JPH10170363A

JPH10170363A - 帯状材の張力検出装置、及びそれを用いた設備

Info

Publication number: JPH10170363A
Application number: JP32657796A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Morii; 茂樹森井; Junji Inoue; 淳司井上; Koichi Tokiyasu; 孝一時安; Akira Sako; 彰佐古
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】帯状材に非接触で振動を発生させ、その振動
を解析することにより帯状材にかかる張力を検出する。【解決手段】走行移動されるストリップ３の面に近接
させ、かつ当該ストリップ３の幅方向に沿って複数の電
磁石４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃを配置して、これらの電磁
石４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃにより前記ストリップ３を吸
引し、かつ解放することにより前記ストリップ３に振動
を与え、この振動の振幅を変位センサ６ａ〜６ｃにより
検出し、検出した振動を分析することにより前記ストリ
ップ３にかかる張力を求めるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯状材の張力を検
出する装置及びそれを用いた設備に関し、帯鋼、紙、フ
ィルム等の張力検出に適用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】帯状材をローラに巻き掛けて走行移動さ
せる場合、帯状材にかかる張力が適正でないと帯状材に
欠陥が生じてしまう。例えば、帯状材にかかる張力が大
きすぎると帯状材に裂け目が生じたり、更には破断した
りし、また帯状材にかかる張力が小さすぎると帯状材が
たるんで重なり部ができたりしてしまうことがある。

【０００３】そこで、従来より帯状材の張力を検出して
帯状材にかかる張力を調整することが行なわれている。
従来、帯状材にかかる張力の検出は、帯状材が巻きがけ
られるロール（圧延設備であればブライドルロール等）
にロードセルを組み込んでおき、このロードセルにかか
る荷重により検出する方法、帯状材にルーパーロールを
接触させて、このルーパーロールにかかる反力により測
定する方法などにより行っていた。

【０００４】しかし、ロードセルによる検出では、ロー
ドセルを組み込んであるロール位置での検出しかでき
ず、任意の個所での張力検出はできなかった。ルーパー
ロールを用いたものでは、精度があまりよくなかった。
また、いずれのものにおいても帯状材の幅方向の張力分
布については測定できなかった。めっき鋼板や浸漬めっ
きをした後の鋼板等については、張力検出をこれらに非
接触で行なわなければならないという問題もあった。さ
らに、鋼板等の製造設備においては、張力の適、不適を
製品に反映させるためにはできるだけ高速で張力が検出
されることが必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の帯状
材の張力検出における上記のような問題点に鑑み、帯状
材にかかる張力を容易かつ正確に検出できるようにする
ことを目的としてなされたものである。また、本発明
は、帯状材の幅方向の張力分布をも検出できるようにす
ることを目的とする。さらに、張力の検出を非接触で、
しかも高速で行なえるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明に係る張力検出装置は、帯状材の面に対向させて設け
られ、当該帯状材に振動を与える加振手段と、当該帯状
材の変位を検出する変位検出手段と、前記変位検出手段
による検出結果より張力を算出する演算手段とからなる
ことを特徴とする。この構成の装置において、帯状材に
は前記加振手段により非接触で振動が与えられる。この
振動の変位が変位検出手段により検出され、この検出手
段による検出結果に基づき演算手段で振動の解析がなさ
れ、振動に対応した張力が求められる。

【０００７】本発明に係る張力検出装置は、上記加振手
段が電磁石であることを特徴とする。この張力検出装置
は、加振手段が電磁石であるので、帯状材が磁性材料製
である場合には、磁力により吸引し、解放することによ
り帯状材に非接触で振動を与えることができる。

【０００８】本発明に係る張力検出装置は、前記変位検
出手段による検出箇所が前記帯状材の幅方向に複数ある
ことを特徴とする。この張力検出装置では、帯状材の変
位を検出する箇所が帯状材の幅方向に複数あるので、帯
状材の幅方向に沿った張力分布を検出することができ
る。尚、変位検出手段としては、レーザによる変位検出
器、渦電流による変位検出器などが採用される。

