(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の金属帯の変位を非接触で測定する変位測定部と、
前記変位測定部による前記金属帯の変位の測定信号をもとに、前記金属帯の振動抑制を制御するための振動抑制信号と前記金属帯の位置矯正を制御するための位置矯正信号とを生成する制御部と、
前記制御部による前記振動抑制信号に基づいて第１の磁力を発生する振動抑制用コイルと、前記制御部による前記位置矯正信号に基づいて第２の磁力を発生する位置矯正用コイルと、前記振動抑制用コイルおよび前記位置矯正用コイルが同心に巻かれ、前記第１の磁力および前記第２の磁力を前記金属帯へ導くコアとを有し、前記第１の磁力によって前記金属帯の振動を抑制するとともに、前記第２の磁力によって前記金属帯の位置を矯正する電磁石ユニットと、
を備え、
前記位置矯正用コイルの巻き数は、前記振動抑制用コイルの巻き数の２倍以上、５倍以下の範囲内であることを特徴とする金属帯の安定装置。
【請求項２】
前記電磁石ユニットは、
前記金属帯の表面側から、前記第１の磁力によって前記金属帯の振動を抑制するとともに前記第２の磁力によって前記金属帯の位置を矯正する表面側電磁石と、
前記金属帯の裏面側から、前記第１の磁力によって前記金属帯の振動を抑制するとともに前記第２の磁力によって前記金属帯の位置を矯正する裏面側電磁石と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の金属帯の安定装置。
【請求項３】
前記表面側電磁石および前記裏面側電磁石は、前記金属帯を挟んで互いに対向することを特徴とする請求項２に記載の金属帯の安定装置。
【請求項４】
前記表面側電磁石および前記裏面側電磁石は、各々、前記金属帯の幅方向に複数並んで配置されることを特徴とする請求項２または３に記載の金属帯の安定装置。
【請求項５】
製造ラインに沿って走行中の金属帯に溶融金属を付着させる付着工程と、
前記金属帯に付着させた前記溶融金属のうちの過剰分をガスワイパによって払拭して、前記金属帯における前記溶融金属の付着量を調整する調整工程と、
請求項１〜４のいずれか一つに記載の金属帯の安定装置によって、前記金属帯の振動および位置を非接触で制御する制御工程と、
を含むことを特徴とする溶融めっき金属帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属帯の安定装置およびこれを用いた溶融めっき金属帯の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属帯を製造する製造ラインにおいて、走行中の金属帯の振動や反り等を抑制して金属帯の走行の道筋（以下、パスラインという）を安定に保つことは、製造される金属帯の品質を向上させるのみならず、金属帯の製造ラインの能率を向上させることにも寄与する。【０００３】
例えば、溶融めっき金属帯の製造ラインにおいては、金属帯を溶融金属浴中に浸漬しながら通板することにより、金属帯の表裏両面に溶融金属を付着させる工程がある。この工程によって金属帯に付着した溶融金属のうち、過剰な溶融金属は、溶融金属浴の後段に設けられたガスワイパから噴出するワイピングガスによって払拭される。これにより、金属帯面上の溶融金属の付着量が調整される。このような金属帯面上における溶融金属の付着量の調整（以下、「溶融金属の付着量調整」と略記する）は、溶融金属の付着量のムラが金属帯に発生することを抑制するために行われる。【０００４】
上述した溶融金属の付着量調整では、走行中の金属帯の表裏両面に対し、この金属帯の幅方向に均一に圧力がかかるようにガスワイパからワイピングガスを噴出する必要がある。しかし、金属帯が振動している場合、金属帯が反っている場合、あるいは、金属帯のパスラインが金属帯の表裏各面のいずれかに偏っている場合など、ガスワイパと金属帯との距離が一定ではないとき、金属帯に加わるワイピングガスの圧力は、金属帯の幅方向および通板方向に沿って均一にならない。この結果、金属帯の表面、裏面または表裏両面に、金属帯の幅方向および通板方向に沿って溶融金属の付着量のムラが発生するという問題が生じる。【０００５】
このような問題点を解決する方法として、電磁石を用いて金属帯の反りや振動を非接触で抑制し、金属帯のパスラインを安定化する技術が知られている。例えば、金属帯を走行させるべき走路面を挟んで一対の電磁石を互いに対向するように配置し、別途設けた位置検出器からの信号に応じて、各電磁石の吸引力を、相互に切り替えながら金属帯に作用させる従来技術がある（特許文献１参照）。【０００６】
上述したように電磁石を用いて金属帯のパスラインを安定化する際、金属帯の振動抑制には電磁石の応答性が要求され、金属帯の位置矯正には電磁石の吸引力が要求される。ここでいう金属帯の位置矯正は、金属帯の反り矯正およびパスライン矯正を併せたものを意味する。一般に、電磁石の応答性は、電磁石におけるコイルの巻き数の減少に伴い向上する。しかし、電磁石の応答性を良くするためにコイルの巻き数を少なくした場合、電磁石の吸引力が小さくなる。これとは逆に、電磁石の吸引力は、電磁石におけるコイルの巻き数の増加に伴い増大する。しかし、電磁石の吸引力を大きくするためにコイルの巻き数を増やした場合、電磁石の応答性が悪くなる。つまり、電磁石を用いた金属帯の振動抑制と位置矯正とを同時に実現するためには、上述のような電磁石の応答性と吸引力という相反した性質が必要となる。【０００７】
この問題を解決するために、例えば、振動抑制用と位置矯正用との各々独立した２系統のコイルを有する電磁石を用いて、金属帯のパスラインを非接触で制御する技術が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載の従来技術では、電磁石のコアに２系統の振動抑制用コイルと位置矯正用コイルとが巻回され、比較的巻き数の少ない振動抑制用コイルからの磁力によって金属帯の振動抑制が行われるとともに、振動抑制用コイルに比して巻き数の多い位置矯正用コイルからの磁力によって金属帯の位置矯正が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２−６２３５５号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来技術では、互いに独立した２系統の振動抑制用コイルと位置矯正用コイルとの間の相互誘導に起因して、振動抑制用コイルからの磁力による金属帯の振動抑制能力が過度に低下する虞がある。この結果、要求する金属帯の振動抑制能力を達成することが困難になる。【００１０】
また、電磁石の設置スペースの制約や発熱の制約等により、電磁石のコアに巻回される振動抑制用コイルと位置矯正用コイルとの総巻き数には制約がある。このため、総巻き数に制約がある振動抑制用コイルの巻き数と位置矯正用コイルの巻き数との比によっては、金属帯の振動抑制に必要な吸引力を振動抑制用コイルが発揮できず、さらには、金属帯の位置矯正に必要な吸引力を位置矯正用コイルが発揮できない虞がある。この結果、上述した金属帯の振動抑制能力のみならず、要求する金属帯の位置矯正能力を達成することが困難になる。【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、金属帯を安定して走行させるべく、要求する金属帯の振動抑制能力および位置矯正能力を両立して達成することができる金属帯の安定装置およびこれを用いた溶融めっき金属帯の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる金属帯の安定装置は、走行中の金属帯の変位を非接触で測定する変位測定部と、前記変位測定部による前記金属帯の変位の測定信号をもとに、前記金属帯の振動抑制を制御するための振動抑制信号と前記金属帯の位置矯正を制御するための位置矯正信号とを生成する制御部と、前記制御部による前記振動抑制信号に基づいて第１の磁力を発生する振動抑制用コイルと、前記制御部による前記位置矯正信号に基づいて第２の磁力を発生する位置矯正用コイルと、前記振動抑制用コイルおよび前記位置矯正用コイルが同心に巻かれ、前記第１の磁力および前記第２の磁力を前記金属帯へ導くコアとを有し、前記第１の磁力によって前記金属帯の振動を抑制するとともに、前記第２の磁力によって前記金属帯の位置を矯正する電磁石ユニットと、を備え、前記位置矯正用コイルの巻き数は、前記振動抑制用コイルの巻き数の２倍以上、５倍以下の範囲内であることを特徴とする。【００１３】
また、本発明にかかる金属帯の安定装置は、上記の発明において、前記電磁石ユニットは、前記金属帯の表面側から、前記第１の磁力によって前記金属帯の振動を抑制するとともに前記第２の磁力によって前記金属帯の位置を矯正する表面側電磁石と、前記金属帯の裏面側から、前記第１の磁力によって前記金属帯の振動を抑制するとともに前記第２の磁力によって前記金属帯の位置を矯正する裏面側電磁石と、を備えたことを特徴とする。【００１４】
