JPS6097156A - ダウンコイラ− - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は熱間圧延設備ダウンコイラーに係り、特に、段
差回避制御を実用市に適用出来るダウンコイラーに関す
る。

〔発明の背景〕

熱間帯鋼巻取機（以下、ダウンコイラーと略す）は熱間
圧延設備の最後尾に位置し、５００Ｃ〜８００Ｃの熱間
圧延鋼材を巻取り、コイル状に形成する重要な設備であ
り、巻取機能力が圧延設備全体の生産量９歩留り向上に
大きく影響する。

ダウンコイラーの最大の問題点はコイル内径一層目にあ
る帯鋼先端に二層目が重なる部分に形成される段付部が
各ラッパーロールを通過するともに発生する大きな衝撃
力であった。この衝撃力により、ダウンコイラー各部品
の激しい摩耗、損傷、ラッパーロールのはね上がり過大
による巻付不良等が発生し、この為、巻付性能を操業可
能に維持するために多大のメンテナンス費用が発生して
いた。

この問題点を解決する目的で、近年、コイル段付部が各
ラッパーロール全通過する直前にラッパーロールを後退
させておき、段付部通過後再度ラッパーロールを押し戻
して、コイルを押圧する制御システムが開発されている
。本発明は、この制御システムを最も実用化しやすく、
また、合理的ならしめるための改良である。

従来の制御システムの例を第１図に示す。

図示していない熱間帯鋼圧延機からローラーテーブル上
を搬送されてきたストリップ１はラッパーロール３，４
．５にｊす、マンドレル２に押圧されて巻付く。巻付い
たストリップ先端の段差によりコイル−巻回から二巻目
になる場所に第１図のように段付部が生じ、この段付部
がラッパ−’ｇロールを通過する際に、ラッパーロール
は板厚′″ｔ＃だけ強制的に後退させられる。この後退
時間は極めて短時間（１／１０００秒〜１　／　１００
秒）であるため、ラッパーロールの慣性による抵抗で衝
撃が発生する。ダウンコイラーの創始以来との衝撃力発
生は基本的にはさけられないものとされていたが、第１
図はこの難点を解決するものとして、近年行なわれつつ
ある（ｌｌｆｉ撃力を回避する方法である。ラッパーロ
ール３はラッパーフレーム６に固定された支点７を回動
するアーム８の軸承に支持されている。マンドレル２の
軸芯とラッパーロール３の中心を結ぶ延長線上に近く、
油圧シリンダー９を配している。シリンダーのピストン
はピン接手によりアーム８と連結されている。油圧シリ
ンダー９はラッパーフレーム６に取付けられている。ラ
ッパーフレーム９は流体圧シリンダー１０により支点１
１のまわりに回動し、マンドレルへの接近、離脱を行な
う。ラッパーフレームにビン接続で取付けられたストッ
パーロッド１２がラッパーフレーム接近時、ダウンコイ
ラースタンドに設けられたストッパー１３に押付けられ
るが、ストッパー１３は図示していないウオームジヤツ
キ等により位置変更可能であり、ラッパーフレーム６の
停止位置をかえ、ラッパーロール３とマンドレル２の初
期設定隙間を変更出来る。シリンダー９は油圧源より供
給はれる油圧により、切換弁１４を切換えることにより
ストロークする。

ストリップ１の先端がピンチローラ−をへて、ダウンコ
イラーに送り込まれる時、光電検出器１５．１５’の間
の光線をさえぎることにより、ストリップ先端到着時刻
が計測され、それが制御盤１６に信号として伝達される
。制御盤１６では、あらかじめ、インプットされている
情報データシステム１７からの６板厚１巻取速度”信号
と比較して切換弁１４を切換えてラッパーロール３の逃
げ、抑圧動作タイミングを演算する。

あらかじめラッパーロール３の隙間は板厚を以上に設定
されている。ストリップ１がマンドレルに飛込み、−巻
回を形成したあと二巻目にはいるときに第１図のような
段付部が生じるが、この段付部がラッパ−ロール３′Ｉ
Ｃ通過する直前に制御盤１６により演算されたタイミン
グ信号で、切換弁１４が切換わりシリンダー９の動作に
より、ラッパーロール３を段付部から遠ざける。段付部
が通過した直後に、同様なタイミング演算信号により、
ラッパーロール３がストリップに押圧され、巻付機能を
果たす。段付部は巻回ことにラッパーロール３を通過す
るので各巻き毎に同じことを繰返す。

