JP2002310607A - 強磁性体の距離測定方法及び距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融亜鉛鍍金製造プロセスに適用した場合で
あっても、距離センサと電磁石、ワイピングノズルとの
設置間隔を短くでき、また、亜鉛蒸気やスプラッシュ等
の設置環境の影響を受けない強磁性体の距離測定方法及
び距離測定装置を提供する。 【解決手段】 強磁性体（１）と電磁石（２）との間に
作用する電磁力によって電磁石が磁性体に吸引される力
を測定する吸引力測定装置（３ａ）と、電磁石の電流を
測定する電流値測定装置（４）と、測定した吸引力と電
磁石の電流から、前記強磁性体と前記電磁石との距離を
推定する距離推定装置（５）とを備え、前記電流値測定
装置は、電磁石に流れているコイル電流を測定する装置
または電磁石のコイル電流設定信号を測定する装置であ
る距離測定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強磁性体との距離
を測定する技術とそれを用いて強磁性体を制御する技術
に関するもので、製鉄設備の圧延ライン、表面処理ライ
ン等における薄鋼板の振動制御、形状矯正制御等に用い
られる。

【０００２】

【従来の技術】薄鋼板製造ラインである冷延ライン・熱
処理ライン・表面処理ラインなどでは、電磁力を用い、
強磁性体である鋼板の振動制御・形状矯正制御が実施さ
れ始めている。

【０００３】図１４は、溶融亜鉛鍍金鋼板の製造ライン
の構成を示す図である。

【０００４】前工程である冷間圧延プロセスにおいて圧
延され、続く洗浄プロセスにおいて表面が洗浄された鋼
板７０は、溶融亜鉛鍍金鋼板製造ラインに運搬され、無
酸化性あるいは還元性の雰囲気に保たれた焼鈍炉７１に
おいて表面酸化膜が除去され焼鈍処理をされた後、溶融
亜鉛の温度とほぼ同程度まで冷却されて溶融亜鉛浴７２
内に導かれその表面に溶融亜鉛が付着する。

【０００５】加熱溶融した亜鉛内を通板した鋼板７０
は、ワイピングノズル７３によって必要以上に付着した
溶融亜鉛を除去される。

【０００６】図１５は、ワイピングノズル７３の動作を
説明する図である。

【０００７】このワイピングノズル７３からはワイピン
グガス７８が鋼板７０の表裏に板幅方向に均一に圧力が
かかるようにスリット状に噴出されている。この付着量
の制御はワイピングノズル７３から噴出させるワイピン
グガス７８の量、ワイピングノズル７３と鋼板７０との
距離などを変えることによって行われる。

【０００８】続くプロセスである合金化炉７４において
は鋼板のＦｅと亜鉛の合金化層を形成し、冷却帯７５を
通過した後、化成処理７６で特殊の防錆、耐食処理を施
し、コイルに巻き取られて出荷される。

【０００９】ワイピング部において鋼板７０が安定して
通板することは、鋼板７０の品質にとって非常に重要な
要素である。

【００１０】例えば、生産性を向上するために鋼板７０
の通板速度を増加した場合には、鋼板７０の振動が大き
くなり易く、ワイピング部における鍍金付着量にむらが
生じ品質低下の原因となる。

【００１１】また、鋼板７０がＣ反り・Ｗ反りと呼ばれ
る幅方向の形状不良を起こしている場合も、板幅方向の
鍍金付着量にむらが生じて品質低下の原因になり、さら
に、所定間隔まで鋼板７０とワイピングノズル７３との
間隔を狭められないため、過剰の鍍金を付着させること
になる。

【００１２】これらの問題の解決方法として、ワイピン
グノズル７３近傍の鋼板７０の表裏に電磁石を設置し、
非接触で鋼板７０に吸引力を作用させることで、振動や
反りを制御して鋼板７０の通板を安定化する技術が知ら
れている。

【００１３】図１６は従来の鋼板非接触制御装置の構成
を説明する図である。

【００１４】本制御方法は、鋼板７０の幅方向に設置さ
れた非接触の距離センサ７９を用いて鋼板７０との距離
を測定し、その測定値に基づいて制御器８０で制御演算
を行って制御信号を作り出し、その制御信号を増幅器８
１を介して同じく鋼板７０の幅方向に設置された電磁石
８２に送り、薄板７０に対して吸引力を作用させること
で、薄板７０の振動や形状を制御するものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、電磁力
を用いて鋼板７０の振動や形状を非接触で制御する際に
は、電磁石８２と鋼板７０との距離を測定する距離セン
サ７９を設ける必要がある。一般に、距離を測定する手
段として、各種距離センサ（レーザー式、渦流式、超音
波式等）が知られている。しかし、前述の溶融亜鉛鍍金
鋼板製造ラインにこれらの距離センサ７９を用いること
は、以下の点で問題があるため使用することは困難であ
る。

【００１６】第１の問題点は、溶融亜鉛浴７２直上では
温度が１００℃以上の高温雰囲気となっているため距離
センサの冷却が必要となる点である。

【００１７】図１７は距離センサ７９と電磁石８２との
概略の配置を示す図である。

【００１８】距離センサ７９の冷却方法としては、空冷
あるいは水冷を用いることが一般的であるが、この方式
では冷却ジャケット８５内に距離センサ７９を収納する
ため、センサヘッドのサイズが大きいものとなる。この
ため、センサヘッドを電磁石８２の近傍に配置しようと
しても、センサヘッドが大きいために離れた場所に設置
することになる。その結果、電磁石８２が吸引力を及ぼ
す鋼板７０上の位置と距離センサ７９が測定している鋼
板７０上の位置が異なることとなるため、鋼板７０の振
動制御・形状制御能力が低下する。