また、本発明にかかる金属帯の安定装置は、上記の発明において、前記表面側電磁石および前記裏面側電磁石は、前記金属帯を挟んで互いに対向することを特徴とする。【００１５】
また、本発明にかかる金属帯の安定装置は、上記の発明において、前記表面側電磁石および前記裏面側電磁石は、各々、前記金属帯の幅方向に複数並んで配置されることを特徴とする。【００１６】
また、本発明にかかる溶融めっき金属帯の製造方法は、製造ラインに沿って走行中の金属帯に溶融金属を付着させる付着工程と、前記金属帯に付着させた前記溶融金属のうちの過剰分をガスワイパによって払拭して、前記金属帯における前記溶融金属の付着量を調整する調整工程と、上記のうちのいずれか一つの金属帯の安定装置によって、前記金属帯の振動および位置を非接触で制御する制御工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、金属帯を安定して走行させるべく、要求する金属帯の振動抑制能力および位置矯正能力を両立して達成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置の一構成例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置における電磁石配置の一例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置における電磁石ユニットの電磁石構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置における電磁石の回路構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、振動抑制用コイルおよび位置矯正用コイルのコイル巻き数比と相互インダクタンスとの関係を示す図である。
【図６】図６は、振動抑制用コイルおよび位置矯正用コイルのコイル巻き数比と振動抑制用コイルの吸引力との関係を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態にかかる溶融めっき金属帯の製造ラインの一構成例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態にかかる溶融めっき金属帯の製造ラインのガスワイパ近傍を示す拡大図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置の効果を検証する検証実験の結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる金属帯の安定装置およびこれを用いた溶融めっき金属帯の製造方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。
【００２０】
（金属帯の安定装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置の一構成例を示す図である。図１に示すように、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置１は、走行中の金属帯１５に対して振動抑制および位置矯正のための磁力を作用させる電磁石ユニット２と、走行中の金属帯１５の変位を非接触で測定する変位測定部５と、必要な情報を入力する入力部６と、変位測定部５からの入力信号に基づいて電磁石ユニット２を制御する制御部７とを備える。
【００２１】
電磁石ユニット２は、図１に示す走行方向Ｄ４に走行する金属帯１５の振動抑制および位置矯正を磁力によって行うものである。本実施の形態において、電磁石ユニット２は、図１に示すように、金属帯１５の表面側に配置される表面側電磁石群３と、金属帯１５の裏面側に配置される裏面側電磁石群４とによって構成される。
【００２２】
表面側電磁石群３は、金属帯１５の振動抑制を目的とした磁力（以下、振動抑制用磁力と適宜いう）と、金属帯１５の位置矯正を目的とした磁力（以下、位置矯正用磁力と適宜いう）とを、走行中の金属帯１５の表面側に作用させる。これにより、表面側電磁石群３は、金属帯１５の表面側から、走行中の金属帯１５の振動を振動抑制用磁力によって抑制するとともに、この走行中の金属帯１５の位置を位置矯正用磁力によって矯正する。裏面側電磁石群４は、振動抑制用磁力と位置矯正用磁力とを、走行中の金属帯１５の裏面側に作用させる。これにより、裏面側電磁石群４は、金属帯１５の裏面側から、走行中の金属帯１５の振動を振動抑制用磁力によって抑制するとともに、この走行中の金属帯１５の位置を位置矯正用磁力によって矯正する。これらの表面側電磁石群３および裏面側電磁石群４によって構成される電磁石ユニット２は、金属帯１５の表裏両面側から、走行中の金属帯１５の振動を振動抑制用磁力によって抑制するとともに、この走行中の金属帯１５の位置を位置矯正用磁力によって矯正する。
【００２３】
また、これらの表面側電磁石群３および裏面側電磁石群４の各電磁石、すなわち、電磁石ユニット２を構成する各電磁石は、後述するように、制御部７による振動抑制信号に基づいて振動抑制用磁力を発生する振動抑制用のコイルと、制御部７による位置矯正信号に基づいて位置矯正用磁力を発生する位置矯正用のコイルとを有する。また、電磁石ユニット２を構成する各電磁石は、これら振動抑制用と位置矯正用との各々独立した２系統のコイルが同心に巻かれ、振動抑制用磁力と位置矯正用磁力とを金属帯１５へ導くコアを有する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置における電磁石配置の一例を示す図である。なお、図２には、後述する変位測定部５の配置の一例が併せて図示されている。図２に示すように、表面側電磁石群３は、金属帯１５の表面側から金属帯１５の振動抑制および位置矯正を行う表面側電磁石として機能する電磁石３ａの集合体である。すなわち、表面側電磁石群３を構成する各電磁石３ａは、金属帯１５の表面側から、制御部７による振動抑制信号に基づく振動抑制用磁力によって、走行中の金属帯１５の振動を抑制するとともに、制御部７による位置矯正信号に基づく位置矯正用磁力によって、この走行中の金属帯１５の位置を矯正する。一方、裏面側電磁石群４は、金属帯１５の裏面側から金属帯１５の振動抑制および位置矯正を行う裏面側電磁石として機能する電磁石４ａの集合体である。すなわち、裏面側電磁石群４を構成する各電磁石４ａは、金属帯１５の裏面側から、制御部７による振動抑制信号に基づく振動抑制用磁力によって、走行中の金属帯１５の振動を抑制するとともに、制御部７による位置矯正信号に基づく位置矯正用磁力によって、この走行中の金属帯１５の位置を矯正する。
【００２５】
上述した表面側電磁石群３の電磁石３ａおよび裏面側電磁石群４の電磁石４ａは、図２に示すように、金属帯１５の表面側と裏面側とに分けて各々、金属帯１５の幅方向Ｄ２に複数並んで配置される。また、表面側電磁石群３および裏面側電磁石群４は、図１に示すように、金属帯１５の厚さ方向Ｄ３に所定の間隔をあけ、且つ、金属帯１５を挟んで互いに対向するように配置される。この配置において、例えば、表面側電磁石群３の電磁石３ａおよび裏面側電磁石群４の電磁石４ａは、図２に示すように、金属帯１５を挟んで互いに対向する。
【００２６】
なお、本実施の形態において、金属帯１５の幅方向Ｄ２は、金属帯１５の長手方向Ｄ１および厚さ方向Ｄ３に対して垂直な方向である。また、金属帯１５の走行方向Ｄ４は、金属帯１５の長手方向Ｄ１に対して平行な方向である。
【００２７】
一方、変位測定部５は、走行中の金属帯１５の変位を非接触で測定するものであり、上述した電磁石ユニット２の近傍に配置される。具体的には、図１に示すように、変位測定部５は、電磁石ユニット２のうちの表面側電磁石群３の近傍であって、表面側電磁石群３に比べ金属帯１５の走行方向Ｄ４の上流側に配置される。変位測定部５は、非接触の測定方式により、走行中の金属帯１５の振動、反り、パスラインの変動等に起因して生じる金属帯１５の基準走行経路からの変位を、連続的または所定時間毎に断続的に順次測定する。その都度、変位測定部５は、得られた金属帯１５の変位の測定値を示す測定信号を制御部７に送信する。本実施の形態において、金属帯１５の基準走行経路は、金属帯１５が走行すべき基準の走行経路である。例えば、金属帯１５の基準走行経路は、図１に示す電磁石ユニット２の互いに対向する表面側電磁石群３と裏面側電磁石群４との間の中心に設定される。
【００２８】
