JP2913792B2 - ストリップの流体支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ストリップの流体支持装置、特に鋼板の連
続焼鈍炉、連続メッキ炉、連続コーティング炉等におい
て走行中の鋼板を流体により浮揚する装置に関する。

なお、本発明は、その他の金属、紙、プラスチック等
のストリップの製造、運搬ラインにも適用しうるもので
あり、したがって、本願明細書にあっては、これらを総
称する意味で、端に「ストリップ」という。

（従来の技術） ストリップを非接触状態で支持する方法として、Jour
nal of the Iron and Steel Institute（May,1963,p.40
1〜408）に次の２つが代表例として示されている。

空気ベアリングを多数配置するもの 第１図に略式断面図で示すように、ドラム１の外周上
面に第２図に示す如き断面形状の多数のノズル孔２を配
置して、これらノズル孔２から高圧流体を噴出させると
ともにその上にストリップ３を巻掛け、非接触状態でス
トリップ３を支持して搬送する方法である。なお、第１
図中、符号４は流体供給管である。

この方法は、ストリップの張力を高めると非常に大き
な流体圧力が必要となること、またストリップの揺動が
大きいこと等実用的でない旨記載されている。この点、
例えば、特開昭62−167162号公報に記載されているよう
に、ストリップの揺動防止に改善を加えて写真用フィル
ムや印画紙、磁気テープ等の軽量物で空気などの流体の
噴出圧力の小さなものには使用されているが、しかしノ
ズル孔が多すぎること、金属ストリップの支持搬送には
非常に大きな流体の噴出圧力が必要となり不経済である
等の問題がある。これは多数の空気ベアリングからの噴
出エネルギーでストリップを浮揚させようという発想に
無理があるからである。

ホーバークラフトの原理を応用するもの 第３図に略式断面図で示すように支持・搬送せんとす
るストリップ３の内側に向けてスリットノズル孔２′を
配置し、これらスリットノズル孔２′からの噴流をスト
リップ３に衝突させて流れの向きを変え、流体のカーテ
ンによって囲まれた領域に発生するクッション圧力を利
用するホーバークラフトの原理を応用する方法である。

この方法も基本的には流体の運動エネルギーを静圧ま
たは動圧に変換してストリップを支持するという考え方
である。

この方式にもとずく１つの型式として第４図に示す装
置が提案されている。図中、流体供給管４からの流体は
それぞれ内側および外側を向いたノズル２、２′からス
トリップ３に向かって噴出し、それを浮上させるのであ
る。

また、ストリップの浮上高さが長手方向で異なるとい
う問題に対する改善策が、特開昭62−139832号公報、同
62−142728号公報等で開示されているが、基本的には固
定式のストリップの支持装置として構成されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記した従来技術では、以下に示すよ
うな点において技術上の難点がある。

（１）多数の空気ベアリングを有する第１図のタイプの
ものではストリップに張力が大きく働いている場合に
は、大きな空気圧が必要であるが、その場合ストリップ
の振動が問題となるため、高張力ラインへの適用は難し
い。

（２）このような空気ベアリングでは、ストリップの浮
揚高さが非常に小さいため、支持装置との接触問題があ
り表面疵発生への不安がある。

（３）空気の供給が装置内に蓄えられた空気の圧力で一
意に決まるため、各ノズルからの圧力または流量は重用
であるが、それらをコントロールできない。例えばロー
ル表面でいろいろノズル形状を変化させることもできる
が装置自体を回転可能なロールから構成するとロールの
回転によって、ノズルの位置が変化するため結果として
利点がない。

（４）第４図に示すホーバークラフトタイプの装置で
は、装置自体が固定式であるためストリップ先端の通板
が非常に困難である。

（５）全ての通板材に対してこのような浮揚支持装置を
使用する必要がない場合でも、このような固定型では常
に浮上させた状態で使用する必要があり経済的でなくコ
ストがかかる。

（６）浮揚支持装置とロールを別々に有するライン構成
も可能であるが、ストリップの通板パスを容易に変更で
きないため、操作性が悪い。

ここに、本発明は、前記した従来技術の問題点を解消
し、 （１）経済性が高くコンパクトで安定性がある （２）ストリップの蛇行を抑制できる （３）ストリップ先端部の通板困難を解消する （４）浮揚支持装置とロールとの使用を適宜選択できる という各点を満足する高張力状態のストリップも浮揚で
きる流体支持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） 上記目的を達成するため、本発明者らは種々検討を重
ねた結果、次の諸事項について確認し、それに基づいて
本発明を完成するに至った。

