JPH0489748A - 帯板の高速搬送方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、帯板の高速搬送方法および装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、薄鋼板やアルミニウム、銅などの薄い金属帯板あ
るいは紙やプラスチックフィルムなどの薄い帯状板材（
以下、単に帯板と略称する）をローラを用いて高速で搬
送するときには、帯板とローラ表面との接触部に周囲の
空気や水などの流体が巻き込まれるために、帯板がロー
ラから押し上げられるいわゆるハイドロプレーニング現
象が起こる。

ここで、このハイドロプレーニング現象について少し詳
しく説明すると、−船釣に、流体との間に相対運動をし
ている物体の周りには境界層が形成されるとされている
（例えばＨ，Ｓｃｈｌｉｃｈｔｉｎｇ著。

Ｂｏｕｎｄａｒｙ　Ｌａｙｅｒ　Ｔｈｅｏｒｙ＋　１９
６７年、　ＭｃＧｒａｗ　１ｌｉ１１社発行参照）。

すなわち、高速で回転するローラの表面に接している流
体はローラと同じ速度で回転しており、その回転方向の
流体の速度はローラの表面から遠ざかるに従って減少す
る。一方、ローラの周囲の流体にはローラの回転にとも
なう遠心力によってローラの表面から遠ざかる方向の二
次流れが生しる。そして、ローラの胴長方向においては
、その中心線上では胴長方向の流速は０となるが、胴端
に近づくにつれて上記の遠心力による二次流れの分を補
うように胴端から胴長方向の中心に向かう流れが起こる
。

また、高速で搬送される帯板の表面に接する流体は帯板
の搬送速度と同じ速度で流れ、帯板からの距離が増大す
るにつれ速度は小さくなる。ここで、帯板の表面が滑ら
かでかつ平坦であり、その幅が厚みや平坦度、粗度に比
べて十分大きい場合には、帯板の周りの流れは二次元流
れとして表現される。この場合、帯板と同じ速度で流れ
る流体に相当する分の流体は、帯板の面に垂直な方向の
流れとして巻き込まれることによって帯板の遠方から補
給される。

このように高速で回転するローラと高速で搬送される帯
板の表面には、それぞれそれらの周りから巻き込まれた
流体が流れており、その帯板がローラに接する点ではそ
れぞれの表面に接していた流体すなわち境界層が衝突し
合って流体力学的吹き出しく５ｏｕｒｃｅ）のようにな
り、その後帯板とローラとの間に封じ込められる。

この封じ込められた流体のうち、帯板の幅方向端部また
はローラの胴端部付近のごく一部の流体は、帯板と炉等
との間隙からその外に流出するが、その他のほとんどの
流体は帯板とローラとの隙間に封じ込められたままでロ
ーラとともに回転する。

すなわち、帯板は封じ込められた流体によってローラの
表面から浮き上がった状態となって、ハイドロプレーニ
ング現象を生じることになるのである。

このように帯板がローラの表面から浮き上がった状態に
なると、帯板とローラとの接触は不確実となるので、帯
板は搬送方向に対して直角方向にずれるといういわゆる
横振れあるいは蛇行を起こす。この横振れや蛇行が激し
くなると帯板が搬送ラインから外れて周囲の構築物と衝
突し、構築物を破損したりあるいは帯板が破断するとい
うトラブルを引き起こす。

このような現象は、例えば熱間圧延においてストリップ
の先端が仕上圧延機を出てコイラに巻き取られるまで無
張力のままで搬送される間とか、また冷間圧延後の薄鋼
板を連続焼鈍炉の中を高速で通過させるときなどに発生
し易い。なお、前者の熱間圧延の場合には無張力状態で
の搬送であるためにストリップがローラに衝突して跳ね
返り易いことなども影響している。また、後者の連続焼
鈍炉の場合は密閉された炉室あるいは冷却室、冷却水槽
の中を薄鋼板が高速で搬送されるため、薄鋼板とローラ
の表面に引っ張られる流体が薄鋼板とローラとの間に巻
き込まれる。

ここで薄鋼板は張力を掛けられた状態で搬送されるので
、薄鋼板とローラとの間に巻き込まれた流体は薄鋼板と
ローラとの接触開始点からの弧長に応じて搬送方向に直
角の板幅方向に排出されるが、板幅端部付近の流体は板
幅方向中心部付近よりも排出され易く、したがって薄鋼
板とローラとの間の流体の層の厚みは板幅方向に不均一
な分布になる。

