(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ステージ上に設置される固定ロールとルーパーキャリッジ上に設置される可動ロールの間を鋼帯が通過する縦型ルーパー設備において、固定ステージ上で固定ロールの軸心方向に所定の間隔をおいて対となる２個の光学式距離計を配置し、それぞれの光学式距離計を用いて固定ステージからルーパーキャリッジまでの垂直方向距離を計測することによって、ルーパーキャリッジの水平度を測定する縦型ルーパー設備におけるキャリッジ水平度測定方法を用い、
予め、当該縦型ルーパー設備における鋼帯の蛇行量の許容範囲と、ルーパーキャリッジの水平度の許容範囲を定めておき、前記キャリッジ水平度測定方法を用いて測定したルーパーキャリッジの水平度が前記水平度許容範囲内となる範囲で、ルーパーキャリッジの水平度を変更して、当該縦型ルーパー設備における鋼帯の蛇行量が前記蛇行量許容範囲内に収まるようにすることを特徴とする縦型ルーパー設備における鋼帯の蛇行修正方法。
【請求項２】
前記ルーパーキャリッジの水平度の許容範囲は、前記固定ロールと前記可動ロールとの間における鋼帯の長手方向の歪量が所定範囲に収まるように定めることを特徴とする請求項１に記載の縦型ルーパー設備における鋼帯の蛇行修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインに設置されている縦型ルーパー設備におけるキャリッジ（ルーパーキャリッジ）の水平度測定方法およびそれを用いた鋼帯の蛇行修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインにおいては、鋼帯搬送速度の変動対策や鋼帯接続対策として縦型ルーパー設備が設置されている。
【０００３】
縦型ルーパー設備には、多数の上下ロールが配置され、これらの上下ロールを鋼帯が往復するようになっている。そして、上ロールまたは下ロールのいずれか一方のロールは固定ロールとして固定ステージ上に設置され、他の一方のロールは可動ロールとしてルーパーキャリッジ上に設置される。例えば上ロールをルーパーキャリッジ上に設置する場合、該ロールはルーパーキャリッジごとワイヤー等によって水平に吊り下げられ、ルーパーキャリッジの昇降に伴い省降可能な可動ロールである。ここで、ルーパーキャリッジの昇降の際に、ルーパーキャリッジがロールの軸心方向で傾斜して水平度が不良になると、ルーパーキャリッジ上の可動ロール（キャリッジロールともいう）も傾斜して、鋼帯の蛇行が発生したり、鋼帯の片伸びによる座屈が発生したりするという問題がある。
【０００４】
従来、このような縦型ルーパー設備におけるルーパーキャリッジの水平度を測定・管理する方法としては、例えば、特許文献１には、ルーパーキャリッジに傾斜計を設置してルーパーキャリッジの傾斜を測定し、この傾斜測定量を変位計によってワイヤーの伸び量に変換し、ワイヤーの巻き取り長さを制御する方法が提案されている。また、特許文献２には、傾斜計のほかにキャリッジ高さ検出器を用いて、ルーパーキャリッジの傾斜を測定する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３３９５２０号公報
【特許文献２】特開２００１−３３０４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１、２に記載の技術では、縦型ルーパー設備におけるルーパーキャリッジの水平度を必ずしも精度良く測定・管理することができない。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、鋼帯連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインに設置されている縦型ルーパー設備において、ルーパーキャリッジの水平度を精度良く測定することができるキャリッジ水平度測定方法およびそれを用いた鋼帯の蛇行修正方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【０００９】
