(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊られた金属帯（１）の振動の減衰および／または形状の制御のための方法（１０）であり、
−  複数の非接触の距離センサ（３、４）によって前記金属帯（１）までの距離を測定し、距離測定値を供給するステップ（１１）と、
−  前記距離測定値にもとづいて偏向プロファイルを生成するステップ（１２）と、
−  前記偏向プロファイルを幾つかの基本形状（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ）へと分解するステップ（１３）と、
−  複数の非接触のアクチュエータ（ｍ１２ａ、ｍ２２ａ、・・・、ｍｉ２ａ、・・・、ｍｎ２ａ、およびｍ１２ａ’、ｍ２２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’、・・・、ｍｎ２ａ’）によって前記偏向プロファイルを制御するステップ（１４）であって、前記基本形状（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ）の各々について、対応する力プロファイルの組合せを供給するステップと
を含む方法であって、さらに、
−  前記複数の非接触の距離センサ（３、４）を前記金属帯（１）の第１および第２の高さ（ｈ１、ｈ２）の２列に配置するステップと、
−  前記第１の高さ（ｈ１）における第１の偏向プロファイルおよび前記第２の高さ（ｈ２）における第２の偏向プロファイルを割り出すステップと、
−  前記第１の偏向プロファイルにもとづいて前記金属帯（１）の形状の制御を実行するステップと、
−  前記第２の偏向プロファイルにもとづいて振動の制御を実行するステップと
を含む方法（１０）。
【請求項２】
力プロファイルの各組合せが、少なくとも、前記金属帯（１）の第１の高さ（ｈ１）において計算された第１の力プロファイルと、前記金属帯（１）の第２の高さ（ｈ２）において計算された第２の力プロファイルとにもとづく、請求項１に記載の方法（１０）。
【請求項３】
前記複数の非接触のアクチュエータ（ｍ１２ａ、ｍ２２ａ、・・・、ｍｉ２ａ、・・・、ｍｎ２ａ、およびｍ１２ａ’、ｍ２２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’、・・・、ｍｎ２ａ’）が、前記金属帯（１）の幅に沿ってそれぞれ前記第１の高さ（ｈ１）および前記第２の高さ（ｈ２）に配置されている、請求項２に記載の方法（１０）。
【請求項４】
前記偏向プロファイルを前記基本形状（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ）へと分解するステップ（１３）が、それぞれの寄与の係数（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５）を決定するステップを含んでいる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法（１０）。
【請求項５】
前記係数（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５）を使用して特定の基本形状に対応する力プロファイルの組合せの振幅を決定する、請求項４に記載の方法（１０）。
【請求項６】
さらに、
−  前記力プロファイルの組合せのすべてを足し合わせることによって前記非接触のアクチュエータ（ｍ１２ａ、ｍ２２ａ、・・・、ｍｉ２ａ、・・・、ｍｎ２ａ、およびｍ１２ａ’、ｍ２２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’、・・・、ｍｎ２ａ’）によって前記金属帯（１）へと加えられる全体としての力を供給するステップをさらに含んでいる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法（１０）。
【請求項７】
前記偏向プロファイルを制御するステップ（１４）が、前記金属帯の最大限に平坦な偏向を平均で生じさせるように前記力プロファイルの組合せを最適化するステップを含んでいる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法（１０）。
【請求項８】
前記非接触のアクチュエータ（ｍ１２ａ、ｍ２２ａ、・・・、ｍｉ２ａ、・・・、ｍｎ２ａ、およびｍ１２ａ’、ｍ２２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’、・・・、ｍｎ２ａ’）が電磁石を備えている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法（１０）。
【請求項９】
