專利名稱：輥式矯直機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于矯正切板狀的金屬板的輥式矯直機。
背景技術：
在制造鋼板等金屬板的過程中，雖然實施輥軋、冷卻等，但在上述工序中，在金屬板產生翹曲、波形狀的變形。因此，為了矯正此類翹曲、波形狀的變形以實現金屬板的平坦化，使用將多個矯平輥上下配置為鋸齒狀的輥式矯直機(例如專利文獻I)。輥式矯直機以相對于下輥壓入上輥的狀態、或者相對于上輥壓入下輥的狀態使應當矯正的金屬板通行，并且向金屬板反復施加彎曲，來使金屬板的翹曲、波形狀平坦化。此時，輥式矯直機的各個輥的壓入量適當地設定為優選以0.7以上的屈服率使金屬板彎曲。專利文獻1:日本特開2009-255148號公報在利用現有的輥式矯直機對切板狀的金屬板進行矯正的情況下，雖然金屬板通行時的驅動力依賴于矯平輥的轉矩，但在對薄而且屈服應力大的材料的金屬板進行矯正時，需要減小輥徑，而如果想要確保矯正所需的壓入量時，則發生工作輥的轉矩不足而無法使板通行的情況。原因是，為了賦予充分的壓入量，需要在輥子連接比所驅動的矯平輥的直徑小的驅動軸，當為了對薄且屈服應力大的材料的金屬板進行矯正而使用小徑的矯平輥時，轉矩必然變小，而確保了矯正金屬板所需要的屈服率的情況下，轉矩又變得小于用于通行金屬板所需的值。因此，一直以來，在進行板厚薄、且屈服應力大的金屬板的矯正的情況下，即使是矯平輥的轉矩，也必須將矯平輥的按壓量限制為能夠使板通行的值，因而產生無法充分矯正金屬板的情況。
實用新型內容本實用新型是鑒于此類情況而完成的，其目的在于提供即使是薄且屈服應力大的金屬板，也能夠充分地進行校正的輥式矯直機。為了解決上述課題，在本實用新型的第一觀點中提供了一種輥式矯直機，該輥式矯直機對切板狀的金屬板進行校正，其特征在于，具備:多個矯平輥，這些多個矯平輥以鋸齒狀配置在應當矯正的金屬板的軋制線的上下，以一邊夾持金屬板進行校正一邊使金屬板通行的方式旋轉；液壓式的按壓油缸，該液壓式的按壓油缸經由上述矯平輥而按壓金屬板；直徑比上述矯平輥大的多個中間輥，這些多個中間輥在上述多個矯平輥的上下外側設置為與各個矯平輥接觸；以及驅動裝置，該驅動裝置使上述中間輥旋轉，該輥式矯直機一邊利用上述按壓油缸經由上述矯平輥而按壓金屬板，一邊利用上述驅動裝置使上述中間輥旋轉驅動，將其驅動力傳遞于上述矯平輥，來使上述金屬板通行。在本實用新型的第二觀點中提供一種輥式矯直機，該輥式矯直機的特征在于，具備:多個矯平輥，這些多個矯平輥以鋸齒狀配置在應當矯正的金屬板的軋制線的上下，以一邊夾持金屬板進行校正一邊使金屬板通行的方式旋轉；直徑比上述矯平輥大的多個中間輥，這些多個中間輥在上述多個矯平輥的上下外側設置為與各個矯平輥接觸；一對輥子框架，這一對輥子框架在上述矯平輥以及上述中間輥的上下支承該矯平輥以及該中間輥；一對框架，這一對框架在上下支承上述一對輥子框架；液壓式的按壓油缸，該液壓式的按壓油缸按壓上述一對框架的一方，經由上述輥子框架的一方、上述中間輥以及上述矯平輥而按壓金屬板；驅動裝置，該驅動裝置使上述中間輥旋轉；以及液壓式鼓凸油缸，該液壓式鼓凸油缸在被上述按壓油缸按壓的一方的框架和與其對應的輥子框架之間，沿著與上述金屬板的通行方向正交的寬度方向安裝有多個；以及控制裝置，該控制裝置對金屬板的矯正進行控制，上述控制裝置以如下方式進行控制，一邊利用上述按壓油缸經由上述矯平輥對在上下矯平輥之間通行的金屬板進行按壓，一邊利用上述驅動裝置使上述中間輥旋轉驅動，將其驅動力傳遞于上述矯平輥，并且，上述控制裝置求得上述一對框架的橫向彎曲量，計算出消除該橫向彎曲量所需的上述各個液壓式鼓凸油缸的所需節流量，并基于上述所需節流量對各個液壓式油缸進行節流控制。 