JP2017225987A - 巻取装置及び鋼板尾端停止位置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板の尾端位置を精度よく検出し、抜出不良が発生することを抑制可能な巻取装置及び鋼板尾端停止位置の制御方法を提供すること。
【解決手段】尾端停止位置制御部１３が、ラッパーロール４の押力Ｆが閾値ＴＨ１未満となったマンドレル３の周方向位置、又は、押力Ｆの微分値ｄＦが閾値ｄＴＨ未満となり、且つ、微分値ｄＦが閾値ｄＴＨ未満となった時刻から所定時間内に押力Ｆが閾値ＴＨ１より大きい閾値ＴＨ２未満となったマンドレル３の周方向位置θを、鋼板Ｓの尾端位置候補として決定し、尾端位置候補が複数ある場合、微分値ｄＦが最も小さい尾端位置候補に対応するマンドレル３の周方向位置θを鋼板Ｓの尾端位置に決定し、尾端位置候補が一つである場合には、尾端位置候補に対応するマンドレル３の周方向位置θを鋼板Ｓの尾端位置に決定し、決定した尾端位置が目標位置に停止するようにマンドレル３の回転を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板を巻き取ることによってコイルを形成する巻取装置及び鋼板尾端停止位置の制御方法に関する。

一般に、熱延工場で圧延された鋼板をマンドレルで巻き取ってコイルを形成する際には、巻取設備の破損を抑制し、コイルの搬送条件や次工程の要望を満足するために、鋼板の尾端位置が所定位置で停止するようにマンドレルの回転を停止させる必要がある。具体的には、コイルの結束や搬送等の取り扱いを容易にするために、鋼板の尾端位置がコイル下方の所定位置で停止するようにマンドレルの回転を停止させる必要がある。このため、特許文献１，２には、マンドレルの外周面に鋼板を押し付けるラッパーロールの押力が閾値を下回った位置を鋼板の尾端位置と判断してマンドレルの回転を停止させる技術が提案されている。

特開２００１−１７９３３３号公報 特開２０１４−６９１９５号公報

しかしながら、薄物材等の板厚が薄い鋼板を巻き取る際には、尾端位置がラッパーロールを通過した際に生じるコイルの外周面からの鋼板の厚さ分の段差が小さくなるために、尾端位置がラッパーロールを通過した際の押力の変動量が小さくなる。このため、特許文献１，２記載の技術によれば、板厚が薄い鋼板を巻き取る際、押力が閾値を下回らないために鋼板の尾端位置を検出できないことがある。また、鋼板の尾端部の形状（例えば幅方向両端部が幅方向中心部より大きく伸びているフィッシュテール形状等）や表面の凹凸に起因して押力が閾値を下回った場合には、鋼板の尾端位置以外の位置を尾端位置として誤検出する可能性がある。鋼板の尾端位置を検出できなかったり、鋼板の尾端位置を誤検出したりした場合、鋼板の尾端位置を所定位置に精度よく停止できないために、鋼板の尾端部がコイルから垂れることによってマンドレルからコイルを抜き出すことが困難になる抜出不良が発生する可能性がある。

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、鋼板の尾端位置を精度よく検出し、抜出不良が発生することを抑制可能な巻取装置及び鋼板尾端停止位置の制御方法を提供することにある。