また、本実施の形態において、変位測定部５は、金属帯１５から所要の距離をあけて配置される非接触変位センサ５ａ（図２参照）の集合体である。非接触変位センサ５ａは、渦電流式変位センサ等を用いて構成され、図２に示すように、金属帯１５の幅方向Ｄ２に並んで複数配置される。これら複数の非接触変位センサ５ａは、上述した表面側電磁石群３の各電磁石３ａおよび裏面側電磁石群４の各電磁石４ａの近傍において、金属帯１５の幅方向Ｄ２の各位置における金属帯１５の基準走行経路からの変位を非接触で順次測定する。変位測定部５は、これら複数の非接触変位センサ５ａによって幅方向Ｄ２の位置毎に測定された金属帯１５の変位の測定値を示す各測定信号を制御部７に送信する。
【００２９】
入力部６は、入力キー等の入力デバイスを用いて構成され、金属帯１５の振動抑制および位置矯正の制御に必要な情報を制御部７に入力する。入力部６によって制御部７に入力される情報として、例えば、走行中の金属帯１５の変位（具体的には基準走行経路からの変位）の目標値等が挙げられる。
【００３０】
制御部７は、上述した変位測定部５による金属帯１５の変位の測定信号をもとに、金属帯１５の振動抑制を制御するための振動抑制信号と金属帯１５の位置矯正を制御するための位置矯正信号とを生成する。制御部７は、これらの生成した振動抑制信号と位置矯正信号とを用いて、走行中の金属帯１５の振動抑制および位置矯正を行う電磁石ユニット２を制御する。
【００３１】
具体的には、図１に示すように、制御部７は、振動抑制信号および位置矯正信号を生成する演算処理部８と、出力先に対応して振動抑制信号と位置矯正信号とを分配する信号分配部９ａ，９ｂと、振動抑制信号または位置矯正信号に基づいて電磁石ユニット２に給電するアンプ部１０〜１３とを備える。
【００３２】
演算処理部８は、変位測定部５による金属帯１５の変位の測定信号をもとに、金属帯１５の振動抑制のための振動抑制信号と金属帯１５の位置矯正のための位置矯正信号とを生成する。具体的には、演算処理部８は、金属帯１５の変位の目標値を示す入力情報を入力部６から取得し、取得した入力情報をもとに、走行中である金属帯１５の変位の目標値を予め設定する。また、演算処理部８は、変位測定部５の各非接触変位センサ５ａから、走行中である金属帯１５の変位の測定信号を取得する。ついで、演算処理部８は、取得した測定信号に対応する金属帯１５の変位の測定値と予め設定した目標値との偏差を示す偏差信号を算出する。演算処理部８は、この偏差信号に対して、比例、微分、および積分等の演算処理、所謂、ＰＩＤ制御を行う。これにより、演算処理部８は、金属帯１５の変位の測定信号から振動抑制信号と位置矯正信号とを生成する。
【００３３】
本実施の形態では、上述した演算処理部８において、振動抑制信号を生成する演算処理は、電磁石ユニット２の応答性を重視したものとし、位置矯正信号を生成する演算処理は、電磁石ユニット２の静的な磁気吸引力を重視したものとする。
【００３４】
すなわち、演算処理部８は、微分ゲインの設定を大きくする等して、変位測定部５の各非接触変位センサ５ａから入力された測定信号に含まれる高周波成分の利得が大きくなるように演算処理を行う。これにより、演算処理部８は、この測定信号から、高周波成分を主に含む振動抑制信号を分離して生成する。一方、演算処理部８は、積分ゲインの設定を大きくする等して、変位測定部５の各非接触変位センサ５ａから入力された測定信号に含まれる低周波成分の利得が大きくなるように演算処理を行う。これにより、演算処理部８は、この測定信号から、低周波成分を主に含む位置矯正信号を分離して生成する。演算処理部８は、このように振動抑制信号と位置矯正信号とを生成する都度、得られた振動抑制信号と位置矯正信号とを、振動抑制用の信号分配部９ａと位置矯正用の信号分配部９ｂとに各々送信する。
【００３５】
本実施の形態において、高周波および低周波は、演算処理部８における振動抑制信号の演算処理と位置矯正信号の演算処理とを比較した際の高低を意味する。また、上述した演算処理部８の構成によれば、振動抑制信号は高周波成分を多く含む信号となり、位置矯正信号は低周波成分を多く含む信号となる。このことは、振動抑制信号の周波数成分の平均値が位置矯正信号の周波数成分の平均値に比して高いことを意味し、振動抑制信号の周波数分布と位置矯正信号の周波数分布との間に重複部分が存在することを許容する。
【００３６】
一方、信号分配部９ａ，９ｂは、演算処理部８から出力された振動抑制信号と位置矯正信号とを、電磁石ユニット２の各電磁石に対応するアンプ部１０〜１３に適宜分配する。具体的には、図１に示すように、信号分配部９ａは、演算処理部８から出力された各振動抑制信号を、表面側電磁石群３による振動抑制用磁力の発生に関与するアンプ部１０と、裏面側電磁石群４による振動抑制用磁力の発生に関与するアンプ部１２とに分配する。また、信号分配部９ｂは、演算処理部８から出力された各位置矯正信号を、表面側電磁石群３による位置矯正用磁力の発生に関与するアンプ部１１と、裏面側電磁石群４による位置矯正用磁力の発生に関与するアンプ部１３とに分配する。
【００３７】
アンプ部１０は、表面側電磁石群３の各電磁石３ａ（図２参照）における振動抑制用のコイルに給電する複数の増幅器（アンプ）によって構成される。アンプ部１０を構成する複数のアンプ（図示せず）は、信号分配部９ａによって分配された振動抑制信号に従い、各電磁石３ａの振動抑制用のコイルに励磁電流を各々供給する。これにより、アンプ部１０は、金属帯１５の表面側に作用する振動抑制用磁力を各電磁石３ａに適宜発生させる。
【００３８】
アンプ部１１は、表面側電磁石群３の各電磁石３ａにおける位置矯正用のコイルに給電する複数のアンプによって構成される。アンプ部１１を構成する複数のアンプ（図示せず）は、信号分配部９ｂによって分配された位置矯正信号に従い、各電磁石３ａの位置矯正用のコイルに励磁電流を各々供給する。これにより、アンプ部１１は、金属帯１５の表面側に作用する位置矯正用磁力を各電磁石３ａに適宜発生させる。
【００３９】
アンプ部１２は、裏面側電磁石群４の各電磁石４ａ（図２参照）における振動抑制用のコイルに給電する複数のアンプによって構成される。アンプ部１２を構成する複数のアンプ（図示せず）は、信号分配部９ａによって分配された振動抑制信号に従い、各電磁石４ａの振動抑制用のコイルに励磁電流を各々供給する。これにより、アンプ部１２は、金属帯１５の裏面側に作用する振動抑制用磁力を各電磁石４ａに適宜発生させる。
【００４０】
アンプ部１３は、裏面側電磁石群４の各電磁石４ａにおける位置矯正用のコイルに給電する複数のアンプによって構成される。アンプ部１３を構成する複数のアンプ（図示せず）は、信号分配部９ｂによって分配された位置矯正信号に従い、各電磁石４ａの位置矯正用のコイルに励磁電流を各々供給する。これにより、アンプ部１３は、金属帯１５の裏面側に作用する位置矯正用磁力を各電磁石４ａに適宜発生させる。
【００４１】
（電磁石ユニットの電磁石構成）
つぎに、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置１の一構成部である電磁石ユニット２の電磁石構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置における電磁石ユニットの電磁石構成の一例を示す図である。なお、図３には、電磁石ユニット２のうちの表面側電磁石群３に含まれる電磁石３ａ（図２参照）の一構成例が図示されている。以下では、電磁石ユニット２を代表して、表面側電磁石群３の電磁石３ａの構成を説明する。この電磁石３ａの構成は、例えば図２に示す裏面側電磁石群４の電磁石４ａ等、電磁石ユニット２を構成する全ての電磁石について同様である。
【００４２】
図３に示すように、電磁石３ａは、互いに独立した２系統の振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８と、コア１９とを有する。振動抑制用コイル１７は、制御部７による振動抑制信号に基づいて振動抑制用磁力を発生するコイルである。位置矯正用コイル１８は、制御部７による位置矯正信号に基づいて位置矯正用磁力を発生するコイルである。コア１９は、振動抑制用コイル１７による振動抑制用磁力および位置矯正用コイル１８による位置矯正用磁力を走行中の金属帯１５（図１，２参照）へ導くものである。
【００４３】
このコア１９の各脚部には、図３に示すように、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８が同心に巻かれる。この際、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８の各巻き数は、互いに異なるものにする。具体的には、振動抑制用コイル１７の巻き数は、位置矯正用コイル１８の巻き数に比して少なくする。このようにして、単一のコア１９には、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８による同心コイルが構成される。
