JP7080795B2 - 圧延機の蛇行検出装置および圧延機の蛇行検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧延機によって圧延される圧延材の蛇行を検出する圧延機の蛇行検出装置および圧延機の蛇行検出方法に関する。

従来から、圧延機を用いることによって、例えばフィルムや鋼板等の圧延材を圧延する場合、前記圧延材が蛇行することが知られており、前記蛇行の検出に関し、例えば、特許文献１および特許文献２がある。

前記特許文献１は、蛇行量検出装置に関する文献であり、これには蛇行量検出装置として、幅方向からレーザ光を照射してその距離を測定する方式が開示されている。前記特許文献２は、蛇行制御装置に関する文献であり、蛇行の制御に、形状検出器が用いられている。

特開平８－９４３４１号公報 特開２０１７－６９５２号公報（特許第６２９９６８２号公報）

ところで、圧延機にエマルジョン系の圧延潤滑油を用いる場合、圧延機の周辺に比較的大量のヒュームが発生するため、レーザ光を使う前記特許文献１に開示にされた方式では、安定して圧延材の端を検出することが困難であり、したがって、蛇行挙動を適切に検出することが難しい。前記特許文献２に開示された圧延材の形状検出器には、通常、押付け力を検出するセンサを軸方向に所定の間隔を空けて複数埋め込んだセンサロールに圧延材を押し当てて、圧延材の張り具合、すなわち圧延材の幅方向における張力分布を押し付け圧として測定することによって、圧延材の形状を測定するコンタクトタイプの形状センサローラが用いられる。このような形状検出器は、圧延材の両端が波打ち、張力を保持しない部位がある場合には、その位置での押付け力を検知することが難しく、圧延材の端が正確に検出できない場合があり、したがって、蛇行挙動を適切に検出することが難しい。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、圧延材の蛇行挙動をより適切に検出できる蛇行検出装置および蛇行検出方法を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる圧延機の蛇行検出装置は、長尺な圧延材を連続的に圧延する圧延機と、前記圧延機の入側に配置され、前記圧延材にかかる張力を調整するブライドルロールと、第１リールに巻き回された前記圧延材を前記ブライドルロールへ送り出す巻出し機と、前記圧延機から送り出された前記圧延材を第２リールに巻回して巻き取る巻取り機とを備える圧延システムに備えられ、前記圧延機と前記ブライドルロールとの間で前記圧延材に張力をかけた状態で検出を行う圧延機の蛇行検出装置であって、前記圧延機の一対のワークロール以前の入側に配置され、前記圧延機によって圧延される圧延材の幅方向に沿った所定の測定位置での張力を測定する張力測定部と、前記張力測定部の測定結果に基づいて、前記圧延材の蛇行量の時間的な変化である実操業での蛇行挙動を判定する蛇行挙動判定部とを備える。

このような圧延機の蛇行検出装置は、圧延材の幅方向に沿った所定の測定位置での張力を測定することによって前記圧延材の蛇行挙動を判定するので、従来のように圧延材の端を検出する必要がない。したがって、上記圧延機の蛇行検出装置は、圧延材の蛇行挙動をより適切に検出できる。

他の一態様では、上述の圧延機の蛇行検出装置において、前記蛇行挙動は、蛇行開始後に、前記蛇行が蛇行先の位置で止む状態である蛇行の停留と、蛇行開始後、前記蛇行の停留が生ぜずに、蛇行が継続する状態である蛇行の発散とを含み、前記所定の測定位置は、前記幅方向に沿って所定の間隔を空けた複数の位置であり、前記蛇行挙動判定部は、前記張力測定部で測定された前記複数の位置それぞれの各張力を張力分布として前記張力分布の傾きを求める張力分布傾き処理部と、前記張力分布傾き処理部で求められた張力分布の傾きが変化し始めてから、前記張力分布の傾きが時間の経過に従って変化し続けている場合には前記蛇行の発散と判定し、前記張力分布の傾きが時間の経過に従って変化しなくなった場合には前記蛇行の停留と判定する判定部（第１判定部）とを備える。好ましくは、上述の圧延機の蛇行検出装置において、前記張力測定部は、軸方向に沿って所定の間隔を空けて配置された複数の圧力センサを備えるセンサローラを備える。

このような圧延機の蛇行検出装置は、張力分布の傾きから、蛇行挙動として蛇行の停留と蛇行の発散とを判定できる。

他の一態様では、上述の圧延機の蛇行検出装置において、前記蛇行挙動は、蛇行開始後に、前記蛇行が蛇行先の位置で止む状態である蛇行の停留と、蛇行開始後、前記蛇行の停留が生ぜずに、蛇行が継続する状態である蛇行の発散とを含み、前記所定の測定位置は、前記幅方向における前記圧延材の両端側それぞれの一方位置および他方位置であり、前記蛇行挙動判定部は、前記張力測定部で測定された前記一方位置および他方位置それぞれの各張力の差を張力差として求める張力差処理部と、前記張力差処理部で求められた張力差が変化し始めてから、前記張力差が時間の経過に従って変化し続けている場合には前記蛇行の発散と判定し、前記張力差が時間の経過に従って変化しない場合には前記蛇行の停留と判定する判定部（第２判定部）とを備える。好ましくは、上述の圧延機の蛇行検出装置において、前記張力測定部は、前記圧延機の入側のワークロールを、その軸方向の両端それぞれから支持する第１および第２支持部材の各荷重を前記一方位置および他方位置それぞれの各張力として測定する第１および第２ロードセルを備える。

このような圧延機の蛇行検出装置は、張力差から、蛇行挙動として蛇行の停留と蛇行の発散とを判定できる。

他の一態様では、これら上述の圧延機の蛇行検出装置において、前記張力測定部の測定結果に基づいて前記圧延材の蛇行量を求める蛇行量処理部をさらに備える。

このような圧延機の蛇行検出装置は、蛇行量をさらに求めることができる。

本発明の他の一態様にかかる圧延機の蛇行検出方法は、長尺な圧延材を連続的に圧延する圧延機と、前記圧延機の入側に配置され、前記圧延材にかかる張力を調整するブライドルロールと、第１リールに巻き回された前記圧延材を前記ブライドルロールへ送り出す巻出し機と、前記圧延機から送り出された前記圧延材を第２リールに巻回して巻き取る巻取り機とを備える圧延システムに備えられ、前記圧延機と前記ブライドルロールとの間で前記圧延材に張力をかけた状態で検出を行う圧延機の蛇行検出装置であって、前記圧延機の一対のワークロール以前の入側での、前記圧延機によって圧延される圧延材の幅方向に沿った所定の測定位置での張力を測定する張力測定工程と、前記張力測定工程の測定結果に基づいて、前記圧延材の蛇行量の時間的な変化である実操業での蛇行挙動を判定する蛇行挙動判定工程とを備える。

このような圧延機の蛇行検出方法は、圧延材の幅方向に沿った所定の測定位置での張力を測定することによって前記圧延材の蛇行挙動を判定するので、従来のように圧延材の端を検出する必要がない。したがって、上記圧延機の蛇行検出方法は、圧延材の蛇行挙動をより適切に検出できる。

本発明にかかる圧延機の蛇行検出装置および蛇行検出方法は、圧延材の蛇行挙動をより適切に検出できる。

実施形態の圧延システムにおける主に圧延機の構成を示す概略図である。 前記圧延システムにおける第１実施形態の蛇行検出装置の構成を示すブロック図である。 張力測定部における張力の算出方法を説明するための図である。 前記圧延機での圧延材の蛇行を説明するための図である。 蛇行と張力分布との関係を説明するための図である。 蛇行と張力分布との関係にかかる、シミュレーション結果を示す図である。 張力分布の測定位置と蛇行との関係を説明するための図である。 前記蛇行検出装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態の蛇行検出装置の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の蛇行検出装置における張力測定部を説明するための図である。 蛇行と張力差との関係を説明するための図である。 蛇行と張力差との関係にかかる、シミュレーション結果を示す図である。を説明するための図である。 圧延システムの変形形態を説明するための図である。 蛇行の発散を判定する変形形態を説明するための張力分布の傾きに関する図である。 蛇行の発散を判定する変形形態を説明するための張力差に関する図である。

