JP7063241B2 - 開端装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板を巻いた鋼板コイルを開端する開端装置および方法に関する。

鋼板をコイル状に巻いた鋼板コイルからサンプルを採取するとき、ピーラーを用いて鋼板コイルの端部が開端され、鋼板コイルから鋼板が引出された後に所定の長さで切断される。鋼板コイルの開端が行われる際、鋼板コイルの端部がピーラーに引っ掛かることにより最外周の鋼板が外側へ膨らみ、鋼板が引き出せない場合がある。そこで、特許文献１には、鋼板コイルの外周部にアウターガイドが設置されており、鋼板コイルがアウターガイドの内面を接触することにより、鋼板の膨らみを防止する方法が提案されている。

特表２０１４－５０８６４７号公報

しかしながら、特許文献１のように、鋼板コイルの外周側にアウターガイドが設置された場合、鋼板とアウターガイドとが接触することにより、鋼板の表面に傷が付くという問題がある。

本発明は、これら課題を解決し、鋼板の表面が傷付くことを抑制しながら鋼板コイルの開端作業を行うことができる開端装置および方法を提供することを目的とする。

本発明は、これら課題を解決するために以下の構成を有する。
（１）鋼板を巻いた鋼板コイルの下方を回転可能に支持するコイル支持部と、
前記鋼板コイルの上部に回転可能に設けられ、前記鋼板コイルを上部から回転しながら押さえる上部ロールと、
前記上部ロールよりも前記鋼板コイルの回転方向の下流側に設けられ、前記コイル支持部上の前記鋼板コイルが回転したとき、前記鋼板コイルの端部に挿入されるピーラーと、
前記上部ロールよりも前記鋼板コイルの回転方向の上流側に設けられ、前記ピーラーが前記鋼板コイルの端部に挿入されるときに、前記鋼板コイルを側方から回転しながら押さえる側方ロールと、
を備えたことを特徴とする開端装置。
（２）前記ピーラーを挿入して前記鋼板コイルから引き出された鋼板を切断する切断装置をさらに備えることを特徴とする（１）に記載の開端装置。
（３）前記コイル支持部は、前記鋼板コイルの幅方向に延び、前記鋼板コイルが載置される２つのクレードルロールを有し、
前記上部ロールは、２つの前記クレードルロールの中心位置の直上に位置していることを特徴とする（１）または（２）に記載の開端装置。
（４）前記上部ロールは、前記鋼板コイルに対して上下方向に移動可能に設けられていることを特徴とする（１）から（３）のいずれか１項に記載の開端装置。
（５）コイル支持部により下方を回転可能に支持された鋼板コイルの開端を行う開端方法であって、
前記鋼板コイルの上部に設けられた上部ロールにより前記鋼板コイルを上部から押さえるとともに、前記上部ロールよりも前記鋼板コイルの回転方向の上流側に設けられた側方ロールにより前記鋼板コイルを側方から押さえながら前記コイル支持部上の前記鋼板コイルを回転させ、
前記上部ロールよりも前記鋼板コイルの回転方向の下流側に設けられたピーラーを前記鋼板コイルの端部から挿入して開端する
ことを特徴とする開端方法。
（６）前記ピーラーを挿入して開端した前記鋼板コイルから引き出された鋼板を切断装置を用いて切断してサンプルを採取することを特徴とする（５）に記載の開端方法。

本発明によれば、開端作業時に鋼板コイルの上部を押さえる上部ロールと鋼板コイルの側方を押さえる側方ロールとを有することにより、上部ロールおよび側方ロールが開端時に鋼板が外周へ膨らむように変形して引き出せない状態になることを回転しながら抑制するため、鋼板コイルの開端作業を鋼板の表面を傷つけることを抑制しながら行うことができる。

本発明の開端装置の好ましい実施形態を示す斜視図である。 図１の開端装置に鋼板コイルＫＣが載置された状態を示す模式図である。 図１の開端装置による開端作業が行われる様子を示す模式図である。 ロール１３０のみを鋼板コイルＫＣの直上（θ１０＝１８０°）に配置して開端をした場合の鋼板コイルＫＣの外周の挙動をＦＥＭ解析した結果を示す模式図である。 ロール１３０のみを鋼板コイルＫＣの上部側方（θ１０＝１５０°）に配置して開端をした場合の鋼板コイルＫＣの外周の挙動をＦＥＭ解析した結果を示す模式図である。 ロール１３０のみを鋼板コイルＫＣの側方（θ１０＝９０°）に配置して開端をした場合の鋼板コイルＫＣの外周の挙動をＦＥＭ解析した結果を示す模式図である。

