(57)【要約】【課題】ルーパ装置内を搬送されるストリップ材の張力を安定させ蛇行を抑えることのできるルーパ装置の制御装置を提供する。【解決手段】ルーパ装置に配備された複数のキャリッジのそれぞれについて、要求されたストリップ材の蓄積量に応じて個別に同期位置を決定し、同期位置を変更するキャリッジを変更後の同期位置まで１つずつ個別に移動させていく。好ましくは、プロセス処理部から遠いキャリッジの同期位置を近いキャリッジの同期位置より優先して変更し、同期位置を変更するキャリッジが複数ある場合、プロセス処理部から遠いキャリッジを近いキャリッジより優先して移動させる。【選択図】図４
2015182086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に移動可能に設けられた複数のキャリッジと、前記複数のキャリッジのそれぞれに設けられ当該キャリッジとともに移動する可動ロールと、前記可動ロールとの間にストリップ材を巻き掛ける複数の固定ロールとを備えるルーパ装置の制御装置において、
前記複数のキャリッジのそれぞれについて、要求されたストリップ材の蓄積量に応じて個別に同期位置を決定し、同期位置を変更するキャリッジを変更後の同期位置まで個別に移動させていく同期位置制御手段を備えることを特徴とするルーパ装置の制御装置。
【請求項２】
前記同期位置制御手段は、プロセス処理部から遠いキャリッジの同期位置を近いキャリッジの同期位置より優先して変更し、同期位置を変更するキャリッジが複数ある場合、前記プロセス処理部から遠いキャリッジを近いキャリッジより優先して移動させることを特徴とする請求項１に記載のルーパ装置の制御装置。
【請求項３】
各キャリッジに対して同一の張力基準を与えるとともに、プロセス処理部に最も近いキャリッジに与える張力基準に対して前記ストリップ材の張力変動を抑制するための補正を行う張力制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のルーパ装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼プロセスラインにおいて焼鈍やメッキ等の処理を行うプロセス処理部の入側あるいは出側に設けられるルーパ装置の制御装置に関し、特に、複数のキャリッジを備えるルーパ装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼プロセスラインのプロセス処理部においては、ストリップ材の張力および通板速度を一定に保ち、張力が安定した状態でプロセス処理を行うことが、製品の板厚精度や表面処理の均一化という点で非常に重要である。そこで、プロセス処理部の前後でストリップ材の通板速度を加減速しても、プロセス処理部でのストリップ材の通板速度は一定に保つことができるように、ストリップ材を通板しながら溜め込みまたは払い出しするルーパ装置がプロセス処理部の前後に設けられている。
【０００３】
ルーパ装置は、キャリッジに設けられた可動ロールと、回転軸を固定された固定ロールとの間にストリップ材を巻き掛け、キャリッジの同期位置によってストリップ材の蓄積量を可変させることができる装置である。一般に、プロセス処理部の入側に設けられるルーパ装置では、できるだけストリップ材を溜め込むようにキャリッジの同期位置が制御され、出側に設けられるルーパ装置では、できるだけストリップ材を払い出しておくようにキャリッジの同期位置が制御される。
【０００４】
