JP2004505784A - 一方向に動く強磁性材料からなるフィラメントまたはウェブを安定させる装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

本発明は磁性材料からなる金属物（１）を安定させるための装置および方法に関する。平面（ｘ）を含む搬送経路（２，３）に沿って金属物を搬送する。平面は搬送方向（ｘ）を含み、該経路内の物体（１）の長手方向にほぼ平行である。平面（ｘ）に対する物体（１）の位置に依存するパラメータの値を感知するために、センサ（５，６）を配設する。実質的に固定の電磁アクチュエータ（７，８）を配設し、感知された位置に応じて物体に磁力を印加する。磁力は、少なくとも、搬送方向（４）および平面（ｘ）を横切る方向の力要素を含む。

Description

【０００１】
本発明の背景および先行技術
本発明は、磁性材料からなる長形の金属物を、搬送経路内の物体の長手方向にほぼ平行であって、搬送方向を含む平面内の搬送経路に沿って搬送する際に、該金属物を安定させる装置に関するものである。さらに、本発明は、磁性材料からなる長形の金属物を、搬送経路内の物体の長手方向にほぼ平行であって、搬送方向を含む平面内の搬送経路に沿って搬送する際に、該金属物を安定させる方法にも関する。
【０００２】
様々な業界で、長形の金属物を連続的に搬送することが必要とされている。それら金属物は例えば、圧延機、金属片または金属ワイヤの連続亜鉛メッキなどの様々な金属被覆塗布、連続鋳造、押し出しなどで使用する金属片またはワイヤである。そのような連続搬送の間、物体の一部は平面内に伸びて、該平面内を物体の長手方向に搬送される。効率のため、搬送速度を上げることが重要である。しかしながら、搬送速度を上げると平面内で物体を安定させることが困難になる場合がある。つまり、平面に対して物体の位置を維持し、物体の横方向の偏向を防ぐのに問題が生じる。
【０００３】
ＵＳ−Ａ４６５５１６６には、金属片の亜鉛メッキに関連し、移動する金属片の振動を防ぐ装置が開示されている。該装置は、移動する金属片の２つの対向する側端面の近くに配設された永久磁石ユニットを含む。側端面と対応する磁石ユニットとの間の間隙を検知するために検知器が配設される。間隙の大きさを所定のレベルに維持するために、制御モータを配設し、検出された間隙に応じて磁石ユニットの位置を調整する。
【０００４】
ＵＳ−Ａ−３６６１１１６には、金属片を安定させるための同様の装置が開示されている。金属片のそれぞれの側端面の外側且つ近傍に電極が構成されるように、経路に沿って電磁石が伸びている。
【０００５】
本発明の概要
本発明の目的は、輸送中の金属物の安定性を向上させることであり、特に高速での輸送中の安定性を向上させることである。
【０００６】
この目的は、平面に対する物体の位置に依存するパラメータの値を感知するために配設されたセンサと、感知された位置に応じて物体に磁力を印加するために配設された実質的に固定の電磁アクチュエータとを有し、磁力は少なくとも搬送方向と平面を横切る方向の力要素を含むことを特徴とする、本明細書の冒頭で定義したような装置により達成される。
【０００７】
そのような装置により、物体を平面に対して適切に位置させ、それにより物体を安定した状態で平面に沿って移動させることが可能である。さらに、アクチュエータは、平面に対する物体の横方向の位置を磁力により補正することができるので、物体との接触が不要となる。
【０００８】
本発明の１実施形態では、アクチュエータは、少なくとも、平面の一方の側に、平面から所定の距離を置いて配設された第１作動部材を含む。アクチュエータはさらに平面の他方の側に、平面から所定の距離を置いて配設された第２作動部材を含むことができる。よって、アクチュエータは、第１作動部材と第２作動部材との間に平面を画定する。好適には、第１作動部材と平面との距離は、第２作動部材と平面との距離と同一であり、第１作動部材と第２作動部材は平面を挟んで互いに反対側に位置する。
【０００９】
本発明の別の実施形態では、第１作動部材は実質的に第２作動部材の正反対の位置に配置される。好適には、第１作動部材と第２作動部材は実質的に同一である。そのように、作動部材を平面に関して対称的に配置することにより、感知機能および制御機能双方を容易に達成することができる。
【００１０】
本発明のさらに別の実施形態では、アクチュエータは物体の位置が前記平面から逸脱した時に作動部材の一方の磁力を増大させるために配設される。
【００１１】