前記アクチュエータ（ｍ１２ａ、ｍ２２ａ、・・・、ｍｉ２ａ、・・・、ｍｎ２ａ、およびｍ１２ａ’、ｍ２２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’、・・・、ｍｎ２ａ’）によって加えられる力が、前記形状の制御を行うために使用される第１の変化部分と、前記振動の制御を行うために使用され、前記第１の変化部分の信号によって規定されるレベルを中心とした第２の変化部分とに分割され、前記第２の変化部分は、前記第１の変化部分より高速である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法（１０）。
【請求項１０】
前記組合せが少なくとも２つの力プロファイルを含んでいる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記非接触のアクチュエータおよび／またはセンサの数が基本形状の数とは無関係である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
吊られた金属帯（１）の振動の減衰および／または形状の制御のためのシステム（２０）であり、
−  前記金属帯（１）までの距離を測定して距離測定値を供給する複数の非接触の距離センサ（３、４）であって前記金属帯（１）の第１および第２の高さ（ｈ１、ｈ２）の２列に配置された複数の非接触の距離センサ（３、４）と、
−  前記距離測定値にもとづいて偏向プロファイルを生成する手段と、
−  前記偏向プロファイルを幾つかの基本形状（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ）へと分解する手段と、
−  複数の非接触のアクチュエータ（ｍ１２ａ、ｍ２２ａ、・・・、ｍｉ２ａ、・・・、ｍｎ２ａ、およびｍ１２ａ’、ｍ２２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’、・・・、ｍｎ２ａ’）と、
−  偏向プロファイルに対する各基本形状（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ）の寄与を割り出すための手段と、
−  前記複数の非接触のアクチュエータ（ｍ１２ａ、ｍ２２ａ、・・・、ｍｉ２ａ、・・・、ｍｎ２ａ、ｍ１２ａ’、ｍ２２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’、・・・、ｍｎ２ａ’、およびｍ１２ａ’ ’、ｍ２２ａ’ ’、・・・、ｍｉ２ａ’ ’、・・・、ｍｎ２ａ’’）によって前記偏向プロファイルを制御する手段であって、前記制御が、各基本形状（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ）について、少なくとも２つの力プロファイルを含む対応する力プロファイルの組合せを供給することを含んでいる制御する手段と
を備えるシステム（２０）であって、さらに、
前記第１の高さ（ｈ１）における第１の偏向プロファイルおよび前記第２の高さ（ｈ２）における第２の偏向プロファイルを割り出す手段と、
前記第１の偏向プロファイルにもとづいて前記金属帯（１）の形状の制御を実行する手段と、
前記第２の偏向プロファイルにもとづいて振動の制御を実行する手段と
を備えるシステム（２０）。
【請求項１３】
前記対応する力プロファイルの各々が、前記金属帯（１）の第１の高さ（ｈ１）において計算された第１の力プロファイルと第２の高さ（ｈ２）において計算された第２の力プロファイルとにもとづいている、請求項１２に記載のシステム（２０）。
【請求項１４】
前記非接触のアクチュエータ（ｍ１２ａ、ｍ２２ａ、・・・、ｍｉ２ａ、・・・、ｍｎ２ａ、ｍ１２ａ’、ｍ２２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’、・・・、ｍｎ２ａ’、およびｍ１２ａ’ ’、ｍ２２ａ’ ’、・・・、ｍｉ２ａ’ ’、・・・、ｍｎ２ａ’’）が電磁石を備えている、請求項１３に記載のシステム（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くには、金属工業の分野に関し、さらに具体的には、金属帯の移動を制御する手段および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属工業における金属帯または金属薄板の取扱いは、例えば溶融亜鉛めっきラインなどの種々の処理ラインに沿って金属帯または金属薄板を搬送することを必要とする。金属帯は、相対的に薄くかつ細長い形状であるがゆえに、幾つかの振動の源に起因して、移動の際に振動を生じがちである。振動は、とりわけ、ラインの機械的な構成要素の不完全さに起因して生じ、例えば亜鉛めっき工程の後で金属帯から余分な亜鉛を吹き飛ばすために使用されるエアナイフの作用など、種々の処理工程に起因して生じる。したがって、金属帯の搬送は、安定化を必要とする。
【０００３】
安定化がない場合、金属帯が、例えば曲がるなど、形状の喪失を被ると考えられ、幾つかの処理工程において、効率が下がると考えられる。例えば、上述のエアナイフの作用の際に振動の制御が欠けると、亜鉛被膜の厚さのばらつきにつながり、製品の品質の低下およびコストの増加につながると考えられる。このようにして、金属帯の処理が非効率かつ高価になると考えられる。このように、金属帯の移動の制御の重要性は、容易に理解される。