すなわち、ストリップを巻掛けて搬送する装置におい
て、ストリップとの対向面に通常の搬送用ロールを配
し、該ロールに対する入側および出側においてストリッ
プとロールの間に流体を供給することによってロール周
面とストリップ表面との間に流体溜まりを形成でき、こ
れによってストリップを非接触状態で浮揚支持すること
が可能であることが分かった。

そこでロールのストリップ巻掛面の反対側においてロ
ール円周に沿って対向配置された流体室をロールの長手
方向に延設すると、ロール周面と流体室との間に境界領
域が形成され、ここに流体噴出口を設けると、流体はロ
ール周面に沿って噴出してストリップとロールとの間の
前記流体溜まりに効率よく供給され、ストリップの流体
支持が効果的に行われることを知り、本発明を完成し
た。

よって、本発明の要旨とするところは、ロール表面に
巻掛けてストリップを浮揚しつつ搬送する装置であっ
て、ストリップ巻掛面以外のロール表面の少なくとも一
部に対面しながらロールの長手方向に延設され、ロール
表面に沿って流体を噴出する流体室と、該流体室に接続
された流体供給管とを備えたことを特徴とするストリッ
プの流体支持装置である。

本発明の好適態様によれば、前記流体室を全体的に密
閉構造として、ロール表面に沿って流体を噴出する噴出
口を前記ロールの長手方向に沿って設けるようにしても
よい。

また、ストリップとロールとの間に十分な浮揚高さを
確保するために、前記ロールのストリップの入側および
／または出側において、前記流体室がストリップに対面
する側面に少なくとも１個の流体噴出口を設けるように
してもよい。

ストリップは流体支持装置に入るときあるいは出ると
きに、ストリップの蛇行および振動が問題になるときが
あり、その場合にはストリップのロールへの入側および
／またはロールからの出側で、前記流体室に対向するよ
うに、ストリップの調芯用および揺動防止用の流体噴出
ノズルを別途設けてもよい。

さらに、前記流体室を複数に区分し、各区分が独立し
てロール表面に沿って流体を噴出すべく個々に流体の供
給・停止をなしうるように構成してもよい。

（作用） 次に、本発明の構成と作用を添付図面によってさらに
具体的に説明する。

第５図に本発明にかかる装置の構成を略式斜視図で示
す。第６図はその一部の略式斜視図である。なお、スト
リップは図面を簡潔にするために省略してある。図中、
ロール12の下側には流体室14が設置されており、流体室
14はストリップ巻掛面以外のロール表面のほぼ半分に対
面しながらロール12の長手方向に延設されている。流体
室14には流体供給管16が設けられており、圧力計18と弁
19とによって供給流体の流量が制御される。ロール12と
流体室14との間にはロール周面に沿って隙間、つまりス
リット部22が形成されており、流体供給管16からの流
体、例えば圧力空気はこのスリット部22から図中矢印で
示すようにロール周面に沿って噴出される。一部はその
両面からも噴出する。本例の場合、流体室14は上部開放
型であって、ロール表面と流体室14の頂部との間には一
定の隙間がどうしても残るからである。

第６図は、流体室14の略式斜視図であって、スリット
部22の長さW₁、流体室14の幅W₂、長さW₃、およびスリッ
ト部22の高さ、つまりノズル口の高さＤについては特に
制限はない。例えば、スリット部22の幅W₁は、ストリッ
プ幅が固定されている場合にはそのストリップ幅と一致
させることが望まれるが、通常の製造ラインでは単一幅
のみという場合が少ない。したがって、ノズル幅として
はストリップ幅の70％以下になると不安定になるため、
ノズル幅は最大板幅の70％以上となるように設定するの
がよい。またノズル口の高さD₁は、小さ過ぎると、必要
流量を供給するために抵抗となり供給圧を高める必要が
ある。また、大き過ぎると、ノズルとしての効果を発揮
しなくなるため、ロール半径に対する0.1〜４゜の弧長
程度が望ましい。

