JP2004522002A - 連続亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置 - Google Patents
連続亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004522002A JP2004522002A JP2003523702A JP2003523702A JP2004522002A JP 2004522002 A JP2004522002 A JP 2004522002A JP 2003523702 A JP2003523702 A JP 2003523702A JP 2003523702 A JP2003523702 A JP 2003523702A JP 2004522002 A JP2004522002 A JP 2004522002A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distance
- strip
- air knife
- air
- plating weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/14—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
- C23C2/16—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using fluids under pressure, e.g. air knives
- C23C2/18—Removing excess of molten coatings from elongated material
- C23C2/20—Strips; Plates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
本発明は、帯鋼が溶融亜鉛メッキ槽を通過した後、エアワイピングによりメッキ重量が制御される連続溶融亜鉛メッキ工程において、帯鋼のメッキ重量を制御する装置である。特に、本発明に従った装置は帯鋼を各々のエアナイフから等距離に保ち、エアナイフの噴射圧力を帯鋼の幅方向に均一に分布させ、かつ帯鋼の両面のメッキ重量の変化を最小にする。さらに、厚さの異なる二つの帯鋼が連続的に溶融亜鉛メッキされる時に、本発明に従った装置は帯鋼の通過ラインの移動を予測し、エアナイフの位置を正確に制御する。結果として、不十分なメッキのような製造欠陥を減少することができ、かつ余剰なメッキによる亜鉛の浪費を最小限にできる。
Description
【０００１】
本発明は、帯鋼が溶融亜鉛メッキ槽を通過した後にエアワイピングによりメッキ重量が制御されるような、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置に関するものである。特に、本発明は、帯鋼と、溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼に所定の圧力の下でエアジェットを噴射することよってメッキ重量を制御するエアナイフとの間の距離及び／又はエアナイフの噴射圧力を最適にする結果として、実際のメッキ重量と顧客によって注文されたメッキ重量との間の差が最小化されるような、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置に関するものである。
【０００２】
背景技術
一般に、メッキ工程は帯鋼に耐腐食性と感じのよい外観を与えるために適用される。代表的なメッキ工程の例として、帯鋼が溶融金属メッキ槽を通過するような溶融メッキ工程、そして電解質を用いる電気メッキ工程がある。
【０００３】
溶融メッキ工程は、溶融金属（例えば溶融亜鉛）が溶融金属メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に付着されるような工程である。この工程では帯鋼のメッキ重量を均一に制御するための別個の設備が必要となる。
【０００４】
エアワイピング工程は、帯鋼のメッキ重量を制御するために従来から用いられてきた。この工程は、メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に適切な空気圧でエアナイフを通じてエアジェットを噴射することにより金属のメッキ重量を制御できる。
【０００５】
溶融メッキ工程においては、帯鋼上で均一なメッキ重量を維持することが重要である。その目的のために、エアワイピング工程において最も重要な要因である、帯鋼とエアナイフとの間の距離及びエアナイフの噴射圧が制御されることが必要とされる。
【０００６】
図１はエアワイピング工程を用いた従来の連続溶融亜鉛メッキ設備の概略図である。帯鋼１がシンクロール５を通って溶融亜鉛メッキ槽２を通過する間、溶融亜鉛が帯鋼１の両表面に付着する。溶融亜鉛メッキ槽２を通過した帯鋼は、溶融亜鉛メッキ槽の上側に設置された第一及び第二のエアナイフ３、４の間に規定された空間に運ばれる。このとき、エアナイフ３，４は所定の圧力のエアジェットを帯鋼１の表側及び裏側で帯鋼１に噴射し、それにより余剰な溶融亜鉛を取り去ると共に、溶融亜鉛が帯鋼１に均一に分布することを確実にする。図１では、符号６は溶融亜鉛メッキ槽２を通過した帯鋼をエアナイフ３、４の間に規定された空間へと導くように設計された安定化ロールを示し、そして符号８はエアナイフ３、４に接続されたエアの配管に設置された圧力調整バルブを示す。
【０００７】
上記のエアワイピングを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程に関して、帯鋼１の表面と第一及び第二のエアナイフ３、４それぞれのノズルは、帯鋼１の幅方向（ｄ）において、お互いに平行でなければならない。さらに、第一のエアナイフ３のノズルと帯鋼１の表側との間の距離は、第二のエアナイフ４のノズルと帯鋼１の裏側との間の距離と同じでなければならない。
【０００８】
第一及び第二のエアナイフ３、４の間に規定された空間を通過した帯鋼のメッキ重量は、第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれのノズルと、帯鋼１との間の距離に反比例して増加する。そのため、もし帯鋼１のメッキ重量を帯鋼１の幅方向に均一に分布させようとするならば、帯鋼１と第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれのノズルはお互いに平行でなければならない。同様に、もし帯鋼の表側のメッキ重量を帯鋼の裏側のメッキ重量と同じにするつもりならば、帯鋼は各々のエアナイフから等距離に保たれなければならない。
【０００９】
従来、帯鋼１と第一及び第二のエアナイフ３、４の各々との間の距離を制御する目的でフィードバック工程が用いられてきた。すなわち、最初に、メッキされた帯鋼（すなわち、エアナイフの間に規定された空間を通過した帯鋼）の幅方向のメッキ重量が測定される。そして、これらの測定値が異なる場合、モータＭ１からＭ４が第一及び第二のエアナイフ３、４の位置を調節するためにもちいられる。
【００１０】
しかし、このような従来の工程は、帯鋼の表面とエアナイフそれぞれのノズルとをお互いに平行にするのに多大な時間を必要とする。そのため、メッキ重量が帯鋼の幅方向（ｄ）で均一に分布しない、または帯鋼の表側のメッキ重量が帯鋼の裏側のメッキ重量と同一でないという重大な問題がある。
【００１１】
一方、作業効率を向上させる目的でメッキされる帯鋼がお互いに接続されるような連続溶融亜鉛メッキ工程に関しては、厚さの異なる帯鋼をお互いに接続することが可能である。
【００１２】
図２（ａ）と（ｂ）は、連続溶融亜鉛メッキ工程の概略図である。厚さの異なる二つの帯鋼１ａ、１ｂを接合する溶接部Ｐが第一及び第二のエアナイフ３、４の間に規定された空間を通過するところで、帯鋼の通過ラインが帯鋼１ａ、１ｂに接した安定化ロール６の動作により移動する。
【００１３】
そのような帯鋼の通過ラインの移動は、帯鋼の表側と第一のエアナイフ３との間の距離と、帯鋼の裏側と第二のエアナイフとの間の距離とを違わせる。結果的に、帯鋼の表側と裏側に対するメッキ重量が異なるものとなる。
【００１４】
上記の問題を克服する目的で、従来、厚さの異なる二つの帯鋼を接合する溶接部がエアナイフを通過する直前に、操作者が彼等の裁量に従って第一及び第二のエアナイフ３、４の間の距離を調整する。溶接部が第一及び第二のエアナイフ３、４を完全に通過した後、第一及び第二のエアナイフ３、４から約１００ｍ後方の位置に設置されたメッキ重量感知器（不図示）が帯鋼の表側と裏側それぞれのメッキ重量を測定する。これらの測定値により、帯鋼の通過ラインの移動に応じた帯鋼の表側と裏側のメッキ重量の差が決定される。そのような差を基にして、エアナイフの間の距離を徐々にフィードバック制御することができる。
【００１５】
しかしながら、この場合、帯鋼の表側と裏側のそれぞれのメッキ重量を等しくするのに多大な時間が必要となり、それにより不十分にメッキされた鋼板が製造されるという結果となる。
【００１６】
一方で、要求されたメッキ重量や帯鋼の送り速度が変わるようなエアワイピングを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程に関しては、エアナイフの噴射圧力を適切に調整する必要がある。
【００１７】
この目的を達するために、操作者は従来、帯鋼の送り速度と要求されたメッキ重量の変化に応じ、彼等の裁量でエアナイフの噴射圧力を調整してきた。もう一つの方法としては、操作者は、帯鋼の送り速度の変化に応じたエアナイフの設定圧力値の変化を示す既存の表を用いてきた。
【００１８】
しかしながら、この場合、操作者の調整が不正確な可能性がある。既存の表を用いる場合は、表の全ての値を、エアナイフが修理されるたびに修正されるエアナイフの特性に合わせるのは困難であるし、迅速な圧力制御は達成されず、それゆえその実際の使用は勧められるものではない。
【００１９】
要約すれば、要求されたメッキ重量と実際のメッキ重量との差を最小にするためには、帯鋼の厚さと送り量が変わった時にエアナイフの設定圧力値を正確に変える必要がある。もしエアナイフの設定圧力値が不正確に変えられると、不十分なメッキや余剰なメッキが頻繁に発生する。このため、製品の品質は悪化する。さらに、余剰メッキの場合には、溶融亜鉛が必要以上の量で使用され、それにより余計なコストがかかるという結果になる。
【００２０】
発明の開示
それゆえ、本発明は従来のエアワイピングを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程の上記問題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、帯鋼と噴射ノズルが帯鋼の幅方向において互いに並行であり、帯鋼が各々の噴射ノズルから等距離に保たれ、結果として帯鋼がエアナイフの間に規定された空間の中央に位置され、各々のノズルと平行になるような、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置を提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的は、エアナイフの噴射圧が要求されたメッキ重量や帯鋼の送り速度の変化に応じて適切に調整され、結果として帯鋼に付着する実際のメッキ重量と要求されたメッキ重量との差を最小にするような、エアワイピングを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置を提供することにある。
【００２２】
本発明のさらに他の目的は、厚さの異なる二つの帯鋼の接続がエアナイフナイフの間に規定された空間を通過する時に、帯鋼の通過ラインの移動が帯鋼の厚さの変化に応じて予測され、次に帯鋼とエアナイフとの間の距離が調整され、それにより帯鋼の表側と裏側に対する差分メッキ重量を最小にするような、エアワイピングを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置を提供することにある。
【００２３】
本発明によれば、上記の、そしてその他の目的は、第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力のエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置であって、
、第二のエアナイフと列をなして位置するサポートシャフトの中央にお互いに所定の距離だけ離して設置され、帯鋼とエアナイフとの間の距離を測定する複数の距離測定手段と、
第一及び第二のエアナイフの各々の両端を前後に移動させながら、第一及び第二のエアナイフの各々と帯鋼との間のそれぞれの距離を調整する距離調整手段と、帯鋼の幅を測定する幅測定手段と、
幅測定手段の感知結果に応じて、距離測定手段が帯鋼の幅の中央に位置するようにする距離調整手段用の位置調整手段とからなることを特徴とする、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置の提供によって達成できる。
【００２４】
幅測定手段は、第一及び第二の幅感知器からなり、その各々が第一のエアナイフ上の発光部と、第二のエアナイフと列をなして位置するサポートシャフト上の発光部を備えかつ第一及び第二のエアナイフの向かい合う一端に設置されており、発光部が光を発信する時に受光部３による光の検出により帯鋼の位置と幅を決定するものであってもよい。
【００２５】
位置調整手段は、第一及び第二の幅感知器の受光部及び複数の距離測定手段がサポートシャフトに設置されているようなサポートシャフトを帯鋼の幅方向に移動させる位置調整モータと、位置調整モータを駆動するモータ位置制御デバイスと、第一及び第二の幅感知器のそれぞれの受光部で検出された光の総量を等しくするために、位置調整モータの移動値を計算し、次に計算値をモータ位置制御デバイスに入力する第一の論理演算ユニットとからなっていてもよい。
【００２６】
第一の論理演算ユニットは距離測定手段の移動値を次のように算出してもよい、
△Ｇｃ＝（Ｎｗｓ−Ｎｄｓ）×Ｐｓｓ
ここで△Ｇｃは距離測定手段の移動値であり、Ｎｗｓは第一の幅感知器の光を感知しているフォトダイオードの数であり、Ｎｄｓは第二の幅感知器の光を感知しているフォトダイオードの数であり、そしてＰｓｓはフォトダイオード間の距離である。
【００２７】
距離測定手段は、お互いに所定の距離だけ離れて位置する三個以上の距離感知器からなっていてもよい。
【００２８】
距離調整手段は、第一及び第二のエアナイフの各々の両端に接続され、帯鋼の方向に前後に移動する四個以上の距離調整モータと、第一及び第二のエアナイフの各々の両端の移動値を距離感知器により測定された帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離を用いて計算し、それにより帯鋼を各々のエアナイフから等距離に保ち、帯鋼を各々のエアナイフと平行に保つ第二の論理演算ユニットと、第二の論理演算ユニットから出力された第一及び第二のエアナイフの各々の両端の移動値の所まで距離調整モータを移動させる四個以上のモータ位置制御デバイスとからなっていてもよい。
【００２９】
第二の論理演算ユニットは、第一及び第二のエアナイフの前／後移動方向のＸ軸と帯鋼の幅方向のＹ軸により張られ、原点となる点を用いたＸ−Ｙ座標平面を定義し、Ｘ−Ｙ座標平面での帯鋼の曲がりを次の式、
Ｓ（ｘ）：ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ
（ここで、Ｓ（ｘ）はＸ−Ｙ座標平面での帯鋼の曲がりに対する関数であり、そしてａ、ｂ、及びｃはＳ（ｘ）の係数である）で表し、複数の距離測定手段から得られた複数の測定値をＸ−Ｙ座標軸の値に変え、係数ａ、ｂ、及びｃを得るためにそのＸ−Ｙ座標軸の値を関数Ｓ（ｘ）に入力し、求めたＳ（ｘ）を次式：
（ここで、ΔＹは第一及び第二のエアナイフの平均移動値を表し、Ｗは幅感知器により検出された帯鋼の幅の大きさを表し、ＬＴ（ｘ）は第一のエアナイフのノズルの一次方程式を表し、ＬＢ（ｘ）は第二のエアナイフのノズルの一次方程式を表す）に入力し、それらにより第一及び第二のエアナイフの平均移動値ΔＹを求め、第一及び第二のエアナイフの両端の移動値ΔＹｄｓとΔＹｗｓを次の式：
、
（ここで、ΔＹｄｓは第一及び第二のエアナイフの一端の移動値であり、ΔＹｗｓは第一及び第二のエアナイフの他の一端の移動値であり、Ｍは複数の距離測定手段のうちで中央に位置する距離測定手段と第二のエアナイフの一端に接続された距離調整手段との間の直線距離であり、そしてＬは第二のエアナイフの両端に位置する二つの距離調整手段の間の距離である）を用いて計算し、そして次に、第一及び第二のエアナイフの各々の両端の最終的な移動値、ΔＹ１、ΔＹ２、ΔＹ３、そしてΔＹ４を次式：
ΔＹ１＝−ΔＹ―ΔＹｗｓ
ΔＹ２＝−ΔＹ―ΔＹｄｓ
ΔＹ３＝ΔＹ＋ΔＹｗｓ
ΔＹ４＝ΔＹ＋ΔＹｄｓ
（ここで、ΔＹ１は第一のエアナイフの一端（ＷＳ）の最終移動値であり、ΔＹ２は第一のエアナイフの他の一端（ＤＳ）の最終移動値であり、ΔＹ３は第二のエアナイフの一端（ＷＳ）の最終移動値であり、そしてΔＹ４は第二のエアナイフの他の一端（ＤＳ）の最終移動値である）を用いて計算してもよい。
【００３０】
本発明の別の態様に従えば、第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力でエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置であって、
第一及び第二のエアナイフの位置を調整する位置調整手段と、
溶融亜鉛メッキ槽において厚さの異なる二つの帯鋼を接合する溶接部の変化する位置を検出する溶接位置感知手段と、
第二のエアナイフと帯鋼との間の距離を測定する距離測定手段と、
帯鋼の厚さ情報に基づいて先行する帯鋼とそれに溶接された後続する帯鋼の厚さの変化及び帯鋼の通過ラインの移動値を計算することにより、第一及び第二のエアナイフの各々の移動距離を計算する移動距離予測論理演算手段と、
