JPH0235603B2 - Hakubanzainoitahabaseigyosochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、薄板材の板幅を制御する、薄板材の
板幅制御装置に関する。

〔発明の背景〕

薄板材を製造するには、まず熱間圧延工程で素
材を圧延し、その後冷間圧延工程でさらに圧延し
ている。製造される薄板材の板幅を揃えるため
に、冷間圧延工程の前に、熱間圧延工程で得られ
た板素材の両端を各々５〜10mm程度切り落として
いた。このため、例えば平均板幅1000mmの板材の
場合には約1.5％程度の歩留り低下を招き、無視
できないものとなつていた。

また薄板材の他の製造方法として、近年、連鋳
機により直接製造することが行われるようになつ
てきている。この連鋳機においては、ツインベル
ト式のハゼレ（Hagellet）法又は双ロール法等
で、薄板材が製造される。この連鋳機によれば、
薄板材の板幅を揃えることができても、鋳造後に
板幅を変更することは困難であつた。

スラブ材のような板厚の大きな板材の場合に
は、竪型ロールにより圧延することにより板幅を
変化させることができる。しかし薄板材の場合
は、通常板厚が10mm以下であり、板幅も700〜
1650mmと大きいため、竪型ロールで圧延すると、
直ちに座屈現象が生じ、板幅を変えることは困難
であつた。

このような薄板材の板幅を変化させるものとし
て、特開昭54−58666号公報に示された装置があ
る。このホツトストリツプの幅制御装置は、第７
図に示すように、千鳥状に配置したローラ３，
４，５によりストリツプ２を曲げ、このときのス
トリツプ２の引張る力を制御して、幅制御を行う
ものである。このようにストリツプ２に張力を加
えながら曲げると、ストリツプ２は伸張し、この
伸張により板幅が縮む。すなわち、第９図に示す
ようにストリツプ２が伸張率ε_lだけ伸張すると、
これに伴い板幅が縮み率ε_b、板厚が縮み率ε_hだけ
縮む。これらε_l，ε_b，ε_hの関係は、伸張後もスト
リツプ２の体積が一定であることから、ε_l＝ε_b＋
ε_hとなり、伸張率ε_lと板幅縮み率ε_bとの関係は、
第１０図の直線ａで示すように、ε_b＝0.15〜0.2・
ε_lとなり、板を単純に引張つた場合の関係ε_b＝
0.5・ε_l（第１０図の直線ｃ）に比較して極めて低
い。この方法は、ストリツプに降伏応力以下の張
力を与えた場合でも、ストリツプの板幅を縮ませ
ることができるが、上述のように、単純引張りの
場合の半分以下の縮み率しか得られないという問
題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
大きな板幅縮み率により薄板材の板幅を制御する
ことができる、薄板材の板幅制御装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、薄板材
に負荷張力を加える負荷張力部と、負荷張力を加
えられた状態の前記薄板材を凸形状の曲面を形成
させて曲げ加工しつつ通過させる少なくとも１個
の曲げ加工部と、前記負荷張力部により加えられ
る負荷張力を制御する制御部とを含んでなる薄板
材の板幅制御装置において、前記曲げ加工部は、
前記凸形状の曲面を形成しつつ通過する薄板材の
同一部分に、同一方向の曲げ加工を該薄板材の曲
率が漸増するよう、累積して加える形状をなして
いることを特徴とする。また、この曲げ加工部
は、軸心を平行にして配置された複数のローラを
含んでなり、該ローラはそれらに接しつつ通過す
る薄板材が凸形状の曲面を形成するように配置さ
れている特許請求の範囲第１項記載のものでもよ
く、曲げ加工面が凸形状の曲面をなし、かつ該曲
げ加工面に流体を供給する手段を備えた特許請求
の範囲第１項記載のものでもよい。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例の前に、本発明の原理について
説明する。薄板材に張力σ_tを加え、ｎ本のローラ
により繰り返し曲げた場合の、薄板材の伸張率ε_l
は次式の如くなる。

