JPH06198332A - ラッパロールの開放方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 新たにマンドレル径の拡大量を検出するため
のセンサを取付けてその拡大量を検出するのではなく、
計算により最適なラッパロールの開放タイミングを決定
する。 【構成】 マンドレル16の径を拡大するとともにラッパ
ロール18a 〜18d をコイルに押し付けることによりコイ
ルの弛みを解消してから、ラッパロール18a 〜18d を開
放する際、 【数６】ΔＤ＝2(ｄ−ｔ×ｎ) ≧Ｋ が満足された時に開放を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば鋼板等の金属板
の圧延において、圧延を終了して搬送されるストリップ
をコイルに巻取る巻取機のマンドレルの外周に複数配設
されるラッパロールのコイルからの開放方法に関し、さ
らに詳しくは、コイルからのラッパロールの最適な開放
タイミングを確実に提供できるラッパロールの開放方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、圧延を経て製造されるストリップ
に対する要求品質は高度化される傾向にあり、圧延工程
のみならず搬送工程さらには巻取工程においても、例え
ば外観品質の低下を生じることがないよう、細心の注意
が要求される。

【０００３】周知のように、巻取工程では仕上圧延を完
了したストリップはホットランテーブルを走行した後、
サイドガイドによりセンタリングされるとともに、ピン
チロール、ピンチロールゲート、スロートガイドおよび
マンドレルガイドにより巻取機のマンドレルへ誘導され
る。このような巻取工程における巻取機のマンドレルへ
のストリップ巻取り状況を図４を参照しながら説明す
る。

【０００４】図４において、ストリップ41は、巻取機に
進入して最初のラッパロール42a およびマンドレル43間
に噛み込んで進行するが、その後に他のラッパロール42
b 、42c およびマンドレル43間を進行するときには、マ
ンドレル43に沿わずにマンドレル43の外周に配設された
ラッパロールエプロン44a ないし44c に沿って進行す
る。このとき、ストリップ41は完全にタイトに巻き取ら
れた状態に対して相当な弛み (余剰長さ) を有してマン
ドレル43の回りをゆるく周回して一巻きのコイルを形成
する。

【０００５】その後は巻取りが進行するに伴って、各ラ
ッパロール42a ないし42c による押付け力とピンチロー
ル (図示しない) 等からのバックテンションとにより前
述の弛みが徐々に低減されるが、さらにマンドレル43も
その表面部のセグメントが回転軸方向に移動してマンド
レル径を変化させること（マンドレル径の拡縮動作）が
可能なように構成されており、巻始め段階にはマンドレ
ル径が徐々に拡大し、ストリップの弛み (すなわち、１
巻目のストリップ41およびマンドレル43間の隙間) を解
消する。

【０００６】これらの対策により６〜７巻き後にコイル
およびマンドレル43間の弛みは完全に解消され、コイル
はマンドレル43に完全にタイトに巻付いて一体的に回転
する。

【０００７】このように、コイルがマンドレル43に完全
にタイトに巻付いて一体的に回転し始めた時を「ストリ
ップの巻付き完了」と称しており、巻付き完了後にラッ
パロールによるコイルの押付けを解消してコイルから開
放する。このように、ラッパロールは、巻取り開始段階
でストリップの先端部をマンドレルへ巻き付かせるとと
もにコイルの弛みを解消する作用を奏するが、さらに、
巻取り終了段階ではストリップの尾端の跳ね上がりを押
さえる作用をも奏する。

【０００８】なお、ストリップがコイルに巻き取られる
と、コイルカーのクレードルロールが上昇してコイルを
支持し、その後にマンドレルはその径を縮小してコイル
から外れる。マンドレルがコイルから外れると、コイル
はコイル結束機により結束され、コイルカーにより巻取
機の外部へ搬出され、転回装置を経て次工程へ搬送され
る。

