JP4391319B2 - How to measure the tension of strip - Google Patents
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Description
本発明は、金属、紙あるいは布等の各種帯状板の張力測定方法に関し、特に、帯状板の固有振動数に基づいてその張力を求める張力測定方法に関する。 The present invention relates to a tension measuring method for various strip-shaped plates such as metal, paper, and cloth, and more particularly to a tension measuring method for obtaining the tension based on the natural frequency of the strip-shaped plate.
金属等からなる帯状板をロール等を介して下流側へ送るラインにおいては、各種駆動ロールによる変動トルクやロールの偏心等に起因して、常時、板には様々な振動数成分を有する外部加振力が作用しており、板は固有振動数で振動している場合が多い。そこで、この板の振動現象を利用して、支持ロール間の板の幅方向両端部における、長手方向の固有振動数から張力を求める方法が従来から提案されている。 In a line that feeds a strip made of metal or the like to the downstream side through a roll or the like, the plate is always subjected to an external load having various frequency components due to fluctuation torques caused by various drive rolls or roll eccentricity. Vibration force is acting, and the plate often vibrates at a natural frequency. In view of this, a method has been conventionally proposed in which the tension is obtained from the natural frequency in the longitudinal direction at both ends in the width direction of the plate between the support rolls using the vibration phenomenon of the plate.
ここで、板の振動を計測する場合には、レーザー変位計や渦電流式変位計等の非接触式の変位計が広く用いられているが、一般的なレーザー変位計の測定レンジは狭い。そこで、測定レンジが広いマイクロホン等の振動検出器を板の一方の面側で且つ板から離隔した位置に配置し、この振動検出器で板の周辺の空気の圧力変動を検出することにより板の振動を計測する方法も提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
Here, when measuring the vibration of the plate, a non-contact displacement meter such as a laser displacement meter or an eddy current displacement meter is widely used, but the measurement range of a general laser displacement meter is narrow. Therefore, a vibration detector such as a microphone with a wide measurement range is arranged on one surface side of the plate and at a position separated from the plate, and the vibration detector detects the pressure fluctuation of the air around the plate to detect the fluctuation of the plate. A method for measuring vibration has also been proposed (see, for example,
また、板の固有振動数の明確なピークを検出することができない場合には、板に外力を作用させることにより板を強制的に振動させることにより所要モード(一般的には、1次モード)の固有振動を励起させることが有効である。このように板に振動を生じさせる方法としては、直接的な打撃を与える方法の他、圧縮空気等の流体を板に対して吹きつける方法(例えば、特許文献3参照)などがある。 If a clear peak of the natural frequency of the plate cannot be detected, the required mode (generally, the primary mode) is obtained by forcibly vibrating the plate by applying an external force to the plate. It is effective to excite the natural vibration of. As a method for generating vibrations on the plate in this way, there is a method of blowing a fluid such as compressed air against the plate in addition to a method of giving a direct impact (see, for example, Patent Document 3).
しかし、板の振動により発生した圧力変動を、板から離れた位置に配置された振動検出器で計測する際に、周辺の騒音レベルが大きいと、外部騒音により発生した圧力変動も振動検出器により計測されてしまうため、板の振動による圧力変動と外部騒音による圧力変動との比(SN比)が低下して、板の固有振動数成分を抽出することが困難となる。また、板には種々の外部加振力が作用しているが、そのような外部加振力の特定の振動数成分の応答が固有振動数成分に比べて無視できない程度に十分大きい場合には、外部加振力による振動数成分のピークと固有振動数成分のピークの両方が同時に表れるため、板の固有振動数成分を抽出することが困難となる。 However, when measuring the pressure fluctuation caused by the vibration of the plate with a vibration detector located at a position away from the plate, if the surrounding noise level is high, the pressure fluctuation caused by the external noise is also caused by the vibration detector. Therefore, the ratio (SN ratio) between the pressure fluctuation due to the vibration of the plate and the pressure fluctuation due to the external noise is lowered, and it becomes difficult to extract the natural frequency component of the plate. In addition, various external excitation forces are acting on the plate, but when the response of a specific frequency component of such external excitation force is sufficiently large that it cannot be ignored compared to the natural frequency component. Since both the peak of the frequency component due to the external excitation force and the peak of the natural frequency component appear at the same time, it is difficult to extract the natural frequency component of the plate.
さらに、板には数多くの固有振動モードがあり、特に、板の幅方向両端部の張力が異なっている状態(以下、偏張力状態という)には、より複雑な固有振動数特性を示すため、単に板を加振するだけでは、必要な固有振動数成分(特に、1次モード)を抽出することが困難な場合もある。 Furthermore, the plate has a number of natural vibration modes. In particular, in a state where the tensions at both ends in the width direction of the plate are different (hereinafter referred to as a biased tension state), more complex natural frequency characteristics are exhibited. It may be difficult to extract a necessary natural frequency component (particularly, a first-order mode) by simply vibrating the plate.
本発明の目的は、帯状板の固有振動数を精度よく検出することが可能な張力測定方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a tension measuring method capable of accurately detecting the natural frequency of a belt-like plate.
第1の発明の張力測定方法は、加振される帯状板の一方の面側の第1の位置と前記帯状板を含む面上の第2の位置に夫々配置された2つの圧力測定手段により、前記帯状板の振動により発生する空気の圧力変動を測定する第1工程と、前記2つの圧力測定手段により測定された前記第1の位置及び前記第2の位置における2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第2工程と、抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第3工程とを備え、前記第1工程において、前記2つの圧力測定手段により加振前の圧力変動と加振後の圧力変動とを夫々測定し、前記第2工程において、前記2つの圧力測定手段により測定された2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを加振前のデータと加振後のデータに分割して夫々について周波数解析を行い、加振前のデータと加振後のデータとを夫々周波数解析して得られたデータの差又は比から前記帯状板の固有振動数を抽出することを特徴とするものである。 The tension measuring method according to the first aspect of the invention comprises two pressure measuring means arranged at a first position on one surface side of a belt-like plate to be vibrated and a second position on the surface including the belt-like plate. A difference between two pressure fluctuation data at the first position and the second position measured by the two pressure measuring means, and a first step of measuring the pressure fluctuation of the air generated by the vibration of the belt-like plate And the second step of extracting the natural frequency of the strip plate by frequency analysis of the difference data, and the third step of obtaining the tension of the strip plate based on the extracted natural frequency. In the first step, the pressure fluctuation before the vibration and the pressure fluctuation after the vibration are measured by the two pressure measuring means, respectively, and in the second step, the pressure fluctuation is measured by the two pressure measuring means. The difference between the two pressure fluctuation data, Is divided into pre-vibration data and post-vibration data, and frequency analysis is performed for each, and the data obtained by frequency analysis of the pre-vibration data and post-vibration data, respectively. The natural frequency of the belt-like plate is extracted from the difference or ratio .
