JP6617676B2 - サイドトリマ装置及び金属帯のトリミング方法 - Google Patents

Description

本発明は、サイドトリマ装置及び金属帯のトリミング方法に関する。

従来のサイドトリマ装置は、板幅方向に一対配置された刃物を旋回する旋回機能を有し、旋回機能で刃物を旋回させることによって、当該刃物を鋼帯幅方向に移動可能に構成されている（例えば、特許文献１参照）。これによって、従来のサイドトリマ装置は、軸回転する刃物を鋼帯に向けて移動させることで、鋼帯を停止させることなくトリミングを開始している。

特開２００３−２００３１２号公報

しかしながら、上記従来のサイドトリマ装置では、板幅方向に一対配置された刃物を旋回させる旋回機能を設ける必要があり、設備構成が複雑化し、また費用上も高価な設備となる。
本発明は、上記のような点に着目したもので、簡易な装置構成で金属帯のサイドトリミングを安定して実施可能とすることを目的とする。

課題を解決するために、本発明の一態様は、予め設定した搬送速度で搬送されてくる金属帯の幅方向端部を、回転する円盤状の刃物で、金属帯の搬送方向に沿って切断するサイドトリマ装置であって、上記円盤状の刃物の上記搬送方向に対する傾きであるトーイン角度を当該刃物に設定するトーイン角度設定部と、上記トーイン角度が設定された刃物を、上記金属帯に向けて直線移動させる進退機構と、上記刃物を上記金属帯に向けて移動させる際に、上記進退機構を介した上記回転する刃物の上記金属帯への移動速度を、上記トーイン角度と上記金属帯の上記搬送速度に応じて設定する送り速度設定部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、予め設定した搬送速度で搬送されてくる金属帯の幅方向端部を、回転する円盤状の刃物で、金属帯の搬送方向に沿って切断する金属帯のトリミング方法であって、上記円盤状の刃物のトーイン角度を一定に保持した状態で、上記刃物を直線軌道で上記金属帯に向けて移動して上記切断を実行することを特徴とする。

本発明の態様は、刃物を旋回させる旋回機能を設けることなく、簡易な装置構成で金属帯のサイドトリミングを安定して実施可能となる。
尚、仮に、上記従来のサイドトリマ装置で、トーイン角度を一定に保持して刃物を進退させる場合には、刃物の角度を連続的に変化させながら、刃物を旋回する必要があり、制御が複雑となる。

本発明に基づく実施形態に係る下側のサイドトリマ装置を説明する模式的平面図である。 本発明に基づく実施形態に係る上下対をなす刃物と鋼帯との関係を示す模式的側面図である。 本発明に基づく実施形態に係る下側のサイドトリマ装置を説明する模式的正面図である。 トリマ制御部の構成図である。 速度のベクトル図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明に係る装置及び方法は、以下に記載する実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて設計等の変更を加えることも可能であり、そのような変更が加えられた実施の形態も本発明の実施形態の範囲に含まれるものである。
本実施形態では、トリミングされる金属帯として鋼帯を例に挙げて説明するが、金属帯は、アルミ等の別の材料からなる金属帯であっても良く、連続して搬送される途中でサイドトリミングが行われる金属帯であれば対象となる。

本実施形態の鋼帯は、例えば酸性後の鋼帯を連続して圧延設備に搬送するパスラインの途中に配置され、鋼帯は、サイドトリマ装置で目的の板幅にトリミングされた後に圧延される。
本実施形態のサイドトリマ装置では、円盤状の刃物１０Ａ、１０Ｂが、図１に示すように、鋼帯１を幅方向で挟んで配置される。図１は、サイドトリマ装置の下側部分を示す模式図であり、鋼帯１の幅方向両側に配置される刃物はそれぞれ、図２に示すように、上下対称に配置されている。

上側の刃物１０Ｃ、１０Ｄを駆動する装置構成と下側の刃物１０Ａ、１０Ｂを駆動する装置構成とは同じ構成である。このため、以下の説明は、下側の装置構成を代表して説明し、上側の装置構成の説明を省略する。
サイドトリマ装置は、刃物１０Ａ、１０Ｂと、刃物１０Ａ、１０Ｂを回転駆動する回転駆動装置１１Ａ、１１Ｂと、トーイン設定機構と、刃物１０Ａ、１０Ｂを鋼帯１に向けて進退させる進退機構と、トリマ制御部３０とを備える。
回転駆動装置１１Ａ、１１Ｂは、モータ等からなり、刃物１０Ａ、１０Ｂをトリマ制御部３０からの回転速度指令値の回転速度で回転駆動する。