本発明に係る巻取装置は、鋼板の先端部を巻き付け回転することによって鋼板をコイル状に巻き取るマンドレルと、前記マンドレルに巻き付けられたコイル状の鋼板の外周面に押力を付与するラッパーロールと、前記ラッパーロールが前記コイル状の鋼板の外周面に付与している押力を検出する押力検出部と、前記押力検出部によって検出された押力が第１所定値未満となったマンドレルの周方向位置、又は、前記押力検出部によって検出された押力の微分値が第２所定値未満となり、且つ、前記微分値が第２所定値未満となった時刻から所定時間内に前記押力が前記第１所定値より大きい第３所定値未満となったマンドレルの周方向位置を、前記鋼板の尾端位置候補として決定し、該尾端位置候補が複数ある場合、前記微分値が最も小さい尾端位置候補に対応するマンドレルの周方向位置を鋼板の尾端位置に決定し、前記尾端位置候補が一つである場合には、該尾端位置候補に対応するマンドレルの周方向位置を鋼板の尾端位置に決定し、決定した尾端位置が所定位置に停止するように前記マンドレルの回転を停止する尾端位置停止制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る鋼板尾端停止位置の制御方法は、鋼板の先端部を巻き付け回転することによって鋼板をコイル状に巻き取るマンドレルと、前記マンドレルに巻き付けられたコイル状の鋼板の外周面に押力を付与するラッパーロールと、を備える巻取装置における鋼板尾端停止位置の制御方法であって、前記ラッパーロールが前記コイル状の鋼板の外周面に付与している押力を検出する押力検出ステップと、前記押力検出ステップにおいて検出された押力が第１所定値未満となったマンドレルの周方向位置、又は、前記押力検出ステップにおいて検出された押力の微分値が第２所定値未満となり、且つ、前記微分値が第２所定値未満となった時刻から所定時間内に前記押力が前記第１所定値より大きい第３所定値未満となったマンドレルの周方向位置を、前記鋼板の尾端位置候補として決定するステップと、前記尾端位置候補が複数ある場合、前記微分値が最も小さい尾端位置候補に対応するマンドレルの周方向位置を鋼板の尾端位置に決定し、前記尾端位置候補が一つである場合には、該尾端位置候補に対応するマンドレルの周方向位置を鋼板の尾端位置に決定するステップと、決定した尾端位置が所定位置に停止するように前記マンドレルの回転を停止するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る巻取装置及び鋼板尾端停止位置の制御方法によれば、鋼板の尾端位置を精度よく検出し、抜出不良が発生することを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態である鋼板尾端停止位置の制御装置が適用される巻取装置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尾端停止位置制御処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、ラッパーロールの押力の微分値に基づく鋼板の尾端位置検出処理を説明するための図である。 図４は、尾端位置候補が複数ある場合における鋼板の尾端位置検出処理を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である鋼板尾端停止位置の制御装置及び制御方法について説明する。

〔巻取装置の構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である鋼板尾端停止位置の制御装置が適用される巻取装置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鋼板尾端停止位置の制御装置が適用される巻取装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、巻取装置１は、一対のピンチロール２ａ，２ｂ、マンドレル３、及びラッパーロール４を備えている。一対のピンチロール２ａ，２ｂは、鋼板Ｓの上下面を挟持しつつ回転することによって、鋼板Ｓに適正な張力を作用させながら鋼板Ｓのばたつきを抑制し、鋼板Ｓをマンドレル３に送り込むロールである。マンドレル３は、一対のピンチロール２ａ，２ｂから送り込まれた鋼板Ｓの先端部を巻き付け回転することによって、鋼板Ｓをコイル状に巻き取るロールである。ラッパーロール４は、鋼板Ｓの先端部をマンドレル３の外周面に沿って案内すると共に、鋼板Ｓをマンドレル３の外周面に押し付けて摩擦力を発生させて鋼板Ｓをマンドレル３に巻き付けるロールである。

〔制御装置の構成〕
次に、図１を参照して、本発明の一実施形態である鋼板尾端停止位置の制御装置の構成について説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態である鋼板尾端停止位置の制御装置は、レーザセンサ１１、押力検出部１２、及び尾端停止位置制御部１３を備えている。レーザセンサ１１は、鋼板Ｓに向けてレーザ光を照射することによって、鋼板Ｓの幅方向の所定位置における鋼板Ｓの尾端位置を仮尾端位置として検出する。レーザセンサ１１は、鋼板Ｓの仮尾端位置が検出された時刻を示す電気信号を尾端位置停止制御部１３に出力する。

