JP2629029B2 - 鋼板の振動抑制および位置制御装置 - Google Patents

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制御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〕

例えば溶融亜鉛メッ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
てくる被メッ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，所要のメッ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，メッキ厚みが不
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ッ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52−111838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
て被メッ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，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，鋼帯が走行され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，実際には鋼帯は振動
しながら走行するために，鋼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，
このために鋼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，本
発明とは直接的には関係ないが，電磁気力によってメッ
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52−111838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鋼帯が薄いと
吸引面の減少と共に吸引力が弱くなり，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，鋼体の中央部を目標とする走路面に精度良く合致さ
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，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１を走路面２まで動かすことができる。

しかし，実際の場合には鋼板１が振動しながら走行し
たり，一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
を引き戻そうといて電磁石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
化した場合には鋼板１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
行を構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，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のブロックダイヤフ
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10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，かつ走路面11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
11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17,反転回路18,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11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からほ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，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，また半波整流回路20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20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ッ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，鋼板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L_Xになったとすると，鋼板位
置検出器９は距離L_Xに対応したV_Xの信号を出力する。こ
の信号V_X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L_Sに対応した設定信号V_Sと
比較され，（V_X−V_S）の減算が行われる。（V_X−V_S）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_X−V_S）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11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（V_X−V_S）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（V_X−V_S）＝０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16では（V_X−V_S）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_X−V_S）
＜＜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（V_X−V_S）＝０になる
まで，すなわち鋼板５を走路面11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
には鋼板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
反対側に大きく行き過ぎて，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，上述にような不都
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が鋼板位置検出回路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13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20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10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
際に溶融亜鉛メッ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10数mmであった
が，これが2mm以下と数分の一以下に減少し，この結果
メッ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
を溶融亜鉛メッキラインに用いた場合にメッキ厚みを制
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
被メッ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ッキ厚みを違えた差
厚メッ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，
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
コーター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，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，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，メ
ッ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，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，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，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。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項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。