【００１９】第２の問題点は、ワイピングノズル７３と
の干渉を避けるように配置しなければならない点であ
る。

【００２０】電磁石８２と距離センサ７９はできる限り
ワイピングノズル７３の近傍に配置することが振動制御
・形状制御を行う上で効果的であるが、一方、ワイピン
グノズル７３近傍に大きな物体を設置することはワイピ
ングガス７８である高圧ガスジェットの流れを乱し、鍍
金品質を低下させる恐れがある。このため、電磁石８２
と距離センサ７９はワイピングノズル７３から高圧ガス
ジェットの流れに影響しない位置まで離して設置しなけ
ればならない。しかし、冷却ジャケット８５によってセ
ンサヘッドが大きくなった場合、距離センサ７９の設置
位置は更にワイピングノズル７３から離れた位置になる
ため、ワイピングノズル７３位置での振動制御・形状制
御能力が更に低下することになる。

【００２１】第３の問題点は、距離センサ７９に環境対
策が必要となる点である。

【００２２】ワイピングノズル７３近傍では亜鉛が蒸気
化しているため、亜鉛の蒸着現象が発生する。このた
め、センサヘッドや冷却ジャケット８５のセンシング窓
（耐熱ガラスなど）に亜鉛が蒸着する結果、距離センサ
７９が誤作動を生じ、最悪の場合は測定不能に至ること
もある。特に、レーザー式距離センサなどの光学的手段
を用いた距離センサ７９ではこの問題に弱いため安定し
て制御することが困難となる。

【００２３】第４の問題点は、同じく距離センサ７９に
環境対策が必要となる点である。

【００２４】ワイピングノズル７３近傍では蒸気化した
亜鉛の他に、ワイピングノズル７３からの高圧ガスジェ
ットに吹き飛ばされ、瞬時に凝固した亜鉛（以下、「ス
プラッシュ」と呼ぶ。）が存在する。このスプラッシュ
は距離センサ７９や冷却ジャケット８５のセンシング窓
（耐熱ガラスなど）に付着するなどして距離センサ７９
の測定を妨害する。特に、レーザー式距離センサなどの
光学的手段を用いた距離センサ７９ではこの問題に弱い
ため安定して制御することが困難となる。

【００２５】本発明は以上のような事情に鑑みてなされ
たものであり、溶融亜鉛鍍金製造プロセスに適用した場
合であっても、距離センサ７９と電磁石８２との設置間
隔、距離センサ７９とワイピングノズル７３との設置間
隔を短くでき、また、亜鉛蒸気やスプラッシュ等の設置
環境の影響を受けない強磁性体の距離測定方法及び距離
測定装置を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明は強磁性体に対向して電磁石を配する工程
と、強磁性体と電磁石との間に作用する電磁力によって
電磁石が前記磁性体に吸引される力を測定する工程と、
測定した吸引力と電磁石への入力とから、電磁石と強磁
性体との距離を推定する工程とを備えた距離測定方法で
ある。

【００２７】また本発明は、上記発明である距離測定方
法において、電磁石への入力は、電磁石のコイル電流の
測定または前記電磁石へのコイル電流設定信号の取得に
よって得られる距離測定方法である。

【００２８】また本発明は、強磁性体と電磁石との間に
作用する電磁力によって電磁石が磁性体に吸引される力
を測定する吸引力測定装置と、測定した吸引力と電磁石
への入力とから、強磁性体と電磁石との距離を推定する
距離推定装置とを備えた距離測定装置である。

【００２９】また本発明は、上記発明である距離測定装
置において、電磁石への入力は、電磁石のコイル電流の
測定または電磁石へのコイル電流設定信号の取得によっ
て得られる距離測定装置である。

【００３０】また本発明は、上記発明である距離測定装
置において、吸引力測定装置は、電磁石と該電磁石の固
定治具との間に設置された圧縮型荷重測定装置と、圧縮
型荷重測定装置の荷重測定値から吸引力を算出する吸引
力算出手段とを備えた距離測定装置である。

【００３１】また本発明は、上記発明である距離測定装
置において、吸引力測定装置は、電磁石と該電磁石の固
定治具との間に設置された引張型荷重測定装置と、引張
型荷重測定装置の荷重測定値から吸引力を算出する吸引
力算出手段とを備えた距離測定装置である。

【００３２】また本発明は、上記発明である距離測定装
置において、吸引力測定装置は、電磁石の固定治具の応
力歪を測定する歪測定装置と、歪測定装置の歪測定値か
ら吸引力を算出する吸引力算出手段とを備えた距離測定
装置である。

【００３３】また本発明は、強磁性体と該強磁性体に対
向して配された電磁石との間の距離を測定する距離測定
装置と、距離測定装置によって測定された距離が所定の
値になるように前記電磁石のコイル電流を制御する制御
装置とを備え、距離測定装置は、上記発明である距離測
定装置を用いる強磁性体の制御装置である。

【００３４】また本発明は、強磁性体と該強磁性体に対
向して配された電磁石との間の距離を測定する距離測定
工程と、測定された距離が所定の値になるように前記電
磁石のコイル電流を制御する制御工程とを備え、距離測
定工程は、上記発明である距離測定装置を用いて測定す
る強磁性体の製造方法である。

【００３５】また本発明は、上記発明である強磁性体の
製造方法において、強磁性体が溶融亜鉛鍍金鋼板である
強磁性体の製造方法である。

【００３６】また本発明は、上記発明である強磁性体の
製造方法において、強磁性体が電気亜鉛鍍金鋼板であ
り、電磁石が電気亜鉛鍍金製造ラインの鍍金槽中に設置
されたものである強磁性体の製造方法である。

