JP2022085089A - 被圧延材のトラッキング方法、トラッキング装置および搬送方法ならびにサイジングプレス装置およびサイジングプレス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延搬送ラインにおける被圧延材の精確なトラッキング技術を提供する。【解決手段】複数の圧延工程を有する圧延設備における、被圧延材を搬送する際に、被圧延材を位置検出するセンサ信号と、圧延機の荷重検出信号と、を用いて、被圧延材の位置をトラッキングする被圧延材のトラッキング方法である。被圧延材のトラッキング装置であって、被圧延材が、圧延機に搬入されたこと、および、圧延機から搬出されたことを検出する位置検知センサと、被圧延材が圧延機によって圧延されていることを検出する圧延荷重の検出手段と、前記位置検知センサの信号と、前記圧延荷重の検出手段からの信号とを組み合わせて、被圧延材のトラッキング信号を発生する手段と、を備えるものである。被圧延材のトラッキング方法を用いて、被圧延材の位置をトラッキングして、被圧延材の搬送可否を判断する被圧延材の搬送方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延ラインなどで被圧延材の位置を検出して追跡する被圧延材のトラッキング方法に関し、その方法に適したトラッキング装置、その被圧延材のトラッキング方法を用いた被圧延材の搬送方法、そのトラッキング装置を有するサイジングプレス装置および、サイジングプレス方法に関する。

従来から、熱間圧延工場などでは、材料の位置を検出するために、各種センサを配置し、センサを通過する材料の先端や尾端の位置を、センサ信号のオンやオフにより判断している。このセンサ信号を用いて、材料の位置を追跡するトラッキング方法が、たとえば、特許文献１に記載されている。

この位置を検出するセンサには、高温の材料が発する赤外線を検出するホットメタルディテクタ（ＨＭＤ）や、レーザー光線などの光源の遮断を検知する光電子センサなどが用いられる。

熱間圧延ラインの環境は、熱や蒸気、油、外乱光、振動、騒音などにより、極めて劣悪である。上記センサもその環境の影響でチャタリングノイズに基づく誤検出が問題となる。特許文献１では、チャタリングノイズを所定の時間で判定する方法を用いたトラッキング装置を開示している。

また、特許文献２に開示された装置では、位置検知センサに加えて、搬送設備のロールに組み込まれた回転検出器（パルスジェネレータ）を用いて、位置検知センサの誤検出によるトラッキング異常を防止するとしている。

また、特許文献３に開示された装置では、検出センサの誤検出によるチャタリングに対し、オンディレイタイマやオフディレイタイマを追加することで問題を解決できるとしている。

特開昭６３－１９２５０９号公報 特開２０００－９５３２６号公報 国際公開第２００９／００４７０３号

しかしながら、上記従来技術には、下記の問題がある。
特許文献１に記載の技術では、まず、外乱ごとにノイズの判定時間が異なり、必ずしもすべてのチャタリングに対応できるわけではない問題がある。

特許文献２に開示された技術では、まず、材料の検出にフォト（光電子）センサを用いており、このときチャタリングが発生すれば、正確な材料の位置が検出できなくなる問題がある。

また、圧延設備内におけるトラッキング、たとえば、サイジングプレスへの熱間スラブの搬送では、特許文献３に開示された技術のようなオンディレイタイマやオフディレイタイマを組み込めない場合や、適切な遅れ時間を設定できない場合がある。そのような場合にはチャタリングによって、材料の検出が正しく行われないという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、圧延搬送ラインにおける被圧延材の精確なトラッキング方法およびトラッキング装置を提供し、加えて、その方法を用いた被圧延材の搬送方法、そのトラッキング装置を有するサイジングプレス装置およびサイジングプレス方法を提案することを目的とする。

発明者らは、光電子センサを用いた被圧延材の位置検出に圧延機の荷重検出を追加することで、光電子センサ間における被圧延材の位置検出の誤動作を防止することができることを見出した。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる被圧延材のトラッキング方法は、複数の圧延工程を有する圧延設備における、被圧延材を搬送する際の、被圧延材のトラッキング方法であって、被圧延材を位置検出するセンサ信号と、圧延機の荷重検出信号と、を用いて、被圧延材の位置をトラッキングするものである。

また、本発明にかかる被圧延材のトラッキング装置は、複数の圧延工程を有する圧延設備における、被圧延材を搬送する際の、被圧延材のトラッキング装置であって、被圧延材が、圧延機に搬入されたこと、および、圧延機から搬出されたことを検出する位置検知センサと、被圧延材が圧延機によって圧延されていることを検出する圧延荷重の検出手段と、前記位置検知センサの信号と前記圧延荷重の検出手段からの信号とを組み合わせて、被圧延材のトラッキング信号を生成する手段と、を備えるものである。

