JP6199892B2

JP6199892B2 - レベラ設備および板材の矯正方法

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Publication number: JP6199892B2
Application number: JP2014550164A
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Inventors: 敬三阿部; 智大石堂
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Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2017-09-20
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Description

本発明は、鋼板、チタン板、アルミ板等の金属板からなる板材を矯正するレベラ設備および板材の矯正方法に関する。

鋼板、チタン板、アルミ板等の金属板からなる板材を製造する過程では圧延や冷却などが実施されるが、これらの工程では板材に反りや波形状の変形が発生する。このため、このような反りや波形状の変形を矯正して板材を平坦化する目的で、複数本のレベリングロールを上下に千鳥状に配置したローラレベラが用いられる（例えば特許文献１）。

ローラレベラは、矯正すべき板材を、複数の下レベリングロールに対し複数の上レベリングロールを押し込んだ状態、または複数の上レベリングロールに対して複数の下レベリングロールを押し込んだ状態で通板し、板材に繰り返し曲げを与えることによって、板材の反りや波形状を平坦化する。

このようなローラレベラにおいては、矯正できる板厚範囲に限度があり、最大要求板厚の板材を充分に矯正できるように、強度上安全な大きな径のレベリングロールを用い、それに対応したロールピッチに設定される。薄板（板厚６ｍｍ以下程度）用のローラレベラにおいては、例えばレベリングロールの直径７０ｍｍ、ピッチ１０５ｍｍが用いられている。

より薄い板材をレベリング矯正する場合には、連続的な板材に張力を与えながらレベリングロールを用いて矯正を行うテンションレベラが用いられている（例えば特許文献２）。テンションレベラでは板材に張力を与えながら小径のレベリングロールによる繰り返し曲げを行うことにより、板材の反りや波形状を平坦化することができる。

特開２００９−２５５１４８号公報特開２０００−２３３２２１号公報

ところで、近時、より薄く降伏応力の大きい板材をレベリング矯正する需要が増加しており、このような板材もローラレベラで矯正することができれば非常に便利である。しかし、レベリングロールを上述したような最大要求板厚に合わせた大きなロール径およびそれに対応したロールピッチにすると、このような薄くかつ降伏応力が大きな板材に対して、充分な矯正能力を発揮することができない。ローラレベラにより板厚の薄い板材を充分に矯正するためには、レベリングロールを小径にし、それに対応するロールピッチにする必要があるが、このようなレベラで板厚の厚い板材を矯正しようとすると、その際に生じる大きな矯正反力によってロールおよびベアリング等が破損する可能性がある。また、レベリングロールを小径にした場合には、降伏応力の高い材料では伝達トルクが不足する。

さらに、板厚の薄い板材の場合、厚い板材に比べて耳波、中伸び、幅方向の反りが発生しやすいが、ローラレベラではこれらの矯正は困難である。また、最近では、表面品質要求が厳しく、洗浄機能と防錆機能を持つ水溶性の液をスプレーしながら矯正することがあるが、降伏応力の高い材料をローラレベラにより矯正しようとすると、この液によりスリップして製品表面に傷がつくことがある。

したがって、薄くて降伏応力の高い板材から６ｍｍ程度の比較的厚い板材までを一台のローラレベラで対応することは困難である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ローラレベラにおける厚い板材に対する矯正性能を維持したまま、ローラレベラでは矯正が困難な薄く降伏応力が大きい板材も充分にレベリング矯正することができるレベラ設備および板材の矯正方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、板材を矯正するレベラ設備であって、板材を矯正する押圧機構およびハウジングを有するレベラ本体と、前記レベラ本体に着脱可能であり、ローラレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第１のロールカセットと、前記レベラ本体に着脱可能であり、テンションレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第２のロールカセットと、を備え、前記第１のロールカセットと前記第２のロールカセットとが交換可能であり、前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着した際にローラレベラが構成され、前記レベラ本体に前記第２のロールカセットを装着した際にテンションレベラが構成されるよう構成されており、前記レベラ本体の入側および出側にそれぞれ設けられた、ブライドルロールを有する一対のブライドルロールユニットと、前記ローラレベラが構成された際には、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張力を付与せずに、前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材が通板された状態で、前記押圧機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正するよう前記レベラ設備を制御するよう構成され、前記テンションレベラが構成された際には、前記一対のブライドルロールユニットにより前記板材に張力を与えつつ、前記第２のロールカセットの前記上下のテンションレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記テンションレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正するよう前記レベラ設備を制御するよう構成された制御装置と、を更に備えていることを特徴とするレベラ設備を提供する。

第１の観点のレベラ設備において、前記ローラレベラ用レベリングロール群及び前記テンションレベラ用レベリングロール群を駆動する駆動機構をさらに備え、前記第１のロールカセットは、前記駆動機構からの駆動力を前記ローラレベラ用レベリングロール群に伝達する第１の動力伝達機構を備え、前記第２のロールカセットは、前記駆動機構からの駆動力を前記テンションレベラ用レベリングロール群に伝達する第２の動力伝達機構を備えることができる。この場合、前記第１の動力伝達機構の減速比は、前記第２の動力伝達機構の減速比よりも大きくすることができる。また、前記第２のロールカセットは、前記テンションレベラ用レベリングロール群の背面側に設けられた中間ロール群を有し、前記第２の動力伝達機構は、前記駆動機構からの駆動力を前記中間ロール群を構成する中間ロールに伝達するよう構成されることができる。また、前記第１のロールカセットのローラレベラ用レベリングロールの直径をＤ_ＲＬとし、前記第２のロールカセットのテンションレベラ用レベリングロールの直径をＤ_ＴＬとしたときに、０．３Ｄ_ＲＬ＜Ｄ_ＴＬ＜０．６Ｄ_ＲＬを満たすようにすることができる。

