JP6274279B2 - 鋼板の通板位置制御装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板の通板位置制御装置および方法に関し、鋼板を所定の範囲内で安定的に通板（travel）させるものであり、特に亜鉛等の溶融めっき（hot-dip coating）ライン、コーティングライン等に有用なものである。

鋼板を製造するラインにおいて、鋼板の振動(vibration)や反り(warp)を抑制して鋼板のパスライン（pass line）を安定に保つことは、鋼板の品質を向上させるばかりでなく、その製造ラインの能率を向上させることにも寄与する。

例えば、溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインのめっき工程においては、鋼板を溶融亜鉛浴槽中の溶融亜鉛に浸漬しながら通板（travel）することにより、鋼板の表面に溶融亜鉛をめっきする。この工程の後に、溶融亜鉛浴槽後に設けられたガスワイパからワイピングガスを鋼板表面に吹き付けることにより鋼板表面のめっき厚(coating thickness)を均一にする。

このめっき厚を均一にするための工程では、ワイピングガスの圧力が、鋼板の表裏および板幅方向で均一になるようにすることが必要である。したがって、鋼板が振動している場合、鋼板が反っている場合、あるいは鋼板のパスラインが表裏どちらかに偏っている場合など、ガスワイパと鋼板との距離が一定ではないときは、ワイピングガスの圧力が鋼板表裏および板幅方向に均一にならない。その結果、鋼板の表裏や板幅方向および通板方向で亜鉛の付着量が不均一になるという問題が生じる。

このような問題点を解決する方法として、電磁石を用いて鋼板の反りや振動を非接触（non-contact）で抑制し、鋼板のパスラインを安定化する技術が知られている。例えば、鋼板のパスラインに対して一対の電磁石を互いに対向するように配置し、別途設けた位置検出器からの信号に応じて各電磁石の吸引力（attractive force）を相互に切り替えながら鋼板の通板位置（以下、単に鋼板の位置とも記載）を非接触で制御する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開平２−６２３５５号公報

しかしながら、鋼板に作用する電磁石の吸引力は、鋼板と電磁石の距離に対して非線形の関係、すなわち鋼板が電磁石に近づくほど吸引力が急激に大きくなる特性がある。特許文献１に記載された技術では、何らかの外乱や操業条件の変化等が有った場合に、鋼板が吸引されて電磁石に接触してしまう。その結果、品質欠陥や設備故障を引き起こす危険性があった。一般的には、鋼板が電磁石に接近した場合には、電磁石への電流供給を停止する安全対策が取られる。しかし、この場合は電磁石が稼動しなくなるため、鋼板の通板位置制御ができなくなるという問題点があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電磁石への電流供給を停止することなく、鋼板の通板位置の制御を行うことができる鋼板の通板位置制御装置および方法を提供することである。

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、鋼板の通板位置を非接触で制御する場合、鋼板と電磁石の距離に応じて制御パターンを変更することで、電磁石への電流供給を停止させることなく、持続的に鋼板の通板位置の制御を続けることができることを見出した。

