(57)【要約】【課題】金属帯を巻き取りつつテンションリールを増速している最中にライン中央で金属帯の減速や停止が発生した際に、テンションリールの巻取速度が速度リミットに抵触して金属帯の速度が急激に減速することを回避することができる技術を提供する。【解決手段】テンションリールの巻取速度を連続ライン出側設定速度に達するまで増速させる際に、連続ライン中央での減速または連続ラインの停止があった場合に、テンションリールの速度リミットを設定するとともに、出側ルーパ内の金属帯長さ残量が減少して速度リミットが低減し、速度リミットとテンションリールの巻取速度との差が所定の閾値以下になった時点で、テンションリールの巻取速度を一定に保持し、低減した速度リミットと、保持された巻取速度とが一致した時点で、巻取速度の保持を解除し、速度リミットに従ってテンションリール巻取速度を減速させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出側ルーパとテンションリールを有して金属帯を巻き取る金属帯連続ラインの通板制御方法であって、
通板される金属帯を前記出側ルーパ内に蓄積した後に、前記テンションリールに金属帯を巻き付けて巻き取りを開始した後、
前記出側ルーパから金属帯の払い出しを促進して、前記テンションリールの巻取速度を連続ライン出側設定速度に達するまで増速させる際に、前記連続ライン中央での減速または前記連続ラインの停止があった場合に、前記出側ルーパからの払い出し量がなくなることによる前記テンションリールの急停止を阻止するように、前記出側ルーパ内の金属帯長さ残量の減少に応じて前記テンションリールの速度も減少するテンションリールの速度リミットを設定するとともに、
前記出側ルーパ内の金属帯長さ残量が減少して前記速度リミットが低減し、前記速度リミットと前記テンションリールの巻取速度との差が所定の閾値以下になった時点で、前記テンションリールの巻取速度を一定に保持し、
低減した速度リミットと、保持された巻取速度とが一致した時点で、前記巻取速度の保持を解除し、前記速度リミットに従ってテンションリール巻取速度を減速させることを特徴とする金属帯連続ラインの通板制御方法。
【請求項２】
金属帯を連続的に通板させ、巻き取る金属帯連続ラインであって、
金属帯を蓄積する出側ルーパと、
金属帯を巻き取るテンションリールと、
通板を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記出側ルーパから金属帯の払い出しを促進して、前記テンションリールの巻取速度を連続ライン出側設定速度に達するまで増速させる際に、前記連続ライン中央での減速または前記連続ラインの停止があった場合に、前記出側ルーパからの払い出し量がなくなることによる前記テンションリールの急停止を阻止するように、前記出側ルーパ内の金属帯長さ残量の減少に応じて前記テンションリールの速度も減少するテンションリールの速度リミットを設定する機能と、
前記出側ルーパ内の金属帯長さ残量が減少して前記速度リミットが低減し、前記速度リミットと前記テンションリールの巻取速度との差が所定の閾値以下になった時点で、前記テンションリールの巻取速度を一定に保持する機能と、
低減した速度リミットと、保持された巻取速度とが一致した時点で、前記巻取速度の保持を解除し、前記速度リミットに従ってテンションリール巻取速度を減速させる機能と、
を有することを特徴とする金属帯連続ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出側ルーパとテンションリールを有して金属帯を巻き取る金属帯連続ラインの通板制御方法および金属帯連続ラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属帯連続ラインには、出側に金属帯を巻き取るためのテンションリールが設置されている。テンションリールにおいては、一般に、低速で先端を巻き付け、巻き付け完了後にライン出側設定速度に向けて増速し、中高速で巻き取りを行う。
【０００３】
