JPH0478540B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は熱間圧延設備ダウンコイラーに係り、
特に、段差回避制御を実用的に適用出来るダウン
コイラーに関する。

〔発明の背景〕

熱間帯鋼巻取機（以下、ダウンコイラーと略
す）は熱間圧延設備の最後尾に位置し、500℃〜
800℃の熱間圧延鋼材を巻取り、コイル状に形成
する重要な設備であり、巻取機能力が圧延設備全
体の生産量、歩留り向上に大きく影響する。

ダウンコイラーの最大の問題点はコイル内径一
層目にある帯鋼先端に二層目が重なる部分に形成
される段付部が各ラツパーロールを通過するとも
に発生する大きな衝撃力であつた。この衝撃力に
より、ダウンコイラー各部分の激しい摩耗、損
傷、ラツパーロールのはね上がり過大による巻付
不良等が発生し、この為、巻付性能を操業可能に
維持するために多大のメンテナンス費用が発生し
ていた。

この問題点を解決する目的で、近年、コイル段
付部が各ラツパーロールを通過する直前にラツパ
ーロールを後退させておき、段付部通過後再度ラ
ツパーロールを押し戻して、コイルを押圧する制
御システムが開発されている。本発明は、この制
御システムを最も実用化しやすく、また、合理的
ならしめるための改良である。

従来の制御システムの例を第１図に示す。

図示していない熱間帯鋼巻取機からローラーテ
ーブル上を搬送されてきたストリツプ１はラツパ
ーロール３，４，５により、マンドレル２に押圧
されて巻付く。巻付いたストリツプ先端の段差に
よりコイル一巻目から二巻目になる場所に第１図
のように段付部が生じ、この段付部がラツパーロ
ール３を通過する際に、ラツパーロールは板厚
“ｔ”だけ強制的に後退させられる。この後退時
間は極めて短時間（１／1000秒〜１／100秒）で
あるため、ラツパーロールの慣性による抵抗で衝
撃が発生する。ダウンコイラーの創始以来この衝
撃力発生は基本的にはさけられないものとされて
いたが、第１図はこの難点を解決するものとし
て、近年行なわれつつある衝撃力を回避する方法
である。ラツパーロール３はラツパーフレーム６
に固定された支点７を回動するアーム８の軸承に
支持されている。マンドレル２の軸芯とラツパー
ロール３の中心を結ぶ延長線上に近く、油圧シリ
ンダー９を配している。シリンダーのピストンは
ピン接手によりアーム８と連結されている。押圧
シリンダー９はラツパーフレーム６に取付けられ
ている。ラツパーフレーム９は流体圧シリンダー
１０により支点１１のまわりに回動し、マンドレ
ルへの接近、離脱を行なう。ラツパーフレームに
ピン接続で取付けられたストツパーロツド１２が
ラツパーフレーム接近時、ダウンコイラースタン
ドに設けられたストツパー１３に押付けられる
が、ストツパー１３は図示していないウオームジ
ヤツキ等により位置変更可能であり、ラツパーフ
レーム６の停止位置をかえ、ラツパーロール３と
マンドレル２の初期設定隙間を変更出来る。シリ
ンダー９は油圧源より供給される油圧により、切
換弁１４を切換えることによりストロークする。

ストリツプ１の先端がピンチローラーをへて、
ダウンコイラーに送り込まれる時、光電検出器１
５，１５′の間の光線をさえぎることにより、ス
トリツプ先端到着時刻が計測され、それが制御盤
１６に信号として伝達される。制御盤１６では、
あらかじめ、インプツトされている情報データシ
ステム１７からの“板厚、巻取速度”信号と比較
して切換弁１４を切換えてラツパーロール３の逃
げ、押圧動作タイミングを演算する。

あらかじめラツパーロール３の隙間は板厚ｔ以
上に設定されている。ストリツプ１がマンドレル
に飛込み、一巻目を形成したあと二巻目にはいる
ときに第１図のような段付部が生じるが、この段
付部がラツパーロール３を通過する直前に制御盤
１６により演算されたタイミング信号で、切換弁
１４が切換わりシリンダー９の動作により、ラツ
パーロール３を段付部から遠ざける。段付部が通
過した直後に、同様なタイミング演算信号によ
り、ラツパーロール３がストリツプに押圧され、
巻付機能を果たす。段付部は巻回ごとにラツパー
ロール３を通過するので各巻き毎に同じことを繰
返す。これにより、ラツパーロールは段付部と衝
突が回避され衝撃が発生しない。

