JPH0156847B2

JPH0156847B2 -

Info

Publication number: JPH0156847B2
Application number: JP57151747A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Yamamoto; Tadashi Nakayama; Tadao Nozawa
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-09-02
Filing date: 1982-09-02
Publication date: 1989-12-01
Also published as: JPS5942135A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は金属薄板に比較的小さい、一様な波
を形成する薄板波加工装置に関する。

ピツチおよび高さが比較的に小さく、かつ一様
な波を金属薄板に加工しなければならない場合が
ある。例えば、一方向性ケイ素鋼板の製造におい
て、磁気的性質を向上するために鋼の結晶軸を圧
延面に対して特定の角度にすることが提案されて
いる（特開昭54−40223参照）。このために、製造
工程の途中で圧延方向に交差する方向に延びる波
形を鋼板に形成する。この波形のピツチは例えば
10mm、波高は100μｍと比較的小さく、所要の磁
気的性質を得るにはこれら寸法が正確であると共
に一様でなければならない。

ところで、板幅が１ｍ以上のように幅広の薄板
に波加工する場合、ロールやプレスの変形、成形
荷重の不均一な負荷などにより波の高さが板幅方
向にばらつき易い。特に波の高さが小さくなれば
なる程、板幅方向のばらつきを抑えることは困難
であり、波加工装置に特別の工夫が必要である。

従来、屋根板、コルゲート管などの製造におい
て、プレスにより薄板に波付けすることが広く行
われているが、波は高さが数〜数十mmと大きく、
その用途から高い精度を必要としない。

したがつて、前記のように特別な用途のために
は従来の技術を応用することはできず、全く新し
い波加工技術を開発する必要がある。

この発明は上記のような必要性に応じてなされ
たもので、高精度かつ均一な小さい波形を加工す
ることができる薄板波加工装置を提供しようとす
るものである。

この発明の薄板波加工装置は波付け部材、圧下
装置、ロールクラウン調整機構、薄板支持部材、
波高検出器および制御装置から構成されている。

波付け部材は対をなしており、薄板を表裏から
挾圧する。そして、波付け部材の少くとも一つは
ロール軸方向に延びる多数の溝を有し、回転駆動
される溝付きロールである。

圧下装置は少くとも一つの波付け部材のドライ
ブサイドおよびワークサイドにそれぞれ連結され
ており、波付け部材に対して薄板を押圧する荷重
を加える。押圧された薄板は溝付きロールの溝に
倣つて波形が形成される。圧下力の大きさ或いは
セルシン位置によつて波の高さが変る。

ロールクラウン調整機構は前記溝付きロールに
圧下荷重とは別の荷重を加え、ロールクラウンが
所要の形状となるようにロールを変形させる。

薄板支持部材は波付け部材の出側に隣接してお
り、波加工された薄板を支持する。

波高検出器は３組よりなり、薄板支持部材の近
傍、かつ波付き薄板のドライブサイドおよびワー
クサイドの側端寄りならびに板幅中心にそれぞれ
波付き薄板の表面に向うようにして配置されてい
る。これら波高検出器は薄板に形成された波高さ
を検出する。

制御装置は上記３組の波高検出器からの信号に
より圧下装置およびロールクラウン調整機構を制
御する。波高さは圧下装置の圧下荷重或いはセル
シン位置の調節により所定の高さに保持される。
すなわち、目標波高さと波高検出器により検出さ
れた波高さとの差を打ち消すように圧下量が調節
される。波高さの板幅方向のばらつきはロールク
ラウン調整機構によりロール変形荷重を調節して
所要の値に抑えられる。

上記のようにこの発明の薄板波加工装置では、
薄板に形成された波高さを板の両側および中心で
検出してその信号をフイードバツクし、圧下装置
およびロールクラウン調整機構を制御するように
している。圧下装置の制御により所要の波高さに
正確に波加工することができる。また、ロールク
ラウン調整機構を設け、ロール変形荷重を調節す
るようにしているので、板幅方向の波高さのばら
つきを所定の値にまで小さく抑えることができ
る。

また、波加工された薄板は、波付け部材を出た
直後において波加工装置自身の振動あるいは波加
工によつて上下に微小振動している。このため、
正確に波高さを検出することはできない。この発
明では波高さを検出する位置で波加工された薄板
を支持するので、支持部材との接触により薄板の
微小振動は吸収される。したがつて振動による波
高検出の誤差は生じない。

