JP3042381B2 - 鋼帯の巻き取り方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼帯をマンドレル
に巻き取るに際し、コイルのエンドマークの発生を防止
する鋼帯の巻取り方法およびその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は、鋼帯巻き取り装置の従来例を示
す側面図である。

【０００３】従来、冷間圧延機などによって圧延された
鋼帯１は、図４に示すように、ピンチロール３、デフレ
クタロール４、スレッディングテーブル５を経てモータ
１１で回転される円筒形のマンドレル６に巻き取られ
る。その際、鋼帯１の先端１ａはラッパーロール９にベ
ルトを巻回したベルトラッパ１０でガイドされながら巻
取られる。

【０００４】図５は、エンドマークの発生の説明図であ
り、鋼帯先端部１ａに重なる２巻き目以降に、板折れが
生じて１ｃ部にマークが発生する。これをエンドマーク
という。

【０００５】鋼帯をマンドレルに巻取るに当たり、鋼帯
先端の段差によってコイル内径側の数巻〜数１０巻にエ
ンドマークが発生し、この部分を切り下げることにより
歩留まりが低下する。

【０００６】このエンドマークの発生を防止するため、
先端巻取り時にラインを一時停止し、段ボール等の間隙
材を投入する等の対策があるが、必ずしもエンドマーク
は無くならない。しかも、安全上の問題もあるため、こ
の方法は最近では、あまり採用されない。さらに、自動
運転ラインに於いては、出側装置の停止は直接生産阻害
となるため、停止時間を極力減らし、しかもエンドマー
クを防止する手段として、マンドレルに段付きゴムスリ
ーブ等を装着し鋼帯先端とその段付き部の位置を自動的
に一致させてから巻取りを開始する方法が取られてい
る。

【０００７】例えば、最近の先行技術としては、つぎの
発明が提案されている。

【０００８】（１）図４は、特開平６−７８３９号公報
に提案されている鋼帯の巻取り方法である。この方法
は、段付きスリーブ７の段付き部に先端タッチセンサ１
６を設けて、段付き部をあらかじめ定位置に停止させて
おき、鋼帯の先端１ａが進行してこの先端タッチセンサ
に接触した時にマンドレルを回転させるようにした。こ
のため、鋼帯の先端を段付き部に確実に位置決めするこ
とができ、これによって２巻き目以降の鋼帯を段付きの
ない状態で巻き取ることができるとしている。

【０００９】（２）図３は、特開平７−９０２９号公報
に提案された空洞部付きゴムスリーブの側面図である。
ゴムスリーブ７の空洞部１５へ鋼帯の先端を合わせる位
置制御によって、鋼帯先端を沈み込ませて（段付き部と
同効果）エンドマーク発生を防止しようというものであ
る。

【００１０】（３）特開平２−２６３５１５号公報に
は、段付スリーブの段付部をセンサで検出して所定位置
に停止させたあと、トラッキングされた鋼帯の先端を停
止中の段付部に当接して巻取りを開始する提案がされて
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
（１）〜（３）の方法においても、次のような問題があ
る。前記（１）の特開平６−７８３９号公報に提案され
ている方法の問題点は、つぎの３点である。

【００１２】先端タッチセンサの検出精度の問題であ
る。即ち、高精度に先端タッチを検出しようとすればタ
ッチセンサの感知面を極力小さくしたいのであるが、小
さくしすぎると鋼帯先端の微小変形等、条件によっては
タッチを確実に検出できないため、信頼性確保のために
は自ずと大きめの面積が必要になる。同公報にはその値
をφ１０ｍｍ以内と記してあるが±５ｍｍ程度の誤差は
発生しうることになるし、同公報の実施例でもφ５ｍｍ
とあるため±２．５ｍｍの誤差が発生しうることにな
る。

【００１３】停止中のマンドレルがタッチ検出にて起
動する際のタイミングずれによる誤差（±数１０ｍｓｅ
ｃの差として±数ｍｍ）。

【００１４】マンドレル起動直後から鋼帯先端がスリ
ップしないように巻締まるまでの間（少なくとも１巻き
完了までの間）に、マンドレル周速と鋼帯移動速度の揃
速制御誤差によって生ずる誤差（通常最大ライン速度の
±０．１％差として±数１０ｍｍ）。即ち、位置決め制
御の評価をマンドレル起動時点におけば±数ｍｍに収ま
るかも知れないが、巻締まり時点まで広げると、トータ
ルとしては±数１０ｍｍの誤差を生じうる。