距離測定手段により測定された帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離を用いて溶接部の通過前後の帯鋼の通過ラインの移動値を計算することにより、第一及び第二のエアナイフの各々の移動距離を計算する移動距離測定論理演算手段と、
移動距離予測論理演算手段における予測された移動距離と移動距離測定論理演算手段における測定された移動距離との間の誤差を補償するために、移動距離予測論理演算手段のパラメータを補正するパラメータ補正手段と、
移動距離予測論理演算手段から出力された第一及び第二のエアナイフの移動距離と移動距離測定論理演算手段から出力された移動距離のどちらかを選択し、次にその選択した移動距離値を位置調整手段に適用する切り替え手段と、
溶接部感知手段により検出された溶接部の変化する位置に基づき、溶接部が第一及び第二のエアナイフを通過する前と後の所定の時間の間は移動距離予測論理演算手段の出力値を位置調整手段に適用する以外は、移動距離測定論理演算手段の出力値を位置調整手段に適用する切り替え制御ユニットとを備えることを特徴とする、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置が提供される。
【００３１】
移動距離予測論理演算装置は、先行する／後続する帯鋼の各々の厚さとそれらの間の厚さの差を次の式：
（ここで、
は通過ラインの予測された移動値であり、Ｔ１は先行する帯鋼の厚さであり、ΔＴは先行する帯鋼と後続する帯鋼との間の厚さの差であり、α及びβは予測変数である）に入力し、それにより帯鋼の通過ラインの予測移動値を計算し、次にその通過ラインの移動値に応じた第一及び第二のエアナイフの各々の予測された移動値を算出してもよい。
【００３２】
移動距離測定論理演算手段は、距離測定手段から、先行する／後続する帯鋼の各々と第二のエアナイフとの測定された距離値を受け取り、そして次に帯鋼の通過ラインの実際の移動値を次式を用いて計算してもよい：
Ｓ＝（Ｄ２−Ｄ１）−（Ｐ２−Ｐ１）
（ここで、Ｓは通過ラインの実際の移動値であり、Ｄ１は先行する帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離であり、Ｄ２は溶接部の通過後の帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離であり、Ｐ１は溶接部の通過前の第二のエアナイフの位置であり、そしてＰ２は溶接部の通過後の第二のエアナイフの位置である）。
【００３３】
パラメータ補正手段は移動距離予測論理演算装置の演算パラメータを次式に従って補正してもよい：
（ここで、γα、γβはα、βの学習速度である）。
【００３４】
本発明の別の態様に従えば、第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力でエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置であって、
第一及び第二のエアナイフを通過した帯鋼のメッキ重量を測定するメッキ重量測定手段と、
帯鋼の送り速度、各々のエアナイフと帯鋼との間の距離、及びエアナイフの圧力の変化を補償するそれぞれのパラメータα、β及びγを用いてメッキ重量の変化を計算するメッキ重量数学モデルと、
メッキ重量測定手段において測定された実際のメッキ重量値とメッキ重力数学モデルにおいて計算された計算上のメッキ重量値との間の差異を最小にするためにパラメータα、β及びγを補正するパラメータ補正手段と、
帯鋼の要求されたメッキ重量が変化した時に帯鋼のメッキ重量を要求されたメッキ重量に適合させるために第一及び第二のエアナイフの噴射圧力を調整する第一の圧力制御手段、及び、
帯鋼の送り速度が変化した時に帯鋼の送り速度の変化に応じたメッキ重量の変化を補償するために各エアナイフの噴射圧力を調整する第二の圧力制御手段を備え、第一及び第二のエアナイフの噴射圧力が、所定の圧力の下での連続溶融亜鉛メッキ工程の間に要求されたメッキ重量及び／又は送り速度が変化した時に第一の圧力制御手段及び／又は第二の圧力制御手段の出力値を用いて調整されることを特徴とする、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置が提供される。
【００３５】
メッキ重量数学モデルは次式、
ΔＶ＝ｌｎ（Ｖｋ＋１）−ｌｎ（Ｖｋ）
ΔＤ＝ｌｎ（Ｄｋ＋１）−ｌｎ（Ｄｋ）
ΔＰ＝ｌｎ（Ｐｋ＋１）−ｌｎ（Ｐｋ）、
に従い、帯鋼の送り速度の変化（ΔＶ）、帯鋼とエアナイフとの間の距離の変化（ΔＤ）、及び各エアナイフの圧力の変化（ΔＰ）を受け取り、上記のそれぞれの変数に対応するパラメータα、β及びγを掛けて、それにより式ΔＷ＝αΔＶ＋βΔＤ＋γΔＰを得て、そして次にメッキ重量変化、ΔＷ＝ｌｎ（Ｗｋ＋１）−ｌｎ（Ｗｋ）を計算してもよい。
【００３６】
第一の圧力制御手段は、帯鋼の要求されたメッキ重量がＴｋからＴｋ＋１に変化した時、次式、
、を用いて要求されたメッキ重量がＴｋ＋１での各エアナイフの設定圧力値（Ｐｋ＋１）を算出してもよい。
【００３７】
第二の圧力制御手段は、帯鋼の送り速度がＶｋからＶｋ＋１に変化した時、次式、
、を用いて送り速度がＶｋ＋１での各エアナイフの設定圧力値（Ｐｋ＋１）を算出してもよい。
【００３８】
パラメータ補正手段が、メッキ重量測定手段で測定された実際のメッキ重量とメッキ重量数学モデルにおける計算上のメッキ重力との間の差が検出されたとき、次式、
θｋ＋１ ＝ θｋ ＋ Ｋｋ＋１［ｚｋ＋１−ｈ´ｋ＋１θｋ］
（ここで、
、
、
）、を用いてパラメータα、β及びγを補正してもよい。
【００３９】
さらに本発明の別の態様に従えば、第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力でエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御するシステムであって、
帯鋼と第一及び第二のエアナイフの各々との間の距離値を複数の測定点で測定し、測定した複数の距離値を用いてエアナイフの各々の両端の位置を変化させ、それにより帯鋼を各々のエアナイフと平行になり、かつ帯鋼を各々のエアナイフから等距離に保つように位置調整する第一のメッキ重量制御装置と、
第一及び第二のエアナイフの各々の位置を変化させ、それにより二つの帯鋼の溶接部の通過前後の所定の時間の間、二つの帯鋼の厚さの差に応じた通過ラインの移動を補正する第二のメッキ重量制御装置と、
帯鋼の要求されたメッキ重力及び／又は送り速度の変化に応じて噴射圧力を変化させる第三のメッキ重量制御装置と、
溶接部の通過の前後の所定の時間は第二のメッキ重量制御装置を用いて第一及び第二のエアナイフの各々の両端の位置を調整し、溶融部分の通過後は第一のメッキ重力制御装置を用いて第一及び第二のエアナイフの各々の両端の位置を調整するエアナイフ距離距離調整デバイス、及び、
第三のメッキ重量制御装置を用いて第一及び第二のエアナイフから噴射される噴射圧力を調整するエアナイフ圧力制御デバイスとを備えることを特徴とする連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御するシステムが提供される。それゆえ、このシステムは連続溶融亜鉛メッキ工程における変化にかかわらず顧客の要求を満足させることができる。
【００４０】
本発明の上記及びその他の目的、特徴とその他利点は、添付図面と合わせた以下の詳細な記述からより明確に理解されるであろう。
【００４１】
発明の好ましい実施形態
以下では、本発明の構成要素と作用効果が添付の図に示された様々な実施態様を参照してより詳細に記述される。
【００４２】
図３は、本発明の第一の実施態様に係るメッキ重量制御装置の構造を示す概略図である。図１及び２の中で用いられているものと同じとなる図３の構成要素は同一の符号を用いて示されている。
【００４３】
図３に示されるように、本発明に係るメッキ重量制御装置は、Ｘ軸方向における帯鋼１と第一及び第二のエアナイフ３、４の各々との間の距離を第一及び第二のエアナイフ３、４の各々の両端の位置を移動させることにより調整し、それにより帯鋼を各々の噴射ノズルと平行になるように位置合わせする四つの距離調整モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４と、帯鋼の裏側に設置され、第二のエアナイフと帯鋼１との間の距離を測定する三つの距離感知器３１、３２、３３と、第一及び第二のエアナイフの向かい合う一端に各々が位置し、帯鋼１に対するエアナイフ３、４の各々の幅方向の位置を検出する二つの幅感知器３４、３５と、幅感知器３４、３５の受光部３４ｂ、３５ｂ及び距離感知器３１、３２、３３を保持しＸ軸方向に移動することができるサポートシャフトに接続された位置調整モータＭ５とを備えている。
【００４４】
幅感知器３４、３５に関しては、図３に示されるように、発光部３４ａ、３５ａが第一のエアナイフ３の両端に位置し、受光部３４ｂ、３５ｂが第二のエアナイフ４の両端に発光部３４ａ、３５ａと向かい合って位置する。受光部３４ｂ、３５ｂは発光部３４ａ、３５ａからの光を受けとる。白丸は受光部３４ｂ、３５ｂが光を受けとる領域を示し、黒丸は光が帯鋼１により遮られるので受光部３４ｂ、３５ｂが光を受けとらない領域を示す。便宜上、図３の上側をドライブサイド（以下ではＤＳとする）と呼び、図３の下側をワークサイド（以下ではＷＳとする）と呼ぶ。左側は帯鋼の表側を示し、右側は帯鋼の裏側を示す。
【００４５】
図３には示されていないが、前記装置はさらに構成要素のそれぞれの動作を含む装置全体の動作を制御する制御部を備えている。制御部は好ましくはマイクロプロセッサを備えており、その詳細は後述する。
【００４６】
距離感知器３１、３２、３３は帯鋼１の幅方向に位置する三つの点のそれぞれの距離Ｄｗｓ、Ｄｃｓ、Ｄｄｓを測定する役割をもつ。これら距離検知器は第二のエアナイフ４に取り付けられ、それゆえそれと共に移動する。この場合、レーザ感知器や渦電流感知器が第二のエアナイフから帯鋼１までの距離を測定する感知器として用いられることが可能であるが、特定の感知器に限定されるものではない。三つの距離感知器３１、３２、３３はお互いに所定の距離Ｇｓｓだけ離して設置されている。二つの外側の距離感知器３２、３３それぞれの測定値は同じでなければならない。その結果、帯鋼の幅方向は裏側のエアナイフのノズルと平行となる。
【００４７】
すなわち、帯鋼１が裏側のエアナイフ４のノズルと平行となるためには、ＤＳ距離感知器３２で測定された距離値ＤｄｓはＷＳ距離感知器３３で測定された距離値Ｄｗｓと同じでなければならない。この目的のために、中央の距離感知器３１は帯鋼１の幅の中央に位置することが必要である。この要求を満たすため、駆動機構が距離感知器３１、３２、３３及び受光部３４ｂ、３５ｂを帯鋼の幅方向に移動させるために必要となる。
【００４８】
これに関して、距離感知器３１、３２、３３及び受光部３４ｂ、３５ｂは、五番目のモータＭ５に接続された可動シャフトに設置される。幅感知器３４、３５は帯鋼１の縁を検出し、検出結果に基づいて帯鋼の幅が測定される。最後に、五番目のモータＭ５は、距離感知器３１が帯鋼１の幅の中央に位置するように調整される。すなわち、二つの外側の幅感知器３４、３５が同じ数の光を感知している領域を有するようなところで、中央に位置した距離感知器３１が帯鋼１の幅の中央に位置する。
【００４９】
図３に示されるように、幅感知器３４、３５の発光部３４ａ、３５ａは第一のエアナイフ３の両端に設置される。その受光部３４ｂ、３５ｂは、第二のエアナイフ４と列をなして位置するサポートシャフト３６の両端に、発光部３４ａ、３５ａと向かい合うような状態で設置される。受光部３４ｂ、３５ｂの内側にフォトダイオードが帯鋼の幅方向に一列に並べられている。それゆえ、受光部が発光部３４ａ、３５ａからの光を受け取ると、所定量の電流が出力される。そのような幅を感知する方法は、スチールミルにおいて帯鋼の幅を検出する場合に広く使われてきた。上記の方法が、距離感知器３１〜３３が帯鋼の幅の中央に位置するために本発明に適用された。
【００５０】
図４は、図３に示されるようなメッキ重量制御装置を制御するための制御部の構造を示すブロック図である。図４（ａ）は、幅感知器３４、３５から得られた幅の情報を用いて距離感知器３１、３２、３３を帯鋼の幅の中央に位置させるための移動モータとして使われる、五番目のモータＭ５を制御する過程を示す図である。図４（ｂ）は四つの点、すなわち二つのエアナイフの各々の両端の点の位置を距離感知器３１、３２、３３から得られた測定値を用いて調整する、距離調整モータＭ１、Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４を制御する過程を示す図である。
【００５１】
図４に示されるように、本発明に従ったメッキ重量制御装置を制御する制御部は、第一の論理演算ユニット４１と、モータ位置制御デバイス４２と、第二の論理演算ユニット４３と、モータ位置制御デバイス４４〜４７とを備える。受光部３４ｂ、３５ｂにおいて光を感知しているダイオードの数Ｎｗｄ、Ｎｄｓが第一及び第二の幅感知器３４、３５から第一の論理演算ユニット４１に入力される。次に、第一の論理演算ユニット４１は受光部３４ｂ、３５ｂそれぞれにおいて光を感知しているダイオードの数を等しくするために、モータ移動値ΔＧｃを計算する。モータ位置制御デバイス４２は五番目のモータＭ５を、第一の論理演算ユニット４１により計算されたモータ移動値の所まで駆動する。三つの距離感知器３１〜３３により測定され、Ｘ−Ｙ座標軸の値に変換された第二のエアナイフから帯鋼までの距離、（Ｘ０、Ｙ０）、（Ｘ１、Ｙ１）及び（Ｘ２、Ｙ２）が第二の論理演算ユニット４３に入力される。第二の論理演算ユニット４３は帯鋼１を第一及び第二のエアナイフ３、４の各々に平行にし、かつ帯鋼１を各々のエアナイフから等距離に保つために、それぞれのモータ移動値ΔＹ１、ΔＹ２、ΔＹ３及びΔＹ４を計算する。第二の論理演算ユニット４３によって計算されたそれぞれのモータ移動値は、モータＭ１〜Ｍ４をそれぞれの要求された位置に移動させるモータ位置制御デバイス４４〜４７へ入力される。
【００５２】
モータ位置制御デバイスは制御されるモータの型式に応じて異なるが、本発明では特定のモータ又はモータ位置制御デバイスに限定されない。
【００５３】
第一の論理演算ユニット４１は距離感知器の移動値（ΔＧｃ）を次の式１に従って計算する。
式１
ΔＧｃ＝（Ｎｗｓ−Ｎｄｓ）×Ｐｓｓ
ここで、ΔＧｃは帯鋼の幅方向での距離感知器の移動値であり、ＮｗｓはＷＳ幅感知器３５の光を感知しているフォトダイオードの数であり、ＮｄｓはＤＳ幅感知器３４の光を感知しているフォトダイオードの数であり、そしてＰｓｓは幅感知器３４、３５の受光部３４ｂ、３５ｂに設置されたフォトダイオードの間の距離である。
【００５４】
モータ位置制御デバイス４２は式１を用いて計算された距離感知器３１から３３の移動値に従って五番目のモータＭ５を駆動する。それゆえ、もし距離感知器３１から３３がＸ軸方向に移動し、そしてＮｗｓがＮｄｓと等しくなれば、五番目のモータＭ５はそれ以上動かない。この状態では、距離感知器３１〜３３は帯鋼１の幅の中央に位置する。
【００５５】
第二の論理演算ユニット４３は次の手順に従い演算を実行し、四つの点、すなわち、エアナイフの端の点のそれぞれの移動値を計算する。
【００５６】
第一のエアナイフ３及び第二のエアナイフ４の平均移動値は帯鋼１を各々のエアナイフから等距離に保つために計算される。この目的で、帯鋼の曲がりは式２の二次方程式で表される。この場合、座標系は図３に示されるものである。
式２
Ｓ（ｘ）：ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ
三つの距離感知器３１〜３３により測定される三つの座標の組、（ｘ０、ｙ０）、（ｘ１、ｙ１）及び（ｘ２、ｙ２）は全て式２を満足する。それゆえ、三つの距離感知器３１〜３３により測定された三つの座標の組が式２に代入され、それにより三つの連立方程式を作る。この連立方程式を解けば、式２の係数ａ、ｂ及びｃが得られる。
【００５７】
以下では、第二の論理演算ユニット４３の作用がより詳細に記述される。
【００５８】
図３を参照すると、ｙ軸はエアナイフ３、４の縦軸に垂直であり、ｘ軸はｙ軸に垂直であり、それにより２次元のｘ−ｙ座標平面を形成する。原点（０、０）として任意の点が選択でき、そして帯鋼の曲がりは式２の二次方程式Ｓ（ｘ）として表される。
【００５９】
三つの距離感知器３１〜３３により検出された第二のエアナイフから帯鋼までの距離はｘ−ｙ座標の組に変換され、それによりそれぞれ（ｘ０、ｙ０）、（ｘ１、ｙ１）及び（ｘ２、ｙ２）を表す。三つの座標の組（ｘ０、ｙ０）、（ｘ１、ｙ１）及び（ｘ２、ｙ２）を式２の二次方程式に代入して、係数ａ、ｂ及びｃを解くことができる。その結果、帯鋼１を記述する具体的な関数が得られる。
【００６０】
第一のエアナイフ３及び第二のエアナイフ４の平均移動値は、帯鋼１を記述する上記の二次方程式を次の式３に代入することにより計算される。
式３
ここで、ΔＹは第一及び第二のエアナイフ３、４の平均移動値であり、Ｗは幅感知器３４、３５において測定された帯鋼の幅であり、ＬＴ（ｘ）は第一のエアナイフ３の噴射ノズルを記述する一次方程式であり、そしてＬＢ（ｘ）は第二のエアナイフ４の噴射ノズルを記述する一次方程式である。
【００６１】
第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの噴射ノズルを記述する一次方程式は、上述のｘ−ｙ座標系において、第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの噴射ノズルの位置を表す。すなわち、第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの噴射ノズルの位置は、図３に示されるようなｘ‐ｙ座標平面において一次方程式として表現することができる。好ましくは、一次方程式はｙ＝ａ´ｘ＋ｂ´の形式で表現される。
