JPH08120433A - 帯状体の制振方法及びその制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性、非磁性を問わず、あらゆる鋼板や鋼板
以外の帯状体の振動を効率的に抑制し得る帯状体の制振
方法及びその制振装置を提供することを目的とするもの
である。 【解決手段】 走行面に沿って走行する帯状体（鋼板
１）の振動量を検出する非接触式の振動検出器４ａ，４
ｂを備え、振動検出器４ａ，４ｂからの信号を制御器５
に入力し、制御器５によってその位置と振動量を検出し
て増幅器６ａ，６ｂに入力して所定の圧力波発生装置３
ａ，３ｂからその振動量に応じた圧力波を鋼板１の振動
モードの腹Ｐ１の位置に向けて発振させて鋼板１を制振
するものであり、制振対象の帯状体が磁性体の鋼板に限
らず非磁性体であっても制振できるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯状体の制振方法及び
その制振装置に関し、詳しくは、製鉄設備の圧延ライ
ン、鋼板の表面処理ラインやプラスチックシートの製造
ライン等における帯状体の走行中の振動を抑制し得る帯
状体の制振方法及びその制振装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鋼板の溶融メッキラインでは、
加圧空気または加圧ガスをスリット状の噴出口を有する
ノズルから噴出させて、この噴出流を溶融亜鉛槽を通過
して引き上げられてくる被メッキ鋼板に噴射して過剰な
溶融亜鉛を吹き落とすことによって、所要のメッキ厚に
することが一般に行われている。

【０００３】このようなメッキ工程において、鋼板が走
路面に対して振動すれば、ノズルと鋼板との距離が変動
してメッキ厚みが不均一となり、品質の劣化を招くこと
がある。また、鋼板の溶融メッキライン以外の製造工程
においても、鋼板が振動していたのでは、品質の劣化を
招いたり、走行中の鋼板の幅や厚さ等の品位を計測する
際に、計測精度を悪化させる原因となる。

【０００４】そこで、従来、特開平６−７８２５号公報
に記載されているように、磁石を利用して走行中の鋼板
の振動を抑制する方法が採られている。図７は、上記公
報に記載された鋼板の制振装置の概要を示している。同
図に示した鋼板の制振装置は、帯板状の鋼板１が矢印Ａ
方向に走行する走路面２に対して複数対の電磁石７を配
置するとともに、電磁石の近傍に非接触式の振動検出器
４を配置し、この振動検出器４からの信号に応じて制御
器５により各電磁石７の吸引力を相互に切り替えなが
ら、走行する鋼板１の振動及び反りを低減させる技術で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の鋼板の制振装置
では、鋼板を制振するための制御用アクチュエータとし
て電磁石を用いていた。従って、電磁石で振動を抑制で
きる鋼板は磁性材に限られ、ステンレスのような非磁性
材やプラスチックシート等の材質では、全く振動を抑制
することができない欠点がある。

【０００６】本発明は、上述のような課題に鑑みなされ
たものであり、磁性、非磁性を問わず、あらゆる鋼板や
鋼板以外の帯状体の振動を効率的に抑制し得る帯状体の
制振方法及びその制振装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する為
に、本発明は、走行面に沿って走行する帯状体の制振方
法であって、前記帯状体の振動量を検出し、その振動量
に応じた圧力波によって前記帯状体の振動を抑制するこ
とを特徴とする帯状体の制振方法である。また、本発明
は、走行面に沿って走行する帯状体の振動量を検出する
振動検出器と、前記振動検出器からの信号に基づいて前
記帯状体の振動を抑制するアクチュエータとを具備する
帯状体の制振装置であって、前記振動検出器が非接触式
振動検出器であり、且つ、前記アクチュエータが圧力波
を発生する圧力波発生装置であることを特徴とするもの
である。また、前記圧力波発生装置が制振対象とする振
動モードの腹の位置に対応して設けられていることを特
徴とするものである。また、前記圧力波が音波及び気体
圧によることを特徴とする帯状体の制振装置である。

