JP4862471B2 - 浴中ロール回転速度検出装置並びに浴中ロールの回転速度制御方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、浴中ロール回転速度検出装置並びに浴中ロールの回転速度制御方法及びその装置に関する。

従来、浴中ロールの回転速度を測定する手段を備える発明として、例えば図７に記載の溶融めっき用浴中ロールの駆動構造４０が知られている（特許文献１参照）。
図７に示す溶融めっき用浴中ロールの駆動構造４０は、可変周波数電源を固定子４１に供給する電源装置（図示せず）と、浴中ロール４３の回転速度の検出手段４４とを備え、設定回転速度と検出手段４４が検出した回転速度とを比較のうえ電源装置に周波数指示信号を発する制御回路（図示せず）を有する。また、検出手段４４は、支持フレーム４６上に取り付けられ、軸部４７の一部に設けた被検出体４８の回転をピックアップする構成を採用している。

そして、溶融めっき用浴中ロールの駆動構造４０によれば、浴中ロール４３を、運転中の被めっき材４９の速度に適切に対応した好ましい回転速度に制御することを可能としている。
特開２００１−２９５０１３号公報

しかしながら、溶融めっき用浴中ロールの駆動構造４０においては、検出手段４４は、支持フレーム４６上に取り付けられる構成により、検出手段４４が高温の浴中に浸漬されることとなり、検出手段４４の製品寿命が短くなるという問題がある。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、製品寿命が長く、浴中ロールの回転速度を正確に測定可能な浴中ロール回転速度検出装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、浴中ロールの回転速度を正確に測定し、測定された回転速度に基づき浴中ロールと鋼帯とのスリップを防止することで、めっき鋼帯の品質を向上することが可能な浴中ロールの回転速度制御方法及びその装置を提供することにある。

本発明のうち請求項１に係る浴中ロール回転速度検出装置は、溶融めっき用の金属浴に浸漬される、非駆動型の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であって、
前記浴中ロールに備えられる永久磁石と、
前記金属浴の浴外において備えられ、前記永久磁石の磁束を検出する検出センサとを備えてなることを特徴とする。
また、本発明のうち請求項２に係る浴中ロール回転速度検出装置は、請求項１記載の浴中ロール回転速度検出装置において、前記永久磁石は、前記浴中ロールの周方向において等間隔に４個以上備えられていることを特徴とする。

また、本発明のうち請求項３に係る浴中ロールの回転速度制御方法は、溶融めっき用の金属浴に浸漬され、鋼帯を支持する非駆動型の浴中ロールの回転速度を制御する浴中ロールの回転速度制御方法であって、
前記浴中ロールに備えられた永久磁石の磁束を、前記金属浴の浴外に備えられた検出センサにより検出する工程と、
検出された前記磁束に基づき、前記浴中ロールの回転速度を算出する工程と、
算出された前記回転速度と、予め設定された前記鋼帯の搬送速度とに基づいて、前記浴中ロールの前記鋼帯に対する押し込み量を調整する工程とを備えることを特徴とする。

さらに、本発明のうち請求項４に係る浴中ロールの回転速度制御装置は、溶融めっき用の金属浴に浸漬され、鋼帯を支持する非駆動型の浴中ロールの回転速度を制御する浴中ロールの回転速度制御装置であって、
前記浴中ロールに備えられる永久磁石と、
前記金属浴の浴外において備えられ、前記永久磁石の磁束を検出する検出センサと、
検出された前記磁束に基づき、前記浴中ロールの回転速度を算出する回転速度算出手段と、
算出された前記回転速度と、予め設定された前記鋼帯の搬送速度とに基づいて、前記浴中ロールの前記鋼帯に対する押し込み量を調整する押し込み量制御手段とを備えてなることを特徴とする。

