(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッパの金属帯に接する面のマンドレル周方向に対する角度を３０°以下とし、かつ、金属帯の巻きつけ方向にグリッパに隣接するセグメントに、金属帯に接する面の曲率がセグメント曲率に一致する補助セグメントを揺動可能に設け、金属帯巻取り時の該補助セグメントの金属帯に接する面のマンドレル半径方向の位置が、マンドレル周方向におけるグリッパ側の端部においては、金属帯の厚みと同量、セグメントから下がるようにし、かつ、グリッパとは反対側の端部においては、セグメントと段差無くすることを特徴とする金属帯の先端部を噛み込ませるグリッパを有するテンションリール。
【請求項２】
請求項１において、前記補助セグメントのマンドレル周方向の長さが１００ｍｍ以上であることを特徴とする、グリッパを有するテンションリール。
【請求項３】
前記補助セグメントが、支点ライナと付勢手段を用いて揺動可能に支持されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のグリッパを有するテンションリール。
【請求項４】
前記補助セグメントが、前記グリッパと接しており、該グリッパにより前記支点ライナを支点としてマンドレル半径方向に揺動可能とされていることを特徴とする請求項３に記載のグリッパを有するテンションリール
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のテンションリールを用いて金属帯を巻取ることを特徴とする金属帯の巻取り方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載のテンションリールを備えたことを特徴とする金属帯の巻取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属帯の先端部を噛み込ませるグリッパを有するテンションリール、これを用いた金属帯の巻取り方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属帯（鋼以外の金属も本発明では対象とするが、鋼の場合を例に挙げて説明するので、便宜上、以下鋼帯と呼ぶ）、中でも、帯鋼に代表される薄鋼板は、溶製後、鋳造されてスラブにされ、しかる後、熱間圧延、冷間圧延を経て製造され、あるいはさらに酸洗、鍍金処理を施される等され、出荷される。
【０００３】
こうした熱間圧延、冷間圧延、酸洗、鍍金処理工場の多くに、鋼帯をコイル状に巻きつけるテンションリールが設置されている。
【０００４】
鋼帯の先端部をこれらテンションリールのマンドレルに巻きつける方法として、鋼帯の先端部を、マンドレルに設けたグリッパに噛み込ませる方法と、ベルトラッパーと呼ばれるもので、鋼帯の先端部をマンドレルに押し付ける方法がある。
【０００５】
テンションリールによって、コイル状に巻き取られた鋼帯は、次工程に送られるか、あるいは、製品として、出荷されるため、コイル状に巻き取られた鋼帯に疵や変形があった場合には、切り捨てざるを得ず、大きく歩留まりを低下させてしまうので、テンションリール起因の疵や変形を防止する方法が各種提案されている。
【０００６】
グリッパを有するテンションリールは、比較的単純な構造で、安定して鋼帯の巻きつけが可能となるため、多く採用されているが、グリップマークと呼ばれる疵が発生し、問題となっている。
【０００７】
図１に従来から多くある一般的なテンションリールの構造の一例を示す。
【０００８】
テンションリール１０は、鋼帯８を巻きつけるマンドレル１２、鋼帯８に張力を付与しつつコイル状に巻きつけるための駆動モータ１４及び減速機１６、また、マンドレル１２の後方に接続された油圧シリンダ１８にて構成される。マンドレル１２の構造は、図２に示す如く、マンドレルシャフト２０に、セグメント２２及びグリッパ２４が、セグメント拡縮用ウェッジ２６及びグリッパ拡縮用ウェッジ２８を介して装着されている。セグメント拡縮用ウェッジ２６及びグリッパ拡縮用ウェッジ２８は、先述の油圧シリンダ１８によって移動し、セグメント２２及びウェッジ２８をマンドレル半径方向に拡縮する。図１は、セグメント２２、グリッパ２４共に拡大状態を示すが、セグメント２２のマンドレル半径方向外側の面を結んだ形状が、ほぼ真円であるのが分かる。この状態のマンドレル１２に鋼帯８を巻きつけることで、鋼帯コイルの形状を真円に成形する。
【０００９】
