JPS5886951A - リングロ−リングミルのセンタリングロ−ルの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、リングローリングミルにおけるセンタリング
・ロールの制御方法に関する。

こζにリングローリングミルとは、矛１図に示すように
、肉厚のリングブランクＡをメインロールＢとマンドレ
ルロールＣで挾圧しメインロールＢを回転駆動させると
ともに、マンドレルロールＣを次牙にメインロールＢに
接近させ、リングブランクＡを薄肉化することによって
その直径を増大させて、所定の完成リングＡ、を得るも
のである。但し、単にマンドレルロールＣをメインロー
ルＢに近づけるのみでは、圧延開始時に°“ばたりき゛
が生じたシ、圧延の中期および後期において圧延のスム
ーズな進行が妨げられたシ、多角成分が発生したりする
。これを防止するために一対のセンタリングロールＥが
配設されている。

すなわち、径成長するリングブランクＡの外周面に接触
しつつ移動されるセンタリングロールＥは、圧延初期に
はリングブランクＡに存在する（至）肉や変形等により
生ずるばたつきを抑え、極力早くスムーズな圧延状態に
する作用をなす。センタリングロールＥによる支持が十
分強固なものでない場合には、リングはいつまでもばた
つき、条件によっては圧延不可能となることもある。

また、センタリングロールＥは、リングＡの径成長期に
多少の外乱があっても、リングがミルのほぼ中心に位置
し、スムーズな圧延の遂行を助ける。但し、リングＡへ
の接触位置はリングの多角成分を助長するようなもので
あってはならない。なお、リングＡの中心位置のコント
ロールを７牛シヤル圧延用テーパロールの回転数で制御
するもの、すなわちセンタリングロールには殆んどリン
グ中心位置の矯正力をもたせないものもあるが、上記事
情はかかる形式のものにも同様に当てはまる。

そしてセンタリングロールＥは、リングの圧延終期には
、そのときのリング径に見合った理想的な位置に強固に
固定さｎ、径成長期に発生した多角成分を矯正する。

センタリングロールには、このように複雑な機能が要求
されるのであるが、従来例においては、この要求に十分
に応え得るセンタリング方法は知られていなかった。す
なわち、例えば特公昭５２−３６９５７公報に開示され
たセンタリング方法においては、センタリングロールの
移動初期中心点とリング素材の圧延前中心点を結ぶ線、
およびセンタリングロールの移動終期中心点とリング素
材の前記圧延後の理論中心点を結ぶ線とが平行となるよ
うにするということが主張されている。然るに、上記各
線がミル中心ａ（主ロールの中心とマンドレルロールの
中心点を結ぶ線）となす角度の大きさについては何ら言
及さｎていない。また、１記両線金平行とすることが何
故圧延に望ましいことなのかについても何ら説明されて
いない。しかしながら、後述するように、これらは良好
な圧延を遂行するうえで非常に大切な要求であり、その
選定が不適当であると、前記ばたつき現象が発生し易く
なるか、または多角成分が助長されることになる。例え
ば、α−９０°に選定し、この角度を圧延中一定に保持
することは圧延初期には好ましいことであるが、圧延終
期にはリングの真円度に対して好ましくなくなる。

本発明は、このような技術背景に基づき、圧延初期にお
いては、リングブランクを強固に支持してこれに生ずる
ばたつきを抑え、径成長期に少いては、リングのスムー
ズな圧延を遂行し、さらに圧延終期においては、リング
の多角成分を矯正□することのできるセンタリングロー
ルの制御方法を提供することを目的としてなされたもの
である。

以下、先ず圧延の初期と中期から終期とにおいて、セン
タリングロールに要求される事項についてそれぞれ検討
する。

１）圧延初期におけるセンタリングロールのリングブラ
ンクへの接触位置について：牙２図において、センタリ
ングロールＥによシリングブランクＡに負荷される力Ｆ
により、主ロールＢとリングブランクＡとの接触点Ｇの
まわシに加えられるトルクＴは、リングブランクＡの外
径を几、リングブランクＡの中心点とセンタリングロー
ルＥの中心点とを結ぶ線分がミル中心線に対してなす角
度をαとすれば、 Ｔ　”　Ｆ　ｓｉｎα・几 となる。

