JP2923154B2 - 鋼板の非接触制振装置 - Google Patents

鋼板の非接触制振装置

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JP2923154B2
JP2923154B2 JP4353954A JP35395492A JP2923154B2 JP 2923154 B2 JP2923154 B2 JP 2923154B2 JP 4353954 A JP4353954 A JP 4353954A JP 35395492 A JP35395492 A JP 35395492A JP 2923154 B2 JP2923154 B2 JP 2923154B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板表面のメッキ
処理、焼鈍等の表面処理・加工を連続して行なう鋼板の
連続処理ラインに適用される鋼板の非接触制振装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】連続鋼板処理ラインにおいては、板厚約
0.5〜5mm、板幅約700〜1900mmの鋼板を
搬送させながら熔融亜鉛メッキや焼鈍などの表面処理、
加工を行なっているが、走行搬送される鋼板を乾燥・冷
却するための冷却風や機械系のガタ等により搬送中の鋼
板が振動すると鋼板表面にメッキむらや傷が発生し、製
品の品質が低下する。
【0003】この振動を低減する従来技術に係わる非接
触制振装置を図5、図6に示す。
【0004】図5は従来の非接触制振装置の概略構成
図、図6は同装置における制御回路を示すブロック図で
ある。
【0005】図5に示すように鋼板1は、鋼板処理ライ
ン上に適宜間隔を置いて配置された2個のフロータある
いはロール2、3を介して矢印の方向に搬送されてい
る。
【0006】これら2個のフロータあるいはロール2、
3の間には電磁石5a、5bが走行搬送される鋼板1の
面に対向して配置され、またこれら電磁石5a、5bと
ほぼ同じ位置に冷却風や機械のガタにより発生する鋼板
振動変位を測定する変位計4が設置されている。
【0007】変位計4からの鋼板変位信号は図6に示す
制御装置16に入力され、減算器7によって、別に入力
された鋼板1の位置設定値から減算され、P・1・D
(比例・積分・微分)演算器17を経て、電磁石駆動装
置11に入力される。
【0008】この結果、電磁石駆動装置11は、鋼板の
位置が正しい設定位置になるように電磁石5a、5bに
励磁電流を出力し、鋼板1の振動を電磁力を用いて非接
触で低減している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の従来
技術においては、P・1・D演算器17の比例ゲイン;
積分ゲイン、微分ゲインが一定であるため、板厚、板
幅、張力等の運転条件変化には対応できない。
【0010】すなわち、ある運転条件では振動を低減で
きても他の運転条件では振動を低減できないため、製品
にメッキむらができる等の品質低下をまねく不具合があ
った。 本発明は、上記不具合点を解消し、運転条件が
変化しても鋼板の振動を低減させることを可能とした新
たな鋼板の非接触制振装置を提供することを目的として
いる。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の構成として本発明の鋼板非接触制振装置は、鋼板表面
のメッキ処理や焼鈍等の表面加工・処理を連続的に行な
う連続鋼板処理ラインにおいて、 (A)前記処理ライン上に適宜間隔をおいて配置した鋼
板搬送用ロールあるいはフロータ2と3の間に走行搬送
される鋼板に対向して配置された電磁石5a、5bと、 (B)前記電磁石5a、5bと同一位置に鋼板1と対向
して設けられた変位計4と、 (C)前記変位計4からの変位量を信号として入力し、
予め入力された鋼板1の位置設定値から減算する減算器
7と、 (D)前記減算器7からの鋼板の位置偏差u(i)を示
す信号と,後述の記憶装置10からの内部状態量X
