(57)【要約】【課題】チャタマークの発生を容易に検出できるようにする。【解決手段】ロール３２と軸３１との間にラジアル荷重負荷用軸受３３とスラスト荷重負荷用軸受３４を配置し、前記両軸受３３，３４よりも軸方向外側に前記ロール３２と前記軸３１との間の軸受空間を閉じる接触又は非接触のシール部３５を配置したテンションレベラ装置用バックアップロールにおいて、前記軸３１に対する前記ロール３２の回転速度を検出できる回転速度検出手段４０を備えた構成とした。バックアップロール３０に回転速度検出手段４０を備えたことにより、軸３１に対するロール３２の回転速度を検出することができ、その回転速度の変動に基づいて、チャタマークの発生を容易に検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール（３２）と軸（３１）との間にラジアル荷重負荷用軸受（３３）とスラスト荷重負荷用軸受（３４）を配置し、前記両軸受（３３，３４）よりも軸方向外側に前記ロール（３２）と前記軸（３１）との間の軸受空間を閉じる接触又は非接触のシール部（３５）を配置したテンションレベラ装置用バックアップロールにおいて、
前記軸（３１）に対する前記ロール（３２）の回転速度を検出できる回転速度検出手段（４０）を備えたことを特徴とするテンションレベラ装置用バックアップロール。
【請求項２】
前記回転速度検出手段（４０）は、前記ロール（３２）と前記軸（３１）との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載のテンションレベラ装置用バックアップロール。
【請求項３】
前記ラジアル荷重負荷用軸受（３３）は軸方向に沿って２箇所に設けられ、前記回転速度検出手段（４０）は、一方の前記ラジアル荷重負荷用軸受（３３）と前記シール部（３５）との間に設けられることを特徴とする請求項２に記載のテンションレベラ装置用バックアップロール。
【請求項４】
前記スラスト荷重負荷用軸受（３４）は前記ロール（３２）の軸方向端部に配置され、前記回転速度検出手段（４０）は、前記スラスト荷重負荷用軸受（３４）に一体に取付けられていることを特徴とする請求項２に記載のテンションレベラ装置用バックアップロール。
【請求項５】
前記ロール（３２）と前記軸（３１）の間に補助駆動装置（６０）を内蔵し、前記補助駆動装置（６０）は、前記軸（３１）に対する前記ロール（３２）の回転速度が低下した際にその低下を補うように前記ロール（３２）に駆動力を付与することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のテンションレベラ装置用バックアップロール。
【請求項６】
金属板（２）に直接接触するワークロール（２３）と、そのワークロール（２３）を支える中間ロール（２２）と、その中間ロール（２２）を支えるバックアップロール（３０）と、前記金属板（２）を搬送方向に移動させるための駆動ロール（１１）とを備え、前記バックアップロール（３０）に請求項１乃至５のいずれか一つのテンションレベラ装置用バックアップロールを用い、前記バックアップロール（３０）が備える前記回転速度検出手段（４０）からの速度情報に基づいて、前記金属板（２）へのチャタマークの発生を検出するチャタマーク検出手段（５１）を備えることを特徴とするテンションレベラ装置。
【請求項７】
前記チャタマーク検出手段（５１）によるチャタマークの発生の検出があった際に、前記金属板（２）の搬送速度を調整する搬送速度制御手段（５２）を備えることを特徴とする請求項６に記載のテンションレベラ装置。
【請求項８】
前記チャタマーク検出手段（５１）によるチャタマークの発生の検出は、前記回転速度検出手段（４０）からの速度情報に基づく前記ロールの単位時間当たりの回転数が、所定の閾値を超える変動を生じるか否かにより行われることを特徴とする請求項６又は７に記載のテンションレベラ装置。
【請求項９】
前記チャタマーク検出手段（５１）によるチャタマークの発生の検出は、前記回転速度検出手段（４０）からの速度情報に基づく前記ロール（３２）の単位時間当たりの回転数と、前記金属板（２）の搬送速度に基づく理論上の前記ロール（３２）の単位時間当たりの回転数との差が、所定の閾値を超えるか否かにより行われることを特徴とする請求項６又は７に記載のテンションレベラ装置。
【請求項１０】
前記ロール（３２）と前記軸（３１）の間に補助駆動装置（６０）を内蔵しており、前記チャタマーク検出手段（５１）によるチャタマークの発生の検出があった際に、前記軸（３１）に対する前記ロール（３２）の回転速度の低下を補うために、前記ロール（３２）に駆動力を付与するよう前記補助駆動装置（６０）を制御する補助駆動装置制御手段（５３）を備えることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一つに記載のテンションレベラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、テンションレベラ装置に用いられるテンションレベラ装置用バックアップロール、そのテンションレベラ装置用バックアップロールを用いたテンションレベラ装置、及び、そのテンションレベラ装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼材製造設備等において、金属板や金属帯の形状不良（例えば、波うちや反り）を矯正するために、テンションレベラ装置が用いられる。このテンションレベラ装置は、圧延加工の最終工程、あるいは、圧延加工後に用いられ、例えば、それ単独で用いられたり、鍍金設備やコーティング設備、せん断設備やコイル準備ライン等の各種装置中に組み込まれる場合もある。
【０００３】
テンションレベラ装置１の構成は、例えば、図１２に示すように、金属板や金属帯等の板状の金属材料（以下、総称して「金属板２」と称する。）に、その板面に沿って一方向への引張力を加える引張力付与手段１０と、その引張力が加えられた部位に、板厚方向への圧縮力を加える圧縮力付与手段２０とを備える。
【０００４】
