JP4903949B2 - 鋼帯の蛇行防止方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送処理ラインにおける鋼帯の蛇行防止方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属フープ材などの鋼帯は、搬送処理ラインに沿って搬送されながら、冷間圧延処理、めっき処理、塗装処理等を経て製品化される。
【０００３】
鋼帯を連続供給する方法として、図３に示すように、搬送処理ライン３の入側に２つの鋼帯供給経路１，２を設け、一方の鋼帯供給経路１からの鋼帯Ａの残量が少なくなったときには、他方の鋼帯供給経路２からの鋼帯Ｂに切り替えて供給するようにしている。このとき、先ず、押さえロール４を下降させて、ブライドルロール４ａとの間で走行中の鋼帯Ａを押さえ付けて一時停止させ、その間に、鋼帯Ａの終端部をせん断機１１でカットし、該カットされた鋼帯Ａの終端部を溶接機１２まで搬送し、搬送された鋼帯Ａの終端部と他方の鋼帯供給経路２からの新たな鋼帯Ｂの始端部とを溶接機１２により溶接するようにしている。
【０００４】
ところが、従来のように押さえロール４で鋼帯Ａを押さえ付けて一時停止させる方法では、押さえロール４より上流側（溶接機１２側）では鋼帯Ａにテンションがかかっていないために、ブライドルロール４ａにてカットされた鋼帯Ａの終端部を溶接機１２まで搬送する際に、安定した走行状態が得られず、鋼帯Ａが蛇行したり、波うちしたりして、溶接時に鋼帯Ａ，Ｂの端部同士の正確な位置合わせができなくなり、溶接ミスが発生して、結果的に製品（溶融亜鉛めっき鋼板）の歩留まりが大幅に低下するという問題が生じる。
【０００５】
そこで、かかる問題を解決するために、本出願人は、特願平１１−２４８９７５号において鋼帯の蛇行防止技術を既に開示している。図４に示すように、鋼帯Ａ，Ｂの溶接位置とブライドルロール４ａとの間に、鋼帯Ａを上下から締め付けるための上ロール５ｂと下ロール５ａからなるピンチロール５を設置すると共に、下ロール５ａに鋼帯Ａの送り方向Ｃと逆方向の力を与えて鋼帯Ａにテンションをかけるための電動機ブレーキ６とを設置している。そして、鋼帯Ａのカット直後に電磁弁５０に信号が送られてエアーシリンダー１４により下ロール５ａが上昇して鋼帯Ａを下ロール５ａと上ロール５ｂ間で締め付け、その後、ブライドルロール４ａが鋼帯Ａを送り出すときに、電動機ブレーキ６により下ロール５ａに鋼帯Ａの送り方向Ｃと逆方向の力を与えて鋼帯Ａにバックテンションをかけて鋼帯Ａの蛇行の発生を防止するようにしている。なお、図４中の７は蛇行を検知する蛇行検知用センサ、８はピンチロール５を鋼帯Ａの蛇行を修正する方向に移動させるためのピンチロールシフト装置、１５はモーター、２０はピンチロール操作盤、２１はピンチロール制御盤、２２はライン主操作盤、２３は油圧ユニット、３４は油圧サーボ駆動部であり、他の構成は図３と同様である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、鋼帯の搬送処理ラインにおいては、一般的にさまざまな断面の鋼帯を処理する必要がある。例えば、本発明を適用したラインでは、０．２３ｍｍから２．３ｍｍの範囲の厚みで６１０ｍｍから１２００ｍｍの範囲の幅の鋼帯を鋼帯供給経路へ供給する。また、鋼帯に与えるテンションを設定するにあたっては、鋼帯の断面積（＝厚み×幅）が大きい場合はテンションを強くし、また鋼帯の断面積が小さい場合はテンションを弱く設定するようにしている。
【０００７】
