JP5268548B2

JP5268548B2 - 帯状体の非接触加振装置、これを用いた張力測定装置、及び張力測定方法

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Publication number: JP5268548B2
Application number: JP2008260678A
Authority: JP
Inventors: 直人堀; 徹岡田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-10-07
Also published as: JP2010091370A

Description

本発明は、帯状体の非接触加振装置、これを用いた張力測定装置、及び張力測定方法に関するものである。

金属、フィルム、紙あるいは布などの各種帯状体の製造プロセスにおいては、帯状体の幅方向に沿った張力状態を把握することが重要となる。このような張力状態の把握には、一般に接触式と非接触式の張力測定手段が用いられる。
接触式の張力測定手段には、帯状体の幅方向に沿って複数に分割された分割ロールを備えた分割ロール式測定機などが用いられる。この分割ロール式測定機は、それぞれの分割ロールを直接帯状体に押し当ててその内部応力を計測する機構となっており、分割ロールを帯状体に接触させなくては張力測定ができない。それゆえ、金属の帯状体に対しては分割ロールのロールマークが帯状体に転写される可能性が高く、鋼板や銅板などの張力を測定するには不向きであるという問題がある。

一方、非接触式の張力測定手段には、非接触式の変位量計測センサを用いて帯状体の上下方向に沿った変位（振動）を計測し、帯状体の幅方向に沿った張力状態を把握する測定機などが用いられる。このような非接触式の変位量計測センサには低周波騒音計や投受光変位計が用いられている。
ところで、接触式の張力測定手段であっても非接触式の張力測定手段であっても、帯状体の振動を単に計測するだけでは、その張力状態を把握することはできない。なぜなら、帯状体に発生している振動は周辺の機器からの振動が伝播して励起されたものを含んでおり、かかる振動からは正確な張力を得ることはできないからである。そこで、従来の張力測定手段の中には、張力に対応した固有振動数を励起する加振手段を有するものがある。

例えば、特許文献１には、帯状体の幅方向の１点のみを電磁式の加振手段で加振する装置が開示されている。また、特許文献２には、帯状体から離れて設けられたエアノズルから圧縮空気を帯状体の幅方向の１点のみに吹き付けて帯状体を加振する加振手段が開示されている。
特開２００４−２９８８９０号公報特開平４−２９４２０６号公報

しかしながら、帯状体のように幅を備えた物体は、複数の固有振動数とそれぞれの固有振動数に対応した様々な振動モードとを備えている。
例えば帯状体がアルミ板のように剛性が低い場合には、帯状体の幅方向における左端側、中央側、右端側の一部の振幅だけが局部的に大きくなるような振動モードを有している。また、鋼板や銅板のように剛性が高い場合には、帯状体の幅方向の右側と左側とで帯状体が逆位相に変位するねじれ振動モードや、帯状体が同位相で一律に変位する一律振動モードを有している。

このように振幅や変位方向が幅方向で異なる振動モードを、幅方向の１点だけを加振する特許文献１や特許文献２の加振手段では十分に励起することはできない。また、複数の固有振動数の一部しか知ることができない上述の加振手段では、帯状体の張力を正確に把握することもできない。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、帯状体を複数の振動モードで加振することができる帯状体の非接触加振装置、並びにこの非接触加振装置で加振して帯状体の張力状態を正確に把握することができる張力測定装置及び張力測定方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の帯状体の非接触加振装置は、距離をあけて架設された帯状体を非接触状態で加振するものであって、前記帯状体の幅方向に亘って複数設けられた加振手段と、前記帯状体に生じる振動モードを選択する振動モード選択手段と、前記振動モード選択手段で選択された振動モードに応じて、前記複数の加振手段のいずれかを用いて帯状体を加振するように当該加振手段を制御する加振制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

この非接触加振装置を用いれば、帯状体を振幅や変位方向が幅方向で異なる複数の振動モードで加振することができる。
なお、前記振動モード選択手段は、前記帯状体の剛性に応じて低剛性振動モードと高剛性振動モードとのいずれかを選択するように構成されているのが好ましい。
また、前記振動モード選択手段が、前記高剛性振動モードであって、前記帯状体の振幅が幅方向で逆位相となるねじれ振動モードを選択した際に、前記加振制御手段は、幅方向の一方側にある加振手段と他方側にある加振手段とを互いに前記帯状体の振動周期で半周期ずらしたタイミングで加振する構成とされているのが好ましい。