本発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
（１）通板位置制御の対象となる鋼板の一方の面側とその反対の面側にそれぞれ配置される電磁石と、
前記鋼板の通板位置を非接触で測定する変位センサーと、
該変位センサーが測定した鋼板の通板位置に基づいて前記電磁石に供給する電流量を決定する制御部と、
該制御部で決定した電流量に基づいて前記電磁石に電流を供給する電流供給部とを具備し、
前記制御部は、前記鋼板の移動の必要性の有無を判断する判断部と予め設定された閾値を格納する記憶部とからなり、
前記判断部は、
前記鋼板の通板位置が予め設定した目標位置と一致せず、前記鋼板を移動させる必要があると判断した場合は、移動の方向、使用する電磁石、電流量を決定し、前記電流供給部に出力して、前記鋼板を移動させ、
移動した鋼板を前記変位センサーで再度測定した鋼板の通板位置が、前記決定した電磁石に対して前記閾値以上、前記決定した電磁石よりも離れている場合と、前記閾値よりも前記決定した電磁石に近い場合とで、異なる制御を行うことを特徴とする鋼板の通板位置制御装置。
（２）上記（１）に記載の鋼板の通板位置制御装置において、
前記再度測定した鋼板の通板位置が、前記決定した電磁石に対して前記閾値以上、前記決定した電磁石よりも離れている場合には、
前記鋼板を前記目標位置に近づけるように、前記決定した電磁石に流す電流量を前記再度測定した鋼板の通板位置と前記目標位置との距離に応じて増減させて、
前記閾値よりも前記決定した電磁石に近い場合には、
前記鋼板が予め設定した許容範囲内に入るまで、前記距離にかかわらず前記決定した電磁石に流す電流量を一定の値もしくは一定の割合で減少させることを特徴とする鋼板の通板位置制御装置。
（３）上記（１）または（２）に記載の鋼板の通板位置制御装置において、
前記鋼板のそれぞれの面側において前記電磁石が前記鋼板の幅方向に複数設置され、それぞれ独立して電流を供給できることを特徴とする鋼板の通板位置制御装置。
（４）通板位置制御の対象となる鋼板の一方の面側とその反対の面側にそれぞれ電磁石を配置し、
前記鋼板の通板位置を変位センサーにて非接触で測定し、
測定した鋼板の通板位置が予め設定した目標位置と一致せず、前記鋼板を移動させる必要があると判断した場合は、前記電磁石のうち、前記測定した鋼板の通板位置からより離れた電磁石を前記鋼板の移動に使用する電磁石として決定し、
前記目標位置から前記測定した鋼板の通板位置までの距離に応じて、前記決定した電磁石に流す電流量を決定、出力して、前記鋼板を移動させ、
移動した鋼板を再度測定した鋼板の通板位置が、前記決定した電磁石に対して予め設定した閾値以上、前記決定した電磁石よりも離れている場合と、前記閾値よりも前記決定した電磁石に近い場合とで、異なる制御を行うことによって、前記鋼板の通板位置を制御することを特徴とする鋼板の通板位置制御方法。
（５）上記（４）に記載の鋼板の通板位置制御方法において、
前記再度測定した鋼板の通板位置が、前記決定した電磁石に対して前記閾値以上、前記決定した電磁石よりも離れている場合には、
前記鋼板を前記目標位置に近づけるように、前記決定した電磁石に流す電流量を前記再度測定した鋼板の通板位置と前記目標位置との距離に応じて増減させて、
前記閾値よりも前記決定した電磁石に近い場合には、
前記鋼板が予め設定した許容範囲内に入るまで、前記距離にかかわらず前記決定した電磁石に流す電流量を一定の値もしくは一定の割合で減少させることを特徴とする鋼板の通板位置制御方法。
（６）製造ライン通板中の鋼板に溶融金属を付着させる付着工程と、
前記鋼板に付着した過剰の溶融金属を払拭するガスワイパによって溶融金属の付着量を調整する調整工程と、
上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の鋼板の通板位置制御装置により、前記鋼板の振動および位置を非接触で制御する制御工程と、
を有することを特徴とする鋼板の製造方法。

本発明に係る鋼板の通板位置制御装置および方法、ならびに鋼板の製造方法によれば、鋼板と電磁石の距離に応じて制御パターンを変更するようにしたので、電磁石への電流供給を停止させることなく、持続的に鋼板の通板位置の制御を続けることができ、生産性の向上が図れる。

図１は、本発明の実施形態に係る鋼板の通板位置制御装置の構成を示す図である。 図２は、従来の鋼板の製造装置における制御部の構成を示すブロック図である。 図３は、鋼板の位置が安定的に制御されている場合に、鋼板に作用する力を示す模式図である。 図４は、鋼板の位置が安定的に制御されていない場合に、鋼板に作用する力を示す模式図である。 図５は、本発明の実施形態の位置制御方法を用いることにより鋼板が安定的に制御されている場合の、鋼板に作用する力を示す模式図である。 図６は、本発明の実施形態の鋼板の通板位置制御の考え方を説明する図である。 図７は、本発明の実施形態の制御部および電流供給部を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施形態の制御方法を示すフローである。 図９は、本発明の実施形態の制御方法を示すフローのうち、鋼板が閾値を超えて電磁石に接近した場合の制御方法を示すフローである。 図１０は、一般的な溶融めっき金属帯の製造ラインの一部を示す概略図である。 図１１は、溶融めっき金属帯の製造ラインのガスワイパの近傍の拡大図である。

本発明の実施形態に係る鋼板の通板位置制御装置について、溶融亜鉛めっき鋼板(hot-dip galvanized steel sheet)の製造ラインを例に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る鋼板の通板位置制御装置の構成を示す図である。制御装置１００は、電磁石と鋼板とを接触させることなく持続的に制御するための装置であり、上方に走行する鋼板１を挟むように対向して１対の電磁石２が設置され、電磁石２の近傍に非接触変位センサー（displacement sensor）３が配置されている。また電磁石２に流す電流を制御する制御部４が設置されている。電磁石は複数対あってもよい。

