JP2003227708A - 厚さ計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 校正を高速化することができ、高精度な厚さ
データを得ることができる厚さ計を提供する。 【解決手段】 上部距離センサ１４及び下部距離センサ
１５で、三角測量の原理により測定対象物（図示せず）
までの距離を夫々測定し、演算処理部（図示せず）にお
いて、これらの測定値より厚さを求める。測定対象物が
ないときに、厚さが既知の校正片１７をすばやく出し入
れし、校正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光等を使用
した厚さ計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の厚さ計は、例えば図１０に示すよ
うに構成されている。即ち厚さ計は、検出部１０１と、
この検出部１０１からの検出信号を演算処理する演算処
理部１０２とからなり、検出部１０１は、Ｃ形フレーム
１０３の上部及び下部に夫々レーザ距離計からなる上部
距離センサ１０４及び下部距離センサ１０５が取り付け
られている。距離センサ１０４は投光器１０４ａ及び受
光器１０４ｂを、また距離センサ１０５は投光器１０５
ａ及び受光器１０５ｂを夫々有する。Ｃ形フレーム１０
３の下部には車輪１０６が設けられて、Ｃ形フレーム１
０３は台車としても機能し、台車モータ１０７により駆
動されて、レール１０８上を左右に走行する。測定対象
物１０９の厚さを測定する場合は、同図（ａ）に示すよ
うに、Ｃ形フレーム１０３を測定対象物１０９のあるオ
ンライン側に移動させ、２つの距離センサ１０４、１０
５により測定対象物１０９の厚さを測定する。校正を行
う場合は、同図（ｂ）に示すように、Ｃ形フレーム１０
３をオフライン側に後退させ、オフライン側に固定され
て設けられている校正片１１０の厚さを２つの距離セン
サ１０４、１０５により測定し、校正を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成の従来の厚さ計、すなわち放射線を用いた厚さ計で
は、応答速度が遅いため、圧延ラインのスタンド間また
は出側に設けられた厚さ計で、厚さの周期的な変動（圧
延異常）を検出することが困難であった。本発明は、測
定の高速化により、短ピッチ毎の厚さデータを得ること
ができ、圧延異常を検出することができる厚さ計を提供
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、測定対象物の
第１及び第２の側に夫々設けられ、測定対象物に対して
光を照射し測定対象物からの反射光を受光して測定対象
物までの距離に関する第１及び第２の信号を夫々得る第
１及び第２の距離測定手段と、これら第１及び第２の距
離測定手段で得られた前記第１及び第２の信号により測
定対象物の厚さを算出する手段とを有し複数の圧延スタ
ンドからなる圧延ラインの圧延スタンドのスタンド間ま
たは出側に設置された厚さ計において、所定の間隔毎に
測定された厚さ測定値の距離による自己相関をとって距
離毎の加算値を得、この各距離毎の加算値が、その平均
値に対して所定値以上の差があるときは異常であると判
定することを特徴とする。このとき、所定値以上の差が
あると判定された加算値の距離情報から複数の圧延スタ
ンドのうちのどのスタンドのロールによる異常であるか
を更に判定することもできる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態を詳細に説明する。なお、以下の図面におい
て、同一部分又は対応部分は同符号で示す。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る厚さ計の検出部の概略構成を示す図である。即ち、
Ｃ形フレーム１３の上部１３ａ及び下部１３ｂには、レ
ーザ距離計からなる上部距離センサ１４及び下部距離セ
ンサ１５が夫々取り付けられる。上部距離センサ１４は
投光器１４ａ及び受光器１４ｂを、また下部距離センサ
１５は投光器１５ａ及び受光器１５ｂを夫々有する。Ｃ
形フレーム１３の中間部１３ｃには可動支持部材１６に
より支持されて校正片１７が取り付けられる。測定対象
物例えば鋼板の厚さを測定する場合は、上部距離センサ
１４と下部距離センサ１５との間の測定空間に測定対象
物例えば鋼板を置き、上部距離センサ１４により三角測
量の原理により測定対象物の上側表面までの距離を、ま
た下部距離センサ１５により三角測量の原理により測定
対象物の下側表面までの距離を、夫々測定し、演算処理
部（図示せず）において、両センサ間の距離からこれら
の距離を引くことにより厚さを求める。