また、本発明にかかる被圧延材の搬送方法は、上記被圧延材のトラッキング方法を用いて、被圧延材の位置をトラッキングして、被圧延材の搬送可否を判断することを特徴とする。

また、本発明にかかるサイジングプレス装置は、上記トラッキング装置を有するものである。
また、本発明にかかるサイジングプレス方法は、熱間圧延設備に配置されたサイジングプレス装置を用いて熱間スラブをサイジングプレスする方法であって、サイジングプレス装置に対し熱間スラブの搬送方向で上流側および下流側に配した位置検知センサからの、熱間スラブを検出するセンサ信号と、前記サイジングプレスの荷重検出信号と、を取得し、前記位置検知センサ間に熱間スラブが存在するトラッキング信号を生成するとともに、前記トラッキング信号に基づいて、熱間スラブの搬送可否を判断することを特徴とする。

本発明によれば、光電子センサ等を用いた被圧延材の位置検出に荷重検出を追加したことで、光電子センサ間における被圧延材の位置検出の誤動作を防止することができるようになった。それによって、被圧延材の精確なトラッキングが可能となり、被圧延材の圧延時間間隔を短縮でき、効率よく生産できるようになった。

被圧延材のトラッキング信号を検出する回路のラダー図であって、（ａ）従来法のセンサ信号にディレイタイマを組み込んだ回路図を表し、（ｂ）従来法のセンサ生信号を直接取得する回路図を表し、（ｃ）本発明の一実施形態を示す回路図を表す。 本発明を適用するサイジングプレスの装置概要を示す上面図である。 上記サイジングプレスにおけるトラッキング方法を説明する概念図である。 （ａ）は従来法によるトラッキング方法の一例を示すラダー図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかるトラッキング方法のラダー図である。

本発明の実施形態を以下の図に基づいて説明する。
図１は、被圧延材の位置を検知するセンサ信号をトラッキング信号の生成に用いる回路のラダー図である。図１（ａ）および（ｂ）は、従来のセンサ信号出力回路を表し、図１（ｃ）は本発明の一実施形態にかかるセンサ信号出力回路を表す。図１（ａ）は、ディレイタイマを用いた例を、図１（ｂ）は、ディレイタイマを用いない例を示す。図２は、圧延設備の一例として熱間圧延設備のサイジングプレス装置１００を例示したものである。図３は、サイジングプレス装置１００における熱間スラブのトラッキング方法を説明する概念図である。以下、本発明の一実施形態としての被圧延材のトラッキング方法およびその方法に用いて好適なトラッキング装置について説明する。

通常は、圧延機の前後に設置された位置検知センサ（ＨＭＤ）がオンの信号を発することで、当該センサ位置まで被圧延材が搬送されたことを認識し、トラッキング情報を生成（オン）する。センサ生信号ＳＲをそのままセンサ信号ＳＦとして生成しトラッキング情報などに用いる回路の例を図１（ｂ）に示す。この場合、位置検知センサがチャタリングし、ノイズを拾ってしまうと、実際の被圧延材位置（図３の１０）と、トラッキング信号による被圧延材位置（図３の２０）が異なることとなる。

これまでは、このようなチャタリングによる被圧延材位置の誤検出を防止するために、センサ生信号ＳＲにディレイタイマＴＤを通して、センサ信号ＳＦとして生成していた（図１（ａ））。つまり、オン信号やオフ信号が所定時間続かなければ、ノイズと判定し、センサ信号ＳＦを生成しないものである。ところが、圧延設備によっては、オンディレイタイマやオフディレイタイマを組み込めない場合や、適切な遅れ時間を設定できない場合がある。たとえば、サイジングプレスでは、被圧延材である熱間スラブを効率よく処理するために、次の被圧延材までの時間間隔を短くし、継続する熱間スラブ間の距離間隔を短くすることが求められる。一方、図２に示すようにサイジングプレスに近いＰ４やＰ６に位置する位置検知センサは、水蒸気によるチャタリングが発生しやすい。そのため、最も重要なＰ４トラッキングゾーンＰ４ＴＲＫのトラッキング信号に誤検出が生じやすい。

そこで、本実施形態では、被圧延材が圧延設備を搬送される間に、圧延機の入側の位置検知センサがオンの信号を送った後、圧延機の圧延荷重が検出されている間は、圧延機の前後の位置検知センサがチャタリングしてオフ信号を発しても、センサ間の位置検出に係るトラッキング信号をオンのままとするように制御する。本実施形態のセンサ回路の一例を図１（ｃ）に示す。