［１］固定ステージ上に設置される固定ロールとルーパーキャリッジ上に設置される可動ロールの間を鋼帯が通過する縦型ルーパー設備において、固定ステージ上で固定ロールの軸心方向に所定の間隔をおいて対となる２個の光学式距離計を配置し、それぞれの光学式距離計を用いて固定ステージからルーパーキャリッジまでの垂直方向距離を計測することによって、ルーパーキャリッジの水平度を測定することを特徴とする縦型ルーパー設備におけるキャリッジ水平度測定方法。
【００１０】
［２］前記［１］に記載の縦型ルーパー設備におけるキャリッジ水平度測定方法を用いた鋼帯の蛇行修正方法であって、予め、当該縦型ルーパー設備における鋼帯の蛇行量の許容範囲と、ルーパーキャリッジの水平度の許容範囲を定めておき、前記［１］に記載のキャリッジ水平度測定方法によって測定したルーパーキャリッジの水平度が前記水平度許容範囲内となる範囲で、ルーパーキャリッジの水平度を変更して、当該縦型ルーパー設備における鋼帯の蛇行量が前記蛇行量許容範囲内に収まるようにすることを特徴とする縦型ルーパー設備における鋼帯の蛇行修正方法。
【００１１】
［３］前記ルーパーキャリッジの水平度の許容範囲は、前記固定ロールと前記可動ロールとの間における鋼帯の長手方向の歪量が所定範囲に収まるように定めることを特徴とする前記［２］に記載の縦型ルーパー設備における鋼帯の蛇行修正方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるキャリッジ水平度測定方法によって、縦型ルーパー設備におけるルーパーキャリッジの水平度を精度良く測定することができる。また、本発明による鋼帯の蛇行修正方法によって、縦型ルーパー設備における鋼帯の蛇行を適切に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における縦型ルーパー設備を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態において用いる距離計の測定精度を示す図である。
【図３】縦型ルーパー設備における鋼帯の歪状態を示す図である。
【図４】縦型ルーパー設備における鋼帯の歪量の一例を示す図である。
【図５】キャリッジロールが傾斜することによる鋼帯の蛇行を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態における縦型ルーパー設備１０を示す図である。図１に示すように、この実施形態における縦型ルーパー設備１０は、多数の上ロール１２と下ロール１４が配置され、これらの上ロール１２と下ロール１４を鋼帯（図示せず）が往復するようになっている。そして、下ロール１４が固定ステージ１３上に固定ロールとして設置され、上ロール１２がルーパーキャリッジ１１上に可動ロール（キャリッジロールともいう）として設置されて、ルーパーキャリッジ１１ごとワイヤーシーブ１５からのワイヤー（キャリッジワイヤー）１６によって水平に吊り下げられている。
【００１６】
そして、この縦型ルーパー設備１０において、ルーパーキャリッジ１１がキャリッジロール１２の軸心方向に傾斜して水平度が不良になると、キャリッジロール１２も傾斜して、ロールの糸巻き効果により鋼帯の寄り（蛇行）が発生したり、鋼帯１の片伸びによる座屈が発生したりする。
【００１７】
そこで、この実施形態においては、ルーパーキャリッジ１１の水平度（水平度異常量）を測定するとともに、鋼帯の寄り量（蛇行量）を測定し、その蛇行量が許容範囲を超えている場合には、ルーパーキャリッジ１１の水平度を許容範囲内で変更して、鋼帯１の蛇行量が許容範囲内に収まるようにしている。