その回転駆動装置１１Ａ、１１Ｂは、図１に示すように、ベーステーブル１２Ａ、１２Ｂに支持されている。回転駆動装置１１Ａ、１１Ｂのハウジングの後端部は、図１に示すように、ベーステーブル１２Ａ、１２Ｂを上下に貫通する回転中心軸１３Ａ、１３Ｂに連結し、その回転中心軸１３Ａ、１３Ｂが軸回転することで、回転駆動装置１１Ａ、１１Ｂ更には刃物１０Ａ、１０Ｂは、平面視で回転中心軸１３Ａ、１３Ｂを中心に左右に揺動可能となっている。つまり、この回転中心軸１３Ａ、１３Ｂの左右への回転に応じて、鋼板搬送方向（パスライン）に対する刃物１０Ａ、１０Ｂの角度であるトーイン角度θが設定可能となっている。なお、回転駆動装置１１Ａ、１１Ｂの前側の下部には、ベーステーブル１２Ａ、１２Ｂ上面に沿ってスムーズに移動可能とするための車輪その他の部材が設けられていることが好ましい。

回転中心軸１３Ａ、１３Ｂは、図３に示すように、ベーステーブル１２Ａ、１２Ｂに取り付けられたサーボモータ１４Ａ、１４Ｂに連結し、サーボモータ１４Ａ、１４Ｂの出力分（回転分）だけ軸回転する。
この回転中心軸１３Ａ、１３Ｂ及びサーボモータ１４Ａ、１４Ｂは、トーイン設定機構を構成する。なお、トーイン角度θは一定の角度に設定されていても良い。
また、左右のベーステーブル１２Ａ、１２Ｂの下面に張出部１５Ａ、１５Ｂが設けられている。張出部１５Ａ、１５Ｂはベーステーブル１２Ａ、１２Ｂの下面から下方に突き出し、下端部にナット部２０Ａ、２０Ｂが設けられている。

左右のナット部２０Ａ、２０Ｂは、同軸に配置されると共に同一のねじ棒２１に螺合している。左右のナット部２０Ａ、２０Ｂ及びねじ棒２１は直動案内装置を構成する。左右のナット部２０Ａ、２０Ｂの雌ねじは互いに逆方向に切られている。このため、ねじ棒２１を軸回転すると、左右のナット部２０Ａ、２０Ｂは、同期を取って接近・離隔する直線移動する。
ねじ棒２１に一端部に直動用モータ２２が連結し、直動用モータ２２を駆動することで所定送り量だけ鋼帯幅方向に送られるようになっている。

この直動案内装置が進退機構を構成する。なお、ベーステーブル１２Ａ、１２Ｂは、不図示の案内によって鋼帯の幅方向にだけ移動可能に規制されている。
ここで、直動用モータ２２の出力（回転）は、不図示の伝達機構によって、上側に配置される直動案内装置（不図示）に伝達されて、上下の直動案内装置の送り量が同期するようになっている。
トリマ制御部３０は、図４に示すように、刃物の回転速度演算部３０Ａとトーイン角度設定部３０Ｂと送り速度設定部３０Ｃとを備える。トリマ制御部３０は、鋼帯１の搬送速度ＶＳの情報を取得する。

刃物の回転速度演算部３０Ａは、刃物１０Ａ、１０Ｂの周速度が鋼帯１の搬送速度ＶＳと一致する刃物１０Ａ、１０Ｂの回転速度を演算する。刃物の回転速度演算部３０Ａは、演算した回転速度指令値を回転駆動装置１１Ａ、１１Ｂに出力する。
トーイン角度設定部３０Ｂは、刃物１０Ａ、１０Ｂの鋼帯幅方向端部への進入角度であるトーイン角度θとなる角度を設定して、各サーボモータ１４Ａ、１４Ｂに出力する。なお、各回転速度演算部３０Ａの基準位置からの回転量を検出するセンサを備える場合には、トーイン角度設定部３０Ｂは、そのセンサからの検出信号に基づくフィードバック制御を行う。

送り速度設定部３０Ｃは、鋼帯１の搬送速度ＶＳと、トーイン角度設定部３０Ｂが設定したトーイン角度θとに応じて、刃物１０Ａ、１０Ｂの鋼帯１側への移動速度ＶＤを求める。なお、この移動速度ＶＤは、鋼帯１への噛み込み時とその後のトリミング時の移動速度の要件であり、刃物１０Ａ、１０Ｂが鋼帯１に非接触の状態では設定値よりも速くても構わない。
送り速度設定部３０Ｃは、下記（３）式に基づき刃物１０Ａ、１０Ｂの移動速度ＶＤを求める。

移動速度ＶＤ（ｍｐｍ））
＝（鋼帯１の搬送速度ＶＳ（ｍｐｍ））×Ｔａｎ（トーイン角度θ）−α
・・・（３）
ここで、αは、０以上の値に設定される、余裕代分である。
速度関係は、図５に示すようなベクトル関係にあるので、刃物１０Ａ、１０Ｂの移動速度ＶＤを（３）式を満たす速度とすることで、板幅内側方向へ移動するときの刃物１０Ａ、１０Ｂには刃物１０Ａ、１０Ｂ軸方向へ切り込み開始時に発生する衝撃スラスト力が発生せず、刃物１０Ａ、１０Ｂの欠け等の異常が発生することなく、トリミングが出来る。また、鋼帯１を鋼帯幅方向に張力をかけながらトリミングできる。