【０００９】本発明に係る張力検出装置は、前記変位検
出手段からの検出結果に基づいて前記電磁石への電流を
制御することを特徴とするものである。帯状材と電磁石
との間隔は帯状材の幅方向に一定ではないので、変位検
出手段により間隔を検出し、各箇所の間隔に応じて磁力
の大きさを変えることにより帯状材に最適の振動を与え
ることができる。

【００１０】本発明に係る張力検出装置は、前記加振手
段が流体圧であることを特徴とする。この張力検出装置
では、帯状材が紙、フィルム等非磁性のものであっても
非接触で帯状材に振動を与えることができる。

【００１１】本発明は、走行移動される磁性材製帯状材
の面に近接させ、かつ当該帯状材の幅方向に沿って複数
の電磁石を配置し、これらの電磁石により前記帯状材を
吸引し、かつ解放することにより前記帯状材に振動を与
えるようにし、前記帯状材に与えられた振動の振幅を変
位検出器により検出し、前記変位検出器で検出した振動
の周波数分析をすることにより前記帯状材にかかる張力
を求める演算手段とを備えたことを特徴とする帯状材の
張力検出装置である。

【００１２】更に、本発明は、上記帯状材の張力検出装
置を、帯鋼の走行ラインの途中に設け、当該張力検出装
置により求めた張力に基づいて前記帯鋼にかかる張力を
調整するようにしたことを特徴とする帯鋼生産設備であ
る。この帯鋼生産設備では、帯鋼にかかる張力を適正に
保つことができることから、帯鋼に欠陥が生ずるのを防
ぐことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１（Ａ）（Ｂ）には本発明の実施の一形
態に係る帯状材の張力検出装置の正面図、側面図を示
し、図２にはそのブロック図を示す。この実施の形態
は、帯状材であるストリップの走行ラインに適用したも
のである。

【００１４】ロール１、２はストリップ３が接触され、
または巻き掛けられるもので、これらのロール１、２間
において、走行移動されるストリップ３の面に対向させ
て加振手段として電磁石４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、５
ｂ、５ｃが設置される。電磁石４ａ〜４ｃ及び５ａ〜５
ｃは、ストリップ３の走行方向に直交する方向に沿って
３個ずつ二列配置される。電磁石４ａ〜４ｃと５ａ〜５
ｃとの間には、変位検出手段として変位センサ６ａ、６
ｂ、６ｃが配置される。各変位センサ６ａ、６ｂ、６ｃ
はＡ／Ｄ変換器７に接続され、Ａ／Ｄ変換器７は周波数
分析器８に接続され、周波数分析器８は張力演算器９に
接続されている。また、Ａ／Ｄ変換器７は電磁石電流制
御器１０に接続され、電磁石電流制御器１０は駆動電源
１１に接続され、駆動電源１１は前記電磁石４ａ〜４
ｃ、５ａ〜５ｃに接続し、電流を供給するようになって
いる。尚、上記の構成要素からなる装置はユニット化さ
れ、必要に応じて可搬式とすることもできる。その場
合、ロール１、２は装置の一部として組み込んでおいて
もよいし、ライン中のロールをそのまま利用するように
してもよい。

【００１５】上記構成の張力検出装置によりストリップ
３の張力を測定するには、先ずすべての電磁石４ａ〜４
ｃ、５ａ〜５ｃに電流を供給し、磁力を発生させ、その
磁力によりストリップ３を電磁石４ａ〜４ｃ、５ａ〜５
ｃ側に引きつける。この後、電磁石４ａ〜４ｃ、５ａ〜
５ｃへの電流の供給を遮断する。電流の遮断によって磁
力が消滅することからストリップ３は解放され、図１
（Ｂ）中破線で示すように振動する。この振動による変
位が各変位センサ６ａ、６ｂ、６ｃで検出され、検出結
果である変位がＡ／Ｄ変換器７に入力され、ここでＡ／
Ｄ変換された後、周波数分析器８に入力され、周波数分
析されたデータは張力演算器９に入力され、張力が演算
される。この場合、各変位センサ６ａ、６ｂ、６ｃ位置
に対応した張力、即ちストリップ３の幅方向に沿う張力
分布を知ることができる。

