JP2000298519A - 金属帯の通板位置制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属体の通板の際の位置制御を安定に行い、
金属体の変形を防止する。 【解決手段】 ストリップ１１を連続的に通板する経路
に、ＣＰＣ装置１９が設けられ、通板位置のセンタリン
グ制御を行う。ＣＰＣロール３０のロール軸３１の一端
にはピボット３２が設けられ、他端をＣＰＣシリンダ３
３で変位させて、ロール軸３１の傾斜を変化させ、スト
リップ１１の通板位置を変化させる。ストリップ１１の
センタリング位置は、検出器３４，３５による両端の位
置検出値から算出される。偏差が基準値よりも大きいと
きには、ＣＰＣシリンダ３３に与える動作指令値を、一
定の周期で分割して与え、徐々にセンタリングが行える
ようにステップ制御する。急激な位置変化を避け、安定
な制御と、ストリップ１１の変形の防止とを図ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯を連続的に
通板して圧延加工などの処理を行う際に、金属帯の通板
位置のずれを抑制する金属帯の通板位置制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、金属素材の製造工程では、圧
延などの機械的な加工や冶金的な熱処理、あるいは化学
的な表面処理などを、ストリップと呼ばれる帯状の金属
帯の状態で連続的に行っている。金属帯の長さは、処理
装置に通板される部分の長さよりも長いので、金属帯は
コイルに巻かれた状態から連続的に繰出されて供給さ
れ、処理終了後に再びコイルに巻取られる。ただし、処
理終了後に出荷するような場合は、処理後に金属帯を切
断することもある。

【０００３】金属帯の連続的な通板による処理では、通
板中に金属帯の位置が幅方向でずれる蛇行現象などが生
じないように制御する必要がある。ずれの制御として
は、金属帯のセンタリング、すなわち中心線の位置を制
御するＣＰＣと、金属帯のエッジ、すなわち耳の位置を
制御するＥＰＣとが知られている。ＣＰＣやＥＰＣのた
めに金属帯の通板位置を変更する方式としては、ペイオ
フリール方式、ステアリングロール方式およびテンショ
ンリール方式が知られている。ペイオフリール方式は、
金属帯をコイルの状態から巻戻して連続的に供給するペ
イオフリール全体を移動させて通板位置を調整する制御
を行う。ステアリングロール方式は、通板経路の中間に
案内用のロールを設け、ロールの位置を軸線方向にずら
したり、軸線を傾斜させたりしてロールに巻付けられて
いる金属帯の通板位置を変化させて制御を行う。テンシ
ョンリール方式は、金属帯を巻取るテンションリールの
位置をずらして、金属帯の通板位置を変化させて制御を
行う。

【０００４】図９は、（ａ）で金属帯の通板位置の制御
の概要を示す。金属帯であるストリップ１が連続的に通
板されるときに、ＣＰＣでは中心線１ａの位置が装置の
中心位置からずれないように制御する。ＥＰＣでは、ス
トリップ１の幅方向の一方側のエッジ１ｂまたは他方側
のエッジ１ｃの位置が、装置の耳揃え基準位置からずれ
ないように制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＣＰＣやＥＰＣによる
金属帯の通板位置の制御は、連続的に通板される金属帯
に対し、長さ方向に関して部分的に行われる。また、ず
れを検出してから実際に金属帯の通板位置の移動が行わ
れるまでには時間的なずれも生じる。このため、金属帯
の通板位置のずれを検出してずれを小さくするように制
御しようとしても、実際に金属帯の通板位置の移動が行
われる段階ではずれは小さくなっており、ずれの修正の
結果逆方向にずれが大きくなってしまうおそれもある。
また、軟質の金属帯に対してずれを調整しようとする
と、金属帯の変形が生じてしまうおそれもある。