さらに、前記加振手段が前記帯状体の上面側と下面側とにそれぞれに配備されており、前記振動モード選択手段が、前記高剛性振動モードであって、前記帯状体の振幅が幅方向で逆位相となるねじれ振動モードを選択した際に、前記加振制御手段は、幅方向の一方側では上下いずれかの加振手段を用いて当該帯状体を加振し、幅方向の他方側では前記一方側と上下で逆側にある加振手段を用いて当該帯状体を同時に加振する構成とすることもできる。
なお、前記加振制御手段は、前記加振手段を前記帯状体の振動周期の定数倍毎に繰り返し動作させる構成とされていても良い。

本発明の張力測定装置は、上述の非接触加振装置と、前記非接触加振装置で加振された帯状体の上下方向に沿った変位量を該帯状体の幅方向の複数箇所で計測する変位量検出手段と、前記変位量検出手段で計測された帯状体の変位量から帯状体の振動波形を求め、求められた振動波形の固有振動数から帯状体の張力を検出する張力検出部と、を有することを特徴とするものである。
この張力測定装置を用いれば、帯状体を振幅や変位方向が幅方向で異なる複数の振動モードで加振して帯状体の張力状態を正確に把握することができる。

また、本発明の張力測定方法は、距離をあけて架設された帯状体に生じる振動モードを選択し、選択された振動モードに応じて、前記帯状体の幅方向に沿った複数の箇所を非接触状態で加振し、加振された帯状体の上下方向に沿った変位量を前記帯状体の幅方向の複数箇所で計測し、帯状体の変位量から帯状体の振動波形を推定し、推定された振動波形の固有振動数から帯状体の張力を検出することを特徴とするものである。
また、本発明に係る帯状体の非接触加振装置の最も好ましい形態は、距離をあけて架設された帯状体を非接触状態で加振する非接触加振装置であって、前記帯状体の幅方向に亘って複数設けられた加振手段と、前記帯状体に生じる振動モードを選択する振動モード選択手段と、前記振動モード選択手段で選択された振動モードに応じて、前記複数の加振手段のいずれかを用いて帯状体を加振するように当該加振手段を制御する加振制御手段と、を備え、前記振動モード選択手段は、前記帯状体の剛性に応じて、低剛性振動モードと高剛性振動モードとのいずれかを選択するように構成され、前記低剛性振動モードは前記帯状体の幅方向におけるいずれかの箇所が局部的に励起した振動モードであり、前記高剛性振動モードは前記帯状体の振幅が幅方向で全体的に励起された振動モードであることを特さらに、本発明に係る張力測定方法の最も好ましい形態は、距離をあけて架設された帯状体に生じる振動モードを選択し、選択された振動モードに応じて、前記帯状体の幅方向に沿った複数の箇所を非接触状態で加振し、加振された帯状体の上下方向に沿った変位量を前記帯状体の幅方向の複数箇所で計測し、帯状体の変位量から帯状体の振動波形を推定し、推定された振動波形の固有振動数から帯状体の張力を検出する張力測定方法において、前記振動モードは、前記帯状体の幅方向におけるいずれかの箇所が局部的に励起した低剛性振動モード、及び前記帯状体の振幅が幅方向で全体的に励起された高剛性振動モードを有し、前記帯状体の剛性に応じて、前記振動モードとして前記低剛性振動モードと前記高剛性振動モードのいずれかを選択することを特徴とするものである。

本発明の帯状体の非接触加振装置、これを用いた張力測定装置、及び張力測定方法を用いることで、帯状体を複数の振動モードに加振することができ、帯状体の張力状態を正確に把握することができる。

