JPH07267444A - 鋼板搬送における蛇行制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蛇行検知地点以外の任意の地点であっても、
蛇行を推定して制御できる、鋼板搬送における蛇行制御
方法および装置を提供する。 【構成】 鋼板の連続処理ラインにおいて、蛇行制御を
行うステアリングロールの入側および出側に設けた２組
の蛇行センサによって、鋼板の蛇行量を検出し、コント
ローラにより、蛇行検出量（Ip、Io）に基づき加重係数
（ａ）および下記の式を用いて、蛇行制御指示値（Ｉ）
を計算し、ステアリングロールに蛇行制御量を指示し、
指示値に基づきステアリングロールにより蛇行制御を行
う。 Ｉ＝ａ×Ip＋(1−a)Io

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板の連続処理ライン
（プロセシングライン等）において、走行する鋼板の幅
方向の位置の変動、即ち蛇行を自動制御する方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続処理ラインにおける鋼板搬送に際し
て、鋼板が蛇行すると鋼板端面の損傷による歩留ロス
や、ラインの減速による能率低下等悪影響が生じるた
め、蛇行防止の制御がなされているのが一般的であり、
従来は、１つの蛇行センサからのデーターを用いて、ス
テアリングロールで鋼板の位置を修正することにより蛇
行が制御されている。

【０００３】特公昭58−51771 号公報には、圧延に際し
て、圧延ロールの両端の圧下荷重の差の和に対する比に
基づいて左右のロール開度を調節することにより蛇行制
御を行う方法が開示されている。この技術では、いわ
ば、１組の圧延ロールが蛇行センサとステアリングロー
ルの役割を果たしている。

【０００４】このように従来から使用されている技術
は、１つの蛇行センサからのデーターを用いて、ステア
リングロールで鋼板の位置を修正することにより蛇行を
制御しているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来は、１つの蛇行セ
ンサにより検知していたので、その検知地点での鋼板の
蛇行は制御できたが、装置構成上、蛇行制御が必要な地
点（加工作業地点等）と蛇行検知地点は離れることが多
く、現実に蛇行制御をしたい地点での蛇行を推定して制
御することはできなかった。

【０００６】ここに、本発明の目的は、連続処理ライン
の任意の地点での蛇行を推定して制御することができ
る、鋼板搬送における蛇行制御方法および装置を提供す
ることである。本発明の目的はさらに、上記目的を達成
したうえで、より簡便で安価な蛇行制御方法および装置
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ステアリ
ングロールの入側および出側にそれぞれ蛇行センサを設
け、検出量を加重平均し、蛇行を制御することで、上記
の課題を解決できることを知見し、本発明を完成した。
本発明者らはさらに、より簡便かつ安価とするために
は、入側を荷重差式蛇行センサ、出側を投受光式蛇行セ
ンサとすることが好ましいことを知見した。

【０００８】ここに本発明は、鋼板の連続処理ラインに
おいて、蛇行制御を行うステアリングロールの入側およ
び出側にそれぞれ設けた蛇行センサによって、鋼板の蛇
行量を検出し、コントローラにより、前記蛇行検出量に
基づき下記の式を用いて、蛇行制御指示値を計算し、ス
テアリングロールに蛇行制御量を指示し、前記蛇行制御
指示値に基づきステアリングロールにより蛇行制御を行
うことを特徴とする鋼板搬送における鋼板の蛇行制御方
法である。

【０００９】Ｉ＝ａ×Ip＋(1−a)Io ここで Ｉ： 蛇行制御指示値 Ip： 入側蛇行検出量 Io： 出側蛇行検出量 ａ： 加重係数 本発明は、その好適態様によれば、上記ステアリングロ
ールの入側の蛇行センサが荷重差式蛇行センサ、ステア
リングロールの出側の蛇行センサが投受光式蛇行センサ
であることを特徴とする上記の蛇行制御方法である。

