JP2018132476A - Radiation temperature measurement unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体からの熱放射により温度測定を行う放射温度計を備える放射温度測定ユニットに係るものであり、特に細線を被測定物とする放射温度測定ユニットに関する。 The present invention relates to a radiation temperature measurement unit including a radiation thermometer that measures temperature by thermal radiation from an object, and more particularly to a radiation temperature measurement unit that uses a thin wire as an object to be measured.
従来、線状の被測定物の温度の測定に放射温度計が用いられることがある(例えば、特許文献1)。また、電線製造における芯線予熱の工程で放射温度計が用いられている。芯線予熱の工程とは、金属細線に押出機で絶縁被覆処理を行う前に、金属細線に対してプレヒータで芯線予熱を行う工程である。金属細線に対して均一に芯線予熱することにより、絶縁被覆処理における絶縁ムラの発生が防止される。金属細線の温度は環境温度により変化するため、芯線予熱の工程では金属細線の予熱温度管理が要求され、プレヒータの設定温度を適宜調整することが行われる。従って、芯線予熱の工程では金属細線の温度を正確に計測することが求められる。金属細線の温度計測に接触式温度計を使用すると、接触によって金属細線の熱が奪われるため、得られる計測値は金属細線の表面温度より低くなる。また、接触による熱電対の摩耗が発生するため、温度計測は断続的になってしまう。図1は、線状の被測定物の温度の測定に用いられる、従来の放射温度計の一例を示す図である。従来は、芯線予熱の工程で金属細線301の温度を正確に計るために、図1に示すように、金属細線301の温度を標的サイズ302が数ミリ程度の金属用微小面積用の放射温度計300で計測することが行われている。
Conventionally, a radiation thermometer is sometimes used to measure the temperature of a linear object to be measured (for example, Patent Document 1). Further, a radiation thermometer is used in the process of preheating the core wire in the manufacture of electric wires. The core wire preheating step is a step of performing core wire preheating with a preheater on the fine metal wire before the insulating coating treatment is performed on the fine metal wire with an extruder. By preheating the core wire uniformly with respect to the thin metal wire, generation of insulation unevenness in the insulation coating process is prevented. Since the temperature of the fine metal wire changes depending on the environmental temperature, preheating temperature management of the fine metal wire is required in the core wire preheating step, and the set temperature of the preheater is appropriately adjusted. Therefore, it is required to accurately measure the temperature of the fine metal wires in the core wire preheating process. When a contact-type thermometer is used to measure the temperature of the fine metal wire, the heat of the fine metal wire is taken away by the contact, so that the obtained measured value is lower than the surface temperature of the fine metal wire. Moreover, since the thermocouple is worn by contact, temperature measurement becomes intermittent. FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional radiation thermometer used for measuring the temperature of a linear object to be measured. Conventionally, in order to accurately measure the temperature of the
しかしながら、金属細線301は走行中のテンション変動で、上下及び左右にパスラインが変動する。そのたため、放射温度計300の標的サイズ302、すなわち計測エリアから外れることがある。すなわち、従来の放射温度計では、線状の被測定物の温度計測を安定して実施することができないという問題がある。
However, the
本発明は、上述のような課題を背景としてなされたものであり、放射温度計による温度計測の精度の向上を目的とした放射温度測定ユニットを提供するものである。 The present invention has been made against the background of the above-described problems, and provides a radiation temperature measurement unit aimed at improving the accuracy of temperature measurement by a radiation thermometer.
