JP5143505B2 - 帯状材の送り装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばプレス機械に対して帯状材を供給する送り装置に関する。

一般に、鋼やアルミニウム等よりなる薄板帯状の素材（帯状材）を連続的にプレス機械等に供給して、プレス加工や切断加工などを行う加工工程は、例えば図９（ａ）に示すような一連の設備によって行われる。即ち、帯状材１をコイル状に巻回したもの（即ち、コイル材１ａ）をアンコイラと呼ばれる機械で巻き出し方向に回転させてその外周から帯状材１を随時繰り出すとともに、このアンコイラの後流（プレス機械等の前流）において矯正装置（いわゆるレベラ）に帯状材１を通して平坦に矯正した後、ロールフィーダ（或いはコイルフィーダ）と呼ばれる機械によって矯正後の帯状材１を所定量ずつプレス機械等に対して送り出して位置決めし、プレス加工等を行っている（特許文献１及び２参照）。
なお、図９（ａ）に示すように、レベラの下流側とロールフィーダの上流側には、前記帯状材のたるみ部分の端の下面に接触するＲガイドがそれぞれ設けられている。そして従来、このようなＲガイド間の距離は、例えばラインの最大板厚仕様によってきまる固定値とされていた。通常、鋼板の許容曲率半径（塑性変形が起こらない限界の曲率）は、板厚の約５００倍程度とされているため、例えば、鋼板の最大板厚が３．２ｍｍの場合、Ｒガイド間の距離は３２００ｍｍ（＝３．２×５００×２）に固定されることになる。

上記設備において、ロールフィーダは、帯状材１を挟み付けて回転することによって帯状材１の送り動作を実現する少なくとも一対のフィードロールからなる送り機構を備え、レベラも同様の送り機構を備える。但し、ロールフィーダは、帯状材の被供給側装置（即ち、例えばプレス機械）の要求に応じて間欠的に作動して、所定のタイミングで要求された送り作動をなるべく高速で実現する。一方、レベラやアンコイラは、従来一般的には、後述するように速度が段階的に切り替えられるものの、基本的に一定の速度で常に帯状材１の送り動作を継続的に実行する。このため、このような送り動作の違いを吸収すべく、通常はレベラとロールフィーダの間に、図９（ａ）に符号１ｂで示すような帯状材１のたるみ部分（特許文献１でループと呼ばれている部分であり、以下ではループ１ｂという）が形成される。これは、特許文献１にも記載されているように、コイル材１ａを含むアンコイラの慣性が非常に大きいため、レベラやアンコイラをロールフィーダと同じ加速度で間欠運転することが困難なためである。

一般的な例を挙げれば、レベラやアンコイラは次のように運転される。即ち図９（ａ）に示すように、ループ１ｂのたるみの大きさ（以下、ループ量という）を段階的に検出するループセンサをループピットに設けて、ループ１ｂのループ量が複数設定された範囲（小さい方からＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）のうちの何れにあるかを検知する。そして図９（ｂ）に示すように、ループ１ｂのループ量が範囲Ａ１にあるときには、レベラ等の速度は高速（ロールフィーダの平均的送り速度よりも大きさ速度）に制御され、ループ量が範囲Ａ２にあるときには、レベラ等の速度は中速（前記高速よりも低い速度）に制御され、ループ量が範囲Ａ３にあるときには、レベラ等の速度は低速（前記中速よりも低い速度）に制御され、ループ量が範囲Ａ４にあるときには、レベラ等の速度はゼロに制御される（即ち、停止される）。そして従来では、レベラやアンコイラのこのような速度の切り替え時の加速度（減速時のマイナスの加速度含む）は、アンコイラにおける大きな負荷（既述した大きな慣性）を考慮して十分に小さいものに設定されており、ロールフィーダが行う送り動作の際の加速度（減速時のマイナスの加速度含む）に比較して、非常に小さいものとなっている。

ところで、プレス機械等に対して最終的に帯状材１の送り動作を行うロールフィーダにおいては、生産性向上等の要求から、より高速かつ高加速度な送り（即ち、トップスピードが高くて加減速時間の短い送り）が要求される。
特に、従来中心であったダブルクランク式型抜機、油圧式型抜機に代わるものとして最近開発されたサーボプレスを使用したプレス加工設備では、送り装置に要求される加速度が、従来の１Ｇ程度から２Ｇ以上に高まっている。なお、サーボプレスは、型抜部の駆動をサーボモータを制御して加圧する方式の型抜機で、型抜のスピード、位置、加圧力を任意に設定出来るものである。

特開２００３−１８１５７３号公報 特開２００４−１４２８７６号公報

しかし、上記従来のロールフィーダ等よりなる送り装置においては、要求される２Ｇ以上の高加速度な送りを実現する上で、次のような問題があることが発明者らの研究によって明らかとなっている。即ち、従来の装置構成でロールフィーダの送り動作の加速度を高めると、ループ１ｂの揺れ（バタツキ）が発生し、帯状材１の損傷やロールフィーダ等の機械の破損の恐れが生じるとともに、騒音も大きくなる問題があった。

