(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送中の鋼板の幅方向の領域毎の鋼板の表面に垂直な方向の目標位置からの変位量を測定するステップと、
前記変位量を用いて鋼板の幅方向の領域毎の鋼板の表面に垂直な方向の変位速度を算出する算出ステップと、
前記鋼板の幅方向に相互作用を有する力を考慮して、前記変位量及び前記変位速度を用いて鋼板の幅方向の領域毎に鋼板の表面に垂直な方向に作用している力を算出する算出ステップと、
鋼板の幅方向の領域毎に設けられた電磁石対を利用して、鋼板の幅方向の領域毎に前記算出ステップにおいて算出された力を打ち消す磁力を作用させるステップと、
を含むことを特徴とする鋼板の制振制御方法。
【請求項２】
前記算出ステップは、鋼板の幅方向の領域間にバネ要素とダンパー要素とを規定した鋼板の物理モデルを用いて鋼板の幅方向に相互作用を有する力を考慮するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の鋼板の制振制御方法。
【請求項３】
搬送中の鋼板の幅方向の領域毎の鋼板の表面に垂直な方向の目標位置からの変位量を測定する距離計と、
前記変位量を用いて鋼板の幅方向の領域毎の鋼板の表面に垂直な方向の変位速度を算出し、鋼板の幅方向に相互作用を有する力を考慮して、前記変位量及び前記変位速度を用いて鋼板の幅方向の領域毎に鋼板の表面に垂直な方向に作用している力を算出し、鋼板の幅方向の領域毎に設けられた電磁石対を利用して、鋼板の幅方向の領域毎に算出された力を打ち消す磁力を作用させる制御部と、
を備えることを特徴とする鋼板の制振制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送中の鋼板の振動を抑制するための鋼板の制振制御方法及び制振制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状の鋼板の表面に対してめっき処理、コーティング処理、及び洗浄処理等の各種処理を施す薄板プロセスラインでは、ラインに沿って鋼板を連続的に搬送しながら鋼板に対して各種処理を施している。このため、鋼板が振動した場合、様々な問題が発生する。具体的には、溶融亜鉛めっきの浴機やコーターを有するラインでは、溶融亜鉛めっきの付着量を安定化させることが困難になる。また、コーティング処理後にノズルのような気体を吹き付ける設備がラインにある場合には、付着物が飛散することによってノズル詰まり等のトラブルが発生することがある。
【０００３】
このような背景から、薄板プロセスラインには、鋼板の表面に直交する方向に磁力を作用させることによって、鋼板の表面に直交する方向の振動を抑制する制振制御装置が設けられている。具体的には、特許文献１には、鋼板の幅方向に沿って配置された、それぞれ鋼板の表面及び裏面に対向する複数の電磁石対と、電磁石対毎に設けられた距離計と、を備える制振制御装置が記載されている。この制振制御装置は、距離計によって計測された鋼板の表面位置と基準位置との偏差に基づいて電磁石対に通電することによって鋼板の表面に直交する方向に磁力を作用させることにより、鋼板の表面位置を基準位置に制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０１４２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、鋼板の表面に垂直な方向に鋼板が振動している際、鋼板の表面に直交する方向の力と共に、鋼板を幅方向に曲げた際に働く力のような鋼板の幅方向に相互作用を有する力が発生する。しかしながら、特許文献１記載の制振制御装置では、１つの電磁石対と１つの距離計とによって制御系が形成され、鋼板の幅方向において各制御系が独立している。すなわち、特許文献１記載の制振制御装置は、鋼板の幅方向に相互作用を有する力を考慮していない。このため、特許文献１記載の制振制御装置によれば、鋼板の表面位置を基準位置に制御するために必要な力を正確に算出することができず、結果、鋼板の幅方向に振動が伝播する等して鋼板の振動を効果的に抑制できないことがある。
【０００６】