第１の観点のレベラ設備において、前記一対のブライドルロールユニットのうち少なくとも出側のものはピンチロール機能を有し、前記制御装置は、前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張力を付与せずにかつピンチロール機能を発揮させずに、前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第１のモードと、前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張力を付与せずに、前記一対のブライドルロールユニットのうち出側のブライドルロールユニットのピンチロール機能を発揮させて、板材に引き抜きカを与えつつ前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第２のモードと、前記レベラ本体に前記第２のロールカセットを装着してテンションレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより前記板材に張力を付与しつつ、前記第２のロールカセットの前記上下のテンションレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記テンションレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第３のモードと、により板材の矯正を行うように前記レベラ設備を制御するよう構成されることができる。

上記課題を解決するため、本発明の第２の観点では、板材を矯正する板材の矯正方法であって、板材を矯正する押圧機構およびハウジングを有するレベラ本体と、前記レベラ本体に着脱可能であり、ローラレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第１のロールカセットと、前記レベラ本体に着脱可能であり、テンションレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第２のロールカセットと、前記レベラ本体の入側および出側にそれぞれ設けられた、ブライドルロールを有する一対のブライドルロールユニットとを備えたレベラ設備の前記レベラ本体に装着された前記第１のロールカセットを前記第２のロールカセットに交換してテンションレベラを構成することと、前記レベラ本体に装着された前記第２のロールカセットを前記第１のロールカセットに交換してローラレベラを構成することと、前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成した際に、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張力を付与せずに、前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材が通板された状態で、前記押圧機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正することと、前記レベラ本体に前記第２のロールカセットを装着してテンションレベラを構成した際に、前記一対のブライドルロールユニットにより前記板材に張力を与えつつ、前記第２のロールカセットの前記上下のテンションレベラ用レベリングロール群の問に板材を通板させ、前記押圧機構により前記テンションレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正することと、を含むことを特徴とする板材の矯正方法を提供する。

第２の観点の板材の矯正方法において、前記一対のブライドルロールユニットのうち少なくとも出側のものはピンチロール機能を有し、前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張力を付与せずにかつピンチロール機能を発揮させずに、前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第１のモードと、前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張カを付与せずに、前記一対のブライドルロールユニットのうち出側のブライドルロールユニットのピンチロール機能を発揮させて、板材に引き抜き力を与えつつ前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押庄機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第２のモードと、前記レベラ本体に前記第２のロールカセットを装着してテンションレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより前記板材に張力を付与しつつ、前記第２のロールカセットの前記上下のテンションレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記テンションレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第３のモードと、を板材の厚さおよび降伏応力により使い分けて板材の矯正を行うことができる。

本発明によれば、レベラ本体に対して、ローラレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第１のロールカセットと、テンションレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第２のロールカセットとを着脱可能とし、第１のロールカセットが装着されたときにローラレベラが構成され、第２のロールカセットが装着されたときにテンションレベラが構成される。このため、板材の厚さや降伏応力に応じてローラレベラとテンションレベラとを使い分けることができる。特に、レベラ本体に第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成し、一対のブライドルロールユニットのブライドルロールにより板材に張力を付与せずにかつピンチロール機能を発揮させずに板材を矯正する第１のモードと、レベラ本体に第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成し、一対のブライドルロールユニットのブライドルロールにより板材に張力を付与せずに、ブライドルロールユニットのうち出側のブライドルロールユニットのピンチロール機能を発揮させて、板材に引き抜き力を与えつつ板材を矯正する第２のモードと、レベラ本体に第２のロールカセットを装着してテンションレベラを構成し、一対のブライドルロールユニットのブライドルロールにより板材に張力を付与しつつ板材を矯正する第３のモードとにより板材の矯正を行うことができる。このため、板材の厚さおよび降伏応力によりこれらを使い分けることができ、一つの設備で極めて広い範囲の板厚および降伏応力範囲の板材に対してレベリング矯正することができる。

本発明の一実施形態に係るレベラ設備を示す概略構成図である。レベラ本体に第１のロールカセットを装着した状態を示す正面図である。レベラ本体に第１のロールカセットを装着した状態を示す側面図である。レベラ本体に第１のロールカセットを装着した状態を示す平面図である。第１のロールカセットの内部を具体的に示す正面図である。第１のロールカセットの内部を具体的に示す側面図である。第２のロールカセットの内部を具体的に示す正面図である。第２のロールカセットの内部を具体的に示す側面図である。第１のロールカセットの他の例を示す正面図である。第２のロールカセットの他の例を示す正面図である。ブライドルロールユニットを示す概略構成図であり、ブライドルロールを作動していない状態を示す図である。ブライドルロールユニットを示す概略構成図であり、ブライドルロールを作動している状態を示す図である。第１のロールカセットと第２のロールカセットとの交換動作を説明するための図である。横軸に板厚をとり、縦軸に降伏応力をとって、第１〜第３のモードの適用範囲を示す図である。

