JPH07277564A - 磁性体板の幅方向位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁性体板の幅方向位置ずれを非接触で矯正す
る。電磁石への磁性体板の吸着を防止する。位置ずれ制
御の安定性を高める。 【構成】 磁性体板の搬送ラインの直近の幅方向に、磁
性体板の側端面に対向して配置された１対の電磁石；磁
性体板と電磁石とのギャップを検出する位置検出手段；
電磁石電流，その目標値、更に検出したギャップおよび
目標ギャップに対応した電磁石印加電圧を算出する演算
手段、および算出した電圧を電磁石に印加するコイルド
ライバ；を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性体板の幅方向の位
置ずれの制御に関する。より具体的には、これに限定す
る意図ではないが、熱間圧延後又は冷間圧延後の薄鋼板
の搬送又は巻取り，もしくはメッキ処理ライン又は連続
熱処理ラインにおける薄鋼板の搬送において、薄鋼板の
幅方向の位置ずれ制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば上述の如き搬送中の薄鋼板の幅方
向位置ずれ矯正には、従来より種々の方法が実施されて
いる。最も代表的には、サイドガイドが用いられるが、
薄鋼板の側端がサイドガイドに当ると側縁部に折れ又は
曲りを生じ、形状不良を生じ易い。薄鋼板を支えるロ−
ラの一端を、薄鋼板の一側端の張力が増加する方向に駆
動する態様では、やはり接触式であるので鋼板に傷が付
き易いと共に、薄鋼板との接触弧長が全周の１／４以下
では効果が低い。

【０００３】電磁石あるいはリニアモ−タを薄鋼板の搬
送ライン近傍に配設し、非接触で薄鋼板に吸引力又は推
力を与えて薄鋼板のセンタリングを行なう提案もある
（例えば特公昭51-41990号公報,特公昭51-41991号公報,
特開昭63-12556号公報)。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電磁石あるい
はリニアモ−タを面対向で配設しこれらで薄鋼板をセン
タリングする提案では、所要の吸引力又はリニアモ−タ
推力を薄鋼板に与えるために、電磁石あるいはリニアモ
−タと薄鋼板とのギャップを比較的に短く設定する必要
があり、通常の鋼板（キュリ−点未満の温度；磁性体）
では、ギャップがある小さい値になると瞬時に薄鋼板が
電磁石あるいはリニアモ−タに吸着し、これが面接触で
あるので離れにくく、吸着部にすり傷を生ずるばかりで
なく、高速搬送の場合には吸着部の後続部が凸又は凹に
たくれて大きな搬送トラブルになってしまうおそれがあ
る。

【０００５】また、ロールによる方式においては、ロー
ルに対して鋼板の持つ角度が９０度以下の接触部分で
は、十分なステアリングは発生しない。

【０００６】本発明は、磁性体板の幅方向位置ずれを非
接触で制御することを第１の目的とし、より具体的には
例えば薄鋼板の幅方向位置ずれを非接触で制御すること
を第１の目的とし、このために本発明では電磁石コアを
用いるが、電磁石コアへの磁性体板の吸着を防止するこ
とを第２の目的とし、幅方向位置制御の安定性を向上す
ることを第３の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の、磁性体板の幅
方向位置制御装置は、磁性体板(FP)の搬送ラインの直近
に、磁性体板(FP)の一方の側端面に対向して磁極端面が
配置された第１電磁石コア(1Lb)とそれに巻かれた第１
電気コイル(1La)の組み合わせでなる第１電磁石(1L)；
前記搬送ラインの直近に、前記磁性体板(FP)の他方の側
端面に対向して磁極端面が配置された第２電磁石コア(1
Rb)とそれに巻かれた第２電気コイル(1Ra)の組み合わせ
でなる第２電磁石(1R)；前記磁性体板(FP)の、一方の側
端面と第１電磁石コア(1Lb)の磁極端面との第１ギャッ
プ(Gs)および他方の側端面と第２電磁石コア(1Rb)の磁
極端面との第２ギャップ(Gsc)、の少くとも一方(Gs)を
検出するギャップ検出手段(2,3,9a)；第１ギャップ(Gs)
に対応してそれが大きいと高レベルの電圧を指定する第
１制御信号を発生する第１演算手段(24a)；第１制御信
号に対応したレベルの電圧を第１電気コイル(1La)に印
加する第１通電手段(7a,4L)；第２ギャップ(Gsc)に対応
してそれが大きいと高レベルの電圧を指定する第２制御
信号を発生する第２演算手段(24b)；および、第２制御
信号に対応したレベルの電圧を第２電気コイル(1Ra)に
印加する第２通電手段(7b,4R)；を備える。なお、カッ
コ内には、理解を容易にするために、後述する実施例中
の対応する要素又は対応事項の符号を、参考までに付記
した。

【０００８】

【作用】磁性体板(FP)と第1電磁コア(1Lb)の第１ギャッ
プ(Gs)が大きいと、第１演算手段(24a)が高レベルの電
圧を指定する第１制御信号を発生し、この場合、磁性体
板(FP)に関して第2電磁コア(1Rb)が第1電磁コア(1Lb)の
反対側にあるので第2ギャップ(Gsc)は小さく、第２演算
手段(24b)は低レベルの電圧を指定する第２制御信号を
発生する。これにより第1電気コイル(1La)に流れる電流
値は大、第2電気コイル(1Ra)に流れる電流値は小とな
り、第1電磁石(1L)が磁性体板(FP)に加える吸引力が大
きく第2電磁石(1R)が磁性体板(FP)に加える吸引力は小
さくなり、磁性体板(FP)は第1電磁石(1L)に近づく方向
に移動し、第１ギャップ(Gs)が小さくなり、第2ギャッ
プ(Gsc)が大きくなる。したがって磁性体板(FP)は、第1
電磁石(1L)と第2電磁石(1R)の吸引力が釣り合う位置に
定まる。

