(57)【要約】【課題】ピンチロールを用いた板材の搬送において、板材の板幅中心位置を板幅中心目標位置に良好に制御するのに有効な搬送装置を提供する。【解決手段】搬送装置１００は、板材２を挟む上下一対のピンチロール１ａ，１ｂと、ピンチロール１ａ，１ｂを保持するピンチロールハウジング１６と、板材２の搬送方向および搬送方向の逆方向にピンチロールハウジング１６を可動にする可動機構３３と、搬送方向および搬送方向の逆方向へのピンチロールハウジング１６の移動を規制する規制部３７と、ピンチロールハウジング１６と規制部３７との間に作用する力を検出する力測定装置１７と、を備える。【選択図】図２
2020019634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送対象の板材を挟む上下一対のピンチロールと、
前記ピンチロールを保持するハウジングと、
前記板材の搬送方向および前記搬送方向の逆方向に前記ハウジングを可動にする可動機構と、
前記搬送方向および前記搬送方向の逆方向への前記ハウジングの移動を規制する規制部と、
前記ハウジングと前記規制部との間に作用する力を検出する力測定装置と、を備える板材の搬送装置。
【請求項２】
前記可動機構は、前記板材から離れた回転軸線まわりに回転可能にするよう前記ハウジングを保持する、請求項１記載の板材の搬送装置。
【請求項３】
前記回転軸線は、前記ピンチロールに平行であり、前記板材との間にいずれか一方の前記ピンチロールを挟むように位置している、請求項２記載の板材の搬送装置。
【請求項４】
前記規制部は、前記ピンチロールの入側から前記ハウジングに対向する入側対向部と、前記ピンチロールの出側から前記ハウジングに対向する出側対向部とを有し、
前記力測定装置は、前記入側対向部と前記ハウジングとの間に作用する力を検出する入側センサと、前記出側対向部と前記ハウジングとの間に作用する力を検出する出側センサとを有する、請求項１〜３のいずれか一項記載の板材の搬送装置。
【請求項５】
前記ピンチロールを駆動する駆動装置と、
少なくとも上下どちらか一方のピンチロールの軸方向両端部それぞれに圧下装置と、
少なくとも上下どちらか一方のピンチロールの軸方向両端部それぞれに荷重測定装置と、
前記ピンチロールにおいて挟圧されている板材の板幅中心位置現在値を検出し、該板幅中心位置現在値を板幅中心位置目標値に近づけることを目標とし、前記ピンチロールが該板材に搬送方向に向かう駆動力を与えている場合は、該板材と前記ピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、該板幅中心位置現在値を基準として該板幅中心位置目標値側の荷重を他方に比べて相対的に大きくする方向に前記ピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を制御、逆に、前記ピンチロールが該板材に搬送方向に向かう駆動力を与えていない場合は、該板材と前記ピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、該板幅中心位置現在値を基準として該板幅中心位置目標値側の荷重を他方に比べて相対的に小さくする方向に前記ピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を制御、する制御装置と、を更に備える請求項１〜４のいずれか一項記載の板材の搬送装置。
【請求項６】
前記ピンチロールを駆動する駆動装置と、
少なくとも上下どちらか一方のピンチロールの軸方向両端部それぞれに圧下装置と、
少なくとも上下どちらか一方のピンチロールの軸方向両端部それぞれに荷重測定装置と、
前記ピンチロールにおいて挟圧されている板材の板幅中心位置現在値を検出し、該板幅中心位置現在値を板幅中心位置目標値に近づけることを目標とし、該板幅中心位置現在値と該板幅中心位置目標値との差を板位置誤差として演算し、現在時刻の該板位置誤差に加えて、現在時刻以前の該板位置誤差の履歴を考慮して板位置誤差制御量を演算し、該板位置誤差制御量に比例する値として荷重作用点位置オフセット量を演算し、前記ピンチロールが該板材に搬送方向に向かう駆動力を与えている場合は、該板幅中心位置現在値から該荷重作用点位置オフセット量を減算して、板材とピンチロール間に作用する荷重分布の荷重作用点位置の目標値を演算し、該荷重作用点位置目標値に基づき、ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を演算し、前記ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を実現するように前記ピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を制御、逆に、前記ピンチロールが該板材に搬送方向に向かう駆動力を与えていない場合は、該板幅中心位置現在値に該荷重作用点位置オフセット量を加算して、板材とピンチロール間に作用する荷重分布の荷重作用点位置の目標値を演算し、該荷重作用点位置目標値に基づき、ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を演算し、前記ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を実現するように前記ピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を制御、する制御装置と、を更に備える請求項１〜４のいずれか一項記載の板材の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、板材の搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
板材の製造ラインにおいては、板材の面外変形を防止しながら板材を円滑に搬送すべく、上下一対のピンチロールで板材を挟圧し、板材に張力を付与しつつ搬送する装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１０８２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような板材を搬送する装置においては、板材の搬送時において、板材の板幅中心位置が搬送ラインの中心からずれる（蛇行する）場合がある。最悪の場合、板材の一部が該ピンチロール胴部から咬み出し板材が損傷する事象が発生し得る。
【０００５】
本開示は上記実情に鑑みてなされたものであり、ピンチロールを用いた板材の搬送において、板材の板幅中心位置を板幅中心目標位置に良好に制御するのに有効な搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る板材の搬送装置は、搬送対象の板材を挟む上下一対のピンチロールと、ピンチロールを保持するハウジングと、板材の搬送方向および搬送方向の逆方向にハウジングを可動にする可動機構と、搬送方向および搬送方向の逆方向へのハウジングの移動を規制する規制部と、ハウジングと規制部との間に作用する力を検出する力測定装置と、を備える。
【０００７】
可動機構は、板材から離れた回転軸線まわりに回転可能にするようハウジングを保持してもよい。回転軸線は、ピンチロールに平行であり、板材との間にいずれか一方のピンチロールを挟むように位置していてもよい。規制部は、ピンチロールの入側からハウジングに対向する入側対向部と、ピンチロールの出側からハウジングに対向する出側対向部とを有し、力測定装置は、入側対向部とハウジングとの間に作用する力を検出する入側センサと、出側対向部とハウジングとの間に作用する力を検出する出側センサとを有してもよい。
【０００８】
ピンチロールを駆動する駆動装置と、少なくとも上下どちらか一方のピンチロールの軸方向両端部それぞれに圧下装置と、少なくとも上下どちらか一方のピンチロールの軸方向両端部それぞれに荷重測定装置と、ピンチロールにおいて挟圧されている板材の板幅中心位置現在値を検出し、該板幅中心位置現在値を板幅中心位置目標値に近づけることを目標とし、ピンチロールが該板材に搬送方向に向かう駆動力を与えている場合は、該板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、該板幅中心位置現在値を基準として該板幅中心位置目標値側の荷重を他方に比べて相対的に大きくする方向にピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を制御、逆に、ピンチロールが該板材に搬送方向に向かう駆動力を与えていない場合は、該板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、該板幅中心位置現在値を基準として該板幅中心位置目標値側の荷重を他方に比べて相対的に小さくする方向にピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を制御、する制御装置と、を更に備えていてもよい。
