JPS5934467B2 - 薄板製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融金属を注出ノズルから回転ドラム表面に
注出し、回転ドラム表面で冷却、凝固して薄板を製造す
る薄板製造装置に関する。

このような薄板製造装置においては、製造される薄板の
材料特性を優れたものにするために、適当な運転制御に
よって、薄板の厚みを２０〜１００μとすると共に、そ
の製造速度を２０〜３０ｍ／ｓｅｃに設定している。

したがって、このような薄板製造装置においては、厚み
の薄い薄板が回転ドラムから高速状態で連続的に放出さ
れており、従来、このような薄板の処理には異常な労力
を必要とするという問題点がある。

即ち、巻取るべき薄板は、通常１３００℃以上の高温か
ら１００〜３００℃程度まで、回転ドラム上で冷却され
る。

このように薄板は急激に冷却されるので、薄板の幅、長
手方向に一様な温度を得るように冷却することは困難で
１０〜５０°Ｃ程度の温度誤差を有することが多く特に
薄板の縁端では温度が低い。

従って、回転ドラムからこのような薄板が放出されると
、前記温度差により、板厚が２０〜１００μのように極
めて薄いので耳波状の形状不良を呈し、巻取りが困難に
なる。

また、仮に均一な冷却が可能となったとしても、回転ド
ラムから薄板が大気中に放出されると、この放出速度は
２０〜３０ ｍ １ｍ１ｎと速く、かつ薄板は極めて薄
く軽いので、大気の空気抵抗により、激しく踊り、定ま
った通路を通過させることが困難である。

本発明の目的は、回転ドラムかり離間した直後の高速状
態で製造された薄板を、温度低下や空気抵抗による形状
の変形を生じさせることなく良好な形状を維持したまま
、確実かつ連続的に巻取ることが可能な薄板製造装置を
提供することにある。

本発明の特徴とするところは、溶融金属を注出ノズルか
ら回転ドラム表面に注出し、回転ドラム表面で冷却、凝
揃して薄板を形成すると共に、この薄板を吸着する吸着
手段を備えた巻取装置で巻取るようにした薄板製造装置
において、前記巻取装置を回転ドラムの表面に面した近
接位置に配置され、該吸着手段が備えられた薄板の巻取
ドラムと、この巻取ドラムへの薄板の巻取進行に伴って
該回転ドラムに対する巻取ドラムの位置が離間する方向
に前記巻取ドラムを移動操作する移動装置によって構成
することにより、高速状態で製造された薄板を良好な形
状を維持したまま、確実かつ連続的に巻取れるようにし
たものである。

つまり、薄板は回転ドラム上では、溶湯状でこのドラム
に注湯されたものが凝着力を有し、薄板内の温度の不均
一分布を有しても、形状は悪化せず、ドラムに密着して
良好な形状となっている。

従ってこの回転ドラム表面の極く僅かの間隙を有して近
接配置される吸着手段を備えた巻取ドラムの表面に、巻
取ドラム表面からの吸着力により薄板を巻取ることから
、薄板を回転ドラムから巻取ドラムまで移動させる距離
は極く僅かなもので、移動過程に於ける温度低下及び空
気抵抗に起因した薄板の形状の乱れが生じることなく巻
取ることが出来るものである。

しかも、前記巻取ドラムは移動装置の操作により該巻取
ドラムへの薄板の巻取進行に伴って回転ドラムから離間
するよう移動することから薄板の巻取り径が増加しても
回転ドラム表面から離反して巻取ドラムに巻取られる薄
板の離間距離を常に適正な最小値に保持出来、よって高
速状態で製造される薄板を確実に連続して巻取ることが
可能になるものである。

次に本発明の一実癩例を図面を参照して説明する。

第２図は、本発明にかかる薄板製造装置の第１実癩例を
示す説明図である。

炉１１は金属が投入される上方の開口部をカバー１２で
おおわれ、外周部はヒータコイル１３によって巻回され
、溶融金属１４を収容するようになっている。

炉１１の中央部には、底部側からカバー１２の上方にま
で延設される注出パイプ１５が配置され、注出パイプ１
５の上端側には開口側に従って口径がしだいに縮径され
る注出ノズル１６が配置され、注出ノズル１６は押え１
７によって、注出パイプ１５と連通した状態でカバー１
２に固定されている。