【０００４】
公開された特許文献１が、金属帯の振動の安定化および制御のための方法を開示している。金属帯のプロファイルが、複数の非接触のアクチュエータによって、金属帯のプロファイルを近似するモード形状の組合せにもとづいて制御される。金属帯のプロファイルおよび金属帯に作用する力が、存在するアクチュエータの数と同数のモード形状の組合せとして表現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／０３０２６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の全体的な目的は、金属帯（例えば、処理ラインにおいて処理されている金属帯）の移動を制御するための方法および手段を提供することにある。
【０００７】
本発明の特定の目的は、処理ラインにおいて処理される金属帯について、改善された振動減衰および形状制御を得るための方法および手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの目的は、とりわけ、独立請求項に記載のとおりの方法によって達成される。
【０００９】
本発明によれば、吊られた金属帯の振動の減衰および形状の制御のための方法が提供される。この方法は、複数の非接触のセンサによって金属帯までの距離を測定して、距離測定値を供給するステップと、距離測定値にもとづいて偏向プロファイルを生成するステップと、偏向プロファイルを幾つかの基本形状へと分解するステップと、複数の非接触のアクチュエータによって偏向プロファイルを制御するステップとを含んでいる。制御するステップが、各基本形状について、対応する力プロファイルの組合せを供給するステップを含んでいる。本発明によって、偏向形状の間の分離および自由度が、公知の方法に比べて高められる。さらには、アクチュエータの数を目前の特定の用途の必要性に応じて調節できる点で、柔軟性が達成される。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、対応する力プロファイルの組合せの各々が、少なくとも第１の高さにおいて計算された第１の力プロファイルおよび第２の高さにおいて計算された第２の力プロファイルにもとづく。これにより、金属帯へと加えられる全体としての力を、最適な形状により近い形状にて形成することができる点で、精度の向上がもたらされる。
【００１１】
本発明の別の実施形態によれば、複数の非接触のアクチュエータが、金属帯の幅に沿って金属帯の第１の高さおよび第２の高さに配置される。これにより、改善された安定化がもたらされ、結果として金属帯の処理の効率が向上する。そのような効率の向上を、利益幅の増大へと変換することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態によれば、基本形状の寄与を割り出すステップが、それぞれの寄与についての係数を決定するステップを含んでいる。次いで、係数を、特定の基本形状に対応する力プロファイルの組合せの振幅の決定に使用することができる。このようにして、基本形状の寄与および対応する力プロファイルの組合せを決定するための効率的かつ正確な方法がもたらされる。これにより、この方法を、ソフトウェアにて容易に実現することも可能である。
【００１３】
本発明のまた別の実施形態によれば、非接触のアクチュエータおよび／またはセンサの数が、基本形状の数とは無関係である。
【００１４】
本発明のまた別の実施形態によれば、この方法が、力プロファイルの組合せのすべてを足し合わせることによって非接触のアクチュエータによって金属帯へと加えられる全体としての力を供給するさらなるステップを含んでいる。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態によれば、センサの少なくとも２つの列が、金属帯の第１および第２の高さに配置されており、この方法が、第１の高さにおける第１の偏向プロファイルおよび第２の高さにおける第２の偏向プロファイルを割り出すステップと、第１の偏向プロファイルにもとづいて金属帯の形状の制御を実行し、第２の偏向プロファイルにもとづいて振動の制御を実行するステップとをさらに含んでいる。アクチュエータによって加えられる力を、形状の制御を行うために使用されるゆっくりと変化する部分と、振動の制御を行うために使用され、ゆっくりと変化する部分の信号によって規定されるレベルの付近で高速に変化する部分とに分割することができる。このようにして、異なるアクチュエータの力を、必要に応じて使用することができる。アクチュエータの配置も、意図される移動制御の目的に応じて調整することができる。振動の制御においては、アクチュエータの力が、好ましくは可能な限りセンサの近くに配置される。しかし、これは、形状の制御においてはあまり重要でない。
【００１６】
本発明のさらに別の実施形態によれば、偏向プロファイルを制御するステップが、金属帯の最大限に平坦な偏向が平均で得られるように第１および第２の力プロファイルを最適化することを含んでいる。