ε_l＝σ_o／Ｅ（ｎ・σ_t／σ_o・ｈ／Ｒ−１） ………(1) ただし、σ_oは薄板材材料の降伏応力、ｈは薄板
材の板厚、Ｒは薄板材の曲げ半径（ローラの半
径）、Ｅは縦弾性係数である。(1)式より、薄板材
を大きく曲がる場合、半径Ｒは小さくすると、張
力σ_tが小さくとも十分伸張できることがわかる。
したがつて、曲げ半径Ｒの選択により十分な伸張
率ε_lを得ることができる。

ところで、第７図に示す従来の方法のように、
ローラ３にストリツプ２が曲げられている場合、
ローラ３近傍のストリツプ２で生ずる曲げ曲率変
化は第８図に示す如くなる。第８図は、ローラ３
で曲げられたストリツプ２を展開した平面図で、
第７図における位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、第８図に
おける位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは対応している。位置
Ａはローラ３によりストリツプ２が曲がりはじめ
る位置であり、位置Ｂから位置Ｃまではローラ３
にストリツプ２が巻きつき、位置Ｄからはストリ
ツプ２が再び直線になる。ストリツプ２が実際に
(1)式に従つて伸びるのは、第８図にハツチングし
た位置ＡからＢの部分と位置ＣからＤの部分しか
なく、極めて短い区間であることがわかる。例え
ば、ローラ３の直径が125mmの場合、実際に伸張
する区間は約20〜40mm程度である。したがつて、
この狭い区間で幅縮みが生じようとしても、この
区間の前後では幅縮みが生じないため、これら前
後の部分の剛性から、板幅縮み率ε_bが小さく、そ
の分板厚縮み率ε_hが減少することになり、伸張率
ε_lに対する板幅縮み率ε_bが小さい。

これに対し、単純引張りの場合には、伸張が長
い区間に対して生ずるから、板幅縮みが阻害され
ることがなく、ε_h＝ε_b＝ε_l／２となり、大きな板
幅変化が可能である。

したがつて、曲げ加工の場合でも、長い区間に
わたつて板が伸張すれば、単純引張りと同様の板
幅縮み率が期待できることになる。本発明はこの
知見に基づいてなされたもので、長い区間にわた
つて板が伸張するように、同一方向の曲げ加工を
一回の曲げで終らせるのでなく、通過する薄板の
曲率が順次増加するように曲げ加工部を形成し、
薄板の徐々に変化させ、長い区間にわたつて曲率
が変化するようにしたものである。すなわち第３
図に示すように、第７図の従来技術の場合には、
直線ｄの如く急激に曲率Ｋが増大したのにかかわ
らず、本発明では、例えば直線ｅの如く徐々に曲
率Ｋを変化させて、曲率Ｋが変化する区間Ｓを長
くしている。

本発明の一実施例による薄板材の板幅制御装置
を第１図、第２図に示す。板幅を制御するストリ
ツプ１０は、入側テンシヨンローラ１２，１３
と、出側テンシヨンローラ１８，１９により、所
定の張力がかけられる。モータ２１は、入側テン
シヨンローラ１２，１３を駆動し、モータ２２
は、出側テンシヨンローラ１８，１９を駆動す
る。ストリツプ１０への張力は、これらモータ２
１と２２の駆動速度の差により定まる。

これら入側テンシヨンローラ１２，１３と出側
テンシヨンローラ１８，１９との間に、曲げ工具
１４が上下逆向きに２個設けられている。１個の
曲げ加工部をなす曲げ工具１４は、曲げの頂点に
位置する頂点ローラ１５とその両側に配置された
複数の小径ローラ１６を有している。これらロー
ラ１５，１６は、これらローラを第１図に示され
るようにストリツプが通過するとき、該ストリツ
プ１０のローラに接する面が形成する凸形状曲面
（以下包絡面という）の曲率が徐々に変化するよ
うに配置されている。頂点ローラ１５には最も大
きな荷重が加わるので、補強ローラ２７で支える
ようにする。これら頂点ローラ１５、小径ローラ
１６、補強ローラ２７は、第２図に示すように、
軸受台１７で支持されており、さらにこの軸受台
１７は、ベース２８にボルト２９により強固に固
定される。