そこで何らかの外乱によって薄鋼板が板幅方向にわずか
にずれる、すなわち横振れあるいは蛇行が生じると、板
幅端から排出される空気または水の流体の排出量および
排出速度は板幅方向にアンバランスとなる。さらに板幅
端から排出される流体は、密閉されている炉室あるいは
冷却水槽の内壁に沿って流れて再び薄鋼板とローラとの
間に巻き込まれる。このとき、薄鋼板に対して作用する
影響については、板幅方向で差異を生じることから薄鋼
板は横振れや蛇行が激しくなり、またはそれが繰り返し
継続されて、ついには薄鋼板が炉室などの内壁に衝突す
ることになる。

さらに、上記した連続焼鈍炉のように張力をかけて高速
で帯板を搬送する設備のローラは、自動調心性を持たせ
るため即ち帯板が搬送方向に対して直角方向に横振れし
ても自動的に中心に戻るようにローラの直径を帯板の中
心付近で大きく、またその幅端付近で小さくしである凸
形状のクラウン付ローラとしているので、上記の横振れ
の現象を複雑なものにしている。

すなわち、無拘束状態では有効とされる自動調心機構が
、密閉された炉室などの中では正帰還現象を引き起こし
て不安定な持続振動を起こすことになる。また、この自
動調心のための凸形状のクラウン付ローうでは、帯板と
ローラとの間の流体の層の厚み分布の影響も加わって、
帯状体は幅方向中心部付近が大きく伸び、幅方向端部付
近はわずかじか伸びないことになる。すなわち、帯板は
腹伸び形状となる。これが高じるとヒートバックルとい
うしわになって製品の品質を著しく損なうこともある。

また、何らかの原因によって帯板がローラの中心位置か
ら横振れした場合には、ＣＰ　Ｃ（ＣｅｎｔｅｒＰｏｓ
ｉｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　）装置を用いて、１本ま
たは複数のローラの傾きあるいは方向を変えることによ
って帯板をローラの中心位置に戻すことができるが、こ
のＣＰＣ装置に用いられるローラと帯板との間に流体が
巻き込まれて帯板がローラの表面から浮き上がると、ロ
ーラの傾きあるいは方向の角度の変化が帯板の位置修正
に与える影響度が変わってしまうため、制御が不安定に
なってしまうのである。

このように従来のローラで帯板を高速で搬送すると、帯
板とローラとの間に巻き込まれる流体によって帯板がロ
ーラの表面から押し上げられるために、横振れ・蛇行や
腹伸び、すり疵などの問題を引き起こし、安定した搬送
ができないという問題がある。

ところで、上記した問題を改善する手段としては、例え
ば特開昭６２−６３６２１号公報や特開平１１８８６３
３号公報などに開示されているように、帯板の下方に積
極的に流体を噴出させて帯板を浮揚させ、非接触で搬送
する方法が提案されているが、搬送方向の加速や減速の
制御が不可能であるため、帯板を高速で搬送する長い処
理ラインでは搬送速度の不整合に起因する張力不適が起
こり易く、帯板の折り重なりや破断が起こることも多く
、また破断には至らない場合でも流体を噴出させる浮揚
装置に接触して帯板の表面にすり疵を発生するという問
題がある。

また、特開昭６３−１０８９０７号公報に開示されてい
るようなローラの表面外周に硬さの異なるゴムライニン
グ材を交互に所定の幅をもたせて配設することにより、
搬送される（Ｗ板との間にすべりが起こり難いローラも
提案されている。しかし、このローラは低速でかつ低温
の搬送ラインには有効ではあるが、熱間圧延のように高
温、高速のラインでは流体の巻き込みとゴムの耐熱性の
点で問題があり、実用に耐えないし、ゴムの寿命が短い
ことから補修費が高くつくという問題がある。

さらに、実開昭６３−１８９４０５号公報には搬送され
る帯板の周囲の流体を吸って排出し真空吸着させて搬送
する手段が提案され、広く使用されているが、これは主
として帯板を所定の長さに切断した切板の搬送に用いら
れているのが一般的であり、長尺の帯板を連続的に搬送
するのには適さないのである。