【００６２】
そして、第一及び第二のエアナイフ３，４の各々の両端の移動値が計算され、それにより第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの噴射ノズルを帯鋼１と平行になるように位置させる。
【００６３】
この目的のために、第一及び第二のエアナイフ３、４のＤＳ及びＷＳでのそれぞれの移動値が次の式４及び５を用いて計算される。ＤＳ移動値は式４により算出され、ＷＳ移動値は式５により算出される。
式４
式５
ここで、ΔＹｄｓは第一及び第二のエアナイフ３、４のＤＳ移動値であり、ΔＹｗｓは第一及び第二のエアナイフのＷＳ移動値であり、Ｍは中央に位置する幅感知器３１と四番目のモータＭ４との間のｘ軸方向の直線距離であり、そしてＬは第二のエアナイフ４におけるＷＳ距離調整モータＭ３とＤＳ距離調整モータＭ４との間の距離である。
【００６４】
最後に、帯鋼１を第一及び第二のエアナイフ３、４の各々から等距離に保つための平均移動値ΔＹと、第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの噴射ノズルをお互いに平行に保つためのＷＳ／ＤＳのそれぞれの移動値ΔＹｗｓとΔＹｄｓが式６に代入され、それにより距離調整モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４のそれぞれの移動値を得る。
式６
ΔＹ１＝−ΔＹ−ΔＹｗｓ
ΔＹ２＝−ΔＹ−ΔＹｄｓ
ΔＹ３＝ ΔＹ＋ΔＹｗｓ
ΔＹ４＝ ΔＹ＋ΔＹｄｓ
ここで、ΔＹ１は第一のエアナイフ３のＷＳ距離調整モータＭ１の最終的な移動値であり、ΔＹ２は第一のエアナイフ３のＤＳ距離調整モータＭ２の最終的な移動値であり、ΔＹ３は第二のエアナイフ４のＷＳ距離調整モータＭ３の最終的な移動値であり、そしてΔＹ４は第二のエアナイフ４のＤＳ距離調整モータＭ４の最終的な移動値である。
【００６５】
距離調整モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４のそれぞれの移動値が計算されれば、対応するそれぞれのモータ位置制御デバイス４４〜４７がエアナイフの位置を調整する。その結果、帯鋼１は常に第一及び第二のエアナイフ３、４の各々から等距離に保たれ、かつ噴射ノズルは帯鋼１の幅方向においてお互いに平行になるように位置する。
【００６６】
本発明の第一の実施態様のメッキ重量制御装置に従うと、エアナイフの各々と帯鋼との間のそれぞれの平均距離は常に等しくなり、エアナイフのそれぞれのノズルは帯鋼１の幅方向においてお互いに平行になるように位置し、その結果帯鋼の幅方向のメッキ重量と帯鋼の表側と裏側のメッキ重量はほとんど均一に分布することになる。それゆえ、不十分なメッキや余剰なメッキなどの製品欠陥、及び亜鉛の浪費を防ぐことができ、製品コストの節約という結果となる。
【００６７】
図５は本発明の第二の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の概略図である。帯鋼の厚さの変化に応じた通過ラインの移動値は帯鋼の厚さと厚さ変化に比例するという事実に注意し、通過ラインの移動値が評価される。予測値と実際の値との間の誤差は、溶接部でのエアナイフと帯鋼との間の実際の距離を測定した後に補正される。以下では、本装置の構成要素と作用が添付の図５を参照してより詳細に記述される。
【００６８】
図５に示されるようなメッキ重量制御装置は、距離測定ユニット７と、溶接部感知ユニット５１と、移動距離測定論理演算ユニット５２と、移動距離予測論理演算ユニット５３と、パラメータ論理演算ユニット５４と、切り替えユニット５５と、切り替え制御ユニット５６と、モータ位置制御ユニット５７、５８と、可動モータユニット５９、６０とを備えている。距離測定ユニット７は第二のエアナイフ４と帯鋼１との間の距離を測定する役割をもつ。溶接部感知ユニット５１は帯鋼の送りラインにおいて第一及び第二のエアナイフ３、４の上流部分に設置され、厚さの異なる二つの帯鋼１ａ、１ｂが溶接されている溶接部Ｐを検出する。距離測定ユニット７により測定された帯鋼１ａ、１ｂの各々と第二のエアナイフ４との間の距離は、移動距離測定論理演算ユニット５２に入力され、次に帯鋼１と第二のエアナイフ４との間の距離に応じた帯鋼１の通過ラインの移動値を測定し第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの移動距離を計算する。移動距離予測論理演算ユニット５３は、予測パラメータを伴って溶接部の前後に位置する先行する帯鋼１ａと後続する帯鋼１ｂとの間の厚さの変化を計算し、帯鋼１の通過ラインの移動値を計算し、そして第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの移動距離を算出する。パラメータ論理演算ユニット５４は移動距離予測論理演算ユニット５３における予測された通過ライン移動値と移動距離測定論理演算ユニット２２における測定された通過ライン移動値との間の誤差を補正するために演算パラメータを補正する。切り替えユニット５５は移動距離予測論理演算ユニット５３と移動距離測定論理演算ユニット５２の各々から出力された、第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの移動距離を選択的に出力する。切り替え制御ユニット５６は、溶接部感知ユニット５１により検出された溶接部の変化する位置に基づいて、溶接部が安定化ロール６を通過した後の所定の時間の間は移動距離予測論理演算ユニット５３の出力値を選択し、上記所定の時間以外は移動距離測定論理演算ユニット５２の出力値を選択するように切り替えユニット５５を制御する。モータ位置制御ユニット５７、５８は切り替えユニット５５から出力された移動値の所まで第一及び第二のエアナイフ３、４を移動させるために第一及び第二のエアナイフの可動モータを制御する役割をもつ。それぞれの可動モータユニット５９、６０は対応する第一及び第二のエアナイフ３、４を前後に移動させ、対応するモータ位置制御ユニット５７、５８の制御のもとで駆動される一またはそれ以上のモータからなる。
【００６９】
モータユニット５９、６０は図５では簡単に表現されているが、モータユニット５９、６０は、図３に示されるような第一及び第二のエアナイフ３、４の各々の両端を移動させる四つのモータＭ１からＭ４からなる。移動距離測定論理演算ユニット５２及び移動距離予測論理演算ユニット５３における、帯鋼１の移動に応じた第一及び第二のエアナイフ３、４の各々の両端の移動値の算出は、従来の方法又は前述の第一の実施態様の方法に従って実行されてもよい。
【００７０】
図６は本発明の第二の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の制御フローを示すフローチャートである。図５に示されたようなメッキ重量制御装置の原理が図６を参照して記述される。
【００７１】
本発明の第二の実施態様に従えば、厚さの異なる二つの帯鋼１ａ、１ｂが溶接され、そして連続的に溶融亜鉛メッキされる。
【００７２】
この場合、厚さの異なる帯鋼１ａ、１ｂが第一及び第二のエアナイフ３、４の間に規定された空間を通過する時に、帯鋼の通過ラインの移動値は帯鋼の厚さと厚さの変化に比例するという事実に注意し、第二の実施態様に従うメッキ重量制御装置が設計され、次のように動作する。
【００７３】
溶接部Ｐの進入が溶接部感知ユニット５１で検知された時（Ｓ６０１）、移動距離予測論理演算ユニット５３は先行する帯鋼１ａの厚さ（Ｔ１）と後続する帯鋼１ｂの厚さ（Ｔ２）の溶接部Ｐの境界での変化（ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１）を計算する（Ｓ６０２）。
【００７４】
通過ラインの予測された移動値（
）は上記の計算された厚さ変化に基づいて次の式７に従い計算される。移動距離予測論理演算ユニット２２から出力されるエアナイフの最終的な移動値（ΔＰ）は通過ラインの予測された移動値（
）と同じである（Ｓ６０３）。
式７
ここで、αとβは移動距離予測のための演算パラメータである。
【００７５】
通過ラインの予測された移動値は溶接部Ｐが安定化ロール６を通過する前に算出され、そして溶接部の検出時刻から所定の時間が経過したかどうかがチェックされる。所定の時間が経過した場合（Ｓ６０４）、すなわち溶接部Ｐが溶接部感知ユニット５１から帯鋼の進行方向に従って進み、安定化ロール６を通過しそれで通過ラインが移動する場合、通過ラインの予測された移動値（
）に従って第一及び第二のエアナイフの位置が調整される（Ｓ６０５）。この目的のために、溶接部感知ユニット５１の検出信号の出力から第一の設定時間の後に、切り替え制御ユニット５６は切り替えユニット５５の切り替え動作を制御し、それにより移動距離予測論理演算装置５３の出力値をモータ位置制御ユニット５７、５８に適用する。モータ位置制御ユニット５７、５８は第一及び第二のエアナイフのそれぞれの可動モータユニット５９、６０を移動距離予測論理演算ユニット５３において計算された通過ラインの予測された移動値（
）の所まで移動させる。
【００７６】
第一の設定時間は、溶接部Ｐが溶接部感知ユニット５１の検出位置から安定化ロール６へ進むために必要な時間である。
【００７７】
溶接部Ｐが第一及び第二のエアナイフ３、４を通過した後、後続する帯鋼１ｂと第二のエアナイフとの間の実際の距離が測定され、溶接部の通過前後での測定値間のあらゆる差は正確に等しくされる。詳しくは、溶接部Ｐが第一及び第二のエアナイフ３、４を通過する前後で、参照エアナイフ、すなわち帯鋼の裏側に位置する第二のエアナイフ４と帯鋼との間のそれぞれの距離、Ｄ１及びＤ２が距離測定ユニット５１を用いて測定される（Ｓ６０６からＳ６０８）。
【００７８】
移動距離測定論理演算ユニット５２は、先行する帯鋼１ａと第二のエアナイフ４との間の測定された距離値Ｄ１、後続する帯鋼１ｂと第二のエアナイフ４との間の測定された距離値Ｄ２、溶接部Ｐが第一及び第二のエアナイフ３、４を通過する前の第二のエアナイフ４の位置Ｐ１、溶接部Ｐが第一及び第二のエアナイフ３、４を通過した後移動距離予測論理演算ユニット５３の予測に従って移動された第二のエアナイフ４の位置Ｐ２を用いて、式８に従って通過ラインの実際の移動値Ｓを計算する。この場合、移動距離測定論理演算ユニット５２の最終的な出力値（ΔＰ）は、通過ラインの予測された移動値（
）を通過ラインの実際の移動値（Ｓ）から引くことにより得られる（Ｓ６０９、Ｓ６１０）。
式８
Ｓ＝（Ｄ２−Ｄ１）−（Ｐ２−Ｐ１）
【００７９】
それゆえ、予測された移動値（
）を実際の移動値（Ｓ）から引くことによって得られた値により第一及び第二のエアナイフ３、４を移動させることによって誤差が補正される（Ｓ６１１）。
【００８０】
詳しくは、溶接部感知ユニット５１における溶接部の検出から第二の設定時間が経過した後、切り替え制御ユニット５６が移動距離測定論理演算ユニット５２の出力値をモータ位置制御ユニット５７、５８に適用するように切り替えユニット５５を制御する。それから、第一及び第二のエアナイフ３、４の位置が移動距離測定論理演算ユニット５２から最終的に出力される実際の移動値と予測された移動値との間の差（
）の所まで調整される。
【００８１】
移動距離予測論理演算ユニット５３の予測された移動値（
）が移動距離測定論理演算ユニット５２の通過ラインの実際の移動値（Ｓ）と同じであるところでは、モータ位置制御ユニット５７、５８に適用される出力値はゼロ（０）である。
【００８２】
このことは、移動距離予測論理演算ユニット５３において正確な移動値予測がなされたことを示す。これに対して、移動距離予測論理演算ユニット５３の予測された移動値（
）が移動距離測定論理演算ユニット５３の通過ラインの実際の移動値（Ｓ）と異なるところでは、移動距離予測論理演算ユニット５３の演算に使用されたパラメータ（式７のαとβ）が不正確であり、それゆえ不正確な予測が生じる。それゆえ、パラメータ、αとβは再設定されなければならない。この点については、ステップＳ６１２において、予測された移動値（
）と実際の移動値（Ｓ）との間の差がゼロ（０）であるところで、制御ステップが終結され、しかしそうでなければ、パラメータαとβが次の式９のように補正される。
式９
、
ここで、γα、γβはαとβの学習速度である。
【００８３】
移動距離予測演算のためのパラメータα及びβの補正（Ｓ６１２、Ｓ６１３）はパラメータ論理演算ユニット５４において実行される。
【００８４】
上記のように、本発明の第二の実施態様に従えば、厚さの異なる二つの帯鋼が連続的に溶融亜鉛メッキされる。溶接部がエアナイフの間に規定された空間を通過する前は、帯鋼の通過ラインは帯鋼の厚さと厚さの変化を用いて調整される。それゆえ、操作者による従来の裁量による制御の不正確さが克服できる。溶接部がエアナイフの間に規定された空間を通過した後の場合は、距離感知器が帯鋼のの通過ラインの実際の移動距離を測定する、そしてそれゆえエアナイフと帯鋼との間の距離が正確に制御される。それゆえ、従来の連続溶融亜鉛メッキにおいて溶接部から数百メータまで広げられた帯鋼においてしばしば生じる、帯鋼の表側と裏側との間のメッキ重量の変化を最小にできる。結果として、連続溶融亜鉛メッキ工程において不十分なメッキや余剰なメッキが最小になり、それゆえ製品欠陥と亜鉛の浪費が防止され、製造コストの節約という結果となる。
【００８５】
エアナイフと帯鋼との間の距離は正確に制御されるが、要求されたメッキ重量が変化するところでは、不正確なメッキが発生するかもしれない。これを克服するために、本発明では要求されたメッキ重量の変化に応じて噴射圧を制御する。
【００８６】
図７は本発明の第三の実施態様に従ったメッキ重量制御装置を示すブロック図である。メッキ重量制御装置はメッキ重量測定ユニット７１、メッキ重量制御ユニット７２、及び圧力制御デバイス７３を備える。メッキ重量測定ユニット７１は、第一及び第二のエアナイフ３、４の間に規定された空間を通過した帯鋼のメッキ重量を測定する役割をもつ。メッキ重量制御ユニット７２はメッキ重量測定ユニット７１において測定された実際のメッキ重量と要求されたメッキ重量を比較し、そして噴射圧力設定値を要求されたメッキ重量に達するように調整する。圧力制御デバイス７３はエアジェットがメッキ重量制御ユニット７２において設定された圧力のもとで噴射されるようにエアバルブ８を制御する。メッキ重量制御ユニット７２はパラメータ評価器７２１と、測定したメッキ重量値を受け取り、次に要求されたメッキ重量に達するように設定圧力値をフィードバック制御するメッキ重量数学モデル７２３と、要求されたメッキ重量が変化したときに設定圧力値を出力するプリセット制御デバイス７２４と、そして前方送り制御デバイス７２５とを備える。その機能と構成の詳細な説明は次のとおりである。
【００８７】
メッキ重量数学モデル７２３に関して、メッキ重量Ｗは三つのパラメータα、β及びγ、帯鋼とエアナイフとの間の距離Ｄ、エアナイフの空気圧Ｐ、及び帯鋼の送り速度であるライン速度Ｖを用いて次の式１０のように表される。それぞれの変数は現時点ｋにおいてＶｋ、Ｄｋ、及びＰｋと表される。この場合、メッキ重量はＷｋである。次の時間ｋ＋１では、それぞれの変数はＶｋ＋１、Ｄｋ＋１、及びＰｋ＋１、と表され、そしてメッキ重量はＷｋ＋１である。時間ｋ＋１でのメッキ重量（Ｗｋ＋１）は次の式１０を用いて得られる。
式１０
もしΔＶ＝ｌｎ（Ｖｋ＋１）−ｌｎ（Ｖｋ）
ΔＤ＝ｌｎ（Ｄｋ＋１）−ｌｎ（Ｄｋ）
ΔＰ＝ｌｎ（Ｐｋ＋１）−ｌｎ（Ｐｋ）
ΔＷ＝ｌｎ（Ｗｋ＋１）−ｌｎ（Ｗｋ）、
ならば、ΔＷ＝αＶ＋βＤ＋γＰ
上記の変数Ｖ、Ｄ、及びＰは常に測定される。
【００８８】
プリセット制御デバイス７２４は帯鋼の要求されたメッキ重量が変化した時に使用される。帯鋼の要求されたメッキ重量がＴｋからＴｋ＋１に変化するところで、エアナイフの時間ｋ＋１での設定圧力値（Ｐｋ＋１）は次の式１１を用いて得られる。
式１１
【００８９】
前方送り制御デバイス７２５は帯鋼の送り速度が変化した時に使われる。帯鋼の送り速度がＶｋからＶｋ＋１へ変化するところで、時間ｋ＋１での設定圧力値（Ｐｋ＋１）は次の式１２を用いて得られる。
式１２
【００９０】
パラメータ評価器７２１は式１０の三つのパラメータα、β及びγを最適化するために作用する。パラメータα、β及びγが不正確であるところで、式１０で計算されたメッキ重量（Ｗｋ＋１）とメッキ重量測定ユニット７１で測定された実際のメッキ重量との間の誤差が生じる。そのような誤差を最小にするパラメータ評価器２３０はメッキ重量数学モデルのパラメータを、線形代数の学術用語である帰納的最小自乗法と呼ばれる最適化手法に基づいて評価する。
【００９１】
パラメータ評価器２３０では、次の式１３が帰納的最小自乗法に基づいて用いられる。
【００９２】
詳しくは、現時点ｋにおいて、それぞれの変数がＶｋ、Ｄｋ、及びＰｋであるところで、メッキ重量測定ユニット７１で測定された実際のメッキ重量は
のように表される。次の時間ｋ＋１において、それぞれの変数がＶｋ＋１、Ｄｋ＋１、及びＰｋ＋１であるところで、メッキ重量測定ユニット７１で測定された実際のメッキ重量は
のように表される。時間ｋ＋１でのパラメータα、β及びγは次の式１３を用いて得られる。
式１３
もし、
、
、
、ならば、
【００９３】
要約すれば、メッキ重量数学モデル７２３はメッキ重量測定ユニット７１で測定された実際のメッキ重量に応じ、要求されたメッキ重量に達するための設定圧力値を出力する。要求されたメッキ重量が変化したところで、プリセット制御デバイス７２４は式１１を用いて設定圧力値を出力する。ライン速度が変化したところで、前方送り制御デバイス７２５はライン速度の変化に応じた設定圧力値を式１２を用いて出力する。
【００９４】
それぞれの条件に従って出力された設定圧力値は圧力制御デバイス７３に適用される。圧力制御デバイス７３はメッキ重量制御ユニット７２の出力値に応じてエアバルブ８の開閉の度合いを調整し、噴射圧力が調整される結果となる。
【００９５】
