JP2002365041A - 長尺材の曲がり測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定時に長尺材自身が振動している場合であ
っても、振動成分のみを検出、除去することができ、長
尺材の本来の形状を高精度に、かつ、効率良く測定する
ことが可能な長尺材の曲がり測定方法を提供すること。 【解決手段】 まず、所定の距離計ピッチ（Ｄ）で第１
距離計１２及び第２距離計１４を設置し、これらを所定
の移動速度（Ｖ）で長尺材１０の長手方向に移動させな
がら、所定の測定ピッチ（ｐ）で第１距離計１２から長
尺材１０までの第１距離（Ｆａ）及び第２距離計から長
尺材１０までの第２距離（Ｆｂ）を逐次計測する（距離
計測工程）。次に、同一計測地点におけるＦａ及びＦｂ
の差を積算し、長尺材１０の振動成分（Ｓ）を算出する
（振動成分算出工程）。さらに、Ｆａ又はＦｂからＳを
減算し、長尺材１０の形状成分（Ｌ）を求める（形状算
出工程）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺材の曲がり測
定方法に関し、さらに詳しくは、圧延鋼板、棒材、鉄道
用レール等の長尺材の形状を測定する方法として好適な
長尺材の曲がり測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】平角材、棒材などの断面積に比して長手
方向の長さが著しく長い金属素材（以下、これを「長尺
材」という。）は、通常、使用前に形状精度を出すため
の表面加工が施される。この時、長尺材に大きな曲がり
があると、表面加工の際の削り代が大きくなり、歩留ま
りを低下させる原因となる。そのため、長尺材について
は、表面加工を行う前に、レベラー矯正機やプレス矯正
機を用いて曲がりを矯正することが行われている。ま
た、矯正前後の形状の確認は、目視で行うのが一般的で
ある。

【０００３】しかしながら、目視により形状を確認する
方法では、正確な曲がり形状や曲がり量を把握するのが
困難である。また、大量の製品が流れる生産ラインにお
いて、長尺材の曲がり形状や曲がり量を目視で確認する
のは、極めて効率が悪いという問題がある。

【０００４】そこで、この問題を解決するために、従来
から種々の方法が提案されている。例えば、特開平５−
１５７５５０号公報には、搬送方向に等間隔に設置した
３台の距離検出器により鋼板までの距離を連続的に検出
し、３点において測定された距離から曲がり量を算出
し、この曲がり量を用いて各点の接線を求め、その接線
を繋ぐことにより形状を算出する鋼板の形状測定方法が
開示されている。

【０００５】また、例えば、特開平９−３３２４３号公
報には、長尺材の長手方向に所定間隔離れた一対の表面
距離検出器を長尺材の長手方向に沿って相対的に移動さ
せながら、各表面距離検出器から長尺材までの距離（Ｚ
ａ、Ｚｂ）を計測し、各表面距離検出器により同一時刻
に摘出された距離の差（Ｚａ−Ｚｂ）を積算することに
よって長尺材の形状を求める長尺材の形状測定方法が開
示されている。

【０００６】また、例えば、特開平１０−２２１０５５
号公報には、配置間隔の大きい３個１組の距離計と、配
置間隔の小さい３個１組の距離計とを取り付けた距離計
取付台を、被測定物に対して相対移動させながら、各距
離計を用いて被測定物までの距離を測定し、配置間隔の
大きい３個１組の距離計で測定された距離を用いて表面
プロフィールの低周波数成分（うねり形状等）を算出
し、配置間隔の小さい３個１組の距離計で測定された距
離を用いて表面プロフィールの高周波数成分（微細な凹
凸形状等）を算出し、算出された低周波数成分と高周波
成分とを合成する表面プロフィール測定方法が開示され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】距離計を用いて長尺材
の形状を計測する方法は、目視による方法に比して、形
状の計測を効率よく、かつ、正確に行うことができる。
また、１個の距離計のみを用いて長尺材の形状を計測す
る場合、距離計を相対移動させる際に生ずる振動（長尺
材に対する距離計の平行移動）によって、計測された形
状に誤差を生ずるが、複数個の距離計を用いて同期測定
する方法によれば、距離計の平行移動に起因する誤差を
相殺することができ、形状の計測精度を向上させること
ができる。

