JPS5946692B2 - 材料の巻取方法および巻取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は材料をマンドレルに巻き取る方法およびその装
置に関し、マンドレルに材料を押し付けて巻き取る方法
において、１巻き目の材料への設定押付力より２巻き目
以後の材料への押付力を小さくするようにしたことを特
徴とする材料の巻取方法および巻取装置に関するもので
、巻取材料に対する押付力が必要以上に大きくならない
ようにして経済的巻取および機械の保護をはかるように
したもので、特に巻取材料の厚さが大きい場合に効果が
著しいものである。

一般に、ホットストリップミルの材料が近年大型化し、
２５７ｌｌＲ程度の厚物まで巻取機で巻き取る必要が生
じている。

この為にはダウンコイラーにおいて押えロールの押付力
を強力にする必要があるが、材料が１巻するまでと１巻
後とでは必要押付力は異なり、従来は大きい方の押付力
に基いて押付力を定めて巻き取つていた。ところで従来
は材料が比較的小さかつたので機械設備および押えロー
ル押付力もそれ程大きくないため問題はなかつたが、厚
物を巻く場合にはその必要押付力は材料板厚の２乗に比
例するので必要押付力を大きくする必要が生じてくる。
このため従来のものでは単に力の増大のみでなく押付シ
リンダー等の押付装置は常に材料をおさえるようにセッ
トするので、マンドレルおよび押付装置を強固にしなけ
ればならず不経済になる。本発明はこのようなことを解
決するもので、本発明の材料の巻取装置の一実施例を第
１図について説明すると、１はマンドレルであつてこの
マンドレル１の前方に設けられた上ピンチロール２、下
ピンチロール３の間を通つて材料７がマンドレル１に巻
き取られる。

材料７をピッチングする上ピンチロール２にはその回転
量を取り出すことによつて材料７の移動速度を検出する
速度発電機４が取り付けられている。

８は第１押えロールであつて第１フレーム１０に回転自
在に取り付けられており、その前力に位置してマンドレ
ル１の外面に沿う形状を有するエプロン９がさらに第１
フレーム１０に取り付けられている。

第１フレーム１０はピン３１により図示しない他のフレ
ームに枢着されており、またシリンダー１２のピストン
ロツド１１がピン１３で枢着されていて、マノドレル１
の方に押し付けられるようになつている。

１５は第１フレーム１０を巻取当初、第１押えロール８
とマンドレル１間に所定の隙間をもたせるためのアジヤ
ステイングロツドであつて、一端はピン１４によつて第
１フレーム１０に枢着されており、他端にはストツパ一
１６を有している。

ストツパ一１６はアーム１７の一端に固定されており、
アーム１７の中間はピン１８を中心に回動するようにな
つており、アーム１７の他端にはロツド２０がピン２１
で枢着されており、ロツド２０はアクチユエータ一１９
に結合されている。したがつて、アクチユエータ一１９
の動きによつてストッパ一１６の位置が変るようになつ
ている。図示しないアクチユエータ一駆動装置によりア
クチユエータ一１９を作動させ、アーム１７を回動して
アジヤステイングロツド１５のストツパ一１６を変位さ
せると、第１押えロール８とマンドレル１との間の隙間
を任意の大きさにすることができ、各種の厚板に隙間の
大きさを適合させることができるようになつている。一
方、前述したシリンダー１２には後述する圧力変化装置
２４より圧力流体が供給されていて、第１押えロール８
は常にマンドレル１の方に押されるようになつている。

上ピンチロール２と第１押えロール８との間において、
材料７が通る経路をはさんでフオトセル発信器５とフオ
トセル受光器６とが設けてあつて、材料７の先端７′の
通過を検知し、演算装置２２に信号を送るようになつて
いる。

演算装置２２にはさらに上ピンチロール２に取り付けて
ある速度発電機４より材料７の通過速度が入力さ法演算
装置２２では材料７の先端位置がエプロン９の部分を通
過する時期を算出するようになつている。

従つて、上記速度発電機４とフオトセル発信器５とフオ
トセル受光器６と演算装置２２とによつて材料７の先端
位置計測装置が構成されている。更に演算装置２２は演
算結果を指令装置２３に送り、指令装置２３は演算結果
を判断し、圧力変化装置２４（または後述する第２図の
切換装置２５）に指令を出すようになつている。又指◆
を受けた圧力変化装置２４は、それのアクチユエータ一
であるシリンダー１２に増減圧の指令を出すようになつ
ている。上述の圧力変化装置２４の詳細を第３図につい
て述べると、該圧力変化装置２４はポンプ３３側とポン
プ４０側の２つの圧力系列を有し、ポンプ３３側の力が
ポンプ４０側よりも圧力が高くなつているものとする。