ところが、上記特願平１１−２４８９７５号の方式では、下ロール５ａの締め付け力が一定であるため、下ロール５ａの締め付け力を鋼帯Ａの断面積が小さい場合のテンションに適するように設定すると、鋼帯Ａの断面積が大きい時に締め付け力不足となって、鋼帯Ａとピンチロール５との間でスリップが発生し鋼帯Ａに十分なテンションを与えることができず、鋼帯Ａの蛇行の発生を確実に防止できないばかりか、鋼帯Ａに擦り傷が発生し製品の品質低下を招くという問題が発生する。また、下ロール５ａの締め付け力を鋼帯Ａの断面積が大きい場合のテンションに適するように設定すると、鋼帯Ａの断面積が小さい時に締め付け力が過剰となり、締め付け力が鋼帯Ａの降伏応力を上回るために、鋼帯Ａに絞りが発生し、製品の品質低下を招くという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、鋼帯の断面積に比例してピンチロールの締め付け力を調整可能とすることにより、ピンチロールと鋼帯とのスリップの発生を防止できると共に鋼帯への絞りの発生を防止できるようにした鋼帯の蛇行防止方法及びその装置を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、金属フープ材などの鋼帯Ａ，Ｂの搬送処理ライン３の入側に２つの鋼帯供給経路１，２を設け、一方の鋼帯供給経路１から供給される鋼帯Ａの残量が少なくなったときに、この鋼帯Ａを一時停止させて、鋼帯Ａの終端部のカットと、カットした鋼帯Ａの終端部と他方の鋼帯供給経路２から供給される鋼帯Ｂの始端部との溶接とをそれぞれ行うにあたって、鋼帯Ａのカット時に鋼帯Ａ，Ｂの溶接位置とブライドルロール４ａとの間で上下のピンチロール５により鋼帯Ａを締め付け、鋼帯Ａのカット後、ブライドルロール４ａにて鋼帯Ａの終端部を搬送する時に、電動機ブレーキ６によりピンチロール５に鋼帯Ａの送り方向と逆方向の力を与えて鋼帯Ａにテンションをかけるようにした鋼帯の蛇行防止装置及び方法において、上記鋼帯Ａ,Ｂの送り方向に沿って、上記鋼帯Ａをカットするせん断機１１と、上記鋼帯Ａ,Ｂを溶接する溶接機１２と、上記ピンチロール５と、上記ブライドルロール４ａとをこの順に配置し、鋼帯Ａに対して鋼帯Ａの送り方向と逆方向に力を与える上記ピンチロール５の締め付け力を調整可能とし、鋼帯Ａの断面積が小さいときはピンチロール５の締め付け力を弱め且つ断面積が大きいときは締め付け力を強めるように該締め付け力を調整することを特徴としており、このように構成することで、鋼帯Ａの断面積の変化に応じて、ピンチロール５の締め付け力を調整することができ、ピンチロール５の締め付け力不足によるピンチロール５と鋼帯Ａのスリップの発生を防止でき、さらに締め付け力過剰による鋼帯Ａへの絞りの発生を防止できるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
本実施形態の蛇行防止装置１０は、図１、図２に示すように、鋼帯Ａ，Ｂの溶接位置とブライドルロール４ａとの間に設置されて鋼帯Ａを上下から締め付けるための上下ロール５ａ，５ｂからなるピンチロール５と、下ロール５ａに鋼帯Ａの送り方向Ｃ（図４）と逆方向の力を与えるための電動機ブレーキ６とを備えており、さらにエアーシリンダー１４の上昇側回路に圧力変換器５１を設置すると共に、鋼帯Ａへのテンション設定値Ｆをエアーシリンダー１４の圧力設定値Ｐへ比例変換する演算装置２１ａを付加したものである。
【００１２】
電動機ブレーキ６は、下ロール５ａに鋼帯Ａの送り方向と逆方向の力を与えて鋼帯Ａにテンションをかけるためのものである。本例の電動機ブレーキ６はモーター１５を備えており、このモーター１５の出力軸が減速機、ボールジョイントを介して下ロール５ａに接続されており、この下ロール５ａに鋼帯Ａの送り方向と逆方向の力を与えることでカットされた鋼帯Ａにバックテンションをかけて鋼帯Ａの蛇行の発生を確実に防止するものであり、さらに、下ロール５ａを鋼帯Ａの送り方向と逆方向に力を与えながら同方向に低速回転させることで、カットされた鋼帯Ａの終端部を溶接機１２内の溶接位置まで移動させて鋼帯Ａ，Ｂの端部同士の溶接を可能にしている。尚、電動機ブレーキ６はモーターに限らず、パウダーブレーキ、エアーブレーキ等の回転方向と逆方向にブレーキを与えることができるものであればよい。
【００１３】