また、この図１２の例において、複数の駆動ロール１１を備えた駆動部１２が、前記引張方向に沿って２箇所設けられている。それぞれの駆動部１２において、近接する駆動ロール１１，１１間に金属板２が巻回されて、駆動力によって回転する各駆動ロール１１，１１との摩擦によって、金属板２に引張力が付与されて引張力付与手段１０として機能する。また、金属板２には、同時に搬送方向へ進行（移動）する力が付与されている。
【０００５】
また、圧縮力付与手段２０は、金属板２の板面に直接当接するワークロール２３と、そのワークロール２３に当接する中間ロール２２、その中間ロール２２に当接するバックアップロール２１等を有するロール群２０ａを複数備える。ワークロール２３、中間ロール２２は、その軸心周りに回転自在であり、バックアップロール２１は、それぞれ中心に配置された軸に対して外輪が回転自在で、軸は不動のフレームに対して固定されるか、あるいは、軸方向及び周方向一定の範囲から逸脱しないようにその移動が規制されている。
【０００６】
この例の各ロール群２０ａにおいて、図１３に示すように、ワークロール２３及び中間ロール２２は、金属板２の幅方向（前記搬送方向に直交する方向）に対して連続する１本のロールで構成されている。なお、１箇所のロール群２０ａにつき、ワークロール２３は１本のみ、中間ロール２２は２本並列して配置されている。
また、バックアップロール２１は、そのバックアップロール２１の撓みによる軸方向への荷重の不均一を防止するため、それぞれ、金属板２の幅方向に対して複数本に分割されて、それらの軸心が一直線上に位置するように配置されている。また、前記搬送方向に対しては、バックアップロール２１は３列が並列するように配置されて、隣り合う列のバックアップロール２１の分割されたロール同士がいわゆる千鳥配置とされている。
【０００７】
これらのロール群２０ａが、金属板２を挟んで上下にそれぞれ配置されて、その金属板２に対して板厚方向の圧縮力を付与している。ワークロール２３及び中間ロール２２は、金属板２の移動に伴って回転し、バックアップロール２１が、そのラジアル方向への荷重を分担する。
【０００８】
また、圧縮力付与手段２０の周辺には、必要に応じて、駆動部１２とは別に、金属板２に対して搬送方向へ移動する力を付与するための駆動ロールや、その移動のガイドと圧縮力を支持するための従動ロール等も備えられている（図１２中の符号２０ｂ参照）。
【０００９】
これらのテンションレベラ装置１は、引張力付与手段１０や圧縮力付与手段２０等によって、金属板２の繰り返しの曲げ、曲げ戻し変形を与えて板面の不均一な歪みを除去することで、その矯正を行っている。このとき、ラジアル荷重を分担するバックアップロール２１は、金属板２の圧縮時に、ワークロール２３及び中間ロール２２から伝達される圧縮力を支持し、その金属板２の矯正精度に重要な影響を与えている。
【００１０】
ところで、このようなテンションレベラ装置１を用いた矯正を行った際、チャタマークと呼ばれる微小な縞模様が発生する場合がある。チャタマークは、金属板２の幅方向（前記搬送方向に直交する方向）に発生する板厚変動に起因する縞模様と定義される品質不良現象である。この縞模様は、例えば、１μｍ以下といった微小な板厚変動であり、金属板２の幅方向に向かって直線状に形成される傾向がある。
【００１１】
特許文献１では、その板厚変動に起因する縞模様に関し、金属板に作用する張力や、搬送方向に並列する支持ロール間の距離を可変とすることで、板厚変動を押さえる手法が提案されている。また、特許文献２では、圧延速度信号からチャタリング現象を検出する方法が、特許文献３では、テンションレベラ装置の搬送方向前後いずれかに振動減衰装置を備える手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−６６７２４号公報
【特許文献２】特公昭５４−３８９１２号公報
【特許文献３】特開昭５９−２１８２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、チャタマークの発生原因については解明されていない点が多い。従来から、チャタマークの効果的な防止対策はないとされており、圧延速度が高速化されている現在、上記方法ではチャタマークを防止することができていないのが現状である。
また、チャタマークは、画像処理等による自動検査では検出し難い微小な板厚変動であるため、通常は熟練した作業者の目視によってその検査が行われている。
【００１４】
ところで、バックアップロール軸受２７の従動トルクの低減が、チャタマークの防止に寄与できるとも考えられる。従動トルクを低減すると、トルクの変動幅が小さくなると考えられるからである。なお、バックアップロール軸受２７は、ラジアル荷重とスラスト荷重を負荷するために、例えば、図１４に示すように、バックアップロール２１の軸２４とロール（外輪）２５との間に配置される。また、ロール２５の軸方向端部には、接触又は非接触のシール部２６が設けられる。
【００１５】
しかし、従動トルク低減のため、仮に、トルクを支配するシール部２６のトルクを下げると、リップ部締め代低下によりシール性能が低下するという問題が発生する。また、従動トルク低減のため、仮に、転がり軸受部のグリース攪拌抵抗を下げると、グリース量の減少により寿命が低下するなどの問題が発生する。このため、チャタマーク発生を防止するバックアップロールの仕様は、確立されていない。
【００１６】
以上のように、バックアップロールの回転トルク自体の低減には、シール性や寿命・剛性の特性のため限界があり、チャタマークを完全に防止できるバックアップロールの仕様は、現在のところ提案されていない。また、設備改善や圧延速度信号の検出による手法では、チャタマークを完全に防止することはできない。圧延速度の高速化が求められている現状では、高速圧延の状況下でチャタマークが発生すると、大量の不良品が製造され生産効率が著しく低下する。また、チャタマークの発生の確認は、生産後目視でしか確認ができないため、その検査に多大な労力が必要となっている。
【００１７】
