JP2019156550A - 搬送装置及び搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピンチロールを用いた板材の搬送において、板材が蛇行することを抑制すること。【解決手段】板材搬送装置１００は、ピンチロール１ａ，１ｂと、圧下装置３ａ，３ｂと、ロードセル４ａ，４ｂと、位置測定装置５と、コントローラ５０と、を備え、コントローラ５０は、荷重作用点位置目標値を導出することと、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重目標値を導出することと、駆動側及び作業側それぞれのピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出することと、当該圧下位置制御量の目標値に基づき、駆動側及び作業側それぞれのピンチロール圧下位置を制御することと、を実行するように構成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、搬送装置及び搬送方法に関する。

板材の製造ラインにおいては、板材の面外変形を防止しながら板材を円滑に搬送すべく、上下一対のピンチロールで板材を挟圧し搬送する装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。

特開平８−１０８２０８号公報

上述したような板材を搬送する装置においては、板材の搬送時において、板材の板幅中心位置が搬送ラインの中心からずれる（蛇行する）場合がある。最悪の場合、板材の一部が該ピンチロール胴部から咬み出し板材が損傷する事象が発生し得る。

本開示は上記実情に鑑みてなされたものであり、ピンチロールを用いた板材の搬送において、板材の板幅中心位置を板幅中心目標位置に良好に制御することを目的とする。

本発明者らは、板材の蛇行を抑制することが可能な搬送装置について鋭意研究を行った。本発明者らは、まず、ピンチロールの軸方向両端部それぞれにおける荷重を測定し、荷重が大きい側に板材が蛇行しているとみなして、荷重が大きい側の圧下位置を相対的に締め込む方向の圧下位置制御を実施することにより、荷重が小さい側に板材を逃がし蛇行を改善する構成に想到するに至った。しかしながら、板材の一端部のみがピンチロールに接している場合には、荷重が大きい側の圧下位置を相対的に締め込む方向の圧下位置制御を行った場合においても、荷重が小さい側に板材を逃がすことができず（詳細は後述）、蛇行を十分に改善できない場合があった。そこで、本発明者らは、従来技術の問題点を解決し、板材の板幅中心位置を板幅中心目標位置に良好に制御しながら搬送する装置、方法を見い出すに至った。

本開示の一態様に係る搬送装置は、板材を搬送するピンチロールと、ピンチロールの軸方向両端部それぞれにおいてピンチロールを圧下する圧下装置と、ピンチロールの軸方向両端部それぞれにおける荷重を測定する荷重測定装置と、ピンチロールにより搬送されている板材の、板幅中心位置を測定する位置測定装置と、制御部と、を備え、制御部は、位置測定装置により測定された板幅中心位置を、予め定められた板材の板幅中心位置目標値に近づけるための、荷重作用点位置目標値を導出することと、荷重作用点位置目標値に基づき、軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値を導出することと、軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値と、荷重測定装置により測定される軸方向両端部それぞれにおける荷重現在値と、に基づき、軸方向両端部それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出することと、軸方向両端部それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値に基づき、軸方向両端部それぞれのピンチロール圧下位置を制御することと、を実行するように構成されている。

本開示に係る搬送装置では、板材の板幅中心位置が測定され、当該位置を板材の板幅中心位置目標値に近づける、荷重作用点位置目標値が導出される。そして、荷重作用点位置目標値に基づき軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値が導出され、該荷重目標値と荷重測定装置により測定される荷重現在値とに基づきピンチロール圧下位置制御量の目標値が導出され、該ピンチロール圧下位置制御量の目標値に応じてピンチロール圧下位置が制御される。このように、板材の板幅中心位置が測定され、当該位置が板材の板幅中心位置目標値となるように荷重作用点位置目標値が導出され、該荷重作用点位置目標値に基づきピンチロール圧下位置が制御されることにより、板材の位置が所望の位置に近づくようにピンチロールの圧下が行われることとなるので、板材の一端部のみがピンチロールに接する状態となることを事前に回避することができる。これにより、ピンチロールを用いた板材の搬送において、板材を板幅中心目標位置に良好に制御することができる。

制御部は、位置測定装置により測定された板幅中心位置からの離間距離が、板材の板材幅方向の長さの１／４以下となる位置を、荷重作用点位置目標値として導出してもよい。荷重作用点位置が板材の中心位置から１／４以下とされることにより、少なくとも、板材における板材幅方向の３／４がピンチロールと接触することになる。これにより、板材の一端部のみがピンチロールに接する状態を確実に回避することができ、ピンチロールを用いた板材の搬送において、板材が蛇行することを抑制することができる。

制御部は、位置測定装置により測定された板幅中心位置からの離間距離が、板材の板材幅方向の長さの１／６以下となる位置を、荷重作用点位置目標値として導出してもよい。荷重作用点位置が板材の中心位置から１／６以下とされることにより、板材における板材幅方向の全域がピンチロールと接触することになる。これにより、板材の一端部のみがピンチロールに接する状態を確実に回避することができ、ピンチロールを用いた板材の搬送において、板材が蛇行することを抑制することができる。