その他、多孔質のゴムライニングを外表面に張り付けた
中空ローラを薄い帯板の表面に接触させ、そのローラの
軸端を真空ポンプに接続したものがある。これは、帯板
の表面に付着した液体を多孔質のゴムで吸い取るととも
に、ある時点で帯板に接して液体を吸収したゴムが１回
転して再び帯板に接するまでの時間にゴムの内面に吸収
した液体を真空側に透過させればよいので、ロールの全
集は均一に流通可能である。しかし、このような全周に
わたって流通可能なローラを本発明の目的に使うと、帯
板と接していない部分から自由に流体を吸い込むので真
空度が上がらず、帯板とローラとの間の液体を吸い取る
ことができない。

また、ローラの表面に周方向または網の目状の溝を刻み
込んで、帯板とローラとの間に封じ込められた流体をそ
の溝を通して排出しようとする手段があるが、このよう
なローラでは帯板を高速で搬送する場合に流体を十分排
出しようとすると溝を広くかつ深くする必要があり、帯
板の表面が溝の模様と同じように変形して品質が損なわ
れたり、ローラの溝以外の接触面が著しく摩耗するとい
う問題がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、上記のような課題を解決すべくしてなされた
ものであって、帯板とローラとの間への流体の巻き込み
を防止し、これによって帯板のローラ表面からの浮き上
がりを防止して確実に搬送することの可能な帯板の高速
搬送方法および装置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〉 本発明の第１の態様は、ローラを用いて薄い帯板を高速
で搬送する方法において、ローラ胴部の表面と帯板の表
面との間に巻き込まれる流体の流れを、帯板の表面がロ
ーラ胴部の表面に接触する位置より上流側で排除しなが
ら搬送することを特徴とする帯板の高速搬送方法である
。

また、本発明の第２の態様は、ローラを用いて薄い帯板
を高速で搬送する装置であって、前記ローラの外周面に
沿うような曲面を有する側面板と前記帯板の表面に沿う
ような平面を有する底面板とこの底面板の端部と前記側
面板の端部をつなぐ背面板とからなる流体排除装置を、
前記ローラの帯板進入側にローラの外周面と帯板の表面
に近接して配設したことを特徴とする帯板の高速搬送装
置である。

なお、前記流体排除装置の側面板および／または底面板
は、前記ローラの軸方向中心部において突出し、前記ロ
ーラの軸両端部にいくにつれ前記突出部より順次後退す
る形状としてもよい。

く作　用〉 本発明者は、高速で回転するローラおよびこのローラに
よって高速で搬送される帯板に伴走する流体すなわち境
界層が、帯板とローラとの接触線上においてローラ軸端
方向に排除されないままに帯板とローラとの間に巻き込
まれることによって生じると判断し、この境界層を除去
すれば帯板のローラ表面からの帯板の浮き上がりを防止
し得ると考えた。

つぎに、その境界層の除去手段としては、軟らかい土砂
や雪などを排除する手段として例えば農耕用プラウや除
雪車があり、これをローラと帯板の双方に近接して設置
し、なおかつその双方のプラウ状の排除手段を一体化さ
せればよいとの考えに到達した。

したがって、本発明の第１の態様によれば、ローラを用
いて薄い帯板を高速で搬送する方法において、ローラ胴
部の表面と帯板の表面との間に巻き込まれる流体の流れ
を排除しながら搬送するようにしたので、流体はローラ
と帯板との間に巻き込まれることがなく、これによって
帯板のローラ表面からの浮き上がりを防止することが可
能である。

また、本発明の第２の態様によれば、流体排除装置をロ
ーラの外周面に沿うような曲面を有する側面板と帯板の
表面に沿うような平面を有する底面板とこれらを支持す
る背面板とで構成するようにしたので、効果的に流体を
排除することができる。

なお、上記した側面板および／または底面板の形状をロ
ーラ軸方向中心部が突出し、ローラ軸方向両端部にいく
につれ後退するようにしたので、排出され難いローラ軸
方向中心部の流体をさらに効果的に排出することができ
る。

ここでさらに詳しく説明すると、まず、帯板とローラと
の接触が開始される点の直上流側の楔形の領域において
、本流体排除装置を設けない場合には帯板に沿った境界
層の厚さは、帯板やローラを囲む室の寸法の限界−杯に
なることがある。すなわち、室の中央付近に帯板のパス
ラインがある場合には、境界層の厚みは帯板の上下にそ
れぞれ５００　ｍｍずつになることもある。一方、ロー
ラの周りの境界層は、遠心力による二次流れの影響もあ
って帯板の周りほど発達せず、直径約８００画の口−ラ
が約２ｍの広さの室内にある場合で約２００　ｍｍ程度
になることがある。

