JPH0824945A - コイルにおける帯板先端位置の検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はコイルにおける帯板先端位置検出のた
めに用いる機器が、コイルを支持するマンドレルを備え
た装置が発生する衝撃や劣悪な環境による悪影響を避け
て、信頼性の高い帯板先端位置の検出を長期にわたって
実施することができるコイルにおける帯板先端位置の検
出方法をを提供することを目的とする。 【構成】帯板を巻回してなるコイルの外周面に光線を照
射して、前記コイルの外周面における光源像を撮影して
前記コイルの外周形状の状態を観察し、前記帯板の先端
の存在に起因する前記コイルの外周形状の変化に伴う前
記光源像の状態の変化を利用して、前記帯板の先端の位
置を検出することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯板を巻回してなるコイ
ルにおける帯板の先端位置を検出する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば鋼帯板やアルミニウム帯板の圧延
においては圧延された帯板をコイル状に巻き取ってい
る。帯板の圧延について説明する。厚さ数百mmのスラブ
を圧延により徐々に厚さを減じ、極端には数μの製品が
得られる。この場合、通常熱間圧延加工以降の工程はコ
イルとして巻き取られ、次工程へ搬送される。そして、
図５に示すようにマンドレル１１を回転して帯板１をコ
イル状に巻き取る際には、帯板１の先端１ａが存在する
部分にはコイル２の外周面に段差３が不可避的に発生す
る。

【０００３】現在、図７に示すように帯板１の先端１ａ
を巻き付けるためにマンドレル１１の外周面に数個のブ
ロッカーロール１２が設けられている。このブロッカー
ロール１２は、枢軸１４を中心としてマンドレル１１に
接近離間する方向に回動可能に設けられた回動アーム１
３に取り付けられ、回動アーム１３は油圧シリンダ１５
により駆動される。油圧シリンダ１５により回動アーム
１３をマンドレル１１に接近する方向に回動することに
よりロール１２がコイル２の外周面に接触し、回動アー
ム１３をマンドレル１１から離間する方向に回動するこ
とによりブロッカーロール１２をコイル２の外周面から
離す。

【０００４】そして、帯板１の先端１ａがマンドレル１
１上に達してから、帯板１がマンドレル１１に強固に巻
き付けられるまで帯板１の巻回部のその数周にわたりロ
ール１２を押圧接触している。

【０００５】ところで、帯板１を巻き取りながらコイル
２を回転すると、コイル２が１回転する毎に帯板１の先
端１ａが位置する部分、すなわち段差３の部分が通過す
る。ここで、ブロッカーロール１２をコイル２の外周面
に押圧接触させたままであると、コイル１の外周面の段
差３がブロッカーロール１２を通過する毎に、ブロッカ
ーロール１２と強く接触して帯板１の表面に傷（トップ
マーク）がつくことがある。このため、コイル２におけ
る帯板１の先端１ａが位置する部分、すなわち段差３の
部分がブロッカーロール１２に回転してくる毎に、回動
アーム１３をマンドレル１１から離間する方向に回動し
てブロッカーロール１２をコイル１の外周面から離して
帯板１の先端１ａが位置する部分、すなわち段差３の部
分を一時的に避けるようにしている。

【０００６】しかし、このようにコイル２における帯板
１の先端１ａが位置する部分、すなわち段差３の部分が
ブロッカーロール１２に回転してくる毎にブロッカーロ
ール１２をコイル１の外周面から離して帯板の先端を避
ける動作が正常に行われない場合は、トップマークによ
るコイル２の品質不良が発生することになる。

【０００７】そこで、コイル２における帯板１の先端１
ａ、すなわち段差３の回転方向の位置を正確に検出し、
それに合わせてブロッカーロール２を位置制御すること
で帯板１表面の表面傷の発生を防止でき、且つ衝撃荷重
を低減することで巻き取り装置の長寿命化を図ることが
できる。

【０００８】また、圧延後次工程への搬送の際は、先端
１ａの位置を検出して適切に制御しないと、ハンドリン
グ時の衝撃で先端が垂れて巻き緩みが発生し表面傷の発
生の原因となる。この点でも帯板１の先端１ａ、すなわ
ち段差３の回転方向の位置を正確に検出することが重要
である。

