(57)【要約】 【課題】  圧延される金属帯の正確な張力値を確実に求めることができる金属帯の張力測定方法を提供する。【解決手段】  鋼帯１１を圧延方向に対して直交する方向に切断し、切断によって形成される鋼帯１１の切断両端部１１ａ，１１ｂに治具２１ａ，２１ｂをそれぞれ装着し、両治具２１ａ，２１ｂの間に２個のロードセル３８，３９を鋼帯１１の幅方向に並列に装着し、両治具２１ａ，２１ｂをロードセル３８，３９によって連結する。次いで、テンションリールで鋼帯１１を巻き取ることによって鋼帯１１に張力を負荷し、ロードセル３８，３９によって該張力値を測定する。【選択図】      図１
2006275613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延される金属帯の張力を測定する張力測定方法において、
金属帯を圧延方向に対して直交する方向に切断するステップと、
切断によって形成される金属帯の切断端部に治具をそれぞれ装着するステップと、
両治具の間にロードセルを装着し、両治具をロードセルによって連結するステップと、
金属帯に張力を負荷し、ロードセルによって該張力値を測定するステップとを含むことを特徴とする金属帯の張力測定方法。
【請求項２】
ロードセルは、
金属帯の圧延方向に対して直交する方向に１個または並列に２個設けられることを特徴とする請求項１記載の金属帯の張力測定方法。
【請求項３】
金属帯を圧延方向に対して直交する方向に切断する箇所が、
１本の金属帯について２箇所であることを特徴とする請求項１または２記載の金属帯の張力測定方法。
【請求項４】
金属帯の厚さが、３．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の金属帯の張力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属帯の張力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属帯、たとえば鋼帯の圧延加工においては、圧延される鋼帯の変形抵抗に応じて圧延条件が定められるが、変形抵抗には圧延張力が大きく関与することが知られている（たとえば、非特許文献１参照）。したがって、圧延加工時に鋼帯に対して負荷される圧延張力は、圧延荷重、圧延速度などの圧延条件を定める上で極めて重要な要素である。このことから、鋼帯を圧延加工することに用いられる圧延装置には、圧延される鋼帯の張力を測定する手段が設けられている。
【０００３】
図７は、従来の圧延鋼帯の張力測定方法の概要を説明する図である。従来の張力測定方法の１つとして、圧延スタンド１の出側（入側であっても良い）に、押えロール２と、テンションメータロール（略称ＴＭＲ）３とを、圧延される鋼帯４がパスライン（略称ＰＬ）５の上下に変位するように設け、鋼帯４に負荷される張力の鉛直方向の分力を、ＴＭＲ３に付設されるロードセル（略称ＬＣ）６で検出し、ＴＭＲ３に対する鋼帯４の巻き付け角度に基づく演算式によって、鋼帯４に負荷される張力値が求められている。
【０００４】
しかしながら、張力は、ＴＭＲ３に対する鋼帯４の巻き付け角度という幾何学的配置、たとえば図７に示す例では、押えロール２によるＰＬ５から下方への変位量ｘと、ＴＭＲ３によるＰＬ５から上方への変位量ｈとに基づく演算式で求めるので、機械的取付精度が低い場合、幾何学どおりの分力を得ることができず、測定誤差が生じるという問題がある。
【０００５】
したがって、一般的には、ＴＭＲ３による張力測定に加えて、圧延後の鋼帯４を巻取るとともに鋼帯４に張力を与えるテンションリール（略称ＴＲ）７を駆動させる電動機の電流値を測定し、該電流値からＴＲ７の回転トルクを求めて張力値を得ている。
【０００６】
しかしながら、圧延装置内を搬送される鋼帯４には、ルーパ、デフレクタロールなどによるベンディングロスがあり、また圧延装置に備わる回転機器部のベアリング抵抗などがあるので、電動機の電流値に基づく張力値であっても、必ずしも真値とは限らないことがある。ＴＭＲ３による張力値、またＴＲ７の電動機の電流値による張力値のいずれもが真値でない場合、これらの張力値に基づいて設定される圧延条件が適切ではないことになるので圧延された鋼帯の品質が規格に適合しなくなるおそれがあり、また圧延装置の各部に想定外の負荷がかかり装置トラブルを誘引するという問題がある。
したがって、圧延される金属帯の正確な張力を求めることが望まれている。
【０００７】
【非特許文献１】社団法人日本塑性加工学会編、「板圧延」、初版、株式会社コロナ社、１９９７年４月１０日、ｐ７７−７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、圧延される金属帯の正確な張力値を確実に求めることができる金属帯の張力測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、圧延される金属帯の張力を測定する張力測定方法において、
