(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送物の上下両面に接触する複数対のロールを有する搬送装置の速度制御方法において、少なくとも上下いずれか一方のロールの駆動モータのトルク電流について、トルク電流の立ち上がりを検出し、その検出時刻と前記ロールの設置間隔の関係から搬送物の搬送速度を算出し、ロールの速度設定値との偏差に応じてその速度設定値を補正することを特徴とする搬送装置の速度制御方法。
【請求項２】
搬送物の上下両面に接触する複数対のロールを有する搬送装置のトラッキング方法において、少なくとも上下いずれか一方のロールの駆動モータのトルク電流の立ち上がりから、搬送物が各ロール対を通過するタイミングを検出し、これらのタイミングの間の駆動モータからのパルス数とロール間隔とを用いてパルスレートを計算し、搬送物の位置を算出することを特徴とする搬送装置のトラッキング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オンライン冷却設備等の高温物体の搬送に用いられる搬送装置の速度制御方法およびトラッキング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
厚鋼板の製造においては、主として材質上の観点から、オンライン加速冷却等の熱処理が行われる。オンライン加速冷却においては、高温の鋼板を搬送テーブルで搬送しつつ、上下面に冷却水を掛けて冷却を行う。搬送テーブルは、多数の搬送ロールが配列されており、鋼板を搬送する。
【０００３】
これらの搬送ロールに対応して、各々の上方には水切りロールと呼ばれるロールが設置されている。冷却水のノズルはこれらの水切りロールの間に設置されており、鋼板表面に噴射された冷却水はこれらの水切りロールに遮られて、板幅方向に流れて冷却水ピットに回収される。このようにして、冷却水の前後方向への流れを阻止することにより、前後のノズルの冷却水が滞留することによる冷却能率の低下を防止している。水切りロールと搬送ロールは、それらの間に鋼板を一定の力で挟み込むので、駆動モータにより駆動されている。
【０００４】
厚鋼板の尾端部が上方に反っていることがあり、その場合尾端部が水切りロールを抜けると跳ね上がり、冷却水ノズルを破壊することがあった。これを防止するには、尾端部の位置を高精度でトラッキングし、尾端通過直前に冷却水ノズルを待避させることが望ましい。
【０００５】
一般に搬送速度の検出は、搬送ロールの回転数の測定あるいは非接触式の速度検出方法により行われる。非接触式の速度検出方法には、光学式検出方法を用いたものが多く、種々の方式が知られている。
【０００６】
特開昭５９−１２８１１０号公報には、搬送速度の設定値と測定値の偏差を求め、それに応じて速度補正を行う搬送装置の速度制御装置が提案されている。この技術による速度制御装置は、搬送装置を駆動するモータの速度が速度指令値に等しくなるよう制御する速度制御器と、搬送速度検出器と、搬送速度設定器と、搬送速度の設定値と測定値の偏差を求め、この偏差に応じて速度指令値を与える速度補正装置とを設けている。
【０００７】
搬送速度の検出は、搬送物と同一速度で自走する追従装置により検出している。その仕組は、同公報の実施例によると、追従装置に装備された検出用ローラを搬送物に接触させて軽く押す程度の速度で自走させ、その速度を追従装置の回転ローラから検出するというものである。
【０００８】
また、特開昭５６−４８３１９号公報には、複数のテーブルローラに、個々に重量検出器を設けた搬送テーブル制御装置が提案されている。この技術では、材料が搬送される際に重量検出器から発信される通過信号毎に、パルス数を換算して移動距離を算出することにより、搬送物とローラのスリップやローラ径の不均一の影響を軽減するというものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、搬送速度の検出に問題がある。搬送ロールの回転数の測定による場合は、搬送ロールと搬送物の間のスリップやロール周長誤差があるため、あまり正確な搬送速度の検出はできない。
【００１０】