【００３７】

【発明の実施の形態】先ず、本発明に係る距離測定方法
の原理について説明する。

【００３８】一般に、強磁性体１と電磁石２との間に働
く力Ｆ（吸引力）は（１）式で与えられる。

【００３９】 Ｆ＝（Ｎ^２μ_０Ｓｉ^２）／｛（ｌ／μ_ｓ）＋ ２Ｘ ｝^２ …（１） ここで，Ｎ：電磁石コイル巻き数，μ_０：真空の透磁
率，Ｓ：電磁石断面積，ｉ：電流，ｌ：磁路の長さ，μ
_ｓ：比透磁率，Ｘ：電磁石−強磁性体間距離である。

【００４０】この（１）式の中で，μ_０は定数，Ｎ，
Ｓ，ｌ，μ_ｓは使用する電磁石に固有の定数なので，吸
引力Ｆは電磁石を流れる電流ｉと距離Ｘとの関数にな
る。換言すれば吸引力Ｆと電流ｉが分かれば，電磁石−
強磁性体間距離Ｘを求めることができる。これが本発明
に係る距離測定方法の原理である。

【００４１】図１は本発明に係る距離測定装置の構成を
示す図である。

【００４２】本距離測定装置は、強磁性体１から所要の
距離を空けて配置された電磁石２、この電磁石２が強磁
性体１に作用する吸引力を測定する吸引力測定装置３、
電磁石２のコイル電流を測定する電流値測定装置４及び
測定した吸引力と電流値から距離を推定する距離推定装
置５で構成されている。

【００４３】次に、本構成に係る距離測定装置の動作を
説明する。

【００４４】強磁性体１に対して電磁石２が吸引力を及
ぼした場合は、電磁石2自身にもその反作用として吸引
力が働く。吸引力測定装置３は、この反作用の力を測定
することで間接的に吸引力を測定するものである。特に
強磁性体１が移動している場合には強磁性体１に働く吸
引力を直接測定することは困難であるが、静止固定され
ている電磁石２に働く反作用力を測定することは可能で
ある。このようにして測定された吸引力は距離推定装置
５に入力される。

【００４５】一方、電磁石２のコイル電流は電流値測定
装置４によって測定され、距離推定装置５に入力され
る。距離推定装置５では入力された吸引力と電磁石２の
コイル電流から式（１）に示す関係に基づいて電磁石−
強磁性体間距離を算出する。

【００４６】図２は本発明に係る強磁性体の制御装置の
第１の実施の形態を示す構成図である。

【００４７】本制御装置では、強磁性体１に吸引力を付
加する作用部と、吸引力を検出する検出部は電磁石２と
圧縮型ロードセル３ａを組み合わせた構成で実現してい
る。

【００４８】図２において、強磁性体１に対向して設け
た基礎部には電磁石固定治具８が備えられ、この電磁石
固定治具８には複数の締結具９によって電磁石２がその
磁極面を強磁性体１に対向して固定されている。そし
て、この電磁石固定治具８と電磁石２の間には圧縮型ロ
ードセル３ａが挟まれ、締結具９によって締め込まれる
ことによって初期荷重が付加されている。

【００４９】この構成の圧縮型ロードセル３ａで測定し
た荷重値と、電流値測定装置４で測定された電磁石２の
コイルに流れる電流値とが距離推定装置５に入力され、
これらの入力値に基づいて電磁石―強磁性体間の距離が
推定される。そして、距離推定値出力信号は制御装置６
に入力され、制御装置６では電磁石２のコイル電流の設
定値を与える制御信号を出力する。この設定値信号は電
磁石電源装置７に入力され電磁石２に所要の電流が流れ
るように制御が行われる。

【００５０】ここで、電磁石２は電磁石固定治具８上に
設置されているが、本図に表された形態に限定されるも
のではない。本図では便宜上、電磁石固定治具８を個別
独立の装置として記載してあるが、電磁石２を設置する
ための基礎または架台に締結具９を設けたものであって
も良い。本発明において電磁石固定治具８はこのような
電磁石２を固定するための治具を備えた基礎または架台
のことを意味する。

【００５１】次に、距離推定装置５の機能である、荷重
値と電流値から距離を推定する方法について述べる。前
述のように、強磁性体１と電磁石２との間に作用する吸
引力Ｆは、電磁石２に流れる電流値Ｉと、強磁性体１と
電磁石２間の距離Ｇとの関数Ｙとして、（２）式で表さ
れる。

【００５２】 Ｆ＝Ｙ（Ｉ，Ｇ） …（２） 一方、圧縮型ロードセル３ａによって測定される初期状
態での締結力Ｔ_０、電磁石２に電流が流れている時に圧
縮型ロードセル３ａによって測定される締結力Ｔ、とす
ると吸引力Ｆとの関係は（３）式で表される。

【００５３】 Ｆ ∝ ｜Ｔ−Ｔ_０｜ …（３） よって、Ｔ_０、Ｔ、Ｉ，Ｇの関係はｋを比例定数として
（４）式で表される。

【００５４】 Ｙ（Ｉ，Ｇ）＝ｋ×｜Ｔ−Ｔ_０｜ …（４） すなわち、初期締結力Ｔ_０と締結力Ｔの差の絶対値は電
流値Ｉと距離Ｇとの関数である。

【００５５】距離推定装置５はこの関係に基づいて距離
Ｇを算出する。この際には、前述の（４）式を計算して
求めても良く、またデータテーブルを参照して求めても
良い。

【００５６】図３は締結力、電流、距離の関係を示す図
である。

【００５７】本図は上記３種類の値を適宜変化させた試
験を行い、その結果得られた各値の相互の関係を測定し
て３次元座標に表したものである。距離推定装置５はこ
の図３に示されるデータをテーブルにして記憶してお
り、初期締結力Ｔ_０と締結力Ｔの差の絶対値、および電
流値Ｉを指定して距離Ｇの推定値を求めるように構成し
ている。

【００５８】例えば、圧縮型ロードセルによる測定結果
で｜Ｔ−Ｔ_０｜が１０Ｋｇであり、電流値Ｉの測定結果
が１０Ａのとき、このデータテーブルから距離Ｇは１０
ｍｍと推定される。この推定計算において必要時は内
挿、外挿計算を行うことは当然の処理である。

