(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼帯の先端を巻き取る際に用いるベルトラッパーを目標待機位置に停止させる待機位置制御方法において、
（ａ）外気温あるいは設備周囲温度の変化に応じて変動するベルトラッパーの停止位置と目標待機位置のずれ量の経時的推移に基づいて、ベルトラッパーの油圧機構の制御系統に予め設定するずれ量を補正し、
（ｂ）補正したずれ量に基づいて、目標待機位置を補正し、
（ｃ）補正した目標待機位置に基づいて、ベルトラッパーの停止制御を行う
ことを特徴とするベルトラッパーの待機位置制御方法。
【請求項２】
前記ずれ量は、ベルトラッパーのフレームの傾動角のずれ量（°）であることを特徴とする請求項１に記載のベルトラッパーの待機位置制御方法。
【請求項３】
前記ずれ量の補正は、直近の１回又は２回以上の停止位置ずれ量を参照して補正されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルトラッパーの待機位置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼帯の巻取りに際して、鋼帯先端を巻取りリールの芯金に巻き付くように誘導するベルトラッパーを待機位置に正確に停止させる制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルトラッパーは、鋼帯の巻取りに際し、当初、鋼帯の先端を上記スリーブに巻付けるために、該スリーブの径に応じた位置及び角度で、巻取りリールに隣接する待機位置に待機する。鋼帯先端がスリーブに巻き付いた後は、鋼帯コイルの径の増大に伴い、当初の待機位置から後退して、鋼帯コイルの表面と干渉しない位置に退避する。
【０００３】
従来のベルトラッパーの待機位置制御においては、油圧シリンダー装置に取り付けた位置検出器からの位置信号で、油圧シリンダー装置を制御して、ベルトラッパーが目標待機位置にて停止するように制御を行っていた（例えば、特許文献１及び２、参照）。
【０００４】
しかし、ベルトラッパーを目標待機位置で停止させる信号を油圧機構に送信しても、油圧シリンダーの作動が直ちに停止せず、その結果、ベルトラッパーが実際に停止する位置が、目標待機位置からずれることになる。
【０００５】
例えば、ベルトラッパーのフレームは、長さが２〜２．５ｍ程度あり、その先端近傍には、更に、下アームが延長されていて、下アームがフレーム延長上で開位置をとった場合、ベルトラッパーの傾動角が停止位置から０．５°ずれると、下アーム先端は３０ｍｍも移動する。この移動に伴う下アーム位置の“ずれ”が原因で、鋼帯のスリーブへの巻付けが正常に行われず、巻取りトラブルが発生する場合がある。
【０００６】
ベルトラッパーの実際の停止位置と、目標待機位置との“ずれ”は、ベルトラッパーのフレーム移動速度を遅くすることで、小さくすることができるが、そうすると、待機準備に要する時間が長くなり、鋼帯巻取り作業の効率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７５５２８４号公報
【特許文献２】特開２００８−３７６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ベルトラッパーのフレーム移動速度を小さくしなくても、待機位置制御を高精度で行って、制御精度不足に起因する巻取りトラブルを未然に防止することを課題とし、該課題を解決するベルトラッパーの待機位置制御方法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】
本発明者らは、上記課題を解決する手法を見いだすため、ベルトラッパーの待機位置制御の制御実績を詳細に分析した。通常、ベルトラッパーの停止位置は、目標待機位置からずれるので、“ずれ量（ずれ角度）”を見込んで油圧機構を制御するが、上記分析の結果、ずれ量は一定でなく、外気温あるいは設備周囲温度が低くなるほど、ずれ量が大きくなることが判明した。
【００１０】
この事実から、油圧機構を駆動する油の粘性が外気温あるいは設備周囲温度によって変化し、特に外気温あるいは設備周囲温度が低下すると、油圧機構の駆動を停止するための電磁弁（ソレノイドバルブ）の閉動作に要する時間が増大し、ベルトラッパーの停止位置と目標待機位置の“ずれ量（ずれ角度）”が大きくなる傾向にあることを知見した。
