JPH04294206A - 帯状体の形状測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板などの帯状体にお
いて、長さ方向への張力印加中に幅方向の振動分布を計
測することにより、帯状体の形状を測定する方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板などの帯状体の形状不良とは、図５
に示すいわゆる耳波や、図６に示す中のびと呼ばれる状
態を意味し、帯状体の幅方向に不均一な変形を受けるこ
とによって生じる。そして、例えば鋼板圧延におけるコ
イル巻き取り中などのように、長さ方向にある程度の張
力が印加されると、見かけ上、帯状体の形状は平坦にな
る。しかし、その状態では帯状体の幅方向の張力分布が
不均一になっており、この張力分布を計測することによ
り、帯状体の形状を推定することができる。

【０００３】長さ方向の両端が支持され、その方向に張
力が印加された帯状体は、理論的には無限個の固有振動
数を有し、これらの中には値の接近した固有振動数がい
くつも存在する。このとき帯状体は、振動学上の板とし
ての性格と、膜としての性格を併せ持つが、帯状体の厚
みが薄い場合には、膜的な性格が強くなる。膜の広がり
を１次元として単純化した弦の場合を考えると、張力と
固有振動数との間には、数１に示す数式で表されるよう
な関係があり、張力が変化することによって、固有振動
数も変化することがわかる（ただし、ｎは次数を表す整
数）。

【０００４】

【数１】

【０００５】このような関係は、基本的には次元を拡張
した帯状体にも適用することができ、固有振動数は張力
の平方根にほぼ比例する。

【０００６】従来から、鋼板など帯状体の形状を、振動
を利用して張力分布として測定することは行われており
、そのための装置として例えば特公昭４５−２９４６９
号公報に開示されている。この装置を用いて鋼板の形状
を測定する方法においては、電磁石などを利用した加振
装置を、ストリップと呼ばれる鋼板の幅方向に複数個設
置し、これらの加振装置により励起されたストリップの
応答振動中の固有振動数を、幅方向にやはり複数個設置
した振動検出器で検出することにより、形状の測定を行
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来の方法
においては、帯状体の幅方向の広い範囲にわたって加振
するので、それによって生じる帯状体の振動パターンが
複雑になり、注目する固有振動数だけを分離することが
難しいという欠点があった。また、振動の検出も長さ方
向の任意の位置で行っているので、検出位置の選び方に
よっては、複数の固有振動数の分離をさらに難しくする
。

【０００８】本発明の目的は、励起される帯状体の振動
パターンを単純化するよう加振し、さらに注目する振動
モードのみを検出することによって、帯状体の形状を精
度良く測定する方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、長さ方向に張
力が印加された帯状体の形状測定方法において、測定に
不必要な帯状体の振動モードの節となる位置を加振し、
励起された応答振動から、さらに不必要な振動モードの
節となる位置の振動を幅方向の複数点で検出して、特定
の振動モードの振動のみを抽出することにより、帯状体
の形状を幅方向の張力分布として測定するものである。

【００１０】

【作用】まず、帯状体の固有振動数および振動モードに
ついて説明する。帯状体においては、その材質、寸法、
印加されている張力などによっても異なるが、最低次の
固有振動数の５倍までの周波数範囲の中に、多ければ１
０個以上の固有振動数が存在する。図４に固有振動数で
振動するときの振動パターンである振動モードの代表的
なものを示す。振動モードには、帯状体の長さ方向に関
して、両端の支持部を除いて、振動しない節と呼ばれる
部分が１箇所もない１次モード（ア）、（イ）、（ウ）
、節が１箇所ある２次モード（エ）、（オ）、（カ）、
２箇所の３次モード（キ）、（ク）、（ケ）などがあり
、そして各々幅方向に関して、全ての位置の動きが一様
な剛体モードあるいは０次モード（ア）、（エ）、（キ
）、両端の動きが逆位相となるねじれモードあるいは１
次モード（イ）、（オ）、（ク）、山あるいは谷が一つ
ある２次モード（ウ）、（カ）、（ケ）などがある。通
常、（ア）に対応する固有振動数が一番低く、次が（イ
）であるが、それ以外の振動モード、あるいは（ア）、
（イ）についても、帯状体の材質、寸法、印加されてい
る張力などによって固有振動数の高低の順序が変わるこ
ともある。またそれぞれの振動モードの振幅については
、通常のランダム加振に対する応答振動では、（ア）、
（イ）の振動モードの振幅が、その他のモードの振幅よ
り大きいのが一般的である。