なお図６は、上記ループ１ｂの揺れを説明する図であって、図６（ａ）〜（ｃ）は上記ループ１ｂの浮き上がりを説明する図であり、図６（ｄ）〜（ｅ）は上記ループ１ｂの横揺れを説明する図である。
このうち図６（ａ）は、ロールフィーダの送り動作の加速時におけるループ１ｂの状態を示す図である。この図に示すように、ロールフィーダの加速時には、ループ１ｂの下流側が急に下流側に送られるため、点線で示す状態から実線で示す状態にループ１ｂが変化する。次に図６（ｂ）は、ロールフィーダの送り動作の減速時におけるループ１ｂの状態を示す図である。この図に示すように、ロールフィーダの減速時には、慣性でループ１ｂが点線で示す状態から実線で示す状態に浮き上がり、下流側のＲガイド（即ち、ロールフィーダ側のＲガイド）の付近で帯状材１の座屈が起きて、この付近で帯状材１が局所的に大きく浮き上がる。次に図６（ｃ）は、ロールフィーダの送り動作の停止後におけるループ１ｂの状態を示す図である。この図に示すように、ロールフィーダの停止後には、減速時に発生した局所的な浮き上がりが上流側に伝播する。特にロールフィーダの加速度が重力加速度の１Ｇを超えて大きくなる程、跳ね上がりは顕著になる。

次に図６（ｄ）は、ロールフィーダの送り動作時におけるループ１ｂの状態を示す図である。この図に示すように、ロールフィーダの送り動作時には、ループ１ｂの下流側が急に下流側に持ってゆかれてレベラ側の送り動作が遅れ気味になるため、点線で示す状態から実線で示す状態にループ１ｂが変化する（即ち、特に下流側でループ量が減る方向に変化する）。次に図６（ｅ）は、ロールフィーダの送り動作の停止後におけるループ１ｂの状態を示す図である。この図に示すように、ロールフィーダの停止後には、レベラ側の送り動作のみが継続するため、持ってゆかれた下流側の部分を補うように、ループ１ｂが点線で示す状態から実線で示す状態に変化し（即ち、ループ１ｂが下流側に移動し）、横揺れが起こる。
なお実際には、以上説明した浮き上がりと横揺れが組み合わさり、ループ１ｂが大きく動く揺れが発生する。

そこで本発明は、上流側と下流側の二つの送り機構の間にループが形成される帯状材の送り装置であって、高速送り時でも前記ループの揺れが防止される送り装置を提供することを目的としている。

本願の帯状材の送り装置は、帯状材を供給するラインの上流側で前記帯状材を送る上流側送り機構と、この上流側送り機構よりも下流側で前記帯状材を送る下流側送り機構とよりなり、前記上流側送り機構と前記下流側送り機構の送り動作の違いを吸収するために、前記上流側送り機構と前記下流側送り機構の間に前記帯状材のたるみ部分が形成される帯状材の送り装置であって、
前記上流側送り機構の送り動作と前記下流側送り機構の送り動作の加速度の差が略重力加速度を越えないように、前記上流側送り機構と前記下流側送り機構の送り動作を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

ここで、「上流側送り機構」と「下流側送り機構」とは、帯状材のたるみ（ループ）が形成される部分の両側にある送り機構（材料を送る機能を持つ機構）を意味し、例えば前述した帯状材供給設備におけるレベラとロールフィーダであってもよいし、アンコイラとレベラ間にループが形成される場合にはアンコイラとレベラであってもよい。また、二つのロールフィーダ間にループが形成される場合には、ループの上流側のロールフィーダが「上流側送り機構」に相当し、ループの下流側のロールフィーダが「下流側送り機構」に相当する。即ち、「上流側送り機構」の「上流側」とは、「下流側送り機構」よりも相対的に上流側であることを意味しているにすぎない。
また、「重力加速度」とは、いわゆる１Ｇを意味する。

本願の送り装置では、上流側送り機構の送り動作と前記下流側送り機構の送り動作の加速度の差が略重力加速度を越えないように制御される。即ち、例えば下流側送り機構の送り動作が２Ｇの加速状態であるときには、上流側送り機構の送り動作は少なくとも１Ｇの加速状態とされ、逆に下流側送り機構の送り動作が２Ｇの減速状態であるときには、上流側送り機構の送り動作は少なくとも１Ｇの減速状態とされる。このため、ループの相対的な加速度は常に略１Ｇ以下となり、略重力加速度を超えないため、既述したループの揺れが格段に低減される。なお発明者らは、既述したループの揺れが１Ｇ以上で顕著に起きることを実験で確認している。また、下流側送り機構を例えば２Ｇで加減速させる際、同時に上流側送り機構を１Ｇで加減速させると、それら送り機構の間のループの揺れがほとんど生じないことを実験で確認している。

また本願の送り装置は、前記制御手段が、帯状材の被供給側装置の要求に応じて前記下流側送り機構を台形状又は三角形状の下流側速度変化パターンで作動させる送り動作を間欠的に実行する一方で、前記上流側送り機構も台形状又は三角形状の上流側速度変化パターンで作動させる送り動作を間欠的に実行し、前記下流側速度変化パターンと上流側速度変化パターンの頂部中心位置が時間軸において一致するように前記下流側送り機構の送り動作に対して前記上流側送り機構の送り動作を同期させる構成であり、前記加速度の差が略重力加速度を越えないように前記下流側速度変化パターンと上流側速度変化パターンの加減速部の傾きを決定するパラメータ（例えば、図８（ａ）に例示する加速時間や減速時間と定格速度）が設定されているとともに、一度の送り動作（台形状又は三角形状の速度変化パターン１個分の送り動作）による送り量が前記上流側送り機構と前記下流側送り機構とで同じになるよう前記下流側速度変化パターンと上流側速度変化パターンが形成する台形又は三角形の面積が同じに設定されていることを特徴とする。