以下、添付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は本発明の一実施形態に係るレベラ設備を示す概略構成図である。本実施形態のレベラ設備１００は、図示しないペイオフリールから繰り出した連続した板材１に対してレベリング矯正を行うものであり、レベラ本体１０と、レベラ本体１０に対して着脱可能であり、ローラレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第１のロールカセット２０と、同じくレベラ本体に着脱可能であり、テンションレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第２のロールカセット３０と、レベラ本体１０の前後にそれぞれ設けられた、ブライドルロールを有するブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂとを備えている。図１は、レベラ本体１０に第１のロールカセット２０が装着された状態を示している。また、レベラ設備１００の各構成部の動作は、制御部６０により制御されるようになっている。板材１としては、鋼板、チタン板、アルミ板等の金属板を挙げることができる。

レベラ本体１０は、フレームと押圧機構を有しており、図示するように、第１のロールカセット２０が装着されたときにローラレベラが構成される。この場合には、ブライドルロールにより板材１に張力を与えずに、第１のロールカセット２０の上下のレベリングロール群の間に板材１が通板された状態で、レベラ本体１０の押圧機構によりレベリングロール群を介して板材１に押圧力を与え、ローラレベラとしての機能が発揮される。なお、後述するように、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂはピンチロール機能を有しており、ローラレベラとしての機能を発揮させる際に、出側のブライドルロールユニット（本実施形態の場合にはブライドルロールユニット４０ｂ）のピンチロール機能を発揮させて、板材１に引き抜き力を与えつつ板材１の矯正を行うことも可能となっている。すなわち、ローラレベラとして機能する際には、ピンチロール機能を発揮させないモードおよびピンチロール機能を発揮させるモードの２モードで板材１の矯正を行うことが可能であり、テンションレベラとして機能する場合を加えて合計で３モードの矯正が可能である。

一方、第１のロールカセット２０と第２のロールカセット３０はレベラ本体１０に対して着脱可能であることから、これらを交換することが可能である。すなわち、レベラ本体１０から第１のロールカセット２０を取り外して、第２のロールカセット３０を装着することによりテンションレベラが構成される。この場合は、破線で示すようにブライドルロールにより板材１に張力を与えつつ、第２のロールカセット３０の上下のレベリングロール群の間に板材が通板された状態で、押圧機構により前記レベリングロール群を介して板材に押圧力を与え、テンションレベラとしての機能が発揮される。

なお、上記のように構成されるローラレベラ、テンションレベラが、液体（例えば水に微量の油成分を添加したもの）を供給しながら板材の矯正を行うものである場合には、レベラ本体１０の板材搬送方向下流側に、板材１を乾燥するためのエアーブロワー５０を設置することが好ましい。

次に、レベラ本体１０に第１のロールカセット２０を装着してローラレベラを構成した状態について説明する。図２はレベラ本体１０に第１のロールカセット２０を装着した状態を示す正面図、図３はその側面図、図４はその平面図である。

レベラ本体１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１の上部に設けられたケーシング１５と、ハウジング１１におけるケーシング１５の下側に設けられた上フレーム１２と、ハウジング１１の下部に設けられた下フレーム１３とを有している。また、レベラ本体１０は、ハウジング１１の外部に固定された、第１のロールカセット２０および第２のロールカセット３０のロールを駆動するためのモータ５３等を有する駆動機構１０ａを有している。第１のロールカセット２０が装着されている本例の場合には、駆動機構１０ａの駆動力は、第１のロールカセット２０内に設けられた動力伝達機構２９により伝達される。第１のロールカセット２０はレベラ本体１０のハウジング１１から突出するように装着され、突出した部分に動力伝達機構２９が設けられる。なお、動力伝達機構２９に対応して、上フレーム１２および下フレーム１３もハウジング１１から突出するように設けられている。

ハウジング１１の上部のケーシング１５には、板材１を矯正するための押圧力を与える押圧機構としての圧下シリンダ１４ａおよび１４ｂが収納される。圧下シリンダ１４ａおよび１４ｂは、板材１の幅方向の両端側に２基ずつ設けられている（図３参照。ただし、図３では圧下シリンダ１４ａのみ図示）。ケーシング１５には、圧下シリンダ１４ａおよび１４ｂの他、昇降シリンダ５１が収納されている。これら圧下シリンダ１４ａおよび１４ｂ、ならびに昇降シリンダ５１のピストンの先端部分に設けられた取り付け部１６にて上フレーム１２に取り付けられている。

上フレーム１２の両側面には、ロールカセット２０または３０を保持するためのグリップシリンダ１８が収納されている（本例では第１のロールカセット２０が保持されている）。

上フレーム１２の下には、板幅方向に複数（本実施形態では９個）の油圧式ウェッジ１９が配置されている。この油圧式ウェッジ１９は、所定のセンサの検出値に基づいて、上フレーム１２や下フレーム１３の撓み、ならびに圧下シリンダ１４ａ，１４ｂや、第１のロールユニット２０のロール群およびロールフレーム等の圧縮変形が最小になるように制御される。なお、加圧制御方式としては、油圧ウェッジを用いる方式の他、電動ウェッジを用いる方式や油圧クラウニングシリンダを用いる方式があり、油圧ウェッジ方式に限定されない。