ところで、ローラと帯板に対する間隙がそれぞれ約２Ｍ
になるように本流体排除装置を設置すると、上記した境
界層のほとんど全て（９８〜９９％）は、本装置によっ
てローラと帯板とがなす模形の領域の外側に排除され、
残りの１〜２％の流体がローラと帯板との接触位置付近
に到達する。このとき、ローラの軸方向に排除され、ロ
ーラと帯板との間に巻き込まれる流体はわずかである。

〈実施例〉 以下に、本発明の帯板の高速搬送装置の実施例について
図面を参照して詳しく説明する。

第１図は、本発明に用いられる流体排除装置の一実施例
を示す斜視図である。図に示すように、流体排除装ｒｆ
１１は所定の曲率半径ρの曲面とされる四角形状の側面
板２と平面状とされる四角形状の底面板３および背面板
４とから構成される。

ここで、側面板２の曲面の曲率半径ρはローラの外周面
の曲率半径にほぼ等しい値とされ、理想的には、ローラ
の外周面の曲率半径に後述する間隙ｇを加算した値とす
るのが望ましい。なお、曲率半径ρは、ローラの外周面
に摩耗がある場合にはローラの使用期間を通してこの流
体排除装置の効果を維持するためにローラの使用期間の
平均の曲率半径と等しくするか、またはそれよりわずか
に大きい値が望ましい。

その理由は、曲率半径ρが過大であるとローラとの間隙
ｇを調節するよきに、側面板２の中間付近のみがローラ
に近接し、側面板２のローラの中心部に対応する点Ｘと
、側面板２のローラの両端部に対応する点ｙ、ｚがロー
ラ面から離れてしまい、ローラと帯板に沿う流体を十分
に排除することができないからである。一方、曲率半径
ρがローラのそれに比べて過小である場合には、反対に
上記した点Ｘと点ｙ、ｚのみがローラに近接可能で、そ
の辺部分はローラ面から離れてしまい、流体の排除が不
十分となる。

また、側面板２の幅ａの大きさはローラの胴部の長さよ
りわずかに短い値とする。その理由は、０−ラの胴端面
ではローラの回転にともなう遠心力によって半径方向に
外向きの流れが発生しており、側面板２の幅ａの値がロ
ーラの胴部の長さより大きいとその半径方向の流れを妨
げ、その一部をローラと側面板２との間隙に誘い込むこ
とになるからである。

さらに、側面板２の曲面の円弧長すと底面板３の長さＣ
の大きさは、いずれも側面板２の幅ａ七の関係によって
決定され、具体的にはローラの胴長の中心線上からロー
ラの胴端部までの流体を排除するための曲面の傾きが流
体をスムーズに排出させ得るようにする必要があるので
、側面板２の円弧長すと底面板３の長さＣの値はローラ
半径の０．５〜２．０倍の範囲とするのが望ましい。

第２図は、本発明に用いられる流体排除装置を連続熱処
理設備の焼入槽に適用した例を示す正面図であり、第３
図はＡ−Ａ矢視側面図である。

図に示すように、薄鋼板Ｐを搬送するローラ５は、焼入
れ用の水を満たして循環する焼入槽の槽壁６内に配設さ
れており、その軸５ａは槽壁６を貫通して図示しない軸
受に支えられるとともに、やはり図示しない駆動源に接
続されて矢示Ｒ方向に回転駆動される。なお、軸５ａと
槽壁６との隙間はオイルシール７によってシールされる
。

そして、四角形状の側面板２と四角形状の底面板３．背
面板４とで構成される流体排除装Ｍ１を、その側面板２
とローラ５の外周面との間が所定の値になるように近接
させ、またその底面板３と進入する薄鋼板Ｐの表面との
間が所定の値になるように近接させて配設する。なお、
これら側面板２と底面板３は、それぞれ固定金具８．９
を介して槽壁６を貫通する支持部材ｌＯに固定される。

また、支持部材１０と槽壁６との隙間は、水がこぼれな
いようにシール板１１でシールされる。

このように薄鋼板Ｐとローラ５との間に浮上防止装置１
を設けるようにしたので、薄鋼板Ｐとローラ５の回転と
その回転にともなって薄鋼板Ｐの搬送とによって引っ張
られて流れてくる流体を、薄鋼板Ｐとローラ５との接触
位置より上流において薄鋼板Ｐとローラ５の表面から引
き離してローラ５の両側端方向に排除し、流体が薄鋼板
Ｐとローラ５との間に巻き込まれるのを防止するから、
薄鋼板４がローラ５の表面から浮き上がることがない。