金属帯を圧延方向に対して直交する方向に切断するステップと、
切断によって形成される金属帯の切断端部に治具をそれぞれ装着するステップと、
両治具の間にロードセルを装着し、両治具をロードセルによって連結するステップと、
金属帯に張力を負荷し、ロードセルによって該張力値を測定するステップとを含むことを特徴とする金属帯の張力測定方法である。
【００１０】
また本発明は、ロードセルは、金属帯の圧延方向に対して直交する方向に１個または並列に２個設けられることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、金属帯を圧延方向に対して直交する方向に切断する箇所が、１本の金属帯について２箇所であることを特徴とする。
また本発明は、金属帯の厚さが、３．０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧延される金属帯に作用する張力を、正確かつ確実に求めることができるので、圧延条件を適切に設定して圧延された金属帯の品質を向上することができるとともに、圧延装置各部の機械的強度の計算を正確に行うことができるので設備故障を防止することができる。
【００１３】
また本発明によれば、金属帯の圧延方向に対して直交する幅方向にロードセルを１個または２個設ける。特に幅方向に並列にロードセルを２個設けることによって、金属帯の圧延方向に対するぶれに起因する測定誤差を抑制し、張力を一層正確に求めることができる。
【００１４】
また本発明によれば、金属帯を圧延方向に対して直交する方向に切断する箇所が、１本の金属帯について２箇所形成され、１本の金属帯について２箇所で張力測定が行われるので、測定される張力値の精度を一層向上することができる。
【００１５】
また本発明によれば、ＴＭＲおよびＴＲの電動機の電流値に基づく張力測定では誤差を生じやすい金属帯の厚さが３．０ｍｍ以下の領域において、特に正確に張力を測定できるという効果を発現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の金属帯の張力測定方法の概要を説明する図であり、図２は図１に示す金属帯の張力測定方法が用いられる圧延装置１の構成を例示する図であり、図３は図１に示す金属帯の張力測定方法に用いられる治具２１の構成を示す図である。
【００１７】
本発明の金属帯の張力測定方法が用いられる圧延装置１０は、たとえば複数（本実施態様では４つ）の圧延スタンド１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが、並列に設けられ、圧延される金属帯であるたとえば鋼帯１１が、１回の通板で４つの圧延スタンド１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄすべてによって圧延されるタンデム圧延装置である。
【００１８】
圧延装置１０は、鋼帯１１の入側に設けられる鋼帯１１を巻き戻す不図示のペイオフリール、鋼帯同士を接続する接続装置、ルーパと、前記４つの圧延スタンド１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、張力測定部１３と、鋼帯１１をせん断するせん断機である出側シャー１４と、デフレクタロール１５と、圧延された鋼帯１１を巻き取るとともに鋼帯１１に張力を負荷するテンションリール（ＴＲ）１６とを含んで構成される。なお、圧延装置１０の４つの圧延スタンド１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの出側もしくは入側には、不図示の押えロールとテンションメータロール（ＴＭＲ）とが設けられ、ＴＭＲによる張力値も求められるように構成される。
【００１９】
以下、圧延装置１０で圧延される鋼帯１１の張力測定方法を説明する。まず、圧延装置１０内に搬入され、ペイオフリールで巻き戻されその先端部がＴＲ１６に巻き取られた鋼帯１１を、圧延方向に対して直交する方向に切断する。鋼帯１１の切断は、出側シャー１４で行い、切断部を張力測定部１３へ後送しても良く、また張力測定部１３に不図示の専用切断装置を設けて切断するようにしても良い。いずれの場合においても、圧延方向に対する直交性を高めるために、たとえばトランシットなどの測定装置を設けて正確に測定し、測定結果に基づいてけがき等を入れて当該部を切断またはせん断することが好ましい。
【００２０】
