(57)【要約】【課題】薄板金属帯の巻き取り装置におけるコイルスリップ疵の発生を予知できるようにする。【解決手段】所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造する際に、上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを設け、上記巻き取り軸におけるドライブ２側の振れ量とワークサイド３側の振れ量との位相差を検出するようにして、金属帯巻き取り軸の真円度をコイルの巻き始めから巻き終わりにいたるまで連続的に、かつ高精度に測定できるようにすることにより、常に振れ回り量が小さい状態でコイルを巻き取ることができるようにして、スリ疵の発生を防止してコイル製造における歩留まりを大幅に向上できるようにする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造するための薄板金属帯の巻き取り装置であって、
上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを少なくとも具備するレーザ距離計と、
上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を検出する真円度検出手段とを有することを特徴とする薄板金属帯の巻き取り装置。
【請求項２】
所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造するための薄板金属帯の巻き取り装置であって、
上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを少なくとも具備するレーザ距離計と、
上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸に装入されたゴム製スリーブを介して巻き取り軸の真円度を検出する真円度検出手段と、
上記真円度検出手段の検出結果に基づいて上記ゴム製スリーブの真円度を調整する真円度調整手段とを有することを特徴とする薄板金属帯の巻き取り装置。
【請求項３】
上記真円度検出手段は、上記巻き取り軸に巻き取られる薄板金属帯の両側端部近傍の巻き取り径を検出することを特徴とする請求項２に記載の薄板金属帯の巻き取り装置。
【請求項４】
上記真円度検出手段は、上記ゴム製スリーブに装入された内径スリーブを介して上記巻き取り軸の真円度を検出することを特徴とする請求項２に記載の薄板金属帯の巻き取り装置。
【請求項５】
上記真円度検出手段によって検出された上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を演算する位相差演算手段と、
上記位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに警報出力装置に警報を出力する警報出力手段とを有することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の薄板金属帯の巻き取り装置。
【請求項６】
上記位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに金属帯エッジ位置制御装置のゲインを調整するゲイン調整手段を有することを特徴とする請求項５に記載の薄板金属帯の巻き取り装置。
【請求項７】
上記位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに、上記薄板金属帯に逆位相の振動を付与して上記位相差を減少させるようにする位相差打消し装置に制御信号を出力して逆位相制御手段を有することを特徴とする請求項５に記載の薄板金属帯の巻き取り装置。
【請求項８】
上記位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに、上記薄板金属帯を切断するための金属帯切断装置を動作させてコイルの中間分割を行うように制御する切断制御手段を有することを特徴とする５〜７の何れか１項に記載の薄板金属帯の巻き取り装置。
【請求項９】
所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造するための薄板金属帯の巻き取り方法であって、
上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを少なくとも具備するレーザ距離計を用いて、上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を検出する真円度検出工程を有することを特徴とする薄板金属帯の巻き取り方法。
【請求項１０】
所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造するための薄板金属帯の巻き取り方法であって、
上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを少なくとも具備するレーザ距離計を用いて上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸に装入されたゴム製スリーブを介して巻き取り軸の真円度を検出する真円度検出工程と、
上記真円度検出工程の検出結果に基づいて上記ゴム製スリーブの真円度を調整する真円度調整工程とを有することを特徴とする薄板金属帯の巻き取り方法。
【請求項１１】
上記真円度検出工程は、上記巻き取り軸に巻き取られる薄板金属帯の両側端部近傍の巻き取り径を検出することを特徴とする請求項１０に記載の薄板金属帯の巻き取り方法。
【請求項１２】
上記真円度検出工程は、上記ゴム製スリーブに装入された内径スリーブを介して上記巻き取り軸の真円度を検出することを特徴とする請求項１０に記載の薄板金属帯の巻き取り方法。
【請求項１３】
上記真円度検出工程によって検出された上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を演算する位相差演算工程と、
