JP2017192943A - 鋼板の蛇行検出方法及び蛇行検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多くのスペース及びコストを必要とすることなく、横型ルーパー内の任意に位置における鋼板の蛇行を検出可能な鋼板の蛇行検出方法及び蛇行検出装置を提供すること。【解決手段】制御装置２４が、ルーパー１内の操作側及び駆動側に配置された投光器２１ａ〜２１ｄ及び受光器２２ａ〜２２ｄを用いて薄板Ｓの蛇行を検出すると共に、ルーパーカー１１ａ，１１ｂの位置情報に基づいて、投光器２１ａ〜２１ｃ及び受光器２２ａ〜２２ｄの状態を、蛇行を検出する検出状態と蛇行を検出しない非検出状態との間で切り替える。これにより、多くのスペース及びコストを必要とすることなく、ルーパー１内の任意の位置における薄板Ｓの蛇行を検出することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板の連続処理ラインに設けられた横型ルーパー内における鋼板の蛇行を検出する鋼板の蛇行検出方法及び蛇行検出装置に関する。

一般に、薄物鋼板（以下、薄板と略記）の連続処理ラインは、薄板の払い出しや溶接等を行う入側セクション、薄板に対して焼鈍処理や酸洗処理を行う中央セクション、及び薄板の検査や分割、巻き取りを行う出側セクションによって構成されている。入側セクション及び出側セクションでは、溶接処理や検査処理等の連続処理ラインの停止や減速が必要な処理がある。これに対して、中央セクションでは、ライン速度が薄板の品質に結びつくために、ライン速度を一定に保つ必要がある。このため、各セクション間には、薄板を貯蓄及び払い出す横型ルーパーが設けられることが多い。

横型ルーパーは、固定ロールと、ルーパーカー上に設置された可動ロールと、を備えている。横型ルーパーは、固定ロールとルーパーカーとの間の距離を長くすることにより薄板を貯蓄し、逆に固定ロールとルーパーカーとの間の距離を短くすることにより薄板を払い出す。このような横型ルーパー内、特に入側セクションと中央セクションとの間に設けられた横型ルーパー内では、薄板の形状が好ましくない状態であったり、ルーパーカーの移動時に薄板の張力が変動したり、ルーパーカーが長端側に位置するときに薄板の自重で薄板の垂下量が大きくなったりする等の原因によって、薄板の蛇行が発生しやすい。

横型ルーパー内における薄板の蛇行量が大きくなると、設備に対する薄板の接触や薄板のダブり込み（薄板がループを作り重なって折れ込まれる現象）が発生し、最悪の場合、設備の破壊や薄板の破断が発生し、大規模な生産ロスとなり得る。このため、連続処理ラインの安定操業のためにも横型ルーパー内における薄板の蛇行を抑制することは必須である。このような背景から、ルーパー内における薄板の蛇行を抑制する技術が提案されている。

例えば特許文献１，２には、ＣＰＣ（Center Position Control）装置の投光器を用いて金属帯の蛇行を検出し、ステアリングロールの傾動によって蛇行を修正する機能に対して、ルーパー内における金属帯の張力を低減させて蛇行修正能力を上げる手法や、蛇行量の悪化抑制のために複数段のＣＰＣ装置を設置し、溶接部通過時に上流側のステアリングロールの傾動量に応じて下流側のＣＰＣ装置の制御を不使用にして金属帯のダブり込みを防ぐ手法及びシステムが記載されている。また、特許文献３には、金属帯の幅方向に分割ロールを設け、分割ロールの両端部に作用する金属帯からの反力を検出して金属帯の蛇行量を演算する装置及び手法が記載されている。

特開２０１４−２３１４３２号公報 特開２０１１−１６１４６５号公報 特開２００６−３４６７１５号公報

しかしながら、特許文献１，２記載の技術には、ＣＰＣ装置の投光器を利用して金属帯の蛇行を検出しているために、ステアリングロールの直近の蛇行しか検出できないという制約がある。このため、特許文献１，２記載の技術によれば、ルーパーカーが長端側にある場合、固定ロール（又はステアリングロール）とルーパーカー上の可動ロールとの間で発生した蛇行を検出することができない。

一方、特許文献３記載の技術では、蛇行を検出するために分割ロール、支持シャフト、及び圧力検出器等を設置する必要があるために、蛇行を検出したい場所に十分なスペースが必要になると共に多くの装置コストも掛かる。また、ルーパーカー通過時には、ルーパーカーが装置と干渉することによってルーパーカーが破損する可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、多くのスペース及びコストを必要とすることなく、横型ルーパー内の任意に位置における鋼板の蛇行を検出可能な鋼板の蛇行検出方法及び蛇行検出装置を提供することにある。