本願の送り装置の上記特徴によれば、さらに次の効果がある。即ち、下流側速度変化パターンと上流側速度変化パターンの頂部中心位置が時間軸において一致しているため、加減速時の加速度が異なって送り動作の開始時点と終了時点が異なる点を除けば、上流側送り機構と下流側送り機構の送り動作が同期する（即ち、半同期する）ことになるため、ループの変形が極めて少なく、ループの揺れが特に低減される。また、上述したように上流側送り機構と下流側送り機構が半同期していて、送り動作が相対的に異なるのは、加減速時の僅かな期間であり、またその期間における送り量のずれも僅かな送り量だけであるため、ループ量自体が格段に少なくてすむようになる。そして、ループ量が減ると、ループ用の大きなスペース（例えば、ループピット）を設ける必要が無くなる。また、ループ量が減ると、揺れる物体自体が小さくなる（軽くなる）ため、揺れのエネルギーが小さくなり、揺れによる機械の損傷や騒音もより低減される利点もある。また、一度の送り動作による送り量が上流側送り機構と下流側送り機構とで同じになる構成であるため、送り動作の加減速時に僅かにループ量が変動する点を除けば、ループ量は常に一定となる。ループ量が一定になると、帯状材の板厚や送り長さ等の運転条件によって、特に揺れの少ないループ量をあらかじめ見つけておき、そのループ量に設定することで、揺れが最小のループ量に常に保持することが可能となり、その点でもループの揺れを低減できる。

次に、本願の送り装置は、前記前記上流側送り機構の下流側と前記下流側送り機構の上流側には、前記帯状材のたるみ部分の端の下面に接触するＲガイドがそれぞれ設けられ、これらＲガイド間の距離が可変とされていることを特徴とする。

このような構成であると、帯状材の板厚に応じてＲガイド間の距離を最小値に変更し、各板厚の許容曲率半径（塑性変形が起こらない限界の曲率）のギリギリでループを形成することが可能となり、次のような利点がある。まず、材料に板厚に応じた張りを持たせることができ、この張りによってループの揺れの自由度を制限し、ループの揺れをより低減できる。また、材料の張りを利用して、上流側送り機構から供給する運動エネルギーを伝播させることによって、下流側送り機構に引っ張られる加減速（慣性）を吸収又は相殺できる。さらに、材料のＲガイドへの接触面積が増えて、ホールド性が増し、材料が揺れる自由度を低減でき、この点からもループの揺れを低減できる。なお、Ｒガイドが不必要に離れていると、Ｒガイドへの接触面積が減り、図３に示すような揺れの支点を中心とした材料の自由度が高くなり、揺れ易くなる。

本発明の帯状材の送り装置によれば、既述したループの揺れを格段に低減できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本例の送り装置の構成を示す図である。また図２は、後述するレベラフィーダ５とロールフィーダ１０の一度の送り動作における送り速度等の変化を示す図であり、上段は送り量の時間的変化を示し、下段は送り速度の時間的変化を示す。また図３は、Ｒガイド間距離の設定を説明する図であり、図３（ａ）は板厚が比較的厚い場合、図３（ｂ）は板厚が比較的薄い場合である。また図４は、ロールフィーダの具体例を示す側面図である。また図５は、ロールフィーダ１０の制御系の一例を説明する図である。

本装置は、図１に示すように、コイル材１ａを巻き出し方向に回転させてその外周から帯状材１を随時繰り出すアンコイラ２と、このアンコイラ２の下流において帯状材１を通して平坦に矯正するレベラフィーダ５と、このレベラフィーダ５の下流において矯正後の帯状材１を所定量ずつプレス機械等に対して送り出して位置決めするロールフィーダ１０と、ロールフィーダ１０とレベラフィーダ５を後述するように定寸間欠送りで運転するとともにアンコイラ２を基本的に定速（但し、速度の切り替え有り）で連続運転する制御装置４０とを有する。

ここでロールフィーダ１０は、図１に示すように、帯状材１を挟み付けて回転することによって帯状材１の送り動作を実現する少なくとも一対のフィードロール１１ａ，１１ｂと、このフィードロール１１ａ，１１ｂのうちの少なくとも一方を駆動するモータ１２（例えば、サーボモータ）と、このモータ１２の回転に応じた位置検出信号を出力する位置検出器１３（例えば、パルス発生器；いわゆるエンコーダ）とを備える。また、ロールフィーダ１０の上流側には、帯状材１のたるみ部分（ループ１ｂ）の端の下面に接触するＲガイド１０ａ（本例では後述する複数の案内ロール３０よりなるもの）が設けられている。またモータ１２の動作は、制御装置４０の一部を構成するコントローラ１４（図５に示す）によってフィードバック制御される。

