(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する鋼板の制振を行うため、前記鋼板の表面側及び裏面側において前記鋼板の幅方向にそれぞれ複数配列され、前記鋼板と交わる方向に磁力を作用させる電磁石と、
前記電磁石と前記鋼板との距離を検知するためのセンサと、
このセンサによって検知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、
前記電磁石と鋼板との距離を調整するためのアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータは、前記電磁石と鋼板とが特定の位置関係となったことを条件として、前記電磁石を前記鋼板の厚さ方向に複数同時に移動させ、前記電磁石と鋼板との距離を調整することを特徴とする鋼板の制振装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記電磁石と鋼板との距離が所定値より大きくなったことを条件として、前記電磁石を鋼板に近づけることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の制振装置。
【請求項３】
前記センサによって検知された距離のデータから低周波成分または直流成分を抽出するローパス手段をさらに有し、
前記アクチュエータは、前記ローパス手段が抽出した低周波成分または直流成分を相殺する方向に前記電磁石を動かすことを特徴とする請求項１に記載の鋼板の制振装置。
【請求項４】
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ており、
前記アクチュエータは、前記対になった電磁石の相互の距離を変えずに、電磁石と鋼板との距離を調整することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼板の制振装置。
【請求項５】
前記制御装置は、電磁石に流す励磁電流の制御を開始あるいは終了する際に、電磁石に流す定常電流をランプ関数的に増減させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼板の制振装置。
【請求項６】
前記制御装置は、電磁石に流す励磁電流の制御を開始あるいは終了する際に、電磁石に流す励磁電流の制御に用いるＰＩＤゲインをランプ関数的に増減させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の鋼板の制振装置。
【請求項７】
前記制御装置は、電磁石に流す励磁電流を制御するための積分手段を有し、電磁石に流す励磁電流の制御を開始する際に、この積分手段における積分値をリセットすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の鋼板の制振装置。
【請求項８】
前記制御装置は、電磁石に流す励磁電流の制御を開始あるいは終了する際に、前記アクチュエータによって、前記電磁石と鋼板との距離を調整させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の鋼板の制振装置。
【請求項９】
前記アクチュエータは、電磁石を鋼板の幅方向に移動させることができることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の鋼板の制振装置。
【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、図１４に示すような、走行する鋼板１を挟んで、この鋼板１の表面側と裏面側とに対向配置された電磁石２Ａ、２Ｂによって、走行中の鋼板１の振動を抑制する制振装置があった。
【０００３】
このような制振装置においては、例えば、電磁石２Ａ、２Ｂ内に、電磁石２Ａ、２Ｂの磁極面から鋼板１までの距離を検出するためのセンサ３Ａ、３Ｂが設けられていて、これらのセンサ３Ａ、３Ｂが検出する距離に基づいて、電磁石２Ａ、２Ｂに流す励磁電流が制御され、その結果、電磁石２Ａ、２Ｂの吸引力が制御され、走行する鋼板１の振動が低減される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような制振装置において、鋼板の種類や走行速度によっては、鋼板が反ることによって、鋼板のパスラインが、鋼板の両面に設けられた電磁石対のどちらかに偏る場合がある。この状態で電磁石の制御を開始すると、制振装置は、鋼板の反りを矯正しようとして、鋼板から離れている方の電磁石に電流を多く流そうとする。しかし、鋼板が厚い場合等には、きわめて大きな吸引力が必要とされるから、鋼板から離れている方の電磁石には、この大きな吸引力を定常的に発生させるべく、大電流を供給する必要がある。このとき、電磁石を駆動するアンプの容量不足等により、電磁石の励磁電流が飽和し、制振が効かなくなる場合がある。
