KR101997790B1

KR101997790B1 - 금속대의 안정 장치 및 이를 이용한 용융 도금 금속대의 제조 방법

Info

Publication number: KR101997790B1
Application number: KR1020177012812A
Authority: KR
Inventors: 유스케 이시가키; 요시아키 니시나; 쿄헤이 이시다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2019-07-08
Also published as: EP3222571A1; WO2016079841A1; WO2016080083A1; US10876194B2; JP5979323B1; JPWO2016080083A1; EP3222571B1; KR20170067867A; CN107000952B; MX2017006429A; CN107000952A; EP3222571A4; US20170327936A1

Abstract

본 발명의 일양태인 금속대의 안정 장치는, 변위 측정부와, 제어부와, 전자석 유닛을 구비한다. 변위 측정부는, 주행 중의 금속대의 변위를 비접촉으로 측정한다. 제어부는, 변위 측정부에 의한 금속대의 변위의 측정 신호를 기초로, 금속대의 진동 억제를 제어하기 위한 진동 억제 신호와 금속대의 위치 교정을 제어하기 위한 위치 교정 신호를 생성한다. 전자석 유닛은, 진동 억제 신호에 기초하여 제1 자력을 발생하는 진동 억제용 코일과, 위치 교정 신호에 기초하는 제2 자력을 발생하는 위치 교정용 코일과, 진동 억제용 코일 및 위치 교정용 코일이 동심으로 감기고, 제1 자력 및 제2 자력을 금속대로 유도하는 코어를 갖는다. 위치 교정용 코일의 권회수는, 진동 억제용 코일의 권회수의 2배 이상, 5배 이하의 범위 내이다. 전자석 유닛은, 제1 자력에 의해서 금속대의 진동을 억제함과 함께, 제2 자력에 의해서 금속대의 위치를 교정한다.

Description

금속대의 안정 장치 및 이를 이용한 용융 도금 금속대의 제조 방법{METAL STRIP STABILIZATION APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING HOT-DIPPED METAL STRIP USING SAME}

본 발명은, 금속대의 안정 장치 및 이를 이용한 용융 도금 금속대의 제조 방법에 관한 것이다.

금속대를 제조하는 제조 라인에 있어서, 주행 중의 금속대의 진동이나 휨 등을 억제하여 금속대의 주행 경로(이하, 패스 라인이라고 함)를 안정되게 유지하는 것은, 제조되는 금속대의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라, 금속대의 제조 라인의 능률을 향상시키는 것에도 기여한다.

예를 들면, 용융 도금 금속대의 제조 라인에 있어서는, 금속대를 용융 금속욕 중에 침지하면서 통판(passing the metal strip)함으로써, 금속대의 표리 양면에 용융 금속을 부착시키는 공정이 있다. 이 공정에 의해서 금속대에 부착한 용융 금속 중, 과잉의 용융 금속은, 용융 금속욕의 후단에 설치된 가스 와이퍼로부터 분출하는 와이핑 가스에 의해서 불식된다. 이에 따라, 금속대 면 상의 용융 금속의 부착량이 조정된다. 이러한 금속대 면 상에 있어서의 용융 금속의 부착량의 조정(이하, 「용융 금속의 부착량 조정」이라고 약기함)은, 용융 금속의 부착량의 불균일이 금속대에 발생하는 것을 억제하기 위해서 행해진다.

전술한 용융 금속의 부착량 조정에서는, 주행 중의 금속대의 표리 양면에 대하여, 이 금속대의 폭 방향으로 균일하게 압력이 가해지도록 가스 와이퍼로부터 와이핑 가스를 분출할 필요가 있다. 그러나, 금속대가 진동하고 있는 경우, 금속대가 휘어져 있는 경우, 혹은, 금속대의 패스 라인이 금속대의 표리 각 면 중 어느 한쪽에 치우쳐 있는 경우 등, 가스 와이퍼와 금속대의 거리가 일정하지 않을 때, 금속대에 가해지는 와이핑 가스의 압력은, 금속대의 폭 방향 및 통판 방향을 따라서 균일하게 되지 않는다. 이 결과, 금속대의 표면, 이면 또는 표리 양면에, 금속대의 폭 방향 및 통판 방향을 따라서 용융 금속의 부착량의 불균일이 발생한다고 하는 문제가 발생한다.

이러한 문제점을 해결하는 방법으로서, 전자석을 이용하여 금속대의 휨이나 진동을 비접촉으로 억제하고, 금속대의 패스 라인을 안정화하는 기술이 알려져 있다. 예를 들면, 금속대를 주행시켜야 하는 주로면(traveling surface)을 사이에 끼워 한 쌍의 전자석을 서로 대향하도록 배치하고, 별도 형성한 위치 검출기로부터의 신호에 따라서, 각 전자석의 흡인력을, 상호 전환하면서 금속대에 작용시키는 종래 기술이 있다(특허문헌 1 참조).

전술한 바와 같이 전자석을 이용하여 금속대의 패스 라인을 안정화할 때, 금속대의 진동 억제에는 전자석의 응답성이 요구되고, 금속대의 위치 교정에는 전자석의 흡인력이 요구된다. 여기에서 말하는 금속대의 위치 교정은, 금속대의 휨 교정 및 패스 라인 교정을 합한 것을 의미한다. 일반적으로, 전자석의 응답성은, 전자석에 있어서의 코일의 권회수(number of turn)의 감소에 수반하여 향상한다. 그러나, 전자석의 응답성을 좋게 하기 위하여 코일의 권회수를 적게한 경우, 전자석의 흡인력이 작아진다. 이와는 반대로, 전자석의 흡인력은, 전자석에 있어서의 코일의 권회수의 증가에 수반하여 증대한다. 그러나, 전자석의 흡인력을 크게 하기 위해서 코일의 권회수를 늘린 경우, 전자석의 응답성이 나빠진다. 즉, 전자석을 이용한 금속대의 진동 억제와 위치 교정을 동시에 실현하기 위해서는, 전술과 같은 전자석의 응답성과 흡인력이라고 하는 상반된 성질이 필요해진다.

이 문제를 해결하기 위하여, 예를 들면, 진동 억제용과 위치 교정용의 각각 독립된 2계통의 코일을 갖는 전자석을 이용하여, 금속대의 패스 라인을 비접촉으로 제어하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조). 특허문헌 2에 기재된 종래 기술에서는, 전자석의 코어에 2계통의 진동 억제용 코일과 위치 교정용 코일이 권회되어, 비교적 권회수가 적은 진동 억제용 코일로부터의 자력에 의해서 금속대의 진동 억제가 행해짐과 함께, 진동 억제용 코일에 비해 권회수가 많은 위치 교정용 코일로부터의 자력에 의해서 금속대의 위치 교정이 행해진다.

일본공개특허공보 평2-62355호 일본공개특허공보 2004-124191호

그러나, 전술한 종래 기술에서는, 서로 독립된 2계통의 진동 억제용 코일과 위치 교정용 코일의 사이의 상호 유도에 기인하여, 진동 억제용 코일로부터의 자력에 의한 금속대의 진동 억제 능력이 과도하게 저하할 우려가 있다. 이 결과, 요구하는 금속대의 진동 억제 능력을 달성하는 것이 곤란하게 된다.

또한, 전자석의 설치 스페이스의 제약이나 발열의 제약 등에 의해, 전자석의 코어에 권회되는 진동 억제용 코일과 위치 교정용 코일의 총 권회수에는 제약이 있다. 이 때문에, 총 권회수에 제약이 있는 진동 억제용 코일의 권회수와 위치 교정용 코일의 권회수의 비에 따라서는, 금속대의 진동 억제에 필요한 흡인력을 진동 억제용 코일이 발휘하지 못하고, 또한, 금속대의 위치 교정에 필요한 흡인력을 위치 교정용 코일이 발휘할 수 없을 우려가 있다. 이 결과, 전술한 금속대의 진동 억제 능력뿐만 아니라, 요구하는 금속대의 위치 교정 능력을 달성하는 것이 곤란하게 된다.

본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 금속대를 안정되게 주행시키기 때문에, 요구되는 금속대의 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력을 양립하여 달성할 수 있는 금속대의 안정 장치 및 이를 이용한 용융 도금 금속대의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 금속대의 안정 장치는, 주행 중의 금속대의 변위를 비접촉으로 측정하는 변위 측정부와, 상기 변위 측정부에 의한 상기 금속대의 변위의 측정 신호를 기초로, 상기 금속대의 진동 억제를 제어하기 위한 진동 억제 신호와 상기 금속대의 위치 교정을 제어하기 위한 위치 교정 신호를 생성하는 제어부와, 상기 제어부에 의한 상기 진동 억제 신호에 기초하여 제1 자력을 발생하는 진동 억제용 코일과, 상기 제어부에 의한 상기 위치 교정 신호에 기초하여 제2 자력을 발생하는 위치 교정용 코일과, 상기 진동 억제용 코일 및 상기 위치 교정용 코일이 동심으로(concentrically) 감기고, 상기 제1 자력 및 상기 제2 자력을 상기 금속대로 유도하는 코어를 갖고, 상기 제1 자력에 의해서 상기 금속대의 진동을 억제함과 함께, 상기 제2 자력에 의해서 상기 금속대의 위치를 교정하는 전자석 유닛을 구비하고, 상기 위치 교정용 코일의 권회수는, 상기 진동 억제용 코일의 권회수의 2배 이상, 5배 이하의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 금속대의 안정 장치는, 상기의 발명에 있어서, 상기 전자석 유닛은, 상기 금속대의 표면측으로부터, 상기 제1 자력에 의해서 상기 금속대의 진동을 억제함과 함께 상기 제2 자력에 의해서 상기 금속대의 위치를 교정하는 표면측 전자석과, 상기 금속대의 이면측으로부터, 상기 제1 자력에 의해서 상기 금속대의 진동을 억제함과 함께 상기 제2 자력에 의해서 상기 금속대의 위치를 교정하는 이면측 전자석을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 금속대의 안정 장치는, 상기의 발명에 있어서, 상기 표면측 전자석 및 상기 이면측 전자석은, 상기 금속대를 사이에 끼워 서로 대향하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 금속대의 안정 장치는, 상기의 발명에 있어서, 상기 표면측 전자석 및 상기 이면측 전자석이, 각각, 상기 금속대의 폭 방향으로 복수 나열하여 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 용융 도금 금속대의 제조 방법은, 제조 라인을 따라서 주행 중의 금속대에 용융 금속을 부착시키는 부착 공정과, 상기 금속대에 부착시킨 상기 용융 금속 중의 과잉분을 가스 와이퍼에 의해서 불식하여, 상기 금속대에 있어서의 상기 용융 금속의 부착량을 조정하는 조정 공정과, 상기 중 어느 1개의 금속대의 안정 장치에 의해서, 상기 금속대의 진동 및 위치를 비접촉으로 제어하는 제어 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 금속대를 안정되게 주행시키기 위하여, 요구되는 금속대의 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력을 양립하여 달성할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치에 있어서의 전자석 배치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치에 있어서의 전자석 유닛의 전자석 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치에 있어서의 전자석 회로 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 진동 억제용 코일 및 위치 교정용 코일의 코일 권회수비와 상호 인덕턴스의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은, 진동 억제용 코일 및 위치 교정용 코일의 코일 권회수비와 진동 억제용 코일의 흡인력의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 실시의 형태에 따른 용융 도금 금속대의 제조 라인의 일구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 실시의 형태에 따른 용융 도금 금속대의 제조 라인의 가스 와이퍼 근방을 나타내는 확대도이다.
도 9는, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치의 효과를 검증하는 검증 실험의 결과의 일 예를 나타내는 도면이다.