図１には示されていないが、鋼板１の下方に、溶融亜鉛浴槽およびガスワイパがそれぞれ設置されている。

非接触変位センサー３は、鋼板の片側にのみ取り付けられている。これは、鋼板の両側から距離を測定すると、使用する電磁石の選択や電流の大きさを決定することが難しくなり、結果として電磁石の制御に支障をきたすからである。また、非接触変位センサー３は、鋼板との距離を適切に測定できればよく、例えば、渦電流式、レーザーなどの光学式など、任意の方式のものが使用できる。距離測定の基準点の位置は、非接触変位センサー３の位置としてもよいし、制御装置１００の所定の位置としてもよい。

図２は、従来の鋼板の製造装置における制御部の構成を示すブロック図である。従来は、非接触変位センサー３で鋼板の位置が測定され、制御部４で鋼板の位置と目標位置との偏差信号(error signal)に比例、微分、積分などの処理（例えばＰＩＤ制御）(proportional-integral-derivative control )が実施され鋼板１のパスラインを制御するための操作量が演算され、得られた操作量に応じて電流量が決定され、表裏選択装置により選ばれた電磁石にアンプを介して決定された電流量の電流が流される。そして発生する吸引力によって、鋼板１の振動および反りが抑制され、鋼板のパスラインの制御が行われていた。

図３は、鋼板の位置が安定的に制御されている場合に、鋼板に作用する力を示す模式図である。電磁石２の吸引力で鋼板を移動させる場合、鋼板には図３に示すような力が作用する。

図中、Ａ、Ｂ、Ｃは、電磁石の吸引力を、Ｄは鋼板の復元力をそれぞれ示す。また、図３は、図１における非接触変位センサー３から、鋼板１が離れていく方向に移動したために、電磁石２ａを使用して鋼板１を目標位置に引き寄せる場合を示す。

鋼板１は電磁石２ａの吸引力により移動する。そして、電磁石２ａの吸引力は、鋼板が電磁石２ａに近づくほど大きくなり、また電磁石２ａに流れる電流が大きくなるほど大きい。すなわち、電磁石２ａに供給される電流が大きくなると、図のＡ、Ｂ、Ｃの順に電流が大きくなると吸引力が大きくなっていく。

一方、鋼板１には通板方向に張力がかけられているため、移動前の位置に戻ろうとする復元力が鋼板１の移動量に比例して作用する。復元力は鋼板１の移動方向とは反対の方向、すなわち電磁石２ａの吸引力とは反対の方向に作用する。電磁石２ａの吸引力と鋼板１の復元力がつり合ったところで鋼板１の移動は停止し、このつり合い点で鋼板１は安定する。

非接触変位センサー３で測定した鋼板１の位置から目標位置までの距離に応じて電磁石へ電流を流し、フィードバック制御によって鋼板１が目標位置に達するまで電磁石２ａに供給する電流を変化させて、鋼板１を目標位置に移動させる。目標位置はあらかじめ設定されており、電磁石２ａと２ｂの間のおよそ中間となるが、必ずしも固定点に限られるわけではなく、鋼板にコーティングされる溶融金属の付着量（coating weight）の仕様範囲内で適宜目標の範囲を決めて設定するようにしてもよい。フィードバック制御には、ＰＩＤ制御などの制御方法を適宜使用することができる。

このつり合い点から鋼板１が電磁石２ａに近づく方向に移動した場合は、電磁石の吸引力に比べて鋼板の復元力が大きくなり鋼板１はつり合い点に戻ろうとする。逆に、鋼板が電磁石２ａから遠ざかる方向に移動した場合は、鋼板の復元力に比べて電磁石２ａの吸引力が大きくなり鋼板１はつり合い点に戻ろうとする。つまり、このつり合い点において鋼板１を安定的に保持することが可能となる。

しかし、鋼板に対する電磁石の吸引力は、鋼板の厚さ等にも依存するため、板厚が厚い場合などの操業条件によっては、鋼板１の復元力と電磁石２ａの吸引力が目標位置でつり合わない場合があり、制御が不安定になることがある。

