JP7020445B2 - 巻取装置の尾端停止位置制御方法、尾端停止位置制御装置及び巻取装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延鋼板を巻き取る際に、マンドレルに巻き取られたコイルの尾端を目標停止位置に停止させる巻取装置の尾端停止位置制御方法、尾端停止位置制御装置及び巻取装置に関する。

熱間圧延鋼板を巻取装置のマンドレルに巻き取ってコイルを形成する際には、設備の破損を防止してコイルの搬送条件や次工程の要望を満足するために、コイルの尾端が所定位置で停止するように、マンドレルの回転を停止させる必要がある。具体的には、コイルの結束や搬送等の取り扱いを容易にするために、コイルの尾端部がコイル下方の所定位置で停止するように、マンドレルの回転を停止させる尾端停止位置制御が行われている。
従来の尾端停止位置制御（以下、第１の従来技術と称する）として、マンドレルに送り込まれたコイルの尾端位置を位置センサーで検出し、この尾端位置の検出値と、熱間圧延鋼板の未巻取長、コイル径に基づき尾端停止目標位置を決定し、この尾端停止目標位置でコイルの尾端位置が停止するようにマンドレルの回転速度を制御する方法がある。この第１の従来技術は、尾端停止目標位置から尾端位置までの残差が０になるとマンドレルの回転速度をゼロとし、制御終了とする。

また、他の尾端停止位置制御（以下、第２の従来技術と称する）として、マンドレルの回転速度の制御に関してコイルの押付を行うラッパーロールの回転数、押付力を用いて速度基準通りにマンドレルの回転速度制御を可能とすることで、コイルの尾端を所望の位置に精度よく停止させる制御がある（例えば、特許文献１）。

特開２０１１―２４５５３８号公報

しかし、第１の従来技術は、尾端停止目標位置と尾端位置の残差がゼロになるとマンドレルの回転速度をゼロにして制御を終了するが、マンドレルは速度基準がゼロになっても急停止することはできず、コイルの尾端が、マンドレルの目標停止位置からずれてしまう。この時のずれ量は慣性モーメントよって大きくばらつきがあり、単純な一律補正項だけでは対策が難しい。
また、第２の従来技術のように、ラッパーロールを用いてマンドレルの速度制御する方法の場合、電動機のスペックを大幅に超える大型コイルの巻取時では、押付力を強くする必要があり、コイル表面に疵などの欠陥が生じやすい。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、コイル表面に欠陥などを生じさせずに、コイルの尾端位置を高精度に停止させることができる巻取装置の尾端停止位置制御方法、尾端停止位置制御装置及び巻取装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る巻取装置の尾端停止位置制御方法は、鋼帯をマンドレルに巻き取ってコイルを形成する際に、コイルの尾端がマンドレルの外周の目標停止位置に位置するようにマンドレルの回転を停止させる巻取装置の尾端停止位置制御方法である。この方法は、マンドレルに送り込まれたコイルの尾端を尾端検出センサーで検出する尾端検出ステップと、尾端検出ステップで検出した尾端から目標停止位置までのマンドレル回転角度を演算するマンドレル回転角度演算ステップと、マンドレルの回転駆動を停止した後にコイルの慣性モーメントでマンドレルが回転して目標停止位置に対して尾端がずれるずれ角度を予測演算するずれ角度予測演算ステップと、目標停止位置までの残りのマンドレル回転角度を演算する残りのマンドレル回転角度演算ステップと、残りのマンドレル回転角度及びずれ角度を比較し、残りのマンドレル回転角度がずれ角度以下の値になったときに、マンドレルの回転を停止させるマンドレル回転停止ステップと、を備えている。

