(57)【要約】【課題】  圧延されたストリップをピンチロールを介してマンドレルに巻き取るストリップの巻き取り方法および装置において、ストリップを巻き取る際に、コイラ内に新たな機械的可動部を設けること無しに、ストリップとシュートおよびオーバーガイドの接触による通板抵抗を緩和させることでストリップの巻き取り安定性を向上させる。【解決手段】  ストリップの先端がピンチロールからマンドレルまでの間を通過するタイミングで、ピンチロール側からマンドレルの方向に向かって、気体および／または液体からなる流体を噴射させるストリップの巻き取り方法。また、ピンチロールとマンドレルとの間に、ピンチロール側からマンドレル側に向かった噴出口を持った、気体および／または流体からなる流体の噴射装置を有するストリップの巻取り装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延されたストリップをピンチロールを介してマンドレルに巻き取るストリップの巻き取り方法において、ストリップの先端がピンチロールからマンドレルまでの間を通過するタイミングで、ピンチロール側からマンドレルの方向に向かって、気体および／または液体からなる流体を噴射させることを特徴とするストリップの巻き取り方法。
【請求項２】
前記気体および／または液体を、少なくともオーバーガイド側から噴射することを特徴とする請求項１記載のストリップの巻き取り方法。
【請求項３】
圧延されたストリップをピンチロールを介してマンドレルに巻き取るストリップの巻き取り装置において、ピンチロールとマンドレルとの間に、ピンチロール側からマンドレル側に向かった噴出口を持った、気体および／または流体からなる流体の噴射装置を有することを特徴とするストリップの巻取り装置。
【請求項４】
該噴射装置またはその噴出口を少なくともオーバーガイド側に設置することを特徴とする請求項３記載のストリップの巻取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延されたストリップをピンチロールを介してマンドレルに巻き取るストリップの巻き取り方法および装置において、ストリップ先端の通板に伴いコイラ内で発生する接触による通板抵抗を解消もしくは減少させ、ストリップの巻き取り安定性を向上させる方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧延されたストリップをピンチロールを介してマンドレルに巻き取るストリップの巻き取り方法および装置において、ストリップ先端の巻き取り安定性を確保する為に、一般にピンチロールのオフセット量の調整やピンチロールの圧下荷重の調整、オーバーガイドやシュートの位置および傾斜角の調整によるコイラ内をストリップ先端が通板される時のストリップとオーバーガイドおよびシュートの接触抵抗緩和が行われている。
【０００３】
しかし、コイラではストリップの厚さや幅、ヤング率、巻き取り速度等が変化する様々な条件のストリップを巻き取らなければならず、これらの条件によりコイラ内でのストリップの通板状態が変化するため、巻き取り対象材毎に各条件の変更設定が必要となる。
【０００４】
また、ピンチロールのオフセットの調整や、オーバーガイドやシュートの位置および傾斜角の調整等、設備の可動部を必要とする方法では、設備の経年変化による外乱が増加すると共に、信頼性の低下につながる場合が多く、特にシュートやオーバーガイドの位置や角度の調整には、回転体であり且つ大重量のピンチロールとマンドレルの相対位置関係の変更が伴うため、この方法は実際上極めて困難である。
【０００５】
上記の様なストリップとコイラ設備との接触に伴う通板抵抗の緩和による巻き取り安定性を狙った発明として、一般的には位置拘束を行うラッパーエプロンを水圧パッド構造とすることでストリップとラッパーエプロンの接触抵抗を軽減し、且つ水圧によりストリップをマンドレルに押し付けることによりマンドレルのリードを有効に活用する方法および装置が特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００６】
しかし、これらの方法ではストリップとコイラ設備の接触に伴う通板抵抗の内、ラッパーエプロンに関する影響のみに留まっており、ストリップとシュートおよびオーバーガイドの接触に伴う通板抵抗が解消されないため、後述するロジック（図５に示す）によりストリップの巻き取りは必ずしも安定化するとは限らない。
【０００７】
【特許文献１】実開昭55-28081号公報