本発明に係る放射温度測定ユニットは、線状の被測定物の熱放射を検知する放射温度計と、前記熱放射を前記放射温度計に集光する熱放射集光ユニットとを備え、前記熱放射集光ユニットは、前記熱放射のうち、前記被測定物の長手方向と交差する第1方向に沿った成分を集光する第1光学系と、前記熱放射のうち、前記第1方向と交差する第2方向に沿った成分を集光する第2光学系とを有し、前記第1光学系で集光され、かつ前記第2光学系で集光された前記熱放射が前記放射温度計に導かれるよう構成されているものである。 A radiation temperature measurement unit according to the present invention includes a radiation thermometer that detects thermal radiation of a linear object to be measured, and a thermal radiation condensing unit that condenses the thermal radiation on the radiation thermometer, and the heat The radiation condensing unit includes a first optical system that condenses a component along a first direction intersecting a longitudinal direction of the object to be measured among the thermal radiation, and the first direction among the thermal radiations. A second optical system that condenses the components along the intersecting second direction, and the thermal radiation collected by the first optical system and condensed by the second optical system is the radiation temperature. It is configured to be guided to a total.
被測定物が線状である場合、その放射率は低く、微小面積から放射される赤外線エネルギーは微弱なものとなる。本発明によれば、線状の被測定物の熱放射のうち、第1方向に沿った成分は第1光学系により集光され、第1方向と交差する第2方向に沿った成分は第2光学系で集光され、放射温度計に導かれる。すなわち、熱放射集光ユニットにより、被測定物の長さ方向及び円周方向から放射される赤外線放射エネルギーを有効に放射温度計へ導くことができる。さらに、被測定物の熱放射を放射温度計で検知する際、被測定物の位置が変動しても、被測定物の長さ方向及び円周方向から放射される赤外線放射エネルギーは放射される部位が多少変位するのみであるため、有効放射エネルギー量に変動は無く、赤外線放射エネルギーを放射温度計へ導くことができる。以上のように、本発明によれば、放射温度計による被測定物の熱放射の検知の精度を高めることができる。 When the object to be measured is linear, the emissivity is low, and the infrared energy radiated from a minute area is weak. According to the present invention, of the thermal radiation of the linear object to be measured, the component along the first direction is collected by the first optical system, and the component along the second direction intersecting the first direction is the first component. The light is collected by two optical systems and guided to a radiation thermometer. That is, the infrared radiation energy radiated from the length direction and the circumferential direction of the object to be measured can be effectively led to the radiation thermometer by the thermal radiation condensing unit. Furthermore, when detecting the thermal radiation of the object to be measured with a radiation thermometer, the infrared radiation energy radiated from the length direction and the circumferential direction of the object to be measured is radiated even if the position of the object to be measured fluctuates. Since the site is only slightly displaced, there is no change in the amount of effective radiant energy, and infrared radiant energy can be guided to the radiation thermometer. As described above, according to the present invention, it is possible to improve the accuracy of detection of thermal radiation of the object to be measured by the radiation thermometer.
以下、本発明の放射温度測定ユニットの好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面における各構成部材の大きさ、形状は、説明のためにわかりやすく表しており、実際の大きさ、形状と異なる場合がある。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a radiation temperature measuring unit of the invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the size and shape of each constituent member in the drawings are shown in an easy-to-understand manner for explanation, and may differ from the actual size and shape.
実施の形態.
