JP4479377B2 - 金属帯の連続処理ラインにおける金属帯のノッチング方法及び金属帯の連続処理ライン - Google Patents

Description

金属帯の連続処理ラインにおける金属帯のノッチング方法及び金属帯の連続処理ラインに関する。

鋼帯などの金属帯の連続処理ラインにおいては、先行金属帯の尾端と後行金属帯の先端とを溶接により接合することで、金属帯を連続的に処理する。しかし、例えば、図５に示すように、先行金属帯１０１の幅と後行金属帯１０２の幅とが異なる場合には、金属帯１０１，１０２同士の接合部１０３で幅方向に段差２００が生じ、その段差２００が例えば連続処理ラインのどこかに引掛ると、接合部１０３の幅方向端部に応力が集中し、ひどい場合には、金属帯１０１，１０２が破断してしまう場合もある。

このように接合部１０３の幅方向端部に応力が集中して破断に至るのを防止すべく、接合部１０３の幅方向両端部をカバーするように円弧状等の切欠き１０４，１０５を形成するノッチングが従来から行われている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
このノッチングに用いるノッチング設備１００は、例えば、上下に昇降可能な刃３００を備えた装置であって、金属帯を接合する溶接機に対し、金属帯の搬送方向下流側に配置される。そして、溶接機にて接合された金属帯の接合部１０３が搬送されてくると、ノッチング設備の刃３００が昇降して該接合部１０３の幅方向両端部をカバーする領域を切除する。
実開昭６０−８４２０７号公報 特開昭６１−２８８９１５号公報

パスラインに沿って搬送される金属帯は必ずしも平坦ではなく、金属帯の長手方向あるいは幅方向に反りが生じていることが少なくない。この反りが大きい場合には、ノッチング設備の金属帯との位置関係が適正でなくなり、接合部１０３にノッチングが行われなくて連続処理ラインのどこかに前述した段差が引掛ったり、場合によっては、ノッチングする時にノッチング設備の下部構造物（後述のガイド１２）に金属帯が引掛ったりすることで、いずれにせよ、接合部１０３に応力が集中し、それにより、金属帯１０１，１０２が破断してしまうと、金属帯の搬送がストップし、その金属帯の連続処理ライン全体の操業が中断したりする問題が生じていた。
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたものであり、確実にノッチングが可能な、金属帯の連続処理ラインにおける金属帯のノッチング方法及び金属帯の連続処理ラインを提供するものである。

本発明の請求項１は、金属帯の連続処理ラインにおける金属帯のノッチング方法であって、ノッチング設備よりも上流側において金属帯の幅方向に生じている反り量が、当該ノッチング設備で適切に金属帯のノッチングを行うことができない反り量であって該金属帯の材質および寸法に応じて予め管理データとして決定された所定以上の値の場合に、該反り量を低減させてノッチングを行うことを特徴とする。
なお、反り量の低減は、この反り量が所定未満となる程度まで行う。

本発明の請求項２による金属帯の連続処理ラインにおける金属帯のノッチング方法は、請求項１において、前記反り量の低減は、前記金属帯の張力を調整することで行うことを特徴とする。
本発明の請求項３による金属帯の連続処理ラインにおける金属帯のノッチング方法は、請求項２において、前記金属帯の張力の調整は、当該金属帯の材質および寸法の少なくとも一方に応じて行うことを特徴とする。

本発明の請求項４は、金属帯の連続処理ラインであって、前記金属帯のノッチング設備に、前記金属帯の張力調整手段と、前記ノッチング設備に搬送される前記金属帯の幅方向の反り量を前記ノッチング設備よりも上流側において測定する測定手段と、その測定された反り量に基づいて前記張力調整手段を介して前記金属帯の張力を調整するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記測定された金属帯の幅方向の反り量が、前記ノッチング設備で適切に前記金属帯のノッチングを行うことができない反り量であって該金属帯の材質および寸法に応じて予め管理データとして決定された所定以上の値の場合に、該反り量を低減させる張力の指令値を前記張力調整手段に向けて送るようになっていることを特徴とする。

本発明によれば、金属帯の連続処理ラインにおいて、確実に金属帯の接合部の幅方向両端部をカバーするようにノッチングを行うことができ、また、その金属帯の連続処理ラインの操業が中断するのを抑制できる。

