JPH0262355A - 鋼板の振動抑制および位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、走行している帯状の鋼板の振動抑制および位
置制御装置に関し、更に詳しくは鋼板面のいずれか一方
側に設けられている位置検出器によって鋼板の位置を検
出し、その検出信号に基づいて、鋼板を間に対を成して
配設された二つの電磁石の吸引力を自動的に制御するこ
とによって鋼板の振動抑制および位置制御を行うための
装置に関するものである。

［従来の技術〕 例えば溶融亜鉛メツキラインにおいて加圧空気もしくは
加圧ガスをスリット状の噴出口を有するノズルから噴出
させ、この噴出流を溶融亜鉛槽を通過して引上げられて
くる被メツキ鋼板面に噴射させることによって過剰な溶
融亜鉛を吹き落とし。

所要のメツキ厚みにすることが一般的に行われている。

この様な場合に、鋼板がこれを走行させるべき走路面に
対して振動したり、逸脱したりしながら走行することが
しばしば起こり、このためにノズルと鋼板面との距離が
変動し、結果的には噴射力が変動し、メツキ厚みが不均
一となって品質劣化を招くことが少なくない。

鋼板が走路面を安定して走行しない原因として。

主に鋼板の歪みや搬送用ロールの芯振れ等が挙げられる
が、これらの原因を完全に排除することは極めて困難で
、かつ限度があり、かといってノズルの近傍でロール等
で接触的に支持することはメツキ面の仕上がり状態を劣
悪化させるために不適当である。

こうした点に鑑み創案されたもので、電磁石の吸引力を
利用して鋼板の位置を制御する従来技術の一つとして、
昭和５１年３月１８日に出願された特開昭５２−１１１
８３８号がある。

この技術は、ノズルの中に吸引力可変のマグネットを装
着し、このマグネットの吸引力を調節することによって
被メツキ鋼帯の位置を制御しようとするものであり、制
御のやり方として反り等を検出しながら行う自動制御に
よらないでも９作業員の手動操作で十分であるとされて
いる。この技術においては、一方のマグネットに対して
、銅帯が走行させるべき走路面よりも遠くにあるときに
。

そのマグネットをＯＮすると共に、対向する他のマグネ
ットをＯＦＦする方法で制御している。

しかし、この様な制御方法は、特公昭６２−１２１４４
号でも述べられているように鋼帯が板面方向に振動しな
い場合には目的が達成できるとしても、実際には銅帯は
振動しながら走行するために、ＷＡ帯が振動によってマ
グネットに近付くと、さらにマグネットに吸引されよう
とし、このために銅帯の振動が助長され、はなはだしい
場合には鋼帯がマグネットに衝突してしまい傷付けられ
るばかりでなく、極めて危険な状態に陥る恐れがある欠
点を有している。

又、従来技術の他の例として、その後に出願された特公
昭６０−２１２３８号がある。

この技術は、電磁気力の応用をも含めたアクチュエータ
の離゛反力を利用したものと理解されるものであり１本
発明とは直接的には関係ないが、電磁気力によってメツ
キ鋼板との間に十分な大きさの反発力を発生させること
が実際上困難であり。

また例えこの技術において電磁気力の反発力を吸引力に
おきかえたとしても、前記した特開昭５２−１１１８３
８号と同一技術となり、これと同様な欠点を有すること
になる。

又、前記した特公昭６２−１２１４４号は、鋼帯を幅方
向に磁石の吸引力を利用して引っ張ることによって鋼帯
の横振れやＣ反りを防止する技術であり。

これも本発明と直接的には関係ないが、この技術におい
ては調帯が薄いと吸引面の減少と共に吸引力が弱くなり
９反対に鋼帯が厚いとこれの剛性が強くなって十分に鋼
帯を平坦化できず、調帯の中央部を目標とする走路面に
精度良（合致させることには限度があるし、更に磁極の
大きさや磁束の広がりの関係で鋼帯の両縁部を目標とす
る走路面に精度良く合致させられない欠点を有する。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の特開昭５２−１１１８３８号の技術において、走
行する帯状鋼板の振動抑制や位置制御が安定して行えな
い理由を第５図で詳しく説明する。