注出ノズル１６の上方には、駆動モータ１８によって回
転される軸１９に固定されているドラム２０の下方側の
外周面が対向配置されている。

すなわち、炉１１内に投入された金属は、ヒータコイル
１３の通電によって溶融金属１４とされ、注出力として
の炉内圧２１の作用によって、注出パイプ１５内に押し
込まれ、注出ノズル１６からドラム２０の表面上に噴出
され、ドラム２０の表面上で冷却、凝固されて薄板２２
とされる。

次に、このようにして製造される薄板２２の厚み精度に
関係する因子としての炉内圧２１、ドラム２０の周速、
溶融金属１４の温度、注出ノズル１６とドラム２０との
間隙の制御方法について説明する。

炉内圧２１は、薄板２２に接触可能にドラム２０に対向
して配置される接触ローラ２３の移動量によって薄板２
２の厚みを検出する厚み検出センサ２４、カバー１２に
内装され炉内圧２１を検出する炉内圧検出センサ２５、
炉内圧２１の適正値を設定する圧力設定器２６の各出力
値が伝達される圧力制御盤２７の制御量にもとづいて即
応的な制御をなされる。

すなわち、圧力制御盤２７の制御量に基づき、油圧ポン
プ２８及びタンク２９からなる油圧源によって、サーボ
バルブ３０を介して油圧シリンダ３１を作動させる。

油圧シリンダ３１の作動は、ピストンロッド３２を介し
て、架台３３に配設されている気圧シリンダ３４のシリ
ンダ室３４Ａの容積を変化させる。

気圧シリンダ３４は炉１１の上部空間に連通しているた
め、シリンダ室３４Ａの変化は炉内圧２１を即応的に制
御する。

なお、ピストンロッド３２とフレーム３５との間にはゴ
ムはね３６が、ピストンロッド３２の移動方向に介装さ
れ、この制御系における即応性が向上されている。

なお、ピストンロッド３２に連結されている気圧シリン
ダ位置検出センサ３７、炉内圧検出センサ２５の各制御
指令は、加圧ポンプ３８、真空ポンプ３９が接続されて
いるバルブ４０に伝達され、溶融金属１４の注出ノズル
１６からの注出にともなう注出ヘッドの増加及び炉内圧
２１の低下に対して、炉１１の空間部に圧力流体を補充
し、炉内圧２１を制御可能としている。

なお、バルブ４０の配管系には絞り４１が配設され、気
圧シリンダ３４の動作に対し、バルブ４０の受ける影響
度を軽減化するようになっている。

ドラム２０の周速は、厚み検出センサ２４、速度検出セ
ンサ４２、速度設定器４３の各出力値を速度制御盤４４
に伝達し、速度制御盤４４の制御指令にもとづき駆動モ
ータ１８の回転数を調整することによって制御される。

炉１１内の溶融金属１４の温度は、温度検出センサ４５
、温度設定器４６の各出力値を温度制御盤４７に伝達し
、温度制御盤４７の制御指令によってコイル電源部４８
を制御し、ヒークコイル１３に通電される電流値を調整
することによって制御される。

なお、この溶融金属１４の温度制御においても、厚み検
出センサ２４の出力値を温度制御盤４７に伝達し、薄板
２２の厚み検出値にもとづき、薄板２２の板厚におよぼ
す温度制御を直接的に行うようにしてもよい。

注出ノズル１６とドラム２０との間隙は、ギャップ検出
センサ４９及びギャップ設定器５０の各出力値をギャッ
プ制御盤５１に伝達し、ギャップ制御盤５１の制御指令
によって、油圧シリンダ５２を動作し、炉１１を支持し
ている基台５３を上下動することによって制御される。

なお、この注出ノズル１６とドラム２０との間隙制御に
おいても、厚み検出センサ２４の出力値をギャップ制御
盤５１に伝達し、薄板２２ρ板厚検出値に基づき、ギャ
ップ値が薄板２２の板厚に及ぼす影響を直接的に制御す
るようにしてもよい。

さらに、ドラム２０の外周面に対向する任意位置には温
度検出センサ５４が配置され、温度検出センサ５４の検
出値に基づきドラム２０の外部から図示されない送風フ
ァンによって冷却空気等を吹きつけ、ドラム２０の温度
を制御している。

このドラム２０の温度制御により、薄板２２の材料特性
が調整可能となっている。

このようにして、厚み精度及び材料特性を調整された薄
板２２は、２０〜１００μの薄い状態で且つ２０〜３０
ｍ ／Ｓｅ（／７）高速状態でドラム２０から放出さ
れたのち、以下に述べる巻取り手段によってコイル状に
巻取られるようになっている。