本発明のさらに別の実施形態では、前記作動部材は、物体の一部に磁束回路を形成する磁束キャリヤを含む。該磁束キャリヤは、物体の近傍に配置される第一端と、物体の近傍に配置される第二端とを有することができ、前記物体の一部は実質的に第一端と第二端の間に伸びている。そのような磁束キャリヤは、鉄プレート、磁性粉末など、任意の適切な磁性材料からつくることができ、前記作動部材の電極を形成する第一端と第二端との間に伸びるループ形状とすることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態では、本装置は、前記感知された値に応じてアクチュエータに電圧パルスを印加し、それにより前記磁力を発生させるために配設される制御ユニットを含む。前記作動部材は前記制御ユニットに接続された巻線を含むことができる。該制御ユニットは、磁束キャリヤに磁束を誘導するために、巻線に前記電圧パルスを印加するように配設されている。好適には、制御ユニットは、ほぼ一定の振幅を有する前記電圧パルスを印加し、それにより電圧パルスの長さを変化させて磁力を変化させるように配設されている。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態では、巻線を流れる電流のレベルを感知するためにセンサが配設される。そのようなセンサは物体とは接触しておらず、その感知機能は物体の位置に影響しない。さらに、そのようなセンサにより、巻線は作動機能と感知機能両方を有することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の実施形態では、制御ユニットは、対応する巻線を流れる電流レベルが増大した時に前記作動部材により印加される磁力を増大させるように配設される。それにより、センサは、第１作動部材を流れる電流のレベルを感知するために配設された第１センサ部材と、第２作動部材を流れる電流のレベルを感知するために配設された第２センサ部材とを含むことができ、そこで制御ユニットは、第１作動部材を流れる電流のレベルと第２作動部材を流れる電流のレベルとを比較し、電流レベルが高い方の作動部材の巻線を流れる電圧パルスの長さを増大させるように配設される。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態では、制御ユニットはいわゆる直流チョッパー（ＤＣ−ｃｈｏｐｐｅｒ）を含む。
【００１６】
本発明の目的は、また、平面に対する物体の位置に依存するパラメータの値を感知する段階と、感知した値に応じて物体に磁力を印加する段階とを特徴とする方法であって、該磁力は少なくとも、搬送方向と平面を横切る方向に向かって、物体に作用する力要素を含む、本明細書の冒頭で定義したような方法により達成される。
【００１７】
複数の例示的実施形態を添付図と併せて参照しながら、以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【００１８】
発明の実施形態
図１は、磁性材料からなる、移動する長形の金属物１を安定させるための装置を示している。本実施形態では、金属物は金属片１である。しかしながら、本発明は、様々なバンド、ワイヤ、パイプなど、他の長形物体にも適用可能であることに注意されたい。本実施形態では、金属片１は、平面ｘ内に位置する搬送経路に沿って第１ロール２から第２ロール３まで搬送される、またはほぼ連続的に移動する。図１では、平面ｘはほぼ垂直である。しかしながら、平面ｘおよび搬送経路は、垂直以外の方向、例えば水平方向に伸びてもよい。
【００１９】
概略的に示されたロール２，３が搬送経路を確定していることに注意されたい。このような搬送経路は、多くの異なる産業において処理の一部を形成することが可能である。例えば、鋼帯の亜鉛メッキ、圧延機による処理、押し出しなどが挙げられる。
【００２０】
本発明による装置は、平面ｘに対する金属片１の位置、すなわち平面ｘから金属片１の距離、に依存するパラメータの値を感知するために配設されるセンサを含む。センサは第１センサ部材５と第２センサ部材６とを有する。センサ部材５，６はそれぞれ、電流レベルを感知するために配設されている。センサ部材５，６については以下で更に詳しく説明する。
【００２１】