次に、切断によって形成される鋼帯１１の両方の切断端部１１ａ，１１ｂに治具２１ａ，２１ｂをそれぞれ装着する。なお、治具２１ａ，２１ｂを総称する場合にはアルファベットを省いて参照符号２１で表記する。治具２１は、台車２２上に設けられる載置台２３の上に載置され、載置台２３上において鋼帯１１に治具２１が装着される。
【００２１】
台車２２は、その下部に車輪２４が設けられ、鋼帯１１の圧延方向に交差するようにして敷設される１対のレール２５に車輪２４を係合させるようにして設けられる。したがって、台車２２は、治具２１を載置した状態で、レール２５上を鋼帯１１の圧延方向に直交する方向に可動に構成され、張力測定時には鋼帯１１の装置内搬送路上の張力測定部１３へ装入され、張力測定時以外には鋼帯１１の装置内搬送路外へ退避することができる。
【００２２】
治具２１ａは、もう一方の治具２１ｂを臨む側の両角部に切欠部２６，２７がそれぞれ形成される略長方形の平板状の第１上治具２８および第１下治具２９と、第１上治具２８と第１下治具２９との間に配置され、もう一方の治具２１ｂを臨んで前記切欠部２６，２７近傍に設けられるロードセル装着継手部３０，３１と、鋼帯１１と第１上治具２８および第１下治具２９との間隙に挿入されるスペーサ３２と、複数のボルト３３とナット３４とを含む。ロードセル装着継手部３０，３１は、それぞれが、予め定める間隔を有し対向して形成される一対の矩形の部材から成り、そのほぼ中央部分にロードセル装着時にピンを挿入するための貫通孔が形成される。
【００２３】
治具２１ａに類似するもう一方の治具２１ｂは、長方形の平板状の第２上治具３５および第２下治具３６と、鋼帯１１と第２上治具３５および第２下治具３６との間隙に挿入されるスペーサ３７と、複数のボルト３３とナット３４とを含む。
【００２４】
治具２１には、治具２１と鋼帯１１とをボルト３３、ナット３４で固定するための鋼帯装着孔４１が予め定める位置に複数個形成される。治具２１ａには、第１上治具２８と第１下治具２９とをボルト３３、ナット３４で固定するための、またもう一方の治具２１ｂには、第２上治具３５と第２下治具３６とをボルト３３、ナット３４で固定するための治具固定孔４２が形成される。
【００２５】
このような治具２１は、張力測定時の大きな張力に耐えなければならないので、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｇ３３１１に規定されるＳＣＭのような高強度素材で形成されることが好ましい。
【００２６】
切断された鋼帯１１は、その先端部１１ａ，１１ｂが、それぞれ治具２１ａの第１上治具２８と第１下治具２９との間、およびもう一方の治具２１ｂの第２上治具３５と第２下治具３６との間に挿入され、スペーサ３２，３７でそれぞれ間隙が充填された後、治具２１の鋼帯装着孔４１を通してドリル等で鋼帯１１に貫通孔を形成し、該貫通孔と鋼帯装着孔４１とにボルト３３を挿通しナット３４を螺合させ、締め付けることによって鋼帯１１に治具２１を装着する。
【００２７】
図４は、鋼帯１１に貫通孔を形成する方法の一例を説明する図である。図４では鋼帯１１の圧延方向から見た状態を示す。貫通孔の形成には、たとえば磁石部材４３を備える移動自在のスタンド４４に装着される穴あけ装置（ドリル）４５を使用する。ドリル４５部分が鋼帯装着孔４１に対応する位置に、治具２１上でスタンド４４を移動させ、磁石部材４３の磁力を利用して該位置にスタンド４４を固定する。このことによって、鋼帯装着孔４１が形成された位置に正確に合致させて鋼帯１１に貫通孔を形成することができる。このようにして形成した貫通孔と鋼帯装着孔４１とに、前述のようにボルト３３を挿通してナット３４を螺合させ締め付けることによって鋼帯１１に治具２１を装着できる。
【００２８】
次に、両治具２１ａ，２１ｂの間に２つの第１および第２ロードセル３８，３９を装着し、両治具２１ａ，２１ｂを第１および第２ロードセル３８，３９によって連結する。
【００２９】
第１および第２ロードセル３８，３９は、もう一方の治具２１ｂとは、第１および第２ロードセル３８，３９の継手に予め形成される継手孔と、もう一方の治具２１ｂに前記継手孔に対応するように予め形成されるロードセル装着孔４６とをピン４７で挿通することによって連結される。また第１および第２ロードセル３８，３９は、治具２１ａとは、第１および第２ロードセル３８，３９のもう一方の継手に形成される貫通孔と、前述のロードセル装着継手部３０，３１に形成される貫通孔とを、ピン４７で挿通することによって連結される。
【００３０】
２つの第１および第２ロードセル３８，３９は、鋼帯１１の圧延方向に対して直交する方向に並列に設けられる。このように２個のロードセル３８，３９を並列に設けることによって、鋼帯１１の圧延方向に対するぶれに起因する測定誤差を抑制し、張力を一層正確に求めることが可能になる。
