(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅圧下プレス用スラブ押えロールの端面に周方向に一定の間隔を隔てて設けられた溝と、該溝に流体を噴射するノズルと、該ノズルより上流側の流体圧を検出する圧力センサーと、該圧力センサーによる圧力変動からロールの回転停止を検出する検出演算器とを備えたことを特徴とする幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置。
【請求項２】
前記ノズルは、流体圧によりロール端面に向けて突出するノズルピストンを有し、該ノズルピストンは、ロール端面と平行な突出端面と、該突出端面に流体を噴射するノズル孔とを備え、これにより、供給される流体圧によってノズルの突出端面がロール端面に押付けられ、その間に薄い流体膜の流れができて圧力がバランスする、ことを特徴とする請求項１に記載の幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置。
【請求項３】
前記検出演算器は、一定時間内の流体圧の最大値と最小値を検出し、検出した最大値と最小値の差を演算し、この差を所定の設定圧と比較して、設定圧より小さいときにロールの回転停止を検出する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラブを幅圧下する幅圧下プレスに係わり、更に詳しくは、幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延ラインには幅圧下プレス（又はサイジングプレスという）が設けられ、スラブを板幅方向に押圧し幅方向を整形した後、粗圧延及び仕上圧延が行われる。スラブの厚さは２００〜２５０ｍｍ程度であるが板幅は２０００ｍｍ前後あるため、板幅方向に押圧すると座屈して上下方向に撓み易い。
【０００３】
この座屈を防止するため、特開平１−３１７６０３号公報及び特開平２−５２１０５号公報には、幅圧下用金型の長さ方向（スラブ移動方向）にわたり複数の上下から押圧するロール（スラブ押えロール）を設け座屈を防止する方法が示されている。
【０００４】
図７は、上記公報に示されたスラブ押えロールの配置図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。スラブ１は幅圧下金型２を通過する際、幅圧下金型２により板幅方向に押圧され、上下方向に撓む座屈が発生しやすくなる。これを防止するために幅圧下金型２のスラブ移動方向に複数の上下ロール３を設けている。なおロール３は、１つまたは２つの場合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した幅圧下プレスでは、幅圧下時に材料（スラブ）の進み具合を観測するには環境の悪さや衝撃などの問題から装置に直接電気センサーを取り付けることができず、テレビモニターで作業員が直接監視する方法が従来用いられていた。しかしテレビモニターを用いたこの方法では、作業員が常に監視する必要があり、またそこで得られた材料位置などの情報を制御装置に自動では入力することができないので、システムの自動化に対し大きな障害となっていた。
【０００６】
すなわち、幅圧下プレスでは前後のフィードローラの回転によりスラブを移動させるが、スラブはフィードローラ上に載っているだけなため、フィードローラが回転していてもスラブが移動しないことがある。特に、幅圧下金型２による幅圧下時にはスラブはほとんど移動せず、その後金型が開いた時にフィードローラの回転によりスラブが所定距離移動し、更に、再度の幅圧下の初期に金型のテーパ部分によりスラブが後戻りしないことを確認する必要がある。
【０００７】
スラブ押えロール３は、スラブに常時接触して自由に回転できるようになっているので、このロールの回転によりスラブの移動を確認することができる。そのため、従来、スラブ押えロールの回転を直接又はテレビモニターを介して作業員が直接監視していたが、その監視作業は経験と集中力を必要とするため、疲労が激しくかつ異常検出が遅れてスラブが不良品になったり、ロールが片減りすることがあった。そのため、かかる監視作業を自動化することが従来から強く要望されていた。
【０００８】
