JP6571326B2

JP6571326B2 - 鋼帯巻取装置

Info

Publication number: JP6571326B2
Application number: JP2014235067A
Authority: JP
Inventors: 啓史内田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2034-11-19
Also published as: JP2016097422A

Description

本発明は、鋼板製造プロセスの鋼帯巻き取り工程で使用される巻取装置に関する。

鋼板製造プロセスにおいては、鋼帯を圧延設備や冷却設備等に連続的に通板させ、鋼帯を所定の長さに剪断して巻き取る工程がある。一般に、巻取工程ではテンションリールを備えた巻取装置が用いられ、走行する鋼帯は、その巻取装置によりコイル状に巻き取られる（以下、コイル状に巻き取られた鋼帯を単に「コイル」という）。

鋼帯を巻き取る際に、例えばコイル側面から鋼帯のエッジが突出する等のコイル形状の乱れがあると、後工程のコイルの梱包時において、突出するエッジを損傷させたり、梱包紙を破損させたりするおそれがある。このため、テンションリールでコイルを巻き取る際には、鋼帯の幅方向端部（以下、「エッジ」という）を揃えるように巻き取っていく必要がある。

しかし、走行する鋼帯は、自身の内部歪やロールの据え付け誤差等により幅方向に蛇行することがある。この場合、テンションリールで鋼帯を巻き取る際に、鋼帯のエッジが揃っていない状態で鋼帯が巻き取られ、鋼帯のエッジが幅方向にずれた状態で重なってしまう。

これを回避するために、従来の巻取装置は、鋼帯の蛇行に対応するＥＰＣ（Edge Position Control）装置を備えていた。ＥＰＣ装置とは、走行する鋼帯の幅方向のずれをセンサーにより検知し、鋼帯が蛇行した際には、その蛇行方向と同じ方向にテンションリールを移動させる装置である。これにより、エッジが揃うように鋼帯を巻き取ることができる。

ただし、走行する鋼帯が剪断されることで、鋼帯に作用する張力がなくなった状態でＥＰＣ装置を作動させていると、一度ずれた鋼帯尾端の幅方向のずれが、更に大きくなることがある。このため、鋼帯の剪断後においては、ＥＰＣ装置を停止させることが一般的となっている。一方で、鋼帯尾端の蛇行に対して何らかの対応をする必要があることから、従来の巻取装置には、ＥＰＣ装置を作動させずに鋼帯尾端の蛇行を抑制する機構が設けられていた。

そのような巻取装置の一例として、特許文献１に記載された装置がある。当該装置は、テンションリールとデフレクターロール（特許文献１の図２）との間に通板テーブルが設けられ、その通板テーブル上にサイドガイドが設けられている。このサイドガイドは、鋼帯を挟み込むようにして設けられ、各サイドガイドが鋼帯の幅方向に沿って移動するような構成となっている。

特許文献１に記載のサイドガイドは、鋼帯が剪断されると、鋼帯のエッジに接触するまで接近するように制御される。これにより、鋼帯尾端のエッジを拘束すし、鋼帯尾端の幅方向のずれを抑制している。

特開２００７−１２５５８０号公報特許４７３４１８１

しかしながら、特許文献１に記載の巻取装置においても、鋼帯に張力が作用していない状態に変わりはなく、そのような張力が作用していない状態では、鋼帯の幅方向のずれが大きくなりやすく、一度ずれた鋼帯のずれ量が更に大きくなっていく。また、特許文献１に記載の巻取装置は、テンションロールとデフレクターロールとの間にサイドガイドが設けられた構成であり、デフレクターロールからテンションロールまでの距離が長いために、鋼帯が巻き取られるまでの間に鋼帯のずれが更に大きくなってしまう。

