(57)【要約】【課題】浴中ロールの回転速度を高精度に検出することが可能なロール回転速度検出装置を提供する。【解決手段】本発明のロール回転速度検出装置は、溶融金属内に設置されたロールに設けられ、ロールとともに回転する永久磁石と、永久磁石により形成される磁界を検出する検出部と、溶融金属に浸食されない非磁性体から形成され、検出部を包囲する保護部と、を備え、ロールの径方向における永久磁石と検出部との距離は５〜２０ｍｍに設定される。検出部は、溶融金属から遮断した状態で、永久磁石との距離が５〜２０ｍｍの位置に配置されるので、永久磁石の磁界を高レベルに検出することができ、ロールの回転速度を高精度に測定することができる。また、検出部が溶融金属から遮断されるため、検出部の寿命を長くすることができる。【選択図】図２
2011202223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属内に設置されたロールに設けられ、前記ロールとともに回転する永久磁石と、
前記永久磁石により形成される磁界を検出する検出部と、
溶融金属に浸食されない非磁性体から形成され、前記検出部を包囲する保護部と、
を備え、
前記ロールの径方向における前記永久磁石と前記検出部との距離は、５〜２０ｍｍであることを特徴とする、ロール回転速度検出装置。
【請求項２】
前記保護部は、
前記検出部を冷却する冷却剤が外部から流入される挿入部と、
前記保護部の内部空間から前記冷却剤を排出する排出部と、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載のロール回転速度検出装置。
【請求項３】
前記保護部の材質は、モリブデン添加材料、セラミック、またはコバルト系金属のうちいずれか１つであることを特徴とする、請求項１または２に記載のロール回転速度検出装置。
【請求項４】
前記検出部は、磁性体の軸芯に巻回されたコイルからなり、
前記永久磁石により形成される磁界によって変化する前記コイルのインダクタンスを検出値として出力することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロール回転速度検出装置。
【請求項５】
溶融金属内に設置されたロールに設けられ、前記ロールとともに回転する永久磁石と、
前記永久磁石により形成される磁界を検出する検出部と、
溶融金属に浸食されない非磁性体から形成され、前記検出部を包囲する保護部と、
を備え、
前記ロールの径方向における前記永久磁石と前記検出部との距離は、前記永久磁石と前記検出部とが接触しない最小の距離以上かつ前記検出部により所定以上の磁界を検出可能な最大の距離以下であることを特徴とする、ロール回転速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属浴内に設置されたロールの回転速度を測定するロール回転速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属帯（例えば鋼帯）の連続溶融めっき装置は、亜鉛などの溶融金属を満たしためっき浴中に、鋼帯の進行方向を転換するためのシンクロールと、シンクロールから鉛直方向に引き上げられる鋼帯を挟み込む上下サポートロールとが配設され、めっき浴外にワイピングノズルが設けられている。この連続溶融めっき装置では、めっき浴内に斜め下方に向けて導入された鋼帯は、シンクロールによりその進行方向を鉛直方向上方に転換された後に、上下サポートロールの間に挟み込まれながら通過してめっき浴外に引き上げられ、ワイピングノズルにより、表面に付着した溶融金属が払拭されて所定の目付量に制御される。
【０００３】
このような溶融金属めっき鋼帯の製造ラインでは、ロールの軸受に起因する振動やロールと鋼帯との間で生ずるスリップ等によって、鋼帯にめっきが不均一に付着したり疵が発生したりすることが問題となっている。このため、ロールの回転速度を検出して、スリップの発生を監視することが行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、金属浴中ロールに永久磁石を配置し、浴外に備えた検出センサによって永久磁石の磁力を検出して、浴中ロールの回転速度を検出する浴中ロール回転速度検出装置が開示されている。浴中ロールの回転速度を検出する検出センサを浴外に設けることにより、検出センサが高温の浴中に浸漬されることを防止して、検出センサの製品寿命の低下を防止している。また、特許文献２には、金属浴中ロールに永久磁石を配置し、浴外に備えた検出センサと永久磁石との間に、永久磁石の磁力を検出センサへ伝達する伝達手段を設けた浴中ロール回転速度検出装置が開示されている。このような伝達手段を設けることにより、永久磁石と検出センサとを離間して配置した場合でも、浴中ロールの回転速度を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９１４３１号公報
