JPH0764463B2 - 巻取機の位置制御装置 - Google Patents

巻取機の位置制御装置

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JPH0764463B2
JPH0764463B2 JP9074290A JP9074290A JPH0764463B2 JP H0764463 B2 JPH0764463 B2 JP H0764463B2 JP 9074290 A JP9074290 A JP 9074290A JP 9074290 A JP9074290 A JP 9074290A JP H0764463 B2 JPH0764463 B2 JP H0764463B2
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博俊 道本
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として鋼帯等の帯状物をその幅方向のエッジ
を同一平面上に揃えた状態で巻取り、又これから巻き戻
すための巻取機の位置制御装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に帯状物を巻取る場合には、その幅方向のエッジ部
位置が巻取機において同一平面上に揃うよう巻取ること
が、良好な巻姿を得、またその後の取扱い過程において
製品品質を損なわないために巻取過程における重要な管
理項目となっている。
帯状物を巻取機に巻取ったときその幅方向のエッジ部が
位置ずれする理由は帯状物自体の曲り、及び搬送過程で
の蛇行にあることは従来より知られている。
このため従来にあっては巻取機による巻取位置よりも所
要距離前方において帯状物の幅方向変位量、即ち蛇行量
を検出し、これに対応させて巻取機の位置を蛇行方向に
移動制御する方法及び装置が提案されている(特開昭56
−82754号,実開昭55−92644号)。
第5図は従来装置の模式図であり、図中1は鋼帯等の帯
状物、2は巻取機、3はアクチュエータ、4は巻取機2
の前方に所定の距離を隔てて配設された搬送ロールを示
している。帯状物1は搬送ロール4を経て所定の張力を
付与されつつ巻取機1に巻取られるようになっている。
巻取機2の巻取位置直前には帯状物1における幅方向の
エッジ部位置を検出する位置検出器5が設置されてお
り、その検出値は調節器16に入力され、該調節器16から
は巻取器2に対する位置制御信号がアクチュエータ3に
出力され、帯状物1のエッジン部変位量に対応して巻取
機2に対する位置制御が行われるようになっている。
ところでこのような従来装置にあっては、位置検出器5
と巻取機2との中間での帯状物の位置変位を可及的に小
さくするために位置検出器5は巻取機2に接近して設置
されており、蛇行量が少ないときは巻取機2を追従させ
得るが、蛇行量が大きくなると巻取機2の位置制御が遅
れて帯状物のエッジ部が不揃いになることが避けられな
いという問題があった。
大きな蛇行にも追従させるべく制御ゲインを高めること
も考えられるが、この場合には制御系が不安定となり、
逆に定常状態でのハンチングが生じ帯状物のエッジ部を
揃えるは困難である。
第6図は帯状物の蛇行状態及びこれに対応する巻取機の
制御状態を示す波形図であり、第6図(イ)は帯状物の
蛇行量(S)の時間的推移を、第6図(ロ)は帯状物の
蛇行速度(VS)の変化を、第6図(ハ)は制御出力の推
移を、第6図(ニ)は巻取機の位置(SR)の変化量を、
第6図(ホ)は帯状物の蛇行量と巻取機の位置との位置
偏差(ΔS)の推移を、夫々縦軸にとって示してある。
なお、横軸はいずれも時間である。
第6図(イ),(ロ)から明らかなように、帯状物が正
常位置から所定速度で幅方向にSだげ移動し、その位置
で所定時間留まった後、再び所定速度で旧位置に戻る如
くに蛇行したとする。これに対して巻取機に対する制御
出力は第6図(ハ)に示す如くにその応答が遅延するた
め、巻取機は第6図(ニ)に破線で示す帯状物の蛇行量
に対し実線で示す如くに位置変位を行うこととなるか
ら、帯状物の蛇行量と巻取機の位置変位とに第6図
(ホ)に示す如き差が生じることとなる。
この対策として従来第7図に示す如き装置が提案されて
いる(特開昭56−82754号)。第7図は他の従来装置を
示す模式図であり、この従来装置にあっては搬送ロール