図４は、鋼板の位置が安定的に制御されていない場合に、鋼板に作用する力を示す模式図であり、鋼板１と電磁石２ａとの距離が近くなると電磁石２ａの吸引力が急激に大きくなる条件の場合を示している。図４に示すように、フィードバック制御により電磁石２ａへ供給する電流を大きくしていくと、ある電流値を超えたところ(図４中のカーブＣ）で復元力と吸引力とのつり合い点が存在しない状態になる。そのため、従来の方法では鋼板１を安定させることができなくなり、鋼板１がそのまま電磁石２ａまで吸引され、接触してしまう危険性がある。そこで、電磁石２ａへの電流供給を停止すれば、鋼板１はその復元力によって制御前の元の位置に戻り、電磁石２ａへの接触は防げるものの、溶融金属の付着量が不均一になってしまうという問題が生ずる。

鋼板の移動にあわせて電磁石に流す電流を追随させる制御が理想であるが、電磁石の応答速度には限界があり、速い制御はできない。また鋼板の位置が安定しているのかどうかの判断にも時間が必要である。そのため、電流の制御の間隔が離散的になる。

そこで、本発明では、フィードバック制御の結果、鋼板１の位置があらかじめ設定された閾値よりも電磁石２ａに接近してしまった場合には、電磁石２ａの制御方法を変更することで、鋼板１と電磁石２ａとの接触を防止する。

すなわち、鋼板１が電磁石２ａに必要以上に接近した場合にはつり合い点は存在しないと判断し、直ちに電磁石２ａに流す電流を小さくして吸引力を減少させ、復元力により鋼板１の移動方向を逆転させ、鋼板１が復元力と吸引力とがつり合う位置に落ち着かせる。

ここで、閾値は、電磁石２ａから目標位置方向への距離をあらわすもので、その距離よりも近くに鋼板１が来た場合には、たとえ電磁石２ａの電流を下げるように指令を出しても、鋼板１の移動方向を逆転させることができずに位置制御が間に合わなくなってしまう限界の距離である。

この場合、鋼板１に作用する力は、図５のようになる。図５は、本発明の実施形態の位置制御方法を用いることにより鋼板が安定的に制御されている場合の、鋼板に作用する力を示す模式図である。

フィードバック制御によって電磁石２ａへ流す電流が大きくなると、鋼板１が電磁石２ａの方向に吸引される。そして、鋼板１が閾値を超えたとき、電磁石２ａの吸引力を減少させるため電磁石２ａに流す電流を小さくする。結果として、鋼板１は復元力により電磁石２ａから遠ざかり、復元力と吸引力とがつり合う位置（図５中の●の位置：落着点）に落ち着くことになる。これは結果的には、鋼板１は目標位置とは異なる位置に落ち着くことになるものの、鋼板１が電磁石２ａに吸引され接触してしまうことを防止できる。なお、図５では、落着点は非接触変位センサー３から見て目標位置よりも遠いところになっているが、落着点は目標位置よりも近くてもよい。

その際に、最適なパスラインの位置を示す目標位置を含めて操業上や製品上の観点から許容できる範囲の位置を許容範囲として予め定めておき、鋼板１がその許容範囲内の位置に落ち着くようにするとよい。

例えば、許容範囲として、鋼板にコーティングする溶融金属の付着量仕様範囲の上限および下限を満たすように設定すれば、不良品を製造するおそれはない。通常、許容範囲は図６に示されるように、電磁石２ａ側の閾値１と電磁石２ｂ側の閾値２の間に設定される。

また、場合によっては、閾値１と閾値２の間を許容範囲として設定することも考えられる。それによって、鋼板と電磁石との接触や吸着による設備損傷や操業停止を回避することができる。

なお、電流の減少量を鋼板１と電磁石２ａとの距離に応じて変化させてしまうと制御が不安定となる可能性があるため、鋼板１が閾値よりも電磁石２ａに近づいた位置にあると判断された場合には、鋼板１と電磁石２ａとの距離にかかわらず電流値を一定の値減少させる。鋼板が電磁石より閾値以上に離れ、かつ上述の許容範囲に入るまでこの手順が繰り返される。

ＰＩＤ制御はきめ細かい制御が可能な反面、応答時間が長くかかる。鋼板が閾値を超えた場合においてもＰＩＤ制御を継続すると、電流の制御が板の移動に追いつかなくなる。結果として、鋼板が電磁石に接触する可能性が発生する。そこで、鋼板が閾値より近づいたらすぐに制御の方法を切り替え、電流を一定の値減少させる。例えば、閾値より近づいていると判断された時点の電流値から１秒間で３Ａ減少させていく。つまり、制御ループが１ｍｓなら、１回の制御ループ毎に０．００３Ａずつ減少させる。なお、場合によっては、電流を一定の割合で減少させてもよい。