【００５９】以上のようにして推定された距離Ｇは制御
装置６に入力され、制御装置６は推定された距離Ｇと目
標とする距離との偏差を少なくするように、電磁石２の
コイル電流の設定値を与える制御信号を出力する。電磁
石電源装置７はこの制御信号に基づいて電磁石２のコイ
ル電流を制御して電磁石２の吸引力を変更する。

【００６０】そして、電磁石２のコイル電流は電流値測
定装置４によって測定され距離Ｇを推定するための信号
として距離推定装置５に入力される。ここで、コイル電
流値は電磁石２に流れているものを測定しなくても、制
御装置６から出力されるコイル電流設定値を用いても良
い。

【００６１】また、本発明で吸引力測定装置３として、
圧縮型ロードセル３ａを用いたのは、電磁石２と電磁石
固定治具８との間に挟んで締結する構造を採用し電磁石
２と距離センサを含めた装置全体のサイズを小さくする
ことができるからであり、また、制御対象である強磁性
体１が高温であっても輻射熱の影響を直接受けないよう
に構成できるからである。

【００６２】本方式を溶融亜鉛鍍金製造プロセスに適用
した場合、通常の距離センサ（レーザー式、渦流式、超
音波式）の場合は少なくともセンサヘッドの大きさ分だ
け上下にずれた位置を測定することになるが、本方式は
この測定位置のずれが生じない。すなわち、距離を推定
している強磁性体１上の位置と電磁力が作用する強磁性
体１上の位置が同じなので、制御性能の低下が生じにく
く、また、強磁性体１と電磁石２との間に何らかの非磁
性体の障害物が存在している場合であっても精度良く安
定して距離を測定することができる。

【００６３】尚、制御装置６による制御方法は様々な方
法が考えられるが、ＰＩＤ制御、状態フィードバック制
御、ロバスト制御、シーケンシャルな手続きによる制
御、ニューラルネットワークを利用した非線形制御な
ど、その制御対象に適切なものを用いればよい。

【００６４】図４は本発明に係る強磁性体の制御装置の
第２の実施の形態を示す構成図である。

【００６５】本制御装置では、強磁性体１に吸引力を付
加する作用部と、吸引力を検出する検出部は電磁石２と
引張型ロードセル３ｂを組み合わせた構成で実現してい
る。

【００６６】図４において、強磁性体１に対向して設け
た基礎部には電磁石固定治具８が備えられ、この電磁石
固定治具８には複数の締結具９によって引張型ロードセ
ル３ｂが接続され、更に引張型ロードセル３ｂには複数
の締結具９によって電磁石２がその磁極面を強磁性体１
に対向して固定されている。そして、引張型ロードセル
３ｂは電磁石２と電磁石固定冶具８に挟まれて両側から
締結具９によって連結され引張られることによって初期
引張荷重がかけられている。

【００６７】この構成の引張型ロードセル３ｂで測定し
た荷重値と、電流値測定装置４で測定された電磁石２の
コイルに流れる電流値とが距離推定装置５に入力され、
これらの入力値に基づいて電磁石―強磁性体間の距離が
推定される。そして、距離推定値出力信号は制御装置６
に入力され、制御装置６では電磁石２のコイル電流の設
定値を与える制御信号を出力する。この設定値信号は電
磁石電源装置７に入力され電磁石２に所要の電流が流れ
るように制御が行われる。

【００６８】ここで、電磁石２は電磁石固定治具８上に
設置されているが、本図に表された形態に限定されるも
のではない。本図では便宜上、電磁石固定治具８を個別
独立の装置として記載してあるが、電磁石２を設置する
ための基礎または架台に締結具９を設けたものであって
も良い。本発明において電磁石固定治具８はこのような
電磁石２を固定するための治具を備えた基礎または架台
のことを意味する。

【００６９】次に、距離推定装置５の機能である、荷重
値と電流値から距離を推定する方法について述べる。前
述のように、強磁性体１と電磁石２との間に作用する吸
引力Ｆは、電磁石２に流れる電流値Ｉと、強磁性体１と
電磁石２間の距離Ｇとの関数Ｙとして、（５）式で表さ
れる。

【００７０】 Ｆ＝Ｙ（Ｉ，Ｇ） …（５） 一方、引張型ロードセル３ｂによって測定される初期状
態での荷重Ｈ_０、電磁石２に電流が流れている時に引張
型ロードセル３ｂによって測定される荷重Ｈ、とすると
吸引力Ｆとの関係は（６）式で表される。

【００７１】 Ｆ ∝ ｜Ｈ−Ｈ_０｜ …（６） よって、Ｈ_０、Ｈ、Ｉ，Ｇの関係はｋを比例定数として
（７）式で表される。

【００７２】 Ｙ（Ｉ，Ｇ）＝ｋ×｜Ｈ−Ｈ_０｜ …（７） すなわち、初期荷重Ｈ_０と荷重Ｈの差の絶対値は電流値
Ｉと距離Ｇとの関数である。

【００７３】距離推定装置５はこの関係に基づいて距離
Ｇを算出する。この際には、前述の（７）式を計算して
求めても良く、また前述のようにデータテーブルを参照
して求めても良い。

【００７４】以上のようにして推定された距離Ｇは制御
装置６に入力され、制御装置６は推定された距離Ｇと目
標とする距離との偏差を少なくするように、電磁石２の
コイル電流の設定値を与える制御信号を出力する。電磁
石電源装置７はこの制御信号に基づいて電磁石２のコイ
ル電流を制御して電磁石２の吸引力を変更する。

【００７５】そして、電磁石２のコイル電流は電流値測
定装置４によって測定され距離Ｇを推定するための信号
として距離推定装置５に入力される。ここで、コイル電
流値は電磁石２に流れているものを測定しなくても、制
御装置６から出力されるコイル電流設定値を用いても良
い。