本発明に係る鋼板の蛇行検出方法は、鋼板の連続処理ラインに設けられた横型ルーパー内における鋼板の蛇行を検出する鋼板の蛇行検出方法であって、前記横型ルーパー内の操作側及び駆動側に配置された材料検出器を用いて鋼板の蛇行を検出する検出ステップを含み、前記検出ステップは、前記横型ルーパーに設けられたルーパーカーの位置情報に基づいて、前記材料検出器の状態を、蛇行を検出する検出状態と蛇行を検出しない非検出状態との間で切り替えるステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る鋼板の蛇行検出方法は、上記発明において、前記材料検出器は、前記ルーパーカーの進行方向に沿って複数設けられていることを特徴とする。

本発明に係る鋼板の蛇行検出方法は、上記発明において、前記材料検出器の状態を前記非検出状態とする前記ルーパーカーの位置範囲を前記横型ルーパーの入側及び出側のライン速度に応じて変更するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る鋼板の蛇行検出装置は、鋼板の連続処理ラインに設けられた横型ルーパー内における鋼板の蛇行を検出する鋼板の蛇行検出装置であって、前記横型ルーパー内の操作側及び駆動側に配置された、鋼板の蛇行を検出する材料検出器と、前記横型ルーパーに設けられたルーパーカーの位置情報を検出する位置検出器と、前記位置検出器によって検出されたルーパーカーの位置情報に基づいて、前記材料検出器の状態を、蛇行を検出する検出状態と蛇行を検出しない非検出状態との間で切り替える制御装置と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る鋼板の蛇行検出装置は、上記発明において、前記材料検出器は、前記ルーパーカーの進行方向に沿って複数設けられていることを特徴とする。

本発明に係る鋼板の蛇行検出装置は、上記発明において、前記制御装置は、前記材料検出器の状態を前記非検出状態とする前記ルーパーカーの位置範囲を前記横型ルーパーの入側及び出側のライン速度に応じて変更することを特徴とする。

本発明に係る鋼板の蛇行検出方法及び蛇行検出装置によれば、多くのスペース及びコストを必要とすることなく、ルーパー内の任意に位置における鋼板の蛇行を検出することができる。

図１は、本発明の一実施形態である蛇行検出装置が適用されるルーパーの構成を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施形態である蛇行検出装置の構成を示す模式図である。 図３は、本発明の一実施形態である蛇行検出装置の構成を示す平面図である。 図４は、本発明の一実施形態である蛇行検出処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である蛇行検出装置の構成及びその動作について説明する。

〔ルーパーの構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である蛇行検出装置が適用されるルーパーの構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である蛇行検出装置が適用されるルーパーの構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である蛇行検出装置が適用されるルーパー１は、薄板Ｓの連続処理ラインにおける前段設備２と後段設備３との間に設けられた横型ルーパーによって構成され、前段設備２と後段設備３との間で薄板Ｓを貯蓄及び払い出す機能を有している。

本実施形態では、ルーパー１は、ルーパーカー１１ａ，１１ｂ、ルーパーカー１１ａ，１１ｂの上部に載置された可動ロール１２ａ，１２ｂ、固定ロール（アイドルロール及びステアリングロール）１３ａ〜１３ｃ、ルーパーカー駆動用電動機１４、及びルーパーカードラム１５を備えている。このルーパー１では、ルーパーカー駆動用電動機１４によってルーパーカードラム１５を回転駆動することにより、ルーパーカー１１ａ，１１ｂが水平方向に移動し、可動ロール１２ａ，１２ｂと固定ロール１３ａ〜１３ｃとの間の距離が変化する。可動ロール１２ａ，１２ｂと固定ロール１３ａ〜１３ｃとの間の距離を長くすることにより薄板Ｓがルーパー１内に貯蓄され、逆に可動ロール１２ａ，１２ｂと固定ロール１３ａ〜１３ｃとの間の距離を短くすることによって薄板Ｓがルーパー１内から払い出される。

〔蛇行検出装置の構成〕
次に、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態である蛇行検出装置の構成について説明する。

図２は、本発明の一実施形態である蛇行検出装置の構成を示す模式図である。図３は、本発明の一実施形態である蛇行検出装置の構成を示す平面図である。図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態である蛇行検出装置は、投光器２１（２１ａ〜２１ｄ）、受光器２２（２２ａ〜２２ｄ）、ルーパーカー位置検出器２３、制御装置２４、及び警報装置２５を主な構成要素として備えている。

