(57)【要約】【課題】リールに巻取られる鋼帯の巻きずれを防止する。【解決手段】幅方向位置制御装置３０は、鋼帯２の一方のエッジと他方のエッジとを検出するエッジ位置検出手段３１と、その検出値から位置偏差を検出する鋼帯位置偏差検出手段３２と、ＰＯＲ１２への巻取りを始めようとする状態での鋼帯２の初期位置偏差を記憶する記憶手段３３と、ＰＯＲ１２を幅方向に移動させるリール移動手段３４と、リール移動手段３４の動作を制御する制御手段３５と、を含む。制御手段３５は、ＰＯＲ１２へ巻取り中の鋼帯２の位置偏差から、前記初期位置偏差を減算して、初期位置に対する変位量を求める。さらに制御手段３５は、鋼帯２の変位量にＰＯＲ１２の変位量が等しくなるように、リール移動手段３４の動作を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リールに巻取られる金属帯の幅方向の位置を制御する金属帯の幅方向位置制御装置において、
金属帯のエッジの位置を一方の側と他方の側とでそれぞれ検出するエッジ位置検出手段と、
一方の側と他方の側とで検出されるエッジ位置の差を金属帯の位置偏差として求める金属帯位置偏差検出手段と、
リールへの巻取を始めようとする状態での金属帯の位置偏差を初期位置偏差として記憶する記憶手段と、
リールを幅方向に移動させるリール移動手段と、
リールへ巻取り中の金属帯の位置偏差から、初期位置偏差を減算して金属帯の初期位置に対する変位量を求め、当該変位量にリールの変位量が等しくなるようにリール移動手段の動作を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする金属帯の幅方向位置制御装置。
【請求項２】
前記リールに巻取られる金属帯は、
複数の金属帯を順次接続して連続処理する場合に、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部とを接続後、連続処理する方向と逆の方向に巻取られる金属帯であることを特徴とする請求項１記載の金属帯の幅方向位置制御装置。
【請求項３】
リールに巻取られる金属帯の幅方向の位置を制御する金属帯の幅方向位置制御方法において、
金属帯の巻取を始めようとする状態で、
金属帯の一方のエッジと他方のエッジとの位置偏差として金属帯初期位置偏差（ＬＰｉ）を求め、
金属帯の巻取り中に、
金属帯の一方のエッジと他方のエッジとの位置偏差として金属帯位置偏差（ＬＰ）を求め、
金属帯位置偏差（ＬＰ）と金属帯初期位置偏差（ＬＰｉ）との差ΔＬＰ（＝ＬＰ−ＬＰｉ）に対して、リールの幅方向の変位量が等しくなるように、リールの幅方向の移動動作を制御することを特徴とする金属帯の幅方向位置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リールに巻取られる金属帯の幅方向の位置を制御する金属帯の幅方向位置制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属帯の加工等を行う装置では、装置入側でコイル状に巻かれた金属帯をほどいて装置内へ装入し、加工された金属帯を装置出側でコイル状に巻取ることが行われる。金属帯の加工等を行う装置は、たとえばロールクラウンなどに見られるように、幅方向の中央位置を基準として設計されることが多い。したがって、装置で加工等される金属帯は、その幅方向中央が装置の幅方向中央に一致するようにほどいて装入されることが望ましい。また、加工された金属帯をコイル状に巻取る際、巻きずれが起こるとコイルのエッジを損傷するので、幅方向の位置がずれることなくエッジを揃えて巻取られることが望ましい。このことから、一般的にコイルをほどいて装置へ装入される金属帯、および加工されて巻取られる金属帯は、幅方向の位置がずれないように位置制御されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、従来金属帯の加工の一種である研磨に用いられている研磨装置１の構成を示す。