段差回避制御のもう一つの方法として、シリン
ダー１０でフレーム６を上昇、下降制御する方法
もあるが、この場合は慣性力が大きく、制御の精
度が悪くなるので、第１図のようにロール部のみ
動かす方が低慣性となり、精度向上が可能となる
ので、近年第１図方式が見直されつつある。

しかし、段差部回避制御を油圧シリンダー９に
よつて行なう場合、段差回避制御が故障したり、
あるいは、誤動作をおこしたときには、シリンダ
ー９に全衝撃力がかかり、シリンダー９に大きな
ダメージを与えることになる。実際問題として、
段差回避制御は、正確なストリツプ先端の速度の
検出が難しく、先端速度の加速されやすい薄物巻
取（例、２mm厚）ではラツパーロール上昇、下降
タイミングと、段付部通過のタイミングにづれが
生じ、ラツパーロールと段付部が相変らず衝突し
てしまうということが起こり易い。

従つて、シリンダー９には、従来の巻取と同様
な大きな衝撃力が加わることが多く、実際問題と
しては、このような構造では、シリンダーの負荷
が大きく長期の使用に耐えられないという欠点が
あつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、段差回避制御の実際問題とし
ての不安定動作領域での緩衝作用をもつダウンコ
イラーを提供するにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明では、マンド
レルとフレームに支承されたラツパーロールによ
り構成されたダウンコイラーであつて、該マンド
レルに形成されたコイルの段付部とラツパーロー
ルの衝突を回避するために該段付部が前記ラツパ
ーロールに達する直前に前記ラツパーロールを上
昇させて飛越し、その直後に再びストリツプを押
圧する制御を行なうダウンコイラーにおいて、前
記フレームに該フレームと開閉動作させる第一の
シリンダーを設け、該第一のシリンダーで該フレ
ームを徐々に後退させて前記ラツパーロールを前
記マンドレルから遠ざけるように制御する制御手
段と、前記フレームに前記ラツパーロールの飛越
動作を行なう第二のシリンダーを設けると共に、
該シリンダーと該ラツパーロールとの間であつ
て、前記マンドレルの軸芯から略法線に直列に弾
性緩衝体を設け、該マンドレルに形成されたコイ
ルの段付部が前記ラツパーロールの直前に上昇し
通過後に下降させるように第二のシリンダーを制
御する制御手段を設けた つまり、ラツパーロールの動作用の第二のシリ
ンダーとラツパーロールの間に直列に弾性緩衝体
を設け、段差回避制御の困難な条件（例えば薄物
巻取）の場合に出るラツパーロールとコイル段付
部の衝突などの不安定動作に対する衝撃を行なう
ことができるものである。

〔発明の実施例〕

第２図、第３図に従つて、本発明実施例の構成
を説明する。ラツパーフレーム１９は油圧シリン
ダー２０により開閉動作を行なう。フレームに連
結されたロツドの先端２２がストツパー２１に押
付けられることにより、フレーム１９の閉端位置
が定まる。フレーム上のピン支点に取付けられた
小フレーム２３に取付けられたラツパーロール２
４及び、ラツパーロールを動作させる油圧シリン
ダー２５の間に、マンドレル軸芯からのほぼ法線
上に並べて、緩衝バネ２６が設けられる。これら
の詳細は第３図に示すようになる。シリンダー２
５のピストン２７はバネ２６のバネ座と一体をな
し、シリンダーにより上・下する。バネ２６とバ
ネロツド２８の間にバネ力により間座３０がはさ
まれている。

ロツド２８はフレーム２３にピン連結されラツ
パーロール２４と一体運動をする。静止状態で
は、バネの力により間座３０はストツパー２９に
押し付けられている。この時、ロツド２８の上端
もバネ座２７の内面との隙間“ｇ”が実用上ほぼ
“０”となるようにしてある。シリンダー２０，
２５はそれぞれ切換弁３１，３２につながる油圧
回路をなし、油圧源３３からの供給圧力によりシ
リンダーが駆動される。切換弁３１，３２は制御
ユニツト３４からの指令により切換わる。また、
制御ユニツトには、ストリツプの先端の通過タイ
ミングを信号にかえる光電検出器３６、巻取速
度、板厚の情報を保持するデータユニツト３５か
らの信号指令が取込まれる。