投光器２１及び受光器２２は、透過式の光検出器によって構成されている。投光器２１及び受光器２２の各組は、ルーパーカー１１ａ，１１ｂの進行方向に沿って操作側及び駆動側（薄板Ｓの幅方向両側）に薄板Ｓの幅方向端部を検出する向き（本実施形態では、薄板Ｓを上下方向で挟み込む向き）で配置されている。

投光器２１は、対向する受光器２２に向けて検出光を照射する。受光器２２は、投光器２１から照射された検出光を受光する。受光器２２は、検出光を受光している間、電気信号を制御装置２４に出力する。制御装置２４は、受光器２２からの電気信号の出力の有無を検出することによって、投光器２１と受光器２２との間に薄板Ｓが存在するか否か、換言すれば、受光器２２が薄板Ｓによって遮光されたか否かを判別できる。

なお、本実施形態では、薄板Ｓの形状が悪い場合であっても薄板Ｓを確実に検出するために透過式の光検出器を用いたが、薄板の形状や周囲の設備配置等を十分検討した上で、反射式の光検出器を用いることにより機器数の削減を図ることも可能である。

また、連続処理ラインの中心位置Ｌ（図３参照）から投光器２１及び受光器２２の配置位置までの距離Ｘは、薄板Ｓの最大幅Ｗ_Ｓｍａｘ、ロール幅（若しくは連続処理ラインの中心位置Ｌから干渉物までの距離）Ｗ_ｒｍａｘ、及び蛇行許容量αを用いると、以下の数式（１）に示す条件を満足する。

連続処理ラインの中心位置Ｌから距離Ｘの位置、且つ、ルーパーカー１１ａ，１１ｂに干渉しない位置、且つ、薄板Ｓの幅方向端部を検出可能な向きに投光器２１及び受光器２２を配置することによって、ロールアウト（蛇行によって薄板Ｓの幅方向端部がロールの幅方向端部より外側に出る現象）や設備への接触を確実に防止できる。

ルーパーカー位置検出器２３は、ルーパーカードラム１５の回転角度を検出することによってルーパーカー１１ａ，１１ｂの水平方向位置を検出する。ルーパーカー位置検出器２３は、検出されたルーパーカー１１ａ，１１ｂの水平方向位置を示す電気信号を制御装置２４に出力する。

制御装置２４は、コンピュータ等の情報処理装置によって構成され、受光器２２及びルーパーカー位置検出器２３から出力された電気信号を用いて後述する蛇行検出処理を実行することによって薄板Ｓの蛇行を検出する。

警報装置２５は、制御装置２４からの制御信号に従って警報を報知する装置である。

〔蛇行検出処理〕
次に、図４を参照して、本発明の一実施形態である蛇行検出装置の動作について説明する。

図４は、本発明の一実施形態である蛇行検出処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、ルーパー１が稼働されたタイミングで開始となり、蛇行検出処理はステップＳ１の処理に進む。蛇行検出処理は、ルーパー１が稼働されている間、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１の処理では、制御装置２４が、ルーパーカー位置検出器２３からルーパーカー１１ａ，１１ｂの位置情報を取得する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、蛇行検出処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、制御装置２４が、ステップＳ１の処理において取得したルーパーカー１１ａ，１１ｂの位置情報に基づいて、ルーパーカー１１ａ，１１ｂが検出器である投光器２１及び受光器２２の設置位置から所定範囲内にあるか否かを判別する。具体的には、ルーパーカー１１ａ，１１ｂの位置をＹ_Ｌ、薄板Ｓの搬送方向における検出器の設置位置をＹ_Ｓ、検出器前後の不感帯域をβとしたとき、制御装置２４は、ルーパーカー１１ａ，１１ｂの位置Ｙ_Ｌが以下の数式（２）に示す条件を満足するか否かを判別する。

判別の結果、ルーパーカー１１ａ，１１ｂが検出器から所定範囲内にある場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、制御装置２４は、蛇行検出処理をステップＳ３の処理に進める。一方、ルーパーカー１１ａ，１１ｂが検出器から所定範囲内にない場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、制御装置２４は、蛇行検出処理をステップＳ４の処理に進める。