制御部は、位置測定装置により測定された板材の板幅中心位置と、板材の板幅中心位置目標値との差異に応じて、軸方向両端部それぞれにおける荷重の増加量目標値を導出することを更に実行するように構成されており、増加量目標値を考慮して、軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値を導出してもよい。これにより、例えば上述した制御を行った場合においても板材の板幅中心位置が板幅中心位置目標値に速やかに近づかない場合等において、荷重目標値が増えるように制御することができる。このことで、ピンチロール荷重を増大させ、より強い力で板材を板幅中心目標位置に近づけることができる。

本開示の一態様に係る搬送方法は、板材を搬送するピンチロールと、ピンチロールの軸方向両端部それぞれにおいてピンチロールを圧下する圧下装置と、ピンチロールの軸方向両端部それぞれにおける荷重を測定する荷重測定装置と、ピンチロールにより搬送されている板材の、板幅中心位置を測定する位置測定装置と、を備える搬送装置を用い、位置測定装置により測定された板材の板幅中心位置を、予め定められた板幅中心位置目標値に近づけるための、荷重作用点位置目標値を導出することと、荷重作用点位置目標値に基づき、軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値を導出することと、軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値と、荷重測定装置により測定される軸方向両端部それぞれにおける荷重現在値と、に基づき、軸方向両端部それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出することと、軸方向両端部それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値に基づき、軸方向両端部それぞれのピンチロール圧下位置を制御することと、を含む。

本開示によれば、ピンチロールを用いた板材の搬送において、板材の板幅中心位置を板幅中心目標位置に良好に制御することができる。

本実施形態に係る板材搬送装置の概略構成を示す模式図である。 コントローラのハードウェア構成図である。 板材搬送処理の実行手順を示すフローチャートである。 板幅全体にわたって線荷重分布が三角形状に分布する状態を示す図である。 荷重作用点位置目標値と制御性との関係に関する実験結果を示す表である。 荷重作用点位置目標値と制御性との関係に関する実験結果を示す図である。 板材の一端部のみがピンチロールと接触する状態を示す模式図である。 作業側の線荷重が駆動側よりも大きい場合の板材の変形状態を示す模式図である。 入側の板材の拘束条件を考慮した板材の変形状態を示す模式図である。 変形例に係る板材搬送装置の概略構成を示す模式図である。

以下、実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［板材搬送装置］
最初に、図１を参照して、本実施形態に係る板材搬送装置１００（搬送装置）の概要を説明する。板材搬送装置１００は、板材２の製造・処理ラインにおいて、上下一対のピンチロール１ａ，１ｂで板材２を挟持しながら所定の搬送方向に板材２を搬送する装置である。板材搬送装置１００は、ピンチロール１ａ，１ｂと、圧下装置３ａ，３ｂと、ロードセル４ａ，４ｂ（荷重測定装置）と、位置測定装置５と、コントローラ５０（制御部）と、を備えている。

ピンチロール１ａ，１ｂは、上下から板材２を所定の圧力で挟持し、所定の搬送方向に板材２を搬送する回転体である。ピンチロール１ａ，１ｂは、例えば凸クラウン形状とされている。上側のピンチロール１ａにおける軸方向の一端側（駆動側）はチョックを介して圧下装置３ａに接続されており、軸方向の他端側（作業側）はチョックを介して圧下装置３ｂに接続されている。下側のピンチロール１ｂにおける駆動側はチョックを介してロードセル４ａに接続されており、作業側はチョックを介してロードセル４ｂに接続されている。

圧下装置３ａ，３ｂは、ピンチロール１ａの駆動側及び作業側（軸方向両端部）それぞれにおいてピンチロール１ａを圧下する。圧下装置３ａは、ピンチロール１ａの駆動側を、設定されたピンチロール圧下位置で圧下する。圧下装置３ｂは、ピンチロール１ａの作業側を、設定されたピンチロール圧下位置で圧下する。

ロードセル４ａ，４ｂは、ピンチロール１ｂの駆動側及び作業側それぞれにおける荷重を測定する。ロードセル４ａは、ピンチロール１ｂの駆動側における荷重を測定する。ロードセル４ｂは、ピンチロール１ｂの作業側における荷重を測定する。ロードセル４ａ，４ｂは、駆動側及び作業側における荷重を連続的に（常時）測定し、コントローラ５０に出力する。当該コントローラ５０に出力された荷重値は、上述した圧下設定値の設定に用いられ、圧下装置３ａ，３ｂにフィードバックされる（詳細は後述）。

位置測定装置５は、ピンチロール１ａ，１ｂによって搬送されている板材２の、板幅中心位置ｃｌを連続的に（常時）測定する。位置測定装置５は、例えば所定の位置に固定して配置されており、検出した板端位置と既知である板材２の板幅とから、搬送されている板材２の板幅中心位置ｃｌを導出する。或いは、位置測定装置５は、板材２の板幅が既知でない場合には、板材２の板材幅方向における両端位置を測定することにより板材２の板幅中心位置ｃｌを導出してもよい。位置測定装置５は、測定した板材２の板幅中心位置ｃｌを、コントローラ５０に出力する。なお、位置測定装置５による位置測定方法は限定されるものではなく、例えば、フォトマイクロセンサ、エリアセンサ、光電センサ、近接センサ、ファイバセンサ、又はレーザセンサ等の既知のセンサを用いることができる。