【００１５】なお、段付きスリーブに於いてエンドマー
クを防止するために要求される、鋼帯先端と段付き部と
の位置合わせ精度は、１５ｍｍ以内（一部では１０ｍｍ
以内とも言われる）と言われており、上記（１）の方法
では不十分である。

【００１６】前記（２）の特開平７−９０２９号公報に
提案された方法に於いても、高精度位置決めが必須条件
であるが、位置決めの制御方法がトラッキングのみであ
って、鋼帯の先端をタッチセンサで検知する上記（１）
の方法より位置決め精度的に優れているとは言えない。
また、鋼帯板厚等の条件に合わせて空洞部周辺寸法を変
更しなくてはならず、高価な特殊ゴムスリーブを相当数
準備するのは経済的にも現実的でない。

【００１７】前記（３）の特開平２−２６３５１５号公
報に提案の方法に於いては、前述の（２）の方法とほぼ
同じ位置決め制御方法であり、同様に（１）の方法に対
して少くとも位置決め精度的には優れているとは言えな
い。

【００１８】上述の（１）〜（３）の方法に共通して言
える問題点は、次の通りである。

【００１９】（Ａ）鋼帯先端と位置合わせすべき、スリ
ーブ上の段付部または空洞部の位置を前もってある位置
に待機（マンドレルは停止）させておき、鋼帯先端が段
付き部等に到着したと判定した瞬間にマンドレルを起動
させ、スリーブ周速と鋼帯速度をマッチさせるだけの方
法を取っているため、マンドレル起動時の揃速制御誤差
および制御タイミング誤差が発生する（±１０ｍｍ前
後）。

【００２０】（Ｂ）マンドレル起動後は“スリーブ周速
と鋼帯速度が合っているはず”という考え方で、特に位
置修正制御等は行っていない。確かに、巻取り開始後は
ベルトラッパ（図４の符号１０）で拘束されるという考
え方もあるが、実際は拘束力はそれ程強いものではな
く、スリーブ周速と鋼帯速度にバラツキがあれば、特に
半巻きから１巻目あたりまでは位置ずれが発生し得る
（±数１０ｍｍもありうる）。

【００２１】本発明は、係る従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、段付きスリーブまたは空洞部等の
鋼帯先端の段差調整部を外装したマンドレルにおいて、
鋼帯先端とスリーブの段差調整部との位置合わせを高精
度（概ね１０ｍｍ以内）に行って鋼帯のエンドマーク発
生を防止する鋼帯の巻き取り方法およびその装置を提供
することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、段付き部また
は空洞部等の鋼帯先端の段差調整部付きスリーブを外装
したマンドレルでの鋼帯の巻き取り方法に係わるもので
あり、次の手順で行うことを骨子とする。

【００２３】進行中の鋼帯先端位置および移動速度、
並びに回転中の前記段差調整部位置を検出する。

【００２４】その進行中の鋼帯先端位置に回転中の段
差調整部の位置が合うようにマンドレルの回転角度およ
び速度を制御する。

【００２５】巻取り開始直前に、再度鋼帯の先端位置
を検出する。

【００２６】前記の鋼帯先端位置の検出値で鋼帯先
端のトラッキング位置を補正する。

【００２７】鋼帯先端のトラッキング位置と段差調整
部位置との位置偏差を無くするように修正制御する。

【００２８】さらに、巻付け開始より略３ターンは、
鋼帯先端のトラッキング位置と段差調整部位置との位置
偏差を無くする修正制御を継続して行う。

【００２９】また、本発明は、段付き部または空洞部付
き等の鋼帯先端の段差調整部付きスリーブを外装したマ
ンドレルを有する鋼帯の巻き取り装置に係わるものであ
り、次の機能実現手段を具備することを特徴とする。

【００３０】進行中の鋼帯先端位置を検出する鋼帯先
端位置検出手段。

【００３１】鋼帯先端の移動速度を検出する移動速度
検出手段。

【００３２】マンドレルに外装された前記段差調整部
の角度および周速を検出する位置検出手段。

【００３３】進行中の鋼帯先端位置に回転中の段差調
整部の位置が合うようにマンドレルの回転角度および速
度を制御する揃速制御手段。

【００３４】鋼帯先端位置と段差調整部位置との位置
偏差を検出する位置偏差検出手段。

【００３５】前記で検出した位置偏差を無くするよ
うに、段差調整部の位置を補正する位置偏差補正制御手
段。

【００３６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明方法を実施した鋼
帯の巻き取り装置の側面図およびブロック図である。図
１に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。