図４の具体例で説明すると、ロールフィーダ１０は、案内ロール３０及び３１と、一対のフィードロール１１ａ，１１ｂとが、帯状材１の通過位置に沿って配置されたもので、付帯機器としては、コントローラ１４（図５に示す）や操作パネル（図示省略）などを備える。
ここで、案内ロール３０及び３１は、帯状材１の入口側に回転自在に設けられ、フィードロール１１ａ，１１ｂに向かって帯状材１を案内するものである。このうち、案内ロール３０は、Ｒガイド１０ａを構成し、例えば図１（ｂ）に符号１０ｂで示すような支持機構によって、左右方向（帯状材１の送り方向）の位置が可変となっている。なお、Ｒガイド１０ａの位置変更は、人力によって行う構成でもよいが、なんらかのアクチュエータを設けてＲガイド１０ａを駆動し、この位置変更を人力によらずに行う構成でもよい。
また、支持機構１０ｂは、Ｒガイド１０ａを構成する案内ロール３０の両端を支持する部材の下方に脚１０ｃを伸ばし、この脚１０ｃの下端に床面上を転がるキャスタ１０ｄを取り付けた構造である。Ｒガイド１０ａとロールフィーダ１０の本体部分との間には、送り方向に伸縮可能なガイド１０ｅが設けられ、Ｒガイド１０ａがロールフィーダ１０の本体部分から離れるように動かされた状態（例えば図１（ｂ）に示す状態）では、このガイド１０ｅがＲガイド１０ａとロールフィーダ１０の本体部分との間の帯状材１を案内する。

また、フィードロール１１ａ，１１ｂは、帯状材１を後流設備（例えば、プレス機）に送り込む力を帯状材１に加えるロールであり、帯状材１を挟み付けた状態で回転可能に配設され、この場合下側のフィードロール１１ｂが、その下方に配設されたモータ１２によって回転駆動される。なお、図４において符号３２，３３，３４で示すものは、上記モータ１２の回転出力をフィードロール１１ｂに減速して伝達するためのベルト（例えば、タイミングベルト）やプーリである。また、モータ１２はサーボモータであり、このモータ１２の出力軸の回転を入力とするエンコーダ１３（駆動側位置検出器）が同軸上に取り付けられている。

次に、操作パネルは、後述する送り長さ設定部１６（図５に示す）を構成する上位装置に電気的に接続された操作部であり、操作用の各種押しボタンや表示部がその上面に設けられたものである。モータ１２などのマニュアル操作や、各種のデータ設定操作などが、この操作パネルから容易に可能となっている。なお、操作パネルから予め作業者が設定するデータとしては、帯状材１の一度の送り動作での目標送り量（後流設備である例えばプレス機械の１周期の動作に対して帯状材１を所定タイミングで送る際の送り長さ）、図８（ａ）に例示する定格速度（トップスピード）、図８（ａ）に例示する加速時間及び減速時間などがある。

なお、図５において符号１５で示すものは、位置検出信号（位置検出器１３の出力）を微分処理することによって速度フィードバック値を生成する位置速度変換部である。また符号１６は、例えばユーザの操作によって設定された送り量に応じた位置指令（モータ１２の回転位置の指令値）を適宜設定し出力する送り長さ設定部である。また符号１７は、前記位置指令と位置フィードバック値の偏差（位置の偏差）に応じた速度指令（モータ１２の回転速度の指令値）を生成して出力する速度指令生成部である。また符号１８は、前記速度指令と速度フィードバック値の偏差（速度の偏差）に応じたトルク指令（モータ１２の出力トルク、即ちモータ１２の電流の指令値）を生成して出力するトルク指令生成部である。また符号１９は、前記トルク指令と後述するトルクフィードバック値（モータ１２の電流検出値）の偏差（トルクの偏差）に応じたモータ駆動信号（例えば、モータ１２をＰＷＭ駆動する場合の駆動回路のデューティ比を指令する信号）を生成して出力するモータ駆動信号生成部である。また符号２０は、前記モータ駆動信号に応じてモータ１２の通電制御を行うモータ駆動部（いわゆるサーボ制御用のアンプ）である。

ここで、送り長さ設定部１６は、図示省略した操作パネルからの操作信号（或いは、設定データ）を受けて、設定されたプログラムに従って制御処理を行う手段（例えばシーケンサ）よりなり、運転中においては、所定タイミングで設定された送り量だけ帯状材１を送るべく、後流設備（例えば、プレス機械）からの同期信号（例えば、プレス機械のクランク軸の回転位置を検出するアブソリュートエンコーダやロータリーカムスイッチなどの信号、或いはこのような信号に代わる信号）を読み取りつつ、モータ１２の目標回転位置を指令する信号又はデータ等を生成して速度指令生成部１７に対して出力する（或いは、書き込む）ものである。

また、モータ駆動部２０は、例えばモータ１２をＰＷＭ駆動するための駆動回路（例えばＦＥＴなどのスイッチング素子をモータ１２に対してＨブリッジ形に４個接続してなるブリッジ回路）や、この駆動回路における所定のスイッチング素子を前記モータ駆動信号に応じたデューティ比で駆動制御する制御回路、及び、トルクフィードバック値としてのモータ１２の電流値を検出する電流検出回路を有するものである。