(i)を示す信号を入力し、鋼板1の振動変位を低減す
るための励磁電流指令値y(i)を出力する制御演算装
置8と、 (E)前記減算器7からの鋼板の位置偏差u(i)を示
す信号を入力し、内部状態量としての鋼板の変位速度v
(i)および励磁電流w(i)を演算する状態量演算装
置9と、 (F)前記状態量演算装置9からの信号を記憶しておく
記憶装置10と、 (G)前記制御演算装置8からの励磁電流指令値y
(i)を入力し、前記電磁石5a、5bを駆動する内部
状態量としての励磁電流w(i)を出力する電磁石駆動
装置11とを具備したことを特徴とする。
【0012】なお、「内部状態量」の意味は次のとおり
である。
【0013】制御上学における内部状態量とは、センサ
等によって検出されていない物理量のことをいう。
【0014】本発明の制振装置では、式(1)のX
(i)と、式(2)のX(i+1)が内部状態量であ
る。
【0015】前記内部状態量X(i)となる物理量の名
称は、鋼板1の変位速度v(i)と、電磁石駆動装
置11から電磁石5に出力される励磁電流w(i)、で
ある。
【0016】
【作用】上述のように構成した本発明の鋼板非接触制振
装置は、 (1)電磁石と変位計を用いて鋼板処理ラインを走行す
る鋼板の振動を非接触で制振する装置において、冷却風
や機械のガタ等に起因して発生する鋼板振動による鋼板
変位を変位計で測定して、該変位計からの信号を制御装
置に入力し、 (2)該制御装置内で前記鋼板変位から演算した内部状
態量と鋼板変位をもとに励磁電流指令値を決定して、電
磁石駆動装置に入力する。 (3)その結果、電磁石駆動装置は、鋼板の位置が設定
位置となるように電磁石に励磁電流を出力し、鋼板の振
動を電磁力を用いて非接触で低減する。 (4)さらに、板厚・張力等の運転条件が変化しても制
振性能が劣化せずに、鋼板振動の振幅を所定の振幅以下
に抑えることができる。
【0017】
【実施例】以下、図面により本発明の1実施例について
説明する。
【0018】図1は本発明の1実施例に係わる非接触制
振装置の構成図、図2は図1の装置における制御回路の
ブロック図、図3および図4は、図1の装置による制振
性能(鋼板の振動変位)の比較説明図である。
【0019】図1において、1は鋼板処理ラインに沿っ
て搬送される鋼板、2及び3は同処理ライン上に間隔を
置いて配置されたフロータあるいはロールで、鋼板1は
該フロータあるいはロール2、3を介して矢印方向に搬
送される。これらのフロータあるいはロール2、3の間
には、前述の従来装置と同様に電磁石5a、5bが鋼板
1に対向して配設されると共に、そのほぼ同じ位置に変
位計4が設置される。
【0020】変位計4は制御装置6に接続されており、
該制御装置6は、図2に示すように減算器7、制御演算
装置8、状態量演算装置9、記憶装置10及び電磁石駆
動装置11で構成されている。
【0021】次に図2に示す制御回路ブロック図により
本装置の動作について説明する。
【0022】冷却風や機械のガタ等に起因して発生する
鋼板振動による鋼板位置(鋼板に直交する方向の位置)
の変化は変位計4により測定され、該変位計4からの信
号は制御装置6に入力され、同制御装置内の減算器7に
よって、別に入力された鋼板1の位置設定値(鋼板に直
交する方向の位置設定値)から減算され、鋼板の位置偏
差u(i)が求められる。
【0023】この位置偏差u(i)、および後述の記憶
装置10に記憶されている内部状態量X(i)を示す信
号は、制御演算装置8に入力され、次に示す式(1)を
用いて励磁電流指令値y(i)を決定する。
【0024】 y(i)=C・X(i)+d・u(i) (1) ここで、Cは1行n列の行列、dは定数であり、iは現
在時刻の値、u(i)は鋼板の位置偏差、X(i)は内
部状態量であり、n次元ベクトル、y(i)は制御演算
装置8から電磁石駆動装置11への励磁電流指令値、を
表わす。
【0025】この励磁電流指令値y(i)は電磁石駆動
装置11に入力され、電磁石駆動装置11から電磁石5
a、5bに励磁電流w(i)が出力される。
【0026】また、減算器7からの位置偏差u(i)を