上述のように、本発明の第三の実施態様に従えば、要求されたメッキ重量又はライン速度が変化した時に、エアナイフの圧力を正確に制御することができる。その結果、要求されたメッキ重量と実際のメッキ重量との間の差を最小化することができる。さらに、不十分なメッキによる質の良くない製品及び余剰のメッキによる亜鉛の浪費が最大限に防止され、製造コストの節約という結果となる。本発明のパラメータ評価器はメッキ重量数学モデルを適応させる一方、エアナイフ設備及びその他のメッキ重量に関係する設備が定期的に修理される時にいつも発生する変化を考慮しているので、設備の修理の負担が減少する。
【００９６】
第一、第二及び第三の実施態様に従ったそれぞれのメッキ重力制御装置は単独でまたは組み合わせて使うことが可能である。しかしながら、それらが連続溶融亜鉛メッキ設備において一緒に適用されるところでは、メッキ重量のさらに正確な制御を達成することが可能である。
【００９７】
図８は本発明の第一、第二及び第三の実施態様に従ったそれぞれの装置を統合した、連続溶融亜鉛メッキ工程におけるメッキ重量制御システムを示すブロック図である。このシステムは第一のメッキ重量制御装置８１、第二のメッキ重量制御装置８２、切り替えデバイス８３、エアナイフ距離制御デバイス８４、第三のメッキ重量制御装置８５、及びエアナイフ圧力制御デバイス８６を備える。第一のメッキ重量制御装置８１は、帯鋼の複数の測定点から第二のエアナイフまでの距離を測定し、測定された複数の距離から第一及び第二のエアナイフの各々の両端の位置を変更し、それにより帯鋼を各々のエアナイフと平行になるよう位置させ、帯鋼を各々のナイフから等距離に保つ。第二のメッキ重量制御装置８２は、溶接部の通過前後の所定の時間の間、二つの帯鋼の間の厚さの差に応じた通過ラインの移動を補償するために第一及び第二のエアナイフの位置を変える。切り替えデバイス８３は、溶接部の通過前後の所定の時間の間はエアナイフ距離制御デバイス８４を第二のメッキ重量制御装置８２と接続し、溶接部の通過後はエアナイフ制御デバイス８４を第一のメッキ重量制御デバイス８３と接続する。エアナイフ距離制御デバイス８４は第一及び第二のメッキ重量制御装置８１、８２の制御に従い、第一及び第二のエアナイフの各々の両端の位置を調整する。第三のメッキ重量制御装置８５は要求された帯鋼のメッキ重量又はライン速度またはその両方の変化に応じて噴射圧力を調整する。エアナイフ圧力制御デバイス８６は第三のメッキ重量制御装置８５の制御に従って第一及び第二のエアナイフに適用される噴射圧力を制御する。
【００９８】
第一のメッキ重量制御装置８１は図３及び４に示されるような本発明の第一の実施態様に従うものであり、第二のメッキ重量制御装置８２は図５に示されるような本発明の第二の実施態様に従うものであり、そして第三のメッキ重量制御装置８５は図７に示されるような本発明の第三の実施態様に従うものである。
【００９９】
このメッキ重量制御システムは、二又はそれ以上の帯鋼が溶接され、そして連続的にメッキされる連続溶融亜鉛メッキ工程において、第三のメッキ重量制御装置８３を用いて要求されたメッキ重量及びライン速度の変化に従って第一及び第二のエアナイフの噴射圧力を制御する。
【０１００】
厚さの異なる二つの帯鋼を接続する溶接部はメッキ槽を通過する前後の所定の時間の間、第二のメッキ重量制御装置８２の制御に従う。それゆえ、第一及び第二エアナイフの各々と帯鋼との間の距離は帯鋼の厚さの変化に応じた通過ラインの移動に従い制御される。残りの部分（溶接部の間の領域）はフィードバック方式で第一のメッキ重量制御装置８１の制御に従い、それにより第一及び第二のエアナイフの各々と帯鋼がお互いに平行になり、帯鋼が各々のエアナイフから等距離に保たれる結果となる。
【０１０１】
それゆえ、このシステムは連続溶融亜鉛メッキ工程の変化にかかわらず要求されたメッキ重量がメッキできるように連続溶融亜鉛メッキ設備を制御することが可能である。
【０１０２】
本発明の好ましい実施態様を例示の目的で開示したが、当業者は添付する請求項に開示された本発明の本質から逸脱することなく、様々な変更、付加、及び置き換えをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のエアワイプを用いた連続溶融亜鉛メッキ装置の概略図である。
【図２】（ａ）と（ｂ）はエアワイプを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程において、厚さの異なる帯鋼の連続メッキを示す図である。
【図３】本発明の第一の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の構造を示す概略図である。
【図４】本発明の第一の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の構造を示すブロック図である。
【図５】本発明の第二の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の概略図である。
【図６】本発明の第二の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第三の実施態様に従ったメッキ重量制御装置を示すブロック図である。
【図８】本発明の第四の実施態様に従ったメッキ重量制御システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１．．．帯鋼、
１ａ．．．先行する帯鋼、
１ｂ．．．後続する帯鋼、
２．．．溶融亜鉛メッキ槽、
３．．．第一のエアナイフ、
４．．．第二のエアナイフ、
５．．．シンクロール、
６．．．安定化ロール、
７．．．距離測定ユニット、
８．．．圧力調整バルブ、
３４．．．幅感知器、
３４ａ．．．発光部、
３４ｂ．．．受光部、
３５．．．幅感知器、
３５ａ．．．発光部、
３５ｂ．．．受光部、
３６．．．サポートシャフト、
４１．．．第一の論理演算ユニット、
４２．．．モータ位置制御デバイス、
４３．．．第二の論理演算ユニット、
４４、４５、４６、４７．．．モータ位置制御デバイス、
５１．．．溶接部感知ユニット、
５２．．．移動距離測定論理演算ユニット、
５３．．．移動距離予測論理演算ユニット、
５４．．．パラメータ論理演算ユニット、
５５．．．切り替えユニット、
５６．．．切り替え制御ユニット、
５７、５８．．．モータ位置制御ユニット、
５９、６０．．．可動モータユニット、
７１．．．メッキ重量測定ユニット、
７２．．．メッキ重量制御ユニット、
７２１．．．パラメータ評価器、
７２３．．．メッキ重量数学モデル、
７２４．．．プリセット制御デバイス、
７２５．．．前方送り制御デバイス、
７３．．．圧力制御デバイス、
８１．．．第一のメッキ重量制御装置、
８２．．．第二のメッキ重量制御装置、
８３．．．切り替えデバイス、
８４．．．エアナイフ距離制御デバイス、
８５．．．第二のメッキ重量制御装置、
８６．．．エアナイフ圧力制御デバイス
Ｐ．．．溶接部、
Ｗ．．．幅感知器３４、３５において測定された帯鋼の幅、
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４．．．距離調整モータ、
Ｍ５．．．位置調整モータ
Ｌ．．．距離調整モータＭ３と距離調整モータＭ４との間の距離、
ΔＹ１．．．距離調整モータＭ１の最終移動値、
ΔＹ２．．．距離調整モータＭ２の最終移動値、
ΔＹ３．．．距離調整モータＭ３の最終移動値、
ΔＹ４．．．距離調整モータＭ４の最終移動値、
Ｄｄｓ．．．距離検知器３２で測定された距離値、
Ｄｃｓ．．．距離検知器３１で測定された距離値、
Ｄｗｓ．．．距離検知器３３で測定された距離値、
Ｇｓｓ．．．距離検知器３１、３２、３３のお互いの距離、
Ｎｗｓ．．．幅感知器３５の光を感知しているフォトダイオードの数、
Ｎｄｓ．．．幅感知器３４の光を感知しているフォトダイオードの数、
ΔＧｃ．．．帯鋼の幅方向での距離感知器の移動値、
（Ｘ０、Ｙ０）、（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）．．．三つの距離感知器３１から３３により検出された第二のエアナイフから帯鋼までの距離のＸ−Ｙ座標の組。
本発明は、帯鋼が溶融亜鉛メッキ槽を通過した後にエアワイピングによりメッキ重量が制御されるような、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置に関するものである。特に、本発明は、帯鋼と、溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼に所定の圧力の下でエアジェットを噴射することよってメッキ重量を制御するエアナイフとの間の距離及び／又はエアナイフの噴射圧力を最適にする結果として、実際のメッキ重量と顧客によって注文されたメッキ重量との間の差が最小化されるような、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置に関するものである。
【０００２】
背景技術
一般に、メッキ工程は帯鋼に耐腐食性と感じのよい外観を与えるために適用される。代表的なメッキ工程の例として、帯鋼が溶融金属メッキ槽を通過するような溶融メッキ工程、そして電解質を用いる電気メッキ工程がある。
【０００３】
溶融メッキ工程は、溶融金属（例えば溶融亜鉛）が溶融金属メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に付着されるような工程である。この工程では帯鋼のメッキ重量を均一に制御するための別個の設備が必要となる。
【０００４】
エアワイピング工程は、帯鋼のメッキ重量を制御するために従来から用いられてきた。この工程は、メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に適切な空気圧でエアナイフを通じてエアジェットを噴射することにより金属のメッキ重量を制御できる。
【０００５】
溶融メッキ工程においては、帯鋼上で均一なメッキ重量を維持することが重要である。その目的のために、エアワイピング工程において最も重要な要因である、帯鋼とエアナイフとの間の距離及びエアナイフの噴射圧が制御されることが必要とされる。
【０００６】
図１はエアワイピング工程を用いた従来の連続溶融亜鉛メッキ設備の概略図である。帯鋼１がシンクロール５を通って溶融亜鉛メッキ槽２を通過する間、溶融亜鉛が帯鋼１の両表面に付着する。溶融亜鉛メッキ槽２を通過した帯鋼は、溶融亜鉛メッキ槽の上側に設置された第一及び第二のエアナイフ３、４の間に規定された空間に運ばれる。このとき、エアナイフ３，４は所定の圧力のエアジェットを帯鋼１の表側及び裏側で帯鋼１に噴射し、それにより余剰な溶融亜鉛を取り去ると共に、溶融亜鉛が帯鋼１に均一に分布することを確実にする。図１では、符号６は溶融亜鉛メッキ槽２を通過した帯鋼をエアナイフ３、４の間に規定された空間へと導くように設計された安定化ロールを示し、そして符号８はエアナイフ３、４に接続されたエアの配管に設置された圧力調整バルブを示す。
【０００７】
上記のエアワイピングを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程に関して、帯鋼１の表面と第一及び第二のエアナイフ３、４それぞれのノズルは、帯鋼１の幅方向（ｄ）において、お互いに平行でなければならない。さらに、第一のエアナイフ３のノズルと帯鋼１の表側との間の距離は、第二のエアナイフ４のノズルと帯鋼１の裏側との間の距離と同じでなければならない。
【０００８】
第一及び第二のエアナイフ３、４の間に規定された空間を通過した帯鋼のメッキ重量は、第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれのノズルと、帯鋼１との間の距離に反比例して増加する。そのため、もし帯鋼１のメッキ重量を帯鋼１の幅方向に均一に分布させようとするならば、帯鋼１と第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれのノズルはお互いに平行でなければならない。同様に、もし帯鋼の表側のメッキ重量を帯鋼の裏側のメッキ重量と同じにするつもりならば、帯鋼は各々のエアナイフから等距離に保たれなければならない。
【０００９】
従来、帯鋼１と第一及び第二のエアナイフ３、４の各々との間の距離を制御する目的でフィードバック工程が用いられてきた。すなわち、最初に、メッキされた帯鋼（すなわち、エアナイフの間に規定された空間を通過した帯鋼）の幅方向のメッキ重量が測定される。そして、これらの測定値が異なる場合、モータＭ１からＭ４が第一及び第二のエアナイフ３、４の位置を調節するためにもちいられる。
【００１０】
しかし、このような従来の工程は、帯鋼の表面とエアナイフそれぞれのノズルとをお互いに平行にするのに多大な時間を必要とする。そのため、メッキ重量が帯鋼の幅方向（ｄ）で均一に分布しない、または帯鋼の表側のメッキ重量が帯鋼の裏側のメッキ重量と同一でないという重大な問題がある。
【００１１】
一方、作業効率を向上させる目的でメッキされる帯鋼がお互いに接続されるような連続溶融亜鉛メッキ工程に関しては、厚さの異なる帯鋼をお互いに接続することが可能である。
【００１２】
図２（ａ）と（ｂ）は、連続溶融亜鉛メッキ工程の概略図である。厚さの異なる二つの帯鋼１ａ、１ｂを接合する溶接部Ｐが第一及び第二のエアナイフ３、４の間に規定された空間を通過するところで、帯鋼の通過ラインが帯鋼１ａ、１ｂに接した安定化ロール６の動作により移動する。
【００１３】
そのような帯鋼の通過ラインの移動は、帯鋼の表側と第一のエアナイフ３との間の距離と、帯鋼の裏側と第二のエアナイフとの間の距離とを違わせる。結果的に、帯鋼の表側と裏側に対するメッキ重量が異なるものとなる。
【００１４】
上記の問題を克服する目的で、従来、厚さの異なる二つの帯鋼を接合する溶接部がエアナイフを通過する直前に、操作者が彼等の裁量に従って第一及び第二のエアナイフ３、４の間の距離を調整する。溶接部が第一及び第二のエアナイフ３、４を完全に通過した後、第一及び第二のエアナイフ３、４から約１００ｍ後方の位置に設置されたメッキ重量感知器（不図示）が帯鋼の表側と裏側それぞれのメッキ重量を測定する。これらの測定値により、帯鋼の通過ラインの移動に応じた帯鋼の表側と裏側のメッキ重量の差が決定される。そのような差を基にして、エアナイフの間の距離を徐々にフィードバック制御することができる。
【００１５】
しかしながら、この場合、帯鋼の表側と裏側のそれぞれのメッキ重量を等しくするのに多大な時間が必要となり、それにより不十分にメッキされた鋼板が製造されるという結果となる。
【００１６】
一方で、要求されたメッキ重量や帯鋼の送り速度が変わるようなエアワイピングを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程に関しては、エアナイフの噴射圧力を適切に調整する必要がある。
【００１７】
この目的を達するために、操作者は従来、帯鋼の送り速度と要求されたメッキ重量の変化に応じ、彼等の裁量でエアナイフの噴射圧力を調整してきた。もう一つの方法としては、操作者は、帯鋼の送り速度の変化に応じたエアナイフの設定圧力値の変化を示す既存の表を用いてきた。
【００１８】
しかしながら、この場合、操作者の調整が不正確な可能性がある。既存の表を用いる場合は、表の全ての値を、エアナイフが修理されるたびに修正されるエアナイフの特性に合わせるのは困難であるし、迅速な圧力制御は達成されず、それゆえその実際の使用は勧められるものではない。
【００１９】
要約すれば、要求されたメッキ重量と実際のメッキ重量との差を最小にするためには、帯鋼の厚さと送り量が変わった時にエアナイフの設定圧力値を正確に変える必要がある。もしエアナイフの設定圧力値が不正確に変えられると、不十分なメッキや余剰なメッキが頻繁に発生する。このため、製品の品質は悪化する。さらに、余剰メッキの場合には、溶融亜鉛が必要以上の量で使用され、それにより余計なコストがかかるという結果になる。
【００２０】
発明の開示
それゆえ、本発明は従来のエアワイピングを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程の上記問題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、帯鋼と噴射ノズルが帯鋼の幅方向において互いに並行であり、帯鋼が各々の噴射ノズルから等距離に保たれ、結果として帯鋼がエアナイフの間に規定された空間の中央に位置され、各々のノズルと平行になるような、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置を提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的は、エアナイフの噴射圧が要求されたメッキ重量や帯鋼の送り速度の変化に応じて適切に調整され、結果として帯鋼に付着する実際のメッキ重量と要求されたメッキ重量との差を最小にするような、エアワイピングを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置を提供することにある。
【００２２】
本発明のさらに他の目的は、厚さの異なる二つの帯鋼の接続がエアナイフナイフの間に規定された空間を通過する時に、帯鋼の通過ラインの移動が帯鋼の厚さの変化に応じて予測され、次に帯鋼とエアナイフとの間の距離が調整され、それにより帯鋼の表側と裏側に対する差分メッキ重量を最小にするような、エアワイピングを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置を提供することにある。
【００２３】
本発明によれば、上記の、そしてその他の目的は、第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力のエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置であって、
、第二のエアナイフと列をなして位置するサポートシャフトの中央にお互いに所定の距離だけ離して設置され、帯鋼とエアナイフとの間の距離を測定する複数の距離測定手段と、