在上述第二觀點中，上述控制裝置基于上述按壓油缸、上述液壓式鼓凸油缸、上述一對輥子框架、上述支承輥、上述中間輥、上述矯平輥的壓縮變形信息，計算出消除該壓縮變形所需的各個液壓式鼓凸油缸的所需節流量，并基于該所需節流量和消除上述一對框架的橫向彎曲量所需的所需節流量的合計值，對各個液壓式鼓凸油缸進行節流控制。在上述第一觀點以及上述第二觀點中，優選為，上述中間輥的直徑為上述矯平輥的直徑的1.2 2倍，上述上下矯平輥的間距均為上述矯平輥的直徑的1.2 2倍。并且，優選為上述中間輥被單獨地驅動。在上述第I 第2觀點中，優選為，在金屬板的前端通行矯平輥配置區域之前，減少上述金屬板的按壓量，在上述金屬板的前端通行上述矯平輥配置區域之后，以矯正金屬板所需的按壓量進行按壓。在本實用新型中，優選為，被矯正的金屬板是厚度為2.0 25.4mm、屈服應力為400 1800MPa的鋼板。
圖1是示出本實用新型的一個實施方式所涉及的輥式矯直機的側視圖。圖2是示出本實用新型的一個實施方式所涉及的輥式矯直機的主視圖。圖3是用于對本實用新型的原理進行說明的圖。圖4是示出將橫軸設為板厚，將縱軸設為屈服應力，對于只利用矯平輥的情況和附加利用中間輥進行的拉制的情況下，屈服率為70% (0.7)時的可矯正區域的圖。附圖標記說明:1:外殼；2:上框架；3:下框架；4:下壓(按壓)油缸；5:上輥子框架；6:上部矯平輥；7:上支承輥；8:下部矯平輥；9:下支承輥；10:下輥子框架；12:液壓式鼓凸油缸；13:上部中間輥；14:下部中間輥；15:驅動裝置；21、22:彎曲檢測傳感器；50:控制裝置；100:棍式矯直機；P:金屬板(被矯正材料)。
具體實施方式
[0021]以下，參照附圖對本實用新型的實施方式進行說明。圖1是示出本實用新型的一個實施方式所涉及的輥式矯直機的側視圖，圖2是其主視圖。本實施方式的輥式矯直機100進行切板狀的金屬板的矯正，如圖所示，具有外殼1、設置于外殼I的內側的上框架2、以支承外殼I的方式設置的下框架3。在外殼I與上框架2之間，配置有液壓式的下壓油缸(也稱作按壓油缸)4，在上框架2的下方，利用上輥夾持油缸(未圖示)懸吊上輥框架5。在上輥框架5的下方，以被支承于上輥框架5的方式配置有多個上部中間輥13和上部矯平輥6。上部中間輥13和上部矯平輥6均形成沿著軸向延伸的長條狀，上部中間輥13設置為與上部矯平輥6的上部接觸。在各個上部中間輥13與上輥框架5之間配置有多個支承上部中間輥13的短尺寸的上支承輥7，這些上支承輥7沿著上部中間輥13的軸向被支承于上輥框架5。因此，下壓油缸4下壓上輥框架5、上支承輥