【０００９】ところで、前述の図４に示すようなストリ
ップ41をマンドレル43に一巻きした巻始め段階は、前述
の「ストリップの巻付き完了」段階には至っていないた
め、ラッパロール42a ないし42c をコイルに押し付けて
おかなければならない。したがって、ストリップ41の先
端部Ａがラッパロール42a 、42b および42c による押付
け部分を通過すると、マンドレル43へのコイル巻付き厚
さが急激に増加するために、３基のラッパロール42a 、
42b および42c はそれぞれ大きな反力を受けて外側に押
し上げられるとともに大きな衝撃を受ける。このため、
ストリップ41の先端部Ａと重なっているコイル内面に重
ね疵（トップマーク）と呼ばれる凹み疵が発生し、品質
上大きな問題になる。また、発生した衝撃によりマンド
レル43、ラッパロール42a 、42b および42c のそれぞれ
の構成部品の寿命短縮または損傷を招いてしまう。

【００１０】そこで、特公平１−130 号公報には、コイ
ルに対するラッパロールの押付け巻数を必要最小限に抑
制しコイル内径部に発生する重ね疵の低減およびマンド
レルやラッパロールの寿命延長を図ることを目的に、図
５に示すように、マンドレル51の拡縮シリンダシャフト
55をヘッド側に延長し、延長した先端部にロッドセンサ
52を設置し、ロッドセンサ52の変位によりマンドレル径
の拡大量を検知しながらストリップの巻始め段階では積
極的にマンドレル51の径を拡大させることにより「スト
リップの巻付き完了」をできるだけ早めてラッパロール
の開放タイミングを早期化することにより、重ね傷の発
生を低減する方法が提案されている。なお、図５では、
符号53は油圧シリンダ54への給油制御用サーボ弁であ
り、符号56はロッドセンサ52からの信号により給油制御
用サーボ弁53の開度を調整する制御装置である。

【００１１】また、特公平１−129 号公報には、前述の
特公平１−130 号公報により提案された方法と同様に、
マンドレルの拡縮シリンダシャフトの移動量を、拡縮シ
リンダシャフトを駆動する油圧シリンダに設けた位置セ
ンサにより検出してこの移動量が検出されない時を巻付
き完了と判断し、ラッパロールをコイルから開放する方
法が提案されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】特公平１−130 号公報
または同１−129 号公報により提案された方法では、マ
ンドレル径の拡大量を、マンドレルの拡縮シリンダシャ
フトの変位量により代用して求めている。しかし、使用
に伴って発生する拡縮シリンダシャフトのガタや巻取ら
れるストリップによるマンドレル締め付け力の変動等が
発生するため、必ずしも拡縮シリンダシャフトの変位量
とマンドレル径の拡大量との間に一定の相関関係がある
わけではない。したがって、これらの方法ではマンドレ
ル径の拡大量の検出精度が低く、コイル内径部に発生す
る重ね疵の低減およびマンドレルやラッパロールの寿命
延長を図ることは難しかった。

【００１３】また、これらの方法を行うためには、新た
にマンドレルの拡縮シリンダシャフトを延長してその先
端に変位計を設置する必要があるが、これは設備構造上
非常に困難であるとともに、悪環境下であるため変位計
の設置後の補修が極めて難しく、変位計の精度を維持す
ることは困難である。したがって、これらの方法を実施
することは現実には殆ど困難である。

【００１４】ここに、本発明の目的は、圧延を終了して
搬送されるストリップをコイルに巻取る際に、コイル内
径部に発生する重ね疵の低減および、マンドレルやラッ
パロールの寿命延長を図ることが可能な方法を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、コイル内径
部に発生する重ね疵の低減およびマンドレルやラッパロ
ールの寿命延長を図るには、コイルに押し付けるラッパ
ロールを、可及的早期であって最適なタイミングでコイ
ルから開放させればよいと考えた。しかし、そのために
は最適な開放タイミングを何らかの手段で決定しなけれ
ばならないが、例えば特公平１−130 号公報または同１
−129 号公報により提案された方法のように、新たにマ
ンドレル径の拡大量を検出するためのセンサを取付け、
その拡大量を検出するのでは、検出精度さらにはメンテ
ナンスの点で問題が多い。

