JPS6255449B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は巻取機の制御方法とその装置に係り、
特に熱間巻取機に於ける板の先端傷を減少させ得
る巻取機の最適な制御方法とその装置に関する。

一般に圧延された熱間ストリツプは、ラツパー
ロールでマンドレルに押圧されるようにして巻取
られる。この場合、巻初めにストリツプ先端部の
板厚分だけマンドレル上の形成コイルが盛上がり
段差部が生じるが、この段差部にラツパーロール
が衝突すると、ラツパーロールはコイル表面から
はね上がり、コイル表面で振動しながら再びコイ
ルを押圧することになる。ところでストリツプ板
厚が大きく、しかも巻取速度が大きい場合には、
ラツパーロールを数十トンもの大きな力でマンド
レルに押圧する必要があり、このため、ラツパー
ロールがコイル段差部に衝突すると、ラツパーロ
ール及びラツパーロール支持機構に非常に大きな
衝撃エネルギーが加わる。例えば衝撃力は、数百
トンにも及ぶ。巻取時に発生する衝撃エネルギー
が大きいと巻取機の故障、劣化につながり、頻繁
な設備の保守、点検が必要となる。

従来、この衝撃力を緩和する目的でラツパーロ
ールとロール支持機構、即ちラツパーロールフレ
ーム間にスプリングやダンパーを設けることが行
なわれているが、この場合逆にラツパーロールの
振動を助長する。

特開昭53−89857号公報には、コイル段差部が
ラツパーロールに衝突するときの衝撃力を検知し
て、ラツパーロールの押付力を制御することが提
案さけているが、ラツパーロールが段差部に衝突
するのを防止することはできないので、ストリツ
プに傷が付くのを防止することはできない。

一方、ラツパーロールが、段差部に当り、振動
している間は実質的に押付力が作用しないため、
このような従来例では押付時間が短かくなる。巻
付力は、押付力と押付時間にほぼ比例するから、
上述した従来例では結局十分な巻付力が得られな
いという欠点がある。

そこで本出願人は、かかる従来技術の欠点を解
消し、ストリツプ巻取時の衝撃を緩和し、同時に
ストリツプの巻付性能を向上させる方法として、
第１図に示すようにコイルの段差部がラツパーロ
ールを通過する直前にラツパーロールをストリツ
プの厚さ以上に後退させ、ストリツプ先端重なり
部通過後に再びラツパーロールを復帰させてスト
リツプを押圧する方式を提案している。

この場合、ラツパーロールがジヤンプしている
時間（動作時間Ｔ_j）をできるだけ短かくして巻
付力を向上させる必要があるが、一般にストリツ
プ１巻きの時間Ｔ_wは0.15秒ときわめて高速で巻
取られるため、ラツパーロールの動作時間として
は約0.05秒以下が望まれる。このような高応答高
速制御を実現する方法として、高応答サーボ弁を
用いた油圧駆動方式とすると共に所望のラツパー
ロール変位に実際のラツパーロール変位を追従す
るようフイードバツク制御することが考えられ
る。しかしながら、余りに高速高応答性が望まれ
ているためこの制御方式では、油圧回路中の油の
圧縮性が問題となり、十分な制御性は得られな
い。例えば、第２図において、Ｔ_j＝0.05秒を実
現するには、ラツパーロール上昇・下降速度ｘを
曲線ｃに示す如く200〜300mm／secに設定しなけ
ればならないが、変位フイードバツク方式では
種々実験等行つた結果曲線ｂに示すごとくハンチ
ング現象が起り、安定に動作しうる曲線ａの如く
設定せざるを得ないという問題がある。

本発明は、マンドレルに巻かれたストリツプ先
端の衝撃をさけ、かつ十分な巻付力が得られるよ
う、ラツパーロールを巻取速度に応じた十分速い
速度で上昇、下降操作を可能にしてストリツプ先
端をジヤンプし得る熱間巻取機の制御方法及び制
御装置を提供することを目的とする。