そこで、この発明は、チャタマークの発生を容易に検出できるようにし、さらには、その発生を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、この発明は、ロールと軸との間にラジアル荷重負荷用軸受とスラスト荷重負荷用軸受を配置し、前記両軸受よりも軸方向外側に前記ロールと前記軸との間の軸受空間を閉じる接触又は非接触のシール部を配置したテンションレベラ装置用バックアップロールにおいて、前記軸に対する前記ロールの回転速度を検出できる回転速度検出手段を備えたことを特徴とするテンションレベラ装置用バックアップロールの構成を採用した。
【００１９】
すなわち、テンションレベラ装置において、金属板にチャタマークが発生した場合、チャタマーク発生の原因は、金属板と直接接触するワークロールの回転変動を支配する、バックアップロール軸受のステックスリップや回転むらであることを、今回新たに見いだした。軸に対するロールのステックスリップや回転むらの発生が、チャタマークに起因していると考えられる。
そこで、この発明では、バックアップロールに回転速度検出手段を備えることにより、軸に対するロール（従動外輪）の回転速度を検出することとしたのである。回転速度が検出できれば、その回転速度の変動に基づいて、チャタマークの発生を検出することができる。チャタマークが発生した際、金属板とその金属板と直接接触するロールとの間には滑りが生じていると考えられ、その滑りによって、バックアップロールに回転速度の変動（前記ステックスリップや前記回転むら）が生じているからである。このような回転速度検出手段を、金属板と直接接触するロールに設けるのではなく、ラジアル荷重を分担するバックアップロールに設けた点が、この発明の特徴点である。一般的なテンションレベラ装置において、バックアップロールは他のロール、すなわち、金属板と直接接触するワークロールや、そのワークロールに接触する中間ロールから伝達される圧縮力を支持し、金属板の矯正精度に重要な影響を与えているからである。
【００２０】
回転速度の変動に基づいて、チャタマークの発生を検出するには、例えば、前記回転速度検出手段からの速度情報に基づく前記ロールの回転速度、すなわち、単位時間当たりの回転数が、所定の閾値を超える変動を生じるか否かにより行うことができる。あるいは、前記回転速度検出手段からの速度情報に基づく前記ロールの単位時間当たりの回転数と、前記金属板の搬送速度に基づく理論上の前記ロールの単位時間当たりの回転数との差が、所定の閾値を超えるか否かにより行うことができる。
【００２１】
すなわち、チャタマークの発生の検出は、回転速度検出手段からの回転速度に関わる速度情報を演算処理することにより行うこともできるし、あるいは、回転速度検出手段からの回転速度の情報に加え、圧延速度等の金属板の搬送速度の情報を演算処理することにより判定することもできる。
その判定結果より、完成品の目視確認が必要であるということを示すアラームや、圧延速度や搬送速度を低下させる指令を、そのテンションレベラ装置自身や、圧延装置システム等周囲のシステムにフィードバックさせることができる。
【００２２】
これらの各構成において、前記回転速度検出手段はバックアップロールの内外任意の位置に設けることができるが、例えば、この回転速度検出手段を、前記ロールと前記軸との間に設けることができる。
【００２３】
ロールと軸とを支持するラジアル荷重負荷用軸受が軸方向に沿って２箇所に設けられている場合においては、前記回転速度検出手段は、例えば、一方の前記ラジアル荷重負荷用軸受と前記シール部との間に設けることができる。あるいは、その２箇所の前記ラジアル荷重負荷用軸受の間に設けることもできる。
また、従来から使用されているバックアップロールでは、軸方向に沿って２箇所にニードル軸受等のラジアル荷重負荷用軸受が設けられ、さらに、その軸方向両側（外側）に、それぞれ玉軸受等のスラスト荷重負荷用軸受が設けられている例が多い。テンションレベラ装置用バックアップロールでは、作用するスラスト荷重が非常に小さいので、軸方向両側のスラスト荷重負荷用軸受のうち一方を省略して、そのスペースに、回転速度検出手段を設けることも可能である。
【００２４】
また、前記スラスト荷重負荷用軸受が、前記ロールの軸方向端部に配置される場合には、前記回転速度検出手段は、前記スラスト荷重負荷用軸受に一体に取付けられている構成を採用することができる。スラスト荷重負荷用軸受に回転速度検出手段が一体に取付けられていれば、バックアップロールへの組み込みが容易である。
【００２５】
これらの各構成において、前記ロールと前記軸の間に補助駆動装置を内蔵し、前記補助駆動装置は、前記軸に対する前記ロールの回転速度が低下した際にその低下を補うように前記ロールに駆動力を付与する構成を採用することができる。この補助駆動装置としてはモータ、特に、ロールと軸の間の空間に配置可能な筒状のビルトインモータとすることが望ましい。
【００２６】
補助駆動装置を内蔵したことにより、チャタマークの発生の検出があった際、例えば、ロールの実回転速度や実回転数に予め定めた閾値を超える変動（低下）が生じた場合、あるいは、ロールの実回転数が金属板の搬送速度に基づく理論回転数に対して、予め定めた閾値を超える遅れを生じた場合等に、その変動や遅れを補正するフィードバックを、補助駆動装置に指令して、バックアップロールのロールに補助的な駆動力を与えることができる。これにより、さらなるチャタマークの発生を予防することができる。
【００２７】
なお、回転速度検出手段としては、軸に対するロールの回転速度、すなわち、単位時間当たりの回転数を検出できる機能を有する一般的な回転センサを採用することができる。
例えば、回転側となるロールに、磁気式または光学式エンコーダを設け、非回転（固定）側となる軸には、磁気信号または光学信号を感知するセンサ素子を取り付けた構造とすることができる。センサ素子に至るケーブルは、軸の中心に設けた挿通孔を通じて外部へ引き出すことができる。
【００２８】
磁気式エンコーダの場合、Ｎ極とＳ極とが交互に円環状に配置されたものが円筒状の芯金に嵌め込まれる。芯金を含めた磁気エンコーダは、中心軸回りの回転により固定側に配置された磁気センサ素子に周期的な磁気信号を感知させる。光学式エンコーダの場合、光をセンサ素子に向けて反射する部分と、センサ素子に向けて反射しない部分とが交互に配列されたものが用いられる。