ポンプ３３，４０はそれぞれモーター３２，３９で７駆
動され、アキユムレータ一３４，４１に蓄圧するように
なつている。

そしてアキユムレータ一３４，４１は、パイプ４２，４
３によつてソレノイドバルブ３５に結合されており、ソ
レノイドバルブ３５はソレノイド３６によつて切り換え
られ、パイプ４２，４３のうちの一方の圧力流体をパイ
プ４３′を経てシリンダー１２の作動切換用ソレノイド
バルブ３７に送るようになつている。作動切換用ソレノ
イドバルブ３７はパイプ４４，４４′によつてシリンダ
ー１２の両端に接続されており、ソレノイド３８によつ
て作動切換用ソレノイドバルブ３７を切り換えることに
より、シリンダー１２に対する圧力流体の給排が切り換
えられるようになつている。次に第２図は本発明の材料
の巻取装置の他の実施例を示すもので、これは第１図の
実施例と基本的に同様な構成であつて、マンドレル１、
第１押えロール８、エプロン９、第１フレーム１０、ピ
ン１３によつて第１フレーム１０に枢着されたピストン
ロツド１１、シリンダー１２を有し、第１フレーム１０
は図示しない他のフレームにピン３１で枢着されている
。

ストツパーアーム２７はピン２８を中心として回動でき
るようになつていて、一端は第１フレーム１０に接触で
きるようになつており、他端はアクチユエータ一である
シリンダー２６のピストンロツド３０にピン２９によつ
て枢着されている。

上記シリンダー２６と指令装置２３との間には、切換装
置２５が配設してあり、指令装置２３は演算装置２２の
演算結果を判断して上記切換装置２５に指令を出し、該
切換装置２５は指令を受けた後それのアクチユエータで
あるシリンダー２６を作動させストツパーアーム２７を
回動させるようになつている。上述の切換装置２５の詳
細を第４図について述べると、押えロール８のフレーム
１０の先端にはストツパーアーム２７の一端が接触する
ようになつており、ストツパーアーム２７は図示しない
フレームにピン２８によつて回転可能に取り付けられて
おり、他端にはシリンダー２６のピストンロツド３０が
枢着されている。

圧力系列はモーター４６によつて駆動されるポンプ４５
、アキユムレータ一４１、ソレノイドバルブ４８、ソレ
ノイド４９、パイプ５０，５『，５１等より成り、指令
装置２３よりの指令によつてソレノイド４９が作動し、
シリンダー２６に対する圧力流体の給排を切り換えるよ
うになつている。

一方、シリンダー１２側にはモーター５３で１駆動され
るポンプ５２、アキユムレータ一５４、パイプ５５、ソ
レノイド５７によつて切り換えられるソレノイドバルブ
５６、パイプ５８が接続されている。

上述のような構成の第２図の実施例によればストツパー
アーム２７等からなるストツパ一装置が第１図における
ストツパ一１６、アーム１７等の役割をも兼用できるた
め第１図の実施例に比し機構が簡素化できる。

尚第１図および第２図において、マンドレル１の周辺に
は、第１押えロール８のほかに、さらに第２押えロール
８′、第３押えロール８″（第１図参照）等があつて、
これらの押えロール８′，８″はいずれも第１押えロー
ル８と同様にフレームに回転自在に取り付けられており
、これらのフレームには第１フレーム１０と同様にアク
チユエータ一機構が取り付けられており、これらのアク
チユエータ一には図示しない圧力変化装置または切換装
置が設けられている。

次に第１図について材料が巻き取られる状態を説明する
と、材料７が上ピンチロール２を通過して第１押えロー
ル８とマンドレル１との間に突入して来る。

マンドレル１と第１押えロール８との間には一般に隙間
が設けらへ巻き取る材料７の板厚によつてその量は異な
る。その調整はアクチユエータ一１９を１駆動させるこ
とによりアーム１７をピン１８を中心に動かし、ストツ
パ一１６、アジヤステイングロツド１５、ピン１４を介
して第１フレーム１０をピン３１を中心に回動させ、こ
れによつて第１フレーム１０に枢支されている第１押え
ロール８を変位させて各板厚に対応する隙間を設定する
。突入して来た材料７の先端７′は第１押えロール８と
マンドレル１との間の隙間を通過し、エプロン９に案内
されながらマンドレル１の曲率近くに曲げられ、次の第
２押えロール８′に受けつがれ、これを連続することに
よつて材料７の先端７′はマンドレル１の外周で円形状
になり、１回りして第１押えロール８の所に来て材料７
の先端は、材料７の下に重なる状態になる。

