JPS6188921A

JPS6188921A - テンシヨンレベリング装置

Info

Publication number: JPS6188921A
Application number: JP60175005A
Authority: JP
Inventors: チヤールズ・アール・ブラツドリー
Original assignee: MONAAKU MACH TOOL CO
Current assignee: MONAAKU MACH TOOL CO
Priority date: 1984-08-10
Filing date: 1985-08-10
Publication date: 1986-05-07
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: EP0171267A3; US4587822A; EP0171267A2; JPH0688076B2

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】本発明は金属ストリップを比較的小径のロールの周囲に
屈曲することにより同ストリップの形状不良を矯正する
テンションレベリング装置に関するものである。

合金鋼とかアルミニウムその他これに類する普通の金属
のストリップコイルの製造においては、自動車とか全屈
製家具等末端製品に使用するに充分平滑なストリップの
製造という問題がある。最も洗練された圧延殿でも、同
一平面に平らに置くことができるように充分な均一性を
もって厚さを減少されたストリップのコイルを製造する
ことは不可能である。例えば成る圧延機でストリップの
厚さを中央部より縁部に沿い多く減少したとすると、縁
部が内部より多く延伸され、その結果ストリップは縁部
に沿い波打つ。反対に、もしストリップの厚さの減少が
中央部力＜４象部より多くなれば中央部が６部より多く
延伸され、中央部に一連のふくれもしくはゆがみ等を有
するストリップが形成される。

上述の如きストリップコイルの欠陥を除くため、コイル
は圧延に続きテンションレベリングラインにおいて処理
される。典型的なテンションレベリングラインは米国特
許第３，８２８，５９９号（ライスロウ）および米国特
許第３．９５８，４３９号（カワグチ他）に開示されて
いる。

金属のストリップは比較的小径の複数の作動ロールに通
されて屈曲される。ロールはストリップを横切り延出す
るように位置され、ストリップが１個の作動ロールから
他の作動ロールにｉＪＴ！過する際起伏状もしくはジグ
ザク状の経路を形成するよう位置決めされる。入側引き
プライドルと出側張りプライドルが上記屈曲手段を通る
ストリップに張力を与えてストリップが作動ロールの小
半径に適合するよう作用する。

ストリップは作動ロールを通過する際変形し、長さがや
や短かくて平滑状態から外れる原因となる部分を僅か長
さ方向に延伸する。一般にテンションレベリングシステ
ムは２％までの延伸が可能であるが、欠陥の多くは１．
０％以下の延伸で矯正できる。

作動ロールの直径を減少したことにより、所定の延伸を
得るに要する作動ロールの数を少なく保つことができる
。しかし充分に小径の作動ロールを設けるには次の問題
がある。即ち張力を与えられつつ移動するストリップに
より作動ロールに加えられる力は該作動ロールを歪ませ
、もしくは曲げ、その効力を減する傾向がある。

斯かる小径の作動ロールの歪みを防止するため、比較的
大径の支持ロールが作動ロールを補強するためストリッ
プと反対側の作動ロール上に配置された。その例として
米国特許第３，２６０，０９３号（ボラコラスキ）およ
び米国特許第３，５１３，６７７号（ボラコラスキ）が
ある。

上記ボラコラスキの装置は各作動ロールが２個もしくは
それ以上の重く大きなロールに支持される点に問題があ
る。この構造は、作動ロールを制限しかつストリップの
張力を支持する要求を満足せねばならない。従って作動
ロールは加工材料の要求に合うよう充分自由に選択でき
ない欠点を有している。

他のタイプのテンションレベリングシステムが米国特許
第３，８１２，７０１号（ミャマツ他）に示されている
。ここでは比較的小径の作動ロールが支持部材に形成さ
れた半円筒状の凹陥部内に支持され液状の潤ｌ、に剤上
に浮いている。

ミャマッの装置は作動ロールを支持する流体が多量に供
給されねばならず、これが不可避的に加工材に集まり、
次にこの流体を除くため余分な時間と設ＯＩＮを必要と
する点に問題がある。