この外気温あるいは設備周囲温度の低下による油の粘性の増大が、電磁弁の閉動作に要する時間の増大を招いて、目標停止位置のずれに繋がることは、ベルトラッパーのフレーム移動速度を低速となるように、油圧シリンダーを駆動する場合には、電磁弁及び油圧シリンダーへ単位時間当たりに流れ込む油量が少なくなり、開状態から閉状態に至るストロークによって流れ込む油量が小さくなり、弁体が、閉状態へ移動するための距離が小さくなることから、油温の低下による油の粘性の増大の影響も小さくなって、結果的に、フレームの停止位置のずれ量も小さくなることからも、裏付けられる。
【００１１】
即ち、本発明者らは、ベルトラッパーを目標待機位置に停止させるためには、外気温（設備周囲温度）に応じて変化する作動油の粘性を考慮して、油圧シリンダーの作動を制御する必要があることを知見した。
【００１２】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下の通りである。
（１）鋼帯の先端を巻き取る際に用いるベルトラッパーを目標待機位置に停止させる待機位置制御方法において、
（ａ）外気温あるいは設備周囲温度の変化に応じて変動するベルトラッパーの停止位置と目標待機位置のずれ量の経時的推移に基づいて、ベルトラッパーの油圧機構の制御系統に予め設定するずれ量を補正し、
（ｂ）補正したずれ量に基づいて、目標待機位置を補正し、
（ｃ）補正した目標待機位置に基づいて、ベルトラッパーの停止制御を行う
ことを特徴とするベルトラッパーの待機位置制御方法。
【００１３】
（２）前記ずれ量は、ベルトラッパーのフレームの傾動角のずれ量（°）であることを特徴とする前記（１）に記載のベルトラッパーの待機位置制御方法。
【００１４】
（３）前記ずれ量の補正は、直近の１回又は２回以上の停止位置ずれ量を参照して補正されたものであるであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のベルトラッパーの待機位置制御方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ベルトラッパーの待機位置制御を高精度で行うことができるので、鋼帯の巻取りに際し、巻取りトラブルが発生せず、歩留り及び稼働率が向上するとともに、ベルトラッパー周辺の機器の損傷を防止できる。さらに、本発明によれば、ベルトラッパーを迅速に移動し、かつ、目標待機位置に適確に停止させることができるので、鋼帯巻取り作業の効率が向上する。
本発明では、油圧シリンダーの交換や、油圧シリンダーへの流量の経年変化が生じた場合にも同じ精度で待機位置制御を維持できることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ベルトラッパーの一構造を示す図である。
【図２】ベルトラッパーの巻取り態様を示す図である。（ａ）は、鋼帯を時計回りに巻き取る態様を示し、（ｂ）は、鋼帯を反時計回りに巻き取る態様を示す。
【図３】外気温の経時変化と、ベルトラッパーの実際の停止位置と目標待機位置のずれ量（ずれ角度（°））の経時変化を示す図である。
【図４】図３に示す外気温の経時変化と、ずれ量（ずれ角度（°））の経時変化を、それぞれ、多項式で近似し、外気温とずれ量（ずれ角度（°））の相対関係を経時的に示す図である。
【図５】ベルトラッパーの油圧シリンダーの作動を制御する制御系統を示す図である。（ａ）は、従来の制御系統を示し、（ｂ）は、本発明の制御系統の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について説明する。
【００１８】
本発明は、鋼帯の先端を巻き取る際に用いるベルトラッパーを目標待機位置に停止させる待機位置制御方法において、
（ａ）外気温あるいは設備周囲温度の変化に応じて変動するベルトラッパーの停止位置と目標待機位置のずれ量の経時的推移に基づいて、ベルトラッパーの油圧機構の制御系統に予め設定するずれ量を補正し、
（ｂ）補正したずれ量に基づいて、目標待機位置を補正し、
（ｃ）補正した目標待機位置に基づいて、ベルトラッパーの停止制御を行う
ことを特徴とする。
【００１９】
まず、本発明の待機位置制御方法を適用するベルトラッパーの構造について説明する。図１に、ベルトラッパーの一構造を示す。
【００２０】
ベルトラッパーは、フレーム用油圧シリンダー１２の作動で、旋回軸２を中心に回動するフレーム１を基体とし、(a)下部に、鋼帯が巻き付く芯金（マンドレル）８を包囲する円弧部９を有し、(b)先端部に、油圧シリンダー１０ａの作動で軸２ａを軸として回転して、円弧部９を開放又は閉塞する下アーム４を備え、(c)円弧部９側の中央部に、油圧シリンダー１０ｂの作動で軸２ｂを軸として回転して、円弧部９を開放又は閉塞する上アーム３を備え、(d)円弧部９と反対側の中央部に、油圧シリンダー１０ｃの作動で軸２ｃを軸として回転して、鋼帯７の先端が芯金８に巻き付くように誘導する無端ベルト６に張力を付与する張力付与アーム５を備えている。
