２は、一端部が支点として上下方向に回動自在に取付部材に取り付けられ、他端部が圧延機１０間の鋼材２１の上に鋼材２１の通過ラインと直交状態に配置される。金属板３０は、検出棒１２の支点よりも先端に固定される。近接スイッチ３２は、当該近接スイッチ３２と通常離れた位置に有る金属板３０が、検出棒１２の他端部の上昇で一定距離以内に接近した際にオンとなるように配設する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状又は棒状の材料を連続配設された複数の圧延機に通過させて圧延する圧延機間のループ検出装置において、
一端部がパスラインの側方に位置する取付部材に上下方向に回動自在に取り付けられ、他端部が通常状態においてパスラインの所定距離だけ上方に停止するように、パスラインと略直交状態に配置された検出棒と、
前記検出棒の前記支点よりも先端側に固定された金属部材と、
該金属部材に対して通常離れた位置に有り、当該金属部材が一定距離以内に接近した際にオンとなるように配設された近接スイッチと
を備えたことを特徴とする圧延機間のループ検出装置。
【請求項２】
前記近接スイッチのオン信号の入力時に点滅及び鳴動音を発生する警報手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧延機間のループ検出装置。
【請求項３】
前記近接スイッチのオン時に、当該近接スイッチオン用の前記金属部材が固定された前記検出棒よりも前段位置に配設された前記圧延機の圧延ロール回転速度を一定速度下げる制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧延機間のループ検出装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記前段位置に配置された圧延機が複数ある場合に、該前段位置に配列された全ての圧延ロールの回転速度を、一定比率で下げることを特徴とする請求項３に記載の圧延機間のループ検出装置。
【請求項５】
前記圧延機間に、前記金属部材が固定された検出棒を複数本配設し、これら検出棒毎に前記近接スイッチを組み合わせて配設したことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の圧延機間のループ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状又は棒状の鋼材（材料）を圧延する線棒工場の圧延ラインにおいて、連続配設された圧延機に鋼材を通過させて圧延する圧延機間のループ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
線棒工場の圧延ラインは、加熱炉の後工程として配備され、粗圧延ライン、中間圧延ライン、仕上圧延ラインをこの順で備えてなる。これら圧延ラインには、複数の圧延機が連続配設される。
このように連続的に配列された圧延機を通過させて圧延処理を行う場合、圧延機間の鋼材は無張力状態とされることが望ましい。この無張力状態が圧延側に崩れ、圧延機間で鋼材に圧縮力が付与されるようになった場合、圧延機間で鋼材が撓むループが発生し、適正な圧延が行えなくなったり、機械に支障を来たしたりする等のトラブルが生じることになる。このため、圧延機間の鋼材の無張力状態を確保するため、例えば圧延ロールの回転数（ロール回転数）を制御、調整する方法が適用されている。この方法の代表例として次の３つがある。
【０００３】
１つ目は、特許文献１のように、鋼材の断面積(径)が小さく、剛性の小さい鋼材が通過する圧延機間において、若干のループを発生させ、そのループ量を検出し、この検出量に応じてロール回転数を制御するループ制御方法がある。また、このループ制御を行う際に、特許文献２のようにループ高さを検出して行う方法もある。この際に、ループ高さをＨＭＰＤ(Hot Metal Position Detector)でより精度良く検出する方法もある。
【０００４】
２つ目は、鋼材の径が大きくループが発生しにくい圧延機間において、圧延ロール及びチョックに作用する圧延方向の力を、圧延機に特設したロードセルで直接検出してロール回転数を制御する直接張力検出法がある。
３つ目は、上記のロードセルからの荷重をモータ電流、電圧、回転数から圧延トルクを実測し、無張力時からのトルク変化分に応じて圧延機間の張力を演算してロール回転数を制御する間接的張力制御法がある。
【特許文献１】特開平１１−２５４０１６号公報
【特許文献２】特開平１０−５８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した特許文献１及び２のループ制御方法は、若干のループを発生させてループ量を検出する処理を行うが、中間圧延ラインのように、断面積(径)及び剛性が大きい鋼材の圧延を行う場合、圧延機間に若干のループを発生させるといったことが出来難いので、適用できないという問題がある。また、特許文献２の構成にＨＭＰＤを適用し、極僅かのループ高さをＨＭＰＤで高精度に測定することも考えられるが、この場合、ＨＭＰＤを用いるため、コスト高となる問題がある。