第一及び第二のエアナイフの各々の両端を前後に移動させながら、第一及び第二のエアナイフの各々と帯鋼との間のそれぞれの距離を調整する距離調整手段と、帯鋼の幅を測定する幅測定手段と、
幅測定手段の感知結果に応じて、距離測定手段が帯鋼の幅の中央に位置するようにする距離調整手段用の位置調整手段とからなることを特徴とする、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置の提供によって達成できる。
【００２４】
幅測定手段は、第一及び第二の幅感知器からなり、その各々が第一のエアナイフ上の発光部と、第二のエアナイフと列をなして位置するサポートシャフト上の発光部を備えかつ第一及び第二のエアナイフの向かい合う一端に設置されており、発光部が光を発信する時に受光部３による光の検出により帯鋼の位置と幅を決定するものであってもよい。
【００２５】
位置調整手段は、第一及び第二の幅感知器の受光部及び複数の距離測定手段がサポートシャフトに設置されているようなサポートシャフトを帯鋼の幅方向に移動させる位置調整モータと、位置調整モータを駆動するモータ位置制御デバイスと、第一及び第二の幅感知器のそれぞれの受光部で検出された光の総量を等しくするために、位置調整モータの移動値を計算し、次に計算値をモータ位置制御デバイスに入力する第一の論理演算ユニットとからなっていてもよい。
【００２６】
第一の論理演算ユニットは距離測定手段の移動値を次のように算出してもよい、
△Ｇｃ＝（Ｎｗｓ−Ｎｄｓ）×Ｐｓｓ
ここで△Ｇｃは距離測定手段の移動値であり、Ｎｗｓは第一の幅感知器の光を感知しているフォトダイオードの数であり、Ｎｄｓは第二の幅感知器の光を感知しているフォトダイオードの数であり、そしてＰｓｓはフォトダイオード間の距離である。
【００２７】
距離測定手段は、お互いに所定の距離だけ離れて位置する三個以上の距離感知器からなっていてもよい。
【００２８】
距離調整手段は、第一及び第二のエアナイフの各々の両端に接続され、帯鋼の方向に前後に移動する四個以上の距離調整モータと、第一及び第二のエアナイフの各々の両端の移動値を距離感知器により測定された帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離を用いて計算し、それにより帯鋼を各々のエアナイフから等距離に保ち、帯鋼を各々のエアナイフと平行に保つ第二の論理演算ユニットと、第二の論理演算ユニットから出力された第一及び第二のエアナイフの各々の両端の移動値の所まで距離調整モータを移動させる四個以上のモータ位置制御デバイスとからなっていてもよい。
【００２９】
第二の論理演算ユニットは、第一及び第二のエアナイフの前／後移動方向のＸ軸と帯鋼の幅方向のＹ軸により張られ、原点となる点を用いたＸ−Ｙ座標平面を定義し、Ｘ−Ｙ座標平面での帯鋼の曲がりを次の式、
Ｓ（ｘ）：ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ
（ここで、Ｓ（ｘ）はＸ−Ｙ座標平面での帯鋼の曲がりに対する関数であり、そしてａ、ｂ、及びｃはＳ（ｘ）の係数である）で表し、複数の距離測定手段から得られた複数の測定値をＸ−Ｙ座標軸の値に変え、係数ａ、ｂ、及びｃを得るためにそのＸ−Ｙ座標軸の値を関数Ｓ（ｘ）に入力し、求めたＳ（ｘ）を次式：
ΔＹ１＝−ΔＹ―ΔＹｗｓ
ΔＹ２＝−ΔＹ―ΔＹｄｓ
ΔＹ３＝ΔＹ＋ΔＹｗｓ
ΔＹ４＝ΔＹ＋ΔＹｄｓ
（ここで、ΔＹ１は第一のエアナイフの一端（ＷＳ）の最終移動値であり、ΔＹ２は第一のエアナイフの他の一端（ＤＳ）の最終移動値であり、ΔＹ３は第二のエアナイフの一端（ＷＳ）の最終移動値であり、そしてΔＹ４は第二のエアナイフの他の一端（ＤＳ）の最終移動値である）を用いて計算してもよい。
【００３０】
本発明の別の態様に従えば、第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力でエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置であって、
第一及び第二のエアナイフの位置を調整する位置調整手段と、
溶融亜鉛メッキ槽において厚さの異なる二つの帯鋼を接合する溶接部の変化する位置を検出する溶接位置感知手段と、
第二のエアナイフと帯鋼との間の距離を測定する距離測定手段と、
帯鋼の厚さ情報に基づいて先行する帯鋼とそれに溶接された後続する帯鋼の厚さの変化及び帯鋼の通過ラインの移動値を計算することにより、第一及び第二のエアナイフの各々の移動距離を計算する移動距離予測論理演算手段と、
距離測定手段により測定された帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離を用いて溶接部の通過前後の帯鋼の通過ラインの移動値を計算することにより、第一及び第二のエアナイフの各々の移動距離を計算する移動距離測定論理演算手段と、
移動距離予測論理演算手段における予測された移動距離と移動距離測定論理演算手段における測定された移動距離との間の誤差を補償するために、移動距離予測論理演算手段のパラメータを補正するパラメータ補正手段と、
移動距離予測論理演算手段から出力された第一及び第二のエアナイフの移動距離と移動距離測定論理演算手段から出力された移動距離のどちらかを選択し、次にその選択した移動距離値を位置調整手段に適用する切り替え手段と、
溶接部感知手段により検出された溶接部の変化する位置に基づき、溶接部が第一及び第二のエアナイフを通過する前と後の所定の時間の間は移動距離予測論理演算手段の出力値を位置調整手段に適用する以外は、移動距離測定論理演算手段の出力値を位置調整手段に適用する切り替え制御ユニットとを備えることを特徴とする、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置が提供される。
【００３１】
移動距離予測論理演算装置は、先行する／後続する帯鋼の各々の厚さとそれらの間の厚さの差を次の式：
【００３２】
移動距離測定論理演算手段は、距離測定手段から、先行する／後続する帯鋼の各々と第二のエアナイフとの測定された距離値を受け取り、そして次に帯鋼の通過ラインの実際の移動値を次式を用いて計算してもよい：
Ｓ＝（Ｄ２−Ｄ１）−（Ｐ２−Ｐ１）
（ここで、Ｓは通過ラインの実際の移動値であり、Ｄ１は先行する帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離であり、Ｄ２は溶接部の通過後の帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離であり、Ｐ１は溶接部の通過前の第二のエアナイフの位置であり、そしてＰ２は溶接部の通過後の第二のエアナイフの位置である）。
【００３３】
パラメータ補正手段は移動距離予測論理演算装置の演算パラメータを次式に従って補正してもよい：
【００３４】
本発明の別の態様に従えば、第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力でエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置であって、
第一及び第二のエアナイフを通過した帯鋼のメッキ重量を測定するメッキ重量測定手段と、
帯鋼の送り速度、各々のエアナイフと帯鋼との間の距離、及びエアナイフの圧力の変化を補償するそれぞれのパラメータα、β及びγを用いてメッキ重量の変化を計算するメッキ重量数学モデルと、
メッキ重量測定手段において測定された実際のメッキ重量値とメッキ重力数学モデルにおいて計算された計算上のメッキ重量値との間の差異を最小にするためにパラメータα、β及びγを補正するパラメータ補正手段と、
帯鋼の要求されたメッキ重量が変化した時に帯鋼のメッキ重量を要求されたメッキ重量に適合させるために第一及び第二のエアナイフの噴射圧力を調整する第一の圧力制御手段、及び、
帯鋼の送り速度が変化した時に帯鋼の送り速度の変化に応じたメッキ重量の変化を補償するために各エアナイフの噴射圧力を調整する第二の圧力制御手段を備え、第一及び第二のエアナイフの噴射圧力が、所定の圧力の下での連続溶融亜鉛メッキ工程の間に要求されたメッキ重量及び／又は送り速度が変化した時に第一の圧力制御手段及び／又は第二の圧力制御手段の出力値を用いて調整されることを特徴とする、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置が提供される。
【００３５】
メッキ重量数学モデルは次式、
ΔＶ＝ｌｎ（Ｖｋ＋１）−ｌｎ（Ｖｋ）
ΔＤ＝ｌｎ（Ｄｋ＋１）−ｌｎ（Ｄｋ）
ΔＰ＝ｌｎ（Ｐｋ＋１）−ｌｎ（Ｐｋ）、
に従い、帯鋼の送り速度の変化（ΔＶ）、帯鋼とエアナイフとの間の距離の変化（ΔＤ）、及び各エアナイフの圧力の変化（ΔＰ）を受け取り、上記のそれぞれの変数に対応するパラメータα、β及びγを掛けて、それにより式ΔＷ＝αΔＶ＋βΔＤ＋γΔＰを得て、そして次にメッキ重量変化、ΔＷ＝ｌｎ（Ｗｋ＋１）−ｌｎ（Ｗｋ）を計算してもよい。
【００３６】
第一の圧力制御手段は、帯鋼の要求されたメッキ重量がＴｋからＴｋ＋１に変化した時、次式、
【００３７】
第二の圧力制御手段は、帯鋼の送り速度がＶｋからＶｋ＋１に変化した時、次式、
【００３８】
パラメータ補正手段が、メッキ重量測定手段で測定された実際のメッキ重量とメッキ重量数学モデルにおける計算上のメッキ重力との間の差が検出されたとき、次式、
θｋ＋１ ＝ θｋ ＋ Ｋｋ＋１［ｚｋ＋１−ｈ´ｋ＋１θｋ］
（ここで、
【００３９】
さらに本発明の別の態様に従えば、第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力でエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御するシステムであって、
帯鋼と第一及び第二のエアナイフの各々との間の距離値を複数の測定点で測定し、測定した複数の距離値を用いてエアナイフの各々の両端の位置を変化させ、それにより帯鋼を各々のエアナイフと平行になり、かつ帯鋼を各々のエアナイフから等距離に保つように位置調整する第一のメッキ重量制御装置と、
第一及び第二のエアナイフの各々の位置を変化させ、それにより二つの帯鋼の溶接部の通過前後の所定の時間の間、二つの帯鋼の厚さの差に応じた通過ラインの移動を補正する第二のメッキ重量制御装置と、
帯鋼の要求されたメッキ重力及び／又は送り速度の変化に応じて噴射圧力を変化させる第三のメッキ重量制御装置と、
溶接部の通過の前後の所定の時間は第二のメッキ重量制御装置を用いて第一及び第二のエアナイフの各々の両端の位置を調整し、溶融部分の通過後は第一のメッキ重力制御装置を用いて第一及び第二のエアナイフの各々の両端の位置を調整するエアナイフ距離距離調整デバイス、及び、
第三のメッキ重量制御装置を用いて第一及び第二のエアナイフから噴射される噴射圧力を調整するエアナイフ圧力制御デバイスとを備えることを特徴とする連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御するシステムが提供される。それゆえ、このシステムは連続溶融亜鉛メッキ工程における変化にかかわらず顧客の要求を満足させることができる。
【００４０】
本発明の上記及びその他の目的、特徴とその他利点は、添付図面と合わせた以下の詳細な記述からより明確に理解されるであろう。
【００４１】
発明の好ましい実施形態
以下では、本発明の構成要素と作用効果が添付の図に示された様々な実施態様を参照してより詳細に記述される。
【００４２】
図３は、本発明の第一の実施態様に係るメッキ重量制御装置の構造を示す概略図である。図１及び２の中で用いられているものと同じとなる図３の構成要素は同一の符号を用いて示されている。
【００４３】
図３に示されるように、本発明に係るメッキ重量制御装置は、Ｘ軸方向における帯鋼１と第一及び第二のエアナイフ３、４の各々との間の距離を第一及び第二のエアナイフ３、４の各々の両端の位置を移動させることにより調整し、それにより帯鋼を各々の噴射ノズルと平行になるように位置合わせする四つの距離調整モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４と、帯鋼の裏側に設置され、第二のエアナイフと帯鋼１との間の距離を測定する三つの距離感知器３１、３２、３３と、第一及び第二のエアナイフの向かい合う一端に各々が位置し、帯鋼１に対するエアナイフ３、４の各々の幅方向の位置を検出する二つの幅感知器３４、３５と、幅感知器３４、３５の受光部３４ｂ、３５ｂ及び距離感知器３１、３２、３３を保持しＸ軸方向に移動することができるサポートシャフトに接続された位置調整モータＭ５とを備えている。
【００４４】
幅感知器３４、３５に関しては、図３に示されるように、発光部３４ａ、３５ａが第一のエアナイフ３の両端に位置し、受光部３４ｂ、３５ｂが第二のエアナイフ４の両端に発光部３４ａ、３５ａと向かい合って位置する。受光部３４ｂ、３５ｂは発光部３４ａ、３５ａからの光を受けとる。白丸は受光部３４ｂ、３５ｂが光を受けとる領域を示し、黒丸は光が帯鋼１により遮られるので受光部３４ｂ、３５ｂが光を受けとらない領域を示す。便宜上、図３の上側をドライブサイド（以下ではＤＳとする）と呼び、図３の下側をワークサイド（以下ではＷＳとする）と呼ぶ。左側は帯鋼の表側を示し、右側は帯鋼の裏側を示す。
【００４５】
図３には示されていないが、前記装置はさらに構成要素のそれぞれの動作を含む装置全体の動作を制御する制御部を備えている。制御部は好ましくはマイクロプロセッサを備えており、その詳細は後述する。
【００４６】
距離感知器３１、３２、３３は帯鋼１の幅方向に位置する三つの点のそれぞれの距離Ｄｗｓ、Ｄｃｓ、Ｄｄｓを測定する役割をもつ。これら距離検知器は第二のエアナイフ４に取り付けられ、それゆえそれと共に移動する。この場合、レーザ感知器や渦電流感知器が第二のエアナイフから帯鋼１までの距離を測定する感知器として用いられることが可能であるが、特定の感知器に限定されるものではない。三つの距離感知器３１、３２、３３はお互いに所定の距離Ｇｓｓだけ離して設置されている。二つの外側の距離感知器３２、３３それぞれの測定値は同じでなければならない。その結果、帯鋼の幅方向は裏側のエアナイフのノズルと平行となる。
【００４７】
すなわち、帯鋼１が裏側のエアナイフ４のノズルと平行となるためには、ＤＳ距離感知器３２で測定された距離値ＤｄｓはＷＳ距離感知器３３で測定された距離値Ｄｗｓと同じでなければならない。この目的のために、中央の距離感知器３１は帯鋼１の幅の中央に位置することが必要である。この要求を満たすため、駆動機構が距離感知器３１、３２、３３及び受光部３４ｂ、３５ｂを帯鋼の幅方向に移動させるために必要となる。
【００４８】
これに関して、距離感知器３１、３２、３３及び受光部３４ｂ、３５ｂは、五番目のモータＭ５に接続された可動シャフトに設置される。幅感知器３４、３５は帯鋼１の縁を検出し、検出結果に基づいて帯鋼の幅が測定される。最後に、五番目のモータＭ５は、距離感知器３１が帯鋼１の幅の中央に位置するように調整される。すなわち、二つの外側の幅感知器３４、３５が同じ数の光を感知している領域を有するようなところで、中央に位置した距離感知器３１が帯鋼１の幅の中央に位置する。
【００４９】
図３に示されるように、幅感知器３４、３５の発光部３４ａ、３５ａは第一のエアナイフ３の両端に設置される。その受光部３４ｂ、３５ｂは、第二のエアナイフ４と列をなして位置するサポートシャフト３６の両端に、発光部３４ａ、３５ａと向かい合うような状態で設置される。受光部３４ｂ、３５ｂの内側にフォトダイオードが帯鋼の幅方向に一列に並べられている。それゆえ、受光部が発光部３４ａ、３５ａからの光を受け取ると、所定量の電流が出力される。そのような幅を感知する方法は、スチールミルにおいて帯鋼の幅を検出する場合に広く使われてきた。上記の方法が、距離感知器３１〜３３が帯鋼の幅の中央に位置するために本発明に適用された。
【００５０】
図４は、図３に示されるようなメッキ重量制御装置を制御するための制御部の構造を示すブロック図である。図４（ａ）は、幅感知器３４、３５から得られた幅の情報を用いて距離感知器３１、３２、３３を帯鋼の幅の中央に位置させるための移動モータとして使われる、五番目のモータＭ５を制御する過程を示す図である。図４（ｂ）は四つの点、すなわち二つのエアナイフの各々の両端の点の位置を距離感知器３１、３２、３３から得られた測定値を用いて調整する、距離調整モータＭ１、Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４を制御する過程を示す図である。
【００５１】
図４に示されるように、本発明に従ったメッキ重量制御装置を制御する制御部は、第一の論理演算ユニット４１と、モータ位置制御デバイス４２と、第二の論理演算ユニット４３と、モータ位置制御デバイス４４〜４７とを備える。受光部３４ｂ、３５ｂにおいて光を感知しているダイオードの数Ｎｗｄ、Ｎｄｓが第一及び第二の幅感知器３４、３５から第一の論理演算ユニット４１に入力される。次に、第一の論理演算ユニット４１は受光部３４ｂ、３５ｂそれぞれにおいて光を感知しているダイオードの数を等しくするために、モータ移動値ΔＧｃを計算する。モータ位置制御デバイス４２は五番目のモータＭ５を、第一の論理演算ユニット４１により計算されたモータ移動値の所まで駆動する。三つの距離感知器３１〜３３により測定され、Ｘ−Ｙ座標軸の値に変換された第二のエアナイフから帯鋼までの距離、（Ｘ０、Ｙ０）、（Ｘ１、Ｙ１）及び（Ｘ２、Ｙ２）が第二の論理演算ユニット４３に入力される。第二の論理演算ユニット４３は帯鋼１を第一及び第二のエアナイフ３、４の各々に平行にし、かつ帯鋼１を各々のエアナイフから等距離に保つために、それぞれのモータ移動値ΔＹ１、ΔＹ２、ΔＹ３及びΔＹ４を計算する。第二の論理演算ユニット４３によって計算されたそれぞれのモータ移動値は、モータＭ１〜Ｍ４をそれぞれの要求された位置に移動させるモータ位置制御デバイス４４〜４７へ入力される。
【００５２】
モータ位置制御デバイスは制御されるモータの型式に応じて異なるが、本発明では特定のモータ又はモータ位置制御デバイスに限定されない。