【０００８】また、本発明は、走行面に沿って走行する
帯状体の振動量を検出する振動検出器と、前記振動検出
器からの信号に基づいて前記帯状体の振動を抑制するア
クチュエータとを具備する帯状体の制振装置に於いて、
前記振動検出器が前記帯状体の低周波振動と高周波振動
を検出する非接触式振動検出器であり、前記アクチュエ
ータが前記低周波振動を抑制する気体圧を発生する気体
圧発生手段及び前記高周波振動を抑制する音波を発生す
る音波発生手段であることを特徴とする帯状体の制振装
置である。

【０００９】更に、前記圧力波発生装置はスピーカーで
あることが好ましいが、帯状体の振動の周波数によっ
て、例えば、高周波振動にはスピーカーによる音波に圧
力波を用い、低周波振動には帯状体に気体圧を加えるた
めの気体圧発生装置が好ましい。気体圧発生装置には気
体ノズルが備えられ、帯状体の幅方向に広く気体圧が加
わる形状及び配置とし、例えば、気体ノズルの吹出口の
形状が帯状体の幅方向に広い形状が好ましい。また、前
記圧力波発生装置が帯状体の幅方向に一列に配置されて
いることが好ましい。また、前記圧力波発生装置が帯状
体の走行面に対して対称に配置されていることが好まし
い。

【００１０】また、本発明に係る帯状体の制振装置の好
適例とし、走行面に沿って走行する帯状体の振動量を検
出する非接触型の振動検出器と、前記振動検出器から入
力された検出信号をリアルタイム信号処理して、振動検
出器の位置及び振動量に応じて信号を出力する制御器
と、前記制御器の信号を増幅する増幅器と、前記増幅器
からの出力によって振動量に応じた圧力波を発生する圧
力波発生装置とを備えるものである。更に、前記圧力波
発生装置は音波発生装置及び気体圧発生装置であり、前
記振動検出器は帯状体の高周波振動と低周波振動を検出
し得るものであり、高周波振動に対して音波発生装置
（スピーカー）を、低周波振動に対して気体圧発生装置
（気体を放出する空気ノズル）を用いて帯状体の振動を
制振する制振装置である。

【００１１】以下、上記手段に基づく作用について説明
する。本発明に係る帯状体の制振方法及びその制振装置
は、走行面に沿って走行する帯状体に振動が発生した場
合、この振動を抑制するために、雰囲気中を伝播する圧
力波、例えば、音波或いは気体（例えば、空気、窒素ガ
ス等）の噴射による気体圧によって、帯状体の振動量に
応じて力学的作用を与えて帯状体の振動を抑制するよう
にしたものである。

【００１２】また、走行中の帯状体は、帯状体の形状及
び材質とその走行条件（走行装置の機構的条件や鋼板に
付加される張力等の条件）に応じて固有の振動を有し、
特定の場所に振動の腹と節が現れる。この帯状体の振動
による音が雰囲気中を伝播して非接触式振動検出器に伝
わって検出され、その非接触式振動検出器によって検出
された振動量に応じて圧力発生装置によって圧力波を発
生させて帯状体の振動を抑制するものである。また、帯
状体の振動はその腹の位置が最も振幅が大きいので、圧
力波を発生する圧力波発生装置をこの腹の位置に対応さ
せて設けることによって、その振幅に対し最も大きな力
学的作用を及ぼすように圧力波発生装置が配置されてい
る。

【００１３】また、帯状体の振動の周波数には２０Ｈｚ
以下の周波数成分が含まれる場合があり、振動数が２０
Ｈｚ以上の周波数の場合には、音波を発生するアクチエ
ータによって音波による圧力波によってその振動を抑制
し、２０Ｈｚ以下の周波数成分が含まれる場合には、気
体圧発生手段による気体圧によってその振動を抑制する
ようにする。

