JP6160556B2 - 縦型ルーパー設備及び金属板蛇行抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、縦型ルーパー設備及び金属板蛇行抑制方法に関するものである。

鋼板の連続焼鈍ラインや、溶融亜鉛めっきライン、電気亜鉛めっきラインなどの連続処理ラインなどでは、搬送中の金属板が蛇行するという問題がある。蛇行量が大きくなるとロールアウトを生じる場合があり、ロールアウトが生じるとラインを停止しなければならない。ロールアウトを防ぐためにはライン速度を遅くする必要があるが、ライン速度を遅くすると製品の生産性が低下する。そこで、上記ライン内の数箇所に、蛇行量を検出する検出装置と蛇行を矯正する矯正装置とを設置して、上記蛇行による問題を抑える方法が知られている。

ところで、先行板と後行板を繋ぎ合わせる溶接においては、図１に示すように斜めに溶接される場合がある。このように、斜めに溶接されてなる溶接部は、くの字溶接部と呼ばれる。上記くの字溶接部は短い範囲で発生しているため、上記くの字溶接部によって発生する蛇行については、上記検出装置及び上記矯正装置を用いる方法で解決するのは困難である。

特許文献１〜３には、くの字溶接を防止する技術が開示されている。いずれの技術においても、大掛かりな設備改造が必要である。また、いずれの技術においても歩留を大きくロスする。また、上記特許文献１〜３に記載の技術では、設備が経年劣化したり、ピンチロールの圧力バランスが崩れたり、ロールの平行度が崩れたりすると完全にくの字溶接を防止することができない。

したがって、特許文献１〜３に記載の技術を用いたとしても、ある程度はくの字溶接による問題を許容せざるを得ない。

特開平６−３２８２９４号公報 実開平６−６１３０４号公報 特開平４−１８２０２８号公報

上記通り、くの字溶接の発生防止技術についてはいくつか提案されている。しかし、くの字溶接部が存在する場合に、このくの字溶接部によって生じる蛇行を抑える方法に関する技術は存在しない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、くの字溶接部が存在する場合であっても、このくの字溶接部によって生じる蛇行を抑える技術を提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、溶接部において、先行板の長手方向と後行板の長手方向が直線上に並んだ場合から曲り量と、溶接部がロール上を移動したときの金属板の蛇行を抑えるための傾斜度との関係に基づいて、溶接部がロール上を移動するときに該ロールの傾斜度を調整すれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１）先行板の尾端と後行板の先端とを溶接接合してなる溶接部を有する金属板を連続的に通板・処理する連続処理ラインに配置され、上段と下段に配置された複数のロール間に金属板を掛け渡す縦型ルーパー設備であって、複数の前記ロールのうち、少なくとも一つのロールの傾斜度を調整して、通板される前記金属板の蛇行を制御する蛇行制御部と、前記溶接部において、前記先行板の長手方向と前記後行板の長手方向が直線上に並んだ場合からの曲り量と、前記溶接部がロール上を移動したときの金属板の蛇行を抑えるための前記傾斜度との関係を記憶した記憶部と、前記曲り量を測定する曲り量測定部と、を備え、前記蛇行制御部は、前記曲り量測定部が測定した曲り量と前記関係とに基づいて、前記溶接部がロール上を移動するときに作動する縦型ルーパー設備。

（２）前記曲り量は、下記くの字量である（１）に記載の縦型ルーパー設備。

ここで、くの字量とは、前記先行板の長手方向と前記後行板の長手方向とが成す鋭角をαとしたときに、前記金属板の幅を底辺、該底辺と成す角がαである斜辺から構成される直角三角形の高さとする。