【０００６】校正を行うには、測定対象物である鋼板が
ないときに、厚さが既知の校正片１７をすばやく出し入
れし、校正片１７が上部距離センサ１４と下部距離セン
サ１５との間の測定空間にあるときに校正片１７の厚さ
を測定対象物の場合と同様にして測定し、この測定値と
既知の値との差をとって補正値とし、この補正値により
測定対象物の厚さの実測値の補正を行う。この第１の実
施形態では、校正を行うために、測定対象物である鋼板
のない時間が２〜３秒あればよく、従来のものに比べて
鋼板のない時間が短くてよいので、従来のものより校正
の頻度を高めることができる。従って、測定精度の低下
を防ぐことができるので、従来のものと比較して、より
高精度な厚さデータを得ることができる。この第１の実
施形態に係る厚さ計を鋼板の圧延ラインに適用した場合
について更に詳細に説明する。この場合の、より具体的
な構成を図２に示す。同図（ａ）は測定対象物の厚さを
測定する場合、同図（ｂ）は、校正を行う場合の図であ
る。図において、１１は検出部、１２は演算処理部であ
る。検出部１１はＣ形フレーム１３を有し、このＣ形フ
レーム１３の上部１３ａ及び下部１３ｂには、上部距離
センサ１４及び下部距離センサ１５が夫々取り付けられ
る。またＣ形フレーム１１の中間部１３ｃには可動支持
部材１６により支持されて厚さが既知の校正片１７が取
り付けられる。この校正片１７は、駆動部１８により駆
動される可動支持部材１６により左右に移動することが
できるように構成されている。

【０００７】更に、Ｃ形フレーム１３の上部及び下部に
おいて、上部距離センサ１４に隣接した位置に、温度計
１９及び加速度計２０、下部距離センサ１５に隣接した
位置に及び温度計２１及び加速度計２２が夫々設けられ
ている。測定対象物２３の厚さを測定する場合は同図
（ａ）に示すように、測定対象物である鋼板２３が上部
距離センサ１４と下部距離センサ１５との間の測定空間
にあり、校正片１７はＣ形フレーム１３の中間部１３ｃ
寄りに後退した位置にある。検出部１１の上部距離セン
サ１４及び下部距離センサ１５により得られた検出信号
は演算処理部１２に供給され、演算処理部１２におい
て、上部距離センサ１４からの検出信号を用いて三角測
量の原理により測定対象物２３の上側表面までの距離
を、また下部距離センサ１５からの検出信号を用いて三
角測量の原理により測定対象物の下側表面までの距離
を、夫々算出し、両センサ間の距離からこれらの距離を
引くことにより厚さを求める。ここで、測定対象物２３
が通過する空間がある範囲に限られているため、測定対
象物２３がある場合の上部距離センサ１４及び下部距離
センサ１５での測定値は所定の値以下となる。測定対象
物がない場合は、上部距離センサ１４によりＣ形フレー
ム１３の下部１３ｂまでの距離を、また下部距離センサ
１５により、Ｃ形フレーム１３の上部１３ａまでの距離
を夫々測定することになり、この測定値は、測定対象物
２３がある場合の所定の値より大きい。従って、両距離
センサ１４、１５で測定される距離が所定の値より小さ
いか大きいかにより演算処理部１２において測定対象物
２３の有無を判定することができる。

