JP3419071B2 - 蛇行修正装置および蛇行修正方法 - Google Patents

蛇行修正装置および蛇行修正方法

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JP3419071B2
JP3419071B2 JP08161394A JP8161394A JP3419071B2 JP 3419071 B2 JP3419071 B2 JP 3419071B2 JP 08161394 A JP08161394 A JP 08161394A JP 8161394 A JP8161394 A JP 8161394A JP 3419071 B2 JP3419071 B2 JP 3419071B2
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良之 綛田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ストリップの処理ラ
インにおいて、走行中のストリップの蛇行を修正する装
置とその方法に関し、特に小さなスペースに設置できる
ディスプレイスメント方式の蛇行修正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】薄鋼帯などのストリップには、不可避的
に生じているキャンバー(ストリップの曲がり)や形状
不良に起因する蛇行、溶接によるストリップの接合部で
の蛇行、張力の変動やロールアライメントのズレ等の設
備的な要因での蛇行が発生する。このような蛇行は、ス
トリップの正常な通板を阻害し、蛇行量が大きくなると
通板不能となったり、ストリップのトリミング等では歩
留りを低下させる。
【0003】従来、ストリップの連続処理ラインの蛇行
修正装置としては、ステアリング方式およびディスプレ
イスメント方式の蛇行修正装置があげられる。
【0004】図6は、ステアリングガイド方式の蛇行修
正装置を示す図であり、(a) は上から見た平面図、(b)
は正面図である。9はガイドロール、10は旋回中心であ
る。
【0005】ガイドロール9に進行してくるストリップ
Sの面内でガイドロール9を旋回中心10で旋回させる
と、ストリップは横方向への移送とガイドロール上での
斜め送りを受けることでセンタリングされる。
【0006】ステアリング方式の蛇行修正装置は、旋回
操作されるガイドロール9上でストリップがセンタリン
グされるため定常的な蛇行修正に向いており、装置が簡
単になる点で優れている。しかし、ガイドロールに対す
るストリップの進入角度が変化するため、ロール上でス
トリップが横移動する。これはステアリング方式の特徴
であるが、修正に遅れが生じるため溶接点近傍などに発
生する急激な蛇行に対して、修正精度を高めることが難
しい。このためステアリング方式の蛇行修正装置は、ト
リマーラインのような高い蛇行修正精度を必要とする処
理ラインには適用できなかった。
【0007】これに対し、ディスプレイスメント方式の
蛇行修正装置は、応答性が速く、精度の点で優れている
ので、トリマーラインの入側に用いられる。
【0008】図7および図8は、ディスプレイスメント
方式の蛇行修正装置を示す図であり、いずれも(a) はガ
イド装置を上から見た図、(b) は装置の正面図である。
Sはストリップ、1はガイド装置、1-1、1-2はガイド
ロール、1-3は旋回フレーム、1-4はベースフレーム、
1-5はアクチュエータ、2は蛇行検出器、3-1、3-2は
固定ロールである。
【0009】ディスプレイスメント方式の蛇行修正装置
は、1本ないし2本のガイドロールで構成されたガイド
装置1と、ガイド装置1-2の出側に設けた蛇行検出器2
および入側と出側に設けられた固定ロール3-1、3-2か
ら構成される。2本のガイドロールで構成するガイド装
置は、図7および図8に示す構成が一般的である。
【0010】図7および図8において、蛇行修正装置に
入ってくるストリップSは、旋回フレーム1-3に支持さ
れたガイドロール1-1、1-2を、コの字状またはZ字状
に周回して蛇行検出器2を通過する。ガイドロール1-
1、1-2は、アクチュエータ1-5によって旋回中心1-6
を中心として、旋回フレーム1-3とともに図中の矢印の