従って比較的小径の作動ロールが比較的大径の支持ロー
ルに最小の摩擦抵抗で支持され動作するよ・うなテンシ
ョンレベリングシステムが必要とされる。

本発明の一形態によるテンションレベリング装置は比較
的小径の作動ロールを有し、これが長手方向に沿い単一
の比較的大径の支持ロールに支持されている。支持ロー
ルは支持枠の定位置に回転自在に取付けられ、従ってそ
の回転軸は定位置に固定される。これに対し作動ロール
は固定されず、フィードバック制御システムにより上記
支持ロールの回転軸に関連して位置定めが可能である。

フィードハック制御システムは作動ロール上を通過する
ストリップにより該作動ロールに加わる外力の方向を公
知してこれらの外力の切線方向分力が平衡状態になるよ
う作動ロールを上記ストリップおよび支持ロールに関連
して位置させる。従ってストリップにより作動ロールに
加わる外力の大部分は支持ロールの半径に沿い加えられ
る。作動ロールはストリップがこの作動ロールを支持ロ
ールに対し保持するよう位置されるので、作動ロールを
定位置に保持する高価な減摩ベアリング等を別に必要と
しない。即ち作動ロールの支持ロールその他の部材に対
する摩擦は最小となる。

本発明テンションレベリング装置が従来装置に比べ優れ
ている１つの点は、１７４〜３／４　ｉｎ　（６，３５
〜１９．０５龍）オーダーの極めて小径の作動ロールが
５　ｉｎ　（１２７ｍ）オーダーの比較的大径の単一の
支持ロールによって、高価な軸受やさらに中間直径の補
助支持ロールなどを必要とせず、また歪を生ずることな
くその適切な位置に保持できることである。。小径の作
動ロールを使用したテンションレベリング装置を備える
ことによりテンションレベリングライン中において、よ
り小数の作動ロールでストリップの所定の延伸が達成さ
れる。また小径の作動ロールを使用することにより、よ
り′小さなストリップの張力でストリップに延伸を生ず
るル、二必要な曲げ応力を発生させることができる。

従っ一ζ本発明の目的は比１校的小径の作動ロールが比
較的大径の単一の支持ロールに支持されたテンションレ
ヘリング装置；作動ロール上を通過するストリップによ
り該作動ロールに加えられる切線方向の力を均合わせ、
これにより作動ロールを変位せしめんとする力を平衡状
態に保持するためフィードハック制御装置が作動ロール
を支持ロールに関しＪｌ：Ｍ的に位置室めするようにし
たテンションレベリング装置；高価でデリケートな減摩
へアリング等を必要とせずに作動ロールが支持ロールに
支持されるようにしたテンションレベリング装置；およ
び比較的簡単な構造でしかも１基で高度のストリップ延
伸が得られるテンションレベリング装置を提供すること
である。

次に本発明の詳細を実施例を示す図面を参照して説明す
る。第１図に示すテンションレベリング装置の１実施例
１０は５組のテンションレベリング装置ソｌ−１２を有
している。装置はまた望ましくは上下調節可能なローラ
１３を有している。このローラ１３はレヘリングユニソ
ト１２を出た後、ストリップ１８に残留する曲りを取除
くため使用される。テンションレベリング装置１０は入
側引きプライドル装置１４と出側張りプライドル装置１
６の間に配置される。プライドル装置１４と１６は周知
構造のものが使用される。図示しないが鋼、アルミニウ
ム等金ＥＦ、４料のストリップ１８はコイルから巻出さ
れてプライドル装置１４に供給され、またプライドル装
置１６から出てコイルに巻取られる。

第２図、第３図に詳細に示すように、各テンションレベ
リングユニット１２は好ましくは直径０．２５〜０．７
５ｉｎ　（６，３５〜１９．０５ｍｍ）の円嗜状の作動
ロール２０と、円１Ｂ状の支持ロール２２、および案内
管２６と制御装置２８からなるフィードバンク制御シス
テム２．１を有している。ユニット１２は交互に上向き
と反対向きの位置に配置されているので、ストリップ１
８は波状もしくはジグザク状の経路を画きテンシジンレ
へリング装置１０を通過する。