以下、本発明について詳細に説明する。図１は、本発明の開端装置の好ましい実施形態を示す模式図である。図２は、図１の開端装置に鋼板コイルＫＣが載置された状態を示す模式図である。図３は、図１の開端装置による開端作業が行われる様子を示す模式図である。まず、図１～図３を参照して開端装置１について説明する。

図１～図３の開端装置１は、例えば板厚１２．０ｍｍ～２５．４ｍｍの鋼板をコイル状に巻いた鋼板コイルＫＣの端部ＴＣを開端するものである。開端装置１は、鋼板コイルＫＣを回転可能に支持するコイル支持部１０と、鋼板コイルＫＣの端部ＴＣにおいて鋼板コイルＫＣに挿入されるピーラー２０と、鋼板コイルＫＣを最外周から押さえる上部ロール３０および側方ロール４０を備える。

コイル支持部１０は、鋼板コイルＫＣの下方を回転可能に支持するものであって、基台１１と、基台１１上に配置された２つのクレードルロール１２、１３とを有する。２つのクレードルロール１２、１３は、それぞれ鋼板コイルＫＣの幅方向（矢印Ｘ方向）に延びたロール状の部材からなっており、回転可能に軸支されている。クレードルロール１２、１３は、互いに鋼板コイルＫＣの基台１１上に径方向（矢印Ｙ方向）に略平行に並んで配置されている。クレードルロール１２、１３は、互いの距離が鋼板コイルＫＣの直径より短くなるように配置されている。鋼板コイルＫＣがクレードルロール１２、１３上に載置されたとき、クレードルロール１２、１３はそれぞれ鋼板コイルＫＣの下方側面を回転可能に支持する。この状態において、鋼板コイルＫＣの径方向の中心（中心線ＣＬ）が、クレードルロール１２、１３間の中心上に位置することになる。

ピーラー２０は、上部ロール３０よりも鋼板コイルＫＣの回転方向（矢印Ｒ１方向）の下流側に設けられ、コイル支持部１０上の鋼板コイルＫＣが回転したとき、鋼板コイルＫＣの端部ＴＣに挿入される。ピーラー２０の先端は、例えば先端に向かって先細るようなクサビ状に形成されている。鋼板コイルＫＣの端部ＴＣがピーラー２０側へ向かう方向（矢印Ｒ１方向）に回転したとき、ピーラー２０の先端が鋼板コイルＫＣの端部ＴＣから鋼板間の隙間に挿入される。

ピーラー２０は、鋼板コイルＫＣに対して移動可能に設けられており、例えば矢印β方向に搖動する。ピーラー２０は、開端作業時にピーラー２０の先端が鋼板コイルＫＣの最外周に接触するように移動する。これにより、開端装置１は種々の径の鋼板コイルＫＣに対し開端を行うことができる。なお、開端作業時において、鋼板コイルＫＣの中心線ＣＬの下側（コイル支持部１０側）を０°としたとき、ピーラー２０の先端は、側方の上部側（θ１＝１８０～２７０°）の範囲内に位置するように配置される。

上部ロール３０は、鋼板コイルＫＣの上部に設けられ、ピーラー２０が鋼板コイルＫＣの端部ＴＣに挿入されるときに、鋼板コイルＫＣを上部から回転しながら押さえる。例えば上部ロール３０の回転中心は、鋼板コイルＫＣの中心線ＣＬ上であって、２つのクレードルロール１２、１３間の中央に位置している。なお、上部ロール３０は、必ずしも鋼板コイルＫＣの中心線ＣＬ上に位置する必要はなく、径方向（矢印Ｙ方向）において、２つのクレードルロール１２、１３の間に位置していればよい。

上部ロール３０は、鉛直方向（矢印Ｚ方向）に移動可能に設けられており、鋼板コイルＫＣとの距離を調整できるようになっている。これにより、開端装置１は種々の径の鋼板コイルＫＣの開端作業を行うことができるようになる。上部ロール３０は、開端作業の開始時には下方（矢印Ｚ１方向）に移動し、鋼板コイルＫＣの最外周を回転しながら押さえる。

