(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する鋼鈑の制振を行うため、鋼鈑と交わる方向に磁力を作用させる電磁石と、
この電磁石と前記鋼鈑との距離を検出するためのセンサと、
このセンサによって検出された距離に基づいて、前記電磁石に流す励磁電流を制御する制御装置と、
を有し、
前記センサは、前記鋼鈑を挟んで対向する位置に対になって配置され、この時、対向するセンサの間隔から板厚を差し引いた距離が対向するセンサの最大検出可能距離の和以下であり、
前記制御装置は、前記対になって配置された一対のセンサの出力電圧の差をとる差分検出手段を含み、この差分検出手段が出力する差に基づいて、前記電磁石に流す励磁電流を制御する
ことを特徴とする鋼鈑の制振装置。
【請求項２】
前記電磁石は、前記鋼鈑を挟んで対向する位置に対になって配置され、
前記センサは、前記電磁石の中央に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼鈑の制振装置。
【請求項３】
前記一対のセンサの出力電圧の差分の非線形性をアナログ回路もしくはディジタル処理により線形化する
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の鋼鈑の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄設備の圧延ライン、表面処理ライン等において、その走路面を走行する帯板状の鋼板の振動を制振する鋼板の制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平５−２４５５２３号公報に開示されているような、走行する鋼板の振動を抑え、走路面に沿って鋼板を安定して走行させる制振装置が知られている。この制振装置の概略の構成を図７に示す。この制振装置は、帯板状の鋼板１１０を走行させるべき走路面１１１の両側に、この走路面１１１から所定の間隔をあけて対称に配置された一対の電磁石１１２、１１３と、一方の電磁石１１２の内部に組み込まれた非接触式の位置検出器１１４と、この位置検出器１１４が出力する信号に基づいて、比例、積分、微分等の信号処理を行って各電磁石１１２、１１３の吸引力を制御する制御器１１９とを備えている。
【０００３】
この制振装置によれば、走路面１１１を走行する帯板状の鋼板１１０の変位を位置検出器１１４で検出し、その信号に基づいて制御器１１９により比例、積分、微分等の信号処理を行って各電磁石１１２、１１３の吸引力を制御し、鋼板１１０の振動を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような制振装置においては、鋼板が位置検出器（センサ）の検出範囲から外れた場合、制御不能となるため、対向する電磁石どうしの間隔は、センサの検出距離以内に制限されるという問題がある。
逆に、電磁石どうしの間隔を広くしようとすると、検出範囲の大きなセンサが必要になるが、このようなセンサは一般にセンサヘッドの径が大きいので、これに伴って電磁石も大型化し、電磁石の吸引力が、鋼板の広い範囲に対して作用してしまう。ここで、この鋼板は、薄くて非常に柔軟な鋼板であることが多く、前記のように電磁石の吸引力が広い面積に対して作用すると、面内で変形が起こりやすい。すると、センサが検出する鋼板までの距離と、電磁石の制御力が作用し、変形した位置での距離とに差異が生じ、制御が不安定になりやすいという問題がある。
【０００５】
また、前記センサには、高温や粉塵に対して強いという理由から、渦電流式変位センサが使用されることが多い。この渦電流式変位センサは、電磁石から発生する磁束によりオフセット電圧が変化したり、温度によりゲインが変化したりする。一方、これらの変化の補正機能を有するセンサは高価である。従って、通常の安価なセンサを使用する場合には、使用の都度、センサが出力する位置信号を補正しなければならないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、安価で小型のセンサを用いて、電磁石を大型化させてしまうことなく、センサどうし、あるいは電磁石どうしの間隔を広くしても鋼板の振動や走行位置を良好に制御可能で、かつ、電磁石による磁束変化や温度変化に対して制振装置の特性の変化が小さく、安定した制振制御が可能な鋼板の制振装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、走行する鋼鈑の制振を行うため、鋼鈑と交わる方向に磁力を作用させる電磁石と、この電磁石と前記鋼鈑との距離を検出するためのセンサと、このセンサによって検出された距離に基づいて、前記電磁石に流す励磁電流を制御する