JP2022072001A - 金属ストリップの蛇行量検出方法及び蛇行制御方法 - Google Patents

金属ストリップの蛇行量検出方法及び蛇行制御方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022072001000001
【課題】ルーパー内の金属ストリップの蛇行量をいずれの段においても省スペース及び省コストで検出することが可能な金属ストリップの蛇行量検出方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る金属ストリップの蛇行量検出方法は、間隔を空けて複数段重なって走行している金属ストリップの蛇行量を検出する金属ストリップの蛇行量検出方法であって、基準点から任意に定めた方向である基準方向と基準点と各段の金属ストリップの幅方向端部位置とを結ぶ方向とのなす角度、基準点と各段の金属ストリップの幅方向端部位置との間の距離、及び金属ストリップの幅方向を含む直線と基準点との間の距離を用いて各段の金属ストリップの幅方向端部位置を算出する第１ステップと、第１ステップにおいて算出された幅方向端部位置に基づいて各段の金属ストリップの蛇行量を算出する第２ステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属ストリップの蛇行量検出方法及び蛇行制御方法に関する。
一般に、鋼板等の金属ストリップの処理ラインは、金属ストリップの払出しや溶接等を行う入側セクション、金属ストリップに対して焼鈍や圧延、酸洗等を行う中央セクション、及び金属ストリップの巻取りや切断を行う出側セクションによって構成されている。また、各セクションには、通板のサポートや張力制御等を行うための複数のロールが備えられ、金属ストリップはそれらのロール上を通過して入側から出側までの一連の工程を経ることになる。この一連の工程を通板と呼ぶ。
中央セクションにおける通板速度を一定とすることによって金属ストリップの品質を一定に保つために、入側セクション、中央セクション、及び出側セクションそれぞれの間にはルーパーと呼ばれる金属ストリップの貯蓄・払出装置が設けられている。ルーパーは固定ロールとルーパーカーを備え、ルーパーカーが固定ロールから遠ざかるほど金属ストリップが貯蓄される。通常、ルーパーは、金属ストリップの貯蓄量を多くするために、金属ストリップが縦方向又は横方向に間隔を空けて複数段重なっている状態となる。
ところで、金属ストリップは、ロールのすり減りや金属ストリップの形状等の要因によって、通板中にロールの幅方向中心位置から幅方向端部方向にずれることがある。この現象は蛇行と呼ばれている。金属ストリップの蛇行量が大きくなると、金属ストリップと周辺設備との接触による設備の破損や急激な張力の変動による板破断を引き起こす可能性があり、大幅な生産ロスが懸念される。このような背景から、金属ストリップの蛇行量を制御する技術が提案されている。
具体的には、一般的な蛇行制御装置としてＣＰＣ（Center Position Control)装置が知られており、ＣＰＣ装置は蛇行検出器及び蛇行修正用動作機構（以下、ステアリングロール）を備えている。ここで、蛇行検出器としては、投受光器の対やＡＷＣ（Automatic Width Control)等を例示でき、蛇行修正用動作機構としては、ロール傾動機構等を例示できる。蛇行検出器は、金属ストリップの幅方向位置を検出する。そして、ＣＰＣ装置は、蛇行検出器の検出値と目標位置との偏差を計算し、蛇行修正用動作機構を制御することによって偏差を小さくするように動作する。
また、特許文献１には、投光器を用いて鋼板の蛇行を検出し、ステアリングロールの傾動によって鋼板の蛇行を修正する機能に対して、ルーパー内における鋼板の張力を低減させて蛇行修正能力を上げる方法が記載されている。また、特許文献２には、鋼板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鋼板からの反力を検出して鋼板の蛇行量を演算する装置及び方法が記載されている。
特開２０１４－２３１４３２号公報 特開２００６－３４６７１５号公報
しかしながら、ルーパー内は、ルーパーカーが走行し、ルーパーカーの走行通路に投受光器やＡＷＣ等の機器を設置することができない。このため、ルーパー内ではＣＰＣ装置を用いて金属ストリップの蛇行制御を行うことは困難である。一方、特許文献１に記載の方法には、投光器を用いるために固定ロール側の金属ストリップの蛇行しか検出できないという制約がある。また、特許文献２に記載の方法では、分割ロールや支持シャフト、圧力検出器等の多数の機器が必要となり、設置スペース及びコストが多くかかる。
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、ルーパー内の金属ストリップの蛇行量をいずれの段においても省スペース及び省コストで検出することが可能な金属ストリップの蛇行量検出方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ルーパー内の金属ストリップの蛇行量をいずれの段においても省スペース及び省コストで検出して金属ストリップの蛇行を修正することが可能な金属ストリップの蛇行制御方法を提供することにある。
