JPH0236321B2

JPH0236321B2 - Kinzokuseimuzenberutonoseizohoho

Info

Publication number: JPH0236321B2
Application number: JP278585A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Takahara; Masakazu Nakao; Tomiharu Matsushita; Tatsu Ataka; Shigeo Hatsutori
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1985-01-10
Filing date: 1985-01-10
Publication date: 1990-08-16
Anticipated expiration: 2005-01-10
Also published as: JPS61162216A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、金属製無端ベルトの製造方法に関す
るものである。

（従来の技術）電子計算機のラインプリンタに用いる金属製無
端ベルト、或いは産業機械用の無段変速機に用い
る多層重ね式の金属製無端ベルトの製造には、無
端フープ状の素材を圧延するリング圧延機が使用
されている。即ち、リング圧延機のワークロール
と張力ロールとに跨つて素材を循環回送自在に巻
掛けておき、張力ロールを移動させて素材に所定
の張力を付与しつつ、ワークロール上で加圧ロー
ルにより素材を加圧して圧延し、所定周長を持つ
た無端ベルトを製造するのである。

処で、複数個のフープを重ね合わせた多層重ね
式の無端ベルトを製造する場合、順番にフープ周
長を大きくする必要があり、そのフープの寸法精
度は、使用される対象によつても異なるが、例え
ば次のようなものが必要とされる。

板厚精度 0.20±4μ 板幅 10.00±0.03（mm）周長 L₁650.00±0.03（mm） L₂651.26±0.03（mm）｜（多層の場合L_o＝L_o-1＋2πt_o-1）従つて、このような要請から周長制御について
の技術は、従来より種々のものが提案されてい
る。

（発明が解決しようとする課題）従来の既存技術においては、前述の如く、周長
制御が第一義であつて、板幅や板厚については、
圧延変形前後における素材の体積等、一定条件か
ら決まるものであつた。

しかし、多層重ねの無端ベルトにおいては、周
長の精度と同様に、板厚や板幅の精度も極めて重
要となる。

従つて、従来は、素材が目標周長になるよう圧
延条件を制御する一方、板厚や板幅も目標値にな
るよう制御するため、最適の圧延条件を手探り的
に求めていた。

従つて、多層重の金属無端ベルトの製造に際し
ては、多くの経験と熟練を必要とし、高精度のベ
ルトを製造するのが極めて困難であつた。

そこで、本発明は、周長並びに板厚又は板幅を
目標値に高精度に近づけることができる金属無端
ベルトの製造方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するため、本発明は、次の手段
を講じた。即ち、本発明の特徴とする処は、ワー
クロールと張力ロールとの間に金属製無端ベルト
用の素材を循環回送自在に巻掛けておき、張力ロ
ールを移動させて素材に張力を付与しつつ素材を
塑性変形させて目標とする金属製無端ベルトを製
造する方法であつて、前記素材の板幅又は板厚を、目標板幅又は目標
板厚にするよう張力を制御し、然る後、素材の周
長を目標周長にするよう張力を制御する点にあ
る。

（作用）本願発明者らは、鋭意研究の結果、リング圧延
機を使用してリング圧延する場合、その張力条件
と板幅、板厚は、第２図に示す関係にあることを
知つた。

即ち、第２図に示すものは、平均変形抵抗＝
110Kg／mm²、加圧硬化係数ｎ＝0.35のマルエーシ
ング鋼からなる（周長）×（板幅）×（板厚）が300
×10×0.43（mm）の素材を、600×10×0.215（mm）
の製品にするために、一定張力にて加工した際の
かけた張力の値（横軸）と、得られた製品の板厚
と板幅（縦軸）との関係を表わしている。

即ち、一定張力の張力の値を変えた場合の各々
の製品の板厚と板幅の関係を示している。例え
ば、一定張力を90Kgとして周長600mmに加工した
場合、製品の板厚は約0.20mmで板幅は約11mmとな
り、また、一定張力を140Kgとして周長600mmに加
工した場合、製品の板厚は約0.21で板幅は約10.5
mmになることを示している。

従つて、周長300×板幅10×板厚0.43のマルエ
ージング鋼からなる素材を平均抵抗＝110Kg／
mm²、加圧硬化係数ｎ＝0.35のもと、目標周長600
×目標板厚0.2の無端ベルトに製造するには、張
力を90Kg付与すれば良いことが判る。