【００１６】ストリップ３の幅をＷ、板厚をｔ、ロール
スパンをＬ、ストリップ３の一次固有振動数をｆ₁、ス
トリップ３の密度をρとすると、ストリップ３にかかっ
ている張力Ｔは次式により演算される。

【数１】Ｔ＝（Ｗ×ｔ）（２×Ｌ×ｆ₁）²・ρ

【００１７】一方、Ａ／Ｄ変換器７による結果は電磁石
電流制御器１０にも入力され、ここで、電磁石４ａ〜４
ｃ、５ａ〜５ｃとストリップ３との間隔の大きさに応じ
た駆動電流が求められ、電流値が駆動電源１１に指令さ
れる。駆動電源１１は駆動電流値に基づいて各電磁石４
ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃに電流を供給する。つまり、電磁
石４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃとの間隔が一定ではないスト
リップ３に適正な振動を発生させるべく制御がなされる
のである。

【００１８】図３、図４には他の実施の形態に係るスト
リップの張力検出装置を示す。この実施の形態は、スト
リップ３の面に対向させ、かつストリップ３の幅方向に
並べて二つの電磁石４ａ、４ｂを配置し、これらの電磁
石４ａ、４ｂを挟むように変位センサ６ａ、６ｂ、６ｃ
を配置したものである。変位センサ６ａ、６ｂ、６ｃと
しては、例えばレーザ式の変位センサなどが使われる。
前記変位センサ６ａ、６ｂ、６ｃはＡ／Ｄ変換器７に接
続し、Ａ／Ｄ変換器７は演算手段としてのパソコン１２
に接続される。前記電磁石４ａ、４ｂは電磁石用駆動電
源１１からの電流の駆動により励磁されるようになって
おり、この電磁石用駆動電源１１にはファンクションジ
ェネレータ１３が備えられている。

【００１９】従って、この実施の形態でストリップ３の
張力を測定するには、先ず電磁石４ａ、４ｂに電流を供
給し、磁力を発生させ、その磁力によりストリップ３を
電磁石４ａ、４ｂ側に引きつける。この後、電磁石４
ａ、４ｂへの電流の供給を遮断する。電流の遮断によっ
て磁力が消滅することからストッリップ３は解放され、
図３（Ｂ）中破線で示すように振動する。この振動によ
る変位ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃が各変位センサ６ａ、６ｂ、６
ｃで検出され、検出結果である変位がＡ／Ｄ変換器７に
入力され、Ａ／Ｄ変換された後の検出結果ｘがパソコン
１２に入力され、ＭＥＭ法により周波数分析がなされ、
張力が演算される。

【００２０】図５（ａ）に示すように電磁石４ａ、４ｂ
に磁力を発生させるための電流Ｉ₁、Ｉ₂は、一定の時
間間隔（ここでは、０．５秒毎）で電磁石４ａ、４ｂに
印加される。図５（ｂ）には変位センサ６ａ、６ｂ、６
ｃで検出されるストリップ３の変位（振動）を示す。デ
ータのサンプリングは、ファンクションジェネレータ１
３からのトリガー信号が出たときになされる。図５
（ｃ）にはデータサンプリングのタイミングを示す。図
５（ｄ）には張力演算のタイミングを示す。この図に示
すように、本例では、０．５秒毎に張力が算出されるの
である。そして、この算出された張力値が不適切であれ
ば、ロールの速度を調整すること等により、張力を適正
すべく対応されるのである。

