JP2009539074A - ストリップ又はスラブの幅及び／又は位置を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

ストリップ（２）又はスラブの幅（Ｂ）及び／又は位置を測定するための装置（１）であって、この装置が、少なくとも２つの測定システム（３，４）を備え、これら測定システムのそれぞれ一方が、ストリップ（２）又はスラブのそれぞれの側（５，６）に配設され、各測定システム（３，４）が、ストリップ（２）又はスラブの側端部（８，９）を検出するために形成されたセンサ（７）を備える、装置において、しっかりとした測定装置を提供し、動的測定を可能にするために、センサ（７）が、ストリップ（２）の長手方向（Ｌ）に対して横の方向（Ｑ）に平行移動可能な移動要素（１０）に配設されている。

Description

本発明は、ストリップ又はスラブの幅及び／又は位置を測定するための装置であって、この装置が、少なくとも２つの測定システムを備え、これら測定システムのそれぞれ一方が、ストリップ又はスラブのそれぞれの側に配設され、各測定システムが、ストリップ又はスラブの側端部を検出するために形成されたセンサを備える、装置に関する。

ストリップの幅測定は、しばしば非接触で、例えばストリップの上、特にストリップエッジの上に垂直に配設されたフォトセル又はカメラによって光学的に行なわれる。ストリップもしくはスラブの側端部を検出するための他の可能性は、ラジオメータに関するものである。同様に、ストリップもしくはスラブの長手方向に対して横に移動する測定ローラの変位を検出する、測定ローラによる機械的な測定が公知である。ストリップは、冷間圧延機でも熱間圧延機でも測定される。

通常の熱間ストリップラインにおけるエッジングプロセスの前のストリップもしくはスラブの幅測定は、特に重要である。ストリップもしくはスラブの幅は、ここでは、幅調整用の入サイズである。機能的な幅調整は、更にまた熱間ストリップの形状品質にとって重大であり、従って、熱間ストリップラインの経済性に対しても相応に影響する。

この種の方式の装置は、例えば特許文献１から公知である。そこでは、圧延すべきストリップがロールスタンドを通過し、ストリップの側縁部の両側に、ストリップサイドエッジの位置を検出するセンサが配設されている。これらセンサは、その形成に応じて位置不動に配設され、光学システムによって、ストリップのサイドエッジが検出される。他の形成によれば、ローラが、ストリップの横に当接するように設けられており、ローラは、ストリップの長手方向軸に対して横の方向に、バネの力に抗するように配設されている。この場合、ローラの変位が測定され、ストリップのサイドエンドの位置が推定される。このような２つの測定システムの協働で、ストリップの幅が検出可能である。

他の解決策は、特許文献２から公知である。そこでは、ストリップの両側に、ストリップエッジに当接するローラが設けられている。ローラは、ストリップの長手方向軸に対して横の方向のローラの変位を許容する弾性的なアームに配設されている。弾性的なアームには、ストレインゲージが固定されているので、アームの変位が生じた場合にローラの変位が推定され、従って、このような２つの測定システムによってストリップ幅が推定可能である。

特許文献３には、ストリップもしくはスラブの圧延方向に対して横に移動可能に配設されたガイドゲージもしくはガイドローラ用の位置制御装置が記載されている。ガイドゲージもしくはガイドローラの移動は、コントロール式で行なわれる。

圧延装置においてストリップ用のサイドガイド要素を調整するための他の解決策は、特許文献４から公知である。ガイド要素に、ここでは、ストリップエッジからのガイド要素の距離を測定可能なセンサが統合されている。同様の解決策は、特許文献５からも公知である。

特許文献６によれば、連続鋳造したストリップもしくはスラブのストリップエッジの位置を検出するために、位置不動に配設された距離センサが使用される。

圧延装置において圧延したストリップもしくはスラブの厚さを測定するためのセンサは、特許文献７から公知であるが、ここでは、測定ローラが、圧延した製品の上面及び下面に当接する。特許文献８からも、このような測定ローラの使用が公知である。