4に速度検出器17を設けると共に、搬送ロール4の直後
にいま一つの帯状物1におけるエッジ部位置を検知する
位置検出器6を設けてある。そして位置検出器6の検出
値を前記速度検出器17の検出値と共にタイムディレー18
を介して調節器19に入力すると共に、速度検出器17の検
出値を調節器16にも入力するようにしてある。
タイムディレー18は位置検出器6を通過した帯状物の位
置が位置検出器5に達するに要する時間(l/v,v:帯状物
の搬送速度)と等しい時間だけ時間を遅らせて調節器19
に出力するようになっている。
両調節器16,19の出力値は夫々加算器20に入力されて加
算され、その和に相当する出力がアクチュエータ3に出
力され、巻取機2を帯状物1の幅方向位置ずれ量に相応
させて同方向に略同量だけ移動制御するようになってい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしこのような方法にあっては、制御の安定性,応答
性の問題は解消し得るものの、タイムディレー18の時間
遅れ補償ソフトが複雑となる外、トラッキング演算に高
速応答性が必要とされる結果、設備コストが高くなると
いう難点があった。
本発明者は安価な設備コストで、しかも応答性に優れた
巻取機の位置制御を行うべく実験,研究を行った結果、
帯状物の蛇行は搬送ロールの出側を起点として発生して
いることに着目し、帯状物の巻取機直近におけるエッジ
部位置及び搬送ロールの出側直近におけるエッジ部位置
の各検出に加えて、巻取機の移動位置を検出し、この巻
取機の位置と前記エッジ部位置との差に基づいて高応
答,高精度の巻取機位置制御を行えることを知見した。
本発明はかかる知見に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは安価な設備で優れた巻姿が得られる
巻取機の位置制御装置を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る巻取機の位置制御装置は、巻取機に巻き取
られ、又はこれから巻き戻されていく帯状物の幅方向に
おける変位量を、帯状物の長さ方向における相異なる2
つの位置で検出し、これらに対応して巻取機を前記帯状
物の幅方向に移動制御する装置において、巻取機の移動
位置を検出する巻取機位置検出器と、該巻取機位置検出
器の検出信号と前記帯状物の巻取機に近い位置での変位
量の検出信号との差を時間で積分す積分器と、前記巻取
機位置検出器の検出信号と前記帯状物の巻取機から遠い
位置での変位量の検出信号との差を時間で微分する微分
器と、前記積分器及び微分器の各演算結果を加算する加
算器とを具備し、この加算結果に基づいて前記巻取器の
移動位置を制御することを第1発明の特徴とする。
また、前記巻取機位置検出器,前記積分器,前記微分器
及び前記加算器と、巻取機の移動速度を検出する巻取機
速度検出器と、加算器の加算結果と前記巻取機速度検出
器の検出結果との差に基づいて帯状物の幅方向に対する
巻取機の移動速度を制御する手段とを具備することを第
2発明の特徴とする。
〔作用〕
第1発明においては、積分器により巻取機位置検出器に
よる巻取機の移動位置の検出信号と、帯状物の巻取機に
近い位置での幅方向の変位量の検出信号との差が時間で
積分され、また、微分器により巻取機の移動位置の検出
信号と、巻取機から遠い位置での変位量の検出信号との
差が時間で微分される。これらの演算結果は加算器にて
加算され、その加算結果に基づいて巻取機の移動位置が
制御される。
第2発明においては、前記積分器及び微分器の演算結果
が加算された結果と、巻取機速度検出器による巻取機の
移動速度の検出結果との差に基づいて巻取機の移動速度
が制御される。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。
第1図は本発明に係る巻取機の位置制御装置(以下本発
明装置という)の制御系を示すブロック図であり、図中
1は鋼板等の帯状物、2は巻取機、3はアクチュエー
タ、4は搬送ロールを示している。
なお、ここに巻取機とは帯状物を巻取る巻取機(コイ
ラ)及び既に巻き取った状態の巻取物を巻戻す巻戻し機
(アンコイラ)のいずれの意味をも含むものとする。実
施例は帯状物を巻取る巻取機として使用した場合であ
る。
帯状物1は図示しない冷延設備で圧延されて矢符方向か
ら搬送され、搬送ロール4を通過した後、搬送ロール4
