JP6156324B2 - 先端形状矯正装置及び先端形状矯正方法 - Google Patents

先端形状矯正装置及び先端形状矯正方法 Download PDF

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本発明は、鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯の先端形状矯正を精度高く、かつ、バラツキを抑えて行うことができる先端形状矯正装置及び先端形状矯正方法に関する。
従来から、連続焼鈍ライン、連続亜鉛メッキライン、リコイリングライン等における鋼帯の巻き戻し工程では、上述したペイオフリールの鋼帯コイルを巻き戻し、巻き戻された鋼帯をレベリングロールに通板して鋼帯の反りなどを矯正するようにしている。このレベリングロールは、複数のロールが千鳥状に配置されている。
特許文献1では、鋼帯コイルを巻き戻すペイオフリールの下方にレベリングロールを設け、巻き戻された鋼帯を鉛直方向に通板し、かつ、レベリングロールの左右ロール群のロール圧下量を下側より上側が小さくなるように配置し、さらに複数のロールのうち一番上に配置したロールを単独でロールの圧下開放を可能にした鋼帯コイルの先端部形状矯正装置が記載されている。これにより、鋼帯コイルの先端部形状を、人手によらないで通板トラブルを引き起こさない反り量に矯正することができる。
特開2013−770号公報
ところで、巻き戻された鋼帯先端形状の形状矯正時のレベリングロールにおけるロール圧下量は、レベリングロールに通板される鋼帯の鋼種及び鋼帯の板厚をもとに制御されていた。そして、さらに精度の高い鋼帯先端形状の形状矯正を行うためには、鋼帯の鋼種及び鋼帯の板厚以外の情報として、前通板工程、鋼帯カット長さ、コイル滞在時間、鋼帯コイル外径などの情報を加味した制御が可能である。しかし、鋼帯の鋼種及び鋼帯の板厚以外の情報を加味した制御を行っても、さらに他の先端形状決定パラメータが存在するため、鋼帯先端形状の形状矯正には、大きなバラツキが発生していた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯の先端形状矯正を精度高く、かつ、バラツキを抑えて行うことができる先端形状矯正装置及び先端形状矯正方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる先端形状矯正装置は、ペイオフリールに装着された鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯を、複数のロールが千鳥状に配置されたレベリングロールに通板して少なくとも鋼帯の先端形状をフラットに矯正する先端形状矯正装置であって、前記鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯の先端形状を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された画像をもとに先端形状の曲率を求める曲率計測部と、前記曲率計測部で求められた曲率、前記鋼帯の板厚、及び前記鋼帯の鋼種をもとに前記レベリングロールのロール圧下量を調整して前記鋼帯の先端形状をフラットに矯正する制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる先端形状矯正装置は、上記の発明において、前記レベリングロールの前段に設けられたピンチロールと、前記ペイオフリールに装着された鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯を前記ピンチロールに案内する案内板と、を備え、前記撮像部は、前記鋼帯の先端が前記案内板に当接した時に前記鋼帯の先端形状を撮像することを特徴とする。
また、本発明にかかる先端形状矯正装置は、上記の発明において、前記鋼帯の先端と前記案内板との当接を検出する当接検出部を備え、前記撮像部は、前記当接検出部が前記鋼帯の先端と前記案内板との当接を検出した時に前記鋼帯の先端形状を撮像することを特徴とする。
また、本発明にかかる先端形状矯正装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記当接検出部が前記鋼帯の先端と前記案内板との当接を検出した時に前記ペイオフリールの回転駆動を停止させて前記撮像部による前記鋼帯の先端形状の撮像を行わせ、その後、前記ペイオフリールを再回転駆動させることを特徴とする。
また、本発明にかかる先端形状矯正装置は、上記の発明において、前記撮像部は、前記鋼帯コイルから前記鋼帯の巻き戻しが開始した後、前記鋼帯の先端が前記案内板に当接する前に前記鋼帯の先端形状を撮像することを特徴とする。