【００１８】
まず、この実施形態における、ルーパーキャリッジ１１の水平度（水平度異常量）の測定方法について述べる。
【００１９】
この実施形態においては、ルーパーキャリッジ１１の水平度異常量を測定・検出するために、固定ステージ１３上で固定ロール１４の軸心方向に所定の間隔をおいて対となる２個の光学式距離計を２対配置し、それぞれの距離計で固定ステージ１３とルーパーキャリッジ１１との垂直方向距離を計測して、対となる距離計の計測値の差をもって、ルーパーキャリッジ１１の水平度異常量としている。
【００２０】
すなわち、図１に示すように、固定ステージ１３上において、一対の距離計として、右端のロール操作側（ＯＰ側）に距離計２１ａ、右端のロール駆動側（ＤＲ側）に距離計２１ｂを配置し、他の一対の距離計として、左端のロール操作側（ＯＰ側）に距離計２１ｃ、左端のロール駆動側（ＤＲ側）に距離計２１ｄを配置しておき、距離計２１ａによる計測値をＸａ、距離計２１ｂによる計測値をＸｂ、距離計２１ｃによる計測値をＸｃ、距離計２１ｄによる計測値をＸｄとして、水平度異常量ΔＸを下記の（１）式により算出している。
【００２１】
ΔＸ＝（（Ｘｂ−Ｘａ）＋（Ｘｄ−Ｘｃ））／２      ・・・（１）
【００２２】
なお、距離計２１ａ〜２１ｄの測定値信号は信号処理装置２２に有線または無線で送信され、信号処理装置２２において水平度異常量ΔＸを算出するようになっている。
【００２３】
ここで、距離計２１ａ〜２１ｄは、レーザー光をルーパーキャリッジ１１に向けて照射し、その反射光を受光することで、固定ステージ１３とルーパーキャリッジ１１との垂直方向距離Ｘａ〜Ｘｄを測定するものである。なお、ここでは、距離計２１ａによる計測値Ｘａをもってキャリッジ高さＸとしている。
【００２４】
このような距離計２１ａ〜２１ｄによる水平度異常量（ＯＰ−ＤＰ距離差）ΔＸの検出結果の一例を図２に示す。図２に示すように、この距離計は精度±１．５ｍｍで測定可能であるから、ルーパーキャリッジ１１の幅が２２００ｍｍの場合、ルーパーキャリッジ１１の水平度については±０．０５°の精度で測定でき、高精度な水平度測定が可能となる。
【００２５】
次に、この実施形態における、ルーパーキャリッジ１１の水平度異常量ΔＸの許容範囲を決定する方法について述べる。
【００２６】
図３（ａ）は、ルーパーキャリッジ１１の水平度が正常で良好な状態を示している。ここで、キャリッジロール１２のロール長をＬ、キャリッジ高さをＸ、鋼帯１の幅をＷとしている。なお、キャリッジ高さＸは、ルーパーキャリッジ１１と固定ステージ１３との垂直方向距離であるが、キャリッジロール１２の上表面から固定ロール１４の下表面までの距離と同じである。
【００２７】
そして、図３（ｂ）に示すように、ルーパーキャリッジ１１の水平度に異常が発生した場合、鋼帯１の全幅がキャリッジロール１２に巻き付くためには、傾斜したキャリッジロール１２の高い位置の端部側（ここでは、ＤＲ側）において、鋼帯１が長手方向に歪む（片伸びする）必要がある。そして、その長手方向の歪量が大きい場合ほど張力集中が発生し、鋼帯１の幅中央部で座屈が発生しやすくなる。このルーパーキャリッジ１１の水平度異常によって、キャリッジロール１２と固定ロール１４の間で鋼帯１の片伸びが発生した時の、その間における鋼帯１の長手方向の歪量εは下記の（２）式によって求められる。
【００２８】
ε＝△Ｘｓ／Ｘ＝△Ｘ（Ｗ／Ｌ）／Ｘ      ・・・（２）
ここで、△Ｘ：水平異常量、△Ｘｓ：鋼帯の片伸び量、Ｘ：キャリッジ高さ、
Ｌ：キャリッジロールのロール長、Ｗ：鋼帯の板幅
【００２９】
なお、水平異常量△Ｘについては、ここではキャリッジロール１２の水平異常量であるが、上記の（１）式で求めたルーパーキャリッジ１１の水平異常量と同じ値である。
【００３０】