図2は、本発明の実施の形態に係る放射温度測定ユニットを側方から示す断面図である。図3は、本発明の実施の形態に係る放射温度測定ユニットを上方から示す断面図である。尚、図2及び3において、図の複雑化を避けるため一部の部材は省略されている。放射温度測定ユニット100は、放射温度計部1と熱放射集光ユニット2とを備えている。放射温度計部1は、筐体10と放射温度計ユニット20とを有している。筐体10は全体として箱状の部材であり、上面には蓋11が配設されている。放射温度計ユニット20は、筐体10の側面12に形成された支持部13に固定されている。放射温度計ユニット20は、放射温度計21と対物レンズ22とを有している。φ0.1mm(ミリメートル)からφ3.0mmの線状の被測定物である金属細線101の熱放射は、放射温度計21により検知される。
Embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing the radiation temperature measuring unit according to the embodiment of the present invention from the side. FIG. 3 is a sectional view showing the radiation temperature measuring unit according to the embodiment of the present invention from above. 2 and 3, some members are omitted in order to avoid complication of the drawings. The radiation
熱放射集光ユニット2は、保持部材30と、シリンドリカルレンズ40(第2光学系)と、シリンドリカルミラーユニット50とを有している。保持部材30は全体として円柱状の部材であり、円形状の一対の平面31、32と、平面31と平面32とを接続している側面33とを有している。保持部材30は、一対の平面31、32が、放射温度計部1の筐体10において側面12と交差する一対の側面14、15と略平行となるよう、筐体10の側面12に固定されている。平面31、32の半径は30mmである。保持部材30の内部は、金属細線101の熱放射を遮ることがないよう、くり抜かれており、放射温度計21と対向する部分には開口部が形成されている。この開口部の側面33の円周に沿った長さは側面33の円周の約1/4である。
The thermal
シリンドリカルミラーユニット50は、支持板51とシリンドリカルミラー52(第1光学系)とを有する。本実施の形態において、シリンドリカルミラー52は、シリンドリカル平凹ミラー、すなわち凹面シリンドリカルミラーである。支持板51は、φ60mmのステンレスパイプを、保持部材30の上述の開口部に対応する形状に切断した薄板状の部材である。支持板51は、保持部材30の側面33の一部を切り取った形状を有しており、上述の側面33の開口を閉塞する大きさを有している。シリンドリカルミラー52は、厚さ0.2mmの万華鏡ミラーシートであり、支持板51の凹面に貼り付けられている。シリンドリカルミラー52の曲率半径は30mmであり、焦点距離は約15mmである。
The
支持板51は、側面33の上述の開口部の下側の縁部の近傍において、超小型の蝶番53により側面33に取り付けられている。支持板51は、超小型の蝶番53により、一対の平面31、32と直交する軸周りに約120°の範囲で回動可能に支持されている。支持板51の回動範囲は、側面33の開口部を閉塞し、側面33の一部を構成する閉位置と、該開口部を開放する開位置との間である。図2中、支持板51が閉位置にあるときのシリンドリカルミラーユニット50は実線で示され、支持板51が開位置にあるときのシリンドリカルミラーユニット50は二点鎖線で示されている。支持板51が閉位置に位置決めされているとき、支持板51及びシリンドリカルミラー52の凹面が保持部材30の内方を向き、凸面が保持部材30の外方を向くよう、シリンドリカルミラーユニット50は構成されている。支持板51において、蝶番53に支持されている端部と反対側の端部には、表面にローレット加工が施されたピン54が設けられている。使用者は、ピン54を指で摘まんで支持板51の開閉を行う。
The
保持部材30の平面31には、側面33の上述の開口部と連続してU字状の切欠き部31Aが形成されている。同様に、保持部材30の平面32には、側面33の上述の開口部と連続してU字状の切欠き部32Aが形成されている。切欠き部31A及び切欠き部32Aは、放射温度測定ユニット100の上下方向においてU字の底面がシリンドリカルミラー52の光軸OPと略同じ高さとなる位置に形成されている。
A U-shaped cutout 31 </ b> A is formed on the flat surface 31 of the holding
シリンドリカルレンズ40は平凸レンズであり、保持部材30の内部において、所定の取り付け機構により、平面が放射温度計ユニット20に対向し、凹面がシリンドリカルミラーユニット50に対向するよう配設されている。
The
被測定物である金属細線101は、切欠き部31A及び切欠き部32Aにおいて、保持部材30の内方側に位置するU字の底面の近傍に配置されている。金属細線101は、シリンドリカルミラー52の光軸OPと交差するよう位置づけられている。金属細線101のシリンドリカルミラー52からの距離は、シリンドリカルミラー52の焦点距離Fより長い18mm〜19mmである。放射温度計21による金属細線101の熱放射の検知は、金属細線101を長手方向に沿って、矢印で示す方向へ走行させながら実施される。
