(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属帯をコイル状にリールに巻き取る方法であって、金属帯をリ−ルに巻き付けた際に、金属帯の先端に少なくとも２巻目が重なる位置における金属帯の巻取りリールに接触する面側が金属帯全幅にわたり凸状になるように、ダイス上に載置した金属帯にポンチにより突き曲げ加工を施した後、リールに巻き取ることを特徴とする金属帯の巻取り方法。
【請求項２】
上記突き曲げ加工は、リールの上流に金属帯を幅方向に切断するシャーと、更にその上流にダイスとポンチを設け、上記シャーによる金属帯の切断と同時に、または、シャーで切断した金属帯を所定量送り出して施すことを特徴とする請求項１に記載の金属帯の巻取り方法。
【請求項３】
上記突き曲げ加工は、リールの上流にダイスとポンチを設け、更にその上流に金属帯を幅方向に切断するシャーを設け、該シャーで切断した金属帯を所定量送り出して施すことを特徴とする請求項１に記載の金属帯の巻取り方法。
【請求項４】
上記突き曲げ加工は、リールの上流に金属帯を幅方向に切断するシャーと、更にその上流にダイスとポンチを設け、シャーで金属帯を切断する前に施し、次いで金属帯を所定量送り出して切断することを特徴とする請求項１に記載の金属帯の巻取り方法。
【請求項５】
上記突き曲げ加工を施された金属板の凸状の形状が、下記式を満足していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の金属帯の巻取り方法。
κ0 ＞15(1/m)
κ1 ＜4(1/m)
ここで、
κ0 ：ポンチの最先端部が接した位置での金属帯の曲率、
κ1 ：ダイス肩部に接した位置での金属帯の曲率、
m：メートル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素鋼帯やステンレス鋼帯等の金属帯をコイル状に巻き取る際に、金属帯先端の板厚による段差により２巻目以降のコイル内層部の金属帯に生じるエンドマークまたはトップマークと呼ばれる品質欠陥である板折れを防止することのできる金属帯の巻取り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱延鋼帯のような金属帯は、圧延後リールに巻取られてコイル状にされる。その後熱処理や表面処理を施すために、コイルは巻戻されたり、再びリールにコイル状に巻き取られたりする。金属帯を巻取った場合、金属帯の巻始めから数巻ないし数十巻の範囲にわたって金属帯先端部の板厚に起因する段差により２巻目以降の鋼帯に板折れが生じる。この板折れはトップマークまたはエンドマーク（以下エンドマークと記す）などと呼ばれ、その発生部分はスクラップとなり歩留の低下をもたらしている。
【０００３】
図１は、通常の金属帯の巻取り時のエンドマークの発生状態を示す側面図で、図１（ａ）は板厚が薄い場合、図１（ｂ）は板厚が厚い場合である。
【０００４】
リール１に金属帯２が巻取られコイル状にされたとき、２巻き目が金属帯先端部４に当たることで局所的に折れてエンドマーク３が発生し、その後の巻取り層の局所的な曲がりはその下の層の局所的な曲がりのため生じる。特に板厚が厚い場合は、図１（ｂ）に示すように金属帯の先端部４がリールに沿わないため、エンドマークの程度が大きくなる。
【０００５】
従来からこのエンドマークの発生を防止する方法は種々検討されてきており、例えば以下のような方法が知られている。
【０００６】
（１）スエージングロール、グラインダおよびカッタ等により圧下や切削加工により金属帯先端をテーパ状または薄くし、金属帯先端による段差を軽減する方法（特開昭６１−１２６９２７号、実開昭５２−３８１３９号、実開昭５６−１３１９９１号、特開昭６３−２３７８５８号各公報）。
【０００７】