図６は、図５における鋼板１の位置制御を模式的に表した図である。閾値として、閾値１と閾値２がそれぞれ設定される。閾値１は電磁石２ａ用の、閾値２は電磁石２ｂ用の閾値である。閾値１、閾値２は、鋼種や板厚にかかわらず固定とし、電磁石２ａと２ｂとの間隔、電磁石の応答速度、フィードバック制御のタイムラグなどを考慮して決定される。

１１ａは、鋼板が目標位置から外れてしまった状態の鋼板の位置を示している。そして、フィードバック制御によって電磁石２ａに電流を流すことで吸引力が発生し、鋼板は電磁石２ａ側に移動する。しかしながら、もし閾値１を超えて電磁石２ａに近づいてしまった場合（１１ｂの位置）には、フィードバック制御から制御方法を変更し、それまでの供給電流量からを一定の値で電流量を減少させる。この電流量の減少を鋼板１が許容範囲内の位置（１１ｃの位置）に落ち着くまで繰り返す。

図７は、本発明の実施形態における制御部４および電流供給部５のブロック図である。制御部４は、判断部４１と記憶部４２からなる。先ず、判断部４１は、非接触変位センサー３で測定された、予め設定した基準点と鋼板１との距離をもとに、鋼板の位置を決定する。そして、鋼板の位置と目標位置と比べて、鋼板１の移動の必要性の有無を判断する。鋼板の位置が目標位置と一致せず、鋼板を目標位置に移動させる必要があると判断した場合は、移動の方向、使用する電磁石、電流量を決定する。そして、電流供給部５に対して、使用する電磁石および供給する電流の増加または減少の指令を出す。記憶部４２には、設定されている閾値１および閾値２の値が格納されており、また鋼板１の位置が随時記録される。

電流供給部５は、制御部４からの指令を受けて、使用する電磁石２ａまたは２ｂの切替を電磁石切替部５１で行う。そして、決定された電流量を供給する。なお、図７に図示はしていないが、電流供給部５には電流供給に必要な機器が含まれる。また、本実施形態では、電流供給部５は制御部４とは分離しているものとしたが、制御部４と電流供給部５が一体化していてもよく、また電流供給部５が制御部４の機能の一部となっていてもよい。さらに、鋼板の幅方向に一対の電磁石が複数設置され、それぞれ独立して制御できるようにしてもよい。

図８および図９に、本発明の実施形態に係る鋼板の通板位置制御装置における制御フローの例を示す。この制御フローに基づいて、以下に処理手順の説明を行う。

まず、ステップ１００（以下、ステップをＳと略す）において非接触変位センサー３を用いて、予め設定した基準点と鋼板との距離を測定し鋼板の位置を決定する。そして、Ｓ１１０において、鋼板の位置を修正すべきかどうか判断する。目標位置に対して鋼板１の位置がずれているために修正すべきと判断された場合には、Ｓ１２０において鋼板１を移動させる方向を、Ｓ１３０において鋼板の移動に使用する電磁石を決定し（例えば、電磁石２ａに決定、以下、電磁石２ａを決定したとして説明する）、目標位置から鋼板１までの距離に応じてＳ１４０にて電磁石２ａに流す電流量を決定する。

なお、Ｓ１３０において鋼板の移動に使用する電磁石を決定するにあたっては、鋼板から遠い方の電磁石を選ぶようにする。図６では、１１ａの位置からの制御において、１１ａに近い電磁石２ｂではなく、遠い電磁石２ａを鋼板の移動に用いている。これは、鋼板に近い電磁石を選び、その後の鋼板の電磁石への吸引や接触といった問題が生ずるのを避け、一先ず安定的なフィードバック制御をＳ１４０およびＳ１５０にて行うためである。

Ｓ１５０では、Ｓ１４０で決定した電流量を電気供給部５から電磁石２ａに出力する。そして、電磁石２ａに電流を流して鋼板を移動させる。この後Ｓ１６０で、移動した鋼板１の位置を再度測定する。そして、Ｓ１７０で鋼板が目標位置にあるかどうかを判定する。ここで目標位置に鋼板１が到達した（Ｙｅｓ）と判断されれば、Ｓ２００で電磁石２ａに流れる電流を維持して安定状態を保つ。

一方、Ｓ１７０で目標位置に鋼板１が到達していない（Ｎｏ）と判断した場合には、Ｓ１８０で、鋼板１の位置が、決定した電磁石に対して閾値１より近い（閾値１より電磁石２ａに近い）か否かを判断する。