【０００６】金属帯を連続的に通板する際に、複数のコ
イルから金属帯を順次的に繰出し、異なるコイル間では
先行のコイルから繰出される金属帯の尾端と、後続のコ
イルから繰出される金属帯の先端とを溶接によって接合
する場合もある。たとえば図９（ｂ）に示すように、先
行するストリップ１の尾端と、後続のストリップ２の先
端とを溶接によって接合するとき、溶接部でのエッジ効
果による応力集中を避けるために、エッジカット部４が
溶接線３の両側に設けられる。エッジカット部４につい
て、ＥＰＣ制御を行おうとすると、ストリップ１，２の
位置が大きく変化しているように取扱われ、後続のスト
リップ２の位置ずれが大きくなってしまう。また図９
（ｃ）に示すように、先行のストリップ１と後続のスト
リップ２との幅が違うときや、接合位置がずれているよ
うなときに、溶接線３の位置の前後で中心線やエッジの
部分の通板位置が大きく変動することがある。これらの
変動分を検出して、変動分を直ちに解消させようとする
制御を行うと、かえって変動が助長され、安定して通板
を行うことができなくなったり、通板される金属帯が変
形したりするおそれがある。

【０００７】本発明の目的は、金属帯の通板を安定して
行い、金属帯の変形を防止することができる金属帯の通
板位置制御方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属帯を連続
的に通板する経路に、金属帯の位置を幅方向に移動可能
な位置移動装置を設置しておき、金属帯の通板位置の幅
方向のずれを検出して、位置移動装置に動作指令値を与
えてずれが小さくなるように制御する金属帯の通板位置
制御方法において、検出されるずれが予め定めるずれ基
準値よりも大きいときに、位置移動装置への動作指令値
を分割して、予め設定される時間間隔で間欠的に与える
ステップ制御を行うことを特徴とする金属帯の通板位置
制御方法である。

【０００９】本発明に従えば、金属帯を連続的に通板す
る経路には、金属帯の位置を幅方向に移動可能な移動装
置が設置される。金属帯の通板位置の幅方向のずれが検
出されると、ずれが小さくなるように、移動装置に動作
指令値が与えられる。検出されるずれが予め定めるずれ
基準値より大きいときには、位置移動装置への動作指令
値を、予め設定される時間間隔で間欠的に分割して与え
るステップ制御が行われる。ずれが大きいときに、動作
指令値を分割して与えるステップ制御が行われるので、
ずれの解消は間欠的に行われ、徐々に所定の通板経路に
復帰させることができる。所定の通板経路への復帰を急
激に行わないので、金属帯の変形も防止することができ
る。

【００１０】また本発明で、前記金属帯は、複数のコイ
ルから順次的に繰出されて、先行のコイルから繰出され
る金属帯の尾端と後続のコイルから繰出される金属帯の
先端とを溶接で接合しながら、連続的に通板され、溶接
部分での板幅の変化が予め定める幅基準値より大きいと
き、前記ステップ制御を行うことを特徴とする。

【００１１】本発明に従えば、金属帯の通板を複数のコ
イルから順次的に繰出して、先行のコイルからの金属帯
の尾端と後続のコイルからの金属帯の先端とを溶接によ
って接合しながら連続的に行うとき溶接部分での板幅の
変化が幅基準値よりも大きいときに、予め定めるずれ基
準値より大きいずれが検出されれば、ステップ制御によ
って徐々にずれを解消させるので、溶接部の通過の際に
制御が不安定になりにくく、金属帯に変形なども生じに
くくすることができる。

【００１２】また本発明は、前記金属帯の材質が予め定
める軟質材であるとき、前記位置移動装置の移動範囲を
制限することを特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、金属帯の材質が予め定め
る軟質材であるときには、位置移動装置で金属帯の通板
位置を移動する移動範囲を制限するので、変形しやすい
軟質の金属帯に対しても変形を生じさせることなく通板
位置の基準位置への復帰を行わせることができる。