次に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る冷延鋼帯（以下、単に「鋼帯」という。）の連続焼鈍ラインの一部を示す概略構成図、図２はノッチング設備の概略正面図である。
この鋼帯の連続焼鈍ライン１０には、図１に示すように、鋼帯の搬送方向上流側から順に、ペイオフリール３、溶接機６、反り検出器２、ノッチング設備１、及び、ブライドルロール４が配置されるとともに、張力調整手段８及びコントローラ７、等を備えている。

ペイオフリール３は、コイル状の鋼帯５をこの鋼帯の連続焼鈍ラインに向け先端から順に巻き出していき、最後に尾端を払い出す。
溶接機６は、連続して搬送される先行鋼帯５の尾端と続く後行鋼帯５の先端とを溶接により接合する。
反り検出器２は、溶接機６からノッチング設備１に搬送される鋼帯５の幅方向の反り量Ｘ（図２参照）を測定し、コントローラ７に出力するものである。反り検出器２としては、例えば、鋼帯５が搬送される搬送路Ｌの上方にレーザー等による非接触式距離計が幅方向に複数並設されてなり、これらの測定値の比較に基づいて鋼帯５の幅方向の反り量を検出する機能を有するよう構成することができる。前述の非接触式距離計を長手方向に複数並設すれば、長手方向の反り量を検出する機能を有するよう構成することもできるし、幅方向と長手方向両方に複数並設すれば幅方向と長手方向両方向の反り量を検出する機能を有するよう構成することもできる。

ノッチング設備１は、図２に示すように、昇降用油圧シリンダ１３と、刃１１と、ガイド１２と、走行用油圧シリンダ１４と、を備え、鋼帯５を挟んでその幅方向両端側に対向配置されるものである。
刃１１は、昇降用油圧シリンダ１３にリンク装置を介して接続されており、昇降用油圧シリンダ１３の駆動により上下に昇降可能になっており、昇降することで鋼帯５を切断する。また、ガイド１２は、刃１１の下側に対向配置され、後述するように刃１１による切断時に鋼帯５をその下側から支える機能を有する。走行用油圧シリンダ１４は、刃１１をノッチング設備１ごと切断位置まで前進させ、また、鋼帯５の搬送路Ｌから外れるよう退避位置まで後退させるものである。

ブライドルロール４は、鋼帯５を搬送するための駆動ロールである。
図１に戻って、張力調整手段８は、ブライドルロール４及びペイオフリール３のいずれか一方又は双方を駆動する図示しない電動機を意味し、ブライドルロール４とペイオフリール３のいずれか一方又は双方の周速を調整することにより、該ペイオフリール３とブライドルロール４との間の鋼帯５の張力を調整する機能を有する。また、後に詳述するコントローラ７から受ける張力の指令値に鋼帯５の張力を調整する。

この張力調整手段８による張力の調整は、張力調整手段８である電動機の界磁電流を変えることで行っている。なお、界磁電流と、その界磁電流に対応する電動機の出力トルクとの関係は予め測定されており、下記の表１に示す反り量の所定の範囲に該当する値が、
張力の指令値として張力調整手段８に送られ、前述の予め測定されてある界磁電流と、その界磁電流に対応する電動機の出力トルクとの関係に基づいて張力調整手段８から出力されている。

ここで、本実施形態では、表１に示すように、鋼帯５の幅方向の反り量Ｘの大きさと、その反り量Ｘの大きさに応じて付与される張力の指令値との関係は、鋼帯の材質（鋼種）と、寸法（幅および厚さ）の範囲ごとにそれぞれ定めている。表１を見てもわかる通り、鋼帯５の幅方向の反り量Ｘの所定の範囲に該当する張力（この表１の例では張力の絶対値を鋼帯の板厚と板幅の積で除したユニットテンション）の値が、鋼帯５の材質と、寸法の範囲ごとにそれぞれ異なる。そのため、当該鋼帯５に付与される張力は、鋼帯５の材質と、寸法に応じて、所定の範囲に該当する値が張力の指令値として張力調整手段８に送られるのである。