本願請求項１又は２に係る浴中ロール回転速度検出装置によれば、浴中ロールに備えられる永久磁石と、前記金属浴の浴外において備えられ、前記永久磁石の磁束を検出する検出センサとを備えてなる構成により、検出センサの製品寿命を長くすることが可能となるとともに、浴中ロールの回転速度を正確に測定することが可能となる。
また、本願請求項３又は４に係る浴中ロールの回転速度制御方法又は浴中ロールの回転速度制御装置によれば、浴中ロールに備えられた永久磁石の磁束を、前記金属浴の浴外に備えられた検出センサにより検出する工程と、検出された前記磁束に基づき、前記浴中ロールの回転速度を算出する工程と、算出された前記回転速度と、予め設定された前記鋼帯の搬送速度とに基づいて、前記浴中ロールの前記鋼帯に対する押し込み量を調整する工程とを備える構成により、浴中ロールと鋼帯との間に生じるスリップを防止することが可能となるとともに、加工されるめっき鋼帯の品質を向上することが可能となる。

以下、本発明の第一実施形態に係る浴中ロール回転速度検出装置を図面を参照して説明する。
図１は連続溶融亜鉛めっきラインの概略構成図である。図２は本発明の第一実施形態に係る浴中ロール回転速度制御装置の正面図である。図３は浴中ロール回転速度制御装置の側面図である。図４は磁石リングの側面図である。図５は磁気センサの構成図である。

本発明の第一実施形態に係る浴中ロール回転速度制御装置１は、連続的に搬送される、長尺状に形成された鋼帯Ｓに連続的にめっきを行う連続溶融金属めっきラインに備えられるものであり、本実施形態においては、浴中ロール回転速度制御装置１を連続溶融亜鉛めっきライン２において適用した場合を例にして説明する。
連続溶融亜鉛めっきライン２は、冷間圧延工程、洗浄工程及び焼鈍工程を経た鋼帯Ｓについて亜鉛めっき処理を行うものであり、図１に示すように、亜鉛浴３と、亜鉛浴３内に備えられるシンクロール４及び２組のガイドロール５とを有してなる。

亜鉛浴３は、加熱溶融した溶融亜鉛Ｚを貯留しており、鋼帯Ｓを溶融亜鉛Ｚ内を通過させることで、鋼帯Ｓの表面に溶融亜鉛Ｚを付着させるものである。
シンクロール４は、亜鉛浴３内において軸受（図示せず）により回動可能に支持されており、亜鉛浴３内へと導かれた鋼帯Ｓについて亜鉛浴３の出側へと方向転換を行うものである。

各ガイドロール５は、亜鉛浴３内において軸受７により回動可能に支持されており、シンクロール４により方向転換が行われた鋼帯Ｓを支持するためのものである。そして、両ガイドロール５は、シンクロール４と軸の延びる方向を同一にして、搬送される鋼帯Ｓの表面側と裏面側とに１組ずつ設置されている。
ここで、シンクロール４及びガイドロール５は、非駆動型に形成されている。

そして、本発明に係る浴中ロール回転速度制御装置１は、かかる連続溶融亜鉛めっきライン２において備えられ、図２及び図３に示すように、浴中ロール回転速度検出手段１０と、スリップ判定手段１１と、警報手段１２と、浴中ロール押し込み量調整手段１３とを備えてなる。
浴中ロール回転速度検出手段１０は、ガイドロール５に備えられる永久磁石１４と、亜鉛浴３の浴外に備えられる磁気センサ（検出手段）１５と、磁気センサ１５からの信号を増幅する増幅器１６と、浴中ロールの回転速度を算出する回転速度算出手段１７とを備えている。