研磨装置１は、コイル状の金属帯の一種である鋼帯２を研磨し、鋼帯２をほどいて装入する払出機３と、研磨スタンド４と、巻取機５と、入側位置制御装置６と、出側位置制御装置７と、金属帯２の走行方向を転換する複数のデフレクターロール８と、を含む。研磨装置１では、払出機３でほどかれて研磨スタンド４へ装入される鋼帯２の幅方向の位置制御を入側位置制御装置６で行う。また、図３中に示す通常研磨方向に走行して研磨された後、巻取機５に巻取られる鋼帯２の幅方向の位置制御を出側位置制御装置７で行う。研磨スタンド４には、エンドレスの研磨ベルト４ａが備えられる。研磨ベルト４ａは、コンタクトロール４ｂとアイドルロール４ｃとの間に掛け渡される。コンタクトロール４ｂの外周に沿う研磨ベルト４ａは、ビリーロール４ｄとの間で挟む鋼帯２の表面に押付けられる。
【０００４】
図４は、図３に示す研磨装置１の入側で鋼帯２の幅方向の位置を制御する状態を示す。研磨装置１の入側の払出機３では、モーター１１でペイオフリール１２（以後、ＰＯＲで表す）を回転し、ＰＯＲ１２にコイル状に巻かれている鋼帯２を矢符１３で示す方向にほどいて装入する。このコイルをほどいて装入する時に、入側位置制御装置６が払出される鋼帯２の幅方向位置を制御する。
【０００５】
入側位置制御装置６は、入側検出器１４と、入側位置制御部１５と、ペイオフリール（ＰＯＲ）サーボ弁１６と、ペイオフリール（ＰＯＲ）シリンダー１７と、を含む。入側検出器１４は、鋼帯２のエッジの位置を一方の側と他方の側とでそれぞれ検出する検出器であり、たとえば投受光検出器が用いられる。投受光検出器１４は、投光器から出射される光を受光器で受け、受光量に応じた電圧を出力する光電変換器である。研磨装置１には、鋼帯２のワークサイドのエッジ部分およびドライブサイドのエッジ部分に、鋼帯２を挟むようにして、投受光検出器１４が設けられる。投受光検出器１４は、研磨装置１に対する位置が固定され、ワークサイドとドライブサイドとで研磨装置１の幅方向中央に関して線対称の位置に設けられる。投受光検出器１４では、投光器と受光器との間にある鋼帯２によって光の一部が遮られることで、そのエッジ位置を検出する。鋼帯２の幅が定まれば、投受光検出器１４におけるワークサイドの受光量（ＬＷ）とドライブサイドの受光量（ＬＤ）との和（ＬＷ＋ＬＤ）が一定になる。したがって、ワークサイドの受光量（ＬＷ）とドライブサイドの受光量（ＬＤ）との差ＬＰ（＝ＬＷ−ＬＤ）から、鋼帯２の装置中央に対する偏り、すなわち幅方向の位置偏差が求められる。図４に示す投受光検出器１４は、減算機能をも備え、上記偏差ＬＰを計算し、鋼帯２の位置偏差として入側位置制御部１５に対して出力する。
【０００６】
入側位置制御部１５は、鋼帯２の位置偏差である受光量偏差ＬＰが零（０）に近づくように、ＰＯＲサーボ弁１６の動作を制御する信号を出力する。この信号に従ってＰＯＲサーボ弁１６が動作し、ＰＯＲシリンダー１７がＰＯＲ１２を矢符１８で示す幅方向に移動し、コイルをほどいて装入される鋼帯２の研磨装置１に対する幅方向の位置制御が行われる。入側では、ＰＯＲ１２から矢符１３で示す方向に装入される鋼帯２の幅方向中央が研磨装置１の幅方向中央に一致するように位置制御が行われる。
【０００７】
研磨装置１の出側に設けられる出側位置制御装置７は、出側検出器２１と、出側位置制御部２２と、不図示のテンションリールサーボ弁およびテンションリールシリンダーと、を含む。入側のＰＯＲサーボ弁１６およびＰＯＲシリンダー１７と同様に、テンションリールサーボ弁およびテンションリールシリンダーは、巻取機５に備わるテンションリール２３およびモーターを幅方向に移動させる。研磨装置１の出側では、入側と類似の方法で、巻取られる鋼帯２の幅方向中央がテンションリール２３の幅方向中央に一致するように位置制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−５５９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