具体的には、同表に示すように、まず、鋼帯の材質（鋼種）を、低炭素鋼（Ｃ＜０.５質量％）（表１（ａ））、高炭素鋼（Ｃ≧０.５質量％）（表１（ｂ））、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）（表１（ｃ））の三種類に区分して設定している。
さらに、その三種類の各材質（鋼種）ごとに、寸法（幅および厚さ）の範囲を設定している。すなわち、低炭素鋼（表１（ａ））では、範囲（ａ１）として厚さ１．２〜９ｍｍ，幅７００〜１０００ｍｍ、範囲（ａ２）として厚さ１．２〜９ｍｍ，幅１００１〜１５００ｍｍ、範囲（ａ３）として厚さ１．２〜９ｍｍ，幅１５０１〜１９００ｍｍの三つに区分して設定している。同様に、高炭素鋼（表１（ｂ））では、範囲（ｂ１）として厚さ１．２〜４ｍｍ，幅７００〜１０００ｍｍ、範囲（ｂ２）として厚さ４．１〜９ｍｍ，幅７００〜１０００ｍｍまたは厚さ１．２〜４ｍｍ，幅１０００〜１５００ｍｍ、範囲（ｂ３）として厚さ４．１〜９ｍｍ，幅１０００〜１５００ｍｍの三つに区分して設定している。そして、ステンレス（表１（ｃ））では、範囲（ｃ１）として厚さ１．２〜４ｍｍ，幅７００〜１０００ｍｍ、範囲（ｃ２）として厚さ４．１〜９ｍｍ，幅７００〜１０００ｍｍまたは厚さ１．２〜４ｍｍ，幅１０００〜１５００ｍｍ、範囲（ｃ３）として厚さ４．１〜９ｍｍ，幅１０００〜１５００ｍｍの三つに区分して設定している。

さらに、各範囲ａ１〜ｃ３ではそれぞれ、同表に示すように、反り量の範囲に応じて四つに区分して各張力の指令値が設定されており、各反り量の範囲ごとに、その反り量Ｘの大きさに応じて付与される張力の指令値が設定されている。そして、当該鋼帯５の張力の指令値を先述の図１のコントローラ７から張力調整手段８に送ることで調整している。

次に、このコントローラ７について詳しく説明する。
コントローラ７は、上記表１に示す各種の材質、寸法の鋼帯５について、その幅方向での反り量Ｘの大きさに応じた張力を実際に鋼帯５に付与するために、反り量Ｘの大きさに応じた張力の指令値をそれぞれ出力可能になっている。
詳しくは、コントローラ７は、以下、いずれも図示しない、ＣＰＵと、ＣＰＵの制御プログラム等を格納しているＲＯＭと、ＲＯＭ等から読み出したデータやＣＰＵの演算過程で生ずる演算結果を必要に応じ格納するためのＲＡＭと、上記張力調整手段８、並びに反り検出器２等の外部装置に対してデータの入出力を媒介するＩ／Ｆ（インターフェース）等で構成されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図３のフローチャートに示すように、張力の指令値を読み出し、張力調整手段８に向けて送れるしくみになっている。

図３は、コントローラ７で実行される、張力の指令値を読み出し、張力調整手段８に向けて送る処理のフローチャートである。なお、同図に示すフローチャート中、鋼帯５の鋼種と、寸法の範囲ごとに張力の指令値が読み出される「管理データテーブル」は、上記表１に示した内容にて、適宜読み出しが可能なようにＲＯＭに格納されている。

コントローラ７では、例えば、ある鋼帯の尾端が、図１のペイオフリール３から払い出されたタイミングで、同図にＳＴＡＲＴと示すように、上記のプログラムが起動されて、まず、ステップＳ１に移行する。そして、ステップＳ１では、必要な管理データを読み込む処理がなされて、ステップＳ２に移行する。必要な管理データとは、当該冷延鋼帯の連続焼鈍ラインでこれから処理が行なわれる、先述の、尾端がペイオフリール３から払い出された鋼帯５の鋼種と、寸法の情報である。ステップＳ２では、反り検出器２から、先述の、尾端がペイオフリール３から払い出された鋼帯５の反り量の実績を読み込んで、ステップＳ３に移行するようになっている。

次いで、ステップＳ３では、反り検出器２から読み込んだ反り量の実績に応じ、管理データテーブルから張力の指令値を読み出し、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、読み出した張力の指令値を、張力調整手段８に向けて送る。
次に、上述のような構成の各装置を備えた鋼帯の連続焼鈍ラインにおけるノッチング設備の動作等について説明する。