コントローラ５０は、位置測定装置５により測定された板材２の板幅中心位置ｃｌを、予め定められた板幅中心位置目標値に近づけるための、荷重作用点位置目標値を導出することと、荷重作用点位置目標値に基づき、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重目標値を導出することと、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重目標値と、ロードセル４ａ，４ｂにより測定される駆動側及び作業側それぞれにおける荷重現在値と、に基づき、駆動側及び作業側それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出することと、駆動側及び作業側それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値に基づき、駆動側及び作業側それぞれのピンチロール圧下位置を制御することと、を実行するように構成されている。

以下、コントローラ５０の具体的な構成例を説明する。コントローラ５０は、機能モジュールとして、荷重作用点位置導出部７と、荷重目標値導出部８と、圧下位置制御量目標値導出部９と、圧下位置制御部１０とを有する。

荷重作用点位置導出部７は、位置測定装置５により測定された板材２の板幅中心位置ｃｌを、予め定められた板幅中心位置目標値に近づけるための荷重作用点位置目標値を導出する。荷重作用点位置導出部７は、板幅中心位置ｃｌを位置測定装置５から取得する。また、荷重作用点位置導出部７は、板材の板幅中心位置目標値を設定器６から取得する。設定器６には、予め、搬送時の板材２の板幅中心位置目標値が、板材目標位置として設定されている。荷重作用点位置導出部７は、板幅中心位置ｃｌと板幅中心位置目標値とを比較し、板幅中心位置ｃｌが板幅中心位置目標値に近づくように荷重作用点位置目標値を導出する（詳細は後述）。

荷重目標値導出部８は、荷重作用点位置導出部７によって導出された荷重作用点位置目標値に基づき、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重目標値を導出する（詳細は後述）。荷重目標値とは、ロードセル４ａ，４ｂによって測定される荷重の目標値である。

圧下位置制御量目標値導出部９は、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重目標値と、ロードセル４ａ，４ｂにより測定される駆動側及び作業側それぞれにおける荷重現在値と、に基づき、駆動側及び作業側それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出する。すなわち、圧下位置制御量目標値導出部９は、ロードセル４ａにおいて測定された駆動側の荷重現在値を取得し、該荷重現在値と駆動側の荷重目標値とを比較し、ロードセル４ａにおいて測定される駆動側の荷重が当該荷重目標値となるように、駆動側のピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出する。また、圧下位置制御量目標値導出部９は、ロードセル４ｂにおいて測定された作業側の荷重現在値を取得し、該荷重現在値と作業側の荷重目標値とを比較し、ロードセル４ｂにおいて測定される作業側の荷重が当該荷重目標値となるように、作業側のピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出する。

圧下位置制御部１０は、圧下位置制御量目標値導出部９により導出された駆動側及び作業側それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値に基づき、駆動側の圧下装置３ａに駆動側のピンチロール圧下位置を設定し、作業側の圧下装置３ｂに作業側のピンチロール圧下位置を設定する。

図２に示されるように、コントローラ５０は、一つ又は複数のプロセッサ５３と、メモリ５４と、ストレージ５５と、入出力ポート５６と、入力部５７とを有する回路５１により構成される。入出力ポート５６は、入力部５７からユーザの入力に係る制御信号を受け、設定器６から板材目標位置に係る制御信号を受け、位置測定装置５から板材２の板幅中心位置ｃｌに係る制御信号を受け、ロードセル４ａ，４ｂから駆動側及び作業側それぞれの荷重に係る制御信号を受け、圧下装置３ａ，３ｂに圧下設定値に係る制御信号を出力する。入力部５７は入出力ポート５６に接続され、オペレータによる入力を受け付ける。入力部５７は、例えば、操作スイッチ、キーボード、マウス又はタッチパネル等により構成される。入力部５７は、例えば、ネットワーク回線を介して入出力ポート５６に接続されていてもよい。

ストレージ５５は、コントローラ５０による処理を実行させるためのプログラムを記録している。ストレージ５５は、コンピュータ読み取り可能であればどのようなものであってもよい。具体例として、ハードディスク、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等が挙げられる。メモリ５４は、ストレージ５５からロードしたプログラム及びプロセッサ５３の演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ５３は、メモリ５４と協働してプログラムを実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。

なお、コントローラ５０のハードウェア構成は、必ずしもプログラムにより各機能モジュールを構成するものに限られない。例えばコントローラ５０の各機能モジュールは、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成されていてもよい。

［板材搬送処理］
次に、搬送方法の一例として、コントローラ５０が行う板材２の搬送処理手順を説明する。図３に示すように、コントローラ５０は、ステップＳ１〜Ｓ４を順に実行する。なお、本説明においては、図４〜図６も参照しながら、板材２の搬送処理の詳細を説明する。

