JP2005324915A - 帯状体の端部位置検出方法及び装置、並びに、帯状体の巻き取り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属帯等の帯状体の先端通板時、尾端巻き取り時、及び、金属帯がばたついている時等であっても帯状体のエッジ位置を正確に検出し得る帯状体の端部位置検出方法及び装置、並びに、コイルの巻ずれ発生を防止することが可能な帯状体の巻き取り方法を提供する。
【解決手段】 帯状体１５の端部位置を測定する光学式検出器１による測定結果と、光学式検出器１と帯状体１５との距離を測定する距離計１３による測定結果と、を用いて、帯状体１５の幅方向端部位置を検出する、帯状体の端部位置検出方法を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属帯等に代表される帯状体の端部位置検出方法及び装置、並びに、帯状体の巻き取り方法に関する。

金属帯等の帯状体を帯状体巻き取り装置により巻き取り、コイル状にする場合には、通常、帯状体の端部（以下において、「エッジ」と記述することがある。）位置をそろえるために、エッジポジションコントロール（以下において、「ＥＰＣ」と記述する。）が行われる。このＥＰＣの実施には、帯状体のエッジ位置検出が不可欠であり、当該エッジ位置の検出方法として、一般的には、固定方式のカメラ等に代表される光学式検出器によるエッジ位置検出等が利用されている。

光学式検出器による帯状体のエッジ位置検出は、通常、光源からの光が帯状体により遮断された長さに基づいてエッジ位置を認識することにより行われる。かかるエッジ位置の認識は、検出器、光源、及び、帯状体それぞれの間の距離が一定であると、その認識を正確に行うことができるため、帯状体のエッジ位置を正確に検出するには、光学式検出器、光源、及び、帯状体の距離が一定であることが好ましい。帯状体の端部位置検出にあたり、帯状体に張力がかかっている場合には、当該帯状体と検出器及び光源との距離が一定であるため、光学式検出器により、正確なエッジ位置を検出することが可能である。これに対し、切断される等の理由により帯状体に張力がかかっていない場合をはじめ、帯状体の位置が不安定であるために当該帯状体と検出器及び光源との距離が一定でない場合には、光学式検出器により正確なエッジ位置を検出することは困難であった。ＥＰＣにおけるエッジ位置検出結果が不正確であると、帯状体の端部位置が揃わなくなる結果、帯状体の巻姿が不良になり、問題となる。

このような問題を解決することを目的として、これまでにいくつかの先行技術が開示されている。例えば、特許文献１には、センターポジションコントロール（以下において、「ＣＰＣ」と記述する。）やＥＰＣ等により巻き取り機のリール位置制御をしながら金属帯を巻き取る際に、金属帯の尾端近くまで巻き取り制御を行うことによってコイル外周部の巻きずれを少なくする技術が開示されている。また、特許文献２には、金属帯切断後に張力がかからなくなった金属帯のパスラインが下方へと移動してフォトセンサの位置検出に誤差が生じることと関連して生じるコイル外周部の巻ずれを防止するために、金属帯の張力がなくなる直前までにＥＰＣ又はＣＰＣによるリール位置制御を終了させる技術が開示されている。一方、特許文献３には、巻き取りリールの直前にピンチロールを設け、金属帯の巻き取り時における張力を下げることでピンチロール以降の金属帯のたるみを抑制する技術、及び、ピンチロールの直前に板幅方向の両端を監視するカメラを設けることでコイル外周部の巻きずれを防止する技術が開示されている。
特開平４−２６６４２１号公報 特開平４−２７２０５４号公報 特開平８−１０８２１６号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２に開示されている技術では、切断後の金属帯がパスラインから外れること、又は、金属帯が上下にばたつくことにより生じる、金属帯のエッジ位置の測定誤差を防止できないという問題があった。また、特許文献３に開示されている技術は、この誤差を防止することを目的とする技術ではあるが、当該技術によっても金属帯がパスラインから外れることを皆無にすることは困難であるため、カメラにより検出されるエッジ位置に誤差が生じ、コイル外周部の巻ずれを確実に防止することは困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、金属帯に代表される帯状体の先端通板時、尾端巻き取り時、及び、帯状体がばたついている時等であっても帯状体のエッジ位置を正確に検出し得る帯状体の端部位置検出方法及び装置、並びに、コイルの巻ずれ発生を防止することが可能な帯状体の巻き取り方法を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
請求項１に記載の発明は、帯状体（１５）の端部位置を測定する光学式検出器（１）による測定結果と、光学式検出器（１）と帯状体（１５）との距離を測定する距離計（１３）による測定結果と、を用いて、帯状体（１５）の幅方向端部位置を検出することを特徴とする、帯状体の端部位置検出方法である。