示す信号は、状態量演算装置9にも入力され、次に示す
式(2)を用いて1サンプリング後の内部状態量X(i
+1)を予測し、記憶装置10に記憶させる。
【0027】 X(i+1)=A・X(i)+B・u(i) (2) ここで、Aはn行n列の行列、Bはn行1列の行列、u
(i)は、時刻(i)における鋼板の位置偏差、X
(i)は、時刻(i)における内部状態量、X(i+
1)は、1サンプリング後の内部状態量である。
【0028】なお、式(1)、式(2)におけるn、
A、B、C、dは、例えばH最適制御理論を用いて決
定する。
【0029】以上の結果、鋼板1の振動を電磁石を用い
て非接触で低減できる。
【0030】次に、図1〜図2の制御装置6の説明に用
いた内部状態量について説明する。 (a)現在時刻の内部状態量X(i) 制御上学における内部状態量とは、センサ等によって検
出されていない物理量のことをいう。
【0031】通常の制御方法では、センサで検出可能な
信号[本発明の制振装置の減算器からの信号、すなわ
ち、鋼板の位置偏差u(i)を示す信号に相当するも
の]のみを使用して制御指令(励磁電流指令値)y
(i)を決定しているが、本発明の制振装置では、内部
状態量X(i)として上記2つの物理量、すなわち、
鋼板の変位速度v(i)と、電磁石駆動装置から出力
される励磁電流w(i)と、を使用して、式(1)によ
り、励磁電流指令値y(i)を決定している。
【0032】すなわち、前記制御装置6の制御演算装置
8は、鋼板の位置偏差u(i)を減算器7から入力する
とともに、内部状態量X(i)としての鋼板の変位速度
v(i)を記憶装置10から入力し、励磁電流指令値y
(i)を演算して電磁石駆動装置11に出力する。
【0033】そして、前記電磁石駆動装置11は、内部
状態量としての励磁電流w(i)を、電磁石5aと5b
に出力する。
【0034】その結果、鋼板1の制振性能が向上する。 (b)1サンプル後の時刻の内部状態量X(i+1) 1サンプル後の時刻の内部状態量X(i+1)、すなわ
ち、鋼板の変位速度v(i+1)と、電磁石駆動装置か
ら出力される励磁電流w(i+1)は、センサで検出で
きないため何らかの方法で予測(推定)する必要があ
る。
【0035】そこで、本発明の制振装置では、現在の
内部状態量X(i)と、減算器からの位置偏差u
(i)を用いて、1サンプル後の時刻の内部状態量X
(i+1)を式(2)により予測する。そのため、現在
の内部状態量X(i)と、減算器7からの鋼板の位置偏
差u(i)を使用している。
【0036】その結果、鋼板1の制振性能が向上する。
【0037】前記「1サンプル後」の意味は次のとおり
である。
【0038】図2の制御装置では一定周期(例えば1
秒)毎に演算するので、次の演算周期(例えば1秒)の
時刻を「1サンプル後」ということにする。 (c)鋼板の変位速度v(i)と励磁電流指令値y
(i)の関係制御演算装置8に、減算器7から鋼板の
位置偏差u(i)を入力するとともに、記憶装置10
から内部状態量としての鋼板の変位速度v(i)および
励磁電流w(i)を入力することにより、制御演算装
置8で励磁電流指令値y(i)が演算される。 (d)励磁電流指令値y(i)と電磁石への励磁電流w
(i)との関係電磁石駆動装置11に制御演算装置8
からの励磁電流指令値y(i)を入力することにより、
電磁石駆動装置11で内部状態量としての電磁石への
励磁電流w(i)が作成される。
【0039】次に、図3及び図4により本発明の制振性
能の効果を説明する。
【0040】図3は、鋼板に正弦波状の加振力が加わっ
た場合の鋼板振動の大きさを示したもので、縦軸は加振
力の振幅に対する鋼板変位(鋼板に直交する方向の変
位)の振幅の比、横軸は周波数である。
【0041】図3の実線で示す本発明装置の振幅比13
は、点線で示す従来装置の振幅比12に比ベ、全ての周
波数で小さくなっている。
【0042】その結果、図4に示すように鋼板の振動変
位(鋼板に直交する方向の振動変位)を従来の点線で示
す14から実線で示す15に低減することかできる。