以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

実施形態における圧延機の蛇行検出装置は、圧延機の一対のワークロール以前の入側に配置され、前記圧延機によって圧延される圧延材の幅方向に沿った所定の測定位置での張力を測定する張力測定部と、前記張力測定部の測定結果に基づいて、前記圧延材の蛇行量（オフセンター量）の時間的な変化である蛇行挙動を判定する蛇行挙動判定部とを備える。以下、このような圧延機の蛇行検出装置について、第１および第２実施形態によってより具体的に説明する。

（第１実施形態）
図１は、実施形態の圧延システムにおける主に圧延機の構成を示す概略図である。図１には、第１および第２実施形態における圧延システムＳａ、Ｓｂが図示されており、図１では、第１実施形態の圧延システムＳａにおける構成には、添え字「ａ」を備えた符号が付され、第２実施形態の圧延システムＳｂにおける構成には、添え字「ｂ」を備えた符号が付され、第１および第２実施形態の圧延システムＳａ、Ｓｂにおける共通な構成には、添え字の無い符号が付されている。なお、図示の都合上、第２実施形態の張力測定部２１ｂは、図１では省略されている（後述の図１０参照）。図２は、前記圧延システムにおける第１実施形態の蛇行検出装置の構成を示すブロック図である。図３は、張力測定部における張力の算出方法を説明するための図である。図３Ａは、圧延材およびセンサロールを示す斜視図であり、図３Ｂは、センサロールの圧電素子にかかる力の様子を示す断面図である。図４は、前記圧延機での圧延材の蛇行を説明するための図である。図４Ｂは、前記圧延機での圧延材の蛇行の様子を示す図であり、図４Ａは、デフレクターロール（ここではステアリングロール）からの、搬送方向ＤＲに沿った各位置で測定された圧延材の両端部の位置を示す図である。図４Ａの横軸は、ミル中心（ｍｉｌｌ ｃｅｎｔｅｒ）からの距離を示し、その縦軸は、デフレクターロール（ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ ｒｏｌｌ）からの距離を示す。図５は、蛇行と張力分布との関係を説明するための図である。蛇行の有る場合において、図５Ａは、圧延機の入側直前の位置での圧延材の幅方向の張力分布を示し、図５Ｂは、圧延機とデフレクターロール（ここではステアリングロール）との中間位置での圧延材の幅方向の張力分布を示す。図６は、蛇行と張力分布との関係にかかる、シミュレーション結果を示す図である。図６Ａは、蛇行の無い場合を示し、図６Ｂは、第１の状態で蛇行の有る場合を示し、図６Ｃは、第２の状態で蛇行の有る場合を示す。図７は、張力分布の測定位置と蛇行との関係を説明するための図である。圧延機とデフレクターロール（ここではステアリングロール）との間の距離をＬとした場合に、図７Ａは、圧延機のワークロール直下の位置（ｙ＝０）での張力分布を示し、図７Ｂは、圧延機のワークロール直下の位置から距離Ｌ／４の位置（ｙ＝Ｌ／４）での張力分布を示し、図７Ｃは、圧延機のワークロール直下の位置から距離２Ｌ／４の位置（ｙ＝２Ｌ／４＝Ｌ／２）での張力分布を示し、図７Ｄは、圧延機のワークロール直下の位置から距離３Ｌ／４の位置（ｙ＝３Ｌ／４）での張力分布を示し、図７Ｅは、圧延機のワークロール直下の位置から距離Ｌの位置（ｙ＝Ｌ）での張力分布を示す。これら図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ～図６Ｃおよび図７Ａ～図７Ｅにおける各横軸は、ライン中央（圧延材ＷＫの搬送路の中央）からの距離を示し、これら各縦軸は、圧延材の長手方向の張力（圧延材の搬送方向の張力）を示す。図５ないし図７において、横軸とグラフとで囲まれた面積（圧延材ＷＫにおける幅方向の一方端から他方端に亘るグラフの積分値）が張力を表す。

第１実施形態における圧延システムＳａは、圧延機１で圧延材ＷＫを圧延することによって圧延材ＷＫを所定の厚さに加工するシステムであり、本実施形態では、圧延材ＷＫの蛇行挙動を検出する圧延機の蛇行検出装置２ａを備える。このような圧延システムＳａは、例えば、図１および図２に示すように、図略の巻出し機と、ブライドルロールＢＬと、ステアリングロールＳＬと、圧延機１と、蛇行検出装置２ａと、巻取り機ＶＲ（ＶＲ１）とを備える。図１には、蛇行検出装置２ａの張力測定部２１ａのみが図示されている。これら前記巻出し機、ステアリングロールＳＬ、ブライドルロールＢＬ、蛇行検出装置２ａの張力測定部２１ａ、圧延機１および巻取り機ＶＲは、この順で順次に、圧延材ＷＫの搬送路（製造ライン）に沿って配置されている。

前記巻出し機は、圧延材ＷＫを巻回した第１リールを備え、前記第１リールに巻回された圧延材ＷＫを圧延機１へ、図１に示す例ではブライドルロールＢＬへ送り出す装置である。

ステアリングロールＳＬは、圧延材ＷＫに対し幅方向（ロールの軸方向）の送出し位置を調整し、ステアリングロール設置位置で圧延材をミル中心にセンタリングする装置である。ステアリングロールＳＬは、第１および第２ステアリングロールＳＬ－１、ＳＬ－２を備え、第１および第２ステアリングロールＳＬ－１、ＳＬ－２は、これら各回転中心（軸心）を結ぶ線分が圧延材ＷＫの搬送方向ＤＲと直交するように、垂直方向（上下方向）に沿って圧延材ＷＫを介して当接するように並置されている。前記巻出し機から送り出された圧延材ＷＫは、側面視にてその断面が逆Ｓ字に見えるように、第２ステアリングロールＳＬ－２に掛けられ、第１および第２ステアリングロールＳＬ－１、ＳＬ２で挟み込まれて第１ステアリングロールＳＬ－１から、ブライドルロールＢＬへ送り出される。

ブライドルロールＢＬは、圧延材ＷＫにかかる張力を調整する装置である。図１に示す例では、ブライドルロールＢＬは、第１および第２ブライドルロールＢＬ－１、ＢＬ－２を備え、第１および第２ブライドルロールＢＬ－１、ＢＬ－２は、これら各回転中心（軸心）を結ぶ線分が圧延材ＷＫの搬送方向ＤＲと斜めに交差するように、搬送方向ＤＲに沿って並置されている。両ロールのモータに負荷差をつけることで張力を発生させている。より高い張力を得るには、４本から６本くらいのロールが使用される。ステアリングロールＳＬから送り出された圧延材ＷＫは、第１ブライドルロールＢＬ－１に掛けられ、第１ブライドルロールＢＬ－１で搬送方向ＤＲの逆方向に折り返されて第２ブライドルロールＢＬ－１に掛けられ、第２ブライドルロールＢＬ－２で搬送方向ＤＲに折り返されて張力測定部２１ａを介して圧延機１へ送り出される。

圧延機１は、例えばフィルムや鋼板等の圧延材ＷＫを、所望の品種の製品を加工するために、ロールギャップ長を調整して稼動することによって、長尺な圧延材ＷＫを所定の厚さに圧延する装置である。圧延機１は、例えば、本実施形態では、複数、例えば４個の圧延スタンド１０（１０－１～１０－４）を配置することによって、製品の元になる圧延材ＷＫを連続的に圧延するタンデム型圧延機である。圧延スタンド１０（１０－１～１０－４）は、例えば、所定のロールギャップ長で圧延材ＷＫを圧延する一対の第１および第２ワークロール１１、１２（１１－１～１１－４、１２－１～１２－４）と、前記一対の第１および第２ワークロール１１、１２の弾性変形等を抑制するように前記一対の第１および第２ワークロール１１、１２それぞれを支持する一対の第１および第２バックアップロール１３、１４（１３－１～１３－４、１４－１～１４－４）とを備える。圧延機１には、この他、圧延スタンド１０の動作を制御する図略の圧延制御部や、圧延条件を修正入力する圧延入力部や、圧延材ＷＫの圧延中に、圧延荷重、圧下位置および圧延速度等を検出する図略の各センサ（圧延荷重センサ、圧下位置センサおよび圧延速度センサ等）が備えられている。ブライドルロールＢＬ（図１に示す例では第２ブライドルロールＢＬ－２）から送り出された圧延材ＷＫは、上述のように、張力測定部２１ａを介して圧延機１に送り込まれる。圧延機１では、第１ないし第４圧延スタンド１０－１～１０－４における各一対のワークロール１１－１～１１－４、１２－１～１２－４における各間（各パス）を順次に、圧延材ＷＫを通過させることによって順次にその厚さを減じ、所定の厚さで所定の断面形状に圧延して成形する。圧延機１で圧延された圧延材ＷＫは、巻取り機ＶＲへ送り出される。