押力検出部１２は、例えばロードセルによって構成されている。押力検出部１２は、ラッパーロール４の押力を検出し、検出された押力を示す電気信号を尾端停止位置制御部１３に出力する。尾端停止位置制御部１３は、マイクロコンピュータ等の情報処理装置によって構成され、後述する尾端停止位置制御処理を実行することにより鋼板Ｓの尾端停止位置を目標位置に制御する。

〔尾端停止位置制御処理〕
次に、図２〜図４を参照して、上記制御装置による鋼板Ｓの尾端停止位置制御処理の流れについて説明する。

図２は、本発明の一実施形態である尾端停止位置制御処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、尾端停止位置制御部１３がレーザセンサ１１によって検出された鋼板Ｓの仮尾端位置が所定位置（例えば図１に示すマンドレル３の周方向位置θ＝０°）に位置するようにマンドレル３の回転を停止させた後、尾端停止位置制御処理の実行が指示されたタイミングで開始となり、尾端停止位置制御処理はステップＳ１の処理に進む。なお、尾端停止位置制御部１３は、レーザセンサ１１が鋼板Ｓの仮尾端位置を検出した時刻とマンドレル３の回転速度とを用いて、鋼板Ｓの仮尾端位置を検出、トラッキング（追跡）することができる。

ステップＳ１の処理では、尾端停止位置制御部１３が、マンドレル３の回転を開始する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、尾端停止位置制御処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、尾端停止位置制御部１３が、マンドレル３の周方向位置θの所定範囲（例えば図１に示す周方向位置θ＝１２０〜２７０°の範囲）内において、押力検出部１２を介してラッパーロール４の押力Ｆを検出する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、尾端停止位置制御処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ステップＳ２の処理において検出されたラッパーロール４の押力Ｆの微分値ｄＦを算出する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、尾端停止位置制御処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、尾端停止位置制御部１３が、マンドレル３の現在の周方向位置θが所定範囲内に入っているか否かを判別する。判別の結果、現在の周方向位置θが所定範囲内に入っている場合、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ５及びステップＳ７の処理に進める。一方、現在の周方向位置θが所定範囲の上限値を超えた場合、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ１２の処理に進める。また、現在の周方向位置θが所定範囲の下限値を下回った場合には、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ２の処理に戻し、次時刻におけるラッパーロール４の押力Ｆを検出する。

ステップＳ５の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ステップＳ３の処理において算出されたマンドレル３の周方向位置θにおけるラッパーロール４の押力Ｆの微分値ｄＦが所定の閾値ｄＴＨ未満であるか否かを判別する（例えば図３に示す周方向位置θ＝θ１での押力微分値ｄＦ。図３において符号Ｒ１は押力Ｆの検出範囲を示す。）。なお、閾値ｄＴＨは、ラッパーロール４や鋼板Ｓの種類に応じて予め定められている。判別の結果、押力Ｆの微分値ｄＦが所定の閾値ｄＴＨ未満である場合、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ６の処理に進める。一方、押力Ｆの微分値ｄＦが所定の閾値ｄＴＨ未満でない場合には、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ２の処理に戻し、次時刻におけるラッパーロール４の押力Ｆを検出する。

ステップＳ６の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ラッパーロール４の押力Ｆの微分値ｄＦが所定の閾値ｄＴＨ未満となった時刻から所定時間内にラッパーロール４の押力Ｆが所定の閾値ＴＨ２（＞閾値ＴＨ１）未満に低下したか否かを判別する。この処理は、鋼板表面の凹凸等の尾端位置の通過以外の要因による押力Ｆの変動による尾端位置の誤検出を避けるための処理である。なお、閾値ＴＨ２は、ラッパーロール４や鋼板Ｓの種類に応じて予め定められている。判別の結果、所定時間内にラッパーロール４の押力Ｆが所定の閾値ＴＨ２未満に低下した場合、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ８の処理に進める。一方、所定時間内にラッパーロール４の押力Ｆが所定の閾値ＴＨ２未満に低下しなかった場合には、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ２の処理に戻し、次時刻におけるラッパーロール４の押力Ｆを検出する。