研磨装置１では、入側のＰＯＲ１２で鋼帯２を巻取しなければならない場合が生ずる。研磨装置１では、通常、複数の鋼帯を順次接続し、連続して研磨する。研磨中にコイル尾端がＰＯＲ１２から抜けると板張力が無くなり、研磨ベルト４ａと鋼帯２の当りが急変し、その部分を深く削る重研磨となり、火災となる。よって、ＰＯＲ１２の残巻数を監視し、設定巻数以下になると、鋼帯２の走行速度を低下させるライン減速と、ビリーロール４ｄの下降操作を行う。この場合、鋼帯２は、ビリーロール４ｄの下降開始点から未研磨となるので、品質不良として歩留損になる。そこで、鋼帯２をある程度の長さだけ、通常研磨方向とは逆の方向へ引戻してＰＯＲ１２に巻取り、既に研磨された部分から走行および研磨を再開する。このように、鋼帯２を引戻して巻取った後、走行および研磨を再開することで、品質不良部分の研磨仕上りも他の研磨済みの部分と大きく異ならないようにする。ここでは、鋼帯２を入側に引戻してＰＯＲ１２で巻取る処理を、引戻し巻取と呼ぶことにする。
【００１０】
入側位置制御装置６は、鋼帯２が研磨装置１の中央に対してずれると、鋼帯２の中央を研磨装置１の中央に一致させるべく、鋼帯２のずれる方向と逆の方向にＰＯＲ１２を移動させるように制御する。したがって、ＰＯＲ１２に鋼帯２を引戻し巻取する場合、入側位置制御装置６は、巻きずれを一層助長することになる。そこで、引戻し巻取する場合、入側位置制御装置６の動作をｏｆｆにして、作業者が鋼帯２の巻取り位置を観察しながらＰＯＲ１２を幅方向に手動操作で移動させ、幅方向位置を調整している。しかし、作業者が観察しながら手動操作で引戻し巻取を行ったとしても、巻きずれの発生を十分に防止することができずに、コイルのエッジを損傷するという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、金属帯を引戻し巻取する際などに、巻きずれを防止することができる金属帯の幅方向位置制御装置および制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、リールに巻取られる金属帯の幅方向の位置を制御する金属帯の幅方向位置制御装置において、
金属帯のエッジの位置を一方の側と他方の側とでそれぞれ検出するエッジ位置検出手段と、
一方の側と他方の側とで検出されるエッジ位置の差を金属帯の位置偏差として求める金属帯位置偏差検出手段と、
リールへの巻取を始めようとする状態での金属帯の位置偏差を初期位置偏差として記憶する記憶手段と、
リールを幅方向に移動させるリール移動手段と、
リールへ巻取り中の金属帯の位置偏差から、初期位置偏差を減算して金属帯の初期位置に対する変位量を求め、当該変位量にリールの変位量が等しくなるようにリール移動手段の動作を制御する制御手段と、を含むことを特徴とする金属帯の幅方向位置制御装置である。
【００１３】
また本発明で、前記リールに巻取られる金属帯は、
複数の金属帯を順次接続して連続処理する場合に、先行金属帯の尾端部と後行金属帯の先端部とを接続後、連続処理する方向と逆の方向に巻取られる金属帯であることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、リールに巻取られる金属帯の幅方向の位置を制御する金属帯の幅方向位置制御方法において、
金属帯の巻取を始めようとする状態で、
金属帯の一方のエッジと他方のエッジとの位置偏差として金属帯初期位置偏差（ＬＰｉ）を求め、
金属帯の巻取り中に、
金属帯の一方のエッジと他方のエッジとの位置偏差として金属帯位置偏差（ＬＰ）を求め、