上記位相差演算工程によって演算された位相差が所定の値になったときに警報出力装置に警報を出力する警報出力工程とを有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の薄板金属帯の巻き取り方法。
【請求項１４】
上記位相差演算工程によって演算された位相差が所定の値になったときに金属帯エッジ位置制御装置のゲインを調整するゲイン調整工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の薄板金属帯の巻き取り方法。
【請求項１５】
上記位相差演算工程によって演算された位相差が所定の値になったときに、上記薄板金属帯に逆位相の振動を付与して上記位相差を減少させるようにする逆位相制御工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の薄板金属帯の巻き取り方法。
【請求項１６】
上記位相差演算工程によって演算された位相差が所定の値になったときに、上記薄板金属帯を切断するための金属帯切断装置を動作させてコイルの中間分割を行うように制御する切断制御工程を有することを特徴とする１１〜１３の何れか１項に記載の薄板金属帯の巻き取り方法。
【請求項１７】
所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造するための薄板金属帯の巻き取り方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを用いて、上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を検出する真円度検出工程をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１８】
上記請求項１７に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄板金属帯の巻き取り装置、薄板金属帯の巻き取り方法、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造する際に、スリ疵による歩留まり落ちを防止するために用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄板金属帯の巻き取り装置において、金属帯を巻き取る時に金属帯の表面に発生するスリ疵は、薄板金属帯をコイル状に巻き取るときに上記薄板金属帯と金属帯とが重なり合って発生する場合が多い。上記のようにして発生するスリ疵を防止するための従来技術としては、例えば特許文献１、特許文献２に開示されているものがある。
【０００３】
上記特許文献１においては、金属帯表面に潤滑剤を塗布することにより金属帯間の摩擦を低減して表面疵の発生を防止しているが、無塗油材の金属帯には適用できなかった。
【０００４】
また、上記特許文献２においては、コイル巻き取り装置のリールシャフトの軸受け部に振動センサを設置し、軸受け部における振動及び変位を検出して金属帯表面スリ疵の発生を防止している。しかしながら、この場合にはコイル巻き取り装置に配設されているリールシャフトの軸受け部の振動を検出しているために、実際の金属帯の挙動及び振動を直接検出できないので、スリ疵発生の初期段階での検出が困難であり、また、検出精度が悪い問題があった。
【０００５】
上記薄板金属帯の表面に発生するスリ疵を予知する従来技術として、例えば、特許文献３において、「金属帯表面のすり疵欠陥発生予知方法」が提案されている。上記特許文献３にて提案されている予知方法は、圧延ラインにおける金属帯の巻き取り装置に挿入される金属帯の端部の板幅方向の位置を検出し、その位置検出信号から巻き取り装置の回転周波数と一致する周波数成分を抽出し、その周波数成分の信号レベルに基づいて金属帯表面のすり疵の発生を予知するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６０−３７２２２号公報
【特許文献２】
実開平４−４１５号公報
【特許文献３】
特開平７−６８３１８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献３にて提案されている「金属帯表面のすり疵欠陥発生予知方法」の場合、金属帯巻き取り軸の径を渦流センサを使用して抽出し、巻き取り装置の回転周波数と一致する周波数成分を検出するようにしていた。
【０００８】
上記渦流センサの場合には、検査対象中に生じる渦電流を検出してコイル径を測定するようにしているので、渦電流が流れないとコイル径を検出することができないので、金属帯巻き取り軸にゴム製スリーブを挿入した状態では軸径を測定することができず、ゴム製スリーブを挿入した状態において上記金属帯巻き取り軸の真円度を正確に測定することができない問題があった。
【０００９】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、金属帯巻き取り軸の振れ量を高精度に検出できるようにすることを第１の目的とする。
また、ゴム製スリーブを挿入した状態で金属帯巻き取り軸の真円度を検出して、金属帯を巻き始める前の巻き取り軸の真円度を高精度に調整できるようにすることを第２の目的とする。