案内管２６は一般に円筒状で、支持コール２２を受支し
得る寸法の円筒状で長い中空内部２４を形成する内壁３
２を有する本体部分３０を備えている。この案内管本体
３０は一対の対向案内面３８．４０で区画された長手方
向の長孔３６を有している。（第６図参！！＜４　）。

長孔３６は作動ロール２０を受支し得る寸法で、かつ案
内管本体は作動ロール２０の下部が支持ロール２２に接
し、上部が案内管本体の外周面から突出してストリップ
１８に接し得る寸法になっている。

案内管２６は互いに向き合うよう取付けられた１対の端
板４２．４４を有している。（第３図）。端板４２．４
４の各上部には長孔３６と同軸で、作動ロール２０を長
孔３６内に挿入し、また取出し得るようにした開口４日
を有している。作動ロール２０ば開口４８に螺入された
エンドキャンプ５０により長孔３６と開口４８内に閉し
込められている。

支持ロール２２は円線状の主体５２と主体９１つ部から
回転軸衣に沿い突出する一対のエンドスタブ５４．５６
からなっている。（第３図）。主体５２は好ましくは硬
化鋼で作られ、研出された外面を有している。第３図に
示す実施例では主体５２の周面にらせん状の連続する溝
５８を有し、この溝は作動ロール２０をｍＡするスト１
ノンブからの酸化物の蓄積を除き潤滑油を循環させる作
用をする。エンドスタブ５４．５６は周知構造の滅１５
″：ヘアリング６２により支持枠６０に取付けられる。

案内管２６の端板４２．４４は開口６３を有し、この開
口には軸受６４を設け、案内管２６はこの軸受６４を介
し各エンドスタブ５４．５６に支持されている。従って
案内管２６は支持ロール２２とは独立に回動可能である
。

第３図に示すように、各端板４２．４４はヨーク部６６
を有し、こればフィードバック制御システム２４の一部
材である円祷状ピン６８に回動可能に係合している。本
実施例ではフィードバック制御システム２４を構成する
２個の各別体の制＋１１装置２８があるが、１個の端板
だけが単一の制御装置と係合するヨーク部を有する案内
管を設けることも本発明の範囲内にある。

第４図、第５図および第６図に最もよく示されているよ
うに、各制御装置２８は１対の相対向状に配置されたシ
リンダ７０と７２を有し、各シリンダ７ｏ、７２はそれ
ぞれ可撓性のダイヤフラム８２．８□１で内室７４．７
６と外室７８．８０に分割されている。各シリンダ７０
．７２はそれぞれ基板８６と環状の側壁８８およ乙゛エ
ンドプレート９０で構成されている。各シリンダの基板
８６．８６は１対の壁１１４と１１６で連結されて制？
：［ｌＩ装置２８の枠体を構成し、一方の壁１１６をね
じ１１７で支持枠６０に固定しである。

各シリンダ７０．７２はそれぞれ連結杆１００にねし１
０２で取付けたベッド９８からなるピストン９４．９６
を有している。ねじ１０２は各ダイヤフラム８２．８４
の中央開口を貫通して連結杆１００の０１１１部に止着
され、ダイヤフラム８２．８４の各開口縁はへラド９８
と連結杆１００の間に挟持され、ダイヤフラム８２．８
４の各外周縁はシリンダの側壁８８と基板８６の間に挟
持されている。

第４図と第６図に最もよく示されるように、通孔１０４
と１０６が各外室７８．８０とピン６８を取囲む出口開
口１０８の間に設けられている。出口開口１０８はピン
６８がその中で僅か移動し得る寸法になっているので、
ピン６８は通孔１０４．１０６の各流出口（オリフィス
）　１１０．１１２を交互に塞ぐことができる。

シリンダ７０．７２の基板８６と壁１１４を貫通して延
出する通孔１１８が各シリンダの内室７４と７６を連結
せしめている。通孔１１８内には例えば細孔管の如き砥
抗体１２０が挿入される。これは制御装置２８作動中に
振動を生じた際、これを減衰せしめる援山手段として作
用する。