【００１０】本発明は別の面では、鋼板の連続処理ライ
ンにおいて、鋼板の蛇行制御を行うステアリングロール
と、前記ステアリングロール入側に設けた荷重差式蛇行
センサと、前記ステアリングロール出側に設けた投受光
式蛇行センサと、これらのセンサからのデーターを加重
平均して前記ステアリングロールに蛇行制御量を指示す
るコントローラから構成されることを特徴とする鋼板搬
送における鋼板の蛇行制御装置である。なお、本発明で
言う、ステアリングロールとは、蛇行制御用ロールを総
称するものとする。

【００１１】

【作用】図１および２に示す本発明の装置構成図（側面
図および平面図）を用いて作用効果を説明する。なお、
これらの図は、本発明の１態様を示すものではあるが、
本発明がこれのみに限定されるものではない。

【００１２】図１および２において、鋼板５は矢印で示
すように左から右に走行し、その右端にステアリングロ
ール１を、その入側（上流側）に荷重差式蛇行センサ２
を、出側（下流側）に投受光式蛇行センサ３を設けてあ
る。さらに、蛇行センサ２および３からのデーターそれ
ぞれＩ_P 、Ｉ_O に基づきステアリングロール１に蛇行指
示値Ｉによる蛇行制御指示を行うコントローラ４が設け
られている。

【００１３】鋼板がライン全体にわたって一様に横にず
れているときには、本発明の方法に限らず、１つの蛇行
センサを用いて蛇行制御を行う従来の方法でも良好であ
るが、本発明の方法が特に有効なのは、図２に示すよう
に鋼板がステアリングロール部では蛇行がない（つまり
鋼板が中央で搬送されている）のに対して、プロセス中
央部６では蛇行が生じているような、場所毎の蛇行量の
変動が生じている場合である。その際、投受光式蛇行セ
ンサ３だけでは、蛇行はないものと判断し、ステアリン
グロールに対して操作出力は発生しない。しかしなが
ら、荷重差式蛇行センサ２を設けることにより、プロセ
ス中央部６での駆動側への蛇行を検知し、予測的に対応
することができる。従って、図１に示すような装置構成
で荷重差式センサ（入側）の制御出力をIp、投受光式
（出側）の制御出力をIoとすると、ステアリングロール
に与える制御出力、つまり蛇行制御指示値Ｉは、加重係
数（荷重差式蛇行センサの重み）ａを用いて Ｉ＝ａ×Ｉｐ＋（１−ａ）Ｉo なる式でステアリングロールを制御させることによっ
て、プロセス中央部に対して蛇行制御が可能となる。

【００１４】ここで、Ｉのとり得る値は０〜100 ％で、
ステアリングロールのシリンダ出力( −200 〜＋200mm
) に相当し、Ｉｐのとり得る値は０〜100 ％で、後述
の荷重差率( −1 〜＋1)に相当し、Ｉo のとり得る値は
０〜100 ％で、蛇行量( −200〜＋200mm ) に相当す
る。

【００１５】制御出力Ｉを用いて制御を行わせると、図
２のような状態の場合、ステアリングロールはあらかじ
め操作側へ鋼板をシフトするように制御するため、結果
としてプロセス中央部の蛇行を制御できる。加重係数ａ
は、装置つまり、プロセスの蛇行特性、荷重差式蛇行検
出ロールの設置位置、蛇行を評価する位置などによって
決まる０＜ａ＜１の範囲の値である。

【００１６】具体的には、蛇行を抑制したい位置を例え
ば２点決め、その２点での蛇行量とａとの関連を調べ、
その２点の蛇行量の大きな方の絶対値が目標値内に入り
かつ最小となるようにａを決定する。

【００１７】ここで、本発明を説明するために蛇行抑制
でなく蛇行制御との用語を用いたのは、単に鋼板の位置
を中心に戻すのではなく、予め意図的に蛇行させて所望
の地点で適正な位置にすることを含むからである。ま
た、本発明は鋼板搬送における発明ではあるが、その原
理によれば、鋼板に限らず帯状体ならば多くの種類に適
用可能である。

