JPH0919715A - テンションロール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造でしかも発熱をほとんど生じるこ
とがなく、信頼性の高いテンションロール装置を得るこ
とを目的とする。 【構成】 一対の主軸１０、１１と、各主軸１０、１１
の外周にその軸方向に沿って複数個並設された、リング
１７、内周部材１８、外周部材１９からなるリング部品
１６と、両主軸１０、１１によりスリット帯板１ａを挟
持押圧する油圧シリンダ１５と、両主軸１０、１１を、
その速度が巻取速度より一定値低くなるよう回転駆動す
るＤＣモータ２０とを備えている。 【効果】 テンションを発生させるための、主軸１０、
１１の外周と内周部材１８との摩擦面における両者の相
対速度が常に一定の速度Ｖ₁以下に抑制され、当該摩擦
面で発生する発熱量が大幅に低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、広幅長尺の金属帯板
を複数条にスリットしてなる多条帯板の巻取時に各スリ
ット帯板にテンションを付加するテンションロール装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】図６
はこの種広幅長尺金属帯板を複数条にスリットするいわ
ゆるスリッターラインの概略構成を示す図である。図に
おいて、１は例えば板厚０．５ｍｍ程度の冷間圧延鋼板
（ＳＰＣＣ）からなる帯状板、２はこの帯状板１が巻回
されたアンコイラー、３はアンコイラー２から帯状板１
を引き出す駆動ローラ、４は刃が自ら回転駆動されるい
わゆるドライブカット方式のスリッター、５は巻き取り
操作時に帯状板１にテンションを付加するためのテンシ
ョンロール、６は帯状板１の切断を行うシャー、７はス
リットされた帯状板であるスリット帯板１ａを一括して
同軸のドラムに巻き取るリコイラー、８はスリッター４
とテンションロール５との間に設けられたルーパーであ
る。

【０００３】次に動作、即ち、帯状板１をスリットして
リコイラー７に巻き取る一連の動作について説明する。
アンコイラー２に巻回された例えば１０００ｍｍ程度の
広幅帯状板１は駆動ローラ３により所定の速度で引き出
される。なお、この速度は後工程のスリッター４の速度
に合わせてある。そして、ドライブカット動作に支障を
来さないよう、図に示すようにスリッター４の手前に一
定のループを確保している。

【０００４】スリッター４でスリットされ、例えば１０
０ｍｍ幅の１０条のスリット帯板１ａとなった帯状板
は、ルーパー８を経てテンションロール５により一定の
テンションが付加されリコイラー７に巻き取られる。

【０００５】ところで、テンションロール５は、前述し
た通り、帯状板１にテンションを付加するためのもので
あるが、同様の目的のためのテンションパッド方式が帯
状板１の表面にすり傷を発生させる欠点を有するもので
あるのに対し、このテンションロール方式は帯状板１と
の接触面で滑りを起こさせないので上記欠点が解消され
る。

【０００６】しかるに、このテンションロール方式も、
スリット帯板毎にテンションを付加する分割型のものと
すると種々の問題点が存在する。即ち、例えば特開昭５
１−２２６５５号公報に開示されたテンションロール
は、主軸の外周にベアリングを介して複数個のブレーキ
リングを並設し、更に、各ブレーキリング間に主軸と連
結されたブレーキライニングを設け、軸方向両端から加
圧してブレーキリングとブレーキライニングとを圧接し
てその面圧によりブレーキ力を発生させるものである。

【０００７】各ブレーキリングに均等なブレーキ力が発
生する利点があるが、ブレーキリングないしベアリング
等その関連部品を含めた構造が複雑で高価となる欠点が
ある。

【０００８】これに対し、例えば特開平２−７０３２０
号公報に開示されたテンションロールは、主軸の外周に
ゴム筒の空気室を介してブレーキライニング材を取付
け、更にこのライニング材の外周に複数個のリング部材
を並設したもので、上記空気室に圧縮空気を供給するこ
とでライニング材を径方向からリング部材に押し当て、
その面圧によりブレーキ力を発生させるものである。