ストリツプ３７の先端通過タイミングを光電検
出器で検出し、他方のデーターユニツトからの板
厚、巻取速度情報により、マンドレル３に巻き付
いたストリツプ３７の段付部が各巻ごとに、ラツ
パーロール２４の直下を通過するタイミングを制
御ユニツト３４で演算する。この演算では、第４
図に示すように、シリンダー２５のピストンの上
昇下降、すなわち、ラツパーロールの上昇、下降
量Δh（丁度、段付部の段差を越えられるような
Δh）に見合つた動作時間ΔTと動作タイミングが
決められ、これにより切換弁３２の開閉動作を行
なわせ、シリンダー２５を動作させる。従つて、
ラツパーロール２４はコイル段付部がラツパーロ
ール２４に到着する直前に上昇し、通過直後に下
降して、ラツパーロールとコイル段付部との衝突
をさせる。一方、ラツパーフレーム１９は巻取開
始前はシリンダー２０でストツパー２１に閉端を
規制され止まつている。巻取を開始すると、第４
図ｂに示すように、一巻t₁の時間でほぼ“h₂”ず
つマンドレルから遠ざけるように制御ユニツト３
４で演算されて、切換弁３１を開閉することによ
り、シリンダー２０が動作する。シリンダー２０
の動作タイミングも、先端検出器３６からのタイ
ミング指令により決められる。今、“h₂”をほぼ
ストリツプ板厚にとれば、コイルの一巻ごとの巻
なりに対し、ラツパーフレームはほぼ同じに後退
することになる。この方式によれば、巻なりに従
いフレーム１９が後退するので、フレームと一体
をなすストリツプガイド３９とマンドレル３８の
隙間“Ｇ”は小さく（20〜40mm位）することが出
来る。隙間“Ｇ”が小さいと巻付けはじめにおけ
るストリツプは、遠心力で各ラツパーロール及び
各ガイドに沿つていくことによつてできるストリ
ツプのたるみ量が小さくなる。従つて、ラツパー
ロールの押圧によるたるみ吸収の時間が短くな
り、ラツパーロールを押付ける巻数が減少、これ
に伴う層間キズが巻数分だけ減少し、また、本来
のシリンダー２５による段差回避動作による衝撃
回避ひいては巻付安定性の向上と相まつて著しい
効果をもたらす。

このように、ラツパーロールとラツパーフレー
ムを別個のシリンダーで動かすことによる段差回
避制御の特性として理想的な、低慣性で精度の高
い、しかも、初期たるみの少ない方式が得られる
のであるが、ここに大きな問題点がある。

ストリツプの先端速度は通常仕上圧延機の最終
スタンドでの圧延速度又はピンチロールの噛込時
速度を基準として演算する。ところが、板厚おお
むね3.0mm以下の薄板では実際にはストリツプ先
端速度は、マンドレルに到達したとたん、圧延速
度より10〜15％位速い速度でまわつているマンド
レルにより加速されて、演算速度より５〜15％は
やくなり、しかも、その割合は一定していない。
これが為に、演算により算出された段差回避のた
めのラツパーロール上昇、下降タイミング指令に
対し、実際の段差通過タイミングがはやまり、タ
イミングずれをおこし、段差回避制御の機能を果
しえないということが生じる。これに対し、各ラ
ツパーロール通過時、ストリツプ先端が段差を通
過するときの衝撃力発生タイミングをとらえて速
度補正を行なおうという方法もあるが、これは各
ラツパーロールに衝撃力を発生させる必要があ
り、段差回避制御の目的と相反するものであり、
また、実験結果によれば、ラツパーロールで比較
的小さな衝撃力を発生させるようにしても、これ
と他の雑音的小さな衝撃力との区別がほとんど出
来ず、この方式は実用に供し得ないということも
判つている。

従つて、段差回避制御では、ストリツプ厚み３
mm以下では現状技術では実用的でないと云える
が、このため、この厚みの領域では、段差回避制
御のない、従来のラツパーロールを押付けたまま
の巻取を行なうことになる。

