(57)【要約】【要  約】【課  題】  複数の処理工程を経てきた金属帯の溶接部の位置を正しく把握して切断長さの無駄を削減し、また耳屑の詰まりによるサイドトリミング不良の発生を防止しうる、溶接部トラッキング方法およびサイドトリミング方法を提供する。【解決手段】  複数の処理工程を通過する金属帯（板）１の溶接部をトラッキングする方法であって、溶接部２をトラッキングするための特異点３を設定し、これを検出し、該検出時の特異点と溶接部との位置関係を、前記設定時の特異点と溶接部との位置関係、前記設定時から検出時までの間に板が通過した処理工程数およびその間での板長さ変化率から算出する溶接部トラッキング方法であり、また、該方法で算出した位置関係を基に板幅端部に切欠を入れてそこから切断を開始するサイドトリミング方法である。【選択図】          図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の処理工程を通過する金属帯の溶接部をトラッキングする方法であって、溶接部をトラッキングするための特異点を設定し、該特異点を検出し、該検出時の特異点と溶接部との位置関係を、前記設定時の特異点と溶接部との位置関係、前記設定時から検出時までの間に前記金属帯が通過した処理工程数およびその間での金属帯長さ変化率から算出することを特徴とする溶接部トラッキング方法。
【請求項２】
請求項１記載の溶接部トラッキング方法を用いて求めた特異点と溶接部との位置関係を基に金属帯幅端部に切欠を入れ、該切欠部から金属帯側縁部の切断を開始することを特徴とするサイドトリミング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属帯の溶接部トラッキング方法およびサイドトリミング方法に関し、詳しくは、複数の処理工程を通過する金属帯（板ともいう）の先行材尾端と後続材先端とを溶接で繋いで形成された繋ぎ目である溶接部の位置をトラッキング（追跡）する溶接部トラッキング方法、および該トラッキング方法を利用したサイドトリミング（幅方向両端の余剰部分（耳）の連続的切り落とし）方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属帯の溶接部トラッキング方法に関する従来技術としては、ストリップ（金属帯）の溶接部近傍に溶接部検出用穴を穿設する工程と、ストリップにレーザ光を照射してその反射光によってストリップの走行速度を検出する工程と、前記溶接部検出用穴によって反射光が消失する部位を溶接点として検出する工程とからなる方法が知られている（特許文献１）。これによれば、レーザ反射式速度計（レーザドップラ速度計）を用いたことにより、例えばタンデム圧延機のスタンド間などのような、周囲湿度が高く（例えば６０℃以上）オイルヒュームや水蒸気などの多量に発生する環境条件下でも溶接部を検出することができる。
【０００３】
なお、溶接部検出用穴を穿設するパンチ等の装置は、通常、溶接を行う溶接機に付設されており、溶接部検出用穴は、溶接時に溶接部の金属帯進行方向前方（下流側）すなわち先行材尾端側に穿設される。
【０００４】
また、サイドトリミング方法に関する従来技術としては、トリマ刃の位置を、切り始めには板幅方向の定位置から中央側にずらしておき、切り始めから数秒後に前記定位置に戻すようにする方法が知られている（特許文献２）。これによれば、切り落とされた耳屑の先端部の幅が後続部の幅よりも大きくなって当該先端部に螺旋状丸まりが発生しなくなるので、スクラップガイド詰まりを防止できる。
【０００５】
なお、溶接部の位置では板幅に段差が生じやすく、この段差が搬送部材と干渉する虞があるので、一般に、溶接部の位置での板幅両端部をラウンド形状に切り欠いて段差を軽減することが行なわれている。この切欠は、トリマ刃を板幅内の初期位置に置くための余裕空間としても使えるサイズとされる。
【特許文献１】特開平７−１１６７１６号公報