【特許文献２】特開２００９−９７０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１では、浴外に検出センサが設置されるため、浴中ロールに設けられた永久磁石と検出センサとの距離が大きい。このため、検出センサによる検出位置において、永久磁石の磁力を十分に検出できるか疑義がある。また、上記特許文献２では、伝達手段によって永久磁石の磁力を検出位置まで伝達するため、特許文献１における課題は改善されると考えられる。しかし、検出センサの検出信号のレベルは永久磁石の磁力に依存する。永久磁石の磁力を強くすると隣接する永久磁石の間隔を狭めることができず、分解能が低くなる。結果として、検出センサによって浴中ロールの回転速度を高精度に検出することが困難になる。また、特許文献２のように浴外で磁気検出を行う構成であっても、浴中ロールに設置した永久磁石の磁場以外の磁力（例えば、電磁制振装置、周辺モータ類等）の影響を受ける可能性もある。この場合、検出センサによる浴中ロールの回転速度の検出に悪影響を及ぼすことも考えられる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、浴中ロールの回転速度を高精度に検出することが可能な、新規かつ改良されたロール回転速度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、溶融金属内に設置されたロールに設けられ、ロールとともに回転する永久磁石と、永久磁石により形成される磁界を検出する検出部と、溶融金属に浸食されない非磁性体から形成され、検出部を包囲する保護部と、を備え、ロールの径方向における永久磁石と検出部との距離は、５〜２０ｍｍであることを特徴とする、ロール回転速度検出装置が提供される。
【０００９】
本発明によれば、検出部を溶融金属に浸食されない材質からなる保護部により包囲して、検出部と永久磁石とを対向して配置する。すなわち、検出部は、溶融金属から遮断した状態で、永久磁石との距離が５〜２０ｍｍの位置に配置される。このように、検出部と永久磁石との距離を近接させることができるので、検出部は永久磁石の磁界を高レベルに検出することができ、ロールの回転速度を高精度に測定することができる。また、検出部が溶融金属から遮断されるため、検出部の寿命を長くすることができる。
【００１０】
ここで、保護部は、検出部を冷却する冷却剤が外部から流入される挿入部と、保護部の内部空間から冷却剤を排出する排出部と、を備えることもできる。挿入部から流入された冷却剤は、保護部の内部空間を巡回して排出部から排出される。このように冷却剤によって検出部の配置された空間を冷却することにより、検出部はより高レベルに永久磁石の磁界を検出することができる。
【００１１】
また、保護部の材質は、モリブデン添加材料、セラミック、またはコバルト系金属のうちいずれか１つを用いるのがよい。これらの材質を用いることにより、保護部が溶融金属に浸食されるのを防止することができ、検出部を確実に溶融金属から遮断することができる。
【００１２】
さらに、検出部は、磁性体の軸芯に巻回されたコイルからなり、永久磁石により形成される磁界によって変化するコイルのインダクタンスを検出値として出力するように構成してもよい。ロールの回転にともなって永久磁石が回転すると、コイルのインダクタンスは変化する。ロール回転速度検出装置は、コイルのインダクタンス変化に基づいて、永久磁石、すなわちロールの回転速度を取得することができる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、溶融金属内に設置されたロールに設けられ、ロールとともに回転する永久磁石と、永久磁石により形成される磁界を検出する検出部と、溶融金属に浸食されない非磁性体から形成され、検出部を包囲する保護部と、を備え、ロールの径方向における永久磁石と検出部との距離は、永久磁石と検出部とが接触しない最小の距離以上かつ検出部により所定以上の磁界を検出可能な最大の距離以下であることを特徴とする、ロール回転速度検出装置が提供される。
【００１４】