すなわち、第２図に拡大して示されるように、ブラケッ
ト５５にはＬ型状の揺動アーム５６が揺動可能に支持さ
れ、揺動アーム５６の一端側に回転可能に支持されてい
る回転軸５７には巻取りドラム５８が固定されている。

巻取りドラム５８の外周面には磁石５９が配置され、磁
石５９の外周面は薄いカバーリング６０で包囲されると
共に、磁石５９の両側部は巻取りドラム５８の両側面に
固定されるキャップ６１によって拘束保持されている。

この巻取りドラム５８は、薄板２２を冷却、凝固してい
るドラム２０の薄板２２放出部に接触可能な状態に配置
されている。

巻取りドラム５８の回転軸５７は、自在継手６２、連結
軸６３を介して巻取りモータ６４に連結されている。

すなわち、巻取りドラム５８は、巻取りモータ６４の駆
動によって回転されると共に、磁石５９の電磁吸引力の
作用下で、薄板２２の先端部を吸引してその巻取を開始
するようになっている。

揺動アーム５６の片端側は、、ブラケット６５にトラニ
オン支持されている抑圧シリンダ６６のピストンロンド
先端部が連結されている。

この押圧シリンダ６６は、巻取りドラム５８をドラム２
０側に押し込むと共に。

巻取りドラム５８に薄板２２が巻取られ。

その巻取り径が増加するに従い、そのピストンロンドを
後退させて、巻取りドラム５８をドラム２０から離間す
る方向に揺動アーム５６を揺動可能に保持している。

巻取りモータ６４は、ドラム２０の加減速に応じて巻取
りドラム５８の回転数を調整する加減速補償器６７、ト
ルク設定器６８、巻取りモータ６４の電流値を検出する
電流検出センサ６９の各検出値が伝達されるトルク制御
盤７０の制御指令により、そのトルクが適正値に制御さ
れ、巻取り時の薄板２２に作用する張力を一定状態とし
ている。

上記実癩例によれば、ドラム２０の表面上に溶融金属１
４を注出する注出ノズル１６を上向き方向に開口するよ
うにしたので、溶融金属１４の非注出時に、注出ノズル
１６からの溶融金属１４の漏出防止することの特別手段
を必要としない。

したがってまた、溶融金属１４の非注出時における炉内
圧２１を真空化する必要がないので、非注出時から注出
時に至る際に炉内圧２１が適正圧力状態に達するまでの
時間遅れを短かく設定することができる。

また、注出ノズル１６の開口部に部分的なつまり等を生
ずるおそれもなく、溶融金属１４は注出ノズル１６の開
口部幅方向に均一に注出可能となり、常に安定した薄板
２２の生産を確保することが可能となる。

また、上記実症例においては、炉内圧２１、ドラム２０
の周速、炉１１内の溶融金属１４の温度注出ノズル１６
ドラム２０吉の間隙等を制菌して薄板２２を生産するよ
うにしたので、薄板２２の厚み制度を良好な状態に確保
することができる。

また、ドラム２０の温度も調整可能となっていることか
ら、薄板２２の材料特性も良好な状態に調整可能となる
。

更にまた、上記実症例においては、ドラム２０において
連続的に冷却、凝固されて製造される薄板２２を連続的
に処理する巻取り手段を備えるようにしたので、ドラム
２０において冷却、凝固して得られた薄板２２を連続的
にコイル状に巻取り処理可能となる。

なお、巻取り手段を形成する巻取りドラム５８には磁石
５９からなる吸着手段を備えるようにしたので、薄板２
２の先端側が確実に捕捉されると共に、最初の巻取り段
階で適度な巻締め力を与えることが可能となり、高速で
製造される薄板２２を円滑に巻取り開始可能となる。

また、巻取りドラム５８は、押圧シリンダ６６の作用に
よって常にドラム２０側に押し込み状態とされており、
巻取りドラム５８に巻取られる薄板２２はドラム２０の
外周面に接触していることから、巻取りドラム５８とド
ラム２０の周速の同調が確実となり、２０〜１００μの
薄い薄板２２の巻取り作用においては、両者の速度差に
基づき薄板２２に張力を及ぼすことがなく、薄板２２の
破断事故が防止される。

なお、巻取りドラム５８を駆動する巻取りモータ６４の
トルクが制御可能となっているので、これによっても、
巻取り時の薄板２２の張力状態を一定状態としてその破
断事故を防止することが可能となっている。