【０００９】個々のベアリングが不要となり、また軸方
向両端からの加圧機構が不要となる点、前掲公知文献の
テンションロールに比較して構造が簡単安価となる利点
があるが、反面、ゴム筒の空気室が機械強度上弱点とな
り、かつ、テンションロールとしての動作時は主軸の回
転を停止するものであるので、ブレーキ力の発生源であ
る、上記したリング部材とライニング材との押圧面にお
ける摩擦力による発熱量が大きく、その近傍部材の劣化
や特性変化が著しく、テンションロールとしての耐久性
信頼性が低下する。前者公知文献のものと異なり、上記
発熱面が径方向の放熱経路を有しない円筒面であること
を考慮すると、上記した発熱に伴う問題点は極めて深刻
なものと言わざるを得ない。

【００１０】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、簡単な構造でしかも発熱をほと
んど生じることがなく、信頼性の高いテンションロール
装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用】請求項１に係
るテンションロール装置は、多条帯板の表裏両側にそれ
ぞれ巻取方向と直角で互いに平行に配設された一対の主
軸、上記各主軸の外周にその軸方向に沿って複数個並設
されたリング、これら各リングの内周に一体に形成され
たブレーキライニングからなる内周部材、上記各リング
の外周に一体に形成され、上記多条帯板との間の摩擦係
数が上記主軸の外周と上記内周部材との間の摩擦係数よ
り大きい外周部材、上記両主軸により上記多条帯板を所
定の圧力で挟持押圧するよう上記両主軸間に荷重を付加
する加圧機構、および上記両主軸を、その速度が上記多
条帯板の巻取速度より所定の速度低くなるよう回転駆動
する回転駆動機構を備えたものである。

【００１２】この場合、テンションを発生させるため
の、主軸の外周と内周部材との摩擦面における両者の相
対速度が、巻取速度の大きさに関係なく上記所定の速度
以下に抑制されるので、当該摩擦面で発生する発熱量が
低減する。

【００１３】また、請求項２に係るテンションロール装
置は、回転駆動機構により両主軸を回転駆動する速度
を、多条帯板の巻取速度Ｖが所定の第１の設定速度Ｖ₁
より高いときは（Ｖ−Ｖ₁）、上記巻取速度Ｖが上記設
定速度Ｖ₁以下のときは上記巻取速度と逆向きの所定の
第２の設定速度Ｖ₂としたものである。

【００１４】巻取動作の開始前、開始直後や終了直前、
終了後の過渡時には、巻取速度は零または低速度レベル
となるが、ここではその過渡時に、回転駆動機構は主軸
を巻取方向と逆向きの方向に回転させるので、このよう
な場合にもスリット帯板に緩みが発生せず安定した巻取
動作が維持される。

【００１５】また、請求項３に係るテンションロール装
置は、多条帯板と外周部材との間の摩擦係数を、主軸の
外周と内周部材との間の摩擦係数の１．５倍以上に設定
したもので、多条帯板と外周部材との接触面では滑りが
発生せず、主軸の外周と内周部材との接触面だけで摩擦
を伴う滑りが発生するというテンションロールとしての
両接触面の機能分担が確実に実現する。

【００１６】また、請求項４に係るテンションロール装
置は、隣接するリングの間にライナーを挿入して上記隣
接するリング間の周方向における機械的干渉を抑制する
ようにしたもので、各リングの回転動作が、当該リング
位置のスリット帯板の動きにより忠実なものとなり、多
条帯板のテンションロールとして動作が円滑となる。

【００１７】

【実施例】図１はこの発明の一実施例によるテンション
ロール装置の全体構成を示す図である。なお、同図では
その一部を断面で示すとともに、一部については理解を
容易とするため図示を簡略化模式化したものとしてい
る。図１はスリット帯板１ａ（同図では一点鎖線で示
す）の進退方向から見たもので、図において、１０、１
１は主軸で、いずれもその両端部が軸受１２、１３によ
り回転自在に支持されている。この内、主軸１０を支持
する軸受１２は基台１４に取付け固定されており、主軸
１１を支持する軸受１３は昇降可能（昇降機構は図示せ
ず）に基台１４に取付けられている。そして、軸受１３
は加圧機構としての油圧シリンダ１５に連結され、後述
するように、スリット帯板１ａを両主軸１０、１１間で
挟持押圧可能な構造となっている。