（３）先行板の尾端面と後行板の先端面とを突き合わせて溶接接合してなる溶接部を有する金属板を連続的に通板・処理する連続処理ラインに配置され、上段と下段に配置された複数のロール間に金属板を掛け渡す縦型ルーパー設備に通板される金属板の蛇行を、複数の前記ロールのうち、少なくとも一つのロールの傾斜度を調整して抑える金属板蛇行抑制方法であって、前記溶接部において、前記先行板の長手方向と前記後行板の長手方向が直線上に並んだ場合からの曲り量と、前記溶接部が前記ロール上を移動したときの金属板の蛇行を抑えるための傾斜度との関係に基づいて、前記溶接部が前記ロール上を移動しているときに、前記ロールの傾斜度を調整する金属板蛇行抑制方法。

（４）前記曲り量は、下記くの字量である（３）に記載の金属板蛇行抑制方法。

ここで、くの字量とは、前記先行板の長手方向と前記後行板の長手方向とが成す鋭角をαとしたときに、前記金属板の幅を底辺、該底辺と成す角がαである斜辺から構成される直角三角形の高さとする。

本発明によれば、くの字溶接部を有する金属板を搬送する場合であっても、金属板の蛇行を抑えることができる。

くの字溶接を模式的に示す図である。 縦型ルーパー設備を模式的に示す正面図である。 縦型ルーパー設備を模式的に示す側面図である。 溶接部における曲り量を説明するための模式図である。 くの字量を説明するための模式図である。 くの字量の測定について説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

図２は、本発明の縦型ルーパー設備を模式的に示す正面図であり、図３は側面図である。また、図４は溶接部における曲り量を説明するための模式図であり、図５は、くの字量を説明するための模式図である。図６は、くの字量の測定について説明するための模式図である。

図２及び３に示す通り、縦型ルーパー設備１は、固定ロール１０と、ルーパーロール１１と、ルーパーキャリッジ１２と、ワイヤロープ１３と、キャリッジ傾斜装置１４と、記憶部１５と、曲り量測定部１６とを備える。図２及び３に示す縦型ルーパー設備１では、鋼板２は固定ロール１０とルーパーロール１１との間に交互にかけ渡されている。なお、上記鋼板２が本発明における「金属板」に当たる。

固定ロール１０は、ルーパーロール１１とともに用いられ、鋼板２を所望の経路に沿って移動させるためのロールであり、固定されたものを指す。図２及び３に示す縦型ルーパー設備１においては、複数の固定ロール１０は水平に並ぶように配置される。固定ロール１０は、例えばルーパー設備１を囲う直方体状の基枠（図示せず）に取り付ける等すればよい。なお、図２及び３に示す縦型ルーパー設備１において、固定ロール１０が、本発明における「下段に配置されたロール」に当たる。

ルーパーロール１１は、固定ロール１０とともに用いられ、鋼板２を所望の経路に沿って移動させるためのロールであり、ルーパーキャリッジ１２に取り付けられている。図２及び３に示す縦型ルーパー設備１においては、複数のルーパーロール１１が水平に並ぶように配置される。ルーパーロール１１は、ルーパーキャリッジ１２に取り付けられているため、後述する通り、傾斜度を調整可能である。なお、ルーパーロール１１は、本発明における「上段に配置されたロール」に当たる。

ルーパーキャリッジ１２は、平板状であり、片面に複数のルーパーロール１１が配置される。また、ルーパーキャリッジ１２において、ルーパーロール１１が配置される側の面の四隅には、ワイヤロープ１３が取り付けられている。ルーパーキャリッジ１２は、このワイヤロープ１３を介してキャリッジ傾斜装置１４と連結されている。

ワイヤロープ１３は、キャリッジ傾斜装置１４の四隅に４本設けられ、ルーパーキャリッジ１２とキャリッジ傾斜装置１４とを連結する。図２及び３に示す縦型ルーパー設備１において、４本のワイヤロープ１３は、一部をキャリッジ傾斜装置１４に収容することが可能であり、その収容量を調整することで、ルーパーキャリッジ１２とキャリッジ傾斜装置１４の間の距離が調整可能である。