リングブランクＡをしつかシ押えるためには、このトル
クＴは大きい方゛が有効であり、この条件を満たすため
にはα＝９０°とすることが望ましい。

２）　圧延中期から終期におけるセンタリングロールの
リングへの接触位置について：逐次の平均径の真円に対
して矛３図に図示のごとく、主たる支持点Ｈ１および従
たる支持点Ｉ　、　Ｉ’　　がリングに接触すべく存在
すると仮定する。このとき、多角成分をもったリングが
図示の３点（Ｈ、Ｉ　、　Ｉ’、）に何の抵抗もなく接
触できるような状態にあるならば、このリングは、これ
ら３点の支持により何ら多角成分を矯正されないことに
なる。また、このような状態を維持しながら、リングが
回転しつづけることができるとしたならに、この多角成
分は矯正されるどころか１、・反対に助長される危険さ
えある。リングローリングミルのメインロール、センタ
リングロールによるリング支持においても上述のような
ことがあり得る。

以下、リングローリングミルによるリング加工において
、実用上問題となる多角成分に対して、上述条件を満足
するようなセンタリングロールによるリング支持位置を
求めてみる。

ここである１つの多角成分をもったリングにおいて、リ
ングの仮想中心から外周上の点までの距離孔は、近似的
に、 Ｒ”　Ｒｏ　　十ａｎ　ｓｉｎ　（ｎθ十ψｎ）　と表
わされるとする。

但し、几０：　リングＡ、を真円とした場合の平均半径 ａｎ：　　多角成分の振幅 ｎ　：　多角成分の角数 ψｎ：　初期位相 θ　二基準位置から検討点までの仰 角 矛４図に示す模式図において、０は多角成分が生じたリ
ングＡ（不図示）を真円にとしたときの仮想中心、０１
　はひずみが生じたことによシ水平方向にのみ移動した
リングＡＩの仮想中心、Ｈ鵜メインロールＢによるリン
グＡの固定点、Ｉ　、　Ｉ’はセンタリングロールＥに
よるリングＡの支持点とする。この場合固定点Ｈのまわ
シにりングＡ°　が回転ｊることにより、その輪郭がＩ
　、　Ｉ’　　点に一致するようなリングＡ”（０”　
を中心とする）が存在すれば、これは上述の多角成分を
矯正し得ない状態である。

ここで、仮想中心０とＯ゛　との距離をδ０とすれば、 δ０；几ｌＪＬ。

二ａＨ”Ｓｌｎψｎ となる。

線分ＯＨに対して角度αをなす線分ＯＩの延長線と仮想
中心０１　　のまわりのリングＡ１との交点Ｊと、ｏｌ
　　を中心とする半径Ｒｏ　の真円に１　　との距離を
δ（α）とすれば、／ＪＯ′Ｈ−α であるので、 δ（α）＝几（α）−Ｒ。

＝ａｎＩＬＳＩｎ（ｎα＋ψｎ） となる。

同様にして、線分ＯＨに対して角度（−α）をなす線分
ＯＩ’　　と仮想中心ｏ１　　まわシのリングＡ１　　
との交点Ｊ１　　と、０１　　を中心とする半径Ｒｏの
真円に１　　との距離をδ（−α）とおけば、／Ｊ’Ｏ
’Ｈ−−αであるので、δ　（−α）＝几（−α）−几
〇 ＝　　ａ　ｎ　＊　ｓｉｎ　（（−ｎα）十ψｎ　）と
なる。