なお、圧延機１の圧延スタンド１０は、４個に限定されるものではなく、任意であって良い。

巻取り機ＶＲ（ＶＲ１）は、圧延材ＷＫを巻回す第２リールを備え、圧延機１から送り出された圧延材ＷＫを前記第２リールに巻回して巻き取る装置である。

第１実施形態における蛇行検出装置２ａは、例えば、張力測定部２１ａと、制御処理部２２ａと、記憶部２３と、入力部２４と、出力部２５と、インターフェース部（ＩＦ部）２６とを備える。

張力測定部２１ａは、圧延機１の一対のワークロール１１、１２以前の入側に配置され、圧延機１によって圧延される圧延材ＷＫの幅方向に沿った所定の測定位置での張力を測定する装置である。張力測定部２１ａは、制御処理部２２ａに接続され、その測定した張力を制御処理部２２ａへ出力する。

圧延材ＷＫの幅方向は、圧延材ＷＫが蛇行せずに搬送方向ＤＲに沿って搬送されている場合に、搬送方向ＤＲに直交する方向であり、圧延機１における前記１対のワークロール１１、１２の各軸方向と同方向である。このような圧延材ＷＫの幅方向に沿った所定の測定位置は、第１実施形態では、前記幅方向に沿って所定の間隔を空けた複数の位置である。したがって、第１実施形態における張力測定部２１ａは、これら複数の位置それぞれで搬送方向ＤＲに沿った方向の各張力を測定することで幅方向の張力分布を測定する。

このような幅方向の張力分布を測定できれば、張力測定部２１ａは、任意の装置であって良く、例えば、軸方向に所定の間隔を空けてその表面に配置された複数の圧力センサを備えるセンサロール２１１ａと、前記搬送方向ＤＲの張力を前記複数の圧力センサで検出可能に、圧延材ＷＫをセンサロール２１１ａに押し当てる一対の第１および第２押当てロール２１２ａ、２１３ａとを備える。これら第１押当てロール２１２ａ、センサロール２１１ａおよび第２押当てロール２１３ａは、搬送方向ＤＲに沿ってこの順で順次に、各回転中心（軸心）で三角形を形成するように配置され、第１および第２押当てロール２１２ａ、２１３ａは、圧延材ＷＫをセンサロール２１１ａに向けて押し当てる。前記圧力センサは、印加された力を電気信号（電圧）に変換する圧電素子（ピエゾ素子）であり、例えば水晶圧電素子等である。前記複数の圧力センサに対する前記所定の間隔は、幅方向の張力分布に求められる空間分解能に応じて適宜に設定される。このような構成の張力測定部２１ａでは、図３に示すように、圧延材ＷＫがセンサロール２１１ａに当接する当接位置から搬送方向ＤＲおよびその逆方向に生じている各張力ｔ１、ｔ１によって形成される力ｆ１を前記圧力センサで測定することによって前記各張力ｔ１、ｔ１が求められる。

入力部２４は、制御処理部２２ａに接続され、例えば、蛇行挙動の判定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば蛇行挙動の判定する上で必要な各種データを蛇行検出装置２ａに入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。出力部２５は、制御処理部２２ａに接続され、制御処理部２２ａの制御に従って、入力部２４から入力されたコマンドやデータ、および、当該蛇行検出装置２ａによって判定された蛇行挙動等を出力する装置であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示部（表示装置）や、プリンタ等の印刷装置等である。ＩＦ部２６は、制御処理部２２ａに接続され、制御処理部２２ａの制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部２６は、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であっても良い。なお、張力測定部２１ａは、このようなＩＦ部２６を介して有線や無線で接続されて良い。

記憶部２３は、制御処理部２２ａに接続され、制御処理部２２ａの制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、蛇行検出装置２ａの各部２１ａ、２３～２６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、張力測定部２１ａの測定結果に基づいて、圧延材ＷＫにおける蛇行量（オフセンター量）の時間的な変化である蛇行挙動を判定する蛇行挙動判定プログラムや、張力測定部２１ａの測定結果に基づいて圧延材ＷＫの蛇行量を求める蛇行量処理プログラム等の等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば張力測定部２１ａの測定結果や蛇行量変換情報等の、各プログラムを実行する上で必要なデータ等が含まれる。記憶部２３は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。記憶部２３は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部２２ａのワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。なお、記憶部２３は、比較的大きな記憶容量を持つハードディスク装置を備えても良い。

記憶部２３は、前記蛇行量変換情報を記憶する蛇行量変換情報記憶部２３１を機能的に備える。前記蛇行量変換情報は、張力測定部２１ａの測定結果を圧延材ＷＫの蛇行量に変換するために、張力測定部２１ａの測定結果と圧延材ＷＫの蛇行量との対応関係を表す情報であり、例えば関数式やルックアップテーブルで蛇行量変換情報記憶部２３１に予め記憶される。

前記対応関係の演算には、例えば、特開２０１８－１２７１号公報に開示された手法が利用できる。この特開２０１８－１２７１号公報に開示された手法の利用では、大略、次の手順で張力測定部２１ａの測定結果（張力分布）と蛇行量との関係が求められる。まず、張力測定部２１ａで測定されると想定される互いに異なる複数の張力分布が用意される。これら複数の張力分布それぞれについて、張力分布に基づいて荷重分布が演算され、この荷重分布を含む、ワークロール１１、１２における左右の圧下率の違いに影響を与える因子（例えば、ワークロール１１、１２における左右のレベリング差、左右の入側板厚Ｈの差、左右のミル定数の差など）を用いることによって、出側板厚ｈの幅方向の分布が演算され、この出側板厚ｈの分布に基づいて圧延材ＷＫの進入角度θが計算され、そして、この圧延材ＷＫの進入角度θに基づいて蛇行量が演算される。これによって複数の張力分布それぞれについて各蛇行量が求められ、張力分布と蛇行量との関係が求められる。

あるいは、前記対応関係は、例えば、複数のサンプルを実測し、統計処理することによって求められても良い。

制御処理部２２ａは、蛇行検出装置２ａの各部２１ａ、２３～２６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、張力測定部２１ａの測定結果に基づいて、圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定するための回路である。制御処理部２２ａは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部２２ａは、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部２２１、蛇行挙動判定部２２２ａおよび蛇行量処理部２２３を機能的に備える。

制御部２２１は、蛇行検出装置２ａの各部２１ａ、２３～２６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、蛇行検出装置２ａ全体の制御を司るものである。

蛇行量処理部２２３は、張力測定部２１ａの測定結果に基づいて圧延材ＷＫの蛇行量を求めるものである。より具体的には、蛇行量処理部２２３は、蛇行量変換情報記憶部２３１に記憶されている蛇行量変換情報から、張力測定部２１ａの測定結果に対応する蛇行量を求める。例えば、蛇行量変換情報が関数式で表されている場合には、張力測定部２１ａの測定結果が前記関数式に代入されることで蛇行量が求められる。また例えば、蛇行量変換情報がルックアップテーブルで表されている場合には、張力測定部２１ａの測定結果に一致する、あるいは、最も近い張力分布が選定（検索）され、この選定された張力分布に対応する蛇行量が求められる。なお、張力測定部２１ａの測定結果に近い２つの張力分布に対応する２つの蛇行量を用いた補間によって、張力測定部２１ａの測定結果に対応する蛇行量が求められても良い。

蛇行挙動判定部２２２ａは、張力測定部２１ａの測定結果に基づいて、圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定するものである。より具体的には、第１実施形態では、蛇行挙動判定部２２２ａは、張力分布傾き処理部２２２１および第１判定部２２２２を機能的に備える。

張力分布傾き処理部２２２１は、張力測定部２１ａで測定された複数の位置それぞれの各張力を張力分布として前記張力分布の傾きを求めるものである。

第１判定部２２２２は、前記張力分布傾き処理部で求められた張力分布の傾きに基づいて圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定するものである。前記蛇行挙動は、前記特開２０１８－１２７１号公報に開示されているように、蛇行開始後に、前記蛇行が蛇行先の位置で止む状態である蛇行の停留と、蛇行開始後、前記蛇行の停留が生ぜずに、蛇行が継続する状態である蛇行の発散とを含む。