油圧ウェッジ１９の下方には、ロールカセット２０または３０が装着される空間を有している。本例の場合には、その空間に第１のロールカセット２０が装着されている。

図２に示すように、第１のロールカセット２０は、上カセット２０ａおよび下カセット２０ｂを有している。上カセット２０ａは、上ロールフレーム２１と、長尺状をなす複数本（本例では７本）の上レベリングロール２２とを有している。また、下カセット２０ｂは、下ロールフレーム２５と、長尺状をなす複数本（本例では８本）の下レベリングロール２６とを有している。上レベリングロール２２と下レベリングロール２６とは、千鳥状に配置されており、上下レベリングロール群を構成する。上ロールフレーム２１の両側面には、上フレーム１２に取り付けられているグリップシリンダ１８と連結されるグリップシリンダ受け１８ａが取り付けられている。

第１のロールカセット２０は、ローラレベラとして機能するため、上レベリングロール２２および下レベリングロール２６としては大径ロールが用いられ、例えば直径が７０ｍｍであり、ロールピッチは１０５ｍｍである。下ロールフレーム２５には、第１のロールカセット２０を着脱する際の移動のための車輪６４が取り付けられている。

第１のロールカセット２０が装着された際には、上カセット２０ａおよび下カセット２０ｂが適宜の位置決め用の部材で位置決めされる。

レベラ本体１０の下フレーム１３には、レール６５ａが設けられたレールベース６５が装着されている。レールベース６５は、図２の紙面に対して垂直な方向に伸び、第１のロールカセット２０と第２のロールカセット３０とを交換する際に、これらが車輪６４を介してレール部材６５上のレール６５ａに沿って移動されるようになっている。

図５および図６は、第１のロールカセット２０の詳細構成を示す正面図および側面図である。上ロールフレーム２１と上レベリングロール２２との間には、長尺状の上中間ロール２３が設けられ、さらに中間ロール２３をバックアップする短尺の上バックアップロール２４が複数配置されている。これら上レベリングロール２２、上中間ロール２３、上バックアップロール２４は、上ロールフレーム２１に支持されるように設けられている。

また、下ロールフレーム２５と下レベリングロール２６との間には、長尺状の下中間ロール２７が設けられ、さらに中間ロール２７をバックアップする短尺の下バックアップロール２８が複数配置されている。これら下レベリングロール２６、下中間ロール２７、下バックアップロール２８は、下ロールフレーム２５に支持されるように設けられている。なお、上中間ロール２３および下中間ロール２７の直径は７０ｍｍが例示され、上バックアップロール２４および下バックアップロール２８の直径は１００ｍｍが例示される。

図６に示すように、動力伝達機構２９は、上レベリングロール２２および下レベリングロール２６の軸に接続されたユニバーサルジョイント２９ａ、およびそれに接続されたピニオンネスト２９ｂを有しており、第１のロールカセット２０は、この動力伝達機構２９を含んでいる。第１のロールカセット２０は、上ロールフレーム２１および下ロールフレーム２５がレベラ本体１０のハウジング１１から突出するように装着され、そのハウジング１１から突出した部分に動力伝達機構２９が収容される（図３、４参照）。レベラ本体１０の駆動機構１０ａは、上下レベリングロール２２，２６を駆動するための複数のモータ５２と、モータ５２に接続されたユニバーサルジョイント５３とを有しており、動力伝達機構２９のピニオンネスト２９ｂは、駆動機構１０ａのユニバーサルジョイント５３に対して着脱可能となっている。したがって、第１のロールカセット２０がレベラ本体１０に装着された際には、駆動機構１０ａのモータ５２からの駆動力がユニバーサルジョイント５３、ならびに動力伝達機構２９のピニオンネスト２９ｂおよびユニバーサルジョイント２９ａを介して上レベリングロール２２および下レベリングロール２６に伝達される。また、第１のロールカセット２０を取り外す際には、動力伝達機構２９ごと取り外される。

次に、第２のロールカセット３０について説明する。図７および図８は第２のロールカセット３０の詳細構成を示す側面図および正面図である。これらの図に示すように、第２のロールカセット３０の基本構成は第１のロールカセット２０と同じであり、上カセット３０ａおよび下カセット３０ｂを有している。上カセット３０ａは、上ロールフレーム３１と、長尺状をなす複数本の上レベリングロール３２とを有している。また、下カセット３０ｂは、下ロールフレーム３５と、長尺状をなす複数本の下レベリングロール３６とを有している。上レベリングロール３２と下レベリングロール３６とは、千鳥状に配置されており、上下レベリングロール群を構成する。ただし、第２のロールカセット３０はテンションレベラを構成するものであることから、上レベリングロール３２および下レベリングロール３６の径が小径であり、例えば３０ｍｍであり、ロールピッチは８０ｍｍである。また、上レベリングロール３２および下レベリングロール３３の本数は、第１のロールカセット２０の上レベリングロール２２および下レベリングロール２３の本数よりも少なくてもよく、本例では上レベリングロール３２の本数が６本、下レベリングロール３６の本数が７本である。