【００２１】
図１において、実線で示すフレーム１は、鋼帯７の先端が、芯金（マンドレル）８に、上方から時計回りに巻き付くように待機している状態にある。
【００２２】
フレーム１、上アーム３、及び、下アーム４の外郭線に沿うように、複数個のローラー１１で掛け回されている無端ベルト６は、鋼帯７の先端が進入する部分を除き、芯金（マンドレル）８の外周に巻き付いている。
【００２３】
無端ベルトが芯金８の外周に巻き付く前には、張力付与アーム５が、図１中の一点鎖線の位置に大きく張り出して（図中、５’、参照）、無端ベルト６を蛇行させ、無端ベルト６が芯金（マンドレル）８に接近して巻き付く過程で、張力付与アーム５が、５’の位置からフレーム１に接近し、芯金（マンドレル）８に巻き付く分の無端ベルト６の長さを供給して、芯金（マンドレル）８の外周に無端ベルトを巻付ける。
【００２４】
図２に、ベルトラッパーの巻取り態様を示す。図２において、図１に示す部材と同じ部材には、同じ番号を付した。
【００２５】
図２（ａ）に、図１に示すベルトラッパーと同様に、上アーム３が開放位置に位置し、下アーム４が閉塞位置に位置して、芯金（マンドレル）８に、鋼帯７を時計回りで巻付ける場合のベルトラッパーの態様を示す。
【００２６】
図２（ｂ）に、逆に、上アーム３が閉塞位置に位置し、下アーム４が開放位置に位置して、芯金（マンドレル）８に、鋼帯７を反時計回りに巻付ける場合のベルトラッパーの態様を示す。
【００２７】
ベルトラッパーは、鋼帯７の先端が芯金（マンドレル）８に巻き付いた後は、芯金（マンドレル）８から迅速に離間するが、鋼帯７の先端を芯金（マンドレル）８に適確に巻付けるためのベルトラッパーの待機位置は、上述した巻付け方向の違いの他、鋼帯の厚さや速度、各アームの位置、芯金の直径等によって異なる。
【００２８】
ベルトラッパーは、フレーム用油圧シリンダー１２の他、上下アーム駆動用や張力付与アーム用の油圧シリンダー１０ａ〜１０ｃ等により構成される油圧機構で、所要の傾動角をもって目標待機位置に待機させるが、通常、ベルトラッパーは、目標待機位置からずれて停止するので、傾動角の“ずれ量（ずれ角度）”を見込んで油圧機構を制御しなければならない。しかし、前述したように、“ずれ量（ずれ角度）”は一定でなく、外気温（設備周囲温度）の経時変化によって変動する。
【００２９】
図３に、外気温あるいは設備周囲温度の経時変化と、ベルトラッパーの実際の停止位置とベルトラッパー停止指令を出力した位置ずれ量（ずれ角度（°））の経時変化を示す。図３の縦軸は、ベルトラッパーのフレームの傾動角が、停止指令出力角からずれている量（°）（左目盛り）と、外気温（右目盛り）である。横軸は、ある年の２月２１日１０：５１〜２月２４日２２：５１までの巻取り作業４日分のずれ量（°）と外気温を測定した時刻である。ずれ量（°）は、時刻によっても異なっている（なお、２月２３日の９：２１〜１６：５１におけるずれ量のデータは、取得されておらず、この間のグラフは直線で表示されている。）。
【００３０】
図３には、ずれ量（°）を、直近１０回分の平均値でプロットした値を◇で示したが、各回のベルトラッパーのずれ量のグラフとよく一致する傾向を示しているが、外気温が急速に低下する場合、特に、２月２３日の夕刻から深夜にかけてと、翌２４日の夕刻から夜にかけて、外気温が８℃から急速に低下した際に、ずれ量の増大に算出平均値が追随しきれていないことが見て取れる。
さらに、図３において、◇の曲線と、外気温の曲線が、右目盛りの外気温８℃、或いは左目盛りのずれ量の２．６°を結ぶ横軸に平行な直線の上下で、ほぼ対称形をなしていることが解る。このことは、ずれ量（°）と外気温の間に負の相関関係があることを示している。
【００３１】
そこで、本発明者らは、図３に示す外気温の経時変化と、ずれ量（°）の経時変化を、それぞれ、多項式で近似し、外気温とずれ量（°）の相対性を定量的に調査した。その結果を図４に示す。曲線（ａ）が外気温近似曲線で、曲線（ｂ）がずれ量（°）近似曲線である。
【００３２】
両曲線の対比から、（ｉ）外気温あるいは設備周囲温度が低下すると、ベルトラッパーの停止指令位置からのずれ量（°）は増大し、（ii）外気温あるいは設備周囲温度が上昇すると、ベルトラッパーの停止指令位置からのずれ量（°）は減少することが解る。
【００３３】
