JP2016130168A - 金属板の蛇行制御方法および蛇行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛇行量に応じた制御を行うことで、安定した通板を実現する。【解決手段】本発明に係る金属板の蛇行制御方法は、金属板の搬送方向を転向するステアリングロール４と、ステアリングロールを水平面内で旋回させる水平油圧シリンダー１と、ステアリングロールを、ライン進行方向を回転軸として垂直面内で旋回させる垂直油圧シリンダー２とを有する蛇行制御装置を用いた金属板の蛇行制御方法であって、金属板の蛇行量に基づいて、水平油圧シリンダーによって蛇行量が減る方向にステアリングロールを水平面内で旋回させ、水平油圧シリンダーの位置が予め設定された補助開始閾値以上となった時に、垂直油圧シリンダーによって蛇行量が減る方向にステアリングロールを垂直面内で旋回させる。【選択図】図１

Description

本発明は、金属板を通板する連続ラインにおける金属板の蛇行制御方法および蛇行制御装置に関するものである。

金属板の製造設備では、金属板の形状、ラインの水平度、ラインに設置されたロールの形状等の要因により、金属板の搬送中に蛇行が発生することがある。蛇行の程度が大きいと、板のエッジ部が設備に接触し、金属板の損傷及び破断が起きるという問題がある。そこで、従来より、様々な金属板の蛇行制御が実施されている。

一般的な蛇行制御方法としては、投受光器等の位置検出センサーで金属板のセンター位置を検出し、蛇行量を算出し、蛇行量に応じてステアリングロールを旋回させることでロール幅方向における金属板の張力分布を変更し、金属板センターをラインセンターに合わせる方法がある。

ステアリングロールの旋回方法には、油圧シリンダーを水平に設置してステアリングロールを水平面内で旋回させる方法と、シリンダーを垂直に設置してステアリングロールを垂直面内で旋回させる方法がある。

特許文献1には、ターンロールの中心軸の中点から垂直に延ばした線を旋回動作軸としてターンロールを回転させると共に、このターンロールの旋回角度に応じて、ターンロールの中心軸を通る水平面を、旋回前のターンロールの回転軸を中心軸として傾動させるステアリング装置が開示されている。

特開平１０−１９４５４０号公報

特許文献１では、ステアリング装置の第１の使用方法として、傾動フレームを所定角度に傾動させた状態で、旋回フレームを旋回させることが開示されている（段落［００４２］）。しかしながら、このような方法では、ターンロールの中心軸の中点から垂直に延ばした線を旋回動作軸とした回転と、ターンロールの回転軸を中心軸とした傾動とを同時に行うため、蛇行量が小さい場合には、制御量が大きくなり、うまく制御できないという問題がある。

また、特許文献１では、ステアリング装置の第２の使用方法として、傾動フレームを水平にし、旋回フレームを旋回させて、蛇行が進むようであれば、傾動フレームを傾動させて、ターンロールを傾動状態にすることが開示されている（段落［００４３］）。しかしながら、このように蛇行量に応じて傾動フレームの傾動を開始した場合では、すでに蛇行が大きくなりすぎて蛇行制御を行うことができないことがある。

本発明は、このような問題に対してなされたものであり、蛇行に応じた制御量を用いて、蛇行を適切に制御することができる金属板の蛇行制御方法および蛇行制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］ 金属板の搬送方向を転向するステアリングロールと、
ステアリングロールを水平面内で旋回させる水平油圧シリンダーと、
ステアリングロールを、ライン進行方向を回転軸として垂直面内で旋回させる垂直油圧シリンダーとを有する蛇行制御装置を用いた金属板の蛇行制御方法であって、
金属板の蛇行量に基づいて、水平油圧シリンダーによって蛇行量が減る方向にステアリングロールを水平面内で旋回させ、水平油圧シリンダーの位置が予め設定された補助開始閾値以上となった時に、垂直油圧シリンダーによって蛇行量が減る方向にステアリングロールを垂直面内で旋回させる金属板の蛇行制御方法。
［２］ 水平油圧シリンダーの位置が予め設定された補助保持閾値以下となった場合は、垂直油圧シリンダーの位置を保持する［１］に記載の金属板の蛇行制御方法。
［３］ 金属板の蛇行量が補助終了閾値以下になった場合は、垂直油圧シリンダーによる蛇行制御を停止する［１］または［２］に記載の金属板の蛇行制御方法。
［４］ 金属板の搬送方向を転向するステアリングロールと、
ステアリングロールを水平面内で旋回させる水平油圧シリンダーと、
ステアリングロールを、ライン進行方向を回転軸として垂直面内で旋回させる垂直油圧シリンダーと、
水平油圧シリンダーおよび垂直油圧シリンダーの位置を制御して、ステアリングロールを旋回させる制御装置と、を備え、
制御装置は、金属板の蛇行量に基づいて、水平油圧シリンダーによって蛇行量が減る方向にステアリングロールを水平面内で旋回させ、水平油圧シリンダーの位置が予め設定された補助開始閾値以上となった時に、垂直油圧シリンダーによって蛇行量が減る方向にステアリングロールを垂直面内で旋回させる金属板の蛇行制御装置。
［５］ 制御装置は、水平油圧シリンダーの位置が予め設定された補助保持閾値以下となった場合は、垂直油圧シリンダーの位置を保持する［４］に記載の金属板の蛇行制御装置。
［６］ 制御装置は、金属板の蛇行量が補助終了閾値以下になった場合は、垂直油圧シリンダーによる蛇行制御を停止する［４］または［５］に記載の金属板の蛇行制御装置。

