JPH0570916A - めつき浴中ロールの振動抑制方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融めっきラインの浴中ロールの振動に起因
するめっき鋼帯のチャタマーク、ビビリマーク、ドロス
欠陥等を防止する。 【構成】 溶融めっきラインのめっき浴中ロール１、２
と駆動モータ５との間に、特定方向のみに駆動負荷を伝
達する一方向クラッチ８を設け、駆動モータ５のロール
駆動速度をライン速度の６５〜１００％に設定し、浴中
ロール１、２がめっき鋼帯の移動による駆動力で設定し
た駆動モータ５のロール駆動速度を超えて回転している
ときは、一方向クラッチ８を空転させて縁切りし、駆動
モータ５と浴中ロール１、２間の角速度の脈動による振
動の発生を防止する。 【効果】 めっき浴中ロールの振動発生を抑制でき、め
っき鋼帯のチャタマーク等の表面欠陥の発生を防止で
き、めっき鋼帯の表面品質を大幅に向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶融めっきラインの
浴中に浸漬されて被めっき鋼帯のパス安定化および反り
等の形状修正を行うめっき浴中ロールにおいて、その駆
動系に起因する振動を抑制する方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、耐食性、溶接性および塗装性に優
れた溶融めっき鋼板等の表面処理鋼板の需要が急速に拡
大している。この表面処理鋼板の代表的な溶融めっき鋼
板の製造方法は、図４に示す通りであり、図示しない連
続焼鈍炉で表面を清浄、活性化した被めっき鋼帯２１
は、めっき浴槽２２中に浸漬され、浴中のシンクロール
２３により進行方向が変えられ、コレクティングロール
２４、スタビライジングロール２５を経てめっき浴槽２
２から上方に引上げられる。そしてワイピングノズル２
６からエアー等の圧縮気体を噴射して過剰のめっき液を
絞り取ってめっき付着量を調整している。

【０００３】上記溶融めっきラインのコレクティングロ
ール２４は、めっき鋼帯の反り等を修正するための形状
修正ロールで、スタビライジングロール２５は、めっき
鋼帯のパス安定化ロールであり、これらを総称して一般
的にサポートロールと呼ばれている。これらサポートロ
ールは、非駆動状態で使用するのがめっき鋼帯の表面品
質上最も理想的であるが、実際にはロールへの巻き付け
角およびロール径が小さいため、めっき鋼帯の板厚、板
幅が小さい場合あるいはめっき鋼帯の張力が小さい場
合、非駆動状態ではライン速度に同期して回転すること
が困難である。しかもロール軸受の損傷等による回転不
良が発生した場合は、めっき鋼帯にすり疵が生じるとこ
ろから、多くの場合めっき浴槽の外部から駆動シャフト
を介して浴中ロールを駆動させる駆動方式が採用されて
いる。

【０００４】上記めっき浴中のサポートロールの駆動装
置は、図５に示すとおり、サポートロール２４、２５を
めっき浴槽２２中に浸漬させて使用する構造のため、駆
動シャフト２７、２８は、各々めっき浴に対して侵入角
度α₁、α₂を有している。このため、駆動モータ２９か
ら減速機３０、等速ジョイント３１、駆動シャフト２
７、２８、クロスピン方式の浴中カップリング３２、３
３を介してロール軸に伝えられた回転速度は、駆動シャ
フト２７、２８の侵入角度α₁、α₂のため、等速伝達と
ならず後に詳述する角速度の脈動を派生させる。このた
め、サポートロール２４、２５には、振動が発生するこ
ととなり、その結果、めっき鋼帯表面にチャタマーク、
ビビリマーク、ドロス欠陥等の表面品質欠陥を発生さ
せ、特に自動車用外装材のめっき鋼帯を製造する場合に
は、その商品価値を著しく損ねていた。