【００４４】
本発明において、振動抑制用コイル１７には、対象とする金属帯１５の振動周波数（通常は金属帯１５の曲げや捩れ等の固有振動数）に十分追従できる程度の高い応答性が要求される。しかし、金属帯１５の固有周波数の振動を抑制するためには、振動抑制用コイル１７に大きな吸引力は必要とされない。したがって、振動抑制用コイル１７の巻き数は、位置矯正用コイル１８の巻き数に比して少なくしている。
【００４５】
これに対し、位置矯正用コイル１８には、上述した振動抑制用コイル１７のような高い応答性は不要である。しかし、位置矯正用コイル１８から発生する位置矯正用磁力によって金属帯１５の位置矯正を行う際、位置矯正用コイル１８に供給する励磁電流を可能な限り小さく抑えて、位置矯正用コイル１８に大きな吸引力を発生させることが望ましい。したがって、位置矯正用コイル１８の巻き数は、電磁石３ａのサイズによる制約を満足し且つ電気抵抗の値が過度に大きくならない範囲内において、可能な限り多くすることが望ましい。
【００４６】
上述した振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８の各巻き数の条件について鋭意検討した結果、振動抑制用コイル１７に要する高い応答性と位置矯正用コイル１８に要する高い吸引力との双方を同時に得られるコイル巻き数の条件が見出された。具体的には、本発明において、位置矯正用コイル１８の巻き数は、振動抑制用コイル１７の巻き数の２倍以上、５倍以下の範囲内である。このコイル巻き数の条件を満足することにより、走行中の金属帯１５の振動抑制に要する電磁石３ａの応答性と、走行中の金属帯１５の位置矯正に要する電磁石３ａの吸引力との双方を同時に得ることが可能となる。
【００４７】
なお、本発明の実施の形態において、振動抑制用コイル１７の吸引力は、振動抑制用磁力によって金属帯１５を吸引する力である。位置矯正用コイル１８の吸引力は、位置矯正用磁力によって金属帯１５を吸引する力である。
【００４８】
（電磁石の回路構成）
つぎに、上述した電磁石ユニット２を構成する各電磁石の回路構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置における電磁石の回路構成の一例を示す図である。なお、図４には、電磁石ユニット２のうちの表面側電磁石群３に含まれる電磁石３ａ（図２参照）の回路構成の一例が図示されている。以下では、電磁石ユニット２を代表して、表面側電磁石群３の電磁石３ａの回路構成を説明する。
【００４９】
図４に示すように、電磁石３ａのコア１９の各脚部には、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８が同心に巻回されている。これにより、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８の同心コイルが電磁石３ａに形成される。この電磁石３ａの同心コイルのうち、振動抑制用コイル１７は、コア１９の各脚部間において直列に接続され、且つ、振動抑制用のアンプ１０ａに接続される。位置矯正用コイル１８は、コア１９の各脚部間において直列に接続され、且つ、位置矯正用のアンプ１１ａに接続される。
【００５０】
アンプ１０ａは、図１に示した表面側電磁石群３に対して給電する振動抑制用のアンプ部１０を構成する複数のアンプの一つである。アンプ１０ａは、信号分配部９ａによって入力された振動抑制信号に従い、電気回路を介して振動抑制用コイル１７に励磁電流を供給する。振動抑制用コイル１７は、このアンプ１０ａからの給電により、振動抑制用磁力を発生させる。コア１９は、この振動抑制用コイル１７によって発生した振動抑制用磁力を金属帯１５の表面側へ導く。
【００５１】
アンプ１１ａは、図１に示した表面側電磁石群３に対して給電する位置矯正用のアンプ部１１を構成する複数のアンプの一つである。アンプ１１ａは、信号分配部９ｂによって入力された位置矯正信号に従い、電気回路を介して位置矯正用コイル１８に励磁電流を供給する。位置矯正用コイル１８は、このアンプ１１ａからの給電により、位置矯正用磁力を発生させる。コア１９は、この位置矯正用コイル１８によって発生した位置矯正用磁力を金属帯１５の表面側へ導く。
【００５２】
上述したような回路構成を有する電磁石３ａは、振動抑制用コイル１７による振動抑制用磁力を金属帯１５の表面側に作用させ、これにより、金属帯１５の表面側から、振動抑制用磁力によって金属帯１５の振動を抑制する。これとともに、電磁石３ａは、位置矯正用コイル１８による位置矯正用磁力を金属帯１５の表面側に作用させ、これにより、金属帯１５の表面側から、位置矯正用磁力によって金属帯１５の位置を矯正する。
【００５３】
本実施の形態において、裏面側電磁石群４の電磁石４ａ（図２参照）の回路構成は、図４に示す電磁石３ａの回路構成のうち、アンプ１０ａを、裏面側電磁石群４に対して給電する振動抑制用のアンプ部１２（図１参照）を構成する複数のアンプの一つと置き換え、アンプ１１ａを、裏面側電磁石群４に対して給電する位置矯正用のアンプ部１３（図１参照）を構成する複数のアンプの一つと置き換えたものと同じである。
【００５４】
このような回路構成を有する電磁石４ａは、振動抑制用コイル１７による振動抑制用磁力を金属帯１５の裏面側に作用させ、これにより、金属帯１５の裏面側から、振動抑制用磁力によって金属帯１５の振動を抑制する。これとともに、電磁石４ａは、位置矯正用コイル１８による位置矯正用磁力を金属帯１５の裏面側に作用させ、これにより、金属帯１５の裏面側から、位置矯正用磁力によって金属帯１５の位置を矯正する。
【００５５】
（基本原理）
つぎに、本発明の基本原理、具体的には、電磁石におけるコイルの巻き数と、電磁石の応答性および吸引力との関係について説明する。コアにコイルを巻回して構成される電磁石の動作は、一般に、印加電圧ｅと、コイルに流れる電流ｉと、コイルのインダクタンスＬと、コイルの抵抗Ｒと、時間ｔとを用い、次式（１）の方程式によって表現される。
ｅ＝Ｌ×（ｄｉ／ｄｔ）＋Ｒ×ｉ              ・・・（１）
【００５６】
式（１）に示されるように、電磁石の動作において、コイルを流れる電流ｉは、印加電圧ｅに対して一次遅れ系となっている。その際の時定数Ｔは、次式（２）によって表される。
Ｔ＝Ｌ／Ｒ                                  ・・・（２）
【００５７】
ここで、コイルのインダクタンスＬは、コイルの巻き数Ｎの２乗に比例する。コイルの抵抗Ｒは、コイルの巻き数Ｎに比例する。したがって、式（２）に基づき、時定数Ｔは、コイルの巻き数Ｎに比例することになる。これは、コイルの巻き数Ｎの増加に伴って時定数Ｔが増大し、この結果、電磁石の即応性が低くなることを意味している。
【００５８】
一方、電磁石の磁気的な吸引力Ｆは、次式（３）によって表されるように、コイルの巻き数Ｎの２乗およびコイルを流れる電流ｉの２乗に比例する。
Ｆ∝Ｎ2×ｉ2                                  ・・・（３）
したがって、電磁石が、同じ電流ｉによって大きな吸引力Ｆを得るためには、コイルの巻き数Ｎを増やすことが有利である。
【００５９】
本発明の実施の形態において、上述した電磁石ユニット２の各電磁石は、図３に示す電磁石３ａに例示されるように、互いに独立した２系統の振動抑制用コイル１７と位置矯正用コイル１８とを、コア１９に対し、互いに異なる巻き数で同心に巻回して構成される。このように振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８による同心コイルを有する電磁石においては、これら２つの振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８の間における相互誘導を考慮する必要がある。
【００６０】
振動抑制用コイル１７に発生する誘導起電力ｅ1、および位置矯正用コイル１８に発生する誘導起電力ｅ2は、振動抑制用コイル１７に流れる電流ｉ1と、位置矯正用コイル１８に流れる電流ｉ2と、振動抑制用コイル１７と位置矯正用コイル１８との相互インダクタンスＭと、時間ｔとを用い、次式（４）、（５）によって表現される。
ｅ1＝−Ｍ×（ｄｉ2／ｄｔ）                  ・・・（４）
ｅ2＝−Ｍ×（ｄｉ1／ｄｔ）                  ・・・（５）
【００６１】
また、相互インダクタンスＭは、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８の各形状や相互位置によって決まる係数ｋと、振動抑制用コイル１７のインダクタンスＬ1と、位置矯正用コイル１８のインダクタンスＬ2とを用い、次式（６）によって表現される。
