(57)【要約】  【課題】  帯状板の固有振動数を精度よく検出することが可能な張力測定方法を提供すること。  【解決手段】  加振される金属板１の上面側の第１の位置Ｐ１と金属板１を含む水平面上の第２の位置Ｐ２に夫々配置された２つの低周波騒音計４，５により、金属板１の振動により発生する空気の圧力変動を測定し、２つの低周波騒音計４，５により測定された第１の位置Ｐ１及び第２の位置Ｐ２における２つの圧力変動データＰａ，Ｐｂの差ΔＰをとり、その差のデータを周波数解析することにより、金属板１の固有振動数を抽出し、抽出された固有振動数に基づいて金属板１の張力を求める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加振される帯状板の一方の面側の第１の位置と前記帯状板を含む面上の第２の位置に夫々配置された２つの圧力測定手段により、前記帯状板の振動により発生する空気の圧力変動を測定する第１工程と、
前記２つの圧力測定手段により測定された前記第１の位置及び前記第２の位置における２つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第２工程と、
抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第３工程と、
を備えたことを特徴とする帯状板の張力測定方法。
【請求項２】
加振される帯状板の一方の面側の第１の位置と前記帯状板の他方の面側で且つ前記第１の位置と前記帯状板に関して対称な第３の位置に夫々配置された２つの圧力測定手段により、前記帯状板の振動により発生する空気の圧力変動を測定する第１工程と、
前記２つの圧力測定手段により測定された前記第１の位置及び前記第３の位置における２つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第２工程と、
抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第３工程と、
を備えたことを特徴とする帯状板の張力測定方法。
【請求項３】
前記第１工程において、前記２つの圧力測定手段により加振前の圧力変動と加振後の圧力変動とを夫々測定し、
前記第２工程において、前記２つの圧力測定手段により測定された２つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを加振前のデータと加振後のデータに分割して夫々について周波数解析を行い、加振前のデータと加振後のデータとを夫々周波数解析して得られたデータの差又は比から前記帯状板の固有振動数を抽出することを特徴とする請求項１又は２に記載の帯状板の張力測定方法。
【請求項４】
前記帯状板の加振位置は、長手方向２カ所の支持位置で支持された部分の中央の位置であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の帯状板の張力測定方法。
【請求項５】
前記帯状板をその幅方向両端部の２つの加振位置において別々のタイミングで加振し、
前記第２工程において、前記２つの圧力測定手段により測定された２つの圧力変動データの差のデータの、前記２つの加振位置における加振に夫々対応する部分を周波数解析することにより、帯状板の幅方向両端部における、長手方向の固有振動数を夫々抽出することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の帯状板の張力測定方法。
【請求項６】
前記第１の位置は、長手方向２カ所の支持位置で支持された部分の中央部の、前記一方の面側の位置であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の帯状板の張力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、紙あるいは布等の各種帯状板の張力測定方法に関し、特に、帯状板の固有振動数に基づいてその張力を求める張力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属等からなる帯状板をロール等を介して下流側へ送るラインにおいては、各種駆動ロールによる変動トルクやロールの偏心等に起因して、常時、板には様々な振動数成分を有する外部加振力が作用しており、板は固有振動数で振動している場合が多い。そこで、この板の振動現象を利用して、支持ロール間の板の幅方向両端部における、長手方向の固有振動数から張力を求める方法が従来から提案されている。
【０００３】
ここで、板の振動を計測する場合には、レーザー変位計や渦電流式変位計等の非接触式の変位計が広く用いられているが、一般的なレーザー変位計の測定レンジは狭い。そこで、測定レンジが広いマイクロホン等の振動検出器を板の一方の面側で且つ板から離隔した位置に配置し、この振動検出器で板の周辺の空気の圧力変動を検出することにより板の振動を計測する方法も提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
また、板の固有振動数の明確なピークを検出することができない場合には、板に外力を作用させることにより板を強制的に振動させることにより所要モード（一般的には、１次モード）の固有振動を励起させることが有効である。このように板に振動を生じさせる方法としては、直接的な打撃を与える方法の他、圧縮空気等の流体を板に対して吹きつける方法（例えば、特許文献３参照）などがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１２０４３３号公報