なお、コントローラ１４は、上述した各要素を全て含む一体のユニットとして設けられていてもよいが、通常は、複数のユニットから構成されている。例えば、送り長さ設定部１６及び速度指令生成部１７としての上位装置と、位置速度変換部１５、トルク指令生成部１８、モータ駆動信号生成部１９、及びモータ駆動部２０としてのドライブユニットの二つのユニットからなる。
いずれにしろ、上記コントローラ１４によれば、モータ１２の回転位置の偏差（指令値とフィードバック値の差）が常にゼロに近づくように、モータ１２が駆動され、その結果、帯状材１が後流設備の運転に同期した所定タイミングで設定された送り量だけ送り出される。

次にレベラフィーダ５は、単なるレベラとは異なり、ロールフィーダ１０と同様に送り動作をフィードバック制御可能なものである。例えば、図１に示すように、矯正用に互い違いに配置された矯正用ローラ６に加え、帯状材１を挟み付けて回転することによって帯状材１の送り動作を実現する少なくとも一対のフィードロール７ａ，７ｂと、このフィードロール７ａ，７ｂのうちの少なくとも一方を駆動するモータ８（例えば、サーボモータ）と、このモータ８の回転に応じた位置検出信号を出力する位置検出器９（例えば、パルス発生器；いわゆるエンコーダ）とを備える。また、このレベラフィーダ５の下流側と上流側には、帯状材１のたるみ部分（ループ１ｂ又は後述するループ１ｃ）の端の下面に接触するＲガイド５ａと５ｂ（例えば、既述した案内ロール３０と同構成のもの）がそれぞれ設けられている。またモータ８の動作は、図示省略したレベラフィーダ５用のコントローラ（図５に示すコントローラ１４と同構成のもの）によってフィードバック制御される。なお、Ｒガイド５ａは、Ｒガイド１０ａと同様に左右方向の位置が可変となっていてもよい。

次にアンコイラ２は、コイル材１ａを内側から支持するドラム２ａと、このドラム２ａを駆動するモータ３とを備える。モータ３は、図示省略したアンコイラ２用のコントローラによって制御される。なお本例の場合、アンコイラ２とレベラフィーダ５との間にも帯状材１のたるみ部分（ループ１ｃ）が形成される。そして図示省略しているが、このループ１ｃに対しては図９（ａ）で説明したものと同様のループセンサが設けられ、モータ３は、図９（ｂ）で説明したようにこれらループセンサによって検知されるループ１ｃのループ量に応じて、回転速度が切り替えられる。したがって、モータ３を制御する上記アンコイラ２用のコントローラは、フィードバック制御を行う必要は必ずしもなく、単純にモータ３の回転速度を図９（ｂ）で説明したように変化させることができるものであれば、いかなる構成でもよい。なお、モータ３の回転速度の切り替え時の加速度は、負荷（コイル材１ａ等）の慣性の大きさを考慮して、小さな値でよい（１Ｇよりも格段に小さい値でよい）。
なお、図１に示した制御装置４０は、本例の場合、上述した各コントローラ（アンコイラ２用のコントローラ、レベラフィーダ５用のコントローラ、ロールフィーダ１０用のコントローラ１４）から構成される制御系全体に相当し、本発明の制御手段に相当する。

次に、制御装置４０（各コントローラ）の特徴的な機能や、レベラフィーダ５とロールフィーダ１０の送り動作の特性（速度変化パターン）について説明する。
制御装置４０は、ループ１ｂ又はループ１ｃの両側にある上流側送り機構の送り動作と下流側送り機構の送り動作の加速度の差が重力加速度を越えないように、上流側送り機構と下流側送り機構の送り動作を制御する。即ち、ループ１ｃについて見れば、アンコイラ２（上流側送り機構）の送り動作とレベラフィーダ５（下流側送り機構）の送り動作の加速度の差が常に重力加速度（１Ｇ）を越えないように、これらアンコイラ２とレベラフィーダ５の送り動作を制御する。この場合具体的には、レベラフィーダ５のコントローラは、後述するように、送り動作の加速度（減速時のマイナスの加速度含む）を１Ｇに制御するため、結果的に、アンコイラ２とレベラフィーダ５の加速度の差は常に１Ｇを超えることがない。

次に制御装置４０は、ループ１ｂについて見れば、レベラフィーダ５（上流側送り機構）の送り動作とロールフィーダ１０（下流側送り機構）の送り動作の加速度の差が常に重力加速度（１Ｇ）を越えないように、これらレベラフィーダ５とロールフィーダ１０の送り動作を制御する。この場合具体的には、レベラフィーダ５のコントローラは、後述するように、送り動作の加速度（減速時のマイナスの加速度含む）を１Ｇに制御し、ロールフィーダ１０の送り動作が加速又は減速している状態では、必ずレベラフィーダ５の送り動作も同様に加速又は減速するように制御する（但し、ロールフィーダ１０の加速度は２Ｇ）ため、結果的に、レベラフィーダ５とロールフィーダ１０の加速度の差は常に１Ｇを超えることがない。