また、本発明の一態様に係る巻取装置の尾端停止位置制御装置は、鋼帯をマンドレルに巻き取ってコイルを形成する際に、コイルの尾端がマンドレルの外周の目標停止位置に位置するようにマンドレルの回転を停止させる巻取装置の尾端停止位置制御装置である。この装置は、マンドレルに送り込まれたコイルの尾端を尾端検出センサーで検出する尾端検出部と、尾端検出部で検出した尾端から目標停止位置までのマンドレル回転角度を演算するマンドレル回転角度演算部と、マンドレルの回転駆動を停止した後にコイルの慣性モーメントでマンドレルが回転して目標停止位置に対して尾端がずれるずれ角度を予測演算するずれ角度予測演算部と、目標停止位置までの残りのマンドレル回転角度を演算する残りのマンドレル回転角度演算部と、残りのマンドレル回転角度及びずれ角度を比較し、残りのマンドレル回転角度が前記ずれ角度以下の値になったときに、マンドレルの回転を停止させるマンドレル回転停止部と、を備えている。

さらに、本発明の一態様に係る巻取装置は、上述した尾端停止位置制御装置を備えている。

本発明に係る巻取装置の尾端停止位置制御方法、尾端停止位置制御装置及び巻取装置によると、コイル表面に欠陥などを生じさせずに、コイルの尾端位置を高精度に停止させることができる。

本発明に係る第１実施形態の熱延圧延ラインを模式的に示した図である。 本発明に係る巻取装置の尾端停止位置制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る目標停止位置までのマンドレル回転角度演算処理を行う際に使用する巻取装置の装置仕様の情報を示す図である。 本発明に係るＢＲ押力変動によるマンドレル回転角度再演算処理を説明する図である。 本発明に係る巻取装置の尾端停止位置制御方法を行った際のマンドレルの回転速度とマンドレルの回転角度の変化を示す図である。 慣性モーメント及びコイルの回転速度と、ずれ角度との相関を示す散布図である。 従来の尾端停止位置制御方法と本願の尾端停止位置制御方法とを、目標停止位置に対する停止角度誤差の発生度合い及び頻度で比較した図である。

次に、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率、圧延機のスタンド数等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

［熱間圧延ライン］
図１は、本発明の一実施形態である巻取装置が適用される熱間圧延ラインの構成を示す模式図である。図１に示すように、熱間圧延ライン１は、加熱された鋼板２を数十ｍｍの厚さまで圧延する粗圧延機３と、粗圧延機３によって圧延された鋼板２の先端部及び尾端部を切断する鋼板切断機４と、尾端が切断された鋼板２を数ｍｍの厚さまで圧延する仕上圧延機５と、仕上圧延機５によって圧延された鋼板２をコイル状に巻き取る巻取装置６と、を備えている。

［巻取装置の構成］
巻取装置６は、図１に示すように、一対のピンチロール１０ａ，１０ｂ、マンドレル１１、マンドレル駆動モーター１２及び第１～第４ブロッカーロールＢＲ１～ＢＲ４を備えている。一対のピンチロール１０ａ，１０ｂは、鋼板２の上下面を挟持しつつ回転することによって、鋼板２に適正な張力を作用させながら鋼板２のばたつきを抑制し、鋼板２をマンドレル１１に送り込むものである。マンドレル１１は、マンドレル駆動モーター１２の駆動によって回転し、一対のピンチロール１０ａ，１０ｂから送り込まれた鋼板２をコイルＣＬとして巻き取るものである。第１～第４ブロッカーロールＢＲ１～ＢＲ４は、鋼板２の先端部をマンドレル１１の外周面に沿って案内すると共に、鋼板２をマンドレル１１側に押し付けて摩擦力を発生させてコイルＣＬをマンドレル１１に巻き付けるものである。なお、第１～第４ブロッカーロールＢＲ１～ＢＲ４の材質は、ＳＣＭ４３５，ＳＣＭ４４０等が用いられる。

〔制御系の構成〕
次に、本発明の一実施形態である巻取装置６の制御系の構成について説明する。
図１に示すように、巻取装置６の制御系は、鋼板通過センサー１４、押し付け力検出センサー１５、パルス発信器１６及び尾端停止位置制御部１７を備えている。
鋼板通過センサー１４は、レーザ光やガンマ線等を利用したセンサーであり、鋼板２の尾端を検出する。この鋼板通過センサー１４は、後述するが、鋼板２の幅方向の中央寄りの位置に、幅方向に離間して複数台設置されている。