【００１８】１６は両主軸１０、１１の外周に、ほぼ帯
板のスリット幅に対応して複数個並設されたリング部品
で、径方向中心に位置するリング１７と、このリング１
７の内周に一体に形成された内周部材１８と、リング１
７の外周に一体に形成された外周部材１９とから構成さ
れるが、その詳細は図２、図３に基づき後述する。

【００１９】２０は回転駆動機構としてのＤＣモータ、
２１はＤＣモータ２０の回転軸に連結されたギアー機
構、２２はギアー機構２１の両回転軸の回転を両主軸１
０、１１に伝達するユニバーサルジョイントである。

【００２０】図２は両主軸１０、１１およびそれぞれの
外周に設けられた上下一対のリング部品１６をそれらの
軸方向から見た拡大図、図３は図２のＸ−Ｘ線で切断し
て見た断面図である。

【００２１】両図において、中央のリング１７は鉄材か
らなり、リング部品１６のコアとしてのその機械的強度
を保持する。また、内周部材１８はブレーキライニング
材からなり、これが主軸１０、１１の外周と摺動しその
摩擦力で目的のテンションを発生させる訳である。外周
部材１９はその外周面でスリット帯板１ａを直接挟持押
圧するもので、その接触面では滑りが発生しないようス
リット帯板１ａとの間の摩擦係数が主軸１０、１１の外
周と内周部材１８との間の摩擦係数より大きくなるよう
その材質が選定される。即ち、ここでは外周部材１９と
してウレタン材を採用しており、上記摩擦係数の比率が
１．５倍以上となり、滑りは必ず内周部材１８側で発生
することになる。

【００２２】更に、このウレタン材として硬度６５程度
のものを採用している。この結果、各スリット帯板の板
厚に多少のバラツキが存在しても、外周部材１９が上記
バラツキを吸収する。従って、主軸１０、１１の外周と
内周部材１８との間の押圧力が各リング部品１６の間で
均等になり、発生するテンションも均一となる訳であ
る。

【００２３】２３は隣接するリング１７間に挿入された
ライナーで、油含浸処理を施したナイロン材からなり、
これが介在することで、隣接するリング部品１６間の周
方向（回転方向）における機械的干渉をほとんどなくす
ことができる。

【００２４】図４はＤＣモータ２０の制御系統図であ
る。図において、２４はデフレクタロール２５の回転か
らスリット帯板１ａの巻取速度Ｖを検出する速度検出
器、２６は検出された巻取速度ＶからＤＣモータ２０の
速度指令Ｖ^*を演算する速度指令演算器で、Ｖ₁、Ｖ₂は
この演算で必要となる設定速度であるが、詳しくは後述
する。２７はＤＣモータ２０の出力速度を検出する速度
検出器、２８は速度検出器２７からの出力と速度指令Ｖ
^*との偏差を演算する減算器、２９は減算器２８からの
信号に基づきＤＣモータ２０への直流可変電圧を制御す
る電圧制御装置で、具体的には直流出力電圧をその極性
切換も含めて連続的に制御可能な静止レオナード装置等
を使用する。

【００２５】次に動作について説明する。図１におい
て、今、仮にＤＣモータ２０を駆動せずこれを完全な従
動状態とし、油圧シリンダ１５を加圧操作して両主軸１
０、１１のリング部品１６でスリット帯板１ａを挟持押
圧すると、巻取速度Ｖに応じて両主軸１０、１１は従動
回転する。即ち、両主軸１０、１１には何らブレーキ力
が作用していないので、スリット帯板１ａとリング部品
１６の外周部材１９との間の接触面で滑りが生じないの
は勿論のこと、主軸１０、１１の外周とリング部品１６
の内周部材１８との間の接触面でも滑りは発生しない。
従って、この状態では、スリット帯板１ａには何らテン
ションは発生しない。

【００２６】速度制御の詳細は後述するが、ここで、Ｄ
Ｃモータ２０に通電して上記で従動している速度よりも
遅い速度となるよう駆動する、換言すると両主軸１０、
１１にブレーキ力を付加すると、上記速度差を吸収する
ため主軸１０、１１の外周と内周部材１８との間の接触
面で滑りが発生する。そして、油圧シリンダ１５の加圧
力に比例する当該接触面の押圧力および同面の摩擦係数
により決まるテンションが発生する。もっとも、実際に
スリット帯板１ａに働くテンションの大きさを求めるに
は、更にリング部品１６の内外径比による換算が必要で
ある。