7、上部中間輥13以及上部矯平輥6。另外，在本說明書中，“下壓”一詞不僅表示如圖1所示那樣向下施加壓力的情況，還包含如后續中作為變更例所說明那樣向上施加壓力的情況。換而言之，在本說明書中，“下壓” 一詞能夠與“按壓” 一詞互換。在隔著金屬板P的軋制線與上部矯平輥6相反的一側，配置有多個下部矯平輥8，在該下部矯平輥8的下方，配置有多個下部中間輥14。上述下部矯平輥8以及下部中間輥14被支承于其下方的下輥框架10。下部矯平輥8和下部中間輥14中均形成沿著軸向延伸的長條狀，下部中間輥14設置為與下部矯平輥8的下部接觸。在各個下部中間輥14與下輥框架10之間配置有多個支承下部中間輥14的短尺寸的下支承輥9，這些下支承輥9沿著下部中間輥14的軸向被支承于下輥框架10。下輥框架10設置在下框架3上。另外，代替下壓上部矯平輥6的下壓油缸4，也可以設置下壓下部矯平輥8的下壓油缸。上部中間輥13以及下部中間輥14構成為，其直徑比上部矯平輥6以及下部矯平輥8的直徑大。作為優選，上部中間輥13以及下部中間輥14的直徑為上部矯平輥6以及下部矯平輥8的直徑的1.2 2.0倍，進一步優選為1.4 2.0倍。多個上部矯平輥6以及多個下部矯平輥8的間距與上部中間輥13以及下部中間輥14的直徑相同，優選為其直徑的1.2 2.0倍，進一步優選為1.4 2.0倍。雖然現有的輥式矯直機的間距是矯平輥的直徑的1.02 1.2倍，但也可以現有的間距以上的間距配置。當輥式矯直機的間距超過其直徑的2.0倍時，矯平輥進入相反側的矯平輥之間，無法提高屈服率。在上部中間輥13以及下部中間輥14，單獨設置有具有旋轉馬達的驅動裝置15 (在圖1、2中為了方便僅圖示一個)，上部中間輥13以及下部中間輥14借助驅動裝置15而旋轉。于是，驅動裝置15的驅動力被傳遞至上部矯平輥6以及下部矯平輥8，由此，一邊使金屬板P通行上部矯平輥6和下部矯平輥8之間，一邊利用下壓油缸4經由上部矯平輥6下壓金屬板P，對金屬板P進行矯正。在上框架2與上輥框架5之間，連結有多個液壓式鼓凸(crowning)油缸12。如圖2所示，各個鼓凸油缸12沿著與金屬板P的通行方向正交的寬度方向以與矯平輥6、8對應的方式等間隔設置。如圖1所示，該液壓式鼓凸油缸12設置有兩列。另外，鼓凸油缸的列數雖然也可以是一列，但通過設置為兩列，能夠更加細致地修正上輥框架5的局部的橫向彎曲。并且，在液壓式鼓凸油缸12內置有位置檢測傳感器(未圖示)。液壓式鼓凸油缸可以設置在下輥框架10和下框架3之間，也可以設置于兩方。[0028]如圖2所示，在上框架2的上方，且是在橫向的中心位置，設置有用于檢測上框架2的橫向彎曲的彎曲檢測傳感器21。如圖1所示，該彎曲檢測傳感器21沿著金屬板P的軋制線設置有兩個。利用該彎曲檢測傳感器21總是檢測到上框架2的下端部為止的距離，基于該距離，計算上框架2的彎曲量。并且，在下框架3的內部空間安裝有彎曲檢測傳感器22。該彎曲檢測傳感器22在橫向的中心位置沿著金屬板P的軋制線設置有兩個。利用該彎曲檢測傳感器22總是檢測到下框架3的上端部為止的距離，基于該距離，計算下框架3的彎曲量。另外，也可以僅在上框架2、下框架3的一方設置彎曲檢測傳感器，利用比例計算求得另一方的框架的彎曲量。在下壓油缸4與外殼I之間，安裝有負載傳感器(或者液壓壓力變換器)23，由此，能夠檢測下壓油缸4、液壓式鼓凸油缸12、上輥框架5、上支承輥7、上部中間輥13、上部矯平輥6、下部矯平輥8、下部中間輥14、下支承輥9以及下輥框架10的壓縮變形。并且，本實施方式的輥式矯直機100的各個結構要素利用控制裝置50進行控制。