（２）金属帯の先端が２巻目と重なる範囲に段ボールなどの緩衝材を挿入して巻取り、金属帯先端の段差を軽減する方法（特開昭５９−１０１９号、特開平５−３３７５４２号、実開昭５２−１００８３４号各公報）。
【０００８】
（３）金属帯先端の当たる位置に段差、くぼみ、軟質部等を備えたゴムスリーブを用いる方法（特開平６−１６３４１号、特開平６−２４６３４９号、特開平５−２８５５４０号各公報）。
【０００９】
（４）金属帯先端の当たる位置の鋼板を削り込み、金属帯先端の段差を軽減する方法（特開平９−５２１２０号各公報）。
【００１０】
しかしながら、上記（１）の金属帯先端をテーパ状または薄くする方法は、帯先端である不安定な箇所を加工するため幅方向に正確に加工することが難しい。板折れを軽減するためには金属帯先端が鋭くなるようにテーパ加工することが必要であるが、圧延による加工では完全にテーパにすることが不可能である。研削等により鋭い先端にした場合でも、その鋭さ故に、金属帯を巻き付けるときに用いるベルトラッパや、リールに取り付けているゴムスリーブに突き刺さり、これらを損壊する。
【００１１】
上記（２）の緩衝材を利用する方法は、緩衝材を金属帯の所定の位置に取り付けるため複雑な制御が必要となる。したがって、簡易的に人手で取り付けている場合があるが、タイムロスが大きく、安全面でも問題である。
【００１２】
また、上記（３）の鋼帯先端の当たる位置に段差、くぼみ、軟質部のあるゴムスリーブを用いる方法は、金属帯先端が段差、くぼみ、軟質部のある位置にくるようにして巻き取ることが必要であり、複雑な制御が必要となる。また、巻取り開始時は金属帯先端位置が所定の位置にあっても、巻取り中にゴムスリーブとコイルが滑って、金属帯先端位置が所定の位置からずれ、板折れ防止効果が無くなる場合が多い。
【００１３】
上記（４）の鋼帯先端が当たる位置の鋼帯に窪み加工を設ける方法は、鋼帯先端を加工するよりは容易であるものの、板厚を減肉するために、プレス方式では１０００ton 以上の荷重が必要となり、研削方式では、研削くずによる鋼板の表面疵の問題や、研削時間大による連続ラインへの導入困難といったが問題がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、複雑な制御手段を必要としない簡単な装置により、金属帯をリールに巻き取る際の金属帯の先端の段差に起因して発生するトップマークを防止することができる金属帯の巻取り方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
金属帯の巻取り方法に係わる本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）金属帯をコイル状にリールに巻き取る方法であって、金属帯をリ−ルに巻き付けた際に、金属帯の先端が２巻目の金属帯に重なる位置における金属帯の巻取りリールに接触する面側が金属帯全幅にわたり凸状になるように、ダイス上に載置した金属帯にポンチにより突き曲げ加工を施した後、リールに巻き取ることを特徴とする金属帯の巻取り方法。
【００１６】
（２）上記突き曲げ加工は、リールの上流に金属帯を幅方向に切断するシャーと、更にその上流にダイスとポンチを設け、上記シャーによる金属帯の切断と同時に、または、シャーで切断した金属帯を所定量送り出して施すことを特徴とする上記（１）項に記載の金属帯の巻取り方法。
【００１７】
（３）上記突き曲げ加工は、リールの上流にダイスとポンチを設け、更にその上流に金属帯を幅方向に切断するシャーを設け、該シャーで切断した金属帯を所定量送り出して施すことを特徴とする上記（１）項に記載の金属帯の巻取り方法。
【００１８】