請求項１に記載の発明によれば、光学式検出器（１）による測定結果に加えて、光学式検出器（１）と帯状体（１５）との間の距離を測定する距離計（１３）による測定結果を用いることで、帯状体に張力がかかっていない場合や帯状体が上下にばたついているような場合であっても、帯状体（１５）の幅方向端部位置を正確に検出することができる。

請求項２に記載の発明は、帯状体（１５）の端部位置を測定する光学式検出器（１）と、光学式検出器（１）と帯状体（１５）との距離を測定する距離計（１３）と、を有することを特徴とする、帯状体の端部位置検出装置である。

請求項２に記載の発明によれば、光学式検出器（１）に加えて距離計（１３）を有することで、帯状体に張力がかかっていない場合や帯状体が上下にばたついているような場合であっても、帯状体（１５）の幅方向端部位置を正確に検出することが可能な帯状体の端部位置検出装置を提供できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の帯状体の端部位置検出方法を用いて帯状体（１５）を巻き取る、帯状体の巻き取り方法であって、帯状体（１５）を巻き取る巻き取り装置（１０）における帯状体巻き取り位置を、帯状体（１５）の幅方向端部位置の検出結果に基づいて調整することを特徴とする、帯状体の巻き取り方法である。

請求項３に記載の発明によれば、正確に検出された帯状体（１５）の幅方向端部位置に基づいて帯状体を巻き取ることが可能になるため、コイルの巻ずれ発生を防止することが可能な帯状体の巻き取り方法を提供できる。

本発明によれば、金属帯等の帯状体の先端通板時、尾端巻き取り時、及び、帯状体がばたついている時等であっても、帯状体のエッジ位置を正確に検出し得る帯状体の端部位置検出方法及び装置、並びに、コイルの巻ずれ発生を防止することが可能な帯状体の巻き取り方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明における帯状体の端部位置検出装置の実施形態例を示す斜視図である。図１に示すように、光学式検出器としてのカメラ１（以下において、単に「カメラ１」と記述する。）と、距離計１３とを備える本発明の帯状体端部位置検出装置５０は、金属帯巻き取り装置１００の一部として好適に使用することができる。図１に示す金属帯巻き取り装置１００は、カメラ１、光源２、距離計１３、シャー８、デフレクタロール９、及び、巻き取り装置１０を備え、金属帯１５は、当該金属帯１５の鉛直方向下方に配置された光源２から光を受ける。本発明の帯状体端部位置検出装置５０を備える金属帯巻き取り装置１００では、金属帯１５によって遮られる光源２から発せられた光の幅が、カメラ１により検出されるとともに、距離計１３により、カメラ１と金属帯１５との間の距離が検出される。そして、これらの検出結果から、金属帯１５の幅方向端部位置が検出される。このような構成とすることにより、金属帯１５が上下にばたついているような場合等であっても、金属帯１５の正確な幅方向端部位置を検出することが可能になる。なお、図１において、金属帯１５は、図の左から右の方向へと通板されている。

