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【発明の名称】 レベリングロールのスリップ疵防止方法およびレベラー
【発明者】 【氏名】東 秀樹

【氏名】明智 吉弘

【要約】 【課題】レベリングロールのスリップ疵を防止する。

【構成】全レベリングロール1のそれぞれのスピンドル軸10にクラッチ8を設ける。レベリングロールと鋼板との接触部位における、レベリングロールの周速度と鋼板の速度とのあいだに速度差が生じるような圧下設定を行うとともに、全レベリングロールのそれぞれについて前記速度差を求める。前記速度差が所定値以上となるレベリングロールのクラッチを切る。クラッチを切られたレベリングロールは非駆動(フリー)となり、鋼板の速度なりに回転して接触部位におけるレベリングロールと鋼板との速度差がなくなり、レベリングロールのスリップ疵が防止される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レベリングロールのスリップ疵防止方法において、全レベリングロールのそれぞれのスピンドル軸にクラッチを設け、レベリングロールと鋼板との接触部位における、レベリングロールの周速度と鋼板の速度とのあいだに、速度差が生じるような圧下設定を行うとともに、全レベリングロールのそれぞれについて前記速度差を求め、求めた速度差が所定値以上となるレベリングロールについてはそのクラッチを切って、当該レベリングロールと鋼板との速度差を無くすことを特徴とするレベリングロールのスリップ疵防止方法。
【請求項2】
レベリングロールにスリップ疵が発生した場合にはそのレベリングロールのクラッチを切って前記レベリングロールと鋼板との速度差を無くす請求項1記載の方法。
【請求項3】
減速機およびピニオンスタンドからなる動力伝達機構と、前記ピニオンスタンドにそれぞれのスピンドル軸によって接続された複数のレベリングロールとを備え、前記スピンドル軸のそれぞれに、前記ピニオンスタンドからの動力の伝達を接続または断絶状態に切り替えるためのクラッチが設けられていることを特徴とするレベラー。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、ホットレベラー等のレベラーによる鋼板の矯正(ロール矯正)時に発生するレベリングロールのスリップ疵を防止する方法およびそれに用いられるレベラーに関するものである。
【背景技術】
【0002】
レベリングロールを上下にジグザグ(千鳥状)に配列し、鋼板を平らに矯正するレベラーとして、厚板ホットレベラーなどが知られている。厚板ホットレベラーでは、レベリングロール組替え後、数箇月使用するとレベリングロールにスリップ疵(ロールマーク)が発生し、これが鋼板に転写して品質上問題となる。
【0003】
このため事前に予備ロールを整備しておき、スリップ疵発生の兆候が見られた時点でロールの組替えを行っている。応急的には、オペレータによってレベリングロールの手入れを行うことにより前記スリップ疵を防止することができるが、手入れの実行のための操業中断による生産への影響や作業負荷が増大する問題がある。
【0004】
従来のレベラーにおいては、駆動源(電動機)を2〜3分割し、それぞれの駆動電動機の周速を制御している。この場合、鋼板とレベリングロールとの接触部位での速度差が、入側において0(ゼロ)の場合、出側においては、数%ほど、鋼板の速度の方が速くなる。このような速度差がでると、鋼板とレベリングロールとのあいだでスリップが発生し、レベリングロールにスリップ疵が発生する。これを阻止するためには、モーター並びにそのドライブ装置が合計2セット必要となる。更に、それぞれのモーターの速度差、あるいは、トルク差を制御する必要がある。
【0005】
レベリングロールの受ける負荷の相違に起因して発生する過大軸トルクやトルク循環現象による設備破損を防止する方法として特許文献1が開示されている。図7は、特許文献1に示されたレベラーを示す平面図である。
【0006】