方向にベースフレーム1-4に対して旋回し、ストリップ
を横移動させることにより、蛇行を修正する。
【0011】図9は、ディスプレイスメントガイド方式
の装置による蛇行修正の原理を示す図である。ストリッ
プSは図中の矢印の方向に速度Vで走行しており、装置
入側でδの蛇行(オフセンタ)が生じたとすると、図7
に示す装置出側の蛇行検出器2でδ量の蛇行が検知され
る。その蛇行を打ち消すようにアクチュエータ1-5によ
って旋回フレーム1-3にθ量の旋回を行わせ、ストリッ
プの幅中心をプロセスラインの中心Aに戻す。旋回後の
ガイドロール1-1、1-2の位置は、実線で示されるよう
に、ガイドロール1-1、1-2の幅方向中心を結ぶ線Bが
プロセスラインの中心線Aとは一致しない。これはガイ
ドロール上でストリップの蛇行を修正するのではなく、
装置出側で蛇行が消去されるようにガイドロールを操作
するためである。
【0012】このとき蛇行量δと旋回角度θとの関係
は、一般に下記の(1) 式で表される。
【0013】 δ=L×sin θ ・・・・・(1) ここで、Lは旋回半径、θは旋回角度である。
【0014】ディスプレイスメント方式の蛇行修正装置
は、比較的蛇行修正精度に優れているが、さらに蛇行修
正精度を高めるための装置が提案されている。
【0015】特開昭63−112358号公報に開示された装置
は、通常の蛇行修正装置2基を配設し、下流側の蛇行修
正装置の位置信号と蛇行信号とで上流側の蛇行修正装置
を操作するものである。しかし、これは設備として大き
くなり、ストリップに対して幅方向に移動させるステア
リング装置を組み合わせる上記修正装置では、ステアリ
ング装置の横移動範囲を超えることがあり、安定した蛇
行修正が難しい。
【0016】特開平3−409 号公報に開示された装置
は、入側のガイドロールを傾動させる構造としたもので
あるが、装置や傾動の制御が複雑となる。
【0017】実公平5−4887号公報には、縦型に配置し
たローラーとピンチロールとでストリップの幅を拘束し
て蛇行を修正するローラー式のサイドガイド装置が提案
されている。しかし、大きな蛇行に対する修正能力が十
分でなく、大きく修正しようとして圧下力を上げると
か、横方向の押しつけ力を高める等の対応をすれば、ス
トリップの平坦やエッジ形状を損なうことになる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】トリマーラインにおい
ては、ストリップのセンタリング精度が重要視されるの
で、ディスプレイスメント方式の蛇行修正装置を、トリ
マーに近接して設置する必要がある。しかし、ディスプ
レイスメント方式の蛇行修正装置は、例えば図7に示す
旋回するガイドロール1-2と固定ロール3-2との距離H
を大きくし、蛇行修正のときに発生するストリップの剪
断(ストリップが横移動することにより発生する)によ
変形を防止する。
【0019】この距離Hは、ストリップの最大板幅の3
倍以上必要とされている。
【0020】ディスプレイスメント方式の蛇行修正装置
の設置には、高さスペースを必要とし、トリマーの直近
に配置することが難しい。また、ストリップの蛇行は、
ガイド装置の出側で検出するため、検出器とトリマーと
の距離が大きくなると、ストリップの形状や曲がりの影
響で十分なセンタリング精度が得られなくなる。
【0021】本発明の目的は、小さな設置スペースでも
蛇行修正精度を高めることができる蛇行修正装置と蛇行
修正方法を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ディスプ
レイスメント方式の蛇行修正装置の旋回するガイドロー
ルと固定ロールとの距離や下流に配置する加工装置との
位置関係について種々研究し、このロール間距離Hを短
縮すると、ストリップの張力分布の不均一が発生し、こ
れらが下工程の加工プロセスに対する通板精度を悪くし
ていることを知見し、本発明を完成した。
【0023】本発明の要旨は、図1から図3までに示す
蛇行修正装置、および下記に示す蛇行修正方法にあ
る。
【0024】ディスプレイスメント方式のガイド装置
(1) と蛇行検出器(2) との間に、千鳥状に配置された拘
束ローラー(4-1) またはピンチロール(4-5) を備えた拘
束装置(4) が配置され、その拘束装置(4) はガイド装置