側方ロール４０は、上部ロール３０よりも鋼板コイルＫＣの回転方向（矢印Ｒ１方向）の上流側に設けられ、ピーラー２０が鋼板コイルＫＣの端部ＴＣに挿入されるときに、鋼板コイルＫＣを側方から回転しながら押さえるものである。例えば、側方ロール４０はピーラー２０にほぼ対向する位置に設けられている。すなわち、ピーラー２０は、回転方向（矢印Ｒ１方向）の下流側の上部に設けられているのに対し、側方ロール４０は、ピーラー２０とは反対側である回転方向（矢印Ｒ１方向）の上流側の下部に設けられている。

側方ロール４０は、鋼板コイルＫＣの外周に対して矢印α方向に移動可能に設けられており、開端作業時に鋼板コイルＫＣの最外周に接触するように移動する。これにより、開端装置１は種々の径の鋼板コイルＫＣに対し開端を行うことができる。側方ロール４０は、鋼板コイルＫＣの下側（コイル支持部１０側）の中心線ＣＬを０°としたとき、開端作業時にθ２＝４５～９０°の範囲内に位置するように配置される。

図３の切断装置５０は、ピーラー２０を挿入して開端した鋼板コイルＫＣから引き出された鋼板を切断するものであり、これにより鋼板コイルＫＣからサンプルが採取される。切断装置５０は、例えば鋼板をガス切断するものであって、切断装置５０による切断は手動で行われてもよいし自動で行われてもよい。

次に、図１～図３を参照して開端装置１の動作例について説明する。まず、図２に示すように、鋼板コイルＫＣがコイル支持部１０上に載置される。そして、図３に示すように、ピーラー２０の先端が鋼板コイルＫＣの最外周に位置するように矢印β方向に移動する。また、上部ロール３０が下側（矢印Ｚ１方向）に移動し鋼板コイルＫＣを径方向に押圧する。さらに、側方ロール４０が矢印α方向に搖動して鋼板コイルＫＣ側へ移動し、鋼板コイルＫＣを押圧する。この状態で、鋼板コイルＫＣが矢印Ｒ１方向に回転する。この際、上部ロール３０および側方ロール４０が回転しながら鋼板コイルＫＣと接触することになる。

そして、鋼板コイルＫＣの端部ＴＣがピーラー２０の先端に引っ掛かった状態において、鋼板コイルＫＣが矢印Ｒ１方向に回転する。すると、鋼板コイルＫＣの最外周が外側に膨らもうとする。このとき、鋼板コイルＫＣの上部は、上部ロール３０により抑えられ、鋼板コイルＫＣの側方下部は側方ロール４０により抑えられる。その結果、鋼板コイルＫＣの最外周は外側に膨らまず、鋼板コイルＫＣの端部ＴＣがピーラー２０の上部を滑りながら移動していく。そして、鋼板コイルＫＣから所定の長さの鋼板が引き出された後、切断装置５０により鋼板が切断される。これにより、鋼板コイルＫＣのサンプルが採取される。

さらに、鋼板の切断が終了した後において、上部ロール３０は鋼板コイルＫＣから離れるように上方（矢印Ｚ２方向）へ移動する。すなわち、鋼板コイルＫＣの端部ＴＣの開端作業および切断作業により、弾性歪成分が開放されることによるスプリングバックが生じ、鋼板コイルＫＣの外周の巻きほぐれが発生する。この際、上部ロール３０が鋼板コイルＫＣから離れるように、上方（矢印Ｚ２方向）へ移動しておくことにより、スプリングバックの発生時に生じる負荷を逃がしながら、巻きほぐれた鋼板が上部ロール３０により抑えられ、巻きほぐれを最小限に抑えることができる。

上記実施形態によれば、上部ロール３０および側方ロール４０の双方を用いて、鋼板コイルＫＣの外周を押圧しながら開端作業が行われることにより、上部ロール３０および側方ロール４０と鋼板コイルＫＣの表面との摩擦を最小限に抑え、開端作業時に鋼板の表面に傷が付くのを抑えることができる。