【００１１】本発明の方法においては、帯状体の幅方向
の張力分布を知るために、図４における振動モードのう
ち、振幅が比較的大きく、幅方向の各位置での位相が等
しい、長さ方向１次、幅方向０次の振動モード（ア）の
振動を利用する。同時に、この振動モード以外のモード
を極力検出しないようにする。具体的には、前記振動モ
ード（ア）以外の不必要ないくつかの振動モードについ
て、長さ方向および幅方向の節となる位置を加振するこ
とにより、振動を励起しないようにし、さらに、加振に
より励起された応答振動について、不必要ないくつかの
振動モードの長さ方向の節となる位置の振動を、幅方向
の複数点で検出する。そうすることによって、振動モー
ド（ア）を主として抽出でき、幅方向の各点における振
動モード（ア）の周波数の値などから、幅方向の張力分
布を求め、帯状体の形状を測定することができる。

【００１２】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す概略図である。帯状
体１は長さ方向の２箇所を例えばロール様の支持部材２
ａ、２ｂで支持されており、その両側の長さ方向に張力
が印加されている。図の帯状体１において、長さ方向１
次、幅方向０次の振動モードを主に抽出するために、加
振装置３による加振位置、および例えば帯状体１の幅方
向３点の振動を検出するとしたときの振動検出端４ａ、
４ｂ、４ｃによる振動検出位置を次のように決定する。

【００１３】（１）加振装置３による加振位置を、長さ
方向３次モードおよびその倍数次モードを励起させない
よう、これらのモードの節に当る支持部材２ａ、２ｂ間
を３等分した位置に設定する。しかも、幅方向の１次モ
ードおよび３次、５次などの奇数次モードを励起させな
いよう幅方向の中央に設定する。 （２）振動検出端４ａ、４ｂ、４ｃによる振動検出位置
を、長さ方向１次モード振動の振幅が最も大きくなる腹
と呼ばれる支持部材２ａ、２ｂ間の中央の位置で、基本
的には幅方向の中央およびそれを中心とした対称位置に
設定する。この位置は、長さ方向２次、４次モードなど
偶数次モードの節に当り、これらのモードの検出を回避
することができる。

【００１４】以上のような位置において加振、振動検出
を行うことによって、長さ方向の偶数次モード、長さ方
向の３次およびその倍数次モード、ならびに幅方向の奇
数次モードを、張力分布測定の際の測定対象外とするこ
とができる。長さ方向の５次、７次モードなどは回避で
きないが、これらのモードは１次モードに比べて振動振
幅が極端に小さく、また、固有振動数にも５倍あるいは
それ以上の差があるので、測定上問題とはならない。

【００１５】図２に鋼板を測定対象として、本発明の方
法により加振、振動検出した場合における応答振動の振
幅スペクトルの一例を示す。この図で、横軸は振動の周
波数を表し、縦軸は各周波数における振動振幅の大きさ
を０ｄＢ＝０．４ｍｍとして表している。周波数は０Ｈ
ｚから２００Ｈｚの範囲を示しているが、特にこの周波
数範囲に限定されるものではない。このときの鋼板は幅
１８０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの冷延鋼板で、支持ロール
間の距離は６００ｍｍであり、幅方向において均一な９
００Ｎの張力を長さ方向に与えた。また加振は、０Ｈｚ
から２００Ｈｚまでのトータルパワーが約０．１Ｎのラ
ンダム信号を機械的に印加することにより行い、振動検
出は、電磁式の振動変位検出端により行った。図２にお
いて、第１ピーク５は長さ方向１次、幅方向０次の振動
モード、すなわち図４の（ア）に対応し、第２ピーク６
が長さ方向１次、幅方向２次の振動モード（ウ）に対応
する。その他にいくつかのピークはあるが、前記２つの
ピーク５、６に比べていずれも振幅は小さい。

【００１６】一方、比較例として図３に図２と同一の鋼
板を測定対象とし、同一測定条件において、従来法に基
づき加振、振動検出した場合における応答振動の振幅ス
ペクトルの一例を示す。この図においても、横軸は振動
の周波数を表し、縦軸は各周波数における振動振幅の大
きさを０ｄＢ＝０．４ｍｍとして表している。図３にお
いて、第１ピーク７は長さ方向１次、幅方向０次の振動
モードのものであり、図４の（ア）に対応する。第２ピ
ーク８が同じく（イ）に対応し、同様に第３ピーク９が
（エ）、第４ピーク１０が（オ）、第５ピーク１１が（
ウ）に対応する。図２に比べて多くのピークが存在する
が、特に第１ピーク７と第２ピーク８とは接近しており
、しかも振幅の大きさも同程度であるので、これらを分
離するのは難しい。

