JP3459957B2 - ラッパーロール制御方法およびラッパーロール制御装置 - 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、ラッパロール制御
方法およびラッパロール制御装置に関する。さらに詳し
くは、ホットストリップをマンドレルに巻取る際の重ね
疵の発生を防止するためにラッパーロールをコイル表面
から退避させるタイミングを適切に設定・調整するため
のラッパロール制御方法およびラッパロール制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ホットストリップミルにより
熱間圧延されたホットストリップを巻取ってコイルに形
成するダウンコイラにおいては、マンドレルの周囲に配
設されるラッパーロールによりホットストリップを所定
の押付け力にてマンドレルに押し付けるようにして、ス
トリップの巻取を補助するようにされている。

【０００３】しかるに、ホットストリップを巻取ってコ
イルを形成する際には、図１に概略的に示すようにスト
リップの１巻目と２巻目（あるいはｎ巻目と（ｎ＋１）
巻目）との境界に板厚に相当する段差が生じ、この個所
においてもストリップをラッパロールにより押し付けた
まま巻取りを継続すると、前記段差によりストリップ表
面にいわゆる重ね疵が生じてしまう。そのため、ラッパ
ロールとコイルとの接触位置を段差が通過するときにそ
の段差を回避するようラッパロールをマンドレルの径方
向に退避させ、段差回避後再びラッパロールによりスト
リップを押し付けるよう制御する巻取制御方法が行われ
ている（特公昭６２−５５４４８号公報、特公平１−２
８６５０号公報および特公平５−２４０８号公報等参
照）。

【０００４】ところが、従来、このようにラッパーロー
ルを退避させるタイミングの設定は、各種鋼板の板厚値
および巻取の際のマンドレルの各回転速度値に対応して
最適なタイミングを個別に決定し、決定されたタイミン
グデータをテーブルデータまたはマップデータとしてメ
モリに記憶させてラッパーロールを制御するようにして
いるので、タイミングの設定に長期にわたる複雑な調整
作業を必要としかつタイミングデータを記憶させておく
ためのメモリを必要とするとともに、一旦設定されたタ
イミングを再調整する際にも多数のデータの書き換えが
必要となるなど、タイミングの設定・調整が簡易かつ効
率的に行えないという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、コイルの帯鋼材
先端部分に形成される段差に起因する重ね疵の発生を軽
減するため、ラッパーロールをコイル表面から退避させ
るタイミングを容易に設定・調整することができるラッ
パロール制御方法および制御装置を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のラッパーロール
制御方法は、帯鋼板をラッパーロールによりマンドレル
に押し付けつつ巻取ってコイルに形成する巻取機の巻取
工程初期におけるラッパーロール制御方法であって、前
記コイルの帯鋼板先端部分に形成される段差を回避させ
るようラッパーロールをコイル表面から退避させるタイ
ミングを、ラッパーロールのコイル表面からの退避を開
始するときの帯鋼板の巻取長さ（Ｙｅ）と帯鋼板の板厚
および巻取速度との関係を表した下記関数により決定す
ることを特徴とするラッパーロール制御方法。Ｙｅ＝Ａ−（ａｔ＋ｂ）Ｖ ここに、 Ａ：前記段差がラッパーロール直近位置に到達するとき
の帯鋼板の巻取長さ ｔ：帯鋼板の板厚 Ｖ：帯鋼板の巻取速度 ａ，ｂ：ラッパーロールの位置制御動特性に基づいて設
定される係数

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】 本発明のラッパーロール制御方法におい
ては、前記段差がラッパーロール直近位置を通過した後
における押付け力制御を開始するタイミングを、帯鋼板
の板厚および巻取速度に基づいて決定するのが好まし
い。

【００１１】 また、本発明のラッパーロール制御方法
においては、前記タイミングが、ラッパーロールが前記
所定距離の位置まで移動されるときの帯鋼板の巻取長さ
と帯鋼板の板厚および巻取速度との関係を表す関数によ
り決定されるのが好ましい。その場合、ラッパーロール
が前記所定距離の位置まで移動されるときの帯鋼板の巻
取長さＹｒと帯鋼板の板厚および巻取速度との関係が、
下記式により表されるのがさらに好ましい。

【００１２】Ｙｒ＝Ａ＋（ｃｔ＋ｄ）Ｖ

【００１３】ここに、 Ａ：前記段差がラッパーロール直近位置に到達するとき
の帯鋼板の巻取長さ ｔ：帯鋼板の板厚 Ｖ：帯鋼板の巻取速度

【００１４】 一方、本発明のラッパーロール制御装置
は、帯鋼板をラッパーロールによりマンドレルに押し付
けつつ巻取ってコイルに形成する巻取機のラッパーロー
ル制御装置であって、帯鋼板の巻取を補助するためにラ
ッパーロールにより所定の押付け力にて帯鋼板をマンド
レルに押し付けるよう制御する押付け力制御手段と、ラ
ッパーロールの位置を制御する位置制御手段と、前記コ
イルの帯鋼板先端部分に形成される段差を回避させるよ
うラッパーロールを位置制御手段の制御によりコイル表
面から退避させるタイミングを決定する退避タイミング
決定手段と、前記段差がラッパーロール直近位置を通過
した後、位置制御手段による制御から押付け力制御手段
による制御に復帰するタイミングを決定する復帰タイミ
ング決定手段と、マンドレルに実際に巻取られた帯鋼板
の巻取長さを検知する実巻取長検知手段とを備え、前記
退避タイミング決定手段および復帰タイミング決定手段
が、実巻取長演算手段により検知される帯鋼板の巻取長
さを参照して前記各タイミングを決定するようされてな
ることを特徴とする。