さらに、上記ゴム製スリーブに装入された内径スリーブを介して巻き取り軸の真円度を高精度に調整できるようにすることを第３の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄板金属帯の巻き取り装置は、所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造するための薄板金属帯の巻き取り装置であって、上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを少なくとも具備するレーザ距離計と、上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を検出する真円度検出手段とを有することを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造するための薄板金属帯の巻き取り装置であって、上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを少なくとも具備するレーザ距離計と、上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸に装入されたゴム製スリーブを介して巻き取り軸の真円度を検出する真円度検出手段と、上記真円度検出手段の検出結果に基づいて上記ゴム製スリーブの真円度を調整する真円度調整手段とを有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記真円度検出手段は、上記巻き取り軸に巻き取られる薄板金属帯の両側端部近傍の巻き取り径を検出することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記ゴム製スリーブに装入された内径スリーブを介して上記巻き取り軸の真円度を検出することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記真円度検出手段によって検出された上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を演算する位相差演算手段と、上記位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに警報出力装置に警報を出力する警報出力手段とを有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに金属帯エッジ位置制御装置のゲインを調整するゲイン調整手段を有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに、上記薄板金属帯に逆位相の振動を付与して上記位相差を減少させるようにする位相差打消し装置に制御信号を出力して逆位相制御手段を有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに、上記薄板金属帯を切断するための金属帯切断装置を動作させてコイルの中間分割を行うように制御する切断制御手段を有することを特徴としている。
【００１１】
本発明の薄板金属帯の巻き取り方法は、所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造するための薄板金属帯の巻き取り方法であって、上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを少なくとも具備するレーザ距離計を用いて、上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を検出する真円度検出工程を有することを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造するための薄板金属帯の巻き取り方法であって、上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを少なくとも具備するレーザ距離計を用いて上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸に装入されたゴム製スリーブの真円度を検出する真円度検出工程と、上記真円度検出工程の検出結果に基づいて上記ゴム製スリーブの真円度を調整する真円度調整工程とを有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記真円度検出工程は、上記巻き取り軸に巻き取られる薄板金属帯の両側端部近傍の巻き取り径を検出することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記真円度検出工程は、上記ゴム製スリーブに装入された内径スリーブを介して上記巻き取り軸の真円度を検出することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記真円度検出工程によって検出された上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を演算する位相差演算工程と、上記位相差演算工程によって演算された位相差が所定の値になったときに警報出力装置に警報を出力する警報出力工程とを有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記位相差演算工程によって演算された位相差が所定の値になったときに金属帯エッジ位置制御装置のゲインを調整するゲイン調整工程を有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記位相差演算工程によって演算された位相差が所定の値になったときに、上記薄板金属帯に逆位相の振動を付与して上記位相差を減少させるようにする逆位相制御工程を有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記位相差演算工程によって演算された位相差が所定の値になったときに、上記薄板金属帯を切断するための金属帯切断装置を動作させてコイルの中間分割を行うように制御する切断制御工程を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明のコンピュータプログラムは、所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造するための薄板金属帯の巻き取り方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを用いて、上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を検出する真円度検出工程をコンピュータに実行させることを特徴としている。
