(57)【要約】【課題】簡易であり、かつコイルの開端時におけるコイル外周の疵の発生を抑制することが可能な、コイルオープナー設備およびコイルオープナー設備を用いた金属帯の開端方法を提供することを目的とする。【解決手段】コイル状に巻かれた金属帯の先端を開端するオープナーアームを備えるコイルオープナー設備において、前記オープナーアームの先端の形状は、前記金属帯の幅方向における前記金属帯との接触面が凸形状であることを特徴とするコイルオープナー設備。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状に巻かれた金属帯の先端を開端するオープナーアームを備えるコイルオープナー設備において、
前記オープナーアームの先端の形状は、前記金属帯の幅方向における前記金属帯との接触面が凸形状であることを特徴とするコイルオープナー設備。
【請求項２】
前記凸形状の頂点の高さは、１．５〜２．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のコイルオープナー設備。
【請求項３】
前記凸形状は、山型形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のコイルオープナー設備。
【請求項４】
クレードルロール上に載置されたコイル状に巻かれた金属帯の先端を、
前記クレードルロールを回転させることで巻き出し、
コイルオープナー設備を構成するオープナーアームにより巻き出された金属帯の先端を開端するに際し、
前記オープナーアームの先端の形状は、前記金属帯の幅方向における前記金属帯との接触面が凸形状であることを特徴とする、コイルオープナー設備を用いた金属帯の開端方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電縫管製造ラインや酸洗ライン、シャーライン、圧延ライン等において、金属帯の供給ラインの入側で用いる金属帯を開端するコイルオープナー設備、および、このコイルオープナー設備を用いた金属帯の開端方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コイル状に巻き取られた金属帯（以下、単にコイルと称する。）先端を開端する作業の一つにコイルオープニングがある。通常、ラインに供給されるコイルは、コイル先端部がコイル外周に密着しているため、必要に応じて、コイル先端部を開端するために断続的にコイルオープナーに送られる。
【０００３】
従来使用されているコイルオープナー設備、および、コイルオープナー設備を用いたコイルオープニングについて、図１に基づき説明する。
【０００４】
図１（ａ）は、コイルオープナー設備を横から見た側面図であり、具体的には、コイルオープナー設備を構成するオープナーアームを横から見た側面図である。
【０００５】
コイル先端部の開端は、図１（ｂ）に示すように、コイルＳの径に合わせてオープナーアーム１の先端２を、シリンダー３によりコイルＳの外周に接触させる。次いで、図１（ｃ）に示すように、クレードルロール４上に載置されたコイルＳを回転させることにより、コイル先端部の開端を実施している。
【０００６】
図２は、オープナーアーム１の先端の形状を上から見た斜視図である。図２に示すように、コイルＳとの接触面は直線形状となっている。
【０００７】
コイル先端の開端の際、オープナーアームの先端部分はコイル外周と直接接触するため、コイル先端部の密着力によりコイル外周とオープナーアームの先端部が摺動することでコイル外周に疵をつけ、歩留まりを低下させるという問題がある。
【０００８】
このような、コイル先端の開端時に発生する疵を防止する方法として、例えば、特許文献１には、前工程にて事前にコイル端部に形状修正を実施し、開端時の摺動による疵の発生を抑制する方法が開示されている。
【０００９】
また、別の対策として、オープナーアーム先端の材質について、樹脂などの硬度の低い材料を使用する方法も一般に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２８４８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の方法は、前工程に形状修正の為の設備を導入する必要があり、初期費用が大きく掛かることに加え、前処置の手間がかかる。
【００１２】
また、オープナーアーム先端について、硬度の低い材料を使用する対策においては、先端の損耗が激しくなりランニングコストが増加することに加え、板厚の厚い材料を口開く際には負荷が大きく割れてしまうなどの課題が存在する。
【００１３】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、簡易であり、かつコイルの開端時におけるコイル外周の疵の発生を抑制することが可能な、コイルオープナー設備およびコイルオープナー設備を用いた金属帯の開端方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明者らは、コイル開端時におけるコイル先端部の幅方向での変位に着目した。
【００１５】