このような状態で、鋼帯のエッジがサイドガイドに接触すると、鋼帯のサイドガイドの外側に移動しようとする力が大きいために、鋼帯が幅方向に沿って波打つように変形したり、鋼帯がサイドガイドを乗り越えたりするおそれがある。そうすると、鋼帯尾端のエッジを揃えて巻き取ることができず、コイル形状の乱れが生じてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋼帯尾端の巻き取り時において鋼帯尾端の幅方向のずれを抑制することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、走行する鋼帯を巻き取る鋼帯巻取装置であって、鋼帯の幅方向に沿って移動可能に構成された鋼帯を巻き取る巻取機と、鋼帯を上下から挟み込む一対のピンチロールと、前記一対のピンチロールの上流側に設けられ、鋼帯を幅方向外側から挟み込むように配置された少なくとも一対のサイドガイドと、各サイドガイドを幅方向に沿って互いに独立して移動させるガイド移動機構と、前記一対のサイドガイドの中心軸間距離の中点がラインセンターを通るように各サイドガイドを移動させるように前記ガイド移動機構を制御する制御モードと、鋼帯幅情報と前記ラインセンターからの鋼帯幅方向偏差量情報から算出した幅方向の両エッジ位置に基づき、鋼帯尾端において幅方向を拘束するように前記ガイド移動機構を制御する制御モードとを有する制御装置と、を備えていることを特徴とする。

本発明に係る巻取装置は、サイドガイドと巻取機との間にピンチロールを設ける構成としたため、鋼帯尾端の巻き取り時において、特許文献２に示されるような所謂糸巻き効果（ロール中心と鋼帯中心を一致させるように修正する効果）を向上させることができる。つまり鋼帯が蛇行すると、鋼帯がサイドガイドで拘束される事により、ピンチロールへの鋼帯侵入角変化が起こり、ピンチロールが回転することで鋼帯の蛇行が修正される。さらに、ピンチロールにより鋼帯の上面及び下面が拘束されるため、鋼帯のサイドガイドへの接触による波打ち不良等の発生も抑制される。

本発明によれば、鋼帯剪断後における鋼帯尾端の幅方向のずれを抑制することができる。これにより、鋼帯のエッジを揃えるように鋼帯を巻き取ることができるため、コイル形状の乱れを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る巻取装置の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係るＥＰＣ装置及びサイドガイドの制御内容を時系列に沿って表した図である。図２に示す時間ｔ１〜ｔ３における巻取装置の各部の動作を示す平面図である。独立可動しないサイドガイドを設けた場合の鋼帯尾端の巻き取り時の様子を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、鋼帯の巻き取りを行う巻取装置に基づいて図面を参照しながら説明する。また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１に示すように、本実施形態における巻取装置１には、鋼帯Ｓの幅方向Ｗの外側から鋼帯Ｓを挟み込むように配置された一対のサイドガイド２と、鋼帯Ｓの幅方向Ｗにおける位置を検知するオートワイドセンサー３と、鋼帯Ｓを上下から挟み込んで一定の圧力で送り出すピンチロール４と、鋼帯Ｓを巻き取る巻取機５とが鋼帯Ｓの走行方向Ｔに沿って順に設けられている。

サイドガイド２は、ガイドテーブル６上に設けられた縦ロールであり、走行する鋼帯Ｓが接触することにより回転する。ガイドテーブル６には、当該ガイドテーブル６を幅方向Ｗに移動させるガイド移動機構７が設けられており、ガイドテーブル６が移動することによりサイドガイド２も移動する構成となっている。また、各ガイドテーブル６には、走行する鋼帯Ｓのエッジを検知するフォトセンサー（不図示）が設けられている。

ピンチロール４は、鋼帯Ｓを上下から挟み込むように配置された一対のロールから構成されている。

巻取機５は、鋼帯Ｓを巻き取るテンションリール８と、テンションリール８に接続されたＥＰＣ装置９から構成される。ＥＰＣ装置９は、オートワイドセンサー３により検知された鋼帯Ｓの幅方向Ｗのずれの情報を受け取り、その情報に基づいて、鋼帯Ｓがずれた方向と同じ方向にテンションリール８を移動させるように構成されている。