【０００９】第1電磁石(1L)と第2電磁石(1R)が、磁性体
板(FP)の両側端面のそれぞれに対向しているので、仮に
磁性体板(FP)の側端面が一方の電磁石(例えば第1電磁石
1L)に吸引しても、接触面積が小さいので吸引力は小さ
いのに加えて、吸引した電磁石(1L)とのギャップが0と
なるので該電磁石の通電電流値が0又は極低値となって
吸着力が自動的に実質上消滅する。これに対して他方の
電磁石(1R)とのギャップが最大となるので他方の電磁石
(1R)の通電電流値が最大となり磁性体板(FP)は他方の電
磁石(1R)に強く吸引される。すなわちこれは、磁性体板
(FP)は実質上電磁石コアに吸着(接触)しないことを意味
する。したがって、磁性体板(FP)は実質上電磁石コアに
接触することなく幅方向位置ずれが自動矯正される。磁
性体板(FP)が電磁石コアに吸着してしまうことがないの
で、幅方向位置制御の安定性が高い。

【００１０】本発明の他の目的及び特徴は、図面を参照
した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１１】

【実施例】図１に、本発明の一実施例の全体構成を示
す。図１紙面に垂直な方向に移動する鋼帯ＦＰの左右
に、この実施例では相対向して、しかも鋼帯ＦＰの側端
面に対向して、電磁石１Ｌ，１Ｒが配置されている。図
１において鋼帯ＦＰの左側、鋼帯ＦＰの左端縁及び電磁
石１Ｌを上下で挾むように光源２（この実施例では蛍光
灯）とギャップセンサ３が対向配置されている。光源２
が発した光の一部は鋼帯ＦＰ及び電磁石１Ｌの右端部に
当るが、他の一部は両者間のギャップＧｓを通って直接
にギャップセンサ３に当る。ギャップセンサ３は、この
実施例ではＣＣＤであり、一ライン分の、ライン上各位
置の光電変換素子の受光有無を示す２値信号をシリアル
に、ライン単位で繰返し、制御回路５Ａに与える。電磁
石１Ｌ，１Ｒの通電は、それぞれコイルドライバ４Ｌ，
４Ｒを介して、制御回路５Ａ，５Ｂがフィ−ドバック制
御する。

【００１２】制御回路５Ａの構成を図２に、制御回路５
Ｂの構成を図６に示す。制御回路５Ａおよび５Ｂには、
搬送する鋼帯ＦＰに関する情報すなわち板厚ｄ，目標ギ
ャップＧ₀（板幅Ｗに一意的に対応）及び基準電流値ｉs
が与えられ、更に後述する算出手段２６により算出され
る板厚対応のゲインＫ₁〜Ｋ₄が与えられる。なお、基準
電流値ｉsは、板厚ｄの鋼板(所定規格)をギャップｘ＝
Ｇ₀に維持するために電磁石１Ｌの電気コイル１Ｌａに
通電する電流である。すなわち、ｉsは、ｘ＝Ｇ₀で外乱
がない場合、ｘ＝Ｇ₀を定常的に維持することができる
電流値である。

【００１３】図２を参照すると、制御回路５Ａの信号処
理回路９ａが、ギャップセンサ３が与える２値信号に基
づいて電磁石１Ｌの鉄心１Ｌｂの右端面と搬送対象の鋼
帯ＦＰの左端縁との距離すなわちギャップｘ＝Ｇsを算
出してこれを表わすデジタルデ−タＧｓをコンピュ−タ
２４ａに与えると共に、制御回路５Ｂの信号処理回路９
ｂにも与える。電磁石１Ｌの電気コイル１Ｌａに通電す
るコイルドライバ４Ｌには、コイル電流検出回路が内蔵
され、これが電気コイル１Ｌａの電流値を表わすアナロ
グ信号ｉo1を信号処理回路８ａに与える。信号処理回路
８ａはこれをデジタル変換して、電気コイル１Ｌａの電
流値を表わすデジタルデ−タｉＬｓをコンピュ−タ２４
ａに与える。

【００１４】なお、図１において、電磁石１Ｌの鉄心１
Ｌｂの右端面と搬送対象の鋼帯ＦＰの左端面との距離が
Ｇｓ（第１ギャップ）であり、また、電磁石１Ｒの鉄心
１Ｒｂの左端面と搬送対象の鋼帯ＦＰの右端面との距離
がＧｓｃ（第２ギャップ）であり、Ｄｗは電磁石１Ｌ／
１Ｒ間の距離、Ｗは鋼帯ＦＰの幅である。鋼帯ＦＰの幅
値Ｗが与えられると、目標ギャップＧ₀＝（Ｄｗ−Ｗ）
／２と一意的に定まり、かつ、第１ギャップＧｓを検出
すると、第２ギャップＧｓｃ＝Ｄｗ−Ｗ−Ｇｓと算出で
きる。なお、第１ギャップＧｓの検出と同様にして、第
２ギャップＧｓｃも検出するようにしてもよい。