【特許文献２】特開２００２−２７３６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、タンデム圧延機のスタンド間でストリップの溶接部検出用穴を検出し、タンデム圧延機の入側における溶接部検出用穴と溶接部との距離に板の圧延による板厚変化率を掛けて当該スタンド間での溶接部検出用穴と溶接部との距離を計算し、この計算した距離に基いて次スタンドにおける溶接部噛み込み時のロール開度調整の精度向上を図っている。
【０００７】
一方、複数の処理工程（または該処理工程を実行する設備ライン）を通過する金属帯、例えば酸洗ライン、冷間圧延ライン、あるいはさらにクリーニングライン等を経て、溶融亜鉛めっきラインあるいは連続焼鈍ラインに搬入される鋼帯では、溶融亜鉛めっきラインあるいは連続焼鈍ラインの入側で検出された溶接部検出用穴が、ある場合には酸洗ラインの入側で穿設され、また、ある場合には冷間圧延ラインの入側で穿設されたものとなっている。また、複数の処理工程を通過する金属帯は、各処理工程の出側でコイル状に巻き取られ、次工程へ搬送され、搬送先の処理工程で巻き戻しながら処理が施される。これらの場合、例えば上記鋼帯の場合、鋼帯が経てきた巻取り・巻戻しの回数が異なるため、溶融亜鉛めっきラインあるいは連続焼鈍ラインの入側では溶接部検出用穴と溶接部との前後位置関係が設定当初とは逆になる場合も起こる。また、各ラインの入側の溶接機は互いに同一機種であるとは限らず、機種が異なれば溶接部と溶接部検出用穴との設定当初の距離も一般に異なる。
【０００８】
しかし、このような状況を考慮して溶接部を正しくトラッキングする方法を開示したものは従来の文献に見当たらない。特許文献１では、スタンド間での溶接部検出用穴と溶接部との距離を、タンデム圧延機の入側における溶接部検出用穴と溶接部との距離に板の圧延による板厚変化率を掛けて計算しているが、タンデム圧延機の入側での溶接部検出用穴と溶接部との距離が変動し、さらに同入側での両者の前後位置関係も変動するような場合にどうするかまでは述べられていない。
【０００９】
このように、複数の処理工程を通過する金属帯の溶接部を正しくトラッキングする方法が従来にないことから、例えば金属帯が鋼帯の場合、次のような問題が生じていた。
（１）連続焼鈍ラインの出側で溶接部および溶接部検出用穴を切り落とす際、溶接部と溶接部検出用穴とが前工程のどのラインで形成されたかが不明確であり、したがってこれらの前後位置関係および距離が不明確であるため、検出した溶接部検出用穴がどのラインで形成されたにしても溶接部ともども切り落とせるように切断板長さ範囲を設定していた。しかしながら、このような処方は、安全率を過大にとっているから、歩留り向上の阻害要因となる問題があった。
（２）溶融亜鉛めっきラインの入側でサイドトリミングを行う際、トリマ刃の初期位置を溶接部の位置に設定するのが望ましいが、溶接部の位置が不明確であるため、その代わりに、図１に示すように、検出した溶接部検出用穴３の位置における板幅方向両端部をトリマ刃の初期位置とし、この部位にトリマ刃を置く余裕空間として切欠４を設けるようにしていた。しかし、図１に示すように、この溶融亜鉛めっきラインの前工程の例えば酸洗ラインの入側で形成された溶接部２および切欠６は、鋼帯（板、金属帯）１が酸洗ライン、冷間圧延ラインを経てこの溶融亜鉛めっきラインの入側に到着した場合、溶接部検出用穴３よりも後すなわち通板方向５の上流側の位置にくる。このような場合、特許文献２の方法でサイドトリミングを行うと、トリマ刃の軌跡７は、点Ａで一旦板１の外側に出て点Ｂで再度板１の内側に入ることになる。すなわち、せっかく特許文献２の方法で耳屑先端部を幅広にして螺旋状の丸まりを防止したにもかかわらず、この初期の耳屑は点Ａで途切れてしまい、点Ｂで再度生じる耳屑は先端部の尖ったものとなるため、螺旋状の丸まりが発生し、スクラップガイド詰まりが発生する問題があった。
【００１０】