【０００５】
また、制振装置による制御を開始あるいは終了する際に、制振装置を単純にＯＮ、ＯＦＦすると、電磁石の励磁電流が急激に変化し、場合によっては鋼板がハンチングを起こし、鋼板と電磁石の磁極面とが衝突し、鋼板を傷つけてしまう可能性がある。
【０００６】
また、制御を開始する際に、鋼板の振動が大きく、適正なギャップまで電磁石を近づけられない場合には、制御を開始した後に、制御を行いながら電磁石を鋼板に近づけることが考えられる。しかし、ギャップが広く、鋼板が、この鋼板の位置を検出するためのセンサの検出範囲外にあり、このセンサが鋼板の位置を検出できないとき、鋼板が発振する可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、制振が効かなくなったり、鋼板が発振することがなく、安定した制振が可能な制振装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、走行する鋼板の制振を行うため、前記鋼板の表面側及び裏面側において前記鋼板の幅方向にそれぞれ複数配列され、前記鋼板と交わる方向に磁力を作用させる電磁石と、前記電磁石と前記鋼板との距離を検知するためのセンサと、このセンサによって検知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、前記電磁石と鋼板との距離を調整するためのアクチュエータとを有し、前記アクチュエータは、前記電磁石と鋼板とが特定の位置関係となったことを条件として、前記電磁石を前記鋼板の厚さ方向に複数同時に移動させ、前記電磁石と鋼板との距離を調整することを特徴とする鋼板の制振装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記アクチュエータは、前記電磁石と鋼板との距離が所定値より大きくなったことを条件として、前記電磁石を鋼板に近づけ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。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記センサによって検知された距離のデータから低周波成分または直流成分を抽出するローパス手段をさらに有し、前記アクチュエータは、前記ローパス手段が抽出した低周波成分または直流成分を相殺する方向に前記電磁石を動かす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。
【００１１】
請求項４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ており、前記アクチュエータは、前記対になった電磁石の相互の距離を変えずに、電磁石と鋼板との距離を調整することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼板の制振装置である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記制御装置は、電磁石に流す励磁電流の制御を開始あるいは終了する際に、電磁石に流す定常電流をランプ関数的に増減させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼板の制振装置である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記制御装置は、電磁石に流す励磁電流の制御を開始あるいは終了する際に、電磁石に流す励磁電流の制御に用いるＰＩＤゲインをランプ関数的に増減させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の鋼板の制振装置である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記制御装置は、電磁石に流す励磁電流を制御するための積分手段を有し、電磁石に流す励磁電流の制御を開始する際に、この積分手段における積分値をリセットすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の鋼板の制振装置である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、前記制御装置は、電磁石に流す励磁電流の制御を開始あるいは終了する際に、前記アクチュエータによって、前記電磁石と鋼板との距離を調整させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の鋼板の制振装置である。