一方、刃物１０Ａ、１０Ｂの移動速度ＶＤが、「（鋼帯１の搬送速度ＶＳ（ｍｐｍ））×Ｔａｎ（トーイン角度θ）」よりも大きい場合、幅方向両側から、左右の刃物１０Ａ、１０Ｂから鋼帯１に対しライン中央方向へ押込む力が発生することで、板にたわみが発生する。板たわみが発生すると、トリム後の板幅が目標値よりもたわみ量分大きくなるため、幅精度（トリミング量の精度）が確保できなくなる。
上記αは、例えば鋼帯１の搬送速度ＶＳの変動が小さくなるほど小さく設定し、鋼帯１の搬送速度ＶＳが定常状態、つまり速度変動が無いか小さい場合にゼロとするように設定しても良い。この場合、αの変化速度は、搬送速度ＶＳが大きいほど小さく設定することが好ましい。また、噛み込み開始時の移動速度を遅めにして、噛み込み後に上記速度になるように制御しても良い。

ここで、圧延される鋼帯１は、通常、幅広から幅狭になるように変化するので、目的の鋼帯幅に応じて、左右の刃物１０Ａ、１０Ｂの距離を小さくなるようにする。このとき上記移動速度ＶＤで移動させる。
鋼帯１の幅が広くなる場合には、通常圧延機の組替えのために鋼帯１の搬送を中断するので、それに合わせて、左右の刃物１０Ａ、１０Ｂを後退させる。後退速度は特に制限はない。
以上のように、本実施形態にあっては、刃物１０Ａ、１０Ｂを旋回させる旋回機能を設けない簡易な装置構成であっても、搬送中の鋼帯１に対し、鋼帯１を一旦停止することなく、サイドトリミングを安定且つ確実に実施可能となる。

１ 鋼帯
１０Ａ、１０Ｂ 刃物
１１Ａ、１１Ｂ 回転駆動装置
１２Ａ、１２Ｂ ベーステーブル
１３Ａ、１３Ｂ 回転中心軸
１４Ａ、１４Ｂ サーボモータ
２０Ａ、２０Ｂ ナット部
２１ ねじ棒
２２ 直動用モータ
３０ トリマ制御部
３０Ａ 回転速度演算部
３０Ｂ トーイン角度設定部
３０Ｃ 速度設定部
ＶＤ 移動速度
ＶＳ 搬送速度
θ トーイン角度

Claims (2)

1. 予め設定した搬送速度で搬送されてくる金属帯の幅方向端部を、回転する円盤状の刃物で、金属帯の搬送方向に沿って切断するサイドトリマ装置であって、
   上記円盤状の刃物の上記搬送方向に対する傾きであるトーイン角度を当該刃物に設定するトーイン角度設定部と、
   上記トーイン角度が設定された刃物を、上記金属帯に向けて直線移動させる進退機構と、
   上記刃物を上記金属帯に向けて移動させる際に、上記進退機構を介した上記回転する刃物の上記金属帯への移動速度を、上記トーイン角度と上記金属帯の上記搬送速度に応じて設定する送り速度設定部と、
   を備え、
   上記送り速度設定部は、上記刃物の移動速度を、相対的に上記金属帯の搬送速度が速いほど速く且つトーイン角度が大きいほど速く設定し、
   上記送り速度設定部は、上記刃物の移動速度が、下記式を満足するように設定され、下記余裕代αは、上記金属帯の搬送速度の変動が小さいほど小さく設定され、搬送速度が定常状態の場合にゼロとすることを特徴とするサイドトリマ装置。
   （移動速度（ｍｐｍ））
   ＝（金属帯の搬送速度（ｍｐｍ））×Ｔａｎ（トーイン角度） −α
   （ ただし、α≧０、上記式で使用する搬送速度は、移動速度を演算する際に取得した搬送速度の値である。）
2. 予め設定した搬送速度で搬送されてくる金属帯の幅方向端部を、回転する円盤状の刃物で、金属帯の搬送方向に沿って切断する金属帯のトリミング方法であって、
   上記円盤状の刃物のトーイン角度を一定に保持した状態で、上記刃物を直線軌道で上記金属帯に向けて移動して上記切断を実行し、
   上記刃物の移動速度を、下記式を満足するように設定し、下記余裕代αを、上記金属帯の搬送速度の変動が小さいほど小さく設定し、搬送速度が定常状態の場合にゼロとすることを特徴とする金属帯のトリミング方法。
   （移動速度（ｍｐｍ））
   ＝（金属帯の搬送速度（ｍｐｍ））×Ｔａｎ（トーイン角度） −α
   （ ただし、α≧０、上記式で使用する搬送速度は、移動速度を演算する際に取得した搬送速度の値である。）

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