【００１５】

【００１６】 本発明のラッパーロール制御装置におい
ては、退避タイミング決定手段が、実巻取長検知手段に
より検知される帯鋼板の巻取長さＹと下記式により算出
される帯鋼板の巻取長さＹｅとを比較して前記タイミン
グを決定するのが好ましい。

【００１７】Ｙｅ＝Ａ−（ａｔ＋ｂ）Ｖ

【００１８】ここに、 Ａ：前記段差がラッパーロール直近位置を通過するとき
の帯鋼板の巻取長さ ｔ：帯鋼板の板厚 Ｖ：帯鋼板の巻取速度 ａ，ｂ：ラッパーロールの位置制御動特性に基づいて設
定される係数

【００１９】 また、本発明のラッパーロール制御装置
においては、復帰タイミング決定手段が、実巻取長検知
手段により検知される帯鋼板の巻取長さＹと下記式によ
り算出される帯鋼板の巻取長さＹｒとを比較して前記タ
イミングを決定するのが好ましい。

【００２０】Ｙｒ＝Ａ＋（ｃｔ＋ｄ）Ｖ

【００２１】ここに、 Ａ：前記段差がラッパーロール直近を通過するときの帯
鋼板の巻取長さ ｔ：帯鋼板の板厚 Ｖ：帯鋼板の巻取速度 ｃ，ｄ：ラッパーロールの位置制御動特性に基づいて設
定される係数

【００２２】

【作用】本発明は前記の如く構成されているので、帯鋼
板の板厚および巻取速度を指定するだけで、簡単な演算
により全ての板厚値および巻取速度値に対してラッパー
ロールをコイル表面から退避させるタイミングを決定す
ることが可能となる。また、前記関数の係数を調整する
だけで、全ての板厚値および巻取速度値に対するタイミ
ングを適切に再調整することも可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。

【００２４】図１に、本発明の一実施形態に係るラッパ
ロール制御方法が適用されるダウンコイラの概略構成を
示し、このダウンコイラＡは、ホットストリップミル
（不図示である）により熱間圧延され、１組のピンチロ
ール１０２、１０３により取り込まれるホットストリッ
プ（以下、単にストリップという）Ｓを、マンドレル１
００により巻取ってコイルＣに形成するための巻取装置
とされる。このダウンコイラＡにおいては、マンドレル
１００へのストリップＳの巻付けを補助するようマンド
レル１００の周囲に複数（本実施形態では３個であり、
図１では１つのみを示している）のラッパーロール１０
１が配設され、マンドレル１００およびピンチロール１
０２、１０３の回転を制御するとともに、ラッパーロー
ル１０１を制御する制御機構Ｂが設けられるものとされ
る。

【００２５】ストリップＳは、ピンチロール１０２、１
０３により挟まれ、その回転に応じた長さだけ送られ
て、マンドレル１００に巻取られるものとされる。つま
り、マンドレル１００に実際に巻取られたストリップＳ
の巻取長さ（以下、実巻取長という）Ｙと、巻始めから
のピンチロール１０２、１０３によるストリップＳの送
り長さの積算値とは同一となるものとされる。

【００２６】ラッパーロール１０１は、軸１０４を中心
として旋回するフレーム１０５に回転自在に装着されて
おり、このフレーム１０５がロッド１０６を介して油圧
シリンダ１０７により駆動されることにより、マンドレ
ル１００の径方向に駆動されるものとされる。

【００２７】制御機構Ｂは、マンドレル１００およびピ
ンチロール１０２、１０３の回転を制御するための制御
部を備える（この部分に関しては図示・説明を省略す
る）とともに、コイルＣのストリップＳ先端部分に形成
される段差Ｇでラッパーロール１０１の押し付けにより
コイルＣに重ね疵が発生するのを防止するために、段差
Ｇを回避しつつストリップＳの巻取を補助するよう各ラ
ッパーロール１０１を制御する機能を有している。

【００２８】すなわち、制御機構Ｂは、マンドレル１０
０によるストリップＳの巻取を補助するためにストリッ
プＳを所定の押付け力にてコイルＣ（もしくはマンドレ
ル１００）に押し付けるよう各ラッパーロール１０１を
制御する押付け力制御部（押付け力制御手段）１０と、
各ラッパーロール１０１のマンドレル１００径方向にお
ける位置を制御する位置制御部（位置制御手段）２０
と、実巻取長を検知する実巻取長検知部（巻取長さ検知
手段）３０と、段差Ｇが各ラッパーロール１０１とコイ
ルＣ表面との接触位置Ｐ（図２参照）、すなわちラッパ
ーロール１０１直近位置を通過するときに段差Ｇを回避
するようラッパーロール１０１を位置制御部２０の制御
によりコイルＣ表面から所定距離退避させるタイミング
を決定する退避タイミング決定部（退避タイミング決定
手段）４０と、段差Ｇ回避後に押付け力制御部１０によ
る各ラッパーロール１０１の制御に復帰するタイミング
を決定する復帰タイミング決定部（復帰タイミング決定
手段）５０とを備えてなるものとされる。

【００２９】押付け力制御部１０は、各ラッパーロール
１０１によるストリップＳの押付け力を指令する押付け
力指令信号を油圧シリンダ１０７の図示しない駆動制御
装置に出力することによって、油圧シリンダ１０７によ
り駆動される各ラッパーロール１０１の押付け力を制御
するものとされる。

