JP4739037B2 - Tension reel with gripper, metal strip winding method and apparatus - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a tension reel having a gripper that bites a tip end portion of a metal band, and a method and an apparatus for winding a metal band using the tension reel.
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。 Metal strips (metals other than steel are also considered in the present invention, but the case of steel will be described as an example, and will be referred to as a steel strip for the sake of convenience). After being manufactured, it is cast into a slab, and then manufactured through hot rolling and cold rolling, or further subjected to pickling, plating, etc. before shipment.
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。 Many of such hot rolling, cold rolling, pickling and plating processing factories are provided with tension reels for winding a steel strip in a coil shape.
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。 As a method of winding the tip of the steel strip around the mandrel of these tension reels, a method in which the tip of the steel strip is engaged with a gripper provided on the mandrel and a method called a belt wrapper, the tip of the steel strip is placed on the mandrel. There is a way to press.
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。 The steel strip wound in the coil shape by the tension reel is sent to the next process or shipped as a product, so if the steel strip wound in the coil shape is wrinkled or deformed However, since the yield is greatly reduced, various methods for preventing wrinkles and deformation caused by the tension reel have been proposed.
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。 A tension reel having a gripper has a relatively simple structure and can stably wind a steel strip. Therefore, a tension reel having a gripper is often used.
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。 FIG. 1 shows an example of a structure of a general tension reel that has been conventionally used.
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。
The
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。
FIG. 3 shows an enlarged view around the
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。
FIG. 4 is a schematic diagram of the
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。 As a method for preventing the occurrence of such grip marks, Patent Document 1 discloses that the tension applied to the steel strip at the initial stage of winding is controlled in accordance with the thickness of the steel strip, and the sinking depth of the steel strip tip into the grip portion is determined. A method for adjusting the thickness to a range of 0.5 to 1.0 times the plate thickness has been proposed.
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。 Further, in Patent Document 2, the bending stress acting on the steel strip as the mandrel radius is finally increased as the curvature of the outer peripheral surface of the segment adjacent to the grip portion is minimized in the immediate vicinity of the grip portion in the circumferential direction. A method for reducing the above has been proposed.
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。 Patent Document 3 proposes a winding method in which a pressing roll is disposed in the vicinity of the mandrel in addition to the segment shape of Patent Document 2 and the pressing roll is appropriately used.
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。 However, the method proposed by Patent Document 1 is a method that is effective in the case of a belt wrapper type tension reel, and is not applicable to a tension reel having a grip portion, which is a problem in the present invention.
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。 In the method proposed by Patent Document 2, the radius of curvature of the outer peripheral surface of the segment adjacent to the grip portion is minimized in the immediate vicinity of the grip portion, sequentially increased in the circumferential direction, and finally the mandrel radius is obtained. When the initial tension at the time of removal is large, the steel strip sticks to the outer peripheral surface of the segment, and the curvature of the portion corresponding to the radius of curvature that does not match the mandrel radius is transferred to the steel strip to become a grip mark or the first roll There is a problem that a gap is formed in the overlapped portion of the second roll, thereby causing wrinkles.
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。 In order to prevent this, even in a method using a pressing roll as in Patent Document 3, the tension applied to the coil, the pressing force of the pressing roll, and the pressing force are applied so that the curvature not matching the mandrel radius is not transferred to the steel strip. It was necessary to precisely control the number of turns of the discarded winding that relaxed the timing and tension.
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。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. In a tension reel having a gripper, a grip mark is generated without requiring additional control such as a press roll and complicated control. It is an object to prevent this.
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。 In the tension reel having a gripper, the angle of the surface in contact with the metal band of the gripper with respect to the circumferential direction of the mandrel is 30 ° or less, and the segment adjacent to the gripper in the winding direction of the metal band is in contact with the metal band. An auxiliary segment whose surface curvature matches the segment curvature is provided to be swingable, and the position of the surface in contact with the metal band of the auxiliary segment at the time of winding the metal band in the mandrel radial direction is the end on the gripper side in the mandrel circumferential direction In the above, the above problem is solved by lowering the segment from the segment by the same amount as the thickness of the metal band and eliminating the step from the segment at the end opposite to the gripper.
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。 Further, the length of the auxiliary segment in the circumferential direction of the mandrel is set to 100 mm or more.
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。 Further, the auxiliary segment is supported so as to be swingable by using a fulcrum liner and a biasing means.
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。 Further, the auxiliary segment is in contact with the gripper, and the gripper can swing in the mandrel radial direction with the fulcrum liner as a fulcrum.
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。 The present invention also provides a method of winding a metal band, wherein the metal band is wound using the tension reel.
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。 The present invention also provides a metal strip winding device comprising the tension reel.
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。 According to the present invention, in a tension reel having a gripper, grip equipment can be stably prevented by inexpensive equipment and simple control without the need for new equipment or complicated control, and the yield can be greatly improved. Can be planned.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 5 shows an enlarged view around the gripper of the tension reel of this embodiment. The angle θ of the
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。
The
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。
The
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。 Here, in the present invention, the angle θ is set to 30 ° or less because if it exceeds 30 °, the inflection point is generated and the grip mark is easily generated.
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。
The
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。
FIG. 6 is an enlarged view of the periphery of the gripper when the
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。
Thus, in the connection part (D part) of the 2nd roll and the 1st roll, the
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。
However, although the curvature of the surface in contact with the
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。
FIG. 7 shows the results of an experiment conducted on the influence of the angle θ of the surface of the
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。
FIG. 8 shows a winding state diagram of the
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。
FIG. 9 shows the result of an experiment conducted on the influence of the length L of the
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。
FIG. 10 shows a winding state diagram of the steel strip when the circumferential length L of the
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。
FIG. 11 shows that the radius of curvature of the outer peripheral surface of the
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。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a steel strip has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a metal strip in general.
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
8 ...
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