従来、複数のキャリッジを備えたルーパ装置が知られている。複数のキャリッジを備えるルーパ装置では、キャリッジの制御方式としてマスター・スレーブ制御方式が採用されている（例えば、特許文献１参照）。この制御方式では、上位制御装置から要求されたストリップ材の蓄積量に応じてマスタ側のキャリッジの同期位置が設定され、マスタ側のキャリッジと同じ位置にスレーブ側のキャリッジの同期位置が設定される。そして、エレタイ（エレクトリックタイ）制御によって、マスタ側とスレーブ側の全てのキャリッジが同期して同時に動かされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８４５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のルーパ装置におけるエレタイ制御では、複数のキャリッジを同じ速度で移動させるように速度制御が行われる。キャリッジが移動する際にはストリップ材に張力変動が生じるため、キャリッジの位置情報に基づく張力制御が同時に行われる。しかし、キャリッジは電気的に連結されているにすぎないため、機械的要因によりキャリッジ間に移動速度差が発生することがある。キャリッジ間の移動速度差はルーパ装置内のストリップ材に張力変動を生じさせ、その張力変動が連続したストリップ材を通してプロセス処理部に伝搬することで、製品の品質に悪影響を与えてしまう。特に横型のルーパ装置においては、ストリップ材の自重によってルーパ装置内に溜め込まれたストリップ材自体がカテナリを形成しているため、ストリップ材が上下に振動しやすく、キャリッジ間の移動速度差によって容易に張力変動が発生してしまう。
【０００７】
また、キャリッジの移動に伴うストリップ材の張力変動は、キャリッジの移動距離が長いほど大きくなる。さらに、キャリッジの移動距離が長ければストリップ材の蛇行も起こりやすくなる。よって、キャリッジの移動距離は、必要なストリップ材の溜め込み量や払い出し量を達成できるだけの必要最小限にとどめたい。しかし、従来のルーパ装置では、マスタ側とスレーブ側の全てのキャリッジが常に同期して動くため、ルーパ装置全体でのキャリッジの移動距離はどうしても長くなってしまう。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、要求されたストリップ材の蓄積量に応じてキャリッジを移動させる際、ストリップ材の張力変動や蛇行を生じさせないようにキャリッジを移動させることのできるルーパ装置の制御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】
【０００９】
上記目的の達成のため、本発明に係るルーパ装置の制御装置は、所定方向に移動可能に設けられた複数のキャリッジと、前記複数のキャリッジのそれぞれに設けられ当該キャリッジとともに移動する可動ロールと、前記可動ロールとの間にストリップ材を巻き掛ける複数の固定ロールとを備えるルーパ装置の制御装置において、前記複数のキャリッジのそれぞれについて、要求されたストリップ材の蓄積量に応じて個別に同期位置を決定し、同期位置を変更するキャリッジを変更後の同期位置まで個別に移動させていく同期位置制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るルーパ装置の制御装置によれば、複数のキャリッジを１つずつ移動させることにより、複数のキャリッジを同時に移動させる場合に比較して、キャリッジが移動する際のストリップ材の張力を安定させることができる。また、要求されたストリップ材の蓄積量に応じてキャリッジの同期位置を個別に設定することで、ルーパ装置全体でのキャリッジの移動距離は最適距離に抑えられる。よって、本発明に係るルーパ装置の制御装置によれば、キャリッジの移動に伴うストリップ材の張力変動と蛇行を低減できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態のルーパ装置とその制御装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のルーパ装置の制御装置の構成とキャリッジの同期位置を示す図である。