【００２１】図６、図７には他の実施の形態に係る張力
検出装置の斜視概略図、ブロック図を示す。この実施の
形態もストリップの走行ラインに適用したものである。

【００２２】走行するストリップ３の上側の面に対向す
るように噴出ノズル１４がストリップ３の幅方向に平行
に設置される。噴出ノズル１４は三つの部屋１４ａ、１
４ｂ、１４ｃに分けられている。各部屋１４ａ、１４
ｂ、１４ｃには圧力流体(圧縮空気など)の供給管１５
ａ、１５ｂ、１５ｃが接続され、各供給管１５ａ、１５
ｂ、１５ｃは図示されていない圧力流体供給源に接続さ
れている。各供給管１５ａ、１５ｂ、１５ｃには圧力調
整弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃが設けられており、これら
は圧力制御器１７からの指令により制御されるようにな
っている。

【００２３】一方、ストリップ３における反対側の面に
対向して三つの変位センサ６ａ、６ｂ、６ｃが設けられ
ており、各変位センサ６ａ、６ｂ、６ｃはＡ／Ｄ変換器
７に接続され、Ａ／Ｄ変換器７は周波数分析器８に接続
され、周波数分析器８は張力演算器９に接続されてい
る。Ａ／Ｄ変換器７の結果は前記圧力制御器１７にも入
力されるようになっている。

【００２４】上記構成の張力検出装置によりストリップ
３の張力を測定するには、噴出ノズル１４の三つの部屋
１４ａ、１４ｂ、１４ｃに圧力流体を供給し、各部屋１
４ａ、１４ｂ、１４ｃよりストリップ３の表面に圧力流
体を吹きつける。圧力流体の吹きつけは一定の時間間隔
をおいてなされる。圧力流体が吹きつけられることによ
り、ストリップ３は振動する。この振動による変位が各
変位センサ６ａ、６ｂ、６ｃで検出され、検出結果であ
る変位がＡ／Ｄ変換器７に入力され、ここでＡ／Ｄ変換
された後、周波数分析器８に入力され、周波数分析され
た後、張力演算器９に入力され、張力が演算される。張
力の演算は、先の実施の形態と同様に前掲の式に基づい
てなされる。

【００２５】一方、Ａ／Ｄ変換器７による結果は圧力制
御器１７にも入力され、ここで、変位検出センサ６ａ、
６ｂ、６ｃとの間隔の大きさに応じた圧力値が求めら
れ、その圧力値に基づいて圧力制御弁１６ａ、１６ｂ、
１６ｃが制御され、噴出ノズル１４ａ〜１４ｃから噴出
される流体の圧力が調整される。つまり、幅方向に沿う
検出センサ６ａ、６ｂ、６ｃとの間隔が一定でないスト
リップ３に適正な振動を発生させるべく制御がなされる
のである。

【００２６】図６、図７に示したような実施の形態は、
加振手段が電磁石ではないので、帯状材が非磁性体の場
合、例えば、紙、フィルムなどの走行ラインにおける張
力測定などにも適用できる。また、動力伝達手段として
使われているベルトなどの張力測定にも適用できる。

【００２７】次に、上述した張力検出装置を適用した設
備について説明する。図８には張力測定装置を適用した
冷延鋼板用連続焼鈍設備の概略を示す。この設備は、入
側設備としての鋼板３１を繰り出す第１、第２ペイオフ
リール３２、鋼板３１を切断するシャー３３、鋼板同士
を溶接するウェルダー３４、焼鈍に先立って鋼板３１を
洗浄する電解清浄部３５、鋼板３１を上下にループさせ
る入側ルーピングタワー３６と、加熱帯、均熱帯、
１次冷却帯、過時効処理帯、最終冷却帯からなる
炉体部３７と、出側設備としての、炉体部３７から出た
鋼板３１にループを作る出側ルーピングタワー３８、鋼
板３１の調質を行う調質圧延機３９、鋼板３１の両端を
トリミングするサイドトリマー４０、オイルを供給する
オイラー４１、鋼板３１を切断するシャー４２、鋼板３
１を巻き取りかつ鋼板３１に張力をかける第１、第２テ
ンションロール４３とからなっており、鋼板３１の張力
の測定は、入側ルーピングタワー３６、入側ルーピング
タワー３６から炉体部３７に至るローラ間、炉体部３７
から出側ルーピングタワー３８に至るローラ間、出側ル
ーピングタワー３８、出側ルーピングタワー３８から調
質圧延機３９に至るローラ間、調質圧延機３９からサイ
ドトリマ４０に至るローラ間などに設置されるが、図８
では出側ルーピングタワー３８に張力検出装置３０を設
けた様子を概略的に示す。尚、図中、張力検出装置を設
置し得るその他の箇所を矢印で示してある。