また制御装置４０は、図２の下段に示すように、帯状材１の被供給側装置（例えばプレス機械）の要求に応じてロールフィーダ１０（下流側送り機構）を例えば台形状の下流側速度変化パターンで間欠的に作動させる一方で、レベラフィーダ５（上流側送り機構）も例えば台形状の上流側速度変化パターンで間欠的に作動させ、前記下流側速度変化パターンと上流側速度変化パターンの頂部中心位置が時間軸において一致するようにロールフィーダ１０（下流側送り機構）の送り動作に対してレベラフィーダ５（上流側送り機構）の送り動作を同期させる構成であり、ロールフィーダ１０とレベラフィーダ５の加速度の差が重力加速度（１Ｇ）を越えないように前記下流側速度変化パターンと上流側速度変化パターンの加減速部の傾きを決定するパラメータ（例えば、図８（ａ）に例示する加速時間や減速時間と定格速度）が設定されているとともに、一度の送り動作（台形状又は三角形状の速度変化パターン１個分の送り動作）による送り量が前記上流側送り機構と前記下流側送り機構とで同じになるよう前記下流側速度変化パターンと上流側速度変化パターンが形成する台形又は三角形の面積が同じに設定されている。なお、上述の下流側速度変化パターンや上流側速度変化パターンは、図２の下段や図８（ａ）に示すような台形状の場合もあるが、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、三角形状のものとなる場合もある。ここで、図８（ａ）は比較的長い送りであり、図８（ｂ）は中位の送り、図８（ｃ）は短い送りである。また詳細は後述するが、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、加減速部分をＳ字状とした速度変化パターンでもよい。

即ちこの場合には、前述した送り長さ設定部１６の設定によって、レベラフィーダ５とロールフィーダ１０の送り動作における速度変化パターンは、図２の下段に示すように設定されている。図２の下段において、符号ＶＬはレベラフィーダ５の速度変化パターン（上流側速度変化パターン）を示し、符号ＶＲはロールフィーダ１０の速度変化パターン（下流側速度変化パターン）を示す。下流側速度変化パターンＶＲは、要求される高速送りに対応すべく、加減速部の傾き（即ち台形状又は三角形状のパターンの左右両側の傾斜部分の傾き）が例えば２Ｇに相当する値となっている。一方、上流側速度変化パターンＶＬは、レベラフィーダ５とロールフィーダ１０の加速度の差を常に１Ｇ以下とするために、加減速部の傾きが例えば１Ｇに相当する値となっている。そして、下流側速度変化パターンＶＲと上流側速度変化パターンＶＬの頂部中心位置が、図２の下段に示す如く時間軸において一致するように前述した送り長さ設定部１６の出力が制御される。また、下流側速度変化パターンＶＲと上流側速度変化パターンＶＬが形成する台形又は三角形の面積が同じに設定され、図２に上段に示すように、一度の送り動作による送り量がレベラフィーダ５とロールフィーダ１０とで同じになる構成となっている。

以上のように構成された本例の帯状材の送り装置では、ループ１ｃについて見れば、アンコイラ２（上流側送り機構）の送り動作とレベラフィーダ５（下流側送り機構）の送り動作の加速度の差が重力加速度（１Ｇ）を越えないように、これらアンコイラ２とレベラフィーダ５の送り動作が制御される。このため、ループ１ｃの相対的な加速度は常に１Ｇ以下となり、重力加速度を超えないため、既述したようなループ１ｃの揺れが格段に低減される。
また、ループ１ｂについて見れば、レベラフィーダ５（上流側送り機構）の送り動作とロールフィーダ１０（下流側送り機構）の送り動作の加速度の差が常に重力加速度（１Ｇ）を越えないように、これらレベラフィーダ５とロールフィーダ１０の送り動作が制御される。この場合例えばロールフィーダ１０の送り動作が２Ｇの加速状態であるときには、レベラフィーダ５の送り動作は少なくとも１Ｇの加速状態とされ、逆にロールフィーダ１０の送り動作が２Ｇの減速状態であるときには、レベラフィーダ５の送り動作は少なくとも１Ｇの減速状態とされる。このため、ループ１ｂの相対的な加速度は常に１Ｇ以下となり、重力加速度を超えないため、既述したようなループ１ｂの揺れが格段に低減される。

また図２の下段に示すように、下流側速度変化パターンＶＲと上流側速度変化パターンＶＬの頂部中心位置が時間軸において一致しているため、加減速時の加速度が異なって送り動作の開始時点と終了時点が異なる点を除けば、レベラフィーダ５（上流側送り機構）とロールフィーダ１０（下流側送り機構）の送り動作が同期する（即ち、半同期する）ことになるため、ループ１ｂの変形が極めて少なく、ループ１ｂの揺れが特に低減される。また、上述したようにレベラフィーダ５（上流側送り機構）とロールフィーダ１０（下流側送り機構）が半同期していて、送り動作が相対的に異なるのは、加減速時の僅かな期間であり、また図２に示す如くその期間における送り量のずれも僅かな送り量だけであるため、ループ１ｂのループ量自体が格段に少なくてすむようになる。そして、ループ１ｂのループ量が減ると、ループ１ｂ用の大きなスペース（例えば、ループピット）を設ける必要が無くなる。また、ループ量が減ると、揺れる物体自体が小さくなる（軽くなる）ため、揺れのエネルギーが小さくなり、揺れによる機械の損傷や騒音もより低減される利点もある。また、一度の送り動作による送り量がレベラフィーダ５（上流側送り機構）とロールフィーダ１０（下流側送り機構）とで同じになる構成であるため、送り動作の加減速時に僅かにループ量が変動する点を除けば、ループ１ｂのループ量は常に一定となる。ループ量が一定になると、帯状材の板厚や送り長さ等の運転条件によって、特に揺れの少ないループ量をあらかじめ見つけておき、そのループ量に設定することで、揺れが最小のループ量に常に保持することが可能となり、その点でもループ１ｂの揺れを低減できる。