【０００９】
ピンチロールを駆動する駆動装置と、少なくとも上下どちらか一方のピンチロールの軸方向両端部それぞれに圧下装置と、少なくとも上下どちらか一方のピンチロールの軸方向両端部それぞれに荷重測定装置と、ピンチロールにおいて挟圧されている板材の板幅中心位置現在値を検出し、該板幅中心位置現在値を板幅中心位置目標値に近づけることを目標とし、該板幅中心位置現在値と該板幅中心位置目標値との差を板位置誤差として演算し、現在時刻の該板位置誤差に加えて、現在時刻以前の該板位置誤差の履歴を考慮して板位置誤差制御量を演算し、該板位置誤差制御量に比例する値として荷重作用点位置オフセット量を演算し、ピンチロールが該板材に搬送方向に向かう駆動力を与えている場合は、該板幅中心位置現在値から該荷重作用点位置オフセット量を減算して、板材とピンチロール間に作用する荷重分布の荷重作用点位置の目標値を演算し、該荷重作用点位置目標値に基づき、ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を演算し、ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を実現するようにピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を制御、逆に、ピンチロールが該板材に搬送方向に向かう駆動力を与えていない場合は、該板幅中心位置現在値に該荷重作用点位置オフセット量を加算して、板材とピンチロール間に作用する荷重分布の荷重作用点位置の目標値を演算し、該荷重作用点位置目標値に基づき、ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を演算し、ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を実現するようにピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を制御、する制御装置と、を更に備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、ピンチロールを用いた板材の搬送において、板材の板幅中心位置を目標値に良好に制御するのに有効な搬送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示に係る板材搬送装置の概略構成を示す図である。
【図２】ピンチロールハウジングの側面図である。
【図３】本開示に係る板材搬送装置の制御方法の概略を示すフローチャートである。
【図４】ピンチロールと板材の位置関係を示す図。
【図５】ピンチロールが板材に搬送方向に向かう駆動力を与えている条件下で、板材が作業側に寄っている場合の板材〜ピンチロール間荷重分布と荷重作用点位置の目標値を示す図である。
【図６】ピンチロールが板材に搬送方向に向かう駆動力を与えている条件下で、板材が駆動側に寄っている場合の板材〜ピンチロール間荷重分布と荷重作用点位置の目標値を示す図である。
【図７】ピンチロールが板材に搬送方向に向かう駆動力を与えていない条件下で、板材が作業側に寄っている場合の板材〜ピンチロール間荷重分布と荷重作用点位置の目標値を示す図である。
【図８】ピンチロールが板材に搬送方向に向かう駆動力を与えていない条件下で、板材が駆動側に寄っている場合の板材〜ピンチロール間荷重分布と荷重作用点位置の目標値を示す図である。
【図９】作業側および駆動側荷重測定値とピンチロール位置との関係を示す図である。
【図１０】制御装置のハードウェア構成を例示する図である。
【図１１】制御装置による制御手順を例示するフローチャートである。
【図１２】入側張力が出側張力より大きい場合のピンチロール近傍において板材に負荷される搬送方向の力を模式的に示す図である。
【図１３】入側張力が出側張力より大きくピンチロールが板材の作業側を駆動側より強く挟圧している場合の板材に負荷される搬送方向力の左右差とモーメントを示す図である。
【図１４】入側張力が出側張力より小さい場合のピンチロール近傍において板材に負荷される搬送方向の力を模式的に示す図である。
【図１５】入側張力が出側張力より小さくピンチロールが板材の作業側を駆動側より強く挟圧している場合の板材に負荷される搬送方向力の左右差とモーメントを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施態様について図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素または同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
最初に、図１を参照して、本開示に係る板材の搬送装置１００の概要を説明する。搬送装置１００は、板材２の製造・処理ラインにおいて、上下一対のピンチロール１ａ、１ｂで板材２を挟持しながら所定の搬送方向に板材２を搬送する装置である。板材の搬送装置１００は、ピンチロール１ａ、１ｂと、圧下装置３ａ、３ｂと、荷重測定装置４ａ、４ｂを、備えている。またピンチロール１ａ、１ｂはスピンドル７ａ、７ｂ、ピニオンスタンド８を介して電動機６によって駆動される構成となっている。さらに図１の搬送装置１００では、本開示の実施態様の一例として板材の作業側の板端位置を測定する板端位置測定装置５を備えている。
【００１４】
ピンチロール１ａ、１ｂは、板材２を上下から所定の圧力で挟持し、所定の搬送方向に板材２を搬送する回転体である。上側のピンチロール１ａにおける軸方向の一端側（作業側）はチョックを介して圧下装置３ａに接続されており、軸方向の他端側（駆動側）はチョックを介して圧下装置３ｂに接続されている。下側のピンチロール１ｂにおける作業側はチョックを介して荷重測定装置４ａに接続されており、駆動側はチョックを介して荷重測定装置４ｂに接続されている。
【００１５】
圧下装置３ａ、３ｂは、ピンチロール１ａの作業側および駆動側（軸方向両端部）それぞれにおいてピンチロール１ａを圧下する。圧下装置３ａは、ピンチロール１ａの作業側を、設定されたピンチロール圧下位置で圧下する。圧下装置３ｂは、ピンチロール１ａの駆動側を、設定されたピンチロール圧下位置で圧下する。
【００１６】
荷重測定装置４ａ、４ｂは、ピンチロール１ｂの作業側および駆動側それぞれにおける荷重を測定する。荷重測定装置４ａは、ピンチロール１ｂの作業側における荷重を測定する。荷重測定装置４ｂは、ピンチロール１ｂの駆動側における荷重を測定する。
【００１７】
板材の板端位置測定装置５は、ピンチロール１ａ、１ｂによって搬送されている板材２の、板端位置を連続的に（常時）測定する。板端位置測定装置５は、例えば搬送装置１００近傍の所定の位置に固定して配置されており、検出した板端位置と既知である板材２の板幅とから、搬送されている板材２の板幅中心位置を導出する。あるいは、板端位置測定装置５は、板材２の板幅が既知でない場合には、板材２の板材幅方向における両端位置を測定することにより板材２の板幅中心位置を導出してもよい。なお、板端位置測定装置５による位置測定方法は限定されるものではなく、例えば、フォトマイクロセンサ、エリアセンサ、光電センサ、近接センサ、ファイバセンサ、またはレーザセンサ等の既知のセンサを用いることができる。
【００１８】
搬送装置１００は、ピンチロール１ａ、１ｂを保持するための構成として、二つのピンチロールハウジング１６，１６と、二つのフレーム１８，１８とを更に備えている。図２に示すように、二つのピンチロールハウジング１６は、ピンチロール１ａ，１ｂの両端部をそれぞれ包囲する。ピンチロール１ａ，１ｂの一端側（以下、「作業側」という。）において、ピンチロールハウジング１６の上部には圧下装置３ａが設けられ、ピンチロールハウジング１６の下部には荷重測定装置４ａが設けられている。ピンチロール１ａ，１ｂの他端側（以下、「駆動側」という。）において、ピンチロールハウジング１６の上部には圧下装置３ｂが設けられ、ピンチロールハウジング１６の下部には荷重測定装置４ｂが設けられている。上側のピンチロール１ａの作業側端部はピンチロールチョック１５ａを介して圧下装置３ａに接続されており、駆動側端部はピンチロールチョック１５ａを介して圧下装置３ｂに接続されている。下側のピンチロール１ｂにおける作業側はピンチロールチョック１５ｂを介して荷重測定装置４ａに接続されており、駆動側はピンチロールチョック１５ｂを介して荷重測定装置４ｂに接続されている。