以下この発明の実施例について説明する。

第１図はこの発明の装置の主要部を示す斜視図
である。

図面に示すように波付け部材４は上下一対のロ
ール５，７よりなつている。各ロール５，７の表
面にはロール軸方向に延びる溝１１が等しいピツ
チで切られている。そして、ロール５，７は第２
図に示すように相手のロールの山１２が溝１１に
入り込むように配置されている。ロール５，７の
山の高さｈおよびピツチＰは要求される波板の寸
法によつて決められる。例えば板厚1.0mmの波板
の高さが最大200μｍ、ピツチが４mmの場合、ロ
ール５，７の山の高さｈは500μｍ、ピツチＰは
４mmである。

ロール５，７は軸受け１４，１５を介してチヨ
ツク１６，１７に支持されている。上側のチヨツ
ク１６はスタンド（図示しない）に固定されてお
り、下側のチヨツク１７はスタンドに対して昇降
自在に取り付けられている。

チヨツク１６，１７から突出するロール軸６，
８には軸継手、減速機等を介して電動機（いずれ
も図示しない）が接続され、ロール５，７は回転
駆動される。

ドライブサイドとその反対側のワークサイドの
下側のチヨツク１７にはそれぞれ圧下装置２１が
連結されている。すなわち下側のチヨツク１７に
油圧シリンダー２２のロツド２３が連結されてお
り、シリンダー２２にはサーボ弁２４を介して油
圧ポンプ２５が接続されている。

また、ドライブサイドおよびワークサイドにお
いて、チヨツク１６，１７に隣接してロールベン
ダー２７が設けられている。ロールベンダー２７
の油圧シリンダー２８には圧力調節弁２９を介し
て油圧ポンプ２５が接続されている。

ロール５，７の出側には下側のロール７と同じ
レベルで、かつこれらロール５，７に隣接して支
持ロール３１が配置されている。支持ロール３１
は架台（図示しない）に固定されており、ロール
５，７により波加工された薄板を下方より支持す
る。支持ロール３１の出側で波板２は数度ないし
十数度下方に向うように進路が変えられる。

上記支持ロール３１の近傍かつドライブサイド
およびワークサイドの板側寄りならびに板幅中心
において波板２の表面に向うようにして波高検出
器３３がそれぞれ配置されている。波高検出器３
３としては通常使用されている電気的（磁気的を
含む）、超音波あるいは光学的板形状検出器が利
用される。

制御装置３５は制御用コンピユータよりなつて
おり、入力側は波高検出器３３に、出力側は前記
サーボ弁２４および圧力調節弁２９に接続されて
いる。

なお、この実施例では波加工装置に供給される
薄板１はコイル状をしており、薄板１はアンコイ
ラー（図示しない）より繰り出され、波加工され
た波板２はコイラー（図示しない）に巻き取られ
る。なお薄板１および波板２にはアンコイラーお
よびコイラーにより材質に応じて１〜10Kg／mm²程
の張力が与えられる。

つぎに、上記のように構成された波加工装置の
作用について説明する。

まず、板厚、材質ならびに波の高さおよびピツ
チの目標値が制御装置３５の設定部に設定され、
これらの値および波加工速度に応じて所要の圧下
量（荷重又はセルシン位置）が演算部で算出され
る。

薄板１はロール５，７間に供給され、ここでロ
ール溝１１に食い込むように塑性変形を受けて波
形が形成される。波加工速度は例えば100〜300
ｍ／minである。

第３図は薄板が高張力鋼である場合の圧下荷重
Ｐと平均波高さλ₀との関係の一例を示すグラフで
ある。このグラフから明らかなように圧下荷重Ｐ
を変えることにより平均波高さλ₀を広い範囲にわ
たつて変えることができる。

ロール５，７を出た薄板すなわち波板２は支持
ロール３１に下方より支えられる。波板２が支持
ロール３１と接触することにより、加工中波板２
に加えられた微小振動は吸収される。波高検出器
３３は振動が消失した状態で波板２の波の高さを
連続的に検出する。この検出信号は制御装置３５
の比較部に送られ、ここで目標値と比較される。
検出値と目標値との偏差に基づき演算部で所要の
圧下量（荷重又はセルシン位置）が求められ、そ
の結果は例えば油圧圧下の場合、サーボ弁２４に
出力される。この偏差はロール５，７の回転周期
と同様の周期でほぼ周期的に変化する。したがつ
て、圧下量も周期的に変化して偏差を打ち消すよ
うに調整される。サーボ弁２４の開閉によつて油
圧シリンダー２２は作動し、ロール５，７の間隙
を所要の値にセツトする。