【００１５】図６を参照すると、制御回路５Ｂの信号処
理回路９ｂには、第１ギャップＧｓ，電磁石間距離Ｄｗ
および鋼帯幅Ｗが与えられ、信号処理回路９ｂは、第２
ギャップＧｓｃ＝Ｄｗ−Ｗ−Ｇｓを算出してこれを表わ
すデ−タＧｓｃをコンピュ−タ２４ｂに与える。電磁石
１Ｒの電気コイル１Ｒａに通電するコイルドライバ４Ｒ
には、コイル電流検出回路が内蔵され、これが電気コイ
ル１Ｒａの電流値を表わすアナログ信号ｉo2を信号処理
回路８ｂに与える。信号処理回路８ｂはこれをデジタル
変換して、電気コイル１Ｒａの電流値を表わすデジタル
デ−タｉＲｓをコンピュ−タ２４ｂに与える。

【００１６】図２を参照する。電磁石１Ｌの通電を制御
する制御回路５Ａは、ＣＰＵを主体とするデジタルコン
ピュ−タ２４ａ，信号処理回路８ａ，９ａおよびＰＷＭ
（パルス幅変調）回路７ａで構成されている。ＰＷＭ回
路７ａは、コンピュ−タ２４ａの出力デ−タ（指示電
圧）に対応する通電デュ−ティを算出し、算出した通電
デュ−ティの通電指示パルスをコイルドライバ４Ｌに与
える。コイルドライバ４Ｌは、電気コイル１Ｌａを通電
指示パルスに応答してオン／オフする。これにより、電
気コイル１Ｌａには、前記通電デュ−ティで直流定電圧
が印加され、電気コイル１Ｌａの電圧（時系列平均値）
は、該通電デュ−ティで定まる。すなわち、電気コイル
１Ｌａの印加電圧が、コイルドライバ４ＬおよびＰＷＭ
回路７ａを介して、コンピュ−タ２４ａにより制御され
る。

【００１７】図２に示すコンピュ−タ２４ａは、制御す
る鋼帯ＦＰに関する情報（板厚ｄ，目標ギャップＧ₀お
よび基準電流値ｉs）が与えられるとそれを、レジスタ
２５ａに格納し、スタ−ト指令が到来すると、レジスタ
２５ａの情報に基づいて電気コイル１Ｌａの印加電圧制
御を開始し、ストップ指示が到来すると電気コイル１Ｌ
ａへの通電を停止し、スタ−ト等の制御指令が到来する
のを待つ。電気コイル１Ｌａの印加電圧制御において
は、所定周期（サンプリング周期）で信号処理回路８ａ
および９ａの検出デ−タ（ギャップＧsおよび電流ｉＬ
ｓ）を読込み、フィ−ドバック演算により、電圧指示情
報を生成しこれをＰＷＭ回路７ａに出力する。この制御
動作はプログラムに従ったデジタル処理により行なわれ
る。この制御機能を、理解を簡単にするために、図２で
はハ−ドウェアブロック（機能ブロック）で代替して示
した。以下この機能ブロックを参照してコンピュ−タ２
４ａの制御動作を説明する。

【００１８】なお、メモリ２３ａには、板厚ｄ₁〜ｄ_nの
それぞれに宛てたゲイングル−プが、板厚対応で格納さ
れている。これを模式的に図３に示す。ここでは、１つ
の板厚に宛てたゲイングル−プを格納したメモリ領域を
メモリテ−ブルと称する。１つの板厚ｄ_jのゲイングル
−プのデ−タすなわち１つのメモリテ−ブルｄｊのゲイ
ンデ−タを、やはり模式的に図４に示す。１つの板厚ｄ
ｊに対して、ギャップは、初期値ｘ1よりある一定の公
差ｘdごとにａ個のギャップ領域ｘ1〜ｘaに区分され、
電気コイル電流は、初期値ｉ1よりある一定の公差ｉdご
とにｂ個のギャップ領域ｉ1〜ｉbに区分され、ギヤップ
値(x=p)および電流値(i=q)で特定される各領域に、ゲイ
ンＭ_1,1〜Ｍ_a,b（それぞれがK₁〜K₄の集合)が書込まれ
ている。これらのゲインＭ_1,1〜Ｍ_a,bの算出方法（図２
の２６）の内容は、図５の図面を参照して、後に説明す
る。

【００１９】前述の通り、制御する鋼帯ＦＰに関する情
報（板厚ｄ，目標ギャップＧ₀および基準電流値ｉs）が
与えられると、コンピュ−タ２４ａはそれを、入力レジ
スタ２５ａに格納する。そしてスタ−ト指令が到来する
とコンピュ−タ２４ａは、所定周期（サンプリング周
期；例えば1〜3msec)で次の処理を行なう。

【００２０】コンピュータ２４ａはまず、信号処理回路
８ａおよび９ａより、ギャップデ−タ(Ｇs)および電流
デ−タ(ｉLs)を読込む。次に領域判定２２ａにより、ギ
ャップ(Ｇs)および電流(ｉLs)が、図４に示す領域のい
ずれにあるかを判定する。この判定では、まず、ギャッ
プ(Ｇs)が、上述のｐ＝１〜ａのいずれにあるかを判定
し、続いて読込んだ電流(ｉLs)が上述のｑ＝１〜ｂのい
ずれにあるかを判定する。そして、判定した領域情報
ｐ，ｑと、レジスタ２５ａの板厚ｄ情報より、板厚ｄ対
応のメモリテ−ブル（図３のテ−ブルｄ１〜ｄｎの１
つ）を特定し、領域情報ｐ，ｑで該特定したメモリテ−
ブル内ｄｊの１領域を特定して、そこのゲイングル−プ
Ｍ_p,qを読出して、ゲインレジスタ２１ａに書込む。こ
れにより、指定された板厚ｄ，現在のギャップ(Ｇs)お
よび電流(ｉLs)に対応する、ゲインＫ₁〜Ｋ₄が選択され
たことになる。

