JP6158569B2 - 金属箔製造設備、形状精度管理方法、金属箔製造用制御装置、及び金属箔製造用制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、金属箔の製造に関する。

例えば、特許文献１に記載の発明では、巻取リールに巻かれた金属箔の幅方向において、各位置における伸び率を算出することにより、金属箔の形状を測定している。

特開平２−１３８０６号公報

特許文献１は、金属箔の形状測定方法に関する記載に止まっており、具体的に、どのようにして金属箔の平坦精度を管理・向上させるかが不明である。
本発明は、上記点に鑑み、金属箔の平坦精度を管理・向上させることを目的とする。

本願の第１発明は、上記目的を達成するために、金属箔製造設備において、圧延条件に従って金属を圧延して金属箔とする圧延機（１０）と、圧延機（１０）の出側に設けられた第１測定器であって、金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第１測定器（４０）と、第１測定器（４０）の測定値に基づいて算出された第１形状値を利用して、圧延条件を修正する第１修正部（１０Ｃ）と、第１測定器（４０）による測定が終了した金属箔をコイル状に巻き取る巻取機（２０）と、コイル状に巻かれた金属箔を巻き戻す巻戻機（３０）と、巻戻機（３０）により巻き戻された金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第２測定器（５０）と、第２測定器（５０）の測定値に基づいて算出された第２形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第２形状値を利用して圧延条件を修正する第２修正部（１０Ｃ）とを備えることを特徴とする。

これにより、第１発明では、第２形状値が予め設定された所定の条件となったときに、当該第２形状値を利用して圧延条件が修正されるので、第２測定器（５０）の測定結果が圧延機（１０）の制御に反映される。

したがって、金属箔の平坦精度を向上させることができ得るとともに、高い平坦精度を維持管理でき得る。なお、第１形状値に関する「所定の条件」と第２形状値に関する「所定の条件」は、同一の条件又は異なる条件のうちいずれであってもよい。

第１発明は、以下のような構成とすることが望ましい。
すなわち、第２形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値であり、さらに、第２修正部（１０Ｃ）は、（ａ）予め設定された１つの次数成分、又は（ｂ）予め設定された２以上次数成分の和を第２形状値として、当該第２形状値が所定の条件となったときに圧延条件を修正する。

第１形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値であり、第１形状値と第２形状値とは、同一の次数成分により構成された形状値とする。

これにより、第２修正部（１０Ｃ）の修正結果をそのまま利用して圧延条件を修正できるので、第２測定器（５０）の測定結果を迅速に圧延機（１０）の制御に反映させることができる。

因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段等に限定されるものではない。

金属箔製造設備の模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は形状パラメータの例を示すグラフである。 本発明の第１実施形態に係る金属箔製造設備の制御部１０Ｃの概念図である。 制御部１０Ｃの制御作動を示すフローチャートである。 形状値の変化及び発明の効果を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る金属箔製造設備の制御部１０Ｃの概念図である。

以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。

そして、本実施形態は、本発明に係る金属箔製造設備、形状精度管理方法、金属箔製造用制御装置、及び金属箔製造用制御プログラムをアルミ箔を製造する金属箔製造設備に適用したものである。以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「２つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。

（第１実施形態）
１．金属箔製造設備の構成
金属箔製造設備１は、図１に示すように、少なくとも圧延機１０、巻取機２０及び巻戻機３０等を備える。圧延機１０は、少なくとも一対のワークロール１０Ａ、バックアップロール１０Ｂ及び制御部１０Ｃ等を有している。そして、圧延機１０は、圧延条件に従って金属を圧延して金属箔とする。

一対のワークロール１０Ａは、圧延対象となる金属（以下、ワークという。）を厚み方向両側から挟み込んだ状態でワークに接触しながら回転する。バックアップロール１０Ｂは、一対のワークロール１０Ａの撓み抑制として補強する。なお、バックアップロール１０Ｂとワークロール１０Ａとの間には、中間ロールを設けてもよい。

制御部１０Ｃは、圧延条件に従ってワークが圧延されるように、ワークロール１０Ａ、バックアップロール１０Ｂ及び中間ロール等を周知の手法（例えば、「中間ロールシフト」等）にて制御する。圧延条件とは、ワークロール１０Ａ等を現実に制御する際に用いられる形状制御条件であって、後述する第１形状値又は第２形状値に基づいて決定される条件である。