【特許文献２】特開2001-514970号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、圧延されたストリップをピンチロールを介してマンドレルに巻き取るストリップの巻き取り方法および装置において、ストリップを巻き取る際に、コイラ内に新たな機械的可動部を設けること無しに、ストリップとシュートおよびオーバーガイドの接触による通板抵抗を緩和させることでストリップの巻き取り安定性を向上させる、ストリップの巻き取り方法および装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、圧延されたストリップをピンチロールを介してマンドレルに巻き取るストリップの巻き取り方法および装置において、ストリップの巻き取りにおける安定性阻害要因であるストリップ巻き取り中のたるみ発生に起因する巻き緩みに着目し、この巻き緩みのロジックを整理すると共に、例えば、巻き取り速度の増加等の操業条件の変化に伴うストリップのたるみ量の変化を解析および実測評価することで、例えば、巻き取り速度の増加に伴いコイラ内のストリップのたるみ量が増加すること、ストリップのたるみ量の多くがピンチロールとマンドレルの間のシュートおよびオーバーガイド部で発生することを見出した。
【００１０】
この知見から、ストリップの巻き取り安定性に関する問題の整理により、巻き取り時のストリップのたるみ発生起因がストリップとシュートおよび／またはオーバーガイドの接触に伴う通板抵抗の発生に有ることをつきとめた。
【００１１】
また同時に、ピンチロールとマンドレルの間において、巻き取り通板時のストリップとシュート間およびオーバーガイド間の概ね通板方向に向かって気体および／または液体からなる流体を噴射することにより、ストリップとシュートおよびオーバーガイドの接触通板抵抗の解消または緩和が可能であり、この結果、巻き取り時のストリップのたるみ量が大幅に減少することを見出した。本発明の要旨は以下の通りである。
【００１２】
（１）圧延されたストリップをピンチロールを介してマンドレルに巻き取るストリップの巻き取り方法において、ストリップの先端がピンチロールからマンドレルまでの間を通過するタイミングで、ピンチロール側からマンドレルの方向に向かって、気体および／または液体からなる流体を噴射させることを特徴とするストリップの巻き取り方法。
【００１３】
（２）前記気体および／または液体を、少なくともオーバーガイド側から噴射することを特徴とする（１）記載のストリップの巻き取り方法。
【００１４】
（３）圧延されたストリップをピンチロールを介してマンドレルに巻き取るストリップの巻き取り装置において、ピンチロールとマンドレルとの間に、ピンチロール側からマンドレル側に向かった噴出口を持った、気体および／または流体からなる流体の噴射装置を有することを特徴とするストリップの巻取り装置。
【００１５】
（４）該噴射装置またはその噴出口を少なくともオーバーガイド側に設置することを特徴とする（３）記載のストリップの巻取り装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧延されたストリップをピンチロールを介してマンドレルに巻き取るストリップの巻き取りにおいて、ストリップの先端がピンチロールからマンドレル間のを通過するタイミングで、ピンチロール側からマンドレルの方向に向かって、気体および／または液体からなる高速の流体を噴射させることにより、ストリップとオーバーガイド、およびストリップとシュートの接触に伴う通板抵抗を解消もしくは減少させることでコイラ内でのストリップのたるみを減少させることが可能であり、この結果ストリップの巻き取り時の巻き緩み等が無くなり、例え巻き取り速度の増加の様な操業条件の変化があった場合においても安定な巻き取りが可能となり、この効果により、生産性および作業率の向上ばかりでなく、巻き取りの高速化が可能となることにより製品の品質向上効果も得られる。
【実施例】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を実施例と共に説明する。
【００１８】
図２は、従来の一般的なストリップ巻き取り方法および装置の概要（代表例）であり、ストリップの先端がピンチロールにより下向きに方向を変えられ、ピンチロールとマンドレル間の通板のガイドであるシュートとオーバーガイドの間を通過し、マンドレルおよびラッパーロールの付近に到達する。
【００１９】
マンドレルおよびラッパーロール部に到達したストリップの先端は、マンドレルおよびラッパーロールの回転に伴い、順次マンドレルとラッパーロール間に咬み込むことによりストリップは巻き取られ、ピンチロールからマンドレル間およびマンドレル周方向でのストリップのたるみが無くなり、ストリップがマンドレルを数巻きして巻き締まった時点で巻き取りは安定となる。
【００２０】
この巻き取りのメカニズムによれば、ピンチロールからマンドレル間、およびマンドレル周方向でのストリップのたるみが無くならなければ、巻き取りは不安定となり、巻き緩み等の問題を引き起こすこととなる。
【００２１】
ストリップの巻き取り過程におけるストリップのたるみ発生および吸収のロジックを整理すると図３の通りとなる。
【００２２】