【００２８】この設備においては、各箇所での張力が張
力検出装置３０で測定され、測定結果に応じて、例えば
第１、第２テンションロール４３の速度を調整すること
により鋼板３１にかかる張力は調整される。また、張力
検出装置３０をユニット化して移動可能としてある場合
には、当該装置３０を所望の個所に移動してその個所の
張力を測定することができる。

【００２９】図９には張力検出装置をリコイニングライ
ンに適用した例を示す。リコイニングラインは、アンコ
イラー５１、センターリング装置５２、ピンチロール５
３、厚み計５４、シャー５５、サイドトリマー５６、溶
接機５７、レベラー５８、コイルプリンター及びインス
ペクションテーブル５９、オイラー６０、シャー６１、
センタリング装置６２、デフレクタロール６３、テンシ
ョンロール６４とからなり、張力測定装置は厚み計５４
とシャー５５との間、コイルプリンター及びインスペク
ションテーブル５９、オイラー６０とシャー６１との間
などに設けられる。図９ではコイルプリンター及びイン
スペクションテーブル５９に設けた様子を概略的に示
す。図中、その他の設置箇所を矢印で示してある。

【００３０】この設備においては、各箇所での張力が張
力検出装置３０で測定され、測定結果に応じて、例えば
テンションロール６４の速度を調整することにより鋼板
３１にかかる張力は調整される。

【００３１】図１０には、張力検出装置を、小径ワーク
ロールを採用したテンションレベラーに適用した例を示
す。テンションレベラーは、入側ロール７１、伸張レベ
ラー７２、アンチキャバリングユニット７３、アンチカ
ーリングユニット７４、出側ロール７５とからなってお
り、張力検出装置３０は、アンチカーリングユニット７
４と出側ロール７５との間に設けられる。この設備にお
いては、張力検出装置３０の測定結果に応じて、図示さ
れていない巻取装置などの速度を調整することにより鋼
板３１にかかる張力は調整される。

【００３２】本発明は上記以外にも、紙の製造設備、フ
ィルムの製造設備など帯状材を製造するラインすべてに
適用できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る帯状材の張力検出装置によ
れば、帯状材の面に対向させて設けられ、当該帯状材に
振動を与える加振手段と、当該帯状材の変位を検出する
変位検出手段と、前記変位検出手段による検出結果より
張力を算出する演算手段とを備えてなるので、前記加振
手段により帯状材に非接触で振動を与え、その振動の変
位を変位検出手段により検出し、その検出結果を基に振
動を解析することにより張力を求めることができる。非
接触で帯状材に振動を与えるので、接触を嫌う材料、例
えばめっき鋼板等の張力測定も可能となる。また、張力
は、演算手段により自動的に求められるので、瞬時に張
力を知ることができる。

【００３４】本発明に係る帯状材の張力検出装置におい
て、加振手段として電磁石を採用した場合には、磁性材
料製の帯状材を磁力により吸引し、解放することにより
帯状材に非接触で振動を与えることができ、その張力を
検出することができる。