(1) の旋回に追従してストリップ(S) の幅方向に移動す
るスライドベース(4-2) の上に配置されている蛇行修正
装置。
【0025】ディスプレイスメント方式のガイド装置
によって蛇行修正を行ってストリップを幅方向に移動さ
せる際に、前記ガイド装置出側のストリップを拘束装置
によって拘束し、蛇行修正量に応じてストリップととも
に前記拘束装置を幅方向に移動させることを特徴とする
蛇行修正方法。
【0026】
【作用】図7または図8に示すガイド装置1の出側に、
固定ロール3-2を設けることなく、直接トリマー等の設
備を配置した場合、ストリップに起こる現象について説
明する。
【0027】11は、後述する実施例から得られたスト
リップに発生する張力分布を示す図であるが、同図から
拘束装置を用いない(No.2)とき、ガイドロールの旋回に
トリップの両端部には高い張力が発生することが
わかる。
【0028】方向の張力分布はトリマー設備に悪影響
を及ぼし、噛み込み角の差による回転刃の偏摩耗、スト
リップエッジの形状不良や耳線はずれになる。
【0029】そこで、張力分布の変動を低減させるため
に、拘束装置をガイドロールと蛇行検出器との間に配置
し、ガイドロールの旋回に追従してストリップの幅方向
に移動できるようにした。
【0030】本発明の蛇行修正装置および蛇行修正方法
について図を用いて説明する。
【0031】図1は、本発明の蛇行修正装置をトリマー
の前に設けたラインを示す図であり、(a) は上から見た
平面図、(b) は正面図、(c) はガイド装置を(b) 図のA
−A方向から見た図である。Sはストリップ、1はガイ
ド装置、2は蛇行検出器、4は拘束装置、5はトリマー
である。
【0032】ストリップSは、ディスプレイスメント方
式のガイド装置1に設置されたガイドロール1-1、1-2
をZ字状に周回し、拘束装置4を経てトリマー5に進入
する。拘束装置4は、千鳥状に配置された拘束ローラー
4-1が配置され、蛇行修正されたストリップのパス変動
を抑制する。これらの拘束ローラー4-1はスライドベー
ス4-2の上のハウジング4-4に設置され、アクチュエー
ター4-3によってストリップの幅方向に移動できる構造
となっている。拘束装置の出側には蛇行検出器2が配置
される。
【0033】I.蛇行修正機能について: 1.拘束装置に拘束ローラーを使用した場合: 図1に示すラインの上流でストリップの形状不良や溶接
でのずれおよび角度不良等の影響で蛇行が発生すると、
ストリップの進行とともに下流に伝播し、蛇行検出器2
で蛇行量が検知される。この蛇行量を消去するようにガ
イド装置1を、アクチュエーター1-5によって旋回させ
る。ガイドロール1-2を同図(c) において左に旋回させ
ると、蛇行が修正され、ストリップの中心はライン中心
に移動する。拘束装置4を前記旋回角度の横移動量、つ
まり蛇行量δに相当する量だけ、旋回方向と同一の方向
に横移動させることによりガイドロール1-2と拘束装置
4の間でストリップは剪断方向の力を受けることがな
く、平坦不良の発生を防止できる。また、ストリップに
発生した幅方向の張力分布は、拘束装置の拘束ローラー
により低減抑制される。
【0034】2.拘束装置にピンチロールを使用した場
合: 図3は、拘束装置にピンチロールを使用した態様を示す
図である。4-5はピンチロールであり、図1の拘束ロー
ラーに代わるものである。蛇行修正、パス変動、張力分
布に関しては、基本的に拘束ローラーを使用した場合と
同様である。
【0035】ストリップは、ディスプレイスメント方式
のガイド装置に設置されたガイドロール1-1、1-2をZ
字状に周回し、出側にストリップのパス変動を防止する
ピンチロール4-5が配置されている。このピンチロール
はスライドベース4-2の上に設置されており、アクチュ
エーター4-3によって左右に移動可能である。ピンチロ
ールの出側には蛇行検出器2が配置されている。
【0036】ここで蛇行修正機能を説明する。上流でス
トリップの形状不良や溶接でのずれ、および角度不良等
の影響で蛇行が発生すると、ストリップの進行とともに
下流に伝播し、蛇行検出器2にて検知される。この蛇行
量を消去するようにディスプレイスメント方式のガイド
装置1を前述の式(1) で示される量だけ旋回運動させ