まず、ピンチロールの出側に有るストリップは、ピンチロールによる下曲げに対する弾性変形復元や、通板慣性力によりオーバーガイド側へふくらみ、接触・衝突し、更にオーバーガイドに接触・衝突したストリップは反発によりシュートに接触・衝突しながらピンチロールとマンドレル間を通板される。この時ストリップは接触・衝突の衝撃に伴う変形や、オーバーガイドやシュートとの接触に伴う摩擦通板抵抗により通板速が減少することによりたるみが発生する（図４）。
【００２３】
一方、ストリップがマンドレル周上を通板される時点では、ラッパーロール間におけるストリップは、ストリップの弾性変形復元や遠心力によりラッパーエプロンに接触状態となり、摩擦による通板抵抗によりラッパーロール間においてたるみが発生するが、マンドレルに対してラッパーロールがストリップを押し付け、更にマンドレルとラッパーロールのリードが作用することにより、ピンチロールとマンドレル間で生じていたストリップのたるみはマンドレルの回転と共に減少（吸収）される（図５）。
【００２４】
マンドレルの回転に伴いピンチロールとマンドレル間のたるみが完全に吸収された時、マンドレル周上にあるストリップにはバックテンションが作用し、この作用によりラッパーロール間で発生していたストリップのたるみが吸収されるが、ストリップの先端が 4ラッパーロールから1ラッパーロール間を通過する時点でのストリップには上記のテンションが作用しないため、たるみが残ることとなり、最終的にはこのたるみをマンドレル径の拡大で吸収することとなる（図６）。
【００２５】
以上のロジックによって、ストリップを巻き取る際にコイラ内で発生するたるみが吸収され、巻き取りは安定する。
【００２６】
しかし、上記の巻き取りロジックにおいて、例えば、操業条件が変化した場合等には必ずしもコイラ内で発生するストリップのたるみが吸収され、巻き取りが安定になるとは限らない。
【００２７】
図７に、従来のストリップ巻取り方法および装置における操業条件変化に伴うストリップの巻取り時のひるみの挙動例を示した。
【００２８】
図８に示すように、操業条件の変化として、巻き取り速度の変化に対するコイラ内でのストリップのたるみ量の変化を解析したものであり、この結果によれば巻き取り速度の増加に伴い、コイラ内で発生するストリップのたるみ量は増加し、巻き取り速度がおよそ1050mpmを越えた条件から、ストリップの先端がマンドレルを一周した時点でのストリップのたるみ量がマンドレル径の拡大限界を超えることとなり、コイラ内で発生するストリップのたるみが吸収されず、巻き取りは不安定となる。なお、ここでストリップの先端がマンドレルを一周した時点でのストリップのたるみ量とは（ストリップ先端からピンチロール圧下点までのストリップ長）から（マンドレル周長＋１ラッパーロールからピンチロール圧下点までの直線距離を差し引いた値である。）つまり、既存の巻き取り設備および条件では、ストリップを安定に巻き取れる巻き取り速度の限界がおよそ1050mpmで有ることを示している。
【００２９】
この様な限界を回避する手段としては、巻き取りの他の条件を変更する方法も考えられるが、別の新たな問題を引き起こすこともあり、図９はその一例として、巻き取り速度増加時において、巻き取りの他の条件変更によるコイラ内のストリップのたるみ吸収方法と、それに伴う新たな問題の発生に関して整理したブロック図である。
【００３０】
例えば、巻き取り速度を増加する場合、ピンチロール出側におけるストリップの弾性変形復元や通板慣性、ストリップとオーバーガイドおよびシュートとの接触に伴う搬送抵抗が増加し、ストリップの巻き取り過程においてピンチロールとマンドレル間におけるストリップのたるみが増加することとなる。
【００３１】
このピンチロールとマンドレル間のたるみの早期吸収のため、例えば、マンドレルやラッパーロールのリードを増加させた場合、マンドレルの回転慣性の増加により、ピンチロールとマンドレル間のたるみが吸収された時点で発生するバックテンションが増加することとなり、この結果ストリップには過張力が発生し、新たにストリップのサイズの局所的な変化（ネッキング）の問題が発生する。
【００３２】
ストリップのネッキングを回避するため、マンドレルおよびラッパーロールのリードを維持すると、ピンチロールとマンドレル間のストリップのたるみを吸収するまでのマンドレルでのストリップの巻き数が増加し、且つバックテンションの作用が遅れることにより、この間でのラッパーロール間のストリップのたるみが増加し、且つ吸収されないため、コイルの巻き緩みが発生する。
【００３３】
また、ラッパーロール間のストリップのたるみを吸収するためにマンドレル径の拡大量を増加させる場合には、マンドレル内部の構造および寸法の変更ばかりでなく、マンドレルの駆動系の変更も伴うため、大規模な改造が必要となる。
【００３４】
本発明は、上記の様な新たな問題の発生無しに、且つ大規模な設備の改造無しに、ストリップを安定に巻き取る方法および装置を発明したものであり、図１に本発明の実施形態の一例を示した。
【００３５】