本発明はストリツプの先端部に生じるコイル段
差部がラツパーロール部が通過する前にラツパー
ロールをコイルから後退させ、通過後に復帰させ
る動作を開ループ制御で行うことを特徴とする。
即ちラツパーロールでストリツプをマンドレルに
押圧しながらストリツプを巻取る巻取機におい
て、巻き取られるべきストリツプの先端が所定の
地点を通過した時点t₀を先端位置検出器で検出
し、ストリツプの移送速度Ｖを算出し、これらの
出力値と前記先端位置検出器からラツパーロール
までのストリツプパスに沿つた距離から、ストリ
ツプ先端がラツパーロールに至るまでの時間を求
め、更にこの時間から、ラツパーロールをマンド
レル表面よりストリツプの厚さより大きい距離だ
け後退させる時間Δt₁を減じた時間を、時間t₀よ
りラツパーロールを後退させ始める時点t₁として
演算により求めて、この時間t₁よりラツパーロー
ルの後退操作を行い、次にラツパーロールを復帰
させ始める時点としてラツパーロールが後退する
時間Δt₁経過後の時点t₁＋Δt₁を演算により求め
て、この時間t₁＋Δt₁よりラツパーロールの復帰
操作を行い、更に、ストリツプ先端がマンドレル
のまわりを回転して順次前記ラツパーロールに衝
突する時間をマンドレル径ｄ、ストリツプ板厚
ｈ、ストリツプ移送速度Ｖから演算で夫々求め、
これらの時間からラツパーロールをストリツプの
厚さより大きい距離だけ順次後退させる時間Δｔ
_oを夫々減じた時間を、前記t₁よりラツパーロー
ルを再び後退させ始める時点ｔ_oとして演算で求
めて、前記t₁，ｔ_o時点でラツパーロールを後退
操作させ、しかも前記t₁＋Δt₁，ｔ_o＋Δｔ_o時点
でラツパーロールを復帰させる操作は開ループ制
御で行うようにしてラツパーロールを駆動するよ
うにしたことを特徴とする。

上述した構成の本発明によれば、従来方法の如
く変位フイードバツクの制御に代えて開ループ制
御によりラツパーロールの後退並びに復帰操作を
確実に行なえるようにしたことから、ラツパーロ
ールをコイルの段差部の前後で正確に後退、復帰
操作させると共に、ラツパーロールの移動速度を
大きくとることができ、しかも、コイルの段差部
がラツパーロールに衝突しないのでコイル表面に
傷がつくことがないという効果を達成することが
できる。

以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。第３図は、本実施例の全体構成図、第４図は
第３図の実施例のタイムチヤートである。

ストリツプミル１０のロール回転数検出器９に
て検出された回転数Ｎは、ストリツプ移送速度演
算器１２にてストリツプ移送速度Ｖに式＝Ｎ・
π・ｄ（ここにｄ：ロール１０の直径）により変
換される。ピツチロール６にストリツプ１の先端
が到達した際のピンチロールモーター電流値変化
によりストリツプ先端位置検出器１１より先端通
過タイミングt₀が指令される。これらのＶ，t₀及
び巻取前に設定された板厚ｈ、マンドレル径ｄ、
及び図示を省略したがピンチロール６からラツパ
ーロール３までのストリツプパスに沿つた距離が
タイミング演算器１６に取り込まれる。ラツパー
ロール３は、アーム４上に支持され、アームの軸
心０１を中心にして油圧シリンダー５により、マ
ンドレル２表面に押し付けられている。ラツパー
ロール３の変位は、油圧シリンダー５に供給され
る油圧により制御され、切換弁７が第３図に示す
中立位置にあるとき、図示の状態を保ち、切換弁
シリンダーが右方に変位するとロール３はマンド
レル２より後退し、反対に切換弁シリンダーが左
方に変位するとロール３は、マンドレル２表面に
押し付けられる。８は、油タンク、１７は弁開閉
制御器であり、タイミング演算器１６及びラツパ
ーローラ後退速度演算器１８の信号を受けて、切
換弁７を作動させるものである。

次に、タイミング演算器１６での演算を第４図
について説明する。第４図に示したように、スト
リツプの先端位置を検出器１１で検出した時点を
t₀とすると、ラツパーロール３を後退開始させる
時点t₁は、ストリツプの移送速度Ｖとピンチロー
ラ６からラツパーロール３までの距離ならびに、
ラツパーロールをストリツプの板厚以上に後退さ
せるに要する時間から求めることができ、このt₁
時点で演算器１６から、弁開閉制御器１７にステ
ツプ状の信号が送られ、切換弁７を切りかえて、
ラツパーローラ３を後退させる。