図１（ｃ）の例では、位置検知センサ信号ＳＦのリレーは常時オフで、例えば、図１（ｂ）の回路から位置検知センサ生信号ＳＲがオン信号を取得したときのみオンするように構成されている。また、並行してトラッキング信号ＴＦを自己保存するようにするとともに、圧延機の荷重検出信号ＰＬを掛け合せて上記位置検知センサ信号ＳＦとの和をとるようにしている。これらのリレーはいずれも常時オフでトラッキング信号ＴＦと圧延機の荷重検出信号ＰＬのいずれもがオン信号を取得したときのみオン信号が送られるように構成されている。つまり、センサ信号ＳＦおよび荷重信号ＰＬを用いた信号のいずれかがオンのときにトラッキング信号ＴＦがオン信号を生成するように構成している。トラッキング信号ＴＦを生成する直前の回路にリセット信号ＲＳのリレーを配置し、トラッキング信号をオフするように構成している。こうすることで、たとえ、位置検知センサがチャタリングして、位置検知センサ信号ＳＦがオフになったとしても、被圧延材が圧延中であることを示す圧延機の荷重検出信号ＰＬがオンであれば、トラッキング信号ＴＦはオンに維持される。したがって、被圧延材のトラッキング信号上の位置２０と実際の位置１０とに齟齬が生じることなく、被圧延材の搬送制御が可能となり、被圧延材の間隔を縮めて、効率よく圧延することが可能となる。

本実施形態のトラッキング方法を適用する圧延設備について、サイジングプレスを例に説明する。図２に示すサイジングプレス装置１００は、熱間スラブ（図示せず）の幅方向を圧下する一対の金型１０１と、その金型１０１を熱間スラブに向かって揺動させる偏心クランク軸を有する一対のクランク１０４と、このクランク１０４の回転によって揺動運動を与えられる外ブロック１０３と、この外ブロック１０３に間隔調整可能に取り付けられ、金型１０１を支持する内ブロック１０２と、外ブロック１０３と内ブロック１０２の間隔を調整するためのスクリューやナットを有する幅アジャスト（ＡＤＪ）１０５と、を備える。

熱間スラブは、連続鋳造機（図示せず）から直接、または、加熱炉（図示せず）による再加熱後、搬送テーブル１１１上を搬送方向ＦＲに運ばれる。サイジングプレス装置１００の上流側には、熱間スラブを幅方向で適切な位置に搬送するように入口サイドガイド（Ｓ／Ｇ）１０６が設けてある。サイジングプレス装置１００には、入側ピンチロール１０７および出側ピンチロール１０８を設けるとともに、熱間スラブ厚み方向上下一対の座屈防止ロール１０９を設けて、幅圧下される熱間スラブの高さ方向位置を適切に制御できるようにしている。

位置検知センサ（ＨＭＤ）Ｐ１～Ｐ８の搬送方向ＦＲ下流側の次の位置検知センサまでの間をトラッキングゾーンＰ１ＴＲＫ～Ｐ８ＴＲＫとする。実際に幅圧下プレスが行われるＰ４トラッキングゾーンＰ４ＴＲＫは、水蒸気や粉塵などの発生量が多くＰ４やＰ６の位置検知センサにはチャタリングが発生しやすい。

図３に示すように、Ｐ２位置の位置検知センサがオフになり、搬送ロール（ＭＲ）１１０によるテーブル搬送が行われるとＰ２トラッキングゾーンＰ２ＴＲＫのＰ２在荷信号Ｐ２ＴＦをリセット（オフ）する。Ｐ３位置の位置検知センサがオンになり、搬送ロール１１０によるテーブル搬送が行われるとＰ３トラッキングゾーンＰ３ＴＲＫのＰ３在荷信号Ｐ３ＴＦを生成（オン）する。図３の例では、熱間スラブの実際の在荷位置１０は、先端がＰ４位置の位置検知センサを通過し、後端がＰ３位置の位置検知センサの検知範囲にある。このときデータ上のトラッキング位置２０は、Ｐ３トラッキングゾーンＰ３ＴＲＫおよびＰ４トラッキングゾーンＰ４ＴＲＫにあり、両ゾーンに在荷信号ＴＦを生成（オン）している。