【００５３】
第一の論理演算ユニット４１は距離感知器の移動値（ΔＧｃ）を次の式１に従って計算する。
式１
ΔＧｃ＝（Ｎｗｓ−Ｎｄｓ）×Ｐｓｓ
ここで、ΔＧｃは帯鋼の幅方向での距離感知器の移動値であり、ＮｗｓはＷＳ幅感知器３５の光を感知しているフォトダイオードの数であり、ＮｄｓはＤＳ幅感知器３４の光を感知しているフォトダイオードの数であり、そしてＰｓｓは幅感知器３４、３５の受光部３４ｂ、３５ｂに設置されたフォトダイオードの間の距離である。
【００５４】
モータ位置制御デバイス４２は式１を用いて計算された距離感知器３１から３３の移動値に従って五番目のモータＭ５を駆動する。それゆえ、もし距離感知器３１から３３がＸ軸方向に移動し、そしてＮｗｓがＮｄｓと等しくなれば、五番目のモータＭ５はそれ以上動かない。この状態では、距離感知器３１〜３３は帯鋼１の幅の中央に位置する。
【００５５】
第二の論理演算ユニット４３は次の手順に従い演算を実行し、四つの点、すなわち、エアナイフの端の点のそれぞれの移動値を計算する。
【００５６】
第一のエアナイフ３及び第二のエアナイフ４の平均移動値は帯鋼１を各々のエアナイフから等距離に保つために計算される。この目的で、帯鋼の曲がりは式２の二次方程式で表される。この場合、座標系は図３に示されるものである。
式２
Ｓ（ｘ）：ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ
三つの距離感知器３１〜３３により測定される三つの座標の組、（ｘ０、ｙ０）、（ｘ１、ｙ１）及び（ｘ２、ｙ２）は全て式２を満足する。それゆえ、三つの距離感知器３１〜３３により測定された三つの座標の組が式２に代入され、それにより三つの連立方程式を作る。この連立方程式を解けば、式２の係数ａ、ｂ及びｃが得られる。
【００５７】
以下では、第二の論理演算ユニット４３の作用がより詳細に記述される。
【００５８】
図３を参照すると、ｙ軸はエアナイフ３、４の縦軸に垂直であり、ｘ軸はｙ軸に垂直であり、それにより２次元のｘ−ｙ座標平面を形成する。原点（０、０）として任意の点が選択でき、そして帯鋼の曲がりは式２の二次方程式Ｓ（ｘ）として表される。
【００５９】
三つの距離感知器３１〜３３により検出された第二のエアナイフから帯鋼までの距離はｘ−ｙ座標の組に変換され、それによりそれぞれ（ｘ０、ｙ０）、（ｘ１、ｙ１）及び（ｘ２、ｙ２）を表す。三つの座標の組（ｘ０、ｙ０）、（ｘ１、ｙ１）及び（ｘ２、ｙ２）を式２の二次方程式に代入して、係数ａ、ｂ及びｃを解くことができる。その結果、帯鋼１を記述する具体的な関数が得られる。
【００６０】
第一のエアナイフ３及び第二のエアナイフ４の平均移動値は、帯鋼１を記述する上記の二次方程式を次の式３に代入することにより計算される。
式３
【００６１】
第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの噴射ノズルを記述する一次方程式は、上述のｘ−ｙ座標系において、第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの噴射ノズルの位置を表す。すなわち、第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの噴射ノズルの位置は、図３に示されるようなｘ‐ｙ座標平面において一次方程式として表現することができる。好ましくは、一次方程式はｙ＝ａ´ｘ＋ｂ´の形式で表現される。
【００６２】
そして、第一及び第二のエアナイフ３，４の各々の両端の移動値が計算され、それにより第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの噴射ノズルを帯鋼１と平行になるように位置させる。
【００６３】
この目的のために、第一及び第二のエアナイフ３、４のＤＳ及びＷＳでのそれぞれの移動値が次の式４及び５を用いて計算される。ＤＳ移動値は式４により算出され、ＷＳ移動値は式５により算出される。
式４
【００６４】
最後に、帯鋼１を第一及び第二のエアナイフ３、４の各々から等距離に保つための平均移動値ΔＹと、第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの噴射ノズルをお互いに平行に保つためのＷＳ／ＤＳのそれぞれの移動値ΔＹｗｓとΔＹｄｓが式６に代入され、それにより距離調整モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４のそれぞれの移動値を得る。
式６
ΔＹ１＝−ΔＹ−ΔＹｗｓ
ΔＹ２＝−ΔＹ−ΔＹｄｓ
ΔＹ３＝ ΔＹ＋ΔＹｗｓ
ΔＹ４＝ ΔＹ＋ΔＹｄｓ
ここで、ΔＹ１は第一のエアナイフ３のＷＳ距離調整モータＭ１の最終的な移動値であり、ΔＹ２は第一のエアナイフ３のＤＳ距離調整モータＭ２の最終的な移動値であり、ΔＹ３は第二のエアナイフ４のＷＳ距離調整モータＭ３の最終的な移動値であり、そしてΔＹ４は第二のエアナイフ４のＤＳ距離調整モータＭ４の最終的な移動値である。
【００６５】
距離調整モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４のそれぞれの移動値が計算されれば、対応するそれぞれのモータ位置制御デバイス４４〜４７がエアナイフの位置を調整する。その結果、帯鋼１は常に第一及び第二のエアナイフ３、４の各々から等距離に保たれ、かつ噴射ノズルは帯鋼１の幅方向においてお互いに平行になるように位置する。
【００６６】
本発明の第一の実施態様のメッキ重量制御装置に従うと、エアナイフの各々と帯鋼との間のそれぞれの平均距離は常に等しくなり、エアナイフのそれぞれのノズルは帯鋼１の幅方向においてお互いに平行になるように位置し、その結果帯鋼の幅方向のメッキ重量と帯鋼の表側と裏側のメッキ重量はほとんど均一に分布することになる。それゆえ、不十分なメッキや余剰なメッキなどの製品欠陥、及び亜鉛の浪費を防ぐことができ、製品コストの節約という結果となる。
【００６７】
図５は本発明の第二の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の概略図である。帯鋼の厚さの変化に応じた通過ラインの移動値は帯鋼の厚さと厚さ変化に比例するという事実に注意し、通過ラインの移動値が評価される。予測値と実際の値との間の誤差は、溶接部でのエアナイフと帯鋼との間の実際の距離を測定した後に補正される。以下では、本装置の構成要素と作用が添付の図５を参照してより詳細に記述される。
【００６８】
図５に示されるようなメッキ重量制御装置は、距離測定ユニット７と、溶接部感知ユニット５１と、移動距離測定論理演算ユニット５２と、移動距離予測論理演算ユニット５３と、パラメータ論理演算ユニット５４と、切り替えユニット５５と、切り替え制御ユニット５６と、モータ位置制御ユニット５７、５８と、可動モータユニット５９、６０とを備えている。距離測定ユニット７は第二のエアナイフ４と帯鋼１との間の距離を測定する役割をもつ。溶接部感知ユニット５１は帯鋼の送りラインにおいて第一及び第二のエアナイフ３、４の上流部分に設置され、厚さの異なる二つの帯鋼１ａ、１ｂが溶接されている溶接部Ｐを検出する。距離測定ユニット７により測定された帯鋼１ａ、１ｂの各々と第二のエアナイフ４との間の距離は、移動距離測定論理演算ユニット５２に入力され、次に帯鋼１と第二のエアナイフ４との間の距離に応じた帯鋼１の通過ラインの移動値を測定し第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの移動距離を計算する。移動距離予測論理演算ユニット５３は、予測パラメータを伴って溶接部の前後に位置する先行する帯鋼１ａと後続する帯鋼１ｂとの間の厚さの変化を計算し、帯鋼１の通過ラインの移動値を計算し、そして第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの移動距離を算出する。パラメータ論理演算ユニット５４は移動距離予測論理演算ユニット５３における予測された通過ライン移動値と移動距離測定論理演算ユニット２２における測定された通過ライン移動値との間の誤差を補正するために演算パラメータを補正する。切り替えユニット５５は移動距離予測論理演算ユニット５３と移動距離測定論理演算ユニット５２の各々から出力された、第一及び第二のエアナイフ３、４のそれぞれの移動距離を選択的に出力する。切り替え制御ユニット５６は、溶接部感知ユニット５１により検出された溶接部の変化する位置に基づいて、溶接部が安定化ロール６を通過した後の所定の時間の間は移動距離予測論理演算ユニット５３の出力値を選択し、上記所定の時間以外は移動距離測定論理演算ユニット５２の出力値を選択するように切り替えユニット５５を制御する。モータ位置制御ユニット５７、５８は切り替えユニット５５から出力された移動値の所まで第一及び第二のエアナイフ３、４を移動させるために第一及び第二のエアナイフの可動モータを制御する役割をもつ。それぞれの可動モータユニット５９、６０は対応する第一及び第二のエアナイフ３、４を前後に移動させ、対応するモータ位置制御ユニット５７、５８の制御のもとで駆動される一またはそれ以上のモータからなる。
【００６９】
モータユニット５９、６０は図５では簡単に表現されているが、モータユニット５９、６０は、図３に示されるような第一及び第二のエアナイフ３、４の各々の両端を移動させる四つのモータＭ１からＭ４からなる。移動距離測定論理演算ユニット５２及び移動距離予測論理演算ユニット５３における、帯鋼１の移動に応じた第一及び第二のエアナイフ３、４の各々の両端の移動値の算出は、従来の方法又は前述の第一の実施態様の方法に従って実行されてもよい。
【００７０】
図６は本発明の第二の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の制御フローを示すフローチャートである。図５に示されたようなメッキ重量制御装置の原理が図６を参照して記述される。
【００７１】
本発明の第二の実施態様に従えば、厚さの異なる二つの帯鋼１ａ、１ｂが溶接され、そして連続的に溶融亜鉛メッキされる。
【００７２】
この場合、厚さの異なる帯鋼１ａ、１ｂが第一及び第二のエアナイフ３、４の間に規定された空間を通過する時に、帯鋼の通過ラインの移動値は帯鋼の厚さと厚さの変化に比例するという事実に注意し、第二の実施態様に従うメッキ重量制御装置が設計され、次のように動作する。
【００７３】
溶接部Ｐの進入が溶接部感知ユニット５１で検知された時（Ｓ６０１）、移動距離予測論理演算ユニット５３は先行する帯鋼１ａの厚さ（Ｔ１）と後続する帯鋼１ｂの厚さ（Ｔ２）の溶接部Ｐの境界での変化（ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１）を計算する（Ｓ６０２）。
【００７４】
通過ラインの予測された移動値（
式７
【００７５】
通過ラインの予測された移動値は溶接部Ｐが安定化ロール６を通過する前に算出され、そして溶接部の検出時刻から所定の時間が経過したかどうかがチェックされる。所定の時間が経過した場合（Ｓ６０４）、すなわち溶接部Ｐが溶接部感知ユニット５１から帯鋼の進行方向に従って進み、安定化ロール６を通過しそれで通過ラインが移動する場合、通過ラインの予測された移動値（
【００７６】
第一の設定時間は、溶接部Ｐが溶接部感知ユニット５１の検出位置から安定化ロール６へ進むために必要な時間である。
【００７７】
溶接部Ｐが第一及び第二のエアナイフ３、４を通過した後、後続する帯鋼１ｂと第二のエアナイフとの間の実際の距離が測定され、溶接部の通過前後での測定値間のあらゆる差は正確に等しくされる。詳しくは、溶接部Ｐが第一及び第二のエアナイフ３、４を通過する前後で、参照エアナイフ、すなわち帯鋼の裏側に位置する第二のエアナイフ４と帯鋼との間のそれぞれの距離、Ｄ１及びＤ２が距離測定ユニット５１を用いて測定される（Ｓ６０６からＳ６０８）。
【００７８】
移動距離測定論理演算ユニット５２は、先行する帯鋼１ａと第二のエアナイフ４との間の測定された距離値Ｄ１、後続する帯鋼１ｂと第二のエアナイフ４との間の測定された距離値Ｄ２、溶接部Ｐが第一及び第二のエアナイフ３、４を通過する前の第二のエアナイフ４の位置Ｐ１、溶接部Ｐが第一及び第二のエアナイフ３、４を通過した後移動距離予測論理演算ユニット５３の予測に従って移動された第二のエアナイフ４の位置Ｐ２を用いて、式８に従って通過ラインの実際の移動値Ｓを計算する。この場合、移動距離測定論理演算ユニット５２の最終的な出力値（ΔＰ）は、通過ラインの予測された移動値（
式８
Ｓ＝（Ｄ２−Ｄ１）−（Ｐ２−Ｐ１）
【００７９】
それゆえ、予測された移動値（
【００８０】
詳しくは、溶接部感知ユニット５１における溶接部の検出から第二の設定時間が経過した後、切り替え制御ユニット５６が移動距離測定論理演算ユニット５２の出力値をモータ位置制御ユニット５７、５８に適用するように切り替えユニット５５を制御する。それから、第一及び第二のエアナイフ３、４の位置が移動距離測定論理演算ユニット５２から最終的に出力される実際の移動値と予測された移動値との間の差（
【００８１】
移動距離予測論理演算ユニット５３の予測された移動値（
【００８２】
このことは、移動距離予測論理演算ユニット５３において正確な移動値予測がなされたことを示す。これに対して、移動距離予測論理演算ユニット５３の予測された移動値（
式９
【００８３】
移動距離予測演算のためのパラメータα及びβの補正（Ｓ６１２、Ｓ６１３）はパラメータ論理演算ユニット５４において実行される。
【００８４】
上記のように、本発明の第二の実施態様に従えば、厚さの異なる二つの帯鋼が連続的に溶融亜鉛メッキされる。溶接部がエアナイフの間に規定された空間を通過する前は、帯鋼の通過ラインは帯鋼の厚さと厚さの変化を用いて調整される。それゆえ、操作者による従来の裁量による制御の不正確さが克服できる。溶接部がエアナイフの間に規定された空間を通過した後の場合は、距離感知器が帯鋼のの通過ラインの実際の移動距離を測定する、そしてそれゆえエアナイフと帯鋼との間の距離が正確に制御される。それゆえ、従来の連続溶融亜鉛メッキにおいて溶接部から数百メータまで広げられた帯鋼においてしばしば生じる、帯鋼の表側と裏側との間のメッキ重量の変化を最小にできる。結果として、連続溶融亜鉛メッキ工程において不十分なメッキや余剰なメッキが最小になり、それゆえ製品欠陥と亜鉛の浪費が防止され、製造コストの節約という結果となる。
【００８５】
エアナイフと帯鋼との間の距離は正確に制御されるが、要求されたメッキ重量が変化するところでは、不正確なメッキが発生するかもしれない。これを克服するために、本発明では要求されたメッキ重量の変化に応じて噴射圧を制御する。
【００８６】
図７は本発明の第三の実施態様に従ったメッキ重量制御装置を示すブロック図である。メッキ重量制御装置はメッキ重量測定ユニット７１、メッキ重量制御ユニット７２、及び圧力制御デバイス７３を備える。メッキ重量測定ユニット７１は、第一及び第二のエアナイフ３、４の間に規定された空間を通過した帯鋼のメッキ重量を測定する役割をもつ。メッキ重量制御ユニット７２はメッキ重量測定ユニット７１において測定された実際のメッキ重量と要求されたメッキ重量を比較し、そして噴射圧力設定値を要求されたメッキ重量に達するように調整する。圧力制御デバイス７３はエアジェットがメッキ重量制御ユニット７２において設定された圧力のもとで噴射されるようにエアバルブ８を制御する。メッキ重量制御ユニット７２はパラメータ評価器７２１と、測定したメッキ重量値を受け取り、次に要求されたメッキ重量に達するように設定圧力値をフィードバック制御するメッキ重量数学モデル７２３と、要求されたメッキ重量が変化したときに設定圧力値を出力するプリセット制御デバイス７２４と、そして前方送り制御デバイス７２５とを備える。その機能と構成の詳細な説明は次のとおりである。
【００８７】
メッキ重量数学モデル７２３に関して、メッキ重量Ｗは三つのパラメータα、β及びγ、帯鋼とエアナイフとの間の距離Ｄ、エアナイフの空気圧Ｐ、及び帯鋼の送り速度であるライン速度Ｖを用いて次の式１０のように表される。それぞれの変数は現時点ｋにおいてＶｋ、Ｄｋ、及びＰｋと表される。この場合、メッキ重量はＷｋである。次の時間ｋ＋１では、それぞれの変数はＶｋ＋１、Ｄｋ＋１、及びＰｋ＋１、と表され、そしてメッキ重量はＷｋ＋１である。時間ｋ＋１でのメッキ重量（Ｗｋ＋１）は次の式１０を用いて得られる。
式１０
もしΔＶ＝ｌｎ（Ｖｋ＋１）−ｌｎ（Ｖｋ）
ΔＤ＝ｌｎ（Ｄｋ＋１）−ｌｎ（Ｄｋ）
ΔＰ＝ｌｎ（Ｐｋ＋１）−ｌｎ（Ｐｋ）
ΔＷ＝ｌｎ（Ｗｋ＋１）−ｌｎ（Ｗｋ）、
ならば、ΔＷ＝αＶ＋βＤ＋γＰ
上記の変数Ｖ、Ｄ、及びＰは常に測定される。
【００８８】
プリセット制御デバイス７２４は帯鋼の要求されたメッキ重量が変化した時に使用される。帯鋼の要求されたメッキ重量がＴｋからＴｋ＋１に変化するところで、エアナイフの時間ｋ＋１での設定圧力値（Ｐｋ＋１）は次の式１１を用いて得られる。
式１１
前方送り制御デバイス７２５は帯鋼の送り速度が変化した時に使われる。帯鋼の送り速度がＶｋからＶｋ＋１へ変化するところで、時間ｋ＋１での設定圧力値（Ｐｋ＋１）は次の式１２を用いて得られる。
式１２
パラメータ評価器７２１は式１０の三つのパラメータα、β及びγを最適化するために作用する。パラメータα、β及びγが不正確であるところで、式１０で計算されたメッキ重量（Ｗｋ＋１）とメッキ重量測定ユニット７１で測定された実際のメッキ重量との間の誤差が生じる。そのような誤差を最小にするパラメータ評価器２３０はメッキ重量数学モデルのパラメータを、線形代数の学術用語である帰納的最小自乗法と呼ばれる最適化手法に基づいて評価する。
【００９１】
パラメータ評価器２３０では、次の式１３が帰納的最小自乗法に基づいて用いられる。
【００９２】
詳しくは、現時点ｋにおいて、それぞれの変数がＶｋ、Ｄｋ、及びＰｋであるところで、メッキ重量測定ユニット７１で測定された実際のメッキ重量は
式１３
もし、