【００３０】位置制御部２０は、各ラッパーロール１０
１のマンドレル１００径方向における位置を指令する位
置指令信号を油圧シリンダ１０７の前記駆動制御装置に
出力することによって、油圧シリンダ１０７により駆動
される各ラッパーロール１０１の位置を制御するものと
される。

【００３１】実巻取長検知部３０は、ピンチロール１０
２、１０３により取り込まれたストリップＳ先端の、マ
ンドレル１００とピンチロール１０２、１０３との間に
設けられる先端検出位置Ｐ₀の通過を検出する先端検出
センサ３１と、ピンチロール１０２、１０３によるスト
リップＳの送り長さを計測する送り長さ計測部３２と、
先端検出センサ３１および送り長さ計測部３２からの信
号に基づいて実巻取長Ｙを演算する実巻取長演算部３３
とから構成される。

【００３２】先端検出センサ３１は、レーザービームを
発光する発光部３１ａと、発光部３１ａからのレーザー
ビームを受光する受光部３１ｂとを備えてなるものとさ
れ、発光部３１ａからのレーザービームが受光部３１ｂ
で受光されなくなったときにストリップＳの先端が先端
検出位置Ｐ₀を通過したものとして、先端検出信号を実
巻取長演算部３３に出力する。

【００３３】送り長さ計測部３２は、一方のピンチロー
ル１０２が所定角度回転する毎にパルスを発生するパル
スジェネレータからなり、このパルス信号を実巻取長演
算部３３に出力する。

【００３４】実巻取長演算部３３は、先端検出センサ３
１からの先端検出信号が入力された時点から送り長さ計
測部３２から入力されるパルス信号をカウントし、先端
検出位置Ｐ₀からのストリップＳの送り長さＹｐを演算
し、この送り長さＹｐを用いて実巻取長Ｙを演算する。
すなわち、送り長さＹｐから、先端検出位置Ｐ₀からス
トリップＳの巻始めの位置Ｐ₁（図２参照、ラッパーロ
ール＃１とコイルＣとの接触位置と一致する）までの距
離Ｘを差し引くことにより実巻取長Ｙを算出する。

【００３５】退避タイミング決定部４０は、図２に示す
ように、各ラッパーロール１０１（以下、各ラッパーロ
ールを符号＃１，＃２，＃３で表す）が押付け力制御部
１０の制御によりストリップＳの巻取を補助していると
きに、段差Ｇを回避するよう位置制御部２０の制御によ
り各ラッパーロール＃１，＃２，＃３をコイルＣ表面か
ら板厚ｔに応じた所定距離退避させるタイミングを下記
式（１）により決定するものとされる。

【００３６】 Ｙｅ＝Ｌ_ptN（ｎ）−（ａ×ｔ＋ｂ）×Ｖ （１）

【００３７】ここで、Ｙｅは、各ラッパーロール＃１，
＃２，＃３のコイルＣ表面からの退避を開始するとき
の、ストリップＳの巻始めの位置Ｐ₁からの巻取長さ
（以下、退避開始巻取長という）を示す。また、Ｖはス
トリップＳの巻取速度を示し、Ｌ _ptN（ｎ）は、Ｎ＝＃
１，＃２，＃３の各ラッパーロール１０１とコイルＣと
の接触位置Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃を段差Ｇが通過するときの、
ｎラップ目における巻取長さ（特許請求の範囲における
巻取長さＡに相当する）を示す。また、ａおよびｂは、
後で説明するように、シミュレーションおよび実験結果
により求められる各ラッパーロール＃１，＃２，＃３の
位置制御動特性に基づいて設定される係数である。

【００３８】このとき、図２から明らかなように、 Ｌ_pt1（１）＝Ｘ Ｌ_pt2（１）＝Ｘ＋（Ｄｍ＋ｔ）×θ₁／π Ｌ_pt3（１）＝Ｘ＋（Ｄｍ＋ｔ）×（θ₁＋θ₂）／π と表せる。

【００３９】ここで、Ｄｍ：マンドレル１００の直径、
θ₁：円弧（Ｐ₁−Ｐ₂）に対応する内角、θ₂：円弧（Ｐ
₂−Ｐ₃）に対応する内角をそれぞれ示す。

【００４０】したがって、２ラップ以降については、 Ｌ_pt1（ｎ）＝Ｘ＋Σπ（Ｄｍ＋ｔ（２ｎ−３）） Ｌ_pt2（ｎ）＝Ｘ＋（Ｄｍ＋ｔ（２ｎ−１））×θ₁／π
＋Σπ（Ｄｍ＋ｔ（２ｎ−３）） Ｌ_pt3（ｎ）＝Ｘ＋（Ｄｍ＋ｔ（２ｎ−１））×（θ₁＋
θ₂）／π＋Σπ（Ｄｍ＋ｔ（２ｎ−３）） Ｌ_pt3（ｎ）＝Ｘ＋（Ｄｍ＋ｔ）×（θ₁＋θ₂）／π と表すことができる。

【００４１】ここで、Σπ（Ｄｍ＋ｔ（２ｎ−３））
は、２ラップ目からｎラップ目までの巻取長さの総和を
示す。

【００４２】前記式（１）は、段差Ｇが各接触位置
Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃を通過するよりも時間Ｔｅ＝ａ×ｔ＋ｂ
（秒）早い時点に各ラッパーロール＃１，＃２，＃３の
退避を開始することを示している。このように、段差Ｇ
を回避するよう各ラッパーロール＃１，＃２，＃３を退
避させるタイミングをストリップＳの板厚ｔおよび巻取
速度Ｖに関する関数により決定するものとしたのは、発
明者等が行った綿密な調査の結果得られた知見に依って
いる。