【００１６】そこで、本発明者は、新たにセンサを取付
けることなく高精度でマンドレル径の拡大量を検出する
方法を種々検討した結果、ストリップの弛みを解消する
ために行われるマンドレル径の拡大の量を適当な因子を
用いて演算し、この演算値が予め定めた一定値以上にな
った時に、コイルからラッパロールを開放させればよい
ことを知見して、本発明を完成した。

【００１７】ここに、本発明の要旨とするところは、圧
延を終了したストリップを回転するマンドレルによりコ
イルに巻取る際に、マンドレルの径を拡大するとともに
マンドレルの周囲に複数配設されたラッパロールをコイ
ルに押し付けることによりコイルの弛みを解消してか
ら、コイルからのラッパロールの開放を行う方法であっ
て、下記式

【００１８】

【数２】ΔＤ＝2(ｄ−ｔ×ｎ) ≧Ｋ・・・・・・・ ただし、ΔＤ：マンドレル径の拡大量（ｍｍ） ｄ：ラッパロールの基準マンドレル径からのギャップ量
（ｍｍ） ｔ：板厚(mm) ｎ：コイル巻数 Ｋ：７ (mm) が満足された時に開放を行うことを特徴とするラッパロ
ールの開放方法である。

【００１９】本発明における「基準マンドレル径」と
は、圧延を終了したストリップがピンチロールを通過
し、マンドレルに１巻巻付く直前のマンドレル径Ｄ₀ を
いう。このマンドレル径Ｄ₀ はマンドレルの拡縮シリン
ダシャフトの位置を操作することにより設定でき、通常
は760 mm程度に設定する。

【００２０】本発明における「ギャップ量」とは、マン
ドレル径が基準マンドレル径Ｄ₀ である場合に、マンド
レルに接しているラッパロールの位置をラッパロールの
基準位置(W/R₀)とし、マンドレルにコイルが数巻巻付い
た後、コイル外周に接しているラッパロールの位置を(W
/R₁)としたときの両者の直線距離 (W/R₁−W/R₀) をい
う。ラッパロールの位置W/R₀、W/R₁は、ラッパロールを
支持するアームの後端のラッパーロールアーム支点に設
けられた回転マグネスケールの検出信号 (回転角) によ
り検出できる。

【００２１】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明では、巻取機によりストリップの巻取りを行う際
に、巻取りの初期段階におけるマンドレル径の拡大量Δ
Ｄ(mm)が下記式により規定される関係、

【００２２】

【数３】ΔＤ＝2(ｄ−ｔ×ｎ) ≧Ｋ・・・・・・・ ただし、Δｄ：マンドレル径の拡大量(mm) ｄ：ラッパロールの基準マンドレル径からのギャップ量
(mm) ｔ：板厚（ｍｍ） ｎ：コイル巻数 Ｋ：７（ｍｍ） を満足するか否かを判断する。

【００２３】すなわち、図２(a) に示すように、圧延を
終了してピンチロールを通過し、マンドレル34に１巻巻
付く直前のマンドレル径Ｄ₀ を「基準マンドレル径」と
し、このときのラッパロール35の径をＷ₀ とすると、巻
始め段階におけるマンドレル径拡大時のマンドレル径Ｄ
₁ は、図２(b) に示すように、ラッパロール35のギャッ
プ量からストリップ巻付きによる増加分を除いた分を基
準マンドレル径Ｄ₀ に加算すればよいから、