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、前記アクチュエータは、電磁石を鋼板の幅方向に移動させることができることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の鋼板の制振装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態の構成を図１に示す。鋼板１は、図の下から上に向かって走行する。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。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。電磁石２Ａは、電磁石移動アクチュエータ４Ａに載せられ、電磁石２Ｂは、電磁石移動アクチュエータ４Ｂに載せられていて、それぞれの電磁石から鋼板１までの距離を調整することが可能となっている。
【００１８】
センサ３Ａおよび３Ｂの出力は、コントローラ５に入力されている。コントローラ５には、シーケンサ１０の出力も入力されている。コントローラ５の出力は、アンプ６Ａおよび６Ｂに入力され、アンプ６Ａの出力は、電磁石２Ａに入力され、アンプ６Ｂの出力は、電磁石２Ｂに入力されている。
【００１９】
さらに、コントローラ５の出力は、ローパス回路７Ａおよび７Ｂに入力され、これらの回路の出力は、比較器８に入力されている。比較器８の出力は、上位コントローラ９に入力され、上位コントローラ９の出力は、電磁石移動アクチュエータ４Ａおよび４Ｂに入力されている。
【００２０】
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５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５に伝達する。コントローラ５は、これらの距離情報に基づいて、アンプ６Ａおよび６Ｂを制御するための制御信号を出力する。
【００２１】
アンプ６Ａは、電磁石２Ａに励磁電流ＩAを供給し、アンプ６Ｂは、電磁石２Ｂに励磁電流ＩBを供給する。このとき、コントローラ５は、ｄA＜ｄBであればＩA＜ＩBとなり、ｄA＞ｄBであればＩA＞ＩBとなるようにアンプ６Ａおよび６Ｂを制御する。このような制御によって、鋼板１は、常に、電磁石２Ａと２Ｂの磁極面の中間位置に引き戻される。
【００２２】
コントローラ５は、アンプ６Ａおよび６Ｂを制御するための制御信号と同一の制御信号を、それぞれローパス回路７Ａおよび７Ｂに出力する。ローパス回路７Ａおよび７Ｂは、入力された制御信号の低周波成分のみを通過させる。これらの低周波成分が比較器８で比較され、比較結果が上位コントローラ９に伝達される。上位コントローラ９は、前記比較結果に基づいて、電磁石移動アクチュエータ４Ａおよび４Ｂを駆動し、電磁石２Ａおよび２Ｂを移動させる。
【００２３】
このような動作によって、鋼板１が、常に、電磁石２Ａあるいは２Ｂのどちらかに近い位置を走行した場合に、電磁石２Ａあるいは２Ｂが、電磁石移動アクチュエータ４Ａあるいは４Ｂによって移動させられ、相対的に、鋼板１が、電磁石２Ａおよび２Ｂの磁極面の中間位置にくるように制御される。
【００２４】
電磁石の移動方法は、Ａ側、Ｂ側それぞれ独立に移動させる方法と、Ａ側およびＢ側を同時に並行移動させる方法とが考えられる。
【００２５】
また、図２のように、鋼板１の幅方向に電磁石が並べて取り付けられている場合には、これらの電磁石を同時に移動させる。
【００２６】
以上により、制振装置がＯＦＦの状態で、図３の▲１▼のように、鋼板１がＢ側に寄っていた場合に、制振装置をＯＮし、鋼板１の位置制御を開始すると、図３の▲２▼のように、電磁石２Ａおよび２Ｂの作用により、鋼板１を中央にもっていこうとする力が働く。しかし、鋼板１の板厚が厚い場合等で、電磁石２Ａの吸引力が足りないと、電磁石２Ａに多量の励磁電流が流れ、電磁石２Ｂにはほとんど電流が流れなくなり、制振が働かなくなる。
【００２７】
このとき、図３の▲３▼のように、電磁石移動アクチュエータ４Ａが動作して、電磁石２Ａを鋼板１に近づけると、電磁石２Ａの吸引力が増加し、安定した制振が復活する。
また、電磁石２Ａおよび２Ｂを同時に、電磁石２Ａと２Ｂの間隔を変えずに、図の左方向に平行移動させても、同様の効果が得られる。この場合、１個の電磁石移動アクチュエータで電磁石２Ａおよび２Ｂを移動させるように構成し、構成を簡単にすることもできる。
【００２８】
次に、本実施形態の電気的制御について説明する。図４は、本実施形態の電気系制御ループの構成のみを抜き出したものである。
【００２９】
図５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と、位置指令手段１１からの出力とが、差分検出手段１２に入力され、この差分検出手段１２の出力は、ＰＩＤ制御手段１３に入力されている。ＰＩＤ制御手段１３には、さらに、シーケンサ１０が出力するゲイン指令信号および積分リセット信号が入力されている。
【００３０】