以下、本発明に係る帯状体Ｓの非接触加振装置１の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１に示されるように、本発明の非接触加振装置１は、薄板の圧延装置のように長手方向に距離をあけて設けられた前側支持ロール２と後側支持ロール３との間に支持（架設）された帯状体Ｓ（鋼板、銅板、アルミ板などの圧延材）に対して、この帯状体Ｓを加振する加振手段４とを備えている。
なお、以下の説明において、図１における矢印Ｆの方向を非接触加振装置１を説明する際の前方又は前側とし、矢印Ｂの方向を後方又は後側とする。また、図１における矢印Ｒの方向を非接触加振装置１を説明する際の右方又は右側とし、矢印Ｌの方向を左方又は左側とする。

加振手段４は、帯状体Ｓを非接触状態で加振する手段であり、本実施形態ではエアノズルからなっている。これらのエアノズル（加振手段）４は、帯状体Ｓから上方に距離をあけて、且つ幅方向に亘って複数設けられている。また、これらのエアノズル４は、いずれも圧縮エアの配管に連結されており、図示しない電磁弁を介して圧縮エアを帯状体Ｓに吹き付けて帯状体Ｓを非接触状態で加振できるようになっている。
また、非接触加振装置１は、帯状体Ｓを幅方向で振幅や位相が異なる振動モードに加振する制御部６を備えており、この制御部６には材質に合わせて帯状体Ｓに生じる振動モードを選択する振動モード選択手段７と、振動モード選択手段７で選択された振動モードに合わせて加振手段４を制御する加振制御手段８とが備えられている。具体的には、制御部６には、シーケンサやプロセスコンピュータなどが用いられる。

振動モード選択手段７は、帯状体Ｓの材質を入力できるようになっており、入力された材質に基づいて剛性区分のテーブルから帯状体Ｓの振動モードを判別して出力できるようになっている。剛性区分のテーブルは、表１に示されるように材質毎に剛性区分を定めたものである。振動モード選択手段７は、剛性区分のテーブルに基づいて低剛性又は高剛性の剛性区分を選択しており、いずれかの剛性区分を選択してそれぞれに対応した振動モードを出力できるようになっている。本実施形態の振動モードには剛性区分が低剛性のときの低剛性振動モードと高剛性のときの高剛性振動モードとがあり、いずれかが選択されて加振制御手段８に出力されるようになっている。

図２に示すように、低剛性振動モードは、振動モード選択手段７において帯状体Ｓが低剛性の剛性区分と判別されたときの振動モードである。低剛性振動モードは、帯状体Ｓの幅方向における左側、中央側、右側のいずれかだけが局部的に励起した振動波形を有している。低剛性振動モードには、幅方向の励起位置に応じて左側振動モード（図２（ａ））、中央側振動モード（図２（ｂ））、及び右側振動モード（図２（ｃ））の３つがある。
図３に示すように、高剛性振動モードは、振動モード選択手段７において帯状体Ｓが高剛性の剛性区分と判別されたときの振動モードである。高剛性振動モードは、帯状体Ｓの振幅が幅方向で全体的に（一律に）励起された振動波形を有している。高剛性振動モードには、幅方向の一端側と他端側とが上下方向に同位相で振動する一律振動モード（図３（ａ））と、幅方向の一端側と他端側とが上下方向に逆位相で振動するねじれ振動モード（図３（ｂ））とがある。

加振制御手段８は、振動モード選択手段７で選択された振動モードに応じて、帯状体Ｓの幅方向に複数設けられる加振手段４のいずれかを駆動、すなわち圧縮エアを帯状体Ｓに吹き付けるものである。なお、加振制御手段８において行われる制御の内容については、後述する張力検出方法で詳しく説明する。
次に、上記非接触加振手段４が組み込まれ、その機能が最も有効に作用する張力検出装置９について述べる。
図４に示すように、本発明の張力検出装置９は、上述の非接触加振装置１で加振された帯状体Ｓの振動波形を計測し、計測された振動波形の振動数から帯状体Ｓの張力Ｔを求めるものである。張力検出装置９は、上述した制御部６に、加振された帯状体Ｓの上下方向に沿った変位量を帯状体Ｓの幅方向の複数箇所で計測する変位量検出手段５と、変位量検出手段５で計測された帯状体Ｓの変位量から帯状体Ｓの振動波形を求め、求められた振動波形の振動数から帯状体Ｓの張力Ｔを検出する張力検出部１０とを備えている。