圧延システムＳａによって圧延される圧延材ＷＫは、その搬送方向ＤＲに対する送出し方向およびミル中心に対する送出し位置がブライドルロールＢＬによって拘束され、このブライドルロールＢＬと圧延機１の第１圧延スタンド１０－１における一対のワークロール１１－１、１２－１との間に張力（ライン張力）が掛けられた状態で、第１圧延スタンド１０－１における一対のワークロール１１－１、１２－１に進入し、圧延される。このような圧延材ＷＫには、図４に示すように、その圧延中に何らかの外乱によって圧延材ＷＫの位置がミル中心（ワークロール１１、１２の軸方向における中央位置）から連続的にずれる現象である蛇行が生じることがある。このような蛇行が生じると、入側では、蛇行していく側（図４では平面視にて右側）で圧延材ＷＫの長尺方向（長手方向）の引張り、その逆側（図４では平面視にて左側）で圧延材ＷＫの長尺方向の圧縮の応力が、前記ライン張力に重畳される。なお、張力は、引張り応力だけでなく圧縮応力も含む広い概念である。このため、圧延材ＷＫにおける幅方向の張力分布を測定すると、一測定例として図５Ａに示すように、幅方向の張力分布に傾きが生じる。図５Ａは、蛇行の有る場合において、圧延機１の入側直前の位置、すなわち、第１圧延スタンド１０－１の前記一対のワークロール１１－１、１２－に近い位置での圧延材の幅方向の張力分布を示す。また、所定のシミュレーション条件で公知の常套手法を用いてシミュレーションした結果が図６に示されている。前記所定のシミュレーション条件は、入側板厚が０．５ｍｍであり、出側板厚が０．３８ｍｍであり、板幅が５２ｍｍであり、ワークロール径がφ５０ｍｍであり、レベル差が０．２ｍｍ（左ロールギャップが相対的に小さく、右ロールギャップが相対的に大きい）であり、入側張力が３０ＭＰａであり、出側張力が５０ＭＰａであり、オフセンター量が図６Ａでは０ｍｍ、図６Ｂでは５ｍｍ、図６Ｃでは２０ｍｍである。図６Ａは、蛇行の無い場合の張力分布を示し、図６Ｂは、第１の状態で蛇行の有る場合の張力分布を示し、図６Ｂは、前記第１の状態とは異なる第２の状態で蛇行の有る張力分布を示す。このシミュレーションからも蛇行により幅方向の張力分布に傾きが生じることが理解される。したがって、圧延材ＷＫにおける幅方向の張力分布を測定することによって、張力分布の傾きの有無によって蛇行の有無が検出でき、張力分布の傾きの時間的な変化を観測することによって蛇行挙動が検出できる。前記張力分布の傾きは、圧延材ＷＫの幅方向（ワークロール１１、１２の軸方向）における単位長さ当たりの張力変化量（応力変化量）であり、グラフでは、横軸と張力分布との交差角である。前記張力分布の傾きの変化は、前記傾きの大きさの変化（前記交差角の大きさの変化、傾き具合の変化）である。

このような知見ならびに蛇行の発散および停留の定義から、第１判定部２２２２は、より具体的には、張力分布傾き処理部２２２１で求められた張力分布の傾きが変化し始めてから、前記張力分布の傾きが時間の経過に従って変化し続けている場合には前記蛇行の発散と判定し、前記張力分布の傾きが時間の経過に従って変化しなくなった場合には前記蛇行の停留と判定する。

また、このような蛇行の発生によって生じる張力分布の傾きは、一測定例として図５Ｂに示すように、第１圧延スタンド１０－１における一対のワークロール１１－１、１２－１からブライドルロールＢＬに向かって所定の距離、図５Ｂではその中間位置までの距離だけ離れると、観測（測定）されなくなる。このため、第１圧延スタンド１０－１における一対のワークロール１１－１、１２－１からブライドルロールＢＬまでの距離をＬとし、蛇行が生じている場合に、第１圧延スタンド１０－１における一対のワークロール１１－１、１２－１略直下の位置（ｙ≒０、張力測定部２１ａが配置可能な前記一対のワークロールに最も近い直前位置）、前記一対のワークロール１１－１、１２－１直下の位置から距離Ｌ／４の位置（ｙ＝Ｌ／４）、前記一対のワークロール１１－１、１２－１直下の位置から距離２Ｌ／４の位置（ｙ＝２Ｌ／４＝Ｌ／２）、前記一対のワークロール１１－１、１２－１直下の位置から距離３Ｌ／４の位置（ｙ＝３Ｌ／４）、および、前記一対のワークロール１１－１、１２－１直下の位置から距離Ｌの位置（ｙ＝２Ｌ／４＝Ｌ／２）の各位置で、幅方向の張力分布が測定された。その測定結果の一例が図７Ａないし図７Ｅそれぞれに示されている。図７Ａないし図７Ｅに示すように、前記蛇行の発生によって生じる張力分布の傾きは、第１圧延スタンド１０－１における一対のワークロール１１－１、１２－１略直下の位置（ｙ≒０）、および、前記一対のワークロール１１－１、１２－１直下の位置から距離Ｌ／４の位置（ｙ＝Ｌ／４）では、観測（測定）されるが、前記一対のワークロール１１－１、１２－１直下の位置から距離２Ｌ／４の位置（ｙ＝２Ｌ／４＝Ｌ／２）になると、それ以降、観測（測定）されなくなる。したがって、張力測定部２１ａは、圧延機１の入側における、前記一対のワークロール１１－１、１２－１直下の位置より前記一対のワークロール１１－１、１２－１直下の位置から距離Ｌ／４の位置（ｙ＝Ｌ／４）までの範囲内（０＜（張力測定部２１ａの配置位置）≦Ｌ／４）に少なくとも配置されることが好ましく、前記一対のワークロール１１－１、１２－１直下の位置のより近くに配置されることがより好ましく、張力測定部２１ａが配置可能な前記一対のワークロール１１－１、１２－１に最も近い直前位置に配置されることがより好ましい。

このような制御処理部２２ａ、記憶部２３、入力部２４、出力部２５およびＩＦ部２６は、例えば、デスクトップ型やノート型等のコンピュータによって構成可能である。あるいは、制御処理部２２ａ、記憶部２３、入力部２４、出力部２５およびＩＦ部２６は、圧延機１を制御する制御コンピュータと兼用されても良い。

次に、圧延システムＳａの動作について、蛇行検出装置２ａの動作を中心に説明する。図８は、前記蛇行検出装置の動作を示すフローチャートである。図８には、第１および第２実施形態の圧延システムＳａ、Ｓｂにおける蛇行検出装置２ａ、２ｂの動作が図示されており、図１と同様に、第１実施形態の蛇行検出装置２ａにおける動作には、添え字「ａ」を備えた符号が付され、第２実施形態の蛇行検出装置２ｂにおける動作には、添え字「ｂ」を備えた符号が付され、第１および第２実施形態の蛇行検出装置２ａ、２ｂにおける共通な構成には、添え字の無い符号が付されている。

圧延システムＳａが稼働され、蛇行検出装置２ａは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。その制御処理プログラムの実行によって、制御処理部２２ａには、制御部２２１、蛇行挙動判定部２２２ａおよび蛇行量処理部２２３が機能的に構成され、蛇行挙動判定部２２２ａには、張力分布傾き処理部２２２１および第１判定部２２２２が機能的に構成される。

前記巻出し機から巻出された圧延材ＷＫは、ステアリングロールＳＬでその送出し位置が調整され、ブライドルロールＢＬでその張力が調整され、蛇行検出装置２ａの張力測定部２１ａで幅方向の各位置で張力が測定され、圧延機１で圧延され、そして、巻取り機ＶＲで巻き取られる。