この張力測定方法においては、板に強制的に外力(強制加振力)を与えて振動させることにより板の固有振動数成分を励起させ、この板の振動により発生した圧力変動を圧力測定手段により測定し(第1工程)、この圧力変動データにフーリエ変換を施して周波数解析を行うことにより固有振動数を抽出し(第2工程)、この抽出された固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める(第3工程)。ところで、帯状板の一方の面側の第1の位置と帯状板を含む面上の第2の位置には、夫々2つの圧力測定手段が配置される。そして、第1工程において、第1の位置に配置された圧力測定手段では、加振された帯状板の振動と外部騒音の両方により発生した空気の圧力変動が測定される。一方、第2の位置に配置された圧力測定手段では、外部騒音により発生した空気の圧力変動は測定されるが、板の振動による圧力変動については、板の両面から第2の位置に伝播する圧力変動が互いに逆位相であり相殺されるため測定されない。そのため、第2工程において、これら2つの圧力測定手段により夫々測定された2つの圧力変動データの差をとることにより圧力変動データから外部騒音による圧力変動を除去することができるため、帯状板の固有振動数を容易に抽出することができる。
また、帯状板の加振前においては、固有振動数成分を励起させるために強制的に板に加えられる外力(以下、強制加振力という)以外に、板に作用する種々の外力(以下、外部加振力という)による振動で生じる圧力変動が2つの圧力測定手段により測定される。一方、帯状板の加振後には、前記強制加振力に起因する圧力変動と前記外部加振力に起因する圧力変動の両方が2つの圧力測定手段により測定される。そのため、2つの圧力測定手段により測定された2つの圧力変動データの差のデータを加振前のデータと加振後のデータに分割して夫々について周波数解析を行い、加振前のデータと加振後のデータとを夫々周波数解析して得られたデータの差又は比をとることにより、周波数解析結果から外部加振力による圧力変動の影響を除去することができ、帯状板の固有振動数を容易に抽出することができる。
In this tension measurement method, an external force (forced excitation force) is forcibly applied to the plate and vibrated to excite the natural frequency component of the plate, and pressure fluctuations caused by the vibration of the plate are detected by pressure measuring means. Measure (first step), perform a Fourier transform on the pressure fluctuation data and perform frequency analysis to extract the natural frequency (second step), and then the tension of the strip plate based on the extracted natural frequency Is obtained (third step). By the way, two pressure measuring means are respectively arranged at the first position on one surface side of the belt-like plate and the second position on the surface including the belt-like plate. Then, in the first step, the pressure measuring means arranged at the first position measures the pressure fluctuation of the air generated by both the vibration of the excited strip and the external noise. On the other hand, the pressure measuring means arranged at the second position measures the pressure fluctuation of the air generated by the external noise, but the pressure fluctuation due to the vibration of the plate propagates from both sides of the plate to the second position. Not measured because pressure fluctuations are out of phase with each other and cancel. Therefore, in the second step, the pressure fluctuation caused by external noise can be removed from the pressure fluctuation data by taking the difference between the two pressure fluctuation data respectively measured by these two pressure measuring means. The frequency can be easily extracted.
In addition to the external force that is forcibly applied to the plate in order to excite the natural frequency component (hereinafter referred to as forced excitation force) before the strip plate is excited, various external forces that are applied to the plate (hereinafter, referred to as forced excitation force) The pressure fluctuation caused by the vibration due to the external excitation force is measured by two pressure measuring means. On the other hand, after the strip plate is vibrated, both the pressure fluctuation caused by the forced vibration force and the pressure fluctuation caused by the external vibration force are measured by two pressure measuring means. Therefore, the difference data between the two pressure fluctuation data measured by the two pressure measuring means is divided into pre-vibration data and post-vibration data, and frequency analysis is performed for each, and the pre-vibration data and added data are analyzed. By taking the difference or ratio of the data obtained by frequency analysis of the data after vibration, the effect of pressure fluctuation due to external excitation force can be removed from the frequency analysis results, and the natural frequency of the strip plate Can be easily extracted.
第2の発明の張力測定方法は、加振される帯状板の一方の面側の第1の位置と前記帯状板の他方の面側で且つ前記第1の位置と前記帯状板に関して対称な第3の位置に夫々配置された2つの圧力測定手段により、前記帯状板の振動により発生する空気の圧力変動を測定する第1工程と、前記2つの圧力測定手段により測定された前記第1の位置及び前記第3の位置における2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第2工程と、抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第3工程とを備え、前記第1工程において、前記2つの圧力測定手段により加振前の圧力変動と加振後の圧力変動とを夫々測定し、前記第2工程において、前記2つの圧力測定手段により測定された2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを加振前のデータと加振後のデータに分割して夫々について周波数解析を行い、加振前のデータと加振後のデータとを夫々周波数解析して得られたデータの差又は比から前記帯状板の固有振動数を抽出することを特徴とするものである。 A tension measuring method according to a second aspect of the present invention is the first position on one surface side of the belt-like plate to be excited and the other surface side of the belt-like plate, and the first position and the belt-like plate are symmetrical. A first step of measuring air pressure fluctuations generated by vibration of the belt-like plate by two pressure measuring means respectively disposed at three positions; and the first position measured by the two pressure measuring means. And the second step of extracting the natural frequency of the strip plate by taking the difference between the two pressure fluctuation data at the third position and analyzing the frequency of the difference data, and the extracted natural frequency. A third step of determining the tension of the belt-like plate based on the first step, in the first step, the two pressure measuring means respectively measure the pressure fluctuation before the vibration and the pressure fluctuation after the vibration. In the process, the two pressure measuring means The difference between the two measured pressure fluctuation data is divided, and the difference data is divided into pre-vibration data and post-vibration data, and frequency analysis is performed for each. The natural frequency of the belt-like plate is extracted from the difference or ratio of the data obtained by frequency analysis of each of the above data .
第1工程において、帯状板の一方の面側の第1の位置に配置された圧力測定手段と、他方の面側で且つ第1の位置と帯状板に関して対称な第3の位置に配置された圧力測定手段においては、加振された帯状板の振動による圧力変動と外部騒音による圧力変動の両方が測定される。しかし、板の振動による圧力変動は第1の位置と第3の位置とで略逆位相とになるのに対して、外部騒音による圧力変動は第1の位置と第3の位置とでは略同位相となる。従って、第2工程において、これら第1の位置と第3の位置に配置された2つの圧力測定手段により夫々測定された2つの圧力変動データの差をとることにより、略逆位相の板の振動による圧力変動データは大きくなる(ピークが倍になる)一方で、略同位相の外部騒音による圧力変動データは小さくなり、ほとんど除去されるため、SN比が大きくなり、固有振動数の検出精度が高くなる。
また、帯状板の加振前においては、外部加振力による振動で生じる圧力変動が2つの圧力測定手段により測定される一方、帯状板の加振後には、強制加振力に起因する圧力変動と外部加振力に起因する圧力変動の両方が2つの圧力測定手段により測定される。そのため、2つの圧力測定手段により測定された2つの圧力変動データの差のデータを加振前のデータと加振後のデータに分割して夫々について周波数解析を行い、加振前のデータと加振後のデータとを夫々周波数解析して得られたデータの差又は比をとることにより、周波数解析結果から外部加振力による圧力変動の影響を除去することができ、帯状板の固有振動数を容易に抽出することができる。
In the first step, the pressure measuring means disposed at the first position on one surface side of the belt-shaped plate, and the third position disposed on the other surface side and symmetrical with respect to the first position and the belt-shaped plate. In the pressure measuring means, both the pressure fluctuation due to the vibration of the excited strip and the pressure fluctuation due to external noise are measured. However, the pressure fluctuation due to the vibration of the plate is substantially opposite in phase between the first position and the third position, whereas the pressure fluctuation due to external noise is substantially the same at the first position and the third position. It becomes a phase. Therefore, in the second step, the difference between the two pressure fluctuation data respectively measured by the two pressure measuring means arranged at the first position and the third position is taken, so that the vibration of the plate having a substantially opposite phase is obtained. The pressure fluctuation data due to the external noise becomes large (the peak doubles), while the pressure fluctuation data due to the external noise of approximately the same phase becomes small and is almost eliminated, so the SN ratio becomes large and the natural frequency detection accuracy is improved. Get higher.
Also, before the strip plate is vibrated, the pressure fluctuation caused by the vibration due to the external vibration force is measured by two pressure measuring means. On the other hand, after the strip plate is vibrated, the pressure fluctuation due to the forced vibration force is measured. And pressure fluctuations due to external excitation forces are measured by two pressure measuring means. Therefore, the difference data between the two pressure fluctuation data measured by the two pressure measuring means is divided into pre-vibration data and post-vibration data, and frequency analysis is performed for each, and the pre-vibration data and added data are analyzed. By taking the difference or ratio of the data obtained by frequency analysis of the data after vibration, the effect of pressure fluctuation due to external excitation force can be removed from the frequency analysis results, and the natural frequency of the strip plate Can be easily extracted.