【０００５】上記溶融めっきラインにおけるめっき鋼帯
の振動を防止する公知技術としては、ワイピングノズル
の近傍に位置してめっき鋼帯のエッジ部に幅方向外側か
ら対向して、永久磁石によりめっき鋼帯に非接触状態で
幅方向の張力を与える振止め用磁性手段を配置した装置
（特開昭５７−８５９６４号公報）、ワイピングノズル
の上方にめっき鋼帯の両面を挟んで水平に支持枠を配置
し、支持枠の両側に水平移動可能に支持された２基の基
台に下方に向けて垂設された垂直軸に、軸受を介して水
平回動可能にめっき鋼帯の両端部に接触する上下一対の
振動防止ロールを設け、該振動ロールの一方がめっき鋼
帯の一方の面に向けて端部から斜めに突出し、その他方
がめっき鋼帯の他方の面に向けて端部から斜めに突出す
るように、互いに交差して配置した装置（特開昭６２−
２３８３５７号公報）等が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５７−８５
９６４号公報および特開昭６２−２３８３５７号公報に
開示の装置は、いずれも発生しためっき鋼帯の振動を抑
制するためのもので、めっき鋼帯の振動の発生原因その
ものを抑制するものではなく、前記問題の根本的な解決
策とはなり得ないため、十分な効果を達成することがで
きなかった。

【０００７】この発明は前記実状に鑑みなされたもの
で、その目的は、溶融めっきラインのめっき浴中ロール
に起因するめっき鋼帯の振動の発生原因そのものを抑制
する方法および装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を行った。その結果、めっき
浴中ロールの振動発生は、浴中ロールの駆動シャフトが
めっき浴に対し侵入角度を有しているため、等速伝達と
ならずカップリング部で角速度の脈動が発生し、該脈動
が加振源となって大きい慣性モーメントを有する浴中ロ
ールと駆動モータ間で振動を誘因するのが原因である。
この浴中ロールの振動発生は、めっき鋼帯の移動により
回転される浴中ロールの周速度が、駆動モータの駆動力
により回転される浴中ロールの周速度（駆動速度）より
大きい場合に顕著に発生していることを見い出した。こ
のような状態は、浴中ロールがめっき鋼帯の移動速度に
同期して回転している場合に発生する。そしてめっき鋼
帯の移動により回転される浴中ロールの周速度が駆動モ
ータの浴中ロール駆動速度より大きい場合は、浴中ロー
ル側から逆に駆動モータ側に駆動力が付与され、駆動モ
ータが過回転して振動の発生が助長される。上記浴中ロ
ールの周速度が駆動モータのロール駆動速度より大きい
場合や、浴中ロールの周速度がライン速度より大幅に小
さくなるのを防止するには、浴中ロールの駆動系に特定
方向のみに駆動負荷を伝達する一方向クラッチを組込
み、めっき鋼帯の移動により回転される浴中ロールのロ
ール周速度が、駆動モータのロール駆動速度を超えると
一方向クラッチを空転させるのが有効であることを究明
し、この発明に到達した。

【０００９】すなわちこの発明は、溶融めっきラインの
めっき浴中ロールと駆動モータの間に、特定方向のみに
駆動負荷を伝達する一方向クラッチを設け、駆動モータ
のロール駆動速度をライン速度の６５〜１００％に設定
し、浴中ロールが設定した駆動モータのロール駆動速度
を超えてめっき鋼帯の移動により回転しているときは、
一方向クラッチを空転させるのである。

【００１０】また、溶融めっきラインのめっき浴中ロー
ルと駆動モータの間に特定方向のみに駆動負荷を伝達す
る一方向クラッチを設けたことを特徴とするめっき浴中
ロールの振動抑制装置である。