【０００８】校正を行う場合は、演算処理部１２におけ
る測定対象物２３がないと判定した判定信号により、ま
たは、上位の計算機からの測定対象物がないことを示す
信号または校正指示信号を受信しこの信号により、演算
処理部１２から検出部１１の駆動部１８に駆動指令信号
を送出し、厚さが既知の校正片１７を同図（ｂ）に示す
ようにライン側の測定空間に移動させ、この校正片１７
の厚さを測定して既知の値との差をとって補正値とし、
この補正値により測定対象物の厚さの実測値の補正を行
う。ところで、周囲の温度変化によりＣ形フレーム１３
の上部に取り付けられた上部距離センサ１４及びＣ形フ
レーム１３の下部に取り付けられた下部距離センサ１５
の温度も変化する。この温度変化により、上部距離セン
サ１４の投光器１４ａと受光器１４ｂとの間の距離、及
び下部距離センサ１５の投光器１５ａと受光器１５ｂと
の間の距離が夫々変化するので、上部距離センサ１４及
び下部距離センサ１５で測定される距離はこの影響を受
けて変化する。この温度変化による影響を補正するため
Ｃ形フレーム１３の上部に設けられた温度計１９、及び
Ｃ形フレーム１３の下部に設けられた温度計２１により
温度を測定し、予め測定していた温度に基づく補正デー
タにより、測定対象物の厚さの実測値の補正を行う。

【０００９】また、Ｃ形フレーム１３に加わる衝撃等に
よる振動や、測定対象物の幅方向に亘って厚さを次々に
測定するためのＣ形フレーム１３の移動により、Ｃ形フ
レーム１３の上部及び下部には加速度が加わることがあ
り、上部距離センサ１４及び下部距離センサ１５で測定
される距離は、この加速度の影響を受けて変化する。そ
こで、この加速度による影響を補正するためＣ形フレー
ム１３の上部に設けられた加速度計２０、及びＣ形フレ
ーム１３の下部に設けられた加速度計２２により加速度
を測定し、予め測定していた加速度に基づく補正データ
により、測定対象物の厚さの実測値の補正を行う。この
ように温度と加速度に基づく補正を行うことにより、よ
り精度の高い厚さデータを得ることができる。 （第２の実施形態）次に、本発明の第２の実施形態に係
る厚さ計について説明する。図３はこの第２の実施形態
の検出部の概略構成を示す図である。この実施形態にお
いては、第１の実施形態におけるように校正片１６を移
動させずに、固定させるように構成している。図に示す
ように、測定対象物がないとき、上部距離センサ１４の
投光器１４ａからのレーザ光が照射されるＣ形フレーム
の下部の所定位置に校正片１７Ａを、そして下部距離セ
ンサ１５の投光器１５ａからのレーザ光が照射されるＣ
形フレームの上部の所定位置に校正片１７Ｂを夫々配置
する。このとき、距離センサ１４の投光器１４ａからの
レーザ光の照射経路と、下部距離センサ１５の投光器１
５ａからのレーザ光の照射経路とがずれるように投光器
１４ａ及び校正片１７Ｂ並びに投光器１５ａ及び校正片
１７Ａを配置する。なお図において、Ｓで示す範囲が測
定対象物が通過する空間である。

【００１０】測定対象物（図示せず）がある場合は、測
定対象物の厚さを測定する。測定対象物がない場合は、
上部距離センサ１４により校正片１７Ａまでの距離を、
また下部距離センサ１５により、校正片１７Ｂまでの距
離を夫々測定し、これら各測定値とこれらの各校正片１
７Ａ、１７Ｂまでのそれぞれの既知の距離との差を算出
し、これらの値を用いて補正値を求め、この補正値によ
り測定対象物の厚さの実測値の補正を行う。この場合に
おいても、測定対象物が通過する空間がある範囲Ｓに限
られているため、測定対象物がある場合の上部距離セン
サ１４及び下部距離センサ１５での測定値は所定の値以
下となる。測定対象物がない場合は、上部距離センサ１
４により校正片１７Ａまでの距離を、また下部距離セン
サ１５により、校正片１７Ｂまでの距離を夫々測定する
ことになり、この測定値は、測定対象物がある場合の所
定の値より大きい。従って、両距離センサ１４、１５で
測定される距離が所定の値より小さいか大きいかにより
測定対象物の有無を判定することができる。この第２の
実施形態の場合は、第１の実施形態のように校正片を出
し入れする必要がないので、測定対象物のない時間が第
１の実施形態の場合より更に短くてよく、０．１秒以下
の時間で測定が可能となる。なお、この実施形態におい
ては、２つの校正片１７Ａ、１７Ｂを設けたが、このう
ちの一方のみを設けて校正を行うことも可能である。