第５図は、下から上に向かって垂直に走行している鋼板
を側面から見た図であり、鋼板１がこれを走行させるべ
き正常な走路面２から外れた位置を走行している状態を
示す。３および４は、走路面２を間にして対向して配設
された一対の電磁石を示す。

この状態の時に、鋼板１を走路面２に合致させるために
、鋼板１より走路面２を越えて向こう側に配設されてい
る電磁石３に吸引力を発生させると共に１反対側に配設
された電磁石４の吸引力を消去する操作を行ったとする
。

この場合に、鋼板１が自ら図に示す様に走路面２から外
れた位置を保持しようとしているならば。

すなわちこの状態で安定に静止していて走路面２に戻ろ
うとしていないならば、電磁石３に適当な吸引力を発生
させることにより鋼板ｌを走路面２まで動かすことがで
きる。

しかし、実際の場合には調板１が振動しながら走行した
り、−様でない変形を有しているために鋼板１は必ずし
も図に示す様な位置で安定に静止しようとしているわけ
ではなく、自らこの位置から正常な走路面２の方向もし
くは反対方向に向かって動こうとすることがある。

ところが、鋼板１が自らこの位置から正常な走路面２の
方向に戻ろうとしている力を有している時に、鋼板１が
走路面２より向こう側に外れているからといってこれを
引き戻そうとして電磁石３に吸引力を発生させると、鋼
板１自らの復帰運動を電磁石３の吸引力が加勢すること
になり、結果的には鋼板１が走路面２を通り越して反対
側に行き過ぎてしまい、鋼板１の振動は助長され、目的
と逆の結果となってしまう。

すなわち、必ずしも鋼板がずれている側と反対側に配設
されている電磁石で吸引すれば鋼板の振動抑制や位置制
御ができるわけではなく、場合によってはこのようにす
ることによって鋼板が吸引側の電磁石に衝突してしまう
危険性さえある。

又、第５図に示す状態で、鋼板１の張力や剛性等が変化
した場合には綱板ｌの走路面２からのずれ量だけに応じ
た吸引力を電磁石４に発生させたのでは、鋼板１は自ら
が有する位置の保持力と電磁石３の吸引力とがバランス
するような位置にしか動かず、これを走路面２の位置に
完全に合わせることはできない。

これらの不都合をなくすためには鋼板が走路面から外れ
ているときに、常に鋼板が位置する側に対して走路面を
越えて反対側に配設されている電磁石の吸引力を発生さ
せるような制御方法や、走路面から外れた距離に比例し
た大きさの吸引力によってのみ走路面に引き戻そうとす
るような単純な制御方法に代わる新たな制御方法が必要
とされる。

本発明は、こうした問題に鑑み創案されたもので、鋼板
を、振動することなく走行ラインに沿って安定した走行
を達成させることのできる装置を提供することを、その
技術的課題とする。

［課題を解決するための手段〕 そのため、少なくとも一対の電磁石７，８と。

鋼板位置検出器９と、制御器１０とから構成した。

電磁石７，８は、帯状の鋼板を走行させるべき面を対称
面として、その面から所要の間隔を開けかつ互いに対向
して配設したものである。鋼板位置検出器９は、この各
対を成すいずれか一方側の電磁石の近傍に、鋼板５を走
行させるべき面との間に所要の間隔を開けて設けた非接
触型のものである。そして、制御器１０は、鋼板位置検
出器９の検知信号に基づいて比例、積分、微分等の信号
処理を行うと共に、前記各対を成す電磁石７．８の吸引
力を相互に切替えながら作動させるための機能を備えて
いる。

〔作用および実施例〕

本発明の作用を、実施例と共に説明する。

第１図乃至第４図は９本発明装置の一実施例を示す図で
あり、第１図は側断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線上
で見た正面図、第３図は制御器１０のブロックダイヤグ
ラム、第４図は動作状況を示す側断面図である。