【特許文献２】特開平７−９８２４６号公報
【特許文献３】特開平６−４３０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、板の振動により発生した圧力変動を、板から離れた位置に配置された振動検出器で計測する際に、周辺の騒音レベルが大きいと、外部騒音により発生した圧力変動も振動検出器により計測されてしまうため、板の振動による圧力変動と外部騒音による圧力変動との比（ＳＮ比）が低下して、板の固有振動数成分を抽出することが困難となる。また、板には種々の外部加振力が作用しているが、そのような外部加振力の特定の振動数成分の応答が固有振動数成分に比べて無視できない程度に十分大きい場合には、外部加振力による振動数成分のピークと固有振動数成分のピークの両方が同時に表れるため、板の固有振動数成分を抽出することが困難となる。
【０００７】
さらに、板には数多くの固有振動モードがあり、特に、板の幅方向両端部の張力が異なっている状態（以下、偏張力状態という）には、より複雑な固有振動数特性を示すため、単に板を加振するだけでは、必要な固有振動数成分（特に、１次モード）を抽出することが困難な場合もある。
【０００８】
本発明の目的は、帯状板の固有振動数を精度よく検出することが可能な張力測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
第１の発明の張力測定方法は、加振される帯状板の一方の面側の第１の位置と前記帯状板を含む面上の第２の位置に夫々配置された２つの圧力測定手段により、前記帯状板の振動により発生する空気の圧力変動を測定する第１工程と、前記２つの圧力測定手段により測定された前記第１の位置及び前記第２の位置における２つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第２工程と、抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第３工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
この張力測定方法においては、板に強制的に外力（強制加振力）を与えて振動させることにより板の固有振動数成分を励起させ、この板の振動により発生した圧力変動を圧力測定手段により測定し（第１工程）、この圧力変動データにフーリエ変換を施して周波数解析を行うことにより固有振動数を抽出し（第２工程）、この抽出された固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める（第３工程）。ところで、帯状板の一方の面側の第１の位置と帯状板を含む面上の第２の位置には、夫々２つの圧力測定手段が配置される。そして、第１工程において、第１の位置に配置された圧力測定手段では、加振された帯状板の振動と外部騒音の両方により発生した空気の圧力変動が測定される。一方、第２の位置に配置された圧力測定手段では、外部騒音により発生した空気の圧力変動は測定されるが、板の振動による圧力変動については、板の両面から第２の位置に伝播する圧力変動が互いに逆位相であり相殺されるため測定されない。そのため、第２工程において、これら２つの圧力測定手段により夫々測定された２つの圧力変動データの差をとることにより圧力変動データから外部騒音による圧力変動を除去することができるため、帯状板の固有振動数を容易に抽出することができる。
【００１１】
第２の発明の張力測定方法は、加振される帯状板の一方の面側の第１の位置と前記帯状板の他方の面側で且つ前記第１の位置と前記帯状板に関して対称な第３の位置に夫々配置された２つの圧力測定手段により、前記帯状板の振動により発生する空気の圧力変動を測定する第１工程と、前記２つの圧力測定手段により測定された前記第１の位置及び前記第３の位置における２つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを周波数解析することにより、帯状板の固有振動数を抽出する第２工程と、抽出された前記固有振動数に基づいて帯状板の張力を求める第３工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
第１工程において、帯状板の一方の面側の第１の位置に配置された圧力測定手段と、他方の面側で且つ第１の位置と帯状板に関して対称な第３の位置に配置された圧力測定手段においては、加振された帯状板の振動による圧力変動と外部騒音による圧力変動の両方が測定される。しかし、板の振動による圧力変動は第１の位置と第３の位置とで略逆位相とになるのに対して、外部騒音による圧力変動は第１の位置と第３の位置とでは略同位相となる。従って、第２工程において、これら第１の位置と第３の位置に配置された２つの圧力測定手段により夫々測定された２つの圧力変動データの差をとることにより、略逆位相の板の振動による圧力変動データは大きくなる（ピークが倍になる）一方で、略同位相の外部騒音による圧力変動データは小さくなり、ほとんど除去されるため、ＳＮ比が大きくなり、固有振動数の検出精度が高くなる。
【００１３】