さらに、上記ピンチロール５は、ブライドルロール４ａの手前側に溶接機１２と略同じ高さで水平方向に配置されて設置されており、鋼帯Ａのカット直後に電磁弁５０に信号が送られて、エアーシリンダー１４により下ロール５ａが上昇して鋼帯Ａを上下ロール５ａ，５ｂ間で締め付けるように構成されている。ここで、下ロール５ａの上昇のタイミング及び電動機ブレーキ６をかけるタイミングは、カット直後には限らず、カット直前でも可能である。
【００１４】
また下ロール５ａは、鋼帯Ａを締め付ける働きに加えて、鋼帯Ａの締め付け力を調整する働きをする。つまり、鋼帯Ａに与えるテンションは鋼帯Ａの断面積に比例して設定されるので、鋼帯Ａの断面積が小さいときはピンチロール５の締め付け力を弱め且つ断面積が大きいときは締め付け力を強めるように該締め付け力を調整する働きをする。本例では、図２に示すように、ピンチロール５の締め付けを行う下ロール５ａを昇降させるエアーシリンダー１４の上昇側回路に圧力変換器５１を設置し、エアーシリンダー１４の上昇圧力を任意に変更できるようにしている。さらに、ピンチロール操作盤２０にて設定される電動機ブレーキ６に与えるための鋼帯Ａへのテンション設定値Ｆを演算装置２１ａにてエアーシリンダー１４の圧力設定値Ｐへ比例変換し、圧力変換器５１に設定するものである。ここでは、電磁弁５０に信号が送られてエアーシリンダー１４に一定圧力のエアーが供給されることにより、圧力変換器５１にて下ロール５ａへ供給する圧力が上記演算装置２１ａにて設定された圧力設定値Ｐに変換され、エアーシリンダー１４の上昇力すなわちピンチロール５の締め付け力が鋼帯Ａへのテンション設定値Ｆに比例した値となる。尚、下ロール５ａを上昇させる手段として、エアーシリンダー１４ではなく、油圧シリンダーであってもよいものであり、またピンチロール５の締め付け機構は、下ロール５ａを上昇させる方式でなく、上ロール５ｂを下降させる方式でもよい。さらに、演算装置２１ａは特に専用のものである必要はなく設定値を比例変換できるものであればよい。
【００１５】
ここで、上記鋼帯Ａのカット後に鋼帯ＡにテンションＦを与えるときに、鋼帯Ａとピンチロール５の間にスリップが発生しないために必要なピンチロール５の締め付け力Ｐを以下の（ａ）式で表す。鋼帯ＡにテンションＦを与える場合、鋼帯Ａに与えるテンションＦと鋼帯Ａをピンチロール５の摩擦係数μにて除した値以上の締め付け力Ｐを与えることによって、鋼帯Ａとピンチロール５との間のスリップ発生を防止できるようになる。
【００１６】
また、ピンチロール５にて鋼帯Ａを締め付けることにより鋼帯Ａにかかる圧縮応力σは、以下の（ｂ）式で表されるようにピンチロール５の締め付け力Ｐに比例し鋼帯Ａの断面積Ｓに反比例する。この圧縮応力σが過大となり鋼帯Ａの降伏応力を越えると、鋼帯Ａが塑性変形を起こし鋼帯Ａに絞りを発生する。そこで圧縮応力σを過大にしないためには、断面積Ｓに応じたピンチロール５の締め付け力Ｐを設定しなければならない。ここで、上記鋼帯Ａへ与えるテンションＦは以下の（ｃ）式で表されるとおり、鋼帯Ａの断面積Ｓと固定値であるユニットテンションＵＴとの積で与えられ、鋼帯Ａの断面積Ｓに比例して設定されるため、ピンチロール５の締め付け力Ｐを鋼帯Ａの断面積Ｓに比例させることで、断面積Ｓに応じたピンチロール５の締め付け力Ｐを得ることとなる。
【００１７】
Ｐ≧Ｆ／μ……（ａ）
σ＝Ｐ／Ｓ……（ｂ）
Ｆ＝ＵＴ・Ｓ……（ｃ）
なお、Ｐ；ピンチロール５の締め付け力（Ｎ）、Ｆ；鋼帯Ａに与えるテンション（Ｎ）、μ；鋼帯Ａとピンチロール５の摩擦係数、σ；鋼帯Ａにかかる圧縮応力（Ｎ／ｍｍ²）、Ｓ；鋼帯Ａの断面積（ｍｍ²）、断面積＝厚み×幅、ＵＴ；ユニットテンション（Ｎ／ｍｍ²）とする。
【００１８】
以下、具体的数値の一例を説明する。
（ａ）鋼帯Ａが最大断面積（例えば、板厚２．３ｍｍ、板幅１２００ｍｍ）の場合。
【００１９】
鋼帯Ａに与えるテンションＦは、
Ｆ＝ＵＴ・Ｓ＝１．４（Ｎ／ｍｍ²）×２．３（ｍｍ）×１２００（ｍｍ）＝３８６４（Ｎ）
これに対応して、ピンチロール５の締め付け力Ｐは以下の値となる。
【００２０】
Ｐ＝Ｆ／μ＝３８６４（Ｎ）／０．１＝３８６４０（Ｎ）