【００１４】また、本発明の制振装置は、走行面に沿っ
て走行する帯状体の振動量を非接触型の振動検出器によ
って検出し、その検出信号を制御器に入力して、制御器
からの信号をもとにリアルタイム信号処理を行って、帯
状体の振動を抑制するための制御信号を増幅器に入力し
て圧力波発生装置を駆動し、帯状体の振動を抑制するも
のであり、帯状体の振動量に応じた圧力波を発生して帯
状体の振動を抑制するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態の
具体例について図面に基づいて説明する。図１は、本発
明に係る帯状体の制振装置の一実施例である。同図に於
いて、１は帯板状の鋼板、２は鋼板が矢印Ａ方向に走行
する走行面を示している。この走行面２の片側には、鋼
板１の矢印Ａ方向に所定間隔だけ離れた位置に圧力波発
生装置３ａ，３ｂ（例えばスピーカー）が配置されてい
る。鋼板１の振動モードは、その形状（板厚、幅等）及
び支持条件（支点間距離、張力等）が一定であれば、こ
の条件下で発生する代表的な振動モードは一様となり、
数値計算や実験的手法で振動モードの腹や節の位置を求
めることができる。鋼板１の振動モードは、図に示すよ
うに、Ｐ１が腹、Ｐ２が節である。

【００１６】その鋼板１の腹Ｐ１，節Ｐ２を求めて、圧
力波発生装置３ａ，３ｂは、振動モードの腹Ｐ１の位置
又はその近傍或いは節Ｐ２を除く位置に配置する。圧力
波発生装置３ａ，３ｂは、一例として図２の平面図に示
すように、鋼板１面上の幅方向（走行方向と直角）に複
数個の圧力波発生装置を一列に並べて夫々配置する。無
論、鋼板１の幅方向に異なった振動モードが発生する場
合はその振動モードに応じて圧力波発生装置を配置する
とよい。

【００１７】４ａ，４ｂは鋼板１の振動を検出する非接
触式の振動検出器である。振動検出器４ａ，４ｂは、音
の反射や吸収をマイクロホンで受けて鋼板１との距離を
計測するか、光の反射や吸収により鋼板１との距離を計
測して、鋼板１の振動量（振動変位量または振動速度）
を検出する。振動検出器４ａは鋼板１の幅中央部に設置
するか、或いは圧力波発生装置３ａの中心軸Ｃ上に設け
る。５は制御器であり、加算、乗算、微分、積分等の演
算機能を有し、振動検出器４ａ，４ｂからの入力信号を
リアルタイム信号処理を行って、圧力波発生装置３ａ，
３ｂへの駆動電圧を増幅器（例えば、オーディオアン
プ）６ａ，６ｂに供給する。

【００１８】例えば、圧力波発生装置３ａ，３ｂから鋼
板１の振動量（振動速度）に比例した圧力波を発生させ
て鋼板１を制振するように制御（速度フィードバック制
御）する。この場合、振動検出器（センサ）と圧力波発
生装置（アクチュエータ）のコローケーション（センサ
とアクチュエータの位置が一致）が成り立っており、安
定した振動の減衰制御ができる。

【００１９】次に、帯状体の制振方法について、図１を
参照してより詳細に説明する。鋼板１の振動速度や振動
変位等による振動量は、非接触式の振動検出器４ａ，４
ｂで検出される。振動検出器では、振動量とともにその
振動検出器の検出位置が判別できるようになされてい
る。例えば、振動検出器４ａで鋼板１の振動量が検出さ
れ、その検出信号が制御器５に入力され、制御器５では
振動検出器４ａの位置の検出及び鋼板１の振動量（振動
変位や振動速度）をリアルタイム信号処理を行う。制御
回路５で信号処理され、振動検出器の位置に対応した増
幅器６ａにその検出信号を入力して増幅器６ａに入力
し、圧力波発生装置３ａを駆動する。振動量に応じた圧
力波が圧力波発生装置３ａから出力され、鋼板１の振動
モードの腹Ｐ１の部分に音圧が加えられる。その際、走
行面における音圧が鋼板１の振動振幅に比例し、逆位相
になるように制御すると鋼板の振動が有効に抑制され
る。走行する鋼板の振動が変化した場合、例えば、鋼板
１の波形が点線１ｂで示すような振動モードとなったと
すると、振動検出器４ｂで鋼板１の振動を検出して、圧
力波発生装置３ｂから点線１ｂで示した鋼板１に対して
音圧を加えて制振する。