第に凹に示すように連結杆１００の中央部分には入ＩＩ
Ｊ　１２３を有するマニホルド１２２を備え、この人口
１２３が可撓性のポースを介し高圧空気源に接続される
。入口１２３は通孔１２６に連通し、通孔１２６ば１）
；１記オリフイス１１０．１１２に近接して設けたオリ
フィス１２４．１２５を経てそれぞれ前記通孔１０４．
１０６に連通している。入口１２３に導入された高圧空
気は通孔１２６、オリフィス１２４．１２５および通孔
１０４．１０６を経て各シリンダ７０．７２の外室７８
．８０を加圧する。

ピン６８は出口開口１０８に遊嵌されているので、外室
７８．８０内の空気を各オリフィス１１０．１１２を径
て外部に逃がすことができる。オリフィス１２４．１２
５．１１０．１１２の寸法は、入口１２３に埋入された
；′Ｊｌε体の圧力を各オリフィス１２４．１２５を通
じほぼ５０９４に減することができ、また各オリフィス
１１０．１１２を通じほぼ５０％に減することができる
。静止状態において、外室７８と８０は入口１２３に導
入された流体のほぼ５０％の等圧に保たれている。

クト室７８と８０はピン６８が出口開口１０８内で僅か
移動することにより交互に減圧される。即ちピン６８の
移動によりオリフィス１１０または１１２の一方を開放
すると共に他方を塞ぎ、開放したオリフィスに連通ずる
外室の高圧を大気中に逃がすので一方の外室が減圧され
ると同時に他方の外室の圧力が高まる。その圧力差がマ
ニホルド１２２を押圧してピン６８の最初の移動方向に
対抗する方向に作動し、ヨーク６６、案内管２６および
案内面３８．４０等を移動して作動ロール２０をこれに
加わる力が再び平衡状態となるよう位置させる。

案内管２６に発生する振動は通孔１１８と抵抗１２０を
通り内室７４．７６の間を流動する流体の流に対する抵
坑により減衰される。

か（シてテンションレベリングユニット１２の作動ロー
ル２０は平衡状態に維持され、従って作動し１−ル２０
はストリップ１８により支持ロール２２上に均衡を保ち
つつ保持される。この平１１ｊ状態において、ストリッ
プ１８により作動ロール２０に加えられる全ての外力の
総和は作動ロール２０と支持ロール２２の中心を通る線
上に作用し、従って支持ロール２２は作動ロール２０に
加えられる全荷重を実質上支持し、案内管２６の案内面
３８．４０にはもし加えるとしても極めて小さな力が加
わるだけである。

フィードバック制御システムの他の一例が第７図に示さ
れ”でいる。システム２４゛は第１図〜第５図に示すと
同様な作動ロールと支持ロールを使用しているが、案内
管２６″のヨーク部６６゛はＵ掌上継手１２８に取付げ
たピン６８゛に回動可能に係合し、Ｕ掌上継手１２８は
ポールヘアリングねじ１３０に取付けられている。ねじ
１３０にはボールベアリングナツト１３２が係合し、ナ
ツト１３２はサーボモータ１３４で可逆的に回転するこ
とができ、第３図に示す支持枠６０の如き固定部材に取
付けられている。

このナツト１３２ば案内管２６′と関連した位置に固定
される。

ひずみ計１３６がボールねじ１３０上に取付けられ、こ
れが増’ＩＭ！器１３８に接続される。増幅器１３８は
ひずみ計１３６から発生する信号を標４町電圧と比較し
、ねじ１３０が張力を受けるか圧ｋｉｉｌｉツノを受け
るかにより正または負の信号を発信する比較器を有して
いる。この増幅器１３８はサーボモータ１３４に接続さ
れている。

作動中、作動ロール２０上のストリップ１８の線形運動
は作動ロールを変位させる傾向にあり、第７図に示す如
く案内管２６゛を矢印方向に回動させ、ボールねじ１３
０に圧縮力または張力を加える。この圧縮力または張力
はひずみ計１３６を介しモータ１３４を駆動してナツト
１３２を回動させ、ねじ１３０をストリップ１８により
加えられた力に抗して移動させる。作動ロール２０が平
衡に達したとき、ひずみ計１３６に忘却されるねじ１３
０の歪力はゼロとなり、従って増幅器１３８の出力もゼ
ロとなりモータ１３４は停止する。