第3の発明の張力測定方法は、加振される帯状板の一方の面側の第1の位置と前記帯状板を含む面上の第2の位置に夫々配置された2つの圧力測定手段により、前記帯状板の振動により発生する空気の圧力変動を測定する第1工程と、前記2つの圧力測定手段により測定された前記第1の位置及び前記第2の位置における2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第2工程と、抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第3工程と、を備え、前記帯状板をその幅方向両端部の2つの加振位置において別々のタイミングで加振し、前記第2工程において、前記2つの圧力測定手段により測定された2つの圧力変動データの差のデータの、前記2つの加振位置における加振に夫々対応する部分を周波数解析することにより、帯状板の幅方向両端部における、長手方向の固有振動数を夫々抽出することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a tension measuring method comprising two pressure measuring means disposed at a first position on one surface side of a belt-like plate to be vibrated and a second position on a surface including the belt-like plate. A difference between two pressure fluctuation data at the first position and the second position measured by the two pressure measuring means, and a first step of measuring the pressure fluctuation of the air generated by the vibration of the belt-like plate The second step of extracting the natural frequency of the strip plate by frequency analysis of the difference data, and the third step of obtaining the tension of the strip plate based on the extracted natural frequency The belt-like plate is vibrated at different timings at two vibration positions at both ends in the width direction, and in the second step, the difference between the two pressure fluctuation data measured by the two pressure measuring means is calculated. The two excitation positions of the data By performing frequency analysis on each portion corresponding to the excitation of, in both widthwise end portions of the strip-shaped plate, it is characterized in that the natural frequency of the longitudinal respectively extracted.
第1工程において、第1の位置に配置された圧力測定手段では、加振された帯状板の振動と外部騒音の両方により発生した空気の圧力変動が測定される。一方、第2の位置に配置された圧力測定手段では、外部騒音により発生した空気の圧力変動は測定されるが、板の振動による圧力変動については、板の両面から第2の位置に伝播する圧力変動が互いに逆位相であり相殺されるため測定されない。そのため、第2工程において、これら2つの圧力測定手段により夫々測定された2つの圧力変動データの差をとることにより圧力変動データから外部騒音による圧力変動を除去することができるため、帯状板の固有振動数を容易に抽出することができる。In the first step, the pressure measuring means arranged at the first position measures the pressure fluctuation of the air generated by both the vibration of the excited strip and the external noise. On the other hand, the pressure measuring means arranged at the second position measures the pressure fluctuation of the air generated by the external noise, but the pressure fluctuation due to the vibration of the plate propagates from both sides of the plate to the second position. Not measured because pressure fluctuations are out of phase with each other and cancel. Therefore, in the second step, the pressure fluctuation caused by external noise can be removed from the pressure fluctuation data by taking the difference between the two pressure fluctuation data respectively measured by these two pressure measuring means. The frequency can be easily extracted.
また、帯状板をその幅方向両端部の2つの加振位置において別々のタイミングで加振することにより、両端部における所要の固有振動モードを励起させることができる。従って、板の幅方向両端部の張力が異なる偏張力状態にある場合でも、一方の端部を加振することによりその固有振動数成分を大きく励起させることができ、幅方向両端部の固有振動数を容易に抽出することができる。In addition, by vibrating the belt-like plate at two timings at both end positions in the width direction at different timings, it is possible to excite required natural vibration modes at both ends. Therefore, even when the tension at both ends in the width direction of the plate is in a different tension state, the natural frequency component can be greatly excited by exciting one end and the natural vibration at both ends in the width direction. Numbers can be extracted easily.
第4の発明の張力測定方法は、加振される帯状板の一方の面側の第1の位置と前記帯状板の他方の面側で且つ前記第1の位置と前記帯状板に関して対称な第3の位置に夫々配置された2つの圧力測定手段により、前記帯状板の振動により発生する空気の圧力変動を測定する第1工程と、前記2つの圧力測定手段により測定された前記第1の位置及び前記第3の位置における2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第2工程と、抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第3工程と、を備え、前記帯状板をその幅方向両端部の2つの加振位置において別々のタイミングで加振し、前記第2工程において、前記2つの圧力測定手段により測定された2つの圧力変動データの差のデータの、前記2つの加振位置における加振に夫々対応する部分を周波数解析することにより、帯状板の幅方向両端部における、長手方向の固有振動数を夫々抽出することを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a tension measuring method in which a first position on one surface side of a belt-like plate to be vibrated and the other surface side of the belt-like plate are symmetrical with respect to the first position and the belt-like plate. The first step of measuring the pressure fluctuation of the air generated by the vibration of the strip plate by two pressure measuring means respectively arranged at the
第1工程において、帯状板の一方の面側の第1の位置に配置された圧力測定手段と、他方の面側で且つ第1の位置と帯状板に関して対称な第3の位置に配置された圧力測定手段においては、加振された帯状板の振動による圧力変動と外部騒音による圧力変動の両方が測定される。しかし、板の振動による圧力変動は第1の位置と第3の位置とで略逆位相とになるのに対して、外部騒音による圧力変動は第1の位置と第3の位置とでは略同位相となる。従って、第2工程において、これら第1の位置と第3の位置に配置された2つの圧力測定手段により夫々測定された2つの圧力変動データの差をとることにより、略逆位相の板の振動による圧力変動データは大きくなる(ピークが倍になる)一方で、略同位相の外部騒音による圧力変動データは小さくなり、ほとんど除去されるため、SN比が大きくなり、固有振動数の検出精度が高くなる。In the first step, the pressure measuring means disposed at the first position on one surface side of the belt-shaped plate, and the third position disposed on the other surface side and symmetrical with respect to the first position and the belt-shaped plate. In the pressure measuring means, both the pressure fluctuation due to the vibration of the excited strip and the pressure fluctuation due to external noise are measured. However, the pressure fluctuation due to the vibration of the plate is substantially opposite in phase between the first position and the third position, whereas the pressure fluctuation due to external noise is substantially the same at the first position and the third position. It becomes a phase. Therefore, in the second step, the difference between the two pressure fluctuation data respectively measured by the two pressure measuring means arranged at the first position and the third position is taken, so that the vibration of the plate having a substantially opposite phase is obtained. The pressure fluctuation data due to the external noise becomes large (the peak doubles), while the pressure fluctuation data due to the external noise of approximately the same phase becomes small and is almost eliminated, so the SN ratio becomes large and the natural frequency detection accuracy is improved. Get higher.
また、帯状板をその幅方向両端部の2つの加振位置において別々のタイミングで加振することにより、両端部における所要の固有振動モードを励起させることができる。従って、板の幅方向両端部の張力が異なる偏張力状態にある場合でも、一方の端部を加振することによりその固有振動数成分を大きく励起させることができ、幅方向両端部の固有振動数を容易に抽出することができる。In addition, by vibrating the belt-like plate at two timings at both end positions in the width direction at different timings, it is possible to excite required natural vibration modes at both ends. Therefore, even when the tension at both ends in the width direction of the plate is in a different tension state, the natural frequency component can be greatly excited by exciting one end and the natural vibration at both ends in the width direction. Numbers can be extracted easily.
第5の発明の張力測定方法は、前記第1〜第4の何れかの発明において、前記帯状板の加振位置は、長手方向2カ所の支持位置で支持された部分の中央の位置であることを特徴とするものである。このように、2カ所で支持された部分の長手方向中央において帯状板が加振されることにより、長手方向の1次モードの固有振動が励起されやすくなる。
第6の発明の張力測定方法は、前記第1〜第5の何れかの発明において、前記第1の位置は、長手方向2カ所の支持位置で支持された部分の中央部の、前記一方の面側の位置であることを特徴とするものである。例えば、2本のロール等で支持された部分においては、その中央部で帯状板の振動が最も大きくなるため、この板の振動による空気の圧力変動も大きくなる。そのため、この中央部の一方の面側の位置に圧力測定手段を配置することにより、大きな圧力変動を測定することができるため、その圧力変動データに基づいて固有振動数を抽出することがより容易になる。
In the tension measuring method according to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the excitation position of the belt-like plate is a central position of a portion supported at two support positions in the longitudinal direction. It is characterized by this. In this way, by vibrating the belt-like plate at the center in the longitudinal direction of the portions supported at two locations, the natural vibration of the primary mode in the longitudinal direction is easily excited.
