JPH0821716A

JPH0821716A - 帯材の形状検出装置

Info

Publication number: JPH0821716A
Application number: JP6177529A
Authority: JP
Inventors: Ryuzo Yamada; 龍三山田; Minoru Moriyama; 稔森山
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】帯材を傷付けたり、帯材の材質が限定される
という制約をうけることなく、張力や形状を算出し、併
せて複雑な演算や補正を容易に行なう。【構成】帯材１２の走行経路を挟む支持部材２２の上
部水平片２２ａに、帯材１２を指向する複数の吹付けノ
ズル２４が所定間隔で配設される。支持部材２２の下部
水平片２２ｂに、帯材１２を挟んで各吹付けノズル２４
と対向する位置に変位センサ３２が夫々配設される。吹
付けノズル２４から圧縮空気が吹付けられることにより
生ずる帯材１２の変位を変位センサ３２が検出し、この
検出値がコンピュータ３０に入力される。蛇行検出セン
サや圧力センサで検出された検出値がコンピュータ３０
に入力され、これ検出値に応じて変位センサ３２の検出
値が補正され、その補正値に基づいて張力や形状が算出
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、帯材の形状検出装置
に関し、更に詳細には、例えば圧延後の金属帯鋼の如
く、断面が薄板状をなす長尺帯材の幅方向における張力
および形状を算出することのできる形状検出装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来技術】例えば金属の帯鋼に代表される帯材の圧延
に際して、精度の良い圧延を行なうために、圧延中に帯
材に加わる幅方向における張力の分布を測定し、そのデ
ータに基づいて圧延機を調整することが行なわれてい
る。この帯材の張力分布を測定する装置としては、帯材
の幅方向にロードセルを埋め込んだ張力検出ロールを、
帯材に接触させて張力を求める手段や、電磁石で帯材に
変位を与えて、その変位量から張力を求める手段等が知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した張力検出ロー
ルを使用する装置では、ロールが帯材に接触するため、
該帯材の表面に傷が付く問題があり、高級帯鋼等には使
用し得なかった。また、電磁石を使用する装置は、オー
ステナイト系ステンレス鋼の如き非磁性材料の張力測定
には使用できず、帯材の材質が限定される欠点が指摘さ
れる。更に、何れの装置であっても、得られた測定値を
専用の電子回路により処理して圧延機の調整を行なうよ
うになっているため、帯材に蛇行等の外乱を生じた場合
に対応できず、測定値に誤差等を生じて圧延機の適切な
調整ができなくなる問題がある。また、帯材のオーダ変
更等に際しての電子回路の設定変更を簡単に行なうこと
は困難であった。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、前述した従来技術に内在し
ている諸種の欠点に鑑み、これを好適に解決するべく提
案されたものであって、帯材を傷付けたり、帯材の材質
が限定されるという制約をうけることなく張力や形状を
算出し、併せて複雑な演算や補正を容易に行ない得る形
状検出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した問題点を解決
し、所期の目的を好適に達成するため本発明に係る帯材
の形状検出装置は、圧延機により圧延されて走行中の帯
材の幅方向に所定間隔で配置され、該帯材に対して厚み
方向から流体を吹付ける複数の流体吹付け手段と、前記
各流体吹付け手段と対応的に配置され、各手段による流
体の吹付けにより生ずる帯材の変位を検出する複数の変
位検出手段と、前記各流体吹付け手段の流体吹付けタイ
ミングを制御すると共に、前記各変位検出手段の検出値
が入力されるコンピュータと、前記帯材の蛇行や前記流
体吹付け手段の圧損等の外乱を検出し、その検出値を前
記コンピュータに出力する各種のセンサとを備え、前記
コンピュータでは、前記各変位検出手段から入力された
検出値を、前記各種のセンサでの検出値に応じて補正
し、この補正値に基づいて正確な張力や形状を算出する
よう構成したことを特徴とする。

【０００６】

【実施例】次に、本発明に係る帯材の形状検出装置につ
き、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以
下説明する。図１は、本発明の好適な実施例に係る形状
検出装置の概略構成図であり、該装置１０は、金属帯材
１２の圧延装置１４の下流側の所要位置に配置される。
圧延装置１４では、ロール体１６から引出された帯材１
２は、該帯材１２の走行経路を挟んで上下に配置された
複数のロール群を備えた圧延機１８により所要の圧延が
施され、この帯材１２は下流側に配置したデフレクタロ
ール２０を介して巻取りロール(図示せず)に巻取られる
ようになっている。