ステップＳ１では、荷重作用点位置導出部７が、荷重作用点位置目標値を導出する。荷重作用点位置導出部７は、位置測定装置５から取得した板幅中心位置ｃｌと設定器６から取得した板幅中心位置目標値とを比較し、板幅中心位置ｃｌが板幅中心位置目標値に近づくように荷重作用点位置目標値を導出する。以下、荷重作用点位置目標値の導出について詳細に説明する。

荷重作用点位置導出部７は、例えば、位置測定装置５により測定された板幅中心位置ｃｌからの離間距離が、板材２の板材幅方向の長さ（板幅）の１／６以下となる位置を、荷重作用点位置目標値として導出する。荷重作用点位置導出部７は、例えば、板材２の板材幅方向の長さをｂ、位置測定装置５により測定された板幅中心位置ｃｌを板幅方向座標でZ_C（作業側を正と定義）、板幅中心位置目標値をZ_Tとして、荷重作用点位置目標値Z_P ^Tを例えば以下の（１）式により導出する。

ここで、δ（Z_C:Z_T）は−１≦δ（Z_C:Z_T）≦＋１の範囲で、板材目標位置Z_Tと測定された板材２の現在値Z_Cに依存する制御パラメータである。δ（Z_C:Z_T）の最も簡明かつ調整の容易な形は、例えば以下の（２）式で示される、Z_C−Z_Tの一次式である。

ここで、ΔZ_C ^AはZ_C−Z_Tの許容値の絶対値であり、αは調整パラメータである。（２）式に現在値Z_Cを代入した結果、δ（Z_C:Z_T）が１を越える場合はδ（Z_C:Z_T）＝１とし、−１より小さくなる場合はδ（Z_C:Z_T）＝−１とする。δ（Z_C:Z_T）の絶対値を１以下として荷重作用点位置目標値を決め、これに基づき制御することで、荷重作用点位置が、板幅中心位置ｃｌから板幅の１／６以下となる。このことで、板幅全体をピンチロール１ａ，１ｂで挟持しつつ板幅中心位置ｃｌの制御を実施することが可能となる。この根拠について、図４を用いて詳細に説明する。

図４に示すように、板幅中心位置ｃｌが作業側ＷＳにZ_Cだけ寄っている場合を考える。板材目標位置をラインセンターすなわちｚ＝０とする場合、板材２を駆動側ＤＳに寄せるために、作業側ＷＳのピンチロール圧下位置を駆動側ＤＳに比べて相対的に締め込むこととなる。この場合、圧下位置左右差（駆動側ＤＳと作業側ＷＳの差）が過大になると、板材２の一部がピンチロール１ａと非接触になる。板材２の一部がピンチロール１ａと非接触になった場合には、板材２のセンタリング効果が弱まるため（詳細は後述）制御の安定のため避けることが好ましい。

図４の場合、相対的に駆動側ＤＳのピンチロール１ａ，１ｂの間隔を開く方向に制御するので、板材２とピンチロール１ａ，１ｂとが非接触となり始める限界状態は、図４に示すように駆動側ＤＳの板材２の端部の線荷重が零になる状態である。板材幅方向の荷重分布を直線分布と仮定すると、荷重分布は三角形状に分布し、荷重作用点位置は図４に示すように板幅中心位置ｃｌ（ｚ＝Z_C）からｂ／６の位置となる。以上のことから、（１）式により荷重作用点位置目標値を決定することで、板材２とピンチロール１ａ，１ｂとが非接触とならない範囲で圧下位置制御を行うことができる。

更に、本発明者らは、荷重作用点位置の許容範囲の限界を調査する目的で、（１）式の右辺のｂ／６をより大きな値とする実験を実施した。その結果、図５に示すように、ｂ／４まで拡大しても正常に制御できることを確認することができた。したがって、（１）式の右辺のｂ／６をｂ／４に置き換えてもよい。この場合、板材２の板材幅方向の３／４がピンチロール１ａ，１ｂと接触し、１／４がピンチロール１ａ，１ｂと接触しない状態となるが、この条件においても実質的に有効な通板制御が可能である。この根拠について、図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて詳細に説明する。

本発明者らは、ピンチロールの直径を３５０ｍｍ、板幅を１５００ｍｍ、ピンチロール荷重を１００００ｋｇｆとし、駆動側及び作業側を均等圧下状態としてから徐々に作業側と駆動側の圧下装置を逆方向に操作した（圧下レベリングを行った）。これにより、図６（ａ）に示すように線荷重の左右差ｐｄｆ（横軸）は徐々に大きくなり、ｐｄｆ＝１３．３３ｋｇｆ／ｍｍを境に、ピンチロールと板材は部分接触状態となり、接触範囲ｂ０（縦軸）は板幅１５００ｍｍよりも小さくなる。なお、図６（ａ）中の一点鎖線は板材の全幅接触状態と部分接触状態との境界位置を示しており、破線は接触範囲が板幅の３／４となるｐｄｆを示している。