一方、金属帯連続ラインの一例としての酸洗ラインにおいて、ライン中央の酸洗槽には、ライン速度低下による過酸洗防止とライン速度増加による酸洗不足防止を両立させるため、通板速度を一定範囲に保持し、金属帯のたるみを防ぐため一定範囲の張力としたい制約があり、その結果、テンションリールにおける金属帯の巻き取り開始からのライン出側速度とライン中央速度で速度差が生じる。これを吸収するため、例えば、特許文献１では、酸洗槽とテンションリールの間に出側ルーパ設備を設け、金属帯の先端をテンションリールに巻き付ける前から出側ルーパに金属帯を溜めておき、その溜めた金属帯を払い出しながら、金属帯をテンションリールに巻き付けて、その後にテンションリールを増速して巻き取っている。
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、トラブルや検査のためライン中央で金属帯の減速や停止が発生すると、そのままテンションリールで中高速で巻き取り続ける場合に、ライン中央から出側ルーパへ供給される金属帯が減り出側ルーパでの金属帯の溜め量が減って、テンションリールで巻き取り途中に出側ルーパが金属帯の払い出しを終えてしまう。その結果、テンションリールの急速停止が必要となって、テンションリールのモータへの負荷によるモータおよびモータ駆動装置のトラブルや寿命低下につながる。
【０００５】
そこで、その対策として、特許文献２では、出側ルーパ内の金属帯長さ残量について、通板ロールの回転数、通板速度計や通板距離計などにより測定しておいて、当該金属帯長さ残量が減少するとそれに比例してテンションリール速度を減速させる減速率を設けている。すなわち、出側ルーパの金属帯長さ残量が減少すると、それに比例してテンションリール速度を減少させて、出側ルーパ内の金属帯長さ残量がゼロになる前に金属帯長さ残量予測して、減速率に従って徐々に速度を下げるようにしている（以下、速度リミットと記す）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２７７６４４号公報
【特許文献２】特開平６−１２６３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の技術により、金属帯をテンションリールに巻き付ける場合には、金属帯を巻き取りつつテンションリールを増速している最中に、ライン中央で金属帯の減速や停止が発生すると、テンションリールの巻取速度が速度リミットに抵触するため、金属帯の速度が急激に減速に転じる。その結果、上述したような巻取り途中に出側ルーパが金属帯の払い出しを終えた場合よりもさらに、テンションリールのモータへの急激な負荷が生じる。このようなモータへの急激な負荷は、モータおよびモータ駆動装置のトラブルにつながり、寿命低下をきたして問題である。また、金属帯の速度が急変することにより、速度制御信号に対するテンションリールモータの回転が追い付かずにハンチングを起こし、金属帯の蛇行を誘発する。このような金属帯の蛇行により、コイル状へ巻き形状が乱れ、コイルの巻き弛みが生じて、その後のラインへの搬送や出荷時の搬送において、金属帯の擦り疵など品質上の問題が発生し、その対処のために、金属帯の巻き直しの余分な工程が増えて生産コスト増の問題も生じる。
【０００８】
したがって、本発明は、金属帯を巻き取りつつテンションリールを増速している最中にライン中央で金属帯の減速や停止が発生した際に、テンションリールの巻取速度が速度リミットに抵触して金属帯の速度が急激に減速することを回避することができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る金属帯連続ラインの通板制御方法は、
出側ルーパとテンションリールを有して金属帯を巻き取る金属帯連続ラインの通板制御方法であって、
通板される金属帯を前記出側ルーパ内に蓄積した後に、前記テンションリールに金属帯を巻き付けて巻き取りを開始した後、
前記出側ルーパから金属帯の払い出しを促進して、前記テンションリールの巻取速度を連続ライン出側設定速度に達するまで増速させる際に、前記連続ライン中央での減速または前記連続ラインの停止があった場合に、前記出側ルーパからの払い出し量がなくなることによる前記テンションリールの急停止を阻止するように、前記出側ルーパ内の金属帯長さ残量の減少に応じて前記テンションリールの速度も減少するテンションリールの速度リミットを設定するとともに、