ストリツプ先端がラツパーロール部を通過する
に十分な時間だけ、ラツパーロールは後退してい
れば良いから、ラツパーロール３、アーム４など
を含む可動部分の慣性を考慮して、ラツパーロー
ルを後退させる信号の時間幅Δｔを予め演算もし
くは、固定値として与えておき、このΔｔ時間経
過後に、切換弁７を切換えて、ラツパーロール３
を復帰させる。

その後、ストリツプ先端部がラツパーロール３
に到達する直前（即ちラツパーロールが後退する
時間を見込んで、ストリツプ先端がラツパーロー
ルに衝突しない時点）の時点t₂，t₃……は、速度
Ｖ、マンドレル径ｄ、板厚ｈから演算する。

この時点t₁，t₂，t₃………が第４図に示すよう
にラツパーロール３がストリツプ先端を飛越す動
作のスタート時点となる。この信号は弁開閉制御
器１７に送られ、切換弁７が第３図において左側
の回路に切換わり、油圧シリンダー５によりラツ
パーロール３が上昇する。切換つた後は、第４図
に示すように切換弁７の電流値は一定値＋ＩにΔ
ｔ時間保持される。。従つてこの間ラツパーロー
ル３には油圧シリンダー５により後退の加速度が
負荷されマンドレルより後退する。Δｔは、スト
リツプ先端部が、ラツパーロール部を通過するに
十分な時間だけ、ラツパーローラを後退させれば
良いから、ストリツプの速度Ｖにより一定値に定
めても良いが、コイルの巻き太りを考慮して、変
えてもよい。第４図の実施例では、Δｔを変化さ
せた例を示している。第４図では、Δｔ_o（１巻
目Δt₁、２巻目Δt₂………）時間の後弁開閉制御
器１７からの指示電流値が＋Ｉから−Ｉの定値に
変わり、切換弁７は第３図において右側の回路に
切換わる。従つて油圧シリンダー５によりラツパ
ーロール３にはラツパーロールをマンドレル２側
に戻す方向（下降方向）に加速され第４図に示す
ように、慣性で少し更に後退したのち復帰し始
め、Ｔ_j時間後ストリツプを再び押圧する。この
Ｔ_j時間の間に、ストリツプ先端重なり部がラツ
パーロール部を通過する。これら一連のタイミン
グｔ_o，Δｔ_oは制御タイミング演算器１６により
次式にて演算される。

ｔ_o＝f₃（ｈ、Ｖ、t₀） ……(1) Δｔ＝f₄（ｈ、Ｖ、t₀） ……(2) 演算された時刻、時間間隔に従つて演算器１６
よりステツプ入力として弁開閉制御器１７に伝達
される。第４図に示すように制御器１７から切換
弁７へは＋Ｉ、−Ｉの電流が送られ、これにより
Ｉの大きさに見合つた量だけ切換弁のスプールが
ステツプ状に動く。本実施例では電流Ｉの大きさ
は押付力制御器１８にて下記式にて演算された一
定値に保たれる。

Ｉ＝f₂（ｈ、Ｖ、ｎ） ……(3) 尚、飛越し動作後は、切換弁７はラツパーロー
ル復りとなるよう−Ｉに設定される。従つて次の
飛越し動作までストリツプをポンプ圧力に応じた
定圧で押圧しづづける。

以上のように本実施例では、弁開度制御器１８
及び弁開閉制御器１７の制御を開路（即ちラツパ
ーロール３の位置帰還ループのないこと）である
ため、前述の従来技術のようなラツパーロール上
昇、下降速度を上げた場合の油圧シリンダー５と
切換弁７の間の油の圧縮性による時間遅れに起因
するハンチング現象がなくなり、第２図のｘ_cま
で速度を上げることが可能になる。本実施例の場
器でも油の圧縮性により時間遅れはあるが、実験
結果によればその値はせいぜい0.01sec以下であ
り実際上問題にはならなかつた。