図7に示すように、レベリングロール21のロール群を、入側の前段ロール群と、出側の後段ロール群とに区分し、動力伝達機構22内において、それぞれのロール群に駆動力を伝達する駆動軸24にスリップクラッチ23を設け、予め設定したトルク以上の負荷トルクがスリップクラッチ23に掛かったときは当該スリップクラッチ23をスリップさせて、入側の前段ロール群21(21a〜21e)と、出側の後段ロール群21(21f〜21i)とを個別に制御することができるようになっている。すなわち、出側の駆動軸のスリップクラッチ23をスリップさせて、出側の後段ロール群21を入側の前段ロール群21よりも高速で回転させることにより、入側と出側ロールの負担する負荷トルクを均等化して過大軸トルクの発生を防止せんとするものである。なお、図7において、スリップクラッチ23が、両駆動軸24のそれぞれに設けられているのは、リバースしながらの矯正(入側と出側が逆になる)を考慮してのものであり、リバースを考慮しなければ、スリップクラッチ23は1基となる。
【0007】
【特許文献1】特開2003−25104号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献1では、ロール群の中の、各レベリングロール単位でのトルク循環を回避することはできないという問題がある。
【0009】
本発明の目的は、上記の従来技術と異なる方法によるレベリングロールのスリップ疵防止方法およびそれに用いられるレベラーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の特徴を有する。
【0011】
[1]レベリングロールのスリップ疵防止方法において、全レベリングロールのそれぞれのスピンドル軸にクラッチを設け、レベリングロールと鋼板との接触部位における、レベリングロールの周速度と鋼板の速度とのあいだに、速度差が生じるような圧下設定を行うとともに、全レベリングロールのそれぞれについて前記速度差を求め、求めた速度差が所定値以上となるレベリングロールについてはそのクラッチを切って当該レベリングロールと鋼板との速度差を無くすことを特徴とするレベリングロールのスリップ疵防止方法。
【0012】
[2]レベリングロールにスリップ疵が発生した場合にはそのレベリングロールのクラッチを切って前記レベリングロールと鋼板との速度差を無くす前記[1]に記載の方法。
【0013】
[3]減速機およびピニオンスタンドからなる動力伝達機構と、前記ピニオンスタンドにそれぞれのスピンドル軸によって接続された複数のレベリングロールとを備え、前記スピンドル軸のそれぞれに、前記ピニオンスタンドからの動力の伝達を接続または断絶状態に切り替えるためのクラッチが設けられていることを特徴とするレベラー。
【発明の効果】
【0014】
請求項1に係る発明によれば、全レベリングロールのそれぞれのスピンドル軸に駆動の接続と断絶を入り切りできる、例えばエアクラッチなどのクラッチを設けることにより、それぞれのレベリングロールごとに、必要に応じ必要な箇所のクラッチの入り切りを行うことができる。ロール矯正に当たり、レベリングロールと鋼板との接触部位における、レベリングロールの周速度と鋼板の速度とのあいだに速度差が生じるような圧下設定を行う。そして、全レベリングロールのそれぞれについて前記速度差を計算により求める。そして、求めた速度差が所定値以上となるレベリングロールについてクラッチを切る。クラッチを切られたレベリングロールは非駆動となり、鋼板の速度なりに回転してレベリングロールと鋼板との速度差がなくなり、レベリングロールのスリップ疵が防止される。
【0015】
請求項2に係る発明によれば、ロール矯正中にレベリングロールにスリップ疵が発生した場合には、クラッチを切りとする。それ以上のスリップ疵が防止される。
【0016】
請求項3に係る発明によれば、各レベリングロールのスピンドル軸に設けたクラッチの入り切り(接続または断絶状態)によりレベリングロールを駆動またはフリー走行にすることができ、スリップ疵の生じないロール矯正を実施することができる。
【0017】
本発明によれば、初期投資費用を削減でき、部品点数の削減およびそれによりメンテナンス性を向上することができ、レベリングロールの寿命を延長でき、ロール取替時期を延長することができる有用な効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