【００１３】
本発明の記録媒体は、上記に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら本発明の薄板金属帯の巻き取り装置、薄板金属帯の巻き取り方法、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る薄板金属帯の巻き取り装置の実施の形態を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態の薄板金属帯の巻き取り装置は、第１のレーザセンサ１１、第２のレーザセンサ１２、リール回転検出器１３、パルス発生器１４、演算装置１５、コイル外形表示装置１６、警報出力装置１７、真円度調整手段１８などを有している。
【００１６】
上記第１のレーザセンサ１１は、ストリップを巻き取ってコイル５を生成するための巻き取り軸１のドライブサイド２側の径を検出するために設けられている。また、第２のレーザセンサ１２は、上記巻き取り軸１のワークサイド３側の径を検出するために設けられているものである。
【００１７】
リール回転検出器１３は、上記巻き取り軸１の回転状態を検出して、回転検出信号をパルス発生器１４に出力する。パルス発生器１４は、上記リール回転検出器１３から送られてくる回転検出信号に基づき、上記巻き取り軸１が１回転する毎にパルス信号を演算装置１５に出力する。
【００１８】
上記演算装置１５は、上記第１のレーザセンサ１１から入力される巻き取り軸１のドライブサイド２の径情報、及び上記第２のレーザセンサ１２から入力されるワークサイド３の径情報に基づいて、上記巻き取り軸１のドライブサイド２側の径とワークサイド３側の径との差を、上記巻き取り軸１の１回転毎に演算する。そして、その演算結果が予め設定された基準値Ｘよりも大きいか否かを判断し、判断結果をコイル外形表示装置１６及び警報出力装置１７に出力する。したがって、本実施の形態においては、上記演算装置１５が薄板金属帯の巻き取り装置の動作全体を制御する制御手段、及び後述する真円度検出手段として機能している。
【００１９】
ここで、コイル振れの種類と振れイメージについて、図９を参照しながら説明する。金属帯を巻き取り軸１に巻き取る際に発生するコイル振れを大別すると、図９（ａ）に示すような縦振れと、図９（ｂ）に示す振れ回りとに分類することができる。
【００２０】
上記図９（ａ）に示した縦振れは、巻き取る金属帯面とコイル面とが平行になっており、相対ズレは発生しない。したがって、縦振れの場合には品質欠陥となるコイルスリップ疵は発生しない。
【００２１】
それに対し、図９（ｂ）の振れ回りの場合には、金属帯面とコイル面とで相対ズレが発生するので、品質欠陥となるコイルスリップ疵は発生する。このため、巻き取り面の両端部（ドライブサイドとワークサイドの径）の振れ回り振動の位相成分が１８０°の場合にスリップ疵が発生する。この逆位相成分は、上記巻き取り軸１の１回転の周期と同様である。
【００２２】
すなわち、横方向（スラスト方向）のみではスリップ疵の発生はなく、図９（ｂ）中の矢印で示したように、コイル全体がうねりを持った振れになるとコイルスリップ疵が発生する。そこで、本実施の形態においては、巻き取りコイルの回転周期と同期してコイルの両端部２、３の振れ量を演算することで、コイルスリップ疵の発生を予知するようにしている。
【００２３】
図２及び図３は、本実施の形態の薄板金属帯の巻き取り装置が配設されるストリップコイル製造ラインの概略構成を示し、図２は横方向から見た構成図であり、図３は上方向から見た構成図である。
【００２４】
図２及び図３に示したように、このストリップコイル製造ラインは、リール前ロール２２の位置制御を行うための位置制御アクチュエータ２１、振動発生装置２３、ＥＰＣ（Ｅｄｇｅ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置２４、自動切断機２５等を有している。
【００２５】
次に、図４のフローチャートを参照しながら本実施の形態の薄板金属帯の巻き取り装置の動作を説明する。
本実施の形態の薄板金属帯の巻き取り装置は、最初のステップＳ４１で巻き取り軸１にゴム製スリーブ４が挿入されたときから動作を開始し、上記ゴム製スリーブ４が挿入された状態で巻き取り軸１の径をドライブサイド２側及びワークサイド３側のそれぞれについて検出する。この検出は第１のレーザセンサ１１及び第２のレーザセンサ１２を用いて行うものであり、本実施の形態においてはレーザセンサを用いて非接触で行うものであるから、ゴムで形成されているゴム製スリーブ４を挿入した状態で上記巻き取り軸１の径を正確に行うことができる。したがって、本実施の形態においては薄板金属帯を巻き始める前に金属帯巻き取り軸１の真円度を正確に検出することができる。
【００２６】
上記金属帯巻き取り軸１にゴム製スリーブ４を装入した状態で真円度を検出する場合に、スリーブ径が５００ｍｍ程度において振れ量が１．０ｍｍ程度以内に収まるようにするのが望ましい。したがって、コイルを巻き始める前の真円度の許容量は「０．２％」以内程度となるように調整するのが望ましい。
【００２７】
上記真円度が許容量以内になっていないケースとして、ゴム製スリーブ４自体が真円でない場合、及びマンドレルのセグメントが所定の位置まで拡大されていないケースとが考えられる。
【００２８】
上述したように、本実施の形態においては、演算装置１５で検出したゴム製スリーブ４の真円度に基づいてマンドレルのセグメント位置を所定の位置に拡大して真円度を調整する真円度調整手段１８を設けている。
【００２９】
なお、図１に示した例では第１のレーザセンサ１１及び第２のレーザセンサ１２の２個でゴム製スリーブ４の真円度を検出する例を示したが、ゴム製スリーブ４の中央部の振れ量を主として検出する第３のレーザセンサを配設すれば、ゴム製スリーブ４のプロファイルを更に明確に検出することができる。
【００３０】
