(57)【要約】【課題】特殊環境下においても光学式センサを用いずに金属ストリップの振動量及び／又はカテナリー量をその大きさに依存することなく測定すること。【解決手段】本発明に係る金属ストリップの状態監視方法は、金属ストリップＳを連続的に製造する製造ライン１における金属ストリップＳの状態を監視するための金属ストリップＳの状態監視方法であって、金属ストリップＳを水平方向に支持する測定ロール５ａ，５ｂに対する金属ストリップＳの巻き付き角度を経時的に測定し、測定された巻き付き角度の振幅から金属ストリップＳの振動量を算出する処理と測定された巻き付き角度の平均値から金属ストリップＳのカテナリー量を算出する処理との少なくとも一方を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ストリップを連続的に製造する製造ラインにおける金属ストリップの状態を監視するための金属ストリップの状態監視方法であって、
前記金属ストリップを水平方向に支持するロールに対する金属ストリップの巻き付き角度を経時的に測定する測定ステップと、
測定された巻き付き角度の振幅から金属ストリップの振動量を算出する処理と測定された巻き付き角度の平均値から金属ストリップのカテナリー量を算出する処理との少なくとも一方を実行する算出ステップと、
を含むことを特徴とする金属ストリップの状態監視方法。
【請求項２】
前記金属ストリップが接触する前記ロールの周面には絶縁体層を介して導体配線が配置されており、前記測定ステップは、前記ロールに対する前記金属ストリップの接触面積の変化に伴う前記導体配線の一方の端部と他方の端部との間の抵抗値の変化を検出することによって前記金属ストリップの巻き付き角度を測定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属ストリップの状態監視方法。
【請求項３】
金属ストリップを連続的に製造する製造ラインにおける金属ストリップの状態を監視するための金属ストリップの状態監視装置であって、
前記金属ストリップを水平方向に支持するロールに対する金属ストリップの巻き付き角度を経時的に測定し、測定された巻き付き角度の振幅から金属ストリップの振動量を測定する処理と測定された巻き付き角度の平均値から金属ストリップのカテナリー量を測定する処理との少なくとも一方を実行する信号処理部を備えることを特徴とする金属ストリップの状態監視装置。
【請求項４】
前記金属ストリップが接触する前記ロールの周面には絶縁体層を介して導体配線が配置されており、前記信号処理部は、前記ロールに対する前記金属ストリップの接触面積の変化に伴う前記導体配線の一方の端部と他方の端部との間の抵抗値の変化を検出することによって前記金属ストリップの巻き付き角度を測定することを特徴とする請求項３に記載の金属ストリップの状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ストリップを連続的に製造する製造ラインにおける金属ストリップの状態を監視するための金属ストリップの状態監視方法及び状態監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、製造中の金属ストリップの振動量やカテナリー量は、光学式センサを用いて固定位置から振動の中心位置付近を測定することによって直接測定することができる。例えば特許文献１には、光学式センサを用いて鋼帯の位置変化を直接測定することによって鋼帯のカテナリー量を求める技術が記載されている。また、特許文献２には、光学式センサを用いて金属帯のカテナリー量を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６６１００号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２に記載されているような従来までの技術によれば、高圧環境や真空環境等の特殊環境下において金属ストリップの振動量やカテナリー量を測定する場合、光学式センサをその環境内に設置すると、光学式センサの耐久性に問題が生じる。また、特殊環境と光学式センサとを隔絶する必要がある場合には、測定用のガラス窓等を通して特殊環境外から対象物にレーザ光等を照射して振動量やカテナリー量を測定する必要がある。この場合、測定用のガラス窓の経時的な汚れ等によってレーザ光が透過しにくくなることによって、振動量やカテナリー量を測定することが困難になることがある。なお、このような問題を解決するために、光学式センサの代わりに静電容量式センサを用いることも考えられるが、静電容量式センサによれば、測定する振動量やカテナリー量が大きい場合、振動量やカテナリー量を測定することが困難になる。すなわち、一般に静電容量式センサでは、物体が電極に接近するのに従って電界が強くなり、電極の静電容量が大きくなる。このため、金属ストリップの振動量やカテナリー量が大きい場合、金属ストリップの位置が静電容量式センサから離れているときは検出感度が下がる一方、接近したときには金属ストリップ面と静電容量式センサとの干渉（衝突）が懸念される。