なお、圧延機１０には、送り機１１から薄板状のワークが連続的に送られる。つまり、圧延機１０は、送り機１１に巻かれている薄板状のワークを連続的に圧延しながら圧延後のワークを巻取機２０側に排出する。

巻取機２０は、圧延機１０にて圧延された金属箔をコイル状に巻き取る。巻取機２０と圧延機１０の出側との間には第１測定器４０が設けられている。第１測定器４０は、圧延機１０から排出された金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する。

巻戻機３０は、巻戻部３０Ａ及び巻取部３０Ｂを有する。巻戻部３０Ａは、巻取機２０にて巻き取られた金属箔を巻き戻す。巻取部３０Ｂは、巻戻部３０Ａから巻き戻された金属箔を再び巻き取る。

巻戻部３０Ａと巻取部３０Ｂとの間には、第２測定器５０が設けられている。第２測定器５０は、巻戻機３０により巻き戻された金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する。具体的には、第２測定器５０は、巻戻部３０Ａから巻取部３０Ｂに移動する金属箔のうち略平面状となっている箇所にてワークの幅方向各部位における歪みを測定する。

第１測定器４０の測定値及び第２測定器５０の測定値は、制御部１０Ｃに入力されている。制御部１０Ｃは、第１測定器４０の測定値に基づく第１形状値、及び第２測定器５０の測定値に基づく第２形状値を算出する。

第１形状値及び第２形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値である。本実施形態に係る第１形状値及び第２形状値は、特公平７−３４９３０等に記載されている「多項式の次数成分に近似する手法を用いた圧延材の板形状不良を表現する形状パラメータ」である。

なお、形状パラメータは、圧延直後の板幅方向の平坦度（目標値からの偏差分）を線形多項式で近似したときの各次数の板形状不良を表す成分である。そして、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、次数が奇数の場合は幅方向左右で非対称を意味する。次数が偶数の場合は幅方向左右で対称な形状不良の次数成分を意味する。

そして、本実施形態に係る第１形状値及び第２形状値は、（ａ）予め設定された１つの次数成分、又は（ｂ）予め設定された２以上次数成分の和のいずれかである。なお、本実施形態では、第１形状値及び第２形状値として、１次成分と３次成分との和を採用している。つまり、第１形状値と第２形状値とは同一次数成分により構成された形状値である。

２．金属箔製造設備の制御
制御部１０Ｃは、本発明に係る金属箔製造用制御プログラムにて形状精度管理方法を実施する。具体的には、制御部１０Ｃは、第１形状値又は第２形状値に基づいて、ワークロール１０Ａ等を現実に制御するための圧延条件を決定し、その決定された圧延条件に従ってワークロール１０Ａ等を制御する。

そして、制御部１０Ｃは、第１形状値が、予め設定された第１所定範囲を超えたときの回数が予め設定された第１所定回数を超えたときに、当該第１形状値を利用して圧延条件を修正した後、修正後の圧延条件でワークロール１０Ａ等を制御する第１修正機能、つまり第１修正工程を実行する。

さらに、制御部１０Ｃは、第２形状値が、予め設定された第２所定範囲を超えたときの回数が予め設定された第２所定回数を超えたときに、当該第２形状値を利用して前記圧延条件を修正した後、修正後の圧延条件でワークロール１０Ａ等を制御する第２修正機能、つまり第２修正工程を実行する。

第１所定範囲及び第２所定範囲、並び第１所定回数及び第２所定回数は、第１測定器４０及び第２測定器５０の仕様、及び最終的に求められる金属箔の平坦度等に基づいて決定される数値である。そして、第１所定範囲と第２所定範囲とは、同一数値又は異なる数値のいずれであってもよい。同様に、第１所定回数と第２所定回数とは、同一回数又は異なる回数のいずれであってもよい。

制御部１０Ｃは、図３に示すように、ＣＰＵ、ＲＡＭ、並びにＲＯＭ及びＨＤＤ等の不揮発性記憶部等を有するコンピュータにて構成されている。そして、上記した圧延条件の決定及び修正、並びにワークロール１０Ａ等の制御を実行する金属箔製造用制御プログラムは、不揮発性記憶部に予め記憶されている。

図４は、金属箔製造用制御プログラムの概略作動を示すフローチャートである。金属箔製造用制御プログラムは、金属箔製造設備１の起動とともに起動され、ＣＰＵ、つまり制御部１０Ｃで実行される。