しかしながら、第２図から明らかなように、張
力を90Kgにしても、板厚（又は板幅）にばらつき
が生じている。

そこで、まず板厚を目標板厚にした後、周長が
目標値になるよう張力を制御したところ、高精度
の製品を得られることが判つた。

板厚（又は板幅）を目標値にした後、更に周長
制御すれば、板厚も変化するが、その変化は無視
できるものであつた。

（実施例）以下、図示の実施例について本発明を詳述する
と、第１図は本発明に使用するリング圧延機を例
示し、１はワークロール、２は張力ロールで、こ
れらロール１，２に跨つて金属製無端ベルト用の
素材３が循環回送自在に巻掛けられている。ワー
クロール１はロールスタンド４に回転自在に設け
られ、また素材３を圧延するように上下一対の加
圧ロール５，６によつて挟まれている。各加圧ロ
ール５，６は夫々一対のバツクアツプロール７，
８により支持されている。９はロール圧下装置で
ある。張力ロール２は移動自在な支持部１０に回
転自在に支持され、またその支持部１０は張力計
測器１１を介して張力シリンダ１２により往復移
動自在とされている。張力計測器１１はロードセ
ル等から成る。１３は素材３の板幅を計測する板
幅計測器である。１４は周長計測器で、支持部１
０の突子１５の直線的な変位を検出するデイジタ
ル変位計等から成る。

上記のようなリング圧延機を使用し、平均変形
抵抗＝110Kg／mm²、加圧硬化係数ｎ＝0.35のマ
ルエーシング鋼をリング圧延した結果、その張力
条件と板幅、板厚は、第２図に示す関係となつ
た。すなわち、この結果からも明らかなように、
張力が大きい程、幅拡がりが少なくなり、その分
が板厚の増加として現れる。これを一般式として
表わせば、加圧後の板幅は、素材の強さ、加工硬
化因子、加圧前形状寸法及び張力の関数と考えら
れ、また、加圧後の板厚は塑性変形前後の体積一
定の条件から、次の通りである。

W_f＝ｆ（、ｎ、t_p、W_p、l_p、Ｔ） t_f＝l_p／l_f（W_p／W_f）・t_p 但し、 W_f、t_f、l_f：加圧後の板幅、板厚、周長 W_p、t_p、l_p：加圧前の板幅、板厚、周長：平均変形抵抗ｎ：加圧硬化係数Ｔ：張力尚、及びｎは素材に応じて一定であり、W_p、
t_p、l_pも加圧前初期寸法であつて一定であるから、
加圧後の板幅W_fは張力Ｔのみの関数となり、素
材に応じたW_fとＴとの関係を予め求めておけば
W_fを割出すことができる。さらに、加圧後の板
厚t_fは、W_fを割出し、加圧後の周長l_fを設定すれ
ば、塑性変形前後の体積一定の条件から定まる。

これにより、実際の無端ベルトの製造に際して
は、板幅と板厚との内の何れか一方の寸法精度が
目標値となるように制御すれば、他方の寸法精度
も同時に得ることができる。よつて、素材に応じ
て予め各張力に対する板厚と板幅との関係を求め
ておき、素材の板厚、板幅の情報から張力を割出
して、張力を制御することで、所望の板幅と板厚
とすることができる。

次に、周長寸法を高精度なものとするために
は、引張応力を一定とする必要がある。なぜな
ら、引張力が変化すると、引張応力によつて生じ
る弾性歪が変化し、周長精度のバラツキの原因と
なるからである。

そのため、前記のように板幅と板厚の寸法精度
の向上のために張力を変化させて制御している際
に、同時に周長寸法の高精度化を図ることは困難
となる。

そこで、素材の寸法制御を行なう場合、素材周
長から目標周長に至る全制御範囲のうち、板幅、
板厚を制御する範囲（以下「板幅制御ゾーン」と
いう）と、周長を制御する範囲（以下「周長制御
ゾーン」という）とに分けることが必要となる。

但し、周長制御ゾーンにおいては、板幅、板厚
の制御を行なわないことから、板幅、板厚が変動
することになる。そのため、その板幅、板厚の変
動を実用上、影響のない範囲にするため、目標周
長の直前までは板幅、板厚を制御することとし、
その後に、目標周長に占める割合を可及的に小さ
くした周長制御ゾーンにて周長の制御をすること
が必要となる。