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、鋼板の振動を効果的に抑制可能な鋼板の制振制御方法及び制振制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る鋼板の制振制御方法は、搬送中の鋼板の幅方向の領域毎の鋼板の表面に垂直な方向の目標位置からの変位量を測定するステップと、前記変位量を用いて鋼板の幅方向の領域毎の鋼板の表面に垂直な方向の変位速度を算出する算出ステップと、前記鋼板の幅方向に相互作用を有する力を考慮して、前記変位量及び前記変位速度を用いて鋼板の幅方向の領域毎に鋼板の表面に垂直な方向に作用している力を算出する算出ステップと、鋼板の幅方向の領域毎に設けられた電磁石対を利用して、鋼板の幅方向の領域毎に前記算出ステップにおいて算出された力を打ち消す磁力を作用させるステップと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る鋼板の制振制御装置は、搬送中の鋼板の幅方向の領域毎の鋼板の表面に垂直な方向の目標位置からの変位量を測定する距離計と、前記変位量を用いて鋼板の幅方向の領域毎の鋼板の表面に垂直な方向の変位速度を算出し、鋼板の幅方向に相互作用を有する力を考慮して、前記変位量及び前記変位速度を用いて鋼板の幅方向の領域毎に鋼板の表面に垂直な方向に作用している力を算出し、鋼板の幅方向の領域毎に設けられた電磁石対を利用して、鋼板の幅方向の領域毎に算出された力を打ち消す磁力を作用させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る鋼板の制振制御方法及び制振制御装置によれば、鋼板の振動を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の概念を説明するための鋼板の物理モデルを示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である鋼板の制振制御装置の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、図２に示す電磁石対の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である制振制御処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔本発明の概念〕
始めに、図１を参照して、本発明の概念について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の概念を説明するための鋼板の物理モデルを示す模式図である。いま図１に示すように、鋼板Ｓの幅方向に沿って鋼板Ｓを７つの領域Ｒ１〜Ｒ７に分割し、各領域に割り当てられた電磁石対を利用して各領域に対し磁力を作用させることによって鋼板Ｓの表面に直交する方向の振動を抑制することを考える。
【００１３】
図１に示すように、鋼板Ｓの表面に垂直な方向に鋼板Ｓが振動している際、鋼板Ｓの幅方向の領域Ｒ１〜Ｒ７にはそれぞれ、鋼板Ｓの幅方向で独立した鋼板Ｓの表面に対して垂直な方向の力Ｆ１〜Ｆ７が作用する。図１に示す符号ｋ１〜ｋ７及び符号Ｄ１〜Ｄ７は、この力Ｆ１〜Ｆ７を記述するバネ要素及びダンパー要素の定数を表している。また、このとき鋼板Ｓには、鋼板Ｓの幅方向で独立した力Ｆ１〜Ｆ７とは別に、鋼板Ｓを幅方向に曲げた際に働く力のような鋼板Ｓの幅方向で相互作用を有する力も発生する。
【００１４】
そこで、本発明の鋼板Ｓの物理モデルでは、図１に示すように、鋼板Ｓの幅方向の各領域間にバネ要素（バネ定数ｋ１２〜ｋ６７）及びダンパー要素（ダンパー定数Ｄ１２〜Ｄ６７）を規定する。鋼板Ｓの幅方向の各領域間にバネ要素及びダンパー要素を規定することによって、鋼板Ｓの幅方向で相互作用を有する力を考慮することができる。
【００１５】
詳しくは、本発明の鋼板Ｓの物理モデルによれば、図１に示す領域Ｒ１の運動方程式は以下に示す数式（１）のように表される。ここで、数式（１）中、ｍ１は領域Ｒ１の質量、ｘ１は領域Ｒ１の変位量、ｘ２は領域Ｒ１に隣接する領域Ｒ２の変位量を表している。なお、数式（１）では、領域Ｒ１に隣接する領域Ｒ２からの相互作用のみを考慮しているが、領域Ｒ３〜Ｒ７からの相互作用も併せて考慮してもよい。
【００１６】
【数１】