本発明によれば、水平油圧シリンダーの位置が予め設定された補助開始閾値以上となった場合に、垂直油圧シリンダーによる蛇行制御の補助を開始することによって、蛇行量の小さいときは、水平油圧シリンダーのみを用いて小さな制御量とし、蛇行量が大きいときには、水平油圧シリンダーと垂直油圧シリンダーを併用することで大きな制御量とすることで、蛇行量に応じた制御を行うことができる。

本発明に係る金属板の蛇行制御方法が適用される蛇行制御装置の一部を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 本発明に係る蛇行制御装置を示す図である。 本発明に係る蛇行制御方法を示すフローチャートである。 従来例と本発明例における蛇行制御方法のタイムチャートである。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る金属板の蛇行制御方法が適用される蛇行制御装置の一部を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。

蛇行制御装置は、ステアリングロール４、水平油圧シリンダー１、垂直油圧シリンダー２を有している。

ステアリングロール４は、金属板（図示せず）が巻きつけられ、金属板の搬送方向を転向する。ステアリングロール４の回転軸は、軸受１５を介して架台３に支持されている。架台３は、水平油圧シリンダー１により、フロアー６に対して、点５を支点に水平面内において旋回可能に取付けられている。フロアー６は、垂直油圧シリンダー２により、フロアー６に設けられたヒンジ７を支点として、垂直面内において旋回可能に設置されている。

水平油圧シリンダー１は、架台３を水平面内において旋回させることにより、ステアリングロール４を水平面内において旋回させる。水平油圧シリンダー１による旋回の中心点５は、ステアリングロール４の幅方向中央、かつ、ステアリングロール４の金属板の進行方向に対して後端に位置している。

垂直油圧シリンダー２は、フロアー６をライン進行方向を回転軸とした垂直面内で旋回させることにより、ステアリングロール４をライン進行方向を回転軸とした垂直面内で旋回させる。

なお、この説明で用いる「垂直面内」および「水平面内」の用語は、厳密な垂直面内および水平面内を示すものではなく、所定の誤差は許容されるものとする。

図３は、本発明に係る蛇行制御装置を示す図である。

蛇行制御装置は、前述したステアリングロール４、水平油圧シリンダー１、垂直油圧シリンダー２に加えて、水平油圧シリンダー位置検出器８、位置検出センサー９、制御装置１４を備えている。

水平油圧シリンダー位置検出器８は、水平油圧シリンダー１のシリンダーロッドの位置（以下、単に、水平油圧シリンダー１の位置とも言う。）を検出し、水平油圧シリンダー１の位置に関する情報を制御装置１４に出力する。

位置検出センサー９は、ステアリングロール４の入側に設置され、金属板１１の位置を検出し、金属板１１の位置に関する情報を制御装置１４に出力する。位置検出センサー９は、金属板１１の一方の面に配された投光器９Ａと、金属板１１の他方の面に設置された受光器９Ｂを有している。投光器９Ａと受光器９Ｂとで金属板１１を挟みこむように配置されている。一対の投光器９Ａと受光器９Ｂが、金属板１１の両端にそれぞれ設けられている。

位置検出センサー９では、投光器９Ａから受光器９Ｂに向って平行な光を出射する。金属板１１の通板時では、この光を金属板１１が遮るため、金属板１１の位置に応じて受光器９Ｂで検出される光量が変化する。この光量を検知することで、金属板１１の位置（センター位置）を検出することができる。

制御装置１４は、位置検出センサー９によって検出された金属板１１の位置から算出された蛇行量に基づいて、ステアリングロール４を、水平面内および垂直面内において旋回させて金属板１１の蛇行を修正する。