本発明によれば、検出部を溶融金属に浸食されない材質からなる保護部により包囲して、検出部と永久磁石とを対向して配置する。すなわち、検出部は、溶融金属から遮断した状態で、永久磁石との距離が、永久磁石と検出部とが接触しない最小の距離以上かつ検出部により所定以上の磁界を検出可能な最大の距離以下の位置に配置される。永久磁石と検出部とが接触すると、ロールの回転速度を検出することができない。また、検出部により所定以上の磁界を検出することができない場合、すなわち、十分な信号／ノイズ比を得ることができない場合には、高精度にロールの回転速度を検出することができない。これより、検出部と永久磁石との距離の上限値をこのように設定することにより、ロールの回転速度の検出が可能となる。本発明のロール回転速度検出装置では、検出部と永久磁石との距離を近接させることができるので、検出部は永久磁石の磁界を高レベルに検出することができ、ロールの回転速度を高精度に測定することができる。また、検出部が溶融金属から遮断されるため、検出部の寿命を長くすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、浴中ロールの回転速度を高精度に検出することが可能なロール回転速度検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態にかかる連続溶融めっき装置を示す模式図である。
【図２】同実施形態にかかる浴中ロールのロール回転速度検出装置の配置状態を示す側面図である。
【図３】同実施形態にかかる浴中ロールのロール回転速度検出装置の配置状態を示す、図２の背面図である。
【図４】ロール回転速度検出装置のマグネット部とセンサ部との位置関係を示す説明図である。
【図５】同実施形態にかかるロール回転速度検出装置の構成を示す一部切欠断面図である。
【図６】同実施形態にかかるロール回転速度検出装置の構成を示す平面図である。
【図７】図６の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図８】センサ／磁石間隔ｄを１０ｍｍに固定した場合における、ロールの回転速度およびセンサ温度を変化させたときの、センサ部のセンサ出力を示すシミュレーション結果である。
【図９】センサ／磁石間隔ｄを２０ｍｍに固定した場合における、ロールの回転速度およびセンサ温度を変化させたときの、センサ部のセンサ出力を示すシミュレーション結果である。
【図１０】センサ／磁石間隔ｄを１０ｍｍに固定した場合のセンサ温度とセンサ出力振幅との関係を示すグラフである。
【図１１】センサ／磁石間隔ｄとセンサ出力との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１２】センサ／磁石間隔ｄとセンサ出力振幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
［連続溶融めっき装置の構成］
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る連続溶融めっき装置について説明する。図１は、本実施形態にかかる連続溶融めっき装置１を示す模式図である。
【００１９】
図１に示すように、連続溶融めっき装置１は、鋼帯２を、溶融金属を満たしためっき浴３に浸漬することにより、鋼帯２の表面に溶融金属を連続的に付着させるための装置である。連続溶融めっき装置１は、浴槽４と、スナウト５と、シンクロール６と、上下一対のサポートロール７、８と、ガスワイピングノズル９と、一対のタッチロール１０、１１とを備える。
【００２０】
鋼帯２は、溶融金属によるめっき対象となる金属帯の一例である。本実施形態では鋼帯２の例を上げて説明するが、本発明の金属帯は、めっき対象となる帯状の金属材料であれば、その材質は問わない。また、溶融金属は、亜鉛、鉛−錫、アルミニウムなどの耐食性金属が一般的であるが、めっき金属として使用されるその他の金属であってもよい。溶融金属で鋼帯２をめっきして得られる溶融めっき鋼帯としては、亜鉛めっき鋼帯、合金化亜鉛めっき鋼帯等が代表的であるが、その他の種類のめっき鋼帯であってもよい。
【００２１】
浴槽４は、上記溶融金属からなるめっき浴３を貯留する。スナウト５は、その一端をめっき浴３内に浸漬されるように傾斜配設される。
【００２２】
シンクロール６は、めっき浴３中の最下方に配設され、サポートロール７、８よりもロール径が大きい。このシンクロール６は、スナウト５を通ってめっき浴３内に斜め下方に向けて導入された鋼帯２を、鉛直方向上方に方向転換する。
【００２３】
サポートロール７、８は、めっき浴３中のシンクロール６の上方に配置され、シンクロール６から鉛直方向に引き上げられた鋼帯２を左右両側から挟み込むようにして配設される。サポートロール７、８は、不図示の軸受（例えば、すべり軸受、転がり軸受等）により回転自在に支持される。本実施形態にかかるサポートロール７、８は無駆動式であり、高速通板される鋼帯２に従動して回転する。なお、サポートロール７、８はモータ等により回転駆動される駆動式であってもよい。
【００２４】
ガスワイピングノズル９は、めっき浴３外に配設けられ、めっき浴３から鉛直方向に引き上げられた鋼帯２の表面に気体を吹き付けて余剰な溶融金属を払拭する。これにより、鋼帯２に対する溶融金属の目付量を適正量に制御できる。タッチロール１０、１１は、ガスワイピングノズル９の上方に配設され、鋼帯２を両側より挟み込んで支持する。なお、連続溶融めっき装置１を、タッチロール１０、１１を設けない構成とすることもできる。