図示しないが円滑な応答を得るため、適当な周知の手段
により電気的な緩衝装置を設けてもよい。

案内管２６を位置させるため他の適当なフィードバック
制御装置を使用してもよい。

ス１−リップ１８により作動ロール２０と支持ロール２
２に加えられる力の関係は第８図によって表わされる。

即ぢテンシシンレベリングラインの作動中、作動ロール
に接近しつつあるストリップ１８の部分１３０には張力
Ｔ　＋が加わっている。作動ロール２０におけるストリ
ップ１８の曲げ損失は作動ロールを離れるストリップの
部分１３２に加わる張力をユに増加させる。

即ち　　ユニ二十（曲げ損失）ス１リップ１８の曲げ損失の、′ｇＡｕで示すストリッ
プの直線経路に対する分力且旦が作動ロールに加わる。

即ぢ　　且旦−（曲げ損失）ｘＣｏｓＣ−角度旦は直線
経路からのストリップ１８の曲り角度である。

ス１−リップの直線経路に垂直方向の力叉工はストリフ
・ブ１８により作動ロール２０に加えられる力であり、
これは次式で与えられる。

作動ロール２０は支持ロール２２に対し入側に偏ってい
るので力叉工のＨＢと平衡かつ反対方向に作用する分力
且工が曲げ損失と反対方向に作動ロール２０に作用し、
これは次式により計算できる。

其工＝（二十五）　Ｘ　Ｓ　ｉｎＣＸ　ＴａｎＤ角度旦
は作動ロール２０の中心旦と支持ロール２２の中心へを
通る線旦が支持ロール２２の中心へを通りストリップ１
８の直線経路旦に垂直な＃＋ｌ＋　Ｇとのなす角度であ
る。

もし角度−ｐ−の値を且旦一旦工となるように選択すれ
ば、作動ロール２０に対するりＪ線方向の力は極めて低
い値に減少し、作動ロールと案内管２６の案内面３８．
４０間の摩擦を′最小にすることができる。

これに加え、作動ロール２０に加わる力の合力が作動ロ
ールを支持ロール上に保持するよう作用する。

この目的のためにはストリップが直線経路旦となす角が
入側と出側において等しくなればよい。

前記フィードバック制御システムの作用は角度Ｄ−が自
動的かつｉｊ！続的に作動ロール２０を平’＋Ｍ状態に
保つ値に保持されるようにしたものである。張力、Ｕ−
ル…失、或はストリップ速度等にこの平衡状態を乱す何
等かの変化を生ずると、その結果作動ロール２０の案内
面３８もしくは４０方向への移動を生じ、ピン６８の移
動がフィードバック制御システムに応答を生じ、作動ロ
ール２０を新たな平衡位置に移動させる。

以−１二の説明中に述べた装置の形態は本発明の好まし
い実施例を構成するものであって、本発明はこれら装置
の正確な形態に制限されるものではなく、本発明の範囲
内で変形を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明テンションレベリング装置の実施例を示す
もので、第１図はテンションレベリングラインの配置図
、以下拡大して示し、第２図は要部の電断側面図、第３
図は作動ロール、支持ロール１．１よび案内管等を一部
切欠いて示す第２図の３’−３Ａ；ｊ＋断面図、第４図
はフィードバック制？：！ｆｌシステムの一例を示す第
６図の４−４線横断平面図、第！ｊ図は案内管とフィー
ドバック制御システムの結合状態を示す第３図の拡大部
分図、第６図は第５図の６−６線縦断側面図、第７Ｍは
フィードバック制御システムの他の例を示す部分側面図
、第８図は部材の関係位置を示ず絡線側面図である。図中、１０・・・テンションレベリング装置、１２・・・テン
ションレベリングユニット、１４．１６・・・プライド
ル装置、１８・・・ストリップ、　　　２０・・・作動ロール、
２２・・・支持ロール、２４・・・フィードハック制御システム、２６・・・案
内管、　　　　　２８・・・制御装置、６０・・・支持
枠。特許出願人　　ザ・モナーク・マシン・ＦＩＧ−５６Ｔ６上ＦＩＧ−７