【００１９】
二つのフレーム１８，１８は、二つのピンチロールハウジング１６，１６をそれぞれ保持する。フレーム１８は、板材２の搬送方向１１および搬送方向１１の逆方向にピンチロールハウジング１６を可動にする可動機構３３と、搬送方向１１および搬送方向１１の逆方向へのピンチロールハウジング１６の移動を規制する規制部３７と、ピンチロールハウジング１６と規制部３７との間に作用する力を検出する力測定装置１７と、を備える。可動機構３３は、ベース３４とピボット１９とを有する。ベース３４は、ピンチロールハウジング１６を支持する。ピボット１９は、板材２から離れた回転軸線３８まわりに回転可能となるようにピンチロールハウジング１６をベース３４に接続する。回転軸線３８は、ピンチロール１ａ，１ｂに平行であり、ピンチロール１ｂよりも下方に位置している。すなわち回転軸線３８は、板材２との間にピンチロール１ｂを挟むように位置している。ピンチロールハウジング１６が回転軸線３８まわりに回転可能であることにより、ピンチロールハウジング１６のうち少なくともピンチロール１ａ，１ｂが配置される部分は、板材２の搬送方向１１および搬送方向１１の逆方向に可動となる。なお、可動機構３３の構成は、板材２の搬送方向１１および搬送方向１１の逆方向にピンチロールハウジング１６を可動にする限り適宜変更可能である。例えば可動機構３３は、ピボット１９に代えて、搬送方向１１および搬送方向１１の逆方向にピンチロールハウジング１６全体を並進可能にする台車を有していてもよい。
【００２０】
規制部３７は、入側対向部３５および出側対向部３６を有する。入側対向部３５は、ベース３４上に設けられ、入側からピンチロールハウジング１６に対向する。出側対向部３６は、ベース３４上に設けられ、出側からピンチロールハウジング１６に対向する。なお、規制部３７の構成は、搬送方向１１および搬送方向１１の逆方向へのピンチロールハウジング１６の移動を規制する限り適宜変更可能である。例えば規制部３７は、作業側または駆動側からピンチロールハウジング１６を保持するように構成されていてもよい。
【００２１】
力測定装置１７は、入側対向部３５とピンチロールハウジング１６との間に作用する力を検出する入側センサ１７ａと、出側対向部３６とピンチロールハウジング１６との間に作用する力を検出する出側センサ１７ｂとを有する。入側センサ１７ａおよび出側センサ１７ｂは、板材２のパスライン近傍に配置されている。このような構成とすることにより、板材２からピンチロール１ａ，１ｂに作用する搬送方向の力を力測定装置１７によって測定し、作業側の入側センサ１７ａおよび出側センサ１７ｂにより測定された力と、駆動側の入側センサ１７ａおよび出側センサ１７ｂにより測定された力とを合計することで板材２からピンチロール１ａ，１ｂに作用する搬送方向の力を検出できる。なお、力測定装置１７６の構成は、ピンチロールハウジング１６と規制部３７との間に作用する力を検出できる限り適宜変更可能である。例えば、規制部３７が作業側または駆動側からピンチロールハウジング１６を保持するように構成される場合に、力測定装置１７は、ピンチロールハウジング１６と規制部３７との間に作用するせん断力または曲げモーメントを測定するように構成されていてもよい。
【００２２】
次に、図３を参照して、本開示の搬送装置の制御方法の実施態様について詳細に説明する。まず板幅中心位置現在値を検出する。図１のように板端位置を連続的に測定できる装置５が搬送装置近傍に配備されている場合、この測定値と既知の板幅から板幅中心位置現在値を算出する。例えば、図１に示すようにラインセンターを原点としピンチロール軸に沿って作業側を正とする座標ｚを定義して位置を示すものとし、作業側に配備された板端位置測定装置５で測定された作業側板端位置をｚＷとし、既知の板幅をｂとするとき、駆動側の板端位置はｚＷ−ｂで推定されるから板幅中心位置現在値ｚＣはこれらの平均値として次式で計算される。
【数１】
2020019634.tif 000003
なお板幅の値が不確定な場合は駆動側にも板端位置測定装置を配し、駆動側板端位置ｚＤを実測して、作業側板端位置ｚＷと駆動側板端位置ｚＤの平均値として板幅中心位置現在値ｚＣを算出する。板幅中心位置現在値は厳密にはピンチロール直下の板幅中心位置であることが好ましいが、板端位置測定装置５が搬送装置に十分近ければ上記計算値ｚＣを板幅中心位置現在値とみなしてよい。さらに正確さを期する場合、搬送装置の入側と出側双方に板端位置測定装置を配備し、それぞれの実測値から計算される板幅中心位置ｚＣの平均をとって板幅中心位置現在値とすることが好ましい。本開示では以上のように実測値から演算によって板幅中心位置現在値を得ることを“板幅中心位置現在値を検出”と表現している。
【００２３】
図３のフローチャートに戻り本開示に係る搬送装置の制御方法の説明を続ける。板材２の板幅中心位置現在値を検出した後、板材からピンチロールに作用する搬送方向の力を搬送装置内において測定し、この搬送方向力測定値に基づき、ピンチロールが板材に駆動力を与えているか、あるいは与えていないか、を判定し、その判定結果に基づき圧下レベリング操作を実施する。具体的には、上述した力測定装置１７の検出結果に基づいて、ピンチロール１ａ、１ｂが板材２に搬送方向に向かう駆動力を与えているかどうかを判定する。
【００２４】
さらに図３のフローチャートにおいて、ピンチロール１ａ、１ｂが板材２に搬送方向に向かう駆動力を与えていると判定された場合、板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、板幅中心位置現在値を基準として、ピンチロールの作業側と駆動側のうち、板幅中心位置目標値側の荷重が相対的に大きくなる方向にピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を操作する。この圧下位置操作について図４を用いて説明する。図４ではピンチロールの胴長中心となるラインセンター９に対して板幅中心位置現在値１０は作業側に寄っている。ここでは説明を簡単にするため、このときの板幅中心位置目標値はラインセンター９に一致しているものとするが、目標値はその他の位置であっても差支えない。この場合、板材２を駆動側に戻すことが制御目標となるが、その時、板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、板幅中心位置現在値１０を基準として板幅中心位置目標値（ラインセンター９）側、すなわち駆動側の荷重が、作業側の荷重に比べて、相対的に大きくなる方向に圧下装置を操作する。具体的には作業側の圧下位置をロールギャップ開の方向、駆動側の圧下位置をロールギャップ閉の方向に操作する。このように作業側と駆動側で逆方向に同じ大きさだけ圧下位置操作を実施することを本開示では圧下レベリング操作と称するが、上記の圧下レベリング操作により、ピンチロール〜板材間の荷重合計は変化することなく荷重分布が変化し、図４における板材２はピンチロール回転に伴い駆動側に戻る。
【００２５】
一方、ピンチロール１ａ、１ｂが板材２に搬送方向に向かう駆動力を与えていないと判定された場合、板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、板幅中心位置現在値を基準として、ピンチロールの作業側と駆動側のうち、板幅中心位置目標値側の荷重が相対的に小さくなる方向にピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を操作する。図４の例では、板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、板幅中心位置現在値１０を基準として板幅中心位置目標値（ラインセンター９）側すなわち駆動側の荷重が、作業側の荷重に比べて、相対的に小さくなる方向に圧下装置を操作する。すなわち作業側ロールギャップ閉、駆動側ロールギャップ開の方向に圧下レベリング操作をすることで図４における板材２はピンチロール回転に伴い駆動側に戻る。なお、ピンチロールが板材に駆動力を与えていない場合とは、ピンチロールが板材に搬送方向の制動力を与えている場合と、無負荷状態すなわちアイドル状態でピンチロールが回転している場合の双方の場合を指している。
【００２６】
次に図３のフローチャートにおいてＳ１、Ｓ２で示されている圧下レベリング操作の詳細について、さらに具体的な実施態様を示して説明する。
【００２７】