このように圧延材ＷＫが圧延機１によって圧延されている間、蛇行検出装置２ａは、所定の時間間隔（サンプリング間隔）で繰り返し次のように動作することで、圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定している。前記サンプリング間隔は、適宜に設定されて良いが、例えば、１秒、０．５秒、０．３秒、０．１秒および０．０５秒等に設定される。蛇行により圧延材ＷＫが搬送路のガイド部材へ衝突したり、圧延ロールのバレル幅内から外れたり（ロールアウト）等の、圧延中のトラブルを回避するために、実操業の圧延速度（例えば、５０ｍｐｍ、１００ｍｐｍおよび２００ｍｐｍ等）を勘案することによって、前記サンプリング間隔は、０．５秒以下であることが好ましく、０．１秒以下であることがより好ましい。例えば、圧延速度が２００ｍｐｍである場合、圧延材ＷＫは、０．５秒間に約１．６７ｍ搬送され、０．１秒間に約０．３４ｍ搬送される。

図８において、まず、張力測定部２１ａは、幅方向の各測定位置（第１実施形態ではセンサロール２１１ａにおける前記複数の位置）で圧延材ＷＫの各張力を測定し、これら各張力を制御処理部２２ａへ出力する（Ｓ１ａ）。

次に、制御処理部２２ａは、蛇行挙動判定部２２２ａの張力分布傾き処理部２２２１によって、前記張力分布の傾きを求める（Ｓ２ａ）。より具体的には、例えば、張力分布傾き処理部２２２１は、張力測定部２１ａで測定された各張力にフィットする直線を例えば最小二乗法によって求め、前記直線の傾きを求める。

次に、制御処理部２２ａは、蛇行挙動判定部２２２ａの第１判定部２２２２によって、圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定する（Ｓ３ａ）。第１判定部２２２２は、前記張力分布傾き処理部で求められた張力分布の傾きに基づいて圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定する。より具体的には、第１判定部２２２２は、張力分布傾き処理部２２２１で求められた張力分布の傾きが変化し始めてから、前記張力分布の傾きが時間の経過に従って変化し続けている場合には前記蛇行の発散と判定し、前記張力分布の傾きが時間の経過に従って変化しなくなった場合には前記蛇行の停留と判定する。

より詳しくは、第１判定部２２２２は、まず、既に、蛇行が検出されているか否かを取得する。ただし、蛇行量が極僅か（例えば数ミリメートル等）の場合には圧延作業に有害ではない（支障がない）ため、蛇行とは、判定されない。すなわち、予め設定された所定の閾値以下の蛇行量では、蛇行とは判定されない。前記所定の閾値は、圧延材ＷＫのサイズ、強度に応じたテーブルとして記憶部２３１に予め記憶される。

例えば、蛇行の検出を表すフラグ（蛇行フラグ）が記憶部２３に記憶され、第１判定部２２２２は、記憶部２３から前記蛇行フラグを取得する。前記蛇行フラグは、例えば、「０」が蛇行の検出無しを表し、「１」が蛇行の検出中を表す。あるいは、蛇行の検出中では、後述のようにタイマーがセットされ、前記タイマーによって計時されるので、このタイマーの有無によって前記蛇行フラグに代えても良い（前記タイマー無しは、蛇行の検出無しを表し、前記タイマー有りは、蛇行の検出中を表す）。

次に、第１判定部２２２２は、張力分布傾き処理部２２２１で求められた張力分布の傾きの絶対値を求め、この張力分布の傾きの絶対値が予め設定された所定の閾値（傾き判定閾値Ｔｈ１）以上であるか否かを判定する。前記傾き判定閾値Ｔｈ１は、０（張力分布が水平）であっても良いが、ノイズ等を考慮した所定のマージンを含むように、例えば複数のサンプルから適宜に設定される。この判定の結果、前記張力分布の傾きの絶対値が前記傾き判定閾値Ｔｈ１以上ではない場合、第１判定部２２２２は、蛇行が無いと判定し、前記取得した蛇行フラグを判定する。この判定の結果、前記蛇行フラグが蛇行の検出無しを表す「０」である場合には、前回の判定で蛇行が無いと判定され今回の判定でも蛇行が無いと判定されたため、第１判定部２２２２は、蛇行が無いと最終的に判定し、この処理Ｓ３ａを終了し、続く後述の処理Ｓ４を実行する。一方、前記判定の結果、前記蛇行フラグが蛇行の検出中を表す「１」である場合には、前回の判定で蛇行が有ると判定され今回の判定で蛇行が無いと判定されたため、第１判定部２２２２は、蛇行挙動が蛇行の停留と最終的に判定し、前記蛇行フラグを「０」にリセットし、前記タイマーを削除（消去、解除）し、この処理Ｓ３ａを終了し、続く後述の処理Ｓ４を実行する。

一方、前記判定の結果、前記張力分布の傾きの絶対値が前記傾き判定閾値Ｔｈ１以上である場合、第１判定部２２２２は、蛇行が有ると判定し、前記取得した蛇行フラグを判定する。この判定の結果、前記蛇行フラグが蛇行の検出無しを表す「０」である場合には、前回の判定で蛇行が無いと判定され今回の判定で蛇行が有ると判定されたため、第１判定部２２２２は、蛇行の開始と最終的に判定し、蛇行の発散を判定するためのタイマーをセット（制御処理部２２ａに機能的に構成）して前記タイマーの計時を開始し、この処理Ｓ３ａを終了し、続く後述の処理Ｓ４を実行する。前記タイマーは、蛇行の発散と判定する判定時間でタイムアップするようにセットされる。蛇行の発散と判定する前記判定時間は、例えば前記圧延中のトラブル等を回避できるように、例えば過去の事例等を参照することで、予め適宜に設定される。一方、前記判定の結果、前記蛇行フラグが蛇行の検出中を表す「１」である場合には、前回の判定で蛇行が有ると判定され今回の判定でも蛇行が有ると判定されたため、第１判定部２２２２は、前記タイマーが計時中であるか否かを判定する。この判定の結果、前記タイマーが計時中である場合には、蛇行中ではあるが蛇行の発散に未だ至っていないので、蛇行が有る（蛇行中）と最終的に判定し、この処理Ｓ３ａを終了し、続く後述の処理Ｓ４を実行する。一方、前記判定の結果、前記タイマーがタイムアップしている場合には、第１判定部２２２２は、今回の張力分布の傾きと前回の張力分布の傾きとの差分を求め、この求めた差分が十分に小さければ（すなわち、この求めた差分が予め設定された所定の閾値未満である場合）、蛇行量に変化がないため、蛇行が停留していると判定し、前記求めた差分が十分に小さくなければ（すなわち、前記求めた差分が前記所定の閾値以上である場合）、蛇行挙動が蛇行の発散と最終的に判定し、前記蛇行フラグを「０」にリセットし、前記タイマーを削除（消去、解除）し、この処理Ｓ３ａを終了し、続く後述の処理Ｓ４を実行する。

一例では、このように処理Ｓ３ａが実行される。

そして、制御処理部２２ａは、制御部２２１によって、処理Ｓ３ａで判定された判定結果（上述の例では、蛇行無し、蛇行の開始、蛇行の停留、蛇行有り（蛇行中）、蛇行の発散）を出力部２５へ出力する。この際に、蛇行が有る場合には、制御処理部２２ａは、蛇行量処理部２２３によって、張力測定部２１ａの測定結果および蛇行量変換情報記憶部２３１に記憶されている蛇行量変換情報に基づいて圧延材ＷＫの蛇行量を求め、この求めた蛇行量を出力部２５へ出力する。なお、必要に応じて、前記判定結果および前記蛇行量は、ＩＦ部２６から外部の機器へ出力されても良い。

以上説明したように、実施形態における圧延システムＳａ、蛇行検出装置２ａおよびこれに実装された蛇行検出方法は、圧延材ＷＫの幅方向に沿った所定の測定位置での張力を測定することによって圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定するので、従来のように圧延材ＷＫの端を検出する必要がない。したがって、上記圧延システムＳａ、蛇行検出装置２ａおよび蛇行検出方法は、圧延材ＷＫの蛇行挙動をより適切に検出できる。

上記圧延システムＳａ、蛇行検出装置２ａおよび蛇行検出方法は、張力分布の傾きから、蛇行挙動として蛇行の停留と蛇行の発散とを判定できる。

上記圧延システムＳａ、蛇行検出装置２ａおよび蛇行検出方法は、蛇行量をさらに求めることができる。

次に、別の実施形態について説明する。
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態の蛇行検出装置の構成を示すブロック図である。図１０は、第２実施形態の蛇行検出装置における張力測定部を説明するための図である。図１０Ａは、上面図であり、図１０Ｂは、側面図であり、図１０Ｃは、測定原理を説明するための図である。図１１は、蛇行と張力差との関係を説明するための図である。図１１Ａは、蛇行の無い場合を示し、図１１Ｂは、蛇行の有る場合を示し、図１１Ｃは、図１１Ｂに示す蛇行からさらに蛇行が進展（進行）した場合を示す。図１２は、蛇行と張力差との関係にかかる、シミュレーション結果を示す図である。図１２Ａは、蛇行の無い場合を示し、図１２Ｂは、図１１Ｂに示す状態で蛇行の有る場合を示し、図１２Ｃは、図１１Ｃに示す状態で蛇行の有る場合を示す。図１２Ａないし図１２Ｃの横軸は、張力の測定位置を示し、その縦軸は、張力を示す。