【００２１】コンピュータ２４ａは次に、減算１０ａに
よりギャップ偏差ｘL＝Ｇs−Ｇ₀を算出し、減算１２ａ
により、現在の偏差ｘLより遅延１１ａにより保持する
１サンプリング周期前の偏差を減算して、ギャップ偏差
の変化速度ｄｘL/ｄｔ（以下ｘL’と表記）を算出し、
減算１８ａにより電流偏差ｉL＝ｉLs−ｉsを算出し、加
算１９ａにより、現在の偏差ｘLに遅延２０ａにより保
持する１サンプリング周期前の偏差累算値を加算して、
ギャップ偏差の累算値（積分値）∫ｘLｄｔを算出す
る。そして、乗算１３ａ，１４ａ，１６ａおよび１７ａ
で、これらの算出値にゲインレジスタのゲインデ−タＫ
₁〜Ｋ₄を乗算し、減算１５ａにより、電気コイル１Ｌａ
に印加すべき電圧を指定する情報 Ｉa_out＝ｉs−Ｋ₁・ｘL−Ｋ₂・ｘL’−Ｋ₃・ｉL−Ｋ₄・∫ｘ
Lｄｔ を算出し、これを表わすデ−タをＰＷＭ回路７ａに出力
する。

【００２２】ＰＷＭ回路７ａは、このデ−タＩa_outに基
づいて、電磁石１Ｌの電気コイル１ＬａにＩa_outの電流
を通電するに要する電気コイル印加電圧（時系列平均
値）を与える通電（オン／オフ）デュ−ティ（パルス一
周期の間のＨ区間長）を算出し、該デュ−ティのパルス
をコイルドライバ４Ｌに与える。コイルドライバ４Ｌ
は、ＰＷＭ回路７ａが与えるパルスのＨに応答して電気
コイル１Ｌａを導通（オン）とし、該パルスのＬに応答
して非導通（オフ）とする。

【００２３】以上に説明した、ギャップ値Ｇsおよびコ
イル電流値ｉLsの読込，これらの値および板厚ｄに対応
するフィ−ドバックゲインの設定（メモリ２３ａより読
出してレジスタ２１ａに格納），設定したゲインを用い
たフィ−ドバック出力値の算出とＰＷＭ回路７ａへの出
力、をコンピュータ２４ａが所定周期で繰返すことによ
り、フィ−ドバックゲインが、時々刻々に変わるギャッ
プおよびコイル電流値に対応したものに更新される。

【００２４】制御回路５Ｂを示す図６を参照する。制御
回路５Ｂは、制御回路５Ａと同じく、ＣＰＵを主体とす
るデジタルコンピュ−タ２４ｂ，信号処理回路８ｂ，９
ｂおよびＰＷＭ（パルス幅変調）回路７ｂで構成されて
いる。ＰＷＭ回路７ｂは、コンピュ−タ２４ｂの出力デ
−タ（指示電圧）に対応する通電デュ−ティを算出し、
算出した通電デュ−ティの通電指示パルスをコイルドラ
イバ４Ｒに与える。コイルドライバ４Ｒは、電気コイル
１Ｒａを通電指示パルスに応答してオン／オフする。こ
れにより、電気コイル１Ｒａには、前記通電デュ−ティ
で直流定電圧が印加され、電気コイル１Ｒａの電圧（時
系列平均値）は、該通電デュ−ティで定まる。すなわ
ち、電気コイル１Ｒａの印加電圧が、コイルドライバ４
ＲおよびＰＷＭ回路７ｂを介して、コンピュ−タ２４ｂ
により制御される。

【００２５】図６に示すコンピュ−タ２４ｂは、制御す
る鋼帯ＦＰに関する情報（板厚ｄ，目標ギャップＧ₀お
よび基準電流値ｉs）が与えられるとそれを、レジスタ
２５ｂに格納し、スタ−ト指令が到来すると、レジスタ
２５ｂの情報に基づいて電気コイル１Ｒａの印加電圧制
御を開始し、ストップ指示が到来すると電気コイル１Ｒ
ａへの通電を停止し、スタ−ト等の制御指令が到来する
のを待つ。電気コイル１Ｒａの印加電圧制御において
は、所定周期（サンプリング周期）で信号処理回路８ｂ
および９ｂの検出デ−タ（ギャップＧscおよび電流ｉR
s）を読込み、フィ−ドバック演算により、電圧指示情
報を生成しこれをＰＷＭ回路７ｂに出力する。この制御
動作はプログラムに従ったデジタル処理により行なわれ
る。この制御機能を、理解を簡単にするために、図６で
はハ−ドウェアブロック（機能ブロック）で代替して示
した。以下この機能ブロックを参照してコンピュ−タ２
４ｂの制御動作を説明する。

【００２６】なお、メモリ２３ｂには、板厚ｄ₁〜ｄ_nの
それぞれに宛てたゲイングル−プが、板厚対応で格納さ
れている。これを模式的に図７に示す。ここでは、１つ
の板厚に宛てたゲイングル−プを格納したメモリ領域を
メモリテ−ブルと称する。１つの板厚ｄ_jのゲイングル
−プのデ−タすなわち１つのメモリテ−ブルｄｊのゲイ
ンデ−タを、やはり模式的に図４に示す。１つの板厚ｄ
ｊに対して、ギャップは、初期値ｘ1よりある一定の公
差ｘdごとにａ個のギャップ領域ｘ1〜ｘaに区分され、
電気コイル電流は、初期値ｉ1よりある一定の公差ｉdご
とにｂ個のギャップ領域ｉ1〜ｉbに区分され、ギヤップ
値(x=p)および電流値(i=q)で特定される各領域に、ゲイ
ンＭ_1,1〜Ｍ_a,b（それぞれがK₁〜K₄の集合)が書込まれ
ている。これらのゲインＭ_1,1〜Ｍ_a,bの算出方法（図６
の２６）の内容は、図５の図面を参照して、後に説明す
る。