【図３】従来のマスター・スレーブ制御方式によるキャリッジの同期位置制御を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態のルーパ装置の制御装置によるキャリッジの同期位置制御を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態のルーパ装置の制御装置によるキャリッジの同期位置制御を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態のルーパ装置とその制御装置の構成を示す図である。本実施の形態において、ルーパ装置１０は、プロセス処理部３の入側、すなわち、ミルセクション２とプロセス処理部３との間に設けられている。ルーパ装置１０は、ストリップ材１の搬送方向に並んだ２つのキャリッジ１１ａ，１１ｂを備えている。以下、ミルセクション２の側のキャリッジ１１ａを第１キャリッジと称し、プロセス処理部３の側のキャリッジ１１ｂを第２キャリッジと称する。
【００１４】
第１キャリッジ１１ａは、複数の可動ロール１２ａを搭載している。また、第２キャリッジ１１ｂも、複数の可動ロール１２ｂを搭載している。これらの可動ロール１２ａ，１２ｂと相対するように、回転軸の位置が動かないように固定された複数の固定ロール１３がストリップ材１の通板方向に沿って並べられている。固定ロール１３の一部あるいは全部は、図示しないモータにより加えられた駆動力により能動的に回転する駆動モータである。ストリップ材１は、可動ロール１２ａ，１２ｂと固定ロール１３とに順に巻き掛けられている。なお、本実施の形態において、ルーパ装置１０は、固定ロール１３の列に対して可動ロール１２ａ，１２ｂの列が水平方向に配置される横型のルーパ装置として構成されている。
【００１５】
第１キャリッジ１１ａは、図示しないレール上に水平方向に移動可能に配置されている。第１キャリッジ１１ａに対して、キャリッジモータ１５ａにより回転駆動されるドラム１４ａが設けられ、第１キャリッジ１１ａはワイヤによってドラム１４ａに連結されている。キャリッジモータ１５ａによるドラム１４ａの回転方向及び回転速度に応じて、第１キャリッジ１１ａはレール上を水平方向に移動する。
【００１６】
第２キャリッジ１１ｂは、図示しないレール上に第１キャリッジ１１ａと同方向に移動可能に配置されている。第２キャリッジ１１ｂに対して、キャリッジモータ１５ｂにより回転駆動されるドラム１４ｂが設けられ、第２キャリッジ１１ｂはワイヤによってドラム１４ｂに連結されている。キャリッジモータ１５ｂによるドラム１４ｂの回転方向及び回転速度に応じて、第２キャリッジ１１ｂはレール上を水平方向に移動する。第２キャリッジ１１ｂと第１キャリッジ１１ａとの間には、機械的な連結は存在しないし、電気的な連結も存在しない。
【００１７】
このように構成されたルーパ装置１０においては、キャリッジモータ１５ａ，１５ｂにより２つのキャリッジ１１ａ，１１ｂのそれぞれを水平移動させることで、可動ロール１２ａの列と固定ロール１３の列との間の距離、及び、可動ロール１２ｂの列と固定ロール１３の列との間の距離のそれぞれを変化させることができる。ルーパ装置１０に蓄積されるストリップ材１の量は、可動ロール１２ａ，１２ｂの列と固定ロール１３との間の距離により変化する。そこで、ルーパ装置１０では、２つのキャリッジ１１ａ，１１ｂの位置を制御することによってストリップ材１の蓄積量を調節することが行われる。
【００１８】
ルーパ装置１０の制御は、制御装置２０が行う。制御装置２０は、ルーパ装置１０に通板されたストリップ材１の張力を所望のものとするために行う張力制御と、ルーパ装置１０のストリップ材１の蓄積量を上位制御装置から要求された量とするためにキャリッジ１１ａ，１１ｂの同期位置を制御する同期位置制御とを行うように構成される。
【００１９】