金属帯位置偏差（ＬＰ）と金属帯初期位置偏差（ＬＰｉ）との差ΔＬＰ（＝ＬＰ−ＬＰｉ）に対して、リールの幅方向の変位量が等しくなるように、リールの幅方向の移動動作を制御することを特徴とする金属帯の幅方向位置制御方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の金属帯の幅方向位置制御装置によれば、金属帯を巻取するに際し、金属帯の幅方向のずれに追随し、金属帯のずれと同じ方向へ同じ距離だけリールを移動させることができるので、巻きずれを防止することができる。
【００１６】
また本発明によれば、引戻し巻取される金属帯の幅方向位置制御を精度良く実現し、巻きずれを防止することができる。
【００１７】
また本発明の金属帯の幅方向位置制御方法は、前記金属帯の幅方向位置制御装置を用いて実行されるので、前記発明による効果と同じ効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である金属帯の幅方向位置制御装置３０の概要を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す装置３０を用いて行われる金属帯の幅方向位置制御方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、従来金属帯の加工の一種である研磨に用いられている研磨装置１の構成を示す図である。
【図４】図４は、図３に示す研磨装置１の入側で鋼帯２の幅方向の位置を制御する状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態である金属帯の幅方向位置制御装置の概要を示す。金属帯の幅方向位置制御装置３０（以後、単に幅方向位置制御装置と呼ぶ）は、前述の研磨装置１に備わる入側位置制御装置６に類似し、類似する部分については同一の参照符号を付して説明を簡略化または省略する。ここでは、金属帯の一種である鋼帯２を巻取る場合について例示する。
【００２０】
幅方向位置制御装置３０は、エッジ位置検出手段３１と、鋼帯位置偏差検出手段３２と、記憶手段であるメモリ３３と、リール移動手段３４と、制御手段３５と、を含む。幅方向位置制御装置３０は、たとえば前述の研磨装置１の入側に設けられ、払出機３を巻取機として使用し、矢符３６で示す方向に引戻し巻取される鋼帯２の幅方向位置を制御することに用いられる。
【００２１】
エッジ位置検出手段３１は、前述の投受光検出器１４と構成を同じくする投受光検出器であり、鋼帯２のワークサイドおよびドライブサイドでそれぞれエッジ位置を検出する。鋼帯位置偏差検出手段３２は、エッジ位置検出手段３１に備わる不図示の減算器と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４０とを含み、ワークサイドとドライブサイドとで検出されるエッジ位置の差を、鋼帯２の位置偏差として求める。鋼帯位置偏差検出手段３２は、ワークサイドの受光量（ＬＷ）と、ドライブサイドの受光量（ＬＤ）との偏差ＬＰ（＝ＬＷ−ＬＤ）を求めて電圧出力する。ここでは、たとえば±１００ｍｍの位置偏差を±５Ｖの電圧に変換して出力する。Ａ／Ｄ変換器４０は、位置偏差のアナログ信号をデジタル信号に変換して制御手段３５に対して出力する。ここでは鋼帯２の位置偏差ＬＰがエッジ位置検出手段３１で求められるけれども、これに限定されることなく、エッジ位置検出手段３１で両サイドのエッジ位置検出のみを行い、検出結果をＡ／Ｄ変換器４０を介して制御手段３５へ入力し、制御手段３５で位置偏差ＬＰを計算するようにしてもよい。
【００２２】
メモリ３３は、たとえばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）で実現され、随時書込みおよび読出し可能である。メモリ３３には、ＰＯＲ１２への巻取を始めようとする状態で、鋼帯位置偏差検出手段３２により検出される鋼帯２の位置偏差が初期位置偏差（ＬＰｉ）として記憶される。