Ｍ＝ｋ×√（Ｌ1×Ｌ2）                      ・・・（６）
【００６２】
本発明の実施の形態において、位置矯正用コイル１８には、金属帯１５の位置矯正を行うための静的な電流（励磁電流）が流れることになる。それ故、この電流の時間変化ｄｉ2／ｄｔは、ほぼ零となる。したがって、上記の式（４）から解るように、振動抑制用コイル１７には、誘導起電力ｅ1が殆ど発生しない。すなわち、位置矯正用コイル１８に流れる位置矯正用の電流は、振動抑制用コイル１７による金属帯１５の振動抑制の制御に殆ど影響を与えない。
【００６３】
一方、振動抑制用コイル１７には、金属帯１５の振動抑制を行うための動的な電流（励磁電流）が流れることになる。それ故、この電流の時間変化ｄｉ1／ｄｔは大きくなる。したがって、上記の式（５）から解るように、位置矯正用コイル１８には、大きな誘導起電力ｅ2が発生する。
【００６４】
位置矯正用コイル１８に誘導起電力ｅ2が発生した場合、本来は金属帯１５の位置矯正の静的な制御を行う位置矯正用コイル１８に動的な電流が流れることになる。これに起因して、振動抑制用コイル１７による金属帯１５の振動抑制は、阻害されてしまう。したがって、電磁石ユニット２の各電磁石が金属帯１５の高い振動抑制能力を得るためには、振動抑制用コイル１７と位置矯正用コイル１８との相互誘導の影響が過度に大きくならないように相互インダクタンスＭを小さくすることが望ましい。
【００６５】
このような相互インダクタンスＭは、コイルのインダクタンスＬがコイルの巻き数Ｎの２乗に比例することから、振動抑制用コイル１７と位置矯正用コイル１８とのコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1およびコイル総巻き数Ｎｓを用い、次式（７）によって表現される。
Ｍ＝ｋ´×Ｎｓ2×α／（１＋α）2            ・・・（７）
【００６６】
上述したコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1は、振動抑制用コイル１７の巻き数Ｎ1に対する位置矯正用コイル１８の巻き数Ｎ2の比であり、式（７）においてαとする。また、コイル総巻き数Ｎｓは、コア毎の振動抑制用コイル１７の巻き数Ｎ1と位置矯正用コイル１８の巻き数Ｎ2との和である。係数ｋ´は、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８の各形状や相互位置およびコア１９の形状や材質によって決まる係数である。
【００６７】
図５は、振動抑制用コイルおよび位置矯正用コイルのコイル巻き数比と相互インダクタンスとの関係を示す図である。振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８のコイル総巻き数Ｎｓを一定にした場合、振動抑制用コイル１７と位置矯正用コイル１８との相互インダクタンスＭは、これらのコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1に応じて変化する。具体的には、図５に示すように、相互インダクタンスＭは、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1の増加に伴って減少する。つまり、振動抑制用コイル１７の巻き数Ｎ1に対して位置矯正用コイル１８の巻き数Ｎ2が多くなるに伴い、相互インダクタンスＭが小さくなる。相互インダクタンスＭを小さくすることにより、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８の相互誘導の影響を小さくすることができる。
【００６８】
一方、電磁石の吸引力Ｆは、上述した式（３）に示されるように、コイルの巻き数Ｎの２乗に比例する。このため、振動抑制用コイル１７の巻き数Ｎ1と位置矯正用コイル１８の巻き数Ｎ2とが異なる場合、振動抑制用コイル１７の吸引力Ｆ1は、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８のコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1に応じて変化する。本発明の実施の形態において、振動抑制用コイル１７の吸引力Ｆ1は、振動抑制用コイル１７から発生する振動抑制用磁力による金属帯１５の振動抑制のための吸引力である。
【００６９】
図６は、振動抑制用コイルおよび位置矯正用コイルのコイル巻き数比と振動抑制用コイルの吸引力との関係を示す図である。振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８のコイル総巻き数Ｎｓを一定にした場合、振動抑制用コイル１７の吸引力Ｆ1は、図６に示すように、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８のコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1の増加に伴って減少する。つまり、振動抑制用コイル１７の巻き数Ｎ1に対して位置矯正用コイル１８の巻き数Ｎ2が多くなるに伴い、振動抑制用コイル１７の吸引力Ｆ1が小さくなる。
【００７０】
本発明の実施の形態において、振動抑制用コイル１７の吸引力Ｆ1は、位置矯正用コイル１８の吸引力Ｆ2程に大きな吸引力とする必要はない。しかし、吸引力Ｆ1が過度に小さい場合、吸引力Ｆ1によって金属帯１５の振動を抑制することができなくなってしまう。したがって、金属帯１５の振動抑制に必要な吸引力Ｆ1を確保できるように、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８のコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1を設計する必要がある。なお、上述した位置矯正用コイル１８の吸引力Ｆ2は、位置矯正用コイル１８から発生する位置矯正用磁力による金属帯１５の位置矯正のための吸引力である。
【００７１】
以上より、電磁石ユニット２の各電磁石による金属帯１５の振動抑制能力を高くするためには、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８のコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1を大きくして、これらの相互インダクタンスＭを小さくし、これにより、振動抑制用コイル１７と位置矯正用コイル１８との相互誘導の影響を可能な限り小さくすることが望ましい。一方、金属帯１５の振動抑制に必要な振動抑制用コイル１７の吸引力Ｆ1を確保するためには、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1を小さくして、吸引力Ｆ1を高めることが望ましい。しかし、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1を小さくし過ぎると、金属帯１５の位置矯正に必要な位置矯正用コイル１８の吸引力Ｆ2を確保できなくなって、電磁石ユニット２の各電磁石による金属帯１５の位置矯正能力が過度に小さくなる。
【００７２】
したがって、金属帯１５の振動抑制および位置矯正に必要な各吸引力Ｆ1，Ｆ2を各々確保するとともに、金属帯１５の振動抑制の阻害原因となるコイル間の相互誘導の影響を可能な限り小さくし得る相互インダクタンスＭを設定するように、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1が設定される。具体的には、本発明の実施の形態において、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1は、２以上、５以下に設定され、より好ましくは、３以上、４以下に設定される。すなわち、位置矯正用コイル１８の巻き数Ｎ2は、振動抑制用コイル１７の巻き数Ｎ1の２倍以上、５倍以下の範囲内であり、より好ましくは、振動抑制用コイル１７の巻き数Ｎ1の３倍以上、４倍以下の範囲内である。なお、金属帯１５の幅や厚さ、張力などの操業条件によって、金属帯１５の振動特性および剛性は変化するが、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８に求められる各能力のバランスは変化しない。このため、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８のコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1の好ましい範囲は、操業条件によらず変化しない。