特許文献９により、ストリップエッジの横に当接する測定ローラがセンサを備え、このセンサが、ストリップエッジへのローラの接近時に適時に接近速度を下げ、これにより、測定ローラがストリップエッジに損傷を与えないことが公知である。測定ローラをどのようにストリップエッジに接近させるかについてのやり方は、詳細に記載されていない。

エッジャ又はスラブエッジングプレスの領域での粗ストリップの幅測定時の環境条件は、高温、大量のスケール、冷却水、蒸気、強い振動等を特徴とする。この環境条件は、例えばカメラ及びフォトセルにスケールや水等が堆積するので、従来の測定原理では故障や測定エラーを生じさせる。生産プロセスを原因とする強い振動は、装置の電子機器に影響もしくは損傷を与える。

これは、機械的な測定システム、特に測定ローラ、を好ましいものにする。但し、この場合、ストリップもしくはスラブの幅の検出を非常に動的に行なえること、即ち、ストリップもしくはスラブの長手方向に対して横の方向のセンサの運動能力が迅速性を備えること、が必要であり、最適な測定結果を得るべきである。

それでも、当然、厳しい環境条件に基づいたしっかりとした装置の作動方式が保証されなければならない。

前記全ての解決策の場合、これに関して限定がなされるべきである。
英国特許出願公開第２ １３８ １８０号明細書 独国特許出願公開第３１ １６ ２７８号明細書 欧州特許第０ １６６ ９８１号明細書 欧州特許出願公開第０ ９２５ ８５４号明細書 特開昭６１−１０８４１５号公報 欧州特許出願公開第１ １２５ ６５８号明細書 特開昭６３−１９４８０４号公報 特開昭６３−１９４８０３号公報 特開昭６３−０１００１７号公報

従って、本発明の根底にある課題は、前記欠点を回避するか、少なくとも低減するように、冒頭で述べた方式の装置を発展させることにある。加えて、ストリップの幅及び／又は位置を測定するための装置は、非常にしっかりと動的に作動し、環境条件に対して鈍感であるべきである。

この課題は、本発明によれば、センサが、ストリップの長手方向に対して横の方向に平行移動可能な移動要素に配設されていることによって解決される。

この場合、移動要素は、リニアキャリッジとすることができる。選択的な構成として、移動要素は、圧延装置の一部、特にストリップもしくはスラブ用のサイドガイドゲージ、である。

センサは、移動要素に旋回可能に配設されたサポートアームに配設することができ、旋回軸は、ストリップもしくはスラブの法線の方向に向いている。

これにより、前記解決策では見られない、特に動的なセンサの位置決めが可能となる。

センサは、機械的に形成することができる。この場合、好ましいのは、センサが、ストリップもしくはスラブのサイドエッジに当接するために形成された走査ローラである場合である。この場合、走査ローラは、その幅よりも本質的に大きい直径を備える少なくとも１つのディスクとして形成することができる。複数のディスクが、軸方向に連続的に配設されてもよい。

更に、少なくとも１つのディスクに加えて、円錐形に形成された少なくとも１つのディスクが軸方向に並べて配設されてもよい。この場合、走査ローラは、耐熱性及び／又は耐摩耗性の材料から成るコーティングを備えてもよい。

センサは、非接触式の測定機器であってもよい。この場合、好ましいのは、非接触式の測定機器が、光学的な測定機器、特にスキャナ、である場合である。

移動要素及び場合によってはサポートアームを移動させる少なくとも１つのリニアアクチュエータが設けられてもよい。更に、移動要素の平行移動と場合によってはサポートアームの旋回角度を測定可能な測定手段が設けられてもよい。

特に、前記装置は、スラブ鋳造装置、熱間ストリップライン、冷間圧延機、線材ライン、型鋼ライン、粗板ライン、仕上げライン、ビレットライン又はスリット装置の構成要素である。