すなわち、熱延工場で製造した例えば板厚１２ｍｍ～２５．４ｍｍの厚物材は、巻取直後に急冷され、鋼板コイルＫＣの先端は拘束された状態になっている。この拘束された鋼板コイルＫＣからサンプルを採取するには、鋼板コイルＫＣを開端する必要がある。鋼板コイルＫＣの開端作業は、ピーラー２０が鋼板コイルＫＣの端部ＴＣに挿入された状態で、鋼板コイルＫＣを矢印Ｒ１方向へ回転させることで行われる。この際、鋼板コイルＫＣは急冷により拘束されており、鋼板コイルＫＣの端部ＴＣは、ピーラー２０上を滑らずに引っ掛かってしまい、通板できないという問題が生じる。特に、厚板鋼板のような板厚が厚い場合、摩擦抵抗により鋼板コイルＫＣの通板ができない懸念がある。

ここで、１つのロールのみで鋼板コイルＫＣの外周を抑えて開端作業を行うことが考えられる。以下、図４～図６において、１つのロール１３０のみを用いて鋼板コイルＫＣを抑えた場合の鋼板コイルの外周の挙動をＦＥＭ解析した際の結果を示す。図４は、ロール１３０のみを鋼板コイルＫＣの直上（θ１０＝１８０°）に配置して開端された場合の鋼板コイルＫＣの挙動をＦＥＭ解析した結果を示す模式図である。図４に示すように、鋼板コイルＫＣが矢印Ｒ１方向に向かって回転したとき、ピーラー２０の先端と鋼板との間に摩擦抵抗が生じる。すると、鋼板にピーラー２０とは逆方向の力が伝達され、鋼板コイルＫＣの最外周が外側に膨らむ形状になる。つまり、鋼板がピーラー２０上を滑って移動せず（通板できず）、開端作業を行うことができない。

図５は、ロール１３０のみを鋼板コイルＫＣの上部側方（θ１０＝１５０°）に配置して開端をした場合の鋼板コイルＫＣの外周の挙動をＦＥＭ解析した結果を示す模式図である。図５において、鋼板コイルＫＣの膨らむ方向および位置は、θ１０＝９０°に位置しているものの、図４と同様、開端時に鋼板コイルＫＣの外周が逃げて、通板できなくなる。

図６は、ロール１３０のみを鋼板コイルＫＣの側方（θ１０＝９０°）に配置して開端をした場合の鋼板コイルＫＣの外周の挙動をＦＥＭ解析した結果を示す模式図である。図６においても、鋼板コイルＫＣの膨らむ方向および位置はθ１０＝１８０°付近に移動しているものの、図４および図５と同様に開端時に鋼板コイルＫＣの外周が逃げて、通板できなくなる。以上、図４～図６に示すように、１つのロール１３０のみでコイルを押さえた場合では鋼板が通板されない状態になる。

一方、１つのロール１３０のみではなく、鋼板コイルＫＣの外周に沿ってガイドを設けて、鋼板コイルＫＣの外周への膨らみを全面的に押えることも考えられる。しかしながら、ガイドを設けるための十分なスペースを設けることは困難であり、特に上記開端装置１が既設の設備に追加されるような場合、ピーラー２０または切断装置５０と競合してしまう場合がある。また、鋼板とガイドとの接触面積が大きくなることにより、摩擦抵抗が増加し鋼板の表面に傷が付いてしまい、品質上歩留まりが低下するおそれがある。

そこで、図１～図３に示すように、上部ロール３０および側方ロール４０の双方を用いて、鋼板コイルＫＣの外周への膨らみを押える。これにより、図４～図６に示すように鋼板が開端時に外側へ膨らむのを抑制し、確実に鋼板コイルＫＣの端部ＴＣがピーラー２０上を移動するようになる。このとき、上部ロール３０および側方ロール４０は回転しながら鋼板コイルＫＣを抑えるため、上部ロール３０および側方ロール４０と鋼板との摩擦により表面に傷が付くのを抑えることができる。

なお、上部ロール３０および側方ロール４０に加えて、上部ロール３０と側方ロール４０との間に別のロールを追加してもよい。ただし、上部ロール３０および側方ロール４０のみを用いて鋼板コイルＫＣを抑えることにより、摩擦を生じるロールの数を必要最小限に抑えて表面に傷が付くのを抑えながら、開端作業および通板作業を行うことができる。

また、ピーラー２０により開端され引き出された鋼板を切断する切断装置５０をさらに備えるとき、鋼板コイルＫＣから引き出された鋼板コイルＫＣからサンプルを採取することができる。