【００３７】まず、進行中の鋼帯先端位置検出手段Ｃ１
としては、例えば、光学式の第一先端検出器Ｓ２とメジ
ャーリングロール２を組み合わせて使用する。通常はラ
イン内駆動モータの軸に取り付けたパルスジェネレータ
の信号を処理することによって位置検出を行うのが一般
的であるが、スリップの問題があり、また最近の技術で
は非接触測長計等もあるが精度に限界があり、本発明で
は鋼帯先端位置の高精度検出（数ｍｍ以内）が必至であ
るため、敢えてメジャーリングロール方式等の高精度の
ものを使用することが望ましい。更に、移動速度検出手
段Ｃ２として、その位置検出値を時間で微分して鋼帯先
端の移動速度を演算して用いる。

【００３８】このようにして検出された進行中の鋼帯先
端位置は、位置偏差検出手段Ｃ３において、例えば巻取
り装置に装備された角度検出器と段付き部検出器からな
る段付き部位置検出手段Ｃ４で検出された、マンドレル
に外装されたスリーブの段付き部位置と比較されて、そ
の偏差が出力される。次いで、揃速制御手段Ｃ５におい
て、進行中の鋼帯先端位置と段付き部位置との間に位置
差があれば、その差を無くすべく段付き部の周速即ちマ
ンドレルの回転速度を調整し（以下、位置偏差修正制御
と言う）、位置差が無くなれば、進行中の鋼帯移動速度
を主とし、段付き部の周速即ちマンドレルの回転速度を
従として、揃速制御を行う。

【００３９】次に、鋼帯先端が巻取り開始点直前に進行
してきた時、位置偏差検出手段により位置差を求め、位
置偏差補正手段により、上述の位置偏差修正制御の補正
を行う。この位置偏差補正手段としては、例えば鋼帯先
端を光学式の第二先端検出器Ｓ３で検出し、前記位置偏
差（鋼帯先端と段付き部との）を求め、段付き部位置補
正情報設定器Ｃ６の設定値に基づき上述の位置偏差修正
制御に対して鋼帯先端トラッキング位置の補正を掛けて
やる。

【００４０】またこの時、第一先端検出器Ｓ２から第二
先端検出器Ｓ３の間のトラッキング先端位置演算値の正
確さのチェックおよび見直しを行うことが望ましい。

【００４１】ちなみに、第一先端検出器Ｓ２と第二先端
検出器Ｓ３の間の距離は、進行中の鋼帯先端位置とスリ
ーブの段付き部位置との位置差がマンドレル角度にして
３６０度の場合でも十分追い込み可能な距離とする。

【００４２】このように位置補正された状態で鋼帯先端
が段付き部に合致するため、１０ｍｍ以内程度の位置誤
差で十分収まる。その理由は、鋼帯先端位置の検出精度
は前述のように数ｍｍ以内で、段付き部の位置検出精度
も、０．１度の分解能を持った角度検出器であれば数ｍ
ｍ程度の位置検出精度に十分収まり、かつマンドレルが
一時停止しないため、起動タイミングのずれも発生しな
いからである。

【００４３】更に、このように巻取りを開始した状態か
ら略３ターン程は鋼帯先端と段付き部とのトラッキング
位置偏差修正制御を継続する。実際には、ほぼ１ターン
完了時点で鋼帯先端が段付き部からスリップしない状況
になると思われるが、確度を増すため略３ターンを継続
範囲とすることが望ましい。

【００４４】最終的な位置合わせ精度としては、前述の
ように、鋼帯先端の位置補正を第二先端検出器Ｓ３の位
置で行っており、鋼帯先端トラッキング位置演算値の正
確さを増す見直し補正もし、さらに巻き取り開始後も鋼
帯先端と段付き部とのトラッキング位置偏差の修正制御
を継続して行っているため、１０ｍｍ以内に収まる。

【００４５】なお、ここでは段付きスリーブを用いた例
で説明を進めたが、前述の図３に示すような空洞部１５
付き特殊スリーブに用いても、本発明は同様な効果を発
揮することはいうまでもない。

【００４６】

【実施例】図１は、本発明方法を、実施した鋼帯巻き取
り装置の側面図およびブロック図であり、図４の従来例
と同一部材については同一符号を用いている。

【００４７】更に、図２は、本発明に用いる段付き部検
出センサの取付状態を示し、（ａ）は段付き部検出穴の
加工状態を、また（ｂ）は段付き部検出センサの取付状
態を示す。