【００１８】なお、入側センサは、ステアリングロール
入側における鋼板搬送部の蛇行を予測的に検出する作用
があるのに対し（フィードフォワード制御）、出側のセ
ンサはステアリングロール出側位置において、鋼板が所
望の適正位置にあるか否かを検出する作用がある（フィ
ードバック制御）。

【００１９】蛇行センサの取り付け位置については、入
側センサは、蛇行評価する位置にあるのが好ましい（例
えば図２のＡ部）。出側のセンサは、ステアリングロー
ルの下流側10ｍ以内に設置するのが望ましい。これは、
離れすぎると鋼板の蛇行量とステアリングロールの操作
量の整合性がとれず、制御系の変動を起こす可能性があ
るからである。

【００２０】本発明に用いることのできる蛇行センサに
は幾つもの種類があるが、そのうち特に適した２種のセ
ンサについて説明する。しかしながら、これは例示であ
って、本発明に用いる蛇行センサがこの２種に限定され
るものではない。

【００２１】荷重差式のセンサ 特開昭61−092718号公報等に記載されている荷重差式蛇
行センサ単体は、ラインの張力検出制御に広く用いられ
るものであり、正面図を図３および、側面図を図４に示
す構造を有している。鋼板（帯状体）５の張力および重
量をロール10の両端の軸のベアリング11を介してロード
セル12で検出し、このロードセル12にかかる荷重から鋼
板（帯状体）５の位置を求めるものである。具体的に
は、操作側の検出荷重をＰ_W 、駆動側の検出荷重をＰ_D
とすると、鋼板が片寄った方が荷重検出量が大きいこと
から、荷重差をｄＰ＝（Ｐ_W −Ｐ_D ）とすると、ｄＰが
負の領域の場合、駆動側へ鋼板が片寄り、ｄＰが正の領
域の場合、操作側へ鋼板が片寄っているというように蛇
行が検出される。しかし、ｄＰだけでは搬送される鋼板
の張力が変化した場合など、蛇行評価できないため、一
般的には、荷重差率Ｒ_P ＝（Ｐ_W −Ｐ_D ）／（Ｐ_W ＋Ｐ
_D ）として蛇行の評価をする。

【００２２】ただし荷重差式蛇行センサは、ロードセル
にかかる荷重差から蛇行を検出する性質上、蛇行量を絶
対値では検出できず、あくまでも定性的な検出となる。

【００２３】図５に荷重差式蛇行センサで、蛇行量と荷
重差率Ｒとを測定した例を示す。プロットは蛇行量の実
測値、実線は荷重差式蛇行センサの測定による荷重差率
Ｒ、一点鎖線は荷重差式蛇行センサからの制御出力であ
る。蛇行量が少ないａ点では、荷重差率での蛇行検出が
実際とは反対側（ｂ点）へ蛇行していると判断してい
る。また、最も大きく蛇行したｃ部に至る前に荷重差率
ではｄ点で最も蛇行していると判断している。このよう
に荷重差式蛇行センサは小さな蛇行検出には誤差があ
る。

【００２４】荷重差式蛇行センサ単体で使用すること
は、以上のような検出精度が劣る欠点を伴うものであ
り、この制御出力のみを用いてステアリングロールを操
作することは難しいものといえる。

【００２５】図１、２に示した例においては、荷重差式
センサは、入側に使用しているが、ラインの張力や鋼板
形状により、検出値が変動するのを抑制するために荷重
差式センサの検出値は、鋼板の移動平均値を用いてい
る。

【００２６】しかし、荷重差式蛇行センサは、ステアリ
ングロールの入側で用いる場合、プロセスラインの張力
制御との兼用が可能なため、装置が簡便となり、コスト
的に優れている。また、投受光式センサに比べ、荷重差
式蛇行センサは設置場所の制約が少なく、環境の悪い場
所にも設置できる利点がある。