による適正な張力を付与されつつ巻取機2に巻取られる
ようになっている。巻取機2の巻取位置直前と、搬送ロ
ール4の直後とには夫々帯状物1の幅方向の一端部のエ
ッジ部位置を検出する位置検出器5,6が設置されてい
る。
位置検出器5の出力信号は、アクチュエータ3の操作量
から帯状物1の幅方向における巻取機2の移動位置を検
出する巻取機位置検出器8の検出信号との差を求めた
後、低周波通過フィルタ9を通して高周波成分をカット
した後に、比例積分制御器11に入力される。
一方、位置検出器6の検出信号は、前記巻取機位置検出
器8の検出信号との差を求めた後、高周波通過フィルタ
10を通して低周波成分をカットした後に、比例微分制御
器12に入力される。
比例積分制御器11及び比例微分制御器12の出力は加算器
13にて合成された後、位置制御器7に入力されてアクチ
ュエータ3を駆動するようになっている。
ここで上記位置検出器5にあっては、低周波通過フィル
タ9により低周波成分が比例積分制御される為、帯状物
1の急嵯な蛇行量の変化に対して若干応答性が低くなる
ものの、鋼板端部の波うち、又は鋼板の振動による外乱
の影響がなくなり、また巻取機2の直近に設けてある
為、高精度の制御が可能となる。
一方、位置検出器6にあっては、高周波フィルタ10によ
り高周波成分が比例微分制御される上に、巻取機2かあ
離れた搬送ロール4の出側に設けてある為、精度的には
低くなるものの、高応答の制御が可能となり、帯状物1
の比較的ゆっくりとした蛇行に対する追従性が増す。
このように、上記2つの位置検出器による制御方式を組
み合せることにより、精度と応答性との両方を満足でき
ることになる。
なお、位置検出器5及び6は、上述した如く目的が異な
るので、夫々の目的に応じて、前者は高精度型、後者は
高応答型を選択する等の工夫によりコストの低減、精
度,応答性の向上を図れるという利点がある。
第2図は第2発明に係る実施例を示す制御系のブロック
図である。この実施例では第1図に示した加算器13の出
力と、アクチュエータ3から帯状物1の幅方向における
巻取機2の移動速度を検出する巻取機速度検出器15の出
力との差を求め、これを速度制御器14に入力し、アクチ
ュエータ3を駆動するようになっている。
その他の構成は第1図に示した実施例と実質的に同じで
あり、対応する部分に同じ番号を付して説明を省略す
る。
このような構成にあっては、巻取機の移動速度がフィー
ドバック制御される結果、より一層高い精度の位置制御
を行い得ることとなる。
第3図は第1図に示す実施例における帯状物の蛇行及び
これに対する各部の制御信号を示う波形図であり、第3
図(イ)は蛇行量(S)の時間推移を、第3図(ロ)は
蛇行速度(VS)の推移を、第3図(ハ)は制御出力の経
時的変化を、第3図(ニ)は巻取機位置(SR)の変化
を、第3図(ホ)は帯状物の蛇行量と巻取機位置との偏
差(ΔS)を夫々縦軸にとり、また横軸には時間をとっ
て示してある。
第3図(イ),(ロ)から明らかなように、帯状物が所
定の速度で所定量幅方向に変位し、その位置で所定時間
経過した後、再び所定の位置で旧位置に復帰する如く蛇
行したとすると、巻取機には第3図(ハ)に示す如く第
3図(ロ)に示す蛇行速度(VS)に対応した遅れのない
制御信号が出力される結果、第3図(ニ)に示す如く破
線で示す帯状物の変位に対応して実線で示す如くにその
位置が変化し、破線で示す帯状物の蛇行量との偏差は第
3図(ホ)に明らかな如く僅かに存在するもののその差
は極めて小さくなっていることが解る。
第4,8図は第1図に示す本発明装置と第5図に示す従来
装置とを用いて冷延薄鋼板を巻取ったときの比較試験結
果を示すグラフであり、縦軸に鋼板のエッジ部の位置ず
れ発生度数を、また横軸にエッジ部の位置ずれ量(mm)
をとって示してある。
なお試験条件は次のとおりである。
冷延鋼板寸法:厚さ0.5mm、幅1000mm 巻取った後のコイル直径:1500mm 巻取りスピード:800m/分 このグラフから明らかな如くエッジ部の位置ずれ量は、
従来装置に依った場合には2.0mm前後の位置ずれ度数が
最も多く発生しており、しかも最大位置ずれ量は5.0mm
に達しているのに対し、本発明装置にあっては位置ずれ
量は1.0mm以下の位置ずれ度数が最も多く、しかも最大
位置ずれ量は2.0mm以下となっており、巻姿が大幅に向
上していることが解る。