要約すれば、メッキ重量数学モデル７２３はメッキ重量測定ユニット７１で測定された実際のメッキ重量に応じ、要求されたメッキ重量に達するための設定圧力値を出力する。要求されたメッキ重量が変化したところで、プリセット制御デバイス７２４は式１１を用いて設定圧力値を出力する。ライン速度が変化したところで、前方送り制御デバイス７２５はライン速度の変化に応じた設定圧力値を式１２を用いて出力する。
【００９４】
それぞれの条件に従って出力された設定圧力値は圧力制御デバイス７３に適用される。圧力制御デバイス７３はメッキ重量制御ユニット７２の出力値に応じてエアバルブ８の開閉の度合いを調整し、噴射圧力が調整される結果となる。
【００９５】
上述のように、本発明の第三の実施態様に従えば、要求されたメッキ重量又はライン速度が変化した時に、エアナイフの圧力を正確に制御することができる。その結果、要求されたメッキ重量と実際のメッキ重量との間の差を最小化することができる。さらに、不十分なメッキによる質の良くない製品及び余剰のメッキによる亜鉛の浪費が最大限に防止され、製造コストの節約という結果となる。本発明のパラメータ評価器はメッキ重量数学モデルを適応させる一方、エアナイフ設備及びその他のメッキ重量に関係する設備が定期的に修理される時にいつも発生する変化を考慮しているので、設備の修理の負担が減少する。
【００９６】
第一、第二及び第三の実施態様に従ったそれぞれのメッキ重力制御装置は単独でまたは組み合わせて使うことが可能である。しかしながら、それらが連続溶融亜鉛メッキ設備において一緒に適用されるところでは、メッキ重量のさらに正確な制御を達成することが可能である。
【００９７】
図８は本発明の第一、第二及び第三の実施態様に従ったそれぞれの装置を統合した、連続溶融亜鉛メッキ工程におけるメッキ重量制御システムを示すブロック図である。このシステムは第一のメッキ重量制御装置８１、第二のメッキ重量制御装置８２、切り替えデバイス８３、エアナイフ距離制御デバイス８４、第三のメッキ重量制御装置８５、及びエアナイフ圧力制御デバイス８６を備える。第一のメッキ重量制御装置８１は、帯鋼の複数の測定点から第二のエアナイフまでの距離を測定し、測定された複数の距離から第一及び第二のエアナイフの各々の両端の位置を変更し、それにより帯鋼を各々のエアナイフと平行になるよう位置させ、帯鋼を各々のナイフから等距離に保つ。第二のメッキ重量制御装置８２は、溶接部の通過前後の所定の時間の間、二つの帯鋼の間の厚さの差に応じた通過ラインの移動を補償するために第一及び第二のエアナイフの位置を変える。切り替えデバイス８３は、溶接部の通過前後の所定の時間の間はエアナイフ距離制御デバイス８４を第二のメッキ重量制御装置８２と接続し、溶接部の通過後はエアナイフ制御デバイス８４を第一のメッキ重量制御デバイス８３と接続する。エアナイフ距離制御デバイス８４は第一及び第二のメッキ重量制御装置８１、８２の制御に従い、第一及び第二のエアナイフの各々の両端の位置を調整する。第三のメッキ重量制御装置８５は要求された帯鋼のメッキ重量又はライン速度またはその両方の変化に応じて噴射圧力を調整する。エアナイフ圧力制御デバイス８６は第三のメッキ重量制御装置８５の制御に従って第一及び第二のエアナイフに適用される噴射圧力を制御する。
【００９８】
第一のメッキ重量制御装置８１は図３及び４に示されるような本発明の第一の実施態様に従うものであり、第二のメッキ重量制御装置８２は図５に示されるような本発明の第二の実施態様に従うものであり、そして第三のメッキ重量制御装置８５は図７に示されるような本発明の第三の実施態様に従うものである。
【００９９】
このメッキ重量制御システムは、二又はそれ以上の帯鋼が溶接され、そして連続的にメッキされる連続溶融亜鉛メッキ工程において、第三のメッキ重量制御装置８３を用いて要求されたメッキ重量及びライン速度の変化に従って第一及び第二のエアナイフの噴射圧力を制御する。
【０１００】
厚さの異なる二つの帯鋼を接続する溶接部はメッキ槽を通過する前後の所定の時間の間、第二のメッキ重量制御装置８２の制御に従う。それゆえ、第一及び第二エアナイフの各々と帯鋼との間の距離は帯鋼の厚さの変化に応じた通過ラインの移動に従い制御される。残りの部分（溶接部の間の領域）はフィードバック方式で第一のメッキ重量制御装置８１の制御に従い、それにより第一及び第二のエアナイフの各々と帯鋼がお互いに平行になり、帯鋼が各々のエアナイフから等距離に保たれる結果となる。
【０１０１】
それゆえ、このシステムは連続溶融亜鉛メッキ工程の変化にかかわらず要求されたメッキ重量がメッキできるように連続溶融亜鉛メッキ設備を制御することが可能である。
【０１０２】
本発明の好ましい実施態様を例示の目的で開示したが、当業者は添付する請求項に開示された本発明の本質から逸脱することなく、様々な変更、付加、及び置き換えをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のエアワイプを用いた連続溶融亜鉛メッキ装置の概略図である。
【図２】（ａ）と（ｂ）はエアワイプを用いた連続溶融亜鉛メッキ工程において、厚さの異なる帯鋼の連続メッキを示す図である。
【図３】本発明の第一の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の構造を示す概略図である。
【図４】本発明の第一の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の構造を示すブロック図である。
【図５】本発明の第二の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の概略図である。
【図６】本発明の第二の実施態様に従ったメッキ重量制御装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第三の実施態様に従ったメッキ重量制御装置を示すブロック図である。
【図８】本発明の第四の実施態様に従ったメッキ重量制御システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１．．．帯鋼、
１ａ．．．先行する帯鋼、
１ｂ．．．後続する帯鋼、
２．．．溶融亜鉛メッキ槽、
３．．．第一のエアナイフ、
４．．．第二のエアナイフ、
５．．．シンクロール、
６．．．安定化ロール、
７．．．距離測定ユニット、
８．．．圧力調整バルブ、
３４．．．幅感知器、
３４ａ．．．発光部、
３４ｂ．．．受光部、
３５．．．幅感知器、
３５ａ．．．発光部、
３５ｂ．．．受光部、
３６．．．サポートシャフト、
４１．．．第一の論理演算ユニット、
４２．．．モータ位置制御デバイス、
４３．．．第二の論理演算ユニット、
４４、４５、４６、４７．．．モータ位置制御デバイス、
５１．．．溶接部感知ユニット、
５２．．．移動距離測定論理演算ユニット、
５３．．．移動距離予測論理演算ユニット、
５４．．．パラメータ論理演算ユニット、
５５．．．切り替えユニット、
５６．．．切り替え制御ユニット、
５７、５８．．．モータ位置制御ユニット、
５９、６０．．．可動モータユニット、
７１．．．メッキ重量測定ユニット、
７２．．．メッキ重量制御ユニット、
７２１．．．パラメータ評価器、
７２３．．．メッキ重量数学モデル、
７２４．．．プリセット制御デバイス、
７２５．．．前方送り制御デバイス、
７３．．．圧力制御デバイス、
８１．．．第一のメッキ重量制御装置、
８２．．．第二のメッキ重量制御装置、
８３．．．切り替えデバイス、
８４．．．エアナイフ距離制御デバイス、
８５．．．第二のメッキ重量制御装置、
８６．．．エアナイフ圧力制御デバイス
Ｐ．．．溶接部、
Ｗ．．．幅感知器３４、３５において測定された帯鋼の幅、
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４．．．距離調整モータ、
Ｍ５．．．位置調整モータ
Ｌ．．．距離調整モータＭ３と距離調整モータＭ４との間の距離、
ΔＹ１．．．距離調整モータＭ１の最終移動値、
ΔＹ２．．．距離調整モータＭ２の最終移動値、
ΔＹ３．．．距離調整モータＭ３の最終移動値、
ΔＹ４．．．距離調整モータＭ４の最終移動値、
Ｄｄｓ．．．距離検知器３２で測定された距離値、
Ｄｃｓ．．．距離検知器３１で測定された距離値、
Ｄｗｓ．．．距離検知器３３で測定された距離値、
Ｇｓｓ．．．距離検知器３１、３２、３３のお互いの距離、
Ｎｗｓ．．．幅感知器３５の光を感知しているフォトダイオードの数、
Ｎｄｓ．．．幅感知器３４の光を感知しているフォトダイオードの数、
ΔＧｃ．．．帯鋼の幅方向での距離感知器の移動値、
（Ｘ０、Ｙ０）、（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）．．．三つの距離感知器３１から３３により検出された第二のエアナイフから帯鋼までの距離のＸ−Ｙ座標の組。
Claims (18)
- 第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力でエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置であって、
前記第二のエアナイフと列をなして位置するサポートシャフトの中央にお互いに所定の距離だけ離して設置され、帯鋼とエアナイフとの間の距離を測定する複数の距離測定手段と、
第一及び第二のエアナイフの各々の両端を前と後に移動させながら第一及び第二のエアナイフの各々と帯鋼のそれぞれの距離を調整する距離調整手段と、
帯鋼の幅を測定する幅測定手段と、
幅測定手段の感知結果に応じて距離調整手段を帯鋼の幅の中央に位置させるようにする距離測定手段用の位置調整手段とを備えることを特徴とする、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置。 - 幅測定手段が、第一及び第二の幅感知器からなり、その各々が第一のエアナイフ上の発光部と、第二のエアナイフと列をなして位置するサポートシャフト上の受光部とを備え、第一及び第二のエアナイフの一端に向かい合って設置されており、発光部が光を送った時に受光部による光の検出により帯鋼の位置と幅を測定するものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 位置調整手段が、サポートシャフトを帯鋼の幅方向に移動させ、第一及び第二の幅感知器の受光部と複数の距離測定手段がサポートシャフトに設置されている、位置調整モータと、位置調整モータを駆動するモータ位置制御デバイスと、第一及び第二の幅感知器のそれぞれの受光部で検出された光の総量を等しくするために位置調整モータの移動値を計算し、計算値をモータ位置制御デバイスに入力する第一の論理演算ユニットとからなることを特徴とする請求項２に記載の装置。
- 第一及び第二の幅感知器のそれぞれの受光部が、帯鋼の幅方向にお互いに所定の距離だけ離して配置された複数のフォトダイオードを備えることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
- 第一の論理演算ユニットが、ΔＧｃを距離測定手段の移動値、Ｎｗｓを第一の幅感知器において光を感知しているフォトダイオードの数、Ｎｄｓを第二の幅感知器において光を感知しているフォトダイオードの数、そしてＰｓｓをフォトダイオード間の距離とした場合に、距離測定手段の移動値を
ΔＧｃ＝（Ｎｗｓ−Ｎｄｓ）×Ｐｓｓ
のように計算することを特徴とする、請求項４に記載の装置。 - 距離測定手段が、お互いに所定の距離だけ離されて位置された三個以上の距離感知器からなることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
- 距離調整手段が、第一及び第二のエアナイフの各々の両端に接続され、帯鋼方向に前と後に移動する四個以上の距離調整モータと、
距離感知器により測定される帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離を用いて第一及び第二のエアナイフの各々の両端の移動値を計算し、それにより帯鋼を各々のエアナイフから等距離に保ち、かつ帯鋼を各々エアナイフと平行に保つ第二の論理演算ユニットと、
距離調整モータを第二の論理演算ユニットから出力された第一及び第二のエアナイフの各々の両端の移動値まで移動させる、四個以上のモータ位置制御デバイスとからなることを特徴とする請求項６に記載の装置。 - 第二の論理演算ユニットが、ａ）第一及び第二のエアナイフの前／後の移動方向のＸ軸及び帯鋼の幅方向のＹ軸により張られ、原点となる点を用いたＸ−Ｙ座標平面を定義し、ｂ）Ｘ−Ｙ座標平面上での帯鋼の曲がりを次式、Ｓ（ｘ）：ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ
（ここで、Ｓ（ｘ）はＸ―Ｙ座標平面上での帯鋼の曲がりの関数であり、ａ、ｂ及びｃはＳ（ｘ）の係数である）のように表現し、ｃ）複数の距離測定手段から得られた複数の測定値をＸ−Ｙ座標値に変換し、ｄ）係数ａ、ｂ及びｃを得るためにそのＸ−Ｙ座標値を関数Ｓ（ｘ）に入力し、ｅ）得られたＳ（ｘ）を次式、
（ここでΔＹは第一及び第二のエアナイフの平均移動値を表し、Ｗは幅感知器により検出された帯鋼の幅の大きさを表し、ＬＴ（ｘ）は第一のエアナイフのノズルの一次方程式を表し、ＬＢ（ｘ）は第二のエアナイフのノズルの一次方程式を表す）に入力し、それにより第一及び第二のエアナイフの平均移動値を得て、ｆ）第一及び第二のエアナイフの両端の移動値、ΔＹｄｓ及びΔＹｗｓを次式、
、
（ここで、ΔＹｄｓは第一及び第二のエアナイフの一端の移動値であり、ΔＹｗｓは第一及び第二のエアナイフの他の一端の移動値であり、Ｍは複数の距離測定手段のうちで中央に位置する距離測定手段と第二のエアナイフの一端に接続された距離調整手段との間の直線距離であり、Ｌは第二のエアナイフの両端に位置する二つの距離調整手段の間の距離である）を用いて計算し、ｇ）次に第一及び第二のエアナイフの各々の両端の最終的な移動値、ΔＹ１、ΔＹ２、ΔＹ３及びΔＹ４を次式、
ΔＹ１＝−ΔＹ−ΔＹｗｓ
ΔＹ２＝−ΔＹ−ΔＹｄｓ
ΔＹ３＝ ΔＹ＋ΔＹｗｓ
ΔＹ４＝ ΔＹ＋ΔＹｄｓ
（ここで、ΔＹ１は第一のエアナイフの一端（ＷＳ）の最終的な移動値であり、ΔＹ２は第一のエアナイフの他の一端（ＤＳ）の最終的な移動値であり、ΔＹ３は第二のエアナイフの一端（ＷＳ）の最終的な移動値であり、ΔＹ４は第二のエアナイフの他の一端（ＤＳ）の最終的な移動値である）を用いて計算することを特徴とする、請求項７に記載の装置。 - 第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力でエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置であって、
第一及び第二のエアナイフの位置を調整する位置調整手段と、
溶融亜鉛メッキ槽における厚さの異なる二つの帯鋼を接合する溶接部の変化する位置を検出する溶接部感知手段と、
第二のエアナイフと帯鋼との間の距離を測定する距離測定手段と、
帯鋼の厚さ情報に基づいて先行する帯鋼とそれに溶接された後続する帯鋼の厚さの変化及び帯鋼の通過ラインの移動値を計算することにより、第一及び第二のエアナイフの各々の移動距離を計算する移動距離予測論理演算手段と、
距離測定手段により測定された帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離を用いて溶接部の通過前後の帯鋼の通過ラインの移動値を計算することにより、第一及び第二のエアナイフの各々の移動距離を計算する移動距離測定論理演算手段と、
移動距離予測論理演算手段における予測された移動距離と移動距離測定論理演算手段における測定された移動距離との間の誤差を補償するために、移動距離予測論理演算手段のパラメータを補正するパラメータ補正手段と、
移動距離予測論理演算手段から出力された第一及び第二のエアナイフの移動距離と移動距離測定論理演算手段から出力された移動距離のどちらかを選択し、次にその選択した移動距離値を位置調整手段に適用する切り替え手段と、
溶接部感知手段により検出された溶接部の変化する位置に基づき、溶接部が第一及び第二のエアナイフを通過する前後の所定の時間の間は移動距離予測論理演算手段の出力値を位置調整手段に適用する以外は、移動距離測定論理演算手段の出力値を位置調整手段に適用する切り替え制御ユニットとを備えることを特徴とする、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置。
。 - 移動距離予測論理演算手段が、先行する／後続する帯鋼の各々の厚さとそれらの間の厚さの差異を次式、
（ここで、
は通過ラインの予測された移動値であり、Ｔ１は先行する帯鋼の厚さであり、ΔＴは先行する帯鋼と後続する帯鋼との間の厚さの差であり、α及びβは予測変数である）に入力し、それにより帯鋼の通過ラインの予測された移動値を計算し、次にその通過ラインの移動値に応じた第一及び第二のエアナイフの各々の予測された移動距離を算出することを特徴とする、請求項９に記載の装置。 - 移動距離測定論理演算手段が、距離測定手段から、先行する／後続する帯鋼の各々と第二のエアナイフとの測定された距離値を受け取り、次に帯鋼の通過ラインの実際の移動値を次式を用いて計算し、
Ｓ＝（Ｄ２−Ｄ１）−（Ｐ２−Ｐ１）
ここで、Ｓは通過ラインの実際の移動値であり、Ｄ１は先行する帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離であり、Ｄ２は溶接部の通過後の帯鋼と第二のエアナイフとの間の距離であり、Ｐ１は溶接部の通過前の第二のエアナイフの位置であり、そしてＰ２は溶接部の通過後の第二のエアナイフの位置であることを特徴とする請求項９に記載の装置。 - パラメータ補正手段が、移動距離予測論理演算手段の演算パラメータを次式に従い補正し、
、
、ここで、γα、γβはα、βの学習速度であることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
。 - 第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力でエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置であって、