る。出側にあるピンチロールは旋回角度の横移動量つま
り蛇行量δに相当する量だけ、旋回方向と同一の方向に
横移動させる。これによってガイドロール1-2とピンチ
ロール4-5の間でストリップは剪断方向の変形を受ける
ことがなく、平坦不良の発生を防止できる。しかも、幅
方向の張力分布の影響がピンチロールを介して抑制され
る。
【0037】本蛇行修正装置の下流にトリマー等を近接
して設置し蛇行を修正しても、平坦不良や不均一な張力
分布の悪影響がなく、良好なトリミングが行われる。
【0038】II. 拘束装置とガイド装置を連動させるこ
とについて: 図1および図3において、ガイド装置1の出側にも蛇行
検出器を設置し、この蛇行検出器をもとに蛇行修正を行
わせ、再度拘束装置4の出側に設けた蛇行検出器2をも
とに拘束装置4を作動させることも考えられる。
【0039】1.拘束装置に拘束ローラーを使用した場
合: 図1において、片側のみに蛇行するストリップが継続し
て拘束装置に進入してきた場合、ストリップに対して幅
方向に移動する拘束ローラーでは、ストリップの幅方向
の動きを縦ロールのように固定することができない。こ
のため拘束装置を単独で制御しストリップに対して幅方
向に移動させると、ストリップの進行にともなって上流
側の蛇行が残った場合、拘束ローラーのロールの通板位
置が変化するので、更にスライドベースの移動を行うこ
とになり、大きなスライドベースが必要となる。
【0040】このように修正ローラー(ここでは拘束ロ
ーラー)をストリップに対して幅方向に移動させる蛇行
修正方式では、ストリップはローラー位置での自己調芯
作用がないため、スライドベースの移動量が不足する。
そこで拘束装置4とガイド装置1を連動させると、蛇行
検出器2での蛇行量を協動して修正することができる。
【0041】2.拘束装置にピンチロールを使用した場
合: 図3において、ピンチロール4-5とガイドロール1-1、
1-2を連動させることは、以下の理由で利点がある。ガ
イドロール1-2の出側にも蛇行検出器を設置し、この検
出器をもとに蛇行修正を行ったのち、再度、ピンチロー
ル4-5の出側検出器2をもとにピンチロール4-5を作動
させることも考えられる。しかし、ストリップに対して
幅方向に移動するピンチロールを単独で制御すると、ピ
ンチロールで絞り込みを発生する場合や、絞り込みに至
らなくとも片方にずれた蛇行が継続して発生した場合、
ピンチロール上でストリップの幅方向の動きを長時間に
わたって同じ位置で固定することができない。このため
ストリップの進行にともなってピンチロールのロール上
の通板位置が変化し、更にスライドベースの移動量を増
加させる必要が生じる。このようにピンチロールをスト
リップに対して幅方向に移動させる方式では、ピンチロ
ールでの自己調芯作用がないため、スライドベースの移
動量が不足する。
【0042】ところが、ピンチロールとガイドロールを
連動させることで、蛇行検出器での蛇行量を協動して修
正し、不足分の修正をピンチロールで単独に行わないた
め、ピンチロールでの絞り込みがなく、スライドベース
の移動量の不足は起こらなくなる。
【0043】ガイド装置出側に設ける拘束ローラー4-1
やピンチロール4-5の代わりに縦型のロールで板端を拘
束し、ストリップの蛇行修正を行うことも考えられる
が、ストリップの端部の形状を悪化させ好ましくない。
また、板幅が常に変化するために板幅端部で蛇行を修正
するには常に縦型ロールの位置を変更する必要があり、
修正精度が不安定になる。
【0044】III.ガイド装置と拘束装置とを連動させる
方法について: ガイド装置の旋回と拘束装置の横移動を連動させるに
は、図1に示すように、ガイド装置の旋回フレーム1-3
と拘束装置4のスライドベース4-2とにそれぞれ変位計
6-1、6-2を配置し、ガイド装置の旋回フレーム1-3に
配置された変位計6-1の出力で拘束装置4のアクチュエ
ータ4-3を操作し、スライドベース4-2の位置を制御す
る。
【0045】次に、蛇行修正の制御について説明する。
【0046】図4は、蛇行修正の制御方法を説明する図
であるが、ストリップの蛇行が蛇行検出器2(図1参
照)によって検出されると、コントローラーを介してデ
ィスプレイスメント方式のガイド装置1に配置されたア