이하에, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 금속대의 안정 장치 및 이를 이용한 용융 도금 금속대의 제조 방법의 적합한 실시의 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시의 형태에 의해, 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과는 상이한 경우가 있는 것에 유의할 필요가 있다. 도면의 상호간에 있어서도, 서로의 치수 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 경우가 있다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 구성 부분에는 동일한 부호가 붙어져 있다.

(금속대의 안정 장치의 구성)

도 1은, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치(1)는, 주행 중의 금속대(15)에 대하여 진동 억제 및 위치 교정을 위한 자력을 작용시키는 전자석 유닛(2)과, 주행 중의 금속대(15)의 변위를 비접촉으로 측정하는 변위 측정부(5)와, 필요한 정보를 입력하는 입력부(6)와, 변위 측정부(5)로부터의 입력 신호에 기초하여 전자석 유닛(2)을 제어하는 제어부(7)를 구비한다.

전자석 유닛(2)은, 도 1에 나타내는 주행 방향 D4로 주행하는 금속대(15)의 진동 억제 및 위치 교정을 자력에 의해서 행하는 것이다. 본 실시의 형태에 있어서, 전자석 유닛(2)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 금속대(15)의 표면측에 배치되는 표면측 전자석군(3)과, 금속대(15)의 이면측에 배치되는 이면측 전자석군(4)에 의해서 구성된다.

표면측 전자석군(3)은, 금속대(15)의 진동 억제를 목적으로 한 자력(이하, 진동 억제용 자력이라고 적절히 말함)과, 금속대(15)의 위치 교정을 목적으로 한 자력(이하, 위치 교정용 자력이라고 적절히 말함)을, 주행 중의 금속대(15)의 표면측에 작용시킨다. 이에 따라, 표면측 전자석군(3)은, 금속대(15)의 표면측으로부터, 주행 중의 금속대(15)의 진동을 진동 억제용 자력에 의해서 억제함과 함께, 이 주행 중의 금속대(15)의 위치를 위치 교정용 자력에 의해서 교정한다. 이면측 전자석군(4)은, 진동 억제용 자력과 위치 교정용 자력을, 주행 중의 금속대(15)의 이면측에 작용시킨다. 이에 따라, 이면측 전자석군(4)은, 금속대(15)의 이면측으로부터, 주행 중의 금속대(15)의 진동을 진동 억제용 자력에 의해서 억제함과 함께, 이 주행 중의 금속대(15)의 위치를 위치 교정용 자력에 의해서 교정한다. 이들 표면측 전자석군(3) 및 이면측 전자석군(4)에 의해서 구성되는 전자석 유닛(2)은, 금속대(15)의 표리 양면측으로부터, 주행 중의 금속대(15)의 진동을 진동 억제용 자력에 의해서 억제함과 함께, 이 주행 중의 금속대(15)의 위치를 위치 교정용 자력에 의해서 교정한다.

또한, 이들 표면측 전자석군(3) 및 이면측 전자석군(4)의 각 전자석, 즉, 전자석 유닛(2)을 구성하는 각 전자석은, 후술하는 바와 같이, 제어부(7)에 의한 진동 억제 신호에 기초하여 진동 억제용 자력을 발생하는 진동 억제용 코일과, 제어부(7)에 의한 위치 교정 신호에 기초하여 위치 교정용 자력을 발생하는 위치 교정용 코일을 갖는다. 또한, 전자석 유닛(2)을 구성하는 각 전자석은, 이들 진동 억제용과 위치 교정용의 각각 독립된 2계통의 코일이 동심으로 감기고, 진동 억제용 자력과 위치 교정용 자력을 금속대(15)로 유도하는 코어를 갖는다.

도 2는, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치에 있어서의 전자석 배치의 일 예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 2에는, 후술하는 변위 측정부(5)의 배치의 일 예가 함께 도시되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 표면측 전자석군(3)은, 금속대(15)의 표면측으로부터 금속대(15)의 진동 억제 및 위치 교정을 행하는 표면측 전자석으로서 기능하는 전자석(3a)의 집합체이다. 즉, 표면측 전자석군(3)을 구성하는 각 전자석(3a)은, 금속대(15)의 표면측으로부터, 제어부(7)에 의한 진동 억제 신호에 기초하는 진동 억제용 자력에 의해서, 주행 중의 금속대(15)의 진동을 억제함과 함께, 제어부(7)에 의한 위치 교정 신호에 기초하는 위치 교정용 자력에 의해서, 이 주행 중의 금속대(15)의 위치를 교정한다. 한편, 이면측 전자석군(4)은, 금속대(15)의 이면측으로부터 금속대(15)의 진동 억제 및 위치 교정을 행하는 이면측 전자석으로서 기능하는 전자석(4a)의 집합체이다. 즉, 이면측 전자석군(4)을 구성하는 각 전자석(4a)은, 금속대(15)의 이면측으로부터, 제어부(7)에 의한 진동 억제 신호에 기초하는 진동 억제용 자력에 의해서, 주행 중의 금속대(15)의 진동을 억제함과 함께, 제어부(7)에 의한 위치 교정 신호에 기초하는 위치 교정용 자력에 의해서, 이 주행 중의 금속대(15)의 위치를 교정한다.

전술한 표면측 전자석군(3)의 전자석(3a) 및 이면측 전자석군(4)의 전자석(4a)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 금속대(15)의 표면측과 이면측으로 나누어 각각, 금속대(15)의 폭 방향 D2로 복수 나열하여 배치된다. 또한, 표면측 전자석군(3) 및 이면측 전자석군(4)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 금속대(15)의 두께 방향 D3으로 소정의 간격을 두고, 또한, 금속대(15)를 사이에 끼워 서로 대향하도록 배치된다. 이 배치에 있어서, 예를 들면, 표면측 전자석군(3)의 전자석(3a) 및 이면측 전자석군(4)의 전자석(4a)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 금속대(15)를 사이에 끼워 서로 대향한다.

또한, 본 실시의 형태에 있어서, 금속대(15)의 폭 방향 D2는, 금속대(15)의 길이 방향 D1 및 두께 방향 D3에 대하여 수직인 방향이다. 또한, 금속대(15)의 주행 방향 D4는, 금속대(15)의 길이 방향 D1에 대하여 평행한 방향이다.

한편, 변위 측정부(5)는, 주행 중의 금속대(15)의 변위를 비접촉으로 측정하는 것이고, 전술한 전자석 유닛(2)의 근방에 배치된다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 변위 측정부(5)는, 전자석 유닛(2) 중의 표면측 전자석군(3)의 근방이며, 표면측 전자석군(3)에 비해 금속대(15)의 주행 방향 D4의 상류측에 배치된다. 변위 측정부(5)는, 비접촉의 측정 방식에 의해, 주행 중의 금속대(15)의 진동, 휨, 패스 라인의 변동 등에 기인하여 발생하는 금속대(15)의 기준 주행 경로로부터의 변위를, 연속적 또는 소정 시간마다 단속적으로 순차적으로 측정한다. 그 때마다, 변위 측정부(5)는, 얻어진 금속대(15)의 변위의 측정값을 나타내는 측정 신호를 제어부(7)에 송신한다. 본 실시의 형태에 있어서, 금속대(15)의 기준 주행 경로는, 금속대(15)가 주행해야 할 기준의 주행 경로이다. 예를 들면, 금속대(15)의 기준 주행 경로는, 도 1에 나타내는 전자석 유닛(2)의 서로 대향하는 표면측 전자석군(3)과 이면측 전자석군(4)의 사이의 중심에 설정된다.

또한, 본 실시의 형태에 있어서, 변위 측정부(5)는, 금속대(15)로부터 소요의 거리를 두고 배치되는 비접촉 변위 센서(5a)(도 2 참조)의 집합체이다. 비접촉 변위 센서(5a)는, 와전류식 변위 센서 등을 이용하여 구성되고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 금속대(15)의 폭 방향 D2로 나열하여 복수 배치된다. 이들 복수의 비접촉 변위 센서(5a)는, 전술한 표면측 전자석군(3)의 각 전자석(3a) 및 이면측 전자석군(4)의 각 전자석(4a)의 근방에 있어서, 금속대(15)의 폭 방향 D2의 각 위치에 있어서의 금속대(15)의 기준 주행 경로로부터의 변위를 비접촉으로 순차적으로 측정한다. 변위 측정부(5)는, 이들 복수의 비접촉 변위 센서(5a)에 의해서 폭 방향 D2의 위치마다 측정된 금속대(15)의 변위의 측정값을 나타내는 각 측정 신호를 제어부(7)에 송신한다.