また本装置では、上述したようにレベラフィーダ５（上流側送り機構）とロールフィーダ１０（下流側送り機構）が半同期する構成であり、ループ１ｂのループ量が常に略一定であることに加えて、レベラフィーダ５（上流側送り機構）の下流側とロールフィーダ１０（下流側送り機構）の上流側には、帯状材１のたるみ部分（ループ１ｂ）の端の下面に接触するＲガイド５ａ、Ｒガイド１０ａがそれぞれ設けられ、例えばＲガイド１０ａ（又はＲガイド５ａ、或いはＲガイド５ａとＲガイド１０ａの両方）の左右方向位置を変更することによって、これらＲガイド間の距離が可変とされている。
このため、帯状材１の板厚に応じて上記Ｒガイド間の距離を最小値に変更し、各板厚の許容曲率半径（塑性変形が起こらない限界の曲率）のギリギリでループ１ｂを形成することが可能となる。例えば、板厚３．２ｍｍの場合には、許容曲率半径が例えば１６００ｍｍ（板厚の５００倍）となり、図３（ａ）に示す如くこの許容曲率半径ギリギリ（Ｒガイド間距離Ｌ２）でループ１ｂを形成できるし、板厚０．６ｍｍの場合には、許容曲率半径が例えば３００ｍｍとなり、図３（ｂ）に示す如くこの許容曲率半径ギリギリ（Ｒガイド間距離Ｌ１、Ｌ１＜Ｌ２）でループ１ｂを形成できる。これにより、次のような利点がある。まず、ループ１ｂにおいて帯状材１に板厚に応じた張りを持たせることができ、この張りによってループ１ｂの揺れの自由度（図３に示す揺れの支点を中心とした動きの自由度）を制限し、ループ１ｂの揺れをより低減できる。また、材料の張りを利用して、レベラフィーダ５（上流側送り機構）から供給する運動エネルギーを伝播させることによって、ロールフィーダ１０（下流側送り機構）に引っ張られる加減速（慣性）を吸収又は相殺できる。さらに、材料のＲガイド５ａ、１０ａへの接触面積が増えて、ホールド性が増し、ループ１ｂで帯状材１が揺れる自由度を低減でき、この点からもループ１ｂの揺れを低減できる。なお、Ｒガイド５ａ、１０ａが不必要に離れていると、Ｒガイド５ａ、１０ａへの接触面積が減り、図３に示すような揺れの支点を中心とした材料の自由度が高くなり、揺れ易くなる。

なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、本発明の速度変化パターンは、図８（ａ）〜（ｃ）に示した速度変化パターンを、それぞれ図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように変形させた速度変化パターンとしてもよい。即ち、台形状又は三角形状の速度変化パターンといっても、図８に示すような完全な直線によって構成されるパターンに限定されない。ループの揺れ対策の一般的な手法として、加減速の傾きを直線ではなくＳ字状にすることが知られている。図１０に示すように、本願発明における台形状又は三角形状の速度変化パターンの加減速部分において、直線ではなくてＳ字を適用すれば、さらに揺れを抑える効果が上がることになる。
また、前述した形態例において、レベラフィーダ５はロールフィーダ１０に半同期して停止と送り作動を繰り返すが、レベラフィーダにおいては、ロールの駆動を完全に停止させてしまうと材料にロールマークが付いてしまうため、前述した停止のタイミングにおいては、微速運転を行い、前述した台形状又は三角形状の速度パターンで送り作動するタイミングにおいては、微速で送った微かな送り長さ分を差し引いた送り長さを送る、といった応用も可能である。

また、上流側送り機構と下流側送り機構の加速度の差は、重力加速度の近傍値以下（好ましくは重力加速度以下）に制御すべきであるが、重力加速度を僅かでも超えてはいけないというわけではない。重力加速度を多少越えても、ループの揺れが生じないことがあり得るからである。
また設備によっては、多少ループが揺れて若干の騒音や材料の傷が発生しても許容される場合がある。そういった設備においてロールフィーダ（ループの下流側）で２．５Ｇの加速度を実現する場合、本願の方式でループの上流と下流の加速度を１．２５Ｇと２．５Ｇとすれば、相対的な加速度が１Ｇを若干（０．２５Ｇ）越えてしまい、揺れが発生する可能性があるとはいえ、従来の方式で１つのループに２．５Ｇの加速度が集中した場合に比べれば遥かに揺れは軽減され、許容範囲におさまるケースがありえる。

また、帯状材の供給設備全体の構成は、図７に示すような構成でもよい。この図７に示す例では、アンコイラ２の下流に矯正用ローラ５５を持つ通常のレベラ５５を配置し、このレベラ５５と最下流のロールフィーダ１０との間にもう一つのロールフィーダ６０を配置し、レベラ５５とロールフィーダ６０の間に帯状材１のループ１ｃを形成し、ロールフィーダ６０とロールフィーダ１０との間に帯状材１のループ１ｂを形成した構成となっている。なお、符号５３はレベラ５５のモータであって、このモータ５３については、図９（ｂ）で説明した制御、即ちこの場合ループ１ｃのループ量に応じた速度切替制御が行われる。また、符号６０ａ，６０ｂはロールフィーダ６０のＲガイドであり、符号６１ａ，６１ｂはロールフィーダ６０のフィードロールであり、符号６８，６９はロールフィーダ６０のモータと位置検出器である。モータ６８は、前述のモータ８（図１）と同様に制御され、ループ１ｂの揺れが抑制される。