押し付け力検出センサー１５は、鋼板２の尾端が通過したときの押し付け力変化を検出する。また、パルス発信器１６は、マンドレル駆動モーター１２の回転数をパルスで検出する。
尾端停止位置制御部１７は、パーソナルコンピューターやワークステーション等の汎用の情報処理装置によって実現されるものであり、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＰＡＭなどを主要構成部品とし、鋼板通過センサー１４、押し付け力検出センサー１５及びパルス発信器１６の検出値が入力するとともに、上位コンピュータ１８から巻取装置６の装置仕様、マンドレル１１の回転制御情報、鋼板２の尾端停止位置を制御するための情報が入力される。

〔巻取装置の尾端停止位置制御部〕
次に、尾端停止位置制御部１７について、図２から図４を参照して説明する。
図２のフローチャートは、尾端停止位置制御部１７が行う尾端停止位置制御処理であり、スイッチＳＷは、初期値が「０」（ゼロ）に設定されている。
先ず、ステップＳＴ１では、スイッチＳＷが「１」であるか否かを判定し、スイッチＳＷが「０」（ＳＷ≠１）である場合にはステップＳＴ２に移行する。一方、スイッチＳＷが「１」である場合には、ステップＳＴ６の現在のマンドレル角度演算処理に移行する。

ステップＳＴ２では、押し付け力検出センサー１５により鋼板２の尾端ＴＥを検出したか否かを判定し、鋼板２の尾端ＴＥを検出した場合にはステップＳＴ３に移行し、鋼板２の尾端ＴＥを検出していない場合には、尾端停止位置制御処理を終了する。
ステップＳＴ３では、マンドレル減速回転制御処理を行う。
次に、ステップＳＴ３の後に移行するステップＳＴ４では、目標停止位置までのマンドレル回転角度演算処理を行う。
次に、ステップＳＴ４の後に移行するステップＳＴ５では、スイッチＳＷを「１」に設定する。

次に、ステップＳＴ５の後は、前述したステップＳＴ６の現在のマンドレル角度演算処理に移行する。
次に、ステップＳＴ６の後に移行するステップＳＴ７では、ずれ角度予測演算処理を行う。
次に、ステップＳＴ７の後に移行するステップＳＴ８では、ＢＲ押力変動によるマンドレル回転角度再演算処理を行う。
次に、ステップＳＴ８の後に移行するステップＳＴ９では、目標停止位置までの残りのマンドレル回転角度演算処理を行う。

次に、ステップＳＴ１０では、ステップＳＴ９で演算した残りのマンドレル角度θｚと、ステップＳＴ５で演算したずれ角度θ_Ｓとを比較し、残りのマンドレル角度θｚがずれ角度θ_Ｓより大きい場合には、尾端停止位置制御処理を終了し、残りのマンドレル角度θｚがずれ角度θ_Ｓ以下である場合には、ステップＳＴ１１に移行する。
ステップＳＴ１１では、マンドレル駆動モーター１２に対して回転駆動を停止する信号を出力するマンドレル回転停止処理を行う。

次に、図２のフローチャートで示したステップＳＴ３，４，ステップＳＴ６～９の演算処理について詳細に説明する。
ステップＳＴ３のマンドレル減速回転制御処理は、上位コンピュータ１８から入力されたマンドレル１１の回転制御情報に基づいてマンドレル１１の減速回転制御を開始する。
ステップＳＴ４の目標停止位置までのマンドレル回転角度演算処理について、図３を参照して説明する。図３のコイルＣＬの下方側の外周において符号θ_Ｘで示す位置が、鋼板２の尾端ＴＥを停止させる目標停止位置である。この目標停止位置θ_Ｘに鋼板２の尾端ＴＥを停止させることで、コイルを搬送する際の設備の破損や尾端ＴＥの破損を防止することができる。