In the tension measuring method according to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects of the invention, the first position is the one of the center portions of the portions supported at the two support positions in the longitudinal direction. It is a position on the surface side. For example, in a portion supported by two rolls or the like, the vibration of the belt-like plate is the largest at the central portion thereof, so that the air pressure fluctuation due to the vibration of this plate also increases. Therefore, a large pressure fluctuation can be measured by arranging the pressure measuring means at a position on one surface side of the central portion, so it is easier to extract the natural frequency based on the pressure fluctuation data. become.
本発明の第1実施形態について説明する。この第1実施形態は、帯状の金属板を複数のロールを介して下流へ搬送するラインにおいて、金属板の張力を測定する場合に本発明を適用した一例である。 A first embodiment of the present invention will be described. This 1st Embodiment is an example which applied this invention, when measuring the tension | tensile_strength of a metal plate in the line which conveys a strip | belt-shaped metal plate downstream via several rolls.
図1は、第1実施形態に係るラインの概略構成図である。帯状の金属板1は、複数のロール2を介して左右方向に送られ、巻取りリール3によりコイル状に巻取られる。図1、図2に示すように、金属板1から離隔した位置であって、金属板1の上面側の位置P1(第1の位置)と金属板1を含む水平面内の位置P2(第2の位置)には、夫々2つの低周波騒音計4,5が配置されている。また、金属板1の上方には、金属板1を加振する圧縮空気を噴出するエアノズル6が、その噴出口を金属板1に向けた状態で配置されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a line according to the first embodiment. The band-shaped
2つの位置P1,P2において2つの低周波騒音計4,5により夫々測定された空気の圧力変動データPa,Pbは、増幅器7,8で増幅された後、演算器9に入力される。この演算器9においては、2つの圧力変動データPa,Pbの差のデータΔPが算出されてその出力がフーリエ変換装置10に入力される。フーリエ変換装置10においては、2つの圧力変動データPa,Pbの差のデータΔPがフーリエ変換されて周波数解析が行われ、その周波数解析結果が表示部11に表示される。
Air pressure fluctuation data Pa and Pb respectively measured by the two low frequency
次に、図3のフローチャートを参照して、図1における金属板1の張力測定方法をより詳細に説明する。尚、図3において、Si(i=10,11,12・・・)は各ステップを示す。
まず、エアノズル6から金属板1に対して圧縮空気を噴射させることにより金属板1を加振する(S10)。この際に、圧縮空気によりパルス状の加振波を与えて金属板1を加振することが好ましい。パルス状の加振波を加えると、金属板に様々な振動数成分が励起しやすいため、固有振動数成分の励起が見込まれる。そして、2つの低周波騒音計4,5により位置P1,P2における圧力変動Pa,Pbを夫々測定する(S11:第1工程)。
Next, the tension measuring method for the
First, the
ここで、図4に示すように、金属板1の上方の位置P1に配置された低周波騒音計4では、金属板1の振動による圧力変動V1と外部騒音による圧力変動V2の両方が測定されるのに対して、金属板1と同じ高さの位置P2においては、金属板1の上方に伝播した圧力変動V1と下方に伝播した圧力変動V1とが互いに逆位相となり、相殺される。従って、位置P2に配置された低周波騒音計5では、外部騒音による圧力変動V2は測定されるが、金属板1の振動による圧力変動V1はほとんど測定されない。また、位置P1と位置P2とは近い位置に配置されているため、位置P1の低周波騒音計4と位置P2の低周波騒音計5で夫々測定される外部騒音による圧力変動は、ほぼ同様のものとなる。
Here, as shown in FIG. 4, in the low frequency
そして、2つの低周波騒音計4,5で測定された圧力変動データPa,Pbを増幅器7,8で増幅した後に演算器9に入力して、演算器9により圧力変動データの差ΔP(=Pa−Pb)を算出する(S12)。このように、位置P1における圧力変動Paと位置P2における圧力変動Pbとの差をとることにより、PaとPbの両方に含まれる外部騒音による圧力変動V2の影響を除去する。そして、圧力変動データの差ΔPをフーリエ変換装置10に入力し、フーリエ変換装置10においてΔPをフーリエ変換することにより周波数解析を行う(S13)。
The pressure fluctuation data Pa and Pb measured by the two low-frequency
このΔPの周波数解析結果において、他の周波数領域よりも振幅が突出して大きいピークを示す周波数(以下、ピーク周波数という)を抽出する(S14)。このピーク周波数が金属板1の固有振動数である。ここで、図5(a)に示すように、金属板1の幅方向両端部(A側、B側)における張力が略等しい場合には、ピーク周波数は1つだけ表れる。一方、図5(b),(c)に示すように、A側の張力とB側の張力とが異なる状態(偏張力状態)では、A側端部、B側端部の夫々の固有振動に対応する2つのピーク周波数が表れ、両端部における張力の差が大きいほど、2つのピーク周波数のずれは大きくなる。尚、以上説明したS12〜S14が本発明の第2工程に相当する。
In this frequency analysis result of ΔP, a frequency (hereinafter referred to as a peak frequency) having a larger peak than the other frequency region and having a large peak is extracted (S14). This peak frequency is the natural frequency of the
そして、抽出した固有振動数から張力Tを求める(S15〜S17:第3工程)。まず、金属板1が偏張力状態でなく、ピーク周波数が1つである場合には(S15:Yes)、単位面積当たりの張力Tを、
T=4×ρ×L2×f12
により算出する(S16)。ここで、f1はピーク周波数、ρは金属板1の密度、Lは金属板1の長さである。
And tension T is calculated | required from the extracted natural frequency (S15-S17: 3rd process). First, when the
T = 4 × ρ × L 2 ×
(S16). Here, f1 is the peak frequency, ρ is the density of the
一方、金属板1が偏張力状態にあり、ピーク周波数が2つ存在する場合には(S15:No)、単位面積当たりの張力Tを、2つのピーク周波数f1,f2から夫々算出した張力値の平均値として、
T=4×ρ×L2×(f12+f22)/2
により算出する(S17)。
On the other hand, when the
T = 4 × ρ × L 2 × (f1 2 + f2 2 ) / 2
(S17).
尚、金属板1の上方の位置P1は、2本のロール2で支持された部分の中央部の、上方の位置であることが好ましい。このような位置においては、金属板1の振動により発生する圧力変動が大きくなり、ピーク周波数(即ち、固有振動数)を抽出しやすくなる。
The upper position P1 of the
また、エアノズル6からの圧縮空気により加振される位置は、2本のロール2で支持された部分の中央部の位置であることが好ましい。その理由は、長手方向中央部において金属板1が加振されることにより長手方向の1次モードの固有振動が励起されやすく、さらに、幅方向中央部において金属板1が加振されることにより、幅方向両端部(A側、B側)の双方において1次モードの固有振動が励起されやすくなるからである。
Moreover, it is preferable that the position to be vibrated by the compressed air from the
次に、この第1実施形態の張力測定方法の具体的な実施例について説明する。
金属板1として、板幅が615mm、長さが2200mm、板厚が0.31mmの帯状の銅板を使用し、約1秒のパルス波を1回与えてエアノズル6から圧縮空気を銅板中央部に噴射することにより、銅板を加振した。図6は、比較例としてのレーザー変位計による銅板の振幅の測定結果、図7は、銅板上方の位置P1に配置された低周波騒音計4により測定された圧力変動データPa、図8は、銅板と同じ高さの位置P2に配置された低周波騒音計5により測定された圧力変動データPb、図9は、図7のPaと図8のPbとの差ΔP、図10は、レーザー変位計による測定結果(図6)の加振後10秒間における周波数解析結果、図11は、低周波騒音計4,5による測定結果(図9)の加振後10秒間における周波数解析結果を、夫々示す。
Next, specific examples of the tension measuring method according to the first embodiment will be described.