本発明によれば、通常の搬送用のロール12を第６図に
示す流体室14の上に載置することにより、ロールのスト
リップ巻掛面以外のロール表面の少なくとも一部に対面
しながらロールの長手方向に延設する。なお、このとき
のロールおよび流体室は密着されるのが好ましく、ノズ
ル口の面積つまり流量制御はノズル高さＤを調整するこ
とによって行うのが好ましい。

第７図には、ストリップＳを本発明にかかる流体支持
装置に巻き付けて180゜方向転換を行うときの状態を略
式斜視図で示す。図中、参照符号は第５図および第６図
と同様である。

このような装置構成であれば、次のように作動させる
ことができる。

（１）流体供給停止時 ロール12は通常の搬送用ロールとしての働きをし、ス
トリップＳの先端部を通板する時の扱いが非常に容易に
なる。また、疵や形状不良等の問題の少ない、厚手材や
低グレード材に対して、特にラインの切り替え等の労力
なしにロール搬送に移行できる。

（２）流体による浮揚時 流体供給管16を経て外部より導入された流体は、第６
図に示す流体室14に蓄えられロール表面との境界線に形
成されるスリット部22より噴出する。

第８図にこのときのストリップＳの浮揚状態を断面図
で示すが、流体室14からスリット部22を通って噴出した
流体は図中矢印で示すようにロール頂上部に向かって送
り込まれ、主にロール頂上部でストリップＳの両端より
軸方向に放出される。また一部の流体は方向転換して流
体室１の側面とストリップＳの間に供給される。これに
より一定の張力ＴがかけられたストリップＳは流体を介
してロール12上で浮揚支持されながら、一定の速度Ｖで
搬送される。

第９図には、流体室14の側面よりノズル28を介してス
トリップＳに向かって流体を供給し、一方ストリップＳ
の背面からも流体噴出ノズル20を設けて流体噴出を行う
場合の装置構成を示す。第９図の場合には、流体室14と
ストリップＳの間にノズル28を介して流体を供給するこ
とによって、ストリップのロール入出側でストリップＳ
が振動により流体室14に接触することを抑止する。さら
に、ライン速度が増加すると主としてロール入側で流体
保持量が不足することもあるが、ノズル28による側面か
らの流体供給は、これを補償する。

流体支持されたストリップは、ロール支持に比してス
トリップの横方向の動きに対してほとんど拘束されな
い。そこでストリップの背面に設けた流体噴出ノズル20
でストリップの蛇行および揺動を防止する。第９図では
この流体噴出ノズル20はストリップのロール入側にのみ
設置されているが出側に設けてストリップをより確実に
保持することも可能である。またストリップの蛇行や揺
動を防止できるものであれば、ノズル以外にも電磁的ま
たは機械的なものも採用できる。

第10図は、本発明にかかるストリップの流体支持装置
の制御系の説明図であって、ストリップＳが巻掛けられ
たロール12には流体室14が設けられており、圧縮機30か
ら弁31および流量計32および圧力計33を経て供給される
圧縮流体はこの流体室14を経てロール12の周面に沿って
噴出され、ストリップＳを浮揚しながら支持する。一
方、ストリップＳの入側および出側にそれぞれ２個づつ
設けられたノズル20からはブロア36から弁37および流量
計38および圧力計39を経て供給される流体がストリップ
Ｓの側面に吹き付けられる。参照符号40はストリップＳ
の浮揚量を測定するセンサーである。センサー40の測定
データにもとずいて流体室14からの流体噴出量、ノズル
20、28から吹付け量を調整し、一定量の浮揚量を確保す
る。

これまでの説明では流体室14はロールの長手方向に延
設された一体型のものとして説明してきたが、第11図に
略式斜視図で示すように、長手方向に仕切り部42によっ
ていくつかに分割した複数の流体室14_a、14_b、14_c、14_d
を設けてもよい。その場合、それぞれに独立して流体供
給管16_a、16_b、16_c、16_dを設けることによって各流体室
の流体圧力を調整でき、特に、板幅が変更された場合で
も効率よく流体支持が行える。すなわち、広幅の場合、
各噴出口の全部から流体を噴出させ、その後、狭幅材に
変更されたならば、両端の噴出口からの噴出を停止し
て、中央部の噴出口からの流体噴出を行えばよく、効率
のよい操業が可能となる。