図１では、便宜上、光学式検出器としてカメラを図示したが、本発明の帯状体端部位置検出方法及び帯状体端部位置検出装置５０において使用される光学式検出器は、金属帯１５によって遮られる光の幅を検出可能な機器であれば特に限定されるものではなく、例えば、ＣＣＤカメラやラインセンサー等を好適に使用することができる。本発明において、光学式検出器としてカメラを使用する場合には、カメラは固定式・移動式を問わず使用することができる。また、光学式検出器の設置位置は、帯状体に対して光源２と反対側であれば特に限定されるものではなく、図１に示すように、光源２が金属帯１５の鉛直方向下方に設けられている場合には、金属帯１５の鉛直方向上方に光学式検出器を設ければ良い。さらに、本発明において設けられる光学式検出器の数量は、特に限定されるものではない。
一方、本発明の帯状体端部位置検出方法及び帯状体端部位置検出装置５０において使用される距離計は、金属帯と光学式検出器との間の距離を測定可能な機器であれば特に限定されるものではなく、例えば、レーザー光線や超音波等を用いた距離計等を好適に使用することができる。

図２に、本発明の帯状体端部位置検出装置５０を備える金属帯巻き取り装置におけるリール位置制御系のブロック図を、図３に、従来の金属帯巻き取り装置におけるリール位置制御系のブロック図を、それぞれ示す。
図２に示す金属帯巻き取り装置では、光源２から金属帯１５に向けられた光が金属帯１５によって遮られる幅（以下において、「光源長さ」と記述することがある。）をカメラ１により検出するとともに、距離計１３によりカメラ１と金属帯１５との距離を測定することで、金属帯１５の幅方向端部位置が認識される。このように、本発明の帯状体の端部位置検出方法により認識された金属帯１５の端部位置に関する信号は、帯状体端部位置検出装置５０の制御装置４へと送られる。この制御装置４は、金属帯１５の端部位置検出結果に基づいて油圧制御装置５に対する動作指令を制御するＣＰＵ４１と、そのＣＰＵ４１に対する記憶装置とを有している。ＣＰＵ４１は、マイクロプロセッサユニット及びその動作に必要な各種周辺回路を組み合わせて構成され、ＣＰＵ４１に対する記憶装置は、例えば、油圧制御装置５の動作制御に必要なプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ４２と、ＣＰＵ４１の作業領域として機能するＲＡＭ４３等を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ４１が、ＲＯＭ４２に記憶されたソフトウエアと組み合わされることにより、金属帯巻き取り装置における制御装置４が機能する。

カメラ１及び距離計１３からの出力信号は、入力ポート４４を介して、入力信号としてＣＰＵ４１へと到達する。ＣＰＵ４１は、上記信号、及び、ＲＯＭ４２に記憶されているプログラムに基づいて、出力ポート４５を介して油圧制御装置５に対する動作指令を制御する。油圧制御装置５は、ＣＰＵ４１から与えられた動作指令に応じて、油圧シリンダー７へと加えられる油圧源６からの油圧を制御し、当該油圧シリンダー７を介して巻き取り装置１０におけるリール位置が制御される。このように、本発明の帯状体の巻き取り方法によって帯状体を巻き取ることで、端部位置が揃った良好な巻姿のコイルを得ることが可能になる。したがって、従来の方法では、端部位置が不揃いであることからいわゆるテレスコープ現象を生じたコイルの巻姿を矯正する際に、コイル外周部に巻ずれが発生していたが、本発明によれば、当初から良好な巻姿のコイルが得られる結果、巻姿矯正が不要になるため、コイル外周部における巻ずれ発生を防止することが可能になる。

これに対し、図３に示すように、従来の金属帯巻き取り装置では、金属帯１５によって遮られる光源長さをカメラ１により検出することで、金属帯１５の幅方向端部位置が認識される。図２に示す金属帯巻き取り装置とは異なり、距離計１３を備えていないため、金属帯１５とカメラ１との間の距離は測定されること無く、金属帯１５の端部位置が検出される。そのため、金属帯１５が上下にばたつく場合等には、後述するように、金属帯１５の正確な端部位置を検出することが困難になることから、良好な巻姿を有するコイルが得られ難い。したがって、コイルの巻姿を修正する際に、コイル外周部に巻ずれが生じることとなる。このほか、図２と同様の構成部位に関しては、図２と同じ符号を付し、その説明を省略する。