また、本発明にかかる先端形状矯正方法は、ペイオフリールに装着された鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯を、複数のロールが千鳥状に配置されたレベリングロールに通板して少なくとも鋼帯の先端形状をフラットに矯正する先端形状矯正方法であって、前記鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯の先端形状を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップによって撮像された画像をもとに先端形状の曲率を求める曲率計測ステップと、前記曲率計測ステップで求められた曲率、前記鋼帯の板厚、及び前記鋼帯の鋼種をもとに前記レベリングロールのロール圧下量を調整して前記鋼帯の先端形状をフラットに矯正する制御ステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明にかかる先端形状矯正方法は、上記の発明において、前記鋼帯の先端と、前記ペイオフリールに装着された鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯を、前記レベリングロールの前段に設けられたピンチロールに案内する案内板との当接を検出する当接検出ステップを含み、前記撮像ステップは、前記当接検出ステップが前記鋼帯の先端と前記案内板との当接を検出した時に前記鋼帯の先端形状を撮像することを特徴とする。
また、本発明にかかる先端形状矯正方法は、上記の発明において、前記制御ステップは、前記当接検出ステップが前記鋼帯の先端と前記案内板との当接を検出した時に前記ペイオフリールの回転駆動を停止させて前記撮像ステップによる前記鋼帯の先端形状の撮像を行わせ、その後、前記ペイオフリールを再回転駆動させることを特徴とする。
また、本発明にかかる先端形状矯正方法は、上記の発明において、前記撮像ステップは、前記鋼帯コイルから前記鋼帯の巻き戻しが開始した後、前記鋼帯の先端が前記案内板に当接する前に前記鋼帯の先端形状を撮像することを特徴とする。
本発明によれば、撮像部が、鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯の先端形状を撮像し、曲率計測部が、前記撮像部によって撮像された画像をもとに先端形状の曲率を求め、制御部が、前記曲率計測部で求められた曲率、前記鋼帯の板厚、及び前記鋼帯の鋼種をもとにレベリングロールのロール圧下量を調整して前記鋼帯の先端形状をフラットに矯正する制御を行うようにしている。すなわち、鋼帯の先端形状矯正直前に現在の鋼帯の先端形状を示す曲率を用いて先端形状矯正を行っているため、これまでの前通板工程などの種々の先端形状決定パラメータを用いた場合に比して精度高く、かつ、バラツキを抑えた先端形状矯正を行うことができる。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる先端形状矯正装置の全体構成を示す模式図である。 図2は、本発明の実施の形態1による鋼帯先端の曲率半径を算出するための説明図である。 図3は、図1に示した制御部による先端形状矯正処理手順を示すフローチャートである。 図4は、従来の先端形状矯正処理と本発明による先端形状矯正処理とによる矯正後の先端曲率のバラツキを比較した図である。 図5は、従来の先端形状矯正処理後の通板トラブル発生率と本発明による先端形状矯正処理後の通板トラブル発生率とを比較した図である。 図6は、本発明の実施の形態2にかかる先端形状矯正装置の全体構成を示す模式図である。 図7は、図6に示した制御部による先端形状矯正処理手順を示すフローチャートである。 図8は、本発明の実施の形態3による鋼帯先端の曲率半径を算出するための説明図である。 図9は、本発明の実施の形態3にかかる先端形状矯正装置の全体構成を示す模式図である。 図10は、図9に示した制御部による先端形状矯正処理手順を示すフローチャートである。 図11は、図9に示した制御部の変形例による先端形状矯正処理手順を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
(実施の形態1)
[装置構成]
図1は、本発明の実施の形態1にかかる先端形状矯正装置1の全体構成を示す模式図である。図1に示すように先端形状矯正装置1では、鋼帯コイル2がペイオフリール3に装着される。ペイオフリール3は、モータ4に駆動され、図上、左回転させて鋼帯コイル2を巻き戻し、鋼帯5の鋼帯先端5aを案内板6上に送出する。案内板6の後端は、ピンチロール7の入口側に配置される。したがって、案内板6上の鋼帯先端5aは、鋼帯コイル2の巻き戻しの進行に伴い、ピンチロール7に挟まれる。