입력부(6)는, 입력 키 등의 입력 디바이스를 이용하여 구성되고, 금속대(15)의 진동 억제 및 위치 교정의 제어에 필요한 정보를 제어부(7)에 입력한다. 입력부(6)에 의해서 제어부(7)에 입력되는 정보로서, 예를 들면, 주행 중의 금속대(15)의 변위(구체적으로는 기준 주행 경로로부터의 변위)의 목표값 등을 들 수 있다.

제어부(7)는, 전술한 변위 측정부(5)에 의한 금속대(15)의 변위의 측정 신호를 기초로, 금속대(15)의 진동 억제를 제어하기 위한 진동 억제 신호와 금속대(15)의 위치 교정을 제어하기 위한 위치 교정 신호를 생성한다. 제어부(7)는, 이들 생성한 진동 억제 신호와 위치 교정 신호를 이용하여, 주행 중의 금속대(15)의 진동 억제 및 위치 교정을 행하는 전자석 유닛(2)을 제어한다.

구체적으로는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제어부(7)는, 진동 억제 신호 및 위치 교정 신호를 생성하는 연산 처리부(8)와, 출력처에 대응하여 진동 억제 신호와 위치 교정 신호를 분배하는 신호 분배부(9a, 9b)와, 진동 억제 신호 또는 위치 교정 신호에 기초하여 전자석 유닛(2)에 급전하는 앰프부(10∼13)를 구비한다.

연산 처리부(8)는, 변위 측정부(5)에 의한 금속대(15)의 변위의 측정 신호를 기초로, 금속대(15)의 진동 억제를 위한 진동 억제 신호와 금속대(15)의 위치 교정을 위한 위치 교정 신호를 생성한다. 구체적으로는, 연산 처리부(8)는, 금속대(15)의 변위의 목표치를 나타내는 입력 정보를 입력부(6)로부터 취득하고, 취득한 입력 정보를 기초로, 주행 중인 금속대(15)의 변위의 목표값을 미리 설정한다. 또한, 연산 처리부(8)는, 변위 측정부(5)의 각 비접촉 변위 센서(5a)로부터, 주행중인 금속대(15)의 변위의 측정 신호를 취득한다. 다음으로, 연산 처리부(8)는, 취득한 측정 신호에 대응하는 금속대(15)의 변위의 측정값과 미리 설정한 목표값의 편차를 나타내는 편차 신호를 산출한다. 연산 처리부(8)는, 이 편차 신호에 대하여, 비례, 미분 및, 적분 등의 연산 처리, 소위, PID 제어를 행한다. 이에 따라, 연산 처리부(8)는, 금속대(15)의 변위의 측정 신호로부터 진동 억제 신호와 위치 교정 신호를 생성한다.

본 실시의 형태에서는, 전술한 연산 처리부(8)에 있어서, 진동 억제 신호를 생성하는 연산 처리는, 전자석 유닛(2)의 응답성을 중시한 것으로 하고, 위치 교정 신호를 생성하는 연산 처리는, 전자석 유닛(2)의 정적인 자기 흡인력을 중시한 것으로 한다.

즉, 연산 처리부(8)는, 미분 게인의 설정을 크게 하는 등으로 하여, 변위 측정부(5)의 각 비접촉 변위 센서(5a)로부터 입력된 측정 신호에 포함되는 고주파 성분의 이득이 커지도록 연산 처리를 행한다. 이에 따라, 연산 처리부(8)는, 이 측정 신호로부터, 고주파 성분을 주로 포함하는 진동 억제 신호를 분리하여 생성한다. 한편, 연산 처리부(8)는, 적분 게인의 설정을 크게 하는 등으로 하여, 변위 측정부(5)의 각 비접촉 변위 센서(5a)로부터 입력된 측정 신호에 포함되는 저주파 성분의 이득이 커지도록 연산 처리를 행한다. 이에 따라, 연산 처리부(8)는, 이 측정 신호로부터, 저주파 성분을 주로 포함하는 위치 교정 신호를 분리하여 생성한다. 연산 처리부(8)는, 이와 같이 진동 억제 신호와 위치 교정 신호를 생성할 때마다, 얻어진 진동 억제 신호와 위치 교정 신호를, 진동 억제용의 신호 분배부(9a)와 위치 교정용의 신호 분배부(9b)에 각각 송신한다.

본 실시의 형태에 있어서, 고주파 및 저주파는, 연산 처리부(8)에 있어서의 진동 억제 신호의 연산 처리와 위치 교정 신호의 연산 처리를 비교했을 때의 높낮이를 의미한다. 또한, 상술한 연산 처리부(8)의 구성에 의하면, 진동 억제 신호는 고주파 성분을 많이 포함하는 신호로 되고, 위치 교정 신호는 저주파 성분을 많이 포함하는 신호로 된다. 이는, 진동 억제 신호의 주파수 성분의 평균값이 위치 교정 신호의 주파수 성분의 평균값에 비해 높은 것을 의미하고, 진동 억제 신호의 주파수 분포와 위치 교정 신호의 주파수 분포의 사이에 중복 부분이 존재하는 것을 허용한다.

한편, 신호 분배부(9a, 9b)는, 연산 처리부(8)로부터 출력된 진동 억제 신호와 위치 교정 신호를, 전자석 유닛(2)의 각 전자석에 대응하는 앰프부(10∼13)에 적절히 분배한다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 신호 분배부(9a)는, 연산 처리부(8)로부터 출력된 각 진동 억제 신호를, 표면측 전자석군(3)에 의한 진동 억제용 자력의 발생에 관여하는 앰프부(10)와, 이면측 전자석군(4)에 의한 진동 억제용 자력의 발생에 관여하는 앰프부(12)에 분배한다. 또한, 신호 분배부(9b)는, 연산 처리부(8)로부터 출력된 각 위치 교정 신호를, 표면측 전자석군(3)에 의한 위치 교정용 자력의 발생에 관여하는 앰프부(11)와, 이면측 전자석군(4)에 의한 위치 교정용 자력의 발생에 관여하는 앰프부(13)에 분배한다.

앰프부(10)는, 표면측 전자석군(3)의 각 전자석(3a)(도 2 참조)에 있어서의 진동 억제용 코일에 급전하는 복수의 증폭기(앰프)에 의해서 구성된다. 앰프부(10)를 구성하는 복수의 앰프(도시하지 않음)는, 신호 분배부(9a)에 의해서 분배된 진동 억제 신호에 따라서, 각 전자석(3a)의 진동 억제용 코일에 여자 전류(excitation current)를 각각 공급한다. 이에 따라, 앰프부(10)는, 금속대(15)의 표면측에 작용하는 진동 억제용 자력을 각 전자석(3a)에 적절히 발생시킨다.

앰프부(11)는, 표면측 전자석군(3)의 각 전자석(3a)에 있어서의 위치 교정용 코일에 급전하는 복수의 앰프에 의해서 구성된다. 앰프부(11)를 구성하는 복수의 앰프(도시하지 않음)는, 신호 분배부(9b)에 의해서 분배된 위치 교정 신호에 따라, 각 전자석(3a)의 위치 교정용 코일에 여자 전류를 각각 공급한다. 이에 따라, 앰프부(11)는, 금속대(15)의 표면측에 작용하는 위치 교정용 자력을 각 전자석(3a)에 적절히 발생시킨다.

앰프부(12)는, 이면측 전자석군(4)의 각 전자석(4a)(도 2 참조)에 있어서의 진동 억제용 코일에 급전하는 복수의 앰프에 의해서 구성된다. 앰프부(12)를 구성하는 복수의 앰프(도시하지 않음)는, 신호 분배부(9a)에 의해서 분배된 진동 억제 신호에 따라, 각 전자석(4a)의 진동 억제용 코일에 여자 전류를 각각 공급한다. 이에 따라, 앰프부(12)는, 금속대(15)의 이면측에 작용하는 진동 억제용 자력을 각 전자석(4a)에 적절히 발생시킨다.

앰프부(13)는, 이면측 전자석군(4)의 각 전자석(4a)에 있어서의 위치 교정용 코일에 급전하는 복수의 앰프에 의해서 구성된다. 앰프부(13)를 구성하는 복수의 앰프(도시하지 않음)는, 신호 분배부(9b)에 의해서 분배된 위치 교정 신호에 따라, 각 전자석(4a)의 위치 교정용 코일에 여자 전류를 각각 공급한다. 이에 따라, 앰프부(13)는, 금속대(15)의 이면측에 작용하는 위치 교정용 자력을 각 전자석(4a)에 적절히 발생시킨다.

(전자석 유닛의 전자석 구성)

다음으로, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치(1)의 일 구성부인 전자석 유닛(2)의 전자석 구성에 대해서 설명한다. 도 3은, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치에 있어서의 전자석 유닛의 전자석 구성의 일 예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3에는, 전자석 유닛(2) 중의 표면측 전자석군(3)에 포함되는 전자석(3a)(도 2 참조)의 일 구성예가 도시되어 있다. 이하에서는, 전자석 유닛(2)을 대표하여, 표면측 전자석군(3)의 전자석(3a)의 구성을 설명한다. 이 전자석(3a)의 구성은, 예를 들면 도 2에 나타내는 이면측 전자석군(4)의 전자석(4a) 등, 전자석 유닛(2)을 구성하는 모든 전자석에 대해서 동일하다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 전자석(3a)은, 서로 독립된 2계통의 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)과 코어(19)를 갖는다. 진동 억제용 코일(17)은, 제어부(7)에 의한 진동 억제 신호에 기초하여 진동 억제용 자력을 발생하는 코일이다. 위치 교정용 코일(18)은, 제어부(7)에 의한 위치 교정 신호에 기초하여 위치 교정용 자력을 발생하는 코일이다. 코어(19)는, 진동 억제용 코일(17)에 의한 진동 억제용 자력 및 위치 교정용 코일(18)에 의한 위치 교정용 자력을 주행 중의 금속대(15)(도 1, 2 참조)로 유도하는 것이다.

이 코어(19)의 각 다리부에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)이 동심으로 감긴다. 이때, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 각 권회수는, 서로 상이한 것으로 한다. 구체적으로는, 진동 억제용 코일(17)의 권회수는, 위치 교정용 코일(18)의 권회수에 비해 적어진다. 이와 같이 하여, 단일의 코어(19)에는, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)에 의한 동심 코일이 구성된다.