まず、制御装置２０による張力制御の内容について説明する。図１には、制御装置２０が有する張力制御のための構成が示されている。制御装置２０は、第１キャリッジ１１ａを駆動するキャリッジモータ１５ａに対して張力制御を行うＡＴＲ２９ａと、第２キャリッジ１１ｂを駆動するキャリッジモータ１５ｂに対して張力制御を行うＡＴＲ２９ｂとを備えている。制御装置２０は、各キャリッジ１１ａ，１１ｂの駆動制御における張力の基準となる張力基準（Tref）２１を設定する。第１キャリッジ１１ａに係るＡＴＲ２９ａに対しては、設定された張力基準２１がそのまま与えられる。一方、第２キャリッジ１１ｂに係るＡＴＲ２９ｂに対しては、張力基準２１に対して以下のような補正が施されたものが与えられる。
【００２０】
まず、張力基準２１に対してメカロス２４による補正が行われる。メカロス２４は、ルーパ装置１０を構成する各要素において例えば摩擦等により生じる損失であり、これを補償するための補正がここで行われる。また、張力基準２１に対してベンドロス（ベンディングロス）２３による補正が行われる。ベンドロス２３とは、ルーパ装置１０内の各ロールにおいてストリップ材１を曲げることで生じる損失であり、これを補償するための補正がここで行われる。また、図示はしていないが、ルーパ装置１０を構成する各要素の慣性を補償するための補正も張力基準２１に対して行われる。さらに、同期位置制御で決定された各キャリッジ１１ａ，１１ｂの同期位置（F(P)）２５と、各キャリッジ１１ａ，１１ｂの現在位置（P1）２６とのズレ量とに基づいたＰＩ値２７が比例積分制御によって計算され、これによる補正も張力基準２１に対して行われる。そして、上記補正が行われた張力基準２１と、ルーパ装置１０の出側に設けられたテンションメータ４からの張力フィードバック値２２との差に対するＰＩ値２８が比例積分制御によって計算され、これが最終的な張力基準としてＡＴＲ２９ｂに対して与えられる。
【００２１】
次に、制御装置２０による同期位置制御の内容について説明する。図２には、制御装置２０が有する同期位置制御のための構成が各キャリッジ１１ａ，１１ｂの同期位置の一例と併せて示されている。図２に示す例では、同期位置は、固定ロール１３の列から離れた長端側同期位置と、固定ロール１３の列に近い短端側同期位置の２箇所に設定されている。そして、第１キャリッジ１１ａは短端側同期位置に配置され、第２キャリッジ１１ｂは長端側同期位置に配置されている。つまり、従来のルーパ装置では、２つのキャリッジはエレタイ制御によって常に同じ位置に制御されていたのに対し、本実施の形態によれば、各キャリッジ１１ａ，１１に対し個別に同期位置制御が行われる。
【００２２】
キャリッジ１１ａ，１１ｂの同期位置制御は、制御装置２０を構成する同期位置制御部３０により行われる。同期位置制御部３０には、上位制御装置から要求されたストリップ材の蓄積量が与えられる。上位制御装置は、板幅・板厚・種類などによって決まるプロセス処理部３のストリップ材１の通板速度、および、溶接やコイル抜き出し等に必要な時間から、ルーパ装置１０内に溜め込むべきストリップ量を算出し、これを同期位置制御部３０に対して要求している。また、同期位置制御部３０には、第１キャリッジ１１ａの現在位置を示す第１キャリッジ位置情報と、第２キャリッジ１１ｂの現在位置を示す第２キャリッジ位置情報とが入力される。第１キャリッジ位置情報は、ドラム１４ａに設けられた図示しないエンコーダの出力から得られ、第２キャリッジ位置情報は、ドラム１４ｂに設けられた図示しないエンコーダの出力から得られる。同期位置制御部３０は、上位制御装置から要求されたストリップ材１の蓄積量に基づき各キャリッジ１１ａ，１１ｂの同期位置を個別に決定する。そして、キャリッジ位置情報を参照しながらキャリッジモータ１５ａ，１５ｂを制御して、各キャリッジ１１ａ，１１ｂをそれぞれの同期位置まで個別に移動させる。
【００２３】