【００３１】
鋼帯１１と治具２１とを装着するステップと、治具２１ａともう一方の治具２１ｂとを第１および第２ロードセル３８，３９で連結するステップとは、順序が逆であっても良い。すなわち、治具２１ａともう一方の治具２１ｂとを、第１および第２ロードセル３８，３９で予め連結し、第１および第２ロードセル３８，３９で連結された治具２１を台車２２上に載置して張力測定部１３へ装入し、治具２１と鋼帯１１とを装着するようにしても良い。
【００３２】
鋼帯１１に治具２１が装着され、両治具２１ａ，２１ｂが２つのロードセル３８，３９で連結された後、テンションリール（ＴＲ）１６を巻取り動作させて鋼帯１１に張力を負荷し、第１および第２ロードセル３８，３９からの出力値を検出して、鋼帯１１に作用する張力値を測定する。
【００３３】
以上の実施態様では、張力の測定は、鋼帯１１の圧延方向において１箇所で行われる事例を説明したけれども、これに限定されることなく、鋼帯１１の圧延方向において２箇所で行われても良い。すなわち、鋼帯１１の圧延方向において、前述の鋼帯１１の切断箇所とは異なる位置で鋼帯１１を切断し、該切断箇所の鋼帯１１の両端部に同様の治具を装着し、さらに両治具を２個のロードセルで連結し、該位置での張力を測定するようにしても良い。このように、１本の鋼帯１１の２箇所で張力測定することによって、測定精度を一層向上することができる。
【実施例】
【００３４】
以下本発明の実施例について説明する。
表１に示す供試材である鋼帯を圧延方向で１箇所切断し、圧延装置１０の張力測定部１３において、前述のように構成される治具２１と第１および第２ロードセル３８，３９とを、鋼帯の切断部分に装着した。
【００３５】
次いで、テンションリール１６を操作し、テンションリール１６の電動機の電流値に基づいて得られる張力値（これをモータ電流読み値と呼ぶ）が、０トン、５トン、１０トン、１５トン、２０トン付近の値になるように、鋼帯に対して張力を負荷し、このときの第１および第２ロードセル３８，３９の出力値（これをロードセル（ＬＣ）読み値と呼ぶ）とを比較した。
【００３６】
鋼帯中に装入された第１および第２ロードセル３８，３９によるロードセル読み値は、正に鋼帯に負荷されている張力そのものが得られるので、本実施例では、ロードセル読み値に対するモータ電流読み値の精度を検証する試験を実施したことになる。
【００３７】
【表１】
2006275613.tif 000003
【００３８】
モータ電流読み値に対して、検出されたロードセル読み値のデータを表２に示し、ロードセル読み値とモータ電流読み値とを対応させた結果を図５および図６に示す。なお、測定は、繰返し４回実施し、測定値が安定した第２回目および第３回目の測定結果を、図５および図６に示す。
【００３９】
【表２】
2006275613.tif 000004
【００４０】
表２および図１、図２の結果から、真の張力値であるロードセル（ＬＣ）読み値に対して、モータ電流読み値は、概ね近い値を示した。しかしながら、モータ電流読み値は真値に対してわずかに小さい値を示すので、定期的もしくは予め定める本数の鋼帯を圧延する毎に、本発明の張力測定方法によってモータ電流から得られる張力を検証するとともに補正を行うことによって、真値による圧延条件設定および圧延装置各部の強度計算を行うべきであり、本発明の金属帯の張力測定方法の有効性が明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の金属帯の張力測定方法の概要を説明する図である。
【図２】図１に示す金属帯の張力測定方法が用いられる圧延装置１の構成を例示する図である。
【図３】図１に示す金属帯の張力測定方法に用いられる治具２１の構成を示す図である。
【図４】鋼帯１１に貫通孔を形成する方法の一例を説明する図である。
【図５】ロードセル読み値とロードセル読み値との対応結果を示す図である。
【図６】ロードセル読み値とロードセル読み値との対応結果を示す図である。
【図７】従来の圧延鋼帯の張力測定方法の概要を説明する図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  圧延装置
１１  鋼帯
１２  圧延スタンド
１３  張力測定部
１４  出側シャー
１６  テンションリール
２１  治具
３８，３９  ロードセル
【図１】
2006275613.tif 000005
【図２】
2006275613.tif 000006
【図３】
2006275613.tif 000007
【図４】
2006275613.tif 000008
【図５】
2006275613.tif 000009
【図６】
2006275613.tif 000010
【図７】
2006275613.tif 000011