본 발명에 있어서, 진동 억제용 코일(17)에는, 대상으로 하는 금속대(15)의 진동 주파수(통상은 금속대(15)의 휨이나 비틀림 등의 고유 진동수)에 충분히 추종할 수 있는 정도의 높은 응답성이 요구된다. 그러나, 금속대(15)의 고유 주파수의 진동을 억제하기 위해서는, 진동 억제용 코일(17)에 큰 흡인력은 필요로 되지 않는다. 따라서, 진동 억제용 코일(17)의 권회수는, 위치 교정용 코일(18)의 권회수에 비하여 적게 하고 있다.

이에 대하여, 위치 교정용 코일(18)에는, 전술한 진동 억제용 코일(17)과 같은 높은 응답성은 불필요하다. 그러나, 위치 교정용 코일(18)로부터 발생하는 위치 교정용 자력에 의해서 금속대(15)의 위치 교정을 행할 때, 위치 교정용 코일(18)에 공급하는 여자 전류를 가능한 한 작게 억제하여, 위치 교정용 코일(18)에 큰 흡인력을 발생시키는 것이 바람직하다. 따라서, 위치 교정용 코일(18)의 권회수는, 전자석(3a)의 사이즈에 의한 제약을 만족하고 또한 전기 저항의 값이 과도하게 커지지 않는 범위 내에 있어서, 가능한 한 많게 하는 것이 바람직하다.

상술한 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 각 권회수의 조건에 대해서 예의 검토한 결과, 진동 억제용 코일(17)에 요하는 높은 응답성과 위치 교정용 코일(18)에 요하는 높은 흡인력의 쌍방을 동시에 얻을 수 있는 코일 권회수의 조건이 발견되었다. 구체적으로는, 본 발명에 있어서, 위치 교정용 코일(18)의 권회수는, 진동 억제용 코일(17)의 권회수의 2배 이상, 5배 이하의 범위 내이다. 이 코일 권회수의 조건을 만족함으로써, 주행 중의 금속대(15)의 진동 억제에 요하는 전자석(3a)의 응답성과, 주행 중의 금속대(15)의 위치 교정에 요하는 전자석(3a)의 흡인력의 쌍방을 동시에 얻는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 실시의 형태에 있어서, 진동 억제용 코일(17)의 흡인력은, 진동 억제용 자력에 의해서 금속대(15)를 흡인하는 힘이다. 위치 교정용 코일(18)의 흡인력은, 위치 교정용 자력에 의해서 금속대(15)를 흡인하는 힘이다.

(전자석의 회로 구성)

다음으로, 전술한 전자석 유닛(2)을 구성하는 각 전자석의 회로 구성에 대해서 설명한다. 도 4는, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치에 있어서의 전자석의 회로 구성의 일 예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4에는, 전자석 유닛(2) 중의 표면측 전자석군(3)에 포함되는 전자석(3a)(도 2 참조)의 회로 구성의 일 예가 도시되어 있다. 이하에서는, 전자석 유닛(2)을 대표하여, 표면측 전자석군(3)의 전자석(3a)의 회로 구성을 설명한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 전자석(3a)의 코어(19)의 각 다리부에는, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)이 동심으로 권회되어 있다. 이에 따라, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 동심 코일이 전자석(3a)에 형성된다. 이 전자석(3a)의 동심 코일 중, 진동 억제용 코일(17)은, 코어(19)의 각 다리부간에 있어서 직렬로 접속되고, 또한, 진동 억제용 앰프(10a)에 접속된다. 위치 교정용 코일(18)은, 코어(19)의 각 다리부간에 있어서 직렬로 접속되고, 또한, 위치 교정용 앰프(11a)에 접속된다.

앰프(10a)는, 도 1에 나타낸 표면측 전자석군(3)에 대하여 급전하는 진동 억제용 앰프부(10)를 구성하는 복수의 앰프의 하나이다. 앰프(10a)는, 신호 분배부(9a)에 의해서 입력된 진동 억제 신호에 따라, 전기 회로를 통하여 진동 억제용 코일(17)에 여자 전류를 공급한다. 진동 억제용 코일(17)은, 이 앰프(10a)로부터의 급전에 의해, 진동 억제용 자력을 발생시킨다. 코어(19)는, 이 진동 억제용 코일(17)에 의해서 발생한 진동 억제용 자력을 금속대(15)의 표면측으로 유도한다.

앰프(11a)는, 도 1에 나타낸 표면측 전자석군(3)에 대하여 급전하는 위치 교정용 앰프부(11)를 구성하는 복수의 앰프의 하나이다. 앰프(11a)는, 신호 분배부(9b)에 의해서 입력된 위치 교정 신호에 따라, 전기 회로를 통하여 위치 교정용 코일(18)에 여자 전류를 공급한다. 위치 교정용 코일(18)은, 이 앰프(11a)로부터의 급전에 의해, 위치 교정용 자력을 발생시킨다. 코어(19)는, 이 위치 교정용 코일(18)에 의해서 발생한 위치 교정용 자력을 금속대(15)의 표면측으로 유도한다.

전술한 바와 같은 회로 구성을 갖는 전자석(3a)은, 진동 억제용 코일(17)에 의한 진동 억제용 자력을 금속대(15)의 표면측에 작용시키고, 이에 따라, 금속대(15)의 표면측으로부터, 진동 억제용 자력에 의해서 금속대(15)의 진동을 억제한다. 이와 함께, 전자석(3a)은, 위치 교정용 코일(18)에 의한 위치 교정용 자력을 금속대(15)의 표면측에 작용시키고, 이에 따라, 금속대(15)의 표면측으로부터, 위치 교정용 자력에 의해서 금속대(15)의 위치를 교정한다.

본 실시의 형태에 있어서, 이면측 전자석군(4)의 전자석(4a)(도 2 참조)의 회로 구성은, 도 4에 나타내는 전자석(3a)의 회로 구성 중, 앰프(10a)를, 이면측 전자석군(4)에 대하여 급전하는 진동 억제용 앰프부(12)(도 1 참조)를 구성하는 복수의 앰프의 하나로 치환하고, 앰프(11a)를, 이면측 전자석군(4)에 대하여 급전하는 위치 교정용 앰프부(13)(도 1 참조)를 구성하는 복수의 앰프의 하나로 치환한 것과 동일하다.

이러한 회로 구성을 갖는 전자석(4a)은, 진동 억제용 코일(17)에 의한 진동 억제용 자력을 금속대(15)의 이면측에 작용시키고, 이에 따라, 금속대(15)의 이면측으로부터, 진동 억제용 자력에 의해서 금속대(15)의 진동을 억제한다. 이와 함께, 전자석(4a)은, 위치 교정용 코일(18)에 의한 위치 교정용 자력을 금속대(15)의 이면측에 작용시키고, 이에 따라, 금속대(15)의 이면측으로부터, 위치 교정용 자력에 의해서 금속대(15)의 위치를 교정한다.

(기본 원리)

다음으로, 본 발명의 기본 원리, 구체적으로는, 전자석에 있어서의 코일의 권회수와, 전자석의 응답성 및 흡인력의 관계에 대해서 설명한다. 코어에 코일을 권회하여 구성되는 전자석의 동작은, 일반적으로, 인가 전압 e와, 코일에 흐르는 전류 i와, 코일의 인덕턴스 L과, 코일의 저항 R과, 시간 t를 이용하여, 다음 식 (1)의 방정식에 의해서 표현된다.

e=L×(di/dt)＋R×i　　　　　　　… (1)

식(1)에 나타나는 바와 같이, 전자석의 동작에 있어서, 코일을 흐르는 전류 i는, 인가 전압 e에 대하여 일차 지연계로 되어 있다. 그 때의 시정수 T는, 다음 식 (2)에 의해서 나타난다.

T=L/R　　　　　　　　　　　　　… (2)

여기에서, 코일의 인덕턴스 L은, 코일의 권회수 N의 2승에 비례한다. 코일의 저항 R은, 코일의 권회수 N에 비례한다. 따라서, 식 (2)에 기초하여, 시정수 T는, 코일의 권회수 N에 비례하게 된다. 이는, 코일의 권회수 N의 증가에 수반하여 시정수 T가 증대하고, 이 결과, 전자석의 즉응성이 낮아지는 것을 의미하고 있다.

한편, 전자석의 자기적인 흡인력 F는, 다음 식 (3)에 의해서 나타나도록, 코일의 권회수 N의 2승 및 코일을 흐르는 전류 i의 2승에 비례한다.

F∝N²×i²　　　　　　　　　　　　… (3)

따라서, 전자석이, 동일한 전류 i에 의해서 큰 흡인력 F를 얻기 위해서는, 코일의 권회수 N을 늘리는 것이 유리하다.

본 발명의 실시의 형태에 있어서, 전술한 전자석 유닛(2)의 각 전자석은, 도 3에 나타내는 전자석(3a)에 예시되는 바와 같이, 서로 독립된 2계통의 진동 억제용 코일(17)과 위치 교정용 코일(18)을, 코어(19)에 대하여, 서로 상이한 권회수로 동심으로 권회하여 구성된다. 이와 같이 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)에 의한 동심 코일을 갖는 전자석에 있어서는, 이들 2개의 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 사이에 있어서의 상호 유도를 고려할 필요가 있다.

진동 억제용 코일(17)에 발생하는 유도 기전력 e₁ 및, 위치 교정용 코일(18)에 발생하는 유도 기전력 e₂는, 진동 억제용 코일(17)에 흐르는 전류 i₁와, 위치 교정용 코일(18)에 흐르는 전류 i₂와, 진동 억제용 코일(17)과 위치 교정용 코일(18)의 상호 인덕턴스 M과, 시간 t를 이용하여, 다음 식 (4), (5)에 의해서 표현된다.

e₁=－M×(di₂/dt) … (4)

e₂=－M×(di₁/dt) … (5)

또한, 상호 인덕턴스 M은, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 각 형상이나 상호 위치에 의해서 정해지는 계수 k와, 진동 억제용 코일(17)의 인덕턴스 L₁과, 위치 교정용 코일(18)의 인덕턴스 L₂를 이용하여, 다음 식 (6)에 의해서 표현된다.