図４に、金属帯に張力がかかっている場合における、金属帯巻き取りの概略図を示す。図４に示すように、金属帯１５に張力がかかっている通常通板時には、金属帯１５は、通板テーブル１１に触れることなく通板され、金属帯１５の進行方向を変えるデフレクタロール９を経て、巻き取り装置１０において巻き取られる。そして、金属帯１５によって遮られる光源長さが、帯状体端部位置検出装置５０のカメラ１により検出されるとともに、同装置５０の距離計１３により、カメラ１と金属帯１５との間の距離Ａが測定される。なお、図４において、金属帯１５は、図の左から右の方向へと通板されている。また、Ｌは、カメラ１と光源２との間の距離を示している。

他方、金属帯に張力がかかっていない場合における、金属帯巻き取りの概略図を、図５に示す。なお、図５において、金属帯１５’は、図の左から右の方向へと通板されている。シャー８によるシャーカット後の金属帯のように、張力がかかっていない金属帯１５’は、通板テーブル１１に沿って通板される。そのため、張力がかかっている金属帯１５と帯状体端部位置検出装置５０におけるカメラ１との距離は、金属帯１５の通板ライン（パスライン１２）とカメラ１との距離である距離Ａであったのに対し、張力がかかっていない金属帯１５’と同装置５０におけるカメラ１との距離は、カメラ１と通板テーブル１１との距離である距離Ｘとなる。したがって、金属帯１５にかかる張力の有無により、金属帯１５と帯状体端部位置検出装置５０におけるカメラ１との間の距離が変化するため、金属帯１５によって遮られる光源長さが変化する。そこで、本発明の帯状体の端部位置検出方法では、カメラから金属帯までの距離を装置５０における距離計１３により測定することで、後述するように、金属帯１５の正確な端部位置の検出を可能にしている。

図６に、本発明の帯状体端部位置検出装置５０を備える金属帯巻き取り装置における、カメラ、金属帯、及び、光源の位置関係を概略的に示す。図６に示す金属帯巻き取り装置において、光源２から金属帯１５に向けて発せられた光は、金属帯１５によって遮られる。帯状体端部位置検出装置５０におけるカメラ１は、この金属帯１５によって遮断される光源長さを検出することにより、金属帯１５の幅方向端部位置を検出する。他方、帯状体端部位置検出装置５０における距離計１３は、カメラ１と金属帯１５との間の距離を測定している。なお、図６において、実線で示す金属帯１５は、張力がかけられている金属帯を示す一方、一点鎖線で示す金属帯１５’は、張力がかけられていない金属帯を示している。

ここで、
カメラ１と金属帯１５との距離をＡ、
カメラ１と金属帯１５’との距離をＸ、
カメラ１と光源２との距離をＬ、
とするとともに、
金属帯１５の幅方向におけるカメラ１のレンズ位置を基準とする線を基準線、
カメラ１のレンズと金属帯１５の端部Ｄとを結ぶ直線を直線Ｋ１、
カメラ１のレンズと金属帯１５’の端部Ｆとを結ぶ直線を直線Ｋ１’、
とし、
直線Ｋ１と光源２との交点Ｅと、基準線との距離をＢ、
金属帯１５の端部Ｄと、基準線との距離をＣ、
直線Ｋ１’と光源２との交点Ｇと、基準線との距離をＹ、
直線Ｋ１’と金属帯１５の上面との交点Ｈと、基準線との距離をＺ、
とする。この時、張力がかけられている金属帯１５であれば、パスラインを通板されるため、距離計１３を用いなくても、当該金属帯１５のエッジ位置Ｄと基準線との距離Ｃは、距離Ａ、距離Ｌ、及び、金属帯１５によって遮られる光源長さＢから、「Ｂ×Ａ／Ｌ＝Ｃ」と正確に検出することができる。しかし、金属帯にかけられる張力が不足するか又は金属帯に張力がかけられていない結果、金属帯の位置がパスラインからずれて金属帯１５’の位置になった場合には、距離計１３を用いないと、金属帯の端部位置はＦであるにもかかわらず、金属帯の端部位置がＨであると誤って認識されてしまう。これは、距離計１３を用いない場合には、金属帯の位置が金属帯１５から金属帯１５’の位置へと変化していることを認識できない一方で、金属帯１５’によって遮られる光源長さがＹであることから、「Ｙ×Ａ／Ｌ＝Ｚ」という演算により導出された、点Ｈと基準線との距離Ｚが、金属帯１５の端部と基準線との距離であると検出され、直線Ｋ１’と金属帯１５との交点Ｈが、あたかも金属帯１５の端部であるかのように誤って認識されてしまうためである。