本処理では、上位コンピュータ１８から以下の式（１）～（４）の巻取装置６の装置仕様の情報が入力される。ここで、式（１）のＬ_{ＴＯＴＡＬ}は、マンドレル１１に巻き取られていない鋼板通過センサー１４からコイルＣＬまでの長さである。
そして、式（１）～（４）の情報に基づいて、以下の式（５）により、鋼板２の尾端ＴＥが目標停止位置θ_Ｘに移動するまでのマンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}を演算する。

なお、マンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}の演算式で使用する「ｎ」は、マンドレル１１の回転数（マンドレル１１が１回転すればｎ＝１、マンドレル１１が２回転すればｎ＝２）である。
次に、ステップＳＴ６の現在のマンドレル角度演算処理は、パルス発信器１６から入力した出力パルスを係数してマンドレルの角度に換算し、尾端停止位置制御処理の開始から現在まで回転したマンドレル角度（現在のマンドレル回転角度）θ_Ｙを演算する。

次に、ステップＳＴ７のずれ角度予測演算処理について説明する。本願発明者等は、巻取装置６のマンドレル１１に巻き取られるコイルの過去のデータを利用して、コイルＣＬの回転にともなう慣性モーメント及びコイルＣＬの回転速度と、鋼板２の尾端ＴＥが目標停止位置θ_Ｘに対してずれる角度θ_Ｓ（以下、ずれ角度θ_Ｓと称する）との相関を調査した。図６は、慣性モーメント（ＧＤ_Ｃ ^２）及びコイルＣＬの回転速度（Ｎ）と、ずれ角度θ_Ｓとの相関を示す散布図である。図６に示すように、相関係数０．９１と非常に強い相関があり、直線近似可能な結果を得た。このような慣性モーメント（ＧＤ_Ｃ ^２）及びコイルＣＬの回転速度（Ｎ）と、ずれ角度θ_Ｓとの相関を示すデータ群を回帰分析することによって、以下の式（６）に示すように、慣性モーメント及びコイルＣＬの回転速度を用いてずれ角度θ_Ｓを予測演算する回帰式が導出された。
θ_Ｓ ＝ ３．２７ＧＤ_Ｃ ^２ × Ｎ^２ …… （６）

なお、（６）式において、コイルＣＬの慣性モーメントＧＤ_Ｃ ^２のＧはコイルＣＬの重量、Ｄ_ＣはコイルＣＬの直径である。
このステップＳＴ７のずれ角度予測演算処理では、コイルＣＬの重量Ｇ及びコイルＣＬの直径Ｄ_Ｃが、上位コンピュータ１８から入力され、マンドレル１１の現在の回転速度Ｎが、パルス発信器１６から入力した出力パルスに基づいて演算される。そして、コイルＣＬの重量Ｇ、コイルＣＬの直径Ｄ_Ｃ及び現在の回転速度Ｎを使用して式（６）を演算することで、ずれ角度Ｓが予測演算される。

次に、ステップＳＴ８のＢＲ押力変動によるマンドレル回転角度再演算処理について、図４（ａ）～（ｄ）を参照して説明する。
図４（ａ）は、鋼板２の尾端部がフィッシュテール形状であるものを示しており、この鋼板２の尾端ＴＥは、幅方向の一方で長手方向に延在している部分である。そして、図４（ａ）のθ_Ｙ１で示す位置は、図４（ｂ）に示すように、第１ブロッカーロールＢＲ１が尾端ＴＥより手前の鋼板３の外周をマンドレル１１側に押し付けているマンドレル回転角度である。また、図４（ａ）のθ_Ｙ２で示す位置は、図４（ｃ）に示すように、鋼板２の尾端ＴＥが第１ブロッカーロールＢＲ１に到達したマンドレル回転角度である。なお、図４（ａ）で示す符号１４ａ～１４ｃは、鋼板２の尾端位置を検出する３台の鋼板通過センサーであり、鋼板２の幅方向の中央寄りに配置されて鋼板２の尾端ＴＥを検知するようにしている。