ここで、閾値１より近くない（閾値１以上電磁石２ａと鋼板１が離れている）と判断された場合（Ｎｏ）には、それまでのフィードバック制御を継続する。すなわち、Ｓ１９０で、電磁石２ａに流す電流量を目標位置から鋼板１までの距離に応じて所定量を増減させて、再度Ｓ１５０以降のフローを繰り返す。

これに対して、Ｓ１８０で、鋼板１の位置が、決定した電磁石に対して閾値１より近い（閾値１より電磁石２ａに近い）と判断された場合（Ｙｅｓ）には、図９に示す処理フローに移行する。この場合は、鋼板１が電磁石２ａに接触する危険性があると判断して、フィードバック制御でなく、Ｓ３１０以降に示すように制御方法の変更を行う。

すなわち、Ｓ３１０以降でそれまでに供給していた電流量から順次減少させる制御を行う。Ｓ３１０の予め設定しておいた一定の電流減少量のもとに、Ｓ３２０で電磁石２ａに流す電流を減少させて鋼板１を逆方向に移動させる。移動後、Ｓ３３０で鋼板１との距離を再度測定する。

そして、Ｓ３４０で鋼板の位置が許容範囲内にあるかどうか判定します。鋼板１が、図６に示すように予め決めた許容範囲内の位置にある（Ｙｅｓ）と判断されれば、Ｓ３５０で電磁石２ａに流す電流を維持してその状態を保つ。鋼板１が許容範囲内の位置になければ（Ｎｏ）、Ｓ３１０にもどり、さらに電磁石２ａに流す電流を減少させて鋼板１が許容範囲内の位置に収まるまで繰り返す。ここでの制御の特徴は、Ｓ３１０における電流の減少が、目標位置と鋼板との距離によらずに一定の値で減少させることにある。

鋼板１が目標位置あるいは許容範囲内の位置で一度安定した場合であっても、製造ラインの条件の変化、たとえば温度変化等により、同一の製品といえども、鋼板１の位置が移動する場合がある。そのような場合に備えて、鋼板１の位置は、目標位置あるいは許容範囲内の位置で安定した時点で、図８のＳ２６０において記憶部４２に記録される。さらに鋼板１の位置は、継続的に測定される。この測定間隔は、電磁石の応答速度、フィードバック制御のタイムラグなどを考慮して決定される。そして、Ｓ１００以降のフローが継続される。

また、製造される製品が変わった場合には直ちにＳ１００が開始される。製品の切り替えの識別は、鋼板１につけられた識別用のマーク類を検出することで行ってもよいし、別途外部から情報を与える手段を用いてもよい。

本実施形態では、鋼板１が非接触変位センサー３側から離れたために、非接触変位センサー３側に移動させる場合を例に説明したが、反対に鋼板１が非接触変位センサー３側に近づいた場合であっても同様に鋼板１の位置を制御することが可能である。その場合は、電磁石２ｂの吸引力を使って鋼板１を移動させることになる。また鋼板１の距離との比較は閾値２で行うが、当該距離が閾値２を超えて電磁石２ｂに近くなりすぎたと判断されたときに、本発明による鋼板１の制御を行う。

電磁石２ａあるいは２ｂの選択は、制御が始まる時点で、鋼板１が電磁石２ａと２ｂとの間の中央よりどちら側に近いかで決められる。ただし、一度使用する電磁石（２ａまたは２ｂ）を決定したら、鋼板１が目標位置または安定点で安定に保持されるまでは同じ電磁石を使い続ける。鋼板１が安定しないうちに電磁石を切り替えると、つり合い点が決まらないために鋼板１が電磁石２ａと２ｂとの間を移動し続けることになり、結果として鋼板１が振動してしまうからである。

電磁石２は、鋼板の幅方向に複数対あってもよい。というのも、鋼板の位置の変動は、たとえば鋼板の幅方向の反りによっても発生するからで、このような場合は鋼板の中央部と端部では距離が異なることになる。そこで、鋼板の幅方向に電磁石を複数対設置すれば、鋼板の幅方向の反りにも適切に対応できるようになる。また、複数対設置された電磁石をそれぞれ独立して制御することにより、必要な部分のみ位置を制御することができ、鋼板全体を最適な位置で通板させることが可能になる。

制御部４は、ひとつですべての電磁石の制御を行ってもよいし、対応する電磁石に個別に制御部４を設置してもよい。同様に、ひとつの電流供給部５ですべての電磁石に電流を供給してもよいし、対応する電磁石に個別に電流供給部５を設置してもよい。