なお、板幅制御ゾーンにおいては張力を一定に
しても、引張応力を一定にするために張力を変化
させてもいずれでも可であり、周長制御ゾーンに
おいては、引張応力を一定とするために張力を変
化させることが必須であるが、引張応力をσ、張
力をＴ、板幅をＷ、板厚をｔとすると、次の関係
にある。

σ＝Ｔ／２×ｔ×Ｗ即ち、高精度の周長制御を行なうためには、弾
性歪の変化を防止する必要上、引張応力を一定と
することが本質的に重要であるが、引張応力自体
は材料の側の内部応力の問題であり、かつ結果的
に生じるものであり、ハード的に直接制御できな
い。直接ハード的に制御できるのは張力である。
したがつて、上記式においてσを一定にするため
には、ｔやｎ自体は変化するため、それに応じて
張力Ｔを制御してσを一定にすることが必要であ
る。

板幅制御ゾーンでは、引張応力を一定にする必
要はないので、張力一定でも、周長制御と同じく
張力を変化させても良い。

次に、プリセツト制御法と適応制御法とによる
金属製無端ベルトの製造方法を示す。

〔プリセツト制御〕

第３図はプリセツト制御の説明図であり、第４
図ばそのフローチヤートを示す。

先ず最初に、第４図の如く製造すべき無端ベル
トの目標周長及び板幅を決定し、続いてロール
１，２間に巻掛けた素材３の初期寸法として板幅
及び板厚を測定した後、そのデータを予め計算式
に代入して必要張力を計算し、その必要張力を制
御装置１６にマニユアル設定する。（勿論、平均
変形抵抗や加圧硬化係数や加工前の周長等のデー
タも入力されている。しかし、これらのデータは
素材固有のものであるから、その素材に関し一度
入力すれば良いものである。）なお、簡単な演算
器を使い、板幅板厚データを自動計算して必要張
力を求め、それを自動的に制御装置１６に設定す
る方法もある。

次に張力シリンダ１２が作動すると、張力ロー
ル２がワークロール１から離間する方向に移動
し、素材３に張力が加わる。そして、この張力が
第３図Ａに示すように設定された必要張力（例え
ば180Kg）まで達すると、それを張力計測器１１
で計測し、その後の圧延中は一定張力となるよう
に張力設定器１７によつて張力シリンダ１２を制
御する。

一方、必要張力に達した時点が、素材３の板幅
を制御する板幅制御ゾーンＷの制御開始位置であ
り、ここから目標周長の直前に達するまでの間
（例えば目標周長が600mmであれば、595mmに達す
るまで）、専ら素材３の板幅が目標板幅となるよ
うに制御しながら圧延を続ける。この場合の板幅
と周長との相関関係は、予め制御装置１６にデー
タとしてインプツトされており、その制御パター
ンに従つて制御装置１６が指令を発生する。つま
り、第３図Ａに示すように、張力を一定に保つた
ままで、圧延すると第３図Ｂに示すようにロール
ギヤツプ１と加圧ロール５，６との間のロールギ
ヤツプδは、板厚の減少にともない小さくなり、
素材３は第３図Ｃのような材料変形速度で塑性変
形をし、目標板幅に近づきながら周長が長くなつ
て行く。そして、予め設定された地点まで達する
と、それを周長計測器１４で検出して板幅制御を
終了し、周長制御ゾーンＬにおける周長制御に移
る。周長制御ゾーンＬでは、ロールギヤツプδを
若干大にすると共に、張力シリンダ１２による張
力を所定値（例えば60Kg程度）まで落とし、微速
で圧延しながら引張応力を一定にするための張力
制御が行なわれ、目標周長に合わせる。予め設定
した目標周長の位置まで張力ロール２が達する
と、周長の制御が終了し、目標周長でかつ目標板
幅の無端ベルトを製造できる。

尚、前記制御において、ロール圧下は行なわれ
ておらず、ロールギヤツプδが変化しているの
は、板幅変化に追従してロールギヤツプも変化し
ている現象を示しているのみである。即ち、ロー
ルギヤツプや圧下量は素材の板幅に関係せず、張
力制御によつて板幅がコントロールされている。
但し、最後の周長制御ゾーンＬでは、ロールギヤ
ツプの操作が意図的に行なわれている。