【００２５】
ここで、上記構成の連続溶融めっき装置１の動作について説明する。連続溶融めっき装置１は、不図示の駆動源により鋼帯２を長手方向に移動させて、装置内の各部を通板させる。この鋼帯２は、スナウト５を通じてめっき浴３中に斜め下方に導入され、シンクロール６を周回して、その進行方向が鉛直方向上方に変換される。次いで、鋼帯２は、サポートロール７、８の間に挟み込まれながら上昇して、めっき浴３外に引き上げられる。このとき、鋼帯２は、サポートロール７、８により形状矯正されて、幅方向の反りが抑制される。その後、めっき浴３外に引き上げられた鋼帯２は、ガスワイピングノズル９により余剰な溶融金属を払拭されて所定の目付量に制御され、タッチロール１０、１１に至る。このようにして、連続溶融めっき装置１は、鋼帯２をめっき浴３中に連続的に浸漬して、溶融金属でめっきする。
【００２６】
［ロール回転速度検出装置の構成］
次に、図２〜図７に基づいて、本実施形態にかかるロール回転速度検出装置１００の構成について説明する。以下では、本実施形態にかかるロール回転速度検出装置１００は、連続溶融めっき装置１のサポートロール８の回転速度を検出するために設けられているとして説明するが、他方のサポートロール７やシンクロール６等、めっき浴３中に浸漬した浴中ロールの回転速度を測定するものとして設置することも可能である。非駆動式のロールの回転速度を測定する場合には、測定されたロールの回転速度より、ロールのスリップの発生を発見することができる。また、駆動式のロールの回転速度を測定する場合には、測定されたロールの回転速度より、その回転が鋼帯２の移動速度に同期しているか否かを判定することができる。
【００２７】
なお、図２は、本実施形態にかかる浴中ロールのロール回転速度検出装置１００の配置状態を示す側面図である。図３は、本実施形態にかかる浴中ロールのロール回転速度検出装置１００の配置状態を示す、図２の背面図である。図４は、ロール回転速度検出装置１００のマグネット部１１０とセンサ部１２０との位置関係を示す説明図である。図５は、本実施形態にかかるロール回転速度検出装置１００の構成を示す一部切欠断面図である。図６は、本実施形態にかかるロール回転速度検出装置１００の構成を示す平面図である。図７は、図６の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。ここで、図２は、図３に示すサポートロール８を取り除いた状態を示している。また、図２、図３および図５では、ケーブル１２４ａ、１２４ｂおよびシース線１２５をまとめて配線として符号１２７として示している。
【００２８】
本実施形態にかかるロール回転速度検出装置１００は、図２〜図４に示すように、サポートロール８の回転軸８ａの一端に設けられたマグネット部１１０と、マグネット部１１０の回転速度を検出するセンサ部１２０と、センサ部１２０を包囲する保護部１３０とから構成される。本実施形態にかかるセンサ部１２０は、保護部１３０に包囲された状態でめっき浴３中に配設されるため、溶融金属に浸漬されない。また、本実施形態にかかるセンサ部１２０は、高温の溶融亜鉛と接触する保護部１３０の本体部１３１との接触を避けるため、蓋部１３２から懸架するように設けられている。
【００２９】
マグネット部１１０は、ロールとともに回転するようにロールの回転軸に設けられた環状の基台部１１２と、基台部１１２の周側面に設けられた複数の永久磁石１１４とからなる。本実施形態では、永久磁石１１４は、基台部１１２の円周方向に等間隔に８つ設けられているが、本発明はかかる例に限定されず、少なくとも１つの永久磁石１１４が設けられていればよい。
【００３０】
センサ部１２０は、マグネット部１１０の周側面と対向して設けられる検出部である。センサ部１２０は、サポートロール８とともに回転するマグネット部１１０の磁力を検出することにより、サポートロール８の回転速度を検出する磁界変化を検出可能な磁力センサである。センサ部１２０は、保護部１３０によって包囲されているため溶融金属に浸漬されない。これにより、センサ部１２０の製品寿命を長くすることができる。
【００３１】
本実施形態にかかるセンサ部１２０は、図７に示すように、コイル１２１と、磁性コア１２２と、ボビン１２３と、センサケーブル１２４と、シース熱電対１２５とから構成される。コイル１２１は、耐熱性のマグネットワイヤーであり、ボビン１２３に支持された磁性体の軸芯である磁性コア１２２に巻回されている。マグネット部１１０の永久磁石１１４の磁界に応じて、コイル１２１のインダクタンスは変化する。コイル１２１は、センサケーブル１２４と接続されている。センサケーブル１２４は、コイル１２１の両端に接続されたケーブル１２４ａ、１２４ｂからなり、保護部１３０の外部へ引き出されたケーブル１２４ａ、１２４ｂから出力されるコイル１２１のインダクタンスがロールの回転速度を算出するための検出信号となる。