また、直接張力検出法や間接的張力制御法を適用した場合、一般的には作業者が圧延中の実測モータ電流値を確認しながら、無張力時のモータ電流値となるように手動でロール回転数を調整することになるが、そのロール回転数を自動制御する場合、コスト高となる問題がある。
【０００６】
低コストで実現する方法として、作業者が手動で張力調整を実施する方法があるが、この場合、鋼材の張力状態が圧延機の圧下調整、鋼種、材料温度、素材径変化に応じて変化するため、作業者は常にモータ電流値を実測表示したモニタ画面や圧延中の材料状態を監視する必要がある。この場合、作業者が実務中に常にモニタ画面で数値を監視するのは困難であり、監視ミスによってループの発生を見逃してしまうこともある。この場合、適正な圧延が行えなくなる等のトラブルが生じる。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、圧延機間の鋼材のループ発生を確実且つ速やかに検出して作業者に負担を掛けずに知らせることができ、これを低コストで実現することができる圧延機間のループ検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による圧延機間のループ検出装置は、線状又は棒状の材料を連続配設された複数の圧延機に通過させて圧延する圧延機間のループ検出装置において、一端部がパスラインの側方に位置する取付部材に上下方向に回動自在に取り付けられ、他端部が通常状態においてパスラインの所定距離だけ上方に停止するように、パスラインと略直交状態に配置された検出棒と、前記検出棒の前記支点よりも先端側に固定された金属部材と、該金属部材に対して通常離れた位置に有り、当該金属部材が一定距離以内に接近した際にオンとなるように配設された近接スイッチとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、材料が各圧延機で圧延されながら後段へ向かって通過している際に、ある圧延機間で材料が撓みループが発生した場合、検出棒のパスラインの上方に位置させた側の端部に材料が接触し、検出棒がそのループに応じて上方へ持ち上げられて回動する。そして、検出棒の支点よりも先端側に固定された金属部材が検出棒の回動と共に回動し、金属部材が近接スイッチに一定距離以内に接近すると近接スイッチがオンとなる。従って、一般的なスイッチのオン信号入力時に点滅及び鳴動音を発生する警報機に近接スイッチを電気的に接続してオン信号が入力されるようにすれば、圧延機間のループ発生を確実且つ速やかに検出して作業者に負担を掛けることなく容易に知らせることができる。また、先端に金属部材を固定した検出棒と、近接スイッチとを用いた簡単な構成で実現できるので、低コストで製作することができる。
【０００９】
また、本発明の請求項２による圧延機間のループ検出装置は、請求項１において、前記近接スイッチのオン信号の入力時に点滅及び鳴動音を発生する警報手段を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、圧延機間のループ発生を確実且つ速やかに検出して作業者に負担を掛けることなく容易に知らせることができる。
【００１０】
また、本発明の請求項３による圧延機間のループ検出装置は、請求項１または２において、前記近接スイッチのオン時に、当該近接スイッチオン用の前記金属部材が固定された前記検出棒よりも前段位置に配設された前記圧延機の圧延ロール回転速度を一定速度下げる制御手段を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ループ発生時の表示及び警報音によって作業者が即時気付かない状態にあっても、制御手段で、ループ発生位置よりも前段の圧延機の圧延ロール回転速度が一定速度さげられるので、ループを所定時間解消して対応することができる。また、制御手段は、既存の圧延機の圧延ロール回転速度制御装置に近接スイッチの信号を取り込み、この信号に応じて圧延ロール回転速度を制御するように改良するだけで実現可能となる。従って、低コストで実現することができる。
【００１１】
また、本発明の請求項４による圧延機間のループ検出装置は、請求項３において、前記制御手段は、前記前段位置に配置された圧延機が複数ある場合に、該前段位置に配列された全ての圧延ロールの回転速度を、一定比率で下げることを特徴とする。
この構成によれば、ループが発生した圧延機間よりも更に前段の圧延機間についても、ループを発生させることなく、前段圧延機を減速することができる。
また、本発明の請求項５による圧延機間のループ検出装置は、請求項１から４の何れか１項において、前記圧延機間に、前記金属部材が固定された検出棒を複数本配設し、これら検出棒毎に前記近接スイッチを組み合わせて配設したことを特徴とする。
この構成によれば、ループ検出精度を高くすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、圧延機間の鋼材のループ発生を確実且つ速やかに検出して作業者に負担を掛けずに知らせることができ、これを低コストで実現することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る圧延機間のループ検出装置を配設した線棒工場の中間圧延ラインの概略平面図である。