0006015701.tif 000002
【００１７】
同様に、本発明の鋼板Ｓの物理モデルでよれば、図１に示す領域Ｒ２の運動方程式は以下に示す数式（２）のように表される。ここで、数式（２）中、ｍ２は領域Ｒ２の質量、ｘ１は領域Ｒ２に隣接する領域Ｒ１の変位量、ｘ２は領域Ｒ２の変位量、ｘ３は領域Ｒ２に隣接する領域Ｒ３の変位量を表している。なお、数式（２）では、領域Ｒ２に隣接する領域Ｒ１，Ｒ３からの相互作用のみを考慮しているが、領域Ｒ４〜Ｒ７からの相互作用も考慮してもよい。
【００１８】
【数２】
0006015701.tif 000003
【００１９】
以下同様にして領域Ｒ３〜Ｒ７についても運動方程式を立式する。これにより、鋼板Ｓの幅方向で相互作用を有する力を考慮した場合、領域Ｒ１〜Ｒ７に直交する方向に作用する力Ｆｎ（ｎ＝１〜７）は以下の数式（３）に示すような行列式によって表すことができる。ここで、Ａは７×１４の行列であり、行列Ａの要素は鋼板Ｓの幅方向で独立した力Ｆ１〜Ｆ７に由来するバネ定数ｋ１〜ｋ７及びダンパー定数Ｄ１〜Ｄ７と、鋼板Ｓの幅方向で相互作用を有する力に由来するバネ定数ｋ１２〜ｋ６７及びダンパー定数Ｄ１２〜Ｄ６７によって求められる。
【００２０】
【数３】
0006015701.tif 000004
【００２１】
なお、鋼板Ｓの幅方向で独立した力Ｆ１〜Ｆ７に由来するバネ定数ｋ１〜ｋ７及びダンパー定数Ｄ１〜Ｄ７はそれぞれ、鋼板Ｓの質量及び鋼板Ｓに作用する空気抵抗に応じて変化する。また、鋼板Ｓの幅方向で相互作用を有する力に由来するバネ定数ｋ１２〜ｋ６７及びダンパー定数Ｄ１２〜Ｄ６７はそれぞれ、鋼板Ｓの弾性係数及び鋼板Ｓに作用する空気抵抗に応じて変化する。
【００２２】
従って、鋼板Ｓの鋼種や寸法に応じて行列式Ａの各要素の値を予め求めておき、鋼板Ｓの表面位置の基準位置からの変位量ｘｎ（ｎ＝１〜７）及び変位速度ｘｎ（ｔ）−ｘｎ（ｔ−１）（ｎ＝１〜７，ｔ：時間）を上記数式（３）に代入することによって、鋼板Ｓの幅方向に相互作用を有する力を考慮して、鋼板Ｓの幅方向の領域Ｒ１〜Ｒ７に直交する方向に作用する力Ｆｎ（ｎ＝１〜７）を算出することができる。結果、電磁石対を利用して力Ｆｎ（ｎ＝１〜７）を打ち消す方向に鋼板Ｓの各領域に磁力を作用させることによって、鋼板Ｓの振動を効果的に抑制することができる。
【００２３】
以下、上記本発明の概念に基づいて想倒された、本発明の一実施形態である鋼板の制振制御装置について説明する。
【００２４】
〔制振制御装置の構成〕
図２は、本発明の一実施形態である鋼板の制振制御装置の構成を示す模式図である。図３は、図２に示す電磁石対の構成を示す模式図である。図２に示すように、本発明の一実施形態である鋼板の制振制御装置１００は、複数の電磁石対１０１ａ，１０１ｂと、行列パラメータ記憶部１１０と、制御部１２０と、を備えている。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、複数の電磁石対１０１ａ，１０１ｂは、鋼板Ｓの幅方向に沿って鋼板Ｓを挟むように配置され、各電磁石は鋼板Ｓの表面及び裏面に対向配置されている。なお、本実施形態では、電磁石対は鋼板Ｓの幅方向に沿って７つ配置されているものとするが、電磁石対の配置数は７つに限定されることはない。
【００２６】
図３（ｂ）に示すように、各電磁石は、鉄芯１０２に巻線１０３を巻いた構造を有しており、電源１０４を利用して巻線１０３に通電することによって対向する鋼板Ｓに対して磁力を作用させることができる。また、各電磁石には、対向する鋼板Ｓとの間の距離を計測するための距離計１０５が設けられている。
【００２７】
図２に戻る。行列パラメータ記憶部１１０は、不揮発性の記憶装置によって構成され、上記数式（３）に示す行列Ａの要素ａｉｊ（ｉ＝１〜７，ｊ＝１〜１４）を代表的な鋼板Ｓの鋼種及び寸法毎に記憶する。
【００２８】
制御部１２０は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置によって構成され、複数の電磁石対１０１ａ，１０１ｂに通電する電流値を制御することによって鋼板Ｓに対して磁力を作用させることにより鋼板Ｓの振動を抑制する。
【００２９】