【００７３】
（溶融めっき金属帯の製造ライン）
つぎに、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置１を適用した溶融めっき金属帯の製造ラインについて説明する。図７は、本発明の実施の形態にかかる溶融めっき金属帯の製造ラインの一構成例を示す図である。図８は、本発明の実施の形態にかかる溶融めっき金属帯の製造ラインのガスワイパ近傍を示す拡大図である。
【００７４】
本発明の実施の形態にかかる溶融めっき金属帯の製造ライン１００は、連続して走行する金属帯１５に溶融金属をめっき処理して溶融めっき金属帯を製造するものである。この製造ライン１００には、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置１が適用されている。
【００７５】
具体的には、図７に示すように、製造ライン１００は、焼鈍炉１０１と、溶融金属浴１０２と、引き込みローラー１０４と、引き上げローラー１０５，１０７と、ガスワイパ１０６と、合金化炉１０８と、冷却帯１０９と、化成処理部１１０とを備える。また、製造ライン１００は、図７に示すように、ガスワイパ１０６と引き上げローラー１０７との間に金属帯の安定装置１を備える。
【００７６】
焼鈍炉１０１は、連続して走行する金属帯１５に対して焼鈍処理を行うものである。焼鈍炉１０１は、図７に示すように、溶融金属浴１０２よりも金属帯１５の走行経路の上流側に配置される。また、この焼鈍炉１０１の内部は、無酸化性または還元性の雰囲気に保たれる。溶融金属浴１０２は、焼鈍炉１０１による焼鈍処理後の金属帯１５に溶融金属１０３を付着させるものである。溶融金属浴１０２は、図７に示すように、溶融金属１０３を収容し、焼鈍炉１０１よりも金属帯１５の走行経路の下流側に配置される。
【００７７】
引き込みローラー１０４は、溶融金属浴１０２に収容された溶融金属１０３中に焼鈍処理後の金属帯１５を順次引き込むものである。引き込みローラー１０４は、図７に示すように、溶融金属浴１０２内に設けられる。引き上げローラー１０５，１０７は、溶融金属１０３が付着した金属帯１５を溶融金属浴１０２から引き上げるものである。図７，８に示すように、引き上げローラー１０５，１０７は、金属帯１５をその表裏両面側から挟む一対の回転ロール体を用いて各々構成される。一方の引き上げローラー１０５は、溶融金属浴１０２および引き込みローラー１０４よりも金属帯１５の走行経路の下流側に配置される。他方の引き上げローラー１０７は、ガスワイパ１０６と合金化炉１０８との間、詳細には、図７，８に示すように、金属帯の安定装置１における電磁石ユニット２よりも金属帯１５の走行経路の下流側に配置される。
【００７８】
ガスワイパ１０６は、金属帯１５の表裏各面にワイピングガスを噴出して金属帯１５の表裏各面における溶融金属の付着量を調整するものである。ガスワイパ１０６は、図７，８に示すように、引き上げローラー１０５，１０７によって引き上げられる金属帯１５の走行経路の近傍、具体的には、下側の引き上げローラー１０５と金属帯の安定装置１の電磁石ユニット２との間に配置される。なお、ワイピングガスは、金属帯１５の表裏両面に付着した溶融金属のうち、過剰な溶融金属を払拭するためのガスである。
【００７９】
上述したガスワイパ１０６と上側の引き上げローラー１０７との間には、図７に示すように、金属帯の安定装置１が配置される。具体的には、図８に示すように、金属帯の安定装置１のうち、変位測定部５の各非接触変位センサ５ａは、ガスワイパ１０６と電磁石ユニット２（例えば表面側電磁石群３の各電磁石３ａ）との間に、金属帯１５の幅方向Ｄ２（図２参照）に並ぶように配置される。電磁石ユニット２は、変位測定部５と上側の引き上げローラー１０７との間に配置される。この際、表面側電磁石群３の各電磁石３ａおよび裏面側電磁石群４の各電磁石４ａは、図８に示すように、走行方向Ｄ４に向かって順次走行する金属帯１５を挟んで互いに対向し且つ金属帯１５の幅方向Ｄ２（図２参照）に並ぶように配置される。一方、この金属帯の安定装置１の入力部６および制御部７は、製造ライン１００内の適切な場所に配置される。
【００８０】
合金化炉１０８は、溶融金属付着後の金属帯１５に対して、均質な合金層を形成する合金化処理を行うものである。合金化炉１０８は、図７に示すように、上側の引き上げローラー１０７と冷却帯１０９との間に配置される。冷却帯１０９は、合金化処理後の金属帯１５を冷却するためのものである。図７に示すように、冷却帯１０９は、合金化炉１０８よりも金属帯１５の走行経路の下流側に配置される。化成処理部１１０は、合金化処理および冷却処理後の金属帯１５に対して防錆処理および耐食処理等の特殊な表面処理を行うものである。図７に示すように、化成処理部１１０は、冷却帯１０９よりも金属帯１５の走行経路の下流側に配置される。
【００８１】
（溶融めっき金属帯の製造方法）
つぎに、図７，８を参照しつつ、本発明の実施の形態にかかる溶融めっき金属帯の製造方法について説明する。本発明の実施の形態にかかる溶融めっき金属帯の製造方法では、金属帯の安定装置１が、製造ライン１００に沿って走行中の金属帯１５の振動抑制および位置矯正を行いながら、製造ライン１００によって金属帯１５から溶融めっき金属帯が順次製造される。
【００８２】
具体的には、図７に示す製造ライン１００において、金属帯１５は、まず、焼鈍炉１０１によって焼鈍処理される（焼鈍工程）。この焼鈍工程において、焼鈍炉１０１は、冷間圧延プロセス等の前工程から順次搬送される金属帯１５を連続的に走行させつつ、この走行中の金属帯１５に対して焼鈍処理を順次行う。ついで、焼鈍炉１０１は、焼鈍処理後の金属帯１５を溶融金属浴１０２に向けて順次送出する。
【００８３】
焼鈍工程後、金属帯１５は、焼鈍炉１０１から溶融金属浴１０２に向かって走行し、この金属帯１５に対し、溶融金属１０３を付着させる付着工程が行われる。この付着工程において、引き込みローラー１０４は、焼鈍炉１０１から送出された金属帯１５を、溶融金属浴１０２の溶融金属１０３中に順次引き込む。これにより、引き込みローラー１０４は、この金属帯１５を、走行させながら溶融金属１０３中に順次浸漬する。溶融金属浴１０２は、この引き込みローラー１０４の作用により、製造ライン１００に沿って走行中の金属帯１５を溶融金属１０３中に順次受け入れ、この走行中の金属帯１５の表裏両面に溶融金属１０３を連続的に付着させる。
【００８４】
付着工程後、金属帯１５は、引き上げローラー１０５，１０７によって、溶融金属浴１０２の溶融金属１０３中から順次引き上げられ、ガスワイパ１０６に向かって順次走行する。この走行中の金属帯１５に対し、金属帯１５に付着させた溶融金属のうちの過剰分をガスワイパ１０６によって払拭して、金属帯１５における溶融金属の付着量を調整する調整工程が行われる。
【００８５】
この調整工程において、ガスワイパ１０６は、溶融金属浴１０２から順次引き上げられた金属帯１５の表裏両面の全域に亘り、ワイピングガスを連続的に噴出する。このワイピングガスの噴出により、ガスワイパ１０６は、金属帯１５の表裏両面から過剰な溶融金属を払拭して、この金属帯１５の表裏両面における溶融金属の付着量を適量に調整する。
【００８６】
溶融金属の付着量が調整された後の金属帯１５は、引き上げローラー１０７等の作用によって走行方向Ｄ４（図８参照）に順次走行しつつ、金属帯の安定装置１によって振動抑制および位置矯正が行われる（制御工程）。
【００８７】
この制御工程において、変位測定部５の各非接触変位センサ５ａは、図８に示すように、ガスワイパ１０６の出側から走行方向Ｄ４（例えば鉛直上方）に走行中の金属帯１５の基準走行経路からの変位を順次測定する。制御部７は、各非接触変位センサ５ａによる金属帯１５の変位の測定値と入力部６によって入力された変位の目標値との偏差信号をもとに、振動抑制信号および位置矯正信号を生成する。ついで、制御部７は、生成した振動抑制信号および位置矯正信号をもとに、電磁石ユニット２を制御する。
【００８８】
電磁石ユニット２は、制御部７の制御に基づき、走行中の金属帯１５の表裏各面に対して振動抑制用磁力および位置矯正用磁力を各々作用させ、これにより、この金属帯１５の振動および位置を非接触で制御する。この際、図８に示す表面側電磁石群３の各電磁石３ａは、上述したように２以上、５以下のコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1の振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８（図３参照）によって各々発生する振動抑制用磁力および位置矯正用磁力を、走行中の金属帯１５の表面側に作用させる。これにより、各電磁石３ａは、この金属帯１５の表面側から、振動抑制用磁力に基づく吸引力Ｆ1によって金属帯１５の振動を抑制するとともに、位置矯正用磁力に基づく吸引力Ｆ2によって金属帯１５の位置を矯正する。