提案した装置は、環境条件にしっかりと適合した、十分正確な、ストリップもしくはスラブの幅もしくは位置の測定を可能にする。測定装置は、ストリップの幅を、ストリップ厚さ、ストリップ走行方向（リバースモードの場合）及び温度に依存して測定すべき、熱間ストリップラインの予備ライン領域にも他の全ての領域にも使用可能である。

図面に図示した実施例を基にして本発明を詳細に説明する。

図１に、ストリップ２もしくはスラブをストリップ２もしくはスラブの長手方向Ｌに対して横の方向Ｑに圧延する２つのエッジングロール１５を備える圧延装置が見られる。圧延装置は、公知の方式でストリップ２をその長手方向Ｌに移送するローラテーブル１６を備える。更に、公知の方式で、ストリップ２の両側に、装置に対してストリップ２を調心するサイドガイド１７が配設されている。

ストリップ２の幅Ｂを決定するために、幅を測定するための装置１が設けられている。装置１は、本質的に２つの測定システム３及び４から成り、それぞれ１つの測定システム３，４は、ストリップ２の各側５もしくは６に配設されている。測定システム３，４は、ストリップ２の側端部８もしくは９の正確な位置、即ちストリップのサイドエッジの位置、を検出することができる。

このため、基本的に、以下で更に詳細に説明するセンサ７が移動要素１０に配設され、この移動要素１０は、センサ７を、ストリップエッジに当接するか、ストリップエッジの位置を検出するまで、方向Ｑに移動させることができる。

図２及び３から分かるように、測定システムは、好ましいことに、適当なリニアアクチュエータ１３によって方向Ｑに移動可能なリニアガイドの形態の移動要素１０を備える。移動要素には、サポートアーム１１が支承され、このサポートアームは、移動要素１０に対して相対的に、ストリップ２の法線の方向Ｎに向いた旋回軸１２を中心として旋回可能である。サポートアーム１１の端部に、センサ７が支承されている（図１〜３では走査ローラの形態をしている）。移動要素１０に対して相対的なサポートアーム１１の旋回は、別のリニアアクチュエータ１４によって行なわれる。

図４ａ〜４ｆに、走査ローラとして形成されたセンサ７の種々の実施形が見られる。図４ａによれば、典型的なローラが、センサとして使用可能である。図４ｂと４ｃは、ディスク状に形成されたローラ７を示す。

共通の軸を備える複数のディスク７’，７’’及び７’’’を使用してもよい（図４ｄ及び４ｅ）。

図４ｆから分かるように、端部側に、円錐形に形成されたディスク７’’’’を使用してもよい。

走査ローラは、フルローラとして形成しても、回転可能なディスクとして形成してもよく、その場合、直径は、本質的に幅よりも大きい。更に、走査ローラ７は、固定間隔で上下に配設された複数のディスクから成っていてもよい。ローラの形状及びローラの配設は、ストリップ（スラブ）ヘッド及び／又はストリップエンドに期待されるスキーが構成された場合に、ローラを逃がすか、装置に損傷を与えないように、選択可能である。走査ローラが耐熱性及び耐摩耗性の保護層を備える場合が、好ましい。

幅測定装置１は、ストリップ２の両エッジ８，９を、１つもしくは複数の走査ローラ７，７’，７’’，７’’’によって走査するが、非接触式の距離測定システムを使用してもよい。

前記のように、走査ローラ７は、ストリップ２に案内するために、サポートアーム１１の形態の、慣性の少ない回転可能なフレームに支承されている。サポートアーム１１の回転箇所１２は、移動要素１０の形態の平行移動可能なキャリッジに配設されている。両部品、即ち移動要素１０とサポートアーム１１、は、それぞれ１つの油圧シリンダ１３，１４によって移動可能である。