第３図は、本発明に係る薄板製造装置の第２実施例の要
部を示す説明図である。

この第２実症例において、前記第１実晦例におけると異
なる部分は、巻取りドラム５８の吸着手段を真空吸引力
によって形成した点にある。

すなわち、巻取りドラム５８の内部には真空室７１が形
成され、巻取りドラム５８の円筒部には真空室７１と外
周表面とを連通ずる多数の吸着孔部７２が配設されてい
る。

また、巻取りドラム５８が固定されている回転軸５７に
は、真空室７１と回転軸５７端面とを連通する連通孔部
７３が設けられ、回転軸５７の端面側に開口する連通孔
部７３には回転継手７４を介して真空配管７５の一端側
が連結され、真空配管７５の片端側は真空ポンプ７６に
連結されている。

すなわち、上記第２実姉例によれば、ドラム２０で冷却
、凝固されて放出される薄板２２の先端側を、真空ポン
プ７６の駆動によって吸着孔部７２から付与される真空
吸引力で捕捉して、巻取りドラム５８の表面に巻取りを
開始することが可能となる。

なお、真空ポンプ７６の運転は、薄板２２を先端部が巻
取りドラム５８に到着した時点で開始し、薄板２２が適
度の巻締め力を与えられる最初の数巻段階で停止すれば
良い。

このような真空吸引力に基づく吸着手段を備える巻取り
ドラム５８によれば、電磁力によっては吸引されない材
質の薄板２２をも連続的に巻取り可能となる。

なお、上記各実症例においては、巻取りドラム５８を揺
動アーム５６によって支持し、ドラム２０から揺動させ
て離間する場合について説明したが、巻取りドラムは揺
動アームを介することなく直接的に往復方向に支持し、
ドラムから直線方向に離間させるようにしても良いこと
は勿論である。

以上の説明から明らかなように、本発明では溶融金属を
薄板に凝固形成するための回転ドラムの表面に面した近
接位置に配置された薄板の吸着手段を有する巻取ドラム
と、この巻取ドラムへの薄板の巻取進行に伴って該回転
ドラムに対する巻取ドラムの位置を離間するように巻取
ドラムを移動させる移動装置とによって巻取装置を構成
したことから、回転ドラムから離間した直後の高速状態
で製造された薄板を温度机下や空気抵抗による変形を生
じることなく良好な形状を維持したまま、確実かつ連続
的に巻取ることが可能な薄板製造装置が実現出来、よっ
て形状の良い薄板の連続的な製造が可能になるという効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る薄板製造装置の第１実焔例を示す
一部を断面とした全体構成図、第２図は第１図の要部を
拡大して示す一部を断面とした正面図、第３図は同第２
実施例を示す一部を断面とした要部正面図である。 １４・・・・・・溶融金属、１６・・・・・・注出ノズ
ル、２０・・・・・・ドラム、２２・・・・・・薄板、
５８・・・・・・巻取りドラム、５９・・・・・・磁石
、６６・・・・・・押圧シリンダ、７１・・・・・・真
空室、７２・・・・・・吸着孔部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融金属を注出ノズルから回転ドラム表面に注出し
   、回転ドラム表面で冷却、凝固して薄板を形成すると共
   に、この薄板を吸着する吸着手段を備えた巻取装置で巻
   取るようにした薄板製造装置において、前記巻取装置を
   回転ドラムの表面に面した近接位置に配置され、該吸着
   手段が備えられた薄板の巻取ドラムと、 この巻取ドラムへの薄板の巻取進行に伴って該回転ドラ
   ムに対する巻取ドラムの位置が離間する方向に前記巻取
   ドラムを移動操作する移動装置とから構成したことを特
   徴とする薄板製造装置。 ２ 前記巻取装置の巻取ドラムには該巻取ドラムを回転
   １駆動する駆動装置が設けられており、更に前記回転ド
   ラムの回転数の変化に応じて該駆動装置の回転数を調節
   する制御装置を設けて、巻取装置に巻取られる薄板に作
   用する張力を適正値に保持し得るようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の薄板製造装置。 ３ 薄板の吸着手段は巻取ドラムの外周部に配設された
   磁石であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の薄板製造装置。 ４ 薄板の吸着手段は巻取ドラムの外表面から内部に向
   って穿設した吸着孔部及びこの吸着孔部に真空吸引力を
   作用させる真空ポンプを有するものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の薄板製造装置。