金属箔製造用制御プログラムが起動されると、第１形状値及び第２形状値が算出される（Ｓ１、Ｓ３）。なお、図４では、Ｓ１の実行後、Ｓ３が実行されているが、Ｓ３の実行後、Ｓ１が実行されるパターン、又はＳ１とＳ３とが並列処理されるパターンであってもよい。また、第２測定器５０からの信号が入力されていないとき、つまりワークの巻き戻しが実行されていないときには、Ｓ３が実行されることなく、Ｓ５が実行される。

第１形状値及び第２形状値が算出されると（Ｓ１、Ｓ３）、第１形状値及び第２形状値のうち少なくとも一方の形状値が、予め設定された所定の条件を満たす状態となったか否かが判定される（Ｓ５）。

具体的には、上述したように、第１形状値及び第２形状値のうち少なくとも一方の形状値が予め設定された所定範囲を超え、かつ、その超えた回数が予め設定された回数より大きいか否か判定される（Ｓ５）。以下、第１形状値及び第２形状値を総称するときには、単に「形状値」と記す。

なお、形状値が所定範囲を超えた回数とは、例えば、前回、Ｓ５にてＹＥＳと判定された時以降において、形状値が所定範囲を超えた回数の積算回数である。つまり、Ｓ５にてＹＥＳと判定された時に当該積算回数が０に再設定される。

そして、Ｓ５にて形状値が所定の条件を満たすと判定された場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、所定の条件となった形状値を利用して圧延条件が修正された後、その修正された圧延条件にて圧延機１０が制御される。

なお、第１形状値及び第２形状値が同時に所定の条件を満たす状態になることは無い。しかし、仮に、第１形状値及び第２形状値が同時に所定の条件を満たす状態になった場合には、第２形状値を利用して圧延条件が修正される。

３．本実施形態に係る金属箔製造設備等の特徴
本実施形態では、第２形状値が予め設定された所定の条件となったときに、当該第２形状値を利用して圧延条件が修正されるので、第２測定器５０の測定結果が圧延機１０の制御に反映される。したがって、金属箔の平坦精度を向上させることができ得るとともに、高い平坦精度を維持管理でき得る。

第１形状値と第２形状値とは、同一の次数成分により構成された形状値であることを特徴としている。これにより、第２形状値を利用した修正結果をそのまま利用して圧延条件を修正できるので、第２測定器５０の測定結果を迅速に圧延機１０の制御に反映させることができる。

なお、図５は第１形状値及び第２形状値の変化、つまり本実施形態の特徴をグラフ化したものである。すなわち、図５に示す例では、形状値が３回以上の所定範囲を超えたときに圧延条件が修正される。そして、図５では、第２形状値が３回以上の所定範囲を超えたときに、圧延条件が修正されるので、速やかに金属箔の形状値が所定範囲内に収束する。なお、コイル番号とは、圧延が終了した金属箔を識別する番号である。

(第２実施形態）
上述の実施形態では、第２形状値が予め設定された所定条件を満たす状態となったときに、制御部１０Ｃにて自動的に圧延条件が修正される第２修正機能、つまり第２修正行程が実施された。

これに対して、本実施形態では、第２形状値が予め設定された所定条件を満たす状態となったときに、制御部１０Ｃは、第２形状値が所定条件を満たす状態となった旨、及び圧延条件を修正すべき旨を報知する報知機能を実行する。

これにより、金属箔製造設備１のオペレータは、第２形状値の値に基づいて圧延条件を修正するための処理を実行する。したがって、本実施形態においても、第２測定器５０の測定結果が圧延機１０の制御に反映される。したがって、金属箔の平坦精度を向上させることができ得るとともに、高い平坦精度を維持管理でき得る。

具体的には、図６に示すように、上記報知を行う報知部６０として、例えばディスプレイ等の表示器又は音声若しくはランプ等が設けられている。制御部１０Ｃは、第２形状値が予め設定された所定条件を満たす状態となったときに、報知部６０を介してオペレータに対して圧延条件の修正を促す。なお、図６において、第１実施形態と同一のものには同一の符号が付されている。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では「予め設定された所定の条件」として、「形状値が予め設定された所定範囲を超え、かつ、その超えた回数が予め設定された回数より大きい場合」としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の条件としてもよい。

上述の実施形態では、「形状値」として「形状パラメータ」を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。
上述の実施形態では、予め設定された１つの次数成分、又は予め設定された２以上次数成分の和を形状値としたが、本発明はこれに限定されるものではない。