キャリッジとも呼ぶべき移動要素１０は、遊びを少なく又は遊びなく調整可能なスライドガイド又はローラガイドによって移動させてもよい。これは、フレームとして形成可能なサポートアーム１１の支承部に対しても当て嵌まる。キャリッジ１０を駆動するためのシリンダ１３は、キャリッジ１０をガイドに対して平行に移動させ、特にキャリッジ１０の中心面内で有効であるように配設されている。フレーム１１を駆動するため、第２のシリンダ１４が、特にキャリッジ１０の横に取り付けられている。このシリンダ１４は、フレーム１１に作用し、このフレームを、従って走査ローラ７を、所定の円弧上を移動させる。両シリンダ１３，１４は、距離測定システム（シリンダストロークを測定する距離測定器）を備えてもよい。距離測定は、シリンダ１３，１４内又は外の適当な箇所で行なうことができる（図示してない）。更に、フレーム１１の位置を角度センサによって決定することも可能である。

走査ローラ７を直接キャリッジ１０に配設する可能性も、即ち走査ローラ７を支持する旋回可能なフレーム１１を用いない可能性も、ある。この場合、走査ローラ７は、キャリッジ１０に取り付けられ、このキャリッジによって直接ストリップ２に案内される。キャリッジ１０は、いずれにしても、期待すべき負荷方向に大きな変形抵抗を提供するために、最適な形状を備える。高い剛性を与えることが、良好な測定精度の前提条件である。

ストリップ２の幅Ｂが、形状的に１つの区間であり、この区間が、２つの点によって定義されなければならないので、ストリップ２の走査は、両側８，９から行なわれなければならない。このため、前記装置１は、キャリッジ１０の中心面が一致するように、ストリップ２の両側５，６に配設されている。両測定システム３，４は、ストリップ２の幅Ｂを測定するための装置１を構成する。

ストリップ２が最小幅と最大幅間で変動するので、走査ローラ７が較正のために仮想中心面に接する必要はない。走査ローラ７は、ストリップ２もしくはストリップエッジ８，９との確実な接触が可能な場合に限って、ストリップ最小幅に近付くだけである。較正のために、ローラ７を移動させることができる所定の大きさのテストピースを利用した場合、走査ローラ７の互いの距離を、統合した距離センサによって正確に決定することが可能である。このテストピースによって、両走査ローラ７間の理論中心を決定することができる。ストリップの幅Ｂを測定するため、走査ローラ７の、両測定ローラ７がストリップ２に接触する点の仮想最短接続線が、理論中心面と直角を成さない場合、ストリップ速度に合わせて記憶した測定値を時間的に同調することにより、仮想の接続線の直角を、適当な専門的に選択すべきアルゴリズムによって再び生じさせることができる。

走査ローラ７をストリップ２に押し付ける力は、コントロール可能である。このコントロール能力は、例えば薄いストリップ２の幅Ｂを測定すべき場合に、有利である。ここでは、ストリップエッジを損傷から保護するためもしくはストリップ２のへこみを回避するため、小さい力に調整可能である。ローラ７をストリップ２による衝撃から保護するため、ローラ７をストリップから離す、力の限界値を設定することも可能である。このような場合は、例えば、ストリップの形状が違っていたり、ストリップの流れが所望したように行なわれず、場合によっては走査ローラ７が突き飛ばされる場合に、熱間ストリップラインの予備ラインで生じることがある。

キャリッジ１０と回転可能なフレーム１１の組合せは、走査ローラ７を、キャリッジ１０を介して予め位置決めし、次にフレーム１１によって移動させられるという利点を有する。ヒンジ構造の別の利点は、摩擦が小さいことである。小さい摩擦は、走査ローラ７の高い動的特性を支援する。加えて、力のコントロールは、小さいヒステリシスで行なわれ、従って高品質である。

こうして、走査ローラ７は、高い動的特性をもってストリップ２に案内することができる。この高い動的特性は、ローラ７が、最適な、従って短くて重量の少ないフレーム１１を介して移動されることによって得られる。従って、慣性の少ない構造は、ストリップ速度が高い場合にストリップエッジの凹凸に追従でき、従って測定が可能になるという利点を有する。しかしながらまた、他方で、強い衝撃もしくは異常時の迅速な逃げも可能である。