【０００７】前記圧延機１８とデフレクタロール２０と
の間に、前記形状検出装置１０が配置される。この形状
検出装置１０は、図１に示す如く、帯材１２の走行経路
を挟むように配設されたコ字状を呈する支持部材２２を
備え、該支持部材２２の帯材１２と平行に延在する上部
水平片２２ａに、帯材１２を指向する複数(実施例では
１２個)の吹付けノズル２４が所定間隔で配設されてい
る。各ノズル２４は、図２に示す如く、帯材１２を指向
する吹付け口(下端)を、上部水平片２２ａから所定長さ
だけ下方に突出させると共に、その上端には、図示しな
い供給源から導出するチューブ２６が接続されている。
各チューブ２６には、コンピュータ３０(パソコンレベ
ル)により開閉制御される電磁弁２８が夫々介挿され、
該電磁弁２８を開放することにより、供給源からの圧縮
空気が対応の吹付けノズル２４に供給される。そして、
各吹付けノズル２４から所要の加圧力で吹出された圧縮
空気によって、図３に示す如く、帯材１２を厚み方向に
変位させるよう構成される。なお、吹付けノズル２４の
口径は、圧縮空気を拡散させることなく帯材１２の対応
位置に効率的に吹付け得る小径(例えば２ｍｍ〜４ｍｍ
の間)に設定されている。また、吹付けノズル２４から
吹出される圧縮空気の加圧力は、帯材１２の厚み寸法や
材質等により適宜調整される。

【０００８】前記支持部材２２の上部水平部２２ａの基
部寄りに、図２に示す如く、帯材１２の端縁部を検出す
る光学式の蛇行検出センサ３８が配設され、該センサ３
８は、帯材１２における幅方向の蛇行方向および蛇行量
を検出するよう構成される。そして、この蛇行検出セン
サ３８の検出値(蛇行方向および蛇行量)は、前記コンピ
ュータ３０に出力されるようになっている。また前記各
吹付けノズル２４には、圧縮空気の加圧力を検出する圧
力センサ４０が配設され、該センサ４０による検出値
(加圧力)はコンピュータ３０に出力される。

【０００９】前記支持部材２２の下部水平片２２ｂに
は、帯材１２を挟んで各吹付けノズル２４と対向する位
置に変位センサ３２が夫々配設され、各センサ３２によ
り帯材１２の変位を検出するようになっている。そし
て、この変位センサ３２により検出した値に基づいて、
前記コンピュータ３０の算出手段３４が張力および帯材
１２の形状を算出するよう設定される。なお、変位セン
サ３２では、前記吹付けノズル２４による圧縮空気の吹
付け時において、空気吹付けにより帯材１２の変位が安
定した時点で検出作動するよう設定されている。また該
センサ３２は、吹付けノズル２４による圧縮空気の吹付
け前における帯材１２の変位(無負荷状態での変位)も検
出して算出手段３４に出力しており、該算出手段３４で
は負荷状態での変位と無負荷状態での変位との差を検出
値とするよう設定される。なお、変位センサ３２として
は、渦流変位計、超音波変位計、レーザー距離計等の光
学センサ、静電容量式変位センサ等が好適に使用可能で
ある。

【００１０】前記変位センサ３２により検出された帯材
１２の変位量(検出値)は、図１に示すコンピュータ３０
のＡ／Ｄ変換器３６を介して算出手段３４に入力され、
該算出手段３４で張力および帯材１２の形状が算出され
るよう設定されている。なお、張力を算出する式として
は、例えば以下の計算式が用いられる。Ｆ＝Ｋ・ｆ／ｄＦ：張力Ｋ：定数ｆ：圧縮空気の加圧力ｄ：変位そして前記コンピュータ３０では、算出手段３４で算出
された張力のデータに基づく帯材１２の幅方向における
張力分布(図４参照)から得られる形状のデータに応じ
て、前記圧延機１８をフィードバック制御するよう構成
される。なお、張力分布のデータ等を、コンピュータ３
０に設けたモニター(図示せず)に表示し、オペレータが
確認し得るようにすることが推奨される。