そして、図４（ｄ）は、第１ブロッカーロールＢＲ１が、尾端ＴＥより手前の鋼板３の外周から尾端ＴＥを通過したときの押し付け力検出センサー１５が検出する押力Ｆの変化を示したグラフである。このグラフに示すように、鋼板２の尾端ＴＥが第１ブロッカーロールＢＲ１に到達した現在のマンドレル回転角度がθ_Ｙ２のときに、押力が急激に下がる。
そこで、このステップＳＴ８のＢＲ押力変動によるマンドレル回転角度補正演算処理では、鋼板２の尾端ＴＥが第１ブロッカーロールＢＲ１に到達した時点で押力が下がる所定の値を尾端検出閾値λ_Ｆ（例えばλ_Ｆ＝１ton)とし、押し付け力検出センサー１５が検出した押力Ｆが、尾端検出閾値λ_Ｆを下回る値となったときに、鋼板２の尾端ＴＥを検出したと判断する。

そして、このステップＳＴ８のＢＲ押力変動によるマンドレル回転角度再演算処理では、上位コンピュータ１８から入力した第１ブロッカーロールＢＲ１の位置を鋼板２の尾端ＴＥの位置とし、この尾端ＴＥから目標停止位置θ_Ｘに移動するまでのマンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}を再度演算する。
次に、ステップＳＴ９の目標停止位置までの残りのマンドレル回転角度演算処理は、以下の式（７）により、目標停止位置θ_Ｘまでマンドレル１１を回転させる角度θ_Ｚ（残りのマンドレル回転角度θ_Ｚと称する）を演算する。
θ_Ｚ ＝ θ_{ＴＯＴＡＬ} － θ_Ｙ ……（７）

ここで、本願発明に記載されている尾端検出ステップは図２のステップＳＴ２に対応し、本願発明に記載されているマンドレル回転角度演算ステップは図２のステップＳＴ４に対応し、本願発明に記載されているずれ角度予測演算ステップは図２のステップＳＴ７に対応し、本願発明に記載されている残りのマンドレル回転角度演算ステップは図２のステップＳＴ９に対応し、本願発明に記載されているマンドレル回転停止ステップは図２のステップＳＴ１１に対応している。
また、本願発明に記載されている尾端検出部は図２のステップＳＴ２に対応し、本願発明に記載されているマンドレル回転角度演算部は図２のステップＳＴ４に対応し、本願発明に記載されているずれ角度予測演算部は図２のステップＳＴ７に対応し、本願発明に記載されている残りのマンドレル回転角度演算部は図２のステップＳＴ９に対応し、本願発明に記載されているマンドレル回転停止部は図２のステップＳＴ１１に対応している。

〔巻取装置の尾端停止位置制御の動作〕
次に、尾端停止位置制御部１７が尾端停止位置制御を行うことによって、マンドレル１１に巻き取られたコイルＣＬの尾端ＴＥが目標停止位置θ_Ｘで停止する動作について、図１から図５を参照して説明する。なお、図５は、鋼板２をコイルＣＬとして巻き付けるマンドレル１１が減速状態から停止するまでの回転速度（Ｎ）と、現在のマンドレル回転角度（θ_Ｙ）との関係を示したグラフであり、図５の実線は、マンドレル駆動モーター１２に対する速度指令値であり、図５の破線は、マンドレル１１の速度実績値である。

仕上圧延機５から送り込まれた鋼板２は、ピンチロール１０ａ，１０ｂを通過してマンドレル１１の回転によりコイルＣＬとして巻き付けられていく。そして、コイル２の尾端ＴＥが鋼板通過センサー１４で検知されると（図２のステップＳＴ２）、尾端停止位置制御部１７は、マンドレル１１の減速回転制御を開始し（図２のステップＳＴ４、図５の現在のマンドレル回転角度θ_Ｙ１の位置）、図５に示すように、マンドレル駆動モーター１２への速度指令値の出力を徐々に低く設定していく。これにより、マンドレル１１の速度実績値も徐々に低くなっていく。