（４）上記突き曲げ加工は、リールの上流に金属帯を幅方向に切断するシャーと、更にその上流にダイスとポンチを設け、シャーで金属帯を切断する前に施し、次いで金属帯を所定量送り出して切断することを特徴とする上記（１）項に記載の金属帯の巻取り方法。
【００１９】
（５）上記突き曲げ加工を施された金属帯の凸状の形状が、下記式を満足していることを特徴とする上記（１）項ないし（４）項のいずれかに記載の金属帯の巻取り方法。
【００２０】
κ0 ＞15(1/m)
κ１＜4(1/m)
ここで、
κ0 ：ポンチの最先端部が接した位置での金属帯の曲率、
κ1 ：ダイス肩部に接した位置での金属帯の曲率、
m ：メートル。
本発明者は、より簡便な手段でエンドマークの発生を防止することができる方法を開発すべく種々実験検討を重ねた結果、２巻き目の時点で局所的なエンドマークの発生を抑制するには、巻取り前にエンドマークが発生する位置の金属帯にエンドマークの曲がりとは逆の曲げ加工をしておけば、巻取り時に鋼板先端部により逆曲げ加工部が曲げ戻しされ、エンドマークの発生が防止できるとの知見を得て本発明を完成させた。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の金属帯の巻取り方法について詳細に説明する。
図２は、本発明の巻取り方法を説明するための図で、金属帯のリールへの巻取りを開始する直前の側面図である。
【００２２】
同図に示すように、巻取る前に金属帯の先端４が２巻目の金属帯に重なる位置５における金属帯２の巻取りリール１に接触する面側６の金属帯全幅が凸状になるように突き曲げ加工をしておく。金属帯の先端４が２巻目の金属帯に重なる位置５は、リール１の外径をＤとすると、金属帯の先端４からπＤの位置である。
【００２３】
金属帯の先端からπＤの位置に突き曲げ加工を施す方法は、特に限定しないが、下記のように突き曲げ加工を行うとよい。
【００２４】
図３は、本発明を実施するための装置例を示す側面図である。
同図に示すように、リール１の上流側に金属帯を幅方向に切断するためのシャー９と、そのさらに上流にダイス７とポンチ８を備えた図示しないプレスが設けられ、シャー９はダイス７の凹部中心から距離Ｌ離れた位置に設けられている。
【００２５】
金属帯は、例えば図示しないペイオフリールより巻き出され、ダイス７とポンチ８間に供給されて、プレスによる金属帯の突き曲げ加工とシャー９による金属帯の切断がおこなわれてからリール１に送られ巻き取られる。
【００２６】
その際、距離Ｌがリール周長に相当するπＤに等しい場合は、金属帯先端がシャーを通過した直後、突き曲げ加工をおこない、それと同時にシャーで金属帯を切断する。距離ＬがπＤ未満の場合は、金属帯先端がシャーを通過した直後、シャーで金属帯を切断し、次いで、切断後の金属帯先端から後方に距離πＤ−Ｌ離れた部位がシャーを通過した直後、突き曲げ加工をおこなう。また、距離ＬがπＤより大きい場合は、金属帯先端から後方に距離πＤ離れた部位がダイスの凹部中心を通過した直後、突き曲げ加工をおこない、次いで、上記部位から後方に距離Ｌ−πＤ離れた部位がダイスの凹部中心を通過した直後、シャーで金属帯を切断する。
【００２７】
図４は、本発明を実施するための別の装置例を示す側面図である。
同図に示すように、リール１の上流側に金属帯に突き曲げ加工をおこなうダイス７とポンチ８を備えた図示しないプレスと、その更に上流に金属帯を幅方向に切断するためのシャー９が設けられ、シャー９はダイス７の凹部中心から距離Ｌ離れた位置に設けられている。
【００２８】
金属帯は、例えば図示しないペイオフリールより巻き出され、金属帯がシャーを通過した直後、シャーで金属帯が切断され、次いで、切断後の金属帯先端から後方に距離πＤ離れた部位がダイスの凹部中心を通過した直後、突き曲げ加工がおこなわれてリールに巻き取られる。なお、設備スペースの問題でリールとプレス間の距離がπＤより短い場合、リールへの巻取りを開始してから突き曲げ加工を施してもよい。