本発明は、これらの問題を解決するために、複数の処理工程を経てきた金属帯の溶接部の位置を正しく把握して切断長さの無駄を削減し、また耳屑の詰まりによるサイドトリミング不良の発生を防止しうる、溶接部トラッキング方法およびサイドトリミング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】
【００１１】
本発明の溶接部トラッキング方法は、複数の処理工程を通過する金属帯の溶接部をトラッキングする方法であって、溶接部をトラッキングするための特異点を設定し、該特異点を検出し、該検出時の特異点と溶接部との位置関係を、前記設定時の特異点と溶接部との位置関係、前記設定時から検出時までの間に前記金属帯が通過した処理工程数およびその間での金属帯長さ変化率から算出することを特徴とするものである。ここで特異点としては、上述した溶接部検出用の穴が好ましく用いうる。
【００１２】
また、本発明のサイドトリミング方法は、前記本発明の溶接部トラッキング方法を用いて求めた特異点と溶接部との位置関係を基に金属帯幅端部に切欠を入れ、該切欠部から金属帯側縁部の切断を開始することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の溶接部トラッキング方法によれば、金属帯の溶接部トラッキング用に設定した特異点を検出した時の特異点と溶接部の位置関係を、前記設定時の特異点と溶接部との位置関係、前記設定時から検出時までの間に前記金属帯が通過した処理工程数およびその間での金属帯長さ変化率から算出するようにしたから、溶接部が特異点の前後いずれの側にあって、特異点からどれだけ離れているかを正しく把握できるので、特異点と溶接部とを切り捨てるとき、切断長さを可及的最小限に抑えることができ、歩留りが向上する。
【００１４】
また、本発明のサイドトリミング方法によれば、前記のようにして正しく把握できた溶接部と特異点との位置関係を基に金属帯端部に切欠を入れて、該切欠部から金属帯側縁部の切断を開始するから、この切欠を前工程の切欠との重複位置あるいはその上流側の位置に入れることができ、それゆえ、トリム刃の軌跡が前工程の切欠と干渉して耳屑が途切れるようなことがなくなり、スクラップガイド詰まり等によるサイドトリミング不良を有効に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明では、特異点が溶接部と重なる位置に設定されている場合は、検出した特異点の位置がそのまま溶接部の位置になり、上述の問題（１）および（２）は起こらないが、そうなる場合は実際上稀であり、またそうなった場合でも本発明を実施する上で何ら支障にはならないので、この場合も便宜上本発明に含める。なお、ここで、特異点とは溶接部のトラッキング用に設定する穴や切欠き等のマーキング点を意味する。
【００１６】
特異点としては、溶接部の近傍に溶接部検出用穴を穿設したものを用いるのが簡単であり、溶接時に該溶接部検出用穴を穿設すればよい。この場合、設定時の特異点と溶接部との位置関係は、溶接機と穿孔機（パンチ等）との設備仕様により決まるので、本発明では特に限定しないが、穿孔位置は、溶接部から下流側（先行材側）に１００〜３００ｍｍ程度の範囲内とするのが好適である。また、溶接部検出用穴の穴径も特に限定されるものではないが、例えば５〜３０ｍｍ程度が好適である。
【００１７】
特異点を設定する処理工程は、金属帯が通過する複数の処理工程のうち、同特異点を検出する処理工程よりも前に施されるいずれの処理工程であってもよい。一方、特異点を検出する処理工程は、同特異点を設定する工程よりも後で施される処理工程であって、当該処理工程内での処理操作のために溶接部トラッキング情報を必要とするものであれば、いかなる種類の処理工程であってもよく、当該処理工程内でのトラッキング情報を必要とする処理・操作開始の前に同特異点を検出するようにすればよい。特異点を検出するための検出器は、本発明では特に限定されず、設定した特異点の種類に応じて適宜の検出器を用いればよいが、例えば前記溶接部検出用穴の場合、投受光方式の光検出器や前述したレーザ反射式速度計などが好ましく用いうる。
【００１８】