【００４３】すなわち、発明者等は、各種板厚ｔのスト
リップＳに対して段差Ｇを回避するよう各ラッパーロー
ル＃１，＃２，＃３を退避させるのに要する時間Ｔｅを
シミュレーションにより演算することによって、板厚ｔ
と時間Ｔｅとがどのような関係にあるかを調査した。そ
の結果、時間Ｔｅを板厚ｔに関する関数で表せることが
判明したので、前記タイミングを板厚ｔおよび巻取速度
Ｖに関する関数により決定するものとした。

【００４４】本実施形態では、ピンチロール１０２，１
０３によるストリップＳの送り長さを計測して段差Ｇの
位置を検知するものとしているので、前記式（１）のよ
うなストリップＳの板厚ｔおよび巻取速度Ｖに関する関
数により退避開始巻取長Ｙｅを決定し、実巻取長演算部
３３により演算される実巻取長Ｙが退避開始巻取長Ｙｅ
と一致したときに各ラッパーロール＃１，＃２，＃３の
退避を開始するものとしている。これにより、板厚ｔ
と、この板厚ｔに応じて通常設定が変更される巻取速度
Ｖとを指定するだけで退避タイミングＴｅが設定される
ので、全ての板厚ｔおよび巻取速度Ｖに対して前記式
（１）の関数により退避タイミングＴｅ決定することが
可能となる。

【００４５】押付け力制御に復帰するタイミングを決定
する復帰タイミング決定部５０は、段差Ｇが各位置
Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃を通過した後に押付け力制御部１０によ
る制御に復帰する復帰タイミングＴｒを下記式（２）に
より決定するものとされる。

【００４６】 Ｙｒ＝Ｌ_ptN（ｎ）＋（ｃ×ｔ＋ｄ）×Ｖ （２）

【００４７】ここで、Ｙｒは、押付け力制御部１０によ
る制御に復帰するときの、ストリップＳの巻始めの位置
Ｐ₁からの巻取長さ（以下、復帰巻取長という）を示
す。なお、Ｌ_ptN（ｎ）は、前記式（１）におけると同
一のものとされる。また、係数ｃ，ｄは、前記係数ａ，
ｂと同様に各ラッパーロール＃１，＃２，＃３の位置制
御動特性に基づいて設定される。

【００４８】式（２）においても、段差Ｇが各位置
Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃を通過した時点から時間Ｔｒ＝ｃ×ｔ＋
ｄ（秒）経過後に押付け力制御部１０による制御に復帰
することが示されており、このように段差Ｇ回避後、押
付け力制御部１０による制御に復帰するタイミングＴｒ
を板厚ｔおよび巻取速度Ｖに関する関数により決定する
ものとしたのも発明者等の行った綿密な調査によるもの
である。すなわち、段差回避中に各ラッパーロール＃
１，＃２，＃３を押付け力制御部１０の制御を開始する
ための所定位置（例えば、コイルＣ表面から１ｍｍの位
置）まで移動させるのに要する時間ＴｒがストリップＳ
の板厚ｔおよび巻取速度Ｖに関する関数により表せるこ
とがシミュレーションにより判明したからである。

【００４９】本実施形態では、ピンチロール１０２，１
０３によるストリップＳの送り長さを計測して段差Ｇの
位置を検知するものとしているので、前記式（２）のよ
うなストリップＳの板厚ｔおよび巻取速度Ｖに関する関
数により復帰巻取長Ｙｒを決定し、実巻取長演算部３３
により演算される実巻取長Ｙが復帰巻取長Ｙｒと一致し
たときに押付け力制御部１０による制御を開始するもの
としている。これにより、板厚ｔと、この板厚ｔに応じ
て通常設定が変更される巻取速度Ｖとを指定することに
より、全ての板厚値ｔおよび巻取速度Ｖに対応する復帰
タイミングＴｒを決定することが可能となる。

【００５０】しかして、かかる構成を有するラッパーロ
ール制御装置においては、図３に示すように、実巻取長
検知部３０により検知されるストリップＳの先端位置が
前記式（１）で表される位置に達した時刻ｓ₁、すなわ
ちＹ＝Ｙｅとなった時点に、位置制御部２０から油圧シ
リンダ１０７に、ラッパーロール＃１，＃２，＃３を所
定距離退避させるための位置ステップ指令が出力され
る。

【００５１】段差部Ｇが点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃を通過する時
刻ｓ₂、すなわちＹ＝Ｌ_ptN（ｎ）となった時点に、各ラ
ッパーロール＃１，＃２，＃３を押付け力制御の開始位
置Ｌ ₁に戻すための位置ステップ指令が位置制御部１０
から油圧シリンダ１０７に出力され、時刻ｓ₂から時間
Ｔｒ後の時刻ｓ₃、すなわちＹ＝Ｙｒとなった時点に、
各ラッパーロール＃１，＃２，＃３は前記開始位置まで
移動され、この時点から押付け力制御部１０による制御
が開始される。

【００５２】各ラッパーロール＃１，＃２，＃３による
押付け力が安定する時刻ｓ₄以降は、各ラッパーロール
＃１，＃２，＃３は時刻ｓ₁以前の位置よりも板厚ｔに
相当する距離マンドレル１００表面から離れた位置で維
持される。