図６（ｂ）では、板材の非接触領域の抵抗（詳細は後述）も考慮して計算される、板材全体に生じる長手方向ひずみの左右差ｅｐｓ_ｄｆ（縦軸）と線荷重の左右差ｐｄｆ（横軸）との関係を示している。図６（ｂ）中の一点鎖線は板材の全幅接触状態と部分接触状態との境界位置を示しており、破線は接触範囲が板幅の３／４となるｐｄｆを示している。長手方向ひずみの左右差ｅｐｓ_ｄｆと線荷重の左右差ｐｄｆとが線形関係にある場合には、圧下レベリング操作によって板材の幅方向中心位置の制御を行うことができる。長手方向ひずみ左右差ｅｐｓ_ｄｆは図８に示す入側板材の傾きに比例するパラメータである（詳細は後述）。図６（ｂ）からは、全幅接触状態の範囲では長手方向ひずみ左右差ｅｐｓ_ｄｆと線荷重左右差ｐｄｆとが線形関係にあり、圧下レベリング操作によって板材の幅方向中心位置の制御を行うことができることが確認できる。更に、破線で示す接触範囲が板幅の３／４となる条件においても、長手方向ひずみ左右差ｅｐｓ_ｄｆと線荷重左右差ｐｄｆとは概ね線形関係にあり、圧下レベリング操作による板材の幅方向中心位置の制御が可能であることが確認できる。一方、接触範囲が板幅の３／４を下回るまで小さくなると、図６（ｂ）から明らかなように、長手方向ひずみ左右差ｅｐｓ_ｄｆと線荷重左右差ｐｄｆとの非線形性が急激に大きくなり、制御が不安定になると考えられる。

図３に戻り、ステップＳ２では、荷重目標値導出部８が、荷重作用点位置導出部７によって導出された荷重作用点位置目標値に基づき、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重目標値Ｐ_Ｄ ^Ｔ，Ｐ_Ｗ ^Ｔを導出する。具体的には、（１）式で与えられた荷重作用点位置目標値に基づいて、ピンチロール荷重の左右差の目標値Ｐ_ｄｆ ^Ｔを（３）式で計算する。

Ｐ_Ｄ ^Ｔ，Ｐ_Ｗ ^Ｔは、Ｐ_ｄｆ ^Ｔとトータル荷重Ｐ^Ｔ＝Ｐ_Ｗ ^Ｔ＋Ｐ_Ｄ ^Ｔとから以下の（４）式及び（５）式で計算される。

ステップＳ３では、圧下位置制御量目標値導出部９が、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重目標値と、ロードセル４ａ，４ｂにより測定される駆動側及び作業側それぞれにおける荷重現在値と、に基づき、駆動側及び作業側それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出する。板材２の板幅を考慮したピンチロールの剛性を片側分でＫ、ロードセル４ａ，４ｂで測定された荷重の現在値をＰ_Ｄ，Ｐ_Ｗとし、ピンチロールの圧下位置修正量の駆動側目標値Δｇ_Ｄ ^Ｔ及び作業側目標値Δｇ_Ｗ ^Ｔは以下の（６）式及び（７）式で与えられる。

これらの圧下位置修正量の目標値Δｇ_Ｄ ^Ｔ，Δｇ_Ｗ ^Ｔにスケールファクターαをかけてピンチロール圧下位置制御量の目標値Δｇ_Ｄ，Δｇ_Ｗを以下の（８）式及び（９）式で演算する．

ステップＳ４では、圧下位置制御部１０が、上記（８）式に基づいて導出した駆動側ピンチロール圧下位置制御量の目標値Δｇ_Ｄに基づき駆動側の圧下装置３ａを制御すると共に、上記（９）式に基づいて導出した作業側ピンチロール圧下位置制御量の目標値Δｇ_Ｗに基づき作業側の圧下装置３ｂを制御して、駆動側及び作業側それぞれのピンチロール圧下位置を制御する。このようにして圧下位置制御を行うことにより、制御の１サイクルが完結し、以後この一連の操作を繰り返すことで圧下レベリング操作による良好な通板制御が実現できる。

［本実施形態の作用効果］
従来、板材の製造・処理ラインにおいては、板材の面外変形を防止して板材を円滑に搬送するため、上下一対のピンチロールで板材を挟圧し搬送する装置が用いられる。このような装置においては、板材の板幅中心が該板材製造・処理ラインの中心から外れ、最悪の場合、板材の一部が該ピンチロール胴部から咬み出し板材が損傷する事象が発生し得る。当該事象を回避するために、例えば特許文献１には、ピンチロールのプロフィルとベンディング力の制御に加えて、作業側及び駆動側の荷重を測定して、荷重の大きい側の圧下位置を相対的に締め込む方向の圧下位置制御を実施する装置が開示されている。当該装置では、荷重を測定して荷重が大きい側の圧下位置を相対的に締め込む、すなわち、少なくとも一時的には作業側と駆動側のうち荷重が大きい側の荷重がさらに増大する方向に圧下レベリングを実施する。