この重なりの時、材料７はマンドレル１と第１押えロー
ル８とにはさまれ、第１押えロール８は常にシリンダー
１２によりマンドレル１の方に押されているため、図示
しない駆動モーターによて回転されているマンドレル１
の回転力を材料７に伝えるための摩擦力が発生し、材料
７をマンドレル１の回転力でマンドレル１に巻き付ける
。

これの連続によつて材料７はマンドレル１に多層状に巻
き取ら粍材料７はコイル状となる。このように材料がコ
イル状に巻き取られる際の力の作用は、材料７の先端７
′が材料７の下に重なる前と、重なつた後とでは異なつ
て来る。

まず先端７′が材料７の下に重なる前の状態を説明する
。材料７はピンチロール２，３の間を通過し、ここであ
る程度材料７は曲げられて第１押えロール８とマンドレ
ル１との間の隙間に進入して来る。

そして材料７の先端７′はエプロン９に当接して第５図
に示す材料巻き初めの状態になる。この状態で材料７を
曲げるのに必要な力のバランスは、ＲＭ＝ＲＲ＋ＲＡで
表わされる。

また第５図に示すような支点間距離とすると、材料７を
曲げるのに必要な力関係は、ＲＲ−１１＝了ｂ−Ｈ２・
σ， ・・・・・・式（１）この関係からラツパロー
ル側、すなわち第１押えロール８、エプロン９の必要押
付力がきまつて来る。ここで押えロール８、エプロン９
、これらを支持しているフレーム１０を総称して押付装
置と呼び、この押付装置は図示の実施例においては一体
構造のものを示したが、リンク等で結合してあるものに
してもよい。

材料７を曲げるには、ある力で押付装置をマンドレル１
側に押さえ付けることによつて材料７はマンドレル１に
沿つて曲げられる。

第５図中二点鎖線で示した材料の先端７′ａは、材料７
の先端７７が時経変化後のある時点の状態を示し、これ
より先は材料先端７′は第２押えロール８′に進行し、
第１押えロール８の押付装置におけると同様の材料曲げ
行程をくり返し、第３押えロール８″（第１図参照）へ
と進む。ここで材料７を曲げるに必要な力は、押付装置
にピン１３で枢着されているピストンロツド１１の他端
のシリンダー１２に、マンドレル１側に常に押し付ける
ように圧力を加えることによつて生じさせる。

この押付力が不足すると材料７の曲げが不能と成り、押
付装置はシリンダー１２側である後方に逃げて巻取り不
能となつてしまう。次に先端７′が材料７の下に重なつ
た後の状態を第６図について説明する。先端７′が材料
７の下に重なると先端７′の部分からは２重となり、シ
リンダー１２からの押付力で第１押えロール８とマンド
レル１間に生じている摩擦力によつて材料７はさらにマ
ンドレル１に巻き込まれてマンドレル１に沿つて円形に
なるので、材料７はエプロン９とは接触しなくなり、エ
プロン９は曲げ作用には関係しなくなる。

この状態における押付力は次の関係になる。

４−ー”一ー゛ 〜゛一一゛−″− 押付装置の必要押付力はＲ′Ｒにより決定されるので、
式（３）よりで表わされ、この必要押付力は材料の先端
７′が材料７の下に重なつてから以降は連続的に必要と
なる。

尚、第６図中Ｒ′Ｍはマンドレル１側の反力支点位置を
示す。一方、先端７′が材料７の下に重なる以前の必要
押付力は、式（１），（２）よりで表わされ、その合力
ＲＲ＋ＲＡが必要押付力である。

ここで先端７′が材料７に重なる前と重なつた後との力
関係を比較すると、押付装置の各部材の配列およびその
大きさにもよるが、一般的にはｔ１＋１３，４中（１〜
２）・ｔ１程度となるので、ＲＲキＲ′Ｒ
・・・・・・式（７）ＲＡ−一（１〜２）ＲＲ
・・・・・・式（８）となる。