また、第１のロールカセット２０と同様、上ロールフレーム３１と上レベリングロール３２との間には、長尺状の上中間ロール３３が設けられ、さらに上中間ロール３３をバックアップする短尺の上バックアップロール３４が複数配置され、これら上レベリングロール３２、上中間ロール３３、上バックアップロール３４は、上ロールフレーム３１に支持される。また、下ロールフレーム３５と下レベリングロール３６との間には、長尺状の下中間ロール３７が設けられ、さらに下中間ロール３７をバックアップする短尺の下バックアップロール３８が複数配置され、これら下レベリングロール３６、下中間ロール３７、下バックアップロール３８は、下ロールフレーム３５に支持される。なお、上中間ロール３３および下中間ロール３７の直径は６５ｍｍが例示され、上バックアップロール３４および下バックアップロール３８の直径は７５ｍｍが例示される。

第２のロールカセット３０がレベラ本体１０に装着された際には、上カセット３０ａおよび下カセット３０ｂが適宜の位置決め用の部材で位置決めされる。

なお、第２のロールカセット３０においても、第１のロールカセット２０と同様、上ロールフレーム３１の上部に、グリップシリンダ受けが取り付けられており、下ロールフレーム３５には、第２のロールカセット３０を着脱する際の移動のための車輪が取り付けられている。

図８に示すように、第２のロールユニット３０は、上中間ロール３３および下中間ロール３７の軸に接続されたユニバーサルジョイント３９ａ、およびそれに接続されたピニオンネスト３９ｂを有する動力伝達機構３９を含んでいる。第２のロールカセット３０も第１のロールカセット２０と同様、上ロールフレーム３１および下ロールフレーム３５がレベラ本体１０のハウジング１１から突出するように装着され、そのハウジング１１から突出した部分に動力伝達機構３９が収容される。動力伝達機構３９のピニオンネスト３９ｂは、駆動機構１０ａのユニバーサルジョイント５３に対して着脱可能となっている。したがって、第２のロールカセット３０がレベラ本体１０に装着された際には、駆動機構１０ａのモータ５２からの駆動力がユニバーサルジョイント５３、ならびに動力伝達機構３９のピニオンネスト３９ｂおよびユニバーサルジョイント３９ａを介して上中間ロール３３および下中間ロール３７に伝達される。また、第２のロールカセット３０を取り外す際には、動力伝達機構３９ごと取り外される。

テンションレベラに適用する第２のロールカセット３０ではレベリングロール３２，３６が小径であることが多く、レベリングロール３２，３６にユニバーサルジョイントを取り付けることが困難な場合が多い。その場合には、本実施形態のように、第２のロールカセット３０において、中間ロール３３，３７を駆動することが有効である。また一般に、ローラレベラに比べて薄い板を矯正するテンションレベラでは板の送り速度を高くすることができ、テンションレベラ構成時に板の送り速度を高くすることは加工効率上も好ましい。そのため、動力伝達機構３９の減速比は、動力伝達機構２９の減速比よりも小さいことが好ましい。

上述のように、ローラレベラ用の第１のロールカセット２０におけるレベリングロール２２，２６の直径として７０ｍｍを例示し、テンションレベラ用の第２のロールカセット３０におけるレベリングロール３２，３６の直径として３０ｍｍを例示したが、これらの直径の比率には好ましい範囲が存在する。具体的には、レベリングロール２２，２６の直径をＤ_ＲＬとし、レベリングロール３２，３６の直径をＤ_ＴＬとすると、０．３Ｄ_ＲＬ＜Ｄ_ＴＬ＜０．６Ｄ_ＲＬを満たすことが好ましい。

なお、図９、１０に示すように、第１のロールカセット２０および第２のロールカセット３０は、中間ロールを設けずに、レベリングロール２２，２６およびレベリングロール３２，３６の背面に直接バックアップロール２４，２８およびレベリングロール３４，３８を設けたものであってもよい。

次に、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂの詳細について説明する。
図１１、１２はブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂを示す概略構成図であり、図１１はブライドルロールにより板材１に張力を付与していない状態、図７はブライドルロールにより板材１に張力を付与している状態を示す。これらに示すように、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂは、いずれも３つのブライドルロール４１，４２，４３を有しており、中央のブライドルロール４２が上下に移動可能となっている。図１１に示すように、ブライドルロール４２が上昇位置にあって、板材１に張力を付与していない状態から、図１２に示すように、ブライドルロール４２を下降位置まで下降させることにより、板材１はブライドルロール４１，４２，４３に巻き掛けられた状態となり、板材１に張力が付与される。ブライドルロール４１，４３は、板材１の搬送路の下に固定的に設けられており、ブライドルロール４２が上昇位置にあるときには送りロールとして機能する。

ブライドルロール４１，４３の上方には、それぞれ板材１を押さえる押さえロール４４，４５が設けられており、ブライドルロール４１と押さえロール４４とによりピンチロール４６が構成され、ブライドルロール４３と押さえロール４５とによりピンチロール４７が構成される。押さえロール４４，４５は油圧サーボ機構を有しており、この油圧サーボ機構により板材１の押さえ力を制御することができるようになっている。