特許文献１に開示されたような装置では、以下の問題が発生することが考えられる。

第１には、ピンチロール荷重が比較的小さい場合、ピンチロール間隙と板材の板厚分布との不適合により、板端部のみがピンチロールと接触している状態になることがある。この場合、上述した特許文献１の圧下レベリングを実施すると、ピンチロール間隙と板厚分布の不適合が拡大するばかりであり、通板位置の改善には繋がらない。このことは次のように理解することができる。

特許文献１に開示されている圧下レベリングのように、荷重が大きい側の圧下位置を絞め込むのは、例えば作業側の荷重が大きい場合に板材が作業側に寄っていると考え、作業側の圧下装置を絞め込むことで作業側の荷重をさらに増大させ、板材が作業側から駆動側に逃げて行くことを意図しているものである。これは、作業側の圧下位置を絞め込むことでピンチロールから板材に作用する荷重のベクトルが駆動側に傾き、駆動側に向かって作用する板幅方向分力を生ずることを期待しているのである。しかしながら、例えば圧下支点間距離２０００ｍｍ程度のピンチロールであっても左右の圧下位置偏差は大きくても１ｍｍ程度であり、この程度のピンチロールの傾きで生ずる板幅方向分力は鉛直方向力の１／２０００＝０．０００５程度である。これに対して、板材とピンチロールとの摩擦係数は無潤滑では０．３前後、潤滑油を加えた場合でも０．０１程度あるため、上記の板幅方向分力で摩擦力に打ち勝って板材が板幅方向に動くことは考えにくい。

第２には、ピンチロール間隙と板材の板厚分布との不適合がある場合、板材の蛇行方向（横振れ方向）とは逆方向の荷重が大きくなることがある。例えば、図７に示すように，板材２の板厚が駆動側ＤＳに比べて作業側ＷＳが大きくなっている場合、板材２は駆動側ＤＳに寄っているにも関わらず、板材２の上下面ともピンチロール１ａ，１ｂと接触しているのは作業側ＷＳの端部のみという状態になることがある。この場合、荷重は駆動側ＤＳより作業側ＷＳの方が大きくなる。したがって、特許文献１に開示された制御技術、すなわち荷重が大きい側を締め込む圧下レベリングを行った場合には、蛇行を助長する方向すなわち駆動側ＤＳに向かう板幅方向分力を生じることとなり、通板の安定化とは逆行する制御を行うこととなる。

本発明者らは、上述した問題に着目し、ピンチロールの圧下レベリングによる通板位置制御について検討を重ねた結果、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の知見を得た。

（Ａ）ピンチロールの圧下レベリングによって板材の幅方向位置を制御できるのは、圧下レベリングの結果、ピンチロールから板材に作用する単位幅あたりの荷重、すなわち線荷重が板幅方向に分布し、板材の弾性伸びに左右差（作業側と駆動側の差異）を生じ、ピンチロールの回転に伴って、この弾性伸びの左右差が蓄積し、入側の板材が線荷重の小さい側に傾き、この結果、ピンチロールの回転に伴って板材が線荷重の小さい側に寄って行くというメカニズムに基づいている。図８には作業側ＷＳの線荷重が大きい場合のピンチロール１ａと板材２の状態の模式図を平面図で示している。図８のように作業側ＷＳの線荷重が大きい場合は作業側ＷＳの弾性伸びが駆動側ＤＳに比べて大きく、これがピンチロール１ａの回転に伴って入側に蓄積し、板材２の入側は駆動側ＤＳに傾く。そしてこのような状態の板材２をピンチロール１ａ，１ｂが咬みこんで行くことによって板材２は駆動側ＤＳに寄って行くこととなる。

（Ｂ）図８に示したような板材２の弾性伸びの左右差による入側の傾きは、板材２の弾性伸びが板幅全体にわたって直線的に傾斜分布している場合が最も効率良く生じる。反対に、板材２とピンチロール１ａ，１ｂとが板材２の板幅の一部のみと接触している場合には、ピンチロール１ａ，１ｂと接触していない部分（非接触領域）に荷重が付加されない。当該非接触領域は、圧下による弾性伸びが生じないため、図８に示したような入側板材の傾きに対する抵抗となって圧下レベリングの効果であるセンタリング効果を薄める要因となる。

（Ｃ）ピンチロールを使用する板材の搬送装置では、ピンチロールの上流側の板材は少なくとも遠方では板幅方向に拘束されている場合がほとんどである。この場合、上流側板材は図８のように全体として駆動方向に傾くのではなく、上流側遠方の板材によって拘束されて図９に示したようにピンチロール１ａ，１ｂ近傍の板材２のみが駆動側ＤＳに傾くことになる。なお、図９にも図８と同様に作業側ＷＳの線荷重が大きい場合の状態を平面図で例示している。図９に示したよう上流側遠方の板材２が板幅方向に拘束されている場合、上流側遠方の板材２からピンチロール１ａ，１ｂ近傍の板材２にモーメント１３が作用する。このモーメント１３は，板材の搬送方向応力の板幅方向分布として伝達され、これを支えるのはピンチロール１ａ，１ｂと板材２の接触部である。図９の場合、当該モーメント１３は、作業側ＷＳの相対的に大きな弾性伸びを抑制する方向に作用する。そして、ピンチロール１ａ，１ｂと板材２との接触部が狭くなった場合、モーメント１３によって発生する、上記接触部近傍の搬送方向応力の板幅方向分布はより急峻となり、弾性伸びの抑制効果が大きくなり、圧下レベリングによる通板位置制御効果が薄れることになる。極端な例として、図７に示したように板材２の一端部のみがピンチロール１ａ，１ｂと接触している場合、上記接触部がモーメント１３を支えることは不可能となり、図９に示したような入側板材の変形を生じることはできず、圧下レベリングは通板位置制御に対して無効となってしまう。