前記出側ルーパ内の金属帯長さ残量が減少して前記速度リミットが低減し、前記速度リミットと前記テンションリールの巻取速度との差が所定の閾値以下になった時点で、前記テンションリールの巻取速度を一定に保持し、
低減した速度リミットと、保持された巻取速度とが一致した時点で、前記巻取速度の保持を解除し、前記速度リミットに従ってテンションリール巻取速度を減速させる。
【００１０】
また、本発明に係る金属帯連続ラインは、
金属帯を連続的に通板させ、巻き取る金属帯連続ラインであって、
金属帯を蓄積する出側ルーパと、
金属帯を巻き取るテンションリールと、
通板を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記出側ルーパから金属帯の払い出しを促進して、前記テンションリールの巻取速度を連続ライン出側設定速度に達するまで増速させる際に、前記連続ライン中央での減速または前記連続ラインの停止があった場合に、前記出側ルーパからの払い出し量がなくなることによる前記テンションリールの急停止を阻止するように、前記出側ルーパ内の金属帯長さ残量の減少に応じて前記テンションリールの速度も減少するテンションリールの速度リミットを設定する機能と、
前記出側ルーパ内の金属帯長さ残量が減少して前記速度リミットが低減し、前記速度リミットと前記テンションリールの巻取速度との差が所定の閾値以下になった時点で、前記テンションリールの巻取速度を一定に保持する機能と、
低減した速度リミットと、保持された巻取速度とが一致した時点で、前記巻取速度の保持を解除し、前記速度リミットに従ってテンションリール巻取速度を減速させる機能と、
を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、出側ルーパ内の金属帯長さ残量が減少して速度リミットが低減し、速度リミットとテンションリールの巻取速度との差が所定の閾値以下になった時点で、テンションリールの巻取速度を一定に保持し、低減した速度リミットと、保持された巻取速度とが一致した時点で、巻取速度の保持を解除し、速度リミットに従ってテンションリール巻取速度を減速させる。このため、金属帯を巻き取りつつテンションリールを増速している最中にライン中央で金属帯の減速や停止が発生した際に、テンションリールの巻取速度が速度リミットに抵触して金属帯の速度が急激に減速することを回避することができる。これにより、テンションリールモータおよびモータ駆動装置への急激な負荷（過負荷）を防止することができる。また、金属帯の巻取り中に金属帯速度が急変することによる金属帯の蛇行、コイル幅方向巻き形状の乱れ、コイルの巻き弛みを防止して、安定して金属帯を巻き取ることができる。その結果、その後のラインへの搬送や出荷時の搬送において、金属帯の擦り疵など品質上の問題を防ぐとともに、金属帯の巻き直しの余分な工程が増えて生産コストが増える問題をも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る通板制御方法が適用される連続酸洗ラインの中央から出側部分の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に至った経緯を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る通板制御方法を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る通板制御方法を説明するためのフロー図である。
【図５】金属帯として鋼帯を適用し、テンションリールで鋼帯を巻き取り、増速途中に速度リミットに抵触した場合において、従来制御および本発明の制御によるテンションリール速度チャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る通板制御方法が適用される連続酸洗ラインの中央から出側部分の一例を示す概略図である。
【００１４】
図１に示すように、連続酸洗ライン１０は、酸洗槽１、出側ルーパ２、テンションリール３、制御部４を有している。鋼帯等の金属帯１１は、中央セクションの酸洗槽１を通過し、出側ルーパ２を通ってテンションリール３で巻き取られる。
【００１５】
出側ルーパ２は、金属帯１１を蓄積するためのものであり、ルーパロール５が（図では上下に）走行することで、出側ルーパ２内部の金属帯長さを変化させて金属帯の蓄積量を変えることができる。テンションリール３は、テンションリールモータ６により回転される。