第１図において５は、垂直方向に緊張されつつ移動され
ている帯状の鋼板を、また６は本発明による鋼板の振動
抑制および位置制御装置を示す。

この鋼板の振動抑制および位置制御装置６は。

対をなす電磁石７および８．鋼板位置検出器９制御器１
０などの主要部から構成されている。

電磁石７および８は、鋼板５を移動させるべき正常な走
路面１１を間にして、かつ走路画工１から所要の間隔を
開けて、互いに対向する位置に配置されている。これら
電磁石７および８は、吸引力の応答性を良くすることが
必要であり、このために極力コイルの巻数を少なく、印
加電流を大きくして、インダクタンスを減らし、かつ積
層電磁鋼板を用いて損失を少なくするような配慮がなさ
れている。

鋼板位置検出器９は、電磁石７の近傍で、かつ走路面１
１から所要の間隔を開けた位置に配置されている。この
鋼板位置検出器９には、渦電流式赤外光式、レーザー式
、超音波式等の非接触型のものが鋼板５の性質に応じて
使い分けられる。

制御器１０は、その入力端子が鋼板位置検出器９に、ま
た出力端子が電磁石７および８にそれぞれ接続されてい
る。この制御器１０は、第３図で示すブロックダイヤグ
ラムのように、基準位置設定回路１２．比例回路１３．
微分回路１４．加算回路１５．積分回路１６．加算回路
１７１反転回路１日、半波整流回路１９．半波整流回路
２０．電力増幅回路２１．電力増幅回路２２等の主要部
から構成されている。

基準位置設定回路１２は、鋼板位置検出器９から入力さ
れる鋼板５の位置に対応した信号値と、鋼板５を走行さ
せるべき位置に対応した信号値すなわち設定値とを比較
し、その差の信号値を出力する。

比例回路１３は、前段の基準位置設定回路１２の出力を
受けて、これを比例増幅するための回路であり、制御ル
ープのゲインを調節する。

微分回路１４は、比例回路１３の出力を微分し、これの
増加もしくは減少の割合に応じた大きさの信号値を得る
ためのものであり、鋼板位置検出器９から鋼板５が離れ
て行こうとしている時には正極性、その反対の時は負極
性の信号を、鋼板５の動く速さに比例した大きさの信号
として出力する。

加算回路１５は、比例回路１３の出力と微分回路１４の
出力を加算するもので、これの出力は鋼板５の走路面１
１からの変位量、および鋼板５の変位速度に比例した大
きさの信号値となる。

積分回路１６は、加算回路１５の出力を積分し、これの
入力値を時間に比例した大きさの信号値として出力する
ものであり、鋼板５が走路面１１から゛はんの僅かにず
れたオフセット状態、すなわち加算回路１５からの入力
値がほんの僅かであったとしても、これを時間をかけて
大きくして出力し、鋼板５を走路面に完全に合致させる
まで動かす働きをする。

加算回路１７は、積分回路１６と加算回路１５との二つ
の出力を加算するためのもので、これから出力される信
号は比例回路１３．微分回路１４．積分回路１６等で処
理された信号の全てが合成されたものとなっている。

反転回路１８は、加算回路１７の出力信号を逆極性にな
るように反転するもので１次段で正負の極性の信号に分
離するための前処理を行っている。

半波整流回路１９および２０は、交流信号から正極性の
部分のみを取り出すもので、半波整流回路１９には加算
回路１７の出力の正極性部分のみが、また半波整流器ｒ
ａ２０にはそれの負極性部分のみが出力される。

反転回路１８．半波整流回路１９および半波整流回路２
０等は、加算回路１７の出力信号の極性によって電磁石
７または電磁石８のいずれか一方のみが作動するように
切り替える働きをする。

電力増幅回路２１および２２は、それぞれ半波整流回路
１９および２０の出力信号を電磁石７および８を駆動す
るために必要な電力を増幅するためのマツチング用のも
のである。

本発明装置の作用を、この一実施例を基にし。

第４図を主に用いて以下に説明する。

今、綱板５が正常な走路面１１より左側にずれて鋼板位
置検出器９との間の距離がＬｘになったとすると、ａｔ
板位置検出器９は距離Ｌｘに対応した■８の信号を出力
する。この信号■８は基準位置設定回路１２において走
路面１１と鋼板位置検出回路９との間の距離り、に対応
した設定信号Ｖ、と比較され、（ｖｘｖｓ）の減算が行
われる。（■ＸＶＳ）の信号は、比例回路１３によって
ゲイン調節された後に加算回路１５．加算回路１７．半
波整流回路１９．電力増幅回路２１を通って電磁石７に
印加される。この結果、電磁石７は（Ｖ、−ＶＳ　）の
値に比例した大きさの吸引力を発生し鋼板５を走路面ｌ
ｌ側に引き寄せる動作をする。