従つて、ダウンコイラーの構成は、秀れた段差
回避制御と、段差回避制御しない場合にも衝撃の
少ない巻取の出来る両方の特性をもつ構造が要求
される。

第３図における構成は、ラツパーロールの直後
に緩衝バネと段差回避制御用油圧シリンダーを直
列に配することは前記のように、段差回避制御を
もつダウンコイラーとしては必要不可欠なものと
なる。

いま、油圧シリンダー押力 P₁ バネ２６プリセツト６ P₂ のようにセツトするとき、常に、 P₁＜P₂ ……(1) の関係でしかも、P₂はP₁よりわずかに大きいと
すれば、段差回避制御のときはシリンダー力P₁
によつてラツパーロールを上昇、下降させるが(1)
式の関係があるから、ばねは縮まず、２７，２
６，３０，２８，２３、一体となつてラツパーロ
ール２４と共に上昇、下降する。このときばねは
縮まないのでｇ＝０である。

なお、このように一体となつて動くようにする
ためにはｇ＝０のときg′＝０となるようにしなけ
ればならない。

一方、段差回避制御を行わない場合、 P₁＞P₂ になるように、かつ、P₁は通常巻取に於ける衝
撃力よりも大きな押力に設定しておく。P₁とP₂
の関係は油圧シリンダー油圧系の設定圧を切換
え、P₁を変更することにより大、小関係を逆に
出来る。巻取時の衝撃はばね２６の縮みによりエ
ネルギ吸収され衝撃力を少なくすることができ
る。実験によれば、通常巻取の場合、数百トンの
衝撃力がばねによりせいぜい30〜50トンに減少す
る。第３図は、通常巻取衝撃によりバネ２６が縮
んだ状態を示した図であり、この場合、ｇ＝g′で
ある。

尚、以上の特性は、P₁の変更により各々独立
した動作をなすがばね２６とシリンダー２５をラ
ツパーロール直後に直列にならべたために出し得
る特性であり、並列に並べると、バネ２６の力は
常に動作力として作用するので本発明のような特
性を得るのは不可能である。第５図はその例であ
るが、ラツパーロール直下のシリンダー４１も、
ばね４２も、段差制御時、通常巻取時ともに動く
ことになり、シリンダー力P₁′、バネ力P₂′は常に
ラツパーロール４０の動作力として作用し、第３
図のような各々独立した秀れた特性は得られな
い。

このように、ラツパーロールを段差制御するシ
リンダー２５、巻太りに従つてラツパーフレーム
を後退させるシリンダー２０、ラツパーロールと
ラツパーフレームの間にラツパーロールの直後に
直列に緩衝バネとシリンダー２５を配すること、
さらに、シリンダー２５を通常巻取と段差回避制
御時に各々(1)、(2)式になるように押付力を設定す
ることによつて、低慣性で精度が高く、かつ、一
巻目のたるみの少ない安定した巻取が行なえる段
差回避制御と、段差回避制御を適用し得ない薄物
巻取時に衝撃力の比較的少ない実用上最も適した
ダウンコイラー構成が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば不安定動作領域での緩衝作用を
もつダウンコイラーが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のダウンコイラーの系統図、第２
図、第３図は本発明のダウンコイラーの系統図、
第４図は特作特性を示す図、第５図は第３図と本
発明の他の実施例の説明図である。 ２５……油圧シリンダー、２６……バネ、２７
……ピストン、３０……間座。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マンドレルとフレームに支承されたラツパー
   ロールにより構成されたダウンコイラーであつ
   て、該マンドレルに形成されたコイルの段付部と
   ラツパーロールの衝突を回避するために該段付部
   が前記ラツパーロールに達する直前に前記ラツパ
   ーロールを上昇させて飛越し、その直後に再びス
   トリツプを押圧する制御を行なうダウンコイラー
   において、 前記フレームに該フレームを開閉動作させる第
   一のシリンダーを設け、該第一のシリンダーで該
   フレームを徐々に後退させて前記ラツパーロール
   を前記マンドレルから遠ざけるように制御する制
   御手段と、 前記フレームに前記ラツパーロールの飛越動作
   を行なう第二のシリンダーを設けると共に、該シ
   リンダーと該ラツパーロールとの間であつて、前
   記マンドレルの軸芯から略法線に直列に弾性緩衝
   体を設け、該マンドレルに形成されたコイルの段
   付部が前記ラツパーロールの直前に上昇し通過後
   に下降させるように第二のシリンダーを制御する
   制御手段を設けたことを特徴とするダウンコイラ
   ー。