【００３５】本発明に係る帯状材の張力検出装置におい
て、検出手段を帯状材の幅方向に複数設けることによ
り、帯状材の幅方向に沿う張力の分布を知ることができ
る。

【００３６】本発明に係る帯状材の張力検出装置によれ
ば、変位検出手段からの検出結果に基づいて前記電磁石
への電流を制御するようにしたので、帯状材に最適の振
動を与えることができる。

【００３７】本発明に係る帯状材の張力検出装置におい
て、加振手段として流体圧を採用した場合には、帯状材
が紙、フィルム等非磁性のものであっても非接触で帯状
材に振動を与えることができ、張力を測定することがで
きる。

【００３８】本発明にかかる、帯状材の張力検出装置を
備えた帯状材の製造設備によれば、帯状材にかかる張力
を検出し、それを適正に保つことができ、それにより製
品である帯状材の欠陥を防止することができる。

【００３９】本発明にかかる、張力検出装置を備えた帯
鋼の製造設備によれば、帯鋼にかかる張力を検出し、そ
れを適正に保つことができ、それにより帯鋼に裂け目や
重なり部が発生するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は実施の一形態の正面図、（Ｂ）はその
側面図である。

【図２】実施の一形態のブロック図である。

【図３】（Ａ）は他の実施形態の正面図、（Ｂ）はその
側面図である。

【図４】図３に示した実施の形態のブロック図である。

【図５】電磁石への電流の印加タイミング等を示す線図
である。

【図６】他の実施の形態の概略斜視図である。

【図７】図６に示した装置のブロック図である。

【図８】張力検出装置を冷延鋼板連続焼鈍設備に組込ん
だ実施の形態の概略図である。

【図９】張力検出装置をリコイニングラインに組込んだ
実施の形態の概略図である。

【図１０】張力検出装置をテンションレベラに組込んだ
実施の形態の概略図である。

【符号の説明】

３ストリップ４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、５ｂ、５ｃ電磁石６ａ、６ｂ、６ｃ変位センサ７Ａ／Ｄ変換器８周波数分析器９張力演算器１０電磁力制御器１１駆動電源１２パソコン１３ファクションゼネレータ１４噴出ノズル１５ａ、１５ｂ、１５ｃ供給管１６ａ、１６ｂ、１６ｃ圧力調整弁１７圧力制御器３０張力検出装置３１鋼板

フロントページの続き (72)発明者佐古彰広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯状材の面に対向させて設けられ、当該
帯状材に振動を与える加振手段と、当該帯状材の変位を
検出する変位検出手段と、前記変位検出手段による検出
結果より張力を算出する演算手段とを備えたことを特徴
とする帯状材の張力検出装置。
【請求項２】前記加振手段が電磁石である請求項１に
記載の帯状材の張力検出装置。
【請求項３】前記変位検出手段による検出箇所が前記
帯状材の幅方向に複数ある請求項１、２に記載の帯状材
の張力検出装置。
【請求項４】前記変位検出手段からの検出結果に基づ
いて前記電磁石への電流を制御する請求項３に記載の帯
状材の張力検出装置。
【請求項５】前記加振手段が流体圧である請求項１に
記載の帯状材の張力検出装置。
【請求項６】走行移動される磁性材製帯状材の面に近
接させ、かつ当該帯状材の幅方向に沿って複数の電磁石
を配置して、これらの電磁石により前記帯状材を吸引
し、かつ解放することにより前記帯状材に振動を与える
ようにし、前記帯状材に与えられる振動の振幅を変位検
出手段により検出し、前記変位検出手段で検出した振動
を分析することにより前記帯状材にかかる張力を求める
演算手段とを備えたことを特徴とする帯状材の張力検出
装置。
【請求項７】請求項１から６のいずれかに記載の張力
検出装置を、帯鋼の走行ラインの途中に設け、当該張力
検出装置により求めた張力に基づいて前記帯鋼にかかる
張力を調整するようにしたことを特徴とする帯鋼生産設
備。