これより明らかなように、先端７′が材料７の下に重な
る前と重なつた後では、必要押付力は一般には重なる前
の力がＲＡだけ大きくする必要がある。

ところで従来一般に使用されている巻取装置は第７図に
示すようにシリンダー１２に供給する圧力流体の系統に
は圧力変化装置が設けられておらず、またフレーム１０
に対しても押付力の切換装置が取り付けられておらず、
押えロール８の押付力は一般に先端７′が材料７の下に
重なる以前の大きい押付力を規準とし、これによつてシ
リンダー１２の押付力を決定して設定している。

この押付力では先端７′が材料７の下に重なつた２巻目
以降においては過大となるが、巻取に必要な押付力以上
であるので材料７をマンドレル１に巻くことは可能であ
るが、必要以上の過大な押付力を常時生じさせておくこ
とはエネルギーのロスであり、また過大な押付力は機械
系の故障につながるか、または機械系を必要以上に大き
くする必要があり不経済と成る欠点がある。本発明は以
上の欠点を除き、押付力を経済的にすると共に機械を保
護し、厚い材料も巻き取れるようにしたものである。

即ち、本発明の材料の巻取方法の一例を再び第１図につ
いて説明すると、まず材料７の先端７′が上ピンチロー
ル２を通過してフオトセル発信器５の箇所を通ると、こ
れによつてフオトセル受光器６は材料先端７′の通過を
検知し、その信号を演算装置２２に送る。

一力、上ピンチロール２に結合された速度発電機４によ
つて上ピンチロール２の回転量を知り、この信号を演算
装置２２に送る。

この信号を受けた演算装置２２では速度発電機４からの
信号によつて材料７の速度を演算し、またフオトセル受
光器６からの信号で材料先端７′の位置を知るのとフオ
トセル受光器６の位置から各押えロール８，８′，８″
の距離は機械配置上で決定されるので、材料７の速度よ
り材料先端７′の時間経過時における先端位置を演算す
る。いま材料７が第１押えロール８に達している間は、
先端７′をマンドレル１にそつて曲げるためにシリンダ
ー１２の力を大きくするため、材料先端７′が押付装置
を通過してしまうまで次の如き制御をする。

すなわち、第３図においてシリンダー１２を高圧回路に
接続するため、ソレノイドバルブ３５のソレノイド３６
を第３図に示す０Ｎの状態から０ＦＦにすることにより
、高圧のポンプ３３側の高圧の圧力流体はパイプ４２か
らソレノイドバルブ３５を通り、パイプ４３′を介して
シリンダー圧力切変用ソレノイドバルブ３７、パイプ４
４を経てシリンダー１２に供給される。

この時には第３図に示すようにソレノイド３８を０Ｎの
状態にしておく。材料先端７′が押えロール８、更には
エプロン９を通過するとソレノイドバルブ３５のソレノ
イド３６を０ＦＦにし、ポンプ４０側の低圧回路に切り
換えることによりシリンダー１２に供給される圧力流体
を低圧にして押付力を少くする。

この圧力切換の時期は、前述したように材料先端７′が
その押付装置を通過したことを演算装置２２によつて計
算し、これを基にして指令装置２３より電気信号でソレ
ノイド３６を０Ｎｓ０ＦＦし、結局第１図における圧力
変化装置２４を切り換えることになる。第２図に示す実
施例においては、演算装置２２で計算した結果から指令
装置２３より切換装置２５に指令し、シリンダー２６を
作動させてストツパーアーム２７がフレーム１０を押す
ことを解除する。

シリンダー１２には、材料先端７′が材料７の下に重な
つてから以降に必要な押付力に相当する圧力流体を供給
しておくことによつて、先端７′が材料７の下に重なつ
てから後の押付力はシリンダー１２によつて与えられ、
材料曲げ仕事を連続的に行つて材料７をマンドレル１に
コイル状に巻き取ることができる。尚、既存設備におけ
るマンドレルの一般設計上の疲労強度から考えれば、マ
ンドレルに材料を巻付ける過程において、１巻き目だけ
大きな押付力を与えることは何ら問題が生じない。