しかし、幅圧下プレスのスラブ押えロール周辺は、スラブ自体が１１００〜１２００℃の高温であり、ロール等の冷却のため大量の冷却水が流れ、かつ幅圧下に激しい衝撃を伴うため、通常のセンサー（回転検出器やパルス発信器）の使用が困難であり、仮に使用しても短時間で損傷を受ける問題点があった。
【０００９】
本発明は、かかる問題を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、かかる過酷な使用環境下において、スラブ押えロールの回転を確実に検出でき、これによりスラブの移動停止を自動的に検出することができる幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、幅圧下プレス用スラブ押えロールの端面に周方向に一定の間隔を隔てて設けられた溝と、該溝に流体を噴射するノズルと、該ノズルより上流側の流体圧を検出する圧力センサーと、該圧力センサーによる圧力変動からロールの回転停止を検出する検出演算器とを備えたことを特徴とする幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置が提供される。
【００１１】
上記本発明の構成によれば、スラブ押えロールが回転して、ノズルのノズル口がロール端面の溝に一致すると流体を噴射する抵抗が減少するので、ロールの回転に対応して流体圧は変動することになる。従って過酷な使用環境下であっても、ノズルへ供給される流体圧の変動を圧力センサーで計測し、この圧力変動から検出演算器によりロールの回転停止を検出することにより、スラブ押えロールの回転を確実に検出でき、これによりスラブの移動停止を自動的に検出することができる。なお、使用する流体は、水でも空気でもよい。
【００１２】
本発明を適用する幅圧下プレスでは、高温の材料（スラブ）を保持する熱間圧延ラインのロールは水噴射により冷却されていることが多く、この冷却水を利用することにより本発明の装置をわずかな改造で適用することができる。また、観測対象であるロールは過酷な環境下にあるが、圧力センサーはノズルに流体を供給する配管上の任意の場所に取り付けることができ、熱や振動からセンサーを守ることができる。更に、本発明により軸を固定して使用するロールであっても、回転検出が可能である。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ノズルは、流体圧によりロール端面に向けて突出するノズルピストンを有し、該ノズルピストンは、ロール端面と平行な突出端面と、該突出端面に流体を噴射するノズル孔とを備え、これにより、供給される流体圧によってノズルの突出端面がロール端面に押付けられ、その間に薄い流体膜の流れができて圧力がバランスする。
【００１４】
この構成により、激しい衝撃を伴い、ロール端面が軸方向に振動するような場合でも、ノズルの突出端面を常に相対的に同一位置に保持し、振動による圧力変動への影響を低減して正確な検出を行うことができる。また、ロール端面とノズルの突出端面との間には流体膜が形成されるので、突出端面の直接接触を防止し、その磨耗を低減することができる。
【００１５】
また、前記検出演算器は、一定時間内の流体圧の最大値と最小値を検出し、検出した最大値と最小値の差を演算し、この差を所定の設定圧と比較して、設定圧より小さいときにロールの回転停止を検出する。この構成により、ロールが停止してから、一定時間（例えば約１秒）後に、回転停止を検出でき、異常検出を早期に行い、ロールの異常磨耗等を未然に防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は、本発明の原理図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）はロール端面を示している。この図に示すように、本発明の回転検出装置１０は、幅圧下プレス用スラブ押えロール３の端面に周方向に一定の間隔を隔てて設けられた溝１２と、この溝１２に向けて流体を噴射するノズル１４と、ノズル１４より上流側の流体圧を検出する圧力センサー１６と、圧力センサー１６による圧力変動からロール３の回転停止を検出する検出演算器１８とを備えている。圧力源５は、好ましくは水圧源（例えば水ポンプ）であり、使用する流体は所定の圧力を持った加圧水であるのがよい。しかし、圧力源５をコンプレッサとし、流体として圧縮空気を用いてもよい。以下、流体を加圧水とした場合について説明する。
【００１７】