表１に、コイルの開端前後におけるコイル先端部の幅方向の変位（Ｃ反り量）の実測値を、表２に材料力学における鞍曲げ理論から算出した（Ｃ反り量の）理論値を、それぞれ示す。なお、応力測定は、コイル先端部より１０００ｍｍ内周側の位置に外力を加えコイルを開端した際の実測値である。また、センターとはコイル幅方向における中心の位置である。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
【表２】
2019181490.tif 000004
【００１８】
表１、２からわかるように、コイルの開端時において、コイル先端部は幅方向において変形が生じ、コイル先端部は幅方向にＣ反りが発生する。その結果、コイルの開端時において、コイル先端部からオープナーアーム先端に作用する応力は幅方向に分布を有する。
【００１９】
そのため、開端時の負荷が大きい厚物材を開端する際においては、開端時に必要なコイル先端部におけるエッジ部分の応力が高くなり、その結果、コイル外周疵がコイルのエッジ部に発生する。
【００２０】
次に、表３に、コイル開端時におけるオープナーアーム先端の幅方向の応力分布の結果を示す。なお、応力測定は、オープナーアーム先端部分の裏面側（図２の矢印Ａで示される側）に、コイルの幅方向センター（中心）からコイルエッジ側に向かって１００ｍｍピッチで取り付けた歪ゲージにより、コイル開端時の応力を測定した。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
上述の理論の通り、開端時において幅方向に応力分布が発生している。その結果、コイルのエッジ部に集中的に外周疵が発生すると考えられる。
【００２３】
これらの知見から本発明者らはさらに鋭意検討した結果、オープナーアーム先端の形状について、コイルとの接触面を凸形状とすることにより、コイル開端時の幅方向の応力分布を平滑化することができ、コイル外周の疵の発生を抑制できることに到った。
【００２４】
本発明は上記知見に基づくものであり、その要旨は以下の通りである。
［１］コイル状に巻かれた金属帯の先端を開端するオープナーアームを備えるコイルオープナー設備において、
前記オープナーアームの先端の形状は、前記金属帯の幅方向における前記金属帯との接触面が凸形状であることを特徴とするコイルオープナー設備。
［２］前記凸形状の頂点の高さは、１．５〜２．５ｍｍであることを特徴とする［１］に記載のコイルオープナー設備。
［３］前記凸形状は、山型形状であることを特徴とする［１］または［２］に記載のコイルオープナー設備。
［４］クレードルロール上に載置されたコイル状に巻かれた金属帯の先端を、
前記クレードルロールを回転させることで巻き出し、
コイルオープナー設備を構成するオープナーアームにより巻き出された金属帯の先端を開端するに際し、
前記オープナーアームの先端の形状は、前記金属帯の幅方向における前記金属帯との接触面が凸形状であることを特徴とする、コイルオープナー設備を用いた金属帯の開端方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、コイル外周の疵の発生を抑制することができる。また、本発明によれば、板厚が厚い材料であっても、疵が発生することなく、簡易にコイルの開端を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、コイルオープナー設備を横から見た側面図であり、図１（ａ）はコイルオープナー設備を構成するオープナーアームを横から見た側面図、図１（ｂ）はオープナーアームの先端をコイルの外周に接触させる様子を示す模式図、図１（ｃ）はコイル先端部を開端させる様子を示す模式図である。
【図２】図２は、オープナーアームの先端の形状を上から見た斜視図である。
【図３】図３は、オープナーアームの先端の形状を示す模式図であり、図３（ａ）は従来のオープナーアームの先端の形状を示す模式図、図３（ｂ）は本発明に係るオープナーアームの先端の形状を示す模式図である。
【図４】図４は、コイル開端時に発生する圧縮応力の解析モデルを示す図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係るオープナーアームの先端の形状を示す模式図である。
【図６】図６は、実施例における開端後のコイル外周の疵の発生率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図３は、オープナーアームの先端２の形状を示す模式図であり、コイル（金属帯）との接触面を示す断面図である。図３（ａ）は、従来のオープナーアームの先端２の形状を示す模式図であり、前述したように、接触面は直線形状（矩形形状）を有している。
【００２８】
一方、本発明のオープナーアームの先端２の形状は、図３（ｂ）に示すように、金属帯との接触面が凸形状を有しており、金属帯の幅方向において、中心（センター）部がエッジ部よりも高い形状となっている。このように、金属帯との接触面が凸形状を有していることにより、開端時において、Ｃ反り変形後のコイル先端部からコイルオープナー先端に作用する負荷をコイルオープナー先端の全幅で受けることが可能となる。その結果、開端時の幅方向における局所的な応力増加領域発生を抑制し、その結果、コイル外周疵の発生を抑制することができる。