【００５３】このように、本実施形態のラッパーロール
制御装置は、ラッパーロール１０１の位置制御動特性に
基づいて各係数が設定される、ストリップＳの板厚ｔお
よび巻取速度Ｖに関する関数により、段差Ｇを回避する
よう各ラッパーロール１０１を退避させる退避タイミン
グＴｅおよび段差Ｇ回避後に押付け力制御部１０による
制御に復帰する復帰タイミングＴｒを決定するものとし
たので、各種鋼板の板厚値ｔおよび巻取速度値Ｖに対し
て前記各タイミングを適切かつ効率的に設定することが
可能となる。

【００５４】また、前記式（１）および（２）の各係数
ｂ，ｄを調整するだけで全ての板厚値ｔに対するタイミ
ングＴｅ，Ｔｒを一様に調整することができる。また、
係数ａ，ｃを調整することによって板厚ｔに応じたより
適切なタイミングＴｅ，Ｔｒの設定が可能となる。例え
ば板厚ｔが大きいほど早めに各ラッパーロール＃１，＃
２，＃３の退避を開始させるために、係数ａ，ｃを大き
めに設定するといった調整も可能となる。

【００５５】

【実施例】以下、各タイミングＴｅ，Ｔｒを決定するた
めの関数の係数をシミュレーションにより設定する手順
と、設定された係数を実験結果により修正する手順とを
説明する。

【００５６】図４〜図９を参照して、前記関数の係数を
設定するためのシミュレーションの手順を説明する。

【００５７】図４〜図９は、板厚ｔが１．２ｍｍ、２．
３ｍｍ、３．２ｍｍ、４．５ｍｍ、８ｍｍおよび１６ｍ
ｍの各場合におけるシミュレーションの実施結果を示し
ている。

【００５８】図４〜図９の各図において、（ａ）は位置
制御部２０から各ラッパーロール１０１（例えば、ラッ
パーロール＃１）の駆動制御装置に出力される位置指令
値を示し、（ｂ）はこの位置指令値に応じて変化するラ
ッパーロール１０１のマンドレル径方向の位置を示し、
（ｃ）は押付け力制御部１０の制御に復帰するタイミン
グを示し、（ｄ）は各ラッパーロール１０１がストリッ
プＳをコイルＣに押し付ける押付け力の大きさを示して
いる。また、各図において横軸は、段差Ｇを回避するた
めの位置ステップ指令が位置制御部２０から出力された
時点からの時間を示している。以下、各図を説明する。

【００５９】図４は板厚ｔが１．２ｍｍ、巻取速度Ｖが
１５．００ｍ／ｓｅｃのときのシミュレーション結果を
示し、段差Ｇを回避するための位置ステップ指令（同図
（ａ）では−０．５のステップ指令；目盛り０．１が１
ｍｍに相当）が入力された時点から、ラッパロール１０
１は退避を開始している（同図（ｂ）参照）。時間Ｔｅ
＝５８．７３（ｍｓ）が経過した時点に段差Ｇが接触位
置Ｐを通過したものとして、ラッパロール１０１を押付
け力制御部１０による制御を開始するための所定位置
（例えば、コイルＣ表面から１ｍｍの位置）に戻すため
の位置ステップ指令（同図（ａ）では、幅０．４のステ
ップ指令）が入力される。

【００６０】この時点から時間Ｔｒ＝４３．６５（ｍ
ｓ）経過後にはラッパロール１０１が前記所定位置まで
移動しており、この時点に押付け力制御１０による制御
が再開される。

【００６１】図５は板厚ｔが２．３ｍｍ、巻取速度Ｖが
１２．００ｍ／ｓｅｃのときのシミュレーション結果を
示し、段差Ｇを回避するための位置ステップ指令（同図
（ａ）では−０．６のステップ指令；目盛り０．１が１
ｍｍに相当）が入力された時点から、ラッパロール１０
１は退避を開始している（同図（ｂ）参照）。時間Ｔｅ
＝５９．５２（ｍｓ）が経過した時点に段差Ｇが前記接
触位置Ｐを通過したものとして、ラッパロール１０１を
押付け力制御部１０による制御を開始するための所定位
置（例えば、コイルＣ表面から１ｍｍの位置）に戻すた
めの位置ステップ指令（同図（ａ）では、幅０．４のス
テップ指令）が入力される。

【００６２】この時点から時間Ｔｒ＝４５．０８（ｍ
ｓ）経過後にはラッパロール１０１が前記所定位置まで
移動しており、この時点に押付け力制御１０による制御
が再開される。

【００６３】図６は板厚ｔが３．２ｍｍ、巻取速度Ｖが
１０．７８ｍ／ｓｅｃのときのシミュレーション結果を
示し、段差Ｇを回避するための位置ステップ指令（同図
（ａ）では−０．８のステップ指令；目盛り０．１が１
ｍｍに相当）が入力された時点から、ラッパロール１０
１は退避を開始している（同図（ｂ）参照）。時間Ｔｅ
＝７４．６０（ｍｓ）が経過した時点に段差Ｇが接触位
置Ｐを通過したものとして、ラッパロール１０１を押付
け力制御部１０による制御を開始するための所定位置
（例えば、コイルＣ表面から１ｍｍの位置）に戻すため
の位置ステップ指令（同図（ａ）では、幅０．４のステ
ップ指令）が入力される。

【００６４】この時点から時間Ｔｒ＝４２．０６（ｍ
ｓ）経過後にはラッパロール１０１が前記所定位置まで
移動しており、この時点に押付け力制御１０による制御
が再開される。