さらに、コイル支持部１０が、鋼板コイルＫＣの幅方向（矢印Ｘ方向）に延び、鋼板コイルＫＣが載置される２つのクレードルロール１２、１３を有し、上部ロール３０は、２つのクレードルロール１２、１３の中心位置ＣＬの直上に位置している場合、鋼板コイルＫＣの最外周が、上部ロール３０と２つのクレードルロール１２、１３とで断面略２等辺三角形の状態で抑えられるため、鋼板の膨らみを効果的に抑えることができる。

さらに、上部ロール３０および側方ロール４０が鋼板コイルＫＣの径方向に移動可能に設けられているとき、種々の径の鋼板コイルＫＣの開端を行うことができる。特に、鋼板が例えば１２ｍｍ～２５．４ｍｍの厚みを有する厚板材である場合、鋼板コイルＫＣの弾性歪成分が解放されて、スプリングバックが生じる場合がある。ここで、開端作業終了時に上部ロール３０を上方に移動させて、上部ロール３０は上方（矢印Ｚ１方向）に移動し、鋼板コイルＫＣへの押圧を解除する。これにより、鋼板コイルＫＣが上方へ逃げる空間が形成されるため、ピーラー２０に応力が集中するのを抑制し、ピーラー２０に故障が生じるのを抑制することができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。たとえば、上記実施形態において、鋼板コイルＫＣは厚板鋼板をコイル状に巻きつけた場合について例示しているが、薄板鋼材を巻きつけた鋼板コイルＫＣについて適用することができる。

１ 開端装置
１０ コイル支持部
１１ 基台
１２、１３ クレードルロール
２０ ピーラー
３０ 上部ロール
４０ 側方ロール
５０ 切断装置
１３０ ロール
ＣＬ 中心線
ＫＣ 鋼板コイル
ＴＣ 鋼板コイルの端部

Claims (6)

1. 鋼板を巻いた鋼板コイルの下方を回転可能に支持するコイル支持部と、
   前記鋼板コイルの上部に回転可能に設けられ、前記鋼板コイルを上部から回転しながら押さえる上部ロールと、
   前記上部ロールよりも前記鋼板コイルの回転方向の下流側に設けられ、前記コイル支持部上の前記鋼板コイルが回転したとき、前記鋼板コイルの端部に挿入されるピーラーと、
   前記上部ロールよりも前記鋼板コイルの回転方向の上流側であって前記鋼板コイルを挟んで前記ピーラーの反対側に回転可能かつ前記コイル支持部に支持された状態の前記鋼板コイルの外周に接離可能に設けられ、前記ピーラーが前記鋼板コイルの端部に挿入されるときに、前記鋼板コイルの最外周に接触するように移動して前記鋼板コイルを側方から回転しながら押さえる側方ロールと、
   を備えたことを特徴とする開端装置。
2. 前記ピーラーを挿入して前記鋼板コイルから引き出された鋼板を切断する切断装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の開端装置。
3. 前記コイル支持部は、前記鋼板コイルの幅方向に延び、前記鋼板コイルが載置される２つのクレードルロールを有し、
   前記上部ロールは、２つの前記クレードルロールの中心位置の直上に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の開端装置。
4. 前記上部ロールは、前記鋼板コイルに対して上下方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の開端装置。
5. コイル支持部により下方を回転可能に支持された鋼板コイルの開端を行う開端方法であって、
   前記鋼板コイルの上部に設けられた上部ロールにより前記鋼板コイルを上部から押さえるとともに、前記上部ロールよりも前記鋼板コイルの回転方向の上流側であって前記鋼板コイルを挟んでピーラーの反対側に回転可能かつ前記コイル支持部に支持された状態の前記鋼板コイルの外周に接離可能に設けられた側方ロールを、前記鋼板コイルの最外周に接触するように移動することにより、前記鋼板コイルを側方から押さえながら前記コイル支持部上の前記鋼板コイルを回転させ、
   前記上部ロールよりも前記鋼板コイルの回転方向の下流側に設けられた前記ピーラーを前記鋼板コイルの端部から挿入して開端する
   ことを特徴とする開端方法。
6. 前記ピーラーを挿入して開端した前記鋼板コイルから引き出された鋼板を切断装置を用いて切断してサンプルを採取することを特徴とする請求項５に記載の開端方法。

Images