【0043】また、周波数変化に対する振幅比の変化率
は図3に示すように本発明装置の振幅比13の方が従来
装置の場合の振幅比12よりも小さいことから、板厚、
張力等の運転条件変化にともなう鋼板の固有振動数変化
に対して、制振性能があまり変化せず鋼板振動の振幅を
一定値以下に抑えることができる。
【0044】以上本発明の1実施例にっき績々説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本発
明技術思想の範囲内において種々設計変更し得るもので
あリ、それらはいずれも本発明の技術的範囲に属するも
のであることは言うまでもない。
【0045】
【発明の効果】本発明の鋼板非接触制振装置によれば、 (1)従来の非接触制振装置に比べ冷却風や機械のガタ
等に起因して発生する鋼板の振動を極めて有効に低減す
ることができる。 (2)また、板厚・張力等の運転条件変化により鋼板振
動の周波数が変化しても制振性能が劣化せず、所定の振
幅以下に振動を低減することができる。 (3)その結果、従来の装置における振動が原因となる
製品のメッキむらや傷がなくなり製品の品質を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る非接触制振装置の構
成図。
【図2】図1の装置における制御装置の制御回路ブロッ
ク図。
【図3】図1の装置による制振性能の比較説明図。
【図4】図1の装置による制振性能(鋼板の振動変位)
の比較説明図。
【図5】従来の非接触制振装置の構成図。
【図6】図5の従来装置における制御回路のブロック
図。
【符号の説明】
1 鋼板 2、3 フロータ又はロール 4 変位計 5a、5b 電磁石 6、16 制御装置 7 減算器 8 制御演算装置 9 状態量演算装置 10 記憶装置 11 電磁石駆動装置 12、13 鋼板の振幅比 14、15 鋼板の振動変位 (i) 現在時刻の値 (i+1) 1サンプル後の時刻の値 u(i) 鋼板の位置偏差 v(i) 鋼板の変位速度 w(i) 電磁石駆動装置から出力される励磁電流 X(i) 現在時刻の内部状態量 X(i+1) 1サンプル後の時刻の内部状態量 y(i) 励磁電流指令値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F16F 15/03 F16F 15/03 A (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 19/02 B65H 23/18 C21D 11/00 C23C 2/00 C25D 21/12 F16F 15/03

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼板表面のメッキ処理や焼鈍等の表面加工
    ・処理を連続的に行なう連続鋼板処理ラインにおいて、 (A)前記処理ライン上に適宜間隔をおいて配置した鋼
    板搬送用ロールあるいはフロータの間に走行搬送される
    鋼板に対向して配置された電磁石と、 (B)前記電磁石と同一位置に鋼板と対向して設けられ
    た変位計と、 (C)前記変位計からの変位量を信号として入力し、予
    め入力された鋼板の位置設定値から減算する減算器と、 (D)前記減算器からの鋼板の位置偏差を示す信号と,
    後述の記憶装置10からの内部状態量を示す信号を入力
    し、鋼板の振動変位を低減するための励磁電流指令値を
    出力する制御演算装置と、 (E)前記減算器からの鋼板の位置偏差を示す信号を入
    力し、内部状態量としての鋼板の変位速度および励磁電
    流を演算する状態量演算装置と、 (F)前記状態量演算装置からの信号を記憶しておく記
    憶装置と、 (G)前記制御演算装置からの励磁電流指令値を入力
    し、前記電磁石を駆動する内部状態量としての励磁電流
    を出力する電磁石駆動装置とを具備したことを特徴とす
    る鋼板の非接触制振装置。
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