【００６５】図７は板厚ｔが４．５ｍｍ、巻取速度Ｖが
７．６６ｍ／ｓｅｃのときのシミュレーション結果を示
し、段差Ｇを回避するための位置ステップ指令（同図
（ａ）では−１．０のステップ指令；目盛り０．１が１
ｍｍに相当）が入力された時点から、ラッパロール１０
１は退避を開始する（同図（ｂ）参照）。時間Ｔｅ＝８
９．２１（ｍｓ）が経過した時点に段差Ｇが前記接触位
置Ｐを通過したものとして、ラッパロール１０１を押付
け力制御部１０による制御を開始するための所定位置
（例えば、コイルＣ表面から１ｍｍの位置）に戻すため
の位置ステップ指令（同図（ａ）では、幅０．６のステ
ップ指令）が入力される。

【００６６】この時点から時間Ｔｒ＝４６．０３（ｍ
ｓ）経過後にはラッパロール１０１が前記所定位置まで
移動しており、この時点に押付け力制御１０による制御
が再開される。

【００６７】図８は板厚ｔが８ｍｍ、巻取速度Ｖが４．
４７ｍ／ｓｅｃのときのシミュレーション結果を示し、
段差Ｇを回避するための位置ステップ指令（同図（ａ）
では−１．４のステップ指令；目盛り０．１が１ｍｍに
相当）が入力された時点から、ラッパロール１０１は退
避を開始する（同図（ｂ）参照）。時間Ｔｅ＝１１９．
０５（ｍｓ）が経過した時点に段差Ｇが接触位置Ｐを通
過したものとして、ラッパロール１０１を押付け力制御
部１０による制御を開始するための所定位置（例えば、
コイルＣ表面から１ｍｍの位置）に戻すための位置ステ
ップ指令（同図（ａ）では、幅０．６のステップ指令）
が入力される。

【００６８】この時点から時間Ｔｒ＝４６．０３（ｍ
ｓ）経過後にはラッパロール１０１が前記所定位置まで
移動しており、この時点に押付け力制御１０による制御
が再開される。

【００６９】図９は板厚ｔが１６ｍｍ、巻取速度Ｖが
２．１５ｍ／ｓｅｃのときのシミュレーション結果を示
し、段差Ｇを回避するための位置ステップ指令（同図
（ａ）では、−２．０のステップ指令；目盛り０．１が
１ｍｍに相当）が入力された時点から、ラッパロール１
０１は退避を開始する（同図（ｂ）参照）。時間Ｔｅ＝
１７６．９９（ｍｓ）が経過した時点に段差Ｇが前記接
触位置Ｐを通過したものとして、ラッパロール１０１を
押付け力制御部１０による制御を開始するための所定位
置（例えば、コイルＣ表面から１ｍｍの位置）に戻すた
めの位置ステップ指令（同図（ａ）では、幅０．５のス
テップ指令）が入力される。

【００７０】この時点から時間Ｔｒ＝４６．０３（ｍ
ｓ）経過後にはラッパロール１０１が前記所定位置まで
移動しており、この時点に押付け力制御１０による制御
が再開される。

【００７１】図１０に、以上のようにして得られる各ラ
ッパーロール＃１，＃２，＃３毎のシミュレーション結
果をまとめて示す。

【００７２】このシミュレーション結果をグラフ（不図
示である）にプロットし、作図により前記各係数を決定
する。この結果、

【００７３】 Ｙｅ＝Ｌ_ptN（ｎ）−（９．９７ｔ＋３７）×Ｖ （１）´ が得られる。また、復帰タイミングＴｒについては各ラ
ッパーロール＃１，＃２，＃３毎に、

【００７４】 Ｙｒ（＃１）＝Ｌ_pt1（ｎ）＋（０．３７５ｔ＋４２）×Ｖ （２）´ Ｙｒ（＃２）＝Ｌ_pt2（ｎ）＋（０．６８８ｔ＋５０）×Ｖ Ｙｒ（＃３）＝Ｌ_pt3（ｎ）＋（０．６８８ｔ＋５０）×Ｖ が得られる。

【００７５】次に前記シミュレーション結果を実験結果
に基づき修正する手順を説明する。図１１〜図１５に、
マンドレル１００とラッパーロール１０１（例えば、ラ
ッパーロール＃１）とのギャップをそれぞれ２．０ｍ
ｍ、５．０ｍｍ、８．０ｍｍ、１２．０ｍｍおよび２
０．０ｍｍに設定したときの、油柱実績（各図
（ａ））、シリンダ推力実績（各図（ｂ））、ギャップ
実績（各図（ｃ））、油柱偏差（各図（ｄ））および油
柱指令（各図（ｅ））の変化の様子を示す。なお、この
実験においては、マンドレル１００の外周面近傍におけ
るラッパーロール１０１の確定した位置制御動特性を調
査する必要上、マンドレル１００の外周面に比較的近い
位置（実施例では、マンドレル１００の中心から４００
ｍｍの位置）でラッパーロール１０１とストリップＳと
が接するものとして調査を行っている。

【００７６】図１１はギャップが２ｍｍの場合を示し、
この場合には、ラッパロール１０１をストリップＳに接
触する位置からギャップの９０パーセントに相当する位
置まで移動させるのに要する時間（図にＴＡで示す）は
３５ｍｓであり、その際の油柱オーバーシュート量は
０．５ｍｍであるという結果が得られた。また、ラッパ
ーロール１０１を設定されたギャップに相当する位置か
らホットストリップに接触する位置までの９０パーセン
トに相当する距離移動させるのに要する時間（図にＴＢ
で示す）は３０ｍｓであり、その際の油柱オーバーシュ
ート量は０．７ｍｍであるという結果が得られた。