また、巻取装置１は、制御装置１０も備えており、制御装置１０は、ＥＰＣ装置９の制御や、フォトセンサー（不図示）により得られた鋼帯Ｓのエッジ位置情報に基づいて、ガイドテーブル６を移動させる制御等を行う。また、巻取装置１の上流側に配置された鋼帯剪断機（不図示）において、鋼帯Ｓが剪断されたか否かを認識する機能も有している。

本実施形態における巻取装置１は以上のように構成される。次に、当該巻取装置１を用いた鋼帯Ｓの巻取方法について説明する。なお、以下の説明で参照する図２は、鋼帯Ｓの巻取工程におけるＥＰＣ装置９及びサイドガイド２の制御内容を時系列に沿って表したものである。また、図３（ａ）〜（ｄ）は、図２に示す時間ｔ１〜ｔ３における巻取装置１の各部の動作を示す平面図である。

まず、図２，図３（ａ）に示すように、鋼帯Ｓの先端がサイドガイド２に到達する（ｔ₁）。ここで、ＥＰＣ装置９が作動し、テンションリール８の幅方向Ｗの中央部がラインセンターＣを通るようにテンションリール８がセンタリングされる。

また、一対のサイドガイド２の中心軸間距離の中点がラインセンターＣを通るように各サイドガイド２が移動する。このとき、制御装置１０には鋼帯Ｓの製品幅の情報（鋼帯幅情報）が入力されており、各サイドガイド２は、その鋼帯幅情報に基づいて鋼帯Ｓのエッジに接触する位置まで移動する。本明細書では、このときの各サイドガイド２の位置をセンタリング位置という。

次に、図２，図３（ｂ）に示すように、鋼帯Ｓは、オートワイドセンサー３、ピンチロール４を通過して、テンションリール８に巻き付けられる（ｔ₂）。ここで、ＥＰＣ装置９の制御が開始され、各サイドガイド２は開放される。このとき、各サイドガイド２は、互いに所定の間隔を開けるように移動し、各サイドガイド２の中心軸間距離の中点がラインセンターＣを通るように移動する。

なお、ここでいう所定の間隔とは、鋼帯Ｓが通過する際に鋼帯Ｓの幅方向中央部がラインセンターＣを通るような場合において、各サイドガイド２が鋼帯Ｓのエッジに接触しない間隔をいう。ただし、各サイドガイド２の間隔が広すぎると、鋼帯Ｓの蛇行抑制効果が小さくなるため、各サイドガイド２の間隔は、鋼帯幅情報に基づいて適宜設定されることが好ましい。

ＥＰＣ装置９を制御する制御装置１０は、図３（ｃ）に示すように、鋼帯ＳがラインセンターＣから幅方向Ｗにずれた場合（図中の破線が鋼帯Ｓの初期位置）に、制御装置１０がオートワイドセンサー３で検知される鋼帯Ｓの幅方向Ｗの位置情報に基づいて、鋼帯Ｓの幅方向Ｗのずれを認識する。そして、テンションリール８を鋼帯Ｓのずれ方向と同一の方向に沿って、鋼帯Ｓのずれ量と同じ量だけ移動させる。また、鋼帯Ｓの幅方向Ｗのずれが更に大きくなったとしても、鋼帯Ｓのエッジがサイドガイド２に接触するため、鋼帯Ｓがそれ以上ずれることはない。また、このとき、ピンチロール４により鋼帯Ｓを拘束していることで、鋼帯Ｓを拘束していない場合に比べて鋼帯Ｓの幅方向Ｗのずれが大きくなりにくい状態にある。鋼帯剪断前の巻取装置１では、このようにして鋼帯Ｓの幅方向Ｗのずれを抑制している。

その後、図２，図３（ｄ）に示すように、鋼帯Ｓが巻取装置１の上流において剪断される（ｔ₃）。この段階でＥＰＣの制御が終了する。このとき、鋼帯Ｓは、剪断されたことにより、自身に作用していた張力が失われた状態にある。これにより、剪断前に比べて鋼帯尾端Ｓ１が幅方向Ｗにずれやすい状態となる。