【００２４】

【数４】Ｄ₁ ＝2(ｄ−ｔ×ｎ) ＋Ｄ₀ ・・・・・・・ と表される。したがって、巻取りの初期段階におけるマ
ンドレル径の拡大量ΔＤ(mm)は、下記式

【００２５】

【数５】 ΔＤ＝Ｄ₁ −Ｄ₀ ＝2(ｄ−ｔ×ｎ) ・・・・・・・ ただし、ｄ：ラッパロールの基準マンドレル径からのギ
ャップ量(mm) ｔ：板厚(mm) ｎ：コイル巻数 により、表される。

【００２６】マンドレル径の拡大量ΔＤは、巻取り開始
時 (１巻目または２巻目) には大きな値を示すが、巻取
りが進行するに伴って徐々に増加する。したがって、弛
みが低減されラッパロールを開放しても問題がなくなる
時点のマンドレル径の拡大量ΔＤを所定値Ｋとして予め
定めておくことにより、巻取り時に、前記式により算
出されるマンドレル径の拡大量ΔＤが所定値Ｋ以上に増
加した時点を前述の「ストリップの巻付き完了」と判断
して、これ以降にラッパロールをコイルから開放させ
る。

【００２７】所定値Ｋは、適宜手段、例えばラッパロー
ルの開放タイミングとマンドレル径の拡大量ΔＤとの関
係を経験的に求めておき、ストリップの弛みが発生しな
い値に設定することにより規定される。本発明者の知見
によれば、Ｋは７mmである。

【００２８】式により算出されるマンドレル径の拡大
量ΔＤが所定値Ｋに増加した時点でラッパロールを開放
させれば、巻付き完了と同時にラッパロールを開放する
ことになり、コイル内径部に発生する重ね疵の低減およ
びマンドレルやラッパロールの寿命延長を図ることが可
能となる。

【００２９】なお、マンドレルおよびラッパロールとも
に、使用に伴う摩耗に起因した径の減少や、マンドレル
の軸心のがたに起因する芯ずれ等の発生が考えられる
が、それらの量は極めて微小であるため、式によるマ
ンドレル径の拡大量ΔＤの算出には全く問題はない。

【００３０】このように、本発明では、ストリップの巻
付き完了を判断するためのマンドレル径の拡大量を、例
えばマンドレルにセンサ等を設置することなく算出す
る。したがって、本発明は、極めて容易に実施できると
ともに、マンドレル径の拡大量を高精度で検出でき、最
適なタイミングでラッパロールを開放させることができ
るため、コイル内径部に発生する重ね疵の低減およびマ
ンドレルやラッパロールの寿命延長を図ることが可能と
なる。

【００３１】なお、本発明を実施するには、例えば、演
算器に、前記式を用いたマンドレル径の演算ロジッ
ク、所定値Ｋおよび前記式を用いたラッパロールの開
放タイミング判定ロジックを入力しておき、演算器によ
りラッパロールの開放タイミングを演算させるととも
に、ラッパロールの移動量を制御するＡＪＣ制御盤に演
算したラッパロールの開放タイミングを出力することに
より、ラッパロールを開放させることとすればよい。

【００３２】さらに、本発明を添付図面により具現化さ
れた実施例を参照しながら詳述するが、これは本発明の
例示であってこれにより本発明が限定されるものではな
い。

【００３３】

【実施例】図１は、本発明を実施する際に使用する巻取
機の巻取り開始時の状況例を示す説明図である。同図に
おいて、鋼板10は熱間圧延機群 (図示しない) を通過し
て搬送され、上ピンチロール12と下ピンチロール14とを
介して、矢印方向に回転するマンドレル16によりコイル
に巻き取られる。なお、マンドレル16の回転を制御する
ため、下ピンチロール14には鋼板10の先端の通過後の鋼
板送給速度を測定するパルスジェネレータ11が、またピ
ンチロールの下流工程には鋼板10の先端の通過を検出す
るレーザ投光器21および受光器23がそれぞれ設置されて
おり、ＡＪＣ制御盤32にそれぞれ、回転 (送給速度) 検
出信号、およびレーザ光遮断 (鋼板先端) 検出信号を出
力している。