この理由は、前述したとおり、ベルトラッパーを目標待機位置に正確に停止させるため、予め、一定のずれ量（°）を見込んで設定して油圧機構を制御しても、外気温の低下、上昇に伴い、作動油の粘性が変化して、電磁弁が作動油の粘性抵抗に応じて閉状態に至るために要する時間が変化し、その結果、実際には、予め見込んで設定した一定のずれ量（°）を超えるか又は下回るずれ量（°）が発生したことに起因するものと推測される。
【００３４】
本発明者らは、図４に示す外気温とずれ量（°）の相対性を定量的に関係付けることを試みた。ずれ量の変化を１次式で表現したのが図４における直線（ｃ）である。直線（ｃ）によれば、ずれ量（°）は、時間の経過に従って増加することが解る。このことから、一定のずれ量（°）を見込んで設定して行うベルトラッパーの待機位置制御は、時間の経過とともに、適確性を失うことになる。
【００３５】
したがって、ベルトラッパーを目標待機位置に正確に停止させるためには、油圧機構の制御において、外気温あるいは設備周囲温度の変化に応じて変動するずれ量（°）の実績値に基づいて、予め設定するずれ量（°）を補正する必要がある。この補正は、直近の１回又は２回以上のベルトラッパーの待機位置制御実績に基づいて行うことが、外気温の油温に対する影響を反映する上で好ましく、さらに、個々の装置毎に特性があるので、例えば外気温あるいは設備周囲温度が所定の温度から急速に低下するような場合に、追加の補正項を含むようなずれ量予測式の採用も考慮してもよい。
【００３６】
ここで、図５に、ベルトラッパーの油圧シリンダーの作動を制御する制御系統を示す。図５（ａ）に、従来の制御系統を示し、図５（ｂ）に、本発明の制御系統の一例を示す。
【００３７】
ベルトラッパー１１は、電磁弁（ソレノイドバルブ：ＳＶ）から供給される油によって駆動される油圧シリンダーにより、旋回軸２の回りに傾動する。傾動角は、パルスジェネレータＰＬＧによって測定され、角度情報として制御装置に送られ、予め設定されたずれ量（°）で補正された目標待機角と対比される。対比の結果、測定した傾動角と補正した目標待機角が一致すれば、ベルトラッパーが目標待機位置に達したと判断して、電磁弁ＳＶを閉鎖する。
【００３８】
従来の制御方法では、目標待機角度を補正するずれ量（°）を一定としているので、外気温あるいは設備周囲温度の変化で油圧シリンダーの作動油の粘性が変動して、実際のずれ量（°）が変化しても、そのずれ量（°）の変化を、ベルトラッパーの待機位置制御に反映できないのである。
【００３９】
本発明の制御方法は、ベルトラッパーのずれ量として一定値を採用せず、外気温あるいは設備周囲温度の変化によるずれ量の変動を変数とする関係式に基づいて、目標待機角を補正するずれ量（°）を計算し、補正した目標待機角と、パルスジェネレータＰＬＧで測定したベルトラッパーの傾動角を対比する。対比の結果、測定した傾動角と補正した目標待機角が一致すれば、ベルトラッパーが目標待機位置に達したと判断して、電磁弁ＳＶを閉鎖する。
【００４０】
本発明の制御方法は、直近の１回又は２回以上の実績値に基づき、場合によっては更に、外気温あるいは設備周囲温度の変化による作動油の粘性の変化を逐次考慮して油圧機構を制御するので、ベルトラッパーの待機位置制御の精度を大きく向上させることできる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
前述したように、本発明によれば、ベルトラッパーの待機位置制御を高精度で行うことができるので、鋼帯の巻取りに際し、巻取りトラブルが発生せず、歩留り及び稼働率が向上するとともに、ベルトラッパー周辺の機器の損傷を防止できる。さらに、本発明によれば、ベルトトラッパーを迅速に移動し、かつ、目標待機位置に適確に停止させることができるので、鋼帯巻取り作業の効率が向上する。よって、本発明は、鉄鋼産業において利可能性が高いものである。
本発明では、油圧シリンダーの交換や、油圧シリンダーへの流量の経年変化が生じた場合にも同じ精度で待機位置制御を維持できることを特徴とする。
【符号の説明】
【００４２】
１    フレーム
２    旋回軸
２ａ、２ｂ、２ｃ    軸
３    上アーム
４    下アーム
５    張力付与アーム
６    無端ベルト
７    鋼帯
８    芯金
９    円弧部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ    油圧シリンダー
１１    ベルトラッパー
１２    フレーム用油圧シリンダー
ＳＶ    電磁弁（ソレノイドバルブ）
ＰＬＧ    パルスジェネレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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