【００７７】図１２はギャップが５ｍｍの場合を示し、
この場合には、前記時間ＴＡは４０ｍｓであり、その際
の油柱オーバーシュート量は０．５ｍｍであるという結
果が得られた。また、時間ＴＢは３５ｍｓであり、その
際の油柱オーバーシュート量は２．０ｍｍであるという
結果が得られた。

【００７８】図１３はギャップが８ｍｍの場合を示し、
この場合には、時間ＴＡは５０ｍｓであり、その際の油
柱オーバーシュート量は０．２ｍｍであるという結果が
得られた。また、時間ＴＢは４０ｍｓであり、その際の
油柱オーバーシュート量は２．８ｍｍであるという結果
が得られた。

【００７９】図１４はギャップが１２ｍｍの場合を示
し、この場合には、時間ＴＡは７０ｍｓであり、その際
の油柱オーバーシュート量は０ｍｍであるという結果が
得られた。また、時間ＴＢは４０ｍｓであり、その際の
油柱オーバーシュート量は３．１ｍｍであるという結果
が得られた。

【００８０】図１５はギャップが２０ｍｍの場合を示
し、この場合には、時間ＴＡは９５ｍｓであり、その際
の油柱オーバーシュート量は０．１ｍｍであるという結
果が得られた。また、時間ＴＢは６０ｍｓであり、その
際の油柱オーバーシュート量は１．９ｍｍであるという
結果が得られた。

【００８１】図１６に、以上のようにして得られる実験
結果を各ラッパーロール＃１，＃２，＃３毎にまとめて
を示す。図中、「開」は各ラッパーロール＃１，＃２，
＃３をギャップが広がる方向に移動させる場合を示し、
「閉」はギャップが狭まる方向に移動させる場合を示
す。また、各欄における上段は前記時間ＴＡを示し、中
段は油柱オーバーシュートを示す。また、下段は油柱オ
ーバーシュートをギャップのオーバーシュートに置き換
えた値を示す。

【００８２】この実験結果により、前記シミュレーショ
ン結果に比べてラッパーロール＃３における板厚ｔが小
さいときの制御応答が悪いという認識を得たので、前記
式（１）´を修正して、下記の式を得た。

【００８３】 Ｙｅ（＃１）＝Ｌ_pt1（ｎ）−（９．９７ｔ＋３７）×Ｖ （１）´´ Ｙｅ（＃２）＝Ｌ_pt2（ｎ）−（９．９７ｔ＋３７）×Ｖ Ｙｅ（＃３）＝Ｌ_pt3（ｎ）−（９．９７ｔ＋５０）×Ｖ

【００８４】また、復帰タイミングＴｒに関しては、前
記シミュレーション結果に比べてラッパーロール＃３に
おける板厚ｔが小さいときの制御応答が悪いという認識
を得たが、ラッパーロール＃３のオーバーシュート量を
考慮すればシミュレーション結果による式を修正する必
要はないものと判断し、前記式（２）´を維持するもの
とした。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、コイル
の帯鋼板先端部分に形成される段差を回避して、重ね疵
の発生を軽減するために、ラッパーロールをコイル表面
から退避させるタイミングを帯鋼板の板厚および巻取速
度に関する関数により決定するものとしたので、前記タ
イミングの設定を適切かつ簡易になし得るという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるラッパロール制御
方法が適用されるダウンコイラの概略構成を示す模式図
である。