【００２７】前述の通り、制御する鋼帯ＦＰに関する情
報（板厚ｄ，目標ギャップＧ₀および基準電流値ｉs）が
与えられると、コンピュ−タ２４ｂはそれを、入力レジ
スタ２５ｂに格納する。そしてスタ−ト指令が到来する
とコンピュ−タ２４ｂは、所定周期（サンプリング周
期；例えば1〜3msec)で次の処理を行なう。

【００２８】コンピュータ２４ｂはまず、信号処理回路
８ｂおよび９ｂより、ギャップデ−タ(Ｇsc)および電流
デ−タ(ｉRs)を読込む。次に領域判定２２ｂにより、ギ
ャップ(Ｇsc)および電流(ｉRs)が、図４に示す領域のい
ずれにあるかを判定する。この判定では、まず、ギャッ
プ(Ｇsc)が、上述のｐ＝１〜ａのいずれにあるかを判定
し、続いて読込んだ電流(ｉRs)が上述のｑ＝１〜ｂのい
ずれにあるかを判定する。そして、判定した領域情報
ｐ，ｑと、レジスタ２５ｂの板厚ｄ情報より、板厚ｄ対
応のメモリテ−ブル（図７のテ−ブルｄ１〜ｄｎの１
つ）を特定し、領域情報ｐ，ｑで該特定したメモリテ−
ブル内ｄｊの１領域を特定して、そこのゲイングル−プ
Ｍｐ，ｑを読出して、ゲインレジスタ２１ｂに書込む。
これにより、指定された板厚ｄ，現在のギャップ(Ｇsc)
および電流(ｉRs)に対応する、ゲインＫ₁〜Ｋ₄が選択さ
れたことになる。

【００２９】コンピュータ２４ｂは次に、減算１０ｂに
よりギャップ偏差ｘR＝Ｇsc−Ｇ₀を算出し、減算１２ｂ
により、現在の偏差ｘRより遅延１１ｂにより保持する
１サンプリング周期前の偏差を減算して、ギャップ偏差
の変化速度ｄｘR/ｄｔ（以下ｘR’と表記）を算出し、
減算１８ｂにより電流偏差ｉR＝ｉRs−ｉsを算出し、加
算１９ｂにより、現在の偏差ｘLに遅延２０ｂにより保
持する１サンプリング周期前の偏差累算値を加算して、
ギャップ偏差の累算値（積分値）∫ｘRｄｔを算出す
る。そして、乗算１３ｂ，１４ｂ，１６ｂおよび１７ｂ
で、これらの算出値にゲインレジスタのゲインデ−タＫ
₁〜Ｋ₄を乗算し、減算１５ｂにより、電気コイル１Ｒａ
に印加すべき電圧を指定する情報 Ｉb_out＝ｉs−Ｋ₁・ｘR−Ｋ₂・ｘR’−Ｋ₃・ｉR−Ｋ₄・∫ｘ
Rｄｔ を算出し、これを表わすデ−タをＰＷＭ回路７ｂに出力
する。

【００３０】ＰＷＭ回路７ｂは、このデ−タＩb_outに基
づいて、電磁石１Ｒの電気コイル１ＲａにＩb_outの電流
を通電するに要する電気コイル印加電圧（時系列平均
値）を与える通電（オン／オフ）デュ−ティ（パルス一
周期の間のＨ区間長）を算出し、該デュ−ティのパルス
をコイルドライバ４Ｒに与える。コイルドライバ４Ｒ
は、ＰＷＭ回路７ｂが与えるパルスのＨに応答して電気
コイル１Ｒａを導通（オン）とし、該パルスのＬに応答
して非導通（オフ）とする。

【００３１】以上に説明した、ギャップ値Ｇscおよびコ
イル電流値ｉRsの読込，これらの値および板厚ｄに対応
するフィ−ドバックゲインの設定（メモリ２３ｂより読
出してレジスタ２１ｂに格納），設定したゲインを用い
たフィ−ドバック出力値の算出とＰＷＭ回路７ｂへの出
力、をコンピュータ２４ｂが所定周期で繰返すことによ
り、フィ−ドバックゲインが、時々刻々に変わるギャッ
プＧscおよびコイル電流値に対応したものに更新され
る。

【００３２】次に、上述のフィ−ドバック制御のため
に、図２及び図６に示すメモリ２３ａ，２３ｂに格納さ
れるゲインデ−タの算出方法（図２及び図３の２点鎖線
ブロック２６）を詳細に説明する。但し、今までは、状
態量を〔ｘ１，ｘ１’，ｉ１，∫ｘ１dt〕とした４次系
で説明してきたが、これは、状態量を〔ｘ１，ｘ１’，
ｉ１〕とした３次系の拡張系と考えることができ、両者
は相互変換が可能であるので、本発明の実施例は３次系
で設計しても、又４次系で設計してもよい。ここでは説
明を簡単にするために、部分的に３次系で説明すること
にする。