制御装置２０による同期位置制御の詳細について、従来のマスター・スレーブ制御方式による同期位置制御と比較して説明する。図３は、従来のマスター・スレーブ制御方式による同期位置制御を説明する図である。チャート（ａ）は、ストリップ材を最大限払い出すよう要求された場合の各キャリッジの位置の変化を示し、チャート（ｂ）は、ストリップ材を半分の量まで払い出すよう要求された場合の各キャリッジの位置の変化を示している。チャート（ａ）の例では、従来のマスター・スレーブ制御方式は、２つのキャリッジの位置に差が生じないよう同期させながら、長端側同期位置から短端側同期位置まで２つのキャリッジを移動させる。チャート（ｂ）の例では、２つのキャリッジの位置に差が生じないよう同期させながら、長端側同期位置と短端側同期位置との中間位置まで２つのキャリッジを移動させる。
【００２４】
図４は、制御装置２０による同期位置制御を説明する図である。チャート（ａ）は、ストリップ材を最大限の量払い出すよう要求された場合の各キャリッジ１１ａ，１１ｂの位置の変化を示し、チャート（ｂ）は、ストリップ材１を半分の量まで払い出すよう要求された場合の各キャリッジ１１ａ，１１ｂの位置の変化を示している。チャート（ａ）の例では、制御装置２０は、まず、第１キャリッジ１１ａを長端側同期位置から短端側同期位置まで移動させ、第１キャリッジ１１ａに遅れて第２キャリッジ１１ｂを長端側同期位置から短端側同期位置まで移動させる。好ましくは、第１キャリッジ１１ａの移動が完了してから第２キャリッジ１１ｂを移動させる。第２キャリッジ１１ｂが移動している間、第１キャリッジ１１ａに対しては、製品を生産するために最適な張力がストリップ材１に与えられるようにＡＴＲ２９ａによる張力制御が行われる。チャート（ｂ）の例では、制御装置２０は、第１キャリッジ１１ａのみを長端側同期位置から短端側同期位置まで移動させ、第２キャリッジ１１ｂを長端側同期位置に保持する。
【００２５】
図４に示す各チャートから分かるように、制御装置２０は、第１キャリッジ１１ａからストリップ材１を払い出し、第１キャリッジ１１ａのみでは払い出し量が足りない場合に第２キャリッジ１１ｂからもストリップ材１を払い出す。チャートによる説明は省略するが、ストリップ材１を溜め込む場合には、制御装置２０は、まず、第１キャリッジ１１ａにストリップ材１を溜め込み、第１キャリッジ１１ａのみでは溜め込み量が足りない場合に第２キャリッジ１１ｂにもストリップ材１を溜め込む。つまり、プロセス処理部３に近い第２キャリッジ１１ｂの移動は極力抑えて、プロセス処理部３から遠い第１キャリッジ１１ａを優先的に移動させる。これは、ルーパ装置１０内でのストリップ材１の張力変動の影響がプロセス処理部３に及ぶことを抑えるためである。
【００２６】
また、制御装置２０は、ストリップ材１の払い出しと溜め込みの両方において、２つのキャリッジ１１ａ，１１ｂをそれぞれの同期位置まで１つずつ個別に移動させる。従来制御では、２つのキャリッジを同時に移動させていたために、機械的要因によるキャリッジ間の移動速度差によって張力変動が生じていた。しかし、制御装置２０が行う同期位置制御によれば、２つのキャリッジ１１ａ，１１ｂを１つずつ個別に移動させることにより、これを無くすことができる。
【００２７】
また、キャリッジ１１ａ，１１ｂとそれに搭載される可動ロール１２ａ，１２ｂは重量物であるから、それらの移動が張力に与える外乱は大きい。移動する重量物が減れば、重量物の移動が張力に与える外乱を低減することができ、機械の摩擦によるメカロスも低減することができる。制御装置２０が行う同期位置制御によれば、２つのキャリッジ１１ａ，１１ｂを１つずつ移動させることにより、２つのキャリッジを同時に移動させる従来制御に比較して、キャリッジ１１ａ，１１ｂの移動が張力に与える影響を半減することができるという効果もある。
【００２８】