第３の発明の張力測定方法は、前記第１又は第２の発明において、前記第１工程において、前記２つの圧力測定手段により加振前の圧力変動と加振後の圧力変動とを夫々測定し、前記第２工程において、前記２つの圧力測定手段により測定された２つの圧力変動データの差をとり、その差のデータを加振前のデータと加振後のデータに分割して夫々について周波数解析を行い、加振前のデータと加振後のデータとを夫々周波数解析して得られたデータの差又は比から前記帯状板の固有振動数を抽出することを特徴とするものである。
【００１４】
帯状板の加振前においては、固有振動数成分を励起させるために強制的に板に加えられる外力（以下、強制加振力という）以外に、板に作用する種々の外力（以下、外部加振力という）による振動で生じる圧力変動が２つの圧力測定手段により測定される。一方、帯状板の加振後には、前記強制加振力に起因する圧力変動と前記外部加振力に起因する圧力変動の両方が２つの圧力測定手段により測定される。そのため、２つの圧力測定手段により測定された２つの圧力変動データの差のデータを加振前のデータと加振後のデータに分割して夫々について周波数解析を行い、加振前のデータと加振後のデータとを夫々周波数解析して得られたデータの差又は比をとることにより、周波数解析結果から外部加振力による圧力変動の影響を除去することができ、帯状板の固有振動数を容易に抽出することができる。
【００１５】
第４の発明の張力測定方法は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記帯状板の加振位置は、長手方向２カ所の支持位置で支持された部分の中央の位置であることを特徴とするものである。このように、２カ所で支持された部分の長手方向中央において帯状板が加振されることにより、長手方向の１次モードの固有振動が励起されやすくなる。また、幅方向中央において帯状板が加振されることにより、幅方向両端部において、夫々１次モードの固有振動が励起されやすくなる。
【００１６】
第５の発明の張力測定方法は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記帯状板をその幅方向両端部の２つの加振位置において別々のタイミングで加振し、前記第２工程において、前記２つの圧力測定手段により測定された２つの圧力変動データの差のデータの、前記２つの加振位置における加振に夫々対応する部分を周波数解析することにより、帯状板の幅方向両端部における、長手方向の固有振動数を夫々抽出することを特徴とするものである。このように、帯状板をその幅方向両端部の２つの加振位置において別々のタイミングで加振することにより、両端部における所要の固有振動モードを励起させることができる。従って、板の幅方向両端部の張力が異なる偏張力状態にある場合でも、一方の端部を加振することによりその固有振動数成分を大きく励起させることができ、幅方向両端部の固有振動数を容易に抽出することができる。
【００１７】
第６の発明の張力測定方法は、前記第１〜第５の何れかの発明において、前記第１の位置は、長手方向２カ所の支持位置で支持された部分の中央部の、前記一方の面側の位置であることを特徴とするものである。例えば、２本のロール等で支持された部分においては、その中央部で帯状板の振動が最も大きくなるため、この板の振動による空気の圧力変動も大きくなる。そのため、この中央部の一方の面側の位置に圧力測定手段を配置することにより、大きな圧力変動を測定することができるため、その圧力変動データに基づいて固有振動数を抽出することがより容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の第１実施形態について説明する。この第１実施形態は、帯状の金属板を複数のロールを介して下流へ搬送するラインにおいて、金属板の張力を測定する場合に本発明を適用した一例である。
【００１９】
図１は、第１実施形態に係るラインの概略構成図である。帯状の金属板１は、複数のロール２を介して左右方向に送られ、巻取りリール３によりコイル状に巻取られる。図１、図２に示すように、金属板１から離隔した位置であって、金属板１の上面側の位置Ｐ１（第１の位置）と金属板１を含む水平面内の位置Ｐ２（第２の位置）には、夫々２つの低周波騒音計４，５が配置されている。また、金属板１の上方には、金属板１を加振する圧縮空気を噴出するエアノズル６が、その噴出口を金属板１に向けた状態で配置されている。
【００２０】
２つの位置Ｐ１，Ｐ２において２つの低周波騒音計４，５により夫々測定された空気の圧力変動データＰａ，Ｐｂは、増幅器７，８で増幅された後、演算器９に入力される。この演算器９においては、２つの圧力変動データＰａ，Ｐｂの差のデータΔＰが算出されてその出力がフーリエ変換装置１０に入力される。フーリエ変換装置１０においては、２つの圧力変動データＰａ，Ｐｂの差のデータΔＰがフーリエ変換されて周波数解析が行われ、その周波数解析結果が表示部１１に表示される。
【００２１】
次に、図３のフローチャートを参照して、図１における金属板１の張力測定方法をより詳細に説明する。尚、図３において、Ｓｉ（ｉ＝１０，１１，１２・・・）は各ステップを示す。
まず、エアノズル６から金属板１に対して圧縮空気を噴射させることにより金属板１を加振する（Ｓ１０）。この際に、圧縮空気によりパルス状の加振波を与えて金属板１を加振することが好ましい。パルス状の加振波を加えると、金属板に様々な振動数成分が励起しやすいため、固有振動数成分の励起が見込まれる。そして、２つの低周波騒音計４，５により位置Ｐ１，Ｐ２における圧力変動Ｐａ，Ｐｂを夫々測定する（Ｓ１１：第１工程）。