【００１１】前記形状検出装置１０による検出時には、
前記帯材１２の蛇行により該帯材１２に対する各吹付け
ノズル２４の相対位置が変化したり、前記吹付けノズル
２４から吹出される圧縮空気の加圧力が、前記チューブ
２６や吹付けノズル２４を通過する間に生ずる圧力損失
によって予め設定された値よりも低くなることがある。
また圧縮空気の圧力損失は、各吹付けノズル２４毎に異
なる場合が殆どである。このように蛇行や圧力損失等の
外乱を生じているにも拘らず、前記各変位センサ３２で
の検出値からそのまま張力や形状を算出すると、正確な
値を得ることは期待し得ない。そこで実施例のコンピュ
ータ３０では、前記蛇行検出センサ３８や圧力センサ４
０からの検出値を基に変位センサ３２の検出値の補正を
行ない、この補正値から張力や形状を算出するアルゴリ
ズムが設定されている。これにより、常に正確な張力や
形状を算出することができ、圧延機１８による精度の良
い圧延を達成し得るものである。なお、帯材１２におけ
る幅方向の端縁部近傍では、端縁部からの離間距離に起
因して適正な変位量が得られない場合があるので、該当
する検出点においては補正を行なうことが、前記アルゴ
リズムに組込まれている。また、帯材１２の走行に伴う
振動によりノイズを生ずるのは避けられないので、該コ
ンピュータ３０では該ノイズを除去するよう設定されて
いる。

【００１２】ここで、前記支持部材２２に配設した全て
の吹付けノズル２４から一度に圧縮空気を帯材１２に吹
付けると、隣接するノズル２４,２４間で圧縮空気が相
互に干渉して加圧力が変化してしまうことがある。ま
た、一度に多量の圧縮空気が吹付けられることにより帯
材１２に振動を生じ、これが変位量の検出誤差となって
現われる原因となる。例えば、図５は全ての吹付けノズ
ル２４から一度に圧縮空気の吹付けを行なって検出した
ときの張力分布(実線)と、ひずみゲージにより測定した
実際の張力(〇印)とを表わしたグラフであって、該グラ
フから判明するように検出値と実測値との整合性が低い
ものであった。

【００１３】そこで実施例では、前記複数の吹付けノズ
ル２４による圧縮空気の吹付けを所要の時間差をもって
順次に行なわせることにより、加圧力の変化および振動
の発生を防止して、常に適正な検出値を得られるよう設
定している。すなわち、前記１２個の吹付けノズル２４
に、図３において左側からＮＯ.１,ＮＯ.２〜ＮＯ.１
１,ＮＯ.１２と符号を付した場合、前記コンピュータ３
０では、先ずＮＯ.１,ＮＯ.４,ＮＯ.７,ＮＯ.１０の吹
付けノズル２４から圧縮空気の吹付けを行なわせ、次に
ＮＯ.２,ＮＯ.５,ＮＯ.８,ＮＯ.１１の吹付けノズル２
４から圧縮空気の吹付けを行なわせ、最後にＮＯ.３,Ｎ
Ｏ.６,ＮＯ.９,ＮＯ.１２の吹付けノズル２４から圧縮
空気の吹付けを行なわせるよう設定している。これによ
り、帯材１２に同時に吹付られる圧縮空気の量を少なく
すると共に、圧縮空気が吹出される吹付けノズル２４,
２４の間隔を充分大きく設定することができ、圧縮空気
の干渉による加圧力の変化や振動の発生を防止すること
が可能となるものである。図４は、吹付けノズル２４に
よる圧縮空気の吹付けを所要の時間差をもって順次に行
なわせて検出したときの張力分布(実線)と、ひずみゲー
ジにより測定した実際の張力(〇印)とを表わしたグラフ
であって、該グラフから判明するように検出値と実測値
との整合性が向上する。なお、実施例では圧縮空気が同
時に吹出される吹付けノズル２４の間隔を２つおきに設
定して圧縮空気の干渉を防止するために、各ノズル２４
の離間間隔を例えば４５ｍｍに設定してある。また、各
ノズル２４の離間間隔を大きく設定すれば、圧縮空気が
同時に吹出される吹付けノズル２４の間隔を１つおきに
設定することも可能である。