【００２０】次に、図３に基づいて、本発明に係る帯状
体の制振装置の他の実施例について説明する。同図に於
いて、圧力波発生装置３ａ，３ｃ及び３ｂ，３ｄは、鋼
板１に対して夫々対に配置されている。これらの圧力波
発生装置は、鋼板１の走行面２に対して直交する中心軸
Ｃ上に設置されている。振動検出器４ａ，４ｂは鋼板１
の幅方向の略中央に位置する部分に配置するか、また
は、一対の圧力波発生装置に対して中心軸Ｃ上に一個の
振動検出器を設ける。また、振動検出器を鋼板１面から
離れた位置であって、鋼板１の幅方向に複数個設けるよ
うにしてもよい。

【００２１】その制御動作について簡単に説明すると、
振動検出器４ａ，４ｂで鋼板１の振動量（振動変位また
は振動速度）を検出して、その出力信号を制御器５に入
力する。制御器５では、それらの検出信号をリアルタイ
ム信号処理を行って、振動検出器の位置や振動量を判別
する。鋼板１の振動モードの腹Ｐ１が圧力波発生装置３
ａ側に発生しているので、増幅器６ａの出力を圧力波発
生装置３ａに入力して駆動させて、振動量に応じた音圧
を鋼板１に加える。鋼板１の振動モードの腹Ｐ１の部分
に音圧が加えられるので、鋼板１の振動を制振する。

【００２２】図４は鋼板１の制振特性を示しており、そ
の横軸が帯状体の振動周波数（Ｈｚ）であり、縦軸が振
動伝達率（dB）である。同図に於いて、実線は、本発明
に係る帯状体の制振装置を作動させた場合を示し、破線
は制振装置を作動させない場合を示しており、山の高い
部分が帯状体の振動し易い周波数を示している。同図に
よれば、本発明の制振装置を用いることによって、鋼板
１が振動し易い周波数、すなわち固有振動数に対して有
効に制振がかけられており、振幅が１／１０以下に抑え
られることが示されている。更に、音圧によるアクチュ
エータを備える制振装置は、その音の周波数が広い範囲
に分布しており、振動の周波数に依存することなく、あ
らゆる帯状体の振動を制振することが可能であり、帯状
体の振動モードに対して制振効果が得られない周波数を
低減できる。

【００２３】次に、図５に基づいて、本発明に係る帯状
体の制振装置の他の実施例について説明する。なお、こ
の実施例の帯状体の制振装置は、帯状体の低周波帯域
（０〜数Ｈｚ）の振動周波数の制振に適した制振装置で
ある。同図に於いて、走行面２に沿って走行する鋼板１
に対し、音波発生装置としてスピーカ３と気体発生装置
として空気ノズル８とを一対とする圧力波発生装置（ア
クチュエータ）が配置されている。スピーカ３と空気ノ
ズル８とは対に併置され、振動検出器４の配置は、それ
らの中間であって、鋼板１に近接した位置に設けられて
いる。空気ノズル８には流量調整器９が設けられてい
る。スピーカ３と空気ノズル８は制御器５及び増幅器６
によって制御されている。

【００２４】この実施例では、スピーカー３と空気ノズ
ル８の周波数特性が、図６の（イ），（ロ）に示すよう
に、スピーカー３では数Ｈｚ以下の低周波帯域で出力が
低下し、空気ノズル８では数Ｈｚ以上の周波数で出力が
低下する。空気ノズル８による気体圧では、０〜数Ｈｚ
の低周波帯域の出力が容易に得られることを示してお
り、この実施例ではこの周波数特性を利用して帯状体の
振動を抑制するものである。