【００３２】
センサ部１２０は、検出信号（インダクタンスに比例する電圧）変化に基づき、ロールの回転速度を算出する。より詳細には、ロールの回転速度は、コイル１２１の外部磁場を印加したときのコイルコア材（磁性体）の磁気特性によるインダクタンス変化を検出し、算出される。検出信号（電圧）は、コイル１２１がマグネット部１１０の永久磁石１１４と対向していないときは小さく、コイル１２１が永久磁石１１４と対向しているときは大きくなる。また、コイルコア材として使用している磁性体は、外部磁場が強くなるほど透磁率が指数関数的に低くなる特性を持っている。
【００３３】
センサ部１２０は、コイル１２１のインダクタンスがコイルコア材の透磁率に比例する関係に基づき、コイル１２１に対向するマグネット部１１０の永久磁石１１４の有無より変化するセンサ出力信号を得る。センサ出力信号は、外部磁場が強くなるほど指数関数的に小さくなる特性を有する。そして、マグネット部１１０が回転すると、コイル１２１のインダクタンスの変化に応じて、センサ出力信号は正弦波状に変化する。
【００３４】
シース熱電対１２５は、ロールの回転速度を検出するセンサ部１２０の存在する空間の温度を測定するために設けられている。センサ部１２０を高温環境におくと、センサケーブル１２４等の配線などが酸化してしまい、センサ部１２０の寿命が短くなるとともに、磁界の検出精度も低下してしまう。本実施形態にかかるセンサ部１２０では、センサ部１２０が高温環境におかれることがないように、シース熱電対１２５により温度監視している。なお、保護部１３０内の温度は、保護部１３０内部に冷却剤を流入することによって調節される。センサ部１２０を冷却する冷却構造については後述する。シース熱電対１２５による検出値は、保護部１３０の外部へ引き出されるシース線１２５ａを介して取得される。
【００３５】
保護部１３０は、センサ部１２０を溶融金属から遮断するガード部材である。保護部１３０は、例えば溶融亜鉛等の溶融金属に浸食されない非磁性体から形成される。このような材料としては、例えば、モリブデンを添加して耐食性、耐孔食性が向上されたＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１７、ＳＵＨ３８、ＳＵＨ６６１等のステンレス鋼あるいは耐熱鋼や、サイアロン等のセラミック、トリバロイ（登録商標）、ステライト（登録商標）等のコバルト系金属などがある。保護部１３０は、図２、３に示すように、その一部がめっき浴３中に浸漬しているが、上記の材質から形成されているため溶融金属に浸食されない。これにより、保護部１３０の内部に収容されたセンサ部１２０を溶融金属から確実に遮断することができる。
【００３６】
保護部１３０は、例えば円筒状に形成され、図５に示すように、その内部にセンサ部１２０を収容している。保護部１３０は、センサ部１２０がロールの回転軸に設けられたマグネット部１１０と所定の距離を有して対向するように、保持部１４０によって保持されている。このとき、保護部１３０は、保護部１３０の長手方向に延びる円筒の中心線と、マグネット部１１０の基台部１１２の外周の接線方向と略直交するように設けられる。保持部１４０は、連続溶融めっき装置１に固定されたロール支持部１５０によって支持されている。
【００３７】
より詳細にみると、保護部１３０は、図７に示すように、一端が封鎖された筒状の本体部１３１と、本体部１３１の他端を封鎖する蓋部１３２とを備える。本体部１３１の他端と蓋部１３２とは、平座金を介してボルト１３３により密接して固定される。これにより、保護部１３０の内部空間は溶融金属から遮断され、内部に溶融金属が侵入するのを防止することができる。蓋部１３２は、センサ部１２０を収容する蓋円筒部１３２ａが形成されている。蓋円筒部１３２ａは、蓋部１３２と一体に形成されており、蓋部１３２の中心部分から本体部１３１の長手方向に延びている。蓋円筒部１３２ａのマグネット部１１０と対向する一端側は、本体部１３１と同様、封鎖されている。一方、蓋円筒部１３２ａの他端側は、センサ部１２０の配線等を引き出すための排出管１３６が設けられ、外部と連通している。蓋円筒部１３２ａの周側面には、冷却剤を移動させるための通過孔１３２ｂが形成されている。
【００３８】
また、蓋部１３２には、センサ部１２０を冷却する冷却剤を保護部１３０内部へ流入するための挿入管１３４が、蓋部１３２の径方向に蓋円筒部１３２ａと隣接して設けられる。挿入管１３４は、両端が開口する管状部材である。外部から挿入管１３４より流入された冷却剤は、図７の破線矢印で示すように、本体部１３１の内部空間を移動して、通過孔１３２ｂから蓋円筒部１３２ａの内部空間へ入り込み、排出管１３６から外部へ排出される。ここで、冷却剤としては、例えば、空気、チッ素ガス等の不活性ガスを用いることができる。なお、保護部１３０の本体部１３１や蓋円筒部１３２ａ等の部材を円筒形状とすることで、冷却流体の流路を明確にすることができ、センサ部１２０を確実に冷却することができる。