ところが、このような比例動作だけでは鋼板５自らが走
路面１１から外れた第４図で示す様な位置を保持しよう
としている場合には、この保持しようとする力と電磁石
７の（ＶＸ−Ｖ、）の値に比例した大きさの吸引力とが
バランスするような途中の位置までしか鋼板５を引き戻
せない。

すなわち（ＶＸ　　Ｖ！１）＝Ｏにならなくても鋼板５
は途中の位置に止まることができ、そのためにオフセッ
トした状態になり、鋼板５を完全に走路面１１に合致さ
せることはできない。

このような不都合に対してこの制御器１０においては積
分回路１６が効果的な役割を果たしている。

積分回路Ｉ６では（Ｖｘ　　Ｖｓ）の信号値を経過時間
に比例して増大させる働きをする。したがって例え（Ｖ
）ｌ　−ＶＳ　）＜＜　１であったとしても時間が経つ
とともに、この積分回路１６の出力信号値は大きくなっ
ていく。この出力信号は、加算回路１７によって、加算
回路１５を通して送られてくる比例回路１３からの比例
動作信号と合成され、そしてこの合成信号によって電磁
石７は（ＶＸ　　Ｖｓ）＝０になるまで、すなわち鋼板
５を走路画工１に一致させるまで限りなく吸引する作動
をさせられる。

このように鋼板５自らが走路面１１から外れた位置を保
持しようとしている場合には比例動作と積分動作によっ
て鋼板５を走路面１１に一致させることができるが、実
際には綱板５の形状の不均一性や振動のために鋼板５自
らが常に特定の位置を保持しようとしているわけではな
く、第４図の矢印２３で示す様に走路面１１から外れた
位置にある鋼板５が自ら走路面１１側に向かって動こう
とする場合や、動いている場合が頻繁にあり、比例動作
と積分動作だけでは制御しきれない。

すなわち、電磁石７に対して走路面１１よりも遠い側に
位置しているからといって電磁石７で吸引すると、鋼板
５の復元力による走路面１１に向かう動きを吸引力が加
勢することになり、結果的には鋼板５は走路面１１を越
えて反対側に太き（行き過ぎて、これの振動を助長して
しまうか、はなはだしい時には鋼板５が電磁石７に衝突
してしまい。

制御不能に陥る場合がある。

本発明による制御器１０においては、上述のような不都
合を微分回路１４を設けることによって無くしている。

微分回路１４は、鋼板５が鋼板位置検出器９から遠ざか
って行く時、すなわち鋼板位置検出器９の信号値が増加
して行く時には、その増加していく割合に応じた大きさ
の正極性の信号を出力し、また鋼板５が鋼板位置検出器
９に近付いて行く時。

すなわち鋼板位置検出器９の信号値が減少していく時に
は、その減少していく割合に応じた大きさの負極性の信
号を出力する。

したがって、第４図に示すように鋼板５が自らの力によ
って矢印２３の方向に速い速度で動いている時には微分
回路１４の出力は比例回路工３で出力される正極性の信
号よりも大きな負極性の信号となり、その結果、加算回
路１５および加算回路１７の出力は負となり、そして半
波整流回路１９の働きによって電磁石７の吸引力は消滅
し、それに代わって反転回路１８および半波整流回路２
０の働きによって電磁石８に吸引力が発生する。電磁石
８の吸引力は、鋼板５が矢印２３の方向に動こうとする
力に抗し、鋼板５の動きに制動をかけ、このため鋼板５
の振動は減衰され抑制される。

また鋼板５が自らの力によって矢印２３で示す方向と反
対方向に動いている時には微分回路１４の出力信号は正
極性となり、比例回路１３の正極性の信号に加算され、
電磁石７の吸引力をより大きくして鋼板５の動きを制す
ると共に鋼板５の振動は減衰され抑制される。