また、光学式の速度検出には、次の問題がある。例えば、鋼板のオンライン熱処理のように、高温の鋼板を搬送する場合、放射熱からの検出器の保護等の問題から、光学式センサの設置位置を鋼板から離さざるを得ない。その結果、オンライン冷却装置のように、多数のノズルその他の機器が設置されているラインでは、光学式センサの視界が遮られ、速度検出が困難となる。また、冷却水から発生する湯気のため、搬送物が見えなくなり、速度検出が不可能となるため、速度制御が困難となる。
【００１１】
特開昭５９−１２８１１０号公報記載の技術では、搬送速度の検出に搬送物と同一速度で移動する追従装置を用いており、そのために移動用のレールや駆動装置等の設備が必要である。また、これらの設備を搬送装置に組込むため、搬送装置に設置スペースを必要とし、あまり現実的であるとは言えない。
【００１２】
特開昭５６−４８３１９号公報記載の技術では、複数のテーブルローラに個々に重量検出器を備える必要がある。そのためこの技術を用いる場合、機器の設置に多額の設備費用を要するという問題がある。
【００１３】
このように、オンライン冷却等の搬送装置における厚鋼板のトラッキングは、現実には設備面の問題により、必ずしも高い精度で行われているとは言えなかった。そのため、厚鋼板の尾端部が水切りロールを抜ける前、十分に余裕を見て冷却水ノズルを待避させる操業が行われ、尾端部の付近の冷却が不十分となることがあった。また、冷却水ノズルが水切りロールの軸受け等に取り付けられている場合は、水切りロールごと待避させることになり、尾端部の付近が水切り不良のため冷却が不均一となるという問題があった。
【００１４】
この発明は、以上のような従来技術の問題点を解決し、搬送ロールと搬送物の間のスリップあるいは、オンライン熱処理のように測定環境の悪い場合でも、速度制御が可能な搬送装置の速度制御方法およびトラッキング方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点は、次の発明により解決される。
【００１６】
第１の発明は、搬送物の上下両面に接触する複数対のロールを有する搬送装置の速度制御方法において、少なくとも上下いずれか一方のロールの駆動モータのトルク電流について、トルク電流の立ち上がりを検出し、その検出時刻と前記ロールの設置間隔の関係から搬送物の搬送速度を算出し、ロールの速度設定値との偏差に応じてその速度設定値を補正することを特徴とする搬送装置の速度制御方法である。
【００１７】
この発明は、搬送物がロール対に接触しながら搬送されるという搬送装置の特性を利用して、搬送物がロール対を通過する時刻を検出することにより、搬送速度を算出している。ここで、鋼板の上下両面に接触する複数対のロールというのは、鋼板の上下両面に接触する１対のロールが複数あるということである。
【００１８】
但し、この１対のロールは、圧延等のような鋼板に変形を加えるものではない。例えば、ピンチロールのように鋼板を一定速度にするためのロール、あるいは、オンライン加速冷却のように水切りロールを設けたものなどがこれに該当する。
【００１９】
これらのロールは、鋼板を搬送していない時でも回転を続けているが、トルクは基本的に０であり、検出されるトルク電流はごく僅かである。鋼板がロールに接触すると、ロールの駆動モータのトルク電流は急激に増加する。このトルク電流の急激な増加、即ちトルク電流の立ち上がりは、微分回路や２値化回路等で容易に検出できる。この時、同時にトルク電流の立ち上がりの時刻、即ち検出時刻を記録しておく。この検出時刻は、鋼板の先端部がそのロール対を通過した時刻に他ならない。
【００２０】
複数のロール対について検出時刻を得ることにより、鋼板が１つのロール対から次のロール対まで移動する時間が求まる。ロール対の間の距離（間隔）は既知であるから、ロール対の間における鋼板の移動速度、即ち搬送速度が算出できる。次いで、算出された搬送速度とロールの速度設定値との偏差を求める。この偏差に応じて個々のロールの速度設定値を補正することにより、鋼板の搬送速度を目標値に一致させることができる。
【００２１】
このようにして、搬送ロールと搬送物の間にスリップやロール周長誤差があっても搬送物を目標速度で搬送することができる。また、オンライン熱処理のように放射熱や湯気等により測定環境の悪い場合でも、搬送物の確実な速度制御が可能となる。