板材２の板幅をｂ、図５に示すようにラインセンター９を原点としピンチロール軸に沿って作業側を正とする座標ｚを定義して、板幅中心位置現在値１０の座標をｚＣ、板幅中心位置目標値の座標をｚＴとする。図５の例では説明を簡単にするためｚＴ＝０、すなわち板幅中心位置目標値はラインセンター９に一致しているものとする。このとき荷重作用点位置目標値ｚｐ＿ｒｅｆを、例えば以下の式（２）により導出する。
【数２】
2020019634.tif 000004
ここで、δは制御パラメータである。式（２）は板幅中心位置現在値ｚＣと板幅中心位置目標値ｚＴとの差で板位置誤差を算出し、これに制御パラメータδを掛けたものを板幅中心位置現在値ｚＣに加算して荷重作用点位置ｚｐ＿ｒｅｆを演算している。なお荷重作用点位置とは作業側荷重測定装置による荷重測定値ＰＷと駆動側荷重測定装置による荷重測定値ＰＤの二つの力を、荷重およびモーメントバランスのとれる一つの集中荷重Ｐに置き換えた場合の荷重作用点の位置を示すものである。そして荷重ＰＷ，ＰＤは板材からピンチロールに作用する荷重の反力であるから、当該荷重作用点位置は、板材とピンチロール間に作用する荷重分布を、荷重およびモーメントバランスの観点から集中荷重に置き換えた場合の荷重作用点位置とも一致する。
【００２８】
まずピンチロールが板材に搬送方向に向かう駆動力を与えている場合、すなわち図３のＳ１の圧下レベリング操作の具体例について詳細に説明する。この場合、式（２）の制御パラメータδを負の値に設定する。例えば、δ＝−０．５とすると、ｚＴ＝０を考慮して、式（２）よりｚｐ＿ｒｅｆ＝０．５ｚＣが得られる。このようにすると、図５のようにｚＣ＞０すなわち板幅中心位置現在値１０がラインセンター９より作業側にある場合は、荷重作用点位置目標値は板幅中心位置現在値１０よりも駆動側に位置することになり、このことによって板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布２０は、図５に示したように、板幅中心位置現在値を基準として板幅中心位置目標値側の荷重、すなわち駆動側の荷重が、作業側に比べて相対的に大きくなる。
【００２９】
上記した荷重作用点位置と板材〜ピンチロール間の荷重分布の関係を定量的に示しておく。板材〜ピンチロール間の荷重分布を直線分布で近似し、任意の位置の単位幅あたりの荷重ｐを次式で表現する。なお以後、単位幅あたりの荷重を線荷重と呼称する。
【数３】
2020019634.tif 000005
ここで、ζは板幅中心を原点とし作業側を正とする板幅方向座標、ｐＣは板幅中心位置の線荷重、ｐｄｆは作業側板端の線荷重と駆動側板端の線荷重の差異である。式（３）の荷重分布による板幅中心まわりのモーメントＭを計算すると次のようになる。
【数４】
2020019634.tif 000006
したがって、板材〜ピンチロール間の荷重分布を力およびモーメントに関して等価な集中荷重で置き換えたときの力の作用点の板幅中心からの距離ζＰは次式で計算される。
【数５】
2020019634.tif 000007
式（５）より、荷重作用点位置が板幅中心より駆動側にある場合、すなわちζＰ＜０の場合、ｐｄｆ＜０となり、駆動側の板材〜ピンチロール間荷重が作業側の板材〜ピンチロール間荷重よりも大きくなることが理解できる。
【００３０】
さて以上のように荷重作用点位置目標値ｚｐ＿ｒｅｆが求められた後、圧下レベリング操作までの具体的手順の例について説明を続ける。まず、作業側および駆動側それぞれにおける荷重目標値ＰＷ＿ｒｅｆ，ＰＤ＿ｒｅｆを導出する。具体的には、式（２）で与えられた荷重作用点位置目標値ｚｐ＿ｒｅｆに基づいて、ピンチロール荷重の左右差（作業側―駆動側）、すなわち差荷重の目標値Ｐｄｆ＿ｒｅｆを、ピンチロールのモーメントバランスから導かれる次式で計算する。
【数６】
2020019634.tif 000008
ＰＷ＿ｒｅｆ，ＰＤ＿ｒｅｆは、式（６）で計算されるＰｄｆ＿ｒｅｆとトータル荷重の目標値Ｐ＿ｒｅｆ＝ＰＷ＿ｒｅｆ＋ＰＤ＿ｒｅｆとから以下の式（７）および式（８）で計算される。
【数７】
2020019634.tif 000009
【数８】
2020019634.tif 000010
【００３１】
次に、作業側および駆動側それぞれにおける荷重目標値ＰＷ＿ｒｅｆ，ＰＤ＿ｒｅｆと、荷重測定装置４ａ、４ｂにより測定される作業側および駆動側それぞれにおける荷重現在値と、に基づき、作業側および駆動側それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出する。板材２の板厚、板幅、弾性定数を考慮した搬送装置の剛性を片側分でＫ、荷重測定装置４ａ、４ｂで測定された荷重の現在値をＰＷ，ＰＤとすると、ピンチロールの圧下位置修正量の作業側目標値ΔｇＷ＿ｒｅｆおよび駆動側目標値ΔｇＤ＿ｒｅｆは以下の式（９）および式（１０）で与えられる。
【数９】
2020019634.tif 000011
【数１０】
2020019634.tif 000012
【００３２】
ここでΔｇＷ＿ｒｅｆ，ΔｇＤ＿ｒｅｆは上下ピンチロール間隙を大きくする方向を正として定義している。これらの圧下位置修正量の目標値ΔｇＷ＿ｒｅｆ，ΔｇＤ＿ｒｅｆにスケールファクターαを掛けてピンチロール圧下位置制御量ΔｇＷ，ΔｇＤを以下の式（１１）および式（１２）で演算する。
【数１１】
2020019634.tif 000013
【数１２】
2020019634.tif 000014
式（１１）に基づいて導出した作業側ピンチロール圧下位置制御量の目標値ΔｇＷに基づき作業側の圧下装置３ａを制御すると共に、式（１２）に基づいて導出した駆動側ピンチロール圧下位置制御量の目標値ΔｇＤに基づき駆動側の圧下装置３ｂを操作して、作業側および駆動側それぞれのピンチロール圧下位置を制御する。このようにして圧下位置制御を行うことにより、制御の１サイクルが完結し、以後この一連の操作を繰り返すことで圧下レベリング操作による良好な蛇行制御が実現できる。
【００３３】
なお上記の具体例では、圧下位置制御は作業側および駆動側で同じ方向の同時圧下成分が含まれることもあるが、この成分は作業側荷重と駆動側荷重の合計となるピンチロール荷重を制御することになる。一方、本開示の制御方法にとって本質的に重要なのは作業側と駆動側で逆方向となる圧下レベリング成分であり、この成分は作業側荷重と駆動側荷重の差異となる差荷重を制御する。そこで、同時圧下成分による荷重制御は他の制御機能に委ね、板の蛇行制御に関しては圧下レベリング操作に特化する方法も有効である。具体的には式（６）で計算される差荷重目標値Ｐｄｆ＿ｒｅｆと差荷重現在値Ｐｄｆとの差で差荷重制御量ΔＰｄｆを算出し、これを達成するための圧下レベリング制御量目標値Δｇｄｆ＿ｒｅｆを板材の板厚、板幅、弾性定数、そして搬送装置の変形特性を考慮して求め、これにスケールファクターを考慮して圧下レベリング制御量Δｇｄｆを求める。
【００３４】
次に図６を参照して、板幅中心位置現在値１０がラインセンター９より駆動側にある場合の図３のＳ１の手続きについて説明する。この場合も荷重作用点位置は式（２）で計算する。δ＝−０．５、ｚＴ＝０を考慮すると、荷重作用点の位置は、図５の場合と同様にｚｐ＿ｒｅｆ＝０．５ｚＣとなる。しかしながら、図６の場合、ｚＣ＜０であるから荷重作用点位置は板幅中心位置現在値１０よりも作業側に位置することになる。したがって、図６の場合、図５とは逆に、作業側の板材〜ピンチロール間荷重を駆動側の板材〜ピンチロール間荷重に比べて大きくすることになる。
【００３５】
次に、図７を参照して、図３のＳ２の圧下レベリング操作の具体例について説明する。Ｓ２の手続きはピンチロールが板材に搬送方向に向かう駆動力を与えていないと判定された場合に実行する。この場合の手続きも、１点を除いて前記したＳ１の手続きと同じである。唯一異なる点は、式（２）の制御パラメータδを正の値に設定することである。例えば、式（２）においてδ＝０．５、ｚＴ＝０とするとｚｐ＿ｒｅｆ＝１．５ｚＣが得られる。これにより、図７に示すようにｚＣ＞０すなわち板幅中心位置現在値１０がラインセンター９より作業側にある場合は、荷重作用点位置目標値は板幅中心位置現在値１０よりもさらに作業側に位置することになり、板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布２０は、図７に示したように、板幅中心位置現在値を基準として板幅中心位置目標値側の荷重、すなわち駆動側の板材〜ピンチロール間荷重が、作業側の板材〜ピンチロール間荷重に比べて相対的に小さくなる。上記のようにして荷重作用点位置目標値が得られた後の手続きはＳ１の手続きと全く同じである。
【００３６】