【０００９】従来、帯板１の先端１ａ、すなわち段差３
の回転方向の位置を検出する方法として、図７に示すよ
うにレーザ照射器１６により帯板１の先端１ａを検出
し、且つ帯板１を搬送するピンチロール１７に連動する
パルスゼネレータ１８の信号によって帯板１の移動距離
を計測して帯板１の先端１ａ、すなわち段差３を追跡す
る方法が提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述した内容の従来方
法では、帯板１の先端１ａの位置を検出するために検出
用にレーザ照射器１６およびパルスゼネレータ１８など
の精密な機器を使用している。しかし、これらのマンド
レル１１の付近に設けられた機器はブロッカーロール１
２を取り付けた回動アーム１３の回動動作により衝撃を
受けて信頼性および耐久性を損うことがあり、またこれ
らの機器は帯板１の熱や酸化物を受けるという劣悪な環
境のためにやはり信頼性および耐久性を損うことがあ
る。従って、帯板先端を検出するために用いる機器の信
頼性および耐久性を高め、信頼性の高い帯板先端位置の
検出を長期にわたって実施することが困難であるという
問題がある。

【００１１】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、コイルにおける帯板先端位置検出のために用いる機
器が、コイルを支持するマンドレルを備えた装置が発生
する衝撃や劣悪な環境による悪影響を避けて、信頼性の
高い帯板先端位置の検出を長期にわたって実施すること
ができるコイルにおける帯板先端位置の検出方法を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明のコイルにおける帯板先端位置の検出方法は、
帯板を巻回してなるコイルの外周面に光線を照射して、
前記コイルの外周面における光源像を撮影して前記コイ
ルの外周形状の状態を観察し、前記帯板の先端の存在に
起因する前記コイルの外周形状の変化に伴う前記光源像
の状態の変化を利用して、前記帯板の先端の位置を検出
することを特徴とする。

【００１３】

【作用】圧延された帯板をコイル状に巻き取るに際し
て、光源から光線をコイルの外周面に照射して、コイル
の外周面における光源像をカメラで撮影して、光源像の
位置を調べてコイルの外周形状の状態を観察する。

【００１４】コイルの外周形は帯板の先端が存在する部
分以外の部分は真円の状態にある。しかし、帯板の先端
が存在する部分のコイルの外周形状は真円から若干ずれ
た状態になる。このため、帯板の先端が存在する部分の
コイルの外周面で反射した光線の状態は、帯板の先端が
存在する部分のコイルの外周面で反射した光線の状態と
は違いが生じる。これによりコイルにおける帯板の先端
の存在を検出することができる。

【００１５】具体的には帯板の先端が存在する部分での
光源の虚像の位置は、帯板の先端が存在する部分の真円
からのずれによるコイル接線角度に対応する角度だけず
れる。光源像の位置を時間経過で見ると、コイルの１周
（１回転）に１回、帯板先端に対応する位置で光源像の
ずれがピークを持つ。そこで、このピーク位置をマンド
レルの回転角度に対して求めることで帯先端位置の検出
が可能となる。従って、帯板の先端位置を迅速且つ確実
に検出することができ、その結果ブロッカーロールによ
るコイルにおける帯板の損傷の発生を防止できる。

【００１６】そして、帯板先端を検出するためにコイル
に光線を照射するカメラおよびコイルの光源像を撮影す
るカメラは夫々コイルを支持しているマンドレルから離
れて設けることができ、このためコイル巻き取り装置な
どのマンドレルを備えた装置の周囲の劣悪な環境やこの
装置の近傍から発生する衝撃の影響を受けることがな
い。従って、帯板先端を検出するために用いる機器の信
頼性および耐久性を高め信頼性の高い帯板先端位置の検
出を長期にわたって実施することができる

【００１７】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。

【００１８】図１は本発明方法の一実施例を示す説明図
である。本発明方法の実施に際しては次に述べる機器を
用意する。マンドレル１１は図示しないモータにより回
転して帯板１を巻き取りコイル２を形成する。このコイ
ル２では帯板１の先端１ａが位置する部分において外周
形状に段差２が生じる。

【００１９】本発明方法の実施に際しては次に述べる機
器を用意する。マンドレル１１は図示しないモータによ
り回転して帯板１を巻き取りコイル２を形成する。マン
ドレル１１の近傍にはコイル２の外周面に対して光線を
照射する光源２１と、コイル２の外周面における光源像
を撮影するカメラ２２を設ける。光源２１としてはハロ
ゲンライト、蛍光灯、ナトリウム灯などがが挙げられ、
カメラ２２としてはＣＣＤ（固体撮像素子）カメラ、ビ
ジコンカメラ、光位置検出素子（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓ
ｅｎｓｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＰＳＤ）などが挙げ
られる。これら光源２１とカメラ２２はコイル１の外周
形状の状態を観察して帯板１の先端１ａの位置を検出す
るもので、マンドレル１１の中心を通る水平線上に位置
して設ける。また、マンドレル１１の回転軸にその回転
角度を検出するパルス発信器２３を連結する。