【００２５】振動検出器４は鋼板１の振動を検出し、そ
の出力が制御器５に入力されている。制御器５からの出
力は増幅器６で増幅されてその出力によってスピーカー
３及び流量調整器９が制御されている。スピーカー３か
ら音波を発振してその音圧を鋼板１面に加え、空気ノズ
ル８からは気体圧が鋼板１面に加えられることによって
鋼板１の振動が制振される。制御器５では振動検出器４
からの出力が演算処理され、検出された振動の周波数か
ら高周波振動と低周波振動が弁別される。高周波振動に
対してはその振動量に応じてスピーカー３を駆動させ
て、振動量に応じた音波による音圧を鋼板１に加えて鋼
板１の振動が制振される。また、低周波振動に対しては
流量調整器９を調節してその振動量に応じて空気ノズル
８から気体を放出させて鋼板１に加え、その気体の気体
圧によって振動を制振するものである。

【００２６】無論、制御器５が高周波振動のみを検出し
た場合は、スピーカー３を駆動させ、制御器５が０〜数
Ｈｚの低周波を検出した場合は、空気ノズル８から気体
圧を鋼板１に加えて振動を制振する。また、鋼板１の振
動に高周波と低周波が混在する場合には、スピーカー３
と空気ノズル８を同時に作動させて制振する。あるい
は、高周波振動を制振した後に、低周波振動を制振する
かその逆の過程で鋼板１の振動を抑制する。

【００２７】同図では、スピーカー３と空気ノズル８を
一対とする圧力波発生装置を示したが、上記図１及び図
３の実施例で示したように、スピーカー３と空気ノズル
８を一対とする圧力波発生装置と振動検出器４を配置す
ればよい。また、振動検出器４はスピーカー３の近傍と
しスピーカー３の音圧と空気ノズル８の気体圧の影響を
受けない位置に配置すればよい。更に、鋼板の固有振動
の腹の位置に圧力波発生装置を設けると効果的である。

【００２８】図５の制振装置によれば、帯状体が０〜数
Ｈｚの低周波帯域の振動を有する場合は、亜鉛メッキ鋼
板等では低周振動の影響が、所謂Ｃゾリと呼ばれる鋼板
の撓み現象が現れる。このような現象に対しても、気体
ノズルからの気体圧は極めて効果的である。また、亜鉛
メッキ鋼板等の製造工程では、局所的に気体ノズルから
の気体圧が加わると、鋼板に塗布される亜鉛の付着量が
部分的に減少して長手方向の縞が形成されるおそれがあ
り、気体ノズルによる気体圧が帯状体に局所的に大きく
圧力が加わらないようにする。例えば、気体ノズルの吹
出口の形状を、帯状体の幅方向に広がったものとする。
また、気体ノズル内に気体の整流格子を設けて気体の流
れを制御して帯状体に均等に気体圧が加わるようにす
る。更に、帯状体の幅によっては、図２に示したよう
に、気体ノズルを横方向に２個以上配置して、均一に気
体圧が加わるようにする。

【００２９】上記の実施例では、帯状体の振動周波数に
応じて音による圧力波又は気体圧によって帯状体の振動
を抑制するものであり、その帯状体が磁性体の鋼板に限
ることなく、非磁性体やプラスチックシートであっても
効率良く制振することができる。また、スピーカーによ
る圧力波発生装置は、帯状体に効率よく音による圧力を
加わえるために、指向性の高い特性を有するものが効果
的である。圧力波発生装置として気体圧を利用する場合
も同様である。また、圧力波発生装置は、可聴周波数に
限定することなく、極低周波や高周波であってもよく、
その周波数を限定するものでないことは明らかである。
更に、圧力波発生装置がスピーカーであるば、音の周波
数をその制振対象である帯状体の振動モードに合わせて
制振が可能な周波数に容易に設定し得るのも比較的容易
である。