上述したようにして、マンドレルのセグメント位置を所定の位置に拡大して真円度を調整しても所定の真円度が得られない場合には、ゴム製スリーブ４自体の真円度が所定の許容範囲外であるので、この場合にはゴム製スリーブ４を交換するようにして所定の真円度が得られるようにする。
【００３１】
上述した真円度調整の説明においては、「ラッパーロール方式の巻取り装置」を示して真円度を調整する手順を説明したが、圧延ライン以降は、図１１に示すような「ベルトラッパー方式の巻取り装置」が用いられている。なお、図１１において、１１１が薄板金属帯１１０をマンドレルＭＤ上に巻き付けるベルトラッパーベルトである。
【００３２】
実用化されている変位計を大別すると非接触式変位計と接触式変位計とに分類することができる。
非接触式変位計としては、渦電流式、光学式及び超音波式が知られている。また、接触式変位計としては、インダクタンス変位計が知られている。
【００３３】
渦電流式変位計の測定原理は、磁界によるインピーダンス変化を利用したものであるので、測定対象物は金属に限定される。測定面に対するスポット性は中程度であり、光学式及び接触式よりは劣るが超音波式よりは優れている。精度に関しては優れているが、曲面に対して弱い欠点がある。また、分解能はおよそ０．３μ〜１μ、測定範囲は０〜１０ｍｍ、応答周波数は最高１８ｋＨｚ程度である。
【００３４】
光学式変位計の測定原理は、半導体レーザを利用したものであるので、測定対象物は固体及び液体の両方に使用することができる。また、透明／不透明を問わず、測定面に対するスポット性にも優れている。さらに、精度も優れており、分解能はおよそ０．０１μ〜０．２μ、測定範囲は９〜７５０ｍｍ、応答周波数は最高３〜２０ｋＨｚ程度である。
【００３５】
超音波式変位計の測定原理は、発射した音波のが反射してくる時間を利用したものであるので、測定対象物は固体及び液体の両方に使用することができ、また、透明／不透明を問わない。しかしながら、測定面に対するスポット性は低く、光学式及び接触式と比較して劣る。また、精度に関しても劣り、周囲温度の影響を受ける欠点がある。分解能は１００μ程度、測定範囲は６０〜数十ｍｍ、応答周波数は最高２０ｋＨｚ程度である。
【００３６】
接触式変位計の測定原理は、インダクタンス変化を利用したものであるので、測定対象物は固体に限定される。測定面に対するスポット性及び精度に関しては優れている。また、分解能は０．１６μ、測定範囲は１〜１０ｍｍ、応答周波数は最高４０ｋＨｚ程度である。
【００３７】
本実施の形態においては、低周期（最高１０ｋＨｚ程度）の変位量測定なので、何れのセンサを使用しても測定は可能であるが、測定対象物の材質及び測定距離間の変動、局率変動等があるので、高精度（分解能０．０１ｍｍ程度以上）に、かつ非接触及び長距離で測定可能である特徴を有している「レーザ変位計」を使用してコイルの振れ回りを測定するようにしている。
【００３８】
ゴム製スリーブ４を金属帯巻き取り軸１に挿入したら、次に、ステップＳ４２に進み、真円度を検出する。この検出は上述した第１のレーザセンサ１１及び第２のレーザセンサ１２を使用して上記金属帯巻き取り軸１のドライブサイド２側及びワークサイド３側の径を測定して行うものであり、第１のレーザセンサ１１及び第２のレーザセンサ１２で検出された金属帯巻き取り軸１の径情報は演算装置１５に送られる。
【００３９】
演算装置１５には、パルス発生器１４からパルス信号が入力されており、金属帯巻き取り軸１が１回転するごとに振れ回り量が演算される。この演算は、上記第１のレーザセンサ１１から出力されるドライブサイド２側の径をＡとし、第２のレーザセンサ１２から出力されるワークサイド３側の径をＢとした場合に、「（Ａ−Ｂ）Ｐ−Ｐ≧基準値Ｘ」の式を満足する否かに基づいて行われる。
【００４０】
ステップＳ４２で行われた演算の結果、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が基準値Ｘよりも大きいか否かがステップＳ４３で判定される。この判定の結果、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が基準値Ｘよりも大きい場合にはステップＳ４４に進み、演算装置１５から警報出力装置１７に警報信号が出力されるとともに、コイル外形表示装置１６にコイル外径が表示される。警報出力装置１７は、上記警報信号が入力されると、例えば、アラーム音を発音するなどして金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が基準値Ｘをオーバーしたことをオペレータに報知する。
【００４１】
次に、ステップＳ４５に進み、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が第１のしきい値ａよりも大きいか否かを判定する。この判定は、「（Ａ−Ｂ）Ｐ−Ｐ≧ａ」の式にて行われる。この判定の結果、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が第１のしきい値ａよりも大きい場合にはステップＳ４６に進み、ＥＰＣ装置（図示せず）のゲインを下げて、感度を鈍くする方向へ調整する。
【００４２】
その後、ステップＳ４７に進み、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が第２のしきい値ｂよりも大きいか否かを判定する。この判定は、「（Ａ−Ｂ）Ｐ−Ｐ≧ｂ」の式にて行われる。この判定の結果、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が第２のしきい値ｂよりも大きい場合にはステップＳ４８に進み、リール前ロール２２の位置制御を行う。
【００４３】
上記リール前ロール２２の位置制御は、上記金属帯巻き取り軸１の振れ回りを打ち消すための逆位相成分信号を生成し、この逆位相成分信号を位置制御アクチュエータ２１に出力して、上記リール前ロール２２を介して薄板金属帯に逆位相成分を付与することにより行われる。
【００４４】