【００８９】
これに並行して、図８に示す裏面側電磁石群４の各電磁石４ａは、上述したように２以上、５以下のコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1の振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８（図３参照）によって各々発生する振動抑制用磁力および位置矯正用磁力を、走行中の金属帯１５の裏面側に作用させる。これにより、各電磁石４ａは、この金属帯１５の裏面側から、振動抑制用磁力に基づく吸引力Ｆ1によって金属帯１５の振動を抑制するとともに、位置矯正用磁力に基づく吸引力Ｆ2によって金属帯１５の位置を矯正する。
【００９０】
電磁石ユニット２の各電磁石３ａ，４ａは、上述したように走行中の金属帯１５の吸引力Ｆ1，Ｆ2による振動抑制および位置矯正を行うことにより、ガスワイパ１０６の位置と各電磁石３ａ，４ａの位置との間で連続する一連の金属帯１５の振動抑制および位置矯正を制御する。この制御により、金属帯１５のうちの少なくともガスワイパ１０６に対向する部分が、振動を抑制されるとともに位置を矯正される。この結果、金属帯１５におけるガスワイパ１０６との対向部分のパスラインが基準走行経路に沿って安定化することから、ガスワイパ１０６と走行中の金属帯１５の表裏各面との間隔が一定となる。この状態において、ガスワイパ１０６から走行中の金属帯１５に噴出されるワイピングガスの圧力は、この金属帯１５の表裏各面について均一になる。この結果、金属帯１５の表裏各面における溶融金属の付着量のムラを抑制することができる。
【００９１】
上述した制御工程後、金属帯１５は、製造ライン１００に沿って走行しながら、合金化炉１０８によって合金化処理を施される（合金化処理工程）。この合金化処理工程において、合金化炉１０８は、上述したように溶融金属の付着量が調整された後の金属帯１５を順次受け入れ、受け入れた金属帯１５を再加熱することにより、この金属帯１５の表裏各面に均質な合金層を形成する。
【００９２】
合金化処理工程後、金属帯１５は、合金化炉１０８の出側に送出される。この合金化処理後の金属帯１５は、冷却帯１０９内を走行しながら、冷却帯１０９によって冷却される（冷却工程）。冷却工程後、金属帯１５は、冷却帯１０９から化成処理部１１０に向かって走行し、この化成処理部１１０によって所要の化成処理を施される（化成処理工程）。この化成処理工程において、化成処理部１１０は、冷却後の金属帯１５に対し、特殊な防錆処理および耐食処理を行う。この化成処理後の金属帯１５は、化成処理部１１０の出側に送出され、その後、製造ライン１００によって製造された溶融めっき金属帯としてコイル状に巻き取られて出荷される。
【００９３】
なお、上述した合金化処理工程および化成処理工程は、例えば、金属帯１５をもとに製造した溶融めっき金属帯が自動車用外板として使用される場合等、金属帯１５の用途に応じて適宜行われる処理である。したがって、製造ライン１００は、金属帯１５の用途に応じ、上述した合金化炉１０８および化成処理部１１０を備えてもよいし、備えていなくてもよい。
【００９４】
（実施例）
つぎに、本発明の実施例について説明する。本実施例は、図７に示したように溶融めっき金属帯の製造ライン１００に適用した状態の金属帯の安定装置１を用い、製造ライン１００に沿って走行中の金属帯１５の振動抑制および位置矯正の効果を具体的に検証するものである。すなわち、本実施例では、上述した金属帯の安定装置１の効果を検証するための検証実験を行い、これにより、金属帯の安定装置１による走行中の金属帯１５の振動抑制能力および位置矯正能力が評価される。以下、振動抑制能力は、金属帯の安定装置１が走行中の金属帯１５の振動を振動抑制用磁力によって抑制する能力を意味する。位置矯正能力は、金属帯の安定装置１が走行中の金属帯１５の位置を位置矯正用磁力によって矯正する能力を意味する。
【００９５】
本実施例において行われる検証実験では、金属帯の安定装置１の電磁石ユニット２を構成する各電磁石３ａ，４ａについて、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８（図３，４参照）のコイル総巻き数Ｎｓは一定とした。この条件のもと、振動抑制用コイル１７および位置矯正用コイル１８のコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1を変化させて、金属帯の安定装置１の振動抑制能力および位置矯正能力が各々測定された。
【００９６】
図９は、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置の効果を検証する検証実験の結果の一例を示す図である。図９において、評価対象の振動抑制能力および位置矯正能力は、これらの各能力の目標値を１００［％］に設定し、設定した目標値に対する相対的な各能力の測定データとコイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1との相関を示すようにプロットした。この際、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1に対する振動抑制能力の測定データは、◆印を用いてプロットした。コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1に対する位置矯正能力の測定データは、□印を用いてプロットした。
【００９７】
また、本実施例において、振動抑制能力は、振動抑制用コイル１７からの振動抑制用磁力を走行中の金属帯１５に作用させた際の金属帯１５の振動振幅の低減率によって評価した。位置矯正能力は、位置矯正用コイル１８からの位置矯正用磁力を走行中の金属帯１５に作用させた際に矯正することができた金属帯１５の変位量（例えば反り矯正量およびパスライン矯正量）によって評価した。これらの振動抑制能力および位置矯正能力の各目標値は、溶融めっき金属帯の製造に用いる金属帯１５に許容される溶融金属の付着量ムラの程度によって決定した。すなわち、振動抑制能力および位置矯正能力は、１００［％］であれば、金属帯１５における溶融金属の付着量ムラを許容範囲内に抑制し得るレベルのものであることを意味する。さらに、振動抑制能力および位置矯正能力は、１００［％］以上であれば、金属帯１５の振動を一層抑制し且つ金属帯１５の位置を一層矯正して、金属帯１５における溶融金属の付着量ムラを許容範囲内に一層確実に抑制し得るレベルのものであることを意味する。
【００９８】
図９に示すように、振動抑制能力は、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1が５超過の範囲と２未満の範囲とにおいて、目標値（＝１００［％］）未満という小さい値になった。このような検証実験結果が得られた理由は、以下に示す通りである。すなわち、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1が５超過の範囲である場合、振動抑制用コイル１７の振動抑制用磁力による吸引力Ｆ1（図６参照）が過度に小さくなり、この結果、振動抑制用磁力による金属帯１５の振動抑制ができなくなった故に、振動抑制能力が目標値未満になった。また、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1が２未満の範囲である場合、振動抑制用コイル１７と位置矯正用コイル１８との相互インダクタンスＭ（図５参照）が過度に大きくなり、この結果、これらの両コイル間の相互誘導の影響に起因して、振動抑制用磁力による金属帯１５の振動抑制が阻害された故に、振動抑制能力が目標値未満になった。
【００９９】
一方、位置矯正能力は、図９に示すように、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1の増加に伴って増大し、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1が２以上の範囲において、目標値（＝１００［％］）以上になった。この検証実験結果は、位置矯正用コイル１８の巻き数Ｎ2が増加するに伴い、位置矯正用コイル１８の位置矯正用磁力による吸引力Ｆ2が増大し、これにより、位置矯正用磁力による金属帯１５の位置矯正量を大きくすることができた故の結果である。
【０１００】