レベラ本体１０に第１のロールカセット２０が装着されてローラレベラを構成している際には、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂの真ん中のブライドルロール４２を上昇位置に位置させて、板材１に張力を付与せずに板材１の矯正を行う。このとき、レベリングロール２２，２６による曲げのみで板材１の矯正を行う第１のモードと、出側のブライドルロールユニット４０ｂのピンチロール４６，４７（押さえロール４４，４５）を作動させて板材１に引き抜き力（押さえ力）を付加する第２モードの２つのモードをとることができる。

一方、レベラ本体１０に第２のロールカセット３０が装着されてテンションレベラを構成している際には、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂの中央のブライドルロール４２を下降位置に位置させることにより板材１に張力を付与しながら、レベリングロール３２，３６による曲げを与えて板材１を矯正する。このとき、押さえロール４４，４５を下降させてピンチロール４６，４７を機能させて板材１に押さえ力を付与することにより、板材１に付与される張力をより大きくすることができる。押さえロール４４，４５は、油圧サーボ機構により、必要以上の力が与えられないように押さえ力が制御される。

次に、このように構成されるレベラ設備１００により板材１の矯正を行う際の動作について説明する。

レベラ設備１００をローラレベラとして機能させる場合には、レベラ本体１０に第１のロールカセット２０を装着してローラレベラを構成する。このとき、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂの中央のブライドルロール４２を上昇位置に位置させて板材１に張力を付与しない状態とし、図示しないペイオフリールから繰り出された板材１を図１の矢印方向に搬送させて、レベラ本体１０と第１のロールユニット２０とで構成されるローラレベラにより板材１の矯正を行う。

ローラレベラにおいては、第１のモードおよび第２のモードの２つのモードで板材１の矯正を行うことができる。第１のモードの板材１の矯正に際しては、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂにより板材１へ張力を付与せず、かつピンチロール機能を発揮させずに、レベラ本体１０に装着された第１のロールカセット２０の上レベリングロール２２と下レベリングロール２６との間に板材１を挿入し、駆動機構１０ａのモータ５２により、ユニバーサルジョイント５３、ならびに駆動伝達機構２９のピニオンクスト２９ｂおよびユニバーサルジョイント２９ａを介して上レベリングロール２２および下レベリングロール２６を駆動させることにより板材１を搬送させながら、圧下シリンダ１４ａおよび１４ｂにより上レベリングロール２２と下レベリングロール２６の間の板材１に押し込み力を与えて板材１に曲げを付与する。したがって、基本的にレベリングロール２２，２６による押し込み量のみが矯正効果を左右する。このとき、板材１の押し込み量の上限は、レベリングロール２２，２６のトルクによって決定される。

上記第１のモードの矯正においては、板材１が薄くなり降伏応力が大きくなると、大きな押し込み量が必要となるが、押し込み量には限界がある。このため、第２のモードでは、出側のブライドルロールユニット４０ｂのピンチロール４６，４７により板材１を押さえて引き抜き力を与える。これにより、板材１の送りを補助して、レベリングロール２２，２６のトルクを補うことがでるので、レベリングロール２２，２６による押し込み量を増加させることができる。このため、より薄く降伏力の大きい板材１のレベリング矯正を行うことが可能となる。このときの押さえ力は、押さえロール４４，４５の油圧サーボ機構により制御することができる。

しかし、板材１がより薄くかつより降伏応力が大きいものとなると、ローラレベラでは第２のモードでも十分に矯正することが困難となる。また、薄い板材の場合、厚い板材に比べて耳波、中伸び、幅方向の反りが発生しやすいが、ローラレベラではこれらの矯正は困難である。

そのような場合は、第１のロールカセット２０をレベラ本体１０から取り外して、第２のロールカセット３０を装着し、さらにブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂのブライドルロールを作動させて、板材１に張力を付与するようにすることにより、テンションレベラを構成し、第３のモードにより板材１の矯正を行う。

この際の第１のロールカセット２０と第２のロールカセット３０との交換について図１３を参照して説明する。なお、図１３においては簡略化のためレールの記載を省略している。第１のロールカセット２０がレベラ本体１０に装着され、第２のロールカセット３０が待機位置７２に存在する図１３（ａ）の状態から、第１のロールカセット２０の下カセット２０ｂに上カセット２０ａを預けた状態とし、図１３（ｂ）に示すように、適宜の移動手段を用いて車輪によりレールベース６５のレール上を走行させて待機位置７１に移動させる。そして、図１３（ｃ）に示すように、待機位置７２から適宜の移動手段を用いて第２のロールカセット３０をレールベース６５のレール上を走行させて本体１０内に所定の位置に装着する。これにより、第２のロールカセット３０を用いたテンションレベラによるレベリング動作が可能となる。

このようにレベラ本体１０と第２のロールカセット３０で構成されるテンションレベラによる第３のモードによる板材１の矯正に際しては、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂの中央のブライドルロール４２を下降位置まで下降させて板材１に張力を与えた状態で、第２のロールカセット３０の上レベリングロール３２と下レベリングロール３６との間に板材１を挿入し、駆動機構１０ａのモータ５２により、ユニバーサルジョイント５３、ならびに駆動伝達機構３９のピニオンネスト３９ｂおよびユニバーサルジョイント３９ａを介して上中間ロール３３および下中間ロール３７を駆動させながら、圧下シリンダ１４ａおよび１４ｂにより、上レベリングロール３２と下レベリングロール３６の間の板材１に押し込み力が与えられ、伸びと曲げにより板材１が矯正される。このとき、押さえロール４４，４５により板材１に押さえ力を付与することにより、張力をより大きくすることができる。押さえロール４４，４５は、油圧サーボ機構により、必要以上の力が与えられないように押さえ力が制御される。