【００２２】
ここで、図４に示すように、金属板１の上方の位置Ｐ１に配置された低周波騒音計４では、金属板１の振動による圧力変動Ｖ１と外部騒音による圧力変動Ｖ２の両方が測定されるのに対して、金属板１と同じ高さの位置Ｐ２においては、金属板１の上方に伝播した圧力変動Ｖ１と下方に伝播した圧力変動Ｖ１とが互いに逆位相となり、相殺される。従って、位置Ｐ２に配置された低周波騒音計５では、外部騒音による圧力変動Ｖ２は測定されるが、金属板１の振動による圧力変動Ｖ１はほとんど測定されない。また、位置Ｐ１と位置Ｐ２とは近い位置に配置されているため、位置Ｐ１の低周波騒音計４と位置Ｐ２の低周波騒音計５で夫々測定される外部騒音による圧力変動は、ほぼ同様のものとなる。
【００２３】
そして、２つの低周波騒音計４，５で測定された圧力変動データＰａ，Ｐｂを増幅器７，８で増幅した後に演算器９に入力して、演算器９により圧力変動データの差ΔＰ（＝Ｐａ−Ｐｂ）を算出する（Ｓ１２）。このように、位置Ｐ１における圧力変動Ｐａと位置Ｐ２における圧力変動Ｐｂとの差をとることにより、ＰａとＰｂの両方に含まれる外部騒音による圧力変動Ｖ２の影響を除去する。そして、圧力変動データの差ΔＰをフーリエ変換装置１０に入力し、フーリエ変換装置１０においてΔＰをフーリエ変換することにより周波数解析を行う（Ｓ１３）。
【００２４】
このΔＰの周波数解析結果において、他の周波数領域よりも振幅が突出して大きいピークを示す周波数（以下、ピーク周波数という）を抽出する（Ｓ１４）。このピーク周波数が金属板１の固有振動数である。ここで、図５（ａ）に示すように、金属板１の幅方向両端部（Ａ側、Ｂ側）における張力が略等しい場合には、ピーク周波数は１つだけ表れる。一方、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、Ａ側の張力とＢ側の張力とが異なる状態（偏張力状態）では、Ａ側端部、Ｂ側端部の夫々の固有振動に対応する２つのピーク周波数が表れ、両端部における張力の差が大きいほど、２つのピーク周波数のずれは大きくなる。尚、以上説明したＳ１２〜Ｓ１４が本発明の第２工程に相当する。
【００２５】
そして、抽出した固有振動数から張力Ｔを求める（Ｓ１５〜Ｓ１７：第３工程）。まず、金属板１が偏張力状態でなく、ピーク周波数が１つである場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、単位面積当たりの張力Ｔを、
Ｔ＝４×ρ×Ｌ2×ｆ１2
により算出する（Ｓ１６）。ここで、ｆ１はピーク周波数、ρは金属板１の密度、Ｌは金属板１の長さである。
【００２６】
一方、金属板１が偏張力状態にあり、ピーク周波数が２つ存在する場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、単位面積当たりの張力Ｔを、２つのピーク周波数ｆ１，ｆ２から夫々算出した張力値の平均値として、
Ｔ＝４×ρ×Ｌ2×（ｆ１2＋ｆ２2）／２
により算出する（Ｓ１７）。
【００２７】
尚、金属板１の上方の位置Ｐ１は、２本のロール２で支持された部分の中央部の、上方の位置であることが好ましい。このような位置においては、金属板１の振動により発生する圧力変動が大きくなり、ピーク周波数（即ち、固有振動数）を抽出しやすくなる。
【００２８】
また、エアノズル６からの圧縮空気により加振される位置は、２本のロール２で支持された部分の中央部の位置であることが好ましい。その理由は、長手方向中央部において金属板１が加振されることにより長手方向の１次モードの固有振動が励起されやすく、さらに、幅方向中央部において金属板１が加振されることにより、幅方向両端部（Ａ側、Ｂ側）の双方において１次モードの固有振動が励起されやすくなるからである。
【００２９】
次に、この第１実施形態の張力測定方法の具体的な実施例について説明する。
金属板１として、板幅が６１５ｍｍ、長さが２２００ｍｍ、板厚が０．３１ｍｍの帯状の銅板を使用し、約１秒のパルス波を１回与えてエアノズル６から圧縮空気を銅板中央部に噴射することにより、銅板を加振した。図６は、比較例としてのレーザー変位計による銅板の振幅の測定結果、図７は、銅板上方の位置Ｐ１に配置された低周波騒音計４により測定された圧力変動データＰａ、図８は、銅板と同じ高さの位置Ｐ２に配置された低周波騒音計５により測定された圧力変動データＰｂ、図９は、図７のＰａと図８のＰｂとの差ΔＰ、図１０は、レーザー変位計による測定結果（図６）の加振後１０秒間における周波数解析結果、図１１は、低周波騒音計４，５による測定結果（図９）の加振後１０秒間における周波数解析結果を、夫々示す。
【００３０】
図６のレーザー変位計により測定された銅板の振動の波形と、図７の１つの低周波騒音計４により測定された銅板上方の位置Ｐ１における圧力変動の波形は大きく異なっており、１つの低周波騒音計４の測定値は外部騒音による圧力変動の影響を大きく受けていることがわかる。また、図７及び図８に示すように、２つの低周波騒音計４，５では、略同様の外部騒音による圧力変動が測定されていることがわかる。
【００３１】