キャリッジ傾斜装置１４は、ルーパーキャリッジ１２の四隅の直上に４箇所設けられ、４本のワイヤロープ１３の長さを変えて、ルーパーキャリッジ１２を変位させる。例えば、キャリッジ傾斜装置１４が、ワイヤロープ１３を巻き上げる巻上げドラムと、巻き上げドラムを駆動するモータと、モータを制御してワイヤロール１３の巻き上げ量を調整する制御部を有するものであればよい。また、下記の通り、キャリッジ傾斜装置１４は、曲り量測定部１６から得た曲り量（溶接部において、先行板の長手方向と後行板の長手方向が直線上に並んだ場合から曲り量）の情報をもとに、記憶部１５に記憶された関係（曲り量と適切な傾斜度との関係）から適切な傾斜度を選び、溶接部がロール上を移動するときに、ロールの傾斜度を調整できる。なお、上記の通り、キャリッジ傾斜装置１４がワイヤロープ１３を巻き上げ、ロールの傾斜度を調整することから、キャリッジ傾斜装置１４が本発明における「蛇行制御部」に当たる。なお、図２及び３に示す縦型ルーパー設備１では、ルーパーキャリッジ１２を傾斜させることでルーパーロール１１を傾けているが、本発明では、溶接部がロールを通過するときにロールが所定量傾くことが重要であるから、図２及び３に示す縦型ルーパー設備１のようにルーパーキャリッジ１２が傾く必要はない。しかし、ルーパーキャリッジ１２を傾けることでルーパーロール１１を傾ける方法は、簡易であるため好ましい。

記憶部１５は、鋼板２の溶接部の曲り量の情報と、溶接部がロール上を移動したときの鋼板２の蛇行を抑えるための傾斜度との関係を記憶したものを指す。記憶部１５はキャリッジ傾斜装置１４と接続されており、記憶部１５に記憶されたデータは、キャリッジ傾斜装置１４がロールの傾斜度を調整する際に使用される。

ここで、曲り量について図４を用いて説明する。図４における破線が、溶接部において先行板の長手方向と後行板の長手方向が直線上に並んだときの後行板の進行方向を示す。また、図４における実線が、くの字溶接が発生した場合の後行板の進行方向を示す。図４において、実線と破線の成す鋭角をαとする。本発明における曲り量とは、溶接部において、先行板の長手方向と後行板の長手方向が直線上に並んだ場合からの、先行板と後行板とのズレの大きさを意味する。したがって、先行板の長手方向と後行板の長手方向が直線上に並ぶときαは０°になり、曲り量が大きくなるほど、αが大きくなる関係にある。このようにαを曲り量として用いることが可能である。また、曲り量を表すものとして上記αを用いる必要は無く、上記αのように、曲り量の増加とともに大きくなる又は小さくなる指標を用いればよい。本発明においては下記のくの字量を曲り量として用いることが好ましい。

図５を用いて、くの字量について説明する。図５においても図４と同様に角度αだけズレが生じたとする。くの字量とは、金属板の幅Ｗを底辺、該底辺と成す角がαである斜辺Ａから構成される直角三角形の高さＹである。なお、金属板の幅が異なれば、同じくの字量であっても蛇行を抑えるために必要な傾斜度が異なる。このため、曲り量として、所定の幅に換算したくの字量を用いてもよい。換算方法については後述する。

また、くの字量以外に、曲り量として使用可能な指標として、蛇行量がある。蛇行量は曲り量が大きいほど大きくなる傾向にあるため利用可能である。ここで、蛇行量とはくの字溶接部がロールを通過する際に生じる蛇行量である。なお、後述する図６に示すＸを、蛇行量として用いることができる。ただし、蛇行量の定義はＸに限定されず、蛇行が大きくなるとともに大きくなり、蛇行が小さくなるとともに小さくなる長さ等であれば蛇行量として用いることができる。