【００２２】
第２の発明は、搬送物の上下両面に接触する複数対のロールを有する搬送装置のトラッキング方法において、少なくとも上下いずれか一方のロールの駆動モータのトルク電流の立ち上がりから、搬送物が各ロール対を通過するタイミングを検出し、これらのタイミングの間の駆動モータからのパルス数とロール間隔とを用いてパルスレートを計算し、搬送物の位置を算出することを特徴とする搬送装置のトラッキング方法である。
【００２３】
一般に、ロール1回転当りのパルス数とロール周長とを用いてパルスレートを算出可能だが、このパルスレートを用いたトラッキングはロールスリップや摩耗等によるロール周長の変化により、ずれることがある。そこで、この発明では、パルス当たりの実際の材料の移動距離、即ち実パルスレートを計算する。このようにして得られたパルスレートを用いて、搬送物の移動距離の算出を行うことにより高精度なトラッキングが行われる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について、図１の模式図を用いて説明する。搬送物９の上面には水切りロール１が設置されている。これと対向する位置には、搬送物９を搬送するための搬送ロール２が設置されており、この１対のロール（以下、ロール対）１、２で搬送物９の上下両面に接触するように配置されている。
【００２５】
図１（ａ）は最初のロール対１、２に搬送物９が到着した状態を表す。図中の曲線８は、駆動モータのトルク電流について、その変化を模式的に表しており、横軸は搬送物９の先端部の位置に対応する。駆動モータのトルク電流（曲線８）は、搬送物９の先端部がロール対１、２に到着するまではほぼ０であるが、到着と同時に急激に立ち上がる。その後は、ロール対１、２が搬送物９を挟む状態となり、駆動トルクに相当するトルク電流が流れる。
【００２６】
図１（ｂ）は次のロール対１、２に搬送物９が到着した状態を表す。最初のロール対１、２（図１ａ）におけると同様、駆動モータのトルク電流（曲線８）の急激な立ち上がりが見られる。このようにして、図１（ｃ）,（ｄ）に示すように、各ロール対（ｉ-1番目，ｉ番目）について順次トルク電流の立ち上がりを検出する。
【００２７】
トルク電流の立ち上がりの検出時刻をｔi、その時間間隔（ｔi-ｔi-1）をΔｔiとし、ｉ番目のロール対とその前のロール対の設置間隔をΔＬiとする。その前のロール対（ｉ−１番目）からそのロール対（ｉ番目）までの搬送物の搬送速度Ｖiは、次の式で表される。
Ｖi＝ΔＬi／Δｔi          （１）
【００２８】
次に至近のロール対の搬送速度Ｖiについて、平均速度（移動平均）を求める。式で表わすと、ｉ番目のロール対までのｎ個（但しｎ＜ｉ）の搬送速度Ｖiの移動平均は、次のようになる。
Ｖave(ｉ，ｎ)＝ΣjＶi-n+j／ｎ      （２）
ここで、Σjはｊについての１からｎまでの総和を表す。
【００２９】
搬送物の先端が最終のロール対（Ｎ番目とする）を抜けた後は、平均速度Ｖaveは次のようになる。
Ｖave=Ｖave(Ｎ，ｎ)              （３）
もしくは、搬送物の先端が最終のロール対を抜けるまでの全平均をとって、
ＶN＝ΣiＶi／（Ｎ−１）          （４）
をＶaveとして用いる。またこの場合、速度補正を切るようにしてもよい。
【００３０】
速度制御は図２に示すように、測定された平均速度Ｖaveと速度設定値Ｖrefの偏差ΔＶを用いる。偏差ΔＶを速度補正値ΔＶcompに変換する。ここで、図中のｋは速度補正値ΔＶcompの比例定数、δはシステムの安定性を保つための不感帯である。
【００３１】
速度制御の基本ループは速度設定値Ｖrefと速度実績Ｖfbとの差を、ＡＳＲ（速度制御回路）に入力しフィードバック制御しているが、この発明ではさらに上記のように、実際の搬送物のスリップによる遅れ等の誤差分ΔＶcompで、上記の速度設定値Ｖrefを補正して速度制御する。従って、搬送速度をより正確に、速度設定値Ｖrefに近づけることができる。
【００３２】