【００３０】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、鋼板等
の帯状体の制振用アクチュエータとして、音による圧力
波を発生する圧力波発生装置が、振動モードの腹の位置
に対応するように設けられており、磁性材料に限らずあ
らゆる鋼板（ステンレス鋼板，Ｃｕ板等）或いはプラス
チックシートの振動を効率的に制振することができる効
果を有する。

【００３１】また、振動検出器が非接触式であるので、
走行中の帯状体の振動による変位を簡便に計測できる利
点があり、振動検出器からの出力の変位に応じた音の圧
力波を発生させることができる利点がある。また、帯状
体の振動モードの腹の位置に圧力波発生装置を配置し、
圧力波発生装置からの音の圧力波をその腹の部分に向け
ることにより、帯状体の振動を効率的に制振することが
できる利点がある。

【００３２】また、帯状体の幅方向に圧力波発生装置及
び振動検出器を複数設けることで、帯状体の振動を効率
的に制振できる利点がある。また、帯状体の面に対して
対称に圧力波発生装置を配置することで、帯状体の振動
を効率的に制振できる利点がある。

【００３３】また、制振用アクチュエータである圧力波
発生装置がスピーカーなどの音波発生装置及び気体ノズ
ルなどの気体発生装置で構成されており、帯状体に数Ｈ
ｚ以下の低周波振動が発生した場合に気体ノズルからの
気体圧によって制振することができるので極めて効果的
である。また、鋼板の制振に際して、気体ノズルからの
気体圧が鋼板に均等に当たるようなノズル形状及び配置
とすることによって、鋼板に塗布された亜鉛メッキ層等
の厚さにムラが発生することがない利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】圧力波発生装置の配置を示す平面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。

【図４】本発明における鋼板の制振特性図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す構成図である。

【図６】圧力波発生装置（スピーカー，気体ノズル）の
周波数特性を示す図である。

【図７】従来例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 鋼板（帯状体） ２ 走路面 ３ａ〜３ｄ 圧力波発生装置（アクチュエータ，音波発
生手段） ４ａ，４ｂ 振動検出器 ５ 制御器 ６ａ〜６ｄ 増幅器 ８ 気体ノズル（アクチュエータ，気体圧発生
手段） ９ 流量調節器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行面に沿って走行する帯状体の制振方
   法に於いて、 前記帯状体の振動量を検出し、その振動量に応じた圧力
   波によって前記帯状体の振動を抑制することを特徴とす
   る帯状体の制振方法。
2. 【請求項２】 走行面に沿って走行する帯状体の振動量
   を検出する振動検出器と、前記振動検出器からの信号に
   基づいて前記帯状体の振動を抑制するアクチュエータと
   を具備する帯状体の制振装置に於いて、 前記振動検出器が非接触式振動検出器であり、且つ、前
   記アクチュエータが圧力波を発生する圧力波発生装置で
   あることを特徴とする帯状体の制振装置。
3. 【請求項３】 前記圧力波発生装置が制振対象とする振
   動モードの腹の位置に対応して設けられていることを特
   徴とする請求項２に記載の帯状体の制振装置。
4. 【請求項４】 前記圧力波が音波及び気体圧によること
   を特徴とする請求項１，２又は３に記載の帯状体の制振
   装置。
5. 【請求項５】 走行面に沿って走行する帯状体の振動量
   を検出する振動検出器と、前記振動検出器からの信号に
   基づいて前記帯状体の振動を抑制するアクチュエータと
   を具備する帯状体の制振装置に於いて、 前記振動検出器が前記帯状体の低周波振動と高周波振動
   を検出する非接触式振動検出器であり、前記アクチュエ
   ータが前記低周波振動を抑制する気体圧を発生する気体
   圧発生手段及び前記高周波振動を抑制する音波を発生す
   る音波発生手段であることを特徴とする帯状体の制振装
   置。