【００１７】
さらに、本発明は、振動の減衰および形状の制御のためのシステムを提供し、それにより、上述と同様の利点を達成する。
【００１８】
本発明のさらなる特徴および利点が、本発明の実施形態の詳細な説明および添付の図面を検討することによって、明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ａおよびｂは、金属帯へのセンサおよびアクチュエータの配置を示している。
【図２】ａ〜ｃは、振動の基本形状を示している。
【図３】種々の力プロファイルの結果としての偏向プロファイルを示している。
【図４】金属帯の断面に沿った平均二乗偏向振幅を示している。
【図５】本発明による方法の工程のフロー図を示している。
【図６】本発明によるシステムを概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、本出願と同じ出願人へと譲渡済みである上述の国際公開第２００９／０３０２６９号明細書に開示の発明に、さらに向上した分離およびさらなる自由度を与えることができるという発明者らによる認識にもとづいている。
【００２１】
図１ａが、本発明の実施形態を示しており、特に金属帯へのセンサおよびアクチュエータの配置を示している。金属帯１が、移動方向を矢印および文字「Ｔ」にて示し、金属帯１の高さを「ｈ」で示した側面図にて示されている。典型的な処理ラインにおいて、金属帯１は、数キロメートルの長さとなることがある。したがって、高さ「ｈ」という用語は、本明細書において使用されるとき、金属帯の全長の一部分からなるものと理解することができる。したがって、高さ「ｈ」は、アクチュエータおよびセンサを備える安定化機構（図示せず）を通過するときの金属帯の一部分の「スナップ写真」である。
【００２２】
幾つかのセンサ３（例えば、誘導式位置センサ）が、金属帯のプロファイルの幅ｗに沿った１つ以上の列にて安定化機構に配置され、一実施形態においては金属帯１の両側（図１ｂに示されているとおり）に配置されている。センサ３は、非接触のセンサであり、したがって金属帯１に物理的には接触していない。センサ３は、金属帯１までの距離を測定し、距離測定値を供給するように構成されている。センサ３の数は、適切に選択することが可能であるが、少なくとも基本形状の数と同じでなければならない。
【００２３】
幾つかのアクチュエータｍｉ２ａ、ｍｉ２ａ’（例えば、電磁石）が、金属帯１の幅に沿った１つ以上の列２ａ、２ａ’にて配置され、複数の列が使用される場合には、金属帯１の異なる高さに配置される。したがって、参照番号２ａおよび２ａ’は、金属プロファイル１の幅に沿って異なる高さｈ１、ｈ２に配置されたアクチュエータｍ１２ａ、ｍ２２ａ、・・・、ｍｉ２ａ、・・・、ｍｎ２ａおよびｍ１２ａ’、ｍ２２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’からなるそれぞれの列を指している。アクチュエータｍｉ２ａ、ｍｉ２ａ’が、金属帯１に作用する力を生じさせる。以下では、アクチュエータｍｉ２ａ、ｍｉ２ａ’が電磁石によって例示されるが、アクチュエータが他の種類の非接触のアクチュエータであってもよいことが理解される。
【００２４】
図１ｂが、図１ａの配置を、線ａ−ａに沿った図にて示している。上述のように、さらなるセンサ３’の列が、金属帯１の反対側に存在してもよい。さらに、図に示されているように、センサ４、４’の第２の列を、金属帯１の各側に設けてもよい。任意の数のセンサおよび任意の数のセンサ列を、使用することができる。アクチュエータが電磁石である場合には、金属帯１の移動を制御するために使用される力が、磁力であり、したがって電磁石ｍｉ２ｂ、ｍｉ２ｂ’の少なくとも１つの列２ｂ、２ｂ’が金属帯１の各側に配置される。各電磁石の１つのコイルが、金属帯１を安定させるために一緒に制御されるコイルのペアｍｉ２ａ、ｍｉ２ｂを形成する。金属帯１に作用する磁力を、電磁石へと供給される電流を調節することによって制御することができる。図には、電磁石の２つの列２ａ、２ｂ、２ａ’、２ｂ’だけが、金属帯の各側に示されているが、本発明によれば、電磁石ｍｉ２ａ、ｍｉ２ｂ、ｍｉ２ａ’、ｍｉ２ｂ’の数は、目前の用途に応じて適切に選択することができる。
【００２５】
センサ３によって実行される距離の測定が、金属帯のプロファイル（以下では、偏向プロファイルと称する）の計算を可能にする。偏向プロファイルは、図１ｂによる図にて、センサ３の配置の高さに対応する金属帯１の高さにおいて見たときの金属帯１の形状である。
【００２６】
偏向プロファイルを、幾つかの固有モードまたは固有振動（以下では、振動の基本形状または単に基本形状と称する）の一次結合として表現することができる。
【００２７】
図２ａが、それぞれローマ数字Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、およびＶによって番号が付けられた最初の５つの基本形状を示している。理論的には、無限の数の基本形状が存在するが、以下では、本発明を説明するために、最初の５つの基本形状が使用される。偏向プロファイルの推定に使用される基本形状の数は、計算量と所望の精度とのバランスを鑑みて選択することができる。