【００３３】磁気浮上系は、磁気飽和を考慮しない場合
の制御（図９）においては次式で表わされ、本発明にお
いては鋼帯ＦＰを空間中で姿勢制御する目的で以下に述
べる各式により算出されるフィードバックゲインＫを応
用するものである。

【００３４】 ｍ_e・ｄ²／ｄｔ²・ｘ＝ｆ_ex−ｆ_m ・・・・・（１） ｅ＝Ｒ・ｉ＋ｄ／ｄｔ・（Ｌ（ｘ）・ｉ） ・・・・・（２） ｆ_m＝α（ｉ／ｘ）² ・・・・・（３） Ｌ＝Ｌ_a＋Ｌ_b／ｘ ・・・・・（４） ただし、ｍ_e：慣性等価質量，ｆ_ex：外力，ｆ_m：鋼帯Ｆ
Ｐに作用する吸引力，ｅ：コイル端子電圧，Ｒ：コイル
１Ｌａ，１Ｒａの直流電気抵抗，ｉ：励磁電流，Ｌ
（ｘ）：系のインダクタンス，ｘ：ギャップ寸法，α＝
μ₀ｎ²Ｓ₁／４，Ｌ_a：漏れインダクタンス，Ｌ_b＝μ₀ｎ
²Ｓ₁／２，μ₀：真空の透磁率，ｎ：コイル１Ｌａ，１
Ｒａの巻数，Ｓ₁：鉄心１Ｌｂ，１Ｒｂの断面積，であ
る。

【００３５】平衡点からの微小な変位Δｘ，Δｉを導入
して線形化すると次式となる。

【００３６】 ｍ_e・ｄ²／ｄｔ²・Δｘ＝Δｆ_ex−Δｆ_m ・・・（５） Δｅ＝ＲΔｉ＋ｄ／ｄｔ｛（Ｌ₀Δｉ−（Ｌ₀−Ｌ_a）γΔｘ）｝・・・（６） Δｆ_m＝β（Δｉ−γΔｘ） ・・・（７） Ｌ＝Ｌ_a−Δｘ・Ｌ_b／ｘ₀ ² ・・・（８） Δｅ＝−Ｋｕ ・・・（９） ただし、Ｌ₀：ｘ＝ｘ₀のときの系のインダクタンス，γ
＝ｉ₀／ｘ₀，β＝２αγ／ｘ₀，ｉ₀：ｘ＝ｘ₀のときの
電流，ｕ：制御系の入力，Ｋ：制御系のゲイン，であ
る。

【００３７】しかし、磁気飽和の影響を考慮した場合
（図８）、式７におけるパラメータβ，γは実際のもの
とずれを生じ、また式８はギャップｘのみの関数で表わ
せるものでなく電流ｉの影響も受ける。

【００３８】そこで磁気飽和を考慮した場合の制御にお
いては、制御パラメータＦ_x，Ｆ_i，Ｌ_x，Ｌ_iを使用して
Δｆ_m（式７），Ｌ（式８），を次式のように表す。

【００３９】 Δｆ_m＝Ｆ_x・Δｘ＋Ｆ_i・Δｉ ・・・（１０） Ｌ＝Ｌ₀＋Ｌ_x・Δｘ＋Ｌ_i・Δｉ ・・・（１１） 式１１よりΔｅ（式６）は、 Δｅ＝ＲΔｉ＋（Ｌ₀＋Ｌ_i・ｉ₀）・ｄ／ｄｔ・Δｉ ＋Ｌ_x・ｉ₀・ｄ／ｄｔ・Δｘ ・・・（１２） と表わされる。ここで制御パラメータＦ_x，Ｆ_i，Ｌ_x，
Ｌ_iは、

【００４０】

【数１】

【００４１】と示され、制御パラメータは鋼帯ＦＰの厚
さ対応で、ギャップｘと電流ｉに対する磁気吸引力特性
およびインダクタンス特性から算出される。そして算出
された制御パラメータから状態方程式を作成し、ゲイン
データを算出する。この一連の流れを図５に示す。

【００４２】（ステップ３１，３２）鋼帯ＦＰの厚さｄ
を定め、予め用意されている板厚に対応したギャップｘ
と電流ｉに対する磁気吸引力特性データおよびインダク
タンス特性データを実測した実測データｆ₀（ｘ₀，
ｉ₀），Ｌ（ｘ₀，ｉ₀）を読み込む。但し、ｆ₀：磁気吸
引力特性実測データ，Ｌ：インダクタンス特性実測デー
タ，又、ｘ₀：ギャップの動作点ｘ₀，ｉ₀：電流動作点
とする。

【００４３】（ステップ３３，３４）次に、レジスタ
ｐ，ｑに１をセットし、ギャップの動作点ｘ₀の各要素
を示すレジスタｘ_pにｘ1(mm)，電流の動作点ｉ₀の各要
素を示すレジスタｉ_qにｉ1(Ａ)をそれぞれセットする。

【００４４】（ステップ３５）次に、磁気吸引力特性実
測データｆ₀から磁気吸引力ｆ_mおよびインダクタンスＬ
を表す近似式を作成する。本実施例では特にこれに限ら
れるわけではないが、近似式を次式に示す最小自乗法に
より作成する。

【００４５】

【数２】

【００４６】（ステップ３６）次に、制御パラメータＦ
_x，Ｆ_i，Ｌ_x，Ｌ_iを算出する。これは、ステップ３５に
おいて作成された近似式〔数２〕より得られる電流ｉ及
びギャップｘの変化に対応した吸引力ｆ_mの変化を表す
近似曲面の動作点における傾き及びインダクタンスＬの
変化を表す近似曲面の動作点における傾きを示す。