【００２９】
このようにして突き曲げ加工をおこなうことにより、金属帯先端から突き曲げ加工部までの長さをリール周長と同じにすることができる。
【００３０】
なお、上記のように切断と突き曲げ加工を異なるタイミングでおこなう場合において、切断後の金属帯の送り量あるいは突き曲げ加工後の金属帯の送り量は、測長ロールやレーザ計などで測定が容易であり、簡単な制御で突き曲げ加工部や切断の位置合わせが可能である。
【００３１】
図５は、上記のようにして突き曲げ加工して金属帯を巻き取ったコイルの側面図である。同図に示すように、突き曲げ加工部５は金属帯２の先端からπＤの位置にあるので、金属帯２がリール１に巻取られた際、突き曲げ加工部５が丁度金属帯の先端と重なる。したがって、突き曲げ加工部により金属帯先端はリールに押しつけられ、更に巻き取られると、突き曲げ加工を受けた部分が適度に曲げ戻され、突き曲げ加工部の上に巻き取られる３巻き目は、なめらかな曲面となり、３巻き目以降の巻取りでの金属帯のエンドマークは防止できるのである。板厚が厚い場合も同様の効果がある。
【００３２】
巻取り前に金属帯に施す突き曲げ加工の大きさ及び形状については、金属帯の材質や板厚により異なるので限定するものではないが、下記するような曲げ加工を施すのがよい。
【００３３】
図６は、エンドマークの発生防止対策をとらない通常の方法で、板厚２．３ｍｍの冷延鋼帯を巻取り張力３ｋｇｆ／ｍｍ2 で巻取ったコイルの２巻き目のエンドマーク部の曲率分布の一例を示す図である。この曲率のピークを巻取ったときにキャンセルすることができるような曲げ加工を金属帯に施しておくとよい。
【００３４】
エンドマークの発生防止対策をとらない場合の巻取りコイルの２巻き目のエンドマークの曲率は、板厚や材質、巻取り張力等によって異なるが、通常の冷延鋼板では１〜１０(1/m) 程度である。ここに施すべき突き曲げ加工は、突き曲げ加工を行わずに巻き取った場合の２巻き目のエンドマーク曲率の倍を超える曲率とするのが好ましい。すなわち、κ0 をポンチの最先端部が接した位置での曲率とすると、κ0 ＞１５（1/m ）の曲率を与えるとエンドマークの防止効果が十分となる。
【００３５】
図７は、本発明に係る突き曲げ加工部の形状例を示す側面図で、図７（ａ）は断面がＶ形状、図７（ｂ）は谷部Ａが曲線になった形状、図７（ｃ）は谷部Ａが曲線になりダイス肩部に相当するＢ部が曲線になった形状の例である。
【００３６】
図８は、シャー９の上流側に設置したダイス７とポンチ８により金属帯２にＶ字曲げ加工を施した状態を示す図である。
【００３７】
加工が容易であるのは図７（ａ）の形状である。ただし、そのようなＶ字曲げでは通板上問題がある場合は、図７（ｂ）、（ｃ）のような形状とすることが望ましい。
【００３８】
このような曲げ加工部の形状は、巻取り中にゴムスリーブとコイルが滑っても問題とならず、ゴムスリーブやベルトラッパを破損することもない。
【００３９】
ここで、図７のＡ部が金属帯先端部に当たりエンドマークを低減するのであるが、図７（ｂ）および（ｃ）の場合、Ｂ部はＡ部とでは曲げ方向が逆であり、Ｂ部の曲率が大きくなると、巻取り時にＢ部は２巻き目に板折れが発生し、以降の巻きでもエンドマークと同様な板折れ欠陥を生じさせる。しかし、ダイス肩部に相当する位置での金属帯の曲率の大きさをｋ1 とすると、ｋ1 ＜４(1/m) とすることによりＢ部での影響は無視できる。
【００４０】
なお、ダイス肩部に相当する位置での金属帯の曲率とは、図３のＢで示すダイスの肩で曲げ加工された金属帯の曲率で、大きさが最大となる曲率をいう。
【００４１】