図３は、こうした一般的なテンションリール１０に鋼帯８を巻きつけた時のグリッパ２４周辺の拡大図を示す。グリッパ２４は、鋼帯先端をセグメント２２との間で挟み込み、巻きつけ時に鋼帯８に生じる張力や、鋼帯８をマンドレル１２に巻きつけるための曲げ力に抗して保持するためのものであるが、一般的なテンションリールで巻きつけた場合、図示するように、グリッパ２４周辺の１巻き目と２巻き目の重合部分にて、先述したセグメント形状から決まる真円形状から外れた変曲点Ａが生じていることが分かる。１巻き目と２巻き目の重合部において、２巻き目の鋼帯は、１巻き目の鋼帯の厚み分と、グリッパ２４から出た鋼帯先端８Ａが急激に曲がらないことによる浮き上がり分だけ、真円形状から外れる。
【００１０】
図４は、一般的なテンションリールで鋼帯８を巻きつけたときのグリップマーク９の模式図を示す。図３に示した鋼帯コイルを巻き戻した状態を示しているが、コイル１巻きピッチＰに１箇所、筋状の模様が発生していることが分かる。これは、図３に示したグリッパ２４周辺における変曲点Ａの位置に発生しており、他の部分と曲率が異なる為に鋼帯同士が強く押し付けられたりして、光沢の違いとして現れる。この筋状の模様がグリップマークと言われている。グリップマークは、コイル半径方向の外側になるほど薄くなるが、一般的に２０〜３０巻き、鋼帯８の長さにして約５０ｍ以上発生し、切り捨ての一因となってしまう。
【００１１】
こうしたグリップマークが発生するのを防止する方法として、特許文献１には、巻き取り初期の鋼帯に印加する張力を板厚に応じて制御し、鋼帯先端部のグリップ部への沈み込み深さを板厚の０．５乃至１．０倍の範囲に調整する方法が提案されている。
【００１２】
また、特許文献２には、グリップ部に近接するセグメントの外周面の曲率を、グリップ部の直近を最小とし、周方向に順次大きくし、最終的にマンドレル半径として、鋼帯に作用する曲げ応力を低減する方法が提案されている。
【００１３】
また、特許文献３には、上記特許文献２のセグメントの形状に加え、マンドレルの近傍に押さえロールを配置し、この押さえロールを適宜使用する巻き取り方法が提案されている。
【００１４】
【特許文献１】特開平６−２４６３４５号公報
【特許文献２】実開平２−１１８６１２号公報
【特許文献３】特開平１１−３４７６２７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、特許文献１により提案された方法は、ベルトラッパー方式のテンションリールの場合に効果が発揮される方法で、本発明で問題としているグリップ部を有するテンションリールには適用できない。
【００１６】
また、特許文献２により提案された方法は、グリップ部に近接するセグメントの外周面の曲率半径をグリップ部の直近を最小とし、周方向に順次大きくし、最終的にマンドレル半径としているため、巻き取り時の初期張力が大きい場合には、鋼帯がセグメント外周面に張り付き、マンドレル半径と一致しない曲率半径に相当する部分の曲率が鋼帯に転写し、グリップマークとなったり、１巻き目と２巻き目の重合部に隙間が生じ、それによって疵が入るといった問題がある。
【００１７】
これを防止するために、特許文献３のように、押さえロールを用いる方法においても、マンドレル半径と一致しない曲率が鋼帯に転写しない様、コイルに印加する張力や、押さえロールの押付力や押さえタイミングや張力を緩める捨て巻きの巻き数を高精度に制御する必要があった。
【００１８】
本発明は、前記した従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、グリッパを有するテンションリールにおいて、押さえロール等追加設備のほか、複雑な制御も必要とすることなくグリップマークが発生するのを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、グリッパを有するテンションリールにおいて、グリッパの金属帯に接する面のマンドレル周方向に対する角度を３０°以下とし、かつ、金属帯の巻きつけ方向にグリッパに隣接するセグメントに、金属帯に接する面の曲率がセグメント曲率に一致する補助セグメントを揺動可能に設け、金属帯巻取り時の該補助セグメントの金属帯に接する面のマンドレル半径方向の位置が、マンドレル周方向におけるグリッパ側の端部においては、金属帯の厚みと同量、セグメントから下がるようにし、かつ、グリッパとは反対側の端部においては、セグメントと段差無くするようにして、前記課題を解決したものである。
【００２０】
又、前記補助セグメントのマンドレル周方向の長さを１００ｍｍ以上としたものである。
【００２１】
又、前記補助セグメントを、支点ライナと付勢手段を用いて揺動可能に支持するようにしたものである。
【００２２】
又、前記補助セグメントが、前記グリッパと接しており、該グリッパにより前記支点ライナを支点としてマンドレル半径方向に揺動可能としたものである。
【００２３】