【００１１】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態に係る厚さ計について説明する。この実施形態
は圧延ラインのスタンド間に厚さ計を設置した場合にお
いて、鋼板の傾きを精度良く測定し、これにより厚さの
補正を行うものである。図４はこの構成を示すもので、
４１、４２は夫々圧延ラインの第１及び第２のスタンド
（圧延機）、１１は厚さ計の検出部、１４及び１５は夫
々上部距離センサ及び下部距離センサである。また、４
３はルーパで、このルーパ４３は、先端にロール４３ａ
を取り付けたアーム４３ｂ、およびこのアーム４３ｂを
上下に回動させる駆動部４３ｃからなる。このように圧
延ラインのスタンド４１、４２間に厚さ計を設置した場
合、測定対象物である鋼板２３はルーパ４３により上下
移動する。そのため、厚さ計で測定している鋼板２３は
図のように傾いているので、測定した厚さと実際の厚さ
に差がでる。これを、補正するため、下部距離センサ１
５で求めた距離の測定値から、鋼板２３の傾き角を求
め、この値を用いて、測定した厚さを実際の厚さに変換
する。即ち、鋼板２３の傾き角をθ１、下部距離センサ
１５で求めた距離をｘ、下部距離センサ１５と第１のス
タンド４１との間の水平距離をａ、鋼板２３が傾いてい
ない場合の下部距離センサ１５から鋼板２３までの距離
をｂとすると、 （ｘ−ｂ）／ａ＝ｔａｎθ１ となり、これよりθ１を求めると次のようになる。

【００１２】θ１＝ｔａｎ−１（（ｘ−ｂ）／ａ） 上下の距離センサ１４、１５より求めた厚さｔは、鋼板
２３が角度θ１傾いた状態での測定値であるから、鋼板
２３の真の厚さｔｚは、次の通りとなる。 ｔｚ＝ｔ＊ｃｏｓθ１ このようにして、鋼板２３の実際の厚さを求めることが
できる。また、ルーパ角θ２、ルーパ基準角θ３が、上
位の計算機より得られる場合は、傾き角θ１は次のよう
にして求めることができる。即ち、第１のスタンド４１
とルーパ４３のロール４３ａとの間の水平距離をｄ、ル
ーパ４３のアーム４３ｂの支点とロール４３ａとの間の
水平距離をｃとし、θ２＝θ３のときにθ１＝０となる
とすると、 ｔａｎθ１＝ｃ＊（ｔａｎ（９０−θ２）−ｔａｎ（９
０−θ３））／ｄ となるので、これよりθ１が求められる。上下の距離セ
ンサより求めた厚さｔは、鋼板２３が角度θ１傾いた状
態での測定値であるから、鋼板２３の真の厚さｔｚは、
次の通りとなる。 ｔｚ＝ｔ＊ｃｏｓθ１ ここで、上位の計算機より得られたルーパ角θ２、θ３
により求めた傾き角θ１を、下部距離センサ１５で求め
た傾き角θ１と対比させ、両者がある所定範囲を越える
場合はロール４３ａの摩耗、距離センサ１５の異常、ま
たはルーパ角情報の異常等であるので、このことを上位
の計算機に知らせる。