これにより、ラッパーロールは段付部と衝突が回避され
衝撃が発生しない。

段差回避制御のもう一つの方法として、シリンダー１０
でフレーム６を上昇、下降制御する方法もあるが、この
場合は慣性力が大きく、制御の精度が悪くなるので、第
１図のようにロール部のみ動かす方が低慣性となり、精
度向上が可能となるので、近年第１置方式が見直されつ
つある。

しかし、段差回避制御を油圧シリンダー９によって行な
う場合、段差回避制御が故障したり、あるいは、誤動作
をおこしたときには、シリンダー９に全衝撃力がかかり
、シリンダー９に大きなダメージを与えることになる。

実際問題として、段差回避制御は、正確なストリップ先
端の速度の検出が難しく、先端速度の加速されやすい薄
物巻取（例、２＋ｏ＋厚）ではラッパーロール上昇、下
降タイミングと、段付部通過のタイミングにづれが生じ
、ラッパーロールと段付部が相変らず衝突してしまうと
いうことが起こり易い。

従って、シリンダー９には、従来の巻取と同様な大きな
衝撃力が加わることが多く、実際問題としては、このよ
うな構造では、シリンダーの負荷が大きく長期の使用に
耐えられないという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、段差回避制御の実際問題としての不安
定動作領域での緩衝作用をもつダウンコイラーを提供す
るにある。

〔発明の概要〕

本発明の概要は、ラッパーロール動作用シリンダーとラ
ッパーロールの間に直列に弾性緩衝体を設け、段差回避
制御の困難な条件（例えば薄物巻取）の場合に出るラッ
パーロールとコイル段付部の衝突などの不安定動作に対
する緩衝を行なうにある。

〔発明の実施例〕

第２図、第３図に従って、本発明実施例の構成を説明す
る。ラッパーフレーム１９は油圧シリンダー２０により
開閉動作を行なう。フレームに連結されたロッドの先端
２２がストッパー２１に押付けられることにより、フレ
ーム１９の閉端位置が定まる。フレーム上のピン支点に
取付けられた小フレーム２３に取付けられたラッパーロ
ール２４及び、ラッパーロールを動作させる油圧シリン
ダー２５の間に、マンドレル軸芯からのほぼ法線上に並
べて、緩衝バネ２６が設けられる。これらの詳細は第３
図に示すようになる。シリンダー２５のピストン２７は
バネ２６のバネ座と一体をなし、シリンダーにより上・
下する。バネ２６とバネロッド２８の間にバネ力により
間座３０がはさまれている。

ロッド２８はフレーム２３にピン連結されラッパーロー
ル２４と一体運動をする。静止状態では、バネの力によ
り間座３０はストッパー２９に押し付けられている。こ
の時、ロッド２８の上端もバネ座２７の内面との隙間″
′ｇ″が実用上はぼ６０”となるようにしである。シリ
ンダー２０．２５はそれぞれ切換弁３１．３２につなが
る油圧回路をなし、油圧源３３からの供給圧力によりシ
リンダーが駆動される。切換弁３１．３２は制御ユニッ
ト３４からの指令により切換わる。また、制御ユニット
には、ストリップの先端の通過タイミングを信号にかえ
る光電検出器３６、巻取速度、板厚の情報を保持するデ
ータユニット３５からの信号指令が取込まれる。