【００１４】また本発明で、前記金属帯の通板位置の幅
方向のずれは、金属帯の幅方向の中心線と、通板経路の
中心線とのずれであることを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、ＣＰＣなどと呼ばれる金
属帯のセンタリング位置の通板経路の中央からのずれを
安定に抑えることができる。金属帯の幅方向の中心の位
置が安定して制御されるので、通板の途中で金属帯の幅
が変化しても、安定した通板を行い、金属帯の変形を防
ぐことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の実施
の一形態として、金属帯の通板位置制御を行う連続圧延
設備１０の概略的な構成を示す。図１は簡略化した側面
図、図２は簡略化した平面図をそれぞれ示す。連続圧延
設備１０では、金属帯であるストリップ１１が、複数の
ペイオフリール１２，１３にそれぞれコイル１４，１５
として巻かれた状態から繰出されて供給される。たとえ
ば一方のペイオフリール１２に装着されるコイル１４か
らストリップ１１が繰出された後、他方のペイオフリー
ル１３に装着されるコイル１５からストリップ１１が繰
出される場合には、先行するコイル１４からのストリッ
プ１１の尾端と、後続のコイル１５から繰出されるスト
リップ１１の先端との間の接合を、フラッシュバット溶
接機１６によるフラッシュバット溶接によって行う。フ
ラッシュバット溶接は、一方のストリップの尾端と他方
のストリップの先端とを突合わせて通電させ、瞬間的に
溶融させて行う。

【００１７】フラッシュバット溶接機１６で、ストリッ
プ１１の溶接を行う際には、ストリップ１１の通板を一
時的に停止する必要がある。溶接のためにストリップ１
１の通板を停止しながら、連続圧延設備１０としてはス
トリップ１１の連続通板を継続するために、横ルーパ装
置１７および縦ルーパ装置１８が設けられる。横ルーパ
装置１７および縦ルーパ装置１８には、水平方向あるい
は鉛直方向に移動可能な複数のローラなどが設けられ、
ある程度の長さのストリップ１１を通板しながら蓄える
ことができる。ストリップ１１の通板がフラッシュバッ
ト溶接機１６での溶接のために停止している間は、横ル
ーパ装置１７および縦ルーパ装置１８に蓄えられている
ストリップ１１を後工程に引出す。本実施形態の連続圧
延設備１０では、横ルーパ装置１７と縦ルーパ装置１８
との間に、位置移動装置として、ストリップ１１のセン
タリング位置を制御するＣＰＣ装置１９が設けられてい
る。

【００１８】縦ルーパ装置１８から引出されるストリッ
プ１１は、圧延装置２０に供給されて、連続的に圧延さ
れる。圧延装置２０には、複数の圧延機２１，２２，２
３，２４，２５，２６が備えられ、最終的にストリップ
１１はテンションリール２８で巻取られる。

【００１９】図２に示すように、連続圧延設備１０で
は、ペイオフリール１２，１３の駆動装置１２ａ，１３
ａ、各圧延機２１，２２，２３，２４，２５，２６の駆
動装置２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６
ａ、およびテンションリール２８の駆動装置２８ａは、
ペイオフリール１２，１３からテンションリール２８ま
での通板ラインに対して、一方の側方に配置される。各
駆動装置１２ａ，１３ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２
４ａ，２５ａ，２６ａ，２８ａが配置される方向は、通
板ラインに対して便宜上ドライブサイド（ＤＳ）と呼ば
れる。通板ラインに対して、ドライブサイドの反対側に
は、圧延機２１，２２，２３，２４，２５，２６の圧延
ロールなどを引出して作業を行うためのワークエリアが
設けられ、ワークサイド（ＷＳ）と呼ばれる。

【００２０】図３は、図１のＣＰＣ装置１９の概略的な
構成を示す。ＣＰＣロール３０は、円筒状であり、その
外周面の一部、たとえば１／３の範囲にわたって、スト
リップ１１が巻付けられる。すなわち、ストリップ１１
が、ＣＰＣロール３０の入側と出側との間で成す角度θ
は、約１２０度である。