テンションレベラによる第３のモードでは、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂにより張力を付与することにより、板材１がレベリングロール３２，３６になじみやすくなり、かつ小径ロールであることから、ローラレベラよりも押し込み量を大きくして板材１のレベリングロール３２，３６への巻き付きを大きくすることができる。このため、ローラレベラでは矯正できない薄くて降伏応力の大きい板材を矯正することが可能となる。

本実施形態では、一台のレベラ設備により、ローラレベラおよびテンションレベラとして使用することが可能であり、これらより上記３つのモードによる板材１を矯正が可能である。このため、板材の厚さおよび降伏応力によりこれらを使い分けることができ、一つの設備でありながら、極めて広い範囲の板厚および降伏応力範囲の板材に対してレベリング矯正することができる。

具体例を図１４に示す。図１４は、横軸に板厚をとり、縦軸に降伏応力をとって、幅１６００ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）における矯正可能領域を示す図である。このようにローラレベラにおける第１のモードのみで矯正を行うよりも、第１〜第３モードで矯正を行うことにより矯正範囲が著しく広がることがわかる。特に、テンションレベラによる第３のモードにより、薄くかつ降伏応力が高い範囲の矯正可能範囲が広がり板厚０．５ｍｍで降伏応力が１２００ＭＰａという極めて薄く高降伏応力の範囲まで矯正可能となる。なお、図１４の第３のモードの範囲は、ローラレベラを用いた場合よりも広がった範囲を示し、実際には第３のモードにより破線部分まで使用が可能である。実際の操業に際しては、図１４の適用可能範囲に基づいてモードを変更するようにすればよい。

このように、本実施形態によれば、レベラ本体１０に対して、ローラレベラ用の大径のレベリングロールを有する第１のロールカセット２０と、テンションレベラ用の小径のレベリングロールを有する第２のロールカセット３０とを着脱可能とし、第１のロールカセット２０が装着されたときにローラレベラが構成され、ブライドルロールを作動させずに、板材１に押圧力を与えてローラレベラとしての機能を発揮させ、第２のロールカセット３０が装着されたときにテンションレベラが構成され、ブライドルロールを作動させることにより板材１に張力を与えつつ、板材に押圧力を与えてテンションレベラとしての機能を発揮させる。このため、板材１の厚さに応じてローラレベラとテンションレベラとを使い分けることができる。特に、レベラ本体１０に第１のロールカセット２０を装着してローラレベラを構成し、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂにより板材に張力を付与せずにかつピンチロール機能を発揮させずに板材１を矯正する第１のモードと、レベラ本体１０に第１のロールカセット２０を装着してローラレベラを構成し、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂにより板材１に張力を付与せずに、出側のブライドルロールユニット４０ｂのピンチロール機能を発揮させて、板材に引き抜き力を与えつつ板材を矯正する第２のモードと、レベラ本体に第２のロールカセット３０を装着してテンションレベラを構成し、ブライドルロールユニット４０ａ，４０ｂにより板材１に張力を付与しつつ板材１を矯正する第３のモードとにより板材の矯正を行うことができる。このため、板材１の厚さおよび降伏応力によりこれらを使い分けることができ、一つの設備で極めて広い範囲の板厚および降伏応力範囲の板材１に対してレベリング矯正することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、レベリングロールの上ロールを下ロールに対して押圧する装置を示したが、下ロールを上ロールに対して押圧するようにしてもよい。また、本発明の範囲を逸脱しない限り、上記実施形態の構成要素を一部取り除いたものも本発明の範囲内である。

１；板材
１０；レベラ本体
１０ａ；駆動機構
１１；ハウジング
１２；上フレーム
１３；下フレーム
１４ａ，１４ｂ；圧下シリンダ（押圧機構）
１５；ケーシング
１６；支持部
１７；昇降部材
１８；グリップシリンダ
１８ａ；グリップシリンダ受け
１９；油圧式ウェッジ
２０；第１のロールカセット
２０ａ，３０ａ；上カセット
２０ｂ，３０ｂ；下カセット
２１，３１；上ロールフレーム
２２，３２；上レベリングロール
２３，３３；上中間ロール
２４，３４；上バックアップロール
２５，３５；下ロールフレーム
２６，３６；下レベリングロール
２７，３７；下中間ロール
２８，３８；下バックアップロール
２９，３９；動力伝達機構
２９ａ，３９ａ，５３；ユニバーサルジョイント
２９ｂ，３９ｂ；ピニオンネスト
３０；第２のロールカセット
４０ａ，４０ｂ；ブライドルロールユニット
４１，４２，４３；ブライドルロール
４４，４５；押さえロール
４６，４７；ピンチロール
５０；エアーブロワー
５１；昇降シリンダ
５２；モータ
６０；制御部
６４；車輪
６５；レールベース
６５ａ；レール
１００；レベラ設備