本装置はさらに、感知された値に応じて金属片１に電磁力を印加するために配設される実質的に固定の電磁アクチュエータを含む。電磁アクチュエータは、平面ｘの一方の側に、平面ｘから所定の距離を置いて配設され、よって移動する金属片１から所定の距離を置いている、実質的に固定の第１作動部材７を含む。アクチュエータはまた、平面ｘの他方の側に、平面ｘから所定の距離を置いて配設され、よって移動する金属片１から所定の距離を置いている、実質的に固定の第２作動部材８を含む。作動部材７，８それぞれは、鉄の芯９’，９”、または、鉄プレート、磁性鉄粉末など任意の他の適切な磁性材料の形態の、磁束キャリヤを含む。芯９’，９”のそれぞれは、第一端から第二端の間に伸びるループ状に形成され、前記端部は作動部材７，８それぞれの２つの電極を形成する。さらに、各作動部材７，８は、それぞれ芯９’，９”に巻かれた電気巻線１１’，１１”を含む。よって、巻線１１’，１１”に印加された電圧は芯９’，９”に磁束を誘導し、芯９’，９”の２つの電磁穴間に伸びる金属片１の一部と、芯９’，９”により実質的に閉じた磁束回路が得られる。
【００２２】
本実施例では、第１作動部材７は実質的に第２作動部材８の正反対の位置に配置される。さらに、第１作動部材７は実質的に第２作動部材８と同一であり、２つの作動部材７，８は平面ｘから等距離に位置しており、したがって、金属片１が所定の搬送経路上にあるときは金属片１から等距離に位置している。よって、平面ｘは作動部材７，８の中央に中間面ｘを形成している。
【００２３】
本発明による装置はまた、第１センサ部材５と第２センサ部材６が感知した値に応じて第１作動部材７と第２作動部材８それぞれの巻線１１’，１１”に電圧パルスを印加するために配設される、制御部材１３を含む。
【００２４】
制御ユニット１３は、いわゆる直流チョッパーを形成し、三相ＡＣ電圧が供給されるライン整流器１４を含む。整流器１４に平行に、キャパシタンス１５を設ける。巻線１１’，１１”もまた、それぞれセンサ部材５，６、および非平行ダイオード１６’，１６”と一方向電流スイッチ１７’，１７”で表される切り換え装置とを介して整流器１４に平行に接続されている（矢印は電流が流れる方向を示す）。さらに、制御ユニット１３は、第１センサ部材５、第２センサ部材６、スイッチ１７’およびスイッチ１７”に接続されたプロセッサ１８を含む。
【００２５】
第１センサ部材５および第２センサ部材６は、それぞれ巻線１１’，１１”の電流レベルを感知するために配設されている。プロセッサ１８は、センサ部材５，６に接続され、センサ部材５，６から感知したレベルを受けるように構成されている。さらに、プロセッサ１８は、スイッチ１７’，１７”に接続され、開いた状態（スイッチ１７’参照）と閉じた状態（スイッチ１７”参照）との間で、スイッチ１７’，１７”の切り換えを開始するように構成されている。スイッチ１７’，１７”を閉じることにより、巻線１１’，１１”それぞれに電圧が印加される。その結果、プロセッサ１８は、所定の長さＴの作動部材７，８に電圧パルスＶを印加する（図２参照）。電圧パルスは巻線１１’，１１”それぞれに電流を誘発し、センサ部材５，６が巻線１１’，１１”に流れる電圧レベルを測定する。巻線１１’，１１”を流れる電流レベルは、各磁束回路の磁気インダクタンスに依存する。金属片１と芯９’，９”の端部との距離が増大すると、磁束回路の磁気インダクタンスは低減する。これは、磁束回路の磁気インダクタンスは巻線１１’，１１”を流れる電流と反比例するので、巻線１１’，１１”を流れる電流が増加することを意味する。
【００２６】
図２は、巻線１１’と１１”の電圧パルスＶと電流Ｉを示す。巻線１１’では、電圧パルスＶ_１における電流Ｉがより高いレベルにあり、これは金属片１が第１作動部材７より第２作動部材８に近いことを意味している。これを補正するために、第２作動部材８よりも長い期間にわたって第１作動部材７が金属片１に吸引磁力を印加するように、そしてその結果金属片１が中間面ｘの位置に来るように、第２電圧パルスＶ_２を引き伸ばす。
【００２７】
本発明はここに開示した実施形態に限定されず、請求の範囲に規定される本発明の範囲内で、変更および修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による金属物を安定させるための装置の概略図である。
【図２】電圧パルスに応じて各作動部材の巻線を流れる電流を示す線図である。

Claims (17)

1. 平面（ｘ）内に位置する搬送経路（２，３）に沿って搬送される長形の金属物（１）を安定させるための装置であって、ここで該平面は搬送方向（４）を含んで該経路内の物体（１）の長手方向に実質的に平行であり、該装置は、平面（ｘ）に対する物体（１）の位置に依存するパラメータの値を感知するために配設されたセンサ（５，６）と、感知された位置に応じて物体に磁力を印加するために配設された実質的に固定の電磁アクチュエータ（７，８）とを有し、磁力は少なくとも搬送方向と平面を横切る方向の、物体に作用する力要素を含むことを特徴とする装置。