M=k×√(L₁×L₂) … (6)

본 발명의 실시의 형태에 있어서, 위치 교정용 코일(18)에는, 금속대(15)의 위치 교정을 행하기 위한 정적인 전류(여자 전류)가 흐르게 된다. 그러므로, 이 전류의 시간 변화 di₂/dt는, 거의 영이 된다. 따라서, 상기의 식 (4)로부터 알 수 있듯이, 진동 억제용 코일(17)에는, 유도 기전력 e₁이 거의 발생하지 않는다. 즉, 위치 교정용 코일(18)에 흐르는 위치 교정용의 전류는, 진동 억제용 코일(17)에 의한 금속대(15)의 진동 억제의 제어에 거의 영향을 미치지 않는다.

한편, 진동 억제용 코일(17)에는, 금속대(15)의 진동 억제를 행하기 위한 동적인 전류(여자 전류)가 흐르게 된다. 그러므로, 이 전류의 시간 변화 di₁/dt는 커진다. 따라서, 상기의 식 (5)로부터 알 수 있듯이, 위치 교정용 코일(18)에는, 큰 유도 기전력 e₂가 발생한다.

위치 교정용 코일(18)에 유도 기전력 e₂가 발생한 경우, 본래는 금속대(15)의 위치 교정의 정적인 제어를 행하는 위치 교정용 코일(18)에 동적인 전류가 흐르게 된다. 이에 기인하여, 진동 억제용 코일(17)에 의한 금속대(15)의 진동 억제는 저해되어 버린다. 따라서, 전자석 유닛(2)의 각 전자석이 금속대(15)가 높은 진동 억제 능력을 얻기 위해서는, 진동 억제용 코일(17)과 위치 교정용 코일(18)의 상호 유도의 영향이 과도하게 커지지 않도록 상호 인덕턴스 M을 작게 하는 것이 바람직하다.

이러한 상호 인덕턴스 M은, 코일의 인덕턴스 L이 코일의 권회수 N의 2승에 비례하는 점에서, 진동 억제용 코일(17)과 위치 교정용 코일(18)의 코일 권회수비 N₂/N₁ 및 코일 총 권회수 Ns를 이용하여, 다음 식 (7)에 의해서 표현된다.

M=k'×Ns²×α／(1＋α)²　　　　　　… (7)

전술한 코일 권회수비 N₂/N₁은, 진동 억제용 코일(17)의 권회수 N₁에 대한 위치 교정용 코일(18)의 권회수 N₂의 비이고, 식 (7)에 있어서 α로 한다. 또한, 코일 총 권회수 Ns는, 코어마다의 진동 억제용 코일(17)의 권회수 N₁과 위치 교정용 코일(18)의 권회수 N₂의 합이다. 계수 k'는, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 각 형상이나 상호 위치 및 코어(19)의 형상이나 재질에 의해서 정해지는 계수이다.

도 5는, 진동 억제용 코일 및 위치 교정용 코일의 코일 권회수비와 상호 인덕턴스의 관계를 나타내는 도면이다. 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 코일 총 권회수 Ns를 일정하게 한 경우, 진동 억제용 코일(17)과 위치 교정용 코일(18)의 상호 인덕턴스 M은, 이들 코일 권회수비 N₂/N₁에 따라서 변화한다. 구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 상호 인덕턴스 M은, 코일 권회수비 N₂/N₁의 증가에 수반하여 감소한다. 즉, 진동 억제용 코일(17)의 권회수 N₁에 대하여 위치 교정용 코일(18)의 권회수 N₂가 많아짐에 수반하여, 상호 인덕턴스 M이 작아진다. 상호 인덕턴스 M을 작게 함으로써, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 상호 유도의 영향을 작게 할 수 있다.

한편, 전자석의 흡인력 F는, 전술한 식 (3)에 나타나는 바와 같이, 코일의 권회수 N의 2승에 비례한다. 이 때문에, 진동 억제용 코일(17)의 권회수 N₁과 위치 교정용 코일(18)의 권회수 N₂가 상이한 경우, 진동 억제용 코일(17)의 흡인력 F₁은, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 코일 권회수비 N₂/N₁에 따라서 변화한다. 본 발명의 실시의 형태에 있어서, 진동 억제용 코일(17)의 흡인력 F₁은, 진동 억제용 코일(17)로부터 발생하는 진동 억제용 자력에 의한 금속대(15)의 진동 억제를 위한 흡인력이다.

도 6은, 진동 억제용 코일 및 위치 교정용 코일의 코일 권회수비와 진동 억제용 코일의 흡인력의 관계를 나타내는 도면이다. 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 코일 총 권회수 Ns를 일정하게 한 경우, 진동 억제용 코일(17)의 흡인력 F₁은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 코일 권회수비 N₂/N₁의 증가에 수반하여 감소한다. 즉, 진동 억제용 코일(17)의 권회수 N₁에 대하여 위치 교정용 코일(18)의 권회수 N₂가 많아짐에 수반하여, 진동 억제용 코일(17)의 흡인력 F₁이 작아진다.

본 발명의 실시의 형태에 있어서, 진동 억제용 코일(17)의 흡인력 F₁은, 위치 교정용 코일(18)의 흡인력 F₂만큼 큰 흡인력으로 할 필요는 없다. 그러나, 흡인력 F₁이 과도하게 작은 경우, 흡인력 F₁에 의해서 금속대(15)의 진동을 억제할 수 없게 되어 버린다. 따라서, 금속대(15)의 진동 억제에 필요한 흡인력 F₁을 확보할 수 있도록, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 코일 권회수비 N₂/N₁을 설계할 필요가 있다. 또한, 전술한 위치 교정용 코일(18)의 흡인력 F₂는, 위치 교정용 코일(18)로부터 발생하는 위치 교정용 자력에 의한 금속대(15)의 위치 교정을 위한 흡인력이다.

이상에서, 전자석 유닛(2)의 각 전자석에 의한 금속대(15)의 진동 억제 능력을 높게 하기 위해서는, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 코일 권회수비 N₂/N₁을 크게 하여, 이들 상호 인덕턴스 M을 작게 하고, 이에 따라, 진동 억제용 코일(17)과 위치 교정용 코일(18)의 상호 유도의 영향을 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 한편, 금속대(15)의 진동 억제에 필요한 진동 억제용 코일(17)의 흡인력 F₁을 확보하기 위해서는, 코일 권회수비 N₂/N₁을 작게 하고, 흡인력 F₁을 높이는 것이 바람직하다. 그러나, 코일 권회수비 N₂/N₁을 지나치게 작게 하면, 금속대(15)의 위치 교정에 필요한 위치 교정용 코일(18)의 흡인력 F₂를 확보할 수 없게 되어, 전자석 유닛(2)의 각 전자석에 의한 금속대(15)의 위치 교정 능력이 과도하게 작아진다.

따라서, 금속대(15)의 진동 억제 및 위치 교정에 필요한 각 흡인력 F₁, F₂를 각각 확보함과 함께, 금속대(15)의 진동 억제의 저해 원인이 되는 코일간의 상호 유도의 영향을 가능한 한 작게 할 수 있는 상호 인덕턴스 M을 설정하도록, 코일 권회수비 N₂/N₁이 설정된다. 구체적으로는, 본 발명의 실시의 형태에 있어서, 코일 권회수비 N₂/N₁은, 2 이상, 5 이하로 설정되고, 보다 바람직하게는, 3 이상, 4 이하로 설정된다. 즉, 위치 교정용 코일(18)의 권회수 N₂는, 진동 억제용 코일(17)의 권회수 N₁의 2배 이상, 5배 이하의 범위 내이고, 보다 바람직하게는, 진동 억제용 코일(17)의 권회수 N₁의 3배 이상, 4배 이하의 범위 내이다. 또한, 금속대(15)의 폭이나 두께, 장력 등의 조업 조건에 의해서, 금속대(15)의 진동 특성 및 강성은 변화하지만, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)에 요구되는 각 능력의 밸런스는 변화하지 않는다. 이 때문에, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 코일 권회수비 N₂/N₁의 바람직한 범위는, 조업 조건에 상관없이 변화하지 않는다.

(용융 도금 금속대의 제조 라인)

다음으로, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치(1)를 적용한 용융 도금 금속대의 제조 라인에 대해서 설명한다. 도 7은, 본 발명의 실시의 형태에 따른 용융 도금 금속대의 제조 라인의 일구성예를 나타내는 도면이다. 도 8은, 본 발명의 실시의 형태에 따른 용융 도금 금속대의 제조 라인의 가스 와이퍼 근방을 나타내는 확대도이다.

본 발명의 실시의 형태에 따른 용융 도금 금속대의 제조 라인(100)은, 연속하여 주행하는 금속대(15)에 용융 금속을 도금 처리하여 용융 도금 금속대를 제조하는 것이다. 이 제조 라인(100)에는, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치(1)가 적용되어 있다.

구체적으로는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제조 라인(100)은, 어닐링로(101)와, 용융 금속욕(102)과, 인입 롤러(104)와, 인상 롤러(105, 107)와, 가스 와이퍼(106)와, 합금화로(108)와, 냉각대(109)와, 화성 처리부(110)를 구비한다. 또한, 제조 라인(100)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 가스 와이퍼(106)와 인상 롤러(107)의 사이에 금속대의 안정 장치(1)를 구비한다.

어닐링로(101)는, 연속하여 주행하는 금속대(15)에 대하여 어닐링 처리를 행하는 것이다. 어닐링로(101)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 용융 금속욕(102)보다도 금속대(15)의 주행 경로의 상류측에 배치된다. 또한, 이 어닐링로(101)의 내부는, 무산화성 또는 환원성의 분위기로 유지된다. 용융 금속욕(102)은, 어닐링로(101)에 의한 어닐링 처리 후의 금속대(15)에 용융 금속(103)을 부착시키는 것이다. 용융 금속욕(102)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 용융 금속(103)을 수용하고, 어닐링로(101)보다도 금속대(15)의 주행 경로의 하류측에 배치된다.