【０００５】
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、特殊環境下においても光学式センサを用いずに金属ストリップの振動量及び／又はカテナリー量をその大きさに依存することなく測定可能な金属ストリップの状態監視方法及び状態監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る金属ストリップの状態監視方法は、金属ストリップを連続的に製造する製造ラインにおける金属ストリップの状態を監視するための金属ストリップの状態監視方法であって、前記金属ストリップを水平方向に支持するロールに対する金属ストリップの巻き付き角度を経時的に測定する測定ステップと、測定された巻き付き角度の振幅から金属ストリップの振動量を算出する処理と測定された巻き付き角度の平均値から金属ストリップのカテナリー量を算出する処理との少なくとも一方を実行する算出ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る金属ストリップの状態監視方法は、上記発明において、前記金属ストリップが接触する前記ロールの周面には絶縁体層を介して導体配線が配置されており、前記測定ステップは、前記ロールに対する前記金属ストリップの接触面積の変化に伴う前記導体配線の一方の端部と他方の端部との間の抵抗値の変化を検出することによって前記金属ストリップの巻き付き角度を測定するステップを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る金属ストリップの状態監視装置は、金属ストリップを連続的に製造する製造ラインにおける金属ストリップの状態を監視するための金属ストリップの状態監視装置であって、前記金属ストリップを水平方向に支持するロールに対する金属ストリップの巻き付き角度を経時的に測定し、測定された巻き付き角度の振幅から金属ストリップの振動量を測定する処理と測定された巻き付き角度の平均値から金属ストリップのカテナリー量を測定する処理との少なくとも一方を実行する信号処理部を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る金属ストリップの状態監視装置は、上記発明において、前記金属ストリップが接触する前記ロールの周面には絶縁体層を介して導体配線が配置されており、前記信号処理部は、前記ロールに対する前記金属ストリップの接触面積の変化に伴う前記導体配線の一方の端部と他方の端部との間の抵抗値の変化を検出することによって前記金属ストリップの巻き付き角度を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る金属ストリップの状態監視方法及び状態監視装置によれば、特殊環境下においても光学式センサを用いずに金属ストリップの振動量及び／又はカテナリー量をその大きさに依存することなく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である金属ストリップの状態監視装置が適用される製造ラインの構成の一部を示す模式図である。
【図２】図２は、測定ロールの構成を示す模式図である。
【図３】図３は、図２に示す測定ロールの平面展開図である。
【図４】図４は、図２に示す測定ロールの周面の部分拡大図である。
【図５】図５は、図２に示す導体配線の配線パターンを示す平面展開図である。
【図６】図６は、金属ストリップの振動量及びカテナリー量の算出方法を説明するための平面展開図である。
【図７】図７は、金属ストリップの振動量及びカテナリー量の算出方法を説明するための平面展開図である。
【図８】図８は、金属ストリップの巻き付き角度からカテナリー量を算出する方法を説明するため模式図である。
【図９】図９は、導体配線の端部の最適位置を説明するための平面展開図である。
【図１０】図１０は、測定可能な金属ストリップの巻き付き角度の範囲を説明するための平面展開図である。
【図１１】図１１は、測定可能な金属ストリップの巻き付き角度の範囲を説明するための平面展開図である。