第１実施形態では、圧延材ＷＫにおける蛇行挙動の判定に張力分布が利用されたが、第２実施形態では、圧延材ＷＫにおける蛇行挙動の判定に張力差が利用される。

このような第２圧延システムＳｂは、例えば、図１および図９に示すように、図略の巻出し機と、ブライドルロールＢＬと、ステアリングロールＳＬと、圧延機１と、蛇行検出装置２ｂと、巻取り機ＶＲ（ＶＲ１）とを備える。これら前記巻出し機、ブライドルロールＢＬ、ステアリングロールＳＬ、蛇行検出装置２ｂの張力測定部２１ｂ、圧延機１および巻取り機ＶＲは、この順で順次に、圧延材ＷＫの搬送路（製造ライン）に沿って配置されている。これら第２実施形態の圧延システムＳｂにおける前記巻出し機、ブライドルロールＢＬ、ステアリングロールＳＬ、圧延機１および巻取り機ＶＲは、それぞれ、第１実施形態の圧延システムＳａにおける前記巻出し機、ブライドルロールＢＬ、ステアリングロールＳＬ、圧延機１および巻取り機ＶＲと同様であるので、その説明を省略する。

第２実施形態における蛇行検出装置２ｂは、例えば、張力測定部２１ｂと、制御処理部２２ｂと、記憶部２３と、入力部２４と、出力部２５と、ＩＦ部２６とを備える。これら第２実施形態の蛇行検出装置２ｂにおける記憶部２３、入力部２４、出力部２５およびＩＦ部２６は、それぞれ、第１実施形態の蛇行検出装置２ａにおける記憶部２３、入力部２４、出力部２５およびＩＦ部２６と同様であるので、その説明を省略する。

張力測定部２１ｂは、圧延機１の一対のワークロール１１、１２以前の入側に配置され、圧延機１によって圧延される圧延材ＷＫの幅方向に沿った両端それぞれの一方位置および他方位置での張力を測定する装置である。張力測定部２１ｂは、制御処理部２２ｂに接続され、その測定した張力を制御処理部２２ｂへ出力する。

このような一方位置および他方位置それぞれで各張力を測定できれば、張力測定部２１ｂは、任意の装置であって良く、例えば、図１０に示すように、張力測定部２１ｂは、圧延機１の入側に配置され、張力を測定するためのロールである張力測定用ロール１５０と、張力測定用ロール１５０でバスラインから上方に持ち上げられた圧延材ＷＫを押さえ、搬送方向で張力測定用ロール１５０を挟むように配置される一対の第１および第２押さえ用ロール１５１－１、１５１－２と、張力測定用ロール１５０を、その軸方向の両端それぞれから支持する第１および第２支持部材１５－１、１５－２と、第１および第２支持部材１５－１、１５－２の各荷重を前記一方位置および他方位置それぞれの各張力として測定する第１および第２ロードセル（張力計）２１ｂ－１、２１ｂ－２とを備える。これら３本の第１押さえ用ロール１５１－１、張力測定用１５０および第２押さえ用ロール１５１－２は、圧延材ＷＫの搬送方向ＤＲに沿ってこの順に、側面視にて各軸位置が互い違いとなるように配置される。すなわち、第１および第２押さえ用ロール１５１－１、１５１－２は、圧延材ＷＫの上方に配置され、張力測定用ロール１５０は、圧延材ＷＫの下方に配置されている。このため、この図１０に示す例では、図１０Ｃに示すように、張力測定部２１ｂは、張力測定用ロール１５０で圧延材ＷＫを持ち上げることによって、圧延材ＷＫにかかる張力ｔ２により生じるラジアル力ｆ２を両端のロードセル２１ｂ－１、２１ｂ－２で計測し、張力ｔ２を計測している。このように配置される第１および第２ロードセル２１－１ｂ、２１ｂ－２は、図１では、図示の都合上、その図示が省略されている。なお、タンデム型圧延機では、例えば、右側（図１０では平面視にて圧延材ＷＫの上側）は、各ロールを回転駆動させるための例えばモータ等を備える駆動機構が配置された駆動側と、通常、呼ばれ、その対向側、すなわち、左側（図１０では平面視にて圧延材ＷＫの下側）は、オペレータの作業領域である作業側と呼ばれる。

制御処理部２２ｂは、蛇行検出装置２ｂの各部２１ｂ、２３～２６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、張力測定部２１ｂの測定結果に基づいて、圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定するための回路である。制御処理部２２ｂは、例えば、ＣＰＵおよびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部２２ｂは、その制御処理プログラムが実行されることによって、制御部２２１、蛇行挙動判定部２２２ｂおよび蛇行量処理部２２３を機能的に備える。これら第２実施形態の制御処理部２２ｂにおける制御部２２１および蛇行量処理部２２３は、それぞれ、第１実施形態の制御処理部２２ａにおける制御部２２１および蛇行量処理部２２３と同様であるので、その説明を省略する。なお、第２実施形態では、上述のように、前記一方位置および他方位置それぞれの各張力が測定されるが、これら各張力が第１実施形態で説明した幅方向の張力分布を直接的にまたは間接的に表していると見ることができるから（すなわち、前記一方位置および他方位置それぞれの各張力を結ぶ線分は、第１実施形態で説明した幅方向の張力分布のプロファイルまたはこれを定数倍したプロファイルと略重なるから）、第１実施形態で説明した蛇行量変換情報を利用できる。

蛇行挙動判定部２２２ｂは、張力測定部２１ｂの測定結果に基づいて、圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定するものである。より具体的には、第１実施形態では、蛇行挙動判定部２２２ｂは、張力差処理部２２２６および第２判定部２２２７を機能的に備える。

張力差処理部２２２６は、張力測定部２１ｂで測定された前記一方位置および他方位置それぞれの各張力の差を張力差として求めるものである。

第２判定部２２２７は、張力差処理部２２２６で求められた張力差に基づいて圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定するものである。

圧延材ＷＫが蛇行していない場合には、上述の図６Ａおよび図１１Ａに示すように、幅方向の張力分布は、傾かずに、幅方向の各位置での各張力は、均一である。このため、張力測定部２１ｂによって測定される、前記一方位置の張力（図１０および図１１では駆動側の張力）と、前記他方位置の張力（図１０および図１１では作業側の張力）とは、等しく、これらの張力差は、略ゼロである。一方、上述したように、圧延材ＷＫに蛇行が生じると、張力分布は、上述の図５Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示すように、蛇行していく側（図１１Ｂおよび図１１Ｃでは平面視にて右側）の張力が高くなる分布となり、圧延材ＷＫが、蛇行した側のロードセル（張力計）２１ｂに近づいて、圧延材ＷＫと、前記蛇行した側のロードセル（張力計）２１ｂとの距離が短くなることによって、前記蛇行した側のロードセル（張力計）２１ｂで検出される張力が高くなる。このため、前記蛇行した側のロードセル（張力計）２１ｂで検出される張力と、前記蛇行で離れていく側のロードセル（張力計）２１ｂで検出される張力とに差ができる。そして、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示すように、その蛇行が進展すると、前記張力差がより大きくなる。また、第１実施形態で説明した上述のシミュレーション条件で公知の常套手法を用いてシミュレーションした結果が図１２に示されている。図１２Ａは、蛇行の無い場合の張力差を示し、図１２Ｂは、図１１Ｂに示す状態で蛇行の有る場合の張力差を示し、図１２Ｃは、前記図１１Ｂに示す状態とは異なる図１１Ｃに示す状態、例えばより蛇行が進展した状態で蛇行の有る場合の張力差を示す。このシミュレーションからも蛇行により張力差が生じることが理解される。したがって、前記幅方向における圧延材ＷＫの両端それぞれの一方位置の張力および他方位置の張力を測定することによって、前記一方位置の張力と前記他方位置の張力との張力差の有無によって蛇行の有無が検出でき、前記張力差の時間的な変化を観測することによって蛇行挙動が検出できる。