図２は、本発明の回転検出装置を備えた幅圧下プレスの構成図である。この図は平面配置を示しており、１はスラブ、２は幅圧下金型、３はスラブ押えロール、４はフィードローラである。フィードローラ４は図示しない駆動装置により回転駆動されており、この回転によりスラブ１はこの図において、下から上に水平に移動する。１対の幅圧下金型２は、この図で実線と二点鎖線の間を同期して往復動し、その間でスラブ１を幅圧下する。スラブ押えロール３は、スラブ１の上面に押付けられており、幅圧下の際にスラブ１の上向に撓む座屈を防止する。また、このスラブ押えロール３は、内蔵する軸受（図示せず）により自由に回転するようになっており、幅圧下金型２による幅圧下時にはスラブ１がほとんど移動しないためロール３も回転しないが、金型２が開いた時にフィードローラ４の回転によりスラブ１が移動するとこれに同期してロール３が回転する。従って、既に説明したように、このロールの回転によりスラブの移動を確認することができる。
【００１８】
図３は、図２のＡ−Ａ線における部分断面図である。この図に示すように、ロール３は、軸受３ａを介して支持軸３ｂに回転可能に支持され、この支持軸３ｂは、ケーシング６に固定されている。この構成により、幅圧下金型２と干渉することなくロール３を自由回転可能に支持することができる。なお、ケーシング６は図示しない駆動装置（例えば油圧シリンダ）により上下動可能になっており、必要に応じてスラブ１の上方にロール３を引き上げることができる。
【００１９】
更に図３において、本発明のノズル１４は、ケーシング６の側面（図のＣ部）に組み込まれており、このノズル１４に、ケーシング６に設けられた流路６ａ（図に破線で示す）を通して水圧源から流体（加圧水）が供給されている。
【００２０】
図４は、図３のＢ−Ｂ矢視図である。この図に示すように、ロール３の端面に周方向に一定の間隔を隔てて溝１２が設けられている。この溝１２は、この実施例では、半径方向外方が外部に開き圧力が抜けるように構成されたＵ字状の溝であり、周方向に約３０°毎に１２個設けられている。しかし、本発明はこの構成に限定されず、溝１２の一部が開放していなくてもよく、また、周方向の間隔も一定である限りで相違してもよい。
【００２１】
図５は、図３のＣ部の拡大図である。この図に示すように、ノズル１４は、ケーシング６に設けられた円筒形中空部６ｂに収納されたノズルピストン１５を有し、流路６ａから供給された流体圧（水圧）によりロール端面３ａに向けて、この図で左向きに、突出するようになっている。中空部６ｂの他端（右端）は、閉鎖部材６ｃにより閉じられ、シール部材（例えばＯリング）により水密にシールされている。
【００２２】
ノズルピストン１５は、ロール端面３ａと平行な突出端面１５ａと、突出端面１５ａに流体を噴射するノズル孔１５ｂとを有する。また、この実施形態では、シール部材１５ｃ（例えばＯリング）が取り付けられ、中空部６ｂとの間をシールするようになっている。なお、このシール部材１５ｃはノズルピストン１５の機能が維持できるかぎりでなくてもよい。
【００２３】
この構成により図示しない圧力源５から供給される流体圧によってノズルの突出端面１５ａがロール端面３ａに押付けられ、その間に薄い流体膜の流れができて圧力がバランスする。従って激しい衝撃を伴い、ロール端面３ａが軸方向に振動するような場合でも、ノズルの突出端面１５ａを常に相対的に同一位置に保持し、振動による圧力変動への影響を低減して正確な検出を行うことができる。また、ロール端面３ａとノズルの突出端面１５ａとの間には流体膜が形成されるので、突出端面１５ａの直接接触を防止し、その磨耗を低減することができる。
【００２４】
図１に示したように圧力センサー１６は、圧力源５とノズル１４の間に取り付けられ、ノズル１４より上流側の流体圧を検出するようになっている。この圧力センサー１６は、圧力信号を電気信号に変換する例えばピエゾ型圧力センサーであるのがよい。また、この圧力センサー１６は、ロール３から十分離し、ロールの過酷な使用環境の影響を受けないようになっている。更に、この圧力センサー１６は、圧力源５からも十分離してその脈動の影響を受けないようにするのがよい。
【００２５】