非接触式の距離測定をする場合に適当な距離測定システムであるスキャナは、移動装置によって移動及び位置決めされる平行移動可能なキャリッジ１０に配設されている。統合された距離測定システムは、ここでも、キャリッジ１０の位置を伝送する。キャリッジ１０は、遊びを少なくもしくは遊びなく調整可能なスライドガイド又はローラガイドによって案内可能である。

キャリッジ１０の駆動装置は、ここでも、キャリッジ１０をガイドに対して平行に移動させるように配設されている。キャリッジ１０とガイドの剛性が高いことは、ここでも、高い測定精度の前提条件である。

非接触引きの測定の場合でも、当然、ストリップ２の走査は、両側５，６から行なわれなければならない。このため、前記測定装置は、キャリッジ１０の中心軸が、これによりスキャナの中心軸が、正確に一致するように、ストリップ２の両側に配設されている。

測定装置の較正は、較正装置によって行なわれる。この較正装置によって、測定装置が、理論ストリップ中心に調整される。これは、測定すべきストリップが理論中心に対して相対的に案内されるので、必要である。

ストリップが、最小幅と最大幅間で変動するので、スキャナをストリップエッジ８，９に対して所定の最適な位置に調整するために、理論ストリップ幅に依存して予調整した位置にスキャナをキャリッジ１０によって予め位置決めすることが、必要である。

キャリッジ１０の位置は、理論ストリップ幅、ストリップの可能な平均偏差、幅公差及びスキャナの最適測定領域から算定される。

スキャナの必要な測定領域は、ストリップの幅Ｂの可能な公差にストリップ２の可能な偏心を加えることによって定義される。ストリップの幅は、両キャリッジ１０の互いの位置に両スキャナ７の測定結果を加えることにより得られる。

公知の解決策とは対照的に、測定方向は、垂直から水平に変わっている。

測定システム３，４は、独立させてもよいが、これは、測定システムが、ローラテーブル１６又は相応の搬送装置の右隣及び左隣に配設され、周囲に別の装置が存在しないということである。測定装置は、サイドガイド１７と予備スタンドの間もしくはエッジャの前に配設可能である。この解決策は、図１に見られる。

測定システム３，４は、サイドガイド１７の前もしくは後にあってもよい（圧延方向に対して）。

選択的な形成によれば、測定システム３，４は、少なくとも１つの別の機械もしくは別の機械ユニットに内蔵されていてもよく、これに関しては、図５もしくは図６を参照されたい。従って、例えば、走査ローラ７を有するサポートアーム１１は、予備スタンドのサイドガイド１７に内臓されていてもよい。キャリッジ１０の平行移動装置は、その場合、もはや必要なく、機能的にサイドガイドゲージ１７によって置換される。

走査ローラ７もスキャナも、テスト装置によって理論中心に調整することができるので、距離測定及び／又は角度測定の評価により、理論中心に対するスラブの実際の中心を決定することが可能である。これは、どうようにストリップエッジに対しても当て嵌まる。

算定した値は、他の機械及び装置ユニットの制御又はコントロールをするための入力値として利用可能であり（ストリップの流れコントロールストリップの群れのコントロール）、従って、ストリップの流れ及び／又はストリップエッジの流れを変更可能である。

測定装置は、材料の幅、高さ及び位置を検出しなければならない全ての装置で使用可能である。これは、特に、スラブ鋳造装置、熱間ストリップライン（広ストリップ、中ストリップ、狭ストリップ）、冷間圧延機、線材ライン、型鋼ライン、粗板ライン、仕上げライン、ビレットライン、スリット装置である。