ピンチロール7の下流には、複数のレベリングロールR1〜R5を有した矯正部8が配置される。レベリングロールR1〜R5は、上流側からレベリングロールR3,R1,R4,R2,R5の順で千鳥状に配置される。レベリングロールR3,R4,R5は、図上、下部のロールハウジング10によって、回転自在に保持され、その回転位置は固定である。一方、レベリングロールR1,R2は、上部のロールハウジング9によって、回転自在に保持され、図示しない油圧駆動部などによって、ロールハウジング9とともに、上下方向に移動する。この上下方向の移動は、制御部Cのロール圧下量制御部C1によって制御される。
すなわち、ピンチロール7を通過した鋼帯先端5aは、ロール圧下量が調整された状態で、順次、レベリングロールR3,R1,R4,R2,R5を通過することによって、鋼帯先端5aの形状がフラットに矯正される。鋼帯先端5aは、最初のレベリングロールR3,R1によって下側の反り量が与えられ、その後、レベリングロールR1,R4によって上側の反り量が与えられ、その後、レベリングロールR4,R2によって下側の反り量が与えられ、最後にレベリングロールR2,R5によって上側の微小反り量が与えられる。
撮像部12は、案内板6、鋼帯コイル2から巻き戻される鋼帯5の鋼帯先端5aを含む鋼帯5の全体を少なくとも含む撮像領域Eを撮像する。当接検出部11は、鋼帯先端5aが案内板6に当接したか否かを検出する。当接検出部11は、例えば、鋼帯コイル2及び案内板6と電気的に接続され、鋼帯先端5aが案内板6に接触して通電したときを、鋼帯先端5aが案内板6に当接したとして出力する。撮像部12は、当接検出部11からの当接検出出力を受けたときに、撮像領域Eの撮像を行う。そして、撮像部12は、撮像画像を曲率計測部13に出力する。なお、当接検出部11が当接検出出力を制御部Cに送出し、制御部Cが撮像部12による撮像を制御するようにしてもよい。
曲率計測部13は、撮像部12が出力した撮像画像をもとに鋼帯先端5aの先端形状の曲率D3を求めて制御部Cに出力する。具体的には、図2に示すように、曲率計測部13は、撮像画像に対する画像処理を行って、鋼帯先端5aの当接位置P1と鋼帯5が鋼帯コイル2から巻き戻される鋼帯基端5bの基端位置P2との間の距離Xと、当接位置P1と基端位置P2とを結ぶ直線から、鋼帯5までの垂直2等分線の距離Yとをもとに、次式のように、曲率半径Rを求める。
R=(X^2+2Y^2)/8Y
そして、曲率κは曲率半径Rの逆数であり、
κ=1/R
として曲率κ(=D3)を求める。
制御部Cのロール圧下量制御部C1は、鋼帯コイルデータDのうちの板厚D1及び鋼種D2に、曲率計測部13から出力される曲率D3を加えて、ロール圧下量IMを増減する制御を行う。なお、制御部Cは、モータ4などの駆動制御も行う。
[先端形状矯正処理]
ここで、図3に示したフローチャートをもとに、制御部Cによる先端形状矯正処理手順について説明する。まず、制御部Cは、当接検出部11が、鋼帯5の鋼帯先端5aが案内板6に当接したことを検出したか否かを判断する(ステップS101)。当接検出部11が当接を検出しない場合(ステップS101,No)には、この判断処理を繰り返し、当接検出部11が当接を検出した場合(ステップS101,Yes)には、撮像部12による撮像領域Eの撮像を行わせる(ステップS102)。
ロール圧下量制御部C1は、撮像された撮像画像をもとに鋼帯先端5aの曲率D3を算出する(ステップS103)。その後、ロール圧下量制御部C1は、算出された曲率D3、板厚D1、及び鋼種D2をもとに、鋼帯5の先端形状がフラットになるようにロール圧下量IMを調整する制御を行う(ステップS104)。その後、上述した処理を繰り返す。
本実施の形態では、鋼帯の鋼種及び鋼帯の板厚以外の情報として、前通板工程、鋼帯カット長さ、コイル滞在時間、鋼帯コイル外径などの情報を用いず、これらの先端形状決定パラメータとして、結果としての直接的な先端形状として先端形状の曲率D3を用いてロール圧下量を制御するようにしている。この結果、前通板工程、鋼帯カット長さ、コイル滞在時間、鋼帯コイル外径などの情報のバラツキによる先端形状矯正のバラツキを抑えることができる。
図4は、従来の先端形状矯正処理と本発明による先端形状矯正処理とによる矯正後の先端曲率のバラツキを比較した図である。図4に示すように、本発明による先端形状矯正処理は、従来の先端形状矯正処理を適用した場合に比して、先端曲率半径のバラツキが半減している。しかも、図4では、従来に比して、先端曲率半径の平均値がゼロに近くなっており、先端形状矯正精度も向上している。そして、図5に示すように、図4に示した先端曲率半径のバラツキの半減によって、通板トラブル発生率は、従来の0.2%から0.08%に低減している。
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2にかかる先端形状矯正装置1の全体構成を示す模式図である。この実施の形態2では、制御部Cに対応する制御部Caが、当接検出部11が鋼帯先端5aと案内板6との当接を検出した時にペイオフリール3の回転駆動を停止させて、撮像部12による鋼帯先端5aの先端形状の撮像を行わせ、その後、ペイオフリール3を再回転駆動させるようにしている。これによって、精度の高い、鋼帯先端5aの先端形状を撮像した画像を得ることができる。