【図２】ダウンコイラ要部の詳細を示す模式図である。

【図３】本ラッパロール制御方法による動作例を示す模
式図である。

【図４】退避タイミングおよび復帰タイミングを決定す
る関数を設定するためのシミュレーション結果による制
御応答波形を示すグラフ図である。

【図５】退避タイミングおよび復帰タイミングを決定す
る関数を設定するためのシミュレーション結果による制
御応答波形を示すグラフ図である。

【図６】退避タイミングおよび復帰タイミングを決定す
る関数を設定するためのシミュレーション結果による制
御応答波形を示すグラフ図である。

【図７】退避タイミングおよび復帰タイミングを決定す
る関数を設定するためのシミュレーション結果による制
御応答波形を示すグラフ図である。

【図８】退避タイミングおよび復帰タイミングを決定す
る関数を設定するためのシミュレーション結果による制
御応答波形を示すグラフ図である。

【図９】退避タイミングおよび復帰タイミングを決定す
る関数を設定するためのシミュレーション結果による制
御応答波形を示すグラフ図である。

【図１０】シミュレーション結果を一覧可能にまとめた
テーブル図である。

【図１１】シミュレーションにより設定される前記関数
を修正するための実験結果による制御応答波形を示すグ
ラフ図である。

【図１２】シミュレーションにより設定される前記関数
を修正するための実験結果による制御応答波形を示すグ
ラフ図である。

【図１３】シミュレーションにより設定される前記関数
を修正するための実験結果による制御応答波形を示すグ
ラフ図である。

【図１４】シミュレーションにより設定される前記関数
を修正するための実験結果による制御応答波形を示すグ
ラフ図である。

【図１５】シミュレーションにより設定される前記関数
を修正するための実験結果による制御応答波形を示すグ
ラフ図である。

【図１６】実験結果を一覧可能にまとめたテーブル図で
ある。

【符号の説明】

Ａ ダウンコイラ Ｂ 制御機構 Ｇ 段差 Ｐ 接触位置 Ｓ ストリップ １０ 押付け力制御部（押付け力制御手段） ２０ 位置制御部（位置制御手段） ３０ 実巻取長検知部（実巻取長検知手段） ４０ 退避タイミング決定部（退避タイミング決定手
段） ５０ 復帰タイミング決定部（復帰タイミング決定手
段） １００ マンドレル １０１ ラッパーロール １０７ 油圧シリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土佐田 壱 明石市川崎町１番１号 川重テクノサー ビス株式会社内 (72)発明者 武部 智全 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 三芳 邦弘 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川重プラント株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−30522（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21C 45/00 - 49/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯鋼板をラッパーロールによりマンドレ
   ルに押し付けつつ巻取ってコイルに形成する巻取機の巻
   取工程初期におけるラッパーロール制御方法であって、 前記コイルの帯鋼板先端部分に形成される段差を回避さ
   せるようラッパーロールをコイル表面から退避させるタ
   イミングを、ラッパーロールのコイル表面からの退避を
   開始するときの帯鋼板の巻取長さ（Ｙｅ）と帯鋼板の板
   厚および巻取速度との関係を表した下記関数により決定
   することを特徴とするラッパーロール制御方法。Ｙｅ＝Ａ−（ａｔ＋ｂ）Ｖ ここに、 Ａ：前記段差がラッパーロール直近位置に到達するとき
   の帯鋼板の巻取長さ ｔ：帯鋼板の板厚 Ｖ：帯鋼板の巻取速度 ａ，ｂ：ラッパーロールの位置制御動特性に基づいて設
   定される係数
2. 【請求項２】 前記段差がラッパーロール直近位置を通
   過した後における押付け力制御を開始するタイミング
   を、帯鋼板の板厚および巻取速度に基づいて決定するこ
   とを特徴とする請求項１記載のラッパーロール制御方
   法。
3. 【請求項３】 前記タイミングが、ラッパーロールが前
   記所定距離の位置まで移動されるときの帯鋼板の巻取長
   さと帯鋼板の板厚および巻取速度との関係を表す関数に
   より決定されることを特徴とする請求項２記載のラッパ
   ーロール制御方法。
4. 【請求項４】 ラッパーロールが前記所定距離の位置ま
   で移動されるときの帯鋼板の巻取長さ（Ｙｒ）と帯鋼板
   の板厚および巻取速度との関係が、下記式により表され
   ることを特徴とする請求項５記載のラッパーロール制御
   方法。 Ｙｒ＝Ａ＋（ｃｔ＋ｄ）Ｖ ここに、 Ａ：前記段差がラッパーロール直近位置に到達するとき
   の帯鋼板の巻取長さ ｔ：帯鋼板の板厚 Ｖ：帯鋼板の巻取速度 ｃ，ｄ：ラッパーロールの位置制御動特性に基づいて設
   定される係数
5. 【請求項５】 帯鋼板をラッパーロールによりマンドレ
   ルに押し付けつつ巻取ってコイルに形成する巻取機のラ
   ッパーロール制御装置であって、 帯鋼板の巻取を補助するためにラッパーロールにより所
   定の押付け力にて帯鋼板をマンドレルに押し付けるよう
   制御する押付け力制御手段と、 ラッパーロールの位置を制御する位置制御手段と、 前記コイルの帯鋼板先端部分に形成される段差を回避さ
   せるようラッパーロールを位置制御手段の制御によりコ
   イル表面から退避させるタイミングを決定する退避タイ
   ミング決定手段と、 前記段差がラッパーロール直近位置を通過した後、位置
   制御手段による制御から押付け力制御手段による制御に
   復帰するタイミングを決定する復帰タイミング決定手段
   と、 マンドレルに実際に巻取られた帯鋼板の巻取長さを検知
   する実巻取長検知手段と を備え、 前記退避タイミング決定手段および復帰タイミング決定
   手段が、実巻取長演算手段により検知される帯鋼板の巻
   取長さを参照して前記各タイミングを決定するようされ
   てなることを特徴とするラッパーロール制御装置。
6. 【請求項６】 退避タイミング決定手段が、実巻取長検
   知手段により検知される帯鋼板の巻取長さ（Ｙ）と下記
   式により算出される帯鋼板の巻取長さ（Ｙｅ）とを比較
   して前記タイミングを決定することを特徴とする請求項
   ５記載のラッパーロール制御装置。 Ｙｅ＝Ａ−（ａｔ＋ｂ）Ｖ ここに、 Ａ：前記段差がラッパーロール直近位置を通過するとき
   の帯鋼板の巻取長さ ｔ：帯鋼板の板厚 Ｖ：帯鋼板の巻取速度 ａ，ｂ：ラッパーロールの位置制御動特性に基づいて設
   定される係数
7. 【請求項７】 復帰タイミング決定手段が、実巻取長検
   知手段により検知される帯鋼板の巻取長さ（Ｙ）と下記
   式により算出される帯鋼板の巻取長さ（Ｙｒ）とを比較
   して前記タイミングを決定することを特徴とする請求項
   ５記載のラッパーロール制御装置。 Ｙｒ＝Ａ＋（ｃｔ＋ｄ）Ｖ ここに、 Ａ：前記段差がラッパーロール直近を通過するときの帯
   鋼板の巻取長さ ｔ：帯鋼板の板厚 Ｖ：帯鋼板の巻取速度 ｃ，ｄ：ラッパーロールの位置制御動特性に基づいて設
   定される係数