図６及び図９より、２つの低周波騒音計４，５の測定値Ｐａ及びＰｂの差ΔＰをとることで、外部騒音による圧力変動が除去され、銅板の振動による圧力変動を抽出できることがわかる。さらに、図１０及び図１１に示すように、レーザー変位計による振幅値の周波数解析結果と、圧力変動の差ΔＰの周波数解析結果では、ピーク周波数（ｆ１，ｆ２）が略同じ位置に表れており、第１実施形態の張力測定方法において、銅板の固有振動数を正確に抽出できることがわかる。尚、図１０，図１１において、ピーク周波数が２つ（ｆ１＝７．４Ｈｚとｆ２＝９．４Ｈｚ）表れているのは、銅板が偏張力状態にあるためである。
【００３２】
以上の実施例の結果により、単位面積当たりの張力Ｔを求めると、
Ｔ＝４×ρ×Ｌ2×（ｆ１2＋ｆ２2）／２＝１２．０×１０6（Ｎ／ｍ2）
となる。ここで、ρ＝８６５０（ｋｇ／ｍ3）、Ｌ＝２．２（ｍ）、ｆ１＝７．４（Ｈｚ）、ｆ２＝９．４（Ｈｚ）である。
【００３３】
以上説明した第１実施形態の張力測定方法によれば、金属板１の上方の位置Ｐ１の低周波騒音計４により測定され、金属板１の振動による圧力変動と外部騒音による圧力変動とを含む圧力変動データＰａと、金属板１と同じ高さの位置Ｐ２の低周波騒音計５により測定され、金属板１の振動による圧力変動をほとんど含まない圧力変動データＰｂの差ΔＰをとり、圧力変動データから外部騒音による圧力変動を除去してから周波数解析を行うため、固有振動数成分のピークが明確に表れることになり、金属板１の固有振動数を容易且つ確実に抽出することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。但し、前記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
この第２実施形態の張力測定方法によれば、前記第１実施形態の張力測定方法と同様に圧力変動データから外部騒音による圧力変動を除去することが可能であり、さらに、金属板を振動させるために加えられた外力（強制加振力）以外に金属板に作用している種々の外力（外部加振力）の影響を除去することが可能である。
【００３５】
図１２は、第２実施形態に係るラインの概略構成図である。このラインの構成は、前述の第１実施形態のものと略同様であり、金属板１の上面側の位置Ｐ１と金属板１を含む水平面内の位置Ｐ２には、夫々２つの低周波騒音計４，５が配置されている。また、金属板１の上方には、金属板１を加振する圧縮空気を噴出するエアノズル６が配置されている。
【００３６】
ところで、この第２実施形態では、２つの低周波騒音計４，５は、金属板１を加振する前と加振した後の両方のデータを測定するようになっている。そして、前記第１実施形態と同様に、演算器９において、２つの圧力変動データＰａ，Ｐｂの差のデータΔＰが算出された後、この圧力変動の差のデータΔＰは、データ分割装置２０において加振前のデータΔＰ１と加振後のデータΔＰ２に分割される。そして、これら加振前データΔＰ１と加振後データΔＰ２は、フーリエ変換装置２１において夫々フーリエ変換されて周波数解析が行われる。さらに、演算器２２において、圧力変動の差の加振前データΔＰ１と加振後データΔＰ２とを夫々周波数解析して得られたデータの差をとり、その結果が表示部１１に出力される。
【００３７】
次に、図１３のフローチャートを参照して、図１２における金属板１の張力測定方法をより詳細に説明する。
まず、低周波騒音計４，５により位置Ｐ１，Ｐ２における空気の圧力変動Ｐａ，Ｐｂの測定を開始し（Ｓ２０）、加振前の圧力変動を一定時間測定した後、エアノズル６から金属板１に対して圧縮空気を噴射させることにより金属板１を加振する（Ｓ２１）。そして、加振後の圧力変動を一定時間測定した後、測定を終了する（Ｓ２２）。
【００３８】
次に、２つの低周波騒音計４，５で測定された圧力変動データＰａ，Ｐｂを増幅器７，８で増幅した後に演算器９に入力し、演算器９により圧力変動データの差ΔＰ（＝Ｐａ−Ｐｂ）を算出する（Ｓ２３）。このように、位置Ｐ１における圧力変動Ｐａと位置Ｐ２における圧力変動Ｐｂとの差をとることにより、ＰａとＰｂの両方に含まれる外部騒音による圧力変動を除去する。
【００３９】
さらに、データ分割装置２０において、圧力変動の差のデータΔＰを、加振前のデータΔＰ１と加振後のデータΔＰ２とに分割する（Ｓ２４）。ここで、加振前のデータΔＰ１は、噴射される圧縮空気により金属板１に作用する強制加振力以外の種々の外部加振力により発生した圧力変動の差のデータであり、一方、加振後のデータΔＰ２は、強制加振力と外部加振力とにより発生した圧力変動の差のデータである。
【００４０】
そして、分割された加振前データΔＰ１と加振後データΔＰ２をフーリエ変換装置１０に入力し、フーリエ変換装置１０においてΔＰ１，ΔＰ２を夫々フーリエ変換することにより周波数解析を行う（Ｓ２５）。さらに、演算器２２により、ΔＰ１の周波数解析結果であるΔＦ１と、ΔＰ２の周波数解析結果であるΔＦ２との差をとる（Ｓ２６）。このように、加振前データΔＰ１の周波数解析結果ΔＦ１と、加振後データΔＰ２の周波数解析結果ΔＦ２との差をとることにより、加振前データΔＰ１と加振後データΔＰ２の両方に含まれる外部加振力の影響を周波数解析結果から除去することができる。
【００４１】
そして、この周波数解析結果ΔＦにおいて、他の周波数領域よりも振幅が突出して大きいピーク周波数を抽出する（Ｓ２７）。この抽出されたピーク周波数が金属板１の固有振動数となる。尚、前記第１実施形態と同様、金属板１の幅方向両端部における張力が略等しい場合には、ピーク周波数は１つだけ表れ、一方、偏張力状態では、金属板１の両端の固有振動数である２つのピーク周波数が表れる。
【００４２】