ステップＳ３の処理では、制御装置２４が、ルーパーカー１１ａ，１１ｂの位置から所定範囲内に配置されている検出器の状態を薄板Ｓの蛇行を検出しない非検出状態に切り換える。例えば図１に示すルーパーカー１１ｂが短端側に移動する場合、ルーパーカー１１ｂが投光器２１ｃ及び受光器２２ｃ付近に位置すると、投光器２１ｃ及び受光器２２ｃは蛇行検出に利用できないため、制御装置２４は、投光器２１ｃ及び受光器２２ｃの状態を非検出状態に切り換える。このような処理によれば、ルーパーカー１１ａ，１１ｂを薄板Ｓとして誤検出することを抑制できる。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、蛇行検出処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、制御装置２４が、ルーパーカー１１ａ，１１ｂの進行方向に設置されている全ての検出器の状態を薄板Ｓの蛇行を検出する検出状態に切り換える。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、蛇行検出処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理によれば、制御装置２４が、検出器が遮光されたか否かを判別する。判別の結果、検出器が遮光された場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御装置２４は、蛇行検出処理をステップＳ６の処理に進める。一方、検出器が遮光されていない場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、制御装置２４は、一連の蛇行検出処理を終了する。

ステップＳ６の処理では、制御装置２４が、警報装置２５を制御することによって、薄板Ｓの蛇行が発生したことを報知する蛇行警報を出力する。蛇行警報を認識したオペレータは、適宜、ＣＰＣ装置の操作や張力低減、ライン減速等の蛇行抑制処理を行う、又は、制御装置２４が上述した蛇行抑制処理を自動制御で実施する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、一連の蛇行検出処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である蛇行検出処理では、制御装置２４が、ルーパー１内の操作側及び駆動側に配置された投光器２１及び受光器２２を用いて薄板Ｓの蛇行を検出すると共に、ルーパーカー１１ａ，１１ｂの位置情報に基づいて、投光器２１及び受光器２２の状態を、蛇行を検出する検出状態と蛇行を検出しない非検出状態との間で切り替える。これにより、多くのスペース及びコストを必要とすることなく、ルーパー内の任意の位置における薄板Ｓの蛇行を検出することができる。

なお、上述の数式（２）において、不感帯域βは固定値としてもよいが、以下に示す数式（３）を用いて不感帯域βの大きさをライン速度に応じて変化させてもよい。不感帯域βの大きさをライン速度に応じて変化させることにより、ルーパーカー１１ａ，１１ｂの移動速度によらずに検出器の状態を非検出状態にする時間を一定にすることができる。

ここで、ｔは非検出時間、ＬＳ_Ｅはルーパー入側ライン速度、ＬＳ_Ｄはルーパー出側ライン速度、Ｌはルーパー段数を示す。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ ルーパー
２ 前段設備
３ 後段設備
１１ａ，１１ｂ ルーパーカー
１２ａ，１２ｂ 可動ロール
１３ａ〜１３ｃ 固定ロール
１４ ルーパーカー駆動用電動機
１５ ルーパーカードラム
２１，２１ａ〜２１ｄ 投光器
２２，２２ａ〜２２ｄ 受光器
２３ ルーパーカー位置検出器
２４ 制御装置
２５ 警報装置
Ｒ ルーパーカーレール

Claims (6)

1. 鋼板の連続処理ラインに設けられた横型ルーパー内における鋼板の蛇行を検出する鋼板の蛇行検出方法であって、
   前記横型ルーパー内の操作側及び駆動側に配置された材料検出器を用いて鋼板の蛇行を検出する検出ステップを含み、
   前記検出ステップは、前記横型ルーパーに設けられたルーパーカーの位置情報に基づいて、前記材料検出器の状態を、蛇行を検出する検出状態と蛇行を検出しない非検出状態との間で切り替えるステップを含む
   ことを特徴とする鋼板の蛇行検出方法。
2. 前記材料検出器は、前記ルーパーカーの進行方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の蛇行検出方法。
3. 前記材料検出器の状態を前記非検出状態とする前記ルーパーカーの位置範囲を前記横型ルーパーの入側及び出側のライン速度に応じて変更するステップを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼板の蛇行検出方法。
4. 鋼板の連続処理ラインに設けられた横型ルーパー内における鋼板の蛇行を検出する鋼板の蛇行検出装置であって、
   前記横型ルーパー内の操作側及び駆動側に配置された、鋼板の蛇行を検出する材料検出器と、
   前記横型ルーパーに設けられたルーパーカーの位置情報を検出する位置検出器と、
   前記位置検出器によって検出されたルーパーカーの位置情報に基づいて、前記材料検出器の状態を、蛇行を検出する検出状態と蛇行を検出しない非検出状態との間で切り替える制御装置と、
   を備えることを特徴とする鋼板の蛇行検出装置。
5. 前記材料検出器は、前記ルーパーカーの進行方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項４に記載の鋼板の蛇行検出装置。
6. 前記制御装置は、前記材料検出器の状態を前記非検出状態とする前記ルーパーカーの位置範囲を前記横型ルーパーの入側及び出側のライン速度に応じて変更することを特徴とする請求項４又は５に記載の鋼板の蛇行検出装置。

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