As the
図6のレーザー変位計により測定された銅板の振動の波形と、図7の1つの低周波騒音計4により測定された銅板上方の位置P1における圧力変動の波形は大きく異なっており、1つの低周波騒音計4の測定値は外部騒音による圧力変動の影響を大きく受けていることがわかる。また、図7及び図8に示すように、2つの低周波騒音計4,5では、略同様の外部騒音による圧力変動が測定されていることがわかる。
The vibration waveform of the copper plate measured by the laser displacement meter in FIG. 6 and the pressure fluctuation waveform at the position P1 above the copper plate measured by one low frequency
図6及び図9より、2つの低周波騒音計4,5の測定値Pa及びPbの差ΔPをとることで、外部騒音による圧力変動が除去され、銅板の振動による圧力変動を抽出できることがわかる。さらに、図10及び図11に示すように、レーザー変位計による振幅値の周波数解析結果と、圧力変動の差ΔPの周波数解析結果では、ピーク周波数(f1,f2)が略同じ位置に表れており、第1実施形態の張力測定方法において、銅板の固有振動数を正確に抽出できることがわかる。尚、図10,図11において、ピーク周波数が2つ(f1=7.4Hzとf2=9.4Hz)表れているのは、銅板が偏張力状態にあるためである。
6 and 9, it can be seen that by taking the difference ΔP between the measured values Pa and Pb of the two low-frequency
以上の実施例の結果により、単位面積当たりの張力Tを求めると、
T=4×ρ×L2×(f12+f22)/2=12.0×106(N/m2)
となる。ここで、ρ=8650(kg/m3)、L=2.2(m)、f1=7.4(Hz)、f2=9.4(Hz)である。
From the results of the above examples, when the tension T per unit area is obtained,
T = 4 × ρ × L 2 × (f1 2 + f2 2 ) /2=12.0×10 6 (N / m 2 )
It becomes. Here, ρ = 8650 (kg / m 3 ), L = 2.2 (m), f1 = 7.4 (Hz), and f2 = 9.4 (Hz).
以上説明した第1実施形態の張力測定方法によれば、金属板1の上方の位置P1の低周波騒音計4により測定され、金属板1の振動による圧力変動と外部騒音による圧力変動とを含む圧力変動データPaと、金属板1と同じ高さの位置P2の低周波騒音計5により測定され、金属板1の振動による圧力変動をほとんど含まない圧力変動データPbの差ΔPをとり、圧力変動データから外部騒音による圧力変動を除去してから周波数解析を行うため、固有振動数成分のピークが明確に表れることになり、金属板1の固有振動数を容易且つ確実に抽出することができる。
According to the tension measuring method of the first embodiment described above, it is measured by the low frequency
次に、本発明の第2実施形態について説明する。但し、前記第1実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
この第2実施形態の張力測定方法によれば、前記第1実施形態の張力測定方法と同様に圧力変動データから外部騒音による圧力変動を除去することが可能であり、さらに、金属板を振動させるために加えられた外力(強制加振力)以外に金属板に作用している種々の外力(外部加振力)の影響を除去することが可能である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. However, components having the same configuration as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted as appropriate.
According to the tension measurement method of the second embodiment, it is possible to remove the pressure fluctuation due to external noise from the pressure fluctuation data as in the tension measurement method of the first embodiment, and further vibrate the metal plate. Therefore, it is possible to remove the influence of various external forces (external vibration forces) acting on the metal plate other than the external force (forced vibration force) applied for the purpose.
図12は、第2実施形態に係るラインの概略構成図である。このラインの構成は、前述の第1実施形態のものと略同様であり、金属板1の上面側の位置P1と金属板1を含む水平面内の位置P2には、夫々2つの低周波騒音計4,5が配置されている。また、金属板1の上方には、金属板1を加振する圧縮空気を噴出するエアノズル6が配置されている。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a line according to the second embodiment. The configuration of this line is substantially the same as that of the first embodiment described above, and two low-frequency sound level meters are respectively provided at a position P1 on the upper surface side of the
ところで、この第2実施形態では、2つの低周波騒音計4,5は、金属板1を加振する前と加振した後の両方のデータを測定するようになっている。そして、前記第1実施形態と同様に、演算器9において、2つの圧力変動データPa,Pbの差のデータΔPが算出された後、この圧力変動の差のデータΔPは、データ分割装置20において加振前のデータΔP1と加振後のデータΔP2に分割される。そして、これら加振前データΔP1と加振後データΔP2は、フーリエ変換装置21において夫々フーリエ変換されて周波数解析が行われる。さらに、演算器22において、圧力変動の差の加振前データΔP1と加振後データΔP2とを夫々周波数解析して得られたデータの差をとり、その結果が表示部11に出力される。
By the way, in this 2nd Embodiment, the two low frequency
次に、図13のフローチャートを参照して、図12における金属板1の張力測定方法をより詳細に説明する。
まず、低周波騒音計4,5により位置P1,P2における空気の圧力変動Pa,Pbの測定を開始し(S20)、加振前の圧力変動を一定時間測定した後、エアノズル6から金属板1に対して圧縮空気を噴射させることにより金属板1を加振する(S21)。そして、加振後の圧力変動を一定時間測定した後、測定を終了する(S22)。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 13, the tension measuring method of the
First, measurement of the air pressure fluctuations Pa and Pb at the positions P1 and P2 is started by the low-frequency
次に、2つの低周波騒音計4,5で測定された圧力変動データPa,Pbを増幅器7,8で増幅した後に演算器9に入力し、演算器9により圧力変動データの差ΔP(=Pa−Pb)を算出する(S23)。このように、位置P1における圧力変動Paと位置P2における圧力変動Pbとの差をとることにより、PaとPbの両方に含まれる外部騒音による圧力変動を除去する。
Next, the pressure fluctuation data Pa and Pb measured by the two low-frequency
さらに、データ分割装置20において、圧力変動の差のデータΔPを、加振前のデータΔP1と加振後のデータΔP2とに分割する(S24)。ここで、加振前のデータΔP1は、噴射される圧縮空気により金属板1に作用する強制加振力以外の種々の外部加振力により発生した圧力変動の差のデータであり、一方、加振後のデータΔP2は、強制加振力と外部加振力とにより発生した圧力変動の差のデータである。
Further, the
そして、分割された加振前データΔP1と加振後データΔP2をフーリエ変換装置10に入力し、フーリエ変換装置10においてΔP1,ΔP2を夫々フーリエ変換することにより周波数解析を行う(S25)。さらに、演算器22により、ΔP1の周波数解析結果であるΔF1と、ΔP2の周波数解析結果であるΔF2との差をとる(S26)。このように、加振前データΔP1の周波数解析結果ΔF1と、加振後データΔP2の周波数解析結果ΔF2との差をとることにより、加振前データΔP1と加振後データΔP2の両方に含まれる外部加振力の影響を周波数解析結果から除去することができる。
Then, the divided pre-vibration data ΔP1 and post-vibration data ΔP2 are input to the
そして、この周波数解析結果ΔFにおいて、他の周波数領域よりも振幅が突出して大きいピーク周波数を抽出する(S27)。この抽出されたピーク周波数が金属板1の固有振動数となる。尚、前記第1実施形態と同様、金属板1の幅方向両端部における張力が略等しい場合には、ピーク周波数は1つだけ表れ、一方、偏張力状態では、金属板1の両端の固有振動数である2つのピーク周波数が表れる。
Then, in this frequency analysis result ΔF, a peak frequency with a larger amplitude than the other frequency regions is extracted (S27). This extracted peak frequency becomes the natural frequency of the
最後に、抽出した固有振動数から張力Tを求める(S28〜S30)。即ち、金属板1が偏張力状態でなく、ピーク周波数は1つである場合には(S28:Yes)、単位面積当たりの張力Tを、
T=4×ρ×L2×f12
により算出する(S29)。ここで、f1はピーク周波数である。
Finally, the tension T is obtained from the extracted natural frequency (S28 to S30). That is, when the
T = 4 × ρ × L 2 ×
(S29). Here, f1 is a peak frequency.