これまでの説明においては鋼板５が走路面１１よりも左
側にある場合について述べているが、これと反対に鋼板
５が走路面１１よりも右側にあっても基準位置設定回路
１２の出力から加算回路１７の出力までのすべての信号
の極性が反対になることと。

電磁石７と８の働きが逆動作になることによって同様に
説明付けられることは言及するまでもない。

以上の説明で明らかなようにこの制御器ＩＯにおいては
鋼板５の位置を走路面１１に合致させること。

および鋼板５の振動を抑制することが同時にかつ正確に
行える。

なお、この制御器１０において比例回路１３．微分回路
１４および積分回路１６等の各定数は鋼板５の張力、厚
み、支持間隔等の状態に応じて鋼板５が最も速く安定し
て走路面１１に位置するように選定されている。

こうした作用を行う本発明装置は、広い範囲に用いられ
優れた効果を発揮する。以下、その例を掲げる。

本発明による鋼板の振動抑制および位置制御装置を実際
に溶融亜鉛メツキラインに用いた結果。

鋼板の振動および位置偏差を含めた最大振幅が従来は１
０数肛であったが、これが２　ｍｍ以下と数分の一以下
に減少し、この結果メツキ厚みのバラツキも数分の一以
下に大巾に改善された。

この鋼板の振動抑制および位置制御装置は、鋼板を所要
の一定位置に保持する機能を有しているために、これを
溶融亜鉛メツキラインに用いた場合にメツキ厚みを制御
するための加圧ガス噴射力を表裏面で非対称にしても被
メツキ鋼板が噴射力の低い側に押されて移動することが
なく、そのために表面と裏面のメツキ厚みを違えた差厚
メツキ鋼板を容易に得ることができる。

また、この鋼板の振動抑制および位置制御装置を鋼板の
幅方向に互いに所要の間隔を開けて３個以上並べて配列
して用いることにより、巾方向の反りをなくしたり１反
り量を自由に制御することが可能である。

さらに、この鋼板の振動抑制および位置制御装置は化成
処理ラインのガスワイピング装置部や。

塗装ラインのコータ一部等の様な反りや振動によって悪
影響を受ける所で用いて大きな効果をあげることもでき
る。

〔発明の効果〕

このように１本発明装置は、鋼板位置検出器の検知信号
に基づいて、制御器によって比例、積分。

微分等の信号処理を行い２それに基づいて電磁石の吸引
力を調節するものとしたので、鋼板の振動を抑制してそ
の位置を制御し、常に走行ライン上を安定して走行させ
ることが出来る。

このような安定した機能を発揮する本発明装置は２　メ
ツキラインや化成処理ライン等、広い範囲において優れ
た効果を発揮する。そして、こうした本発明装置を用い
ることによって得られる利益は大きく１その工業的価値
は極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は２本発明装置の一実施例を示す図で
あり、第１図は側断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ締止
面図、第３図は制御器１０のブロックダイヤグラム、第
４図は動作状況を示す側断面図。第５図は従来技術を示
す側断面図である。 符号の説明 １：鋼板、　　２：走路面、　　３：電磁石。 ４：電磁石、　　５：鋼板、　　６：振動抑制および位
置制御装置、　　７：電磁石、　　８：電磁石。 ９：位置検出器、１０：制御器、　　１１：走路面。 １２：基準位置設定回路、１３：比例回路。 １４：微分回路、１５：加算回路、１６：積分回路。 １７：加算回路、１８：反転回路、１９：半波整流回路
、２０：半波整流回路、２１：電力増幅回路。 ２２：電力増幅回路。 」 ＋＋−＠Ａ ブ２７ω

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 帯状の鋼板を走行させるべき面を対称面として、該面か
   ら所要の間隔を開け、かつ互いに対向して配設された一
   対もしくは複数対の電磁石と、該各対を成すいずれか一
   方側の電磁石の近傍に、前記鋼板を走行させるべき面と
   の間に所要の間隔を開けて設けられた非接触型の鋼板位
   置検出器と、該鋼板位置検出器の検知信号に基づいて比
   例、積分、微分等の信号処理を行うと共に、前記各対を
   成す電磁石の吸引力を相互に切替えながら作動させるた
   めの機能が備えられた制御器とから成る鋼板の振動抑制
   および位置制御装置。