本発明は又、前記のテンションリールを用いて、金属帯を巻取ることを特徴とする金属帯の巻取り方法を提供するものである。
【００２４】
又、本発明は、又、前記のテンションリールを備えたことを特徴とする金属帯の巻取り装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、グリッパを有するテンションリールにおいて、新規の設備や複雑な制御を必要とせず、安価な設備、単純な制御によって、グリップマークを安定的に防止可能であり、大幅な歩留まり向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２７】
図５は、本実施形態のテンションリールのグリッパ周辺の拡大図を示す。グリッパ２４のマンドレル周方向に対する角度θを３０°とし、更に、金属帯（図６以降の図では鋼帯８）の巻きつけ方向にグリッパ２４に隣接するセグメント２２Ｂに、鋼帯８に接する面の曲率がセグメント曲率に一致する補助セグメント３０を、例えば断面半円状の頭部を有する支点ライナ３２とコイルバネ機構３４のような付勢手段を介して揺動可能に設けている。
【００２８】
前記支点ライナ３２は、ボルト３３により補助セグメント３０に固定されている。
【００２９】
前記コイルバネ機構３４は、コイル３６と、コイルの付勢力を調整するための長さ調節可能なボルト３８を含む。
【００３０】
ここで、本発明では、角度θを３０°以下に設定したのは、３０°を超えると折れて変曲点が生じ、グリップマークが発生し易くなるからである。
【００３１】
前記補助セグメント３０は、そのシュー３１を介してグリッパ２４と接しており、該グリッパ２４により支点ライナ３２を支点として、マンドレル半径方向に揺動可能な構造である。また、補助セグメント３０のマンドレル周方向長さＬは、１２０ｍｍとしている。この図は、セグメント拡大、グリッパ拡大での状態図であるが、セグメント、補助セグメントのマンドレル半径方向外側を結んだ線が真円となっていることが分かる。
【００３２】
図６は、本実施形態のテンションリールで鋼帯８を巻きつけた時のグリッパ周辺の拡大図である。図５に対して、グリッパ２４の拡大時の位置が、鋼帯８の厚み分マンドレル半径方向に下がっているため、グリッパ２４によって持ち上げられる補助セグメント３０の鋼帯８に接する面のマンドレル半径方向の位置が、マンドレル周方向におけるグリッパ２４側の端部（図示Ｄ部）においては、鋼帯８の厚みと同量、鋼帯８の巻きつけ方向にグリッパ２４に隣接するセグメント（グリッパ隣接セグメントとも称する）２２Ａから下がっているのが分かる。また、補助セグメント３０の鋼帯の巻きつけ方向に隣接するセグメント（補助セグメント隣接セグメントとも称する）２２Ｂとの接続部（図示Ｅ部）においては、支点ライナ３２が直近にあることにより、セグメント２２Ｂとの段差が生じていないことが分かる。
【００３３】
このように、２巻き目と１巻き目の接続部（Ｄ部）において、補助セグメント３０がマンドレル半径方向に丁度鋼帯８の厚み分下がっていること、及び、グリッパ２４の鋼帯８に接する面のマンドレル周方向に対する角度θを３０°以下と小さくしているため、図３に示した一般的なテンションリールの例の様に、２巻き目の鋼帯が、１巻き目の鋼帯の厚み分と、グリッパから出た鋼帯が急激に曲がらないことによる浮き上がりの分、真円形状から持ち上げられて外れることは無く、変曲点も発生せずに滑らかに巻き取られていることが分かる。
【００３４】
しかしながら、補助セグメント３０の鋼帯８に接する面の曲率は、セグメント曲率に一致させているものの、支点ライナ３２を支点として、グリッパ２４側の端部が、鋼帯８の厚み分マンドレル半径方向に下がるように補助セグメント３０が揺動して回転した状態で静止しているため、補助セグメント３０のマンドレル半径方向外側の形状は、図５の状態に較べ、セグメントから形成される真円から外れてしまっている。その関係で、補助セグメント３０の鋼帯の巻きつけ方向に隣接するセグメント２２Ｂとの接続部（Ｅ部）においては、わずかではあるが、どうしてもある程度の変曲点が生じてしまう。補助セグメント３０の回転角度は、ほぼ、鋼帯８の厚み／補助セグメント３０のマンドレル周方向の長さであらわされるが、本実施形態においては、補助セグメント３０のマンドレル周方向の長さＬを１００ｍｍ以上と長くすることにより、一般的な鋼帯の厚み（０．１〜９ｍｍ）に対して、補助セグメント３０の鋼帯の巻きつけ方向に隣接するセグメント２２Ｂとの接続部（Ｅ部）においてもグリップマークが生じるような大きな変曲点を持たせること無く鋼帯８の巻きつけを可能としている。
【００３５】