【０００８】しかしながら、オンライン上の設備で長尺
材の曲がりを測定するには、搬送されてきた長尺材を停
止、あるいは、測定場所へ移載する必要がある。この
時、特に長尺材が薄材である場合には、停止直後に長尺
材に撓り（長尺材自身の振動）が発生する。この撓りが
発生した状態のまま形状の測定を行うと、誤差が大きく
なり、測定結果に影響を与える。

【０００９】一方、これを避けるために、長尺材の振動
が収まるまで測定待ち状態とすることも考えられる。し
かしながら、長尺材の形状によっては、数分間振動し続
ける場合もあり、サイクルタイムに影響を与え、測定効
率の低下を招く。また、複数個の距離計を用いて、同一
時刻における異なる位置での距離を同期測定する従来の
方法では、距離計の平行移動に起因する誤差は相殺でき
るが、長尺材自身の撓りによる誤差を相殺することはで
きない。

【００１０】本発明が解決しようとする課題は、測定時
に長尺材自身が振動していても、振動成分のみを検出、
除去することができ、長尺材の本来の形状を高精度に、
かつ、効率良く測定することが可能な長尺材の曲がり測
定方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る長尺材の曲がり測定方法は、長尺材の長
手方向に沿って所定の間隔で設置した第１距離計及び第
２距離計を前記長尺材の長手方向に沿って相対移動させ
ながら、前記第１距離計から前記長尺材までの第１距離
及び前記第２距離計から前記長尺材までの第２距離を逐
次計測する距離計測工程と、同一計測地点における前記
第１距離及び前記第２距離の差を積算し、前記長尺材の
振動成分を算出する振動成分算出工程と、前記第１距離
又は前記第２距離から前記振動成分を減算し、前記長尺
材の形状を算出する形状算出工程とを備えていることを
要旨とするものである。

【００１２】長尺材自身が振動している状態で計測され
る第１距離及び第２距離には、長尺材本来の形状を表す
形状成分と、長尺材自身の振動に起因する振動成分が含
まれている。従って、同一計測地点における第１距離及
び第２距離の差は、その計測地点における振動成分の変
化量を表し、この振動成分の変化量を積算すれば、その
計測地点における振動成分の近似値を算出することがで
きる。また、計測された第１距離又は第２距離から、算
出された振動成分の近似値を減算すれば、長尺材の形状
成分を求めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１に、本
発明に係る長尺材の曲がり測定方法の概念図を示す。本
発明に係る長尺材の曲がり測定方法は、距離計測工程
と、振動成分算出工程と、形状算出工程とを備えてい
る。

【００１４】初めに、距離計測工程について説明する。
距離計測工程は、図１に示すように、長尺材１０の長手
方向に沿って所定の間隔で設置した第１距離計１２及び
第２距離計１４を長尺材１０の長手方向に沿って相対移
動させながら、第１距離計１２から長尺材１０までの第
１距離（Ｆａ）及び第２距離計１４から長尺材１０まで
の第２距離（Ｆｂ）を逐次計測する工程である。

【００１５】ここで、第１距離計１２及び第２距離計１
４の設置間隔、すなわち、距離計ピッチ（Ｄ）は、測定
ピッチ（ｐ）の整数倍（Ｎ）となるように設定するのが
好ましい。

【００１６】また、第１距離計１２及び第２距離計１４
の移動速度（Ｖ）は、ＴＶ＞Ｄ（但し、Ｔは、長尺材１
０の振動周期）の条件を満たしていることが望ましい。
例えば、振動周期（Ｔ）が０．１ｓｅｃであり、移動速
度（Ｖ）が７００ｍｍ／ｓｅｃである場合、距離計ピッ
チ（Ｄ）は、３０〜４０ｍｍが望ましい。