変位量検出手段５は、帯状体Ｓから上方に距離をあけて、帯状体Ｓの幅方向に亘って複数設けられている。変位量検出手段５は、赤外線、レーザ、渦電流、又は低周波を用いて帯状体Ｓの上下方向に沿った変位量（面外方向の変位量）を幅方向に亘って計測して、帯状体Ｓの幅方向に沿った振動波形を測定できるようになっている。変位量検出手段５で検出された帯状体Ｓの幅方向に沿った振動波形は張力検出部１０に送られる。
張力検出部１０は、変位量検出手段５で検出された帯状体Ｓの幅方向に沿った振動波形に対して、フィルタ（例えば、ローパスフィルタ）によりノイズを除いた後、振動波形の周波数を帯状体Ｓの固有振動数ｆとして求め、求められた固有振動数ｆに基づいて帯状体Ｓの張力Ｔを算出している。

次に、この張力検出装置９で行われる張力検出方法について説明する。
まず、例として帯状体Ｓがアルミ板のような低剛性材料である場合について説明する。
図５に示すように、低剛性材料の帯状体Ｓを加振する場合は、振動モード選択手段７に帯状体Ｓの材質として低剛性材料が入力される［Ｓ１１］。
振動モード選択手段７では、剛性区分のテーブルに基づいて帯状体Ｓが低剛性の剛性区分であるか高剛性の剛性区分であるかが判別される［Ｓ１２］。そして、剛性区分が低剛性のときは低剛性振動モードの判別結果が加振制御手段８に出力され、剛性区分が高剛性のときは高剛性振動モードの判別結果が加振制御手段８に出力される。この場合は、帯状体Ｓの材質が低剛性の剛性区分であるので、低剛性振動モードの判別結果が加振制御手段８に出力される。

加振制御手段８では、低剛性振動モードの判別結果に基づいて、低剛性の振動モードを励起させるように加振手段４を制御する［Ｓ１３］。低剛性振動モードでの加振手段４の制御は、左側振動モードと中央側振動モードと右側振動モードとの少なくともいずれか１つを選択して、振動波形が選択した振動波形になるように加振手段４で帯状体Ｓを加振するものである。
左側振動モードが選択された場合には、図２（ａ）にあるように、加振制御手段８は帯状体Ｓの幅方向の左側に配置された加振手段４だけを作動させ、帯状体Ｓの左側だけに圧縮エアを吹き付ける。このようにすると、帯状体Ｓの左側だけの振動が励起して、帯状体Ｓが左側振動モードで振動するようになる。

なお、中央側振動モードが選択された場合には図２（ｂ）にあるように帯状体Ｓの中央側だけに圧縮エアを吹き付けて、帯状体Ｓの中央側だけの振動を励起して中央側振動モードで振動させる。
また右側振動モードが選択された場合には図２（ｃ）にあるように帯状体Ｓの右側だけに圧縮エアを吹き付けて、帯状体Ｓの右側だけの振動を励起して中央側振動モードで振動させる。
一方、例えば帯状体Ｓが鋼板や銅板のような高剛性材料である場合は、振動モード選択手段７に帯状体Ｓの材質として鋼板や銅板が入力される［Ｓ１１］。振動モード選択手段７では、剛性区分のテーブルに基づいて高剛性の剛性区分であることが判別される［Ｓ１２］。そして、高剛性振動モードの判別結果が加振制御手段８に出力される。

加振制御手段８では、振動モード選択手段７から入力された高剛性振動モードの判別結果に基づいて、高剛性の振動モードを励起させるように加振手段４を制御する［Ｓ１４］。加振制御手段８において行われる加振手段４の制御は、高剛性振動モードでは、一律振動モードとねじれ振動モードとのいずれかを選択して、振動波形が選択した振動波形になるように複数の加振手段４のいずれかを作動させて帯状体Ｓを加振するものである。具体的には一律振動モード及びねじれ振動モードの制御は以下のように行われる。
一律振動モードが選択された場合には、例えば図３（ａ）にあるように、加振制御手段８は帯状体Ｓの幅方向に亘って配置された加振手段４（エアノズル）を全て同時に且つ幅方向の左側から右側にかけて段階的に吹き付け量が小さくなるように作動させ、帯状体Ｓの全面に上方から圧縮エアを一斉に吹き付ける。このようにすると、帯状体Ｓが左側の方が右側より下方に向かって且つ全体的に押され、帯状体Ｓが一律振動モードで振動する。