[先端形状矯正処理]
ここで、図7に示したフローチャートをもとに、制御部Caによる先端形状矯正処理手順について説明する。まず、制御部Caは、当接検出部11が、鋼帯5の鋼帯先端5aが案内板6に当接したことを検出したか否かを判断する(ステップS201)。当接検出部11が当接を検出しない場合(ステップS201,No)には、この判断処理を繰り返し、当接検出部11が当接を検出した場合(ステップS201,Yes)には、ペイオフリール3の回転を停止させる(ステップS202)。その後、撮像部12による撮像領域Eの撮像を行わせる(ステップS203)。
ロール圧下量制御部C1は、撮像された撮像画像をもとに鋼帯先端5aの曲率D3を算出する(ステップS204)。その後、ロール圧下量制御部C1は、算出された曲率D3、板厚D1、及び鋼種D2をもとに、鋼帯5の先端形状がフラットになるようにロール圧下量IMを調整する制御を行う(ステップS205)。その後、制御部Caは、ペイオフリール3を再回転駆動させ(ステップS206)、鋼帯5の巻き戻しを再開させる。その後、上述した処理を繰り返す。
なお、鋼帯先端5aが案内板6に当接した後、若干、鋼帯5を巻いて鋼帯5を後退させるようにしてもよい。
(実施の形態3)
上述した実施の形態1,2では、鋼帯先端5aが案内板6に当接した状態の鋼帯先端5aの先端形状を撮像するようにしていたが、この実施の形態3では、撮像部12が、鋼帯コイル2から鋼帯5の巻き戻しが開始した後、鋼帯5の鋼帯先端5aが案内板6に当接する前に鋼帯先端5aの先端形状を撮像するようにしている。この場合、鋼帯先端5aが無張力状態となり、精度の高い先端形状を撮像することができる。
曲率計測部13は、図8に示すように、鋼帯先端5aが案内板6に当接する前の位置P1´と、基端位置P2から鋼帯先端5a側の鋼帯位置であって位置P1´から距離X´の鋼帯位置である位置P2´との間の距離X´と、位置P1´と位置P2´とを結ぶ直線から、鋼帯5までの垂直2等分線の距離Y´とをもとに、曲率D3を求めるようにしている。なお、位置P1´と基端位置P2とをもとに曲率D3を求めるようにしてもよい。
図9は、本発明の実施の形態3にかかる先端形状矯正装置1の全体構成を示す模式図である。この実施の形態3では、制御部Cに対応する制御部Cbが、ペイオフリール3の回転開始から、鋼帯先端5aが案内板6に当接する前までの所定時間経過した時に、撮像部12による鋼帯先端5aの先端形状の撮像を行わせるようにしている。
[先端形状矯正処理]
ここで、図10に示したフローチャートをもとに、制御部Cbによる先端形状矯正処理手順について説明する。まず、制御部Cbは、ペイオフリール3の回転開始から、鋼帯先端5aが案内板6に当接する前までの所定時間を経過したか否かを判断する(ステップS301)。所定時間を経過しない場合(ステップS301,No)には、この判断処理を繰り返し、所定時間を経過した場合(ステップS301,Yes)には、撮像部12による撮像領域Eの撮像を行わせる(ステップS302)。これによって、図8に示したような画像を取得することができる。
その後、ロール圧下量制御部C1は、撮像された撮像画像をもとに鋼帯先端5aの曲率D3を算出する(ステップS303)。その後、ロール圧下量制御部C1は、算出された曲率D3、板厚D1、及び鋼種D2をもとに、鋼帯5の先端形状がフラットになるようにロール圧下量IMを調整する制御を行う(ステップS304)。その後、上述した処理を繰り返す。
[先端形状矯正処理の変形例]
なお、実施の形態2と同様に、撮像時にペイオフリール3を停止させるようにしてよい。図11は、制御部Cbの変形例による先端形状矯正処理手順を示すフローチャートである。図11に示すように、まず、制御部Cbは、ペイオフリール3の回転開始から、鋼帯先端5aが案内板6に当接する前までの所定時間を経過したか否かを判断する(ステップS401)。所定時間を経過しない場合(ステップS401,No)には、この判断処理を繰り返し、所定時間を経過した場合(ステップS401,Yes)には、ペイオフリール3の回転を停止させる(ステップS402)。その後、撮像部12による撮像領域Eの撮像を行わせる(ステップS403)。
ロール圧下量制御部C1は、撮像された撮像画像をもとに鋼帯先端5aの曲率D3を算出する(ステップS404)。その後、ロール圧下量制御部C1は、算出された曲率D3、板厚D1、及び鋼種D2をもとに、鋼帯5の先端形状がフラットになるようにロール圧下量IMを調整する制御を行う(ステップS405)。その後、制御部Cbは、ペイオフリール3を再回転駆動させ(ステップS406)、鋼帯5の巻き戻しを再開させる。その後、上述した処理を繰り返す。