上記のようにチヨツク１７を介し溝付きロール
７に単に圧下荷重Ｐを加えると波高さは板幅方向
に不均一になる。すなわち、ロールは曲げ荷重を
受けて第４図に示すように湾曲する。湾曲したロ
ールの最大たわみはロールの幅中心位置で生じ、
その大きさUbは曲げ理論により Ub＝Ｐ／2bEI〔b³（ａ＋ｌ）−７／12b⁴〕，Ｉ＝π／64D⁴ …(1) ここでＤ：ロール胴径、2l：ロール胴長、2b：
板幅、ａ：胴端から荷重点までの距離第５図は鋼製ロールについて上記(1)式により最
大たわみを求めた例を示している。ただし、ｌ＝
600mm、ｂ＝500mm、ａ＝200mmである。この図か
ら明らかなように、たわみUbは形成する波の高
さλ₀と同じオーダーあるいはそれ以上にも達す
る。

この発明では圧下荷重Ｐによるロールのたわみ
を最小に抑えるようにロールベンダーを設けてい
る。第６図は圧下荷重Ｐとロールベンデイング力
Ｆが加わつた場合においてロールの変形を模式的
に示したものである。ロールベンデイング力Ｆの
大きさはロールの幅中心および板の側端の位置で
たわみＵが０となるように調節される。このと
き、ロールベンデイング力ＦはＦ＝12（ａ＋ｌ）−7b／12（ｅ−ａ）Ｐ …(2) で与えられる。ここで、ｅはロール胴の側端から
ロールベンデイング力作用点までの距離である。
第７図は(2)式で求めたロールベンデイング力Ｆと
圧下荷重Ｐとの関係を示している。

また、上記ロールベンデイング力Ｆを与えたと
きの最大たわみUmaxはロール幅中心よりｂ／√
２の位置で生じその大きさは次の式で与えられ
る。

Umax＝b³P／96EI …(3) 第８図は(3)式で求めた最大たわみUmaxを示し
ている。この図が示すようにロール径によつて最
大たわみUmaxはかなり変化するが、適当なロー
ル径を選ぶことにより板幅方向の波高さの変動を
数μｍ以下に抑えることができる。また、第５図
に示すたわみUbに比べると、ロールベンデイン
グ力Ｆを加えた場合、最大たわみを著しく減少で
きることがわかる。

波高さの板幅方向のばらつきは、圧下荷重Ｐと
共にロールベンデイング力Ｆの大きさを調整して
減少される。第９図はばらつき制御のフローチヤ
ートである。このフローチヤートに示すように、
前記(2)式によりドライブサイドのロールベンデイ
ング力F_Dおよびワークサイドのロールベンデイ
ング力F_Wをまず設定する。この設定値により波
加工を開始し、３組の波高検出器３３で波高さ
λ_D、λ_W、λ_Cを検出し、板幅中心における波高さ
λ_Cに対する波高さλ_D、λ_Wの偏差Δλ_Dおよび上記
λ_Wを求める。続いて、偏差λ_D、Δλ_Wに基づいて
修正されたロールベンデイング力F_D、F_Wを求め
る。フローチヤート中ξ（Δλ_D）、ξ（Δλ_W）はそ
れぞれロール寸法、ロールベンダーの性能等に依
存するΔλ_D、Δλ_Wの関数で、実機について実験に
より求めたものである。そして、圧下荷重P_D、
P_Wおよび修正されたロールベンデイング力F_D、
F_Wにより新らたな圧下量δ₀を決定する。フロー
チヤート中、Ｋはハウジング、ロール、チヨツク
等を含む装置のばね定数である。

上記ロールベンデイング力Ｆは波高検出器３３
からの信号に基づき制御装置３５の演算部で求め
られその結果は圧力調節弁２９に入力される。油
圧ポンプ２５からロールベンダー２７に供給され
る圧油は、圧力調節弁２９により波高さの板幅方
向のばらつきを抑えるように調圧される。

第１０図はこの発明の他の実施例を示すもので
ある。上記実施例では波付け部材が一対の溝付き
ロールで構成されていたが、この実施例では１本
の溝付きロールと高圧水噴射ノズルの組合せより
なつている。また、薄板は一定の長さに切断され
た切板である。なお、第１０図において第１図に
示す部材、装置と同じものには同一の参照符号を
付け、これらのものの説明は省略している。

波付け部材４０は溝付きロール４１と高圧水噴
射ノズル４５とからなつている。溝付きロール４
１は内部のヒーター或いは加圧空隙（図示しな
い）を備えており、ヒーターはロール内に特定の
温度分布を生じさせ、熱ひずみにより又加圧空隙
はロール内に一定の圧力分布を生じさせ圧力膨脹
により所要のロールクラウンを得るように作用す
る。ヒーターには出力回路４３を介して電源４２
に又、加圧空隙は圧力調整弁４３を介して油圧
（又は水圧）ポンプ４２に接続されている。出力
回路４３は制御装置３５の出力側に接続されてい
る。高圧水噴射ノズル４５は溝付きロール４１の
直下に配置され、ロール４１に沿つてスリツト状
に開口している。開口の幅は0.5〜５mm程度であ
る。高圧水噴射ノズル４５はヘツダー４６に取り
付けられており、圧力調節弁４７を介してポンプ
４８に接続されている。