また、ねじれ振動モードが選択された場合には、図３（ｂ）にあるように、加振制御手段８は幅方向の一方側にある加振手段４と他方側にある加振手段４とを互いに帯状体Ｓの振動周期で半周期ずらしたタイミングで作動させ、幅方向の一端側と他端側とに交互に圧縮エアを上方から吹き付ける。このようにすると、帯状体Ｓに幅方向の一端側と他端側とで逆位相となるようなねじれを伴う振動が発生し、帯状体Ｓがねじれ振動モードで振動する。
例えば、帯状体Ｓの振動周期０．２ｓ（振動周波数５Ｈｚ）の場合は、振動周期の半周期である０．１ｓ毎に一端側の加振手段４と他方側の加振手段４と順に作動させて、圧縮エアで帯状体Ｓをねじりを加えるように加振する。

なお、この場合は、帯状体Ｓの振動周期（固有振動数）を予め把握している必要があるが、帯状体Ｓの固有振動数を概ね予測できる場合には予測される固有振動数を帯状体Ｓの振動周期として与えることができる。加振を行うタイミング（予測される固有振動数）が帯状体Ｓの実際の固有振動数ｆと異なっていても、加振を行うタイミングのずれが１／４周期程度であれば振幅増大効果が得られるからである。
次に、上述のようにして加振された帯状体Ｓに対して、帯状体Ｓの幅方向に複数設けられた変位量検出手段５で帯状体Ｓの振動波形を幅方向に亘って検出（計測）する［Ｓ１５］。検出された振動波形は張力検出部１０に出力される。

張力検出部１０では、まず変位量検出手段５から入力された振動波形に対してフィルタによりノイズを除き、ノイズが除かれた振動波形に対してその周波数を求める。次に、張力検出部１０は、求められた振動波形の周波数を帯状体Ｓの固有振動数ｆとして、以下に示す式（１）に入力してそれぞれの振動モードのときの帯状体Ｓの張力Ｔを計算する［Ｓ１６］。

すなわち、低剛性振動モードのときは、左側振動モードのときの張力Ｔ_Lと中央側振動モードのときの張力Ｔ_Cと右側振動モードのときの張力Ｔ_Rとを求め、これらに基づいて平均張力Ｔ_totalを求めても良い。また、張力Ｔ_L、張力Ｔ_C、張力Ｔ_Rを張力の幅方向分布と考えても良い。
一方、高剛性振動モードのときは、一律振動モードのときの張力Ｔ_pとねじれ振動モードのときの張力Ｔ_Tとを求め、これらに基づいて平均張力Ｔ_totalを求めても良い。
本発明の非接触加振手段４を用いることで、材質により振幅や変位方向が幅方向で異なる複数種類の振動モードで振動する帯状体Ｓに対しても、幅方向に複数設けられた加振手段４を用いてこれらの振動モードを全て正確に再現して加振でき、帯状体Ｓの幅方向に沿った張力状態を正確に把握することができる。

なお、非接触加振装置１として使用する場合は、上述した張力検出方法のうち［Ｓ１１］〜［Ｓ１４］を行うだけで良い。
また、上述の張力計測方法は数秒程度の間隔をあけて連続して行うのが好ましい。このようにすれば、加えられた振動が数秒程度の時間で収まるような減衰の大きな帯状体Ｓ（例えば、走行移動する帯状体Ｓ）に対しても、前の加振による振動が収まり次第すぐに次の加振が行われるので、張力Ｔの時刻歴変動による誤差を最小限に抑えつつ張力Ｔの測定が可能となる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の張力検出装置９及び張力検出方法について説明する。