本発明の溶接部トラッキング方法では、検出時の特異点と溶接部との位置関係を、設定時の特異点と溶接部との位置関係、設定時から検出時までの間に金属帯（板）が通過した処理工程数およびその間での金属帯（板）長さ変化率から算出することが特徴的である。この算出方法を以下に説明する。
【００１９】
設定時の特異点と溶接部との位置関係は、前述のように、特異点設定用の機器と溶接機との機種および相対位置関係によって定まる。特異点を溶接部から下流側に距離Ｘ０（正の数とする。上流側の場合は負の数とする。）だけ離れた位置に設定するものとする。特異点の設定時から検出時までの間に板が通過した処理工程数をｎとし、その間の板長さ変化率を、板の体積および幅を一定とみなして特異点設定時の板厚ｈ０と特異点検出時の板厚ｈ１の比ｈ０/ｈ１で表すものとする。このとき、検出時の特異点を起点として上流側を正の数、下流側を負の数とした距離で表した溶接部の位置は、次のようにして算出される。
【００２０】
ｎが奇数の場合、式：Ｘ０×ｈ０/ｈ１×（-1）で算出する。Ｘ０が正（特異点が溶接部の下流側）のとき、式の値は負（溶接部が特異点の下流側＝特異点が溶接部の上流側）となる。
【００２１】
ｎが偶数の場合、式：Ｘ０×ｈ０/ｈ１で算出する。Ｘ０が正（特異点が溶接部の下流側）のとき、式の値は正（溶接部が特異点の上流側＝特異点が溶接部の下流側）となる。
【００２２】
あるいはこれらをまとめて、式：Ｘ０×ｈ０/ｈ１×（-1）ｎで算出する。
【００２３】
板は特異点の設定時から検出時までの間にｎ回の巻取り・巻戻しを経ているので、検出時の特異点と溶接部との位置関係は、ｎが奇数の場合は設定時と逆になり、一方、ｎが偶数の場合は設定時と同じになる。上述の算出方法は、このことを忠実に反映しているので、検出時の特異点と溶接部との位置関係を正しく求めることができる。
【００２４】
なお、上述の演算は、特異点を検出する処理工程のプロセスコンピュータで行なうのが好適であり、この演算に必要なデータ（Ｘ０，ｎ，ｈ０，ｈ１）は、複数の処理工程を統括管理する上位のコンピュータが保有しているので、そこからプロセスコンピュータに伝送するのがよい。なお、特異点を設定する処理工程の名称コードとＸ０との対応関係をプロセスコンピュータに格納しておき、上位のコンピュータからはＸ０の代わりに特異点を設定した処理工程の名称コードをプロセスコンピュータに伝送し、この名称コードに対応するＸ０をプロセスコンピュータが前記格納済みの対応関係から抽出するようにしてもよい。
【００２５】
本発明のサイドトリミング方法では、上記のようにして求めた検出時の特異点と溶接部との位置関係を基に板幅端部に切欠を入れ、そこからサイドトリミングを開始するが、その切欠４を入れる箇所は、例えば図２に示すように、先に行われた処理工程で溶接部の板幅端部に形成された古い切欠６の上流側の部分と重なる箇所が好ましい。このような箇所に新たに切欠４を入れることにより、トリム刃の軌跡７が古い切欠６と干渉しなくなって、耳屑の途切れに伴うサイドトリミング不良は生じなくなる。なお、新たな切欠４は、その隅部のアール（曲率半径）が３５０ｍｍを超えると、耳屑の先端が尖った形状になって、周辺の案内部材への引っ掛かりや同部材からの飛び出し等が発生しやすくなるので、前記アールは３５０ｍｍ以下とするのが好ましい。なお、アールは小さすぎると、切欠４を何度か入れ直さなければならない場合もあるため、実用上アールは２００ｍｍ程度以上とすることが好ましい。
【実施例１】
【００２６】
酸洗ライン、冷間圧延ライン、連続焼鈍ラインを順次経て処理される鋼帯を、前記連続焼鈍ラインの出側でコイル単位に切り離して巻き取る工程に本発明を適用し、実施例１とした。従来は特異点としての溶接部検出用穴が前記したいずれのラインの入側で穿設されたものか不明であったため、いずれであっても溶接部および溶接部検出用穴の切り残しがないように、投受光方式で検出した溶接部検出用穴を中心位置とした板長さ＝α×２＋β（ここで、α：溶接部と溶接部検出用穴との間の実現可能距離値域の上限値、β：切断余裕代）の範囲を切り捨てするようにしていた。これに対し、実施例１では、検出した溶接部検出用穴と、該溶接部検出用穴との位置関係を前項で述べた算出方法で算出してその位置を正しく把握した溶接部とで挟まれた区域に上記βを加えた板長さ範囲を切り捨てるようにした。その結果、切捨て部分を可及的最小限に抑えることが可能になり、図３に示すように、連続焼鈍ラインの出側切捨て長さを４．３ｍから約３．１ｍへと削減することができた。