また、鋼帯Ｓの剪断に並行して、ガイドテーブル６上に設けられたフォトセンサー（不図示）により鋼帯尾端Ｓ１のエッジが検知される。そして、そのエッジの位置情報に基づいて、各サイドガイド２が鋼帯尾端Ｓ１のエッジに接触するまで移動する。これにより、鋼帯尾端Ｓ１のエッジを拘束する。

このように、本実施形態においては、各サイドガイド２で鋼帯エッジを拘束すると共に、各サイドガイド２の下流にピンチロール４が配置されていることにより、糸巻き効果を向上させることができる。つまり鋼帯Ｓが蛇行すると、サイドガイド２で鋼帯Ｓが拘束される事により、ピンチロールへの鋼帯侵入角変化が起こり、ピンチロール４が回転することで鋼帯Ｓの蛇行が修正される。

また、ピンチロール４で鋼帯Ｓを拘束していることにより、鋼帯Ｓを拘束していない状態に比べて、鋼帯尾端Ｓ１の幅方向Ｗのずれ量が大きくなりにくい状態となっている。これにより、鋼帯尾端Ｓ１がサイドガイド２に接触することにより生じる波打ち変形等の形状不良が抑制される。また、ピンチロール４により鋼帯Ｓの上面及び下面が拘束されるため、鋼帯尾端Ｓ１は変形しにくくなり、形状不良の発生を更に抑制することができる。

その後、鋼帯尾端Ｓ１は、ピンチロール４を通過してテンションリール８に巻き取られる。このとき、本実施形態においては、従来技術と異なりピンチロール４とテンションリール８との間にサイドガイド等の設備が設けられていないため、ピンチロール４とテンションリール８との距離が短くなっている。このため、ピンチロール４を通過した鋼帯尾端Ｓ１に蛇行が生じる前に鋼帯Ｓ１を巻き取ることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、サイドガイド２、ピンチロール４、テンションリール８をこの順で設けることにより、鋼帯尾端Ｓ１のエッジを揃えるようにして鋼帯尾端Ｓ１を巻き取ることが可能となる。また、ピンチロール４により鋼帯Ｓの上面及び下面が拘束されるため、鋼帯尾端Ｓ１のサイドガイド２への接触による波打ち不良等の形状不良が抑制される。結果として、コイル形状の乱れを抑制することができる。

また、本実施形態に係る巻取装置１は、一対のサイドガイド２が互いに独立して移動する機構を有しているため、鋼帯尾端Ｓ１のエッジを確実に拘束することができる。ここで、例えば一対のサイドガイド２が独立して移動せずに、各サイドガイド２が同じ移動量で一体となって可動する場合について考える。この場合、図４（ａ）に示すように、鋼帯Ｓが幅方向Ｗにずれていると、一方のサイドガイド２が鋼帯尾端Ｓ１のエッジに接触し、他方のガイドはエッジに接触していない状態となってしまう。

そうすると、図４（ｂ）に示すように、ピンチロール４で鋼帯Ｓを拘束していたとしても、鋼帯尾端Ｓ１のエッジとサイドガイド２との間に隙間があるために、鋼帯尾端Ｓ１が幅方向Ｗにずれやすくなってしまう。即ち、本実施形態のように、各サイドガイド２をそれぞれ独立して移動させる構成とすることにより、鋼帯尾端Ｓ１の幅方向Ｗのずれ抑制効果を更に高めることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、鋼帯Ｓの幅方向位置を検知するためにオートワイドセンサー３を用い、鋼帯Ｓのエッジ位置を検知するためにフォトセンサーを用いたが、センサーの種類はこれらのものに限定されない。また、フォトセンサーをガイドテーブル６上に設けなくても良いし、サイドガイド２をガイドテーブル６上に設けなくても良い。即ち、サイドガイド２を幅方向Ｗに沿って移動させるガイド移動機構７を有し、鋼帯Ｓのエッジを検知するためのエッジセンサーがサイドガイド２毎に設けられていれば、上記実施形態で説明した作用効果を享受することができる。