上述の実施形態では、第１形状値と第２形状値とを同一としたが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせてもよい。つまり、第２形状値を利用して圧延条件を修正する際に、その旨を報知してもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

１… 金属箔製造設備 １０… 圧延機 １０Ｃ… 制御部
２０… 巻取機 ３０… 巻戻機 ４０… 第１測定器 ５０… 第２測定器

Claims (15)

1. 金属箔製造設備において、
   圧延条件に従って金属を圧延して金属箔とする圧延機と、
   前記圧延機の出側に設けられた第１測定器であって、金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第１測定器と、
   前記第１測定器の測定値に基づいて算出された第１形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第１形状値を利用して前記圧延条件を修正する第１修正部と、
   前記第１測定器による測定が終了した金属箔をコイル状に巻き取る巻取機と、
   前記巻取機によってコイル状に巻き取られた、前記第１測定器による測定が終了した金属箔を巻き戻す巻戻機と、
   前記巻戻機により巻き戻された金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第２測定器と、
   前記第２測定器の測定値に基づいて算出された第２形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第２形状値を利用して前記圧延条件を修正する第２修正部と
   を備えることを特徴とする金属箔製造設備。
2. 金属箔製造設備において、
   圧延条件に従って金属を圧延して金属箔とする圧延機と、
   前記圧延機の出側に設けられた第１測定器であって、金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第１測定器と、
   前記第１測定器の測定値に基づいて算出された第１形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第１形状値を利用して前記圧延条件を修正する第１修正部と、
   前記第１測定器による測定が終了した金属箔をコイル状に巻き取る巻取機と、
   前記巻取機によってコイル状に巻き取られた、前記第１測定器による測定が終了した金属箔を巻き戻す巻戻機と、
   前記巻戻機により巻き戻された金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第２測定器と、
   前記第２測定器の測定値に基づいて算出された第２形状値が予め設定された所定の条件となったときに、前記第２形状値が当該所定の条件となった旨を報知する報知部と
   を備えることを特徴とする金属箔製造設備。
3. 前記第２形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、前記測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値であり、
   さらに、前記第２修正部は、予め設定された１つの次数成分、又は予め設定された２以上次数成分の和を前記第２形状値として、当該第２形状値が前記所定の条件となったときに前記圧延条件を修正することを特徴とする請求項１に記載の金属箔製造設備。
4. 前記第１形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、前記測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値であり、
   前記第１形状値と前記第２形状値とは、同一の次数成分により構成された形状値であることを特徴とする請求項３に記載の金属箔製造設備。
5. 圧延条件に従って金属を圧延して金属箔とする圧延機と、
   前記圧延機の出側に設けられた第１測定器であって、金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第１測定器と、
   前記第１測定器による測定が終了した金属箔をコイル状に巻き取る巻取機と、
   前記巻取機によってコイル状に巻き取られた、前記第１測定器による測定が終了した金属箔を巻き戻す巻戻機と、
   前記巻戻機により巻き戻された金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第２測定器と、
   を備える金属箔製造設備に用いられる形状精度管理方法であって、
   前記第１測定器の測定値に基づいて算出された第１形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第１形状値を利用して前記圧延条件を修正する第１修正工程と、
   前記第２測定器の測定値に基づいて算出された第２形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第２形状値を利用して前記圧延条件を修正する第２修正工程と
   を備えることを特徴とする形状精度管理方法。
6. 前記第２形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、前記測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値であり、
   さらに、前記第２修正工程では、予め設定された１つの次数成分、又は予め設定された２以上次数成分の和を前記第２形状値として、当該第２形状値が前記所定の条件となったときに前記圧延条件を修正することを特徴とする請求項５に記載の形状精度管理方法。
7. 前記第１形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、前記測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値であり、
   前記第１形状値と前記第２形状値とは、同一の次数成分により構成された形状値であることを特徴とする請求項６に記載の形状精度管理方法。
8. 圧延条件に従って金属を圧延して金属箔とする圧延機と、
   前記圧延機の出側に設けられた第１測定器であって、金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第１測定器と、
   前記第１測定器による測定が終了した金属箔をコイル状に巻き取る巻取機と、
   前記巻取機によってコイル状に巻き取られた、前記第１測定器による測定が終了した金属箔を巻き戻す巻戻機と、