【実施例２】
【００２７】
焼鈍圧延後、酸洗ラインにて酸洗され、冷間圧延ラインにて冷間圧延された鋼帯をサイドトリミングするためのサイドトリミングラインに本発明を適用し、実施例２とした。このサイドトリミングラインに通されようとする鋼帯は、酸洗ライン〜冷間圧延ラインの間、および／または冷間圧延ライン〜サイドトリミングラインの間で、０または１以上の処理工程を経ている。よってｎが奇数の場合も偶数の場合も起こりうる。また、特異点としては溶接部検出用穴が用いられ、該溶接部検出用穴は、前記酸洗ラインの入側または前記冷間圧延ラインの入側で穿設される。ライン入側で溶接部検出用穴を穿設するラインを、巻き込み溶接ラインという。巻き込み溶接ラインが、前記酸洗ラインである場合は、Ｘ０＝２５０ｍｍであり、前記圧延ラインである場合はＸ０＝１５０ｍｍである。なお、穿設時の穴径は１０〜２０ｍｍである。また、巻き込み溶接ラインが冷間圧延ライン以前のラインであるから、ｈ０＝熱間圧延板厚、ｈ１＝冷間圧延板厚である。
【００２８】
このサイドトリミング設備は、溶融亜鉛めっきラインの入側に配置された設備であり、図４にその概要を示す。この設備は第１および第２のペイオフリール11、12を交互に用いてコイルを鋼帯１に展開し、該展開した鋼帯１の先行材尾端と後続材先端とを溶接機13で溶接し、該溶接した部位の板幅端部にノッチャー14で切欠を入れ、次いで張力制御を行うブライドルロール群15に通した後、サイドトリマ16にて鋼帯をサイドトリミングするように構成されている。ブライドルロール群15には、同ロール群内の各ロールの回数数を計測する回転計17が設置されており、それら回転計17の回転数計測値17Ａがトラッキング演算装置18に入力される。
【００２９】
自ライン溶接部の位置からサイドトリマ16によるトリミングを開始しようとする場合は、ラインを停止させて溶接機13にて溶接することにより自ライン溶接部が形成される。この溶接が完了した時点を起点として、トラッキング演算装置18が回転数計測値17Ａを積算し、この積算結果が第１の目標距離としている溶接機13とノッチャー14との設備距離に一致するように、ブライドルロール群15の各ロール回転を駆動するモータ19に回転指数19Ｂを送り、モータ19の回転数を制御する。これにより、自ライン溶接部はノッチャー14の位置まで移動して停止し、ノッチャー14により自ライン溶接部の板幅端部に、サイドトリマ16のトリマ刃を配置するための切欠が打抜かれる。この切欠の隅部アールは３００ｍｍである。なお、この自ライン溶接部の位置からトリミングを開始しようとする場合には、特異点の検出は行なわないから、本発明は適用されない。
【００３０】
一方、このサイドトリミング設備は、前工程溶接部の位置からサイドトリマ16によるトリミングを開始しようとする場合にも兼用できるように、溶接機13の入側に、前工程のいずれかのラインで特異点として穿設された溶接部検出用穴を検出するための穴検出器20が設置されている。穴検出器20は溶接部検出用穴を検出すると、穴検出信号20Ａをトラッキング演算装置18に伝送する。本発明は、このような、前工程溶接部の位置からトリミングを開始しようとする場合に適用される。
【００３１】
この場合、従来では、穴検出信号20Ａの受信時点を起点として、トラッキング演算装置18が回転数計測値17Ａを積算し、この積算結果が第２の目標距離としている穴検出器20とノッチャー14との設備距離（Ｌ）に一致するように、ブライドルロール群15の各ロールの回転を駆動するモータ19に回転指令19Ｂを送り、モータ19の回転数を制御する。この結果、ノッチャー14の位置には溶接部検出穴が停止し、溶接部検出用穴と溶接部との位置のずれが大きい場合には、図１に示したような問題が発生していた。