次に、センタリングロールＥによるリングの支持点Ｉ　
、　Ｉ’　　と上記交点Ｊ　、　Ｊ’　　との距離をそ
れぞれδ１（α）、δ＋（−α）とすれば、δ゛（α）
は、 δ°（α）−几′（α）−几〇 ＃Ｉ’ｔ（α）−δｃｏｓα−−ｂ ＝δ（α）−δｏ”ｃｏｓα ＝　ａｎ＊　５ｉｎ（ｎθ十ψｎ　）　　ａ　ｎ＠５ｉ
ｎ９）ｎｏ　ＣｏＳθとなり、他方δ１（−α）は、 δ　１（−α）＝ａ　ｎｏ　ｓｉｎ　（（−ｎα）＋ψ
ｎ　ｊ　　　ａｎ　＠５Ｉｎ（ｐｎ＠ｃｏｓ　αとなる
。

ここに、δ（α）＋δ１（−α）＝０であれば、リング
Ａｒｃ、何らこれを変形させるような力を加えることな
く、Ａｌｌ　（ＯＩＩが中心となる）にて示す状態にす
ることができる。すなわちセンタリングロールＥはリン
グ人の平均外径と等しい理想円周上にあるとすれば、δ
′（α）＋δ１（−α）＝０の場合には、リングＡの実
中心の移動が自由におこり、リングにはその多角成分を
矯正する力が作用するどころか、反対に、幾何学的な自
励を生ずる可能性があるのである。

上記自励の生ずる位置を、実用上問題となる２〜５角成
益に対して求めてみると、Ｊｌ（α）十δ１（−α）＝
２ａｎ＊ｓｊｎψｎ（（ｏｓ（ｒ＋α）−ｃｏｓα）と
なり、常時δ°（α）＋δ′（−α）＝０となるために
は、角度αは、 ｃｏｓ（ｎα）　−ｃｏｓα＝０ を満足しなければならない。すなわち、角度αは、 となシ、０°≦αく１８０°で考えたときには、ｎ　＝
２の時　　α＝０°、１２０゜ ｎ＝３の時　　α＝０’、９０°、１８０゜ｎ＝４の時
　　α＝０°、７２°、１２０°、１４４゜ｎ＝゛５の
時　　α＝０°、６０°、９０°、１２０°、１８０゜
のときには自励が生ずる危険性のあることになる。

ただし、仁の理論はあくまで多角ひずみ成分の小さいも
のについての近似によるものであシ、多角ひずみ成分が
径寸法に対して１０％を越すような場合にはそのまま成
立しない場合もでてくる。しかし、現実のリングローリ
ングにおいては、おこシうる多角ひずみ成分は径寸法に
対して数％程度であシ、この理論が成シ立つ。

本発明では上記角度のうちから７２°くαく９０°また
は９０°くαく１２０°ｔ−採用する。７２゜以下およ
び１２０°以上の角度を除外したのは、例えばα＝６０
°の場合には角度αを９０°から６０°に変化させる途
中でα＝７２°となシ、多角成分が発生する怖れがある
からである。α＝１４４°等にりｂても同様である。す
なわち、本発明に係るセンタリングロールの制御方法に
おいては、圧延初期においてはセンタリングロールをミ
ル中心線に対して直角をなす位置におき、圧延中期から
終期にかけては、ミル中心線に対して７２°から１２０
°の範囲内で何れかの角度（但し９０°は除く）をなす
位置におく仁とを特徴とする。

この条件をみたせば良いのであるから、圧延終期におけ
るセンタリングロールＥとリングとの中心を結ぶ直線が
ミル中心線に対してなす角度は、第５図（ａ）に示すよ
うに９０°より小さくても良い（例えば８０°）し、同
（も）に示すように９０°よシも大きくても良い（例え
ば１１０°）。但し後者の場合には、前者に比べて移動
距離が長くなることは避けられない。

また、移動軌跡および速度は、要はセンタリングロール
は径成長するリングの外周面に接触しつつ後退し、最終
役所において上記角度範囲内にあｎば良いのであるから
、この要件をみたす眼中において任意に選択可能であり
、軌跡は直線を描くことも曲ｍを描ぐこともあシうる。