次に、搬送物のトラッキングの例について説明する。その手順を、図３のブロック図に示す。まず、モータトルク信号の立ち上がりにより、鋼板先端の噛み込み（接触）タイミングを検出する。この間、前のロール対における噛み込みタイミングからそのロール対における噛み込みタイミングまで、所定の駆動モータからのパルス数を計数する。この計数されたパルス数とロール間隔から、パルスレート（単位パルス当たりの距離）を算出する。得られたパルスレートを前述と同様の方法により計算を行い、平均パルスレートを算出する。
【００３３】
鋼板先端部の位置のトラッキングは、最初（入口）のロールの噛み込みタイミングから、ロールの駆動モータのパルスを積算することにより行う。同様に、鋼板後端部の位置のトラッキングは、この鋼板先端部の位置から、予め入力された鋼板の実績長さを減算することにより行う。もしくは当該設備に進入する直前のトラッキングセンサで尾端検出したタイミングからのパルス積算により行う。
【００３４】
ここで計算に用いる駆動モータはロールが鋼板に接していれば、いずれのロールの駆動モータを選んでもよい。鋼板が当該設備長より長い場合、鋼板先端部が最後（出口）のロールに到達するまでは、最初（入口）のロールの駆動モータからのパルスを、計算に用いることが望ましい。その後、鋼板後端部が最初（入口）のロールを抜けた後は、最後（出口）のロールの駆動モータからのパルスを用いればよい。鋼板が当該設備長より短い場合は、トルク電流で先端検出する都度、たとえば先端から2番目の駆動モータに切り替えて用いれば良い。
【００３５】
パルスレートの計算方法について数式を用いて説明すると次のようになる。トルク電流の立ち上がりの検出により計数された、ロール対の間隔のパルス数をｐiとし、ｉ番目のロール対とその前のロール対の設置間隔をΔＬiとする。その前のロール対（ｉ−１番目）からそのロール対（ｉ番目）までのパルスレートＲiは、次の式で表される。
Ｒi＝ΔＬi／ｐi          （５）
【００３６】
次に至近のロール対のパルスレートＲiについて、平均速度（移動平均）を求める。式で表わすと、ｉ番目のロール対までのｎ個（但しｎ＜ｉ）のパルスレートＲiの移動平均は、次のようになる。
Ｒave(ｉ，ｎ)＝ΣjＲi-n+j／ｎ      （６）
ここで、Σjはｊについての１からｎまでの総和を表す。
【００３７】
搬送物の先端が最終のロール対（Ｎ番目とする）を抜けた後は、平均パルスレートＲaveは次のようになる。
Ｒave=Ｒave(Ｎ，ｎ)              （７）
もしくは、搬送物の先端が最終のロール対を抜けるまでの全平均をとって、
ＲN＝ΣiＲi／（Ｎ−１）          （８）
をＲaveとして用いる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明では、搬送物がロール対を通過する時刻を検出して搬送速度を算出することにより、ロールの速度設定値を補正しているので、搬送ロールと搬送物の間にスリップやロール周長誤差があっても搬送物を目標速度で搬送できる。また、オンライン熱処理のように放射熱や湯気等により測定環境の悪い場合でも、搬送物の確実な速度制御が可能となる。
【００３９】
特に、オンライン加速冷却装置では、鋼板後端部の反りへの対策として水切りロールの待避が行われるが、この発明によりそのタイミングが精度よく制御される。従って、鋼板後端部が抜ける直前まで水切りロールの位置を保持することが可能となり、鋼板の冷却が均一化される。
【００４０】
その結果、オンライン熱処理設備における冷却時間、冷却停止温度の精度を向上させることができ、歩留まり向上、材質不良の低減、さらには高級材の安定した製造も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態を示す模式図である。
【図２】速度制御方法を示すブロック図である。
【図３】トラッキング制御方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  水切りロール
２  搬送ロール
８  トルク電流
９  搬送物
【図１】
0003539320.tif 000002
【図２】
0003539320.tif 000003
【図３】
0003539320.tif 000004