【００４７】（ステップ３７）次に、算出した制御パラ
メータから状態方程式を求める。すなわち、式１０，式
１２で用いられた制御パラメータを数１で示したように
かえ、これら式と、線形化された式５および式９におい
て状態変数を［Δｘ，Δｘ′，Δｉ］に選ぶと次の状態
方程式が得られる。

【００４８】

【数３】

【００４９】（ステップ３８）次に、式１５の状態方程
式に現代制御理論における安定化手法である最適レギュ
レータを適用してフィードバックゲインＫ＝［Ｋ₁，
Ｋ₂，Ｋ₃］を決定する。最適レギュレータとは、例えば
各要素の変化を表す状態変数をｘ，ｕとしたときにｘ′
(ｔ）＝Ａｘ(ｔ)＋Ｂｕ(ｔ)，このとき出力方程式ｙ
(ｔ)＝Ｃｘ(ｔ)（なおｘ′はｘの時間に関する一階微
分，Ａ，Ｂ，Ｃは定数行列を表す）で示されるシステム
に対して次式に示す２次評価関数，

【００５０】

【数４】

【００５１】を最小化する制御器によって構成される制
御系のことをいう。これは、平衡状態における変数ｘ＝
０（変化量＝０）を目標とする制御系である。上式の
Ｑ，Ｒはそれぞれ出力ｙ（状態ｘ）と操作量ｕに対する
重み行列であり、Ｑは非負定な対称行列，Ｒは正定な対
称行列を示す。ここでＲを固定してＱを大きくすると応
答性が速くなり操作量ｕは大きくなる。また、Ｑを固定
してＲを大きくすると応答性が遅くなり操作量ｕは小さ
くなる。設計者はこの性質を考慮してＱとＲを決定し、
次式に示すリカッチ方程式，

【００５２】

【数５】

【００５３】を解き正定対称な行列Ｐを求め、このＰよ
り評価関数を最小にする入力である制御則，

【００５４】

【数６】

【００５５】を構成する。そして、構成された制御系が
時間応答，操作量の制限等個々の設計仕様を満さないと
きは別のＱ，Ｒを用いて再度設計し仕様を満すまでこれ
を繰り返す。

【００５６】このような現代制御理論を適用して次式に
よって定義される最適フィードバックゲインＫ＝
［Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃］を計算する。

【００５７】

【数７】

【００５８】Ｋ₁はギャップゲイン，Ｋ₂は速度ゲイン，
Ｋ₃は電流ゲイン，ｕは電圧を示す。

【００５９】（ステップ３９）算出された最適フィード
バックゲインＫ₁，Ｋ₂，Ｋ₃は、鋼帯ＦＰの厚さに対応
してコンピュータ２４ａ（図２）及び２４ｂ（図６）の
メモリ２３ａ及び２３ｂの領域Ｍ_p，_qに格納する。最初
はギャップｘ1mm（＝ｘL），電流i１Ａ（＝ｉLs）に対
応して決定された最適フィードバックゲインがメモリ領
域Ｍ₁，₁に格納される。

【００６０】（ステップ４０，４２，４３）次に、レジ
スタｑの値がｂを以上であるかチェックし、ｂ未満であ
るとｑを１インクレメントし、電流の動作点要素ｉ_qを
公差ｉdインクレメント，すなわち電流値をｉd(Ａ)増加
する。そして、ステップ３５〜３９の処理をレジスタｑ
の値がｂ以上となるまで行う。これにより、ｂ個の動作
点要素（ｘ1，ｉ1），（ｘ1，ｉ2），（ｘ1，ｉ3），・
・・，（ｘ₁，ｉb），に対応するｂ個の最適フィードバ
ックゲインがメモリ領域（Ｍ₁，₁），（Ｍ₁，₂），（Ｍ
₁，₃），・・・，（Ｍ₁，₃₁），に格納される。

【００６１】（ステップ４１，４４，４５）ステップ４
０でレジスタｑの値がｂ以上となると、レジスタｐの値
がａ以上であるかチェックし、ａ未満であるとｐを１イ
ンクレメントし，レジスタｑに１を再セットし、ギャッ
プの動作点要素ｘ_pをｘdインクレメント，すなわちギャ
ップ値をｘd(mm)増加し，電流の動作点要素ｉ_qにｉ1
(Ａ)を再セットする。そして、ステップ５〜９の処理を
レジスタｑの値がｂ以上，およびレジスタｐの値がａ以
上となるまで行う。すなわち、電流をｉ1(Ａ)からｉd
(Ａ)刻みでｉb(Ａ)まで増加，ギャップをｘ1(mm)からｘ
d(mm)刻みでｘa(mm)まで増加させながら各要素に対応す
るゲインＫ（Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃）を決定し、メモリ２３ａ
に板厚ｄに対応させて格納する。これにより、本実施例
では、ａｂ（＝ａ×ｂ）個の動作点要素（ｘ_p，ｉ_q）に
対応する最適フィードバックゲインがメモリ領域
（Ｍ₁，₁），（Ｍ₁，₂），・・・（Ｍ_p，_q），・・・，
（Ｍ_a，_b），にそれぞれ格納される。

【００６２】上述の実施例によれば、電磁石１Ｌ，１Ｒ
に直流電流が印加され、この電磁石１Ｌ，１Ｒが発生す
る吸引力により鋼帯ＦＰはその幅手方向の変位が制御さ
れ、常に基準位置を保つことができる。更に、電磁石１
Ｌ，１Ｒは鋼帯ＦＰの姿勢制御を非接触により行なうの
で、また、鋼帯ＦＰの側端面が電磁石コアの端面に吸着
することがないので、電磁石１Ｌ，１Ｒに接触して鋼帯
ＦＰが疵つけられることが無い。