【００３２】
これに対し、実施例２では、穴検出器20が溶接部検出用穴を検出する前に、プロセスコンピュータ21により、図５に示すフローチャートに従い、検出時の穴（溶接部検出用穴の意。以下同じ。）を起点とする距離（穴の上流側では正の数、穴の下流側では負の数）で表した溶接部の位置Δｘを求め、前記第２の目標距離を（  Ｌ＋Δｘ）にせよとの目標距離変更指令21Ｂをトラッキング演算装置18に伝送して、前記第２の目標距離を（Ｌ＋Δｘ）に変更しておく。その後、穴検出器20が穴を検出して穴検出信号20Ａをトラッキング演算措置18に伝送すると、トラッキング演算装置18は、穴検出信号20Ａの受信時点を起点として回転数計測値17Ａを積算し、この積算結果が前記変更済みの第２の目標距離（Ｌ＋Δｘ）に一致するように、ブライドルロール群15の各ロールの回転を駆動するモータ19に回転指令19Ｂを送り、モータ19の回転数を制御する。この結果、穴はノッチャー14からΔｘだけずれた位置（Δｘ＞０の場合｜Δｘ｜だけ前方（下流側）、Δｘ＜０の場合｜Δｘ｜だけ後方（上流側）に停止する。すなわち、ノッチャー14の位置には、Δｘ＞０の場合、穴から｜Δｘ｜だけ後方（上流側）の箇所すなわち溶接部が停止し、Δｘ＜０の場合、穴から｜Δｘ｜だけ前方（下流側）の箇所すなわち溶接部が停止する。よって、ノッチャー14の位置には溶接部が停止し、図２に示したように、溶接部２の板幅端部に切欠４を入れることができる。
【００３３】
この結果、図６に示すように、トリミング不良率を約１/５に低減することができた。なお、実施例２の実施以降は、前工程溶接部からサイドトリミングを開始する場合でのトリミングトラブルは発生していない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、複数の工程に跨って金属帯を処理するあらゆる産業に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術ではサイドトリミング不良が生じることを示す説明図である。
【図２】本発明によるサイドトリミング方法の一例を示す説明図である。
【図３】実施例１による連続焼鈍ラインの出側切捨て長さの削減効果を示すグラフである。
【図４】実施例２で用いたサイドトリミング設備の概要を示す設備配置図である。
【図５】実施例２で用いた検出時の特異点と溶接部との位置関係を求めるフロー図である。
【図６】実施例２によるサイドトリミング不良率低減効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１  板（鋼帯、金属帯）
２  溶接部
３  溶接部検出用穴（特異点）
４  切欠（特異点検出時に（例：溶融亜鉛めっきラインの入側で）設けた切欠）
５  通板方向
６  切欠（特異点設定時に（例：酸洗ラインの入側で）設けた切欠）
７  トリム刃の軌跡
11  第１のペイオフリール
12  第２のペイオフリール
13  溶接機
14  ノッチャー
15  ブライドルロール群
16  サイドトリマ
17  回転計
17Ａ  回転数計測値
18  トラッキング演算装置
19  モータ
19Ｂ  回転指令
20  穴検出器
20Ａ  穴検出信号
21  プロセスコンピュータ
21Ｂ  目標距離変更指令
【図１】
2005111532.tif 000003
【図２】
2005111532.tif 000004
【図３】
2005111532.tif 000005
【図４】
2005111532.tif 000006
【図５】
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【図６】
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