図１に示すように、本実施の形態のループ検出装置は、中間圧延ラインに所定間隔で配列された一対の圧延ロールを有して成る圧延機１０−１〜１０−６の間に配設された検出棒１２−１〜１２−５と、近接スイッチ１４−１〜１４−５とを備え、近接スイッチ１４−１〜１４−５は、パーソナルコンピュータ等の監視装置１６に配線接続されると共に、圧延ロール回転用のモータ１８−１〜１８−６の回転速度を可変制御する回転速度制御装置２０に配線接続されて構成されている。
【００１４】
但し、各圧延機１０−１〜１０−６は、回転軸を中心に回転する一対の圧延ロールを備え、一対の圧延ロールの回転軸が水平な床面に対して垂直に配設された状態で周回面が対向状態に配設されたタイプ（第１の圧延機とも称す）１０−１，１０−３，１０−５と、一対の圧延ロールの回転軸が水平に配設された状態で各周回面が対向状態に配設されたタイプ（第２の圧延機とも称す）１０−２，１０−４，１０−６とがある。
【００１５】
第１の圧延機１０−１，１０−３，１０−５と、第２の圧延機１０−２，１０−４，１０−６とは交互に配列される。各圧延機１０−１〜１０−６の間に、線状又は棒状の鋼材２１が通過するパスラインＬ（Ｌ１〜Ｌ５）を囲むように配置したトラフ（凹溝）２２−１〜２２−５が配設されている。
なお以降、複数の構成要素（例えば圧延機）に付した符号（１０−１〜１０−６）のうちハイフン（−）以下の符号を省略する場合もある。
【００１６】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）を参照してループ検出装置の詳細構成を説明する。但し、図２（ａ）はパスライン方向から見たループ検出装置の側面図、（ｂ）は（ａ）のパスラインＬと反対側から見た背面図、（ｃ）は（ａ）のパスラインＬ側から見た正面図である。
検出棒１２は、一端部がパスラインＬの側方に位置する取付部材２４に支点１２ａを旋回軸として上下方向に回動自在に取り付けられ、他端部１２ｂがその支点１２ａを中心に上下（垂直）方向に自在に移動するようになっており、この他端部が、圧延機間のトラフ２２の両側壁２２ａ，２２ｂに対向状態に形成されたスリット２６に挿入されている。更に説明すると、スリット２６は、検出棒１２の挿入時にパスラインＬと直交状態に交わるようにトラフ両側壁２２ａ，２２ｂに上端から下端付近まで形成されている。
【００１７】
また、検出棒１２は、通常運用状態では、他端部１２ｂがパスラインＬの所定距離ｘだけ上方に停止するように設定されている。即ち、トラフ２２内への挿入状態で当該検出棒１２の下方を鋼材２１が通過するように支持部材２８で水平状態に支持されている。一方、図２（ａ）に二点鎖線で示すように、鋼材２１のループ発生時には、このループの高さに応じて検出棒１２が上方に持ち上げられて傾斜状態となる。
【００１８】
また、検出棒１２の支点より先端側には扇形状の金属板３０が一体に取り付けられている。図２の例では、支点１２ａより後方側、即ち支点１２ａに対して他端部１２ｂとは反対方向の先端側に金属板３０が取り付けられている。
この金属板３０は、検出棒１２の上下動に応じて近接スイッチ１４の近傍を上下に通過するようになっており、検出棒１２が水平状態では近接スイッチ１４の上方に位置し、検出棒１２の他端が上方に持ち上がって傾斜状態となるに従い近接スイッチ１４に接近するように設定されている。なお、近接スイッチ１４は、固定部材３４で所定位置に固定されている。
【００１９】
この近接スイッチ１４は、静電容量形であり金属板３０が一定距離以内に接近すると静電容量の変化でオンとなる。従って、検出棒１２が水平状態で金属板３０が上方に離れている状態ではオフとなっており、検出棒１２がループ発生時に傾斜状態となって一定距離以内に接近した際にオンとなる。
このように検出棒１２が所定角度斜めになると近接スイッチ１４がオンとなるので、検出棒１２は、圧延機１０間のループ発生時に最もループ高さが高くなり易い位置に設置する必要がある。
【００２０】
例えば図３に示すように、発生したループ２１ａの高さが最も高くなる位置Ｙ１から離れた位置に検出棒１２を設置した場合、ループ２１ａの発生が適正に検出できない。そこで、図４に示すように、ループ２１ａの高さが最も高くなる位置Ｙ１に検出棒１２を設置する。この設置は、試験運転や実際のループ発生頻度などに応じて行う。
監視装置１６は、各圧延機１０間に配設されている近接スイッチ１４のオン／オフに応じて、各圧延機１０間のループ発生の有無を表示すると共に、ループ発生時に警報音を発生するものである。
【００２１】
回転速度制御装置２０は、圧延機１０の一対の圧延ロールを回転させるモータ１８の回転速度を制御するものであり、近接スイッチ１４がオンとなってループ発生を検出した際に、このループよりも前段（上流）の圧延機１０の圧延ロールの回転数が一定速度下がるように該当モータ１８の回転速度を下げる制御を行うものである。また、ループよりも前段の圧延機１０が複数ある場合、一定比率で前段の複数圧延機の回転数を下げるように制御される。
【００２２】
このような構成のループ検出装置を用いた中間圧延ラインにおける鋼材２１のループ発生の検出動作を説明する。