上記ズレの原因となった溶接部がロール上を通過したときに生じる蛇行を抑えるための傾斜度は、実験により測定又はシミュレーションにより見積もることで導出できる。複数の曲り量に対応する各傾斜度を導出して、曲り量と蛇行を抑えるための傾斜度との関係を導出できる。

なお、曲り量としてくの字量を用いる場合、上記の通り、金属板の幅が異なれば、同じくの字量であっても必要な蛇行量が異なる。このため、曲り量としてくの字量を用いる場合、所定の幅の金属板を用いたときの関係を導出することが好ましい。

曲り量測定部１６は、通板される鋼板２における曲り量を導出する。図２及び３における縦型ルーパー設備１では、上記くの字量を導出するため、曲り量測定部１６は入側イメージセンサー１６０と出側イメージセンサー１６１とから構成される。また、図２及び３に示す縦型ルーパー設備１では、曲り量測定部１６は、溶接機３の近傍に配置される。

図６を用いて、くの字量の測定について具体的に説明する。入側イメージセンサー１６０と出側イメージセンサー１６１との間の距離をＺとする。曲り量測定部１６は、蛇行量Ｘを測定し、下記の式（１）を用いてくの字量を算出する。なお、入側イメージセンサー１６０、出側イメージセンサー１６１としてリニアフォトダイオードアレイを用い、入側イメージセンサー１６０が進行方向上流側の一点鎖線の位置情報を取得し、出側イメージセンサー１６１が進行方向下流側の一点鎖線の位置情報を取得することで、Ｘを導出できる。
Ｙ＝（Ｗ×Ｘ）／Ｚ （１）
曲り量測定部１６はキャリッジ傾斜装置１４に接続されており、曲り量測定部１６が導出した曲り量は、キャリッジ傾斜装置１４が記憶部１５に記憶されたデータの中から使用するデータを決めるために使用される。

なお、上記の通り、曲り量と傾斜度との関係は、金属板の幅が所定の場合のものであることが好ましい。所定の幅をＶとしたとすると、以下の式（２）で幅Ｖに相当するくの字量Ｙ_Ｖを算出できる。
Ｙ_Ｖ＝｛（Ｗ×Ｙ）／Ｚ｝×Ｖ／Ｗ （２）
次いで、本発明の効果について説明する。

図２及び３に示す縦型ルーパー設備１では、通板される鋼板２上に存在する、後行板と先行板との溶接によって生じる曲り量を曲り量測定部１６で導出し、導出された曲り量がキャリッジ傾斜装置１４に送られる。次いで、キャリッジ傾斜装置１４は、この曲り量に基づいて、記憶部１５から適切なデータを選択する。次いで、キャリッジ傾斜装置１４は、溶接部がルーパーロール１１上を移動するときに、このルーパーロール１２の傾斜度を調整する。このように、図２及び３に示す縦型ルーパー設備１では、鋼板２の溶接部が、ルーパーロール１１を移動しているときに、ルーパーロール１１の傾斜度を調整するため、溶接部がルーパーロール１１を移動して蛇行が生じること自体を抑える。上記のように、図２及び３に示す縦型ルーパー設備１によれば、蛇行前に蛇行を防ぐ手段を講じるため、鋼板２の蛇行がほとんど生じない。

図２及び３に示す縦型ルーパー設備を用いた。本発明の実施例にでは、溶接部がルーパー＃１ロールを通過すると同時に、くの字量に応じてキャリッジ傾斜装置を動作させることにより、溶接部通過時に生じる蛇行を抑制した。

くの字量のデータは、図６に示すように溶接機付近に設置したイメージセンサーで読取った値を使用した。くの字量は上記の方法で計算されている。なお、鋼板の幅による影響をなくすため、１５００ｍｍ幅へ換算した値を、くの字量として使用した。

実施例１、２、比較例１〜３について、１５００ｍｍ幅に換算したくの字量を表１に示した。また、このように得られたくの字量に応じて、事前に得られているデータから蛇行量を推定した。