波付け部材４０の出側には一対の押えロール５
０が配置されている。また、波付け部材４０の前
後には薄板１，２の反りを防止すると共に、板を
パスラインに正しく案内するためのガイド板５１
が設けられている。

上記のように構成された装置において、薄板１
は高圧水噴射ノズル４５から噴出する高圧水ジエ
ツトにより溝付きロール４１の表面に押圧され、
溝１１に倣つて塑性変形される。波付け部材４０
を出た薄板すなわち波板２は押えロール５０によ
り軽く挾圧され、振動が吸収される。押えロール
４０は溝付きロール４１と同じ周速で回転駆動さ
れる。

波板２は振動が消失した状態で波高検出器３３
により波の高さが検出される。検出信号は制御装
置３５にフイードバツクされ、目標値との偏差に
より圧力調節弁４７の開度が調節される。これよ
り、高圧水噴射ノズル４５から噴出する高圧水ジ
エツトの圧力が調節され、薄板１の溝１１への食
込み量すなわち波の高さが調節される。ノズル４
５に供給される高圧水の圧力は例えば50〜500
Kg／cm²の範囲で調節可能である。

また、板幅方向の波高さのばらつきは波高検出
器３３からの信号に基づき制御装置３５で所要の
ロールクラウンを演算により求める。その結果は
出力回路４３に送られ、前記ヒーターに供給され
る電力又は、圧力空隙に供給される油圧（又は水
圧）が制御される。

この発明は上記実施例に限られるものではな
い。すなわち、第１の実施例において圧下装置を
油圧方式に代えて電動方式としてもよい。また、
波付け部材のロールの一つを溝無しロールとする
こともできる。この場合には溝無しロールの表面
はゴムライニングされる。さらに、ゴムライニン
グとアーバー間に内圧を加え、ロールクラウンを
調節するようにしてもよい。また、ロール対にお
いて１本を回転駆動し、他をアイドラーとしても
よい。

以上のように構成された波加工装置は、例えば
板厚20μｍ〜５mmの鋼、アルミニーム、銅等の金
属薄板に高さ5μｍ〜2.5mm、ピツチ１〜30mmの波
形を加工するのに適用される。特に、この発明は
正確な波形を要求される電磁鋼板の製造に有効で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すもので、波加
工装置の要部の斜視図、第２図は第１図に示す溝
付きロールの一部拡大断面図、第３図は平均波高
さと圧下荷重との関係の一例を示すグラフ、第４
図は圧下荷重によるロールの変形を説明する図
面、第５図は圧下荷重とロールのたわみとの関係
の一例を示すグラフ、第６図は圧下荷重およびロ
ールベンデイング力によるロールの変形を説明す
る図面、第７図は圧下荷重とロールベンデイング
力との関係の一例を示すグラフ、第８図はロール
ベンデイング力を加えた場合における圧下荷重と
ロール最大たわみとの関係の一例を示すグラフ、
第９図は波高さの板幅方向のばらつき制御のフロ
ーチヤート、および第１０図はこの発明の他の実
施例を示すもので、波加工装置の概略図である。１……金属薄板、２……波板、４，４０……波
付け部材、５，７，４１……溝付きロール、１１
……溝、１６，１７……チヨツク、２１……圧下
装置、２２，２８……油圧シリンダー、２５……
油圧ポンプ、２７……ロールベンダー、３１，５
０……薄板支持部材、３３……波高検出器、３５
……制御装置、４２……高圧水噴射ノズル。

Claims

【特許請求の範囲】

１金属薄板１を表裏より挾圧するように対をな
し、少くとも一つがロール軸方向に延びる多数の
溝１１を有し、回転駆動される溝付きロール５，
７である波付け部材４、少くとも一つの波付け部
材４のドライブサイドおよびワークサイドにそれ
ぞれ連結され、薄板１を波付け部材４に押圧する
圧下装置２１、前記溝付きロール５，７のロール
クラウン調整機構２７、波付け部材４の出側に隣
接する薄板支持部材３１、薄板支持部材３１の近
傍かつ波付き薄板２のドライブサイドおよびワー
クサイドの側端寄りならびに板幅中心に波付き薄
板２の表面に向かうようにして配置された３組の
波高検出器３３、および波高検出器３３からの信
号により前記圧下装置２１およびロールクラウン
調整装置２７を制御する制御装置３５とからなる
薄板波加工装置。