【００２７】投受光式のセンサ 工業的に広く用いられている投受光式の蛇行センサは、
一般にはＣＰＣ装置と呼ばれる投光器、受光器が一対と
なって蛇行検出して制御する装置が知られている。

【００２８】図６に示す投受光式のセンサは、投光器20
からの光のうち、鋼板５に遮断されなかった光を受光器
21で検知し、それにより鋼板の位置を測定するものであ
る。このように、投受光式のセンサは蛇行量そのものを
検出し、精度および、確実性が高いため、広く利用され
ているが、センサとステアリングロールは、離れた位置
に設置すると、制御遅れとなるため近い位置に置かれ
る。したがって、装置の入側、出側に大きく離れた位置
での蛇行検出は望ましくない。

【００２９】図７に投受光式蛇行センサの位置での蛇行
検出値と実測値の例を示す。プロットは蛇行量の実測
値、実線は投受光式蛇行センサの測定値、一点鎖線は投
受光式蛇行センサからの制御出力である。図７によると
検出値は蛇行量と完全に一致する。従って、検出部を片
寄りなく通板させるのには、非常に適したセンサであ
る。

【００３０】以上の２組の蛇行センサの組合せの例とし
て、図１に示すように荷重差式センサによる蛇行検出を
ステアリングロール入側と、投受光式センサによる蛇行
検出を出側で行う方法があげられる。この場合、荷重差
式センサによる蛇行検出は、図１および２に示すように
ステアリングロール部での蛇行検出を予測的に検出す
る。投受光式センサによる蛇行検出は、ステアリングロ
ール部の蛇行量を検出する。

【００３１】この２つのセンサのレベルをプロセスに合
わせて加重平均してステアリングロールに制御出力信号
として与えることにより、ステアリングロール前の蛇行
修正が可能となるように作用する。

【００３２】センサの組合せは、図示例の他には、ステ
アリングロールの出側に、荷重差式センサを設置して
も、出側に対してのステアリング性が良好となる。ま
た、荷重差式センサの代替として、投受光式のセンサを
用いても同様の効果が得られる。

【００３３】ここで、ステアリングロールにおける蛇行
制御の原理について簡単に説明すると次の通りである。
図８にステアリングロールにより一般的に行われる蛇行
制御方法の例を示す。図８(a) に示すステアリングロー
ル部 (側面図) をライン方向であるＡ方向から見た図が
図８(b) である。図８(b) のように鋼板５がステアリン
グロール１の中央部を外れた蛇行状態を、蛇行検出器３
等で検出した場合、図８(c) のように支点を軸にロール
を傾けるとＸだけ蛇行修正ができる。

【００３４】図９に本発明で用いることのできる蛇行制
御用ロール( 広義のステアリングロール) を用いる制御
方法の例を示す。図９(a) に側面図、図９(b) に平面図
で示すロールは、例えば図示例ように操作側のみを上げ
ると鋼板５にねじれが生じ、操作側の鋼板５が早くロー
ルに巻きつき、速く引っ張られるため、蛇行修正能が生
じる。この他にも、前記の特公昭58−51771 号公報に記
載された、圧延ロールを蛇行制御用ロール( 広義のステ
アリングロール) として用いてもよい。

【００３５】

【実施例】平均板厚0.7 mm、平均板幅1050mm、平均ライ
ン速度80m/min の各種鋼板の通板を行うプロセスライン
において、図１、図２および、ライン全体図を図10に示
す装置構成で、本発明を適用した。このとき加重係数ａ
の値は0.4 で、蛇行量が図２のＡ、Ｂの位置のプロセス
ラインにおいて、規定範囲内に入ることを目標にした。
比較例としては、ステアリングロール出側に設けた投受
光式蛇行センサのみで制御した場合と、ステアリングロ
ール入側に設けた荷重差式蛇行センサのみで制御した場
合の蛇行量を測定した。