非接触変位センサー３は、１対の電磁石に対して１個設置してもよいし、電磁石の対の数と異なる数のセンサーを設置してもよい。たとえば、１個のセンサーで測定した距離をもとに複数の電磁石の対を制御してもよいし、逆に複数のセンサーで測定した距離をもとに１対の電磁石を制御するようにしてもよい。ただし、電磁石の対の数とセンサーの数とを１：１とするほうが、制御が容易になる。

なお、ここでは、鋼板を挟んで対になるように電磁石を配置しているが、配置スペース等の都合によっては、電磁石を向かい合わせとはせずに配置してもよい。例えば、鋼板を挟んで互い違いになる位置に配置してもよいし、鋼板を挟んで電磁石の配置個数が異なっていてもよい。

制御のフローも本実施形態に限定されるわけではなく、鋼板の位置の移動が可能であり、かつ電磁石と鋼板との接触が回避できるものであれば、どのようなフローであってもよい。

例えば、図９では、閾値を越えた鋼板１が許容範囲内に位置すれば、その位置で保持するために電流値を維持している。しかし、その位置で一定時間以上安定した状態にある場合は、さらに目標位置に移動するように制御することも考えられる。

また本発明の実施形態を、溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインを例に説明したが、電磁石を使用して鋼板の通板位置制御を行う製造ラインであれば、本発明による制御を適用することができることは言うまでもない。さらに鋼板の通板方向も、鉛直方向に限らず水平方向であってもよい。

製品の鋼種や板厚によって電磁石の吸引力の特性が変わるため、各条件ごとに電磁石の巻数や配置などのハード構成をその都度最適化することも考えられるものの現実的ではなく、本発明では製品の鋼種、板厚によらず、基準点と鋼板との距離に基づいて電磁石に供給される電流を変えることのみで鋼板の通板位置制御が実現できる。

以上、本発明によって、鋼板と電磁石が過度に接近した場合でも電磁石への電流供給を停止させる必要がなくなり、鋼板の位置の制御を持続的に安定して続けることができ、生産性の向上が図れる。

次に、本発明の実施形態に係る鋼板の通板位置制御装置を、溶融めっき金属帯の製造ラインに配置する構成例について説明する。

図１０は、一般的な溶融めっき金属帯の製造ラインの一部を示す概略図である。図１０に示される溶融めっき金属帯の製造ラインにおいて、鋼板１は、冷間圧延プロセスなどの前工程から運搬され、無酸化性あるいは還元性の雰囲気に保たれた焼鈍炉１４において焼鈍処理をされた後、溶融金属の温度とほぼ同程度まで冷却されて溶融金属浴１５内に導かれる。

溶融金属浴１５内において、鋼板１は、溶融金属中を浸漬しながら通板し、その表面に溶融金属が付着する。その後、溶融金属浴１５から引き出された鋼板１は、ガスワイパ１６から噴出されるガスにより過剰な溶融金属が払拭され、溶融金属の付着量の調整が行われる。

続くプロセスでは、用途に応じて、例えばその鋼板１が自動車用外板として使用される場合には、合金化炉１７を使用して金属帯を再加熱し均質な合金層を作り出す合金化処理を施す場合がある。鋼板１は冷却帯１８を通過した後、化成処理部１９で特殊の防錆、耐食処理が施され、コイルに巻き取られて出荷される。

図１１は、溶融めっき金属帯の製造ラインのガスワイパの近傍（図１０中の破線領域）の拡大図である。図１１に示されるように、溶融めっき金属帯の製造ラインのガスワイパ１６の近傍では、引き込みローラー２０が鋼板１を溶融金属浴１５中に引き込み、溶融金属浴１５中で鋼板１に溶融金属を付着させ、引き上げローラー２１が鋼板１を溶融金属浴１５外に引き上げる。ガスワイパ１６は、引き上げローラー２１が鋼板１を引き上げる途中のパスラインに配置され、鋼板１に付着した過剰の溶融金属を払拭することによって溶融金属の付着量を調整する。

本発明の実施形態に係る鋼板の通板位置制御装置の電磁石２ａ，２ｂおよび非接触変位センサー３は、ガスワイパ１６の直上のパスラインに配置され、金属帯の振動および位置を制御する。当該配置により、ガスワイパ１６と鋼板１との距離が一定となる結果、ワイピングガスの圧力が均一になり、鋼板１に対する溶融金属の付着量のムラを抑えることができる。