The
図4は、本発明の実施の形態に係る放射温度測定ユニットにおける光学部材の位置関係を示す図である。シリンドリカルミラー52の光軸OP上において、シリンドリカルレンズ40は、その光軸が光軸OPと一致するよう配置されている。放射温度計21は、光軸OP上において、シリンドリカルレンズ40を挟んでシリンドリカルミラー52の反対側に配置されている。また、対物レンズ22は、シリンドリカルレンズ40と放射温度計21との間に配置されている。この配置構成により、金属細線101が放射する赤外線放射(熱放射)は、シリンドリカルミラー52で反射され、シリンドリカルレンズ40で屈折し、対物レンズ22でさらに屈折し、放射温度計21に集光する。
FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship of the optical members in the radiation temperature measurement unit according to the embodiment of the present invention. On the optical axis OP of the
ここで、図2及び図3を参照して、金属細線101の熱放射が放射温度計21に集光する態様について説明する。金属細線101が放射する熱放射はシリンドリカルミラー52で反射される。そして、図2に示すように、走行中の金属細線101が放射する熱放射のうち、金属細線101の長手方向と交差する垂直方向(第1方向)、換言すると放射温度測定ユニット100の上下方向に沿った成分は、シリンドリカルミラー52により集光される。一方、金属細線101が放射する熱放射のうち、金属細線101の長手方向と平行な方向(第2方向)に沿った成分は、図3に示すように、シリンドリカルミラー52反射される際、集光されない。
Here, with reference to FIG.2 and FIG.3, the aspect which the thermal radiation of the metal
シリンドリカルミラー52で反射された熱放射は、シリンドリカルレンズ40に入射し、透過する。図3に示すように、シリンドリカルレンズ40を透過する際、熱放射のうち金属細線101の長手方向と平行な方向に沿った成分はシリンドリカルレンズ40により集光される。一方、熱放射のうち、垂直方向に沿った成分は、シリンドリカルレンズ40の波長屈折率で屈折される。
The thermal radiation reflected by the
シリンドリカルレンズ40を透過した熱放射は、放射温度計21に導かれる。すなわち、金属細線101が放射する熱放射は、シリンドリカルミラー52により垂直方向に沿った成分が集光され、シリンドリカルレンズ40により金属細線101の長手方向と平行な方向に沿った成分が集光されて、放射温度計21に導かれる。
The thermal radiation that has passed through the
本実施の形態において、シリンドリカルミラー52から金属細線101までの距離は、シリンドリカルミラー52の焦点距離Fよりも長くなるよう、シリンドリカルミラー52の焦点距離Fが定められていると共に、金属細線101は配置されている。また、シリンドリカルミラー52で集光され、シリンドリカルレンズ40で屈折する熱放射の成分と、シリンドリカルレンズ40で集光される熱放射の成分が、同じ位置で結像するよう、シリンドリカルレンズ40の焦点距離は定められており、放射温度計21はシリンドリカルレンズ40の焦点位置に配置されている。
In the present embodiment, the focal length F of the
金属細線101は放射率が低く微小面積から放射される赤外線エネルギーは微弱なものとなる。本実施の形態によれば、金属細線101の熱放射のうち、垂直方向の成分はシリンドリカルミラー52により集光され、金属細線101の長手方向と平行な成分はシリンドリカルレンズ40により集光されて、放射温度計21に導かれる。すなわち、本実施形態の熱放射集光ユニット2は、被測定物である金属細線101の長さ方向及び円周方向から放射される赤外線放射エネルギーを有効に放射温度計21へ導くことができる。さらに、金属細線101の熱放射を放射温度計21で検知する際、金属細線101の位置が上下方向及び前後方向(光軸OPに沿った方向)に変動しても、金属細線101の長さ方向及び円周方向から放射される赤外線放射エネルギーは放射される部位が多少変位するのみであるため、有効放射エネルギー量に変動は無く、赤外線放射エネルギーを放射温度計21へ導くことができる。以上のように、本実施の形態によれば、放射温度計21による金属細線101の温度検知の精度をより高めることができる。
The metal
また、放射温度計21は、上述のように定められた焦点距離を有するシリンドリカルレンズ40の焦点位置に配置されている。従って、金属細線101の熱放射は放射温度計21に集光され、放射温度計21による検知の精度をより高めることができる。
The
尚、実施の形態では、シリンドリカルミラー52に万華鏡ミラーシートを用いているがこれに限るものではない。ミラーシート、アルミ鏡面板、高光沢アルミ合金板、ステンレスミラー、プラスチックミラーシート等をシリンドリカルミラー52に使用してもよい。
In the embodiment, a kaleidoscope mirror sheet is used for the