【００２１】ＣＰＣロール３０のロール軸３１は、スト
リップ１１の表面に対して大略的に平行である。ロール
軸３１の一端側にはピボット３２が設けられ、ピボット
３２を支点として、ロール軸３１を油圧駆動のＣＰＣシ
リンダ３３によって揺動変位させることができる。ＣＰ
Ｃシリンダ３３の基端は、装置のフレームに固定され、
先端がロール軸３１の他端に接続される。ＣＰＣシリン
ダ３３によってＣＰＣロール３０のロール軸３１が揺動
変位すると、ロール軸３１はストリップ１１の表面に対
して傾斜し、ストリップ１１の通板位置をずらすことが
できる。すなわちＣＰＣ装置１９では、ＣＰＣロール３
０によるステアリングロール方式の通板位置制御が行わ
れる。なお、揺動変位のための支点を、ロール軸３１の
端部に設けるエンドピボット方式ではなく、中央に設け
るセンタピボット方式も知られている。

【００２２】ＣＰＣロール３０に通板されるストリップ
１１のセンタリング状態は、検出器３４，３５によって
検出される。検出器３４，３５は、ストリップ１１の幅
方向の上端にそれぞれ配置され、光学的に両端のエッジ
の位置を検出する。両側で検出器３４，３５によって検
出されるストリップ１１のエッジ位置の中央が、センタ
位置として検出される。

【００２３】図４は、ＣＰＣ装置１９でストリップ１１
の通板時にセンタリングを行うための制御に関連する電
気的構成を示す。各検出器３４，３５からの検出出力
は、制御装置４０に入力される。制御装置４０には、さ
らに連続圧延設備１０でのストリップ１１の通板速度を
検出する通板速度検出器３７からの検出出力も入力され
る。制御装置４０は、検出器３４，３５の検出出力に基
づいて、ストリップ１１の中心線のずれを算出し、ＣＰ
Ｃシリンダ３３を制御する油圧装置４３にずれが解消す
るような動作指令値を与える。本実施形態のＣＰＣ装置
１９では、検出されるずれが大きいときには、動作指令
値を一定の周期で間欠的に与えるステップ制御を行う。

【００２４】制御装置４０は、通信回線４１を介して生
産計画などを行う上位の生産管理装置４２に接続され
る。生産管理装置４２からは、連続圧延設備１０で通板
されるストリップ１１についての仕様などを示すデータ
が与えられる。生産管理装置４２は、生産計画などに従
って、コイル１４，１５の仕様を示すデータを取得し、
圧延装置２０の各圧延機２１〜２６などの動作条件の設
定などを行う。コイル１４，１５間でストリップ１１の
板幅が大きく異なるようなときには、制御装置４０は、
溶接部がＣＰＣ装置１９が通過する際にずれが検出され
ると、ステップ制御によってセンタリングを行うように
制御する。また、ストリップ１１の材質が、たとえば中
間焼鈍の場合に、材質が柔らかいので、ＣＰＣシリンダ
３３のストロークを規制して、ストリップ１１に変形が
生じないようにする制御も行う。

【００２５】図５は、図４の制御装置４０が行う制御の
概略的な手順を示す。ステップｓ１でＣＰＣ装置１９の
制御が開始されると、ステップｓ２では、検出器３４，
３５の検出値に基づいて算出され、センタリングの位置
ずれを示すストリップ偏差信号が入力される。ステップ
ｓ３では、予め設定される一定の時間間隔、たとえば１
秒間隔で、ストリップ偏差が表す偏差信号値をサンプリ
ングする。ステップｓ４では、ステップｓ３でサンプリ
ングしたストリップの偏差の１秒間隔での差ΔＬの絶対
値が予め設定されるずれ基準値Ｌｓより大きいか否かを
判断する。ずれ基準値Ｌｓは図９（ｂ）に示すようなエ
ッジカット部４の幅が約３０ｍｍであることを考慮し
て、たとえば２０ｍｍに設定する。