【００２９】
また、回転速度検出手段として、軸に対するロールの回転を電気エネルギに変換する発電装置を備えたものを採用することもできる。この場合、その発電装置による発電量に基づいて回転速度を検出することができる。また、回転信号を、その発電装置によって自己発電した電力で発信する装置を取り付けることもできる。すなわち、回転センサを自己発電装置に変更し、回転数検出信号ではなく発電量変動により、回転むら等の回転の変動を演算により検出することができる。このとき、回転数信号等の速度情報の出力方法としては、有線方式により、又は、その自己発電を利用することにより、バックアップロールのいずれかの部品に無線発信装置を取付けて、その無線発信装置により、外部の制御システムに出力することができる。
【００３０】
また、これらの各構成からなるテンションレベラ装置用バックアップロールを用いたテンションレベラ装置として、以下の各構成を採用することができる。
【００３１】
すなわち、金属板に直接接触するワークロールと、そのワークロールを支える中間ロールと、その中間ロールを支えるバックアップロールと、前記金属板を搬送方向に移動させるための駆動ロールとを備え、前記バックアップロールには、上記各構成からなるテンションレベラ装置用バックアップロールを用い、前記バックアップロールが備える前記回転速度検出手段からの速度情報に基づいて、前記金属板へのチャタマークの発生を検出するチャタマーク検出手段を備えた構成である。
この構成では、チャタマークの発生を検出した際に、完成品の目視確認が必要であるということを示すアラームを発信することができる。
【００３２】
また、そのチャタマーク検出手段を備えた構成において、前記チャタマーク検出手段によるチャタマークの発生の検出があった際に、前記金属板の搬送速度を調整する搬送速度制御手段を備える構成を採用することができる。
この構成では、チャタマークの発生を検出した際に、完成品の目視確認が必要であるということを示すアラームに加え、圧延速度や搬送速度を低下させる指令を、そのテンションレベラ装置自身や、圧延装置システム等周囲のシステムにフィードバックさせることができる。例えば、圧延装置システムにテンションレベラ装置が組み込まれている場合には、そのテンションレベラ装置を含む圧延装置全体の圧延速度や、圧延装置の圧下量、テンションレベラ装置の圧下量の制御に使用することができる。
【００３３】
これらの各構成からなるテンションレベラ装置において、前記チャタマーク検出手段によるチャタマークの発生の検出は、例えば、前記回転速度検出手段からの速度情報に基づく前記ロールの単位時間当たりの回転数が、所定の閾値を超える変動を生じるか否かにより行うことができる。
【００３４】
あるいは、前記チャタマーク検出手段によるチャタマークの発生の検出は、前記回転速度検出手段からの速度情報に基づく前記ロールの単位時間当たりの回転数と、前記金属板の搬送速度に基づく理論上の前記ロールの単位時間当たりの回転数との差が、所定の閾値を超えるか否かにより行うことができる。ここで、搬送速度とは、テンションレベラ装置が備える駆動ロールによる金属板の理論上搬送速度とすることもできるし、圧延装置システムにテンションレベラ装置が組み込まれている場合には、その圧延装置システムの指令圧延速度やシステム内で検出される実圧延速度とすることができる。
【００３５】
また、このチャタマーク検出手段を備えたテンションレベラ装置には、補助駆動装置を内蔵することもできる。すなわち、前記ロールと前記軸の間に補助駆動装置を内蔵しておき、前記チャタマーク検出手段によるチャタマークの発生の検出があった際に、前記軸に対する前記ロールの回転速度の低下を補うために、前記ロールに駆動力を付与するよう前記補助駆動装置を制御する補助駆動装置制御手段を備えた構成とすることができる。
【００３６】
また、これらの各構成からなるテンションレベラ装置の制御方法として、以下の各構成を採用することができる。
【００３７】
すなわち、金属板に直接接触するワークロールと、そのワークロールを支える中間ロールと、その中間ロールを支えるバックアップロールと、前記金属板を搬送方向に移動させるための駆動ロールとを備え、前記バックアップロールには、上記各構成からなるテンションレベラ装置用バックアップロールを用い、前記バックアップロールが備える前記回転速度検出手段からの速度情報に基づいて、前記金属板へのチャタマークの発生を検出するチャタマーク検出手段を備え、チャタマーク検出手段がチャタマークの発生を検出した際に、完成品の目視確認が必要であるということを示すアラームを発信するテンションレベラ装置の制御方法である。
【００３８】
さらに、前記チャタマーク検出手段によるチャタマークの発生の検出があった際に、前記金属板の搬送速度を調整する搬送速度制御手段を備え、チャタマーク検出手段がチャタマークの発生を検出した際に、圧延速度や搬送速度を低下させる指令を、そのテンションレベラ装置自身や、圧延装置システム等周囲のシステムに発信するテンションレベラ装置の制御方法である。例えば、圧延装置システムにテンションレベラ装置が組み込まれている場合には、搬送速度制御手段は、そのテンションレベラ装置を含む圧延装置全体の圧延速度や圧下量の制御を行うことができる。
【００３９】
これらの各構成からなるテンションレベラ装置の制御方法において、前記チャタマーク検出手段によるチャタマークの発生の検出は、例えば、前記回転速度検出手段からの速度情報に基づく前記ロールの単位時間当たりの回転数が、所定の閾値を超える変動を生じるか否かを判定するという方法により行うことができる。
【００４０】
あるいは、前記チャタマーク検出手段によるチャタマークの発生の検出は、前記回転速度検出手段からの速度情報に基づく前記ロールの単位時間当たりの回転数と、前記金属板の搬送速度に基づく理論上の前記ロールの単位時間当たりの回転数との差が、所定の閾値を超えるか否かを判定するという方法により行うことができる。
【００４１】