【００１６】
制御部４は、金属帯１１の通板を制御するもので、上位のプロセスコントローラ（ＰＣ）７と、下位のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）８とを有している。ＰＣ７にはライン出側における金属帯の速度より速くて金属帯に張力を加える速度（以下、ライン出側設定速度）が設定されている。ＰＬＣ８は、出側ルーパ２内に蓄積される金属帯長さ残量に応じてテンションリール３の速度を減少させる速度リミットを設定する機能を有する。また、ＰＬＣ８は、金属帯長さ残量が減少し、速度リミットとテンションリール３の巻取速度との差が所定の閾値以下になった時点で、巻取速度を一定に保持する機能、および低減した速度リミットと、保持された巻取速度とが一致した時点で、巻取速度の保持を解除する機能を有する。
【００１７】
次に、本実施形態の連続酸洗ライン１０における通板制御方法について説明する。
【００１８】
図２の（ａ）〜（ｄ）は本発明に至った経緯を説明するための図、図３は本発明の一実施形態に係る通板制御方法を説明するための図である。
【００１９】
図２の（ａ）に示すように、金属帯の巻取りの際には、テンションリールを低速にして金属帯の先端を巻き付け、巻き付け完了後に、出側速度がＰＣ７に設定されたライン出側設定速度に達するまで巻取速度を増速させる。
【００２０】
このとき、ライン中央でのトラブルや検査のため金属帯の減速や停止が発生した場合には、何も対策をとらないと、出側ルーパ２に蓄積する金属帯長さが減少して、金属帯の巻き取り途中で出側ルーパから金属帯の払い出しを終えてしまい、図２の（ｂ）に示すようにテンションリールを急停止させることになる。
【００２１】
これを回避するため、特許文献２では、図２の（ｃ）のように、ライン出側設定速度に到達した後に出側ルーパ内に蓄積される金属帯長さ残量が減ってきたときに、徐々にテンションリール速度を減速させて出側ルーパ内での金属帯長さ残量の減少を抑えられるように、出側残量に比例する速度リミットが設けられている。
【００２２】
しかし、特許文献２のように、ライン出側設定速度に到達した後に速度リミットを設けただけでは、図２の（ｄ）のように、テンションリール増速中に金属帯の減速や停止が発生して、上記速度リミットに抵触すると、金属帯速度が急激に減速に転じるため、テンションリールモータおよびモータ駆動装置への負荷が前述の図２（ｃ）の場合よりさらに増大し、速度制御の信号にテンションリールモータの回転が追い付かずにハンチングが生じて、金属帯の蛇行、コイル幅方向巻き形状の乱れ、コイルの巻き弛みが発生する。
【００２３】
これに対し、本実施形態では図３に示すような制御を行う。
【００２４】
すなわち、本実施形態では、制御部４のＰＬＣ８は、出側ルーパ２内の金属帯長さ残量に応じてテンションリール３の速度を減少させる速度リミットを設定するとともに、金属帯巻取中のテンションリールの巻取速度と出側ルーパ払い出しによる速度リミットとの差を連続的または間欠的に求め、当該差が所定の閾値以下になった場合、テンションリールの速度が速度リミット直前であると判断して、テンションリールの速度を一旦保持する。
【００２５】
その後に、出側ルーパ内の金属帯残量が減少するため、速度リミットの値は、さらに減少し、テンションリールの巻取速度と速度リミットが一致する。ＰＬＣ８は、テンションリールの巻取速度と速度リミットが一致した時点で、巻取速度の保持を解除し、テンションリールの巻取速度を速度リミットに合わせて減速させる。
【００２６】
以上により、金属帯１１を巻き取りつつテンションリールを増速している最中にライン中央で金属帯１１の減速や停止が発生した際に、テンションリールの巻取速度が速度リミットに抵触して金属帯１１の速度が急激に減速することを回避することができる。
【００２７】
このため、テンションリールモータ６へ急激な負荷（過負荷）を防止することができ、テンションリールモータ６およびモータ駆動装置のトラブルによる寿命低下を防止することができる。また、金属帯１１の巻取り中に金属帯速度が急変することによる金属帯の蛇行、コイル幅方向巻き形状の乱れ、コイルの巻き弛みを防止して、安定して金属帯を巻き取ることができる。その結果、後工程ラインへの搬送や出荷時の搬送において、金属帯の擦り疵など品質上の問題を防ぐとともに、金属帯の巻き直し工程も不要になる。