【００２０】本発明方法によってコイル２における帯板
１の先端１ａを検出する場合について説明する。

【００２１】光源２１から光線をコイル２の外周面に照
射し、コイル２の表面に写る光源像をＣＣＤカメラ２２
で撮影する。

【００２２】図２に示すようにコイル２の外周形状は帯
板１の先端１ａが存在する部分以外の部分は真円の状態
にある。しかし、図３に示すように帯板１の先端が存在
する部分のコイル２の外周形状は真円から若干ずれた状
態になる。このため、帯板１の先端１ａが存在する部分
のコイル２の外周面で反射した光線の状態は、帯板１の
先端が存在する部分のコイル２の外周面で反射した光線
の状態とは違いが生じる。これによりコイル２における
帯板１の先端１ａの存在を検出することができる。

【００２３】すなわち、図３に示すように帯板１の先端
１ａが存在する部分での光源２１の虚像の位置は、帯板
１の先端１ａが存在する部分の真円からのずれによるコ
イル接線角度に対応する角度だけずれる。そのずれの量
Ｄは、Ｄ＝（２・Ｌ・ｈ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ）／（Ｌ
＋ｈ）で表される。

【００２４】なお、Ｌは光源２１とコイル２の外周面と
の間の距離、ｈはカメラ２２とコイル２の外周面との間
の距離である。

【００２５】コイル２が帯板１を巻き取り１回転（１
周）する毎に、帯板１の先端が存在する部分が光源２１
の前を通過する。このため、光源２１の光線はコイル２
が１回転する間にコイル２の外周面において帯板１の先
端が存在して外周形状が真円でない部分と、帯板１の先
端が存在せず外周形状が真円の部分を夫々照射し、カメ
ラ２２はこれらコイル２における帯板１の先端１ａが存
在して外周形状が真円でない部分における光源像と、帯
板１の先端１ａが存在せず外周形状が真円の部分におけ
る光源像を撮影する。

【００２６】カメラ２２は撮影した画像を画像処理回路
２４に送り、画像処理回路２４でこの画像を処理する。
画像処理回路２４で処理した画像は図４に示す線図で表
される。この図４によれば光源像の位置を時間経過（光
源像位置の時間変化）で示すもので、コイル２の１回転
毎の光源像の変化が連続して表されている。この線図に
よれば、コイル２の１回転における帯板１の先端１ａが
位置する部分で光源像位置が変化することが分かる。す
なわち、コイル２の１周（１回転）に１回、帯板１の先
端１ａに対応する部分で光源像のずれがピークを持つ。

【００２７】そして、帯板１の巻き取りが進行し、コイ
ル２の直径が大きくなってゆくと、これに従って、光源
像の位置の変化が次第に小さくなっている。これは巻き
取りの進行に従って帯板１の剛性の影響で帯板１の先端
１ａの影響が小さくなることを示している。また、この
場合帯板１の周速を一定にして巻き取っているために、
光源像のピークの時間間隔が次第に長くなっている。

【００２８】画像処理回路２４は処理した画像の信号を
先端位置検出回路２５に出力する。先端位置検出回路２
５ではコイル２の各回転における光源像の移動ピークを
検出する。一方、パルス発信器２３はマンドレル１１の
回転角度、すなわちコイル２の回転角度を検出し、その
検出信号を先端位置検出回路２５に出力する。先端位置
検出回路２５では、パルス発信器２３からの信号を受け
て光源像のピーク位置を示すマンドレル１１の回転位置
を記憶し、この記憶と前述した光源像の移動ピークの検
出とを組み合わせてコイル２における帯板１の先端位置
を検出することができる。すなわち、光源像のピーク位
置をマンドレル１１の回転角度に対して求めることで帯
板１の先端１ａ位置を検出することが可能となる。

【００２９】そして、コイル２の周囲にはこのコイル２
の外周面を押える複数のブロッカーロールが設けられて
おり、検出した帯板１の先端１ａに従って各ブロッカー
ロールを位置制御して帯板１における表面傷の発生を防
止することができる。ブロッカーロールは前述した図７
に示す構成によって設けられる。すなわち、図７に示す
ように枢軸１４に支持された回動アーム１３の先端にブ
ロッカーロール１２が取り付けられ、回動アーム１３は
油圧シリンダ１５により回動駆動される。