【００２９】
従来のコイルオープナーを用いた場合と、本発明のコイルオープナーを用いた場合について、コイル開端時に発生する圧縮応力を解析した。解析モデルを図４に示す。図４に示すように、クレードルロール、上押えロール、コイル内周部を剛体、コイル最外周部を弾性体、オープナーアーム先端部を弾塑性体としてモデル化し、ＦＥＭ解析を実施した。なお、コイルの回転量：３０°、コイルのヤング率：２０６ＧＰａ、コイルの比重：７．８６ｇ／ｃｍ３、コイル厚さ：１７．５ｍｍ、コイル幅：１６００ｍｍ、コイル半径９３５ｍｍ、オープナーアーム先端のヤング率：２０６ＧＰａ、オープナーアーム先端の比重：７．８３ｇ／ｃｍ３とした。また、オープナーアームの形状については、凸形状の頂点の高さΔＨを、０ｍｍ（従来のオープナーアーム、すなわちコイルとの接触面が直線形状）、１ｍｍおよび２ｍｍ（本発明）について、それぞれＦＥＭ解析を行った。
【００３０】
ＦＥＭ解析の結果を表４に示す。
【００３１】
【表４】
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【００３２】
表４の結果から、従来のオープナーアームの先端形状であるΔＨ＝０の場合、コイルのエッジ部において局所的に最大圧縮応力が約３３．７ＭＰａ発生している。これに対して、ΔＨが１ｍｍ、２ｍｍの場合、幅方向の応力分布が平滑化され、ΔＨ＝２ｍｍではエッジ部における最大圧縮応力が約５．１ＭＰａとなり、従来のオープナーアームの先端よりも８０％以上圧縮応力が低減されていることが判る。
【００３３】
以上の結果より、本発明によれば、幅方向における局所的な応力増加領域発生を抑制することが可能となり、板厚が厚い鋼材（金属帯）であっても、疵が発生することなく、簡易にコイルの開端を行うことが可能となる。
【００３４】
本発明において、凸形状の頂点の高さ（ΔＨ）は、１．５〜２．５ｍｍであることが好ましい。頂点の高さ（ΔＨ）を１．５〜２．５ｍｍとすることにより、開端時において、Ｃ反り変形後のコイル先端部からコイルオープナー先端に作用する負荷をコイルオープナー先端の全幅で受けることが可能となる。その結果、開端時の幅方向における局所的な応力増加領域発生を抑制し、その結果、コイル外周疵の発生を抑制することができる。
【００３５】
オープナーアーム先端の形状については、コイル開端時の幅方向における局所的な応力増加領域発生を抑制することができる形状であればよい。たとえば、凸形状は山型形状であることが好ましい（図３（ｂ）参照）。山型形状にすることにより、コイル開端時の金属帯幅方向における局所的な応力の増加を抑制し、コイル外周疵の発生を抑制することができる。また、山型形状は他の形状（たとえば、上に凸の放物線型など）に比べて加工がしやすい。
【００３６】
また、オープナーアームの先端の形状は、接触面が所定の高さを有していればよいので、たとえば、図５（ａ）に示すような、コイルとの接触面が円弧形状であってもよい。円弧形状の場合、曲率半径Ｒは、３００〜４００ｍｍであることが好ましい。また、コイルとの接触面は、図５（ｂ）に示すような、円弧形状に内接するような多角形の形状であっても良い。円弧形状や、円弧形状に内接するような多角形の形状を有していても、開端時の幅方向における局所的な応力増加領域発生を抑制し、その結果、コイル外周疵の発生を抑制することができる。
【００３７】
なお、本発明において、金属帯（コイル）の板厚は、１０〜３０ｍｍであることが好ましい。また、金属帯の幅（板幅）は、１０００〜２５００ｍｍであることが好ましい。本発明のコイルオープナー設備であれば、板厚が厚い材料であっても疵が発生することなく、簡易にコイルの開端を行うことが可能である。
【実施例】
【００３８】
板厚１１〜２５ｍｍ、板幅１０００〜１９００ｍｍの寸法のコイルについて、本発明のコイルオープナー設備を用いてコイルの開端を行った。なお、本発明のコイルオープナー設備におけるオープナーアームの先端の形状は、接触面が山型形状で、高さΔＨは２ｍｍとした。
【００３９】
開端後のコイル外周の疵の発生率を調べ、従来のコイルオープナー設備を用いた場合のコイル開端時の疵の発生率と比較した。なお、疵の発生率は、コイル検査者による目視での外観検査にて判定した。
【００４０】
結果を図６に示す。
【００４１】
従来のコイルオープナー設備を用いた場合、４０％（２２本／５５本）発生していたコイル外周の疵は、本発明のコイルオープナー設備を用いたところ、疵の発生率は０％（０本／６２本）に減少し、コイル外周の疵の抑制効果を確認することができた。
【符号の説明】
【００４２】
１    オープナーアーム
２    （オープナーアームの）先端
３    シリンダー
４    クレードルロール
Ｓ    コイル（金属帯）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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