【００６３】また、鋼板ＦＰの厚みｄと電磁石１Ｌ，１
Ｒに通電される電流ｉ及び電磁石／鋼板ＦＰ間ギャップ
Ｇs,Ｇscに対応で最適なゲインＫをメモリ２３ａ，２４
ａより読み出してそれを用いて通電電流ｉa_out，ｉb_out
を算出するようにしているので、鋼板ＦＰの厚みや電流
ｉ及び電磁石／鋼板ＦＰ間ギャップに整合した吸引力が
自動的に発生される。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、磁性体板(FP)の幅方向
位置ずれ制御は、非接触で行われるので磁性体板(FP)へ
の接触による疵防止になるだけでなく、電磁石(1L,1R)
を搬送ラインの直近、幅方向左右に配置しているので、
磁性体板(FP)の上下方向の位置ズレによる電磁石への吸
着はなく、また、磁性体板(FP)の側端面が電磁石に吸着
することもないので、幅方向位置ずれ制御はきわめて安
定である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図である。

【図２】 図１に示す制御回路５Ａの構成概要を示すブ
ロック図である。

【図３】 図２に示すメモリ２３ａのメモリ領域を模式
的に示すブロック図である。

【図４】 図３に示すメモリ２３ａ及び図６に示すメモ
リ２３ｂのメモリテーブルｄｊの内容を示すブロック図
である。

【図５】 図３及び図６に示す板厚対応のゲインＫ算出
部２６における処理動作を示すフローチャートである。

【図６】 図１に示す制御回路５Ｂの構成概要を示すブ
ロック図である。

【図７】 図６に示すメモリ２３ｂのメモリ領域を模式
的に示すブロック図である。

【図８】 飽和モデルのシステムを示すブロック線図で
ある。

【図９】 非飽和モデルのシステムを示すブロック線図
である。

【符号の説明】

１Ｌ，１Ｒ：電磁石 １Ｌａ，１Ｒａ：電気
コイル １Ｌａ，１Ｒａ：コア ２：光源
３：ギャップセンサ ４Ｌ，４Ｒ：コイルドライバ ５Ａ，５Ｂ：制御回路 ７ａ，７ｂ：ＰＷＭ回路 ８ａ，８ｂ：信号処理
回路 ９ａ，９ｂ：信号処理回路 ２２ａ，２２ｂ：領域
判定回路 ２３ａ，２３ｂ：メモリ ２４ａ，２４ｂ：コン
ピュータ ２６ａ，２６ｂ：板厚対応のゲインＫの算出

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性体板の搬送ラインの直近に、磁性体板
   の一方の側端面に対向して磁極端面が配置された第１電
   磁石コアとそれに巻かれた第１電気コイルの組み合わせ
   でなる第１電磁石；前記搬送ラインの直近に、前記磁性
   体板の他方の側端面に対向して磁極端面が配置された第
   ２電磁石コアとそれに巻かれた第２電気コイルの組み合
   わせでなる第２電磁石；前記磁性体板の、一方の側端面
   と第１電磁石コアの磁極端面との第１ギャップおよび他
   方の側端面と第２電磁石コアの磁極端面との第２ギャッ
   プ、の少くとも一方を検出するギャップ検出手段；第１
   ギャップに対応してそれが大きいと高レベルの電圧を指
   定する第１制御信号を発生する第１演算手段；第１制御
   信号に対応したレベルの電圧を第１電気コイルに印加す
   る第１通電手段；第２ギャップに対応してそれが大きい
   と高レベルの電圧を指定する第２制御信号を発生する第
   ２演算手段；および、 第２制御信号に対応したレベルの電圧を第２電気コイル
   に印加する第２通電手段；を備える磁性体板の幅方向位
   置制御装置。
2. 【請求項２】第１および第２演算手段は、目標ギャップ
   値に対応してそれが大きいと高レベルの電圧を指定する
   制御信号を発生する、請求項１記載の磁性体板の幅方向
   位置制御装置。
3. 【請求項３】装置は更に第１電気コイルおよび第２電気
   コイルに流れる電流の値を検出する電流検出手段を備
   え、第１演算手段は、目標ギャップに対する第１ギャッ
   プの偏差および基準電流値に対する第１電気コイルの電
   流値の偏差に第１ギャップ対応のフィ−ドバックゲイン
   を乗算した値、ならびに、与えられる基準電流値に対応
   するレベルの電圧を指定する第１制御信号を発生し、第
   ２演算手段は、目標ギャップ値に対する第２ギャップの
   偏差および基準電流値に対する第２電気コイルの電流値
   の偏差に第２ギャップ値対応のフィ−ドバックゲインを
   乗算した値、ならびに、与えられる基準電流値に対応す
   るレベルの電圧を指定する第２制御信号を発生する、請
   求項１又は請求項２記載の磁性体板の幅方向位置制御装
   置。
4. 【請求項４】装置は更に、ギャップおよびコイル電流値
   に対応するフィ−ドバックゲインを格納したメモリ手
   段、および、第１ギャップおよび第１電気コイル電流に
   対応するフィ−ドバックゲインを前記メモリ手段から読
   み出し、第２ギャップおよび第２電気コイル電流に対応
   するフィ−ドバックゲインを前記メモリ手段から読み出
   すゲイン設定手段、を更に備える、請求項３記載の磁性
   体板の幅方向位置制御装置。