なお、ステップS403による撮像は、所定時間経過後であってペイオフリール3の回転停止後、鋼帯先端5aの揺れが収まる時間が経過した後に行うようにしてもよい。
1 先端形状矯正装置
2 鋼帯コイル
3 ペイオフリール
4 モータ
5 鋼帯
5a 鋼帯先端
5b 鋼帯基端
6 案内板
7 ピンチロール
8 矯正部
9,10 ロールハウジング
11 当接検出部
12 撮像部
13 曲率計測部
C,Ca,Cb 制御部
C1 ロール圧下量制御部
D 鋼帯コイルデータ
D1 板厚
D2 鋼種
D3 曲率
E 撮像領域
IM ロール圧下量
P1 当接位置
P2 基端位置
R 曲率半径
R1〜R5 レベリングロール
X,Y 距離
κ 曲率

Claims (9)

  1. ペイオフリールに装着された鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯を、複数のロールが千鳥状に配置されたレベリングロールに通板して少なくとも鋼帯の先端形状をフラットに矯正する先端形状矯正装置であって、
    前記鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯の先端形状を撮像する撮像部と、
    前記撮像部によって撮像された画像をもとに先端形状の曲率を求める曲率計測部と、
    前記曲率計測部で求められた曲率、前記鋼帯の板厚、及び前記鋼帯の鋼種をもとに前記レベリングロールのロール圧下量を調整して前記鋼帯の先端形状をフラットに矯正する制御を行う制御部と、
    を備えたことを特徴とする先端形状矯正装置。
  2. 前記レベリングロールの前段に設けられたピンチロールと、
    前記ペイオフリールに装着された鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯を前記ピンチロールに案内する案内板と、
    を備え、
    前記撮像部は、前記鋼帯の先端が前記案内板に当接した時に前記鋼帯の先端形状を撮像することを特徴とする請求項1に記載の先端形状矯正装置。
  3. 前記鋼帯の先端と前記案内板との当接を検出する当接検出部を備え、
    前記撮像部は、前記当接検出部が前記鋼帯の先端と前記案内板との当接を検出した時に前記鋼帯の先端形状を撮像することを特徴とする請求項2に記載の先端形状矯正装置。
  4. 前記制御部は、前記当接検出部が前記鋼帯の先端と前記案内板との当接を検出した時に前記ペイオフリールの回転駆動を停止させて前記撮像部による前記鋼帯の先端形状の撮像を行わせ、その後、前記ペイオフリールを再回転駆動させることを特徴とする請求項3に記載の先端形状矯正装置。
  5. 前記撮像部は、前記鋼帯コイルから前記鋼帯の巻き戻しが開始した後、前記鋼帯の先端が前記案内板に当接する前に前記鋼帯の先端形状を撮像することを特徴とする請求項1に記載の先端形状矯正装置。
  6. ペイオフリールに装着された鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯を、複数のロールが千鳥状に配置されたレベリングロールに通板して少なくとも鋼帯の先端形状をフラットに矯正する先端形状矯正方法であって、
    前記鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯の先端形状を撮像する撮像ステップと、
    前記撮像ステップによって撮像された画像をもとに先端形状の曲率を求める曲率計測ステップと、
    前記曲率計測ステップで求められた曲率、前記鋼帯の板厚、及び前記鋼帯の鋼種をもとに前記レベリングロールのロール圧下量を調整して前記鋼帯の先端形状をフラットに矯正する制御ステップと、
    を含むことを特徴とする先端形状矯正方法。
  7. 前記鋼帯の先端と、前記ペイオフリールに装着された鋼帯コイルから巻き戻された鋼帯を、前記レベリングロールの前段に設けられたピンチロールに案内する案内板との当接を検出する当接検出ステップを含み、
    前記撮像ステップは、前記当接検出ステップが前記鋼帯の先端と前記案内板との当接を検出した時に前記鋼帯の先端形状を撮像することを特徴とする請求項6に記載の先端形状矯正方法。
  8. 前記制御ステップは、前記当接検出ステップが前記鋼帯の先端と前記案内板との当接を検出した時に前記ペイオフリールの回転駆動を停止させて前記撮像ステップによる前記鋼帯の先端形状の撮像を行わせ、その後、前記ペイオフリールを再回転駆動させることを特徴とする請求項7に記載の先端形状矯正方法。
  9. 前記撮像ステップは、前記鋼帯コイルから前記鋼帯の巻き戻しが開始した後、前記鋼帯の先端が前記案内板に当接する前に前記鋼帯の先端形状を撮像することを特徴とする請求項6に記載の先端形状矯正方法。
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