次に、ステップＳ４９に進み、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が第３のしきい値ｃよりも大きいか否かを判定する。この判定は、「（Ａ−Ｂ）Ｐ−Ｐ≧ｃ」の式にて行われる。この判定の結果、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が第３のしきい値ｃよりも大きい場合にはステップＳ５０に進み、コイルを自動的に分割する制御を行う。
【００４５】
このように、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が第３のしきい値ｃよりも大きくなった時点でコイルを自動的に分割することにより、コイルが巻き太ったことに起因するスリ疵の発生を防止することができる。これにより、スリ疵が発生した薄板金属帯がコイル内に混入するのを確実に防止することができる。
【００４６】
図５（ａ）に、ドライブサイド２側の変位量及びワークサイド３側の変位量を示し、図５（ｂ）にワークサイド３側の変位をＦＦＴ解析した結果、図５（ｃ）にドライブサイド２側の変位をＦＦＴ解析した結果を示す。
【００４７】
また、図６に振れ回りの有無によりＦＥＴ読み値が変化する様子を示す。なお、図５及び図６において、ｆ０は金属帯巻き取り軸１が１回転（３６０°）を示し、２ｆ０は金属帯巻き取り軸１が１／２回転（１８０°）を示し、３ｆ０は金属帯巻き取り軸１が１／３回転（１２０°）を示し、４ｆ０は金属帯巻き取り軸１が１／４回転（９０°）を示し、５ｆ０は金属帯巻き取り軸１が１／５回転（７２°）を示している。
【００４８】
これらの図から明らかなように、ワークサイド３側の径とドライブサイド２側の径との差が大きくなると金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が大きくなることが分かる。そこで、本実施の形態の薄板金属帯の巻き取り装置は、上述したように、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が大きくなったことを検出して、スリ疵の発生を予知するようにしている。また、スリ疵の発生を予知した時点で、リール前ロール２２に逆位相の振動を与えて位相差を打ち消すことによりコイルの振れを抑制するようにしている。
【００４９】
また、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が大きくなって、リール前ロール２２の位置制御を行っても位相差を打ち消すことができない場合には、自動切断機２５を動作制御してコイルを自動的に切断することによりスリ疵が発生するのを防止するとともに、スリ疵が発生した薄板金属帯がコイルに混入するのを防止するようにしている。
【００５０】
（実施例）
次に、図７〜図９を参照しながら本発明の薄板金属帯の巻き取り装置を使用してコイルを製造した実施例を説明する。
図７（ａ）は、板厚０．２ｍｍで板幅が８８０ｍｍの薄板金属帯を巻き取って、外径が６００ｍｍ、１１００ｍｍ、１４００ｍｍのコイルを製造した例を示している。この場合、外径が６００ｍｍ及び１１００ｍｍの場合は金属帯巻き取り軸１の速度が７５０ｍｐｍ、１４００ｍｍの場合は金属帯巻き取り軸１の速度が６５０ｍｐｍであった。この例の場合はワークサイド３側の径とドライブサイド２側の径との差は認められず、スリ疵は発生しなかった。
【００５１】
図７（ｂ）は、板厚０．２８ｍｍの薄板金属帯を巻き取って外径が６００ｍｍ、１１００ｍｍのコイルを製造し、０．２０ｍｍで板幅が７６６ｍｍの薄板金属帯を巻き取って、１４００ｍｍのコイルを製造した例を示している。この場合、コイル外径が６００ｍｍの場合にはワークサイド３側の径とドライブサイド２側の径との差が１．１ｍｍであり、コイル外径が１１００ｍｍの場合、及びコイル外径が１４００ｍｍの場合にはワークサイド３側の径とドライブサイド２側の径との差が１．３ｍｍであった。何れの場合も振れ回り量が小さいので、この場合もスリ疵は発生しなかった。
【００５２】
図７（ｃ）は、板厚０．３２ｍｍで板幅が７９０ｍｍの薄板金属帯を巻き取って、外径が６００ｍｍ、１１００ｍｍ及び１４００ｍｍのコイルを製造した例を示している。この場合、コイル外径が６００ｍｍの場合にはワークサイド３側の径とドライブサイド２側の径との差が０．９ｍｍであり、コイル外径が１１００ｍｍの場合にはワークサイド３側の径とドライブサイド２側の径との差が１．７ｍｍであり、コイル外径が１４００ｍｍの場合にはワークサイド３側の径とドライブサイド２側の径との差が２．２ｍｍであった。したがって、この場合コイル外径が６００ｍｍのコイルの場合には振れ回り量が小さいのでスリ疵は発生しなかったが、コイル外径が１１００ｍｍのコイル、及び１４００ｍｍのコイル場合には振れ回り量が大きいのでスリ疵が発生した。
【００５３】
図７（ｄ）は、板厚０．３５ｍｍで板幅が８１９ｍｍの薄板金属帯を巻き取って、外径が６００ｍｍ、９９０ｍｍ及び１２００ｍｍのコイルを製造した例を示している。この場合、コイル外径が６００ｍｍの場合にはワークサイド３側の径とドライブサイド２側の径との差が１．０ｍｍであり、コイル外径が９９０ｍｍの場合にはワークサイド３側の径とドライブサイド２側の径との差が１．９ｍｍであり、コイル外径が１２００ｍｍの場合にはワークサイド３側の径とドライブサイド２側の径との差が２．８ｍｍであった。この場合も、コイル外径が６００ｍｍのコイルの場合には振れ回り量が小さいのでスリ疵は発生しなかったが、コイル外径が８５０ｍｍのコイル、及び１２００ｍｍのコイル場合には振れ回り量が大きいのでスリ疵が発生した。
【００５４】
図８は、リール外径プロファイルの測定結果の一例を示している。図８（ａ）に示した例は、金属帯巻き取り軸１（テンションリール）が１回転する間にワークサイド３側及びドライブサイド２側ともに、外径がほとんど変化せず、マンドレル（金属帯巻き取り軸）の外径は平坦で真円度が確保されていることを示している。
【００５５】