突き曲げ加工を施すためのプレスの荷重は、例えば自由曲げで曲げ加工する場合、金属帯の材質、厚さにより異なるが、例えば板幅：１２００ｍｍ、板厚：２．３ｍｍ、降伏点：３０ｋｇｆ／ｍｍ2 の鋼板を、ダイス肩幅：５０ｍｍのダイスで突き曲げ加工する場合で４ton 程度である。加工精度を出すため曲げ加圧を加えた場合でもその数倍程度であり、鋼板の減肉を伴う加工の場合に比べきわめて小さな荷重でよい。したがって、突き曲げ加工のためのプレスも小型でよく、ライン内への導入も容易であり設備費が嵩まない。
【００４２】
コイルの曲げ加工部の位置合わせの制御についても、リールの径は通常一定であり、前記したようにシャーと曲げ加工機の距離をリール周長としておけば、金属帯の曲げ加工と共に金属帯先端部をシャーでカットすれば、制御装置を用いずとも金属帯先端と加工部の距離をリール周長とすることができる。また、設備スペースの問題から、シャーと曲げ加工機の距離がリール周長と異なっていても、シャーで切断した後の金属帯の送り出し量を検出することは容易であり、簡単な制御で曲げ加工部の位置合わせができる。
【００４３】
また、巻取り時に金属帯とリールがスリップしても、曲げ加工部が金属帯の先端と重ならないという問題は生じない。
【００４４】
突き曲げ加工は、金属帯の１箇所に限定するものでもなく、板厚の厚い鋼板については、１箇所だけでなく、３巻目や４巻目などの金属帯先端位置と重なる数カ所に加工を施してもよい。ただし、突き曲げ加工部から金属帯先端までは、板折れのためスクラップとなり歩留低下を招き易いため、少ない巻取り位置（２〜４巻目）に相当する箇所だけに加工を施すのが望ましい。
【００４５】
また、本発明の方法は、ゴムスリーブ使用の場合、鉄スリーブ使用の場合、あるいはリールへ直巻きの場合に関わらず、エンドマークの発生を防止することができる。金属帯の突き曲げ加工方法については、上記プレス方式が適当であるが、特に加工手段を限定するものではない。
【００４６】
【実施例】
（実施例１）
０．８〜３．２ｍｍ厚の冷延鋼帯を（降伏点２８ｋｇｆ／ｍｍ2 、板幅１０００ｍｍ）を用い、図３に示した装置（Ｌ＝πＤ）で、図７（ｂ）に示すように、鋼帯に曲率がκ0 ＝１８（１／ｍ）、κ1 ＝４（１／ｍ）となる曲げ加工を施して下記条件で巻取りをおこなった。
【００４７】
ゴムスリーブ厚さ：５０ｍｍ、
コイル内径：５０８ｍｍ、
コイル外径：１９００ｍｍ、
巻取張力  ：３ｋｇｆ／ｍｍ2 。
【００４８】
また、比較のため、鋼帯に突き曲げ加工を施さない鋼帯の巻取りも上記と同じ条件で実施した。
【００４９】
巻き取ったコイルは無張力で巻き戻し、エンドマーク部のサンプルを切り出してエンドマーク曲率を測定した。
【００５０】
図９は、エンドマークの測定に使用した装置を示す図である。
モータ１０にて回転軸１１を回転させ、接触式変位計１２をサンプル１３の巻取り方向に移動させて、板の表面形状を測定し、パソコンに入力して２回微分により曲率を求めた。
【００５１】
エンドマークの評価は、エンドマーク部の曲率の最大値と母材の曲率（巻き癖、長手そり）との差をエンドマーク曲率と定義して行った。
【００５２】
図１０は、エンドマーク部の曲率の測定結果を示す図である。
エンドマーク曲率が１（１／ｍ）を超えると目視でもエンドマークが確認され問題となる。同図から明らかなように、本発明の方法で巻き取ったコイルは２巻き目のエンドマークは比較的大きいが３巻き目以降はほとんどエンドマークが発生していない。それに対し、比較例では２０巻き目でも問題となるレベルのエンドマークが発生している。
【００５３】
また、曲げ加工部のｋ1 とｋ0 を表１に示すように種々変えて、板厚１．６ｍｍおよび２．３ｍｍの低炭素鋼の鋼帯を上記と同じ条件で巻取り、各コイルの５巻き目のサンプルを切りだし、上記と同じ方法でエンドマークを評価した。その結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
0004244439.tif 000002