ストリップ３７の先端通過タイミングを光電検出器で検
出し、他方のデーターユニットからの板厚、巻取速度情
報により、マンドレル３に巻き付いたス）　ＩＪツブ３
７の段付部が各巻ごとに、ラッパーロール２４の直下を
通過するタイミングを制御ユニット３４で演算する。こ
の演算では、第４図に示すように、シリンダー２５のピ
ストンの上昇下降、すなわち、ラッパーロールの上昇、
下降量Δｈ（丁度、段付部の段差を越えられるよりなΔ
ｈ）に見合った動作時間ΔＴと動作タイミング（９） が決められ、これにより切換弁３２の開閉動作を行なわ
せ、シリンダー２５を動作させる。従って、ラッパーロ
ール２４はコイル段付部がラッパーロール２４に到着す
る直前に上昇し、通過直後に下降して、ラッパーロール
とコイル段付部との衝突をさける。一方、ラッパーフレ
ーム１９は巻取開始前はシリンダー２０でストッパー２
１に閉端を規制され止まっている。巻取を開始すると、
第４図（ｂ）に示すように、−巻ｔ１の時間でほぼｈ２
”ずつマンドレルから遠ざかるように制御ユニット３４
で演算されて、切換弁３１を開閉することにより、シリ
ンダー２０が動作する。シリンダー２０の動作タイミン
グも、先端検出器３６からのタイミング指令により決め
られる。今　＠ｈ、＃をほぼス）　ＩＪツブ板厚にとれ
ば、コイルの一巻ごとの巻なりに対し、ラッパーフレー
ムはほぼ同じに後退することになる。この方式によれば
、巻なリニ従いフレーム１９が後退するので、フレーム
と一体をなすストリップガイド３９とマンドレル３８の
隙間１Ｇ＃は小さく（２０〜４０ｍ位）す（１０） ることか出来る。隙間１Ｇ”が小さいと巻付けはじめに
おけるストリップは、遠心力で各ラッパーロール及び各
ガイドに沿っていくことによってできるストリップのた
るみ量が小さくなる。従って、ラッパーロールの押圧に
よるたるみ吸収の時間が短くなり、ラッパーロールを押
付ける巻数が減少、これに伴う層間キズが巻数分だけ減
少し、また、本来のシリンダー２５による段差回避動作
による衝撃回避ひいては巻付安定性の向上と相まって著
しい効果をもたらす。

このように、ラッパーロールとラッパーフレームを別個
のシリンダーで動かすことによる段差回避制御の特性と
して理想的な、低慣性で精度の高い、しかも、初期たる
みの少ない方式が得られるのであるが、ここに大きな問
題点がある。

ス）　ＩＪツブの先端速度は通常仕上圧延機の最終スタ
ンドでの圧延速度又はピンチロールの噛込時速度を基準
として演算する。ところが、板厚おおむね３．０■以下
の薄板では実際にはス）　ＩＪツブ先端速度は、マンド
レルに到着したとたん、圧延速（１１） 度より１０〜１５−位速い速度でまわっているマンドレ
ルにより加速されて、演算速度より５〜１５チはやくな
り、しかも、その割合は一定していない。これが為に、
演算により算出された段差回避のためのラッパーロール
上昇、下降タイミング指令に対し、実際の段差通過タイ
ミングがはやまり、タイミングずれをおこし、段差回避
制御の機能を果しえないということが生じる。これに対
し、各ラッパーロール通過時、ストリップ先端が段差を
通過するときの衝撃力発生タイミングをとらえて速度補
正を行なおうという方法もあるが、これは各ラッパーロ
ールに衝撃力を発生させる必要があり、段差回避制御の
目的と相反するものであり、また、実験結果によれば、
ラッパーロールで比較的小さな衝撃−力ｔ−ｍ生させる
ようＫしても、これと他の雑音的小さな衝撃力との区別
がほとんど出来ず、この方式は実用に供し得ないという
ことも判っている。

従って、段差回避制御では、ストリップ厚み３箇以下で
は現状技術では実用的でないと云えるが、（１２） このため、この厚みの領域では、段差回避制御のない、
従来のラッパーロールを押付けたままの巻取を行なうこ
とになる。

従って、ダウンコイラーの構成は、秀れた段差回避制御
と、段差回避制御しない場合にも衝撃の少ない巻取の出
来る両方の特性をもつ構造が要求される。

第３図における構成は、ラッパーロールの直後に緩衝バ
ネと段差回避制御用油圧シリンダーを直列に配すること
は前記のように、段差回避制御をもつダウンコイラーと
しては必要不可欠なものとなる。