【００４８】図１および図２において、Ｓ２は進行中の
鋼帯１の第一先端検出器であり、この第一先端検出器Ｓ
２が先端を検出した時点からメジャーリングロール２
が、先端位置に比例したパルス信号（パルスジェネレー
タＳ１による）を鋼帯先端位置検出器Ｃ１に出力し、先
端位置がトラッキングされる。この時同時に、既に回転
中のマンドレル６に外装された段付きスリーブ７の段付
き部位置は、段付き部検出穴８を段付き部検出センサＳ
４で検出され、段付き部位置検出器Ｃ４でトラッキング
されている。この鋼帯先端位置と段付きスリーブ７の段
付き部位置のトラッキング値は、位置偏差検出器Ｃ３で
つき合わせされて位置偏差が検出される。

【００４９】一方、鋼帯先端位置のトラッキング値は鋼
帯移動速度検出器Ｃ２に入力され、時間で微分して鋼帯
移動速度を得る。その鋼帯移動速度値は揃速制御装置Ｃ
５を通して、さらにモータ制御装置Ｃ７を経由して段付
きスリーブ７の周速指令とする。この制御構成では、揃
速制御装置Ｃ５に位置偏差検出器Ｃ３より位置偏差が入
力されるが、その位置偏差がゼロ、即ち双方の位置が合
致している場合は、鋼帯移動速度と段付きスリーブの周
速が揃うように、またその位置偏差がある値を持つ時に
はその偏差をゼロにするように、揃速制御装置Ｃ５で段
付きスリーブ７の周速即ちマンドレルの回転速度を制御
する。

【００５０】こうして、鋼帯巻取り開始前の初期段階の
偏差修正制御（以下、初期偏差修正制御という）が行わ
れるが、この初期偏差修正制御に於ける目的は、進行中
の鋼帯先端位置と段付きスリーブの段付き部位置とがほ
ぼ合致するように制御すること、すなわち次に示す、巻
取り開始直前に於ける巻取り直前偏差修正制御において
確度の高い修正制御を行うまでの前準備的制御を行うこ
とである。

【００５１】なお、Ｃ６で示した段付き部位置補正情報
設定器は、段付き部位置を検出する際に必要なマンドレ
ル径、スリーブ径および鋼帯厚み等の情報を設定する機
能を持つ。

【００５２】次に、進行中の鋼帯先端が段付きスリーブ
直近まで移動して第二先端検出器Ｓ３が先端を検出した
時、鋼帯先端位置検出器Ｃ１のトラッキング値は、第二
先端検出器Ｓ３の物理的位置で補正され、正確な位置情
報を得る。更に、第一先端検出器Ｓ２と第二先端位置検
出器Ｓ３の間の距離と、鋼帯先端位置検出器Ｃ１のトラ
ッキング値とを比較し、トラッキング演算値の正確さを
チェックして演算式の補正を行う。

【００５３】一方、段付き部位置検出器Ｃ４でトラッキ
ングされている段付き部位置は、約１ｍｍ幅の段付き部
検出穴８の検出タイミングで得られた確度の高いトラッ
キング値であるが、本実施例の他に段付き部検出センサ
Ｓ４を複数用いて、例えば９０゜回転する毎に１ケのセ
ンサが穴を検出するようにすれば、段付き部位置検出器
Ｃ４に於いてもトラッキング演算値のチェックおよび演
算式の補正ができ、確度を向上させることができる。

【００５４】このように補正をして確度を増した鋼帯先
端のトラッキング位置と、段付き部位置との位置偏差を
位置偏差検出器Ｃ３で検出し、上述の初期偏差修正制御
と同様の制御を行う。ただし、この時点の制御は、初期
偏差修正制御で残った偏差をさらに修正する制御であ
り、あえて巻取り直前偏差修正制御と呼ぶ。この巻取り
直前偏差修正制御に於いては、悪くても１０ｍｍ以内の
精度で位置合わせができなくてはならない。ただし、最
終的に問題となるのは、あくまでも巻取り完了時点の双
方の位置偏差であり、その最終時点でほぼ１０ｍｍ以内
の精度に収まっている必要がある。

【００５５】そこで、上述の巻取り完了時点に於ける要
求精度を確保するために、本実施例では、３ターンまで
鋼帯先端のトラッキング位置と段付き部位置との位置偏
差修正制御を行った。