本発明の要点はラツパーロール３の飛越動作
（即ち第４図Ｔ_j時間内）の間に、切換弁７の弁開
閉、開度制御器にラツパーロール３の位置帰還閉
ループを組まないことであり、ラツパーロール３
がストリツプを押圧している間、即ち第４図Ｔ_w
時間内のＴ_j時間以外は位置ループを組んでも良
い。これを示したのが第５図である。ラツパーロ
ールを押圧している間の位置制御は飛越時Ｔ_jに
比較しラツパーロールの制御速度が低くてよく第
３図に示すｘ_a以下で充分である。第３図の実施
例の場合、ラツパーロール飛越し完了後は飛越し
時に必要とする供給油圧に見合つたストリツプ押
圧力となる。従つて、ストリツプ押圧力が強すぎ
る場合があるが、第５図のようにすれば、ラツパ
ーロール３を位置制御している為、飛越しに関係
なくストリツプを軽く押圧するようにも出来る。
従つて、第３図によりストリツプのすり傷発生等
を軽減出来て良い。この場合、飛越し動作時は、
切換器１９は上側の回路に接続し、弁開閉制御器
１７により切換弁７の切換を行なう。この動作は
第３図及び第４図で説明したところと同じであ
る。一方、飛越し完了後（即ち第４図Ｔ_j時間以
後次の飛越しスタート直前まで）は切換器１９は
下側の回路に接続し、ラツパーロール３の位置検
出器１５から弁開度制御器１４に帰環する位置制
御閉ループとなる。１巻ごとに切換器１９は切換
わる。

第６図は第５図の場合をより簡易にしたもので
ある。この場合、飛越し動作中（即ち第４図Ｔ_j
時間内）は第３図の場合と同様に演算器１６の指
令により弁開閉制御器１７が動作し第４図に示さ
れるような飛越しの一連動作を行なう。この間、
切換弁２１は中立状態に弁開閉制御器２０にて保
持される。しかし、ラツパーロールが飛越完了し
た時（第４図ｉ）に、第６図の切換弁７は中立
に、切換弁２１は左側回路に切換わるように演算
器１６から指令が出る。即ち、弁開閉制御器１７
から切換弁７への電流零、弁開閉制御器２０から
切換弁２１への電流＋Ｉが流れる。従つて、油シ
リンダー５は切換弁２１の左側回路によりストリ
ツプを押圧する方向に作動する。切換弁２１側の
油入口側には減圧弁２２を設置し、ストリツプ押
圧力を設定する。以上の如く、第６図の場合には
高い油圧を必要とする飛越し動作に関係なく、ラ
ツパーロールのストリツプ押圧力を減圧弁２２で
設定出来、第３図に比較し、ストリツプ押圧力が
減ることにより傷等の減少が得られる。

更に他の実施例を第７図に示す。この場合、図
は省略しているが第３図演算器１６から指令が第
７図の左側より入力される。その指令により最終
的には切換弁７が一定量だけ第４図と全く同様に
開閉される。但し、この場合はメイン切換弁７の
スプール位置を定位置に保つ為、スプールの位置
検出器２５からパイロツト弁開閉制御器２３に帰
還されるスプール弁位置制御閉ループをなしてパ
イロツト弁２４の開閉量が制御される。この場合
は、閉ループ内にバネ定数の低い伝達体がない
為、実用的な範囲に於いてハンチング現象は起ら
ない。切換弁７の油流量の限界は切換弁のスプー
ルの大きさにより決まるが、第３図の如く直接ス
プールを弁開閉器１７にて動作させる場合、電磁
力の限界からスプールを大きく出来ない。一方第
６図の如くすればパイロツト弁２４からの油流に
よりメイン切換弁７のスプールを動かす為スプー
ルを大きく出来、油流量も多い。従つてラツパー
ロール上昇、下降速度（第３図ｘ_e）をより速く
出来る効果がある。

第８図の別の変形実施例を示す。これは第３図
実施例の変形例であり、ラツパーロール位置検出
器１５を設け、ラツパーロール飛越高さを検出
し、演算器１６に伝達する。演算器１６では第３
図実施例と同様な過程を経て、各巻毎のラツパー
ロール逃げ開始タイミングｔ_oが演算される。更
に第４図のJ′_o，J₁，J₂，………が演算される。こ
のJ′_oは第３図実施例の場合のΔt′_oに相当し、必
要な飛越し高さＪ_oになるように、高さJ′_oでラツ
パーロール戻り動作に切換わるものである。各巻
に於いて、ｔ_oタイミングにてラツパーロール逃
げ開始後、前述の位置検出器１５の信号と演算値
J′_oを照合し、一致したらラツパーロール戻り動
作に切換わる信号が弁開閉制御器１７に伝達され
る。この場合、位置検出値を演算器１６に帰環し
ているが、ラツパーロールの戻り信号となるのみ
であり、閉ループではない。従つて、これも本発
明の一実施例と云える。