次に、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【0019】
図1は、この発明の実施の形態に係るホットレベラーの平面図、図2は、正面図、図3は、概略斜視図、図4は、レベラーによる鋼板の矯正を説明する図、図5は曲率半径を説明する図である。
【0020】
図1〜5に示すように、ホットレベラーAは、減速機3およびピニオンスタンド9からなる動力伝達機構と、複数のレベリングロール1を備えている。減速機3は減速ギヤを備え、駆動源(電動機)(図示せず)の駆動入力軸4の駆動を減速し、3本の駆動軸5、6、7に伝達する。3本の駆動軸5、6、7は、減速機3とピニオンスタンド9とのあいだに設けられ、ピニオンスタンド9に接続されている。ピニオンスタンド9は、当分配ギヤを備え、ピニオンスタンド9には、9本のスピンドル軸10が接続されている。ピニオンスタンド9は、駆動軸5、6、7の駆動を、スピンドル軸10を介してレベリングロール1に伝達する。9本のレベリングロール1は、鋼板2の上面に1a、1c、1e、1g、1iが、下面に1b、1d、1f、1hが、ジグザグ(千鳥状)に配列されている。全スピンドル軸10のそれぞれには、クラッチ8が設けられている。クラッチとしては、エアクラッチが用いられている。クラッチの種類は適宜選択する。
【0021】
ホットレベラーAは、鋼板2の上下面にジグザグ(千鳥状)に配列された入側の第1から第9のレベリングロール1a〜1iについての圧下設定を行う。また、反対方向(リバース)、すなわち、入側を第9レベリングロール1iとしたロール矯正が可能である。
【0022】
駆動入力軸4から伝達された駆動力は、減速機3内に収容されたギヤトレイン(減速ギヤ)によりレベリングロール1a、1bを含む前段(入側部)、レベリングロール1c〜1eを含む中段(中央部)、および、レベリングロール1f〜1iを含む後段(出側部)にそれぞれ、駆動軸(分割入力軸)5、6、7によって別個の駆動系に分割される。これら各駆動系は、駆動軸5、6、7から、ピニオンスタンド9中のギヤトレイン(等分配ギヤ)に接続され、各ギヤトレインからは、スピンドル軸10を介して、前段(入側部)、中段(中央部)、後段(出側部)に区分された各レベリングロール1a〜1iに、各部毎に等しい所定の速度で駆動力が伝達される。なお、ロール群は、前段、中段、後段の3群に区分されているが、前段と後段の2群でもよい。
【0023】
レベリングロール1a〜1iのそれぞれのスピンドル軸10にクラッチ8を設けることにより、それぞれのレベリングロール1a〜1iごとにクラッチ8の入り切り(接続または断絶状態)を切り替えることができる。
【0024】
次に、鋼板とレベリングロールとの接触部位における、鋼板速度とレベリングロールの周速度との速度差について図4、図5により説明する。
【0025】
レベリングロール1は、鋼板2の中立点Yと同じ速度で回転するが、圧下設定により、中立点Yの速度と、レベリングロール1と鋼板2との接触部位Xにおけるレベリングロールと接触する面の鋼板の速度とが異なる。すなわち、接触部位Xにおける鋼板速度は、中立点Yの鋼板速度よりも遅くなる(図4、図5参照)。
【0026】
更に、各レベリングロールについて、接触部位Xの鋼板速度を比較すると、鋼板の曲率半径が小さいほど(曲げが大きいほど)鋼板速度は遅くなる。すなわち、図4、図5では、曲率半径の大きい出側(図の右側)の方が、曲率半径の小さい入側(図の左側)よりも接触部位Xの鋼板速度は速くなる。
【0027】
入側のレベリングロール1について、接触部位Xにおけるレベリングロール1の周速度と鋼板がレベリングロールと接触する面の速度とが同速度であるとすると、出側に近づくにつれ、レベリングロールの周速度と鋼板速度とのあいだに速度差がでてくる。鋼板速度は速くなり、レベリングロールの周速度は変わらないからである。従って、入側のレベリングロール1aの接触部位Xにおける速度差を同じにすれば、他のレベリングロール1b、1c〜は、出側に近づくにつれ速度差が大きくなる。そして、本発明においては、このような速度差が生じるような圧下設定を行う。