【００２３】
リール移動手段３４は、ＰＯＲサーボ弁１６とＰＯＲシリンダー１７とを含む。ＰＯＲサーボ弁１６は、制御手段３５からの制御信号に応じて、ＰＯＲシリンダー１７に対して供給する流体の流路および流量を制御する弁である。ＰＯＲシリンダー１７は、ＰＯＲサーボ弁１６の動作に従ってピストンを直線運動させ、そのピストンに接続されるＰＯＲ１２を幅方向に移動させる。
【００２４】
制御手段３５は、リール位置偏差検出部４１と、制御部４２と、を含む。前述のメモリ３３は、制御手段３５に備わるようにすることができる。リール位置偏差検出部４１は、たとえばポテンショメータ４３とＡ／Ｄ変換器４４とを含む。ポテンショメータ４３は、研磨装置１の幅方向の中央位置を基準とし、ＰＯＲ１２に接続されるＰＯＲシリンダー１７のピストンの幅方向移動に対応する抵抗値変化を電圧として検出する。ＰＯＲシリンダー１７のピストンの全ストロークを一定とし、全ストロークがワークサイドの変位（ＲＷ）とドライブサイドの変位（ＲＤ）との和になるようにする。このことで、ポテンショメータ４３は、幅方向の基準位置に対するＰＯＲ１２の位置偏差として、リール位置偏差ＲＰ（＝ＲＷ−ＲＤ）を検出することができる。ここでは、幅方向の基準位置を研磨装置１の幅方向中央位置とし、たとえば±１００ｍｍの位置偏差を±５Ｖの電圧として出力する。Ａ／Ｄ変換器４４は、ポテンショメータ４３が検出するリール位置偏差（ＲＰ）のアナログ信号をデジタル信号に変換して制御部４２へ入力する。前述のメモリ３３には、ＰＯＲ１２への巻取を始めようとする状態で、リール位置偏差検出部４１により検出されるＰＯＲ１２の位置偏差がリール初期位置偏差（ＲＰｉ）として記憶される。
【００２５】
制御部４２は、たとえば中央処理装置（ＣＰＵ）で実現される。制御部４２は、鋼帯２をＰＯＲ１２へ引戻し巻取中の鋼帯位置偏差（ＬＰ）から、引戻し巻取を始めようとする状態での鋼帯初期位置偏差（ＬＰｉ）を減算して、その差ΔＬＰ（＝ＬＰ−ＬＰｉ）を求める。差ΔＬＰは、鋼帯２の初期位置に対する変位量を表す。また制御部４２は、鋼帯２をＰＯＲ１２へ引戻し巻取中のリール位置偏差（ＲＰ）から、ＰＯＲ１２へ引戻し巻取を始めようとする状態でのリール初期位置偏差（ＲＰｉ）を減算して、その差ΔＲＰ（＝ＲＰ−ＲＰｉ）を求める。差ΔＲＰは、ＰＯＲ１２の初期位置に対する変位量を表す。さらに、制御部４２は、鋼帯位置偏差の差ΔＬＰに対してリール位置偏差の差ΔＲＰが等しくなるよう２に、リール移動手段３４の動作を制御する。すなわち、制御部４２は、鋼帯２の変位量に対して、ＰＯＲ１２の変位量が等しくなるようにリール移動手段３４の動作を制御する。
【００２６】
ここでは、ＰＯＲ１２の変位量をリール位置偏差の差ΔＲＰとして求めているが、これに限定されることはない。たとえば、ＰＯＲ１２を動作させるＰＯＲシリンダー１７にリニアエンコーダーを接続し、巻取中のリニアエンコーダーの計測値と、巻取りを開始する状態でのリニアエンコーダーの計測値との差で、ＰＯＲ１２の変位量を求めるようにしてもよい。
【００２７】
なお、研磨装置１には、エンコーダー５１が設けられる。エンコーダー５１は、引戻し巻取される鋼帯２の長さを測定し、測定結果をオペレーターが操作する不図示の操作盤の表示部に表示する。
【００２８】
図２は、図１に示す装置３０を用いて行われる金属帯の幅方向位置制御方法を示すフローチャートである。図２を参照して幅方向位置制御方法について説明する。スタートでは、ＰＯＲ１２へ鋼帯２を引戻し巻取するために、モーター１１を低トルクで駆動して鋼帯２に張力を負荷し、引戻し巻取を始めようとする状態である。ステップａ１では、エッジ位置検出手段３１および鋼帯位置偏差検出手段３２で鋼帯位置偏差を検出する。この引戻し巻取を始めようとする状態での鋼帯位置偏差を鋼帯初期位置偏差（ＬＰｉ）と呼ぶ。検出された鋼帯初期位置偏差（ＬＰｉ）は、メモリ３３に記憶される。ステップａ２では、リール位置偏差検出部４１でリール位置偏差を検出する。この引戻し巻取を始めようとする状態でのリール位置偏差をリール初期位置偏差（ＲＰｉ）と呼ぶ。検出されたリール初期位置偏差（ＲＰｉ）は、メモリ３３に記憶される。