【００３４】マンドレル16の周囲には、ラッパロール18
a ないし18d のコイルからの開放 (すなわちアーム20a
ないし20d のコイル外方向への移動) を行う油圧シリン
ダ24a ないし24d に接続されてラッパーロールアーム支
点22a ないし22d を中心として回動自在なアーム20a な
いし20d に軸支されたラッパロール18a ないし18d が、
合計４基設置されており、それぞれ、コイル径に応じて
コイルの最外面に接触しながら移動できるように構成さ
れている。なお、各ラッパーロールアーム支点22a ない
し22d にはそれぞれ回転マグネスケール25a ないし25d
が設置されており (図１では説明の便宜上一器について
のみ記載) 、ラッパロール18a ないし18d の回転角を検
出することによりラッパロール18a ないし18d の位置を
正確に検出し、ＡＪＣ制御盤32にラッパーロール回転角
(位置) 検出信号を出力できるように構成されている。

【００３５】各油圧シリンダ24a ないし24d にはそれぞ
れ圧力検出器28a ないし28d が接続されており (図１で
は説明の便宜上一器についてのみ記載) 、油圧検出信号
をＡＪＣ制御盤32に出力している。また、各油圧シリン
ダ24a ないし24d には、それぞれポンプ等から構成され
る油圧供給系とＡＪＣ制御盤32からのサーボ弁駆動信号
により制御されるサーボ弁30a ないし30d とが接続され
ており (図１では説明の便宜上一器についてのみ記載)
、本発明で決定される開放タイミングに基づいて、ラ
ッパロール18a ないし18d が開放される。

【００３６】さらに、回転マグネスケール25a ないし25
d により検出されるラッパロール18a ないし18d の位置
信号により、演算器33により、式に基づいてマンドレ
ル径の拡大量ΔＤが算出される。図１に示す例では、各
ラッパロール18a ないし18dからのラッパーロール回転
角 (位置) 検出信号は４種得られるが、このうちの一つ
を用いて算出してもよく、または二つ以上を適宜組み合
わせて用いてもよい。前述の式の演算では、ラッパロ
ールの基準マンドレル径からのギャップ量ｄ以外に、板
厚ｔおよびコイル巻数ｎも必要になるが、これらは鋼板
10毎に入力しておけばよいことはいうまでもないが、板
厚ｔは例えばコイルの１巻目前後のラッパロール18a な
いし18d の位置変化量から鋼板毎に算出してもよい。ま
た、所定値Ｋは前述のように経験的に決定しておけばよ
く、本実施例では７(mm)と設定した。さらに、演算器33
にはマンドレル16の初期ロール径等が入力される。

【００３７】演算器33からＡＪＣ制御盤32には、式に
より演算されたラッパロール18a ないし18d の開放タイ
ミングが出力され、ＡＪＣ制御盤32ではこのタイミング
に基づいて各サーボ弁30a ないし30d の開度を制御して
各油圧シリンダ24a ないし24d を作動せしめ、各ラッパ
ロール18a ないし18d をコイルから開放する。

【００３８】演算器33では、式が満足されたこと、換
言すればマンドレル径が初期値よりも十分に拡大した時
点を、ストリップの巻付き完了と判断し、ＡＪＣ制御盤
32にラッパロール24a ないし24d の開放タイミングとし
て出力する。

【００３９】この図１に示す構成を有する装置を用いて
鋼板の巻取りを行い、巻取りの際に、本発明を適用し
て、ラッパロールの開放タイミングの決定、およびラッ
パロールの開放を行った。

【００４０】図３は、マンドレルへのストリップの巻付
開始からストリップの巻付終了までの間のラッパロール
位置およびラッパーロールの制御モードの変化を経時的
に示すグラフである。