   前記巻戻機により巻き戻された金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第２測定器と、
   を備える金属箔製造設備に用いられる金属箔製造用制御装置であって、
   前記第１測定器の測定値に基づいて算出された第１形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第１形状値を利用して前記圧延条件を修正する第１修正部と、
   前記第２測定器の測定値に基づいて算出された第２形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第２形状値を利用して前記圧延条件を修正する第２修正部と
   を備えることを特徴とする金属箔製造用制御装置。
9. 圧延条件に従って金属を圧延して金属箔とする圧延機と、
   前記圧延機の出側に設けられた第１測定器であって、金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第１測定器と、
   前記第１測定器による測定が終了した金属箔をコイル状に巻き取る巻取機と、
   前記巻取機によってコイル状に巻き取られた、前記第１測定器による測定が終了した金属箔を巻き戻す巻戻機と、
   前記巻戻機により巻き戻された金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第２測定器と、
   を備える金属箔製造設備に用いられる金属箔製造用制御装置であって、
   前記第１測定器の測定値に基づいて算出された第１形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第１形状値を利用して前記圧延条件を修正する修正部と、
   前記第２測定器の測定値に基づいて算出された第２形状値が予め設定された所定の条件となったときに、前記第２形状値が当該所定の条件となった旨を報知する報知部と
   を備えることを特徴とする金属箔製造用制御装置。
10. 前記第２形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、前記測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値であり、
    さらに、前記第２修正部は、予め設定された１つの次数成分、又は予め設定された２以上次数成分の和を前記第２形状値として、当該第２形状値が前記所定の条件となったときに前記圧延条件を修正することを特徴とする請求項８又は９に記載の金属箔製造用制御装置。
11. 前記第１形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、前記測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値であり、
    前記第１形状値と前記第２形状値とは、同一の次数成分により構成された形状値であることを特徴とする請求項１０に記載の金属箔製造用制御装置。
12. 圧延条件に従って金属を圧延して金属箔とする圧延機と、
    前記圧延機の出側に設けられた第１測定器であって、金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第１測定器と、
    前記第１測定器による測定が終了した金属箔をコイル状に巻き取る巻取機と、
    前記巻取機によってコイル状に巻き取られた、前記第１測定器による測定が終了した金属箔を巻き戻す巻戻機と、
    前記巻戻機により巻き戻された金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第２測定器とを備える金属箔製造設備に用いられる金属箔製造用コンピュータの制御プログラムであって、
    前記金属箔製造用コンピュータに、
    前記第１測定器の測定値に基づいて算出された第１形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第１形状値を利用して前記圧延条件を修正する第１修正機能、並びに
    記第２測定器の測定値に基づいて算出された第２形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第２形状値を利用して前記圧延条件を修正する第２修正機能
    を実現させることを特徴とする金属箔製造用制御プログラム。
13. 圧延条件に従って金属を圧延して金属箔とする圧延機と、
    前記圧延機の出側に設けられた第１測定器であって、金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第１測定器と、
    前記第１測定器による測定が終了した金属箔をコイル状に巻き取る巻取機と、
    前記巻取機によってコイル状に巻き取られた、前記第１測定器による測定が終了した金属箔を巻き戻す巻戻機と、
    前記巻戻機により巻き戻された金属箔の幅方向各部位における歪みを測定する第２測定器とを備える金属箔製造設備に用いられる金属箔製造用コンピュータの制御プログラムであって、
    前記金属箔製造用コンピュータに、
    前記第１測定器の測定値に基づいて算出された第１形状値が、予め設定された所定の条件となったときに、当該第１形状値を利用して前記圧延条件を修正する第１修正機能、並びに
    記第２測定器の測定値に基づいて算出された第２形状値が予め設定された所定の条件となったときに、前記第２形状値が当該所定の条件となった旨を報知する報知機能
    を実現させることを特徴とする金属箔製造用制御プログラム。
14. 前記第２形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、前記測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値であり、
    さらに、前記第２修正機能では、予め設定された１つの次数成分、又は予め設定された２以上次数成分の和を前記第２形状値として、当該第２形状値が前記所定の条件となったときに前記圧延条件を修正することを特徴とする請求項１２に記載の金属箔製造用制御プログラム。
15. 前記第１形状値は、金属箔の幅方向形状不良を示す値であって、前記測定値から抽出された所定次数の成分値を利用した値であり、
    前記第１形状値と前記第２形状値とは、同一の次数成分により構成された形状値であることを特徴とする請求項１４に記載の金属箔製造用制御プログラム。

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