まず、この鋼帯の連続焼鈍ラインで操業が開始されると、コントローラ７には、当該鋼帯の連続焼鈍ラインでこれから処理が行なわれる、尾端がペイオフリール３から払い出された鋼帯５の鋼種と、寸法の情報が読み込まれる（ステップＳ１）。そして、反り検出器２から、先述の、尾端がペイオフリール３から払い出された鋼帯５の尾端の反り量の実績が読み込まれる（ステップＳ２）。しかる後、その読み込まれた反り量の実績値に応じ、管理データテーブルから張力の指令値が読み出される（ステップＳ３）。具体的には、例えば鋼帯の材質（鋼種）が低炭素鋼であれば表１の（ａ）が参照され、さらに、その低炭素鋼の寸法（幅および厚さ）が厚さ１．２〜９ｍｍ，幅７００〜１０００ｍｍの範囲内であれば範囲（ａ１）が参照される。さらに、先述のステップＳ２で読み込んだ反り量の実績に応じた張力の指令値が管理データテーブルから読み出されるしくみである（ステップＳ３）。最後に、この読み出された張力の指令値が、張力調整手段８に向けて送られる（ステップＳ４）。

張力調整手段８では、コントローラ７からの、例えば範囲（ａ１）から、例えば５０ｍｍ（３０以上）という反り量に応じて読み出された＋４９．０Ｎ／ｍｍ^２という張力の指令値に基づいて張力調整手段８である電動機の界磁電流が調整され、その界磁電流に対応する電動機トルクが出力され、鋼帯５に実際に張力が付与される。

表１を見てもわかる通り、例えば範囲（ａ１）では、反り量が所定（９ｍｍ）以下であれば、張力を鋼帯５に付与しない（±０Ｎ／ｍｍ^２）のに対し、所定（１０ｍｍ）以上であれば、＋２９．４Ｎ／ｍｍ^２という張力を鋼帯５に付与するようになっている。なお、ここで、張力の指令値が±０Ｎ／ｍｍ^２に実際に指令された場合、張力調整手段８の方では小さな張力、例えば１．５Ｎ／ｍｍ^２のような値の張力に実際には制御しようとすることをことわっておく。厳密な意味で張力がゼロだと鋼帯５がたるんでしまうからである。これに対し、張力の指令値としてゼロ以外の有限な値が指令された場合は、その値に制御しようとする。

上記のように張力を調整することで、鋼帯５の尾端、ひいては後続の別の鋼帯５との接合部での反り量Ｘが低減され、反り量Ｘが低減された状態でノッチング設備１に鋼帯５が搬送されてきて、刃１１の切断位置に丁度鋼帯５の接合部がきたタイミングにて停止させるようにする。ノッチング設備１は、鋼帯５の接合部が搬送されてくるのと同期をとって、鋼帯５の幅方向両端部まで前進させておく。刃１１が昇降する時、鋼帯５は反り量Ｘが低減されているので、どこにも引掛ることなく、ノッチングが行われる。

以上述べた通り、この鋼帯の連続焼鈍ラインでは、上述のように、コントローラ７が上記表１に示した「管理データテーブル」から張力の指令値を読み出して張力調整手段８に送るようにしているから、反り量が所定以上の場合に、鋼帯５の材質および寸法に応じて、鋼帯５の張力を調整して反り量Ｘを低減させることができる。そのため、鋼帯５の材質と、寸法が異なることによって鋼帯５の反り量を調整すべき張力が異なる場合であっても、その材質および寸法に応じた適切な張力の設定がなされて、適正に鋼帯５の反り量Ｘを低減させることができる。

以上の通りであるが、上記した実施形態は一例にすぎず、本発明の実施形態はこれに限るものではない。すなわち、各種の変更を加えることができる。
例えば、上記の実施形態では、鋼帯の連続焼鈍ラインの場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、鋼帯以外の例えばアルミニウムや銅の他、あらゆる金属帯について、しかも連続焼鈍ライン以外のあらゆる連続処理ラインについて適用できる。

また、反り量を低減させる方法としては、上述のように鋼帯５の張力を調整する方法のほか、例えば、ノッチング設備１の上流側上下に反り矯正用のローラ、あるいはレベラを配置し、該ローラあるいはレベラで鋼帯（金属帯）を挟圧することによって、反り量を低減させてもよい。
さらに、上記のような反り量の大きさと付与する張力の指令値の大きさとの関係は、テーブル値ではなく、反り量の大きさに応じて張力の指令値の大きさも増加するような関係式によって導出するようにしてもよい。