制御装置とを有し、前記センサは、前記鋼鈑を挟んで対向する位置に対になって配置され、この時、対向するセンサの間隔から板厚を差し引いた距離が対向するセンサの最大検出可能距離の和以下であり、前記制御装置は、前記対になって配置された一対のセンサの出力電圧の差をとる差分検出手段を含み、この差分検出手段が出力する差に基づいて、前記電磁石に流す励磁電流を制御することを特徴とする鋼鈑の制振装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記電磁石は、前記鋼板を挟んで対向する位置に対になって配置され、前記センサは、前記電磁石の中央に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の制振装置である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記一対のセンサの出力電圧の差分の非線形性をアナログ回路もしくはディジタル処理により線形化することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の鋼鈑の制振装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第１実施形態の構成を図１を参照して説明する。鋼板１は、図の下から上に向かって走行する。すなわち、この図には、鋼板１を側面から見た図が示されている。走行する鋼板１の表面側には電磁石２Ａが設けられ、裏面側には電磁石２Ｂが設けられている。電磁石２Ａと２Ｂは、鋼板１を挟んで対向する位置に設けられている。電磁石２Ａ内には、前記鋼板１までの距離を検出するためのセンサ３Ａが設けられ、電磁石２Ｂ内には、やはり前記鋼板１までの距離を検出するためのセンサ３Ｂが設けられている。センサ３Ａの検出面は、電磁石２Ａの磁極面と同一面上となっており、センサ３Ｂの検出面は、電磁石２Ｂの磁極面と同一面上となっている。すなわち、センサ３Ａと３Ｂも、鋼板１を挟んで対向する位置に設けられている。
【００１１】
センサ３Ａおよび３Ｂの出力は、コントローラ４に入力されている。コントローラ４の出力は、パワーアンプ５Ａおよび５Ｂに入力され、パワーアンプ５Ａの出力は、電磁石２Ａに入力され、パワーアンプ５Ｂの出力は、電磁石２Ｂに入力されている。
【００１２】
図２は、コントローラ５内の詳細な構成図である。前記センサ３Ａ、３Ｂによって検出された鋼板１の位置を示すセンサ信号が、第１の差分検出手段６ａに入力され、これらの入力の差がとられる。この第１の差分検出手段６ａの出力は、次段の、第２の差分検出手段６ｂに入力されている。この第２の差分検出手段６ｂには、さらに、位置指令手段７が出力する位置指令値が入力され、この位置指令値と前記第１の差分検出手段の出力との差がとられる。
【００１３】
前記第２の差分検出手段６ｂの出力は、振動制御コントローラ８に入力され、この振動制御コントローラ８の出力は、電流制御手段９Ａおよび９Ｂに入力されている。電流制御手段９Ａが出力するパワー指令Ａは、前記パワーアンプ５Ａに入力されており、電流制御手段９Ｂが出力するパワー指令Ｂは、前記パワーアンプ５Ｂに入力されている。
【００１４】
次に、本実施形態の動作を説明する。センサ３Ａは、このセンサ３Ａの検出面と鋼板１の表面との距離ｄＡを検出し、検出結果をコントローラ４に伝達する。同様に、センサ３Ｂは、このセンサ３Ｂの検出面と鋼板１の裏面との距離ｄＢを検出し、検出結果をコントローラ４に伝達する。
【００１５】
コントローラ４は、このコントローラ４が内蔵する第１の差分検出手段６ａによって、前記距離ｄＡの検出結果と距離ｄＢの検出結果との差、すなわちセンサ差分値をとる。さらに、第２の差分検出手段６ｂによって、前記センサ差分値と、位置指令手段７が出力する位置指令値との差がとられる。この位置指令値は、例えば、鋼板１の目標位置がセンサ３Ａと３Ｂのちょうど中間であれば、０とされる。
【００１６】
センサ差分値と位置指令値との差、すなわち第２の差分検出手段の出力は、振動制御コントローラ８に入力され、この振動制御コントローラ８は、入力された差が０になるように、すなわちセンサ差分値が位置指令値に一致するように、電流制御手段９Ａおよび９Ｂを制御する。
【００１７】
電流制御手段９Ａおよび９Ｂは、パワー指令ＡおよびＢによってパワーアンプ５Ａおよび５Ｂを制御し、パワーアンプ５Ａおよび５Ｂは、電磁石２Ａおよび２Ｂに供給する励磁電流ＩＡおよびＩＢを増減させる。例えば、ｄＡ＜ｄＢであればＩＡ＜ＩＢとされ、ｄＡ＞ｄＢであればＩＡ＞ＩＢとされる。以上の動作により、鋼板１は、常に目標位置に引き戻され、制振が行われる。
【００１８】