このとき、鋼帯Ａにかかる圧縮応力σは
σ＝Ｐ／Ｓ＝３８６４０（Ｎ）／（２．３（ｍｍ）×１２００（ｍｍ））＝１４（Ｎ／ｍｍ²）となる。
（ｂ）鋼帯Ａが最小断面積（例えば、板厚０．２３ｍｍ、板幅６１０ｍｍ）の場合。
【００２１】
鋼帯Ａに与えるテンションＦは、
Ｆ＝ＵＴ・Ｓ＝１．４（Ｎ／ｍｍ²）×０．２３（ｍｍ）×６１０（ｍｍ）＝１９６．４２（Ｎ）
これに対応して、ピンチロール５の締め付け力Ｐは以下の値となる。
【００２２】
Ｐ＝Ｆ／μ＝１９６．４２（Ｎ）／０．１＝１９６４．２（Ｎ）
このとき、鋼帯Ａにかかる圧縮応力σはσ＝Ｐ／Ｓ＝１９６４．２（Ｎ）／（０．２３（ｍｍ）×６１０（ｍｍ））＝１４（Ｎ／ｍｍ²）となる。
【００２３】
従って、上記（１）、（２）の通り、締め付け力Ｐの調整によって、鋼帯Ａの断面積に影響されず、鋼帯Ａにかかる圧縮応力σは一定となる。
（ｃ）参考例として、ピンチロール５の締め付け力が調整できない場合は、スリップを防止するために、鋼帯Ａの最大断面積に見合ったピンチロール５の締め付け力Ｐを確保しなければならないので、
Ｐ＝Ｆ／μ＝３８６４（Ｎ）／０．１＝３８６４０（Ｎ）
従って、鋼帯Ａにかかる圧縮応力σは
σ＝Ｐ／Ｓ＝３８６４０（Ｎ）／（０．２３（ｍｍ）×６１０（ｍｍ））＝２７５．４（Ｎ／ｍｍ²）となり、鋼帯Ａにかかる圧縮応力σは上記（ａ）、（ｂ）の場合よりも大きくなる。なおこの場合において、圧縮応力が鋼の降伏点（３００（Ｎ／ｍｍ²）前後）を超えていないが、実際に鋼帯Ａに絞りが発生するメカニズムは、ピンチロール５による圧縮だけではなく、鋼帯Ａにテンションを与えることにより鋼帯Ａに掛かる引っ張りや曲げなどの要素も関係するものである。
【００２４】
しかして、せん断機１１によってカットされた鋼帯Ａの終端部を溶接機１２まで搬送する際に、ピンチロール５の締め付けを行う下ロール５ａのエアーシリンダーの上昇側回路に圧力変換器５１を設けて、ピンチロール５の締め付け力Ｐを任意に変更可能とすることで、従来と同様に、鋼帯Ａにテンションがかかって蛇行防止状態で搬送でき、カットされた鋼帯Ａの終端部と他方の鋼帯ＡＢの始端部との溶接を正確且つ確実に行える効果に加えて、上記（ａ）（ｂ）のように鋼帯Ａの厚みの変化や幅の変化に追随して下ロール５ａを締め付けることで、鋼帯Ａに対するピンチロール５の締め付け力Ｐが適正に保たれる結果、ピンチロール５の締め付け力不足によるピンチロール５と鋼帯Ａのスリップの発生を解消する効果、及び締め付け力過剰による鋼帯Ａへの絞りの発生を解消する効果が得られるものである。
【００２５】
また、上記ピンチロール５の締め付け力Ｐを調整する場合において、ピンチロール５の上流側に、鋼帯Ａの厚み及び幅を検出するための検出手段を付設するのが望ましい。検出手段としては、光学的検知方法に限らず、リミットスイッチ等を用いた機械的検知方法であってもよい。このようにすることで、検出手段からの検出結果に基づきテンション設定器を自動設定して、電動ブレーキ６のテンション設定及びピンチロール５の締め付け力の自動設定を実現でき、鋼帯Ａのテンション及び圧縮応力が自動的に適正値に保たれることとなるので、作業者によるテンション設定作業も省略できるようになる。
【００２６】
本発明の鋼帯の蛇行防止方法及びその装置は、めっき処理を行う場合には限定されず、例えば冷間圧延や塗装等の各種処理を行う場合にも広く適用されるものである。
【００２７】
【発明の効果】
上述のように請求項１記載の発明は、鋼帯のカット時に鋼帯の溶接位置とブライドルロールとの間で上下のピンチロールにより鋼帯を締め付け、鋼帯のカット後、ブライドルロールにて鋼帯の終端部を搬送する時に、電動機ブレーキによりピンチロールに鋼帯の送り方向と逆方向の力を与えて鋼帯にテンションをかける方法において、上記鋼帯の送り方向に沿って、上記鋼帯をカットするせん断機と、上記鋼帯を溶接する溶接機と、上記ピンチロールと、上記ブライドルロールとをこの順に配置し、鋼帯に対して鋼帯の送り方向と逆方向に力を与える上記ピンチロールの締め付け力を調整可能とし、上記鋼帯の断面積が小さいときは上記ピンチロールの締め付け力を弱め且つ断面積が大きいときは締め付け力を強めるように該締め付け力を調整することを特徴とするものである。