인입 롤러(104)는, 용융 금속욕(102)에 수용된 용융 금속(103) 중에 어닐링 처리 후의 금속대(15)를 순차적으로 인입하는 것이다. 인입 롤러(104)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 용융 금속욕(102) 내에 설치된다. 인상 롤러(105, 107)는, 용융 금속(103)이 부착된 금속대(15)를 용융 금속욕(102)으로부터 인상하는 것이다. 도 7, 8에 나타내는 바와 같이, 인상 롤러(105, 107)는, 금속대(15)를 그 표리 양면측에서 사이에 끼우는 한 쌍의 회전 롤체를 이용하여 각각 구성된다. 일방의 인상 롤러(105)는, 용융 금속욕(102) 및 인입 롤러(104)보다도 금속대(15)의 주행 경로의 하류측에 배치된다. 타방의 인상 롤러(107)는, 가스 와이퍼(106)와 합금화로(108)의 사이, 상세하게는, 도 7, 8에 나타내는 바와 같이, 금속대의 안정 장치(1)에 있어서의 전자석 유닛(2)보다도 금속대(15)의 주행 경로의 하류측에 배치된다.

가스 와이퍼(106)는, 금속대(15)의 표리 각 면에 와이핑 가스를 분출하여 금속대(15)의 표리 각 면에 있어서의 용융 금속의 부착량을 조정하는 것이다. 가스 와이퍼(106)는, 도 7, 8에 나타내는 바와 같이, 인상 롤러(105, 107)에 의해서 인상되는 금속대(15)의 주행 경로의 근방, 구체적으로는, 하측의 인상 롤러(105)와 금속대의 안정 장치(1)의 전자석 유닛(2)의 사이에 배치된다. 또한, 와이핑 가스는, 금속대(15)의 표리 양면에 부착한 용융 금속 중, 과잉의 용융 금속을 불식하기 위한 가스이다.

전술한 가스 와이퍼(106)와 상측의 인상 롤러(107)의 사이에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 금속대의 안정 장치(1)가 배치된다. 구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 금속대의 안정 장치(1) 중, 변위 측정부(5)의 각 비접촉 변위 센서(5a)는, 가스 와이퍼(106)와 전자석 유닛(2)(예를 들면 표면측 전자석군(3)의 각 전자석(3a))의 사이에, 금속대(15)의 폭 방향 D2(도 2 참조)로 나열되도록 배치된다. 전자석 유닛(2)은, 변위 측정부(5)와 상측의 인상 롤러(107)의 사이에 배치된다. 이 때, 표면측 전자석군(3)의 각 전자석(3a) 및 이면측 전자석군(4)의 각 전자석(4a)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 주행 방향 D4를 향하여 순차적으로 주행하는 금속대(15)를 사이에 끼워 서로 대향하고 또한 금속대(15)의 폭 방향 D2(도 2 참조)로 나열되도록 배치된다. 한편, 이 금속대의 안정 장치(1)의 입력부(6) 및 제어부(7)는, 제조 라인(100) 내의 적절한 장소에 배치된다.

합금화로(108)는, 용융 금속 부착 후의 금속대(15)에 대하여, 균질한 합금층을 형성하는 합금화 처리를 행하는 것이다. 합금화로(108)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 상측의 인상 롤러(107)와 냉각대(109)의 사이에 배치된다. 냉각대(109)는, 합금화 처리 후의 금속대(15)를 냉각하기 위한 것이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 냉각대(109)는, 합금화로(108)보다도 금속대(15)의 주행 경로의 하류측에 배치된다. 화성 처리부(110)는, 합금화 처리 및 냉각 처리 후의 금속대(15)에 대하여 방청 처리 및 내식 처리 등의 특수한 표면 처리를 행하는 것이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 화성 처리부(110)는, 냉각대(109)보다도 금속대(15)의 주행 경로의 하류측에 배치된다.

(용융 도금 금속대의 제조 방법)

다음으로, 도 7, 8을 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태에 따른 용융 도금 금속대의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 실시의 형태에 따른 용융 도금 금속대의 제조 방법에서는, 금속대의 안정 장치(1)가, 제조 라인(100)을 따라서 주행 중의 금속대(15)의 진동 억제 및 위치 교정을 행하면서, 제조 라인(100)에 의해서 금속대(15)로부터 용융 도금 금속대가 순차적으로 제조된다.

구체적으로는, 도 7에 나타내는 제조 라인(100)에 있어서, 금속대(15)는, 우선, 어닐링로(101)에 의해서 어닐링 처리된다(어닐링 공정). 이 어닐링 공정에 있어서, 어닐링로(101)는, 냉간 압연 프로세스 등의 전 공정(preceding step)으로부터 순차적으로 반송되는 금속대(15)를 연속적으로 주행시키면서, 이 주행 중의 금속대(15)에 대하여 어닐링 처리를 순차적으로 행한다. 이어서, 어닐링로(101)는, 어닐링 처리 후의 금속대(15)를 용융 금속욕(102)을 향하여 순차적으로 송출한다.

어닐링 공정 후, 금속대(15)는, 어닐링로(101)로부터 용융 금속욕(102)을 향하여 주행하고, 이 금속대(15)에 대하여, 용융 금속(103)을 부착시키는 부착 공정이 행해진다. 이 부착 공정에 있어서, 인입 롤러(104)는, 어닐링로(101)로부터 송출된 금속대(15)를, 용융 금속욕(102)의 용융 금속(103) 중에 순차적으로 인입한다. 이에 따라, 인입 롤러(104)는, 이 금속대(15)를 주행시키면서 용융 금속(103) 중에 순차적으로 침지한다. 용융 금속욕(102)은, 이 인입 롤러(104)의 작용에 의해, 제조 라인(100)을 따라서 주행 중의 금속대(15)를 용융 금속(103) 중에 순차적으로 수용하고, 이 주행 중의 금속대(15)의 표리 양면에 용융 금속(103)을 연속적으로 부착시킨다.

부착 공정 후, 금속대(15)는, 인상 롤러(105, 107)에 의해서, 용융 금속욕(102)의 용융 금속(103) 중으로부터 순차적으로 인상되고, 가스 와이퍼(106)를 향하여 순차적으로 주행한다. 이 주행 중의 금속대(15)에 대하여, 금속대(15)에 부착시킨 용융 금속 중의 과잉분을 가스 와이퍼(106)에 의해서 불식하여, 금속대(15)에 있어서의 용융 금속의 부착량을 조정하는 조정 공정이 행해진다.

이 조정 공정에 있어서, 가스 와이퍼(106)는, 용융 금속욕(102)으로부터 순차적으로 인상된 금속대(15)의 표리 양면의 전역에 걸쳐, 와이핑 가스를 연속적으로 분출한다. 이 와이핑 가스의 분출에 의해, 가스 와이퍼(106)는, 금속대(15)의 표리 양면으로부터 과잉인 용융 금속을 불식하여, 이 금속대(15)의 표리 양면에 있어서의 용융 금속의 부착량을 적당량으로 조정한다.

용융 금속의 부착량이 조정된 후의 금속대(15)는, 인상 롤러(107) 등의 작용에 의해서 주행 방향 D4(도 8 참조)로 순차적으로 주행하면서, 금속대의 안정 장치(1)에 의해서 진동 억제 및 위치 교정이 행해진다(제어 공정).

이 제어 공정에 있어서, 변위 측정부(5)의 각 비접촉 변위 센서(5a)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 가스 와이퍼(106)의 출측(出側)으로부터 주행 방향 D4(예를 들면 연직 상방)로 주행 중의 금속대(15)의 기준 주행 경로로부터의 변위를 순차적으로 측정한다. 제어부(7)는, 각 비접촉 변위 센서(5a)에 의한 금속대(15)의 변위의 측정값과 입력부(6)에 의해서 입력된 변위의 목표값의 편차 신호를 기초로, 진동 억제 신호 및 위치 교정 신호를 생성한다. 이어서, 제어부(7)는, 생성한 진동 억제 신호 및 위치 교정 신호를 기초로, 전자석 유닛(2)을 제어한다.

전자석 유닛(2)은, 제어부(7)의 제어에 기초하여, 주행 중의 금속대(15)의 표리 각 면에 대하여 진동 억제용 자력 및 위치 교정용 자력을 각각 작용시키고, 이에 따라, 이 금속대(15)의 진동 및 위치를 비접촉으로 제어한다. 이 때, 도 8에 나타내는 표면측 전자석군(3)의 각 전자석(3a)은, 전술한 바와 같이 2 이상, 5 이하의 코일 권회수비 N₂/N₁의 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)(도 3 참조)에 의해서 각각 발생하는 진동 억제용 자력 및 위치 교정용 자력을, 주행 중의 금속대(15)의 표면측에 작용시킨다. 이에 따라, 각 전자석(3a)은, 이 금속대(15)의 표면측으로부터, 진동 억제용 자력에 기초하는 흡인력 F₁에 의해서 금속대(15)의 진동을 억제함과 함께, 위치 교정용 자력에 기초하는 흡인력 F₂에 의해서 금속대(15)의 위치를 교정한다.

이에 병행하여, 도 8에 나타내는 이면측 전자석군(4)의 각 전자석(4a)은, 전술한 바와 같이 2 이상, 5 이하의 코일 권회수비 N₂/N₁의 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)(도 3 참조)에 의해서 각각 발생하는 진동 억제용 자력 및 위치 교정용 자력을, 주행 중의 금속대(15)의 이면측에 작용시킨다. 이에 따라, 각 전자석(4a)은, 이 금속대(15)의 이면측으로부터, 진동 억제용 자력에 기초하는 흡인력 F₁에 의해서 금속대(15)의 진동을 억제함과 함께, 위치 교정용 자력에 기초하는 흡인력 F₂에 의해서 금속대(15)의 위치를 교정한다.