【００３６】その結果、図11に示すように、投受光式蛇
行センサのみではプロセスライン中央部で120 mm蛇行
し、荷重差式蛇行センサのみではステアリング部で130
mm蛇行したのに対し、本発明例ではプロセスライン中央
部、ステアリング部とも蛇行量は50mm以下であり、鋼板
の蛇行予測効果による蛇行抑制制御は良好で、安定して
搬送された。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、ライン上の蛇行検知地点以外
の任意の地点であっても蛇行を推定して制御することが
できる点で、従来方式のステアリング性能よりも優れた
性能を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋼板の連続処理ラインの装置構成
図（側面図）である。

【図２】本発明に係る鋼板の連続処理ラインの装置構成
図（平面図）である。

【図３】本発明に係る装置に用いることのできる、荷重
差式蛇行センサの正面図である。

【図４】本発明に係る装置に用いることのできる、荷重
差式蛇行センサの側面図である。

【図５】荷重差式蛇行センサによる蛇行検出特性を示す
グラフである。

【図６】本発明に係る装置に用いることのできる、投受
光式蛇行センサの正面図である。

【図７】投受光式蛇行センサによる検出部の蛇行量と蛇
行検出量の関係を示すグラフである。

【図８】ステアリングロールにおける蛇行制御の原理の
説明図であり、図８(a) はステアリングロール部の側面
図、図８(b) は図８(a) をライン方向であるＡ方向から
見た説明図、図８(c) は、蛇行制御時の説明図である。

【図９】ステアリングロール以外の蛇行制御方法の説明
図であり、図９(a) は側面図、図９(b) は平面図であ
る。

【図１０】本発明を、実際の製造ラインに適用する場合
の、蛇行センサ、ステアリングロール装置の配置説明図
である。

【図１１】本発明例と比較例の蛇行制御結果を比較する
グラフである。

【符号の説明】

１：ステアリングロール ２：荷重差式
蛇行センサ（入側） ３：投受光式蛇行センサ（出側） ４：コントロ
ーラ ５：鋼板 ６：プロセス
中央部 10：ロール 11：ベアリン
グ 12：ロードセル 20：投光器 21：受光器 Ip：入側蛇行検出量 Io：出側蛇行
検出量 Ｉ：蛇行制御指示値 Pw：操作側の検出荷重 Pd：駆動側の
検出荷重

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の連続処理ラインにおいて、蛇行制
   御を行うステアリングロールの入側および出側にそれぞ
   れ設けた蛇行センサによって、鋼板の蛇行量を検出し、
   コントローラにより、前記蛇行検出量に基づき下記の式
   を用いて、蛇行制御指示値を計算し、ステアリングロー
   ルに蛇行制御量を指示し、前記蛇行制御指示値に基づき
   ステアリングロールにより蛇行制御を行うことを特徴と
   する鋼板搬送における鋼板の蛇行制御方法。 Ｉ＝ａ×Ip＋(1−a)Io ここで Ｉ： 蛇行制御指示値 Ip： 入側蛇行検出量 Io： 出側蛇行検出量 ａ： 加重係数
2. 【請求項２】 前記のステアリングロールの入側の蛇行
   センサが荷重差式蛇行センサ、ステアリングロールの出
   側の蛇行センサが投受光式蛇行センサであることを特徴
   とする請求項１記載の蛇行制御方法。
3. 【請求項３】 鋼板の連続処理ラインにおいて、鋼板の
   蛇行制御を行うステアリングロールと、前記ステアリン
   グロール入側に設けた荷重差式蛇行センサと、前記ステ
   アリングロール出側に設けた投受光式蛇行センサと、こ
   れらのセンサからのデーターを加重平均して前記ステア
   リングロールに蛇行制御量を指示するコントローラから
   構成されることを特徴とする鋼板搬送における鋼板の蛇
   行制御装置。