具体的には、制御装置１４は、位置検出センサー９によって検出された金属板１１のセンター位置に関する情報を取得し、金属板１１の蛇行量を算出する。そして、金属板１１の蛇行量に基づいて、水平油圧制御弁１２を用いて、油圧源から水平油圧シリンダー１に供給する油量を調整し、水平油圧シリンダー１の位置を調整する。これにより、ステアリングロール４の水平面内における旋回量を調整する。

また、制御装置１４は、位置検出センサー９によって検出された金属板１１のセンター位置に関する情報を取得し、金属板１１の蛇行量を算出する。そして、金属板１１の蛇行量に基づいて、油圧源から垂直油圧シリンダー２に供給する油量を調整し、垂直油圧シリンダー２のシリンダーロッドの位置（以下、単に、垂直油圧シリンダー２の位置とも言う。）を調整する。これにより、ステアリングロール４の金属板１１のライン進行方向を回転軸とした垂直面内における旋回量を調整する。

図４は、本発明に係る蛇行制御方法を示すフローチャートである。

本発明では、蛇行量が小さい場合には、水平油圧シリンダー１のみを用いて蛇行制御を行い、蛇行量が大きい場合に、水平油圧シリンダー１と垂直油圧シリンダー２を併用して蛇行制御を行う。なお、制御装置１４は、蛇行量に応じて、垂直油圧シリンダー２の位置制御を３つの状態に切り替える。１つめは、補助制御を開始する「補助開始」であり、２つめは、垂直油圧シリンダー２の位置を保持する「位置保持」であり、３つめが、補助制御を終了する「補助終了」である。

以下、フローチャートに沿って、本発明に係る蛇行制御方法を説明する。

はじめに、制御装置１４は、位置検出センサー９によって検出された金属板１１のセンター位置に関する情報を取得し、目標値との偏差（蛇行量）を算出する。制御装置１４は、この偏差をＰＩ制御器１６に取り込み、偏差に基づいて水平油圧制御弁１２を用いて、水平油圧シリンダー１の油圧を調整する。これにより、ステアリングロール４が水平面内において旋回する。

また、制御装置１４は、水平油圧シリンダー位置検出器８から、水平油圧シリンダー１のセンター位置に関する情報を取得する。制御装置１４は、水平油圧シリンダー１の位置が、垂直油圧シリンダー２による蛇行制御を開始する閾値である補助開始閾値以上であるか、また、垂直油圧シリンダー２の位置を保持する閾値である補助保持閾値以下であるか判定する（ア）。なお、水平油圧シリンダー１の位置が大きいほどステアリングロール４の水平面の旋回量が大きくなるように構成された装置の場合では、補助保持閾値は、補助開始閾値よりも低い値となる。

水平油圧シリンダー１の位置が補助開始閾値以上である場合には、垂直油圧シリンダー２を用いた蛇行制御の補助を開始する。具体的には、制御装置１４は、垂直油圧制御弁１３を用いて垂直油圧シリンダー２の位置を調整する。垂直油圧シリンダー２の位置が調整されて、ステアリングロール４が垂直面内において旋回する。これにより、ステアリングロール４が垂直面内で旋回することで、金属板１１の蛇行量が減少していく。

金属板１１の蛇行量が減少することで、水平油圧シリンダー１の位置が減少していく。そして、水平油圧シリンダー１の位置が、補助保持閾値以下となった時は、垂直油圧シリンダー２の位置を保持する。

制御装置１４は、位置検出センサー９で検出された金属板１１のセンター位置に基づいて、金属板１１の蛇行量を算出し、金属板１１の蛇行が解消しているか判定する（イ）。そして、金属板１１の蛇行が解消された時に、垂直油圧シリンダー２の位置を初期位置に戻し、補助制御を終了する。

このように、本発明では、金属板の蛇行量に基づいて、水平油圧シリンダー１によって蛇行量が減る方向にステアリングロール４を水平面内で旋回させ、水平油圧シリンダー１の位置が予め設定された補助開始閾値以上となった時に、垂直油圧シリンダー２によって蛇行量が減る方向にステアリングロール４を垂直面で旋回させることにより、小さな蛇行量の場合には、水平油圧シリンダー１のみで蛇行制御を行い、大きな蛇行量の場合には、水平油圧シリンダー１および垂直油圧シリンダー２を併用することで、蛇行量に応じた制御を行うことができる。

また、本発明では、水平油圧シリンダーの位置に閾値を設け、水平油圧シリンダーの位置に応じて垂直油圧シリンダーによる蛇行制御を開始するように構成しているため、蛇行量が制御できない程度に大きくなる前に、垂直油圧シリンダーによる蛇行制御を開始し、適切に蛇行を制御することができる。これによって、特許文献１のような従来技術に比べて、蛇行を適切に制御することができる。