クチュエータ1-5が駆動され、ガイド装置が旋回させら
れる。その結果、ストリップの通板位置が変化し、その
変化量が蛇行検出器2にフィードバックされることで蛇
行が修正される。本発明では、ガイド装置の旋回量が変
位計6-1によって計測され、その計測値からコントロー
ラーを介してスライドベースのアクチュエータ4-3が駆
動される。更にスライドベースの移動量をスライドベー
スの変位計6-2を介してコントローラーにフィードバッ
クすることで、スライドベースの移動量をガイド装置の
旋回量に追従させるものである。
【0047】図2はガイド装置と拘束装置とを機械的に
連結して作動させる蛇行修正装置を示す図であり、(a)
はガイド装置を(b) 図のA−A方向からみた図、(b) は
正面図である。ガイド装置の旋回フレーム1-3と拘束装
置4のスライドベース4-2を連結稈7で機械的に連結
し、アクチュエータ8でガイド装置の旋回フレーム1-3
を旋回させると同時に、拘束装置4を横移動させる。
【0048】また、図5は別の態様の蛇行修正の制御方
法を説明する図であるが、図2に示すように、蛇行検出
器2での検出値をもとにガイド装置とスライドベースを
同量駆動させ、それぞれの移動量に生ずる誤差を変位計
での測定値で補正する。ストリップの通板位置の変化は
蛇行検出器にフィードバックされるため蛇行修正が完了
するまでアクチュエータが駆動される。
【0049】この他にも制御方式はあるが、本発明の目
的とするところは、スライドベースとガイド装置の横方
向の操作量を同一にするところにある。
【0050】
【実施例】本発明を実施例により更に詳しく説明する。
【0051】(実施例1) 図1に示すように蛇行修正装置をトリマー装置の前に配
置し、ストリップの蛇行修正とサイドトリムを行った。
【0052】ガイド装置は、直径1400mm、長さ2000mmの
2本のガイドロールが、中心間距離1500mmで旋回フレー
ムに配置され、その旋回フレームは角度±5°で旋回で
きる構造となっている。拘束装置は、直径 100mm、長さ
2000mmの拘束ローラー4本が千鳥状に配置され、ストリ
ップの入側から2、4番目のローラーが上下に20mm移動
でき、スライドベースは±300mm の横移動ができる構造
となっている。蛇行検出器は、光学式幅センサを用い、
トリマーの前に設けた。
【0053】試験に供したストリップは熱延鋼板であ
り、表1に示す条件で蛇行修正とサイドトリムを行い、
蛇行量とサイドトリム量を計測し、表1に示した。
【0054】
【表1】
【0055】試験No.1は、蛇行修正装置のガイド装置を
旋回させず、かつ拘束装置を解放した状態で通板したの
で、蛇行量は35mmおよび73mmと大きく、トリム代は50mm
としたが、耳線はずれが発生した。
【0056】No.2は、蛇行修正装置のガイド装置のみを
旋回させたので、蛇行量は 2.2mmおよび 4.3mmに低下
し、トリム代は10〜15mmとなり、熱延鋼板の厚さが厚い
ほどトリム代が大きくなった。
【0057】No.3は、蛇行修正装置のガイド装置を旋回
させ、かつ拘束装置を稼働させた状態で通板したので、
蛇行量は 0.7mmおよび 1.1mmに低下し、トリム代は3〜
5mmとなった。
【0058】No.4は、従来の蛇行修正装置(図7)を使
用した場合で、蛇行量は 4.5mmおよび 7.8mmであり、ト
リム代は15〜20mmであった。
【0059】次に、No.2とNo.3の条件で、上流側に定常
的な蛇行を発生させ、蛇行修正装置出側の張力分布を歪
みゲージを用いて測定した。
【0060】図11は、上記の試験で得られた張力分布を
示す図であるが、同図から本発明の拘束装置を使用した
場合(No.3)、張力の変動は 1.8〜2.3kgf/mmと幅方向
での変動が少ないが、拘束装置を使用しない場合(No.2)
の張力変動は、 0.8〜4.7kgf/mmと幅方向での変動が
大きい。また、No.2は、No.4よりも蛇行量は低減してい
るが、ストリップに不均一な張力を発生させるので好ま
しくない。
【0061】これらの結果から、本発明装置は従来の蛇
行修正装置よりも優れた蛇行修正能力を有し、しかもこ
の装置は、蛇行修正装置のガイド装置と蛇行検出器の間
に拘束装置が設けられているので、従来必要とされた固