【0028】
全レベリングロール1a〜1iの、接触部位Xにおける速度差は、圧下設定により幾何学的に求められる。全レベリングロール1a〜1iについて、接触部位における速度差を求め、接触部位における速度差が所定値以上の(鋼板速度の方が数%以上速い)レベリングロール1を選び、選んだレベリングロール1のクラッチ8を入り(接続状態)から切り(断絶状態)に切り替える。これにより、切られたレベリングロール1は非駆動(フリー)となり、鋼板2の速度なりに回転してレベリングロール1と鋼板2との接触部位における速度差がなくなり、レベリングロール1のスリップ疵が防止される。
【0029】
なお、クラッチ8を切るタイミングは、鋼板2が搬送不能にならないように、鋼板2が各レベリングロールと接触した直後(レベリングロールに噛み込まれたとき)が好ましい。操業条件により適宜選択する。
【0030】
更に、本発明においては、レベリングロールにスリップ疵が発生した場合にはクラッチを切りとする(請求項2)。それ以上のスリップ疵が防止される。
【0031】
次に、レベリングロールと鋼板との接触部位における、レベリングロールの周速度と鋼板速度との速度差の求め方について説明する。
【0032】
圧下設定(押し込み)がゼロ(0)の場合、すなわち、Δh=0、の場合には、中立点と接触部位とでは鋼板速度は同じである。ただし、曲率半径ρは、レベリングロール半径r以上となる(ρ≧r)。
【0033】
まず、各レベリングロールについて、ロール矯正により曲げられる鋼板の中立点Yの曲率半径を求める(図4、図5)。
ここで、
Δh:圧下量
L:レベリングロール取付ピッチ
ρ:鋼板の中立点(中立位置)の曲率半径
t:板厚
である。
Δh/2=ρ(1−cosθ)
sinθ=(L/2)/ρ
cosθ=√(1−sin2θ)=√{1−(L/2)2/ρ2
Δh=2ρ−(1/2)×√{16ρ2−(L/2)2
ρについて解くと
ρ=(L/2)2/(16Δh)+Δh/4
【0034】
上記により、各レベリングロールにおける中立点の曲率半径ρ(ρ1、ρ2〜)が求められる。求めた曲率半径ρから、各レベリングロールにおける中立点Yの鋼板速度ρθが求まる。次いで、曲率半径ρから板厚t/2を引いた値(曲率半径:ρ−t/2)から、接触部位Xにおける鋼板速度(ρ−t/2)θが求められる。
【0035】
このようにして接触部位Xにおける鋼板速度を求めたら、当該レベリングロールの周速度との速度差(鋼板速度が何%速いか)を求める。これにより、全レベリングロールのそれぞれについて接触部位における速度差が求められる。そして、求めた接触部位における速度差が、所定値以上の場合、そのレベリングロールのクラッチを切る(断続状態とする)。この所定値(数%)の数値については、鋼板の板厚、材質、操業条件、経験則などから、所望のロール矯正が達成される範囲内において、レベリングロールに疵がつかない速度差を見出して設定する。
【0036】
[実施例]
次に、本発明を実施例により説明する。
【0037】
図6は、本発明の実施例に係るレベラーの正面図である。図6に示すように、本実施例において、ホットレベラーBは、レベリングロール#1〜#5を上下に5基ずつ備えている。上レベリングロール#1〜#5が、上フレーム12に取り付けられ、下レベリングロール#1〜#5は、下フレーム13に取り付けられている。上フレーム12が昇降および傾動し、下フレーム13は固定されている。圧下設定は、板厚、材質に応じて、上フレーム12を下降、傾動させて行う。
【0038】
ロール矯正において、レベラーBの入側の方が、より鋼板11に大きな曲げを加えるような圧下設定を行う。このような圧下設定の条件下では、レベラーBの出側に行くにつれ鋼板11の曲げは小さくなる。本実施例において、鋼板11は、1パスでは矯正しきれないので3パスとする。すなわち、鋼板11は、レベラーBを1往復半通過する。
【0039】
鋼板の中立点の速度と鋼板がレベリングロールと接触する面(接触部位)の速度差は、曲げの大きいレベラーBの入側の方が大きい。中立点の速度は常に一定であるので、接触部位の鋼板速度は、曲げが小さくなるレベラーBの出側に行くほど早くなる。
【0040】