そして、上記の（１）式と（２）式を用いて、板幅Ｗが１８５０ｍｍの鋼帯における歪量εを算出した結果の一例を図４に示す。図４に示すように、歪量εはキャリッジ高さＸと反比例するため、歪量εはキャリッジ高さＸが４．０ｍ以下において急速に悪化している。
【００３１】
そして、板幅Ｗが１８５０ｍｍの鋼帯の場合、図４とこれまでの操業データから、歪量εが０．２％を超えると鋼帯に座屈が発生することが導かれた。したがって、板幅Ｗが１８５０ｍｍの鋼帯の場合、座屈が生じないようにするためには、鋼帯１の歪量εはルーパー高さＸによらず０．２％以下となるように管理する必要がある。
【００３２】
以上のことから、鋼帯１の座屈の発生を防止するためには、鋼帯１の歪量εの許容上限値をεｃ（例えば、εｃ＝０．２％）とし、キャリッジ高さＸの最小値（下限高さ）をＸｍｉｎとすると、上記の（２）式に基づいて、下記の（３）式、（４）式を満足するように、水平異常量△Ｘを管理する必要がある。
【００３３】
εｃ≧△Ｘ（Ｗ／Ｌ）／Ｘｍｉｎ      ・・・（３）
△Ｘ≦εｃ・Ｘｍｉｎ・Ｌ／Ｗ      ・・・（４）
【００３４】
なお、許容上限値εｃは、鋼帯１の板幅Ｗと板厚ｔおよびキャリッジロール１２のロール長Ｌによって予め定めておく値である。
【００３５】
ちなみに、上記では、水平度異常量（ＯＰ−ＤＰ距離差）ΔＸが正の場合を前提にして述べているが、水平度異常量（ＯＰ−ＤＰ距離差）ΔＸが負の場合も同様の考え方で行えばよい。すなわち、下記の（５）式を満足するように、水平異常量△Ｘを管理すればよい。
【００３６】
−εｃ・Ｘｍｉｎ・Ｌ／Ｗ≦△Ｘ≦εｃ・Ｘｍｉｎ・Ｌ／Ｗ      ・・・（５）
【００３７】
言い換えれば、この（５）式が水平異常量△Ｘの許容範囲ということになる。
【００３８】
最後に、この実施形態における、ルーパーキャリッジ１１の水平度変更による鋼帯１の蛇行修正方法について述べる。
【００３９】
図５に示すように、ルーパーキャリッジ１１の水平度ΔＸが変化して、キャリッジロール１２の水平度ΔＸが変化した場合、鋼帯１は糸巻き効果によって、キャリッジロール１２の低い位置の端部側に向かって寄っていく。これに対して、ルーパーキャリッジ１１の水平度ΔＸは上記の（５）式を満足する範囲（水平度許容範囲）内で変更可能であるので、キャリッジロール１２における鋼帯１の寄り量（蛇行量）を、縦型ルーパー設備１０内または出側に設置した鋼帯位置検出センサー（図示せず）によって検出し、検出された鋼帯寄り量（蛇行量）が糸巻き効果によって修正されて、予め定めてある許容範囲（蛇行量許容範囲）内に収まるように、前述したキャリッジ水平度測定方法によってルーパーキャリッジの水平度を測定しながら、ルーパーキャリッジ１１の水平度ΔＸを前記（５）式の水平度許容範囲内で調整する。
【００４０】
なお、ルーパーキャリッジ１１の水平度ΔＸの調整は、４隅のキャリッジワイヤー１６毎に巻取り装置を持たせ、キャリッジワイヤー１６毎の巻取り量を制御することで実施するか、または、ワイヤーシーブ１５をシリンダーにて移動させることなどのワイヤールートを調整することで実施する。
【００４１】
このようにして、縦型ルーパー設備１０そのものをステアリング装置として扱うことによって、鋼帯１の蛇行を的確に修正・抑止することが可能になる。
【００４２】
その際の詳細なステアリング方法の手順については以下に示す。また、図６に該手順の制御フロー図を示す。
【００４３】
（Ｓ１）鋼帯コイル毎にプロセスコンピュータ（Ｐ／Ｃ）から板厚、板幅、鋼種等の鋼帯コイル情報を受け取る。
【００４４】
（Ｓ２）そして、鋼帯コイル毎に受け取った鋼帯コイル情報に基づいて、ルーパーキャリッジ１１の水平度許容範囲を算出またはテーブルにより決定する。
【００４５】
（Ｓ３）また、鋼帯コイル毎に受け取った板幅情報から、鋼帯の寄り量許容範囲（蛇行量許容範囲）を決定する。
【００４６】