図７は、グリッパ２４の鋼帯８に接する面のマンドレル周方向に対する角度θが、グリップマークによる鋼帯８の切り捨て長さに及ぼす影響について実験した結果を示す。グリッパ２４の鋼帯８に接する面のマンドレル周方向に対する角度θを小さくするほど鋼帯８の切り捨て長さが小さく、３０°以下とすることで切り捨て長さを０にできていることが分かる。
【００３６】
図８は、図７の実験におけるグリッパ２４の鋼帯８に接する面のマンドル周方向に対する角度θを６０°としたときの鋼帯８の巻きつけ状態図を示す。グリッパ２４の角度θが大きいため、グリッパ２４から出た鋼帯８の先端部８Ａは、急激に曲がることができず、マンドレル半径方向に大きく浮き上がり、２巻き目以降との重合部に大きな変曲点Ａを生じていることが分かる。
【００３７】
図９は、補助セグメント３０のマンドレル周方向長さＬがグリップマークによる鋼帯８の切り捨て長さに及ぼす影響について実験した結果を示す。補助セグメント３０の長さＬが長いほど切り捨て長さが短く、１００ｍｍ以上とすることで、切り捨て長さを０にできることが分かる。
【００３８】
図１０は、補助セグメント３０のマンドレル周方向長さＬを５０ｍｍとしたときの鋼帯の巻きつけ状態図を示すが、補助セグメント３０の長さＬが短いため、補助セグメント３０の真円からの回転角度が大きくなり、隣接するセグメント２２Ｂとの接続部に目視でも良くわかる変曲点Ａを生じてしまっている。
【００３９】
図１１は、特許文献２や特許文献１により提案された方法を用いて、補助セグメント３０の外周面の曲率半径を、グリッパ２４の直近を最小とし、周方向に順次大きくし、最終的にマンドレル半径とした場合の巻き取り状態図を示す。巻き取り時の初期張力が大きい場合には、鋼帯８がセグメント外周面に張り付き、マンドレル半径と一致しない曲率半径に相当する部分の曲率が鋼帯８に転写し、隣接セグメントとの境目の部分がグリップマークとなったり、１巻き目と２巻き目の重合部に隙間が生じて、変曲点Ａを生じたりしていることが分かる。これを防止するためには、コイルに印加する張力や、押さえロールの押付力や押さえタイミング、張力を緩める捨て巻きの巻き数等を高精度に制御する必要があるが、本発明のテンションリールにおいては、初期張力が大きい場合でもグリップマークを発生するような変曲点を発生させることなく、また、押さえロールのような追加設備のほか、複雑な制御も必要としない。
【００４０】
なお、前記実施形態においては、本発明が鋼帯に適用される場合について説明したが、本発明は、これに限定されず、金属帯一般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一般的なテンションリールの構造を示す斜視図
【図２】同じくマンドレルの構成を示す、図１のII−II線に沿う断面図
【図３】一般的なテンションリールで鋼帯を巻きつけたときのグリッパ周辺の拡大図
【図４】一般的なテンションリールで鋼帯を巻きつけたときのグリップマークの模式図
【図５】本発明の一つの実施形態におけるグリッパ周辺の拡大図
【図６】同じく鋼帯を巻きつけたときのグリッパ周辺の拡大図
【図７】グリッパの鋼帯に接する面のマンドレル周方向に対する角度θが鋼帯の切り捨て長さに及ぼす影響を示す線図
【図８】グリッパの鋼帯に接する面のマンドレル周方向に対する角度θを６０°としたときの鋼帯の巻きつけ状態図
【図９】補助セグメントのマンドレル周方向長さＬが鋼帯の切り捨て長さに及ぼす影響を示す線図
【図１０】補助セグメントのマンドレル周方向長さＬを５０ｍｍとしたときの鋼帯巻きつけ状態図
【図１１】従来技術のごとく補助セグメント外周面の曲率を順次変更した時の鋼帯巻き付け状態図
【符号の説明】
【００４２】
８…鋼帯
８Ａ…鋼帯先端
９…グリップマーク
１０…テンションリール
１２…マンドレル
１４…駆動モータ
１６…減速機
１８…油圧シリンダ
２０…マンドレルシャフト
２２、２２Ａ、２２Ｂ…セグメント
２４…グリッパ
２６…セグメント拡縮用ウェッジ
２８…グリッパ拡縮用ウェッジ
３０…補助セグメント
３２…支点ライナ
３４…コイルバネ機構
Ａ…変曲点
Ｐ…コイル１巻きピッチ
Ｌ…補助セグメントのマンドレル周方向の長さ
θ…グリッパの鋼帯に接する面のマンドレル周方向に対する角度
【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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【図７】
0004739037.tif 000008
【図８】
0004739037.tif 000009
【図９】
0004739037.tif 000010
【図１０】
0004739037.tif 000011
【図１１】
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