そして、予め導出しておいた、各蛇行量を抑えるために必要な傾斜度とくの字量との関係を用いて、実施例のキャリッジ傾斜量を決定した。決定したキャリッジ傾斜量を表１に示した。また、表１に示す通り、比較例ではキャリッジ傾斜量を０ｍｍとした。

上記のキャリッジ傾斜量で鋼板を搬送し、くの字溶接部がロール上を通過したときに発生する蛇行量を測定した。結果を表１に示した。

比較例のうち、くの字量が０ｍｍの正常な溶接部の場合（比較例１）は、溶接部がロール上を通過したときに発生する蛇行量が１０ｍｍである。これに対して、くの字量が１１ｍｍの比較例２の場合では、蛇行量が６０ｍｍであった。また、くの字量が２０ｍｍの比較例３の場合では、蛇行量が１３０ｍｍであった。

くの字量が２０ｍｍの実施例１の場合、溶接部がロールを通過する際にキャリッジ傾斜量を２７ｍｍとすることにより、蛇行量が８ｍｍとなった。このように、蛇行量を低減する効果が確認できた。また、くの字量が１０ｍｍの実施例２の場合、溶接部がロールを通過する際にキャリッジ傾斜量を１３ｍｍとすることにより、蛇行量が７ｍｍとなった。実施例１と同様に、蛇行量を低減する効果が確認できた。

１ 縦型ルーパー設備
１０ 固定ロール
１１ ルーパーロール
１２ ルーパーキャリッジ
１３ ワイヤロープ
１４ キャリッジ傾斜装置
１５ 記憶部
１６ 曲り量測定部
１６０ 入側イメージセンサー
１６１ 出側イメージセンサー
２ 鋼板
３ 溶接機

Claims (2)

1. 先行板の尾端と後行板の先端とを溶接接合してなる溶接部を有する金属板を連続的に通板・処理する連続処理ラインに配置され、上段と下段に配置された複数のロール間に金属板を掛け渡す縦型ルーパー設備であって、
   複数の前記ロールのうち、少なくとも一つのロールの傾斜度を調整して、通板される前記金属板の蛇行を制御する蛇行制御部と、
   前記溶接部において、前記先行板の長手方向と前記後行板の長手方向が直線上に並んだ場合からの曲り量と、前記溶接部がロール上を移動したときの金属板の蛇行を抑えるための前記傾斜度との関係を記憶した記憶部と、
   前記曲り量を測定する曲り量測定部と、を備え、
   前記蛇行制御部は、前記曲り量測定部が測定した曲り量と前記関係とに基づいて、前記溶接部がロール上を移動するときに作動し、
   前記曲り量は、下記くの字量である縦型ルーパー設備。
   ここで、くの字量とは、前記先行板の長手方向と前記後行板の長手方向とが成す鋭角をαとしたときに、前記金属板の幅を底辺、該底辺と成す角がαである斜辺から構成される直角三角形の高さとする。
2. 先行板の尾端面と後行板の先端面とを突き合わせて溶接接合してなる溶接部を有する金属板を連続的に通板・処理する連続処理ラインに配置され、上段と下段に配置された複数のロール間に金属板を掛け渡す縦型ルーパー設備に通板される金属板の蛇行を、複数の前記ロールのうち、少なくとも一つのロールの傾斜度を調整して抑える金属板蛇行抑制方法であって、
   前記溶接部において、前記先行板の長手方向と前記後行板の長手方向が直線上に並んだ場合からの曲り量と、前記溶接部が前記ロール上を移動したときの金属板の蛇行を抑えるための傾斜度との関係に基づいて、
   前記溶接部が前記ロール上を移動しているときに、前記ロールの傾斜度を調整し、
   前記曲り量は、下記くの字量である金属板蛇行抑制方法。
   ここで、くの字量とは、前記先行板の長手方向と前記後行板の長手方向とが成す鋭角をαとしたときに、前記金属板の幅を底辺、該底辺と成す角がαである斜辺から構成される直角三角形の高さとする。

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