【００２６】ステップｓ４で、ストリップ偏差ΔＬの絶
対値がずれ基準値Ｌｓよりも大きいと判断されるときに
は、ステップｓ５でＣＰＣロール３０のロール軸３１を
揺動変位させるＣＰＣシリンダ３３に与える動作指令値
を間欠的に与えるステップ制御を行う。ステップｓ４で
ストリップ偏差ΔＬの絶対値が基準値Ｌｓよりも大きく
ないと判断されるときには、ステップｓ６でストリップ
偏差ΔＬに対応して算出される動作指令値をＣＰＣシリ
ンダ３３に与える制御を行う。ステップｓ５またはステ
ップｓ６の処理が終了すると、ステップｓ７では、通板
されるストリップ１１の材質が中間焼鈍材と判断される
ときには、ステップｓ８で、ＣＰＣシリンダ３３のスト
ローク規制を行う。ステップｓ８が終了したとき、また
はステップｓ７で中間焼鈍材でないと判定されるときに
は、ステップｓ９で溶接部がＣＰＣ装置１９を通過する
か否かを判断する。溶接部通過と判断されるときは、ス
テップｓ１０で、前後のストリップ間での板幅の変化Δ
Ｗが予め設定される幅基準値Ｌｗより大きいか否かを判
断する。板幅の変化ΔＷが幅基準値ＬＷより大きいと判
断されるときは、ステップｓ１１でステップｓ５と同様
なステップ制御を、所定時間、たとえば１０秒間行う。
ステップｓ１１が終了したとき、またはステップｓ９や
ステップｓ１０で条件が成立しないときには、ステップ
ｓ２に戻り、ＣＰＣ制御を繰返す。

【００２７】図６は、図４の制御装置４０によって行わ
れる制御シーケンスを示す。ステップ制御では、図６
（ａ）に示すように、１秒間隔でサンプリングを行う。
ストリップ偏差ΔＬ＞Ｌｓのときは、図６（ｂ）に示す
ように、ＣＰＣシリンダ３３への動作指令値を間欠的に
与えて、階段状の位置変化でストリップ１１がセンタリ
ング位置に近付くような制御を行う。図５のステップｓ
６に示すような通常の制御状態では、図６（ｃ）に示す
ように、動作指令値を１回で与えるので、ずれが大きい
ときには大きな移動を１回で行う必要がある。実際の制
御では、大きな位置変化を伴う移動を行うと、逆方向へ
のずれが大きくなり、ずれが符号を変えながら変動し
て、安定するまでに時間がかかる。また、大きな変化が
生じるので、ストリップ１１に無理な力がかかり、変形
などを生じたり、あるいは通板経路の側方に設けられる
ガイドなどの位置規制のための部材に当接して、曲がり
などの変形が生じるおそれもある。階段状にステップ制
御を行えば、徐々に基準値に近付き、安定な制御を行う
ことができる。

【００２８】図７は、本実施形態のストリップ偏差の検
出量とＣＰＣシリンダ３３への制御量との関係を示す。
時刻ｔ０で、先行ストリップ１１の尾端と後続のストリ
ップ１１の先端との溶接部が通過し、溶接部通過後にス
トリップ偏差が、図７（ａ）に示すように、たとえばワ
ークサイド（ＷＳ）側に３６ｍｍ程度と大きくなる。こ
のずれは、前述のずれ基準値Ｌｓである２０ｍｍより大
きいので、図７（ｂ）に示すように、ステップ制御でＣ
ＰＣシリンダ３３への動作指令値が与えられる。ステッ
プ制御の結果、ストリップ偏差は徐々に小さくなってい
く。なお、ストリップ１１が先行するコイルからのもの
と後続のコイルからのものとの溶接部で切換わった後
で、ずれが大きくなっているけれども、その後はステッ
プ制御を必要とするような大きなずれは生じていない。

【００２９】図８は、図７と比較のために、ＣＰＣ装置
１９での制御を行わない状態を示す。先行するストリッ
プ１１の尾端が近付くと、ストリップ偏差が大きくな
り、図８（ａ）に示すように、たとえばワークサイド
（ＷＳ）側に５２〜６８ｍｍ程度に達する。図８（ｂ）
に示すように、ＣＰＣ制御を行わないと、このようにス
トリップ偏差は大きくなり、不安定になる。本実施形態
では、ＣＰＣ制御をステップ制御で行うので、ストリッ
プ偏差を抑え、安定な通板位置に制御することができ
る。なお、ＥＰＣ制御を行う場合に本発明を適用して
も、同様の効果を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属帯の
ずれが大きいときにはステップ制御でずれを減少させる
ので、金属帯のずれは徐々に解消される。急激な変化に
よる不安定な状態とはならないので、安定した金属帯の
通板が可能になる。また、金属帯の幅方向の移動が行わ
れないので、通板中の金属帯には変形が生じにくくなる
ようにすることができる。