【００３０】通常は回動アーム１３がコイル２に接近す
る向きに回動してブロッカーロール１２がコイル２の外
周面に接触している。そして、コイル２の外周面におけ
る帯板１の先端１ａに対向する部分が、ブロッカーロー
ル１２が接触している位置に接近すると、先端位置検出
回路２５がこの先端位置を検出して図１に示すようにシ
リンダ駆動回路２６に指示を与える。シリンダ駆動回路
２６は油圧シリンダ１５を駆動して、回動アーム１３を
コイル２から離間する向きに回動させてブロッカーロー
ル１２をコイル２の外周面から離間させる。このため、
コイル２の外周面における帯板１の先端１ａが位置する
部分、すなわち段差３の部分とブロッカーロール１２と
の接触による帯板１の傷の発生を防止することができ
る。コイル２の外周面における帯板１の先端１ａに対向
する部分が通過した後は再び回動アーム１３を回動して
ブロッカーロール１２をコイル２の外周面に接触させ
る。

【００３１】また、衝撃荷重を低減することで帯板１を
コイル状に巻き取るマンドレル１１を備えた巻き取り装
置の長寿命化を図ることができる。さらに、帯板１の巻
き取り後の先端１ａの位置を正確に検出して、制御する
ことによりコイル先端部の巻き緩みを防止できる。

【００３２】前述した実施例では本発明の方法における
基本的な例を示したが、コイル巻き取り装置が設置され
ている周辺の環境によって大きい場合には、この光学的
外乱がコイル２における帯板１の先端位置の検出精度に
悪影響を与えるので、その影響を取り除く工夫をする必
要がある。その方法としては次に述べるものが挙げられ
る。

【００３３】第一の方法は、先端位置を１回転で求める
のではなく、数回転分検出した結果の平均値あるいは最
頻値を用いる方法である。第二の方法は、図６に示すよ
うにコイル２の各回転毎における光源像の位置をコイル
２の回転により同期させて重ね合わせることにより、光
学的外乱によるノイズを低減する方法である。すなわ
ち、図６（ａ）は光源像の時間的変化を示す線図であ
り、図６（ｂ）は図６（ａ）の線図に示されるコイル２
の各回転毎における光源像を重ね合わせてノイズを低減
する状態を示している。

【００３４】第三の方法は次に述べるものである。マン
ドレル１１の回転でコイル巻き取り装置に固有に発生す
るノイズは、回転位置に依存する特有の傾向を有する。
そこで、予めその傾向を求めておき、求めた傾向データ
より除去する回路を付け加える。

【００３５】なお、本発明は前述した実施例に限定され
ず、種々変形して実施することができる。例えば前述し
た実施例は帯板をコイル状に巻き取るマンドレルを備え
た巻き取り装置での適用例を示したが、これに限定され
ず、コイルを支持して巻き戻す繰り出すマンドレルを備
えた巻き戻し装置においても同様の方法を実施すること
ができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のコイルにお
ける帯板先端位置の検出方法によれば、帯板を巻回して
なるコイルの外周面に光線を照射して、コイルの外周面
における光源像を撮影してコイルの外周形状の状態を観
察し、帯板の先端の存在に起因するコイルの外周形状の
変化に伴う光源像の状態変化を利用して、帯板の先端の
位置を検出することにより、帯板の先端位置を迅速且つ
確実に検出することができ、その結果ブロッカーロール
によるコイルにおける帯板の損傷の発生を防止できる。
そして、帯板先端を検出するためにコイルに光線を照
射するカメラおよびコイルの光源像を撮影するカメラは
夫々コイルを支持しているマンドレルから離れて設ける
ことができ、このためコイル巻き取り装置などのマンド
レルを備えた装置の周囲の劣悪な環境やこの装置から発
生する衝撃の影響を受けることがない。従って、帯板先
端を検出するために用いる機器の信頼性および耐久性を
高め信頼性の高い帯板先端位置の検出を長期にわたって
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検出方法の一実施例を示す説明図。

【図２】同実施例においてコイルの帯板先端が存在しな
い部分での光源像を撮影する場合を示す説明図。

【図３】同実施例においてコイルの帯板先端が存在する
部分での光源像を撮影する場合を示す説明図。

【図４】同実施例における光源像の時間的変化を示す線
図。

【図５】コイルを示す正面図。

【図６】光学的外乱によるノイズを低減する方法を示す
図。

【図７】従来の検出方法の一例を示す説明図。

【符号の説明】

１…帯板。 １ａ…帯板先端、２…コ
イル、 １１…マンドレル、２１…光
源、 ２２…カメラ、２４…画像処理
回路、 ２４…先端位置検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯板を巻回してなるコイルの外周面に光
   線を照射して、前記コイルの外周面における光源像を撮
   影して前記コイルの外周形状の状態を観察し、前記帯板
   の先端の存在に起因する前記コイルの外周形状の変化に
   伴う前記光源像の状態の変化を利用して、前記帯板の先
   端の位置を検出することを特徴とするコイルにおける帯
   板先端位置の検出方法。