【００２８】
なお、テンションリールの巻取速度を一旦保持したことによって、従来制御と比べて速度が減少した分は、ライン能率低下につながるため、閾値はできるだけ小さくすることが望ましい。ただし、小さくし過ぎると、上記効果が十分に得られないため、例えば、ＰＬＣ８に、必要な保持時間Ｔをパラメータとして設定し、次式により閾値を計算し設定するようにするとよい。
テンションリールの速度リミット減速度合いα
＝（速度リミット前回値−速度リミット今回値）／スキャン時間
閾値ｘ＝Ｔ・α
【００２９】
次に、本実施形態の通板制御方法のフローを詳細に説明する。図４は本実施形態の通板制御方法の例を示すフロー図である。
【００３０】
最初に、テンションリール３を低速にして金属帯１１の先端を巻き付け、巻き付け完了後に、ライン出側設定速度に達するまでテンションリールの巻取速度を増速させる（ＳＴ１）。
【００３１】
次に、出側ルーパ２内の金属帯１１長さ残量に比例して低減するテンションリール３の速度リミットを設定する（ＳＴ２）。
【００３２】
次に、速度リミットとテンションリールの巻取速度との差が所定の閾値以下（（速度リミット−テンションリール巻取速度）≦閾値）か否かを判断し（ＳＴ３）、速度リミットとテンションリール巻取速度との差が前記所定の閾値を超えている場合には、テンションリール巻取速度が出側設定速度と等しいか判断し（ＳＴ４，図２（ｃ））、等しければテンションリールの巻取速度を一定に保持する（ＳＴ５）。また、ＳＴ３において速度リミットとテンションリールの差が前記所定の閾値以下であれば、テンションリールの巻取速度を一定に保持する（ＳＴ５）。
【００３３】
そして、低減した速度リミットと、保持されたテンションリール巻取速度とが一致する（テンションリール巻取速度＝速度リミット）か否かを判断し（ＳＴ６）、一致しない場合は、ＳＴ２に戻ってテンションリールの速度リミットを設定し直し、一致した場合は、保持を解除して速度リミットに従ってテンションリール巻取速度を減速させる（ＳＴ７）。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらはあくまで例示に過ぎず、制限的なものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明の一実施例について説明する。
ここでは、金属帯として鋼帯を適用し、テンションリールで鋼帯を巻き取り、増速途中に速度リミットに抵触した場合において、酸洗ラインのＰＬＣに本発明の方法を実行するためのプログラムを実装し、本発明の制御を用いた際のテンションリール速度と、特許文献２等に記載の従来の制御によるテンションリール速度とを比較した。
【００３６】
結果を図５に示す。図５（ａ）が従来制御の結果であり、図５（ｂ）が本発明の制御の結果である。
【００３７】
図５（ａ）の従来制御では、テンションリールを増速中に速度リミットに至るため、速度リミットに到達した時点でテンションリール巻取速度は一気に減速に転じており、そのため、その後のテンションリール巻取速度にハンチングが生じている。
【００３８】
これに対し、図５（ｂ）の本発明による制御では、テンションリール速度が速度リミットに到達する前に、多少オーバーシュートした後、一定速度に保持され、その後、減速に転じてもテンションリール巻取速度にハンチングが見られない。これらにより、本発明による制御により、鋼帯の巻き取りが安定して可能になり、鋼帯の蛇行を防止して巻き取り形状不良や巻きゆるみを防止する効果を奏することを確認することができた。
【符号の説明】
【００３９】
１  酸洗槽
２  出側ルーパ
３  テンションリール
４  制御部
５  ルーパロール
６  テンションリールモータ
７  ＰＣ
８  ＰＬＣ
１０  連続酸洗ライン
１１  金属帯
【図１】
2020099914.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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