具体的なトラッキング用のセンサ信号出力回路の例を図４にラダー図で示す。図４（ａ）は、通常の回路構成であり、水蒸気等による外乱の少ない、Ｐ２トラッキングゾーンＰ２ＴＲＫにおける熱間スラブの在荷制御の例である。Ｐ２位置の位置検知センサの生信号Ｐ２ＳＲは、ディレイタイマＤＴ、および、立ち上がりパルスのみ出力するＵＰリレーを介して、所定時間続けてオンの状態を継続したときのみ、Ｐ２立ち上がり信号Ｐ２ＵＰを生成（オン）するように構成されている。同様に、Ｐ３位置の位置検知センサの生信号Ｐ３ＳＲは、ディレイタイマＤＴ、および、立ち上がりパルスのみ出力するＤＮリレーを介して、所定時間続けてオフの状態を継続したときのみ、Ｐ３立ち下がり信号Ｐ３ＤＮを生成（オン）するように構成されている。

Ｐ２立ち上がり信号Ｐ２ＵＰおよびＰ３立ち下がり信号Ｐ３ＤＮは、テーブル搬送信号ＭＦを掛け合わせて、それぞれ、テーブル搬送かつＰ２立ち上がり信号Ｍ＆Ｐ２、および、テーブル搬送かつＰ３立ち下がり信号Ｍ＆Ｐ３を生成（オン）する。ここで、テーブル搬送信号ＭＲは、たとえば、搬送テーブル１１１を構成する搬送ロール（ＭＲ）１１０のうち、Ｐ２トラッキングゾーンＰ２ＴＲＫにあるロール１１０への、プロセスを管理する上位計算機からの搬送指令信号を用いてもよい。

Ｐ２トラッキングゾーンＰ２ＴＲＫに熱間スラブが搬送されてきたとき、テーブル搬送かつＰ２立ち上がり信号Ｍ＆Ｐ２がＡ接点（常時オフでリレーがオンのときのみオンする）に接続されて、Ｐ２在荷信号Ｐ２ＴＦを生成（オン）する。Ｐ２在荷信号Ｐ２ＴＦは、オンされた後は、並列のＡ接点に接続されて、自己保存し、オンのままとなる。テーブル搬送かつＰ３立ち下がり信号Ｍ＆Ｐ３は、Ｐ２在荷信号Ｐ２ＴＦ出力の直前のＢ接点（常時オンでリレーがオンのときのみオフする）に接続されて、オン信号を送ることにより、Ｐ２在荷信号をオフする。つまり、熱間スラブがＰ２トラッキングゾーンＰ２ＴＲＫを通過したことを表す。

適切なディレイ（遅れ時間）が設定できる場合は、上記トラッキング方法で問題ない。ところが、サイジングプレスのＰ４位置やＰ６位置に設置した位置検知センサは、水蒸気などの擾乱を受けやすく、作業効率を考慮すると適切なディレイを選択できない。

そこで、図４（ｂ）に示すように、Ｐ４トラッキングゾーンＰ４ＴＲＫに本実施形態のトラッキング方法にかかるセンサ信号出力回路を適用した。本実施形態では、ディレイタイマを介さず、Ｐ４位置およびＰ６位置の位置検知センサの生信号Ｐ４ＳＲおよびＰ６ＳＲは、それぞれＵＰリレーおよびＤＮリレーを介して、Ｐ４立ち上がり信号Ｐ４ＵＰおよびＰ６立ち下がり信号Ｐ６ＤＮを生成する。ディレイタイマを介さないので、即時の応答が可能となる。

Ｐ４立ち上がり信号Ｐ４ＵＰは、テーブル搬送信号ＭＦを掛け合わせて、テーブル搬送かつＰ４立ち上がり信号Ｍ＆Ｐ４を生成する。Ｐ６立ち下がり信号Ｐ６ＤＮは、サイジングプレスの幅圧下プレスの荷重検出信号（プレスロード信号）ＰＬとの和をテーブル搬送信号ＭＦと掛け合わせて、テーブル搬送かつＰ６立ち下がり信号Ｍ＆Ｐ６を生成する。ここで、テーブル搬送信号ＭＦは、たとえば、プロセスを管理する上位計算機から入側ピンチロール１０７や出側ピンチロール１０８への搬送指令信号を用いればよい。Ｐ６立ち下がり信号Ｐ６ＤＮは、オフディレイタイマを介していないので、生信号Ｐ６ＳＲがチャタリングすると、そのままでは、Ｐ６立ち下がり信号Ｐ６ＤＮをオンにしてしまう。そして、Ｐ４在荷信号Ｐ４ＴＦをオフして、実際の在荷位置１０とデータ上の在荷位置２０に齟齬が生じる。たとえば、先の熱間スラブを幅圧下プレスしている途中で、次の熱間スラブを送り込もうとして、熱間スラブ同士が衝突して、傷が生じたり、設備の破損を招いたりする。しかし、サイジングプレスの荷重検出信号ＰＬとの和を取ることにより、幅圧下プレスが続いている間は、Ｐ４在荷信号Ｐ４ＴＦをオンに継続することができる。したがって、品質の向上、設備破損の防止を図ることができる。