【００１４】

【実施例の作用】次に、実施例に係る形状検出装置によ
る検出作業の実際につき、図６のフローチャートを参照
して説明する。圧延装置１４により圧延中の帯材１２の
形状検出を行なう際には、前記コンピュータ３０(パソ
コンレベル)に帯材１２の板幅や板厚等のデータを入力
すると共に、前記吹付けノズル２４による圧縮空気の吹
付けタイミングを設定する。また、帯材１２の材質や板
厚等に応じて圧縮空気の加圧力が調整される。形状検出
装置１０の始動により、予めコンピュータ３０で設定さ
れた順序およびダイミングに従って、前記電磁弁２８が
開閉制御される。すなわち、先ずＮＯ.１,ＮＯ.４,Ｎ
Ｏ.７,ＮＯ.１０の吹付けノズル２４に対応する４基の
電磁弁２８が開放され、前記各チューブ２６を介して各
ノズル２４に供給された圧縮空気が帯材１２に厚み方向
から吹付けられ、図３(ａ)に示すように該帯材１２の対
応部位が下方に変位する。前記対応する各変位センサ３
２では、帯材１２の変位を検出し、この検出値がＡ／Ｄ
変換器３６を介して算出手段３４に入力される。

【００１５】次に、所要の時間間隔をおいてＮＯ.２,Ｎ
Ｏ.５,ＮＯ.８,ＮＯ.１１の吹付けノズル２４に対応す
る４基の電磁弁２８が開放され(図３(ｂ)参照)、前述し
たと同様に対応する各変位センサ３２により検出された
検出値が算出手段３４に入力される。更に、所要の時間
間隔をおいてＮＯ.３,ＮＯ.６,ＮＯ.９,ＮＯ.１２の吹
付けノズル２４に対応する４基の電磁弁２８が開放され
(図３(ｃ)参照)、前述したと同様に対応する各変位セン
サ３２により検出された検出値が算出手段３４に入力さ
れる。

【００１６】前述した如く、同時に圧縮空気が吹出され
る吹付けノズル２４,２４の間隔は充分大きくなるよう
設定してあるので、圧縮空気が相互に干渉して加圧力が
変化するのを防止し得るものである。しかもノズル２４
の口径を小さく設定してあるから、帯材１２の対応表面
部位に効率的に圧縮空気を吹付けることができる。ま
た、吹付けノズル２４の下端を支持部材２２における上
部水平部２２ａより下方に突出させているから、上部水
平部２２ａを帯材１２に対して離間配置することがで
き、帯材１２から跳返った圧縮空気が上部水平部２２ａ
に当ることによる圧縮空気の干渉も防止されている。す
なわち、前記各吹付けノズル２４から吹付けられる圧縮
空気により、帯材１２の安定した変位が得られる。

【００１７】前記蛇行検出センサ３８や圧力センサ４０
で検出された検出値が、前記Ａ／Ｄ変換器３６を介して
算出手段３４に入力される。そして、これら検出値に応
じて前記変位センサ３２の検出値が補正され、この補正
値に基づいて張力が算出される。また、得られた全ての
張力のデータ(図４参照)により帯材１２の形状が算出さ
れる。なお補正の内容は、帯材１２が蛇行して前記吹付
けノズル２４と変位センサ３２が帯材１２の側端寄りに
なった場合は減算処理を、逆に帯材１２の中央寄りにな
った場合は加算処理を行なう。更に、圧力損失があった
部位の検出値は、正常な加圧力による検出値より低くな
るので、同一位置での変位量で割算する反比例処理を行
なう。

【００１８】前述した検出結果に基づいて、所望する形
状が得られていない場合は、前記コンピュータ３０によ
り圧延機１８が調整される。この調整としては、圧延機
１８における圧延ロールを幅方向に傾動させたり、バッ
クアップロールのたわみを変化させることによる圧下量
調整や、帯材１２の幅方向に供給する冷却油の供給量を
調整することが挙げられる。

【００１９】前記帯材１２のオーダ変更により該帯材１
２の材質や板厚等が変更された場合は、これに応じて前
記コンピュータ３０のアルゴリズムを変更することによ
り簡単に対応し得る。また前記吹付けノズル２４の吹付
けタイミングや張力の測定数等も、コンピュータ３０へ
の入力設定の変更により簡単に変えることができる。

【００２０】本実施例では、各ノズル２４から吹出され
る圧縮空気が相互に干渉しないように設定されているの
で、検出誤差やばらつきの発生を抑制することができ
る。しかも各種の外乱に応じた補正がなされるので、精
度の良い形状検出を達成し得る。従って、形状検出装置
１０による測定により得られたデータに基づいて前記圧
延機１８の調整を行なうことで、帯材１２の圧延精度を
向上させることができるものである。