【００７６】また、本発明で吸引力測定装置３として、
引張型ロードセル３ｂを用いたのは、一般的に圧縮型ロ
ードセル３ａと比較して大きな荷重信号を取り出せるた
めＳ／Ｎ比のよい信号を用いることができるという利点
があるためである。

【００７７】尚、本実施の形態においても圧縮型ロード
セル３ａを用いた場合と同様の効果を得ることができ
る。即ち、本方式は電磁石２と電磁石固定治具８との間
に挟んで連結する構造のため電磁石２と距離センサを含
めた装置全体のサイズを小さくすることができ、また、
制御対象である強磁性体１が高温であっても輻射熱の影
響を直接受けないように構成できる。

【００７８】また、本方式を溶融亜鉛鍍金製造プロセス
に適用した場合、圧縮型ロードセル３ａを用いた場合と
同様に、距離を推定している強磁性体１上の位置と電磁
力が作用する強磁性体１上の位置が同じなので、制御性
能の低下が生じにくく、また、強磁性体１と電磁石２と
の間に何らかの非磁性体の障害物が存在している場合で
あっても精度良く安定して距離を測定することができ
る。

【００７９】図５は本発明に係る強磁性体の制御装置の
第３の実施の形態を示す構成図である。

【００８０】本制御装置では、強磁性体１に吸引力を付
加する作用部と、吸引力を検出する検出部は電磁石２と
歪ゲージ３ｃを組み合わせた構成で実現している。

【００８１】図５において、強磁性体１に対向して設け
た基礎部には電磁石固定治具８が備えられ、この電磁石
固定治具８には複数の締結具９によって電磁石２がその
磁極面を強磁性体１に対向して固定されている。そし
て、この電磁石固定治具８には歪ゲージ３ｃが貼付さ
れ、電磁石固定治具８の歪を測定するように構成されて
いる。

【００８２】この構成の歪ゲージ３ｃで測定した歪値
と、電流値測定装置４で測定された電磁石２のコイルに
流れる電流値とが距離推定装置５に入力され、これらの
入力値に基づいて電磁石―強磁性体間の距離が推定され
る。そして、距離推定値出力信号は制御装置６に入力さ
れ、制御装置６では電磁石２のコイル電流の設定値を与
える制御信号を出力する。この設定値信号は電磁石電源
装置７に入力され電磁石２に所要の電流が流れるように
制御が行われる。

【００８３】ここで、電磁石２は電磁石固定治具８上に
設置されているが、電磁石固定治具８は本図に表された
形状・構造に限定されるものではない。また、歪ゲージ
３ｃは本図に表された電磁石固定治具８の位置に限定し
て貼り付けているものではなく、電磁力が作用した際に
歪が生じ易い部位に接着あるいは溶接すれば良い。

【００８４】次に、距離推定装置５の機能である、歪値
と電流値から距離を推定する方法について述べる。前述
のように、強磁性体１と電磁石２との間に作用する吸引
力Ｆは、電磁石２に流れる電流値Ｉと、強磁性体１と電
磁石２間の距離Ｇとの関数Ｙとして、（８）式で表され
る。

【００８５】 Ｆ＝Ｙ（Ｉ，Ｇ） …（８） 一方、歪ゲージ３ｃによって測定される初期状態での歪
Ｊ_０、電磁石２に電流が流れている時に歪ゲージ３ｃに
よって測定される歪Ｊ、とすると吸引力Ｆとの関係は
（９）式で表される。

【００８６】 Ｆ ∝ ｜Ｊ−Ｊ_０｜ …（９） よって、Ｊ_０、Ｊ、Ｉ，Ｇの関係はｋを比例定数として
（１０）式で表される。

【００８７】 Ｙ（Ｉ，Ｇ）＝ｋ×｜Ｊ−Ｊ_０｜ …（１０） すなわち、初期歪Ｊ_０と歪Ｊの差の絶対値は電流値Ｉと
距離Ｇとの関数である。

【００８８】距離推定装置５はこの関係に基づいて距離
Ｇを算出する。この際には、前述の（１０）式を計算し
て求めても良く、また前述のようにデータテーブルを参
照して求めても良い。

【００８９】以上のようにして推定された距離Ｇは制御
装置６に入力され、制御装置６は推定された距離Ｇと目
標とする距離との偏差を少なくするように、電磁石２の
コイル電流の設定値を与える制御信号を出力する。電磁
石電源装置７はこの制御信号に基づいて電磁石２のコイ
ル電流を制御して電磁石２の吸引力を変更する。

【００９０】そして、電磁石２のコイル電流は電流値測
定装置４によって測定され距離Ｇを推定するための信号
として距離推定装置５に入力される。ここで、コイル電
流値は電磁石２に流れているものを測定しなくても、制
御装置６から出力されるコイル電流設定値を用いても良
い。

【００９１】また、本発明で吸引力測定装置３として、
歪ゲージ３ｃを用いたのは、一般的にロードセル３ａ、
３ｂと比較して簡便に構成できる利点があり、また耐熱
性のある商品も市販されているため高温の雰囲気下であ
っても使用することができる利点を有しているためであ
る。

【００９２】尚、本実施の形態においてもロードセル３
ａ、３ｂを用いた場合と同様の効果を得ることができ
る。即ち、本方式は電磁石固定治具８の一部分に歪ゲー
ジ３ｃを貼り付ける構成であるため、電磁石２と距離セ
ンサを含めた装置全体のサイズを小さくすることがで
き、また、制御対象である強磁性体１が高温であっても
輻射熱の影響を直接受けないように構成できる。