また、シリンドリカルミラー52のミラー表面に誘電体保護膜等を施してもよい。これにより、ミラー表面を保護し、ミラー表面に付着した汚れのふき取りが容易となる。
Further, a dielectric protective film or the like may be applied to the mirror surface of the
また、実施の形態において、シリンドリカルミラー52の曲率半径は30mmであるがこれに限るものではなく、15mm以上であればよい。
In the embodiment, the radius of curvature of the
1 放射温度計部、2 熱放射集光ユニット、10 筐体、11 蓋、12 側面、13 支持部、14 側面、15 側面、20 放射温度計ユニット、21 放射温度計、22 対物レンズ、30 保持部材、31 平面、31A 切欠き部、32 平面、32A 切欠き部、33 側面、40 シリンドリカルレンズ、50 シリンドリカルミラーユニット、51 支持板、52 シリンドリカルミラー、53 蝶番、54 ピン、100 放射温度測定ユニット、101 金属細線、300 放射温度計、301 金属細線、302 標的サイズ、F 焦点距離、OP 光軸。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radiation thermometer part, 2 Thermal radiation condensing unit, 10 Case, 11 Lid, 12 Side surface, 13 Support part, 14 Side surface, 15 Side surface, 20 Radiation thermometer unit, 21 Radiation thermometer, 22 Objective lens, 30 Holding Member, 31 plane, 31A notch, 32 plane, 32A notch, 33 side, 40 cylindrical lens, 50 cylindrical mirror unit, 51 support plate, 52 cylindrical mirror, 53 hinge, 54 pins, 100 radiation temperature measurement unit, 101 Metal thin wire, 300 Radiation thermometer, 301 Metal thin wire, 302 Target size, F Focal length, OP Optical axis.
Claims (8)
前記熱放射を前記放射温度計に集光する熱放射集光ユニットとを備え、
前記熱放射集光ユニットは、
前記熱放射のうち、前記被測定物の長手方向と交差する第1方向に沿った成分を集光する第1光学系と、
前記熱放射のうち、前記第1方向と交差する第2方向に沿った成分を集光する第2光学系とを有し、
前記第1光学系で集光され、かつ前記第2光学系で集光された前記熱放射が前記放射温度計に導かれるよう構成されている放射温度測定ユニット。 A radiation thermometer that detects thermal radiation of a linear object to be measured;
A thermal radiation condensing unit for condensing the thermal radiation on the radiation thermometer,
The thermal radiation condensing unit is
A first optical system for condensing a component of the thermal radiation along a first direction intersecting with a longitudinal direction of the object to be measured;
A second optical system that condenses a component of the thermal radiation along a second direction that intersects the first direction;
A radiation temperature measurement unit configured to guide the thermal radiation condensed by the first optical system and condensed by the second optical system to the radiation thermometer.
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JP2017027721A JP2018132476A (en) | 2017-02-17 | 2017-02-17 | Radiation temperature measurement unit |
Applications Claiming Priority (1)
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Country | Link |
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2017
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