検出演算器１８は、圧力センサー１６からの電気信号を受け、一定時間内の流体圧の最大値と最小値を検出し、検出した最大値と最小値の差Δを演算し、この差を所定の設定圧ｄＰと比較して、設定圧ｄＰより差Δが小さいときにロールの回転停止を検出するようになっている。最大値と最小値を検出する一定時間は、ロール１の１回転以上の時間にするのがよいが、これよりも短くてもよい。設定圧ｄＰは、圧力源５の圧力Ｐを一定に保持した場合の最大値と最小値の差Δよりも十分小さい値に設定する。この構成により、ロールが停止してから、一定時間（例えば約１秒）後に、回転停止を検出でき、異常検出を早期に行い、ロールの異常磨耗等を未然に防止することができる。
【００２６】
【実施例】
図６は、図２〜５に示した構成を模擬した試験装置による圧力変動の計測例である。この図において、（Ａ）は圧力源５の圧力Ｐを０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 とした場合、（Ｂ）と（Ｃ）は圧力Ｐを１．０ｋｇｆ／ｃｍ2 とした場合であり、（Ａ）と（Ｂ）はロールが正常に回転している場合、（Ｃ）は途中で回転を停止した場合を示している。なお、この３ケースにおいて、ロールの回転速度、配管（ホース）の長さ、圧力センサーの位置等は全て同一である。
【００２７】
図６の（Ａ）（Ｂ）からわかるように、ロール１が正常に回転しているときには、溝１２の周期に対応した周期的な圧力変動が計測される。この圧力変動は、（Ｃ）に示すようにロールの回転が停止するまでは規則正しく繰り返えされるが、ロールが停止すると圧力変動幅が徐々に小さくなり、この例では約１秒後にはほとんど変動しなくなる。従って、上述した検出演算器１８により、圧力センサー１６からの電気信号を受け、一定時間内の流体圧の最大値と最小値を検出し、検出した最大値と最小値の差Δを演算し、この差を所定の設定圧ｄＰと比較して、設定圧ｄＰより差Δが小さいときにロールの回転停止を検出することができる。
【００２８】
上述したように、本発明の構成によれば、スラブ押えロール３が回転して、ノズル１４のノズル口がロール端面３ａの溝１２に一致すると流体を噴射する抵抗が減少するので、ロール３の回転に対応して流体圧は変動することになる。従って過酷な使用環境下であっても、ノズル１４へ供給される流体圧の変動を圧力センサー１６で計測し、この圧力変動から検出演算器１８によりロールの回転停止を検出することにより、スラブ押えロール３の回転を確実に検出でき、これによりスラブの移動停止を自動的に検出することができる。
【００２９】
また、本発明を適用する幅圧下プレスでは、高温の材料（スラブ）を保持する熱間圧延ラインのロール３は水噴射により冷却されていることが多く、この冷却水を利用することにより本発明の装置をわずかな改造で適用することができる。更に、観測対象であるロール３は過酷な環境下にあるが、圧力センサー１６はノズルに流体を供給する配管上の任意の場所に取り付けることができ、熱や振動からセンサーを守ることができる。更に、本発明により軸を固定して使用するロールであっても、回転検出が可能である。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように、本発明の幅圧下プレス用スラブ押えロールの回転検出装置は、過酷な使用環境下において、スラブ押えロールの回転を確実に検出でき、これによりスラブの移動停止を自動的に検出することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の回転検出装置を備えた幅圧下プレスの構成図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における部分断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】図２のＣ部の拡大図である。
【図６】本発明による圧力変動の計測例である。
【図７】従来の幅圧下プレス用スラブ押えロールの構成例である。
【符号の説明】
１  スラブ
２  幅圧下金型
３  スラブ押えロール
４  フィードローラ
５  圧力源
６  ケーシング
１０  回転検出装置
１２  溝
１４  ノズル
１５  ノズルピストン
１６  圧力センサー
１８  検出演算器
【図１】
0003796900.tif 000002
【図２】
0003796900.tif 000003
【図３】
0003796900.tif 000004
【図４】
0003796900.tif 000005
【図５】
0003796900.tif 000006
【図６】
0003796900.tif 000007
【図７】
0003796900.tif 000008