【００２１】

【変更例について】なお、実施例のコンピュータでは、
帯材の蛇行に対して検出値の補正により対処する場合に
つき説明したが、前記支持手段(２２)を帯材１２の幅方
向に移動自在に構成し、帯材１２の蛇行に対して支持手
段(２２)を対応的に移動させて、各吹付けノズル２４と
帯材１２との相対位置の変化を防止することにより対処
することも可能である。また、コンピュータに入力され
る外乱としては、前述した帯材の蛇行や圧縮空気の圧力
損失に限られるものでなく、変位検出に影響を与えるそ
の他のものを適宜検出してコンピュータに入力するよう
にしてもよい。また実施例においては、圧縮空気の干渉
しない複数(４本)のノズル単位で時間的な差をもって圧
縮空気の吹付けを行なう場合につき説明したが、単一の
ノズル毎に所要の時間差をもって圧縮空気の吹付けを行
なわせることもできる。また、互いに隣接する２本また
は３本単位でノズルから同時に圧縮空気の吹付けを行な
わせるようにしてもよい。

【００２２】形状検出装置の変更例としては、図１の実
施例装置において、帯材を挟んで上方に変位センサを配
設すると共に下方に吹付けノズルを配設する構成を採用
することができる。また、圧縮空気の吹付けノズルおよ
び変位センサを、帯材における厚み方向の一方の側に互
いに並列的に配設することもできる。更に、変位センサ
として渦流変位計を採用すると共に、吹付けノズルおよ
び変位センサを帯材における厚み方向の一方の側に同軸
的に配設することも可能である。更にまた、実施例の形
状検出装置は、金属に限らず合成樹脂製の薄板やフィル
ム等の張力の測定にも利用し得るものである。なお、ノ
ズルから吹出す流体としては、気体に限らず水や油等の
液体を使用することも可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る帯材の
形状検出装置によれば、帯材の張力を非接触で測定し得
るので、帯材を傷付けることがなく、しかも帯材の材質
が限定されたりすることはない。また変位検出手段によ
る検出値を、各種の外乱の発生に応じて補正するので、
常に適正な張力や形状を算出することができ、得られた
検出結果を基にして圧延機を調整することで、常に精度
の良い圧延を行ない得る。更に、コンピュータはアルゴ
リズムの設定変更が容易で複雑な演算等も実施可能であ
るので、帯材のオーダ変更にも容易に対応することがで
きる。しかも、構造が簡単でメンテナンス等も容易で、
コストを低廉に抑えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係る形状検出装置の概
略構成図である。

【図２】形状検出装置の要部説明図である。

【図３】帯材の変位を検出する状態を示す説明図であ
る。

【図４】複数の吹付けノズルから所要の時間差をもって
圧縮空気を帯材に吹付けた場合の張力の検出値と実測値
との関係を示すグラフ図である。

【図５】全ての吹付けノズルから一度に圧縮空気を帯材
に吹付けた場合の張力の検出値と実測値との関係を示す
グラフ図である。

【図６】実施例に係る形状検出装置の形状検出時のフロ
ーチャート図である。

【符号の説明】

１２帯材１８圧延機２４吹付けノズル３０コンピュータ３２変位センサ３８蛇行検出センサ４０圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｌ 5/08 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延機(18)により圧延されて走行中の帯
材(12)の幅方向に所定間隔で配置され、該帯材(12)に対
して厚み方向から流体を吹付ける複数の流体吹付け手段
(24)と、前記各流体吹付け手段(24)と対応的に配置され、各手段
(24)による流体の吹付けにより生ずる帯材(12)の変位を
検出する複数の変位検出手段(32)と、前記各流体吹付け手段(24)の流体吹付けタイミングを制
御すると共に、前記各変位検出手段(32)の検出値が入力
されるコンピュータ(30)と、前記帯材(12)の蛇行や前記流体吹付け手段(24)の圧損等
の外乱を検出し、その検出値を前記コンピュータ(30)に
出力する各種のセンサ(38,40)とを備え、前記コンピュータ(30)では、前記各変位検出手段(32)か
ら入力された検出値を、前記各種のセンサ(38,40)での
検出値に応じて補正し、この補正値に基づいて正確な張
力や形状を算出するよう構成したことを特徴とする帯材
の形状検出装置。
【請求項２】前記コンピュータ(30)により算出された
帯材(12)の張力や形状に基づき、前記圧延機(18)をフィ
ードバック制御するようにした請求項１記載の帯材の形
状検出装置。