また、このチャタマーク検出手段を備えたテンションレベラ装置が、補助駆動装置、補助駆動装置制御手段を備えている場合には、前記チャタマーク検出手段によるチャタマークの発生の検出があった際に、前記補助駆動装置制御手段が、前記軸に対する前記ロールの回転速度の低下を補うために、前記ロールに駆動力を付与するよう前記補助駆動装置を制御するテンションレベラ装置の制御方法を採用することができる。
【発明の効果】
【００４２】
この発明は、バックアップロールに回転速度検出手段を備えることにより、軸に対するロールの回転速度を検出することとしたので、チャタマークの発生を容易に検出でき、また、その発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の一実施形態を示すテンションレベラ装置用バックアップロールの断面図
【図２】テンションレベラ装置の作用を示す要部拡大図
【図３】テンションレベラ装置の構成を示す模式図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は駆動ロールの構成図
【図４】テンションレベラ装置のシステムを示すブロック図
【図５】他の実施形態を示すテンションレベラ装置用バックアップロールの断面図
【図６】さらに、他の実施形態を示すテンションレベラ装置用バックアップロールの断面図
【図７】テンションレベラ装置の制御方法を示すフロー図
【図８】テンションレベラ装置の制御方法を示すフロー図
【図９】テンションレベラ装置の制御方法を示すフロー図
【図１０】テンションレベラ装置の制御方法を示すフロー図
【図１１】テンションレベラ装置の制御方法を示すフロー図
【図１２】テンションレベラ装置の模式図
【図１３】図１２のテンションレベラ装置の一部を表す平面図
【図１４】従来のテンションレベラ装置用バックアップロールの断面図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態のテンションレベラ装置３は、図３に示すように、金属板２をその板面に沿って一方向への引張力を加える引張力付与手段１０と、その引張力が加えられた部位に、板厚方向への圧縮力を加える圧縮力付与手段２０とを備えている。
【００４５】
複数の駆動ロール１１を備えた駆動部１２が、前記引張方向に沿って２箇所設けられている。それぞれの駆動部１２において、近接する駆動ロール１１，１１間に金属板２が巻回されて、駆動力によって回転する各駆動ロール１１，１１との摩擦によって、金属板２に引張力が付与されて引張力付与手段１０として機能する。また、金属板２には、同時に搬送方向へ進行（移動）する力が付与されている。
【００４６】
圧縮力付与手段２０は、金属板２に直接接触するワークロール２３と、そのワークロール２３を支える中間ロール２２と、その中間ロール２２を支えるバックアップロール３０とを備える。また、圧縮力付与手段２０は、前記駆動部１２とは別に、金属板２を搬送方向に移動させるための駆動ロール２０ｂやその移動のガイドと圧縮力を支持するための従動ロール２０ｂを備えている。
【００４７】
バックアップロール３０の構成は、図１に示すように、ロール３２と軸３１との間にラジアル荷重負荷用軸受３３とスラスト荷重負荷用軸受３４が配置されている。
【００４８】
ラジアル荷重負荷用軸受３３は、ロール３２の軸方向中ほどに、その軸方向に沿って２箇所設けられている。この実施形態では、ラジアル荷重負荷用軸受３３として、ロール３２の内面と軸３１の外面との間の軸受空間に、周方向に沿って転動体として複数のニードル３３ａを配置し、そのニードル３３ａを保持器３３ｂで保持したニードル軸受３３を採用している。その保持器３３ｂの軸方向両側には、側板３６を介在させている。
【００４９】
スラスト荷重負荷用軸受３４は、ロール３２の軸方向一方の端部（図１で示す左側の端部）にのみ設けられている。この実施形態では、スラスト荷重負荷用軸受３４として、ロール３２の内面と軸３１の外面との間の軸受空間に、内輪３４ｂ及び外輪３４ｃと、周方向に沿って転動体として複数のボール３４ａを配置し、そのボール３４ａを保持器（図示せず）で保持した玉軸受３４を採用している。外輪３４ｃはロール３２の内面に圧入固定とされ、止め輪３４ｄによってその軸方向移動が規制されている。また、内輪３４ｂは軸３１の外面との間に隙間をもって配置されている。
【００５０】
また、この軸方向一方の端部側において、ラジアル荷重負荷用軸受３３及びスラスト荷重負荷用軸受３４よりも軸方向外側に、ロール３２と軸３１との間の軸受空間を閉じる接触式のシール部３５ａ及び非接触式のシール部３５ｂを配置している。
【００５１】
ロール３２の軸方向他方の端部（図１で示す右側の端部）には、フレームに対して回転不能に固定された軸３１に対するロール３２の回転速度を検出できる回転速度検出手段４０を備えている。この実施形態では、回転速度検出手段４０を、ロール３２と軸３１との間の空間のうち、ラジアル荷重負荷用軸受３３よりも軸方向外側に配置している。この配置箇所は、従来例で示した図１４の例において、スラスト荷重を負荷するための玉軸受を配置していた空間を活用したものである。このため、ロール３２や軸３１の基本構成は、従来例と同じものを採用できる。すなわち、バックアップロール３０に作用するスラスト荷重は非常に小さいので、軸方向両側のスラスト荷重負荷用軸受３４のうち一方を省略して、そのスペースに回転速度検出手段４０を設けることができる。
【００５２】
回転速度検出手段４０としては、この実施形態では、軸３１に対するロール３２の回転速度、すなわち、単位時間当たりの回転数を検出できる機能を有する一般的な回転センサを採用している。回転センサの構成は、回転側となるロール３２に磁気式のエンコーダ４１を固定し、止め輪４１ａによってその軸方向移動を規制している。
非回転（固定）側となる軸３１にはセンサケース４４が固定され、センサケース４４に磁気信号を感知するセンサ素子４２が取り付けられている。このセンサ素子４２には、磁気センサであるホール素子と、アナログ信号をデジタル信号に変換可能なＩＣとを一体化したホールＩＣを採用している。なお、センサ素子４２に至るケーブル４３は、軸３１に設けた挿通孔３１ａを通じて外部へ引き出されている。
【００５３】