永久磁石１４は、ガイドロール５の長手方向端部において、ガイドロール５の周方向において等間隔に４個設置されている。この場合において、ガイドロール５への永久磁石１４の設置は、本実施形態においては、図４に示すように、永久磁石１４を周方向において等間隔に４個設置した磁石リング１８を形成し、かかる磁石リング１８をガイドロール５の軸部１９に嵌合して固定することにより行われている。なお、ガイドロール５への永久磁石１４の設置は、ガイドロール５の長手方向端部において、永久磁石１４を直接設置する構成としても構わない。また、ガイドロール５において備えられる永久磁石１４の数は１個以上において適宜設定可能であるが、ガイドロール５が１回転する間におけるガイドロール５の回転速度の変化についても精度良く検出するべく、ガイドロール５において永久磁石１４を４個以上備える構成とすることが好ましい。そして、ガイドロール５において永久磁石１４を複数備える構成とすることにより、各永久磁石１４間毎におけるガイドロール５の回転速度を算出することが可能となり、ガイドロール５が１回転する間における、各永久磁石１４間毎の回転速度のばらつきを算出することも可能となる。

ここで、永久磁石１４は、本実施形態においては両ガイドロール５のうち一方にのみ備える構成を採用しているが、両ガイドロール５の両方において備える構成としてもよく、また、シンクロール４に備える構成としても構わない。
磁気センサ１５は、亜鉛浴３の浴外において、各永久磁石１４の磁束Ｈを検出可能に備えられている。そして、磁気センサ１５を亜鉛浴３の浴外において備える構成により磁気センサ１５の製品寿命を長くすることが可能となる。ここで、磁気センサ１５は、図５に示すように、２本の高透磁率コア２１と、高透磁率コア２１に巻かれた励磁コイル２２及び検出コイル２３とを備えたフラックスゲート方式に構成されている。

そして、浴中ロール回転速度検出手段１０によるガイドロール５の回転速度の測定時においては、発信機２４から励磁コイル２２に交流電流を印加することで交流磁束を発生させ、励磁コイル２２を磁気飽和状態にしておく。そして、かかる状態において、高透磁率コア２１に永久磁石１４の磁束Ｈが外部磁束として加わると、高透磁率コア２１の磁気特性により、検出コイル２３に誘起電圧が生じることとなる。ここで、高透磁率コア２１が検出する磁束には、永久磁石１４の磁束Ｈに地磁気Ｂ₀が加わった状態となっており、したがって、検出コイル２３が出力する誘起電圧は、地磁気Ｂ₀に基づく誘起電圧と永久磁石１４の磁束Ｈに基づく誘起電圧との和となっている。そこで、両高透磁率コア２１を一定の間隔で配置し、両検出コイル２３の誘起電圧信号の差電圧信号を算出することにより、地磁気Ｂ₀に基づく誘起電圧は消去され、永久磁石１４の磁束Ｈに基づく誘起電圧信号のみを測定することが可能となる。

増幅器１６は、磁気センサ１５の各検出コイル２３が出力した誘起電圧信号を入力し、かかる誘起電圧信号を増幅し、かかる増幅誘起電圧信号を回転速度算出手段１７へと出力する。
回転速度算出手段１７は、増幅器１６が出力した増幅誘起電圧信号に基づき、ガイドロール５の回転速度を算出する。かかるガイドロール５の回転速度の算出は、まず、両検出コイル２３に基づく増幅誘起電圧信号を入力し、かかる両増幅誘起電圧信号の差電圧信号を算出する。この場合において、算出される差電圧信号は、上述したように、永久磁石１４の磁束Ｈのみに基づく誘起電圧信号を増幅した信号である。また、差電圧信号は、永久磁石１４がガイドロール５の周方向において等間隔に設置されているため、パルス状の信号として算出されることとなる。そして、回転速度算出手段１７は、算出された差電圧信号に基づいて、ガイドロール５の回転速度を算出する。

スリップ判定手段１１は、回転速度算出手段１７が算出したガイドロール５の回転速度を入力し、かかるガイドロール５の回転速度と、予め設定され入力された鋼帯Ｓの搬送速度とを比較して、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間にスリップが生じているか否かを判定する。この場合において、スリップ判定手段１１におけるスリップの判定は、ガイドロール５の回転速度と鋼帯Ｓの搬送速度とを比較し、鋼帯Ｓの搬送速度に対してガイドロール５の回転速度が所定値以上遅い状態となっている場合に、スリップの発生を検出するようになっている。