控制裝置50包含具備CPU的過程控制器、與其連接的包含鍵盤、顯示器等的用戶界面、收納有記錄有控制程序(軟件)、處理條件數據等處理方法(recipe)的存儲部。根據來自用戶界面的指示等，從存儲部調取任意處理方法，并在過程控制器中執行。由此，在過程控制器的控制下，利用輥式矯直機100進行后述所希望的處理(操作順序)。控制程序、處理條件數據等處理方法能夠利用存儲在計算機可讀取的存儲介質、例如磁盤(軟盤、硬盤等)、光盤(CD、DVD等)、磁光盤(MO等)、半導體存儲器等的狀態下的處理方法。作為代替，處理方法也能夠從其他裝置，例如經由專用電線隨時傳送，以聯機的方式進行利用等。控制裝置50進行用于矯正(矯平)金屬板P的基于下壓油缸4的矯平輥6的下壓量(按壓量)的控制、以及基于驅動裝置15的中間輥13、14的驅動控制。并且，向控制裝置50發送來自彎曲檢測傳感器21、22的上框架2以及下框架3的彎曲信息、或者在此基礎上，發送下壓油缸4、液壓式鼓凸油缸12、上輥框架5、上支承輥7、上部中間輥13、上部矯平輥6、下部矯平輥8、下 部中間輥14、下支承輥9、下輥框架10的壓縮變形信息，利用控制裝置50的計算功能，基于上述信息，計算各個液壓式鼓凸油缸12的所需節流量，基于各個液壓式鼓凸油缸12內的位置檢測傳感器的位置信息，對各個液壓式鼓凸油缸12進行節流控制。接下來，對利用如此構成的輥式矯直機100進行切板狀的金屬板P的矯正時的動作進行說明。在利用矯平輥6、8的驅動力使金屬板P的內部應力降低來矯正金屬板P的情況下，如果將金屬板P的板厚設為t (mm)、將楊氏模量設為E (N/mm2)、將屈服應力設為δγ(Ν/mm2)、將輥子直徑設為D (mm)、將屈服率設為η，則需要滿足以下的(I)。1- η = ( δ y.D) / (Ε.t)…(I)在此，為了充分降低內部應力，屈服率需要為0.7以上，因此，要求滿足以下的⑵。0.3 彡(δ y.D)/(E.t)…(2)若將此式變形，則成為以下的(3)式。D ^ 0.3(E.t) / δ y...(3)S卩，板厚t越薄、或者屈服應力Sy越大，則越需要減小矯平輥的直徑。但是，矯平輥的直徑越小，矯平輥的轉矩越小。因此，當想要對板厚薄、且屈服應力大的金屬板進行矯正時，在賦予用于得到被矯正材料、亦即金屬板的矯正所需的屈服率的下壓量(按壓量)時，由于矯平輥的轉矩不足，因此有可能發生金屬板無法通行的情況。因此，在本實施方式中，在上部矯平輥6的上側以及下部矯平輥8的下側，分別設置直徑比上述上部矯平輥6以及下部矯平輥8大的上部中間輥13以及下部中間輥14，利用單獨的驅動機構15使上述上部中間輥13以及下部中間輥14旋轉，使該旋轉傳遞至上部矯平輥6以及下部矯平輥8。然后，一邊利用所傳遞的驅動力使金屬板P通行上部矯平輥6以及下部矯平輥8之間，一邊利用下壓油缸4下壓金屬板P，來進行金屬板P的矯正。由此，使金屬板P的通行驅動力上升，即使是板厚薄、且屈服應力大的金屬板，也能夠一邊賦予矯正所需的壓入量一邊使其通行。關于這一點，以下具體說明。圖3是用于對使用大徑的中間輥而帶來的驅動力上升的原理進行說明的圖。首先，在對矯平輥進行驅動的情況下，如果將矯平輥的直徑設為D，將矯平輥的轉矩設為T，則與使金屬板P通行的通行驅動力對應的切線力F1為F1 = T/D。