また、この回転速度検出手段４０を設けた軸方向他方の端部側において、回転速度検出手段４０よりも軸方向外側に、ロール３２と軸３１との間の軸受空間を閉じる接触式のシール部３５ａ及び非接触式のシール部３５ｂを配置している。
【００５４】
図５は、他の実施形態を示し、回転速度検出手段４０の位置を、軸方向に並列する２つのラジアル荷重負荷用軸受３３の間としたものである。この構成によれば、スラスト荷重負荷用軸受３４は、ロール３２の軸方向両方の端部に設けることができる。
【００５５】
なお、これらの実施形態のように、スラスト荷重負荷用軸受３４が、ロール３２の軸方向端部に配置されている場合には、例えば、回転速度検出手段４０を、スラスト荷重負荷用軸受３４に一体に設けることも可能である。例えば、スラスト荷重負荷用軸受３４の外輪３４ｃにエンコーダ４１を、内輪３４ｂにセンサケース４４やセンサ素子４２を取付けることができる。
【００５６】
図６は、さらに他の実施形態を示し、ロール３２と軸３１の間に補助駆動装置６０として、筒状のビルトインモータを内蔵したものである。補助駆動装置６０は、軸３１に対するロール３２の回転速度が低下した際にその低下を補うようにロール３２に駆動力を付与するように動作する。ビルトインモータは、ロールと軸の間の空間において、ロール側に固定されたロータ６１と軸３１側に固定されたステータ６２とを備える。ステータ６２に至るケーブル６３は、軸３１に設けた挿通孔３１ｂを通じて外部へ引き出されている。
【００５７】
これらのテンションレベラ装置３を制御する制御システム５０の構成を図３及び図４に示す。
【００５８】
制御システム５０は、図４に示すように、バックアップロール３０が備える回転速度検出手段４０からの速度情報に基づいて、金属板２へのチャタマークの発生を検出するチャタマーク検出手段５１を備えている。
【００５９】
チャタマーク検出手段５１は、回転速度検出手段４０からの速度情報を受ける受信部５１ａと、その受信した速度情報を演算処理により解析する演算処理部５１ｂ、演算処理部５１ｂでの解析結果やその他の予め登録された情報及び外部から入力された情報に基づいてチャタマークの発生を検出する判定部５１ｃ、判定部５１ｃでの判定結果を外部へ出力する出力部５１ｄ、これらの各動作を制御する制御部５１ｅ、情報を記憶するメモリ５１ｆ、電源５１ｇ等を備える。
【００６０】
出力部５１ｄは、判定部５１ｃが、チャタマークの発生を検出した際に、完成品の目視確認が必要であるということを示すアラームを、警告灯の点灯や警告音の鳴動等で発信することができる。
【００６１】
また、制御システム５０は、チャタマーク検出手段５１によるチャタマークの発生の検出があった際に、金属板２の搬送速度を調整する搬送速度制御手段５２を備えている。搬送速度制御手段５２は、駆動部１２の駆動ロール１１を駆動しているモータ１３の回転動作を制御する。モータ１３の制御により、金属板２の搬送を開始したり停止したり、あるいは、その搬送速度を無段階で増減し、その速度を速くしたり遅くしたりすることができる。
【００６２】
なお、このテンションレベラ装置３が単体の工程として使用されるのではなく、圧延装置システムの工程の一部に組み込まれている場合には、チャタマーク検出手段５１は、その圧延装置システムの制御装置５４に、金属板２の搬送速度（圧延速度）を調整する指示を出すことができる。その指示により、金属板２の搬送（圧延）を開始したり停止したり、あるいは、その搬送速度（圧延速度）を無段階で増減し、その速度を速くしたり遅くしたりすることができる。
【００６３】
また、搬送速度制御手段５２は、そのモータ１３の単位時間当たりの回転数の情報を、チャタマーク検出手段５１の受信部５１ａに発信する。チャタマーク検出手段５１の演算処理部５１ｂでは、その情報に基づいて、金属板２の理論上の搬送速度を算出する。テンションレベラ装置３が圧延装置システムに組み込まれている場合には、その圧延装置システムの制御装置５４からの圧延速度の情報も、理論上の搬送速度の算出に利用することができる。
【００６４】
判定部５１ｃにおけるチャタマークの発生の検出は、例えば、回転速度検出手段４０からの速度情報に基づくロール３２の単位時間当たりの回転数が、所定の閾値を超える変動を生じるか否かにより行うことができる。所定の閾値は、扱われる金属板２の素材の種別や状態、板厚等の寸法、特に、矯正を行うべき波うちや反り等の状態等によって適宜決定される。
【００６５】
なお、この判定部５１ｃにおけるチャタマークの発生の検出は、前記の方法のほかに、例えば、回転速度検出手段４０からの速度情報に基づくロール３２の単位時間当たりの回転数と、金属板２の搬送速度に基づく理論上のロール３２の単位時間当たりの回転数との差が、所定の閾値を超えるか否かによっても行うことができる。所定の閾値は、扱われる金属板２の素材の種別や状態、板厚等の寸法、特に、矯正を行うべき波うちや反り等の状態等によって適宜決定される点は同様である（後述の各閾値も同じ）。
【００６６】
ここで、搬送速度とは、テンションレベラ装置３が備える駆動部１２の駆動ロール１１等による金属板２の理論上搬送速度とすることもできるし、圧延装置システムにテンションレベラ装置３が組み込まれている場合には、その圧延装置システムの制御装置５４からの指令圧延速度やその制御装置５４内で検出される実圧延速度とすることができる。金属板２の搬送速度に基づいて、ワークロール２３、中間ロール２２、バックアップロール３０の直径や外周長さ（円周方向長さ）に基づいて、演算処理部５１ｂが、理論上のロール３２の単位時間当たりの回転数を算出する。これらの算出に必要なデータは、予めメモリ５１ｆに記憶されている。
【００６７】
また、図６に示す補助駆動装置６０を内蔵した構成では、チャタマーク検出手段５１によるチャタマークの発生の検出があった際、例えば、前述のように、ロール３２の実回転速度に予め定めた閾値を超える変動（低下）が生じた場合、あるいは、ロール３２の実回転数が金属板２の搬送速度に基づく理論回転数に対して、予め定めた閾値を超える遅れを生じた場合等に、その変動や遅れを補正するフィードバックを、補助駆動装置６０に指令して、バックアップロール３０のロール３２に補助的な駆動力を与えることができる。これにより、ロール３２の回転速度は一定に、あるいは一定に近い状態に常に保たれ、さらなるチャタマークの発生を予防することができる。