そして、スリップ判定手段１１は、スリップの発生を検出すると、警報手段１２に対して警報発動指令を出力する。
警報手段１２は、パソコンのディスプレー等により構成され、スリップ判定手段１１が出力した警報発動指令に基づき、スリップ発生警報を発動する。この場合において、警報手段１２は、スリップ発生警報とともに、ガイドロール５の回転速度等を表示する構成としても構わない。

浴中ロール押し込み量調整手段１３は、永久磁石１４が備えられたガイドロール５に設置され、軸受７を支持する支持部２６と、支持部２６を揺動する電動ジャッキ２７とを備えている。
支持部２６は、一端が、亜鉛浴３内においてガイドロール５の軸部１９を支持する軸受７に接続され、他端が、亜鉛浴３の浴外まで延び、電動ジャッキ２７の伸縮部２８に接続されている。
電動ジャッキ２７は、伸縮部２８を伸縮自在に構成され、伸縮部２８に接続された支持部２６を介して、ガイドロール５を鋼帯Ｓへの押し込み方向（図３における左右方向）に揺動可能とすることで、ガイドロール５の鋼帯Ｓに対する押し込み量を調整可能に構成されている。

次に、浴中ロール回転速度制御装置１により、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間に生じるスリップを防止する場合の作用について説明する。
冷間圧延工程、洗浄工程及び焼鈍工程を経て連続溶融亜鉛めっきライン２へと搬送されてきた鋼帯Ｓは、亜鉛浴３内へと搬送され、亜鉛浴３内において溶融亜鉛Ｚのめっき処理が行われる。
そして、亜鉛浴３内へ搬送された鋼帯Ｓは、シンクロール４により亜鉛浴３の出側へと方向転換が行われ、両ガイドロール５により支持されて亜鉛浴２の浴外へと搬送される。

ここで、シンクロール４及びがイドロール５等の浴中ロールは、亜鉛浴３内において鋼帯Ｓに直接接触するものであるため、かかる浴中ロール４，５と鋼帯Ｓとの間にスリップが生じると、鋼帯Ｓの表面にスリップ疵が転写され、鋼帯Ｓの品質の低下を招くこととなる。
一方、浴中ロール４，５が非駆動型に形成されている場合、浴中ロール４，５は、鋼帯Ｓの表面と浴中ロール４，５の外周面との摩擦力により鋼帯Ｓの搬送に伴って回転する。

したがって、浴中ロール４，５と鋼帯Ｓとの間に生じるスリップは、浴中ロール４，５の回転速度と鋼帯Ｓの搬送速度とを比較し、両速度に差がある場合にスリップの発生を検出することが可能となる。
そこで、浴中ロール回転速度制御装置１においては、鋼帯Ｓの搬送中において常時、ガイドロール５の回転速度を監視することにより、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間に生じるスリップを検出している。

鋼帯Ｓの搬送を開始すると、鋼帯Ｓに接触して配置されているガイドロール５は、鋼帯Ｓの表面とガイドロール５の外周面との間に生じる摩擦力により、回転を開始することとなる。
そして、ガイドロール５が回転を開始すると、ガイドロール５の周方向において等間隔に備えられた各永久磁石１４が発する磁束Ｈを磁気センサ１５が順次検出する。

磁気センサ１５は、検出した各永久磁石１４が発する磁束Ｈに基づき、各検出コイル２３から誘起電圧信号を出力する。
各検出コイル２３から出力された誘起電圧信号は、増幅器１６により増幅され、増幅誘起電圧信号として回転速度算出手段１７へと入力される。
各検出コイル２３に基づく増幅誘起電圧信号を入力した回転速度算出手段１７は、両増幅誘起電圧信号の差電圧信号を算出する。
そして、回転速度算出手段１７は、パルス状の信号として算出された差電圧信号に基づいて、ガイドロール５の回転速度を算出することで、ガイドロール５の回転速度を正確に測定することが可能となる。