另一方面，在使大徑的中間輥驅動，將該驅動力傳遞至矯平輥的情況下，如果將中間輥的直徑設為矯平輥的2倍、即設為2D，則由于轉矩與直徑成3乘的比例，因此中間輥的轉矩為8T。此時，與中間輥傳遞至矯平輥的力對應的切線力F2為F2 = 8T/2D，F2為F1的4倍。由于傳遞至矯平輥的切線力F2是使金屬板P通行的通行驅動力，因此，在對直徑為2倍的中間輥進行驅動進而傳遞至矯平輥的情況下，金屬板P的通行力為4倍。另一方面，在中間輥的直徑為矯平輥的直徑的1.2倍的情況下，F2 = 1.23T/1.2D，為F1的1.44倍，金屬板P的通行力為1.44倍。如此，通過設置大徑的中間輥，對該中間輥進行驅動，將驅動力傳遞至矯平輥，由此，使金屬板P的通行驅動力上升，從而即使是板厚薄、屈服應力大的金屬板，也能夠一邊賦予矯正所需的按壓量一邊使金屬板通行。在該情況下，如上所述，上部中間輥13以及下部中間輥14的直徑優選為上部矯平輥6以及下部矯平輥8的直徑的1.2 2.0倍，進一步優選為1.4 2.0倍。多個上部矯平輥6以及多個下部矯平輥8的間距與上部中間輥13以及下部中間輥14的直徑相同，優選為其直徑的1.2 2.0倍，進一步優選為1.4 2.0倍。然而，如果這樣擴大矯平輥的間距，則在增加金屬板P的下壓量的情況下，金屬板P很難通行。在此類情況下，優選在金屬板P的前端通行矯平輥配置區域之前，減少下壓量來使金屬板通行，在前端通行矯平輥配置區域之后，以所需的下壓量矯正金屬板P。在本實施方式的情況下，雖然能夠借助使金屬板P通行矯平輥配置區域一次來進行金屬板P的矯正，但如上所述，在金屬板P的前端通行矯平輥配置區域之前，減少下壓量來使金屬板P通行的情況下，由于金屬板P的前端部分沒有被充分地矯正，因此，優選使金屬板P往復通行矯平輥配置區域一次以上。本實施方式的方法在所應用的金屬板為鋼板的情況下，適用于以往矯正比較困難的厚度為2.0 25.4mm、屈服應力為400 1800MPa的鋼板。圖4是以橫軸作為板厚，以縱軸作為屈服應力，對于驅動矯平輥的情況、和按照本實施方式驅動大徑的中間輥而傳遞至矯平輥的情況，屈服率為70% (0.7)時的可矯正區域的圖。如該圖所示，通過使用大徑的中間輥，可矯正區域顯著擴大，在板厚為12.7_以下的較薄區域中，即使是1200MPa以上的高屈服應力的材料也能夠矯正，能夠形成平坦度高的金屬板。另外，圖4的關系是使用直徑為135mm的矯平輥直徑進行的。如上所述，雖然通過對大徑的中間輥進行驅動，由此能夠以所需的下壓量(壓入量)矯正被矯正材料、亦即金屬板，能夠獲得高平坦度，但存在上框架2、下框架3等裝置的結構要素向寬度方向彎曲的情況，在此類情況下，受彎曲的影響，下壓量在金屬板的寬度方向變動。因此，在本實施方式中，在想要消除此類彎曲的影響的情況下，基于彎曲檢測傳感器21以及/或者22的檢測值，求得上框架2以及下框架3的彎曲量，計算消除該彎曲量所需的各個液壓式鼓凸油缸12的所需節流量，基于該所需節流量進行上部矯平輥6的鼓凸(crowning)修正。由此，能夠減小被矯正材料、亦即金屬板P的寬度方向的下壓量之差，能夠實施平坦度更高的矯正。并且，在基于消除上框架2以及下框架3的彎曲量所需的各個液壓式鼓凸油缸12的所需節流量的基礎上，也可以基于由安裝在下壓油缸4和外殼I之間的負載傳感器(或者液壓壓力變換器)23檢測的下壓油缸4、液壓式鼓凸油缸12、上輥框架5、上支承輥7、上部中間輥13、上部矯平輥6、下部矯平輥8、下部中間輥14、下支承輥9、下輥框架10的壓縮變形信息，計算消除該壓縮變形所需的各個液壓式鼓凸油缸12的所需節流量，基于兩方的所需節流量的合計值，進行上部矯平輥6的鼓凸修正。