このような構成を有する鋼板の制振制御装置１００では、制御部１２０が以下に示す制振制御処理を実行することによって、鋼板Ｓの振動を効果的に抑制する。以下、図４に示すフローチャートを参照して、制振制御処理を実行する際の制御部１２０の動作について説明する。
【００３０】
〔制振制御処理〕
図４は、本発明の一実施形態である制振制御処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、鋼板Ｓの搬送が開始されたタイミングで開始となり、制振制御処理はステップＳ１の処理に進む。制振制御処理は所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００３１】
ステップＳ１の処理では、制御部１２０が、電磁石対１０１ａ，１０１ｂの距離計１０５を利用して、電磁石対１０１ａ，１０１ｂが磁力を作用させる鋼板Ｓの幅方向の領域Ｒ１〜Ｒ７毎の鋼板Ｓの表面に対して垂直な方向の目標位置からの変位量ｘｎ（ｎ＝１〜７）を測定する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、制振制御処理はステップＳ２の処理に進む。
【００３２】
ステップＳ２の処理では、制御部１２０が、ステップＳ１の処理において測定された変位量ｘｎ（ｎ＝１〜７）を用いて鋼板Ｓの幅方向の領域Ｒ１〜Ｒ７毎の鋼板Ｓの表面に対して垂直な方向の変位速度ｘｎ（ｔ）−ｘｎ（ｔ−１）（ｎ＝１〜７，ｔ：時間）を算出する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、制振制御処理はステップＳ３の処理に進む。
【００３３】
ステップＳ３の処理では、制御部１２０が、鋼板Ｓの鋼種及び寸法に対応する行列Ａの要素ａｉｊのデータを行列パラメータ記憶部１１０から読み出す。そして、制御部１２０は、読み出された行列Ａの要素ａｉｊのデータとステップＳ１及びステップＳ２の処理において得られた変位量ｘｎ（ｎ＝１〜７）及び変位速度ｘｎ（ｔ）−ｘｎ（ｔ−１）（ｎ＝１〜７，ｔ：時間）を上記数式（３）に代入することによって、鋼板Ｓの幅方向の領域Ｒ１〜Ｒ７毎に鋼板Ｓの表面に垂直な方向に作用している力Ｆｎ（ｎ＝１〜７）を算出する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、制振制御処理はステップＳ４の処理に進む。
【００３４】
ステップＳ４の処理では、制御部１２０が、電磁石対１０１ａ，１０１ｂを利用してステップＳ３の処理において算出された力Ｆｎ（ｎ＝１〜７）を打ち消す方向に鋼板Ｓの幅方向の各領域Ｒ１〜Ｒ７に磁力を作用させる。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連の制振制御処理は終了する。
【００３５】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である制振制御処理では、制御部１２０が、距離計１０５を利用して搬送中の鋼板Ｓの幅方向の領域Ｒ１〜Ｒ７毎の鋼板Ｓの表面に垂直な方向の目標位置からの変位量ｘｎ（ｎ＝１〜７）を測定し、測定された変位量ｘｎ（ｎ＝１〜７）を用いて鋼板Ｓの幅方向の領域毎の鋼板Ｓの表面に垂直な方向の変位速度ｘｎ（ｔ）−ｘｎ（ｔ−１）（ｎ＝１〜７，ｔ：時間）を算出し、鋼板Ｓの幅方向に相互作用を有する力を考慮して、算出された変位量ｘｎ（ｎ＝１〜７）及び変位速度ｘｎ（ｔ）−ｘｎ（ｔ−１）（ｎ＝１〜７，ｔ：時間）を用いて鋼板Ｓの幅方向の領域Ｒ１〜Ｒ７毎に鋼板Ｓの表面に垂直な方向に作用している力Ｆｎ（ｎ＝１〜７）を算出し、鋼板Ｓの幅方向の領域Ｒ１〜Ｒ７毎に設けられた電磁石対１０１ａ，１０１ｂを利用して、鋼板Ｓの幅方向の領域Ｒ１〜Ｒ７毎に算出された力Ｆｎ（ｎ＝１〜７）を打ち消す磁力を作用させる。これにより、鋼板Ｓの振動を効果的に抑制することができる。
【００３６】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１００  制振制御装置
１０１ａ，１０１ｂ  電磁石対
１１０  行列パラメータ記憶部
１２０  制御部
【図１】
0006015701.tif 000005
【図２】
0006015701.tif 000006
【図３】
0006015701.tif 000007
【図４】
0006015701.tif 000008