第２実施形態の非接触加振装置１、張力検出装置９及び張力検出方法が第１実施形態と異なっている点は、第１実施形態の加振制御手段８では加振手段４により帯状体Ｓを１回だけ加振する構成となっていたのに対し、第２実施形態の加振制御手段８では加振手段４を帯状体Ｓの振動周期の定数倍毎に繰り返し動作させる構成とされている点にある。
帯状体Ｓの振動周期は、上述のように過去の操業実績等に基づいてある程度予測できる場合があり、このような場合は予測される振動周期の定数倍毎に加振手段４を連続して動作させることができる。

このようにすれば、１回の加振では小さな振動しか励起できないような振動の減衰が大きい帯状体Ｓに対しても、加振された振動が減衰しないうちに帯状体Ｓを連続して加振することができ、帯状体Ｓに大きな振動を励起して正確に張力を計測することができる。
なお、第２実施形態の非接触加振装置１、張力検出装置９及び張力検出方法におけるその他構成及び作用効果については、第１実施形態と同様である。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の張力検出装置９及び張力検出方法について説明する。

図６に示すように、第３実施形態の非接触加振装置１が第１実施形態と異なっている点は、加振手段４が帯状体Ｓの上面側だけでなく下面側にも設けられている点である。また、第３実施形態の加振制御手段８は、ねじれ振動モードにおける加振手段４の制御方法が上面側と下面側との双方の加振手段４を同時に作動させて加振を行う点においても、第１実施形態と異なっている。
すなわち、第３実施形態の加振手段４は、帯状体Ｓから上方に距離をあけて且つ幅方向に亘って複数設けられている上側エアノズル１１と、帯状体Ｓから下方に距離をあけて且つ上側加振手段４と同数設けられている下側エアノズル１２とを備えている。これらの上側エアノズル１１と下側エアノズル１２とは、幅方向の同じ位置に設けられており、上下で一対となっている。

そして、加振制御手段８は、振動モード選択手段７においてねじれ振動モードが選択された際に、幅方向の一方側では上下いずれかの加振手段４を用いて帯状体Ｓを加振し、幅方向の他方側では一方側と上下で逆側にある加振手段４を用いて帯状体Ｓを同時に加振する構成とされている。
具体的には、図６（ａ）に示されるように、幅方向の一方側（図６の紙面左側）の下側エアノズル１２から圧縮エアを帯状体Ｓに吹き付けると共に他方側（図６の紙面右側）の上側エアノズル１１から圧縮エアを帯状体Ｓに下側エアノズル１２より強く吹き付ける。

なお、図６（ｂ）に示されるように、上述のように帯状体Ｓの振動周期を予め与えることができる場合は、幅方向の一方側の下側エアノズル１２と他方側の上側エアノズル１１とを作動させてから振動周期の半周期が経過した後に、今度は一方側の上側エアノズル１１と他方側の下側エアノズル１２とを作動させても良い。
このようにすると、帯状体Ｓの一方側と他方側とを上下に逆位相となるように大きく且つ連続して変位させることができ、振動が減衰しやすい帯状体Ｓについてもねじれ振動モードを強く励起して正確に張力を計測することができる。

例えば、図７（ｂ）に示されるように、振動が減衰しやすい通板中の帯状体Ｓを、上述のようにして振動周期の半周期毎に３回作動させると、加振回数が１回の場合の振動波形（図７（ａ））に比べて、振動波形の振幅が大きくなり、ねじれ振動モードに対応した振動がより強く励起される。
このことから、通板中の帯状体Ｓについては、帯状体Ｓの上下に加振手段４を配置し、その双方を用いて帯状体Ｓの振動周期の定数倍毎に繰り返し加振を行うのが好ましいと判断される。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
上記実施形態では、本発明の非接触加振装置１が張力検出装置９に設けられたものを例示した。しかし、非接触加振装置１は、張力検出装置９に用いられるだけでなく、帯状体Ｓが用いられている設備であればどのような設備に対しても設けることができる。
上記実施形態では、帯状体Ｓがアルミ板、鋼板、又は銅板であるものを例示した。しかし、本発明は例えばステンレス板などの金属板、合成樹脂のフィルム、紙などの帯状体Ｓにも用いることができる。

上記実施形態では、加振手段４に圧縮エアを用いたものを例示した。しかし、加振手段４には、例えば帯状体Ｓが磁性材料であれば電磁式の加振手段４などを用いることもできる。
上記実施形態では、上側エアノズル１１と下側エアノズル１２とが幅方向で同じ位置に設けられたものを例示した。しかし、上側エアノズル１１と下側エアノズル１２とを、例えば千鳥状に配置することもできる。