レベリングロールの周速度は、駆動系にクラッチ等が無い場合で、レベリングロールのクラッチが入り(接続状態)の場合は、入側から出側まですべて同じである。その周速度が、入側のレベリングロールと接触する鋼板の速度と同じであれば、出側に行くほど鋼板がレベリングロールと接触する面の速度は早くなる。すなわち、接触部位における鋼板速度を、レベラーBの上レベリングロールについていえば、1、3パス目は、#1レベリングロールと接触する部位の鋼板速度<#2レベリングロールと接触する部位の鋼板速度<‥‥<#5レベリングロールと接触する部位の鋼板速度、となる。2パス目はこの逆となる。
【0041】
圧下設定により、鋼板速度とレベリングロールの周速度との速度差が数%以上(所定値以上)となるレベリングロールについては、そのクラッチを切る。クラッチを切ってレベリングロールを鋼板の速度なりの周速度にすることにより、スリップ疵が防止される。
【0042】
本実施例においては、圧下設定により、レベリングロールと鋼板との接触部位における速度差が所定値以上のものは、計算の結果#3〜#5レベリングロールであった。この計算結果から、上レベリングロールおよび下レベリングロールについて、1パス目においては、#1および#2レベリングロールのクラッチを入り(接続状態)とし、#3〜#5レベリングロールのクラッチを切り(断続状態)とした。同様に、計算結果から、2パス目においては、#5および#4レベリングロールのクラッチを入り(接続状態)とし、#3〜#1レベリングロールのクラッチを切り(断続状態)とし、3パス目においては、#1および#2レベリングロールのクラッチを入り(接続状態)とし、#3〜#5レベリングロールのクラッチを切り(断続状態)とした。いずれの矯正においても、鋼板11がレベラーBに進入するまではレベリングロールのクラッチを入り(接続状態)、すなわち、レベリングロールを駆動させておき、クラッチを切るタイミングは、鋼板11が各レベリングロールと接触した直後(レベリングロールに噛み込まれたとき)とした。
【0043】
以上の操業により、鋼板速度とレベリングロールの周速度との速度差が数%以上(所定値以上)となるレベリングロールはクラッチが切られて非駆動となり、レベリングロールが鋼板の速度なりに回転して速度差がなくなり、レベリングロールのスリップ疵が防止された。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明の実施の形態に係るスピンドル軸にクラッチを設けたレベラーを示す平面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るレベラーのレベリングロールの配列を示す正面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係るレベラーを示す概略斜視図である。
【図4】レベラーによる鋼板の矯正を説明する図である。
【図5】鋼板の矯正と曲率半径を説明する図である。
【図6】本発明の実施例に係るスピンドル軸にクラッチを設けたレベラーを示す正面図である。
【図7】特許文献1に係るレベラーを示す平面図である。
【符号の説明】
【0045】
A、B ホットレベラー
X レベリングロールと鋼板との接触部位
Y 鋼板の中立点
1、#1〜#5 レベリングロール
2 鋼板
3 減速機
4 駆動入力軸
5、6、7 駆動軸
8 クラッチ
9 ピニオンスタンド
10 スピンドル軸
11 鋼板
12 上フレーム
13 下フレーム
21 レベリングロール
22 動力伝達機構
23 スリップクラッチ
24 駆動軸
【出願人】 【識別番号】000001258
【氏名又は名称】JFEスチール株式会社
【出願日】 平成18年6月30日(2006.6.30)
【代理人】 【識別番号】100083839
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 泰男


【公開番号】 特開2008−6491(P2008−6491A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2006−181905(P2006−181905)