中間圧延ラインにおいて、鋼材２１が各圧延機１０−１〜１０−６で圧延されながらパスラインＬ（Ｌ１〜Ｌ５）に沿って上流から下流（後段）へ向かって通過し、所定形状に成形されているとする。この際に例えば、圧延機１０−１と圧延機１０−２との間で、鋼材２１が撓みループ２１ａが発生したとする。
【００２３】
この場合、まず、検出棒１２−１のスリット２６に挿入された先端部分１２ｂが、そのループ２１ａに応じて上方へ持ち上げられるので、支点１２ａの後方側に固定された金属板３０が下方に下がる。この下がる金属板３０が近接スイッチ１４に一定距離以内に接近すると近接スイッチ１４がオンとなる。
このオン信号は、回転速度制御装置２０及び監視装置１６の双方へ伝送される。これによって、回転速度制御装置２０の制御によって、発生ループ２１ａよりも前段（上流）の圧延機１０−１の圧延ロールを回転駆動するモータ１８の回転速度が一定速度下げられる。
【００２４】
また、ループ発生位置よりも前段の圧延機が複数ある場合、前段の圧延機の回転数は一定比率で減速される。例えば、図１において、ループが圧延機１０−３と圧延機１０−４との間で発生した場合、前段の圧延機は１０−１，１０−２，１０−３である。１０−３のみの回転数を一定速度だけ下げると、圧延機１０−２と圧延機１０−３との間でループが発生することとなるので、これを回避するためには、前段の全ての圧延機について一定比率でその回転数を下げる必要がある。
【００２５】
圧延機１０−３と圧延機１０−４との間でループが発生した場合には、圧延機１０−１，１０−２，１０−３の回転数を一定比率で下げる。即ち、それまでのそれぞれの回転数に対して一定比率α％だけ減速するように制御を行うことで、圧延機１０−１と圧延機１０−２との間、圧延機１０−２と圧延機１０−３との間で新たにループを発生させることなく、圧延機１０−３と圧延機１０−４との間に発生したループを消失させることが可能となる。
【００２６】
また、監視装置１６では、圧延機１０−１と１０−２間にループ２１ａが発生したことが表示され、また、ループ発生時の警報音が鳴動される。
このように本実施の形態の圧延機間のループ検出装置によれば、圧延機１０間の鋼材２１のループ発生を確実且つ速やかに検出して、作業者に負担を掛けることなく容易に知らせることができる。
また、主として検出棒１２と近接スイッチ１４とを用いた簡単な構成で実現でき、監視装置１６は既存のパソコンを流用し、回転速度制御装置２０は、既存のモータ１８の回転速度制御装置に近接スイッチ１４の信号を取り込み、この信号に応じてモータ１８の回転速度を制御するように改良するだけで実現可能となる。従って、低コストで実現することができる。
【００２７】
なお、上述の実施の形態においては、近接スイッチのオン信号は、回転速度制御装置２０と監視装置１６の双方へ伝送されるようにして、ループ発生を検知した時には自動で、前段圧延機の回転数を下げるようにしているが、近接スイッチのオン信号を監視装置１６へのみ伝送するようにし、ループ発生時の警報音にもとづいて作業者が別途回転速度制御装置２０を作動させるようにしてもよい。但し、自動で前段圧延機の回転数を下げるようにした方が、監視装置１６から作業者が一時的に離れており、ループ発生時の表示及び警報音によって作業者が即時気付かない状態にあっても、ループ発生の前段の圧延機１０のロール回転速度が一定速度さげられるので、ループを所定時間解消して対応することができる。
【００２８】
この他、近接スイッチ１４のオン信号で点滅及び鳴動音を発生する警報機を、中間圧延ラインの鋼材２１が通過する付近に１箇所〜複数箇所配備することで、作業者に知らせるようにしてもよい。
また、前後の圧延機１０の間に検出棒１２を２本以上設置する構成としてもよい。この場合、ループ検出精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧延機間のループ検出装置を配設した線棒工場の中間圧延ラインの概略平面図である。
【図２】本実施の形態の圧延機間のループ検出装置の詳細構成を示し、（ａ）はパスラインに配設されたループ検出装置の側面図、（ｂ）は（ａ）の背面図、（ｃ）は（ａ）のパスライン側から見た正面図である。
【図３】圧延機間でのループ発生が適正に検出できない場合の例を示した図である。
【図４】圧延機間でのループ発生が適正検出できる場合の例を示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０−１〜１０−６  圧延機
１２−１〜１２−５  検出棒
１４−１〜１４−５  近接スイッチ
１６  監視装置
１８−１〜１８−６  モータ
２０  回転速度制御装置
２１  鋼材
２２−１〜２２−５  トラフ
２２ａ，２２ｂ  トラフの側壁
２４  取付部材
２６  スリット
２８  支持部材
３０  金属板
３４  固定部材
Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）  パスライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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