いま、　油圧シリンダー押力　Ｐ１ バネ２６プリセツト６　Ｐ２ のようにセットするとき、常に、 Ｐ　Ｌ（Ｐ　２　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）の関係でしかも、ＰｌはＰｌ　よ
りわずかに大きいとすれば、段差回避制御のときはシリ
ンダー力Ｐ＋によってラッパーロールを上昇、下降させ
るが（１）式の関係があるから、ばねは縮まず、２７゜
（１３） ２６．３０，２８．２３、一体となってラッパーロール
２４と共に上昇、下降する。このときばねは縮まないの
でｇ＝Ｑである。

なお、このように一体となって動くようにするためにけ
ｇ＝Ｑのときｇ′＝０となるようにしなければならない
。

一方、段差回避制御を行なわない場合、Ｐ＋＞Ｐｓ になるように、かつ、Ｐｌは通常巻取に於ける衝撃力よ
りも大きな押力に設定しておく。Ｐ＋　とＰ２の関係は
油圧シリンダー油圧系の設定圧を切換え、Ｐｌを変更す
ることにより犬、小関係を逆に出来る。巻取時の衝撃は
ばね２６の縮みによりエネルギ吸収され衝撃力を少なく
することができる。実験によれば、通常巻取の場合、数
百トンの衝撃力がばねによりせいぜい３０〜５０トンに
減少する。第３図は、通常巻取時衝撃によりバネ２６が
縮んだ状態を示した図であり、この場合、ｇ”ｇ’であ
る。

尚、以上の特性は、ｐｔの変更により各々独立（１４） した動作をなすかばね２６とシリンダー２５をラッパー
ロール直後に直列にならべたために出し得る特性であり
、並列に並べると、バネ２６の力は常に動作力として作
用するので本発明のような特性を得るのは不可能である
。第５図はその例であるが、ラッパーロール直下のシリ
ンダー４１も、ばね４２も、段差制御時、通常巻取時と
もに動くことになり、シリンダー力Ｐｌ′、バネ力Ｐ２
′は常にラッパーロール４０の動作力として作用し、第
３図のような各々独立した秀れた特性は得られない。

このように、ラッパーロールを段差制御するシ！Ｊ　ン
タ−２５、巻太ｔ）に従ってラッパーフレームを後退さ
せるシリンダー２０、ラッパーロールとラッパーフレー
ムの間にラッパーロールの直後ニ直列に緩衝バネとシリ
ンダー２５を配すること、さらに、シリンダー２５を通
常巻取と段差回避制御時に各々（１）、（２）式になる
ように押付力を設定することによって、低慣性で精度が
高く、かつ、−春目のたるみの少ない安定した巻取が行
なえる段（１５） 差回避制御と、段差回避制御を適用し得ない薄物巻取時
に衝撃力の比較的少ない実用上最も適したダウンコイラ
ー構成が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば不安定動作領域での緩衝作用をモツダウ
ンコイラーが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のダウンコイラーの系統図、第２図、第３
図は本発明のダウンコイラーの系統図、第４図は動作特
性を示す図、第５図は第３図と本発明の他の実施例の説
明図である。 ２５・・・油圧シリンダ、２６・・・バネ、２７・・・
ピストン、３０・・・間座。 代理人　弁理士　高橋明夫 （１６）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コイル先端段付部とラッパーロールの衝突を回避す
   るために段付部が前記ラッパーロールに達する直前に前
   記ラッパーロールを上昇させて飛越し、その直後に再び
   ス）　ＩＪツブを押圧する制御を行なう巻取機に於いて
   、 前記ラッパーロールとフレームの間に設けたシリンダー
   で飛越し動作を行ない、ラッパーフレームを動かすシリ
   ンダーで徐々に巻胴から遠ざけるように自刃で後退する
   制御を行なう手段と、前記ラッパーロールと前記ラッパ
   ーフレームの間に段差回避動作用シリンダーと緩衝バネ
   とを、前記ラッパーロール及び前記フレームと直列に配
   したことを特徴とするダウンコイラー。 ２、特許請求の範囲第１項に於いて、前記段差回避動作
   用シリンダーの押付力をＰＩ、バネのブリセット力をＰ
   ２とするとき、 段差回避制御時　Ｐｔ＜Ｐｇ 段差回避しない巻取のとき　ＰＩ＞Ｐ２となるようにＰ
   ＩまたばＰ２を調整する手段を設けたことを特徴とする
   ダウンコイラー。