次に、回転速度算出手段１７が算出したガイドロール５の回転速度はスリップ判定手段１１へと入力され、判定手段１１は、入力されたガイドロール５の回転速度と、予め設定され入力された鋼帯Ｓの搬送速度とを比較して、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間にスリップが生じているか否かを判定する。なお、かかる判定は、設定された鋼帯Ｓの搬送速度に対して算出されたガイドロール５の回転速度が所定値以上遅い状態となっているか否かにより行われる。

さらに、スリップ判定手段１１によりスリップの発生が検出されると、スリップ判定手段１１は警報手段１２に対して警報発動指令を出力し、警報手段１２は、スリップ発生警報及びガイドロール５の回転速度を表示してオベレータに通報する。
スリップ発生警報の通報を受けたオペレータは、鋼帯Ｓの形状及び警報手段１２に表示されるガイドロール５の回転速度を参照しつつ、電動ジャッキ２７によりガイドロール５の鋼帯Ｓに対する押し込み量を調整する。

ここで、ガイドロール５の鋼帯Ｓに対する押し込み量の調整による、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間に生じているスリップの防止方法として下記の方法がある。
まず、ガイドロール５の鋼帯Ｓに対する押し込み量不足によりガイドロール５と鋼帯Ｓとの間にスリップが生じている場合には、ガイドロール５の鋼帯Ｓに対する押し込み量を増加させる。かかる場合、ガイドロール５の鋼帯Ｓに対する押し込み量を増加させることにより、鋼帯Ｓの張力が大きくなり、かかる張力の増加に伴い鋼帯Ｓの表面とガイドロール５の外周面との間に生じる摩擦力が増加することによりガイドロール５の回転が復帰することで、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間に生じているスリップを防止することが可能となる。

また、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間に亜鉛浴３内で発生したドロス（鉄（Ｆｅ）と亜鉛（Ｚｎ）との反応生成物）が付着することによりガイドロール５と鋼帯Ｓとの間にスリップが生じている場合には、ガイドロール５の鋼帯Ｓに対する押し込み量を減少させる。かかる場合、ガイドロール５の鋼帯Ｓに対する押し込み量を減少させることにより、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間に付着しているドロスを落下させることで、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間に生じているスリップを防止することが可能となる。
このように、本発明に係る浴中ロール回転速度制御装置１によれば、ガイドロール５と鋼帯Ｓとのスリップを防止することが可能となるとともに、加工されるめっき鋼板の品質を向上することが可能となる。

次に、本発明の第二実施形態に係る浴中ロール回転速度制御装置を図面を参照して説明する。
図６は本発明の第二実施形態に係る浴中ロール回転速度制御装置の正面図である。
本発明の第二実施形態に係る浴中ロール回転速度制御装置３０の基本的構成は、浴中ロール回転速度制御装置１と同様であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
浴中ロール回転速度制御装置３０は、図６に示すように、浴中ロール回転速度制御装置１において、スリップ判定手段１１の代わりに押し込み量制御手段２９を備えている。

押し込み量制御手段２９は、回転速度算出手段１７が算出したガイドロール５の回転速度を入力し、かかるガイドロール５の回転速度と、予め設定され入力された鋼帯Ｓの搬送速度とを比較して、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間にスリップが生じているか否かを判定する。この場合において、押し込み量制御手段２９におけるスリップの判定は、ガイドロール５の回転速度と鋼帯Ｓの搬送速度とを比較し、鋼帯Ｓの搬送速度に対してガイドロール５の回転速度が所定値以上遅い状態となっている場合に、スリップの発生を検出するようになっている。