전자석 유닛(2)의 각 전자석(3a, 4a)은, 전술한 바와 같이 주행 중의 금속대(15)의 흡인력 F₁, F₂에 의한 진동 억제 및 위치 교정을 행함으로써, 가스 와이퍼(106)의 위치와 각 전자석(3a, 4a)의 위치의 사이에서 연속하는 일련의 금속대(15)의 진동 억제 및 위치 교정을 제어한다. 이 제어에 의해, 금속대(15) 중의 적어도 가스 와이퍼(106)에 대향하는 부분이, 진동이 억제됨과 함께 위치가 교정된다. 이 결과, 금속대(15)에 있어서의 가스 와이퍼(106)와의 대향 부분의 패스 라인이 기준 주행 경로를 따라서 안정화하는 점에서, 가스 와이퍼(106)와 주행 중의 금속대(15)의 표리 각 면의 간격이 일정하게 된다. 이 상태에 있어서, 가스 와이퍼(106)로부터 주행 중의 금속대(15)에 분출되는 와이핑 가스의 압력은, 이 금속대(15)의 표리 각 면에 대해서 균일하게 된다. 이 결과, 금속대(15)의 표리 각 면에 있어서의 용융 금속의 부착량의 불균일을 억제할 수 있다.

전술한 제어 공정 후, 금속대(15)는, 제조 라인(100)을 따라서 주행하면서, 합금화로(108)에 의해서 합금화 처리가 실시된다(합금화 처리 공정). 이 합금화 처리 공정에 있어서, 합금화로(108)는, 전술한 바와 같이 용융 금속의 부착량이 조정된 후의 금속대(15)를 순차적으로 수용하고, 수용한 금속대(15)를 재가열함으로써, 이 금속대(15)의 표리 각 면에 균질한 합금층을 형성한다.

합금화 처리 공정 후, 금속대(15)는, 합금화로(108)의 출측으로 송출된다. 이 합금화 처리 후의 금속대(15)는, 냉각대(109) 내를 주행하면서, 냉각대(109)에 의해서 냉각된다(냉각 공정). 냉각 공정 후, 금속대(15)는, 냉각대(109)로부터 화성 처리부(110)를 향하여 주행하고, 이 화성 처리부(110)에 의해서 소요의 화성 처리가 실시된다(화성 처리 공정). 이 화성 처리 공정에 있어서, 화성 처리부(110)는, 냉각 후의 금속대(15)에 대하여, 특수한 방청 처리 및 내식 처리를 행한다. 이 화성 처리 후의 금속대(15)는, 화성 처리부(110)의 출측으로 송출되고, 그 후, 제조 라인(100)에 의해서 제조된 용융 도금 금속대로서 코일 형상으로 권취되어 출하된다.

또한, 전술한 합금화 처리 공정 및 화성 처리 공정은, 예를 들면, 금속대(15)를 기초로 제조한 용융 도금 금속대가 자동차용 외판으로서 사용되는 경우 등, 금속대(15)의 용도에 따라서 적절히 행해지는 처리이다. 따라서, 제조 라인(100)은, 금속대(15)의 용도에 따라서, 전술한 합금화로(108) 및 화성 처리부(110)를 구비해도 좋고, 구비하지 않아도 좋다.

(실시예)

다음으로, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예는, 도 7에 나타낸 바와 같이 용융 도금 금속대의 제조 라인(100)에 적용한 상태의 금속대의 안정 장치(1)를 이용하여, 제조 라인(100)을 따라서 주행 중의 금속대(15)의 진동 억제 및 위치 교정의 효과를 구체적으로 검증하는 것이다. 즉, 본 실시예에서는, 전술한 금속대의 안정 장치(1)의 효과를 검증하기 위한 검증 실험을 행하고, 이에 따라, 금속대의 안정 장치(1)에 의한 주행 중의 금속대(15)의 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력이 평가된다. 이하, 진동 억제 능력은, 금속대의 안정 장치(1)가 주행 중의 금속대(15)의 진동을 진동 억제용 자력에 의해서 억제하는 능력을 의미한다. 위치 교정 능력은, 금속대의 안정 장치(1)가 주행 중의 금속대(15)의 위치를 위치 교정용 자력에 의해서 교정하는 능력을 의미한다.

본 실시예에 있어서 행해지는 검증 실험에서는, 금속대의 안정 장치(1)의 전자석 유닛(2)을 구성하는 각 전자석(3a, 4a)에 대해서, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)(도 3, 4 참조)의 코일 총 권회수 Ns는 일정하게 했다. 이 조건 하에서, 진동 억제용 코일(17) 및 위치 교정용 코일(18)의 코일 권회수비 N₂/N₁을 변화시켜, 금속대의 안정 장치(1)의 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력이 각각 측정되었다.

도 9는, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치의 효과를 검증하는 검증 실험의 결과의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 9에 있어서, 평가 대상의 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력은, 이들 각 능력의 목표값을 100[％]로 설정하고, 설정한 목표값에 대한 상대적인 각 능력의 측정 데이터와 코일 권회수비 N₂/N₁의 상관을 나타내도록 플롯했다. 이 때, 코일 권회수비 N₂/N₁에 대한 진동 억제 능력의 측정 데이터는 ◆ 표시를 이용하여 플롯했다. 코일 권회수비 N₂/N₁에 대한 위치 교정 능력의 측정 데이터는 □ 표시를 이용하여 플롯했다.

또한, 본 실시예에 있어서, 진동 억제 능력은, 진동 억제용 코일(17)로부터의 진동 억제용 자력을 주행 중의 금속대(15)에 작용시켰을 때의 금속대(15)의 진동 진폭의 저감율에 의해서 평가했다. 위치 교정 능력은, 위치 교정용 코일(18)로부터의 위치 교정용 자력을 주행 중의 금속대(15)에 작용시켰을 때에 교정할 수 있는 금속대(15)의 변위량(예를 들면 휨 교정량 및 패스 라인 교정량)에 의해서 평가했다. 이들 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력의 각 목표값은, 용융 도금 금속대의 제조에 이용하는 금속대(15)에 허용되는 용융 금속의 부착량 불균일의 정도에 따라서 결정했다. 즉, 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력은, 100[％]이면, 금속대(15)에 있어서의 용융 금속의 부착량 불균일을 허용 범위 내에 억제할 수 있는 레벨의 것임을 의미한다. 또한, 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력은, 100[％] 이상이면, 금속대(15)의 진동을 한층 억제하고 또한 금속대(15)의 위치를 한층 교정하여, 금속대(15)에 있어서의 용융 금속의 부착량 불균일을 허용 범위 내에 한층 확실하게 억제할 수 있는 레벨의 것임을 의미한다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 진동 억제 능력은, 코일 권회수비 N₂/N₁이 5 초과의 범위와 2 미만의 범위에 있어서, 목표값(=100[％]) 미만이라고 하는 작은 값이 되었다. 이러한 검증 실험 결과가 얻어진 이유는, 이하에 나타내는 대로이다. 즉, 코일 권회수비 N₂/N₁이 5 초과의 범위인 경우, 진동 억제용 코일(17)의 진동 억제용 자력에 의한 흡인력 F₁(도 6 참조)이 과도하게 작아지고, 이 결과, 진동 억제용 자력에 의한 금속대(15)의 진동 억제를 할 수 없게 된 까닭으로, 진동 억제 능력이 목표값 미만으로 되었다. 또한, 코일 권회수비 N₂/N₁이 2 미만의 범위인 경우, 진동 억제용 코일(17)과 위치 교정용 코일(18)의 상호 인덕턴스 M(도 5 참조)이 과도하게 커지고, 이 결과, 이들 양 코일간의 상호 유도의 영향에 기인하여, 진동 억제용 자력에 의한 금속대(15)의 진동 억제가 저해된 까닭으로, 진동 억제 능력이 목표값 미만으로 되었다.

한편, 위치 교정 능력은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 코일 권회수비 N₂/N₁의 증가에 수반하여 증대하고, 코일 권회수비 N₂/N₁이 2 이상의 범위에 있어서, 목표값(=100[％]) 이상으로 되었다. 이 검증 실험 결과는, 위치 교정용 코일(18)의 권회수 N₂가 증가하는데 수반하여, 위치 교정용 코일(18)의 위치 교정용 자력에 의한 흡인력 F₂가 증대하고, 이에 따라, 위치 교정용 자력에 의한 금속대(15)의 위치 교정량을 크게 할 수 있던 까닭의 결과이다.

이상의 검증 실험 결과에서, 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력의 쌍방을 주행 중의 금속대(15)에 양립하여 발휘시키기 위해서는, 도 9를 참조하여 명백한 바와 같이, 코일 권회수비 N₂/N₁을 2 이상, 5 이하의 범위 내, 바람직하게는, 3 이상, 4 이하의 범위 내로 설정할 필요가 있는 것을 알 수 있다. 즉, 상술한 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력의 양립을 달성하기 위해서 필요한 위치 교정용 코일(18)의 권회수 N₂는, 진동 억제용 코일(17)의 권회수 N₁의 2배 이상, 5배 이하의 범위 내이고, 바람직하게는, 이 권회수 N₁의 3배 이상, 4배 이하의 범위 내이다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치에서는, 위치 교정용 코일의 권회수가 진동 억제용 코일의 권회수의 2배 이상, 5배 이하의 범위 내가 되도록, 진동 억제용 코일 및 위치 교정용 코일을 코어에 동심으로 권회하여, 전자석 유닛을 구성하고, 주행 중의 금속대의 변위를 비접촉으로 측정하여 얻은 측정 신호를 기초로, 진동 억제 신호와 위치 교정 신호를 생성하여, 이 진동 억제 신호에 기초하는 진동 억제용 자력을 전자석 유닛의 진동 억제용 코일에 발생시키고, 이 진동 억제용 자력에 의해서, 전술한 주행 중의 금속대의 진동을 억제하고, 이와 동시에, 전술한 위치 교정 신호에 기초하는 위치 교정용 자력을 전자석 유닛의 위치 교정용 코일에 발생시키고, 이 위치 교정용 자력에 의해서, 전술한 주행 중의 금속대의 위치를 교정하고 있다.