【図１２】図１２は、本発明によって測定された金属ストリップの巻き付き角度に対応する抵抗値の時間変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である金属ストリップの状態監視装置について説明する。
【００１３】
〔製造ラインの構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である金属ストリップの状態監視装置が適用される製造ラインの構成について説明する。但し、本発明が適用される製造ラインの構成は図１に示す製造ラインの構成に限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態である金属ストリップの状態監視装置が適用される製造ラインの構成の一部を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である金属ストリップの状態監視装置が適用される製造ライン１では、金属ストリップＳは、矢印Ａ方向に搬送され、構造物２の内部を通過する。本実施形態では、構造物２の内部は、高圧環境や真空環境といった特殊環境に維持されている。
【００１５】
構造物２の内部には、金属ストリップＳの搬送方向上流側から順に、構造物２の導入口に取り付けられて金属ストリップＳを挟持する入側シールロール３ａ、金属ストリップＳの搬送方向を転換する入側デフレクタロール４ａ、入側測定ロール５ａ、出側測定ロール５ｂ、金属ストリップＳの搬送方向を転換する出側デフレクタロール４ｂ、及び構造物２の導出口に取り付けられて金属ストリップＳを挟持する出側シールロール３ｂが設けられている。
【００１６】
本発明の一実施形態である金属ストリップの製造状態監視装置は、入側測定ロール５ａ及び出側測定ロール５ｂの少なくとも一方を用いて、入側測定ロール５ａと出側測定ロール５ｂとの間における金属ストリップＳの振動量及び／又はカテナリー量を測定する。
【００１７】
〔測定ロールの構成〕
次に、図２〜図５を参照して、入側測定ロール５ａ及び出側測定ロール５ｂ（以下、測定ロール５と総称）の構成について説明する。図２は、測定ロールの構成を示す模式図である。図３は、図２に示す測定ロールの平面展開図である。図４は、図２に示す測定ロールの周面の部分拡大図である。図５は、図２に示す導体配線の配線パターンを示す模式図である。
【００１８】
図２〜図４に示すように、測定ロール５は、円柱形状のロール本体１１、ロール本体１１の周面に設けられた絶縁体層１２、絶縁体層１２上に形成された金属製の導体配線１３、及びロール本体１１の長手方向端部に設けられたスリップリング１４を備え、金属ストリップＳを水平方向に支持する。図５に示すように、導体配線１３は、ロールの半周分だけ配線を順次折り返し往復させた後（領域Ｒ１）、１８０°反対方向に配線を飛ばし、領域Ｒ１における配線方向とは逆方向に配線を順次折り返し往復させる（領域Ｒ２）ことによって形成されている。すなわち、導体配線１３の一方の端部１３ａと他方の端部１３ｂとはロールの周方向において１８０°離れた位置に配置されている。そして、導体配線１３の端部１３ａ，１３ｂは、ブリッジ回路及び信号出力部を含む信号処理部１５（図６参照）に接続されている。
【００１９】
〔金属ストリップの状態監視処理〕
次に、図６〜１１を参照して、測定ロール５を利用して金属ストリップＳの振動量及び／又はカテナリー量を測定する方法について説明する。
【００２０】
上述したように、測定ロール５の周面には導体配線１３が配置されている。このため、測定ロール５の周面に金属ストリップＳが接触した場合、金属ストリップＳとの接触部分が短絡することによって導体配線１３の全体長が見かけ上短くなることにより、導体配線１３の端部１３ａと端部１３ｂとの間の抵抗値が変化する。より具体的には、図６に示す状態と図７に示す状態とでは、図７に示す状態の方が、図６に示す状態よりも金属ストリップＳと導体配線１３との接触面積が大きいので、図６に示す状態よりも導体配線１３の全体長が見かけ上短くなる。結果、図７に示す状態の方が、図６に示す状態よりも導体配線１３の端部１３ａと端部１３ｂとの間の抵抗値が小さくなる。一方、測定ロール５と金属ストリップＳとの接触面積、換言すれば、測定ロール５に対する金属ストリップＳの巻き付き角度θは、金属ストリップＳの振動量及びカテナリー量に応じて変化し、これに対応して抵抗値Ｒ（Ω）も変化する。
【００２１】