なお、上述の実施例は本発明を帯状物の巻取機として使
用した場合につき説明したが、何らこれに限るものでは
なく、既に巻取った状態の帯成物を巻戻す巻戻し機とし
て使用する場合にも適用し得ることは勿論である。
〔効果〕
以上の如く本発明装置にあっては、設備コストが安価で
あり、しかも巻取機の移動位置を検出した値と、帯状物
の幅方向の変位量を巻取機に近い位置で検出した値との
差に基づいて巻取機の位置を積分制御する方式と、前記
巻取機の移動位置の検出値と前後変位量を巻取機から遠
い位置で検出した値との差に基づいて巻取器の位置を微
分制御する方式とを組み合せているので、夫々の長所で
ある高精度と高応答性の両方を確保でき、優れた巻姿が
得られるようになる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の制御系を示すブロック図、第2図
は第2発明の実施例を示すブロック図、第3図は本発明
装置における帯状物の蛇行量とこれに対する制御内容を
示すグラフ、第4図は第1図に示す本発明装置の巻取り
試験結果を示すグラフ、第5,7図は従来装置のブロック
図、第6図は第5図に示す従来装置における帯状物の蛇
行量とこれに対する制御内容を示すグラフ、第8図は第
5図に示す従来装置の巻取り試験結果を示すグラフであ
る。 1……巻状物、2……巻取機、3……アクチュエータ、
4……搬送ロール、5,6……位置検出器、7……位置制
御器、8……巻取機位置検出器、9……低周波フィル
タ、10……高周波フィルタ、11……比例積分器、12……
比例微分器、13……加算器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】巻取機に巻き取られ、又はこれから巻き戻
    されていく帯状物の幅方向における変位量を、帯状物の
    長さ方向における相異なる2つの位置で検出し、これら
    に対応して巻取機を前記帯状物の幅方向に移動制御する
    装置において、 巻取機の移動位置を検出する巻取機位置検出器と、 該巻取機位置検出器の検出信号と前記帯状物の巻取機に
    近い位置での変位量の検出信号との差を時間で積分する
    積分器と、 前記巻取機位置検出器の検出信号と前記帯状物の巻取機
    から遠い位置での変位量の検出信号との差を時間で微分
    する微分器と、 前記積分器及び微分器の各演算結果を加算する加算器
    と、 を具備し、この加算結果に基づいて前記巻取器の移動位
    置を制御することを特徴とする巻取機の位置制御装置。
  2. 【請求項2】巻取機に巻き取られ、又はこれから巻き戻
    されていく帯状物の幅方向における変位量を、帯状物の
    長さ方向における相異なる2つの位置で検出し、これら
    に対応して巻取機を前記帯状物の幅方向に移動制御する
    装置において、 巻取機の移動位置を検出する巻取機位置検出器と、 巻取機の移動速度を検出する巻取機速度検出器と、 前記巻取機位置検出器の検出信号と前記帯状物の巻取機
    に近い位置での変位量の検出信号との差を時間で積分す
    る積分器と、 前記巻取機位置検出器の検出信号と前記帯状物の巻取機
    から遠い位置での変位量の検出信号との差を時間で微分
    する微分器と、 前記積分器及び微分器の各演算結果を加算する加算器
    と、 該加算器の加算結果と前記巻取機速度検出器の検出結果
    との差に基づいて帯状物の幅方向に対する巻取機の移動
    速度を制御する手段と を具備することを特徴とする巻取機の位置制御装置。
  3. 【請求項3】前記積分器は、前記巻取機位置検出器の検
    出信号と前記帯状物の巻取機に近い位置での変位量の検
    出信号との差の低周波成分を時間で積分し、前記微分器
    は、前記巻取機位置検出器の検出信号と前記帯状物の巻
    取機から遠い位置での変位量の検出信号との差の高周波
    成分を時間で微分する請求項1、又は2記載の巻取機の
    位置制御装置。
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JP4518175B2 (ja) * 2008-04-08 2010-08-04 トヨタ自動車株式会社 ウェブ蛇行修正装置及びウェブ蛇行修正方法
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