【００１７】なお、測定に際しては、図１に示すよう
に、架台１６上に長尺材１０を載置し、第１距離計１２
及び第２距離計１４を移動させても良く、あるいは、第
１距離計１２及び第２距離計１４を固定し、長尺材１０
を移動させても良い。但し、計測時における長尺材１０
の振動を最小限にするためには、長尺材１０を停止さ
せ、第１距離計１２及び第２距離計１４を移動させるの
が好ましい。

【００１８】このような条件下で、第１距離計１２及び
第２距離計１４が測定ピッチ（ｐ）だけ移動するごとに
第１距離（Ｆａ）及び第２距離（Ｆｂ）を計測する。得
られた第１距離（Ｆａ）及び第２距離（Ｆｂ）には、水
平方向距離（ｘ）のみに依存する長尺材１０の本来の形
状成分（Ｌ）と、水平方向距離（ｘ）及び計測時刻
（ｔ）に依存する長尺材１０自身の撓りに起因する振動
成分（Ｓ）が含まれる。

【００１９】一方、第１距離計１２及び第２距離計１４
の距離計ピッチ（Ｄ）及び移動速度（Ｖ）を一定に保っ
た状態で計測を行う場合、第１距離計１２によるｍ番目
の計測地点（ｘ＝ｍｐ）における計測時刻ｔは、ｍｐ／
Ｖと表せる。また、第２距離計１４によるｍ番目の計測
地点における計測時刻ｔは、（ｍｐ＋Ｄ）／Ｖと表せ
る。従って、ｍ番目の計測地点における第１距離（Ｆ
ａ）及び第２距離（Ｆｂ）は、それぞれ、次の数２の式
及び数３の式で表すことができる。

【００２０】

【数２】

【００２１】

【数３】

【００２２】次に、振動成分算出工程について説明す
る。振動成分算出工程は、同一計測地点における第１距
離（Ｆａ）及び第２距離（Ｆｂ）の差を積算し、長尺材
１０の振動成分（Ｓ）を算出する工程である。振動成分
（Ｓ）は、具体的には、以下の手順により算出すること
ができる。

【００２３】まず、数３の式から数２の式を減算する
と、次の数４の式の第１式に示すように、形状成分
（Ｌ）を消去することができる。また、振動成分（Ｓ）
は、水平方向距離（ｍｐ）のみによって定まる振幅成分
（Ａ）と、計測時刻（ｍｐ／Ｖ、又は（ｍｐ＋Ｄ）／
Ｖ）のみによって定まる位相成分（Ｇ）の積（Ｓ＝Ａ・
Ｇ）で表すことができる。従って、ｍ番目の計測地点に
おける第１距離（Ｆａ）及び第２距離（Ｆｂ）の差は、
数４の式の第２式のように表すことができる。

【００２４】

【数４】

【００２５】一方、距離計ピッチ（Ｄ）に相当する測定
時間差（Ｄ／Ｖ）で発生する位相差△Ｇを、測定ピッチ
（ｐ）に相当する測定時間差（ｐ／Ｖ）に換算すると
「△Ｇ／Ｎ」となり、その変化量を測定ピッチ間隔で、
先端から測定位置ｍまで積算することで、ｍでの位相Ｇ
（ｍ）が数５の式で得られる。

【００２６】

【数５】

【００２７】数５の式は、位相のみを求めており、振動
の振幅が考慮されていない。ここで、測定位置ｍでの振
幅Ａ（ｍ）を含めて、数５の式を書き直し、ｍでの振動
成分（Ｓ（ｍ））を表すと、数６となる。