【００２８】
図２ｂが、第１の基本形状Ｉを他の表現にて示しており、基本形状Ｉの偏向が、中心線ａ−ａからの真っ直ぐな平行移動に相当することを見て取ることができる。図２ｃが、列２ａ’および２ｂ’の電磁石のうちの２つが、偏向を最小にするためにどのように金属帯１に作用するのかを示している。詳しくは、電磁石ｍｉ２ａ、ｍｉ２ｂ、ｍｉ２ａ’、ｍｉ２ｂ’が、振動によって生じる偏向を打ち消す磁力を生じさせるように制御される。図に示した特定の場合においては、列２ａ’の電磁石ｍ１２ａ’およびｍ２２ａ’からの力が、例えばゼロであってもよい一方で、金属帯の向こう側に配置された列２ｂ’の電磁石ｍ１２ｂ’およびｍ２２ｂ’が、等しい磁力ｆを生じさせる。電磁石の残りの列も、相応に金属帯１に作用し、測定される偏向の打ち消しにおいて第１の列を支持する。すなわち、その特定の高さにおける偏向を打ち消すように機能する。残りの基本形状も、相応に制御される。
【００２９】
センサによってもたらされる距離の測定値にもとづいて決定される偏向プロファイルにもとづき、特定の力の形状が、所望の金属帯のプロファイルを得るという目的でもたらされる。所望の金属帯のプロファイルは、典型的には、可能な限り平坦なプロファイルであり、すなわち中心線ａ−ａに可能な限りよく従うプロファイルである。全体としての力または全体としての力プロファイルが、振動の影響を最もよく打ち消すように金属帯１に作用する力を生じさせるために、電磁石ｍ１２ａ、ｍ２２ａ、・・・、ｍｉ２ａ、・・・、ｍｎ２ａおよびｍ１２ａ’、ｍ２２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’、・・・、ｍｉ２ａ’をどのように調節すべきかを表現する。
【００３０】
各基本形状Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖについて、それぞれの基本形状を制御するコントローラが設けられる。例えば、基本形状Ｉについて、すべてのセンサ３から得られる距離の測定にもとづいて、偏向の基本形状Ｉによる寄与分を最もよく打ち消す力プロファイルの組合せを計算する第１のコントローラが設けられる。力プロファイルは、特定の高さにおいて或る基本形状に関して個々の電磁石ペアｍｉ２ａ、ｍｉ２ｂからの力についてあらかじめ指定される組合せである。
【００３１】
同じ高さにおいて金属帯１に作用する１列のアクチュエータを使用する場合、その高さにおける偏向プロファイルが計算され、種々の基本形状Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖへと分解される。基本形状Ｉについて、第１のコントローラが、力プロファイルのあらかじめ指定された組合せを決定し、振幅Ａ１を決定する。例えば、あらかじめ指定される組合せは、「アクチュエータペアｍ１２ａ、ｍ１２ｂによって加えられる力１＋アクチュエータペアｍ２２ａ、ｍ２２ｂによって加えられる力１」であってもよい。次いで、このあらかじめ指定される力の組合せが、偏向プロファイルに対する基本形状Ｉの寄与に応じて適切に決定される振幅Ａ１で乗算される。基本形状ＩＩについて、第２のコントローラが、基本形状ＩＩについてあらかじめ指定された力プロファイルの組合せおよび該当の振幅Ａ２を決定し、以下同様である。すなわち、第１の力プロファイルが、基本形状Ｉについて計算され、この第１の力プロファイルは、基本形状Ｉについてあらかじめ指定される個々の電磁石ペアｍｉ２ａ、ｍｉ２ｂからの力の組合せであり、第２の力プロファイルが、基本形状ＩＩについて計算され、この第２の力プロファイルは、基本形状ＩＩについてあらかじめ指定される個々の電磁石ペアｍｉ２ａ、ｍｉ２ｂからの力の組合せであり、以下同様である。次いで、力プロファイルのすべての組合せを足し合わせることによって、全体としての力を決定し、アクチュエータによって金属帯１へと加えることができる。
【００３２】
アクチュエータのさらなる列が別の高さに設けられている場合には、種々の高さにおいて力プロファイルの組合せが得られる。
【００３３】
例えば、高さｈ１における基本形状Ｉについての第１の力プロファイルを、「（アクチュエータペアｍ１２ａ、ｍ１２ｂによって加えられる力１＋アクチュエータペアｍ２２ａ、ｍ２２ｂによって加えられる力１）×振幅Ａｈ１」と表現することができる。高さｈ２における基本形状Ｉについての第２の力プロファイルを、「（０．９９×アクチュエータペアｍ１２ａ’、ｍ１２ｂ’によって加えられる力１＋１．０×アクチュエータペアｍ２２ａ’、ｍ２２ｂ’によって加えられる力１）×振幅Ａｈ２」と表現することができる。基本形状Ｉを制御するコントローラが、そのような振幅Ａｈ１、Ａｈ２のあらかじめ指定された組合せを含み、偏向プロファイルに対する基本形状Ｉの寄与に応じて振幅Ａを決定する。１つ以上の力プロファイルを、金属帯１の特定の高さについて決定することができる。