【００５６】この実施例に於いては、先端検出器Ｓ２お
よびＳ３ならびに段付き部検出センサＳ４等は光学式を
用い、動作時間は１ｍｓｅｃ程度で、各機器は高速シー
ケンサであり、トラッキング精度は非常に良好である。
巻取り直前偏差修正制御における鋼帯先端位置検出精度
は２ｍｍ以内、段付き部位置検出精度は５ｍｍ以内で、
偏差は１０ｍｍ以内に収まることが確認できた。さら
に、最終巻取り完了時点においても、ほぼ１０ｍｍ以内
に収まっていることを確認した。

【００５７】下記の表１は、従来技術と本発明との位置
合わせ精度の比較表であり、本発明の実績と、従来技術
の推定精度とを示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】また、前記図１に示す鋼帯の巻き取り装置
を薄鋼板の精製ラインに設置し、板厚１．６ｍｍ×板巾
９１４ｍｍならびに板厚２．０ｍｍ×板巾９１４ｍｍの
２種の低炭素鋼鋼帯約２０コイル（約１０トン）の巻き
取りに適用した。その結果、従来の方法（段ボール投
入、段付スリーブ）でのエンドマーク発生量が、約２０
０コイルの平均が５０ｍであったものが、平均６ｍ以下
に収まることを確認した。

【００６０】

【発明の効果】上述のように、本発明の鋼帯の巻き取り
方法およびその装置によれば、段付き部または空洞部付
き等の鋼帯先端の段差調整部付きスリーブを用いてマン
ドレルに鋼帯の巻取りを行うにあたり、鋼帯先端とスリ
ーブの段差調整部との位置合わせを高精度（概ね１０ｍ
ｍ以内）に行って、鋼帯のエンドマーク発生を防止する
ことが可能となる。更に、このエンドマーク発生が大幅
に減少することにより、製品の歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を、実施した鋼帯巻き取り装置の側
面図およびブロック図である。

【図２】本発明に用いる段付き部検出センサの取付状態
を示す、段付きスリーブの側面図および正面図である。

【図３】空洞部付き特殊スリーブ例の側面図である。

【図４】鋼帯巻取り装置の従来例を示す側面図である。

【図５】エンドマークの発生の説明図である。

【符号の説明】

１ 鋼帯 ２ メジャーリングロール ３ ピンチロール ４ デフレクタロール ５ スレッディングテーブル ６ マンドレル ７ 段付きスリーブ ８ 段付き部検出穴 ９ ラッパーロール １０ ベルトラッパ １１ モータ １５ 空洞 １６ 先端タッチセンサ １７ タッチロール １８ 先端タッチ検出器 １９、２０ 回線 Ｓ１、Ｓ５ パルスジェネレータ Ｓ２ 第一先端検出器 Ｓ３ 第二先端検出器 Ｓ４ 段付き部検出センサ Ｃ１ 鋼帯先端位置検出器 Ｃ２ 鋼帯移動速度検出器 Ｃ３ 位置偏差検出器 Ｃ４ 段付き部位置検出器 Ｃ５ 揃速制御装置 Ｃ６ 段付き部位置補正情報設定器 Ｃ７ モータ制御装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼帯先端の段差調整部付きスリーブを外装
   したマンドレルでの鋼帯の巻き取り方法において、進行
   中の鋼帯先端位置および移動速度、並びに回転中の段差
   調整部位置を検出し、その進行中の鋼帯先端位置に回転
   中の段差調整部位置が合うようにマンドレルの回転角度
   および速度を制御し、巻取り開始直前に再度鋼帯先端位
   置を検出し、鋼帯先端位置と段差調整部位置との位置偏
   差を無くするように修正制御し、さらに巻付け開始後も
   鋼帯先端のトラッキング位置と段差調整部位置との位置
   偏差の修正制御を継続して行うことを特徴とする鋼帯の
   巻き取り方法。
2. 【請求項２】鋼帯先端の段差調整部付きスリーブを外装
   したマンドレルを有する鋼帯の巻き取り装置において、
   鋼帯先端位置検出手段と、鋼帯の移動速度検出手段と、
   段差調整部位置検出手段と、進行中の鋼帯の先端位置に
   回転中の段差調整部位置が合うようにマンドレルの回転
   角度および速度を制御する揃速制御手段と、鋼帯の先端
   位置と段差調整部位置との位置偏差を検出する位置偏差
   検出手段と、前記位置偏差を無くするように段差調整部
   の位置を補正する位置偏差補正手段とを具備することを
   特徴とする鋼帯の巻き取り装置。