本実施形態の位置検知センサには、熱間スラブのように高温の被圧延材を対象とする場合には、ホットメタルディテクタ（ＨＭＤ）や、イメージセンサなどが適用可能であり、レーザー光源と光電子センサを組み合わせてもよい。以上説明したように、本実施形態のサイジングプレス装置においては、上記実施形態のトラッキング装置を有することが好ましい。

本発明の他の実施形態である被圧延材の搬送方法は、上記トラッキング方法を用いて、被圧延材の在荷位置を示すトラッキング信号を得て、次の被圧延材の搬送可否を判断するものである。本発明によれば、位置検知センサのチャタリングに拘わらず、精確に、被圧延材の位置をトラッキングすることができ、被圧延材の衝突による品質悪化や、設備破損を生じることなく、被圧延材の圧延時間の間隔を効率的に縮める搬送を実施できる。

特に、熱間スラブのサイジングプレス方法に適用して、サイジングプレス装置１００に対し熱間スラブの搬送方向ＦＲで上流側および下流側に配した位置検知センサＰ４、Ｐ６からの、熱間スラブを検出するセンサ生信号ＳＲと、サイジングプレス時の荷重検出信号ＰＬと、を取得し、前記位置検知センサ間に熱間スラブが存在するトラッキング信号ＴＦを生成するとともに、前記トラッキング信号ＴＦに基づいて、熱間スラブの搬送可否を判断することが好ましい。

本発明によれば、位置検知センサのチャタリングにかかわらず、在荷位置を精確に適時に把握することができ、各種搬送材の搬送方法に適用して生産性を向上できる。

１０ 実際の在荷位置
２０ データ上のトラッキング位置
１００ サイジングプレス装置
１０１ 金型
１０２ 内ブロック
１０３ 外ブロック
１０４ クランク
１０５ 幅アジャスト（ＡＤＪ）
１０６ 入口サイドガイド（Ｓ／Ｇ）
１０７ 入側ピンチロール
１０８ 出側ピンチロール
１０９ 座屈防止ロール
１１０ 搬送ロール（ＭＲ）
１１１ 搬送テーブル
ＤＴ ディレイタイマ
ＦＲ 搬送方向
Ｐ１～Ｐ８ 検知センサ（ＨＭＤ）位置
Ｐ１ＴＲＫ～Ｐ８ＴＲＫ トラッキングゾーン
ＰＬ 荷重検出信号
ＳＦ センサ信号
ＳＲ センサ生信号
ＴＦ トラッキング信号

Claims (5)

1. 複数の圧延工程を有する圧延設備における、被圧延材を搬送する際の、被圧延材のトラッキング方法であって、
   被圧延材を位置検出するセンサ信号と、圧延機の荷重検出信号と、を用いて、被圧延材の位置をトラッキングする、被圧延材のトラッキング方法。
2. 複数の圧延工程を有する圧延設備における、被圧延材を搬送する際の、被圧延材のトラッキング装置であって、
   被圧延材が、圧延機に搬入されたこと、および、圧延機から搬出されたことを検出する位置検知センサと、
   被圧延材が圧延機によって圧延されていることを検出する圧延荷重の検出手段と、
   前記位置検知センサの信号と前記圧延荷重の検出手段からの信号とを組み合わせて、被圧延材のトラッキング信号を生成する手段と、を備える被圧延材のトラッキング装置。
3. 請求項１に記載の被圧延材のトラッキング方法を用いて、
   被圧延材の位置をトラッキングして、被圧延材の搬送可否を判断することを特徴とする被圧延材の搬送方法。
4. 請求項２に記載のトラッキング装置を有するサイジングプレス装置。
5. 熱間圧延設備に配置されたサイジングプレス装置を用いて熱間スラブをサイジングプレスする方法であって、
   サイジングプレス装置に対し熱間スラブの搬送方向で上流側および下流側に配した位置検知センサからの、熱間スラブを検出するセンサ信号と、
   前記サイジングプレスの荷重検出信号と、を取得し、
   前記位置検知センサ間に熱間スラブが存在するトラッキング信号を生成するとともに、
   前記トラッキング信号に基づいて、熱間スラブの搬送可否を判断することを特徴とするサイジングプレス方法。
   

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