また、その移動速度はリングの径成長速度との関連にお
いて決定さｎる。

次に、上記制御方法を遂行するためのローリングミルに
ついて図面をもとＩ／ｃ説明する。

第６図およびオフ図に示すよ５ｉｃ、基台１上には主ロ
ールＢが軸受２を介して図示しない駆動機構によシ回転
駆動されるように取シ付けられるとともに、マンドレル
キャリジ３が油圧シリンダ４によって左右方向に移動可
能に載置されている。このキャリジ３は箱状をなし、開
口端には軸受５を介してマンドレルロールＣが回転可能
に取り付けられている。

主ロールＢはキャリジ３の移動を妨げないようになって
いる。

上記基台１に−はまた、７キシヤルキヤリジ１１が油圧
シリンダ１２によって左右方向に移動されるように載置
され、基台１に対するこのキャリジ１１の相対移動量は
エンコーダ１７によって計測されるようになっている。

そしてキャリジ１１には一対の７キシヤルロール１５　
ａ　＋　１５　ｂが、リングＡの高さを規制するために
設けられている。一方（オフ図では下方）のロール１３
′ａはキャリジ１１に固定されているが、他方のロール
１３ｂはキャリジ１１上に固定された油圧シリンダ１４
の作用によってロール１５ａに接近または離反されるよ
うになっている。

センタリングロールＥは油圧シリンダ２１のビス小ンロ
ツド２２の端部に固定されている。仁の油圧シリンダ２
１はキャリジ１１に固定された一対の取付部材２３の傾
斜面２４に固定されており、ロッド２２すなわちセンタ
リングロールＥの移動量は取付部材２５に固設されたエ
ンコーダ２６によって計測されるように壕っている。

基台１上に移動可能に取シ付けられたロッド３１の一端
には、シリンダ３６によって移動されリングブランクＡ
の外周面に接触されるローラ３２が取シ付けらｎｌこの
ローラ３２の移動すなわちリングブランクＡの径成長の
具合がエンコーダ３３によって計測されるようになって
いる。各油圧シリンダ１２．２１およびエンコーダ１７
，２６．６５は制御装置３５に接続されている。

次に本実施例の作動について説明すると、リングブラン
クＡの一部を主ロールＢとマンドレルロールＣとで半径
方向に挾持するとともに、対向部分を一対のアキしャル
ロール１３ａ、１５ｂで高さ方向に挾持する。次に油圧
シリンダ４によってキャリジ３、すなわちマンドレルロ
ールＣを移動させ、主ロールＢとの間隔を次オに狭くし
て行くと、リングブランク人は薄肉化されてその外径が
大きくなる。

このときセンタリングロールＥは径成長するリングＡの
外周面に接触した状態を保ちつつ後退されるが、その軌
跡は油圧シリンダ１２によるキャリジ１１の移動と、油
圧シリンダ２１によるピストンロッド２２の移動との組
合せによって決定される。要は、圧延の初期および終期
において前記条件を充たせば良いのである。また径成長
するリングＡの外径はエンコーダ３３によって計測さｎ
ｌ　リング外径が所定値になったとき、圧延を終了する
。

これらの制御は制御装置３５によって行なわれる。なお
、高さ方向の圧延については、径方向との調整を図って
、径方向圧延スケジュール期間内において行なわれるこ
とは言うまでもない。

次に具体例をもとにセンタリングロールの移動について
説明する。オ８図には圧延の初期、中期および終期にお
けるリングＡと、そのときのセンタリングロールＥとの
位置関係が示されている。この図は、アキシャルキャリ
ジ１１を、アキシャルロール１５ａ　、　１５ｂの理論
的なテーパ先端部がリングＡの仮想中心に位置する状態
を保ちつつ後退させたとき、（ローラ３２はリングＡの
径成長速度の４の速度で後退する）、径成長するリング
Ａを同心円におきかえたものである。Ｏｏ、Ｏｍおよび
Ｏｆ　はそｎぞｎ圧延初期、中期および終期におけるセ
ンタリングロールＥの中心、Ｒｏ。