次に図８を参照して、板幅中心位置現在値１０がラインセンター９より駆動側にある場合の図３のＳ２の手続きについて説明する。この場合も荷重作用点位置は式（２）で計算する。図７の実施例と同様にδ＝０．５、ｚＴ＝０とするとｚｐ＿ｒｅｆ＝１．５ｚＣが得られる。しかしながら、図８の場合、ｚＣ＜０であるから荷重作用点位置は板幅中心位置現在値１０よりも駆動側に位置することになる。したがって、図８の場合、図７とは逆に、作業側の板材〜ピンチロール間荷重を駆動側の板材〜ピンチロール間荷重に比べて小さくすることになる。
【００３７】
本開示の搬送装置の制御方法の一態様では、板材とピンチロール間に作用する荷重分布の荷重作用点位置の目標値を算出する際、板幅中心位置現在値と板幅中心位置目標値との差を板位置誤差として演算し、現在時刻の板位置誤差に加えて、現在時刻以前の板位置誤差の履歴を考慮して、板位置誤差制御量を演算し、この板位置誤差制御量に基づいて荷重作用点位置の目標値を演算し、該荷重作用点位置目標値に基づき、ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を演算し、該ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を実現するようにピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を操作する。このように板位置誤差の履歴を利用するのは、制御のパフォーマンスを向上させるためであり、板位置誤差が小さくなりつつあるのか、あるいは大きくなりつつあるのか、または定常的に有意な板位置誤差を生じているか等、板位置誤差の過去の傾向を考慮して最適な制御を実施することが可能となる。この実施態様の具体例について以下に詳細に説明する。
【００３８】
板幅中心位置現在値を検出した後、板幅中心位置目標値との差をとって板位置誤差を演算し、現在時刻の板位置誤差に加えて、現在時刻以前の板位置誤差の履歴を考慮して、板位置誤差制御量を演算する。具体例をあげると、板幅中心位置が板幅中心位置目標値に近づいているか、あるいは遠ざかっているかをその速度情報とともに定量化するには、板位置誤差の履歴の時間に関する微分演算を行って考慮する。また板幅中心位置が板幅中心位置目標値に対して定常的な偏差を有しており、これを修正したい場合は板位置誤差の履歴の時間に関する積分演算を行って考慮する。この場合、板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍを次式で演算して求める。
【数１３】
2020019634.tif 000015
ここでΔｚＣは現在時刻の板位置誤差（ΔｚＣ＝ｚＣ−ｚＴ）、ΔｚＣ＿ｉｎｔ（Ｔｉｎｔ）はΔｚＣの積分値、Ｔｉｎｔは積分時間、ΔｚＣ＿ｄｉｆ（Ｔｄｉｆ）はΔｚＣの微分値、Ｔｄｉｆは微分時間、αｉｎｔは積分ゲイン、αｄｉｆは微分ゲインである。式（１３）で計算される板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍは、板位置誤差が大きくなりつつある場合、微分値が正の値となるので板位置誤差現在値に該微分値が加算され誤差を大きく評価する。また正値の定常的板位置誤差がある場合は積分値が正の値となるので板位置誤差現在値に該積分値が加算され誤差を大きく評価する。このような性質を有する板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍに基づいて荷重作用点位置を決めることで、誤差の履歴を考慮した適正な制御が可能となる。そして、ピンチロールが板材に搬送方向に向かう駆動力を与えている場合、式（２）においてδ＜０としたのと同様の考え方に基づき、例えば、板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍに正値の制御パラメータを掛けて板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍに比例する荷重作用点位置オフセット量を演算し、これを板幅中心位置現在値から減算して荷重作用点位置目標値を求める。逆に、ピンチロールが板材に搬送方向に向かう駆動力を与えていない場合は、式（２）においてδ＞０としたのと同様の考え方に基づき、板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍに正値の制御パラメータを掛けて板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍに比例する荷重作用点位置オフセット量を演算して、これを板幅中心位置現在値に加算して荷重作用点位置目標値を演算する。荷重作用点位置目標値が求められた後は、これまでの実施態様と同様に、荷重作用点位置目標値に基づき、ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を演算し、該ピンチロールの作業側および駆動側の荷重目標値を実現するようにピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を操作する。
【００３９】
本開示の搬送装置の制御方法の一態様では、ピンチロールの軸方向両端部それぞれに配備された荷重測定装置により測定される作業側および駆動側の荷重測定値から、板材の板幅中心位置現在値を検出し、この板幅中心位置現在値に基づき圧下レベリング操作を実施する。以下、図９を参照して、荷重測定値より板幅中心位置現在値を算出する方法の一例を具体的に説明する。図９では板材からピンチロールに作用する荷重Ｐを板材の板幅中心に作用する集中荷重で表現している。板材の板幅中心はラインセンター９よりｚＣの位置にあり、ピンチロールの軸方向両端部のうち作業側の荷重測定装置で測定される荷重測定値をＰＷ、駆動側の荷重測定装置で測定される荷重測定値をＰＤとする。作業側荷重測定装置と駆動側荷重測定装置の距離をａとするとき、これらの荷重の間にはピンチロールのモーメントの平衡条件より次の関係式が成立する。
【数１４】
2020019634.tif 000016
式（１４）をｚＣについて解くと板幅中心位置現在値ｚＣが次式で得られる。
【数１５】
2020019634.tif 000017
式（１５）によれば作業側および駆動側の荷重測定値より板材の板幅中心位置を求めることができる。ただし、式（１５）は板材〜ピンチロール間荷重分布が板幅方向に左右対称となっていることを前提とした計算式であり、左右非対称となっている場合は、その非対称性が荷重測定値の左右差ＰＷ−ＰＤにおよぼす影響を除外した上で板幅中心位置ｚＣを計算しなければならない。例えば、板材〜ピンチロール間荷重分布が直線分布であり、作業側の線荷重と駆動側の線荷重との差異すなわち荷重分布左右差がｐｄｆとなっている場合、この荷重分布左右差がＰＷ−ＰＤにおよぼす影響は、板幅をｂとするとき、ｐｄｆ・ｂ２／（６ａ）で与えられるから式（１５）の代わりに次式を用いて板幅中心位置ｚＣを計算する。
【数１６】
2020019634.tif 000018
【００４０】
ここで荷重分布左右差ｐｄｆについては、例えば、初期設定の圧下位置では零を仮定し、その後の圧下レベリング操作Δｇｄｆに対しては、ピンチロールと板材の弾性変形を考慮して計算される板材〜ピンチロール間荷重分布左右差の変化量Δｐｄｆを、例えば次式によって計算し、これを時系列的に積算することによって求めることができる。
【数１７】
2020019634.tif 000019
ここで、ｍは板材を単位厚さだけピンチロール圧下したときの線荷重増分を表す板材の弾性定数であり、Ｄは、第二種平行剛性と呼ばれ、荷重分布左右差が単位量だけ変化したときにピンチロールを含めた搬送装置の弾性変形により生ずる板厚左右差を表わすパラメータであり、何れも設備仕様および板材の寸法と弾性係数が与えられれば公知の方法により予め計算できるものである。
【００４１】
[制御装置の例示]
図１に示すように、搬送装置１００は、上述した制御方法を自動実行するための制御装置２００をさらに備えていてもよい。制御装置２００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、張力情報取得部２１１と、回転制御部２１２と、駆動状態判定部２１３と、荷重作用点目標位置設定部２１４と、圧下位置制御部２１６と、位置情報取得部２１７とを有する。
【００４２】
張力情報取得部２１１は、板材２の搬送状態に関する情報の一例として、ピンチロール１ａ，１ｂの入側および出側における板材２の張力の差異に関する情報を取得する。
【００４３】