2. アクチュエータは、少なくとも、平面（ｘ）の一方の側に、平面（ｘ）から所定の距離を置いて配設された第１作動部材（７）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. アクチュエータはまた、平面（ｘ）の他方の側に、平面（ｘ）から所定の距離を置いて配設された第２作動部材（８）を含むことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 第１作動部材（７）は実質的に第２作動部材（８）の正反対の位置に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 第１作動部材（７）と第２作動部材（８）は実質的に同一であることを特徴とする、請求項３または４に記載の装置。
6. アクチュエータ（７，８）は物体（１）の位置が前記平面（ｘ）から逸脱した時に作動部材（７，８）の一方の磁力を増大させるために配設されることを特徴とする、請求項３ないし５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記作動部材（７，８）は、物体（１）の一部に磁束回路を形成する磁束キャリヤ（９’，９”）を含むことを特徴とする、請求項２ないし６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記磁束キャリヤ（９’，９”）は、物体（１）の近傍に配置される第一端と、物体の近傍に配置される第二端とを有し、前記物体の一部は実質的に第一端と第二端の間に伸びることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 装置は前記感知された値に応じてアクチュエータ（７，８）に電圧パルスを印加し、それにより前記磁力を生じさせるために配設された制御ユニット（１３）を含むことを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記作動部材（７，８）は前記制御ユニット（１３）に接続された巻線（１１’，１１”）を含み、制御ユニットは巻線（１１’，１１”）に前記電圧パルスを印加するように配設されていることを特徴とする、請求項２ないし９のいずれか１項に記載の装置。
11. 制御ユニット（１３）は実質的に一定の振幅を有する前記電圧パルスを印加するように配設されていることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 制御ユニット（１３）は、電圧パルスの長さを変化させることにより磁力を変化させるように配設されていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の装置。
13. センサ（５，６）は、巻線を流れる電流レベルを感知するために配設されることを特徴とする、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 制御ユニット（１３）は、対応する巻線巻線（１１’，１１”）を流れる電流レベルが増大した時に、前記作動部材（７，８）により印加される磁力を増大させるように配設されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. センサが、第１作動部材（７）を流れる電流のレベルを感知するために配設された第１センサ部材（５）と、第２作動部材（８）を流れる電流のレベルを感知するために配設された第２センサ部材（６）とを含み、そこで制御ユニット（１３）は、第１作動部材（７）を流れる電流レベルと第２作動部材（８）を流れる電流レベルとを比較し、電流レベルが高い方の作動部材（７，８）の巻線（１１’，１１”）を流れる電圧パルスの長さを増大させるように配設されることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
16. 前記制御ユニット（１３）は、いわゆる直流チョッパーを含むことを特徴とする、請求項９ないし１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 搬送方向（４）を含んで搬送経路内の物体（１）の長手方向に実質的に平行な平面（ｘ）内に位置する搬送経路（２，３）に沿って搬送される長形の金属物（１）を安定させるための方法であって、
    平面（ｘ）に対する物体（１）の位置に依存するパラメータの値を感知する段階と、
    感知した値に応じて物体に磁力を印加し、ここで磁力は少なくとも、搬送方向（４）と平面（ｘ）を横切る方向の、物体に作用する力要素を含む段階、とを特徴とする方法。