【００２８】

【数６】

【００２９】数６の式を、第１距離（Ｆａ）と、第２距
離（Ｆｂ）を使って書き直すと、数７の式となり、従っ
て、第１距離（Ｆａ）と第２距離（Ｆｂ）を測定するこ
とで、振動成分Ｓ（ｍ）を求めることができる。

【００３０】

【数７】

【００３１】次に、形状算出工程について説明する。形
状算出工程は、距離計測工程で得られた第１距離（Ｆ
ａ）又は第２距離（Ｆｂ）から、振動成分算出工程で得
られた振動成分（Ｓ）を減算し、長尺材１０の形状成分
（Ｌ）を算出する工程である。

【００３２】第１距離（Ｆａ）及び第２距離（Ｆｂ）
は、上述したように、形状成分（Ｌ）と振動成分（Ｓ）
の和で表される。しかしながら、数７の式により与えら
れる振動成分（Ｓ）の近似値は、位相のずれを含んでい
るので、これを補正する必要がある。数５のＧ（ｍ）を
求める過程で距離計ピッチ（Ｄ）に対応する位相差△Ｇ
を、ｍｐ／Ｖ、（ｍｐ＋Ｄ）／Ｖにより求め、測定ピッ
チｐに対応する変化量△Ｇ／Ｎに換算した値を測定位置
ｍでの変化量として計算しているため、Ｎ／２に相当す
る位相のずれが含まれている。すなわち、補正値は、第
１距離（Ｆａ）については「−Ｎ／２」、第２距離「Ｆ
ｂ」については「＋Ｎ／２」となる。従って、形状成分
（Ｌ）は、次の数８の式又は数９の式のように表すこと
ができる。

【００３３】

【数８】

【００３４】

【数９】

【００３５】次に、本発明に係る長尺材の曲がり測定方
法の作用について説明する。長尺材１０が振動している
状態において、距離計を長尺材１０の長手方向に沿って
移動させながら、距離計から長尺材１０までの距離を計
測すると、計測値には、長尺材１０本来の形状を表す形
状成分（Ｌ）と、長尺材１０自身の振動に起因する振動
成分（Ｓ）が含まれる。そのため、振動成分（Ｓ）の振
幅（Ａ）が大きい場合には、計測値をそのまま形状成分
（Ｌ）として用いることはできない。

【００３６】一方、所定の距離計ピッチ（Ｄ）だけ離れ
た位置に固定された第１距離計１２及び第２距離計１４
を用いて、それぞれ、長尺材１０までの第１距離（Ｆ
ａ）及び第２距離（Ｆｂ）を計測すると、同一計測地点
における第１距離及び第２距離の差は、第１距離計１２
がその計測地点に到達してから第２距離計１４がその計
測地点に到達するまでに生じた振動成分（Ｓ）の変化量
に相当する。

【００３７】従って、この振動成分の変化量を積算すれ
ば、その計測地点における振動成分（Ｓ）の近似値を求
めることができる。また、計測された第１距離（Ｆａ）
又は第２距離（Ｆｂ）から、算出された振動成分を減算
すれば、長尺材１０の形状成分を求めることができる。

【００３８】以上のように、本発明に係る方法によれ
ば、長尺材１０が振動している状態であっても、その形
状を高精度に測定することができる。また、長尺材１０
の振動が停止するまで測定を待つ必要がないので、形状
の計測を効率よく行うことができる。

【００３９】

【実施例】本発明に係る方法を用いて、長尺材１０が振
動した状態のまま、長尺材１０の形状測定を行った。な
お、長尺材１０には、厚さ２３ｍｍ×幅１３０ｍｍ×長
さ４５００ｍｍの圧延鋼板を用いた。また、第１距離計
１２及び第２距離計には、それぞれ、レーザ距離計を用
い、距離計ピッチ（Ｄ）は、３０ｍｍとし、測定ピッチ
（ｐ）は、２ｍｍとした。さらに、距離計の移動速度
（Ｖ）は、７００ｍｍ／ｓｅｃとした。