あるいは、上記実施形態では、鋼帯５の張力を調整するに際し、上記表１に示すように、鋼帯５の材質と、寸法の両方で定めた「管理データテーブル」から張力の指令値を読み出しているが、本発明の実施形態はこれに限るものではない。例えば、鋼帯５の張力を調整するに際し、鋼帯５の材質と、寸法のいずれか一方をだけに応じて読み出すしくみにしてもよい。具体的には、「管理データテーブル」を鋼帯５の材質のみで定めてもよいし、寸法のみで定めてもよい。しかし、より適正に鋼帯５の反り量を低減させて、確実にノッチングを行えるようにするためは、上記実施形態のように、鋼帯５の材質と、寸法の両方で定めた「管理データテーブル」から張力の指令値を読み出すようにした方がより好ましい。

最後に、上記の実施形態では、尾端がペイオフリール３から払い出された鋼帯５の反り量の実績を読み込む場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、先端が別のペイオフリール３から巻き出された別の鋼帯５の反り量の実績を読み込むようにしてもよいし、溶接機６にて溶接した後の鋼帯５同士の接合部あるいはその周辺の反り量の実績を読み込むようにしてもよい。

図４に、本発明に係るノッチング方法を適用した場合の実施例、及び、従来のノッチング方法を適用した場合の比較例における鋼帯５の引掛りの発生率を示す。用いたノッチング設備１は、実施例及び比較例ともに上述の実施形態において示したものと同様のものである。また、その他の設備（ペイオフリール３、溶接機６、ブライドルロール４）の配置も同様であるが、比較例においては、鋼帯５の幅方向の反り量Ｘの測定に基づく張力の調整は行っていない。なお、同実施例および比較例での鋼帯５は、上記表１での範囲（ａ１）、つまり低炭素鋼で厚さ１．２ｍｍ、幅７００ｍｍの例である。

図４に示すように、比較例においては全ノッチング実施回数のうちの１０．０％で鋼帯５の引掛りが発生したが、実施例においては１度も引掛りが発生しなかった。このことから、本発明のノッチング方法が金属帯の連続処理ライン全体の操業が中断するのを抑制するのに優れた効果を発揮することが確認された。

本発明の実施形態に係るノッチング設備を備えた鋼帯の連続焼鈍ラインの一部を示す概略構成図である。 ノッチング設備の概略正面図である。 コントローラでの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例及び比較例における鋼帯の引掛りの発生率を示すグラフである。 ノッチングの様子を説明する図である。

符号の説明

１ ノッチング設備
２ 反り検出器
３ ペイオフリール
４ ブライドルロール
５ 鋼帯
６ 溶接機
７ コントローラ
８ 張力調整手段
１０ 鋼帯の連続焼鈍ライン（金属帯の連続処理ライン）
１１ 刃
１２ ガイド

Claims (4)

1. 金属帯の連続処理ラインにおける金属帯のノッチング方法であって、
   ノッチング設備よりも上流側において金属帯の幅方向に生じている反り量が、当該ノッチング設備で適切に金属帯のノッチングを行うことができない反り量であって該金属帯の材質および寸法に応じて予め管理データとして決定された所定以上の値の場合に、該反り量を低減させてノッチングを行うことを特徴とする金属帯の連続処理ラインにおける金属帯のノッチング方法。
2. 前記反り量の低減は、前記金属帯の張力を調整することで行うことを特徴とする請求項１に記載の金属帯の連続処理ラインにおける金属帯のノッチング方法。
3. 前記金属帯の張力の調整は、当該金属帯の材質および寸法の少なくとも一方に応じて行うことを特徴とする請求項２に記載の金属帯の連続処理ラインにおける金属帯のノッチング方法。
4. 金属帯の連続処理ラインであって、
   前記金属帯のノッチング設備に、前記金属帯の張力調整手段と、前記ノッチング設備に搬送される前記金属帯の幅方向の反り量を前記ノッチング設備よりも上流側において測定する測定手段と、その測定された反り量に基づいて前記張力調整手段を介して前記金属帯の張力を調整するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記測定された金属帯の幅方向の反り量が、前記ノッチング設備で適切に前記金属帯のノッチングを行うことができない反り量であって該金属帯の材質および寸法に応じて予め管理データとして決定された所定以上の値の場合に、該反り量を低減させる張力の指令値を前記張力調整手段に向けて送るようになっていることを特徴とする金属帯の連続処理ライン。

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