【００３４】
偏向の基本形状ＩＩによる寄与分を最もよく打ち消す力プロファイルの組合せを計算する第２のコントローラが設けられ、偏向の基本形状ＩＩＩによる寄与分を最もよく打ち消す力プロファイルの組合せを計算する第３のコントローラが設けられ、以下同様である。各基本形状Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖについて、或る意味で力プロファイルの「最良」の組合せである力プロファイルの組合せを決定することができる。この文脈における「最良」は、ほとんどの場合、偏向に対する個々の基本形状の寄与を最高の程度まで打ち消す力プロファイルの組合せである。
【００３５】
偏向プロファイルが幾つかの高さにおいて決定される場合、異なる高さにおける力プロファイルの組合せがもたらされる。
【００３６】
個々の基本形状の制御を担当するコントローラが、単独のユニットまたは複数のユニットであってよく、例えばコントローラがＰＩＤ（比例−積分−微分）である場合には、３つのユニットＰ、Ｉ、およびＤに分割されてもよい。
【００３７】
すべてのコントローラは、互いに分離され、それぞれの基本形状について力プロファイルのそれぞれの組合せを決定する。次いで、金属帯１へと加えるべき全体としての力が、種々のコントローラの力プロファイルの組合せを実際の電磁石の応答へと組み合わせることによって決定される。すなわち、全体としての力は、すべての力プロファイルのそれぞれの振幅を含む合計であり、この合計は、おそらくは何らかの振幅によって乗算されている。
【００３８】
本出願と同じ出願人に譲渡済みである上述の国際公開第２００９／０３０２６９号明細書は、存在するアクチュエータの数と同数の基本形状を使用しているが、本発明は、任意の数のアクチュエータおよび任意の数のアクチュエータ列を使用することによって、分離が向上し、かつ自由度が増大する。すなわち、個々のアクチュエータ列が、任意の数のアクチュエータを含むことができ、その数は、使用される基本形状の数と無関係である。
【００３９】
要約すると、本発明によれば、個々の基本形状を制御するという考え方は維持されるが、存在する電磁石と同じ数の基本形状を制御する代わりに、一次独立な力プロファイルが、偏向プロファイルに沿って形成され、好ましい実施形態においては、さらに種々の高さにおいて形成される。１つの偏向プロファイルが、力プロファイルの１つの組合せの振幅を操作することによって制御される。力プロファイルは、偏向の形状の間の最適な分離が達成されるように選択される。
【００４０】
１つのコントローラが１つの特定の基本形状を制御するが、その出力の力プロファイルは、例えば高さｈ１における力プロファイルおよび高さｈ２における別の力プロファイルなど、少なくとも２つの力プロファイルにもとづいている。好ましくは、電磁石の少なくとも２つの平行な列２ａ、２ｂ、２ａ’、２ｂ’が存在する。電磁石の数または金属帯１の幅に沿った電磁石の列の数は、制御される基本形状の数に結び付いていない。より多数の電磁石を、所望の力プロファイルをより高い精度で近似する力プロファイルを達成するために使用することができる。さらには、センサの数も、存在する基本形状の数と同じ数のセンサが必要であるという上述の制約を除いて、制御される基本形状の数に結び付いていない。センサの数を増やすことによって、偏向の形状の推定の精度が向上する。
【００４１】
偏向形状の間の分離を達成するための１つの手法は、偏向形状を近似する基本形状と同一の力プロファイルを適用することである。
【００４２】
分離を達成するための別の手法が図３に示されている。上側の図が、２つの異なる力プロファイルについて金属帯の断面に沿ったシミュレーションによる定常状態の偏向を示している。下側の図は、これらの２つの力プロファイルを示しており、一方が「平坦な力プロファイル」と称され、他方が「最適化された力プロファイル」と称されている。基本形状と同一ではない最適化された力プロファイルにより、さらに良好な結果が得られることを見て取ることができる。しかしながら、上側の図に示された偏向プロファイルが、拡大された尺度にて示されており、両方の偏向プロファイルが、実際にはきわめて平坦であることを述べておく。
【００４３】
通常は、異なる偏向形状の間の結合は、定常状態よりも動的な状態においてより大きい。或る力プロファイルｆｊの振幅に対する或る偏向形状の応答を、ｓｉとする。目標は、添え字ｉおよびｊが異なるときに、すべての周波数においてこの応答を最小にすることにある。この最小化は、定常状態のみにおける分離の達成に比べ、より困難な課題である。
【００４４】
本発明の実施形態によれば、電磁石の少なくとも２つの列が適用され、すなわち力が金属帯の２つ以上の断面において加えられる。換言すると、金属帯の２つの異なる高さ（すなわち、２つの異なる断面）において金属帯へと力を供給する少なくとも２列の電磁石が設けられる。
【００４５】
図４は、金属帯の断面に沿った平均二乗偏向振幅を示している。平均二乗偏向振幅は、偏向の振幅の二乗の周波数における積分