制御装置２０は、図５に示す各チャートのように各キャリッジ１１ａ，１１ｂの同期位置を制御することもできる。チャート（ｃ）は、ストリップ材１を半分の量まで払い出すよう要求された場合の各キャリッジの位置の変化を示している。この例では、制御装置２０は、まず、第１キャリッジ１１ａを長端側同期位置と短端側同期位置との中間位置まで移動させ、第１キャリッジ１１ａに遅れて第２キャリッジ１１ｂを長端側同期位置と短端側同期位置との中間位置まで移動させる。各キャリッジ１１ａ，１１ｂの同期位置は、図４に示すチャート（ｂ）の例のようにストリップ材１の蓄積量に応じてキャリッジ１１ａ，１１ｂ間で異ならせることもできるし、この例のように同じ位置にすることもできる。ただし、図４に示すチャート（ｂ）の例のようにプロセス処理部３に近い第２キャリッジ１１ｂはできる限り動かさないほうが、ストリップ材１の張力変動を抑えることにおいては効果がある。
【００２９】
図５に示すチャート（ｄ）は、ストリップ材１を４分の１の量まで払い出すよう要求された場合の各キャリッジの位置の変化を示している。この例では、まず、第１キャリッジ１１ａを長端側同期位置から短端側同期位置まで移動させ、第１キャリッジ１１ａに遅れて第２キャリッジ１１ｂを長端側同期位置と短端側同期位置との中間位置まで移動させる。このように、要求されたストリップ材１の蓄積量に応じてキャリッジ１１ａ，１１ｂの同期位置を個別に設定することで、ルーパ装置１０全体での移動距離は最適距離に抑えられる。
【００３０】
以上述べた同期位置制御が制御装置２０により行われることにより、キャリッジ１１ａ，１１ｂが移動する際のストリップ材１の張力は安定する。また、キャリッジ１１ａ，１１ｂの移動距離が最適にされることで、ルーパ装置１０内で生じるストリップ材１のカテナリは少なくなり、発生のおそれが大きかったキャリッジ１１ａ，１１ｂの移動時の張力変動とストリップ材１の蛇行は低減する。その結果、安定した操業が実現されて品質の良い製品が生産されるようになる。
【００３１】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、第１キャリッジ１１ａの移動完了後に第２キャリッジ１１ｂを移動させることが好ましいが、第１キャリッジ１１ａの移動速度の関係で、第１キャリッジ１１ａの移動のみではストリップ材１の蓄積量の調整が間に合わない場合には、生産を優先させる目的で、第２キャリッジ１１ｂの移動開始タイミングを早めることもできる。ただし、ストリップ材１の張力変動の発生をできるだけ抑えるため、キャリッジ１１ａ，１１ｂが同時に移動する時間は極力少なくなるよう、第２キャリッジ１１ｂの移動開始タイミングは最大限に遅らせる。例えば、第１キャリッジ１１ａの移動開始時及び終了時は、ストリップ材１の移動速度が変化して張力変動が起きやすいので、第１キャリッジ１１ａの移動速度が一定になった時点で第２キャリッジ１１ｂの移動を開始する。
【００３２】
また、上述の実施の形態のルーパ装置はキャリッジを水平方向に移動させる横型のルーパ装置であるが、本発明はキャリッジを上下に昇降させる縦型のルーパ装置にも適用することができる。
【００３３】
また、上述の実施の形態のルーパ装置はプロセス処理部の入側に配置されているが、本発明はプロセス処理部の出側に配置されるルーパ装置にも適用することができる。
【００３４】
また、上述の実施の形態ではキャリッジが２台の場合について説明したが、本発明は３台以上のキャリッジを備えるルーパ装置にも適用可能である。例えば、ルーパ装置が３台のキャリッジを有する場合、プロセス処理部から遠いキャリッジ、中央のキャリッジ、プロセス処理部に近いキャリッジの順に１つずつ移動させればよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  ストリップ材
１０  ルーパ装置
１１ａ  第１キャリッジ
１１ｂ  第２キャリッジ
１２ａ，１２ｂ  可動ロール
１３  固定ロール
１４ａ，１４ｂ  ドラム
１５ａ，１５ｂ  キャリッジモータ
２０  制御装置
３０  同期位置制御部
【図１】
2015182086.tif 000003
【図２】
2015182086.tif 000004
【図３】
2015182086.tif 000005
【図４】
2015182086.tif 000006
【図５】
2015182086.tif 000007