一方、金属板1が偏張力状態にあり、ピーク周波数が2つ存在する場合には(S28:No)、単位面積当たりの張力Tを、2つのピーク周波数f1,f2から夫々算出した張力値の平均値として、
T=4×ρ×L2×(f12+f22)/2
により算出する(S30)。
On the other hand, when the
T = 4 × ρ × L 2 × (f1 2 + f2 2 ) / 2
(S30).
次に、この第2実施形態の張力測定方法の具体的な実施例について説明する。尚、この実施例では、前記第1実施形態の実施例と同様に、金属板1として銅板を使用し、エアノズル6から圧縮空気を噴射させて銅板中央部を加振した。さらに、この圧縮空気による強制加振力以外の外部加振力として、5Hzと10Hzの外乱を銅板に加えた。その結果を図14〜図17に示す。ここで、図14は、低周波騒音計4,5により測定された圧力変動Pa,Pbの差ΔP、図15は、図14に示すΔPの加振後10秒間のデータの周波数解析結果ΔF2、図16は、図14に示すΔPの加振前10秒間のデータの周波数解析結果ΔF1、図17は、ΔF2とΔF1の差ΔFを、夫々示している。
Next, specific examples of the tension measuring method according to the second embodiment will be described. In this example, as in the example of the first embodiment, a copper plate was used as the
図15に示すように、外部加振力による圧力変動を含む加振後データΔP2を周波数解析すると、幅方向両端の固有振動数(7.4Hzと9.4Hz)以外に、外乱による5Hzと10Hzのピーク周波数が表れるため、この結果だけでは固有振動数を判別することができない。一方、図16に示すように、加振前データΔP1の周波数解析結果ΔF1では、外乱による5Hzと10Hzのピークが表れている。そのため、加振前データΔP1の周波数解析結果ΔF1と加振後データΔP2の周波数解析結果ΔF2の差をとることにより、図17に示すように、5Hzと10Hzのピークが除去され、銅板の固有振動数成分のピーク周波数(7.4Hzと9.4Hz)のみが表れる。 As shown in FIG. 15, when frequency analysis is performed on post-excitation data ΔP2 including pressure fluctuation due to an external excitation force, in addition to the natural frequencies (7.4 Hz and 9.4 Hz) at both ends in the width direction, 5 Hz and 10 Hz due to disturbances are obtained. Therefore, the natural frequency cannot be determined only by this result. On the other hand, as shown in FIG. 16, in the frequency analysis result ΔF1 of the pre-vibration data ΔP1, peaks at 5 Hz and 10 Hz due to disturbance appear. Therefore, by taking the difference between the frequency analysis result ΔF1 of the pre-vibration data ΔP1 and the frequency analysis result ΔF2 of the post-vibration data ΔP2, the peaks of 5 Hz and 10 Hz are removed as shown in FIG. Only peak frequencies of several components (7.4 Hz and 9.4 Hz) appear.
以上説明した第2実施形態の張力測定方法によれば、金属板1の上方の位置P1の低周波騒音計4と、金属板1と同じ高さの位置P2の低周波騒音計5により、加振前の圧力変動Paと加振後の圧力変動Pbとを夫々測定してその差ΔPをとり、さらに、圧力変動の差ΔPのうち、加振前データΔP1の周波数解析結果ΔF1と加振後データΔP2の周波数解析結果ΔF2との差をとる。これにより、前記第1実施形態と同様に、圧力変動データから外部騒音を除去し、それに加えて、強制加振力以外の外部加振力による影響をも除去することができるため、金属板1の固有振動数を容易且つ確実に抽出することができる。
According to the tension measurement method of the second embodiment described above, the low frequency
尚、この第2実施形態においては、加振前データΔP1の周波数解析結果ΔF1と加振後データΔP2の周波数解析結果ΔF2との差をとることにより、周波数解析結果から外部加振力による影響を除去しているが、加振前データΔP1の周波数解析結果ΔF1と加振後データΔP2の周波数解析結果ΔF2の比をとることにより、外部加振力の影響を除去するようにしてもよい。 In the second embodiment, by taking the difference between the frequency analysis result ΔF1 of the pre-vibration data ΔP1 and the frequency analysis result ΔF2 of the post-vibration data ΔP2, the influence of the external excitation force is determined from the frequency analysis result. Although removed, the influence of the external excitation force may be removed by taking the ratio of the frequency analysis result ΔF1 of the pre-vibration data ΔP1 and the frequency analysis result ΔF2 of the post-vibration data ΔP2.
次に、本発明の第3実施形態について説明する。但し、前記第1、第2実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
この第3実施形態の張力測定方法によれば、第1実施形態の張力測定方法と同様に、圧力変動データから外部騒音による圧力変動を除去でき、さらに、第2実施形態の張力測定方法と同様に、強制加振力以外の外部加振力の影響を除去できる。それに加えて、この張力測定方法では、金属板の幅方向両端部を別々のタイミングで加振することにより、金属板の両端部に夫々所要の固有振動モードを励起させることができる。図18に示すように、この第3実施形態におけるラインの構成は、前記第2実施形態と略同様であるが、エアノズル6が金属板1の両端部(A側端部及びB側端部)の上方に夫々1つずつ設けられている点が異なっている。以下、図19のフローチャートを参照して、第3実施形態の金属板1の張力測定方法を詳細に説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. However, components having the same configuration as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
According to the tension measurement method of the third embodiment, as in the tension measurement method of the first embodiment, pressure fluctuations due to external noise can be removed from the pressure fluctuation data, and furthermore, the same as the tension measurement method of the second embodiment. In addition, the influence of an external excitation force other than the forced excitation force can be removed. In addition, in this tension measuring method, the both ends of the metal plate in the width direction can be excited at different timings to excite required natural vibration modes at both ends of the metal plate. As shown in FIG. 18, the configuration of the line in the third embodiment is substantially the same as that of the second embodiment, but the
まず、低周波騒音計4,5により位置P1,P2における圧力変動Pa,Pbの測定を開始し(S40)、加振前の圧力変動を一定時間測定する。そして、A側端部の上方のエアノズル6から金属板1に対して圧縮空気を噴射させることにより金属板1のA側端部を加振する。次に、A側端部の加振後に所定時間が経過してから、同様にB側端部を加振する(S41)。ここで、A側端部における加振による位置P1,P2における圧力振動が十分に収束してからB側端部を加振することが好ましい。このように、金属板1の両端部A,Bを別々のタイミングで加振することにより、両端部A,Bにおいて、夫々長手方向の1次モードの固有振動を励起させる。尚、金属板1の両端部において、夫々1次モードの固有振動を確実に励起させるために、A側端部及びB側端部の、長手方向中央部を夫々加振することが好ましい。そして、B側端部を加振した後の圧力変動を一定時間測定した後、測定を終了する(S42)。
First, measurement of the pressure fluctuations Pa and Pb at the positions P1 and P2 is started by the low frequency
次に、圧力変動データPa,Pbから外部騒音による圧力変動を除去するために、2つの低周波騒音計4,5で測定された圧力変動データPa,Pbを増幅器7,8で増幅した後に演算器9に入力し、演算器9により圧力変動の差ΔP(=Pa−Pb)を算出する(S43)。ここで、低周波騒音計4,5による圧力変動データPa,Pbの計測は、A側端部の加振前からB側端部の加振後まで連続して行われているため、圧力変動の差のデータΔPには、A側端部における加振前後の圧力変動と、B側端部における加振前後の圧力変動のデータが含まれている。
Next, in order to remove pressure fluctuation due to external noise from the pressure fluctuation data Pa and Pb, the pressure fluctuation data Pa and Pb measured by the two low-frequency
そして、A側端部における加振とB側端部における加振のそれぞれに対して、前述の第2実施形態と同様に、圧力変動データPa,Pbの差のデータΔPを、加振前のデータと加振後のデータに分割してそれぞれに対して周波数解析を行い、さらに、加振前の周波数解析結果と加振後の周波数解析結果の差をとる。 Then, for each of the vibration at the A-side end and the vibration at the B-side end, the data ΔP of the difference between the pressure fluctuation data Pa and Pb is obtained before the vibration, as in the second embodiment. The frequency analysis is performed on each of the data and the data after vibration, and the difference between the frequency analysis result before vibration and the frequency analysis result after vibration is obtained.