そこで、本発明における、帯状体の端部位置検出方法、帯状体の端部位置検出装置、及び、これらを用いた帯状体の巻き取り方法では、光学検出器としてのカメラ１に加えて、距離計１３を用いてカメラ１と金属帯との距離を測定することで、金属帯の位置を正確に把握する。すなわち、本発明では、距離計１３により、金属帯１５’のように金属帯がパスラインから外れた位置にいる場合は、帯状体端部位置検出装置５０内の制御装置において、金属帯１５’の端部Ｆと基準線との距離であるＣが、「Ｙ×Ｘ／Ｌ＝Ｃ」という演算により導出され、金属帯１５’の真のエッジ位置が検出される。なお、金属帯１５がパスラインにある場合は、Ａ＝Ｘ、Ｂ＝Ｙの関係にあるため、Ａ及びＢを、それぞれ金属帯１５’がパスラインを外れた位置にいる場合のＸ及びＹとして認識しても、金属帯１５の端部Ｄと基準線との距離であるＣを「Ｙ×Ｘ／Ｌ＝Ｃ」という演算により導出することができる。したがって、金属帯がパスラインにあってもパスラインから外れた位置にあっても、距離計１３により測定されるＸと、カメラ１により検出されるＹを用いて、帯状体端部位置検出装置５０内の制御装置において、金属帯の真の端部（金属帯１５のＤ又は金属帯１５’のＦ）と基準線との距離であるＣが、「Ｙ×Ｘ／Ｌ＝Ｃ」という演算により導出され、金属帯の真のエッジ位置が検出される。このように、本発明によれば、金属帯にかかる張力の有無に関わらず、金属帯の端部位置を正確に認識することができる。
なお、便宜上、カメラ１と距離計１３が同じ高さに設けられている図を用いて説明したが、カメラ１と距離計１３が設けられる高さ位置を同じにする必要はなく、高さ位置が異なっている場合は、相互の高さ位置の差で補正して求められる、カメラ１と金属帯との距離Ｘを用いればよい。
また、上記説明は金属帯に焦点を当てたが、本発明の帯状体の端部位置検出方法及び装置、並びに、帯状体の巻き取り方法が適用可能な帯状体は、金属帯に限定されるものではなく、紙、樹脂フィルム、及び、布等の原反、並びに、製品等の巻物にも適用可能である。

帯状体の端部位置検出装置の実施形態例を示す図である。 金属帯巻き取り装置におけるリール位置制御系のブロック図を示す図である。 金属帯巻き取り装置におけるリール位置制御系のブロック図を示す図である。 金属帯の巻き取りを概略的に示す図である。 金属帯の巻き取りを概略的に示す図である。 カメラ、金属帯、及び、光源の位置関係を概略的に示す図である。

符号の説明

１ 光学式検出器
２ 光源
４ 制御装置
５ 油圧制御装置
６ 油圧源
７ 油圧シリンダー
８ シャー
９ デフレクタロール
１０ 巻き取り装置
１１ 通板テーブル
１２ パスライン
１３ 距離計

Claims (3)

1. 帯状体の端部位置を測定する光学式検出器による測定結果と、前記光学式検出器と前記帯状体との距離を測定する距離計による測定結果と、を用いて、前記帯状体の幅方向端部位置を検出することを特徴とする、帯状体の端部位置検出方法。
2. 帯状体の端部位置を測定する光学式検出器と、前記光学式検出器と前記帯状体との距離を測定する距離計と、を有することを特徴とする、帯状体の端部位置検出装置。
3. 請求項１に記載の帯状体の端部位置検出方法を用いて帯状体を巻き取る、帯状体の巻き取り方法であって、
   前記帯状体を巻き取る巻き取り装置における帯状体巻き取り位置を、前記帯状体の幅方向端部位置の検出結果に基づいて調整することを特徴とする、帯状体の巻き取り方法。
   

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