【００２８】
また請求項２記載の発明は、上記鋼帯の送り方向に沿って、上記鋼帯をカットするせん断機と、上記鋼帯を溶接する溶接機と、上記ピンチロールと、上記ブライドルロールとをこの順に配置し、鋼帯に対して鋼帯の送り方向と逆方向に力を与える上記ピンチロールの締め付け力を調整可能とし、上記鋼帯の断面積が小さいときは上記ピンチロールの締め付け力を弱め且つ断面積が大きいときは締め付け力を強めるように該締め付け力を調整するための圧力変換器を設置してなることを特徴とするものである。
【００２９】
このような方法、装置を採用することで、鋼帯の断面積の変化、つまり鋼帯の厚みや幅の変化に応じて、ピンチロールの締め付け力を調整することで、従来のようなピンチロールの締め付け力不足によるピンチロールと鋼帯のスリップの発生と、締め付け力過剰による鋼帯への絞りの発生とをそれぞれ防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】 同上のピンチロールの締め付け力の調整機構の説明図である。
【図３】 従来例の概略構成図である。
【図４】 他の従来例の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 一方の鋼帯供給経路
２ 他方の鋼帯供給経路
３ 搬送処理ライン
４ａ ブライドルロール
５ ピンチロール
６ 電動機ブレーキ
Ａ，Ｂ 鋼帯

Claims (2)

1. 金属フープ材などの鋼帯の搬送処理ラインの入側に２つの鋼帯供給経路を設け、一方の鋼帯供給経路から供給される鋼帯の残量が少なくなったときに、この鋼帯を一時停止させて、鋼帯の終端部のカットと、カットした鋼帯の終端部と他方の鋼帯供給経路から供給される鋼帯の始端部との溶接とをそれぞれ行うにあたって、鋼帯のカット時に鋼帯の溶接位置とブライドルロールとの間で上下のピンチロールにより鋼帯を締め付け、鋼帯のカット後、ブライドルロールにて鋼帯の終端部を搬送する時に、電動機ブレーキによりピンチロールに鋼帯の送り方向と逆方向の力を与えて鋼帯にテンションをかけるようにした鋼帯の蛇行防止方法において、上記鋼帯の送り方向に沿って、上記鋼帯をカットするせん断機と、上記鋼帯を溶接する溶接機と、上記ピンチロールと、上記ブライドルロールとをこの順に配置し、鋼帯に対して鋼帯の送り方向と逆方向に力を与える上記ピンチロールの締め付け力を調整可能とし、鋼帯の断面積が小さいときはピンチロールの締め付け力を弱め且つ断面積が大きいときは締め付け力を強めるように該締め付け力を調整することを特徴とする鋼帯の蛇行防止方法。
2. 金属フープ材などの鋼帯の搬送処理ラインの入側に２つの鋼帯供給経路を設け、一方の鋼帯供給経路から供給される鋼帯の残量が少なくなったときに、この鋼帯を一時停止させて、鋼帯の終端部のカットと、カットした鋼帯の終端部と他方の鋼帯供給経路から供給される鋼帯の始端部との溶接とをそれぞれ行うにあたって、鋼帯の溶接位置とブライドルロールとの間に鋼帯を上下から締め付けるためのピンチロールを設置すると共に、ピンチロールに鋼帯の送り方向と逆方向の力を与えて鋼帯にテンションをかけるための電動機ブレーキを設置してなる鋼帯の蛇行防止装置において、上記鋼帯の送り方向に沿って、上記鋼帯をカットするせん断機と、上記鋼帯を溶接する溶接機と、上記ピンチロールと、上記ブライドルロールとをこの順に配置し、鋼帯に対して鋼帯の送り方向と逆方向に力を与える上記ピンチロールの締め付け力を調整可能とし、鋼帯の断面積が小さいときはピンチロールの締め付け力を弱め且つ断面積が大きいときは締め付け力を強めるように該締め付け力を調整するための圧力変換器を設置してなることを特徴とする鋼帯の蛇行防止装置。

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