即ち、データ分割装置20において、圧力変動の差のデータΔPを、A側端部の加振前データΔPA1、B側端部の加振前データΔPB1、A側端部の加振後データΔPA2、及び、B側端部の加振後データΔPB2とに夫々分割する(S44)。そして、分割されたA側端部及びB側端部の加振前データΔPA1,ΔPB1と、A側端部及びB側端部の加振後データΔPA2,ΔPB2を夫々フーリエ変換装置10に入力し、フーリエ変換装置10においてΔPA1,ΔPB1,ΔPA2及びΔPB2をフーリエ変換することにより周波数解析を行う(S45)。さらに、演算器22により、ΔPA1の周波数解析結果であるΔFA1と、ΔPA2の周波数解析結果であるΔFA2との差ΔFAを算出し、さらに、ΔPB1の周波数解析結果であるΔFB1と、ΔPB2の周波数解析結果であるΔFB2との差を算出する(S46)。
That is, in the
そして、A側端部を加振したときの周波数解析結果ΔFA、及び、B側端部を加振したときの周波数結果ΔFBにおいて、他の周波数領域よりも振幅が突出して大きいピーク周波数を夫々抽出する(S47)。これら抽出されたピーク周波数が、夫々、金属板1のA側端部の1次モードの固有振動数f1とB側端部の1次モードの固有振動数f2となる。尚、金属板1の幅方向両端部における張力が略等しい場合には、f1とf2が略等しくなる。
Then, in the frequency analysis result ΔFA when the A side end portion is vibrated and the frequency result ΔFB when the B side end portion is vibrated, the peak frequencies that are larger than the other frequency regions are extracted. (S47). These extracted peak frequencies are the natural frequency f1 of the primary mode at the A-side end of the
最後に、抽出した固有振動数f1,f2から張力Tを求める(S48〜S50)。金属板1が偏張力状態でなく、ピーク周波数f1とf2が等しい場合には(S48:Yes)、単位面積当たりの張力Tを、
T=4×ρ×L2×f12
により算出する(S49)。
Finally, the tension T is obtained from the extracted natural frequencies f1 and f2 (S48 to S50). When the
T = 4 × ρ × L 2 ×
(S49).
一方、金属板1が偏張力状態にあり、ピーク周波数f1とf2とが等しくない場合には(S48:No)、単位面積当たりの張力Tを、2つのピーク周波数f1,f2から夫々算出した張力値の平均値として、
T=4×ρ×L2×(f12+f22)/2
により算出する(S50)。
On the other hand, when the
T = 4 × ρ × L 2 × (f1 2 + f2 2 ) / 2
(S50).
次に、この第3実施形態の張力測定方法の具体的な実施例について説明する。この実施例では、金属板1としての銅板のA側端部の上方に配置されたエアノズル6から圧縮空気を噴射させてA側端部の2つのロール2間の中央部を加振し、一定時間経過した後、B側端部の上方に配置されたエアノズル6から圧縮空気を噴射させてB側端部の2つのロール2間の中央部を加振した。
Next, specific examples of the tension measuring method of the third embodiment will be described. In this embodiment, compressed air is jetted from the
そして、2つの低周波騒音計4,5で測定された圧力変動データPa,Pbの差ΔPを求め、さらに、この差のデータΔPを、A側及びB側の加振前10秒間のデータΔPA1,ΔPB1と、A側及びB側の加振後10秒間のデータΔPA2,ΔPB2とに分割して夫々について周波数解析を行った。図20は、A側端部のΔPA1の周波数解析データΔFA1とΔPA2の周波数解析データΔFA2の差ΔFAを示し、図21は、B側端部のΔPB1の周波数解析データΔFB1とΔPB2の周波数解析データΔFB2の差ΔFBを示す。
Then, a difference ΔP between the pressure fluctuation data Pa and Pb measured by the two low-frequency
図20に示すように、A側端部を加振した時には、A側の長手方向1次モードの固有振動数f1(7.4Hz)の成分が励起している。一方、図21に示すように、B側端部を加振した時には、B側の長手方向1次モードの固有振動数f2(9.4Hz)の成分が励起している。 As shown in FIG. 20, when the end on the A side is vibrated, the component of the natural frequency f1 (7.4 Hz) in the longitudinal mode on the A side is excited. On the other hand, as shown in FIG. 21, when the B-side end is vibrated, the component of the natural frequency f2 (9.4 Hz) of the B-side longitudinal mode is excited.
以上説明した第3実施形態の張力測定方法によれば、金属板1をその幅方向両端部の2つの加振位置において別々のタイミングで加振し、2つの圧力変動データPa,Pbの差ΔPの、2つの加振位置における加振に夫々対応する部分を周波数解析することにより、両端部における所要の固有振動モードを励起させることができる。従って、金属板1の幅方向両端部の張力が異なる偏張力状態にあり、複雑な固有振動数特性を示す場合でも、一方の端部を加振することによりその固有振動数成分を大きく励起させることができ、幅方向両端部の固有振動数を容易に抽出することができる。
According to the tension measurement method of the third embodiment described above, the
次に、第1〜第3実施形態の張力測定方法に種々の変更を加えた変更形態について説明する。
1]金属板1の振動による圧力変動と外部騒音による圧力変動とを含む圧力変動データPaを測定する為の低周波騒音計4の位置P1は、金属板1の下方でもよい。
Next, modified embodiments in which various modifications are made to the tension measuring methods of the first to third embodiments will be described.