最後に、抽出した固有振動数から張力Ｔを求める（Ｓ２８〜Ｓ３０）。即ち、金属板１が偏張力状態でなく、ピーク周波数は１つである場合には（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、単位面積当たりの張力Ｔを、
Ｔ＝４×ρ×Ｌ2×ｆ１2
により算出する（Ｓ２９）。ここで、ｆ１はピーク周波数である。
【００４３】
一方、金属板１が偏張力状態にあり、ピーク周波数が２つ存在する場合には（Ｓ２８：Ｎｏ）、単位面積当たりの張力Ｔを、２つのピーク周波数ｆ１，ｆ２から夫々算出した張力値の平均値として、
Ｔ＝４×ρ×Ｌ2×（ｆ１2＋ｆ２2）／２
により算出する（Ｓ３０）。
【００４４】
次に、この第２実施形態の張力測定方法の具体的な実施例について説明する。尚、この実施例では、前記第１実施形態の実施例と同様に、金属板１として銅板を使用し、エアノズル６から圧縮空気を噴射させて銅板中央部を加振した。さらに、この圧縮空気による強制加振力以外の外部加振力として、５Ｈｚと１０Ｈｚの外乱を銅板に加えた。その結果を図１４〜図１７に示す。ここで、図１４は、低周波騒音計４，５により測定された圧力変動Ｐａ，Ｐｂの差ΔＰ、図１５は、図１４に示すΔＰの加振後１０秒間のデータの周波数解析結果ΔＦ２、図１６は、図１４に示すΔＰの加振前１０秒間のデータの周波数解析結果ΔＦ１、図１７は、ΔＦ２とΔＦ１の差ΔＦを、夫々示している。
【００４５】
図１５に示すように、外部加振力による圧力変動を含む加振後データΔＰ２を周波数解析すると、幅方向両端の固有振動数（７．４Ｈｚと９．４Ｈｚ）以外に、外乱による５Ｈｚと１０Ｈｚのピーク周波数が表れるため、この結果だけでは固有振動数を判別することができない。一方、図１６に示すように、加振前データΔＰ１の周波数解析結果ΔＦ１では、外乱による５Ｈｚと１０Ｈｚのピークが表れている。そのため、加振前データΔＰ１の周波数解析結果ΔＦ１と加振後データΔＰ２の周波数解析結果ΔＦ２の差をとることにより、図１７に示すように、５Ｈｚと１０Ｈｚのピークが除去され、銅板の固有振動数成分のピーク周波数（７．４Ｈｚと９．４Ｈｚ）のみが表れる。
【００４６】
以上説明した第２実施形態の張力測定方法によれば、金属板１の上方の位置Ｐ１の低周波騒音計４と、金属板１と同じ高さの位置Ｐ２の低周波騒音計５により、加振前の圧力変動Ｐａと加振後の圧力変動Ｐｂとを夫々測定してその差ΔＰをとり、さらに、圧力変動の差ΔＰのうち、加振前データΔＰ１の周波数解析結果ΔＦ１と加振後データΔＰ２の周波数解析結果ΔＦ２との差をとる。これにより、前記第１実施形態と同様に、圧力変動データから外部騒音を除去し、それに加えて、強制加振力以外の外部加振力による影響をも除去することができるため、金属板１の固有振動数を容易且つ確実に抽出することができる。
【００４７】
尚、この第２実施形態においては、加振前データΔＰ１の周波数解析結果ΔＦ１と加振後データΔＰ２の周波数解析結果ΔＦ２との差をとることにより、周波数解析結果から外部加振力による影響を除去しているが、加振前データΔＰ１の周波数解析結果ΔＦ１と加振後データΔＰ２の周波数解析結果ΔＦ２の比をとることにより、外部加振力の影響を除去するようにしてもよい。
【００４８】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。但し、前記第１、第２実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
この第３実施形態の張力測定方法によれば、第１実施形態の張力測定方法と同様に、圧力変動データから外部騒音による圧力変動を除去でき、さらに、第２実施形態の張力測定方法と同様に、強制加振力以外の外部加振力の影響を除去できる。それに加えて、この張力測定方法では、金属板の幅方向両端部を別々のタイミングで加振することにより、金属板の両端部に夫々所要の固有振動モードを励起させることができる。図１８に示すように、この第３実施形態におけるラインの構成は、前記第２実施形態と略同様であるが、エアノズル６が金属板１の両端部（Ａ側端部及びＢ側端部）の上方に夫々１つずつ設けられている点が異なっている。以下、図１９のフローチャートを参照して、第３実施形態の金属板１の張力測定方法を詳細に説明する。
【００４９】
まず、低周波騒音計４，５により位置Ｐ１，Ｐ２における圧力変動Ｐａ，Ｐｂの測定を開始し（Ｓ４０）、加振前の圧力変動を一定時間測定する。そして、Ａ側端部の上方のエアノズル６から金属板１に対して圧縮空気を噴射させることにより金属板１のＡ側端部を加振する。次に、Ａ側端部の加振後に所定時間が経過してから、同様にＢ側端部を加振する（Ｓ４１）。ここで、Ａ側端部における加振による位置Ｐ１，Ｐ２における圧力振動が十分に収束してからＢ側端部を加振することが好ましい。このように、金属板１の両端部Ａ，Ｂを別々のタイミングで加振することにより、両端部Ａ，Ｂにおいて、夫々長手方向の１次モードの固有振動を励起させる。尚、金属板１の両端部において、夫々１次モードの固有振動を確実に励起させるために、Ａ側端部及びＢ側端部の、長手方向中央部を夫々加振することが好ましい。そして、Ｂ側端部を加振した後の圧力変動を一定時間測定した後、測定を終了する（Ｓ４２）。
【００５０】