本発明に係る金属ストリップの蛇行量検出方法は、間隔を空けて複数段重なって走行している金属ストリップの蛇行量を検出する金属ストリップの蛇行量検出方法であって、基準点から任意に定めた方向である基準方向と前記基準点と各段の金属ストリップの幅方向端部位置とを結ぶ方向とのなす角度、前記基準点と各段の金属ストリップの幅方向端部位置との間の距離、及び前記金属ストリップの幅方向を含む直線と前記基準点との間の距離を用いて各段の金属ストリップの幅方向端部位置を算出する第１ステップと、前記第１ステップにおいて算出された幅方向端部位置に基づいて各段の金属ストリップの蛇行量を算出する第２ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明に係る金属ストリップの蛇行量検出方法は、上記発明において、前記第１ステップは、前記基準点を中心として距離計を走査し、走査角度と距離計の検出値との関係から検出値が急変する走査角度を前記基準方向と前記基準点と各段の金属ストリップの幅方向端部位置とを結ぶ方向とのなす角度とするステップを含むことを特徴とする。
本発明に係る金属ストリップの蛇行制御方法は、本発明に係る金属ストリップの蛇行量検出方法を用いて検出された金属ストリップの蛇行量に基づいて金属ストリップの蛇行を制御するステップを含むことを特徴とする。
本発明に係る金属ストリップの蛇行量検出方法は、ルーパー内の金属ストリップの蛇行量をいずれの段においても省スペース及び省コストで検出できる。また、本発明に係る金属ストリップの蛇行制御方法によれば、ルーパー内の金属ストリップの蛇行量をいずれの段においても省スペース及び省コストで検出して金属ストリップの蛇行を修正できる。
図１は、本発明の一実施形態である金属ストリップの蛇行制御装置が適用されるルーパーの構成を示す側面図である。 図２は、本発明の一実施形態である金属ストリップの蛇行制御装置の構成を示すブロック図である。 図３は、図２に示す距離計によって検出されるパラメータを説明するための図である。 図４は、距離計のスキャン角度と検出値との関係を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である金属ストリップの蛇行制御装置の構成について説明する。
〔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金属ストリップの蛇行制御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金属ストリップの蛇行制御装置が適用されるルーパーの構成を示す側面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である金属ストリップの蛇行制御装置が適用されるルーパー１内では、金属ストリップ２が、ステアリングロール３とルーパーカー４との間を往復するように通板される。このため、ルーパー１内には間隔を空けて複数段の金属ストリップ２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）が存在する。本実施形態では、金属ストリップの蛇行制御装置は、このルーパー１内の金属ストリップ２の蛇行量をいずれの段においても省スペース及び省コストで検出して金属ストリップ２の蛇行を修正する。
〔金属ストリップの蛇行制御装置の構成〕
次に、図２及び図３を参照して、本発明の一実施形態である金属ストリップの蛇行制御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金属ストリップの蛇行制御装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、本発明の一実施形態である金属ストリップの蛇行制御装置１０は、距離計１１、蛇行検出器１２、及び制御装置１３を備えている。
図３に示すように、距離計１１は、最上段の金属ストリップ２の上方側、且つ、金属ストリップ２の幅方向端部の一方側に設けられた２次元スキャナ（２次元距離センサ）により構成されている。距離計１１は、所定角度の範囲内をスキャンすることによりパラメータθ，θｉ，ｌθの値を検出し、検出値を示す電気信号を蛇行検出器１２に出力する。ここで、距離計１１の位置を基準点とし、距離計１１の鉛直方向の下方を基準方向とする。また、パラメータθは距離計１１のスキャン開始方向（基準方向）からの角度（＞０）、パラメータθｉはｉ段目（本例ではｉ＝１～４）の金属ストリップ２の端面（Ａ～Ｄ点）が検出された時の角度（基準方向と、基準点と各段の金属ストリップの幅方向端部位置とを結ぶ方向とのなす角度）、パラメータｈは距離計１１の設置位置の地面Ｆからの高さ、パラメータｈｉはｉ段目の金属ストリップ２の地面Ｆからの高さ、パラメータｌθは角度θにおける距離計１１の測定値（基準点と各段の金属ストリップの幅方向端部位置との間の距離）を示す。なお、上記において、ｈ－ｈｉが金属ストリップの幅方向を含む直線と基準点との間の距離（基準点から前記直線への垂線の長さ）となる。