ステップＳ７の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ステップＳ２の処理において検出されたマンドレル３の周方向位置θにおけるラッパーロール４の押力Ｆが所定の閾値ＴＨ１未満であるかを判別する。なお、閾値ＴＨ１は、ラッパーロール４や鋼板Ｓの種類に応じて予め定められている。判別の結果、押力Ｆが所定の閾値ＴＨ１未満である場合、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ８の処理に進める。一方、押力Ｆが所定の閾値ＴＨ１未満でない場合には、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ２の処理に戻し、次時刻におけるラッパーロール４の押力Ｆを検出する。

ステップＳ８の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ラッパーロール４の押力Ｆが所定の閾値ＴＨ１未満であるマンドレル３の周方向位置θ、又は、ラッパーロール４の押力Ｆの微分値ｄＦが所定の閾値ｄＴＨ未満であり、且つ、ラッパーロール４の押力Ｆの微分値ｄＦが所定の閾値ｄＴＨ未満となった時刻から所定時間内にラッパーロール４の押力Ｆが所定の閾値ＴＨ２未満に低下したマンドレル３の周方向位置θを鋼板Ｓの尾端位置候補として決定する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、尾端停止位置制御処理はステップＳ９の処理に進む。

ステップＳ９の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ステップＳ７において決定された鋼板Ｓの尾端停止位置候補が以前の時刻に既にあるか否かを判別する。判別の結果、尾端停止位置候補が以前の時刻に既にある場合、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ１０の処理に進める。一方、尾端停止位置候補が以前の時刻にない場合には、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ１１の処理に進める。

ステップＳ１０の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ラッパーロール４の押力Ｆの微分値ｄＦが最も小さい、換言すれば、ラッパーロール４の押力Ｆの減少量が最も大きい尾端停止位置候補に対応するマンドレル３の周方向位置（例えば図４に示す例では周方向位置θ＝θ３。図４において符号Ｒ２は押力Ｆの検出範囲を示す。）を鋼板Ｓの尾端位置に決定する。一般に、鋼板表面の凹凸等による押力Ｆの変動量は鋼板Ｓの段差による押力Ｆの変動量よりも小さい。このため、ラッパーロール４の押力Ｆの微分値ｄＦが最も小さいマンドレル３の周方向位置を鋼板Ｓの尾端位置とすることによって、鋼板Ｓの尾端位置を誤検出することを抑制できる。これにより、ステップＳ１０の処理は完了し、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ２の処理に戻し、次時刻におけるラッパーロール４の押力Ｆを検出する。

ステップＳ１１の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ステップＳ７の処理において決定された尾端停止位置候補に対応するマンドレル３の周方向位置θを鋼板Ｓの尾端位置に決定する。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ２の処理に戻し、次時刻におけるラッパーロール４の押力Ｆを検出する。

ステップＳ１２の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ステップＳ４の処理において所定の周方向範囲内における押力Ｆの判定が全て終了したのを受け、判定により尾端位置を決定したかを判別する。判別の結果、尾端位置が決定している場合、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ１３の処理に進める。一方、尾端位置が決定していない場合には、尾端停止位置制御部１３は、尾端停止位置制御処理をステップＳ１４の処理に進める。

ステップＳ１３の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ステップＳ１０又はステップＳ１１の処理において決定した鋼板Ｓの尾端位置に基づいて、鋼板Ｓの尾端位置が目標位置で停止するようにマンドレル３の回転を停止する。これにより、ステップＳ１３の処理は完了し、一連の尾端停止位置制御処理は終了する。

ステップＳ１４の処理では、尾端停止位置制御部１３が、レーザセンサ１１によって検出された鋼板Ｓの仮尾端位置が目標位置で停止するようにマンドレル３の回転を停止すると共に警報を報知する。これにより、ステップＳ１４の処理は完了し、一連の尾端停止位置制御処理は終了する。