回転制御部２１２は、板材２の搬送状態に応じてピンチロール１ａ，１ｂの回転トルクを調節するように電動機６（駆動装置）を制御する。ピンチロール１ａ，１ｂの回転トルクは、電動機６がピンチロール１ａ，１ｂに付与する回転トルクである。例えば回転制御部２１２は、張力情報取得部２１１が取得した入出側張力差の情報を、予め設定された目標値に近づけるようにピンチロール１ａ，１ｂの回転トルクの目標値を設定し、当該目標値にピンチロール１ａ，１ｂの回転トルクを近づけるように電動機６を制御する。
【００４４】
位置情報取得部２１７は、板端位置測定装置５から板材２の縁の位置（上記板端位置）の検出結果を取得し、当該検出結果に基づいて板幅中心現在位置を導出する。例えば、位置情報取得部２１７は、上記式（１）により板幅中心現在位置を算出する。
【００４５】
駆動状態判定部２１３は、力測定装置１７の検出結果に基づいて、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に搬送方向に向かう駆動力を与えているか与えていないかを判定する。
【００４６】
荷重作用点目標位置設定部２１４および圧下位置制御部２１６は、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に搬送方向に向かう駆動力を与えていると判定された場合、板材２とピンチロール１ａ，１ｂ間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、板幅中心現在位置１０を基準として、ピンチロール１ａ，１ｂの作業側と駆動側のうち、板幅中心目標位置１０Ａ（例えばラインセンター９）側の荷重が相対的に大きくなる方向にピンチロール１ａ，１ｂの作業側および駆動側の圧下装置３ａ，３ｂを操作する。一方、ピンチロール１ａ、１ｂが板材２に搬送方向に向かう駆動力を与えていないと判定された場合、板材−ピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、板幅中心現在位置１０を基準として、ピンチロール１ａ，１ｂの作業側と駆動側のうち、板幅中心目標位置１０Ａ側の荷重が相対的に小さくなる方向にピンチロール１ａ，１ｂの作業側および駆動側の圧下装置３ａ，３ｂを操作する。
【００４７】
荷重作用点目標位置設定部２１４は、圧下装置３ａ，３ｂによって制御される荷重作用点位置の目標位置（以下、「荷重作用点目標位置」という。）を設定する。荷重作用点位置は、ピンチロール１ａ，１ｂから板材２に作用する分布荷重と、荷重およびモーメントバランスの観点から等価な集中荷重の作用点位置である。荷重作用点目標位置設定部２１４は、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に駆動力を与えている場合には、板幅中心目標位置１０Ａに対する板幅中心現在位置１０の誤差の大きさに応じたオフセット量にて板幅中心現在位置１０から板幅中心目標位置１０Ａ側にオフセットした位置を荷重作用点目標位置とし、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に駆動力を与えていない場合には、上記オフセット量にて板幅中心現在位置１０から板幅中心目標位置１０Ａの逆側にオフセットした位置を荷重作用点目標位置とする。例えば荷重作用点目標位置設定部２１４は、上記式（２）を用い、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に上記駆動力を与えている場合には式（２）の制御パラメータδを負の値に設定し、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に上記駆動力を与えていない場合には、式（２）の制御パラメータδを正の値に設定して荷重作用点目標位置を算出する。
【００４８】
なお、荷重作用点目標位置設定部２１４は、板幅中心現在位置１０と板幅中心目標位置１０Ａとの差を板位置誤差として演算し、現在時刻の板位置誤差に加えて、現在時刻以前の板位置誤差の履歴を考慮して、板位置誤差制御量を演算し、この板位置誤差制御量に基づいて荷重作用点目標位置を演算してもよい。例えば荷重作用点目標位置設定部２１４は、上記式（１３）で板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍを計算する。そして、荷重作用点目標位置設定部２１４は、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に搬送方向に向かう駆動力を与えている場合、式（２）においてδ＜０としたのと同様の考え方に基づき、例えば、板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍに正値の制御パラメータを掛けて板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍに比例するオフセット量を演算し、これを板幅中心現在位置１０から減算して荷重作用点目標位置を求める。逆に、荷重作用点目標位置設定部２１４は、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に搬送方向に向かう駆動力を与えていない場合は、式（２）においてδ＞０としたのと同様の考え方に基づき、板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍに正値の制御パラメータを掛けて板位置誤差制御量ΔｚＣ＿ｍに比例するオフセット量を演算して、これを板幅中心現在位置１０に加算して荷重作用点目標位置を演算する。
【００４９】
圧下位置制御部２１６は、荷重作用点位置を荷重作用点目標位置に近づけるように圧下装置３ａ，３ｂを制御する。例えば圧下位置制御部２１６は、まず作業側および駆動側それぞれにおける荷重目標値ＰＷ＿ｒｅｆ，ＰＤ＿ｒｅｆを上記式（６）〜（８）に基づいて導出する。次に、圧下位置制御部２１６は、作業側および駆動側それぞれにおける荷重目標値ＰＷ＿ｒｅｆ，ＰＤ＿ｒｅｆと、荷重測定装置４ａ、４ｂにより測定される作業側および駆動側それぞれにおける荷重現在値と、に基づき、作業側および駆動側それぞれにおけるピンチロール圧下位置制御量の目標値を導出する。例えば圧下位置制御部２１６は、上記式（９）〜（１２）を用いてピンチロール圧下位置制御量ΔｇＷ，ΔｇＤを演算する。圧下位置制御部２１６は、作業側ピンチロール圧下位置制御量の目標値ΔｇＷに基づき作業側の圧下装置３ａを制御すると共に、駆動側ピンチロール圧下位置制御量の目標値ΔｇＤに基づき駆動側の圧下装置３ｂを操作して、作業側および駆動側それぞれのピンチロール圧下位置を制御する。
【００５０】
制御装置２００の構成を以上に例示したが、この構成はあくまで一例であり、適宜変更可能である。例えば位置情報取得部２１７は、ピンチロール１ａ，１ｂの軸方向両端部それぞれに配備された荷重測定装置４ａ，４ｂにより測定される作業側および駆動側の荷重測定値から、板幅中心現在位置１０を検出してもよい。例えば位置情報取得部２１７は、上記式（１４）および（１５）を用いて板幅中心現在位置１０の座標ｚＣを求めてもよい。板材−ピンチロール間の荷重分布が左右非対称となっている場合は、上記式（１６）を用いて座標ｚＣを計算してもよい。
【００５１】
図１０は、制御装置２００のハードウェア構成を例示する模式図である。図１０に示すように、制御装置２００は回路２２０を含む。回路２２０は、少なくとも一つのプロセッサ２２１と、メモリ２２２と、ストレージ２２３と、入出力ポート２２４とを含む。ストレージ２２３は、コンピュータによって読み取り可能な不揮発型の記憶媒体（例えばハードディスクまたはフラッシュメモリ）である。ストレージ２２３は、制御装置２００の各機能モジュールを構成するためのプログラムを記憶している。メモリ２２２は、ストレージ２２３からロードしたプログラムおよびプロセッサ２２１による演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ２２１は、メモリ２２２と協働して上記プログラムを実行することで、制御装置２００の各機能モジュールを構成する。入出力ポート２２４は、プロセッサ２２１からの指令に応じて、回転駆動装置３１、荷重測定装置４ａ，４ｂ、板端位置測定装置５、および圧下装置３ａ，３ｂとの間で電気信号の入出力を行う。
【００５２】
[制御装置による制御手順の例示]