【００３９】
本実施形態にかかるロール回転速度検出装置１００は、センサ部１２０を保護部１３０によって保護し、マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離を近接させることによって、センサ部１２０のセンサ出力振幅を大きくすることができる。図４に示す、基台部１１２の外周の接線方向におけるマグネット部１１０とセンサ部１２０との距離（「センサ／磁石間隔」ともいう。）ｄは、約５〜２０ｍｍに設定される。距離ｄを５ｍｍ未満とすると、マグネット部１１０とセンサ部１２０を包囲する保護部１３０とが接触する恐れがある。一方、距離ｄを２０ｍｍより大きくすると、センサ部１２０によるセンサ出力振幅が低下してしまい、高精度にロールの回転速度を検出することができなくなってしまう。
【００４０】
また、マグネット部１１０が設けられているロールは、径方向に数ｍｍ程度のぶれを生じる場合がある。これを考慮すると、マグネット部１１０とセンサ部１２０との接触を回避するとともに高精度にロールの回転速度を検出するためには、マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離ｄは、約１５〜２０ｍｍに設定するのが望ましい。
【００４１】
なお、距離ｄの上限値は、マグネット部１１０の永久磁石１１４のセンサ部１２０により所定以上の磁界を検出可能な最大の距離に設定するようにしてもよい。センサ部１２０により所定以上の磁界を検出できない場合、すなわち、十分な信号／ノイズ比を得ることができない場合には、高精度にロールの回転速度を検出することができないためである。なお、センサ部１２０により検出される信号／ノイズ比は、永久磁石１１４の磁場強度、隣接する永久磁石１１４との距離およびセンサ感度、温度等に依存する。このため、距離ｄの上限値は、これらの条件に基づいて適宜設定される。また、距離ｄを大きくすることによってセンサ部１２０によるセンサ出力振幅が低下し、ノイズの影響を受ける可能性もある。この場合には、後述するセンサ部１２０のコイルの巻き数を増加すること等により、センサ出力振幅を高くすることができる。
【００４２】
また、上述したように、本実施形態にかかるロール回転速度検出装置１００は、センサ部１２０を冷却する冷却構造を有する。めっき浴３の浴中温度は、通常約４５０〜４６０℃との高温となっている。このような環境ではセンサ部１２０の検出性能が低下してしまうため、冷却剤によりセンサ部１２０が配置される空間の温度を浴中温度より低下させる。これにより、センサ部１２０のセンサ出力振幅を高く維持することができる。
【００４３】
［シミュレーション結果］
＜１．センサ／磁石間隔ｄを固定した場合における、ロールの回転速度およびセンサ温度を変化させたときの、センサ部のセンサ出力振幅の検証＞
本実施形態にかかるロール回転速度検出装置１００の効果を検証すべく、シミュレーションを行った。まず、マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離（センサ／磁石間隔）ｄを固定して、マグネット部１１０が設けられたロールの回転速度およびセンサ部１２０の配置空間の温度（センサ温度）を変化させたときの、センサ部１２０のセンサ出力振幅を検証した。その結果を図８〜図１０に示す。図８は、マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離ｄを１０ｍｍに固定した場合のシミュレーション結果であり、図９は、マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離ｄを２０ｍｍに固定した場合のシミュレーション結果である。図１０は、マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離ｄを１０ｍｍに固定した場合のセンサ温度とセンサ出力振幅との関係を示すグラフである。
【００４４】
本シミュレーションにおいては、約４６０℃の浴中に保護部１３０にガードされたセンサ部１２０を配置した場合を想定する。マグネット部１１０には８つの永久磁石１１４が周方向に等間隔に設けられているとする。ロールの回転速度は、５０ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ、２００ｒｐｍの４つの場合について測定した。これらのうち最も回転速度の大きい２００ｒｐｍは、実機において検出したい最高速度である。また、センサ温度は、大気中（約１８℃）および浴中（約２１５℃、約２８０℃、約３５５℃、約４２０℃）の５つの場合について測定した。最も高いセンサ温度（約４２０℃）のときには、センサ部１２０は冷却されていない状態である。