【００１１】

【作用】前記めっき浴中ロールのロール軸と駆動シャフ
トを連結する浴中カップリングは、クロスピン方式のう
ち浴中での脱着性、構造シンプル化のため図６（ａ）図
に示す４ピン方式を採用する場合が多い。この場合、図
６（ｂ）図に示すとおりＩ軸（θ₁）のｙ軸方向より投
影した角度ψ₁は、ｔａｎψ₁＝ｔａｎθ₁・ｃｏｓγ、
同様にＪ軸のｙ方向より投影した角度ψ₂は、ｔａｎψ₂
＝ｔａｎθ₁×１／ｃｏｓγで与えられる。これをθ₁を
変数にψ₁、ψ₂、またψ_i−θ₁（ｉ＝１、２）を図示す
ると図７（ａ）図、（ｂ）図のようになる。このため、
浴中カップリングの出力軸（Ｄ軸）側のクロスピンに当
接する溝部には、Ｍａｘ｜ψ₁−ψ₂｜の隙間を初期隙間
として与える。この浴中クロスピンで動力伝達を考え
る。この場合簡単にするため、出力軸側（Ｄ軸側）は常
に入力軸側（Ｅ軸側）に対してブレーキングするものと
考えると、ｙ軸方向より見たＤ軸とクロスピンとの関係
は、θ＝０、θ＝π／２、θ＝πの場合Ｉ軸、Ｊ軸共に
動力伝達面に当接し、０≦θ≦π／２の場合Ｊ軸側のみ
が動力を伝達してＩ軸は動力伝達面から離れ、π／２≦
θ≦πの場合Ｉ軸側のみが動力を伝達してＪ軸は動力伝
達面から離れている。これを角度線図で示すと図８
（ａ）図に示すとおり、入力軸（Ｅ軸）〜出力軸（Ｄ
軸）へ回転を伝える場合の角度変動により、図８（ｂ）
図に示すとおり、浴中クロスピンでは角速度の脈動が発
生する。

【００１２】溶融めっきラインの浴中ロールの駆動系に
ついて見ると、ユニバーサルジョイントの伝達特性とし
て、減速機と駆動シャフト間のモータ側カップリングお
よび駆動シャフトとロール軸間の浴中カップリングによ
り、駆動モータと浴中ロール間の伝達特性は、いずれの
場合も角速度の脈動を生じ、同脈動が加振源となって大
きい慣性モーメント（ＧＤ²）を有する浴中ロールと駆
動モータ間で、図９に示すとおり、振動を誘因する。浴
中カップリングにクロスピン方式を使用する以上、上記
角速度の脈動は不可避であり、同脈動がＧＤ²大なる駆
動モータとロール間で生じることにより、振動を誘起す
るため、この軸系の脈動を縁切りするのがこの発明の主
旨とするところである。

【００１３】この発明においては、駆動モータと浴中ロ
ール軸との間に特定方向のみに駆動負荷を伝達する一方
向クラッチを設け、駆動モータのロール駆動速度をライ
ン速度の６５〜１００％に設定し、浴中ロールの周速度
が設定した駆動モータのロール駆動速度を超えるとき、
すなわち浴中ロールが十分にめっき鋼帯の移動による駆
動力でライン速度に同期して回転しているときは、一方
向クラッチを自動的に空転させて浴中ロールと駆動モー
タ間を縁切りし、前記カップリング部で生じる角速度の
脈動の伝達を防止して振動の誘因を皆無となし、浴中ロ
ールの振動発生を抑制するのである。また、駆動モータ
のロール駆動速度をライン速度の６５〜１００％に設定
し、浴中ロール側から逆に駆動モータ側に伝達される速
度脈動分より低めに一方向クラッチを介して駆動するか
ら、カップリング部で発生する角速度の脈動は、慣性モ
ーメントの小さいスピンドル部のみで発生し、慣性モー
メントの大きいモータ減速機と浴中ロール間で発生しな
いのである。さらに、浴中ロールがライン速度に同期困
難な場合、例えば、めっき鋼帯の張力が小さい場合や浴
中ロールの軸受損傷等で設定した駆動モータのロール駆
動速度まで低下した場合は、一方向クラッチが自動的に
噛み合って駆動モータがヘルパーとして作用し、浴中ロ
ールに駆動力を与えるから、浴中ロールが円滑に回転
し、浴中ロールの回転不良によるめっき鋼帯のすり疵の
発生を防止することができる。