1] The position P1 of the low frequency
2]図22、図23に示すように、一方の低周波騒音計4を金属板1の上方の位置P1に配置するとともに、他方の低周波騒音計5を金属板1の下方で、且つ、位置P1と金属板1に対して対称な位置P3(第3の位置)に配置してもよい。この場合、図23に示すように、2つの低周波騒音計4,5においては、加振された金属板1の振動による圧力変動V1と外部騒音による圧力変動V2の両方が測定される。しかし、金属板1の振動による圧力変動V1は、金属板1に対して対称な位置P1,P3において互いに略逆位相とになるのに対して、外部騒音による圧力変動V2は2つの位置P1,P3で互いに略同位相となる。そのため、前記第1〜第3実施形態と同様にして、互いに対称な位置P1,P3に夫々配置された2つの低周波騒音計4,5により測定された2つの圧力変動データの差をとれば、逆位相の金属板1の振動による圧力変動V1のデータは大きくなる(ピークが倍になる)一方で、外部騒音による圧力変動V2を除去することができるため、SN比が大きくなり、固有振動数の検出精度が高くなる。
2] As shown in FIGS. 22 and 23, one low frequency
また、前述の第2実施形態のように、位置P1に配置された低周波騒音計4と位置P3に配置された低周波騒音計5により、加振前の圧力変動Paと加振後の圧力変動Pbとを夫々測定してその差ΔPをとり、その圧力変動の差ΔPのうち、加振前データΔP1の周波数解析結果ΔF1と加振後データΔP2の周波数解析結果ΔF2との差をとることにより、強制加振力以外の外部加振力による影響をも除去するようにしてもよい。さらに、これに加えて、前述の第3実施形態のように、金属板1をその幅方向両端部の2つの加振位置において別々のタイミングで加振し、2つの圧力変動データPa,Pbの差ΔPの、2つの加振位置における加振に夫々対応する部分を周波数解析することにより、両端部における所要の固有振動モードを励起させるようにしてもよい。
Further, as in the second embodiment described above, the pressure fluctuation Pa before the vibration and the pressure after the vibration are generated by the low frequency
3]前述したように、エアノズル6により金属板1を加振したときに、2本のロール2で支持された金属板1の長手方向中央部で腹となるモード(通常は1次モード)が励起されやすくするために、加振位置を板の長手方向中央部にすることが好ましいが、2次モードのような中央部で節となる振動モードであっても、その固有振動数を測定して張力を求めることは可能であるため、加振位置を中央部の位置とする必要は必ずしもない。
3] As described above, when the
4]金属板1の振動による圧力変動を測定する圧力測定手段としては、前述の低周波騒音計4,5の他にも、振動数の低い金属板1の振動による大気の圧力変動を検出可能な圧力センサなどを使用することもできる。
4] As a pressure measuring means for measuring the pressure fluctuation due to the vibration of the
5]圧縮空気の代わりに、窒素ガスや水等の他の流体を金属板1に噴射することにより金属板を加振するようにしてもよい。さらに、金属板1を直接打撃することにより金属板1を加振するようにしてもよい。
6]本発明を適用可能な帯状板は、金属板1に限定されるものではなく、紙、布、合成樹脂、ゴム等の種々の材質の帯状(ベルト状)のものに対しても本発明を適用して張力を測定することができる。
5] Instead of compressed air, the metal plate may be vibrated by spraying other fluid such as nitrogen gas or water onto the
6] The belt-like plate to which the present invention can be applied is not limited to the
1 金属板
4,5 低周波騒音計
6 エアノズル
9 演算器
10 フーリエ変換装置
20 データ分割装置
21 フーリエ変換装置
22 演算器
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記2つの圧力測定手段により測定された前記第1の位置及び前記第2の位置における2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第2工程と、
抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第3工程と、
を備え、
前記第1工程において、前記2つの圧力測定手段により加振前の圧力変動と加振後の圧力変動とを夫々測定し、
前記第2工程において、前記2つの圧力測定手段により測定された2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを加振前のデータと加振後のデータに分割して夫々について周波数解析を行い、加振前のデータと加振後のデータとを夫々周波数解析して得られたデータの差又は比から前記帯状板の固有振動数を抽出することを特徴とする帯状板の張力測定方法。 Air generated by vibration of the belt-like plate by two pressure measuring means arranged at a first position on one surface side of the belt-like plate to be vibrated and a second position on the surface including the belt-like plate. A first step of measuring the pressure fluctuation of
By taking the difference between the two pressure fluctuation data at the first position and the second position measured by the two pressure measuring means and analyzing the frequency of the difference data, the natural frequency of the belt-like plate is obtained. A second step of extracting;
A third step of determining the tension of the strip plate based on the extracted natural frequency;
Equipped with a,
In the first step, the pressure fluctuation before vibration and the pressure fluctuation after vibration are measured by the two pressure measuring means, respectively.
In the second step, the difference between the two pressure fluctuation data measured by the two pressure measuring means is taken, and the difference data is divided into pre-vibration data and post-vibration data, and frequency analysis is performed for each. The tension measurement of the strip plate is performed by extracting the natural frequency of the strip plate from the difference or ratio between the data obtained by frequency analysis of the pre-vibration data and the post-vibration data. Method.
前記2つの圧力測定手段により測定された前記第1の位置及び前記第3の位置における2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第2工程と、
抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第3工程と、
を備え、
前記第1工程において、前記2つの圧力測定手段により加振前の圧力変動と加振後の圧力変動とを夫々測定し、
前記第2工程において、前記2つの圧力測定手段により測定された2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを加振前のデータと加振後のデータに分割して夫々について周波数解析を行い、加振前のデータと加振後のデータとを夫々周波数解析して得られたデータの差又は比から前記帯状板の固有振動数を抽出することを特徴とする帯状板の張力測定方法。 Two of the first position on one surface side of the belt-like plate to be vibrated and the other surface side of the belt-like plate and the third position symmetrical with respect to the first position and the belt-like plate, respectively. A first step of measuring a pressure fluctuation of air generated by vibration of the belt-like plate by a pressure measuring means;
By taking the difference between the two pressure fluctuation data at the first position and the third position measured by the two pressure measuring means, and analyzing the frequency of the difference data, the natural frequency of the belt-like plate is obtained. A second step of extracting;
A third step of determining the tension of the strip plate based on the extracted natural frequency;
Equipped with a,
In the first step, the pressure fluctuation before vibration and the pressure fluctuation after vibration are measured by the two pressure measuring means, respectively.
In the second step, the difference between the two pressure fluctuation data measured by the two pressure measuring means is taken, and the difference data is divided into pre-vibration data and post-vibration data, and frequency analysis is performed for each. The tension measurement of the strip plate is performed by extracting the natural frequency of the strip plate from the difference or ratio between the data obtained by frequency analysis of the pre-vibration data and the post-vibration data. Method.
前記2つの圧力測定手段により測定された前記第1の位置及び前記第2の位置における2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第2工程と、By taking the difference between the two pressure fluctuation data at the first position and the second position measured by the two pressure measuring means and analyzing the frequency of the difference data, the natural frequency of the belt-like plate is obtained. A second step of extracting;
抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第3工程と、 A third step of determining the tension of the strip plate based on the extracted natural frequency;
を備え、With
前記帯状板をその幅方向両端部の2つの加振位置において別々のタイミングで加振し、The belt-like plate is vibrated at different timings at two vibration positions at both ends in the width direction,
前記第2工程において、前記2つの圧力測定手段により測定された2つの圧力変動データの差のデータの、前記2つの加振位置における加振に夫々対応する部分を周波数解析することにより、帯状板の幅方向両端部における、長手方向の固有振動数を夫々抽出することを特徴とする帯状板の張力測定方法。In the second step, by analyzing the frequency of the portions corresponding to the excitation at the two excitation positions in the difference data between the two pressure fluctuation data measured by the two pressure measuring means, A method for measuring the tension of a belt-like plate, characterized by extracting the natural frequency in the longitudinal direction at both ends in the width direction of the belt.
前記2つの圧力測定手段により測定された前記第1の位置及び前記第3の位置における2つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第2工程と、By taking the difference between the two pressure fluctuation data at the first position and the third position measured by the two pressure measuring means, and analyzing the frequency of the difference data, the natural frequency of the belt-like plate is obtained. A second step of extracting;
抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第3工程と、A third step of determining the tension of the strip plate based on the extracted natural frequency;
を備え、With
前記帯状板をその幅方向両端部の2つの加振位置において別々のタイミングで加振し、 The belt-like plate is vibrated at different timings at two vibration positions at both ends in the width direction,
前記第2工程において、前記2つの圧力測定手段により測定された2つの圧力変動データの差のデータの、前記2つの加振位置における加振に夫々対応する部分を周波数解析することにより、帯状板の幅方向両端部における、長手方向の固有振動数を夫々抽出することを特徴とする帯状板の張力測定方法。In the second step, by analyzing the frequency of the portions corresponding to the excitation at the two excitation positions in the difference data between the two pressure fluctuation data measured by the two pressure measuring means, A method for measuring the tension of a belt-like plate, characterized by extracting the natural frequency in the longitudinal direction at both ends in the width direction of the belt.
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