ＰＩＤ制御手段１３の出力は、加算手段１４Ａおよび１４Ｂに入力されている。加算手段１４Ａおよび１４Ｂには、シーケンサ１０が出力する定常電流指令信号も入力されている。加算手段１４Ａの出力は、電流制御手段１５Ａに入力され、加算手段１４Ｂの出力は、電流制御手段１５Ｂに入力されている。電流制御手段１５Ａの出力は、前記アンプ６Ａに入力され、電流制御手段１５Ｂの出力は、前記アンプ６Ｂに入力されている。
【００３１】
次に、コントローラ５内の動作を説明する。鋼板１の位置を示すセンサ信号と、位置指令手段１１が出力する位置指令信号との差分が、差分検出手段１２で算出され、算出された差分値が、ＰＩＤ制御手段１３に送られる。ＰＩＤ制御手段１３は、入力された差分値に応じた制御信号を出力する。この制御信号と、シーケンサ１０が出力する定常電流指令信号とが、加算手段１４Ａおよび１４Ｂで加算される。これらの加算値が、それぞれ電流制御手段１５Ａおよび１５Ｂに入力され、電流制御手段１５Ａおよび１５Ｂは、入力された加算値に応じたパワー指令信号をアンプ６Ａおよび６Ｂに送る。
【００３２】
シーケンサ１０は、制振装置の起動時に、電磁石２Ａおよび２Ｂに流す定常電流が、図６に示すように、ランプ関数的に立ち上がるような定常電流指令信号を出力する。このとき、電磁石２Ａおよび２Ｂの定常電流は、同時に立ち上げられる。また、制振装置の停止時も同様に、Ａ側とＢ側とが同時に、ランプ関数的に立ち下げられる。
【００３３】
次に、前記ＰＩＤ制御手段１３内部の詳細な構成を図７を参照して説明する。前記差分検出手段１２が出力する差分値と、シーケンサ１０が出力するゲイン指令信号とが、ゲイン決定手段１６に入力され、このゲイン決定手段１６の出力は、比例制御手段１７、積分制御手段１８、微分制御手段１９に入力されている。積分制御手段１８には、前記シーケンサ１０が出力する積分リセット信号が入力されている。比例制御手段１７、積分制御手段１８、微分制御手段１９の出力は、加算手段２０に入力され、この加算手段２０の出力は、前記加算手段１４Ａおよび１４Ｂに入力されている。
【００３４】
次に、ＰＩＤ制御手段１３内部の動作を説明する。前記定常電流と同様に、図８に示すように、制振装置のＯＮ、ＯＦＦ時に、ＰＩＤ制御手段１３におけるゲインＫがランプ関数的に変化させられるようなゲイン指令信号が、シーケンサ１０からゲイン決定手段１６に送られる。このゲイン決定手段１６で決定されたゲインによって、前記比例制御手段１７、積分制御手段１８、微分制御手段１９は電磁石の励磁電流の制御を行う。
【００３５】
次に、前記積分制御手段１８内部の詳細な構成を図９を参照して説明する。前記積分制御手段１８は、図９に示す積分アナログ回路を有する。この積分アナログ回路は、アンプ２１、抵抗２２、コンデンサ２３、このコンデンサ２３の両端に接続されたスイッチ２４を有する。
【００３６】
次に、積分制御手段１８内部の動作を説明する。スイッチ２４は、前記シーケンサ１０から送られる積分リセット信号によってＯＮ、ＯＦＦされる。すなわち、スイッチ２４は、通常はＯＦＦしているが、積分リセット信号が送られてくるとＯＮし、コンデンサ２３の両端を短絡し、積分回路をリセットする。
【００３７】
制振装置の起動時に、シーケンサ１０から積分リセット信号が送られ、スイッチ２４がＯＮされ、積分回路がリセットされる。また、前記ゲイン、定常電流が適正値に達したところで、再び積分リセット信号が送られ、積分回路がリセットされる。
【００３８】
以上のように、制御を開始あるいは停止する際に、ゲイン、定常電流をランプ関数的に変化させる、あるいは、積分回路の積分値をリセットすることによって、電磁石の励磁電流が急激に変化することを防止し、例えば、図１０（ａ）に示すような、制御起動時の鋼板のハンチングをなくし、図１０（ｂ）に示すような安定した起動を可能にする。
【００３９】
次に、電磁石を鋼板に近づけながら電気的制御を起動させる動作を説明する。制振装置の起動時に、電磁石を、既定の初期位置から適正ギャップ位置まで移動させるが、この移動時間に応じて、ソフトスタートの時定数、具体的には定常電流、ゲインをランプ関数的に増加させる際の増加率（傾き）を設定する。
【００４０】
図１１は、制振装置の構成から、上記の動作に用いられる構成のみを抜き出した概略構成図である。コントローラ５が発する駆動指令信号によって、電磁石移動アクチュエータ４Ａおよび４Ｂが動作し、電磁石２Ａおよび２Ｂを鋼板１に近づける。これと同時に、コントローラ５は、アンプ６Ａ、６Ｂを介して電磁石３Ａ、３Ｂに供給する励磁電流のうちの定常電流、および電磁石２Ａ、２Ｂに供給する励磁電流を制御する際のゲインを徐々に増加させる。
【００４１】