【００２７】次にＤＣモータ２０の速度制御の詳細につ
いて説明する。ここでは、図４の速度検出器２４で検出
されたスリット帯板１ａの巻取速度Ｖが図５に示すよう
に変化したとする。なお、本願明細書においては、特に
ことわらない限り、速度ないし速度指令はすべてスリッ
ト帯板１ａの巻取基準、従って、リング部品１６の外径
を基準として算出した値とする。

【００２８】図４の速度指令演算器２６は検出された巻
取速度Ｖを入力し、この巻取速度Ｖが第１の設定速度Ｖ
₁（Ｖ₁としては５〜１０ｍ／ｍｉｎ程度に設定する）以
下のときは、巻取方向と逆向きの第２の設定速度Ｖ
₂（Ｖ₂としては１ｍ／ｍｉｎ程度に設定する）を速度指
令Ｖ^*として出力する。図５で示すと、時刻ｔ２までお
よび時刻ｔ３以降の範囲に対応する。

【００２９】このようにＤＣモータ２０、従って主軸１
０、１１を逆向きに回転させる理由は、スリット帯板１
ａに常に緩みを発生させないようにするため、および巻
取速度ＶがＶ₁より大きくなる領域との制御の切り替わ
りを円滑にするためである。特に、スリット帯板１ａに
一旦緩みが発生すると、その後テンションが付加され急
伸して緩みがなくなる過渡時にスリット帯板１ａが振動
し、その表面に傷が発生して製品不良となる可能性があ
るが、上記したように、わずかの逆向回転を与えること
で、これらの弊害が未然に防止される。

【００３０】次に、巻取速度Ｖが第１の設定速度Ｖ₁よ
り大きいとき、図５では時刻ｔ２からｔ３の間で巻取操
業のほとんどの時間帯がこの範囲に該当するが、この場
合には速度指令演算器２６は下式で算出される速度指令
Ｖ^*を出力する。 Ｖ^*＝Ｖ−Ｖ₁

【００３１】即ち、巻取速度Ｖと一定の速度差（Ｖ₁）
をもたせてＤＣモータ２０を回転駆動する。従って、巻
取速度Ｖの最高値は、通例、１５０〜２００ｍ／ｍｉｎ
程度であるが、この発明のテンションロール装置にあっ
ては、この巻取速度Ｖが非常に大きくなっても、テンシ
ョン発生源でありかつ発熱源となる主軸１０、１１の外
周と内周部材１８との接触面における両者の相対速度が
Ｖ₁の一定値に保たれる結果、発熱量は従来に比較して
極めて低い値に抑制される訳である。換言すると、従
来、上記接触面でそのすべてが熱に変換されていた機械
的エネルギーがこの発明では、そのエネルギーの大部分
が、ＤＣモータ２０を介して電気系統に吸収される訳で
ある。

【００３２】なお、テンション発生源である上記接触面
において発生する摩擦力は、当該接触面での摩擦係数に
比例するもので、この摩擦係数は動摩擦である限り、即
ち静摩擦でない限り、上記相対速度の値にはほとんど左
右されないので、主軸を静止させる従来の場合と比較し
発生する摩擦力の大きさに変化はない。

【００３３】もっとも、上記相対速度が時々刻々大幅に
変化すると、その時間的変化が、発生する摩擦力を不安
定なものとする。この点、この発明では、上記相対速度
が一定に保たれるので、発生する摩擦力、従って、スリ
ット帯板１ａに付加されるテンションが安定した一定値
に保たれることになる。

【００３４】以上の理由からは、第１の設定速度Ｖ₁は
小さい程良いが、制御誤差や制御系の制御応答等を考慮
して５〜１０ｍ／ｍｉｎ（既述）程度の範囲で設定する
のが適当である。

【００３５】なお、上記実施例では、回転駆動機構をＤ
Ｃモータ２０およびこのＤＣモータを回転制御する静止
レオナードからなる電圧制御装置２９により構成するよ
うにしたが、例えば誘導電動機を使用してインバータに
より速度制御する方式等他の方式のものとしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係るテンショ
ンロール装置においては、テンションを発生させるため
の、主軸の外周と内周部材との摩擦面における両者の相
対速度が、巻取速度の大きさに関係なく所定の速度以下
に抑制されるので、当該摩擦面で発生する発熱量が低減
する。