また、例えば前述した形態例において、レベラフィーダ５とロールフィーダ１０の送り動作の加速度は、１Ｇと２Ｇに限定されない。ループの両側の加速度の差が常に略１Ｇ以下であればよく、例えば０．５Ｇと１．５Ｇでもよいし、２Ｇと３Ｇでもよい。但し、レベラフィーダ５の加速度が重力加速度１Ｇを超えるあたりから、このレベラフィーダ５の上流側のループ（アンコイラ２との間のループ１ｃ）に揺れが生じる恐れがあるので、例えばレベラフィーダ５の上流側又は下流側に送り機構をさらに設けてループを一つ増やす必要が生じる。即ち、本願発明を適用すると、ループの両側の送り機構の加速度の差が略重力加速度１Ｇに制限される。しかし、最上流のアンコイラと最下流のロールフィーダの間に、送り機構を例えば二つ設けて（ループは三つ設けて）、下流側の送り機構になるに従って加速度の設定を１Ｇ、２Ｇ、３Ｇと増やしてゆく構成とすれば、最終的に例えば３Ｇの加速度で高速送りすることが可能となる。また場合によっては、アンコンイラ２も所定の加速度で間欠送りする態様も原理的にはあり得る。例えば図１において、ロールフィーダ１０やレベラフィーダ５にアンコンイラ２を半同期させ、アンコイラ２の加速度を例えば１Ｇとし、レベラフィーダ５を２Ｇの加速度、ロールフィーダ１０を３Ｇの加速度によって定寸間欠送りで運転する構成もあり得る。
以上のように本願は、送り機構の間のループを増やしてループを２つ以上とし、ループにかかる相対的な加速度を分散させることによって、１つのループごとにかかる相対的な加速度を低減することが目的であって、その構成は、機器のレイアウトや各送り装置の加速度の設定によって限定されるものではない。
また、前述した形態例において、Ｒガイド間距離が可変とされている機構においては、下流側のＲガイドが可動式になっているが、可動式にするのは上流側のＲガイドでもよいし、上流側と下流側の両方のＲガイドを可動式としてもよい。

送り装置の構成を示す図である。 上流側送り機構と下流側送り機構の送り速度等の変化を示す図である。 Ｒガイド間距離の設定を説明する図である。 ロールフィーダの具体例を示す側面図である。 ロールフィーダの制御系を説明する図である。 ループの揺れを説明する図である。 他の形態例を示す図である。 速度変化パターンの各種例を示す図である。 従来の送り装置を説明する図である。 速度変化パターンの他の例を示す図である。

符号の説明

１ 帯状材
１ｂ，１ｃ ループ
２ アンコイラ（上流側送り機構）
５ レベラフィーダ（上流側送り機構、下流側送り機構）
５ａ Ｒガイド
１０ ロールフィーダ（下流側送り機構）
１０ａ Ｒガイド
４０ 制御装置（制御手段）
５５ レベラ（上流側送り機構）
６０ ロールフィーダ（上流側送り機構、下流側送り機構）

Claims (2)

1. 帯状材を供給するラインの上流側で前記帯状材を送る上流側送り機構と、この上流側送り機構よりも下流側で前記帯状材を送る下流側送り機構とよりなり、前記上流側送り機構と前記下流側送り機構の送り動作の違いを吸収するために、前記上流側送り機構と前記下流側送り機構の間に前記帯状材のたるみ部分が形成される帯状材の送り装置であって、
   前記上流側送り機構の送り動作と前記下流側送り機構の送り動作の加速度の差が略重力加速度を越えないように、前記上流側送り機構と前記下流側送り機構の送り動作を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、帯状材の被供給側装置の要求に応じて前記下流側送り機構を台形状又は三角形状の下流側速度変化パターンで作動させる送り動作を間欠的に実行する一方で、前記上流側送り機構も台形状又は三角形状の上流側速度変化パターンで作動させる送り動作を間欠的に実行し、前記下流側速度変化パターンと上流側速度変化パターンの頂部中心位置が時間軸において一致するように前記下流側送り機構の送り動作に対して前記上流側送り機構の送り動作を同期させる構成であり、前記加速度の差が略重力加速度を越えないように前記下流側速度変化パターンと上流側速度変化パターンの加減速部の傾きを決定するパラメータが設定されているとともに、一度の送り動作による送り量が前記上流側送り機構と前記下流側送り機構とで同じになるよう前記下流側速度変化パターンと上流側速度変化パターンが形成する台形又は三角形の面積が同じに設定されていることを特徴とする帯状材の送り装置。
2. 前記上流側送り機構の下流側と前記下流側送り機構の上流側には、前記帯状材のたるみ部分の端の下面に接触するＲガイドがそれぞれ設けられ、これらＲガイド間の距離が可変とされていることを特徴とする請求項１に記載の帯状材の送り装置。

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