制振装置を起動させると、対向する電磁石２Ａ、２Ｂが、電磁石移動アクチュエータ４Ａ、４Ｂによって同時に鋼板１に近づく方向に移動させられ、図１２（ａ）に示すように、電磁石間が既定の間隔Ｘになったところで、前記ゲインおよび定常電流のソフトスタートが開始され、図１２（ｂ）に示すように、電磁石間が適正ギャップに達した時点で、ソフトスタート動作が終了し、制振装置は定常状態に移行する。
【００４２】
なお、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、あらかじめ、電磁石間が適正ギャップに達した時点でゲインおよび定常電流が適正値になるように、ソフトスタートの時定数、すなわち図１３（ｂ）の傾きが設定される。
制振装置を停止させる場合も同様に、ソフトストップさせながら、電磁石を鋼板から引き離す。
【００４３】
なお、上記実施形態の構成の、例えば積分回路は、アナログ回路を用いているが、これをデジタル回路あるいはソフトウェアで実現することも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼板からの距離が定常的に遠く、電流の定常成分の大きい方の電磁石を鋼板に近づけるので、この電磁石の定常電流を減らし、この電磁石の負担を軽くすることができ、安定した制振が可能になる。
【００４５】
また、電磁石と鋼板との距離が所定値より大きくなったことを条件として、電磁石を鋼板に近づけると、電磁石の定常電流を減らし、この電磁石の負担を軽くすることができ、安定した制振が可能になる。
また、ローパス手段が抽出した低周波成分または直流成分を相殺する方向に電磁石を動かすと、電磁石の定常電流を減らし、この電磁石の負担を軽くすることができ、安定した制振が可能になる。
【００４６】
また、対になった電磁石の相互の距離を変えずに、電磁石と鋼板との距離を調整すると、適正な電磁石間距離を変えずに、電磁石の定常電流を減らし、この電磁石の負担を軽くすることができ、安定した制振が可能になる。
【００４７】
また、制御のＯＮ、ＯＦＦ時に、ゲイン、定常電流をランプ関数的に変化させることによって、急激な励磁電流の変化をなくし、鋼板のハンチングを防止することができる。
また、制御のＯＮ、ＯＦＦ時に、積分手段における積分値をリセットすることによって、積分における、定常位置からの偏差の値を０にすることができるので、急激な励磁電流の変化をなくし、鋼板のハンチングを防止することができる。
【００４８】
また、電気的な制御をソフトスタートさせながら、電磁石を鋼板に近づけることによって、スムーズな制振動作の起動ができ、また、電気的な制御をソフトストップさせながら、電磁石を鋼板から遠ざけることによって、スムーズな制振動作の停止ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態である制振装置の概略構成図。
【図２】  電磁石対が複数設けられた例を示す図。
【図３】  本発明の一実施形態である制振装置の動作を説明するための図。
【図４】  制振装置の電気的制御ループを示す図。
【図５】  コントローラの内部構成図。
【図６】  定常電流の変化を示す図。
【図７】  ＰＩＤ制御手段の内部構成図。
【図８】  ゲインの変化を示す図。
【図９】  積分制御手段内の積分アナログ回路の構成図。
【図１０】  鋼板のハンチングを説明するための図。
【図１１】  機械的制御と電気的制御に用いられる構成を示す図。
【図１２】  ソフトスタートにおける電磁石の位置を示す図。
【図１３】  ソフトスタートにおけるゲイン、定常電流の変化を示す図。
【図１４】  従来の制振装置の構成図。
【符号の説明】
１  鋼板                      ２Ａ、２Ｂ  電磁石
３Ａ、３Ｂ  センサ
４Ａ、４Ｂ  電磁石移動アクチュエータ（アクチュエータ）
５  コントローラ（制御装置）
６Ａ、６Ｂ  アンプ
７Ａ、７Ｂ  ローパス回路      ８  比較器
９  上位コントローラ          １０  シーケンサ
１１  位置指令手段            １２  差分検出手段
１３  ＰＩＤ制御手段          １４Ａ、１４Ｂ  加算手段
１５Ａ、１５Ｂ  電流制御手段
１６  ゲイン決定手段          １７  比例制御手段
１８  積分制御手段            １９  微分制御手段
２０  加算手段                ２１  アンプ
２２  抵抗                    ２３  コンデンサ
２４  スイッチ
【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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【図１３】
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【図１４】
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