続いて、板材の搬送装置の制御方法の一例として、制御装置２００が実行する制御手順を例示する。図１１に示すように、制御装置２００は、まずステップＳ１１，Ｓ１２を実行する。ステップＳ１１では、位置情報取得部２１７が、板材２の幅方向中心の板幅中心現在位置１０を検出する。ステップＳ１２では、力測定装置１７の検出結果に基づいて、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に搬送方向に向かう駆動力を与えているか与えていないかを駆動状態判定部２１３が確認する。
【００５３】
ステップＳ１２において、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に駆動力を与えていると判定した場合、制御装置２００はステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、荷重作用点目標位置設定部２１４が、板幅中心目標位置１０Ａに対する板幅中心現在位置１０の誤差の大きさに応じたオフセット量にて板幅中心現在位置１０から板幅中心目標位置１０Ａ側にオフセットした位置を荷重作用点目標位置とする。
【００５４】
ステップＳ１２において、ピンチロール１ａ，１ｂが板材２に駆動力を与えていないと判定した場合、制御装置２００はステップＳ１４を実行する。ステップＳ１４では、荷重作用点目標位置設定部２１４が、板幅中心目標位置１０Ａに対する板幅中心現在位置１０の誤差の大きさに応じたオフセット量にて板幅中心現在位置１０から板幅中心目標位置１０Ａの逆側にオフセットした位置を荷重作用点目標位置とする。
【００５５】
次に、制御装置２００はステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７を実行する。ステップＳ１５では、圧下位置制御部２１６が、ステップＳ１３またはステップＳ１４において設定された荷重作用点目標位置に応じて、荷重測定装置４ａ，４ｂで測定される荷重の目標値を導出する。ステップＳ１６では、圧下位置制御部２１６が、ステップＳ１５において導出された荷重目標値に応じて、圧下装置３ａ，３ｂの圧下位置修正量の目標値を導出する。ステップＳ１７では、ステップＳ１６において導出された圧下位置修正量の目標値に応じて、圧下位置制御部２１６が圧下装置３ａ，３ｂを制御する。以上で１サイクルの荷重制御手順が完了する。以後、制御装置２００は、この一連の操作を所定の制御周期で繰り返す。これにより、圧下レベリング操作による良好な蛇行制御が継続的に実行される。
【００５６】
［本実施形態の作用効果］
従来、板材の製造・処理ラインにおいては、板材に張力を与えつつ面外変形を防止して板材を円滑に搬送するため、上下一対のピンチロールで板材を挟圧し搬送する装置が用いられる。このような装置においては、板材の板幅中心が該板材製造・処理ラインの中心から外れ、最悪の場合、板材の一部が該ピンチロール胴部から咬み出し板材が損傷する事象が発生し得る。当該事象を回避するために、例えば特許文献１には、ピンチロールのプロフィルとベンディング力の制御に加えて、作業側および駆動側の荷重を測定して、荷重の大きい側の圧下位置を相対的に締め込む方向の圧下レベリング制御を実施する装置が開示されている。この圧下レベリング制御の考え方は圧延機の蛇行制御の考え方と同じで、板材が蛇行した側の荷重が大きくなるので、これを検知して荷重が大きくなった側の圧下位置を相対的に締め込む方向に圧下レベリング制御を実施するものである。ここで具体例として、板材が作業側に寄った場合を考える。圧延の場合、作業側を締め込む圧下レベリング操作によって、作業側の圧下率そして伸び率が大きくなり、その結果、作業側の後進率が大きくなって入側板材が余り、上流側の板材は駆動側に傾くことになる。このように傾斜した板材を圧延することによって板材は駆動側に戻ることになる。ピンチロールによる搬送装置の場合、板材は圧延のように塑性変形することはないが、ピンチロール圧下により板材は弾性的に搬送方向に伸びるので、定性的には圧延と同様の蛇行制御効果が期待できると考えられてきた。
【００５７】
本発明者らは、以上のような考え方に基づき、特許文献１に開示されたものと同様の搬送装置と圧下レベリング制御方法を用いて実験を実施した。その結果、良好に蛇行制御できた条件もあったものの、圧下レベリング制御によって逆に蛇行が激しくなった場合も見られた。そこでピンチロールの蛇行特性と実験条件の関係を詳細に調査した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【００５８】
（Ａ）ピンチロール入側において板材に負荷されている張力と出側において板材に負荷されている張力とが等しい場合は、板材が蛇行した側の圧下位置を締め込む方向の圧下レベリング操作によって板材の蛇行が抑制され、安定した通板が実現できた。
【００５９】
（Ｂ）ピンチロールの入側張力が出側張力より大きい場合は、板材が蛇行した側の圧下位置を締め込む方向の圧下レベリング操作によって板材の蛇行が発散傾向となり、板位置を安定させることができなかった。逆に、板材が蛇行した側の圧下位置を開放する方向の圧下レベリング操作によって板材の蛇行が抑制され、安定した通板が実現できた。
【００６０】
（Ｃ）ピンチロールの出側張力が入側張力より大きい場合は、板材が蛇行した側の圧下位置を締め込む方向の圧下レベリング操作によって板材の蛇行が抑制され、安定した通板が実現できた。
【００６１】
上記したように、入側張力が出側張力より大きい場合は、従来技術の圧下レベリング制御、すなわち板材が蛇行した側の圧下位置を相対的に締め込む圧下レベリング制御が機能しないばかりか、逆に蛇行を助長することが明らかとなった。そしてこの場合、従来技術とは逆方向、すなわち板材が蛇行した側の圧下位置を相対的に開放する圧下レベリング制御が有効であることが明らかとなった。
【００６２】
この実験結果が普遍的なものかどうかを検討するため、上記現象のメカニズムについて考察した。
【００６３】
従来は、板材の弾性伸びが、ピンチロールの圧下レベリング操作による蛇行制御の基本メカニズムと考えられてきた。しかしながら、このメカニズムだけでは上記した入・出側張力バランス変化による蛇行特性の反転現象を説明することはできない。そこで本発明者らは、この現象のメカニズムについて鋭意検討した結果、次のような思考過程を経て新たなピンチロール蛇行メカニズムを想到するに至った。
【００６４】
従来の板材の弾性伸びによる蛇行メカニズムでは、ピンチロールから板材に作用するピンチ力、すなわち板厚方向の圧下力のみを考慮してきたが、この考え方だけでは入・出側張力バランスによる蛇行特性の反転現象を説明することはできない。そこで、入・出側張力バランスが、ピンチロールから板材に作用する力におよぼす影響について考察した。図１２にはピンチロール近傍で板材に負荷される搬送方向の力を模式的に示している。図１２では入側張力が出側張力より大きい場合を示しているが、この場合、板材に作用する搬送方向力の平衡条件によって、ピンチロールから板材に２３ａ、２３ｂの矢印で示したような搬送方向に向かう駆動力が作用していなければならない。言い換えると、ピンチロールから板材に駆動力２３ａ、２３ｂが作用しているので入側張力が出側張力より大きくなるのである。
【００６５】
図１３には図１２を上から見た平面図を示しており、この例では板材〜ピンチロール間荷重分布２０は作業側が大きくなっていると想定している。この場合、ピンチロールは板材の作業側を駆動側より強く挟圧しているので、ピンチロールから板材に作用する駆動力は作業側駆動力２３ａ−１が駆動側駆動力２３ｂ−２よりも大きくなると考えられる。その結果、ピンチロールから板材に対してモーメント２５が作用し、板材の進行速度は作業側が駆動側より僅かに速くなり、板材は図１３に示したように傾くことになる。このように入側上流で作業側に傾いた板材がピンチロールによって搬送方向に送られることによって板材は作業側に蛇行することになる。すなわち圧下レベリング操作によって、圧下を強くし荷重が大きくなる側に蛇行することを説明することができる。なお、ピンチロールから板材に作用する駆動力は、実際には、板材とピンチロールの接触領域にわたって分布する力であるが、ここでは説明を簡単にするため、作業側と駆動側の矢印で代表させて示した。
【００６６】
図１４には、図１２とは逆に、出側張力が入側張力より大きい場合の板材に負荷される搬送方向の力を示している。この場合、板材に作用する搬送方向力の平衡条件によって、ピンチロールから板材に２４ａ、２４ｂの矢印で示したような搬送方向とは逆方向の制動力が作用していなければならない。言い換えれば、ピンチロールから板材に制動力２４ａ、２４ｂが作用しているので出側張力が入側張力より大きくなるのである。
【００６７】