また入側と出側とにそれぞれ板厚計１１，２０
を設け、ストリツプ１０の板厚を測定している。
入側の板厚計１１の検出信号は、制御部２３に入
力する。制御部２３では、この検出信号と、設定
部２４からの板幅目標信号との差に基づいて、モ
ータ２２の速度を制御する。モータ２２の速度を
制御することにより出側テンシヨンローラ１８，
１９の駆動力を制御して、ストリツプ１０の伸張
率ε_lを変化させる。この伸張率ε_lの変化は、最終
的にストリツプ１０の板幅を変化させる。なお、
出側の板厚計２０の検出信号を用いて、制御部２
３でフイードバツク制御したり、制御結果をモニ
タするようにしてもよい。

ストリツプ１０は、曲げ加工具１４に進入する
と、最初のローラ１６で一方向に曲げられ、次の
ローラで同一方向に更に強く曲げられ、順次累積
的に曲げ加工を受ける。従つて、ストリツプ１０
が形成する包絡面の曲率はローラを通過するごと
に大きくなる。

本実施例のローラ１５，１６の包絡面による曲
率Ｋの変化は、第３図の直線ｅの如くなるよう配
置されている。すなわちストリツプ１０上での位
置Ｅからの距離Ｓと曲率Ｋとの間には次式によう
な関係がある。

Ｋ＝K₀／S₀・Ｓ ………(2) ただし、S₀は位置Ｅから位置Ｆまでの距離であ
り、K₀は位置Ｆでの曲率である。頂点ローラ１
５の半径をＲとすれば、ストリツプ１０は位置Ｆ
でこの頂点ローラ１５に巻きつくので、K₀＝
１／Ｒとなる。位置Ｆから位置Ｇへも、直線ｅを
逆にたどり、徐々に曲率を減ずるようにする。

このように本実施例によれば、曲げ加工される
薄板が、一個の曲げ加工部を通過する過程で累積
的に曲げ加工を受けて該薄板の曲率が漸増し、こ
の曲率が漸増する区間全体に亘つて薄板材が伸長
し、これにより大きな板幅縮み率で板幅を制御す
ることができる。例えば、頂点ローラ１５の直径
が125mmとすれば、距離S₀約800mmとなる。ただ
し、曲率Ｋが零に近い所では、直線とほとんど変
わらず、かつ弾性変形領域なので、幅縮みしない
から、第３図のＥ点は塑性変性が生じ始める前後
の点に選ぶようにしてもよい。このようにすれ
ば、曲げ工具１４を小型にすることができる。こ
のようにＥ点を設定すれば、Ｅ点からＦ点までは
約350mmとなる。

なお、この距離S₀の値は従来の約10倍となり、
従来のような板幅縮みへの影響が少なくなる。本
実施例の場合の伸張率ε_lと板幅縮み率ε_bとの関係
を実測したところ、第１０図の直線ｂに示す如く
なり、ε_b＝0.4・ε_hなる関係のあることがわかつ
た。このように、本実施例によれば、板幅縮み率
ε_bは、単純引張りの場合とほぼ同等となる。

先の実施例では２個の曲げ工具を用いたが、１
個の曲げ工具でもよいし、３個以上の曲げ工具を
用いてもよい。また第４図のように、頂点ローラ
４１の片側にのみ小径ローラ４０を配置した曲げ
工具でもよい。また逆の片側に小径ローラ４０を
設けてもよい。

次に本発明の他の実施例による、薄板材の板幅
制御装置の曲げ加工部を第５図に示す。先の実施
例は複数のローラにより薄板材を曲げたが、本実
施例では、徐々に曲率が変化する曲げ加工面を有
する曲げ工具３０を用いている。先の実施例はロ
ーラで薄板材を曲げるため、薄板材が比較的厚く
曲げ剛性が大きい場合にはよいが、曲げ剛性が小
さい薄板材では、ローラ間で薄板材が直線的に変
化して曲率が徐々に変化させることが困難であ
る。本実施例はこのような極薄板材でも所望の曲
率変化をするようにしたものである。