【００２９】
ステップａ３では、ＰＯＲ１２への鋼帯２の引戻し巻取を開始する。ステップａ４では、エッジ位置検出手段３１および鋼帯位置偏差検出手段３２で鋼帯２の引戻し巻取中の鋼帯位置偏差（ＬＰ）を検出する。検出された鋼帯位置偏差（ＬＰ）は、制御部４２に対して出力される。ステップａ５では、リール位置偏差検出部４１で鋼帯２の引戻し巻取中のリール位置偏差（ＲＰ）を検出する。検出されたリール位置偏差（ＲＰ）は、制御部４２に対して出力される。
【００３０】
ステップａ６では、制御部４２で、鋼帯位置偏差（ＬＰ）とメモリ３３から読出した鋼帯初期位置偏差（ＬＰｉ）との差ΔＬＰ（＝ＬＰ−ＬＰｉ）が求められる。ステップａ７では、リール位置偏差（ＲＰ）とメモリ３３から読出したリール初期位置偏差（ＲＰｉ）との差ΔＲＰ（＝ＲＰ−ＲＰｉ）が求められる。ステップａ８では、差ΔＬＰに対して差ΔＲＰが等しくなるように、制御部４２がＰＯＲサーボ弁１６に対して動作指示の信号を出力する。ＰＯＲサーボ弁１６は、制御部４２からの信号に応答して、ＰＯＲシリンダー１７のピストンを動作させる。ＰＯＲシリンダー１７は、そのピストンに接続されるＰＯＲ１２を、鋼帯２がずれる方向および距離と同じ方向に同じ距離だけ移動させる
【００３１】
ステップａ９では、鋼帯２を所定の長さ分巻取ったか否かが判定される。ここで、所定の長さとは、たとえばＰＯＲ１２から研磨スタンド４のうちの最終段の研磨位置までの距離と、火災対策のために定めたＰＯＲ残巻き長さを合わせた長さをいう。このような所定の長さは、研磨装置１と安定に作業可能なＰＯＲ残巻数とが定まれば、求めることができる。エンコーダー５１で鋼帯２の引戻し巻取長さを測定することで、所定の長さに達したか否かを判定することができる。所定の長さを巻取っていない場合、ステップａ４に戻り、以降のステップを繰返す。所定の長さを巻取った場合、作業者が操作盤から制御部４２に信号を入力して引戻し巻取動作を停止することで、一連の幅方向位置制御動作が終了する。
【００３２】
幅方向位置制御によれば、鋼帯２が引戻し巻取を開始する初期位置からずれる方向および距離に追随して、ＰＯＲ１２を同じ方向に同じ距離だけ移動させることができる。このことによって、引戻し巻取時の巻きずれの発生を防止することができる。
【００３３】
作業者が巻取り位置を観察しながら手動操作でＰＯＲ１２を移動させて引戻し巻取を行う場合、最大±５０ｍｍの巻きずれが発生していた。しかし、以上に説明した幅方向位置制御を行うことで、引戻し巻取時の巻きずれの発生量を最大±１０ｍｍに抑制することが可能になった。
【００３４】
以上で説明しているように、本実施の形態では、幅方向位置制御を装置入側の払出機での引戻し巻取に利用している。しかしながら、これに限定されることなく、装置出側でエッジ位置検出器をテンションリールに連動して設けることが困難な場合など、巻取機での巻取りに対しても有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
２  鋼帯
１２  ペイオフリール
１４  投受光検出器
１６  ペイオフリールサーボ弁
１７  ペイオフリールシリンダー
３０  幅方向位置制御装置
３１  エッジ位置検出手段
３２  鋼帯位置偏差検出手段
３３  メモリ
３４  リール移動手段
３５  制御手段
【図１】
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【図２】
2011062710.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011062710.tif 000006