次に、圧力変動データＰａ，Ｐｂから外部騒音による圧力変動を除去するために、２つの低周波騒音計４，５で測定された圧力変動データＰａ，Ｐｂを増幅器７，８で増幅した後に演算器９に入力し、演算器９により圧力変動の差ΔＰ（＝Ｐａ−Ｐｂ）を算出する（Ｓ４３）。ここで、低周波騒音計４，５による圧力変動データＰａ，Ｐｂの計測は、Ａ側端部の加振前からＢ側端部の加振後まで連続して行われているため、圧力変動の差のデータΔＰには、Ａ側端部における加振前後の圧力変動と、Ｂ側端部における加振前後の圧力変動のデータが含まれている。
【００５１】
そして、Ａ側端部における加振とＢ側端部における加振のそれぞれに対して、前述の第２実施形態と同様に、圧力変動データＰａ，Ｐｂの差のデータΔＰを、加振前のデータと加振後のデータに分割してそれぞれに対して周波数解析を行い、さらに、加振前の周波数解析結果と加振後の周波数解析結果の差をとる。
【００５２】
即ち、データ分割装置２０において、圧力変動の差のデータΔＰを、Ａ側端部の加振前データΔＰＡ１、Ｂ側端部の加振前データΔＰＢ１、Ａ側端部の加振後データΔＰＡ２、及び、Ｂ側端部の加振後データΔＰＢ２とに夫々分割する（Ｓ４４）。そして、分割されたＡ側端部及びＢ側端部の加振前データΔＰＡ１，ΔＰＢ１と、Ａ側端部及びＢ側端部の加振後データΔＰＡ２，ΔＰＢ２を夫々フーリエ変換装置１０に入力し、フーリエ変換装置１０においてΔＰＡ１，ΔＰＢ１，ΔＰＡ２及びΔＰＢ２をフーリエ変換することにより周波数解析を行う（Ｓ４５）。さらに、演算器２２により、ΔＰＡ１の周波数解析結果であるΔＦＡ１と、ΔＰＡ２の周波数解析結果であるΔＦＡ２との差ΔＦＡを算出し、さらに、ΔＰＢ１の周波数解析結果であるΔＦＢ１と、ΔＰＢ２の周波数解析結果であるΔＦＢ２との差を算出する（Ｓ４６）。
【００５３】
そして、Ａ側端部を加振したときの周波数解析結果ΔＦＡ、及び、Ｂ側端部を加振したときの周波数結果ΔＦＢにおいて、他の周波数領域よりも振幅が突出して大きいピーク周波数を夫々抽出する（Ｓ４７）。これら抽出されたピーク周波数が、夫々、金属板１のＡ側端部の１次モードの固有振動数ｆ１とＢ側端部の１次モードの固有振動数ｆ２となる。尚、金属板１の幅方向両端部における張力が略等しい場合には、ｆ１とｆ２が略等しくなる。
【００５４】
最後に、抽出した固有振動数ｆ１，ｆ２から張力Ｔを求める（Ｓ４８〜Ｓ５０）。金属板１が偏張力状態でなく、ピーク周波数ｆ１とｆ２が等しい場合には（Ｓ４８：Ｙｅｓ）、単位面積当たりの張力Ｔを、
Ｔ＝４×ρ×Ｌ2×ｆ１2
により算出する（Ｓ４９）。
【００５５】
一方、金属板１が偏張力状態にあり、ピーク周波数ｆ１とｆ２とが等しくない場合には（Ｓ４８：Ｎｏ）、単位面積当たりの張力Ｔを、２つのピーク周波数ｆ１，ｆ２から夫々算出した張力値の平均値として、
Ｔ＝４×ρ×Ｌ2×（ｆ１2＋ｆ２2）／２
により算出する（Ｓ５０）。
【００５６】
次に、この第３実施形態の張力測定方法の具体的な実施例について説明する。この実施例では、金属板１としての銅板のＡ側端部の上方に配置されたエアノズル６から圧縮空気を噴射させてＡ側端部の２つのロール２間の中央部を加振し、一定時間経過した後、Ｂ側端部の上方に配置されたエアノズル６から圧縮空気を噴射させてＢ側端部の２つのロール２間の中央部を加振した。
【００５７】
そして、２つの低周波騒音計４，５で測定された圧力変動データＰａ，Ｐｂの差ΔＰを求め、さらに、この差のデータΔＰを、Ａ側及びＢ側の加振前１０秒間のデータΔＰＡ１，ΔＰＢ１と、Ａ側及びＢ側の加振後１０秒間のデータΔＰＡ２，ΔＰＢ２とに分割して夫々について周波数解析を行った。図２０は、Ａ側端部のΔＰＡ１の周波数解析データΔＦＡ１とΔＰＡ２の周波数解析データΔＦＡ２の差ΔＦＡを示し、図２１は、Ｂ側端部のΔＰＢ１の周波数解析データΔＦＢ１とΔＰＢ２の周波数解析データΔＦＢ２の差ΔＦＢを示す。
【００５８】
図２０に示すように、Ａ側端部を加振した時には、Ａ側の長手方向１次モードの固有振動数ｆ１（７．４Ｈｚ）の成分が励起している。一方、図２１に示すように、Ｂ側端部を加振した時には、Ｂ側の長手方向１次モードの固有振動数ｆ２（９．４Ｈｚ）の成分が励起している。
【００５９】
以上説明した第３実施形態の張力測定方法によれば、金属板１をその幅方向両端部の２つの加振位置において別々のタイミングで加振し、２つの圧力変動データＰａ，Ｐｂの差ΔＰの、２つの加振位置における加振に夫々対応する部分を周波数解析することにより、両端部における所要の固有振動モードを励起させることができる。従って、金属板１の幅方向両端部の張力が異なる偏張力状態にあり、複雑な固有振動数特性を示す場合でも、一方の端部を加振することによりその固有振動数成分を大きく励起させることができ、幅方向両端部の固有振動数を容易に抽出することができる。
【００６０】
次に、第１〜第３実施形態の張力測定方法に種々の変更を加えた変更形態について説明する。
１］金属板１の振動による圧力変動と外部騒音による圧力変動とを含む圧力変動データＰａを測定する為の低周波騒音計４の位置Ｐ１は、金属板１の下方でもよい。
【００６１】
２］図２２、図２３に示すように、一方の低周波騒音計４を金属板１の上方の位置Ｐ１に配置するとともに、他方の低周波騒音計５を金属板１の下方で、且つ、位置Ｐ１と金属板１に対して対称な位置Ｐ３（第３の位置）に配置してもよい。この場合、図２３に示すように、２つの低周波騒音計４，５においては、加振された金属板１の振動による圧力変動Ｖ１と外部騒音による圧力変動Ｖ２の両方が測定される。しかし、金属板１の振動による圧力変動Ｖ１は、金属板１に対して対称な位置Ｐ１，Ｐ３において互いに略逆位相とになるのに対して、外部騒音による圧力変動Ｖ２は２つの位置Ｐ１，Ｐ３で互いに略同位相となる。そのため、前記第１〜第３実施形態と同様にして、互いに対称な位置Ｐ１，Ｐ３に夫々配置された２つの低周波騒音計４，５により測定された２つの圧力変動データの差をとれば、逆位相の金属板１の振動による圧力変動Ｖ１のデータは大きくなる（ピークが倍になる）一方で、外部騒音による圧力変動Ｖ２を除去することができるため、ＳＮ比が大きくなり、固有振動数の検出精度が高くなる。
