(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【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。
【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、
プロセス処理部の入側か出側の何れか一方の側に並び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
と、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、前記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と、を備え、前記同期位置制御手段は、前記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。
【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。
【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。