【００３７】また、請求項２に係るテンションロール装
置においては、更に、巻取操業時には上記摩擦面の相対
速度が一定となるので、発生テンションが定定化すると
ともに、巻取作業開始、終了前後の過渡時に多条帯板に
緩みが発生せず、従って、緩み発生に伴う傷発生等の製
品不良もなくなる。

【００３８】また、請求項３に係るテンションロール装
置においては、多条帯板と外周部材との間の摩擦係数
を、主軸の外周と内周部材との間の摩擦係数の１．５倍
以上に設定したので、多条帯板と外周部材との接触面で
は滑りが発生せず、主軸の外周と内周部材との接触面だ
けで摩擦を伴う滑りが発生するというテンションロール
としての両接触面の機能分担が確実に実現する。

【００３９】また、請求項４に係るテンションロール装
置においては、隣接するリングの間にライナーを挿入し
て上記隣接するリング間の周方向における機械的干渉を
抑制するようにしたので、各リングの回転動作が、当該
リング位置のスリット帯板の動きにより忠実なものとな
り、多条帯板のテンションロールとして動作が円滑とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例によるテンションロール
装置の全体構成を示す図である。

【図２】 両主軸１０、１１およびそれぞれの外周に設
けられた上下一対のリング部品１６を示す図である。

【図３】 図２のＸ−Ｘ線で切断して見た断面図であ
る。

【図４】 図１のＤＣモータ２０の制御系統図である。

【図５】 ＤＣモータ２０の速度制御動作を説明するた
めのタイミングチャートである。

【図６】 従来のテンションロール装置を使用したスリ
ッターラインの概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 帯状板、１ａ スリット帯板、１０，１１ 主軸、
１２，１３ 軸受、１５ 油圧シリンダ、１６ リング
部品、１７ リング、１８ 内周部材、１９ 外周部
材、２０ ＤＣモータ、２３ ライナー、２４ 速度検
出器、２６ 速度指令演算器、２９ 電圧制御装置、Ｖ
巻取速度、Ｖ^* 速度指令、Ｖ₁ 第１の設定速度、Ｖ
₂ 第２の設定速度。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定幅の帯状板を複数条にスリットして
   なる多条帯板の巻取時に上記各スリット帯板にテンショ
   ンを付加するテンションロール装置において、 上記多条帯板の表裏両側にそれぞれ巻取方向と直角で互
   いに平行に配設された一対の主軸、上記各主軸の外周に
   その軸方向に沿って複数個並設されたリング、これら各
   リングの内周に一体に形成されたブレーキライニングか
   らなる内周部材、上記各リングの外周に一体に形成さ
   れ、上記多条帯板との間の摩擦係数が上記主軸の外周と
   上記内周部材との間の摩擦係数より大きい外周部材、上
   記両主軸により上記多条帯板を所定の圧力で挟持押圧す
   るよう上記両主軸間に荷重を付加する加圧機構、および
   上記両主軸を、その速度が上記多条帯板の巻取速度より
   所定の速度低くなるよう回転駆動する回転駆動機構を備
   えたことを特徴とするテンションロール装置。
2. 【請求項２】 回転駆動機構により両主軸を回転駆動す
   る速度を、多条帯板の巻取速度Ｖが所定の第１の設定速
   度Ｖ₁より高いときは（Ｖ−Ｖ₁）、上記巻取速度Ｖが上
   記設定速度Ｖ₁以下のときは上記巻取速度と逆向きの所
   定の第２の設定速度Ｖ₂としたことを特徴とする請求項
   １記載のテンションロール装置。
3. 【請求項３】 多条帯板と外周部材との間の摩擦係数
   を、主軸の外周と内周部材との間の摩擦係数の１．５倍
   以上に設定したことを特徴とする請求項１または２記載
   のテンションロール装置。
4. 【請求項４】 隣接するリングの間にライナーを挿入し
   て上記隣接するリング間の周方向における機械的干渉を
   抑制するようにしたことを特徴とする請求項１ないし３
   のいずれかに記載のテンションロール装置。