【００４０】図２（ａ）に、計測された第１距離（Ｆ
ａ）及び第２距離（Ｆｂ）を示す。また、図２（ｂ）
に、第１距離（Ｆａ）及び第２距離（Ｆｂ）、並びに、
数７の式を用いて算出した振動成分（Ｓ）を示す。さら
に、図２（ｃ）に、数８の式を用いて算出した形状成分
（Ｌ）を示す。図２より、本発明に係る方法を用いれ
ば、圧延鋼板が振動している場合であっても、その形状
を高精度に計測できることがわかる。

【００４１】以上、本発明の実施の形態について詳細に
説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の改変が可能である。例えば、本発明に係る測定方法
は、薄板などの振動を生じやすい素材の形状測定方法と
して特に好適であるが、本発明に係る測定方法の用途
は、これに限定されるものではなく、振動していない素
材の形状測定方法としても使用することができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明に係る長尺材の曲がり測定方法に
よれば、比較的簡便な方法によって、長尺材自身の振動
成分の近似値を求めることができるので、長尺材自身が
振動している場合であっても、その形状を高精度に計測
できるという効果がある。また、長尺材の振動が停止す
るまで測定を待つ必要がないので、形状の計測を効率よ
く行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る長尺材の曲がり測定方法の概念
図である。

【図２】 図２（ａ）は、振動している圧延鋼板につい
て実測された第１距離（Ｆａ）及び第２距離（Ｆｂ）、
図２（ｂ）は、図２（ａ）のデータ及び数７の式を用い
て算出された振動成分（Ｓ）、図２（ｃ）は、振動成分
（Ｓ）及び数８の式を用いて算出された形状成分（Ｌ）
である。

【符号の説明】

１０ 長尺材 １２ 第１距離計 １４ 第２距離計

フロントページの続き (72)発明者 伊東 貢 愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地 大同特殊鋼株式会社星崎工場内 Ｆターム(参考） 2F065 AA46 BB11 CC06 CC35 DD03 DD14 FF13 MM24 MM28 PP02 QQ17 QQ25 2F069 AA52 BB19 BB40 EE03 EE22 GG07 HH09 JJ06 JJ13 NN06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺材の長手方向に沿って所定の間隔で
   設置した第１距離計及び第２距離計を前記長尺材の長手
   方向に沿って相対移動させながら、前記第１距離計から
   前記長尺材までの第１距離及び前記第２距離計から前記
   長尺材までの第２距離を逐次計測する距離計測工程と、 同一計測地点における前記第１距離及び前記第２距離の
   差を積算し、前記長尺材の振動成分を算出する振動成分
   算出工程と、 前記第１距離又は前記第２距離から前記振動成分を減算
   し、前記長尺材の形状を算出する形状算出工程とを備え
   た長尺材の曲がり測定方法。
2. 【請求項２】 前記距離計測工程は、距離計ピッチ
   （Ｄ）が測定ピッチ（ｐ）の整数（Ｎ）倍となるよう
   に、第１距離計及び第２距離計を長尺材の長手方向に沿
   って設置し、ＴＶ＞Ｄ（但し、Ｔは、長尺材の振動周
   期）の条件を満たす移動速度（Ｖ）で、前記第１距離計
   及び前記第２距離計を前記長尺材の長手方向に沿って相
   対移動させ、前記第１距離計及び前記第２距離計が測定
   ピッチ（ｐ）だけ移動するごとに、前記第１距離計から
   前記長尺材までの第１距離（Ｆａ）及び前記第２距離計
   から前記長尺材までの第２距離（Ｆｂ）を計測するもの
   である請求項１に記載の長尺材の曲がり測定方法。
3. 【請求項３】 前記振動成分算出工程は、次の数１の式
   を用いて、前記振動成分（Ｓ）を算出するものである請
   求項１又は２に記載の長尺材の曲がり測定方法。 【数１】