なお、３次元スキャナや複数の１次元距離計の組み合わせにより距離計１１を構成してもよい。また、距離計１１の設置位置は必ずしも最上段の金属ストリップ２の上方側である必要はない。また、金属ストリップ２の幅方向端部の一方側だけでなく他端部側にも距離計１１を設置することにより、検出精度の向上や故障時のバックアップ機能を実現してもよい。
蛇行検出器１２は、距離計１１から出力された電気信号に基づいてｉ段目の金属ストリップ２の蛇行量ｓｉを検出し、検出された蛇行量ｓｉを示す電気信号を制御装置１３に出力する。具体的には、角度θが０から増加する側へ距離計１１をスキャンさせると、図４に示すように、金属ストリップ２の端面（Ａ～Ｄ点）で距離計１１の測定値ｌθは大きく減少する。この測定値ｌθの変化を数式で表すと以下に示す数式（１），（２）のようになる。ここで、ｌθｉはｉ段目の金属ストリップ２の端面に対応する距離計１１の測定値ｌθを示す。
Figure 2022072001000002
Figure 2022072001000003
そこで、蛇行検出器１２は、距離計１１の測定値ｌθが急変した時点の角度θｉに基づいてｉ段目の金属ストリップ２の蛇行量を検出する。すなわち、ｉ段目の金属ストリップ２の蛇行量が０である時の角度θｉをθａ０とおくと、蛇行検出器１２は、以下に示す数式（３）によりｉ段目の金属ストリップ２の蛇行量ｓｉを算出する。ここで、ｌθａ０はｉ段目の金属ストリップ２の蛇行量が０である時の距離計１１の測定値ｌθを示す。
Figure 2022072001000004
制御装置１３は、蛇行検出器１２によって検出されたｉ段目の金属ストリップ２の蛇行量ｓｉが所定範囲内になるように制御する。具体的には、制御装置１３は、ｉ段目の金属ストリップ２に直接繋がっているステアリングロールを傾動させることによりｉ段目の金属ストリップ２の蛇行を修正する。
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金属ストリップの蛇行制御装置１０では、蛇行検出器１１が、高さｈ及びｈｉ、角度θｉ、並びに距離計１１の測定値ｌθを用いて各段の金属ストリップ２の幅方向端部位置を算出し、算出された幅方向端部位置に基づいて各段の金属ストリップ２の蛇行量ｓｉを算出するので、ルーパー１内の金属ストリップ２の蛇行量をいずれの段においても省スペース及び省コストで検出することができる。
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。例えば、本発明は、金属ストリップが複数段重なっている場所での使用を特徴とするため、ルーパー以外の場所（例えば、金属ストリップの払い出し装置が複数備わっている場合の金属ストリップの合流部付近等）にも適用可能である。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、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 金属ストリップ
３ ステアリングロール
４ ルーパーカー
１０ 金属ストリップの蛇行制御装置
１１ 距離計（基準点）
１２ 蛇行検出器
１３ 制御装置

Claims (3)

  1. 間隔を空けて複数段重なって走行している金属ストリップの蛇行量を検出する金属ストリップの蛇行量検出方法であって、
    基準点から任意に定めた方向である基準方向と前記基準点と各段の金属ストリップの幅方向端部位置とを結ぶ方向とのなす角度、前記基準点と各段の金属ストリップの幅方向端部位置との間の距離、及び前記金属ストリップの幅方向を含む直線と前記基準点との間の距離を用いて各段の金属ストリップの幅方向端部位置を算出する第１ステップと、
    前記第１ステップにおいて算出された幅方向端部位置に基づいて各段の金属ストリップの蛇行量を算出する第２ステップと、
    を含むことを特徴とする金属ストリップの蛇行量検出方法。
  2. 前記第１ステップは、前記基準点を中心として距離計を走査し、走査角度と距離計の検出値との関係から検出値が急変する走査角度を前記基準方向と前記基準点と各段の金属ストリップの幅方向端部位置とを結ぶ方向とのなす角度とするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属ストリップの蛇行量検出方法。
  3. 請求項１又は２に記載の金属ストリップの蛇行量検出方法を用いて検出された金属ストリップの蛇行量に基づいて金属ストリップの蛇行を制御するステップを含むことを特徴とする金属ストリップの蛇行制御方法。
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