以上詳述したように本発明によれば、開ループ
制御によつてコイル段差部通過前にラツパーロー
ルを確実に後退操作してジヤンプさせ、コイル段
差部通過後に該ラツパーロールを復帰操作させる
ようにしたので、ラツパーロールがジヤンプ中の
時間を極めて短時間とすることができ、以つてラ
ツパーロールへの衝撃力の軽減、巻付性の向上並
びにトツプマーク等のコイルへの傷付防止が図れ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ラツパーロールの飛越し状態を示す
図、第２図は、ラツパーロールの速度の時間的変
化を示す図、第３図は、本発明の一実施例を示す
図、第４図は、第３図の実施例のタイムチヤー
ト、第５図〜第８図は本発明の他の実施例を示す
図である。 １……ストリツプ、２……マンドレル、３……
ラツパーロール、７……切換弁、９……回転数検
出器、１１……先端位置検出器、１２……ストリ
ツプ移送速度演算器、１６……制御タイミング演
算器、１７……弁開閉制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ラツパーロールでストリツプをマンドレルに
   押圧しながらストリツプを巻取る巻取機の制御方
   法において、巻き取られるべきストリツプの先端
   が所定の地点を通過した時点t₀を先端位置検出器
   で検出し、ストリツプの移送速度Ｖを算出し、こ
   れらの出力値と前記先端位置検出器からラツパー
   ロールまでのストリツプパスに沿つた距離から、
   ストリツプ先端がラツパーロールに至るまでの時
   間を求め、更にこの時間から、ラツパーロールを
   マンドレル表面よりストリツプの厚さより大きい
   距離だけ後退させる時間Δt₁を減じた時間を、時
   点t₀よりラツパーロールを後退させ始める時点t₁
   として演算により求めて、この時点t₁よりラツパ
   ーロールの後退操作を行い、次にラツパーロール
   を復帰させ始める時点としてラツパーロールが後
   退する時間Δt₁経過後の時点t₁＋Δt₁を演算によ
   り求めて、この時点t₁＋Δt₁よりラツパーロール
   の復帰操作を行い、更に、ストリツプ先端がマン
   ドレルのまわりを回転して順次前記ラツパーロー
   ルに衝突する時間をマンドレル経ｄ、ストリツプ
   板厚ｈ、ストリツプ移送速度Ｖから演算で夫々求
   め、これらの時間からラツパーロールをストリツ
   プの厚さより大きい距離だけ順次後退させる時間
   Δｔ_oを夫々減じた時間を、前記t₁よりラツパー
   ロールを再び後退させ始める時点ｔ_oとして演算
   で求めて、前記t₁，ｔ_o時点でラツパーロールを
   後退操作させ、しかも前記t₁＋Δt₁，ｔ_o＋Δｔ_o
   時点でラツパーロールを復帰させる操作は開ルー
   プ制御で行うようにしてラツパーロールを駆動す
   ることを特徴とする巻取機の制御方法。 ２ ラツパーロールでストリツプをマンドレルに
   押圧しながらストリツプを巻取る巻取機におい
   て、巻取り前のストリツプ先端の通過を検出する
   先端位置検出手段と、ストリツプの移送速度を算
   出する速度検出手段と、これらの出力値及びスト
   リツプの板厚先端位置検出手段からラツパーロー
   ルまでの距離、マンドレル径に基づいてラツパー
   ロールがストリツプ先端により生ずるコイル段差
   部を飛越すためのラツパーロール後退開始タイミ
   ングと復帰開始タイミングを演算する手段と、こ
   の演算手段の出力に基づいて操作されラツパーロ
   ールを後退、復帰させるための液圧駆動手段の上
   昇及び下降動作を液圧的に切替える手段と、上昇
   開始タイミングと下降開始タイミングで前記切替
   手段に上昇指令及び下降指令を開ループ制御とし
   て与える手段からなることを特徴とする巻取機の
   制御装置。