【００６８】
ここで、補助駆動装置６０に対する指令は、チャタマーク検出手段５１の出力部５１ｄから、その補助駆動装置６０を制御する補助駆動装置制御手段５３を経て発信される。なお、バックアップロール３０が補助駆動装置６０を備えない場合は、図４に示すブロック図において、補助駆動装置６０や補助駆動装置制御手段５３は省略される。
【００６９】
以上のように、バックアップロール３０に回転速度検出手段４０を備えることにより、軸３１に対するロール３２の回転速度を検出することができ、回転速度の変動に基づいて、チャタマークの発生を検出することができる。
チャタマークが発生した際、金属板２とその金属板２と直接接触するワークロール２３との間には、滑りが生じていると考えられる。すなわち、図２で矢印ａで示す金属板２の搬送方向への定速での移動に対し、図中矢印ｂで示すワークロール２３の回転速度は通常は一定となるはずであるが、チャタマークが発生した際には、その滑りによって、ワークロール２３の回転速度が一瞬低下する。
【００７０】
このワークロール２３の回転速度の変動は、バックアップロール３０の軸３１に対するロール３２の回転速度の変動となってダイレクトに現れる。バックアップロール３０は、金属板２と直接接触するワークロール２３や、そのワークロール２３に接触する中間ロール２２から伝達される図２の矢印ｃ方向への圧縮力を支持し、金属板２の矯正精度に重要な影響を与えているからである。バックアップロール３０であれば、軸３１がフレームに支持されているので、ロール３２の回転速度を検出する手段を設けやすい。
【００７１】
これらの各構成からなるテンションレベラ装置３の制御方法を、図７乃至図１１のフロー図に基づいて説明する。なお、括弧内は、フロー図の記載に対応した説明である。
【００７２】
まず、図７のフロー図に示すテンションレベラ装置３の制御方法は、まず、図４の構成からなる制御システム５０において、電源５１ｇの入力電源をＯＮとする。バックアップロール３０の回転速度検出手段４０が、ロール３２の回転速度を検出する（回転センサによる回転数検出）とともに、その速度情報が出力信号となって、制御システム５０が備えるチャタマーク検出手段５１に発信される。
チャタマーク検出手段５１は、回転速度検出手段４０からの速度情報に関わる出力信号を受信部５１ａで受信する。演算処理部５１ｂは、その受信した速度情報を演算処理（回転数演算／単位時間）することにより、ロール３２の単位時間当たりの回転数を算出する。さらに、その回転数変動を演算により解析する（回転数変動演算）。
【００７３】
判定部５１ｃは、演算処理部５１ｂでの解析結果やその他の予めメモリ５１ｆに登録された情報に基づいて、チャタマークが発生したか否かを検出する。ここで、「チャタマークが発生した」という概念には、実際にチャタマークが発生していることに加え、「発生した可能性が高い状況になったかどうか」という概念も含まれる。
【００７４】
チャタマーク発生の検出は、演算処理部５１ｂでの解析結果、すなわち、ロール３２の単位時間当たりの回転数（以下、単に「回転数」と称する）が、予めメモリ５１ｆに登録された所定の閾値を超える変動を生じるか否かによって行われる。具体的には、ロール３２の回転数は、通常はほぼ一定の数値で保たれているので、その回転数を定常時回転数として、回転数に変動（通常は減少）を生じた際の変動時回転数の定常時回転数に対する比率（％）が、前記閾置（％）を超える大きな変動によるものであれば、「チャタマークが発生した」と判定される。
【００７５】
この判定部５１ｃでの判定結果は、チャタマークの発生がなければそのまま処理を終了し、「チャタマークが発生した」と判定された場合は、出力部５１ｄから、完成品の目視確認が必要であるということを示すアラームを、警告灯の点灯や警告音の鳴動等で発信する（アラーム出力）。これらの各動作は制御部５１ｅで制御され、その情報は適宜メモリ５１ｆで記憶される。
そして、例えば、圧延装置システムにテンションレベラ装置３が組み込まれている場合には、オペレータは、圧延装置システムの圧延速度、すなわち、金属板２の搬送速度を減速させたり、あるいは、その圧延工程における圧下量を抑える等の修正を行う（オペレータによる圧延速度・圧下量の修正）。テンションレベラ装置３が単独の装置として用いられる場合は、オペレータは、駆動部１２による金属板２の搬送速度を減速させる。オペレータは、ロール３２の回転が安定するのを、出力部５１ｄの数値情報で確認した後、もとの圧延速度や搬送速度、圧下量に復帰させることができる。
【００７６】
つぎに、図８のフロー図に示すテンションレベラ装置３の制御方法は、図７に示す制御方法との差異点を中心に説明すると、チャタマーク検出手段５１の判定部５１ｃによるチャタマークの発生の検出を、ロール３２の実回転数と、金属板２の搬送速度に基づく理論上の回転数との比較で行うようにしたものである。
【００７７】
ここで、搬送速度とは、圧延装置システムにテンションレベラ装置３が組み込まれている場合には、その圧延装置システムの制御装置５４からの指令圧延速度やその制御装置５４内で検出される実圧延速度とすることができる（指令圧延速度又は実圧延速度の検出）。また、これを、駆動部１２による金属板２の理論上搬送速度とすることもできる。
ロール３２の理論回転数は、その金属板２の搬送速度に基づいて、メモリ５１ｆに記憶されたワークロール２３、中間ロール２２、バックアップロール３０の直径等に基づいて、演算処理部５１ｂが算出する（ＢＵＲロール軸受外輪回転数の演算）。
その理論上回転数に対して、ロール３２に回転数の変動（通常は減少）を生じた際の変動時回転数の理論上回転数との差が、予めメモリ５１ｆに登録された閾置を超える大きな変動によるものであれば、「チャタマークが発生した」と判定される。その他の構成については、図７の制御方法と同様である。
【００７８】