上記知見に基づき、本発明者らは、従来技術の問題点を解決し、板材の板幅中心位置に良好に制御しながら搬送する装置、方法を見い出すに至った。

すなわち、本実施形態の板材搬送装置１００は、板材２を搬送するピンチロール１ａ，１ｂと、ピンチロール１ａ，１ｂの駆動側ＤＳ及び作業側ＷＳそれぞれにおいてピンチロール１ａ，１ｂを圧下する圧下装置３ａ，３ｂと、ピンチロール１ａ，１ｂの駆動側ＤＳ及び作業側ＷＳそれぞれにおける荷重を測定するロードセル４ａ，４ｂと、ピンチロール１ａ，１ｂにより搬送されている板材２の、板幅中心位置を測定する位置測定装置５と、コントローラ５０と、を備え、コントローラ５０は、位置測定装置５により測定された板材２の板幅中心位置ｃｌを、予め定められた板材の板幅中心位置目標値に近づけるための、荷重作用点位置目標値を導出することと、荷重作用点位置目標値に基づき、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重目標値を導出することと、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重目標値と、ロードセル４ａ，４ｂにより測定される駆動側及び作業側それぞれにおける荷重現在値と、に基づき、駆動側及び作業側それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出することと、駆動側及び作業側それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値に基づき、駆動側及び作業側それぞれのピンチロール圧下位置を制御することと、を実行するように構成されている。

このような板材搬送装置１００では、板材２の板幅中心位置が測定され、当該位置を板材の板幅中心位置目標値に近づける、荷重作用点位置目標値が導出される。そして、荷重作用点位置目標値に基づき駆動側ＤＳ及び作業側ＷＳそれぞれにおける荷重目標値が導出され、該荷重目標値とロードセル４ａ，４ｂにより測定される荷重現在値とに基づきピンチロール圧下位置制御量の目標値が導出され、該ピンチロール圧下位置制御量の目標値に応じてピンチロール圧下位置が制御される。このように、板材２の位置が測定され、当該位置が板材目標位置となるように荷重作用点位置目標値が導出され、該荷重作用点位置目標値に基づきピンチロール圧下位置が制御されることにより、板材２の位置が所望の位置に近づくようにピンチロール１ａ，１ｂの圧下が行われることとなるので、板材２の一端部のみがピンチロール１ａに接する状態となることを事前に回避することができる。これにより、ピンチロール１ａ，１ｂを用いた板材２の搬送において、板材２の板幅中心位置を板幅中心目標位置に良好に制御することができる。

コントローラ５０は、位置測定装置５により測定された板幅中心位置ｃｌからの離間距離が、板材２の板材幅方向の長さの１／４以下となる位置を、荷重作用点位置目標値として導出する。荷重作用点位置が板材の板幅中心位置ｃｌから１／４以下とされることにより、少なくとも、板材２における板材幅方向の３／４がピンチロール１ａ，１ｂと接触することになる。これにより、板材２の一端部のみがピンチロール１ａ，１ｂに接する状態を確実に回避することができ、ピンチロール１ａ，１ｂを用いた板材２の搬送において、板材２が蛇行することを抑制することができる。

コントローラ５０は、位置測定装置５により測定された板幅中心位置ｃｌからの離間距離が、板材２の板材幅方向の長さの１／６以下となる位置を、荷重作用点位置目標値として導出する。荷重作用点位置が板材の板幅中心位置ｃｌから１／６以下とされることにより、板材２における板材幅方向の全域がピンチロール１ａ，１ｂと接触することになる。これにより、板材２の一端部のみがピンチロール１ａ，１ｂに接する状態を確実に回避することができ、ピンチロール１ａ，１ｂを用いた板材２の搬送において、板材２が蛇行することを抑制することができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図１０に示す板材搬送装置１００Ａのように、荷重増加量導出部１１を有するコントローラ５０Ａを有する搬送装置を用いてもよい。この場合、板材搬送装置１００Ａのコントローラ５０Ａは、位置測定装置５により測定された板材２の板幅中心位置と、板材の板幅中心位置目標値との差異の経時変化に応じて、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重の増加量目標値を導出することを更に実行するように構成されており、増加量目標値を考慮して、駆動側及び作業側それぞれにおける荷重目標値を導出してもよい。