次いで、尾端停止位置制御部１７は、鋼板通過センサー１４の検出位置から目標停止位置θ_Ｘまでのマンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}を演算する（図２のステップＳＴ４）。
次いで、処理開始から現在まで回転した現在のマンドレル回転角度θ_Ｙを累積して演算する（図２のステップＳＴ６）。
次いで、尾端停止位置制御部１７は、慣性モーメントＧＤ_Ｃ ^２及びコイルＣＬの回転速度Ｎ^２の相関から導出した回帰式（前述した式（６）に基づいてずれ角度θ_Ｓを予測演算する（図２のステップＳＴ７）。
ここで、鋼板２の尾端部が、図４（ａ）に示すフィッシュテール形状である場合には、鋼板通過センサー１４ａ、１４ｃがフィッシュテール形状の凹部近傍を尾端と誤検知してしまい、鋼板通過センサー１４ａ、１４ｃの検出位置から目標停止位置θ_Ｘまでのマンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}を正確に演算することができない。

そこで、本実施形態の尾端停止位置制御部１７は、鋼板２の尾端ＴＥが第１ブロッカーロールＢＲ１に到達した時点で、押し付け力検出センサー１５が検出した押力Ｆが、尾端検出閾値λ_Ｆを下回る値となったときに、鋼板２の尾端ＴＥを検出したと判断する。そして、第１ブロッカーロールＢＲ１に到達した尾端ＴＥから目標停止位置θ_Ｘまでのマンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}を再度演算する（図２のステップＳＴ８、図５の現在のマンドレル回転角度θ_Ｙ２の位置）。このように、第１ブロッカーロールＢＲ１の押し付け力検出センサー１５が検出した尾端ＴＥから目標停止位置θ_Ｘまでのマンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}を得ることで、マンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}が高精度に演算される。

次いで、尾端停止位置制御部１７は、マンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}から現在のマンドレル回転角度θ_Ｙを減算して残りのマンドレル回転角度θ_Ｚを演算し（図２のステップＳＴ９）、残りのマンドレル回転角度θ_Ｚとずれ角度θ_Ｓとを比較する（図２のステップＳＴ１０）。
そして、残りのマンドレル回転角度θ_Ｚとずれ角度θ_Ｓとが一致すると（θ_Ｚ＝θ_Ｓ）、マンドレル駆動モーター１２への速度指令値を「０］に設定してマンドレル１１の駆動を停止させる（図２のステップＳＴ１１、図５の現在のマンドレル回転角度θ_Ｙ３の位置）。
マンドレル駆動モーター１２の駆動が停止したマンドレル１１は、慣性モーメントにより徐々に減速していきながら回転していくが、コイルＣＬの尾端ＴＥが目標停止位置θ_Ｘに位置したときに停止する。

〔巻取装置の尾端停止位置制御部の効果〕
本実施形態の尾端停止位置制御部１７によると、慣性モーメントＧＤ_Ｃ ^２及びコイルＣＬの回転速度Ｎ^２の相関から導出した回帰式（前述した（６）式）に基づいてずれ角度θ_Ｓを予測して演算し、残りのマンドレル回転角度θ_Ｚとずれ角度θ_Ｓとを比較し、残りのマンドレル回転角度θ_Ｚとずれ角度θ_Ｓとが一致したときに（θ_Ｚ＝θ_Ｓ）、マンドレル１１の駆動を停止させる制御を行っており、マンドレル駆動モーター１２の駆動が停止したマンドレル１１は、慣性モーメントにより徐々に減速していきながらずれ角度θ_Ｓの角度まで回転していき、コイルＣＬの尾端ＴＥが目標停止位置θ_Ｘに位置したときに停止するので、コイルＣＬの尾端ＴＥを高精度に目標停止位置θ_Ｘに停止させることができる。