このような知見ならびに蛇行の発散および停留の定義から、第２判定部２２２７は、より具体的には、第２判定部２２２７は、張力差処理部２２２６で求められた張力差が変化し始めてから、前記張力差が時間の経過に従って変化し続けている場合には前記蛇行の発散と判定し、前記張力差が時間の経過に従って変化しない場合には前記蛇行の停留と判定する。

このような第２実施形態では、圧延システムＳｂが稼働され、蛇行検出装置２ｂは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。その制御処理プログラムの実行によって、制御処理部２２ｂには、制御部２２１、蛇行挙動判定部２２２ｂおよび蛇行量処理部２２３が機能的に構成され、蛇行挙動判定部２２２ｂには、張力差処理部２２２６および第２判定部２２２７が機能的に構成される。

圧延材ＷＫは、第１実施形態と同様に圧延され、圧延材ＷＫが圧延機１によって圧延されている間、蛇行検出装置２ｂは、所定の時間間隔（サンプリング間隔）で繰り返し次のように動作することで、圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定している。

図８において、まず、張力測定部２１ｂは、幅方向の各測定位置（第２実施形態では前記一方位置および前記他方位置）で圧延材ＷＫの各張力を測定し、これら各張力を制御処理部２２ａへ出力する（Ｓ１ｂ）。

次に、制御処理部２２ｂは、蛇行挙動判定部２２２ｂの張力差処理部２２２６によって、前記一方位置の張力と前記他方位置の張力との張力差を求める（Ｓ２ｂ）。

次に、制御処理部２２ｂは、蛇行挙動判定部２２２ｂの第２判定部２２２７によって、圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定する（Ｓ３ｂ）。第２判定部２２２７は、張力差処理部２２２６で求められた張力差に基づいて圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定する。より具体的には、第２判定部２２２７は、張力差処理部２２２６で求められた張力差が変化し始めてから、前記張力差が時間の経過に従って変化し続けている場合には前記蛇行の発散と判定し、前記張力差が時間の経過に従って変化しない場合には前記蛇行の停留と判定する。

より詳しくは、第２判定部２２２７は、まず、第１実施形態と同様に、既に、蛇行が検出されているか否かを取得する。

次に、第２判定部２２２７は、張力差処理部２２２６で求められた張力差の絶対値を求め、この張力差の絶対値が予め設定された所定の閾値（差判定閾値Ｔｈ２）以上であるか否かを判定する。前記差判定閾値Ｔｈ２は、０（張力差無し、すなわち、張力分布が水平）であっても良いが、ノイズ等を考慮した所定のマージンを含むように、例えば複数のサンプルから適宜に設定される。この判定の結果、前記張力差の絶対値が前記差判定閾値Ｔｈ２以上ではない場合、第２判定部２２２７は、蛇行が無いと判定し、前記取得した蛇行フラグを判定する。この判定の結果、前記蛇行フラグが蛇行の検出無しを表す「０」である場合には、前回の判定で蛇行が無いと判定され今回の判定でも蛇行が無いと判定されたため、第２判定部２２２７は、蛇行が無いと最終的に判定し、この処理Ｓ３ｂを終了し、続く後述の処理Ｓ４を実行する。一方、前記判定の結果、前記蛇行フラグが蛇行の検出中を表す「１」である場合には、前回の判定で蛇行が有ると判定され今回の判定で蛇行が無いと判定されたため、第２判定部２２２７は、蛇行挙動が蛇行の停留と最終的に判定し、前記蛇行フラグを「０」にリセットし、前記タイマーを削除（消去、解除）し、この処理Ｓ３ｂを終了し、続く後述の処理Ｓ４を実行する。

一方、前記判定の結果、前記張力差の絶対値が前記差判定閾値Ｔｈ２以上である場合、第２判定部２２２７は、蛇行が有ると判定し、前記取得した蛇行フラグを判定する。この判定の結果、前記蛇行フラグが蛇行の検出無しを表す「０」である場合には、前回の判定で蛇行が無いと判定され今回の判定で蛇行が有ると判定されたため、第２判定部２２２７は、蛇行の開始と最終的に判定し、蛇行の発散を判定するためのタイマーをセット（制御処理部２２ｂに機能的に構成）して前記タイマーの計時を開始し、この処理Ｓ３ｂを終了し、続く後述の処理Ｓ４を実行する。一方、前記判定の結果、前記蛇行フラグが蛇行の検出中を表す「１」である場合には、前回の判定で蛇行が有ると判定され今回の判定でも蛇行が有ると判定されたため、第２判定部２２２７は、前記タイマーが計時中であるか否かを判定する。この判定の結果、前記タイマーが計時中である場合には、蛇行中ではあるが蛇行の発散に未だ至っていないので、蛇行が有る（蛇行中）と最終的に判定し、この処理Ｓ３ｂを終了し、続く後述の処理Ｓ４を実行する。一方、前記判定の結果、前記タイマーがタイムアップしている場合には、第２判定部２２２７は、今回の張力差と前回の張力差との差分を求め、この求めた差分が十分に小さければ（すなわち、この求めた差分が予め設定された所定の閾値未満である場合）、張力差に変化がないため、蛇行が停留していると判定し、前記求めた差分が十分に小さくなければ（すなわち、前記求めた差分が前記所定の閾値以上である場合）、蛇行挙動が蛇行の発散と最終的に判定し、前記蛇行フラグを「０」にリセットし、前記タイマーを削除（消去、解除）し、この処理Ｓ３ｂを終了し、続く後述の処理Ｓ４を実行する。

一例では、このように処理Ｓ３ｂが実行される。

そして、制御処理部２２ｂは、制御部２２１によって、処理Ｓ３ｂで判定された判定結果（上述の例では、蛇行無し、蛇行の開始、蛇行の停留、蛇行有り（蛇行中）、蛇行の発散）を出力部２５へ出力する。この際に、蛇行が有る場合には、制御処理部２２ｂは、蛇行量処理部２２３によって、張力測定部２１ｂの測定結果および蛇行量変換情報記憶部２３１に記憶されている蛇行量変換情報に基づいて圧延材ＷＫの蛇行量を求め、この求めた蛇行量を出力部２５へ出力する。なお、必要に応じて、前記判定結果および前記蛇行量は、ＩＦ部２６から外部の機器へ出力されても良い。

以上説明したように、実施形態における圧延システムＳｂ、蛇行検出装置２ｂおよびこれに実装された蛇行検出方法は、圧延材ＷＫの幅方向に沿った所定の測定位置での張力を測定することによって圧延材ＷＫの蛇行挙動を判定するので、従来のように圧延材ＷＫの端を検出する必要がない。したがって、上記圧延システムＳｂ、蛇行検出装置２ｂおよび蛇行検出方法は、圧延材ＷＫの蛇行挙動をより適切に検出できる。

上記圧延システムＳｂ、蛇行検出装置２ｂおよび蛇行検出方法は、張力差の傾きから、蛇行挙動として蛇行の停留と蛇行の発散とを判定できる。

上記圧延システムＳｂ、蛇行検出装置２ｂおよび蛇行検出方法は、蛇行量をさらに求めることができる。

なお、上述の第１および第２実施形態では、圧延材ＷＫの拘束は、ブライドルロールＢＬで実施されたが、これに限定されるものではない。図１３は、圧延システムの変形形態を説明するための図である。図１３Ａは、変形形態との対比のために、図１に示す第１および第２実施形態の構成を再掲した図であり、図１３Ｂは、第１変形形態を示し、図１３Ｃは、第２変形形態を示す。なお、図１３では、蛇行検出装置２ａ、２ｂの張力測定部２１ａ、２１ｂは、その図示が省略されている。

例えば、第１変形形態では、図１３Ｂに示すように、前記巻出し機、ブライドルロールＢＬ、ステアリングロールＳＬ、圧延機１および巻取り機ＶＲは、この順で順次に、圧延材ＷＫの搬送路（製造ライン）に沿って配置され、圧延材ＷＫの拘束は、ステアリングロールＳＬで実施される。