이 때문에, 주행 중의 금속대의 진동 억제에 필요한 진동 억제용 자력의 흡인력과, 이 금속대의 위치 교정에 필요한 위치 교정용 자력의 흡인력을 동시에 확보함과 함께, 이 금속대의 진동 억제의 저해 원인이 되는 진동 억제용 코일 및 위치 교정용 코일간의 상호 유도의 영향을 가능한 한 작게 할 수 있다. 이에 따라, 전술한 주행 중의 금속대에 대하여, 진동 억제에 충분한 진동 억제용 자력의 흡인력과 위치 교정에 충분한 위치 교정용 자력의 흡인력을 동시에 작용시킬 수 있다. 이 결과, 금속대를 안정되게 주행시키기 때문에, 요구되는 금속대의 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력을 양립하여 달성할 수 있고, 이들 진동 억제 능력 및 위치 교정 능력에 의해, 금속대의 패스 라인을 안정되게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시의 형태에 따른 용융 도금 금속대의 제조 방법에서는, 제조 라인을 따라서 주행 중의 금속대에 용융 금속을 부착시키고, 이 금속대에 부착시킨 용융 금속 중의 과잉분을 가스 와이퍼에 의해서 불식하여, 이 금속대에 있어서의 용융 금속의 부착량을 조정하고, 전술한 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치로부터의 진동 억제용 자력과 위치 교정용 자력에 의해서, 이 금속대의 진동 및 위치를 비접촉으로 제어하고 있다.

이 때문에, 전술한 실시의 형태에 따른 금속대의 안정 장치와 동일한 작용 효과를 향수함과 함께, 이 장치의 전자석 유닛과 가스 와이퍼의 사이에 있어서 연속하는 일련의 금속대의 진동 억제 및 위치 교정을 기준 주행 경로에 맞추어 적절히 행할 수 있다. 이에 따라, 용융 금속 부착 후의 주행중인 금속대 중, 가스 와이퍼와 대향하는 금속대 부분의 진동 억제 및 위치 교정을 달성할 수 있고, 따라서, 이 금속대 부분의 패스 라인을 기준 주행 경로를 따라서 안정화할 수 있다. 이 결과, 용융 금속 부착 후의 주행 중인 금속대와 가스 와이퍼의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 점에서, 이 금속대의 표리 각 면에 가해지는 가스 와이퍼로부터의 와이핑 가스의 압력을 금속대 전역에 걸쳐 균일하게 할 수 있다. 이 와이핑 가스의 압력의 균일화에 의해, 금속대의 표리 각 면 상에 있어서의 용융 금속의 과잉분을 균일하게 불식할 수 있고, 이 결과, 금속대의 표리 각 면 상에 있어서의 용융 금속의 부착량의 불균일을 억제하여, 양질의 용융 도금 금속대를 제조할 수 있다.

또한, 전술한 실시의 형태에서는, 금속대(15)의 표리 각 면측에 각각 배치되는 복수의 전자석(3a, 4a)에 의해서 전자석 유닛(2)이 구성되어 있었지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 전자석 유닛(2)은, 단일 전자석에 의해서 구성되어도 좋고, 복수의 전자석에 의해서 구성되어도 좋다. 이 경우, 전자석 유닛(2)을 구성하는 전자석은, 금속대(15)의 표면측에만 배치되어도 좋고, 이면측에만 배치되어도 좋고, 표리 각 면측에 각각 배치되어도 좋다. 또한, 전자석 유닛(2)이 복수의 전자석에 의해서 구성되는 경우, 이들 복수의 전자석은, 금속대(15)를 사이에 끼워 서로 대향해도 좋고, 대향하고 있지 않아도 좋다. 한편, 전자석 유닛(2)을 구성하는 전자석의 배치수는, 주행하는 금속대(15)의 폭(폭 방향 D2의 길이)에 따라서 설정해도 좋다.

또한, 전술한 실시의 형태에서는, 금속대(15)의 표면측에 배치되는 복수의 비접촉 변위 센서(5a)에 의해서 변위 측정부(5)가 구성되어 있었지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 변위 측정부(5)는, 단일의 비접촉 변위 센서에 의해서 구성되어도 좋고, 복수의 비접촉 변위 센서에 의해서 구성되어도 좋다. 이 경우, 변위 측정부(5)를 구성하는 비접촉 변위 센서는, 금속대(15)의 표면측에만 배치되어도 좋고, 이면측에만 배치되어도 좋고, 표리 각 면측에 각각 배치되어도 좋다. 또한, 변위 측정부(5)를 구성하는 비접촉 변위 센서는, 전자석 유닛(2)보다도 금속대(15)의 주행 방향 D4의 상류측 또는 하류측의 어느 쪽에 배치되어도 좋다. 한편, 변위 측정부(5)를 구성하는 비접촉 변위 센서의 배치수는, 주행하는 금속대(15)의 폭에 따라서 설정해도 좋다.

또한, 전술한 실시의 형태에서는, 처리 대상의 금속대(15)의 주행 방향 D4가 연직 상방인 경우를 예시했지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 금속대(15)의 주행 방향 D4는, 연직 상방, 연직 하방, 경사 방향, 또는 수평 방향의 어느 쪽의 방향이라도 좋다.

또한, 전술한 실시의 형태에서는, 용융 도금 금속대의 제조 라인(100)에 금속대의 안정 장치(1)가 적용되어 있었지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 금속대의 안정 장치(1)를 적용하는 제조 라인은, 용융 도금 금속대를 제조하는 것이라도 좋고, 용융 도금 금속대 이외의 금속대를 제조하는 것이라도 좋다.

또한, 전술한 실시의 형태에서는, 2개의 다리부를 갖는 전자석에 의해서 전자석 유닛(2)이 구성되어 있었지만, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 전자석 유닛(2)을 구성하는 전자석은, 단일의 다리부를 갖는 것이라도 좋고, 2개의 다리부를 갖는 것이라도 좋고, 3개 이상의 다리부를 갖는 것이라도 좋다.

또한, 전술한 실시의 형태 또는 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 전술한 각 구성 요소를 적절히 조합하여 구성한 것도 본 발명에 포함된다. 그 외, 전술한 실시의 형태 또는 실시예에 기초하여 당업자 등에 의해 이루어지는 다른 실시의 형태, 실시예 및 운용 기술 등은 모두 본 발명에 포함된다.

<산업상의 이용 가능성>

이상과 같이, 본 발명에 따른 금속대의 안정 장치 및 이를 이용한 용융 도금 금속대의 제조 방법은, 금속대를 제조하는 제조 라인에 유용하고, 특히, 용융 도금 금속대의 제조 라인에 적합하다.

1: 금속대의 안정 장치
2: 전자석 유닛
3: 표면측 전자석군
3a, 4a: 전자석
4: 이면측 전자석군
5: 변위 측정부
5a: 비접촉 변위 센서
6: 입력부
7: 제어부
8: 연산 처리부
9a, 9b: 신호 분배부
10, 11, 12, 13: 앰프부
10a, 11a: 앰프
15: 금속대
17: 진동 억제용 코일
18: 위치 교정용 코일
19: 코어
100: 제조 라인
101: 어닐링로
102: 용융 금속욕
103: 용융 금속
104: 인입 롤러
105, 107: 인상 롤러
106: 가스 와이퍼
108: 합금화로
109: 냉각대
110: 화성 처리부
D1: 길이 방향
D2: 폭 방향
D3: 두께 방향
D4: 주행 방향

Claims

주행 중의 금속대의 변위를 비접촉으로 측정하는 변위 측정부와,
상기 변위 측정부에 의한 상기 금속대의 변위의 측정 신호를 기초로, 상기 금속대의 진동 억제를 제어하기 위한 진동 억제 신호와 상기 금속대의 위치 교정을 제어하기 위한 위치 교정 신호를 생성하는 제어부와,
상기 제어부에 의한 상기 진동 억제 신호에 기초하여 제1 자력을 발생하는 진동 억제용 코일과, 상기 제어부에 의한 상기 위치 교정 신호에 기초하여 제2 자력을 발생하는 위치 교정용 코일과, 상기 진동 억제용 코일 및 상기 위치 교정용 코일이 동심으로(concentrically) 감기고, 상기 제1 자력 및 상기 제2 자력을 상기 금속대로 유도하는 코어를 갖고, 상기 제1 자력에 의해서 상기 금속대의 진동을 억제함과 함께, 상기 제2 자력에 의해서 상기 금속대의 위치를 교정하는 전자석 유닛을 구비하고,
상기 위치 교정용 코일의 권회수는, 상기 진동 억제용 코일의 권회수의 2배 이상, 5배 이하의 범위 내이고,
상기 제어부는, 상기 진동 억제 신호 및 상기 위치 교정 신호를 상기 진동 억제용 코일 및 상기 위치 교정용 코일로 각각 급전하는 것을 특징으로 하는 금속대의 안정 장치.
제1항에 있어서,
상기 전자석 유닛은,
상기 금속대의 표면측으로부터, 상기 제1 자력에 의해서 상기 금속대의 진동을 억제함과 함께 상기 제2 자력에 의해서 상기 금속대의 위치를 교정하는 표면측 전자석과,
상기 금속대의 이면측으로부터, 상기 제1 자력에 의해서 상기 금속대의 진동을 억제함과 함께 상기 제2 자력에 의해서 상기 금속대의 위치를 교정하는 이면측 전자석을 구비한 것을 특징으로 하는 금속대의 안정 장치.
제2항에 있어서,
상기 표면측 전자석 및 상기 이면측 전자석은, 상기 금속대를 사이에 끼워 서로 대향하는 것을 특징으로 하는 금속대의 안정 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 표면측 전자석 및 상기 이면측 전자석은, 각각, 상기 금속대의 폭 방향으로 복수 나열하여 배치되는 것을 특징으로 하는 금속대의 안정 장치.
제조 라인을 따라서 주행 중의 금속대에 용융 금속을 부착시키는 부착 공정과,
상기 금속대에 부착시킨 상기 용융 금속 중의 과잉분을 가스 와이퍼에 의해서 불식하여, 상기 금속대에 있어서의 상기 용융 금속의 부착량을 조정하는 조정 공정과,
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 금속대의 안정 장치에 의해서, 상기 금속대의 진동 및 위치를 비접촉으로 제어하는 제어 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 도금 금속대의 제조 방법.
제조 라인을 따라서 주행 중의 금속대에 용융 금속을 부착시키는 부착 공정과,
상기 금속대에 부착시킨 상기 용융 금속 중의 과잉분을 가스 와이퍼에 의해서 불식하여, 상기 금속대에 있어서의 상기 용융 금속의 부착량을 조정하는 조정 공정과,
제4항에 기재된 금속대의 안정 장치에 의해서, 상기 금속대의 진동 및 위치를 비접촉으로 제어하는 제어 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 도금 금속대의 제조 방법.