曲げ工具３０の曲げ加工面は、曲率が徐々に変
化するような形状をしている。つまり、同一方向
への曲げ加工が、累積的に行われ、曲げ加工され
る薄板の曲率が、曲げ加工面に接触してから離れ
るまでの間、変化するようになつている。この曲
げ加工面には、ヘツダ３１からノズル３２を介し
て高圧流体を供給し、ストリツプ１０と曲げ加工
面との間に流体静圧を発生させ、これによりスト
リツプ１０を非接触的に支持する。

また高圧流体の代わりに、潤滑流動体を供給し
この流動体により軸受を構成してもよい。

このように本実施例によれば、極薄板材でも板
幅の制御が可能である。

先の実施例では曲率Ｋと距離Ｓの間係を第３図
の直線ｅのような直線的な関係としたが、第６図
の曲線ｆ，ｇのように、幅拘束の影響が大きい部
分で曲率Ｋの変化を少なくすれば、よりよい板幅
縮み率ε_bが得られる。また区間の距離S₀が長けれ
ば長いほど、板幅を制御しやすい。

なお、先の実施例では、ストリツプは曲げ加工
部の頂点の曲率に馴染んだが、この馴染んだ区間
長は、曲率変化の区間長に比較して十分小さいの
で、この区間における幅拘束も無視することがで
きる。

また通常板幅変更率は１〜10％が必要とされる
が、実施例によれば、あまり伸張しなくとも達成
可能である。すなわち、通常のストリツプの伸び
破断限界は40％程度であるが、板幅縮み率ε_b＝10
％の場合でも、伸張率ε_l＝25％程度で十分達成で
きる。また、板幅変更により板厚が変化するが、
この板厚変化は、例えば冷間圧延で調整可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、大きな板幅縮み
率により薄板材の板幅を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による薄板材の板幅
制御装置の構成図、第２図は同板幅制御装置の
−断面図、第３図は曲率Ｋと曲率変化距離Ｓと
の関係を示す図、第４図は同板幅制御装置の曲げ
加工部の変形例を示す図、第５図は本発明の他の
実施例による薄板材の板幅制御装置の曲げ加工部
を示す図、第６図は本発明の変形例における曲率
と曲率変化距離との関係を示す図、第７図は従来
の薄板材の板幅制御装置の曲げ加工部を示す図、
第８図は同曲げ加工部により曲げ加工されたスト
リツプの平面図、第９図は同ストリツプの斜視
図、第１０図は同ストリツプの伸張率ε_lと板幅縮
み率ε_bとの関係を示す図である。 ２……ストリツプ、３，４，５……ローラ、１
０……ストリツプ、１１，２０……板厚計、１
２，１３，１８，１９……テンシヨンローラ、１
４……曲げ工具、１５……頂点ローラ、１６……
小径ローラ、１７……支持台、２１，２２……モ
ータ、２３……制御部、２４……設定部、２７…
…補強ローラ、２８……ベース、２９……ボル
ト、３０……曲げ工具、３１……ヘツダ、３２…
…ノズル、４０……小径ローラ、４１……頂点ロ
ーラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 薄板材に負荷張力を加える負荷張力部と、負
   荷張力を加えられた状態の前記薄板材を凸形状の
   曲面を形成させて曲げ加工しつつ通過させる少な
   くとも１個の曲げ加工部と、前記負荷張力部によ
   り加えられる負荷張力を制御する制御部とを含ん
   でなる薄板材の板幅制御装置において、前記曲げ
   加工部は、前記凸形状の曲面を形成しつつ通過す
   る薄板材の同一部分に、同一方向の曲げ加工を該
   薄板材の曲率が漸増するよう、累積して加える形
   状をなしていることを特徴とする薄板材の板幅制
   御装置。 ２ 曲げ加工部が、軸心を平行にして配置された
   複数のローラを含んでなり、該ローラはそれらに
   接しつつ通過する薄板材が凸形状の曲面を形成す
   るように配置されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の薄板材の板幅制御装置。 ３ 曲げ加工部の曲げ加工面が凸形状の曲面をな
   していることと、該曲げ加工面に流体を供給する
   手段が設けられていることとを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の薄板材の板幅制御装置。