次に第４図の切換装置の作用について説明する。

モーター４６で駆動されるポンプ４５によりアキユムレ
ータ一４１に圧力流体を蓄積しておき、パイプ５１でソ
レノイドバルブ４８に連結し、パイプ５０，５『により
シリンダー２６の圧力源とする。指令装置２３よりスト
ツパーアーム２７の解放指令が出ると、ソレノイドバル
ブ４８のソレノイド４９が０ＦＦとなつて第４図に示す
位置から切り換えられ、シリンダ′−２６にはピストン
ロツド３０をストツパーアーム２７の方に押すように圧
力流体が供給さねストツパーアーム２７はピン２８を中
心に回転してフレーム１０から離れるので、シリンダー
２６からの拘束力は無くなり、シリンダー１２によつて
生ずる押付力のみとなる。

尚、第３図及び第４図において、材料７の巻太りに応じ
てシリンダー１２の内圧が高くなることを防止するため
に、所要位置にリリーフ弁を設け設定圧力を一定に保持
することは油圧技術として常識なので図示を省略した。
以上の説明は第１押えロール８を中心に説明したが、第
２押えロール８′、第３押えロール８７においても同様
の作用が行なわれ、また押えロールの数が変つていても
同様の作用が行なわれる。

第１図においてフオトセル発信器５、フオトセル受光器
６はセンサーの一例であつて、他のセンサーを使用する
こともできる。指令装置２３は演算装置２２の演算結果
より材料先端７′が押付装置を通過し終るとソレノイド
３６またはソレノイド４９に電気信号を送るためのもの
である。

以上説明したように、本発明の材料の巻取方法によれば
、既存の設備の疲労強度から考えれば押付力を一時的に
大きくすることが可能であるから、１巻き目の材料の設
定押付力より２巻き目以後の材料の押付力を小さくする
ことにより、従来より厚い材料を巻取ることが可能とな
る。

又これによつて、過剰な力が常時作用しなくなり、機械
系の保護になると同時にエネルギーのロスがなくなる。
又、本発明の材料の巻取装置によれば、押付装置に供給
する圧力を変化させる圧力変化装置や、押付装置を拘束
、解除するストツパ一装置を設け、且つこれらの装置を
正確なタイミングで作動させるよう、材料の先端が押付
装置の箇所を通過する時期を計測する材料先端位置計測
装置と該計測装置からの信号に基づき上記圧力変化装置
やストツパ一装置を作動させる指令装置を設けたので、
押付装置の材料への１巻き目の設定押付力より２巻き目
以後の押付力を小さくできる。従つて、既存設備の一部
の改良のみによつて、過剰な力が常時作用しなくなり機
械系の保護を図り得られ、同時にエネルギーのロスがな
くなる効果があ−る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の機器配置図、第２図は本発
明の他の実施例の機器配置図、第３図は圧力変化装置の
系統図、第４図は切換装置の系統図、第５図は材料の巻
初めの状態を示す拡大図、第６図は材料が１巻した巻取
時の拡大図、第７図は従来の機器配置図である。 １はマンドレル、４は速度発電機、５はフオトセル発信
器、６はフオトセル受光器、７は材料、８は押えロール
、９はエプロン、１０はフレーム、１２はシリンダー、
２２は演算装置、２３は指令装置、２４は圧力変化装置
、２５は切換装置、２６はシリンダーを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マンドレルに材料を押し付けて巻き取る方法におい
   て、１巻き目の材料への設定押付力より２巻き目以後の
   材料への押付力を小さくするようにしたことを特徴とす
   る材料の巻取方法。 ２ マンドレルの周辺に設けられ材料をマンドレルに押
   し付ける押付装置と、該押付装置の材料への１巻き目の
   設定押付力より２巻き目以後の押付力を小さくするよう
   、該押付装置に供給する圧力を変化させる圧力変化装置
   と、材料の先端が前記押付装置の箇所を通過する時期を
   計測する材料先端位置計測装置と、該計測装置からの信
   号に基づき上記圧力変化装置を作動させる指令装置とを
   有することを特徴とする材料の巻取装置。 ３ マンドレルの周辺に設けられ材料をマンドレルに押
   し付ける押付装置と、該押付装置の材料への１巻き目の
   設定押付力より２巻き目以後の押付力を小さくするよう
   、該押付装置を拘束、解除するストッパー装置と、材料
   の先端が前記押付装置の箇所を通過する時期を計測する
   材料先端位置計測装置と、該計測装置からの信号に基づ
   き上記ストッパー装置を作動させる指令装置とを有する
   ことを特徴とする材料の巻取装置。