【００３１】また本発明によれば、異なる板幅の金属帯
を溶接して連続的に処理する際に、溶接部での制御の不
安定さを防ぎ、金属帯の変形を防止することができる。

【００３２】また本発明によれば、軟質の金属帯に対す
る急激な位置修正による変形を、位置移動装置の移動範
囲を制限することによって防ぐことができる。

【００３３】また本発明によれば、金属帯の幅方向の中
心線の通板経路の中心線からのずれをステップ制御によ
って安定して解消し、金属帯の受ける変形の防止も図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態としての通板位置制御を
行う対象となる連続圧延設備１０の概略的な構成を示す
簡略化した側面図である。

【図２】図１に示す連続圧延設備１０の概略的な平面配
置を示す簡略化した平面図である。

【図３】図１および図２に設けられるＣＰＣ装置１９の
概略的な構成を示す簡略化した斜視図である。

【図４】図３のＣＰＣ装置１９の制御のための概略的な
電気的構成を示すブロック図である。

【図５】図４の制御装置４０が行う制御手順を示すフロ
ーチャートである。

【図６】図４の制御装置４０によって行われるシーケン
ス動作を示すタイムチャートである。

【図７】図４の制御装置４０によって行われる制御状態
を示すタイムチャートである。

【図８】本実施形態のステップ制御を行わないときのス
トリップ１１のずれを示すタイムチャートである。

【図９】従来からのストリップの位置制御の対象と、溶
接部の形状とを示す図である。

【符号の説明】

１０ 連続圧延設備 １１ ストリップ １２，１３ ペイオフリール １４，１５ コイル １６ フラッシュバット溶接機 １７ 横ルーパ装置 １８ 縦ルーパ装置 １９ ＣＰＣ装置 ２０ 圧延装置 ２８ テンションリール ３０ ＣＰＣロール ３１ ロール軸 ３２ ピボット ３３ ＣＰＣシリンダ ３４，３５ 検出器 ４０ 制御装置 ４２ 生産管理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２１Ｃ 47/34 Ｂ２１Ｃ 47/34 Ｄ Ｂ２３Ｋ 11/04 １０２ Ｂ２３Ｋ 11/04 １０２ Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０１ Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０１Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属帯を連続的に通板する経路に、金属
   帯の位置を幅方向に移動可能な位置移動装置を設置して
   おき、金属帯の通板位置の幅方向のずれを検出して、位
   置移動装置に動作指令値を与えてずれが小さくなるよう
   に制御する金属帯の通板位置制御方法において、 検出されるずれが予め定めるずれ基準値よりも大きいと
   きに、位置移動装置への動作指令値を分割して、予め設
   定される時間間隔で間欠的に与えるステップ制御を行う
   ことを特徴とする金属帯の通板位置制御方法。
2. 【請求項２】 前記金属帯は、複数のコイルから順次的
   に繰出されて、先行のコイルから繰出される金属帯の尾
   端と後続のコイルから繰出される金属帯の先端とを溶接
   で接合しながら、連続的に通板され、 溶接部分での板幅の変化が予め定める幅基準値より大き
   いとき、前記ステップ制御を行うことを特徴とする請求
   項１記載の金属帯の通板位置制御方法。
3. 【請求項３】 前記金属帯の材質が予め定める軟質材で
   あるとき、前記位置移動装置の移動範囲を制限すること
   を特徴とする請求項１または２記載の金属帯の通板位置
   制御方法。
4. 【請求項４】 前記金属帯の通板位置の幅方向のずれ
   は、金属帯の幅方向の中心線と、通板経路の中心線との
   ずれであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
   記載の金属帯の通板位置制御方法。