また、第12図は、流体室14の別の変更例を示す略式斜
視図であり、流体室14は全体的に密閉型として、スリッ
ト部22だけを開放した構造として構成する。かかる構成
を採ることによって、流体室とロールとのクリアランス
を自由に設定でき、流体室とロールとの境界部からのロ
ールの軸方向の流体の流出を抑止できるようになり、よ
り効果的な流体支持が可能となる。もちろん、このよう
な構造の場合にも第11図に示すように長手方向に複数に
分割した流体室としてもよい。

以上の説明においては、ストリップＳの主に180゜方
向転換浮揚装置を説明したが、例えば第13図および第14
図に示す装置により90゜方向転換も容易にできる。すな
わち、第13図においては、本発明にかかる流体室14を二
個用いることによってストリップＳの90゜方向転換を行
っている。この場合の流体室14の構造は第14図に略式斜
視図で示すように、これまで説明してきた流体室を半割
りにして、それぞれストリップのロール入側と出側に近
接して設けたものと言える。図示例の流体室は開放型で
あるが、密閉型であってもよい。また、もちろん、スト
リップＳのロール12に対する巻掛面以外を全て一体型の
流体室14で対面させるように構成してもよい。

次に、実施例によって本発明をさらに詳述するが、本
発明はこれによって限定されるものではない。

実施例１ 本例では流体として気体（空気）を用いた場合を示
す。

第15図に示すストリップ搬送ラインにて本発明にかか
る流体支持装置を使用した。すなわち、第15図のＡの位
置に第10図に示す流体支持装置を取り付けた。

このときロール12は外径100（mm）×胴長300（mm）の
フラットロールであった。流体室14はロールとの間隔を
0.1mmにセットして第10図に示すごとく対面配置した。
ロールはモータで駆動されており回転速度と方向は自由
に選べ非回転にもできる。浮揚しない場合は、ライン速
度に同期させるのは当然であるが、浮揚した場合にも別
の所で測定しているライン速度に合わせて回転させてお
けば、ライン速度を保持したまま、浮揚・非浮揚を選択
できた。

ここで供試材として0.1mm厚×280mm幅の冷延鋼板を用
い、10〜200m/minで走行させた。張力は１〜40kgで可変
とした。第16図に張力20kg時の流体室への供給空気量と
浮揚量（ロール頂上部：□、ロール入側：■）の関係を
グラフで示すが、均一に1mm前後浮揚していることがわ
かる。ここで張力を40kgまで上げれば0.6mm前後に浮揚
高さが低下するが、均一に浮揚しており、接触等の問題
は発生しなかった。ここで浮揚量の測定は、第10図に示
すセンサー40を用いた。ロールを回転または非回転にし
た時の浮揚量の変化も測定したが、ロールを回転する場
合、しかも100〜200m/minと速度が大きい場合には、ロ
ール入側での浮揚高さが小さくなる傾向があるが、それ
を回避するには流体室側面よりストリップに向って空気
を供給することが効果大である。

第10図では、ストリップ背面に空気噴出ノズル20を配
しており、これは、上下位置およびストリップとの距離
が可変となるように支持されている。４個の噴出ノズル
20より、全体で風量2m³/minを吹き付けることによりス
トリップＳの蛇行量が1/3程度に減少し、安定搬送に効
果が大きいことが明確になった。風量が少ないと効果が
減少するため、0.9³/minが下限であった。

実施例２ 本例でも、流体として気体（空気）を用いた。

第13図および第14図に示す90゜方向転換による流体支
持装置を、溶融メッキラインのメッキ浴出側のトップロ
ールに導入した。この場合ロール径を1500mmとしたフラ
ットロールで胴長2200mmであった。

1850mm幅で0.35〜1.6mm厚のストリップＳを浮揚し
た。流体室14よりの空気供給量は、300〜1200³/minであ
ったが、メッキ浴出側に本発明にかかる流体支持ロール
を設けたことによって、未凝固状態でストリップの方向
転換が可能でラインの高速走行が実現できた。

また、通常速度で走行する場合でも、トップロールへ
の、ピックアップによりストリップに疵をつけてしまう
という問題点があったが、上述のように非接触状態で搬
送することによって、ピックアップ現象が回避でき、疵
発生も抑止できた。