図１５には図１４を上から平面図を示しており、この例では板材〜ピンチロール間荷重分布２０は作業側が大きくなっていると仮定している。この場合、ピンチロールは板材の作業側を駆動側より強く挟圧しているので、ピンチロールから板材に作用する制動力は作業側制動力２４ａ−１が駆動側制動力２４ｂ−２よりも大きくなると考えられる。その結果、ピンチロールから板材に対してモーメント２５が作用し、板材の進行速度は作業側が駆動側より僅かに遅くなり、板材は図１５に示したように傾くことになる。このように入側上流で駆動側に傾いた板材がピンチロールによって搬送方向に送られることによって板材は駆動側に蛇行することになる。すなわち圧下レベリング操作によって、圧下を強くし荷重が大きくなる側と反対側に蛇行することになる。この蛇行特性は板材の弾性伸びを考慮したメカニズムと定性的には同じである。
【００６８】
以上の考察によって、ピンチロールから板材に作用する搬送方向力が駆動力であるか制動力であるかを把握することが蛇行制御にとって決定的に重要であることが判明した。さらに圧下レベリング操作による駆動力または制動力の左右バランスの変化を考慮することで上記実験事実の（Ｂ）、（Ｃ）を説明することができ、これらの現象が普遍的なものであることが確認できた。
【００６９】
さらに圧下レベリング操作は、板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布の左右バランスを変化させる手段として有効となるものであること、そして板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布の変化を介して、ピンチロールから板材に作用する駆動力または制動力の左右バランスを変化させることができ、これによって板材がピンチロールに進入する際の平面図上の傾きを変化させることができ、板材の蛇行制御が可能となることが判明した。
【００７０】
上記のような発見と考察を経て本発明はなされたものであり、ピンチロールで板材を狭圧し搬送する板材の搬送装置を用い、板幅中心位置現在値を板幅中心位置目標値に近づけることを目標とする制御を、あらゆる状況に対応して良好に実施できる技術を開示している。特に、ピンチロールが板材に搬送方向に向かう駆動力を与えているかどうかを判定するステップが必須であり、駆動力を与えていると判定された場合は、板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、板幅中心位置現在値を基準として板幅中心位置目標値側の荷重を他方に比べて相対的に大きくする方向にピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を操作、逆に、ピンチロールが板材に搬送方向に向かう駆動力を与えていないと判定された場合は、板材とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、板幅中心位置現在値を基準として板幅中心位置目標値側の荷重を他方に比べて相対的に小さくする方向にピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を操作する。
【００７１】
このような制御を実施することによって、あらゆる状態に対応した搬送装置の蛇行制御が実現できる。この蛇行制御を実現するためには、ピンチロール１ａ，１ｂおよび板材２の間に作用する搬送方向の力を高い信頼性で取得することが望ましい。以上に説明した搬送装置１００は、板材２を挟む上下一対のピンチロール１ａ，１ｂと、ピンチロール１ａ，１ｂを保持するピンチロールハウジング１６と、板材２の搬送方向および搬送方向の逆方向にピンチロールハウジング１６を可動にする可動機構３３と、搬送方向および搬送方向の逆方向へのピンチロールハウジング１６の移動を規制する規制部３７と、ピンチロールハウジング１６と規制部３７との間に作用する力を検出する力測定装置１７と、を備える。
【００７２】
ピンチロールハウジング１６は、ピンチロール１ａ，１ｂを保持しているので、搬送方向および搬送方向の逆方向にピンチロールハウジング１６を可動にすることは、搬送方向および搬送方向の逆方向にピンチロール１ａ，１ｂを可動にすることに他ならない。また、搬送方向および搬送方向の逆方向へのピンチロールハウジング１６の移動を規制することは、搬送方向および搬送方向の逆方向へのピンチロール１１ａ，１１ｂの移動を規制することに他ならない。このため、ピンチロールハウジング１６と規制部３７との間に作用する力は、ピンチロール１ａ，１ｂおよび板材２の間に作用する搬送方向の力に密接に相関する。したがって、ピンチロールハウジング１６と規制部３７との間に作用する力を検出する構成によれば、ピンチロール１ａ，１ｂおよび板材２の間に作用する搬送方向の力を高い信頼性で検出することができる。
【００７３】
ここで、ピンチロール１ａ，１ｂおよび板材２の間に作用する搬送方向の力を検出し得る他の構成として、ピンチロールチョック１５ａ，１５ｂとピンチロールハウジング１６との間に作用する力を検出する構成が挙げられるが、この場合は、ピンチロール１ａ，１ｂごとに力測定装置が必要となる。これに対し、ピンチロールハウジング１６と規制部３７との間に作用する力を検出する構成は、ピンチロール１ａ，１ｂに作用する力をまとめて検出することを可能にし、装置構成の簡素化に寄与する。
【００７４】
可動機構３３は、板材２から離れた回転軸線３８まわりに回転可能にするようハウジングを保持してもよい。この場合、装置構成の更なる簡素化が可能である。
【００７５】
回転軸線３８は、上下一対のピンチロール１ａ，１ｂに平行であり、板材２との間にいずれか一方のピンチロール１ａ，１ｂを挟むように位置していてもよい。この場合、回転軸線３８の回転に伴うピンチロール１ａ，１ｂの移動方向が、板材２の搬送方向に沿うので、ピンチロール１ａ，１ｂおよび板材２の間に作用する搬送方向の力をより高い信頼性で検出することができる。
【００７６】
規制部３７は、上下一対のピンチロール１ａ，１ｂの入側からピンチロールハウジング１６に対向する入側対向部３５と、上下一対のピンチロール１ａ，１ｂの出側からピンチロールハウジング１６に対向する出側対向部３６とを有し、力測定装置１７は、入側対向部３５とピンチロールハウジング１６との間に作用する力を検出する入側センサ１７ａと、出側対向部３６とピンチロールハウジング１６との間に作用する力を検出する出側センサ１７ｂとを有してもよい。この場合、ピンチロールハウジング１６と規制部３７との間に作用する搬送方向の力がより直接的に検出されるので、ピンチロール１ａ，１ｂおよび板材２の間に作用する搬送方向の力をより高い信頼性で検出することができる。
【００７７】
以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１ａ、１ｂ…ピンチロール、２…板材、３ａ、３ｂ…圧下装置、４ａ、４ｂ…荷重測定装置、５…板材の板端位置測定装置、６…電動機、７ａ、７ｂ…スピンドル、８…ピニオンスタンド、９…ラインセンター、１０…板幅中心位置現在値、１１…板材の搬送方向、１２…入側張力測定装置、１３…出側張力測定装置、１４ａ、１４ｂ…テンションロール、１５ａ、１５ｂ…ピンチロールチョック（軸受箱）、１６…ピンチロールハウジング、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ…搬送方向力測定装置、１８…フレーム、１９…ピボット、２０…板材〜ピンチロール間荷重分布、２１…入側張力、２２…出側張力、２３ａ、２３ｂ、２３ａ-1、２３ａ-2…ピンチロールから板材に作用する駆動力、２４ａ、２４ｂ、２４ａ-1、２４ａ-2…ピンチロールから板材に作用する制動力、２５…ピンチロールから板材に作用するモーメント、１００…板材搬送装置、２００…制御装置。
【図１】
2020019634.tif 000020
【図２】
2020019634.tif 000021
【図３】
2020019634.tif 000022
【図４】
2020019634.tif 000023
【図５】
2020019634.tif 000024
【図６】
2020019634.tif 000025
【図７】
2020019634.tif 000026
【図８】
2020019634.tif 000027
【図９】
2020019634.tif 000028
【図１０】
2020019634.tif 000029
【図１１】
2020019634.tif 000030
【図１２】
2020019634.tif 000031
【図１３】
2020019634.tif 000032
【図１４】
2020019634.tif 000033
【図１５】
2020019634.tif 000034