本発明の非接触加振装置１の説明図である。低剛性振動モードの振動波形を示す図である。高剛性振動モードの振動波形を示す図である。本発明の張力検出装置９の説明図である。張力検出方法を示すフローチャートである。第３実施形態の張力検出装置９の説明図である。（ａ）は上下の加振手段４から１回だけ加振した場合の振動波形であり、（ｂ）は上下の加振手段４から振動周期の半周期毎に繰り返し３回加振した場合の振動波形である。

符号の説明

１非接触加振装置
２前側支持ロール
３後側支持ロール
４エアノズル（加振手段）
５変位量検出手段
６制御部
７振動モード選択手段
８加振制御手段
９張力検出装置
１０張力検出部
１１上側エアノズル
１２下側エアノズル
Ｓ帯状体
Ｔ張力
ｆ固有振動数

Claims

距離をあけて架設された帯状体を非接触状態で加振する非接触加振装置であって、
前記帯状体の幅方向に亘って複数設けられた加振手段と、
前記帯状体に生じる振動モードを選択する振動モード選択手段と、
前記振動モード選択手段で選択された振動モードに応じて、前記複数の加振手段のいずれかを用いて帯状体を加振するように当該加振手段を制御する加振制御手段と、
を備え、
前記振動モード選択手段は、前記帯状体の剛性に応じて、低剛性振動モードと高剛性振動モードとのいずれかを選択するように構成され、前記低剛性振動モードは前記帯状体の幅方向におけるいずれかの箇所が局部的に励起した振動モードであり、前記高剛性振動モードは前記帯状体の振幅が幅方向で全体的に励起された振動モードであることを特徴とする帯状体の非接触加振装置。
前記振動モード選択手段が、前記高剛性振動モードであって、前記帯状体の振幅が幅方向で逆位相となるねじれ振動モードを選択した際に、
前記加振制御手段は、幅方向の一方側にある加振手段と他方側にある加振手段とを互いに前記帯状体の振動周期で半周期ずらしたタイミングで加振する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の帯状体の非接触加振装置。
前記加振手段が、前記帯状体の上面側と下面側とにそれぞれに配備されており、
前記振動モード選択手段が、前記高剛性振動モードであって、前記帯状体の振幅が幅方向で逆位相となるねじれ振動モードを選択した際に、
前記加振制御手段は、幅方向の一方側では上下いずれかの加振手段を用いて当該帯状体を加振し、幅方向の他方側では前記一方側と上下で逆側にある加振手段を用いて当該帯状体を同時に加振する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の帯状体の非接触加振装置。
前記加振制御手段は、前記加振手段を前記帯状体の振動周期の定数倍毎に繰り返し動作させる構成とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の帯状体の非接触加振装置。
請求項１〜４のいずれかに記載された帯状体の非接触加振装置と、
前記非接触加振装置で加振された帯状体の上下方向に沿った変位量を該帯状体の幅方向の複数箇所で計測する変位量検出手段と、
前記変位量検出手段で計測された帯状体の変位量から帯状体の振動波形を求め、求められた振動波形の固有振動数から帯状体の張力を検出する張力検出部と、
を有することを特徴とする張力測定装置。
距離をあけて架設された帯状体に生じる振動モードを選択し、
選択された振動モードに応じて、前記帯状体の幅方向に沿った複数の箇所を非接触状態で加振し、
加振された帯状体の上下方向に沿った変位量を前記帯状体の幅方向の複数箇所で計測し、
帯状体の変位量から帯状体の振動波形を推定し、推定された振動波形の固有振動数から帯状体の張力を検出する張力測定方法において、
前記振動モードは、前記帯状体の幅方向におけるいずれかの箇所が局部的に励起した低剛性振動モード、及び前記帯状体の振幅が幅方向で全体的に励起された高剛性振動モードを有し、前記帯状体の剛性に応じて、前記振動モードとして前記低剛性振動モードと前記高剛性振動モードのいずれかを選択することを特徴とする張力測定方法。