（Ｓ４）その上で、鋼帯位置検出センサーにより、鋼帯寄り量を測定する。
【００４７】
（Ｓ５）そして、測定された鋼帯寄り量が許容範囲内か否かを判断する。
【００４８】
（Ｓ６）測定された鋼帯寄り量が許容範囲内であれば、操作は行わない。
【００４９】
（Ｓ７）測定された鋼帯寄り量が許容範囲を外れている場合は、鋼帯寄り量を許容範囲内に修正するために必要なルーパーキャリッジ１１の水平度の変更量を演算する。
【００５０】
（Ｓ８）鋼帯寄り量を許容範囲内に修正するために必要な変更後のルーパーキャリッジ１１の水平度が水平度許容範囲内か否かを判断する。
【００５１】
（Ｓ９）変更後のルーパーキャリッジ１１の水平度が水平度許容範囲内でない場合は、操作は行わない。
【００５２】
（Ｓ１０）変更後のルーパーキャリッジ１１の水平度が水平度許容範囲内の場合は、鋼帯１の寄り量を糸巻き効果により許容範囲内に修正するよう、ルーパーキャリッジ１１の水平度ΔＸを水平度許容範囲内でＰＩＤ制御する。
【００５３】
このようにして、この実施形態においては、距離計２１ａ〜２１ｄによってルーパーキャリッジ１１の変位量が直接計測できるため、特許文献１などのように傾斜計による計測値を変位量に変換する必要なく、計測値のままを変位量として扱うことができる。また、固定側であり地面側である固定ステージ１３に距離計２１ａ〜２１ｄを設置しているため、有線によるデータ信号の送受信の場合でも、信号ケーブルの長さを短くすることができ、かつ可動側でないため、信号ケーブルと縦型ルーパー設備との干渉の懸念もない。また、特許文献１などのように、ルーパーキャリッジ１１側に傾斜計を設置する方法では、メンテナンス時にルーパーキャリッジ１１を下限高さ位置にする必要があるが、固定ステージ１３側に距離計２１ａ〜２１ｄがあるため、安全処置を実施すれば、ルーパーキャリッジ１１の高さ位置を問わずメンテナンスが可能である。
【００５４】
また、特許文献１などのように、従来の鋼帯の蛇行修正方法は、ルーパーキャリッジの水平度を連続的に傾斜計で測定し、その測定値がゼロとなるようにキャリッジワイヤーの長さやキャリッジワイヤーの張力を調節する、もしくはキャリッジ高さを調整することで、ルーパーキャリッジの水平度異常による鋼帯の蛇行の発生を防止するものであるが、この実施形態においては、縦型ルーパー設備に装入される以前の鋼帯の蛇行や、ロール直行異常・鋼帯形状に起因して発生する縦型ルーパー設備内での鋼帯の蛇行も修正することができる。
【００５５】
このようにして、この実施形態においては、縦型ルーパー設備におけるルーパーキャリッジの水平度を精度良く測定することができるとともに、縦型ルーパー設備における鋼帯の蛇行の発生を適切に修正することができる。
【００５６】
なお、この実施形態では、固定ロール１４の軸心方向に所定の間隔をおいて対となる２個の光学式距離計を２対配置しているが、それに限定されるものではなく、対となる２個の光学式距離計を少なくとも１対配置すればよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  鋼帯
１０  縦型ルーパー設備
１１  ルーパーキャリッジ
１２  キャリッジロール（可動ロール）
１３  固定ステージ
１４  固定ロール
１５  ワイヤーシーブ
１６  キャリッジワイヤー
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  距離計
２２  信号処理装置
【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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【図６】
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