本発明は、図１に示すようにピンチロールからマンドレルに向かうストリップの通板方向に気体および／または液体からなる流体を噴射させることにより、ピンチロール出側におけるストリップの弾性変形復元や通板慣性を抑制し、且つストリップとオーバーガイドおよび／またはシュートの接触に伴う搬送抵抗を解消または減少させることにより、ストリップの巻き取り過程において発生するコイラ内でのたるみの過半数を占める、ピンチロールとマンドレルの間のたるみを減少させることで巻き取りを安定化させるものである。
【００３６】
図１０および図１１は本発明に基づいて巻き取り安定化の効果を評価した結果であり、この例では、スリット7mm、幅800mmのノズルをオーバーガイド上部およびシュートの中間部に設け、噴射初速度が300m/secの空気をストリップの先端がピンチロールに咬み込んだタイミングで噴射させた。この結果から、本発明に従えばストリップの巻き取り速度が増加してもコイラ内のストリップのたるみ量の増加は従来方法および装置に比べ小さく、マンドレル径拡大限界を基準にすれば、従来方法および装置では巻き取り速度がおよそ1050mpmで限界に達するのに対し、本発明の方法および装置ではおよそ1300mpmまで安定に巻き取れることを確認した。
【００３７】
なお、図１の実施例では、流体を噴射するノズルをオーバーガイドおよびシュートの中間部にそれぞれ一機づつ設置したが、この位置とノズル個数は限定されるものではなく、本メカニズムに基づけば噴射流体の範囲とストリップの搬送経路が干渉して、ピンチロール出側におけるストリップの弾性変形復元や通板慣性、ストリップとオーバーガイドおよび／またはシュートとの接触搬送抵抗を解消もしくは減少させる条件で有ればよく、例えば、ノズルを複数に分割してオーバーガイドおよび／またはシュートの幅方向の両側に設置して、噴射流体をシュートとオーバーガイド間に噴射させても同様の効果が得られる。
【００３８】
また、流体噴射の装置構成として、プロセスコンピュータ、流体噴射コントローラ、ON/OFF弁、噴射流体供給源、およびストリップ通過検出端を示したが、これは例えばストリップのサイズ等の条件をプロセスコンピュータから取り出し、この条件に合わせて、例えば流体の噴射速度等の条件等を変更し、且つストリップがコイラ内を通過するタイミングで噴射させることで、効率的な運用をするためのものであり、仮に効率を考えなければ必ずしもこの構成になる必要はなく、例えば噴射流体を常時噴射させ続けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のストリップ巻き取り方法および装置の概要（代表例）を示す図。
【図２】従来のストリップ巻き取り方法および装置の概要（代表例）を示す図。
【図３】ストリップ巻き取り時のたるみ吸収に関するロジックの説明。
【図４】図３におけるＣ１，Ｃ２の説明図。
【図５】図３におけるＣ３，Ｃ４の説明図。
【図６】図３におけるＣ５，Ｃ６の説明図。
【図７】従来のストリップ巻き取り方法および装置におけるストリップ巻き取り時のたるみ挙動変化例を示す図。
【図８】図７における操業条件変化圧（巻取り速度増加）におけるストリップのたるみ量とストリップ巻取り速度の関係を示す図。
【図９】操業条件変化に伴うストリップ巻き取りの問題に関するロジックの説明。
【図１０】本発明のストリップ巻き取り方法および装置におけるストリップ巻き取り時のたるみ挙動変化例を示す図。
【図１１】図１０における操業条件変化（巻取り速度増加）におけるストリップのたるみ量とストリップの巻取り速度の関係を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
1…ストリップ
2a…流体噴射ノズルa
2b…流体噴射ノズルb
3a…噴射流体a
3b…噴射流体b
4a…ピンチロール（上）
4b…ピンチロール（下）
5…ゲート
6…搬送ロール列
7…オーバーガイド
8…シュート
9…マンドレル
10…ラッパーロール
10a…1ラッパーロール
10b…2ラッパーロール
10c…3ラッパーロール
10d…4ラッパーロール
11…ラッパーエプロン
12…プロセスコンピュータ
13…流体噴射コントローラ
14…ON/OFF弁
15…噴射流体供給源
16…ストリップ通過検出器
C1…ストリップとオーバーガイド接触に伴う搬送抵抗によるストリップのたるみ
C2…ストリップとシュート接触に伴う搬送抵抗によるストリップのたるみ
Ｃ3…ラッパーロール間におけるストリップの弾性変形復元、通板慣性、ラッパーエプロン接触に伴う搬送抵抗によるストリップのたるみ
Ｃ4…マンドレルおよびラッパーロールのリードによるピンチロールとマンドレル間のたるみ吸収
Ｃ5…ピンチロールとマンドレル間のたるみ吸収に伴い発生するバックテンションによるラッパーロール間のストリップのたるみ吸収
Ｃ6…4ラッパーロールから1ラッパーロール間で発生するストリップのたるみをマンドレル径の拡大で吸収
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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