本発明は、鋼板を製造するラインに有用であり、特に亜鉛等の溶融めっきライン、コーティングライン等の製造ラインに適している。

１００ 鋼板の通板位置制御装置
１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 鋼板
２、２ａ、２ｂ 電磁石
３ 非接触変位センサー
４ 制御部
４１ 判断部
４２ 記憶部
５ 電流供給部
５１ 電磁石切替部
１４ 焼鈍炉
１５ 溶融金属浴
１６ ガスワイパ
１７ 合金化炉
１８ 冷却帯
１９ 化成処理部
２０ 引き込みローラー
２１ 引き上げローラー

Claims (3)

1. 通板位置制御の対象となる鋼板の一方の面側とその反対の面側にそれぞれ配置される電磁石と、
   前記鋼板の通板位置を非接触で測定する変位センサーと、
   該変位センサーが測定した鋼板の通板位置に基づいて前記電磁石に供給する電流量を決定する制御部と、
   該制御部で決定した電流量に基づいて前記電磁石に電流を供給する電流供給部とを具備し、
   前記制御部は、前記鋼板の移動の必要性の有無を判断する判断部と予め設定された閾値を格納する記憶部とからなり、
   前記判断部は、
   前記鋼板の通板位置が予め設定した目標位置と一致せず、前記鋼板を移動させる必要があると判断した場合は、移動の方向、使用する電磁石、電流量を決定し、前記電流供給部に出力して、前記鋼板を移動させ、
   前記閾値は、前記決定した電磁石から前記目標位置の方向への距離であり、この距離よりも近くに前記鋼板が来た場合には、たとえ前記決定した電磁石の電流を下げるようにフィードバック制御の指令を出しても、前記鋼板の移動方向を逆転させることができずに位置制御が間に合わなくなってしまう限界の距離であり、
   移動した鋼板を前記変位センサーで再度測定した鋼板の通板位置が、前記決定した電磁石に対して前記閾値以上、前記決定した電磁石よりも離れている場合には、
   前記鋼板を前記目標位置に近づけるように、前記決定した電磁石に流す電流量を前記再度測定した鋼板の通板位置と前記目標位置との距離に応じて増減させるフィードバック制御を行い、
   移動した鋼板を前記変位センサーで再度測定した鋼板の通板位置が、前記閾値よりも前記決定した電磁石に近い場合には、
   前記フィードバック制御から、前記鋼板が予め設定した許容範囲内に入るまで、前記距離にかかわらず前記決定した電磁石に流す電流量を一定の値もしくは一定の割合で減少させる制御に変更することを特徴とする鋼板の通板位置制御装置。
2. 請求項１に記載の鋼板の通板位置制御装置において、
   前記鋼板のそれぞれの面側において前記電磁石が前記鋼板の幅方向に複数設置され、それぞれ独立して電流を供給できることを特徴とする鋼板の通板位置制御装置。
3. 通板位置制御の対象となる鋼板の一方の面側とその反対の面側にそれぞれ電磁石を配置し、
   前記鋼板の通板位置を変位センサーにて非接触で測定し、
   測定した鋼板の通板位置が予め設定した目標位置と一致せず、前記鋼板を移動させる必要があると判断した場合は、前記電磁石のうち、前記測定した鋼板の通板位置からより離れた電磁石を前記鋼板の移動に使用する電磁石として決定し、
   前記目標位置から前記測定した鋼板の通板位置までの距離に応じて、前記決定した電磁石に流す電流量を決定、出力して、前記鋼板を移動させ、
   前記閾値は、前記決定した電磁石から前記目標位置の方向への距離であり、この距離よりも近くに前記鋼板が来た場合には、たとえ前記決定した電磁石の電流を下げるようにフィードバック制御の指令を出しても、前記鋼板の移動方向を逆転させることができずに位置制御が間に合わなくなってしまう限界の距離であり、
   移動した鋼板を再度測定した鋼板の通板位置が、前記決定した電磁石に対して予め設定した閾値以上、前記決定した電磁石よりも離れている場合には、
   前記鋼板を前記目標位置に近づけるように、前記決定した電磁石に流す電流量を前記再度測定した鋼板の通板位置と前記目標位置との距離に応じて増減させるフィードバック制御をし、
   移動した鋼板を再度測定した鋼板の通板位置が、前記閾値よりも前記決定した電磁石に近い場合には、
   前記フィードバック制御から、前記鋼板が予め設定した許容範囲内に入るまで、前記距離にかかわらず前記決定した電磁石に流す電流量を一定の値もしくは一定の割合で減少させる制御に変更することを特徴とする鋼板の通板位置制御方法。

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