【００９３】また、本方式を溶融亜鉛鍍金製造プロセス
に適用した場合、ロードセル３ａ、３ｂを用いた場合と
同様に、距離を推定している強磁性体１の位置と電磁力
が作用する強磁性体１の位置が同じなので、制御性能の
低下が生じにくく、また、強磁性体１と電磁石２との間
に何らかの非磁性体の障害物が存在している場合であっ
ても精度良く安定して距離を測定することができる。

【００９４】図６は本発明に係る強磁性体の制御装置を
溶融亜鉛鍍金ラインに適用した例を示す図である。本図
において、図１乃至３と同一の部分には同一の番号を付
して詳しい説明は省略する。

【００９５】本実施例では、ワイピングノズル１５の直
上に本発明の制御装置を設置し、ワイピングノズル１５
近傍の振動制御あるいは反り矯正制御を行う場合の構成
を示している。本制御装置を用いることによって距離セ
ンサが測定した強磁性体１の同一位置を電磁石２が制御
しているため、制御性能の低下がない。また、電磁石２
を含めても小型に構成できるため、ワイピングノズル１
５近傍で制御することができ制御精度を高めることがで
きる。

【００９６】本実施の構成では、雰囲気温度が高いこと
が問題となるが、例えば歪ゲージ３ｃを用いて構成すれ
ば、歪みゲージ３ｃは９００℃程度まで測定可能なもの
が市販されているため、雰囲気温度（１００乃至１５０
℃）に適したものを選択すれば良く、また、電磁石２に
用いる電線被覆も少なくとも２００℃程度まで耐熱性を
有するものを選択すれば良い。

【００９７】図７はライン上方から見た本制御装置の配
置を示す図である。

【００９８】本制御装置は板幅方向の中心部と両端部の
少なくとも３組が設置され、強磁性体１の形状を矯正す
ることが可能なように配置されている。

【００９９】図８は本発明に係る強磁性体の制御装置を
溶融亜鉛鍍金ラインに適用した他の例を示す図である。
本図において、図１乃至５と同一の部分には同一の番号
を付して詳しい説明は省略する。

【０１００】本実施例では、本制御装置をワイピングノ
ズル１５直下に設置し、ワイピングノズル１５近傍の振
動制御あるいは反り矯正制御を行う場合の構成を示して
いる。本制御装置を用いることによって距離センサが測
定した強磁性体１の同じ場所を電磁石２が制御している
ため、制御性能の低下がない。また、電磁石２を含めて
も小型に構成できるため、ワイピングノズル１５近傍で
制御することができ制御精度を高めることができる。

【０１０１】本実施の構成では、雰囲気温度が高いこと
が問題となるが、例えば歪ゲージ３ｃを用いて構成すれ
ば、歪みゲージ３ｃは９００℃程度まで測定可能なもの
が市販されており、溶融亜鉛からの輻射熱（溶融亜鉛は
７００℃程度）に適したものを選択すれば良い。

【０１０２】電磁石２に用いる電線被覆も１０００℃程
度まで耐熱性を有するもの、例えばグラスファイバー系
被覆を選択する。また、ワイピング除去された溶融亜鉛
が飛散するので、電磁石・冶具・配線等を非磁性体によ
る保護カバー１０（例えば、ステンレス、セラミック
ス、ニッケル系耐熱合金など）で被うことで問題の解決
を図ることができる。

【０１０３】本制御装置は、制御したい強磁性体１の振
動や反りの状態に応じて板幅方向に３組以上配置すれ
ば、設備制約上、ワイピングノズル１５上部に電磁石２
を配置できない場合でも、振動制御・形状矯正ともに実
現することができる。

【０１０４】図９は、溶融亜鉛浴中の装置の配置を示す
図である。

【０１０５】溶融亜鉛浴１６中に引き込まれた強磁性体
１は、方向変換用のロールであるシンクロール１７によ
って通板方向が変換された後、同じく浴中に配されたサ
ポートロール１８を経て溶融亜鉛浴１６外に引き出さ
れ、ガスワイパ１５で鍍金付着量が調整される。

【０１０６】図１０は本発明に係る強磁性体の制御装置
を溶融亜鉛鍍金ラインに適用した他の例を示す図であ
る。本図において、図１乃至９と同一の部分には同一の
番号を付して詳しい説明は省略する。

【０１０７】本実施例では、本制御装置を溶融亜鉛浴１
６に設置されているサポートロール１８の代替として適
用し、ワイピングノズル１５近傍の振動制御あるいは反
り矯正制御を行う場合の構成を示している。

【０１０８】本実施の構成では、雰囲気温度が高いこと
が問題となるが、吸引力測定装置として歪ゲージ３ｃを
用いれば、歪みゲージ３ｃは９００℃程度まで測定可能
なものが市販されているため、溶融亜鉛からの輻射熱
（溶融亜鉛は７００℃程度）に適したものを選択するこ
とで対応できる。

【０１０９】電磁石２に用いる電線被覆も１０００℃程
度まで耐熱性を有するもの、例えばグラスファイバー系
被覆を選択する。また、溶融亜鉛浴中に浸漬させるの
で、電磁石・冶具・配線等を非磁性体による保護カバー
１０（例えば、ステンレス、セラミックス、ニッケル系
耐熱合金など）で被うことで問題の解決を図ることがで
きる。

【０１１０】本制御装置は、強磁性体１の振動や反りの
状態に応じて板幅方向に３組以上の配置すれば、これま
で設置が困難であった溶融亜鉛浴１６中においても、振
動制御・形状矯正ともに実現することができる。

【０１１１】従来、サポートロール１８と強磁性体１と
の間に溶融亜鉛中の不純物をかみこんで強磁性体１に疵
をつける欠陥が生じることがあったが、このように電磁
石２をサポートロール１８の代替とすることでそのよう
な欠陥の発生を回避することができる。

【０１１２】また、制御を行う上で重要なセンサである
距離センサに関しては、距離センサと電磁石２の周囲が
不透明な溶融亜鉛で満たされるため、レーザー式などの
光学的手段は用いることができないが、本方式ではその
ような条件には影響されずに距離を測定することができ
る。