【００４１】図３において、各巻取時における、ラッパ
ーロール位置と板厚分との差がマンドレル径の拡大量Δ
Ｄ₀ に相当する。１巻目ないし３巻目においてはマンド
レル径の拡大量Ｄ₀ は殆ど０である。４巻目におけるコ
イル巻太りによるラッパロールの位置変化量は、マンド
レル径が一定であるとすれば４ｔ (ｔ：板厚）である
が、実際のラッパロールの位置変化量は４ｔ＋Ａとなっ
ており、増加量Ａがマンドレル径の拡大量に相当する。
同様に、５巻目および６巻目のマンドレル径の拡大量は
図中のＢ、Ｃに相当する。

【００４２】ここで、５巻目および６巻目のマンドレル
径の拡大量ＢおよびＣを比較すると、殆ど変化していな
い。したがって、コイルの弛みが解消されてほぼタイト
に巻付いた、すなわちストリップの巻付き完了が達成さ
れたと考えられる。そこで、６巻目が終了した時点でラ
ッパロールを開放することにより、コイル内径部に発生
する重ね疵の低減および、マンドレルやラッパロールの
寿命延長を図ることが可能となった。

【００４３】なお、６巻目では、ｄ＝21.25 mm、ｔ＝3.
05mmであるために式によるΔＤ＝5.9(mm) であった
が、７巻目では、ｄ＝25.10 mm、ｔ＝3.05mmであるため
にΔＤ＝7.5(mm) であり、ΔＤ≧Ｋとなったため、本発
明によりラッパロールを開放した。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、新
たにマンドレル径の拡大量を検出するためのセンサ等を
取付けてその拡大量を検出するのではなく、計算により
マンドレル径の拡大量を検出して最適なラッパロールの
開放タイミングを決定することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する際に使用する巻取機の巻取り
開始時の状況例を示す説明図である。

【図２】図２(a) は、巻取り開始時のマンドレル34およ
びラッパロール35を示す説明図であり、図２(b) は、巻
取り時のマンドレル34およびラッパロール35を示す説明
図である。

【図３】マンドレルへのストリップの巻付開始からスト
リップの巻付終了までの間のラッパーロールの位置およ
びラッパーロールの制御モードの変化を経時的に示すグ
ラフである。

【図４】巻取工程における巻取機のマンドレルへのスト
リップ巻取り状況を示す説明図である。

【図５】特公平１−130 号公報により提案された方法を
実施する装置の説明図である。

【符号の説明】

10：鋼板 11：パルスジェネ
レータ 12：上ピンチロール 14：下ピンチロー
ル 16：マンドレル 18a〜18d ：ラッパロール 20a〜20d ：アーム 21：レー
ザ投光器 22a〜22d ：ラッパーロールアーム支点 23：受光
器 24a〜24d ：油圧シリンダ 25a〜25d ：回転
マグネスケール 28a〜28d ：圧力検出器 30a〜30d ：サー
ボ弁 32：ＡＪＣ制御盤 33：演算器 34：マンドレル 35：ラッパロール 41：ストリップ 42a〜42c ：ラッパロール 43：マンドレル 44a〜44c ：ラッパロール
エプロン 51：マンドレル 52：ロッドセンサ 53：給油制御用サーボ弁 54：油圧シリンダ 55：拡縮シリンダシャフト 56：制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延を終了したストリップを回転するマ
   ンドレルによりコイルに巻取る際に、前記マンドレルの
   径を拡大するとともに前記マンドレルの周囲に複数配設
   されたラッパロールを前記コイルに押し付けることによ
   り前記コイルの弛みを解消してから、前記コイルからの
   前記ラッパロールの開放を行う方法であって、 【数１】ΔＤ＝2(ｄ−ｔ×ｎ) ≧Ｋ ただし、ΔＤ：マンドレル径の拡大量(mm) ｄ：ラッパロールの基準マンドレル径からのギャップ量
   (mm) ｔ：板厚(mm) ｎ：コイル巻数 Ｋ：７(mm) が満足された時に前記開放を行うことを特徴とするラッ
   パロールの開放方法。