【００５５】
同表より明らかなように、ポンチの最先端部による加工部の曲率の大きさκ0 が１０（１／ｍ）の場合では効果が小さく、またダイス肩部に相当する位置の金属帯の曲率の大きさκ1 が５の場合軽い板折れが発生している。
また、ゴムスリーブを用いず、鉄スリーブへの巻取りの場合もほぼ同じ結果が得られた。
【００５６】
（実施例２）
２．３ｍｍ厚の冷延鋼帯を（降伏点２８ｋｇｆ／ｍｍ2 、板幅１０００ｍｍ）を用い、図３に示した装置（Ｌ＝πＤ）で、図７（ｂ）に示すように、鋼帯に曲率がκ0 ＝２０（１／ｍ）、κ1 ＝３（１／ｍ）となる曲げ加工を施して下記条件で巻取りをおこなった。曲げ加工時のプレス荷重は線荷重で３ｋｇｆ／ｍｍであった。
【００５７】
ゴムスリーブ厚さ  ：５０ｍｍ、
コイル内径（直径）：５０８ｍｍ、
コイル外径        ：１９００ｍｍ、
巻取張力          ：３ｋｇｆ／ｍｍ2 。
【００５８】
巻き取ったコイルは無張力で巻き戻し、１巻目の突き曲げ加工部と２巻目のエンドマーク部のサンプルを切り出して実施例１と同じ方法でその曲率を測定した。
【００５９】
図１１は、突き曲げ加工部ならびにエンドマーク部の曲率の測定結果を、巻取り前の突き曲げ加工部の形状とともに示す図である。
【００６０】
同図に示すように、突き曲げ加工部（図中、１巻き目と表示）の曲率分布は、巻取り前では「逆Ｗ」で、巻取り後では「ジグザク」となっているが、エンドマーク部（図中、２巻目と表示）の曲率分布は、ほぼなめらかで凹凸のない状態になっており、２巻目にエンドマークがほとんど発生せず良好であった。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な装置で巻取る前に金属帯に突き曲げ加工を施すことによりエンドマークの発生を抑止することで巻取りにより生じる製品欠陥が低減され、製品品質及び金属帯の製造歩留が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常の金属帯の巻取り時のエンドマークの発生状態を示す側面図で、図１（ａ）は板厚が薄い場合、図１（ｂ）は板厚が厚い場合である。
【図２】本発明の巻取り方法を説明するための図で、金属帯のリールへの巻取りを開始する直前の側面図である。
【図３】本発明を実施するための装置例を示す図である。
【図４】本発明を実施するための別の装置例を示す図である。
【図５】突き曲げ加工して金属帯を巻き取ったコイルの側面図である。
【図６】通常の巻取りコイルの２巻き目のエンドマーク部の曲率分布の一例を示す図である。
【図７】本発明に係る突き曲げ加工部の形状例を示す側面図で、図７（ａ）は断面がＶ形状、図７（ｂ）は谷部Ａが曲線になった形状、図７（ｃ）は谷部Ａが曲線になりダイス肩部に相当するＢ部が曲線になった形状の例である。
【図８】シャーの上流側に設置したダイスとポンチにより金属帯にＶ字曲げ加工を施した状態を示す図である。
【図９】エンドマークの測定に使用した装置を示す図である。
【図１０】エンドマーク部の曲率の測定結果を示す図である。
【図１１】エンドマーク部の曲率の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１：リール、２：金属帯、
４：金属帯先端、５：突き曲げ加工部、
７：ダイス、８：ポンチ、
９：シャー、１０：モータ、
１１：回転軸、１２：接触式変位計、
１３：サンプル。
【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】
0004244439.tif 000011
【図１０】
0004244439.tif 000012
【図１１】
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