つぎに、図９のフロー図に示すテンションレベラ装置３の制御方法は、チャタマーク検出手段５１によるチャタマークの発生の検出があった際に、金属板２の搬送速度を調整する搬送速度制御手段５２を備えた装置を用いたものである。
圧延装置システムにテンションレベラ装置３が組み込まれており、搬送速度制御手段５２は、そのテンションレベラ装置３を含む圧延装置全体の圧延速度や、圧延装置の圧下量、テンションレベラ装置３の圧下量の制御を行う。
【００７９】
判定部５１ｃでの判定の結果、チャタマークの発生がなければそのまま処理を終了し、「チャタマークが発生した」と判定された場合は、演算処理部５１ｂにおいて、チャタマークが発生しないための修正した圧延速度、あるいはその必要低減量を演算により算出する（修正圧延速度（低減量）の演算）。これらの各動作は制御部５１ｅで制御され、その情報は適宜メモリ５１ｆで記憶される。
【００８０】
そして、出力部５１ｄからその情報を受けた搬送速度制御手段５２は、圧延装置システムの圧延速度、すなわち、金属板２の搬送速度を減速させたり、あるいは、その圧延工程における圧下量を抑える等の修正指令を行う（圧延システムへの修正指令）。なお、テンションレベラ装置３が単独の装置として用いられる場合は、搬送速度制御手段５２は、駆動部１２による金属板２の搬送速度を減速させる指令を行う構成となる。また、その修正された搬送速度は、ロール３２の理論上回転数算出の基礎となる。搬送速度制御手段５２は、ロール３２の回転が安定すると判定部５１ｃが判断した後、もとの圧延速度や搬送速度、圧下量に復帰させる指令を行う。
【００８１】
図１０のフロー図に示すテンションレベラ装置３の制御方法は、回転速度検出手段４０として、回転センサに代えて、軸３１に対するロール３２の回転を電気エネルギーに変換する発電装置を備えたテンションレベラ装置３を用いるものである。すなわち、回転センサを自己発電装置に変更することで、回転数検出信号ではなく、発電量（例えば、電流値）の変動により、回転むらを演算により検出する。その他の部分の構成は、図９と同様である。
【００８２】
この制御方法では、ロール３２が回転して内蔵の発電装置による発電が行われると（内蔵発電装置による発電）、その発電量に関わる情報が、有線又は無線によりチャタマーク検出手段５１に発信される。受信部５１ａが受信した発電量に関わる情報の信号は、演算処理部５１ｂに送られ、その演算処理部５１ｂにおいて必要な演算が行われ、ロール３２の回転数が算出される。なお、その演算結果を用いたチャタマークの発生の検出、判定方法については、前述の各実施形態の通りであるので説明を省略する。
【００８３】
図１１のフロー図に示すテンションレベラ装置の制御方法は、図６で示すように、補助駆動装置６０としてビルトインモータを内蔵したバックアップロール３０を用いたテンションレベラ装置３によるものである。チャタマーク検出手段５１によるチャタマークの発生の検出があった際に、補助駆動装置６０はロール３２に補助的な駆動力を与え、その補助駆動装置６０の動作を、補助駆動装置制御手段５３によって制御するものである。
【００８４】
判定部５１ｃでの判定の結果、チャタマークの発生がなければそのまま処理を終了し、「チャタマークが発生した」と判定された場合は、演算処理部５１ｂにおいて、チャタマークが発生しないようにするために必要となる駆動力を演算により算出する（回転数差を補正する駆動力の演算）。これらの各動作は制御部５１ｅで制御され、その情報は適宜メモリ５１ｆで記憶される。
【００８５】
そして、出力部５１ｄから、必要な駆動力の情報を受けた搬送速度制御手段５２は、補助駆動装置６０を動作させる指令を行う（ＢＵＲユニット軸受内蔵ビルトインモータへの駆動指令）。その指令を受けて、補助駆動装置制御手段５２は、軸３１に対するロール３２の回転速度の低下を補うように、そのロール３２に駆動力を付与する（ビルトインモータによる外輪駆動補助）。すなわち、チャタマーク検出手段５１がチャタマーク発生の可能性がある回転むらを算出し、定常時回転数に対する回転の低下や理論回転数に対する遅れを補正する駆動力を演算により求めて、それを補助駆動装置６０に与えることで、ロール３２の回転数をコントロールし、チャタマークのさらなる発生を抑制する。
【符号の説明】
【００８６】
１，３  テンションレベラ装置
２  金属板
１０  引張力付与手段
１１  駆動ロール
１２  駆動部
２０  圧縮力付与手段
２０ａ  ロール群
２１  バックアップロール
２２  中間ロール
２３  ワークロール
２４  軸
２５  ロール（従動外輪）
２６  シール部
２７  バックアップロール軸受
２８  側板
３０  バックアップロール（テンションレベラ装置用バックアップロール）
３１  軸
３１ａ，３１ｂ  挿通孔
３２  ロール（従動外輪）
３３  ラジアル荷重負荷用軸受（ニードル軸受）
３４  スラスト荷重負荷用軸受（玉軸受）
３５，３５ａ，３５ｂ  シール部
３６  側板
４０  回転速度検出手段
４１  エンコーダ
４２  センサ素子
４３  ケーブル
４４  センサケース
５０  制御システム
５１  チャタマーク検出手段
５２  搬送速度制御手段
５３  補助駆動装置制御手段
５４  圧延装置システムの制御装置
６０  補助駆動装置（ビルトインモータ）
６１  ロータ
６２  ステータ
６３  ケーブル
【図１】
2013146749.tif 000003
【図２】
2013146749.tif 000004
【図３】
2013146749.tif 000005
【図４】
2013146749.tif 000006
【図５】
2013146749.tif 000007
【図６】
2013146749.tif 000008
【図７】
2013146749.tif 000009
【図８】
2013146749.tif 000010
【図９】
2013146749.tif 000011
【図１０】
2013146749.tif 000012
【図１１】
2013146749.tif 000013
【図１２】
2013146749.tif 000014
【図１３】
2013146749.tif 000015
【図１４】
2013146749.tif 000016