図８（ｂ）はゴム製スリーブの中央部において、ほぼ１．１３ｍｍ程度の外径変化がある。また、セグメント部において、サブセグメントの凹みが約１．０ｍｍ程度あり、ゴム製スリーブ外径がマンドレルのセグメントと同じ位置で変形していることが分かる。
【００５６】
上述した実施の形態において、図４のステップＳ４７の判定の結果、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量が第２のしきい値ｂよりも大きい場合にはステップＳ４８においてリール前ロール２２の位置制御を行うようにする例を示した。しかし、上記リール前ロール２２の位置制御を行う代わりに、振動発生装置２３を動作させて薄板金属帯に逆位相の振動を与えることにより薄板金属帯の形状の変化を正常に戻すようにして、金属帯巻き取り軸１の振れ回り量を小さくしてスリ疵の発生を抑制するようにしてもよい。
【００５７】
上記振動発生装置２３としては、例えば、ワイピング装置を用いて構成することができる。この場合は、エアーを吹き付けることにより薄板金属帯に逆位相の振動を与えるようにする。
【００５８】
上述した実施の形態は、ゴム製スリーブ４上に薄板金属帯を直接巻き付けてコイル５を製造する例を示した。しかしながら、図１２（ａ）〜（ｅ）に示すように、ゴム製スリーブ４上に内径スリーブ４ａを装入し、上記内径スリーブ４ａ上に薄板金属帯を巻き付けてコイル５を製造するようにしている。
【００５９】
上記内径スリーブ４ａは、鉄、アルミニウムまたは紙等によって形成されているものであり、薄板金属帯を巻き終わった後はコイル５と一緒にゴム製スリーブ４から取り外されるものである。
【００６０】
上記のように内径スリーブ４ａを使用する場合には、（イ）ゴム製スリーブ４の真円度の測定→（ロ）この測定の結果、所定の真円度が得られない場合にはマンドレル開度の調整を行う→（ハ）そして、調整しても所定の真円度が得られない場合にはゴム製スリーブ４を交換する。
【００６１】
次に、（ニ）上記ゴム製スリーブ４上に内径スリーブ４ａを装入し、内径スリーブ４ａの真円度を測定する。→（ホ）上記測定の結果、所定の真円度が得られない場合には内径スリーブ４ａを交換する。
【００６２】
上述のようにして、巻き取り軸の真円度を所定の範囲内になるようにしてから、（ヘ）薄板金属帯を巻き始め、コイル５の外径寸法を検出して振れ量を測定するようにする。
【００６３】
図１０は、演算装置１５を構成可能なコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。
このコンピュータシステム６５０は、ＣＰＵ６５１と、ＲＯＭ６５２と、ＲＡＭ６５３と、キーボード（ＫＢ）６５９のキーボードコントローラ（ＫＢＣ）６５５と、表示部としてのＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）６６０のＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）６５６と、ハードディスク（ＨＤ）６６１及びフレキシブルディスク（ＦＤ）６６２のディスクコントローラ（ＤＫＣ）６５７と、ネットワー６７０との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）６５８とが、システムバス６５４を介して互いに通信可能に接続された構成としている。
【００６４】
ＣＰＵ６５１は、ＲＯＭ６５２或いはＨＤ６６１に記憶されたソフトウェア、或いはＦＤ６６２より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス６５４に接続された各構成部を総括的に制御する。
すなわち、ＣＰＵ６５１は、所定の処理シーケンスに従った処理プログラムを、ＲＯＭ６５２、或いはＨＤ６６１、或いはＦＤ６６２から読み出して実行することで、上記本実施の形態での動作を実現するための制御を行う。
【００６５】
ＲＡＭ６５３は、ＣＰＵ６５１の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。
ＫＢＣ６５５は、ＫＢ６５９や図示していないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。
ＣＲＴＣ６５６は、ＣＲＴ６６０の表示を制御する。
ＤＫＣ６５７は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び本実施の形態における所定の処理プログラム等を記憶するＨＤ６６１及びＦＤ６６２とのアクセスを制御する。
ＮＩＣ６５８は、ネットワーク６７０上の装置或いはシステムと双方向にデータをやりとりする。
【００６６】
（本発明の他の実施の形態）
なお、以上に説明した本実施形態の薄板金属帯の巻き取り装置の制御装置は、コンピュータのＣＰＵあるいはＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどで構成されるものであり、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。
【００６７】
したがって、コンピュータが上記機能を果たすように動作させるプログラムを、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、コンピュータに読み込ませることによって実現できるものである。上記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。
【００６８】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全てあるいは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明の実施形態に含まれる。
【００６９】