【００１３】両者がある所定範囲内の場合は、上述のよ
うに傾き角θ１による厚さの補正を行ない、真の厚さｔ
ｚを求める。従って、この実施形態によれば、スタンド
間において鋼板の傾きを精度良く測定し、鋼板が傾いて
いる場合においても厚さデータの精度を高めることがで
きる。またロール４３ａの摩耗、距離センサ１５の異
常、またはルーパ角情報の異常等を検出することもでき
る。 （第４の実施形態）次に、本発明の第４の実施形態に係
る厚さ計について説明する。この実施形態は圧延ライン
のスタンド間あるいは出側に厚さ計を設置した場合にお
いて、レーザ厚さ計のもつ、高速性（高応答性）と高精
度を利用して、圧延ロールの回転分割パルスに同期して
測定した測定値を、同期加算したデータから圧延の異常
を検出するものである。図５は厚さ計をスタンド間に設
置した場合の概略構成を示す。図において５１、５２は
夫々圧延ラインの第１及び第２のスタンド（圧延機）、
１１は厚さ計の検出部、１４及び１５は夫々上部距離セ
ンサ及び下部距離センサである。また、ＰＧは第２のス
タンド５２の圧延ロール５２ａの回転軸に取り付けられ
たパルス発生器で、図６（ａ）に示すように圧延ロール
５２ａが１回転する毎に１つのパルス（１回転パルス）
と、同図（ｂ）に示すように１回転する毎に所定数の分
割パルス（鋼板でいうところの定長パルス）とを生成す
る。

【００１４】厚さ計の演算処理部（図示せず）において
は、パルス発生器ＰＧから得られた分割パルスに同期し
て厚さ測定値を得る。そして１回転パルスが所定数生成
される期間（即ち圧延ロール５２ａが所定数回転する期
間）において、各１回転パルスの周期中の同じタイミン
グ位置にある分割パルス位置の厚さ測定値を所定数同期
加算し、図６（ｃ）に示すように各分割パルス位置毎の
同期加算測定値を得る。そして、この同期加算測定値の
最大値と最小値との差ａが所定値以上である場合は、例
えば圧延ロール５２ａの偏芯、圧延ロールの傷等ロール
に起因する圧延異常であると判定する。 （第５の実施形態）次に、本発明の第５の実施形態に係
る厚さ計について説明する。この実施形態は圧延ライン
のスタンド間あるいは出側に厚さ計を設置した場合にお
いて、レーザ厚さ計のもつ、高速性（高応答性）と高精
度を利用して、圧延ロールの回転分割パルスに同期して
測定した測定値の距離による自己相関をとり、圧延の異
常を検出するものである。図７は厚さ計を複数のスタン
ドの出側に設置した場合の概略構成を示す。図において
７１、７２、７２３、７４は圧延ラインのスタンド（圧
延機）、１１は厚さ計の検出部、１４及び１５は夫々上
部距離センサ及び下部距離センサである。また、ＰＧは
圧延機４３の圧延ロール７１ａの回転軸に取り付けられ
たパルス発生器で、図６（ａ）に示すように圧延ロール
７１ａが１回転する毎に１つのパルス（１回転パルス）
と、同図（ｂ）に示すように１回転する毎に所定数の分
割パルス（鋼板でいうところの定長パルス）とを生成す
る。

【００１５】厚さ計の演算処理部（図示せず）において
は、パルス発生器ＰＧから得られた分割パルスに同期し
て厚さ測定値を得る。そして、この測定値の距離による
自己相関をとり、図８に示すように各加算位置毎の厚さ
加算値を得る。そして平均値に対して、所定値以上の差
がある場合は、異常と判定し、その加算位置を出力す
る。このとき、複数のスタンド７１、７２、７２３、７
４の各圧延ロールの外周の長さ即ち各圧延ロールが１周
するときの各圧延ロールの位置での鋼板２３の長さと、
厚さ計の検出部１１における鋼板２３の長さとの間には
一定の対応関係があり、しかも各圧延ロールの外周の長
さに対応する厚さ計の検出部１１における鋼板２３の長
さは各圧延ロール毎に異なっているので、厚さ計の検出
部１１において異常と判定された加算値に対応する加算
位置（距離）から、どのスタンドの圧延ロールによる圧
延異常であるかを判定することができる。 （第６の実施形態）次に、本発明の第６の実施形態に係
る厚さ計について説明する。この実施形態は圧延ライン
のスタンドの出側または入側に厚さ計を設置した場合に
おいて、鋼板の傾きを精度良く測定し、これにより厚さ
の補正を行うものである。