実施例３ 本例では、電気メッキ用液中ロール、つまりシンクロ
ールに本発明にかかる流体支持装置を使用した場合を示
す。

第５図に示した構成の本発明装置をロール径1000mmで
製作し、電気メッキ用液中ロールとして幅1850mmのスト
リップを支持した。このとき、ロールは回転させずに張
力4tonとして流量を200〜500/minとした条件で浮上高
さを測定した結果、ストリップは0.5〜0.7mmまで浮揚さ
れており安定していた。

つまり、従来のシンクロールでは シンクロールにクラウンがあるために、ストリップが
完全に平面にならず板ぞりを発生するため、電極間を狭
くできない。

シンクロールの回転が早くなると、ストリップとロー
ルの界面にメッキ液が不規則に引き込まれるため、ロー
ルクラウンの効果が消滅し蛇行の原因となる。

等の問題があるが、本発明によってストリップを常に浮
揚し、蛇行修正をロールクラウンでなく、液体支持方法
で行い通板を安定させることによって、上記問題は解決
でき、電極−ストリップ間を狭くすることによって電力
原単位を大幅に低減できた。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように構成されているから、
ストリップの蛇行を防止できると共にストリップ先端部
の通板を容易に行え、しかもコンパクトで安定してスト
リップの非接触支持が行えるという、従来の問題点を全
て解決できるという大なる効果を有するもので産業上益
するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の流体支持装置の略式斜視図； 第２図は、第１図の装置に用いられるノズルを示す部分
断面図； 第３図は、従来のホーバークラフトの原理に基づく液体
支持装置の略式部分断面図； 第４図は、第３図の装置の別の変更例を示す略式斜視
図； 第５図は、本発明にかかる流体支持装置の略式斜視図； 第６図は、本発明における流体室を示す略式斜視図； 第７図は、本発明にかかる流体支持装置をストリップを
巻掛けた状態で示す略式斜視図； 第８図および第９図は、本発明におけるストリップ浮揚
の原理の説明図； 第10図は、本発明にかかるストリップの流体支持装置の
制御系の説明図； 第11図は、本発明にかかる流体支持装置の別の変更例を
示す略式斜視図； 第12図は、本発明における流体室の別の変更例を示す略
式斜視図； 第13図は、本発明にかかる流体支持装置の別の変更例を
示す略式側面図； 第14図は、第13図において使用する流体室の略式斜視
図； 第15図は、本発明にかかる流体支持装置のロール搬送機
構における設置箇所を示す模式的説明図；および 第16図は、本発明の実施例による結果を示すグラフであ
る。 12:ロール、14:流体室 16:流体供給管、18:圧力計 19:弁、20:流体噴出ノズル 22:スリット部、28:ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 和夫 石川県加賀市熊坂町イ197番地 大同工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−263960（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21D 9/63 B65H 20/10,20/14 B21B 39/20

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロール表面に巻掛けたストリップを浮揚し
   つつ搬送する装置であって、ストリップ巻掛面以外のロ
   ール表面の少なくとも一部に対面しながらロールの長手
   方向に延設され、ロール表面に沿って流体を噴出する流
   体室と、該流体室に接続された流体供給管とを備え、前
   記流体室を複数に区分し、各区分が独立してロール表面
   に沿って流体を噴出すべく個々に流体の供給・停止をな
   しうるようにしたことを特徴とするストリップの流体支
   持装置。
2. 【請求項２】前記流体室を全体的に密閉構造として、ロ
   ール表面に沿って流体を噴出する噴出口を前記ロールの
   長手方向に沿って設けた、請求項１記載のストリップの
   流体支持装置。
3. 【請求項３】前記ロールのストリップの入側および／ま
   たは出側において、前記流体室がストリップに対面する
   側面に少なくとも１個の流体噴出口を設けた請求項１ま
   たは２記載のストリップの流体支持装置。
4. 【請求項４】ストリップのロールへの入側および／また
   はロールからの出側で、前記流体室に対向するように、
   ストリップの調芯用および揺動防止用の流体噴出ノズル
   を具備した請求項１ないし３のいずれかに記載のストリ
   ップの流体支持装置。