【００４５】
センサ部１２０が出力するセンサ出力信号は、図８および図９に示すように、正弦波のような波形を示す。この波形の１つの山がマグネット部１１０の１つの永久磁石１１４に対応する。マグネット部１１０が回転して永久磁石１１４がセンサ部１２０に接近するとセンサ部１２０の出力するセンサ出力信号は次第に小さくなり、永久磁石１１４がセンサ部１２０に最も接近したときにセンサ出力信号は最小となる。そして、マグネット部１１０が回転して永久磁石１１４がセンサ部１２０から離隔されるとセンサ部１２０の出力するセンサ出力信号は次第に大きくなる。すなわち、ロールとともにマグネット部１１０が回転することにより、センサ部１２０が検出する永久磁石１１４の磁界の強さが変化する。このセンサ出力信号の波形の周期より、ロールが永久磁石１１４の隣接間隔の距離だけ回転するのに要する時間を取得することができ、ロールの回転速度を算出することができる。
【００４６】
本シミュレーションでは、ロールの回転速度またはセンサ温度を変化させたときの、センサ部１２０のセンサ出力であるセンサ出力振幅の大きさの変化を検証した。まず、図８に示すマグネット部１１０とセンサ部１２０との距離ｄを１０ｍｍに固定した場合についてみると、センサ温度を一定にしてロールの回転速度を変化させても、センサ出力振幅の大きさはほとんど変化しなかった。これより、本実施形態にかかるロール回転速度検出装置１００によれば、ロールの回転速度によらず、センサ部１２０により安定した検出信号が出力されることがわかる。
【００４７】
また、センサ温度を変化させた場合には、図８および図１０に示すように、室温から約２１５℃までは、センサ温度が高くなるにつれてセンサ出力振幅は大きくなるが、センサ温度が約２１５℃より高くなるとセンサ出力振幅は小さくなっている。すなわち、センサ部１２０を浴中に配置するとき、センサ部１２０を十分に冷却した方がセンサ部１２０の出力するセンサ出力振幅は大きくなり、高精度にロールの回転速度を測定することが可能となる。また、保護部１３０内部でセンサ部１２０を冷却することでセンサ出力振幅が大きくなることにより、信号／ノイズ比を改善することができるという効果もある。
【００４８】
次に、図９に示すマグネット部１１０とセンサ部１２０との距離ｄを２０ｍｍに固定した場合についてみると、図８と同様の結果が得られている。すなわち、センサ温度を一定にしてロールの回転速度を変化させてもセンサ出力振幅の大きさはほとんど変化していないことから、ロールの回転速度によらずセンサ部１２０により安定した検出信号が出力されることがわかる。また、センサ温度を変化させた場合には、センサ温度が高くなるにつれてセンサ出力振幅は大きくなるが、センサ温度が約２１５℃より高くなるとセンサ出力振幅は小さくなっている。これより、センサ部１２０を十分に冷却した方がセンサ部１２０の出力するセンサ出力振幅は大きくなり、高精度にロールの回転速度を測定することが可能となることがわかる。また、保護部１３０内部でセンサ部１２０を冷却することでセンサ出力振幅が大きくなることにより、信号／ノイズ比を改善することができるという効果もある。
【００４９】
ここで、図８と図９の検出信号の波形を比較すると、マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離ｄが１０ｍｍの場合の方が２０ｍｍの場合よりもセンサ出力振幅が大きいことがわかる。これより、マグネット部１１０とセンサ部１２０とをなるべく近接させて配置することによってセンサ部１２０の出力するセンサ出力振幅は大きくなり、高精度にロールの回転速度を測定することが可能となる。
【００５０】
＜２．センサ／磁石間隔ｄとセンサ出力振幅との関係＞
マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離（センサ／磁石間隔）ｄとセンサ出力振幅との関係についてより詳細に検証すべく、センサ温度を一定にして、ロールの回転速度または距離ｄを変化させたときのセンサ出力振幅の大きさを測定した。かかる実験結果を図１１および図１２に示す。なお、図１１は、センサ／磁石間隔ｄとセンサ出力振幅との関係を示すシミュレーション結果である。図１２は、センサ／磁石間隔ｄとセンサ出力振幅との関係を示すシミュレーション結果である。なお、図１１および図１２に示すセンサ出力振幅の値は一例である。
【００５１】