なお、流体排除装置１と薄鋼板Ｐ、ローラ５との位置設
定について、使用するローラ５の直径が摩耗によって変
化し易い場合には、槽壁６の一部に例えばガラスを装着
したのぞき窓を設けるようにすれば、そののぞき窓から
のぞきながら支持部材１０の固定位置を調整することに
より、容易に設定変更を行うことができる。この際、流
体排除装置Ｚｔにギャップセンサを設置してローラ５と
の間隔を測定するようにすれば、より正確に位置設定を
行うことができ、さらに発展させれば自動位置制御を行
うことも可能である。

第４図は、本発明に用いる流体排除装置の他の実施例を
示す斜視図である。図において、流体排除装置ＩＡを構
成する側面板２Ａは、ローラ５の軸方向中心部Ｘが突出
し、ローラ５の両端部ｙ。

２にいくに従って順次後退するいわゆる二等辺三角形に
近い形状とされる。また、底面板３Ａの形状も略二等辺
三角形状とされる。そして、側面板２Ａの端部と底面板
３Ａの端部を支持する背面板４Ａも略二等辺三角形状と
される。なお、側面板２Ａの曲面の曲率半径の値やその
他の寸法ａ、ｂ。

Ｃなどの考え方は、前出第１図の浮上防止装置１のもの
と同じである。

このような形状の流体排除装置７１　Ａとすることによ
り、薄鋼板Ｐとローラ５との間の流体を両側方に効果的
に排除することが可能である。

このように構成された流体排除装置１またはＩＡをロー
ラの胴端部の外側が密閉されたチャンバ内で使用する場
合には、密閉されたチャンバの側壁すなわちローラの胴
端面の対面とローラの胴端面との隙間を可能な限り大き
くするが、またはローラの胴端部の外側からチャンバ外
に流体を排出する流出管を接続し、その隙間または流出
管を通して流体を排出させるようにして、排除された流
体がふたたびローラと薄鋼板との間に還流するのを防止
することにより、本発明の効果をさらに増大させる上で
有効である。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、ローラ表面と帯
板表面に沿って流れる流体の大部分を排除するようにし
たので、帯板がローラ表面から浮き上がることなく、し
たがって帯板の横振れ・蛇行や滑りがなく、ローラ表面
に密着して安定した搬送を行うことができ、製品の品質
向上に寄与する。

また、帯板をローラに密着させるために帯板に強い張力
を掛ける必要がないがら、帯板の破断事故を防止するこ
とができ、製品の歩留り向上にも寄与することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる流体排除装置の一実施例を示す
斜視図、第２図は本発明に用いられる流体排除装置を連
続熱処理設備の焼入槽に適用した例を示す正面図、第３
図はＡ−Ａ矢視側面図、第４図は本発明に用いる流体排
除装置の他の実施例を示す斜視図である。 １、ＩＡ・・・流体排除装置、２．２Ａ・・・側面板。 ３．３Ａ・・・底面板、４．４Ａ・・・背面板、　　５
・・・ローラ、　　　５ａ・・・軸、　　６・・・槽壁
、　　７・・・オイルシール、　　８，９・・・固定金
具、　　１０・・・支持部材、１１・・・シール板、　
　Ｐ・・・薄鋼板（帯板）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ローラを用いて薄い帯板を高速で搬送する方法にお
   いて、ローラ胴部の表面と帯板の表面との間に巻き込ま
   れる流体の流れを、帯板の表面がローラ胴部の表面に接
   触する位置より上流側で排除しながら搬送することを特
   徴とする帯板の高速搬送方法。 ２、ローラを用いて薄い帯板を高速で搬送する装置であ
   って、前記ローラの外周面に沿うような曲面を有する側
   面板と前記帯板の表面に沿うような平面を有する底面板
   とこの底面板の端部と前記側面板の端部をつなぐ背面板
   とからなる流体排除装置を、前記ローラの帯板進入側に
   ローラの外周面と帯板の表面に近接して配設したことを
   特徴とする帯板の高速搬送装置。 ３、前記流体排除装置の側面板および／または底面板は
   、前記ローラの軸方向中心部において突出し、前記ロー
   ラの軸両端部にいくにつれ前記突出部より順次後退する
   形状とされることを特徴とする請求項２記載の帯板の高
   速搬送装置。