また、本発明をネットワーク環境で利用するべく、全部あるいは一部のプログラムが他のコンピュータで実行されるようになっていても良い。例えば、画面入力処理は、遠隔端末コンピュータで行われ、各種判断、ログ記録等は他のセンターコンピュータ等で行われるようにしても良い。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、所定の処理が施された薄板金属帯を巻き取ってコイルを製造する際に、上記薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸におけるドライブ側の巻き取り径を検出する第１のレーザセンサと、上記巻き取り軸におけるワークサイド側の巻き取り径を検出する第２のレーザセンサとを少なくとも設け、上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を検出するようにしたので、金属帯巻き取り軸の真円度をコイルの巻き始めから巻き終わりにいたるまで連続的に、かつ高精度に測定することができる。これにより、振れ回り量が小さい状態でコイルを常に巻き取ることが可能となり、スリ疵の発生を防止してコイル製造における歩留まりを大幅に向上させることができる。
【００７１】
また、本発明の他の特徴によれば、薄板金属帯を巻き取るための巻き取り軸に装入されたゴム製スリーブの真円度を検出し、上記検出結果に基づいて上記ゴム製スリーブの真円度を調整するようにしたので、金属帯を巻き始める直前における巻き取り軸の真円度を高精度に検出して調整することができる。
【００７２】
また、本発明のその他の特徴によれば、上記ゴム製スリーブに装入された内径スリーブを介して上記巻き取り軸の真円度を検出するようにしたので、上記内径スリーブが不良品であることにより発生する不都合を防止して、振れ回り量が小さい状態でコイルを常に巻き取るようにすることができる。
【００７３】
また、本発明のその他の特徴によれば、真円度検出手段によって検出された上記巻き取り軸におけるドライブ側の振れ量とワークサイド側の振れ量との位相差を演算し、その演算された位相差が所定の値になったときに警報を出力するようにしたので、上記金属帯巻き取り軸の振れ回りに起因するスリ疵が発生する前に適切な処置を施すことが可能となり、スリ疵による歩留まり低下を最小限に抑えることができる。
【００７４】
また、本発明のその他の特徴によれば、位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに金属帯エッジ位置制御装置のゲインを調整するようにしたので、上記金属帯エッジ位置制御装置のゲインが不適当であることにより発生するスリ疵を防止することができる。
【００７５】
また、本発明のその他の特徴によれば、上記位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに、上記薄板金属帯に逆位相の振動を付与して上記位相差を減少させるようにしたので、リール前ロールの位置や薄板金属帯の形状に起因するスリ疵を大幅に抑制することができる。
【００７６】
また、本発明のその他の特徴によれば、上記位相差演算手段によって演算された位相差が所定の値になったときに、上記薄板金属帯を切断するための金属帯切断装置を動作させてコイルの中間分割を行うようにするようにしてので、コイルの巻き太りによるスリ疵の発生を抑制して歩留まりを向上できるとともに、スリ疵が発生した薄板金属帯がコイルに混入する可能性を大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示し、薄板金属帯の巻き取り装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態の薄板金属帯の巻き取り装置が配設されるストリップコイル製造ラインの概略構成を示し、横方向から見た構成図である。
【図３】実施の形態の薄板金属帯の巻き取り装置が配設されるストリップコイル製造ラインの概略構成を示し、上方向から見た構成図である。
【図４】実施の形態の薄板金属帯の巻き取り装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】レーザ変位計の出力波形及びＦＦＴ解析結果を説明する特性図である。
【図６】金属帯巻き取り軸に振れ回りがある場合の値と、振れ回りがない場合の値を説明する特性図である。
【図７】実施の形態の薄板金属帯の巻き取り装置を用いてコイルを製造した実施例の結果を示す図である。
【図８】金属帯巻き取り軸の外径プロファイルを説明する図である。
【図９】実施の形態の演算装置を構成可能なコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。
【図１０】演算装置を構成可能なコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。
【図１１】ストリップがベルトラッパー方式のマンドレルに巻き取られる様子を示す図である。
【図１２】内径スリーブを使用してコイルを製造する場合の工程例を説明する図である。
【符号の説明】
１　金属帯巻き取り軸
２　ドライブサイド
３　ワークサイド
４　ゴム製スリーブ
５　コイル
１１　第１のレーザセンサ
１２　第２のレーザセンサ
１３　リール回転検出器
１４　パルス発生器
１５　演算装置
１６　コイル外形表示装置
１７　警報出力装置
【図１】
2004130362.tif 000003
【図２】
2004130362.tif 000004
【図３】
2004130362.tif 000005
【図４】
2004130362.tif 000006
【図５】
2004130362.tif 000007
【図６】
2004130362.tif 000008
【図７】
2004130362.tif 000009
【図８】
2004130362.tif 000010
【図９】
2004130362.tif 000011
【図１０】
2004130362.tif 000012
【図１１】
2004130362.tif 000013
【図１２】
2004130362.tif 000014