本シミュレーションにおいては、センサ部１２０の冷却は行わず、約４６０℃の浴中に保護部１３０にガードされたセンサ部１２０を配置した場合を想定する。マグネット部１１０には８つの永久磁石１１４が周方向に等間隔に設けられているとする。このとき、ロールの回転速度を５０ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ、２００ｒｐｍと変化させるとともに、マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離ｄを５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍと変化させたときの、センサ部１２０の出力する検出信号をシミュレーションにより取得した。
【００５２】
図１１に示すように、マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離ｄが５ｍｍのときには最もセンサ出力振幅が最も大きく、距離ｄが大きくなるにつれてセンサ出力振幅は小さくなっていった。本シミュレーションでは、距離ｄが２０ｍｍを超えるとセンサ出力振幅が１０ｍＶより小さくなっている。この場合には、ロールの回転速度を高精度に検出できない可能性があるため、コイルの巻き数を増加してセンサ出力振幅を大きくして、センサ出力振幅を１０ｍＶ以上とするのが望ましい。これにより、距離ｄの上限値をマグネット部１１０の永久磁石１１４の配置間隔（円弧長）と同程度に設定した場合にも、十分なセンサ出力振幅を取得することができる。
【００５３】
上記２つのシミュレーションより、マグネット部１１０とセンサ部１２０との距離ｄをなるべく小さくすることにより、センサ部１２０のセンサ出力振幅を大きくすることができることがわかった。また、浴中に配置されたセンサ部１２０を冷却することにより、よりセンサ部１２０のセンサ出力振幅を大きくすることができ、高精度にロールの回転速度を検出することが可能となることがわかった。
【００５４】
以上、本発明の実施形態にかかるロール回転速度検出装置１００について説明した。かかるロール回転速度検出装置１００によれば、ロールの回転速度を検出するために、ロールとともに回転するマグネット部１１０を設け、マグネット部１１０の永久磁石１１４が形成する磁界を検知するセンサ部１２０をマグネット部１１０に近接させて浴中に配置する。これにより、センサ部１２０の出力する検出信号の振幅を大きくすることができ、高精度にロールの回転速度を測定することができる。このとき、センサ部１２０は、保護部１３０にガードされて溶融金属から遮断されるため、溶融金属に浸食されることによる寿命の低下を防止することができる。
【００５５】
また、本実施形態のロール回転速度検出装置１００は、センサ部１２０を冷却する冷却構造を備える。これにより、センサ部１２０の出力する検出信号のレベルを向上させることができるので、より高精度にロールの回転速度を測定することができる。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５７】
例えば、上記実施形態では、保護部１３０の形状は円筒状としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、保護部１３０の長手方向に対して直交する方向に切断したときの本体部１３１の形状が四角形等の多角形状であってもよい。また、上記実施形態では、排出管１３６を配線の引き出し口および冷却剤の排出口として用いたが、本発明は係る例に限定されず、配線の引き出し口と冷却剤の排出口とをそれぞれ設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１          連続溶融めっき装置
２          鋼帯
３          めっき浴
４          浴槽
５          スナウト
６          シンクロール
７、８      サポートロール
８ａ        ロール軸
９          ガスワイピングノズル
１０、１１  タッチロール
１００      ロール回転速度検出装置
１１０      マグネット部
１１２      基台部
１１４      永久磁石
１２０      センサ部
１２１      コイル
１２２      磁性コア
１２３      ボビン
１２４      センサケーブル
１２５      シース熱電対
１２７      配線
１３０      保護部
１３１      本体部
１３２      蓋部
１３２ａ    蓋円筒部
１３４      挿入管
１３６      排出管
１４０      保持部
１５０      ロール支持部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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