図５は、従来例と本発明例における蛇行制御方法のタイムチャートである。従来例では、水平油圧シリンダーのみを用いて金属板の蛇行制御を行い、本発明例では、水平油圧シリンダーと垂直油圧シリンダーを用いて金属板の蛇行制御を行った。

従来例では、水平油圧シリンダーの位置の変化に伴って、Ａ点の位置から金属板の蛇行量が減少している。しかしながら、従来例では、水平油圧シリンダーの位置が上限値に達すると（Ｂ点）、それ以上の蛇行量を小さくすることができず、金属板の蛇行量が次第に大きくなり、Ｃ点において金属板の板破断が発生した。

これに対し、本発明例では、水平油圧シリンダーの位置の変化に伴って、Ｄ点の位置から金属板の蛇行量が減少している。そして、水平油圧シリンダーの位置が補助開始閾値に達すると、垂直油圧シリンダーによる蛇行制御が開始する（Ｅ点）。そして、水平油圧シリンダーの位置が補助保持閾値に達したら、垂直油圧シリンダーの位置を保持する（Ｆ点）。そして、金属板の蛇行が解消されたら（Ｇ点）、垂直油圧シリンダーの位置を初期位置に戻して、垂直油圧シリンダーによる補助制御を終了する。本発明例では、板破断が発生せず、通板を継続的に行うことができた（Ｈ点）。

このように、本発明例では、垂直油圧シリンダーを用いて補助制御を行うことで、蛇行量に応じた制御量を利用することができ、水平油圧シリンダーのストロークエンド迄の余裕ができ、蛇行制御を継続して行うことができる。これにより大きな蛇行を抑制し安定した通板が可能となる。

１ 水平油圧シリンダー
２ 垂直油圧シリンダー
３ 架台
４ ステアリングロール
５ 水平面の旋回中心点
６ フロアー
７ ヒンジ
８ 水平油圧シリンダー位置検出器
９ 位置検出センサー
９Ａ 投光器
９Ｂ 受光器
１１ 金属板
１２ 水平油圧制御弁
１３ 垂直油圧制御弁
１４ 制御装置
１５ 軸受

Claims (6)

1. 金属板の搬送方向を転向するステアリングロールと、
   ステアリングロールを水平面内で旋回させる水平油圧シリンダーと、
   ステアリングロールを、ライン進行方向を回転軸として垂直面内で旋回させる垂直油圧シリンダーとを有する蛇行制御装置を用いた金属板の蛇行制御方法であって、
   金属板の蛇行量に基づいて、水平油圧シリンダーによって蛇行量が減る方向にステアリングロールを水平面内で旋回させ、水平油圧シリンダーの位置が予め設定された補助開始閾値以上となった時に、垂直油圧シリンダーによって蛇行量が減る方向にステアリングロールを垂直面内で旋回させる金属板の蛇行制御方法。
2. 水平油圧シリンダーの位置が予め設定された補助保持閾値以下となった場合は、垂直油圧シリンダーの位置を保持する請求項１に記載の金属板の蛇行制御方法。
3. 金属板の蛇行量が補助終了閾値以下になった場合は、垂直油圧シリンダーによる蛇行制御を停止する請求項１または２に記載の金属板の蛇行制御方法。
4. 金属板の搬送方向を転向するステアリングロールと、
   ステアリングロールを水平面内で旋回させる水平油圧シリンダーと、
   ステアリングロールを、ライン進行方向を回転軸として垂直面内で旋回させる垂直油圧シリンダーと、
   水平油圧シリンダーおよび垂直油圧シリンダーの位置を制御して、ステアリングロールを旋回させる制御装置と、を備え、
   制御装置は、金属板の蛇行量に基づいて、水平油圧シリンダーによって蛇行量が減る方向にステアリングロールを水平面内で旋回させ、水平油圧シリンダーの位置が予め設定された補助開始閾値以上となった時に、垂直油圧シリンダーによって蛇行量が減る方向にステアリングロールを垂直面内で旋回させる金属板の蛇行制御装置。
5. 制御装置は、水平油圧シリンダーの位置が予め設定された補助保持閾値以下となった場合は、垂直油圧シリンダーの位置を保持する請求項４に記載の金属板の蛇行制御装置。
6. 制御装置は、金属板の蛇行量が補助終了閾値以下になった場合は、垂直油圧シリンダーによる蛇行制御を停止する請求項４または５に記載の金属板の蛇行制御装置。

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