以上の検証実験結果より、振動抑制能力および位置矯正能力の双方を走行中の金属帯１５に両立して発揮させるためには、図９を参照して明らかなように、コイル巻き数比Ｎ2／Ｎ1を２以上、５以下の範囲内、好ましくは、３以上、４以下の範囲内に設定する必要があることがわかった。すなわち、上述した振動抑制能力および位置矯正能力の両立を達成するために必要な位置矯正用コイル１８の巻き数Ｎ2は、振動抑制用コイル１７の巻き数Ｎ1の２倍以上、５倍以下の範囲内であり、好ましくは、この巻き数Ｎ1の３倍以上、４倍以下の範囲内である。
【０１０１】
以上、説明したように、本発明の実施の形態にかかる金属帯の安定装置では、位置矯正用コイルの巻き数が振動抑制用コイルの巻き数の２倍以上、５倍以下の範囲内になるように、振動抑制用コイルおよび位置矯正用コイルをコアに同心に巻回して、電磁石ユニットを構成し、走行中の金属帯の変位を非接触で測定して得た測定信号をもとに、振動抑制信号と位置矯正信号とを生成し、この振動抑制信号に基づく振動抑制用磁力を電磁石ユニットの振動抑制用コイルに発生させ、この振動抑制用磁力によって、上述した走行中の金属帯の振動を抑制し、これと同時に、上述した位置矯正信号に基づく位置矯正用磁力を電磁石ユニットの位置矯正用コイルに発生させ、この位置矯正用磁力によって、上述した走行中の金属帯の位置を矯正している。
【０１０２】
このため、走行中の金属帯の振動抑制に必要な振動抑制用磁力の吸引力と、この金属帯の位置矯正に必要な位置矯正用磁力の吸引力とを同時に確保するとともに、この金属帯の振動抑制の阻害原因となる振動抑制用コイルおよび位置矯正用コイル間の相互誘導の影響を可能な限り小さくすることができる。これにより、上述した走行中の金属帯に対して、振動抑制に十分な振動抑制用磁力の吸引力と位置矯正に十分な位置矯正用磁力の吸引力とを同時に作用させることができる。この結果、金属帯を安定して走行させるべく、要求する金属帯の振動抑制能力および位置矯正能力を両立して達成することができ、これらの振動抑制能力および位置矯正能力により、金属帯のパスラインを安定に保つことができる。
【０１０３】
また、本発明の実施の形態にかかる溶融めっき金属帯の製造方法では、製造ラインに沿って走行中の金属帯に溶融金属を付着させ、この金属帯に付着させた溶融金属のうちの過剰分をガスワイパによって払拭して、この金属帯における溶融金属の付着量を調整し、上述した実施の形態にかかる金属帯の安定装置からの振動抑制用磁力と位置矯正用磁力とによって、この金属帯の振動および位置を非接触で制御している。
【０１０４】
このため、上述した実施の形態にかかる金属帯の安定装置と同様の作用効果を享受するとともに、この装置の電磁石ユニットとガスワイパとの間において連続する一連の金属帯の振動抑制および位置矯正を基準走行経路に合わせて適切に行うことができる。これにより、溶融金属付着後の走行中である金属帯のうち、ガスワイパと対向する金属帯部分の振動抑制および位置矯正を達成することができ、故に、この金属帯部分のパスラインを基準走行経路に沿って安定化することができる。この結果、溶融金属付着後の走行中である金属帯とガスワイパとの間隔を一定に保てることから、この金属帯の表裏各面に加えられるガスワイパからのワイピングガスの圧力を金属帯全域に亘って均一にすることができる。このワイピングガスの圧力の均一化により、金属帯の表裏各面上における溶融金属の過剰分を均一に払拭することができ、この結果、金属帯の表裏各面上における溶融金属の付着量のムラを抑制して、良質な溶融めっき金属帯を製造することができる。
【０１０５】
なお、上述した実施の形態では、金属帯１５の表裏各面側に各々配置される複数の電磁石３ａ，４ａによって電磁石ユニット２が構成されていたが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明において、電磁石ユニット２は、単一の電磁石によって構成されてもよいし、複数の電磁石によって構成されてもよい。この場合、電磁石ユニット２を構成する電磁石は、金属帯１５の表面側のみに配置されてもよいし、裏面側のみに配置されてもよいし、表裏各面側に各々配置されてもよい。また、電磁石ユニット２が複数の電磁石によって構成される場合、これら複数の電磁石は、金属帯１５を挟んで互いに対向してもよいし、対向していなくてもよい。一方、電磁石ユニット２を構成する電磁石の配置数は、走行する金属帯１５の幅（幅方向Ｄ２の長さ）に応じて設定してもよい。
【０１０６】
また、上述した実施の形態では、金属帯１５の表面側に配置される複数の非接触変位センサ５ａによって変位測定部５が構成されていたが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明において、変位測定部５は、単一の非接触変位センサによって構成されてもよいし、複数の非接触変位センサによって構成されてもよい。この場合、変位測定部５を構成する非接触変位センサは、金属帯１５の表面側のみに配置されてもよいし、裏面側のみに配置されてもよいし、表裏各面側に各々配置されてもよい。また、変位測定部５を構成する非接触変位センサは、電磁石ユニット２よりも金属帯１５の走行方向Ｄ４の上流側または下流側の何れに配置されてもよい。一方、変位測定部５を構成する非接触変位センサの配置数は、走行する金属帯１５の幅に応じて設定してもよい。
【０１０７】
さらに、上述した実施の形態では、処理対象の金属帯１５の走行方向Ｄ４が鉛直上方である場合を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明において、金属帯１５の走行方向Ｄ４は、鉛直上方、鉛直下方、斜め方向、または水平方向の何れの方向であってもよい。
【０１０８】
また、上述した実施の形態では、溶融めっき金属帯の製造ライン１００に金属帯の安定装置１が適用されていたが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明において、金属帯の安定装置１を適用する製造ラインは、溶融めっき金属帯を製造するものであってもよいし、溶融めっき金属帯以外の金属帯を製造するものであってもよい。
【０１０９】
さらに、上述した実施の形態では、２つの脚部を有する電磁石によって電磁石ユニット２が構成されていたが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明において、電磁石ユニット２を構成する電磁石は、単一の脚部を有するものであってもよいし、２つの脚部を有するものであってもよいし、３つ以上の脚部を有するものであってもよい。
【０１１０】
また、上述した実施の形態または実施例により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態または実施例に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
以上のように、本発明にかかる金属帯の安定装置およびこれを用いた溶融めっき金属帯の製造方法は、金属帯を製造する製造ラインに有用であり、特に、溶融めっき金属帯の製造ラインに適している。
【符号の説明】
【０１１２】
１  金属帯の安定装置
２  電磁石ユニット
３  表面側電磁石群
３ａ，４ａ  電磁石
４  裏面側電磁石群
５  変位測定部
５ａ  非接触変位センサ
６  入力部
７  制御部
８  演算処理部
９ａ，９ｂ  信号分配部
１０，１１，１２，１３  アンプ部
１０ａ，１１ａ  アンプ
１５  金属帯
１７  振動抑制用コイル
１８  位置矯正用コイル
１９  コア
１００  製造ライン
１０１  焼鈍炉
１０２  溶融金属浴
１０３  溶融金属
１０４  引き込みローラー
１０５，１０７  引き上げローラー
１０６  ガスワイパ
１０８  合金化炉
１０９  冷却帯
１１０  化成処理部
Ｄ１  長手方向
Ｄ２  幅方向
Ｄ３  厚さ方向
Ｄ４  走行方向
【要約】
本発明の一態様である金属帯の安定装置は、変位測定部と、制御部と、電磁石ユニットとを備える。変位測定部は、走行中の金属帯の変位を非接触で測定する。制御部は、変位測定部による金属帯の変位の測定信号をもとに、金属帯の振動抑制を制御するための振動抑制信号と金属帯の位置矯正を制御するための位置矯正信号とを生成する。電磁石ユニットは、振動抑制信号に基づき第１の磁力を発生する振動抑制用コイルと、位置矯正信号に基づき第２の磁力を発生する位置矯正用コイルと、振動抑制用コイルおよび位置矯正用コイルが同心に巻かれ、第１の磁力および第２の磁力を金属帯へ導くコアとを有する。位置矯正用コイルの巻き数は、振動抑制用コイルの巻き数の２倍以上、５倍以下の範囲内である。電磁石ユニットは、第１の磁力によって金属帯の振動を抑制するとともに、第２の磁力によって金属帯の位置を矯正する。【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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