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属ストリップ矯正用テンションレベリング装置
であって；支持枠（６０）と；この支持枠に回転自在に
支持された支持ロール（２２）と；この支持ロール（２
２）上に位置された作動ロール（２０）を有し；該作動
ロールをその間に受支して上記支持ロールに関し可動で
あり、該支持ロールの周面上に位置定め可能な相対向す
る案内面（３８）、（４０）を有する案内手段（２６）
；および上記作動ロール（２０）上を通過する金属スト
ッリプにより該作動ロールに加わる力が該作動ロールを
上記支持ロール上に保持するよう作用すると共に、この
力の上記作動ロールに対する切線方向の分力が平衡状態
にあるよう上記案内面を移動して上記作動ロール（２０
）を支持ロール（２２）に関し位置せしめる制御手段（
２４）；を備えたことを特徴とするテンションレベリン
グ装置。
（２）上記案内手段（２６）が上記支持枠に回動自在に
取付けられ、かつ中空の内部（３４）を有し、上記案内
面（３８）、（４０）が上記案内手段（２６）を通る長
手方向の長孔（３６）により形成され；上記支持ロール
（２２）が円■状で上記中空内部（３４）内に位置され
；上記作動ロール（２０）が円■状で直径が実質上上記
支持ロール（２２）より小径であり、上記長孔内に配置
されて一部が支持ロールに接してこれに支持され、他の
部分が上記案内手段から突出してその上を通過する金属
ストリップに係合する如くなされており；上記制御手段
が上記長孔と作動ロールを位置決めするため上記案内手
段を回動する手段を備えたこと；を特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載のテンションレベリング装置。
（３）上記支持ロール（２２）がその端部から延出して
上記支持枠（６０）に回転自在に支持される一対のスタ
ブ（５４）、（５６）を有し、上記案内手段（２６）が
その端部において該スタブに回動自在に取付けられたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のテンショ
ンレベリング装置。
（４）上記案内手段（２６）が上記長孔（３６）と中空
内部（３４）を有する円■状の本体（３０）と；該本体
の端部に取付けられ、かつ上記制御手段と回動可能に係
合するヨーク手段（６６）を有する一対の端板（４２）
、（４４）を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
２項もしくは第３項に記載のテンションレベリング装置
。
（５）上記制御手段（２４）が、上記作動ロール（２０
）を上記案内面（３８）、（４０）に押圧する切線方向
の分力を感知して上記案内手段（２６）を回動し、上記
平衡状態を回復させるようにしたフィードバックサーボ
手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２、第
３もしくは第４項に記載のテンションレベリング装置。
（６）上記サーボ手段が一対の相対向するシリンダ（７
０）、（７２）と；上記各シリンダ（７０）、（７２）
内にそれぞれ配置された一対のピストン（９４）、（９
６）と；上記ピストンを相互に結合する連結杆手段（１
００）と；上記シリンダに加圧された流体を供給する手
段（１２２）；および上記案内手段を上記シリンダに関
し相対的に移動せしめる切線方向分力が該シリンダ内の
流体に圧力差を生じさせ、該シリンダ内のピストンが上
記切線方向分力に抗する方向に変位して上記連結杆手段
（１００）と案内手段（２６）を移動させ上記平衡を回
復するよう上記連結杆手段を案内手段に連結する手段（
６６）を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第５項
に記載のテンションレベリング装置。
（７）上記ピストン（９４）、（９６）が上記各シリン
ダ（７０）、（７２）をそれぞれ内室と外室に分離し；
上記連結杆手段（１００）が上記外室を連通する通路（
１０４）、（１０６）および弁手段を有し；該弁手段が
上記連結杆手段中に形成されて上記通路を各上記シリン
ダの１個に連通する二部分に分割し各通路を大気に開放
する開口（１０８）と、上記開口（１０８）内に変位可
能に、かつ上記案内手段を作動する位置に配置され、上
記一方の分割通路が閉じてこれに連結する外室が加圧さ
れると共に他方の分割通路が大気に開放されてこれに連
通する外室が減圧し、その差圧により変位して上記案内
手段を両分割通路（１０４）、（１０６）が共に大気に
通じて両外室が等圧に保持される平衡状態に推進するピ
ン手段（６８）を備えてなる特許請求の範囲第６項に記
載のテンションレベリング装置。