【００１７】図２と図３とを比較すれば明らかなように
、本発明の方法によれば、従来法によるスペクトルにお
けるピーク８、９、１０などは存在せず、前記２つのピ
ーク５、６についても、ピークの周波数は約６０Ｈｚ離
れており、振幅も第１ピーク５の方が第２ピーク６より
約１５ｄＢ大きいことから、形状測定に必要な第１ピー
ク５のみを抽出することは容易である。したがって、第
１ピーク５の振幅あるいは周波数の値などを利用して張
力の測定を精度良く行うことができる。第２ピーク６に
ついては、張力測定には不必要であるが、測定条件を適
切に選べば、第１ピーク５との周波数の差を図２のよう
に大きくとることができ、また振幅の差についても同様
に大きくとることができる。

【００１８】なお、本発明における加振方法としては、
機械式の他、電磁式などスポット的な加振が行えるもの
なら何でも良い。加振する周波数の範囲は、長さ方向１
次、幅方向０次の振動モードの固有振動数を含んだもの
でなければならないが、固有振動数は張力の値によって
変化するので、予想される張力の変動幅を考慮した範囲
とする。加振信号の種類としては、正弦波掃引信号、ラ
ンダム信号、インパルス信号など考えられるが、信号の
パワー、測定時間などを考慮してどの信号を利用するの
か決定する。

【００１９】また、本発明における振動検出方法につい
ても、電磁式の他、光学式など、帯状体の振動モードを
変化させないものであれば何でも良い。幅方向の振動検
出位置の数は４点あるいはそれ以上（通常は奇数点）で
も良いが、特に幅の広い帯状体でなければ、３点で形状
の測定は可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、励起される帯状体の振動パターンを単純化す
るよう加振し、さらに注目する振動モードのみを検出す
ることによって、帯状体の形状を、振動を利用して幅方
向の張力分布として精度良く測定できる。特に振動検出
が非接触で行える利点を活かせば、従来、耐熱性などの
問題で測定できなかった熱延鋼板など高温帯状体の潜在
形状の測定も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略図であり、（ア）
は平面視状態、（イ）は正面視状態である。

【図２】本発明の方法により検出した帯状体の振動の振
幅スペクトルの一例を示す図である。

【図３】従来法により検出した帯状体の振動の振幅スペ
クトルの一例を示す図である。

【図４】帯状体の振動モードの代表的なものを示す図で
ある。

【図５】帯状体の形状不良の形態の一例を示す斜視図で
ある。

【図６】帯状体の形状不良の形態の一例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１　　帯状体 ２ａ、２ｂ　　支持部材 ３　　加振装置 ４ａ、４ｂ、４ｃ　　振動検出端

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　長さ方向に張力が印加された帯状体の
   形状測定方法において、測定に不必要な帯状体の振動モ
   ードの節となる位置を加振し、励起された応答振動から
   、さらに不必要な振動モードの節となる位置の振動を幅
   方向の複数点で検出して、特定の振動モードの振動のみ
   を抽出することにより、帯状体の形状を幅方向の張力分
   布として測定することを特徴とする帯状体の形状測定方
   法。
2. 【請求項２】　　長さ方向に張力が印加された帯状体の
   形状測定方法において、測定に不必要な帯状体の振動モ
   ードの長さ方向および幅方向の節となる位置を加振し、
   励起された応答振動から、さらに不必要な振動モードの
   長さ方向の節となる位置の振動を幅方向の複数点で検出
   して、特定の振動モードの振動のみを抽出することによ
   り、帯状体の形状を幅方向の張力分布として測定するこ
   とを特徴とする帯状体の形状測定方法。
3. 【請求項３】　　前記加振位置が、長さ方向の支持され
   た間を３等分した位置で、かつ幅方向の中央の位置であ
   り、前記振動検出位置が、長さ方向の支持された間の中
   央の位置で、かつ幅方向の中央およびそれを中心とした
   対称の位置であることを特徴とする請求項２の帯状体の
   形状測定方法。