【００１４】上記特定方向のみに駆動負荷を伝達する一
方向クラッチとしては、例えば特公平３−４３４９９号
公報に示される型式のものが適しているが、これに限ら
ず一方向にのみ駆動負荷を伝達するものであればよい。
また、駆動モータのロール駆動速度をライン速度の６５
〜１００％に設定したのは、駆動モータのロール駆動速
度がライン速度の６５％以下とすると、チャタマークが
発生すると共に、浴中ロールの回転不足によって、めっ
き鋼帯にすり疵が発生する。また、駆動モータのロール
駆動速度がライン速度の１００％を超えると、慣性モー
メントの大きい浴中ロールと減速機間で角速度の脈動に
よる振動発生が顕著となり、めっき鋼帯表面にチャタマ
ークが発生するからである。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 以下にこの発明による溶融めっき浴中のサポートロール
の振動防止方法について、実施の一例を図１に示す振動
防止装置に基いて説明する。図１はこの発明のめっき浴
中ロールの振動抑制装置の説明図である。図１におい
て、サポートロール１、２は、めっき浴槽中に浸漬させ
て使用する構造のため、駆動シャフト３、４は、各々め
っき浴に対して侵入角度α₁、α₂を有している。このた
め、駆動モータ５から減速機６、等速ジョイント７、駆
動シャフト３、４、クロスピン方式の浴中カップリング
８、９を介してロール軸に伝えられた回転動力は、駆動
シャフト３、４の侵入角度α₁、α₂のため、前記したと
おり等速伝達とならず角速度の脈動を派生させる。

【００１６】その対策として、減速機６前のラブフレッ
クスカップリングに替えて特定方向のみに駆動負荷を伝
達する一方向クラッチ１０を組込むのである。そして、
駆動モータ５のロール駆動速度をライン速度の６５〜１
００％に設定し、サポートロール１、２の周速度が設定
した駆動モータのロール駆動速度を超える場合、すなわ
ち、サポートロール１、２が十分にめっき鋼帯の移動に
よる駆動力でライン速度に同期して回転しているとき
は、一方向クラッチ１０を自動的に空転させてサポート
ロール１および２と駆動モータ５の縁切りを行うよう構
成する。また、逆にサポートロール１および２がライン
速度に追従困難で、サポートロール１および２の周速度
が設定した駆動モータ５のロール駆動速度となると、一
方向クラッチ１０が自動的に噛み合い、サポートロール
１および２に駆動モータ５による駆動力を補助的に与え
るよう構成する。

【００１７】上記のとおり構成することによって、サポ
ートロール１、２が十分にめっき鋼帯からの動力でライ
ン速度に同期して回転しているときは、一方向クラッチ
１０が自動的に空転してサポートロール１、２と駆動モ
ータ５を縁切りするから、サポートロール１、２の回転
力が駆動モータ５に伝達されず、駆動モータ５の過回転
が防止されと共に、浴中カップリング８、９部で発生す
る角速度の脈動は、慣性モーメントの小さな駆動シャフ
ト３、４部のみで発生し、慣性モーメントの大きい減速
機６とサポートロール１、２間で発生しない。このた
め、前記駆動シャフト３、４の侵入角度に起因する角速
度の脈動による駆動モータ５とサポートロール１、２間
の振動発生が抑制される。また、逆にサポートロール１
および２がライン速度に追従困難となり、サポートロー
ル１および２の周速度が設定した駆動モータ５のロール
駆動速度まで低下すると、一方向クラッチ１０が自動的
に噛み合い、駆動モータ５から減速機６を介してサポー
トロール１および２に負荷トルクが小さい段階で補助的
に駆動力を与えるから、浴中カップリング等の角速度の
脈動が緩和されてサポートロール１および２が円滑に回
転し、めっき鋼帯表面へのチャタマークの発生が防止さ
れると共に、サポートロール１、２の回転不良によるめ
っき鋼帯のすり疵の発生が防止される。