0005559874.tif 000002
として定義される。最初に上側の図を参照すると、２つの場合が示されている。「１つの力プロファイル」と称されている第１のプロットが、例えば高さｈ／２に位置する偏向の測定の断面と同じ断面にのみ力を加えたときの結果である。「２つの力プロファイル」と称されている第２のプロットは、第１の高さよりも或る距離（高さ）だけ上方の断面にも力を加えたときの結果である。両方の場合において、加えられる力プロファイルは、平均で最大限に平坦な偏向が得られるように最適化されている。力プロファイルが、下側の図に示されており、最適化された単一の力プロファイル、ならびに第１の断面における力プロファイルおよび第２の断面における力プロファイルが示されている。
【００４６】
吊られた金属帯の特定の断面における偏向が、基本形状の一次結合として記述される。１つの偏向形状の振幅が、金属帯の断面に加えられる力プロファイルの振幅を操作することによって制御され、あるいは幾つかの断面に加えられる力プロファイルの組合せによって制御される。
【００４７】
力プロファイルは、幾つかの力アクチュエータの作用を組み合わせることによって加えられる。１つの力プロファイルを形成するために使用することができるアクチュエータの数に制限はない。偏向プロファイルの振幅は、金属帯の偏向の測定を通じて推定することができる。
【００４８】
金属帯の安定化、すなわち振動の軽減に加えて、金属帯の断面に沿った静的な偏向プロファイルの制御も望まれる。この静的な、すなわち平均の偏向プロファイルの制御は、形状制御と称される。金属帯に、防止されるべき静的な偏向に曝される可能性がある。
【００４９】
金属帯の振動の軽減を目的とする制御の作用は、きわめて高速でなければならない。これは、アクチュエータが安定化の力を加える位置と偏向が測定される位置との間の距離に限界を課す。特に、偏向の測定点、すなわちセンサの位置、ならびにアクチュエータの位置が、安定化を達成するべき場所に可能な限り近くなければならない。例えば、過剰な亜鉛を金属帯から吹き飛ばすエアナイフ処理の工程においては、センサおよびアクチュエータを、流れている空気に可能な限り近く配置することが望ましいと考えられる。これは、少なくともアクチュエータについて、電磁石のサイズおよび処理ラインにおける限られた空間などの物理的な制約ゆえに、ほとんど不可能である。
【００５０】
これと対照的に、静的な偏向プロファイルの制御、すなわち形状制御は、大幅に低速であってもよい。さらに、センサおよびアクチュエータの配置が、それほど重要でない。形状制御においては、アクチュエータからより離れたところで測定を行い、依然として満足できる精度を得ることができる。
【００５１】
本発明の実施形態によれば、力をアクチュエータによって加えることができ、アクチュエータによって加えられる力が２つの部分に分割され、一方の部分は、アクチュエータのすぐ近くで測定される振動を軽減するために高速で働き、第２の部分は、アクチュエータから或る程度離れたところで金属帯のプロファイルをよりゆっくりと修正する。本発明のこの実施形態においては、アクチュエータのうちの選択できるいくつかを、移動制御の目的に応じて使用することができ、すなわち振動を制御すべきであるのか、あるいは金属帯の静的な形状を制御すべきであるのかに応じて、使用することができる。
【００５２】
特に、異なる高さ（例えば、高さｈ１およびｈ２）に配置された少なくとも２列のセンサ３、３’、４、４’が設けられる。これにより、センサ３、３’、４、４’の別々の列によってもたらされるそれぞれの一式の距離測定値にもとづき、２つの異なる偏向プロファイル、すなわち高さｈ１における第１の偏向プロファイルおよび高さｈ２における第２の偏向プロファイルが割り出される。力プロファイルの組合せが、上述のように決定される。形状を制御するために、ゆっくりと変化する振幅が、偏向プロファイルのうちの１つを平均にて制御するために使用される。振動制御のために、より高速な変化が、他方の偏向プロファイルを制御するために使用される。アクチュエータによって加えられる磁力が、形状制御を行うために使用されるゆっくりと変化する部分へと分割され、ゆっくりと変化する信号によってもたらされるレベルの周囲の高速な変動が、振動制御を行うために使用される。
【００５３】
制御される静的な金属帯の偏向プロファイルを、帯のプロファイルに密接に関係した推定手段から得ることができる。例えば、金属帯の厚さを測定し、それにもとづいて形状を制御する特別に構成されたセンサを、使用することが可能である。例として、連続的な亜鉛めっきにおける亜鉛の厚さのオンライン測定が挙げられる。例えば、亜鉛の厚さを、直接的な測定または間接的な測定によって、幾つかの異なる方法で得ることができると理解される。
【００５４】
次に、図５を参照すると、本発明は、例えば処理設備における搬送時に、吊られた金属帯１の振動減衰および形状制御を行うための方法１０を提供する。この方法は、複数の非接触のセンサ３によって金属帯１までの距離を測定する第１のステップ１１を含んでいる。これにより、距離測定値がもたらされる。センサ３を、金属帯１の種々の高さに配置することができ、１組の距離測定値が１つの高さに対応する複数組の距離測定値を供給することができる。