【００１６】図９はこの構成を示すもので、９１はスタ
ンド（圧延機）、１１は厚さ計の検出部、１４及び１５
は夫々上部距離センサ及び下部距離センサである。図示
のように鋼板２３が傾いている場合、上下の距離センサ
１４、１５により測定した厚さと実際の厚さに差がで
る。これを、補正するため、下部距離センサ１５で求め
た距離の測定値から、鋼板２３の傾き角を求め、この値
を用いて、測定した厚さを実際の厚さに変換する。即
ち、鋼板２３の傾き角をθ、下部距離センサ１５で求め
た距離をｂ、鋼板２３が傾いていない場合の下部距離セ
ンサ１５から鋼板２３までの距離をａ、下部距離センサ
１５とスタンド９１との間の水平距離をｃとすると、傾
き角θは次のようになる。 θ＝ｔａｎ−１（（ｂ−ａ）／ｃ） そして、鋼板２３の真の厚さｔｚは、次の通りとなる。 ｔｚ＝ｔ＊ｃｏｓθ このようにして、鋼板２３の実際の厚さを求めることが
できる。従って、この実施形態によれば、スタンドの出
側または入側において鋼板２３の傾きを精度良く測定
し、鋼板２３が傾いている場合においても厚さデータの
精度を高めることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
短ピッチ毎の厚さデータを得ることができるのでこれに
より圧延異常を検出することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る厚さ計の検出
部の概略構成を示す図。

【図２】 第１の実施形態に係る厚さ計のより具体的な
構成を示す図。

【図３】 本発明の第２の実施形態に係る厚さ計の検出
部の概略構成を示す図。

【図４】 本発明の第３の実施形態に係る厚さ計の概略
構成を示す図。

【図５】 本発明の第４の実施形態に係る厚さ計の概略
構成を示す図。

【図６】 本発明の第４の実施形態における各部で得ら
れる信号及び演算結果を示す図。

【図７】 本発明の第５の実施形態に係る厚さ計の概略
構成を示す図。

【図８】 本発明の第５の実施形態における演算結果を
示す図。

【図９】 本発明の第６の実施形態に係る厚さ計の概略
構成を示す図。

【図１０】 従来の厚さ計の構成を示す図。

【符号の説明】

１１、１０１…検出部 １２、１０２…演算処理部 １３、１０３…Ｃ形フレーム １４、１０４…上部距離センサ １５、１０５…下部距離センサ １４ａ、１５ａ，１０４ａ、１０５ａ…投光器 １４ｂ、１５ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ…受光器 １６…可動支持部材 １７、１１０…校正片 １８…駆動部 １９、２１…温度計 ２０、２２…加速度計 ２３…測定対象物（鋼板） ４１、４２、５１、５２、７１、７２、７３、７４、９
１…スタンド（圧延機） ４３…ルーパ ４３ａ…ロール ４３ｂ…アーム ４３ｃ…駆動部 ５２ａ、７１ａ…圧延ロール ＰＧ…パルス発生器 １０６…車輪 １０７…台車モータ １０８…レール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物の第１及び第２の側に夫々設
   けられ、測定対象物に対して光を照射し測定対象物から
   の反射光を受光して測定対象物までの距離に関する第１
   及び第２の信号を夫々得る第１及び第２の距離測定手段
   と、これら第１及び第２の距離測定手段で得られた前記
   第１及び第２の信号により測定対象物の厚さを算出する
   手段とを有し複数の圧延スタンドからなる圧延ラインの
   圧延スタンドのスタンド間または出側に設置された厚さ
   計において、所定の間隔毎に測定された厚さ測定値の距
   離による自己相関をとって距離毎の加算値を得、この各
   距離毎の加算値が、その平均値に対して所定値以上の差
   があるときは異常であると判定することを特徴とする厚
   さ計。
2. 【請求項２】 所定値以上の差があると判定された加算
   値の距離情報から複数の圧延スタンドのうちのどの圧延
   スタンドのロールによる異常であるかを更に判定するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の厚さ計。