また、上記実施形態におけるフォトセンサーを設けずに、オートワイドセンサー３から得られた鋼帯位置情報に基づいて、鋼帯Ｓのエッジを推定し、各サイドガイド２を移動させても良い。この場合の鋼帯Ｓのエッジ推定方法として、例えば、オートワイドセンサー３により検知される鋼帯幅方向Ｗの位置情報に基づき、鋼帯Ｓの巻き始めから現時点までの鋼帯ＳのラインセンターＣからの幅方向偏差（鋼帯幅方向偏差量）を算出し、その鋼帯幅方向偏差量情報と鋼帯Ｓの製品幅の情報（鋼帯幅情報）から各サイドガイド２間を通過する鋼帯Ｓのエッジ位置を推定する方法がある。オートワイドセンサー３により鋼帯Ｓのエッジ位置を推定できれば、フォトセンサーを設ける必要がなくなり、巻取装置１への投資コストを抑えることができる。

ただし、フォトセンサー等のサイドガイド２用のエッジセンサーを設けた方が、鋼帯Ｓのエッジを精度良く検知することができる。なお、サイドガイド２用のエッジセンサーを設ける場合には、エッジセンサーにより鋼帯Ｓのエッジを検知すると共に、オートワイドセンサー３等の鋼帯Ｓの幅方向位置を検知するセンサーによって上記エッジ推定方法でエッジ位置を推定しても良い。この場合、推定されたエッジ位置とエッジセンサーで検知されるエッジ位置に大きな差がある場合には、エッジセンサーの故障の可能性があるため、推定されたエッジ位置に基づいてサイドガイド２を移動させるように制御することとすれば、引き続き鋼帯尾端Ｓ１の巻き乱れを抑制することができる。

また、上記実施形態では、一対のサイドガイド２を設けることとしたが、これらのサイドガイド２は複数設けても良い。また、ピンチロール４についても複数設けても良い。

本発明は、鋼板製造プロセスにおける鋼帯の巻き取りに適用することができる。

１巻取装置
２サイドガイド
３オートワイドセンサー
４ピンチロール
５巻取機
６ガイドテーブル
７ガイド移動機構
８テンションリール
９ＥＰＣ装置
１０制御装置
Ｃラインセンター
Ｓ鋼帯
Ｓ１鋼帯尾端
Ｔ鋼帯の走行方向
Ｗ鋼帯の幅方向

Claims

走行する鋼帯を巻き取る鋼帯巻取装置であって、
鋼帯の幅方向に沿って移動可能に構成された鋼帯を巻き取る巻取機と、
鋼帯を上下から挟み込む一対のピンチロールと、
前記一対のピンチロールの上流側に設けられ、鋼帯を幅方向外側から挟み込むように配置された少なくとも一対のサイドガイドと、
各サイドガイドを幅方向に沿って互いに独立して移動させるガイド移動機構と、
前記一対のサイドガイドの中心軸間距離の中点がラインセンターを通るように各サイドガイドを移動させるように前記ガイド移動機構を制御する制御モードと、鋼帯幅情報と前記ラインセンターからの鋼帯幅方向偏差量情報から算出した幅方向の両エッジ位置に基づき、鋼帯尾端において幅方向を拘束するように前記ガイド移動機構を制御する制御モードとを有する制御装置と、を備えた、鋼帯巻取装置。
鋼帯の幅方向の両エッジ位置を検知するエッジセンサーが設けられ、
前記制御装置は、前記エッジセンサーから得られる鋼帯のエッジ位置情報、又は、鋼帯幅情報と前記ラインセンターからの鋼帯幅方向偏差量情報に基づいて、鋼帯尾端において幅方向を拘束するように前記ガイド移動機構を制御する、請求項１に記載の鋼帯巻取装置。