そして、押し込み量制御手段２９は、スリップの発生を検出すると、かかるスリップの発生が、ガイドロール５の鋼帯Ｓに対する押し込み量不足に起因するものか、ガイドロール５と鋼帯Ｓとの間にドロスが付着していることに起因するものかを判定するとともに、ガイドロール５の回転速度が、鋼帯Ｓの搬送速度に対して上記所定値以内となるように、電動ジャッキ２７によるガイドロール５の鋼帯Ｓに対する押し込み量を、各原因に応じて自動的に増減調整する。
また、押し込み量制御手段２９は、スリップの発生を検出すると、警報手段１２に対して警報発動指令を出力する。
このように、本発明に係る浴中ロール回転速度制御装置３０によれば、より簡易に、ガイドロール５と鋼帯Ｓとのスリップを防止することが可能となるとともに、加工されるめっき鋼板の品質を向上することが可能となる。

連続溶融亜鉛めっきラインの概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係る浴中ロール回転速度制御装置の正面図である。 浴中ロール回転速度制御装置の側面図である。 磁石リングの側面図である。 磁気センサの構成図である。 本発明の第二実施形態に係る浴中ロール回転速度制御装置の正面図である。 特許文献１に係る溶融めっき用浴中ロールの駆動構造の概略構成図である。

符号の説明

１ 浴中ロール回転速度制御装置
２ 連続溶融亜鉛めっきライン
３ 亜鉛浴
４ シンクロール
５ ガイドロール
Ｓ 鋼帯
Ｚ 溶融亜鉛
Ｈ 磁束
７ 軸受
１０ 浴中ロール回転速度検出手段
１１ スリップ判定手段
１２ 警報手段
１３ 浴中ロール押し込み量調整手段
１４ 永久磁石
１５ 磁気センサ
１６ 増幅器
１７ 回転速度算出手段
１８ 磁石リング
１９ 軸部
２１ 高透磁率コア
２２ 励磁コイル
２３ 検出コイル
２４ 発信機
２６ 支持部
２７ 電動ジャッキ
２８ 伸縮部
２９ 押し込み量制御手段
３０ 浴中ロール回転速度制御装置
４０ 溶融めっき用浴中ロールの駆動構造
４１ 固定子
４３ 浴中ロール
４４ 検出手段
４６ 支持フレーム
４７ 軸部
４８ 被検出体
４９ 被めっき材

Claims (4)

1. 溶融めっき用の金属浴に浸漬される、非駆動型の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であって、
   前記浴中ロールに備えられる永久磁石と、
   前記金属浴の浴外において備えられ、前記永久磁石の磁束を検出する検出センサとを備えてなることを特徴とする浴中ロール回転速度検出装置。
2. 前記永久磁石は、前記浴中ロールの周方向において等間隔に４個以上備えられていることを特徴とする請求項１記載の浴中ロール回転速度検出装置。
3. 溶融めっき用の金属浴に浸漬され、鋼帯を支持する非駆動型の浴中ロールの回転速度を制御する浴中ロールの回転速度制御方法であって、
   前記浴中ロールに備えられた永久磁石の磁束を、前記金属浴の浴外に備えられた検出センサにより検出する工程と、
   検出された前記磁束に基づき、前記浴中ロールの回転速度を算出する工程と、
   算出された前記回転速度と、予め設定された前記鋼帯の搬送速度とに基づいて、前記浴中ロールの前記鋼帯に対する押し込み量を調整する工程とを備えることを特徴とする浴中ロールの回転速度制御方法。
4. 溶融めっき用の金属浴に浸漬され、鋼帯を支持する非駆動型の浴中ロールの回転速度を制御する浴中ロールの回転速度制御装置であって、
   前記浴中ロールに備えられる永久磁石と、
   前記金属浴の浴外において備えられ、前記永久磁石の磁束を検出する検出センサと、
   検出された前記磁束に基づき、前記浴中ロールの回転速度を算出する回転速度算出手段と、
   算出された前記回転速度と、予め設定された前記鋼帯の搬送速度とに基づいて、前記浴中ロールの前記鋼帯に対する押し込み量を調整する押し込み量制御手段とを備えてなることを特徴とする浴中ロールの回転速度制御装置。

Images