ここで、図７（ａ）は、ずれ角度を予測せず、目標停止位置θ_ＸにコイルＣＬの尾端ＴＥを停止させる従来制御方法を行ったときの目標停止位置θ_Ｘに対する停止角度誤差の発生度合い及び頻度を示す。また、図７（ｂ）は、本実施形態の尾端停止位置制御部１７の制御による目標停止位置θ_Ｘに対する停止角度誤差の発生度合い及び頻度を示している。これら図７（ａ）、（ｂ）から明らかなように、本実施形態の尾端停止位置制御部１７が制御を行うことで、目標停止位置θ_ＸにコイルＣＬの尾端ＴＥを停止させる際の停止角度誤差を小さくすることができるとともに、ばらつきを大幅に減少させることができる。

また、本実施形態の尾端停止位置制御部１７は、従来技術のようにコイルＣＬの外周面に接触した状態で強制的な減速制御を行っていないので、コイルＣＬの表面に欠陥などを生じさせず、高品質のコイルＣＬを形成することができる。
また、本実施形態の尾端停止位置制御部１７は、尾端ＴＥが第１ブロッカーロールＢＲ１に到達した時点で、押し付け力検出センサー１５が検出した押力Ｆが尾端検出閾値λ_Ｆを下回る値となったときに、尾端ＴＥを検出したと判断し、第１ブロッカーロールＢＲ１に到達した尾端ＴＥから目標停止位置θ_Ｘまでのマンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}を再度演算しているので、鋼板２の尾端部がフィッシュテール形状のように特殊な形状であっても、高精度にマンドレル回転角度θ_{ＴＯＴＡＬ}を演算することができ、コイルＣＬの尾端ＴＥを目標停止位置θ_Ｘに停止させる技術をさらに高精度に行うことができる。

なお、本実施形態の尾端停止位置制御部１７では、図２のステップＳＴ８のＢＲ押力変動によるマンドレル回転角度再演算処理において、押し付け力検出センサー１５が検出した押力Ｆが尾端検出閾値λ_Ｆ（例えばλ_Ｆ＝１ton)を下回る値となったときに、鋼板２の尾端ＴＥを検出したと判断したが（以下、第１の尾端検出閾値設定と称する）、本発明の要旨がこれに限定するものではない。
すなわち、押し付け力検出センサー１５が検出した押力Ｆの時間経過による微分値が例えば「－１」を下回り、且つ、０．３sec以内に押力が例えば２tonを下回るときに鋼板２の尾端ＴＥを検出したと判断する第２の尾端検出閾値設定を使用してもよい。
さらには、第１の尾端検出閾値設定及び第２の尾端検出閾値設定のどちらか一方が成立したときに、鋼板２の尾端ＴＥを検出したと判断するようにしても、同様の効果を奏することができる。

１ 熱間圧延ライン
２ 鋼板
３ 粗圧延機
４ 鋼板切断機
５ 仕上圧延機
６ 巻取装置
１０ａ，１０ｂ ピンチロール
１１ マンドレル
１２ マンドレル駆動モーター
１４ 鋼板通過センサー
１５ 押し付け力検出センサー
１６ パルス発信器
１７ 尾端停止位置制御部
１８ 上位コンピュータ
ＢＲ１～ＢＲ４ 第１～第４ブロッカーロール
ＣＬ コイル
Ｄ_Ｃ コイルの直径
Ｎ マンドレルの現在の回転速度
Ｆ 押力
ＧＤ_Ｃ ^２ コイルの慣性モーメント
Ｇ コイルの重量
ＴＥ 尾端
θ_Ｓ ずれ角度
θ_Ｙ 現在のマンドレル回転角度
θ_Ｘ 目標停止位置
θ_{ＴＯＴＡＬ} マンドレル回転角度
θ_Ｚ 残りのマンドレル回転角度
λ_Ｆ 尾端検出閾値

Claims (5)