【００５５】
この方法は、得られた距離測定値にもとづいて偏向プロファイルを生成する第２のステップ１２を含んでいる。すなわち、偏向プロファイルが、距離測定値によって概算される。
【００５６】
この方法は、偏向プロファイルを幾つかの基本形状Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖへと分解する第３のステップ１３を含んでいる。すなわち、偏向プロファイルが、基本形状の和として表現される。例えば、偏向プロファイルに対する各基本形状の寄与を表わす係数を決定することができる。すなわち、基本形状Ｉの寄与を、係数ａ１によって表わすことができ、基本形状ＩＩの寄与を、係数ａ２によって表わすことができ、基本形状ｉの寄与を、係数ａｉによって表わすことができ、以下同様である。そのような係数は、典型的には、時間に依存する。このようにして、偏向プロファイルは、基本形状の和ａ１Ｉ＋ａ２ＩＩ＋ａ３ＩＩＩ＋ａ４ＩＶ＋ａ５Ｖである。
【００５７】
次いで、係数（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５）が、個々の基本形状について力プロファイルの対応する組合せの振幅を決定するために使用される。係数ａ１が、基本形状Ｉについて力プロファイルの特定の組合せのための振幅を決定するために使用され、以下同様である。すなわち、その特定の基本形状によって引き起こされる偏向を最もよく打ち消す力プロファイルの組合せである。
【００５８】
異なる高さに配置された幾つかのセンサが使用される場合、対応する数の偏向プロファイルを割り出すことができる。各偏向プロファイルについて、幾つかの力プロファイルを、それぞれの列のセンサによって実際に測定された距離の異なる組にもとづいて確立することができる。一実施形態においては、すべての力プロファイルが、偏向プロファイルを制御するために使用される。
【００５９】
例えば２つの偏向プロファイルを入手できる場合、ゆっくりとした調節（形状制御用）を、一方の偏向プロファイルを制御するために使用することができ、高速な調節（振動減衰用）を、他方の偏向プロファイルを制御するために使用することができる。
【００６０】
この方法は、複数の非接触のアクチュエータ２ａ、２ｂ、２ａ’、２ｂ’によって偏向プロファイルを制御する第４のステップ１４を含んでいる。この制御のステップは、各基本形状Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖについて、力プロファイルの対応する組合せを供給することを含む。各組合せが、少なくとも２つの力プロファイルを含むことができる。
【００６１】
本発明の実施形態においては、力プロファイルの対応する組合せの各々が、金属帯１の第１の高さｈ１において計算された第１の力プロファイルおよび第２の高さｈ２において計算された第２の力プロファイルにもとづいている。次いで、組み合わせられた力プロファイルを、第１および第２の力プロファイルにもとづいて、それぞれの基本形状について供給することができる。
【００６２】
最後に、アクチュエータによって金属帯１へと加えられる全体としての力を、すべての力プロファイルの組合せを足し合わせることによって供給することができる。
【００６３】
列２ａ、２ｂ、２ａ’、２ｂ’に配置された複数の非接触のアクチュエータが、好ましくは金属帯１の幅に沿って金属帯１の第１および第２の高さｈ１、ｈ２に配置される。
【００６４】
さらに本発明は、上述の方法（すなわち、例えば処理設備における搬送時に、吊られた金属帯１の振動の減衰および／または形状の制御を行うための方法）を実行する手段を備える対応するシステムも提供する。特に、図６を参照すると、システム２０が、金属帯１までの距離を測定するように構成されたセンサ３と、上述のように金属帯１の幅に沿って金属帯１の種々の高さに配置された任意の数の列２ａ、２ｂ、２ａ’、２ｂ’、２ａ’’、２ｂ’’の任意の数のアクチュエータとを備えている。さらにシステム２０は、上述のとおりの方法１０を実行する手段２１を備えている。そのような手段２１は、例えばマイクロプロセッサまたはコンピュータなどの任意の適切な処理手段であってもよく、それにより、上述の方法はソフトウェア２２、ハードウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組合せによって実現される。手段２１は、例えばそれぞれのアクチュエータによって加えられるべき力を決定し、それらの力を達成するための制御指令をアクチュエータへと送信するなど、アクチュエータ２ａ、２ｂ、２ａ’、２ｂ’、２ａ’’、２ｂ’’を制御する手段２３をさらに備えている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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