ＲおよびＲｆ　は同じくリングＡの半径、α□。

α、は圧延中期および終期におけるセンタリングロール
Ｅの中心が線分ＰＱＫ：対してなす角度、βは圧延終期
のセンタリングロールＢの中心が線分０゜Ｑに対してな
す角度とすると、ロール初期中心ＯとＯｍとを結ぶ線分
の長で表わされる。

この式に、例えばＲ６−＋５０１１１．Ｒ−几ｆ＝２０
０１１１、ｒｏ＝７５ｓｎ、β＝２４°をそれぞれ代入
すると、ｘ　”＝　１４６　Ｉｍとなる。

従来技術によれば、オ９図に示すように、完成リングＡ
に多角（互角）成分が生−じていたが、本実施例によれ
ば、かかる多角成分は発生せず、真円度の高い完成リン
グが得られる。

なお、圧延終期におけるセンタリングロールＥとリング
Ａの中心とを結ぶ線分がミル中心線に対してなす角度は
、前述したように７２゜くαく９０または９０°く、α
く１２０°の範囲内で任意に選択可能であシ、また、当
該ロールの移動軌跡も直線に限られ不ものではない。

また、センタリングロールＥは１６図およびオフ図に示
した実施例ではアキシャルキャリジ３と一体的に移動す
るようになっていたが、このようにすることは不可欠な
ことではなく、センタリングロールＥの駆動手段は７キ
シヤルキヤリジ３から独立させても良い。

以上述べてきたように、本発明に係るセンタリングロー
ルの制御方法および制御装置によれば、圧延初期におい
てはリングブランクのバタツキを確実に抑えることがで
き、リングの逆信号を基にした圧延制御の時期を早める
ことができ、総圧下蓋の小さな場合にも十分な精度のリ
ングが得られる。

また、圧延中期から終期にかけては、リングの多角成分
を助長することはなく、多角成分が発生した場合にはこ
れを矯正して、実用的な真円リングを得ることができる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な概念を説明するための説明図
、 第２図は圧延初期におけるリングとセンタリングロール
との関係を示す説明図、 第３図は一般論を説明するための説明図、第４図は圧延
中期から終期におけるリングの変形を示す説明図、 第５図（ａ）および（ｂ）はそｎぞれ本発明（方法発Ｅ
！Ｊｌ）の別々の実施例を示す説明図、１６図およびオ
フ図はそれぞれ本発ＢＡｔ家党４ろ板製４を示す平面図
および正面断面図、 第８図は上記実施例におけるセンタリングロールの移動
を説明するための説明図、第９図は従来技術によって得
られた完成リングの真円度を表わす線図である。 〔主要部分の符号の説明〕 リングブランク（リング）　−＝−＝＝−−−−−−＝
　Ａ主ロール−＋−＋＋−＋＋−＋＋＋＋＋＋−＋−＋
＋＋＋＋＋＋＋−＋　Ｂマンドレールロールー−−−−
−−−−−−−−−−−−−−一−−−−−−Ｃセンタ
リングロール−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
一−−−−−Ｅ基台−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−ｍ−−−−−−−−−−−−−−−
−１マンドレルキャリジー−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−５７キシヤルキヤリジーーー
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー　１１
７キシヤルローラ・−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−１５ａ、　１５ｂ油圧シリンダ・−−−−−−−
−一−−−−−−−−−−−−−１２，１４，２１壓５
図 （α） （６）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主ロールに対してマンドレルロールを漸次抜近させ、リ
   ングブランクを半径方向に圧下するとともに、一対のセ
   ンタリングロールを径成長するリンクの外周面に接触さ
   せクク移動させることによって所定のリングを得るリン
   グローりングミルにおいて、該センタリングロールの移
   動を制御する方法であって、該センタリングロールを、
   圧延初期においてはその中心とリングブランクの中心と
   を結ぶ線がミル中心線に対してなす角度が９０°となる
   位置にて支持するとともに、圧延中期から終期にかけて
   は７２°から９０°または９０°から１２０°の間の角
   度（但し７２°、９００および１２０°は含まず）をな
   すように移動させることを特徴とする制御方法。