【００１８】実施例２ 実施例１に記載のこの発明装置を使用し、板厚０．８ｍ
ｍ、板幅１８００ｍｍの被めっき鋼帯を、コレクティン
グロール押込み量２５ｍｍ、スタビライジングロールオ
フセット量約３ｍｍ、ライン速度７５ｍ／ｍｉｎの条件
下において、ライン速度に対する駆動モータの浴中ロー
ル駆動速度を変化させ、溶融めっき浴中を通過せしめて
めっき鋼帯を製造した。その場合のライン速度に対する
駆動モータの浴中ロール駆動速度の比、すなわち周速比
と振動速度の関係を測定すると共に、周速比とめっき鋼
帯表面のチャタマーク発生状況を調査した。その結果を
図２、図３に示す。なお、図３中のチャタマーク発生状
況の○は発生皆無、△は発生軽微、×は発生大を示す。

【００１９】図２および図３に示すとおり、ライン速度
に対する駆動モータのサポートロール駆動速度が６５〜
１００％の場合は、振動速度が小さく、めっき鋼帯表面
のチャタマークの発生は皆無か、もしくは発生しても極
めて軽微であった。このことはサポートロールと駆動モ
ータ間の角速度の脈動に起因する振動の発生が防止さ
れ、めっき鋼帯の振動発生が抑制されたことを示すもの
である。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法および
装置によれば、溶融めっき浴中ロールの振動発生原因を
抑制することができ、めっき浴中ロールに起因するめっ
き鋼帯のチャタマーク等の発生を防止ないしは大幅に抑
制することができ、めっき鋼帯の表面品質を大幅に向上
せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のめっき浴中ロールの振動抑制装置の
説明図である。

【図２】実施例２における周速比と振動速度の関係を示
すグラフである。

【図３】実施例２における周速比とめっき鋼帯表面のチ
ャタマーマ発生状況の関係を示すグラフである。

【図４】一般的な溶融めっきラインの説明図である。

【図５】一般的な溶融めっきラインのサポートロールの
駆動系の説明図である。

【図６】４ピン方式のクロスピンの説明図で、（ａ）図
は構造説明図、（ｂ）図はｙ軸方向より投影したＩ軸お
よびＪ軸の角度説明図である。

【図７】同じくＩ軸およびＪ軸の角度線図で、（ａ）図
はθ₁を変数にψ₁、ψ₂の角度線図、（ｂ）図はψ_i−θ
₁（ｉ＝１、２）の角度線図である。

【図８】（ａ）図は出力軸とクロスピンとの関係の角度
線図、（ｂ）図は角速度の脈動を示す角度線図である。

【図９】モータ側クロスピン、浴中十字クロスピンおよ
び駆動モータから浴中ロールへの伝達特性を示す線図で
ある。

【符号の説明】

１、２ サポートロール ３、４、２７、２８ 駆動シャフト ５、２９ 駆動モータ ６、３０ 減速機 ７、３１ 等速ジョイント ８、９、３２、３３ 浴中カップリング １０ 一方向クラッチ ２１ 被めっき鋼帯 ２２ めっき浴槽 ２３ シンクロール ２４ コレクティングロール ２５ スタビライジングロール ２６ ワイピングノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩橋 稔 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融めっきラインのめっき浴中ロールと
   駆動モータの間に、特定方向のみに駆動負荷を伝達する
   一方向クラッチを設け、駆動モータのロール駆動速度を
   ライン速度の６５〜１００％に設定し、浴中ロールが設
   定した駆動モータのロール駆動速度を超えてめっき鋼帯
   の移動により回転しているときは、一方向クラッチを空
   転させることを特徴とするめっき浴中ロールの振動抑制
   方法。
2. 【請求項２】 溶融めっきラインのめっき浴中ロールと
   駆動モータの間に、特定方向のみに駆動負荷を伝達する
   一方向クラッチを設けたことを特徴とするめっき浴中ロ
   ールの振動抑制装置。