次に、センサ３Ａおよび３Ｂの動作を図３を参照して詳細に説明する。図３（ａ）は、センサ３Ａ単独での動作を示すものである。この図の横軸は、センサ３Ａの検出面と、この検出面と対向する鋼板１の表面との距離であり、縦軸は、センサ３Ａの出力電圧である。距離と出力電圧とは、距離が近いうちは比例しているが、距離が最大検出距離ｌｓを超えると、出力電圧は飽和し、一定値が出力されるようになる。なお、センサ３Ｂ単独での動作も同様である。
【００１９】
図３（ｂ）は、センサ３Ａと３Ｂの動作を組み合わせたものである。横軸は、センサ３Ａと鋼板１との距離、縦軸は、センサ差分値、すなわちセンサ３Ａと３Ｂの出力電圧の差である。ここで、センサ３Ａと３Ｂとの距離から板厚を差し引いた距離を２ｌとすると、ｌ≦ｌｓ≦２ｌであるものとする。
【００２０】
このようにすれば、センサ３Ａと３Ｂの間のどの位置に鋼板１があっても、鋼板１の位置検出が可能である。このとき、センサ３Ａと３Ｂとの距離２ｌが、センサの最大検出距離ｌｓより大きくても、鋼板１の位置を検出可能である。
また、センサ３Ａと３Ｂの検出処理のオーバーラップにより生じる図３（ｂ）のような検出感度の非線形性はアナログ回路もしくはディジタル処理等により線形化することが可能である。
【００２１】
次に、電磁石が発生する磁束とセンサの出力電圧との関係について説明する。図４に、本実施形態における電磁石２Ａ、２Ｂとセンサ３Ａ、３Ｂとの位置関係を示す。すなわち、電磁石２Ａ、２Ｂの内部にセンサ３Ａ、３Ｂが配置されている。このような配置の場合には、電磁石２Ａ、２Ｂに流す励磁電流を変化させると、電磁石２Ａ、２Ｂが発生する磁束が変化し、この磁束の変化の影響で、鋼板１の位置が変化していないにも関わらず、図５に示すように、センサ３Ａ、３Ｂの出力電圧が変化してしまう。
【００２２】
このとき、センサ３Ａと３Ｂの出力電圧の差をとれば、電磁石２Ａ、２Ｂが発生する磁束の影響がキャンセルされ、出力電圧の差は、ほぼ一定の値となる。
【００２３】
次に、本発明の第２実施形態を図６を参照して説明する。第２実施形態においては、電磁石２Ａが鋼板１の片側のみに設けられている。従って、この電磁石２Ａを駆動するパワーアンプ５Ａもまた、１個設けられているのみである。これ以外の構成は、第１実施形態と同様である。例えば、センサ３Ａ、３Ｂは、第１実施形態と同様に、鋼板１の両側に対向して設けられている。この第２実施形態のように、電磁石を１個しか用いない場合であっても、本発明の適用は可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、センサを鋼板を挟んで対向する位置に対にして配置し、センサと鋼板との距離をセンサの最大検出可能距離以下としたので、対向するセンサどうしの間隔を広くとることができる。また、センサどうしの間隔を広くしても、検出範囲が広く、大型のセンサを用いる必要はないので、センサを電磁石の中央に配置しても、電磁石を大型化させてしまうことがない。
また、電磁石を鋼板を挟んで対向する位置に対にして配置する場合には、対向する電磁石どうしの間隔を広くとることができる。
また、対になって配置されたセンサによって検出された距離どうしの差をとる差分検出手段を設けたので、安価なセンサを用いた場合であっても、電磁石による磁束の変化や温度変化に対して、制振装置の特性の変化を小さくでき、安定した制振制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態である鋼板の制振装置の概略構成図。
【図２】  コントローラ４の内部構成図。
【図３】  センサ・鋼板間距離と、センサの出力電圧との関係を示すグラフ。
【図４】  電磁石とセンサの位置関係を示す図。
【図５】  電磁石が発生する磁束密度と、センサの出力電圧との関係を示すグラフ。
【図６】  本発明の第２実施形態である鋼板の制振装置の概略構成図。
【図７】  従来の鋼板の制振装置の概略構成図。
【符号の説明】
１  鋼板                          ２Ａ、２Ｂ  電磁石
３Ａ、３Ｂ  センサ                ４  コントローラ（制御装置）
５Ａ、５Ｂ  パワーアンプ
６ａ  第１の差分検出手段（差分検出手段）
６ｂ  第２の差分検出手段          ７  位置指令手段
８  振動制御コントローラ          ９Ａ、９Ｂ  電流制御手段
１１０  鋼板                      １１１  走路面
１１２、１１３  電磁石            １１４  位置検出器
１１９  制御器
【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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