そこで、本発明では、一例として以下の方法でカテナリー量を測定する。ここで、導体配線１３の端部１３ａと端部１３ｂとの間の抵抗値Ｒと金属ストリップＳの巻き付き角度θとは例えば図８に示す数式（１）のようにほぼ一次式の関係にある。一方、巻き付き角度θと金属ストリップＳの上下方向位置との関係は図８に示す近似式（２）により求めることができる。そこで、金属ストリップＳの製造状態を監視する際には、信号処理部１５が、導体配線１３の端部１３ａと端部１３ｂとの間の抵抗値Ｒを逐次測定し、例えば数式（１）を用いて測定された抵抗値Ｒに対応する金属ストリップＳの巻き付き角度θを逐次算出する。これにより、測定ロール５に対する金属ストリップＳの巻き付き角度θを経時的に測定できる。なお、金属ストリップＳと測定ロール５との接触位置は上下振動及びロール回転によって常に変化するので、測定された巻き付き角度θのプロファイルには細かい振動波形が重畳される。このため、巻き付き角度θのプロファイル中の波長の短い成分をフィルターで除去することにより、巻き付き角度θのプロファイルに現れる細かい振動波形を除去することが望ましい。
【００２２】
そして、信号処理部１５は、算出された巻き付き角度θと金属ストリップＳの上下方向位置との関係を示す関係式（例えば上述の近似式（２））から金属ストリップＳの上下方向位置を算出し、算出された上下方向位置の極大値、極小値、及び平均値から金属ストリップＳの振動量及びカテナリー量（２本のロール間で撓む金属ストリップの懸垂量）を算出する。具体的には、信号処理部１５は、上下方向位置の極大値及び極小値から金属ストリップＳの振動量（振幅）を算出し、上下方向位置の平均値から金属ストリップＳのカテナリー量を算出する。以後、オペレータは、算出された金属ストリップＳの振動量やカテナリー量に基づいて、必要に応じて金属ストリップＳの状態を変更したり、製造ラインを停止したりする。
【００２３】
なお、図９に示すように金属ストリップＳが導体配線１３の配線開始位置（端部１３ａ）と配線終了位置（端部１３ｂ）との両方に接触した場合、導体配線１３の全体長が見かけ上ゼロになることによって抵抗値がゼロになるので、導体配線１３の端部１３ａと端部１３ｂとは１８０°離れた位置に配置されている。また、これにより、図１０に示すように測定ロール５に対する金属ストリップＳの巻き付き角度θが１８０°以下の範囲内まで本方式で金属ストリップＳの振動量及びカテナリー量を測定することができる。すなわち、図１１に示すように金属ストリップＳの巻き付き角度θが１８０°より大きい場合には、図９に示す場合と同様、抵抗値がゼロになる場合があるので、パスラインの配置によって金属ストリップＳの巻き付き角度θを１８０°以下にする必要がある。
【００２４】
また、上記した実施形態では巻き付き角度θに基づき近似式によりカテナリー量を算出したが、巻き付き角度θ（若しくは巻き付き角度θに対応する抵抗値Ｒ）とカテナリー量との関係を示すデータを予め実験により求めておき、そのデータに基づいて測定した巻き付き角度θ（若しくは巻き付き角度θに対応する抵抗値Ｒ）からカテナリー量を算出してもよい。
【実施例】
【００２５】
図１２は、本発明によって測定された金属ストリップの巻き付き角度θに対応する抵抗値Ｒの時間変化を示す図である。図中、実線は抵抗値Ｒの実データを示し、破線はフィルタリング処理後の実データを示す。図１２に示すように、抵抗値Ｒが経時変化していることから、巻き付き角度θが経時変化していることがわかる。従って、抵抗値Ｒの極大値Ｒｍａｘと極小値Ｒｍｉｎからそれぞれ巻き付き角度θの極大値θｍａｘと極小値θｍｉｎを算出し、巻き付き角度θの極大値θｍａｘと極小値θｍｉｎとの差Δθを求めることによって金属ストリップＳの振動量を測定することができる。また、抵抗値Ｒの極大値Ｒａｖｅから巻き付き角度θの平均値θａｖｅを求めることによってカテナリー量を測定することができる。これにより、金属ストリップＳの振動量とカテナリー量とを同時に測定できる。
【００２６】
以上、本発明者ら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。例えば、このように、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】
【００２７】
１  製造ライン
２  構造物
３ａ  入側シールロール
３ｂ  出側シールロール
４ａ  入側デフレクタロール
４ｂ  出側デフレクタロール
５  測定ロール
５ａ  入側測定ロール
５ｂ  出側測定ロール
１１  ロール本体
１２  絶縁体層
１３  導体配線
１４  スリップリング
１５  信号処理部
Ｓ  金属ストリップ
【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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