また例えば、第２変形形態では、図１３Ｂに示すように、圧延システムＳａ、Ｓｂは、巻出し機ＶＲ２、圧延機１および巻取り機ＶＲ１を備え、巻出し機ＶＲ２、圧延機１および巻取り機ＶＲ１は、この順で順次に、圧延材ＷＫの搬送路（製造ライン）に沿って配置され、圧延材ＷＫの拘束は、巻出し機ＶＲ２で実施される。

また、第１および第２実施形態において、蛇行の発散は、次のように判定されても良い。図１４は、蛇行の発散を判定する変形形態を説明するための張力分布の傾きに関する図である。図１４Ａは、張力分布を示し、その横軸は、幅方向の位置を示し、その縦軸は、張力を示す。図１４Ｂは、張力分布の傾きを示し、その横軸は、時間ステップ（サンプリングも回数）を示し、その縦軸は、張力分布の傾きを示す。図１４Ｃは、張力分布の傾きの変化量を示し、その横軸は、時間ステップ（サンプリングも回数）を示し、その縦軸は、張力分布の傾きの変化量を示す。図１５は、蛇行の発散を判定する変形形態を説明するための張力差に関する図である。図１５Ａは、張力差を示し、その横軸は、幅方向の位置を示し、その縦軸は、張力を示す。図１５Ｂは、張力差を示し、その横軸は、時間ステップ（サンプリングも回数）を示し、その縦軸は、張力差を示す。図１５Ｃは、張力差の変化量を示し、その横軸は、時間ステップ（サンプリングも回数）を示し、その縦軸は、張力差の変化量を示す。

例えば、張力分布では、図１４に示すように、張力分布の傾きｋ（ｉ）が、通続するｎ＋１保持（記憶）され、ｉ回目とｉ－１回目との張力分布の傾きの差（変化量）を△ｋ（ｉ）とし（△ｋ（ｉ）＝ｋ（ｉ）－ｋ（ｉ－１））、今回のサンプリングをｎとした場合、△ｋ（ｎ）＞△ｋ（ｎ－１）＞・・・・＞△ｋ（１）＝φ、または、△ｋ（ｎ）＜△ｋ（ｎ－１）＜・・・・＜△ｋ（１）＜φのいずれかの条件が満たされた場合に、蛇行の発散と判定される。ただし、φは、所定の定数である。

張力差では、図１５に示すように、張力差δＴ（ｉ）が、通続するｎ＋１保持（記憶）され、ｉ回目とｉ－１回目との張力差の差（変化量）を△δＴ（ｉ）とし（△δＴ（ｉ）＝δＴ（ｉ）－δＴ（ｉ－１））、今回のサンプリングをｎ回目とした場合、△δＴ（ｎ）＞△δＴ（ｎ－１）＞・・・・＞△δＴ（１）＞０、または、△δＴ（ｎ）＜△δＴ（ｎ－１）＜・・・・＜△δＴ（１）＜０のいずれかの条件が満たされた場合に、蛇行の発散と判定される。

また例えば、張力分布では、図１４に示すように、サイズや強度クラス別に予め設定された許容値（閾値）ＴｈＡＡを、張力分布の傾きｋ（ｉ）が越えたとき、すなわち、ｋ（ｎ）＞ＴｈＡＡ＞０、または、ｋ（ｎ）＜ＴｈＡＡ＜０を満たす場合に、蛇行の発散と判定される。

張力差では、図１５に示すように、サイズや強度クラス別に予め設定された許容値（閾値）ＴｈＢＢを、張力差δＴ（ｉ）が越えたとき、すなわち、δＴ（ｎ）＞ＴｈＢＢ＞０、または、δＴ（ｎ）＜ＴｈＢＢ＜０を満たす場合に、蛇行の発散と判定される。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

Ｓａ、Ｓｂ 圧延システム
ＢＬ ブライドルロール
ＳＬ ステアリングロール
ＶＲ（ＶＲ１） 巻取り機
ＶＲ２ 巻出し機
１ 圧延機
１０（１０－１～１０－４） 圧延スタンド（第１ないし第４圧延スタンド）
１１（１１－１～１１－４）、１２（１２－１～１２－４） ワークロール
１３（１３－１～１３－４）、１４（１４－１～１４－４） バックアップロール
２ａ、２ｂ 蛇行検出装置
２１ａ、２１ｂ（２１ｂ－１、２１ｂ－２） 張力測定部
２２ａ、２２ｂ 制御処理部
２３ 記憶部
２２１ 制御部
２２２ａ、２２２ｂ 蛇行挙動判定部
２２３ 蛇行量処理部
２３１ 蛇行量変換情報記憶部
２２２１ 張力分布傾き処理部
２２２２ 第１判定部
２２２６ 張力差処理部
２２２７ 第２判定部

Claims (5)

1. 長尺な圧延材を連続的に圧延する圧延機と、前記圧延機の入側に配置され、前記圧延材にかかる張力を調整するブライドルロールと、第１リールに巻き回された前記圧延材を前記ブライドルロールへ送り出す巻出し機と、前記圧延機から送り出された前記圧延材を第２リールに巻回して巻き取る巻取り機とを備える圧延システムに備えられ、前記圧延機と前記ブライドルロールとの間で前記圧延材に張力をかけた状態で検出を行う圧延機の蛇行検出装置であって、
   前記圧延機の一対のワークロール以前の入側に配置され、前記圧延機によって圧延される圧延材の幅方向に沿った所定の測定位置での張力を測定する張力測定部と、
   前記張力測定部の測定結果に基づいて、前記圧延材の蛇行量の時間的な変化である実操業での蛇行挙動を判定する蛇行挙動判定部とを備える、
   圧延機の蛇行検出装置。
2. 前記蛇行挙動は、蛇行開始後に、前記蛇行が蛇行先の位置で止む状態である蛇行の停留と、蛇行開始後、前記蛇行の停留が生ぜずに、蛇行が継続する状態である蛇行の発散とを含み、
   前記所定の測定位置は、前記幅方向に沿って所定の間隔を空けた複数の位置であり、
   前記蛇行挙動判定部は、
   前記張力測定部で測定された前記複数の位置それぞれの各張力を張力分布として前記張力分布の傾きを求める張力分布傾き処理部と、
   前記張力分布傾き処理部で求められた張力分布の傾きが変化し始めてから、前記張力分布の傾きが時間の経過に従って変化し続けている場合には前記蛇行の発散と判定し、前記張力分布の傾きが時間の経過に従って変化しなくなった場合には前記蛇行の停留と判定する判定部とを備える、
   請求項１に記載の圧延機の蛇行検出装置。
3. 前記蛇行挙動は、蛇行開始後に、前記蛇行が蛇行先の位置で止む状態である蛇行の停留と、蛇行開始後、前記蛇行の停留が生ぜずに、蛇行が継続する状態である蛇行の発散とを含み、
   前記所定の測定位置は、前記幅方向における前記圧延材の両端側それぞれの一方位置および他方位置であり、
   前記蛇行挙動判定部は、
   前記張力測定部で測定された前記一方位置および他方位置それぞれの各張力の差を張力差として求める張力差処理部と、
   前記張力差処理部で求められた張力差が変化し始めてから、前記張力差が時間の経過に従って変化し続けている場合には前記蛇行の発散と判定し、前記張力差が時間の経過に従って変化しない場合には前記蛇行の停留と判定する判定部とを備える、
   請求項１に記載の圧延機の蛇行検出装置。
4. 前記張力測定部の測定結果に基づいて前記圧延材の蛇行量を求める蛇行量処理部をさらに備える、
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の圧延機の蛇行検出装置。
5. 長尺な圧延材を連続的に圧延する圧延機と、前記圧延機の入側に配置され、前記圧延材にかかる張力を調整するブライドルロールと、第１リールに巻き回された前記圧延材を前記ブライドルロールへ送り出す巻出し機と、前記圧延機から送り出された前記圧延材を第２リールに巻回して巻き取る巻取り機とを備える圧延システムに備えられ、前記圧延機と前記ブライドルロールとの間で前記圧延材に張力をかけた状態で検出を行う圧延機の蛇行検出方法であって、
   前記圧延機の一対のワークロール以前の入側での、前記圧延機によって圧延される圧延材の幅方向に沿った所定の測定位置での張力を測定する張力測定工程と、
   前記張力測定工程の測定結果に基づいて、前記圧延材の蛇行量の時間的な変化である実操業での蛇行挙動を判定する蛇行挙動判定工程とを備える、
   圧延機の蛇行検出方法。

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