【００６２】
また、前述の第２実施形態のように、位置Ｐ１に配置された低周波騒音計４と位置Ｐ３に配置された低周波騒音計５により、加振前の圧力変動Ｐａと加振後の圧力変動Ｐｂとを夫々測定してその差ΔＰをとり、その圧力変動の差ΔＰのうち、加振前データΔＰ１の周波数解析結果ΔＦ１と加振後データΔＰ２の周波数解析結果ΔＦ２との差をとることにより、強制加振力以外の外部加振力による影響をも除去するようにしてもよい。さらに、これに加えて、前述の第３実施形態のように、金属板１をその幅方向両端部の２つの加振位置において別々のタイミングで加振し、２つの圧力変動データＰａ，Ｐｂの差ΔＰの、２つの加振位置における加振に夫々対応する部分を周波数解析することにより、両端部における所要の固有振動モードを励起させるようにしてもよい。
【００６３】
３］前述したように、エアノズル６により金属板１を加振したときに、２本のロール２で支持された金属板１の長手方向中央部で腹となるモード（通常は１次モード）が励起されやすくするために、加振位置を板の長手方向中央部にすることが好ましいが、２次モードのような中央部で節となる振動モードであっても、その固有振動数を測定して張力を求めることは可能であるため、加振位置を中央部の位置とする必要は必ずしもない。
【００６４】
４］金属板１の振動による圧力変動を測定する圧力測定手段としては、前述の低周波騒音計４，５の他にも、振動数の低い金属板１の振動による大気の圧力変動を検出可能な圧力センサなどを使用することもできる。
【００６５】
５］圧縮空気の代わりに、窒素ガスや水等の他の流体を金属板１に噴射することにより金属板を加振するようにしてもよい。さらに、金属板１を直接打撃することにより金属板１を加振するようにしてもよい。
６］本発明を適用可能な帯状板は、金属板１に限定されるものではなく、紙、布、合成樹脂、ゴム等の種々の材質の帯状（ベルト状）のものに対しても本発明を適用して張力を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る板搬送ラインの概略構成図である。
【図２】図１を板の長手方向から見た図である。
【図３】第１実施形態の張力測定方法のフローチャートである。
【図４】圧力変動の伝播に関する説明図である。
【図５】金属板の振動モードの説明図であり、（ａ）は幅方向両端部がともに１次モードで振動している状態、（ｂ）は偏張力状態であってＡ側端部が１次モードで振動している状態、（ｃ）は偏張力状態であってＢ側端部が１次モードで振動している状態を夫々示す。
【図６】第１実施形態の実施例におけるレーザー変位計による板振動測定結果を示す図である。
【図７】圧力変動Ｐａの測定結果を示す図である。
【図８】圧力変動Ｐｂの測定結果を示す図である。
【図９】圧力変動の差ΔＰを示す図である。
【図１０】レーザー変位計による板振動測定データの周波数解析結果を示す図である。
【図１１】圧力変動の差ΔＰの周波数解析結果を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る板搬送ラインの概略構成図である。
【図１３】第２実施形態の張力測定方法のフローチャートである。
【図１４】第２実施形態の実施例における圧力変動の差ΔＰを示す図である。
【図１５】加振後の圧力変動の差ΔＰ２の周波数解析結果ΔＦ２を示す図である。
【図１６】加振前の圧力変動の差ΔＰ１の周波数解析結果ΔＦ１を示す図である。
【図１７】周波数解析結果の差ΔＦを示す図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る板搬送ラインの概略構成図である。
【図１９】第３実施形態の張力測定方法のフローチャートである。
【図２０】Ａ側端部加振時における圧力変動の差の加振前データΔＰＡ１と加振後データΔＰＡ２の周波数解析結果の差ΔＦＡを示す図である。
【図２１】Ｂ側端部加振時における圧力変動の差の加振前データΔＰＢ１と加振後データΔＰＢ２の周波数解析結果の差ΔＦＢを示す図である。
【図２２】変更形態における板搬送ラインの概略構成図である。
【図２３】変更形態における圧力変動の伝播に関する説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    金属板
４，５      低周波騒音計
６    エアノズル
９    演算器
１０  フーリエ変換装置
２０  データ分割装置
２１  フーリエ変換装置
２２  演算器
【図１】
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【図２】
2005337846.tif 000004
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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