図１０に示す板材搬送装置１００Ａは、荷重増加量導出部１１を有するコントローラ５０Ａと、設定器１２とを備えている。設定器１２には、板材２の板幅中心位置ｃｌの目標値である板材の板幅中心位置目標値Ｚ_Ｔからの許容誤差の絶対値ΔＺ_Ｃ ^Ａ、ピンチロール荷重Ｐ＝Ｐ_Ｗ＋Ｐ_Ｄの下限値Ｐ_Ｌと上限値Ｐ_Ｕ、及び評価対象時間Δｔが設定されている。コントローラ５０Ａは、当該設定器１２に設定された情報を取得する。

荷重増加量導出部１１は、板材の板幅中心位置ｃｌの現在値Ｚ_Ｃと板幅中心位置目標値Ｚ_Ｔとの差異ΔＺ_Ｃ、及び荷重作用点位置目標値Ｚ_Ｐ ^Ｔと現在値Ｚ_Ｃとの差異Ｚ_Ｐ ^Ｔ−Ｚ_Ｃについて直近の評価時間Δｔにおける平均値

を算出し、次のように場合分けしてピンチロール荷重の調整機能を制御に組み込む。

ピンチロール荷重Ｐ＝Ｐ_Ｗ＋Ｐ_Ｄは変更せず、そのまま制御を継続する。

荷重作用点位置の調整余地が残っていると判断し、ピンチロール荷重は変更せず、そのまま制御を継続する。

荷重作用点位置の調整余地が残っていないと判断し、ピンチロール荷重を現在値から上限値Ｐ_Ｕに向けて段階的に増大する。

これにより、例えば上述した制御を行った場合においても板材２の板幅中心位置が板材中心位置目標値に十分に近づかない場合等において、荷重目標値が増えるように制御することができる。このことで、ピンチロール１ａの荷重を増大させ、より強い力で板材２を板材の板幅中心位置目標値に近づけることができる。以上のように、制御実績の評価によってピンチロール荷重を増大する機能を付与することによってさらにロバストな通板制御が実現できる。

１ａ，１ｂ…ピンチロール、２…板材、３ａ，３ｂ…圧下装置、４ａ，４ｂ…ロードセル（荷重測定装置）、５…位置測定装置、５０，５０Ａ…コントローラ（制御部）、１００，１００Ａ…板材搬送装置、ｃｌ…板幅中心位置。

Claims (5)

1. 板材を搬送するピンチロールと、
   前記ピンチロールの軸方向両端部それぞれにおいて前記ピンチロールを圧下する圧下装置と、
   前記ピンチロールの前記軸方向両端部それぞれにおける荷重を測定する荷重測定装置と、
   前記ピンチロールにより搬送されている前記板材の、板幅中心位置を測定する位置測定装置と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記位置測定装置により測定された前記板幅中心位置を、予め定められた板材の板幅中心位置目標値に近づけるための、荷重作用点位置目標値を導出することと、
   前記荷重作用点位置目標値に基づき、前記軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値を導出することと、
   前記軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値と、前記荷重測定装置により測定される前記軸方向両端部それぞれにおける荷重現在値と、に基づき、前記軸方向両端部それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出することと、
   前記軸方向両端部それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値に基づき、前記軸方向両端部それぞれのピンチロール圧下位置を制御することと、を実行するように構成されている、搬送装置。
2. 前記制御部は、前記位置測定装置により測定された前記板幅中心位置からの離間距離が、前記板材の前記板材幅方向の長さの１／４以下となる位置を、前記荷重作用点位置目標値として導出する、請求項１記載の搬送装置。
3. 前記制御部は、前記位置測定装置により測定された前記板幅中心位置からの離間距離が、前記板材の前記板材幅方向の長さの１／６以下となる位置を、前記荷重作用点位置目標値として導出する、請求項１記載の搬送装置。
4. 前記制御部は、
   前記位置測定装置により測定された前記板材の前記板幅中心位置と、前記板材の前記板幅中心位置目標値との差異に応じて、前記軸方向両端部それぞれにおける荷重の増加量目標値を導出することを更に実行するように構成されており、
   前記増加量目標値を考慮して、前記軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値を導出する、請求項１〜３のいずれか一項記載の搬送装置。
5. 板材を搬送するピンチロールと、前記ピンチロールの軸方向両端部それぞれにおいて前記ピンチロールを圧下する圧下装置と、前記ピンチロールの前記軸方向両端部それぞれにおける荷重を測定する荷重測定装置と、前記ピンチロールにより搬送されている前記板材の、板幅中心位置を測定する位置測定装置と、を備える搬送装置を用い、
   前記位置測定装置により測定された前記板幅中心位置を、予め定められた板材の板幅中心位置目標値に近づけるための、荷重作用点位置目標値を導出することと、
   前記荷重作用点位置目標値に基づき、前記軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値を導出することと、
   前記軸方向両端部それぞれにおける荷重目標値と、前記荷重測定装置により測定される前記軸方向両端部それぞれにおける荷重現在値と、に基づき、前記軸方向両端部それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出することと、
   前記軸方向両端部それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値に基づき、前記軸方向両端部それぞれのピンチロール圧下位置を制御することと、を含む搬送方法。

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