1. 鋼帯をマンドレルに巻き取ってコイルを形成する際に、前記コイルの尾端がマンドレルの外周の目標停止位置に位置するように前記マンドレルの回転を停止させる巻取装置の尾端停止位置制御方法であって、
   前記マンドレルに送り込まれた前記コイルの前記尾端を尾端検出センサーで検出する尾端検出ステップと、
   前記マンドレルの回転駆動を停止した後に前記コイルの慣性モーメントで前記マンドレルが回転して前記目標停止位置に対して前記尾端検出ステップで検出した前記尾端がずれるずれ角度を予測演算するずれ角度予測演算ステップと、
   前記尾端検出センサーで検出した前記尾端から前記目標停止位置までの残りのマンドレル回転角度を演算する残りのマンドレル回転角度演算ステップと、
   前記残りのマンドレル回転角度及び前記ずれ角度を比較し、前記残りのマンドレル回転角度が前記ずれ角度以下の値になったときに、前記マンドレルの回転を停止させるマンドレル回転停止ステップと、を備え、
   前記ずれ角度予測演算ステップは、前記コイルの慣性モーメント及び前記コイルの回転速度と、前記ずれ角度との相関を示すデータ群を回帰分析することによって導出した以下の回帰式により、ずれ角度θ _Ｓ を予測演算することを特徴とする巻取装置の尾端停止位置制御方法。
   θ _Ｓ ＝ ３．２７ＧＤ _Ｃ ^２ × Ｎ ^２
   なお、ＧＤ _Ｃ ^２ はコイルの慣性モーメント、ＧはコイルＣＬの重量、Ｄ _Ｃ はコイルの直径、Ｎはマンドレルの現在の回転速度である。
2. 前記尾端検出ステップの前記尾端を検出する尾端検出センサーは、前記マンドレルに巻き付いた前記コイルを前記マンドレル側に押し付けるブロッカーロールに接続されている押し付け力検出センサーであり、
   前記尾端検出ステップは、前記押し付け力検出センサーが、前記ブロッカーロールで発生する押し付け力が所定の閾値を下回ることを検知したときに、前記コイルの前記尾端を検出したと判断することを特徴とする請求項１記載の巻取装置の尾端停止位置制御方法。
3. 鋼帯をマンドレルに巻き取ってコイルを形成する際に、前記コイルの尾端がマンドレルの外周の目標停止位置に位置するように前記マンドレルの回転を停止させる巻取装置の尾端停止位置制御装置であって、
   前記マンドレルに送り込まれた前記コイルの前記尾端を尾端検出センサーで検出する尾端検出部と、
   前記マンドレルの回転駆動を停止した後に前記コイルの慣性モーメントで前記マンドレルが回転して前記目標停止位置に対して前記尾端検出部で検出した前記尾端がずれるずれ角度を予測演算するずれ角度予測演算部と、
   前記尾端検出部で検出した前記尾端から前記目標停止位置までの残りのマンドレル回転角度を演算する残りのマンドレル回転角度演算部と、
   前記残りのマンドレル回転角度及び前記ずれ角度を比較し、前記残りのマンドレル回転角度が前記ずれ角度以下の値になったときに、前記マンドレルの回転を停止させるマンドレル回転停止部と、を備え、
   前記ずれ角度予測演算部は、前記コイルの慣性モーメント及び前記コイルの回転速度と、前記ずれ角度との相関を示すデータ群を回帰分析することによって導出した以下の回帰式により、ずれ角度θ _Ｓ を予測演算することを特徴とする巻取装置の尾端停止位置制御装置。
   θ _Ｓ ＝ ３．２７ＧＤ _Ｃ ^２ × Ｎ ^２
   なお、ＧＤ _Ｃ ^２ はコイルの慣性モーメント、ＧはコイルＣＬの重量、Ｄ _Ｃ はコイルの直径、Ｎはマンドレルの現在の回転速度である。
4. 前記尾端を検出する尾端検出センサーは、前記マンドレルに巻き付いた前記コイルを前記マンドレル側に押し付けるブロッカーロールに接続されている押し付け力検出センサーであり、
   前記尾端検出部は、前記押し付け力検出センサーが前記ブロッカーロールで発生する押し付け力が所定の閾値を下回ることを検知したときに、前記コイルの前記尾端を検出したと判断することを特徴とする請求項３記載の巻取装置の尾端停止位置制御装置。
5. 請求項３又は４に記載の尾端停止位置制御装置を備えていることを特徴とする巻取装置。

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