ジョン発明の実施形によるストリップの幅を測定するための装置が使用された、ストリップのエッジングを行なう圧延装置の平面図を示す。 ストリップの一部とストリップの幅を測定するための装置が図示された、図１の装置の平面図を示す。 ストリップの幅を測定するための装置の測定システムを斜視図で示す。 測定システムで使用可能な測定ローラの形態のセンサの一形成を示す。 測定システムで使用可能な測定ローラの形態のセンサの一形成を示す。 測定システムで使用可能な測定ローラの形態のセンサの一形成を示す。 測定システムで使用可能な測定ローラの形態のセンサの一形成を示す。 測定システムで使用可能な測定ローラの形態のセンサの一形成を示す。 測定システムで使用可能な測定ローラの形態のセンサの一形成を示す。 選択的な実施形が図示された、図１の圧延装置の平面図を示す。 選択的な別の実施形が図示された、図１の圧延装置の平面図を示す。

符号の説明

１ 幅を測定するための装置
２ ストリップ
３ 測定システム
４ 測定システム
５ ストリップの側
６ ストリップの側
７ センサ
７’ センサ
７’’ センサ
７’’’ センサ
７’’’’ センサ
８ ストリップの側端部
９ ストリップの側端部
１０ 移動要素／キャリッジ
１１ サポートアーム／フレーム
１２ 旋回軸
１３ リニアアクチュエータ
１４ リニアアクチュエータ
１５ エッジングロール
１６ ローラテーブル
１７ サイドガイド
Ｂ ストリップの幅
Ｌ ストリップの長手方向
Ｑ 長手方向に対して横の方向
Ｎ 法線

Claims (14)

1. ストリップ（２）又はスラブの幅（Ｂ）及び／又は位置を測定するための装置（１）であって、この装置が、少なくとも２つの測定システム（３，４）を備え、これら測定システムのそれぞれ一方が、ストリップ（２）又はスラブのそれぞれの側（５，６）に配設され、各測定システム（３，４）が、ストリップ（２）又はスラブの側端部（８，９）を検出するために形成されたセンサ（７）を備える、装置において、
   センサ（７）が、ストリップ（２）の長手方向（Ｌ）に対して横の方向（Ｑ）に平行移動可能な移動要素（１０）に配設されていることを特徴とする装置。
2. 移動要素（１０）が、リニアキャリッジとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 移動要素（１０）が、圧延装置の一部、特にストリップ（２）もしくはスラブ用のサイドガイドゲージ、であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. センサ（７）が、移動要素（１０）の旋回可能なサポートアーム（１１）に配設され、旋回軸（１２）が、ストリップ（２）もしくはスラブの法線（Ｎ）の方向に向いていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
5. センサ（７）が、ストリップ（２）もしくはスラブのサイドエッジに当接するために形成された走査ローラであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
6. 走査ローラ（７）が、幅よりも本質的に大きい直径を備える少なくとも１つのディスクとして形成されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 複数のディスク（７’，７’’，７’’’）が、軸方向に連続的に配設されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 少なくとも１つのディスク（７，７’，７’’，７’’’）に加えて、円錐形に形成された少なくとも１つのディスク（７’’’’）が軸方向に並べて配設されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の装置。
9. 走査ローラ（７）が、耐熱性及び／又は耐摩耗性の材料から成るコーティングを備えることを特徴とする請求項５又は８に記載の装置。
10. センサ（７）が、非接触式の測定機器であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
11. 非接触式の測定機器が、光学的な測定機器、特にスキャナ、であることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 移動要素（１０）及び場合によってはサポートアーム（１１）を移動させる少なくとも１つのリニアアクチュエータ（１３，１４）が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の装置。
13. 移動要素（１０）の平行移動と場合によってはサポートアーム（１１）の旋回角度を測定可能な測定手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の装置。
14. 装置が、スラブ鋳造装置、熱間ストリップライン、冷間圧延機、線材ライン、型鋼ライン、粗板ライン、仕上げライン、ビレットライン又はスリット装置の構成要素であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の装置。

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