由此，能夠進一步減小被矯正材料、亦即金屬板P的寬度方向的下壓量之差，能夠實施平坦度更高的矯正。另外，對于此類鼓凸修正，在日本專利第3443036號公報、日本專利第3726146號公報中詳細地記載，上述公報的記載內容也包含于本說明書。根據本實用新型的實施方式，由于使直徑比矯平輥大的中間輥與矯平輥的外側接觸，向中間輥賦予驅動力，將該驅動力傳遞至矯平輥，使金屬板通行矯平輥之間，因此，能夠使供金屬板通行的驅動力上升。因此，即使是薄、且屈服應力大的金屬板，也能夠一邊賦予矯正所需的下壓量一邊使金屬板通行，能夠提高金屬板的平坦度。并且，在此基礎上，通過進行寬度方向的鼓凸修正，能夠進一步提高金屬板的平坦度。另外，本實用新型不限定于上述實施方式，能夠進行各種變形。例如，在上述實施方式中，雖然示出相對于下輥下壓矯平輥的上輥(向下按壓)的裝置，但也可以相對于上輥下壓下輥(向上按壓)。并且，只要不脫離本實用新型的范圍，刪除上述實施方式的結構要素的一部分的實施方式也包含于本實用新型的范圍內。
權利要求1.一種棍式矯直機， 該輥式矯直機對切板狀的金屬板進行矯正，其特征在于， 具備: 多個矯平輥，這些多個矯平輥以鋸齒狀配置在應當矯正的金屬板的軋制線的上下，以一邊夾持金屬板進行校正一邊使金屬板通行的方式旋轉； 液壓式的按壓油缸，該液壓式的按壓油缸經由所述矯平輥而按壓金屬板； 直徑比所述矯平輥大的多個中間輥，這些多個中間輥在所述多個矯平輥的上下外側設置為與各個矯平輥接觸；以及 驅動裝置，該驅動裝置使所述中間輥旋轉， 該輥式矯直機一邊利用按壓油缸經由所述矯平輥而按壓所述金屬板，一邊利用所述驅動裝置使所述中間輥旋轉驅動，將其驅動力傳遞于所述矯平輥，來使所述金屬板通行。
2.根據權利要求1所述的輥式矯直機，其特征在于， 所述中間輥的直徑為所述矯平輥的直徑的1.2 2倍，上下矯平輥的間距均為所述矯平輥的直徑的1.2 2倍。
3.根據權利要求1所述的輥式矯直機，其特征在于， 所述中間輥被單獨地驅動。
4.根據權利要求1所述的輥式矯直機，其特征在于， 被矯正的金屬板是厚度為2.(Γ25.4mm、屈服應力為40(Tl800MPa的鋼板。
專利摘要本實用新型公開了輥式矯直機。對切板狀的金屬板(P)進行矯正的輥式矯直機(100)具備以鋸齒狀配置于應當矯正的金屬板(P)的軋制線的上下，以一邊夾持金屬板(P)進行矯正一邊使金屬板通行的方式旋轉的多個矯平輥(6、8)、經由矯平輥(6、8)按壓金屬板(P)的液壓式的按壓油缸(4)、在多個矯平輥的上下外側設置為與各個矯平輥(6、8)接觸的直徑比矯平輥(6、8)大的多個中間輥(13、14)、使中間輥(13、14)旋轉的驅動裝置(15)，一邊利用按壓油缸(4)經由矯平輥(6)按壓金屬板(P)，一邊利用驅動裝置(15)使中間輥旋轉驅動，將其驅動力傳遞于矯平輥(6、8)來使金屬板(P)通行。
文檔編號B21D1/05GK202921694SQ20122006300
公開日2013年5月8日 申請日期2012年2月23日 優先權日2011年2月24日
發明者阿部敬三 申請人:鋼鐵普藍特克股份有限公司