【０１１３】また、渦流センサや超音波センサを用いる
場合は耐熱性の点から、強制冷却を施す必要があるが、
溶融亜鉛浴１６に冷却部があるとその冷却部を中心に不
純物が生成され、製品の品質上好ましくない。本発明は
耐熱性に優れているため、強制冷却の必要が無くこのよ
うな問題は少ない。

【０１１４】図１１は本発明に係る強磁性体の制御装置
を溶融亜鉛鍍金ラインに適用した他の例を示す図であ
る。本図において、図１乃至９と同一の部分には同一の
番号を付して詳しい説明は省略する。

【０１１５】本実施例では、本制御装置を溶融亜鉛浴１
６に設置されているシンクロール１７とサポートロール
１８の代替として適用し、非接触での強磁性体１の方向
転換と振動制御あるいは反り矯正制御を行う場合の構成
を示している。

【０１１６】本実施の構成では、雰囲気温度が高いこと
が問題となるが、そのための本装置の構成については前
述の例に従うことで解決が可能である。

【０１１７】従来、シンクロール１７と強磁性体１との
間に溶融亜鉛中の不純物をかみこんで強磁性体１に疵を
つける欠陥が生じる場合があったが、本構成では回避す
ることができる。また、シンクロール１７の回転運動が
ポット内の溶融亜鉛をかき乱すため、ポット底部に堆積
した不純物が舞い上がって強磁性体１に付着する原因と
なっていたが、本方式ではこのような現象も抑えること
ができる。

【０１１８】図１２は電気亜鉛鍍金ラインの鍍金槽の構
成を示す図である。

【０１１９】鍍金槽２０は亜鉛イオンを含む鍍金液２１
で満たされ、その鍍金液２１中に電極２２が配置されて
いる。強磁性体１は鍍金槽２０の前後面に配置した通電
ロール２３と、鍍金槽２０の入出口に配されたゴム製の
矯正ロール２４によって保持されながら通電ロール２３
の回転によって移送され、鍍金槽２０内の電極２２間を
通過する。

【０１２０】本電気亜鉛鍍金ラインでは、鍍金槽２０の
外に配置した通電ロール２３に電圧を加え、通電ロール
２３に接触した強磁性体１をカソードとし、鍍金槽２０
内に配置した電極２２との間に電流を流すことで電気鍍
金が施される。

【０１２１】本電気亜鉛鍍金プロセスでは、鍍金槽２０
内の強磁性体１が振動しあるいは反りを生じた場合に
は、電極２２と強磁性体１との距離が変動しあるいは均
一でなくなるため、鍍金作用が不安定となるなどの影響
が生ずる。

【０１２２】図１３は本発明に係る強磁性体の制御装置
を電気亜鉛鍍金ラインに適用した例を示す図である。本
図において、図１乃至１２と同一の部分には同一の番号
を付して詳しい説明は省略する。

【０１２３】本構成では、電磁石２と吸引力測定装置３
などを保護カバー１０に組み込んで電極２２の前後に設
け、強磁性体１の表裏に配したものである。

【０１２４】鍍金液２１は不透明であるので、光学的な
距離測定手段を用いて制御系を構成することができない
が、本発明の方式によればこのような鍍金液２１中であ
っても非接触で強磁性体１の振動あるいは反り形状を矯
正することができる。

【０１２５】本発明は、以上に述べた製鉄ラインのみに
適用を限定するものではない。制御対象である強磁性体
も例に示した薄板に限らず、厚板などの剛体とみなせる
対象も制御することができる。

【０１２６】従って、従来技術として知られている吸引
式磁気浮上技術全般の基本的アクチュエータとしても適
用可能である。すなわち、磁気軸受、磁気フライホイー
ル、磁気浮上による搬送装置、磁気浮上車両、磁気によ
る振動減衰台などに広く適用することができる。これら
は一般に粉塵のない清潔な環境で、室温での利用が一般
的であるが、本発明を適用することによって、粉塵環境
や高温環境、不透明液中での適用などが可能となる。ま
た、装置自体を小型化することも可能である。

【０１２７】尚、本明細書でいう「吸引力」とは、電磁
力によって電磁石が吸引される力そのものに限定される
ものではない。吸引される力によって電磁石固定治具に
生ずる応力歪、電磁石と固定治具間の圧力分布、固定治
具支持点応力等、吸引される力と１対１に対応をつけら
れる物理量全てが含まれる。また、歪測定器や圧力測定
器等のセンサからの出力（電流値や電圧値）やその変換
値がこれらの力を直接的あるいは間接的に指し示す場合
には、そのようなセンサ出力等も含む。

【０１２８】したがって、「吸引力を算出する」という
場合も、歪測定器や圧力測定器等の物理量測定器からの
電圧・電流による出力値に係数を乗じて正確な吸引力を
求めることだけに限定されるわけではない。吸引力と１
対１に扱うことのできる値を算出する全ての行為を指
し、この行為には、例えば予め準備されたテーブルに歪
測定器等のセンサ出力（測定値）を当てはめて何らかの
演算を行うような場合も含まれる。

【０１２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
ればレーザー式・渦流式・超音波式などの距離センサを
用いることなく、強磁性体と電磁石との距離を測定する
ことができる。

【０１３０】また、本距離測定装置を用いた電磁力によ
る強磁性体の制御装置を構成することができ、この制御
装置では距離を測定する強磁性体上の位置と電磁力が作
用する強磁性体上の位置が一致しているため、制御性能
が低下しない。

【０１３１】そして、本装置に使用する吸引力測定用機
器を適宜選択して使用することにより、高温・粉塵・溶
融金属中といった厳しい環境下でも強磁性体の制御装置
を構成することができる。