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尾端停止位置制御処理によれば、尾端停止位置制御部１３が、押力Ｆが閾値ＴＨ１未満となったマンドレル３の周方向位置、又は、押力Ｆの微分値ｄＦが閾値ｄＴＨ未満となり、且つ、微分値ｄＦが閾値ｄＴＨ未満となった時刻から所定時間内に押力Ｆが閾値ＴＨ１より大きい閾値ＴＨ２未満となったマンドレル３の周方向位置θを、鋼板Ｓの尾端位置候補として決定し、尾端位置候補が複数ある場合、微分値ｄＦが最も小さい尾端位置候補に対応するマンドレル３の周方向位置θを鋼板Ｓの尾端位置に決定し、尾端位置候補が一つである場合には、尾端位置候補に対応するマンドレル３の周方向位置θを鋼板Ｓの尾端位置に決定し、決定した尾端位置が目標位置に停止するようにマンドレル３の回転を停止する。これにより、鋼板Ｓの尾端位置を精度よく検出し、抜出不良が発生することを抑制できる。

以上、本発明者ら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。すなわち、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 巻取装置
２ａ，２ｂ ピンチロール
３ マンドレル
４ ラッパーロール
１１ レーザセンサ
１２ 押力検出部
１３ 尾端停止位置制御部
Ｓ 鋼板

Claims (2)

1. 鋼板の先端部を巻き付け回転することによって鋼板をコイル状に巻き取るマンドレルと、
   前記マンドレルに巻き付けられたコイル状の鋼板の外周面に押力を付与するラッパーロールと、
   前記ラッパーロールが前記コイル状の鋼板の外周面に付与している押力を検出する押力検出部と、
   前記押力検出部によって検出された押力が第１所定値未満となったマンドレルの周方向位置、又は、前記押力検出部によって検出された押力の微分値が第２所定値未満となり、且つ、前記微分値が第２所定値未満となった時刻から所定時間内に前記押力が前記第１所定値より大きい第３所定値未満となったマンドレルの周方向位置を、前記鋼板の尾端位置候補として決定し、該尾端位置候補が複数ある場合、前記微分値が最も小さい尾端位置候補に対応するマンドレルの周方向位置を鋼板の尾端位置に決定し、前記尾端位置候補が一つである場合には、該尾端位置候補に対応するマンドレルの周方向位置を鋼板の尾端位置に決定し、決定した尾端位置が所定位置に停止するように前記マンドレルの回転を停止する尾端位置停止制御部と、
   を備えることを特徴とする巻取装置。
2. 鋼板の先端部を巻き付け回転することによって鋼板をコイル状に巻き取るマンドレルと、前記マンドレルに巻き付けられたコイル状の鋼板の外周面に押力を付与するラッパーロールと、を備える巻取装置における鋼板尾端停止位置の制御方法であって、
   前記ラッパーロールが前記コイル状の鋼板の外周面に付与している押力を検出する押力検出ステップと、
   前記押力検出ステップにおいて検出された押力が第１所定値未満となったマンドレルの周方向位置、又は、前記押力検出ステップにおいて検出された押力の微分値が第２所定値未満となり、且つ、前記微分値が第２所定値未満となった時刻から所定時間内に前記押力が前記第１所定値より大きい第３所定値未満となったマンドレルの周方向位置を、前記鋼板の尾端位置候補として決定するステップと、
   前記尾端位置候補が複数ある場合、前記微分値が最も小さい尾端位置候補に対応するマンドレルの周方向位置を鋼板の尾端位置に決定し、前記尾端位置候補が一つである場合には、該尾端位置候補に対応するマンドレルの周方向位置を鋼板の尾端位置に決定するステップと、
   決定した尾端位置が所定位置に停止するように前記マンドレルの回転を停止するステップと、
   を含むことを特徴とする鋼板尾端停止位置の制御方法。

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