第一及び第二のエアナイフを通過した帯鋼のメッキ重量を測定するメッキ重量測定手段と、
帯鋼の送り速度、各々のエアナイフと帯鋼との間の距離、及びエアナイフの圧力の変化を補償するそれぞれのパラメータα、β及びγを用いてメッキ重量の変化を計算するメッキ重量数学モデルと、
メッキ重量測定手段において測定された実際のメッキ重量値とメッキ重力数学モデルにおいて計算された計算上のメッキ重量値との間の差異を最小にするためにパラメータα、β及びγを補正するパラメータ補正手段と、
帯鋼の要求されたメッキ重量が変化した時に帯鋼のメッキ重量を要求されたメッキ重量に適合させるために第一及び第二のエアナイフの噴射圧力を調整する第一の圧力制御手段、及び、
帯鋼の送り速度が変化した時に帯鋼の送り速度の変化に応じたメッキ重量の変化を補償するために各エアナイフの噴射圧力を調整する第二の圧力制御手段を備え、第一及び第二のエアナイフの噴射圧力が、所定の圧力の下での連続溶融亜鉛メッキ工程の間に要求されたメッキ重量及び／又は送り速度が変化した時に第一の圧力制御手段及び／又は第二の圧力制御手段の出力値を用いて調整されることを特徴とする、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置。 - メッキ重量数学モデルが次式、
ΔＶ＝ｌｎ（Ｖｋ＋１）−ｌｎ（Ｖｋ）
ΔＤ＝ｌｎ（Ｄｋ＋１）−ｌｎ（Ｄｋ）
ΔＰ＝ｌｎ（Ｐｋ＋１）−ｌｎ（Ｐｋ）、
に従い帯鋼の送り速度の変化（ΔＶ）、帯鋼とエアナイフとの間の距離の変化（ΔＤ）、及び各エアナイフの圧力の変化（ΔＰ）を受け取り、上記のそれぞれの変数に対応するパラメータα、β及びγを掛けて、それにより式ΔＷ＝αΔＶ＋βΔＤ＋γΔＰを得て、そして次にメッキ重量変化、ΔＷ＝ｌｎ（Ｗｋ＋１）−ｌｎ（Ｗｋ）を計算することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。 - 第一の圧力制御手段が、帯鋼の要求されたメッキ重量がＴｋからＴｋ＋１に変化した時、次式、
、を用いて要求されたメッキ重量がＴｋ＋１での各エアナイフの設定圧力値（Ｐｋ＋１）を算出することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。 - 第二の圧力制御手段が、帯鋼の送り速度がＶｋからＶｋ＋１に変化した時、次式、
、を用いて送り速度がＶｋ＋１での各エアナイフの設定圧力値（Ｐｋ＋１）を算出することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。 - パラメータ補正手段が、メッキ重量測定手段で測定された実際のメッキ重量とメッキ重量数学モデルにおける計算上のメッキ重力との間の差が検出されたとき、次式、
θｋ＋１ ＝ θｋ ＋ Ｋｋ＋１［ｚｋ＋１−ｈ´ｋ＋１θｋ］
（ここで、
、
、
）、を用いてパラメータα、β及びγを補正することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。 - 第一及び第二のエアナイフが溶融亜鉛メッキ槽を通過した帯鋼の両表面に所定の圧力でエアジェットを噴射することにより帯鋼のメッキ重量を制御するために備えられている、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御するシステムであって、
帯鋼と第一及び第二のエアナイフの各々との間の距離値を複数の測定点で測定し、測定した複数の距離値を用いてエアナイフの各々の両端の位置を変化させ、それにより帯鋼を各々のエアナイフと平行になり、かつ帯鋼を各々のエアナイフから等距離に保つように位置調整する第一のメッキ重量制御装置と、
第一及び第二のエアナイフの各々の位置を変化させ、それにより二つの帯鋼の溶接部の通過前後の所定の時間の間、二つの帯鋼の厚さの差に応じた通過ラインの移動を補正する第二のメッキ重量制御装置と、
帯鋼の要求されたメッキ重力及び／又は送り速度の変化に応じて噴射圧力を変化させる第三のメッキ重量制御装置と、
溶接部の通過の前後の所定の時間は第二のメッキ重量制御装置を用いて第一及び第二のエアナイフの各々の両端の位置を調整し、溶融部分の通過後は第一のメッキ重力制御装置を用いて第一及び第二のエアナイフの各々の両端の位置を調整するエアナイフ距離距離調整デバイス、及び、
第三のメッキ重量制御装置を用いて第一及び第二のエアナイフから噴射される噴射圧力を調整するエアナイフ圧力制御デバイスとを備えることを特徴とする、連続溶融亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御するシステム。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0051242A KR100530054B1 (ko) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | 용융 도금공정에서의 에어나이프 간격 제어장치 |
| KR10-2001-0082223A KR100530074B1 (ko) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 강판 패싱라인의 움직임을 보상하는연속식용융도금공정에서의 에어나이프 간격 제어 장치 및방법 |
| KR1020010082222A KR100815684B1 (ko) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 강판 용융도금공정에서의 적응형 도금량 제어장치 |
| PCT/KR2002/001591 WO2003018859A2 (en) | 2001-08-24 | 2002-08-23 | Apparatus for controlling coating weight on strip in continuous galvanizing process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004522002A true JP2004522002A (ja) | 2004-07-22 |
Family
ID=27350508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003523702A Pending JP2004522002A (ja) | 2001-08-24 | 2002-08-23 | 連続亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004522002A (ja) |
| CN (1) | CN1610763A (ja) |
| WO (1) | WO2003018859A2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018529845A (ja) * | 2015-09-30 | 2018-10-11 | 宝山鋼鉄股▲分▼有限公司 | 厚さが連続的に変化するストリップ材料のための溶融亜鉛めっき層厚さ制御システムおよび方法 |
| JP2020105623A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 株式会社日立製作所 | めっき付着量制御装置および制御方法 |
| JP2020105621A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 株式会社日立製作所 | めっき付着量制御装置および制御方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1015581A3 (fr) * | 2003-06-25 | 2005-06-07 | Ct Rech Metallurgiques Asbl | Procede et dispositif pour la determination et la correction en ligne des ondulations a la surface d'une bande d'acier revetue. |
| EP2279278B1 (fr) | 2008-05-15 | 2019-12-25 | Primetals Technologies France SAS | Système et méthode adaptés au guidage d'un dispositif d'essorage d'un produit de galvanisation |
| EP2140944A1 (en) * | 2008-07-03 | 2010-01-06 | Linde AG | Adjustable baffles for gas wiping |
| US8931431B2 (en) * | 2009-03-25 | 2015-01-13 | The Regents Of The University Of Michigan | Nozzle geometry for organic vapor jet printing |
| CN101660111B (zh) * | 2009-10-14 | 2012-02-01 | 中冶连铸技术工程股份有限公司 | 一种用于刀式喷嘴的水平控制装置 |
| CN101967617B (zh) * | 2010-10-15 | 2012-04-25 | 宝钢股份黄石涂镀板有限公司 | 一种气刀自动跟踪调节装置 |
| CN104109829B (zh) * | 2013-04-19 | 2016-08-03 | 宝山钢铁股份有限公司 | 热镀锌机组气刀工作宽度控制方法 |
| CN106167887B (zh) * | 2016-07-04 | 2018-07-06 | 浙江中控研究院有限公司 | 基于刀距动态补偿的热镀锌镀层厚度快速切换方法及系统 |
| CN108160408B (zh) * | 2016-12-05 | 2022-04-29 | 塔工程有限公司 | 涂布头单元的控制装置 |
| CN107447176A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-08 | 江苏大力神科技股份有限公司 | 一种双气刀锌花控制装置 |
| KR20220038451A (ko) * | 2019-08-29 | 2022-03-28 | 아르셀러미탈 | 에지 빌드-업 측정 |
| CN110793333B (zh) * | 2019-10-09 | 2021-07-13 | 河钢股份有限公司 | 一种提高镀层质量的退火炉斜滑道液面控制装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4346129A (en) * | 1981-03-02 | 1982-08-24 | Republic Steel Corporation | Method and apparatus for thickness control of a coating |
| FR2690170B1 (fr) * | 1992-04-17 | 1995-03-31 | Clecim Sa | Dispositif à lame d'air de régulation d'un dépôt métallique. |
-
2002
- 2002-08-23 JP JP2003523702A patent/JP2004522002A/ja active Pending
- 2002-08-23 CN CN 02803067 patent/CN1610763A/zh active Pending
- 2002-08-23 WO PCT/KR2002/001591 patent/WO2003018859A2/en active Application Filing
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018529845A (ja) * | 2015-09-30 | 2018-10-11 | 宝山鋼鉄股▲分▼有限公司 | 厚さが連続的に変化するストリップ材料のための溶融亜鉛めっき層厚さ制御システムおよび方法 |
| JP2020105623A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 株式会社日立製作所 | めっき付着量制御装置および制御方法 |
| JP2020105621A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 株式会社日立製作所 | めっき付着量制御装置および制御方法 |
| JP7145754B2 (ja) | 2018-12-28 | 2022-10-03 | 株式会社日立製作所 | めっき付着量制御装置および制御方法 |
| JP7145755B2 (ja) | 2018-12-28 | 2022-10-03 | 株式会社日立製作所 | めっき付着量制御装置および制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2003018859A3 (en) | 2003-11-13 |
| WO2003018859A2 (en) | 2003-03-06 |
| CN1610763A (zh) | 2005-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040050323A1 (en) | Apparatus for controlling coating weight on strip in continuous galvanizing process | |
| JP2004522002A (ja) | 連続亜鉛メッキ工程において帯鋼のメッキ重量を制御する装置 | |
| US4724302A (en) | Bead process control with profiler | |
| CS199595B2 (en) | Device for controlling mass and distribution of coating material layed on mobile strap | |
| JP7269330B2 (ja) | メッキ量制御装置およびメッキ量制御方法 | |
| Ščetinec et al. | In-process path replanning and online layer height control through deposition arc current for gas metal arc based additive manufacturing | |
| KR100815814B1 (ko) | 연속도금공정에서의 도금 부착량 제어 방법 및 장치 | |
| KR101130483B1 (ko) | 스트립형 기판 상에 코팅을 연속 퇴적시키는 방법 및 설비 | |
| CN111378917B (zh) | 镀敷附着量控制装置以及控制方法 | |
| KR100530054B1 (ko) | 용융 도금공정에서의 에어나이프 간격 제어장치 | |
| KR100742834B1 (ko) | 용융 도금 공정에서의 도금량 제어 시스템 | |
| US11248288B2 (en) | Plating adhesion amount control mechanism and method for controlling an adhesion amount by comparing a plating adhesion amount estimation value at an upstream position and a plating adhesion actual amount at a downstream position | |
| JP3868249B2 (ja) | 鋼板形状矯正装置 | |
| KR20020050858A (ko) | 에어나이프의 노즐 갭 조절장치 및 그 방법 | |
| KR101153615B1 (ko) | 용융도금공정에서의 폭방향 도금량 제어 장치 및 방법 | |
| KR100584128B1 (ko) | 시간편차 보상에 의한 도금량 제어방법 | |
| JP7145755B2 (ja) | めっき付着量制御装置および制御方法 | |
| KR102020398B1 (ko) | 인산염 부착량 측정 시스템 및 이를 이용한 측정 방법 | |
| JPH08239745A (ja) | 溶融金属めっきの鋼帯幅方向付着量の制御装置 | |
| KR20150022406A (ko) | 용융 도금 공정에서의 라인 속도 변화에 따른 도금량 제어 방법 | |
| IT202100019748A1 (it) | Stazione di verniciatura perfezionata, impianto di verniciatura includente tale stazione di verniciatura, e metodo di verniciatura. | |
| JP2000135458A (ja) | 塗装用ロボット装置 | |
| JP2022099380A (ja) | 電着塗装設備における通電条件データ取得方法、電着塗装設備 | |
| JPH06336667A (ja) | 溶融めっきの付着量制御方法 | |
| JPH0841617A (ja) | 溶融めっき鋼板の幅方向目付制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050308 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060221 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060518 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061220 |