【０１３２】従って、これまで適用することが困難であ
った環境においても距離を測定し、また強磁性体の制御
系を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る距離測定装置の第１の実施の形態
を示す図。

【図２】本発明に係る強磁性体の制御装置の第１の実施
の形態を示す構成図。

【図３】締結力、電流、距離の関係を示す図。

【図４】本発明に係る強磁性体の制御装置の第２の実施
の形態を示す構成図。

【図５】本発明に係る強磁性体の制御装置の第３の実施
の形態を示す構成図。

【図６】本発明に係る強磁性体の制御装置を溶融亜鉛鍍
金ラインに適用した例を示す図。

【図７】ライン上方から見た本制御装置の配置を示す
図。

【図８】本発明に係る強磁性体の制御装置を溶融亜鉛鍍
金ラインに適用した他の例を示す図。

【図９】溶融亜鉛浴中の装置の配置を示す図。

【図１０】本発明に係る強磁性体の制御装置を溶融亜鉛
鍍金ラインに適用した他の例を示す図。

【図１１】本発明に係る強磁性体の制御装置を溶融亜鉛
鍍金ラインに適用した他の例を示す図。

【図１２】電気亜鉛鍍金ラインの鍍金槽の構成を示す
図。

【図１３】本発明に係る強磁性体の制御装置を電気亜鉛
鍍金ラインに適用した例を示す図。

【図１４】溶融亜鉛鍍金鋼板の製造ラインの構成を示す
図。

【図１５】ワイピングノズルの動作を説明する図。

【図１６】従来の鋼板非接触制御装置の構成を説明する
図。

【図１７】距離センサと電磁石との概略の配置を示す
図。

【符号の説明】

１…強磁性体 ２…電磁石 ３…吸引力測定装置 ３ａ…圧縮型ロードセル ３ｂ…引張型ロードセル ３ｃ…歪ゲージ ４…電流値測定装置 ５…距離推定装置 ６…制御装置 ７…電流増幅装置 ８…電磁石固定治具 ２０…鍍金槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２５Ｄ 7/06 Ｃ２５Ｄ 7/06 Ｃ Ｌ Ｆターム(参考） 2F063 AA02 AA22 BA23 BB03 BC05 BD17 DA01 DB03 DC08 EC00 NA06 4K024 AA05 BA03 BC01 CB03 EA02 4K027 AA02 AA05 AA22 AB42 AC32 AC52 AC59 AD11 AD29 AE15 AE17

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性体に対向して電磁石を配する工程
   と、 前記強磁性体と前記電磁石との間に作用する電磁力によ
   って前記電磁石が前記磁性体に吸引される力を測定する
   工程と、 測定した吸引力と電磁石への入力とから、前記電磁石と
   前記強磁性体との距離を推定する工程とを備えたことを
   特徴とする距離測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の距離測定方法において、 前記電磁石への入力は、電磁石のコイル電流の測定また
   は前記電磁石へのコイル電流設定信号の取得によって得
   られることを特徴とする距離測定方法。
3. 【請求項３】 強磁性体と該強磁性体に対向して配され
   た電磁石との間の距離を測定する距離測定装置におい
   て、 前記強磁性体と前記電磁石との間に作用する電磁力によ
   って前記電磁石が前記磁性体に吸引される力を測定する
   吸引力測定装置と、 測定した吸引力と電磁石への入力とから、前記強磁性体
   と前記電磁石との距離を推定する距離推定装置とを備え
   たことを特徴とする距離測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の距離測定装置において、 前記電磁石への入力は、電磁石のコイル電流の測定また
   は前記電磁石へのコイル電流設定信号の取得によって得
   られることを特徴とする距離測定装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載の距離測定装置に
   おいて、 前記吸引力測定装置は、 前記電磁石と該電磁石の固定治具との間に設置された圧
   縮型荷重測定装置と、 前記圧縮型荷重測定装置の荷重測定値から吸引力を算出
   する吸引力算出手段とを備えたことを特徴とする距離測
   定装置。
6. 【請求項６】 請求項３または４記載の距離測定装置に
   おいて、 前記吸引力測定装置は、 前記電磁石と該電磁石の固定治具との間に設置された引
   張型荷重測定装置と、 前記引張型荷重測定装置の荷重測定値から吸引力を算出
   する吸引力算出手段とを備えたことを特徴とする距離測
   定装置。
7. 【請求項７】 請求項３または４記載の距離測定装置に
   おいて、 前記吸引力測定装置は、 前記電磁石の固定治具の応力歪を測定する歪測定装置
   と、 前記歪測定装置の歪測定値から吸引力を算出する吸引力
   算出手段とを備えたことを特徴とする距離測定装置。
8. 【請求項８】 強磁性体と該強磁性体に対向して配され
   た電磁石との間の距離を測定する距離測定装置と、 前記距離測定装置によって測定された距離が所定の値に
   なるように前記電磁石のコイル電流を制御する制御装置
   とを備え、 前記距離測定装置は、請求項２乃至８の内いずれか１の
   請求項に記載の距離測定装置を用いることを特徴とする
   強磁性体の制御装置。
9. 【請求項９】 強磁性体と該強磁性体に対向して配され
   た電磁石との間の距離を測定する距離測定工程と、 測定された距離が所定の値になるように前記電磁石のコ
   イル電流を制御する制御工程とを備え、 前記距離測定工程は、請求項２乃至８の内いずれか１の
   請求項に記載の距離測定装置を用いて測定することを特
   徴とする強磁性体の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記強磁性体が溶融亜鉛鍍金鋼板であ
    ることを特徴とする請求項９記載の強磁性体の製造方
    法。
11. 【請求項１１】 前記強磁性体が電気亜鉛鍍金鋼板であ
    り、 前記電磁石が電気亜鉛鍍金製造ラインの鍍金槽中に設置
    されたものであることを特徴とする請求項９記載の強磁
    性体の製造方法。