定ロールが不要となり、小さなスペースに設置すること
ができる。
【0062】(実施例2) 実施例1の発明例No.3の条件で、拘束装置の拘束ローラ
ーを図2に示すようにピンチロールに代えて、同様な試
験を行った。それらの結果を表1に併記した。
【0063】これらの結果から、拘束装置の拘束ローラ
ーをピンチロールに代えても、ほぼ同等な効果が得られ
ることがわかる。また、蛇行修正効果はライニングの有
無には関係しないことがわかった。
【0064】
【発明の効果】本発明の蛇行修正方法は、蛇行修正のガ
イド装置出側のストリップを拘束し、蛇行修正量に応じ
てストリップを幅方向に移動させるので、蛇行修正にと
もなうストリップの張力変動の発生を防止することがで
きる。これらより次工程の作業に悪影響を及ぼすような
ことがなくなる。
【0065】また、本発明の蛇行修正装置は、蛇行修正
のガイド装置と蛇行検出器の間に拘束装置を設けたの
で、従来必要とされた固定ロールが不要となり、小さな
スペースに設置することができる。本発明の蛇行修正装
置をトリマー装置の前段に設置して蛇行を修正すると、
トリム代を低減することができ、溶接部のような蛇行が
発生しやすいものでも耳線はずれをなくすことができ
る。これにより通板速度の低下やライン停止などのトラ
ブルを無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の蛇行修正装置が配置されたトリマーラ
インを示す図である。
【図2】ガイド装置と拘束装置を連結した蛇行修正装置
を示す図である。
【図3】拘束装置にピンチロールが使用された本発明の
蛇行修正装置を示す図である。
【図4】ガイド装置と拘束装置の連動を制御する方法を
示す図である。
【図5】ガイド装置と拘束装置の連動を制御する方法を
示す図である。
【図6】ステアリング方式の蛇行修正装置を示す図であ
る。
【図7】従来のディスプレイスメント方式の蛇行修正装
置を示す図である。
【図8】従来のディスプレイスメント方式の蛇行修正装
置を示す図である。
【図9】ガイドロールの旋回によって蛇行が修正される
原理を示す図である。
【図10】ガイドロールの旋回によってストリップのパ
スラインが変化する状態を示す図である。
【図11】蛇行修正によってストリップに発生する張力
分布を示す図である。
【符号の説明】
1.ガイド装置 1-1、1-2.ガイドロール
1-3.旋回フレーム 1-4.ベースフレーム 1-5.アクチュエータ
1-6.旋回中心 2.蛇行検出器 3-1、3-2.固定ロール
4.拘束装置 4-1.拘束ローラー 4-2.スライドベース
4-3.アクチュエータ 4-4.ハウジング 4-5.ピンチロール
5.トリマー 6.変位計 S.ストリップ
7.連結稈 8.アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−345303(JP,A) 特開 平3−189011(JP,A) 特開 平3−409(JP,A) 実開 昭63−138913(JP,U) 実開 昭50−29934(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 39/14 B21C 45/00 - 49/00 B21D 1/00 - 1/14 B65H 23/038

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディスプレイスメント方式のガイド装置と
    蛇行検出器との間に、千鳥状に配置された拘束ローラー
    またはピンチロールを備えた拘束装置が配置され、その
    拘束装置はガイド装置の旋回に追従してストリップの幅
    方向に移動するスライドベース上に配置されていること
    を特徴とする蛇行修正装置。
  2. 【請求項2】ディスプレイスメント方式のガイド装置に
    よって蛇行修正を行ってストリップを幅方向に移動させ
    際に、前記ガイド装置出側のストリップを拘束装置に
    よって拘束し、蛇行修正量に応じてストリップとともに
    前記拘束装置を幅方向に移動させることを特徴とする蛇
    行修正方法。
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