Claims

板材を矯正するレベラ設備であって、
板材を矯正する押圧機構およびハウジングを有するレベラ本体と、
前記レベラ本体に着脱可能であり、ローラレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第１のロールカセットと、
前記レベラ本体に着脱可能であり、テンションレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第２のロールカセットと、
を備え、
前記第１のロールカセットと前記第２のロールカセットとが交換可能であり、
前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着した際にローラレベラが構成され、
前記レベラ本体に前記第２のロールカセットを装着した際にテンションレベラが構成されるよう構成されており、
前記レベラ本体の入側および出側にそれぞれ設けられた、ブライドルロールを有する一対のブライドルロールユニットと、
前記ローラレベラが構成された際には、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張力を付与せずに、前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材が通板された状態で、前記押圧機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正するよう前記レベラ設備を制御するよう構成され、前記テンションレベラが構成された際には、前記一対のブライドルロールユニットにより前記板材に張力を与えつつ、前記第２のロールカセットの前記上下のテンションレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記テンションレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正するよう前記レベラ設備を制御するよう構成された制御装置と、
を更に備えていることを特徴とするレベラ設備。
前記ローラレベラ用レベリングロール群及び前記テンションレベラ用レベリングロール群を駆動する駆動機構をさらに備え、
前記第１のロールカセットは、前記駆動機構からの駆動力を前記ローラレベラ用レベリングロール群に伝達する第１の動力伝達機構を備え、
前記第２のロールカセットは、前記駆動機構からの駆動力を前記テンションレベラ用レベリングロール群に伝達する第２の動力伝達機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のレベラ設備。
前記第１の動力伝達機構の減速比は、前記第２の動力伝達機構の減速比よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のレベラ設備。
前記第２のロールカセットは、前記テンションレベラ用レベリングロール群の背面側に設けられた中間ロール群を有し、
前記第２の動力伝達機構は、前記駆動機構からの駆動力を前記中間ロール群を構成する中間ロールに伝達するよう構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のレベラ設備。
前記一対のブライドルロールユニットのうち少なくとも出側のものはピンチロール機能を有し、
前記制御装置は、前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張力を付与せずにかつピンチロール機能を発揮させずに、前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第１のモードと、前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張力を付与せずに、前記一対のブライドルロールユニットのうち出側のブライドルロールユニットのピンチロール機能を発揮させて、板材に引き抜きカを与えつつ前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第２のモードと、前記レベラ本体に前記第２のロールカセットを装着してテンションレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより前記板材に張力を付与しつつ、前記第２のロールカセットの前記上下のテンションレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記テンションレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第３のモードと、により板材の矯正を行うように前記レベラ設備を制御するよう構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレベラ設備。
前記第１のロールカセットのローラレベラ用レベリングロールの直径をＤ_RLとし、前記第２のロールカセットのテンションレベラ用レベリングロールの直径をＤ_TLとしたときに、０．３Ｄ_RL＜Ｄ_TL＜０．６Ｄ_RLを満たすことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレベラ設備。
板材を矯正する板材の矯正方法であって、
板材を矯正する押圧機構およびハウジングを有するレベラ本体と、
前記レベラ本体に着脱可能であり、ローラレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第１のロールカセットと、
前記レベラ本体に着脱可能であり、テンションレベラ用の上下のレベリングロール群を有する第２のロールカセットと、
前記レベラ本体の入側および出側にそれぞれ設けられた、ブライドルロールを有する一対のブライドルロールユニットとを備えたレベラ設備の前記レベラ本体に装着された前記第１のロールカセットを前記第２のロールカセットに交換してテンションレベラを構成することと、
前記レベラ本体に装着された前記第２のロールカセットを前記第１のロールカセットに交換してローラレベラを構成することと、
前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成した際に、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張力を付与せずに、前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材が通板された状態で、前記押圧機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正することと、
前記レベラ本体に前記第２のロールカセットを装着してテンションレベラを構成した際に、前記一対のブライドルロールユニットにより前記板材に張力を与えつつ、前記第２のロールカセットの前記上下のテンションレベラ用レベリングロール群の問に板材を通板させ、前記押圧機構により前記テンションレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正することと、
を含むことを特徴とする板材の矯正方法。
前記一対のブライドルロールユニットのうち少なくとも出側のものはピンチロール機能を有し、
前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張力を付与せずにかつピンチロール機能を発揮させずに、前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第１のモードと、
前記レベラ本体に前記第１のロールカセットを装着してローラレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより板材に張カを付与せずに、前記一対のブライドルロールユニットのうち出側のブライドルロールユニットのピンチロール機能を発揮させて、板材に引き抜き力を与えつつ前記第１のロールカセットの前記上下のローラレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押庄機構により前記ローラレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第２のモードと、
前記レベラ本体に前記第２のロールカセットを装着してテンションレベラを構成し、前記一対のブライドルロールユニットにより前記板材に張力を付与しつつ、前記第２のロールカセットの前記上下のテンションレベラ用レベリングロール群の間に板材を通板させ、前記押圧機構により前記テンションレベラ用レベリングロール群を介して板材に押圧力を与えて板材を矯正する第３のモードと、
を板材の厚さおよび降伏応力により使い分けて板材の矯正を行うことを特徴とする請求項７に記載の板材の矯正方法。