なお、周長制御ゾーンＬは目標周長の約0.5〜
５％が適当である。すなわち、目標周長を600mm
とすれば、目標周長の３〜30mm手前までは板幅、
板厚の制御を行ない、その３〜30mmの範囲で周長
制御を行なう。このように、目標周長に至る直前
まで板幅、板厚の制御をして周長制御ゾーンを短
かくすることで、前述のように、周長制御ゾーン
における板幅、板厚の変動を実用上無視できるも
のとなる。但し、周長制御ゾーンが目標周長の
0.5％未満であると、目標の周長にするための変
形代が小さく、目標周長に精度よく制御するのが
むずかしくなるので、0.5％以上とするのが好ま
しい。

例えば、板幅制御ゾーンで周長595mmまで圧延
して目標板幅10.00mmになつたものを、その後の
周長制御ゾーンで目標周長600mmまで圧延した場
合、板幅は10.01mmとなる程度であり、その変動
は事実上無視できる程度である。

また、周長寸法を高精度のものとするには、圧
延変形速度（ロールでの移動速度と等価）を減速
させることが有効で、そのため、ロールギヤツプ
を大きくしたり張力を下げることが好ましい。

なお、上記プリセツト制御では圧延中は張力は
一定値に保たれるが、理論上は前述のように引張
応力を制御することが重要である。そのため、プ
リセツト制御では、素材３の板幅、板厚の測定精
度が悪い場合等には、引張応力に差が出て板幅の
バラツキを生じることがあるので、より高精度な
寸法制御を行なうには、次の適応制御を採用する
ことが好ましい。

〔適応制御〕

自動制御を応用すると、装置上は高級複雑化す
るが、初期素材寸法の測定及びマニユアル設定の
必要がないため、大幅な生産性向上が期待でき、
また、より高精度な板幅制御が可能となる。

即ち、第５図は適応制御用の装置を例示し、張
力計測器１１、板幅計測器１３、周長計測器１４
は、夫々に対応する増幅表示器１８，１９，２０
を介して計算機２１に接続されており、各計測デ
ータを連続的に計算機２１に取込み得るようにな
つている。（尚、平均変形抵抗や加圧硬化係数は、
前記プリセツト制御と同様、定数的に取扱われ
る。）従つて、金属製無端ベルトの製造に際しては、
第６図に示すように目標周長、板幅を決定する
と、周長、板幅及び張力が自動的に計測され、圧
延開始の張力初期設定値が求められ、所定のパタ
ーンに沿つて圧延が開始される。そして、板幅制
御ゾーンＷにおいては、連続的に計測される板幅
と目標板幅との偏差を求め、それに従つて張力修
正量を演算し、張力修正値を計算機２１に取り込
み、予め設定された計算式に基づいて張力の大小
を自動的に制御しながら、目標板幅となるように
圧延を続ける。板幅が目標値に達すれば、周長制
御ゾーンＬにおける周長制御を行なう。尚、この
場合のＬもプリセツト制御の時と同様の理由によ
り目標周長の0.5〜5.0％が適当である。

なお、このように常時連続的に計測して張力修
正を行なう他、特定の複数段階の周長値を予め設
定しておき、その周長値に達した時の板幅を測定
して張力値を自動計算し、それ以後で次の周長値
に達するまでの間は一定張力で圧延するようにし
ても良い。

（発明の効果）本発明によれば、まず素材を目標板幅又は目標
板厚となるよう張力を制御し、然る後に素材を目
標周長になるよう張力を制御するので、従来のよ
うに所定周長まで圧延した後、所定の板幅に切断
する場合等に比較して、高精度で簡単かつ迅速に
製造できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示するものであつ
て、第１図はリング圧延機の構成図、第２図は張
力と板厚及び板幅の関係を示す図、第３図はプリ
セツト制御の説明図、第４図は同フローチヤー
ト、第５図は適応制御の構成図、第６図は同フロ
ーチヤートである。１……ワークロール、２……張力ロール、３…
…素材、５，６……加圧ロール、１１……張力計
測器、１６……制御装置、１７……張力設定器、
２１……計算機。

Claims

【特許請求の範囲】１ワークロールと張力ロールとの間に金属製無
端ベルト用の素材を循環回送自在に巻掛けてお
き、張力ロールを移動させて素材に張力を付与し
つつ素材を塑性変形させて目標とする金属製無端
ベルトを製造する方法であつて、前記素材の板幅又は板厚を、目標板幅又は目標
板厚にするよう張力制御し、然る後、素材の周長
を目標周長にするよう張力を制御することを特徴
とする金属製無端ベルトの製造方法。