JP2595413B2 - 圧延ロールカリバーの形状計測方法および装置 - Google Patents

圧延ロールカリバーの形状計測方法および装置

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JP2595413B2
JP2595413B2 JP4143247A JP14324792A JP2595413B2 JP 2595413 B2 JP2595413 B2 JP 2595413B2 JP 4143247 A JP4143247 A JP 4143247A JP 14324792 A JP14324792 A JP 14324792A JP 2595413 B2 JP2595413 B2 JP 2595413B2
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高義 藤田
勝英 犬塚
二三生 吉川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、棒線材の圧延機用のロ
ールカリバーの投影形状計測方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】棒線材の圧延は水平又は垂直圧延機にお
いて2本1対のカリバーを付与したロールで行われ、2
本1対のロールカリバーの形状は圧延前に所定の寸法に
調製される。カリバーの寸法調製は、ロール旋削終了時
に円形ゲージと呼ばれる基準となる形状を予め作成して
おき、それを用いて寸法形状を確認修正する。また、2
本のロールを組み立てた後は、ロールの平行部(カリバ
ー形状を旋削していない部分)の間隙を所定の寸法に確
認修正し、また、上下ロールのロール軸方向ずれ(スラ
ストずれ)も確認修正している。更にもうひとつの方法
として、拡大投影器と称する装置により、ロールを挟ん
で一方の方向より光源を当て、ロールカリバー部により
その光が遮られ影となる部分を他の一方に配置したスク
リーン上に投影しその形状位置にて寸法形状を確認修正
する方法が取られている。また、上記のロール形状、ロ
ール間隙、ロール軸方向ずれの確認修正は、垂直圧延機
の場合の他、3方ロール圧延機の場合にも全く同様の方
法が取られている。更に、ロールカリバーの棒線通過軸
方向に2台以上の圧延ロールが縦列に配置されている場
合にも、上記と同様にロールカリバー毎の確認修正が行
われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のゲージ
によるロールカリバーの形状、間隙、スラストずれの確
認修正方法はあくまでも目視等による官能検査であり、
必要十分な計測精度を得ることが出来ない上に手数がか
かるという問題がある。また、従来の拡大投影器による
ロールカリバーの確認修正において、該ロールカリバー
を圧延スタンドに組み込み製品圧延を実施した場合、そ
の多くが製品形状不良となって現れるため、通常は圧延
初期において圧延ラインに設置される寸法測定器などの
計測情報を用いて所定の製品形状となるようにロールカ
リバーの間隙、スラストずれの確認修正をするが精度は
不充分である。このため、ロールカリバーの形状並びに
その位置にずれがあるので、圧延中の製品に寸法形状不
良が多く発生し歩留り悪化するとの問題ともなってい
る。
【0004】本発明の目的は、ロールカリバーに投光し
てカリバー形状を精密に、しかも迅速に測定し得る方法
並びにそれに使われる装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の圧延ロールカリ
バーの形状測定方法は、棒線材圧延ロールカリバーの投
影形状の計測に関し、圧延機スタンドに組み込まれた各
圧延ロールのロールカリバーにより形成される円形カリ
バー全体に対して、該円形カリバーの径方向および幅方
向に広がりを有する均一且つ平行な光線を照射し、該円
カリバーにより遮光される光のパターンを、受光視野
が円形カリバーの円形曲面に沿って回転移動するカメラ
により各圧延ロールカリバーの曲面ごとに所定間隔
出して映像信号を得、これらの映像信号から各圧延ロー
カリバー曲面のエッジ位置を検出し、得られた複数の
エッジ位置から各圧延ロールカリバーの形状を計測する
ことを特徴とする。
【0006】本発明の圧延ロールカリバーの形状測定装
置は、圧延機スタンドに組み込まれた各圧延ロールのロ
ールカリバーにより形成される円形カリバー全体に対し
て、該円形カリバーの径方向および幅方向に広がりを有
する均一且つ平行な光線を照射する投光装置と、該円形
カリバーにより遮光される光のパターンを受光するカメ
ラ装置と、該カメラ装置を円形カリバーの円形曲面に沿
って回転移動させるカメラ回転装置と、前記カメラ装置
内にて映像信号受信端を走査させることによりカリバー
エッジ位置を検出する検出装置と、前記映像信号から得
られた複数のカリバーエッジ位置より各圧延ロールのロ
ールカリバー形状を計測する信号処理装置から構成され
ることを特徴とする。また、カメラ位置が圧延ロールカ
リバーの圧延材通過軸方向に移動する移動機構を有する
こともできる。
【0007】
【作用】この発明では、上記のように投光、受光の光学
的手段を用い、受光カメラのカメラ回転角度毎にカメラ
映像信号の2値化処理により、ロールカリバーのエッジ
位置を計測し、得られた多点計測結果から演算によるロ
ールカリバーの形状計測を可能とし、従来のロールカリ
バーの確認修正作業の高精度化を図ることができる。カ
メラ装置を軸方向に移動させることにより、多段圧延ロ
ールのカリバーを計測させる。
【0008】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参考にし
て説明する。
【0009】図1において、1a,1bは上下の圧延ロ
ール、2は投光装置、3はカメラ装置、4はカメラレン
ズ、5はカメラ回転機構、6はカメラ回転角度検出器、
7はカメラ回転半径調整機構、8はカメラ回転半径計測
器であり、投光装置2がロールカリバーに光を照射し、
ロールカリバーの孔型を通過する光をカメラ装置3にて
撮像し、得られた映像信号を2値化処理した後に図示し
ない信号処理装置によりロールカリバーのエッジ位置を
検出する。
【0010】図2は光軸上のカメラからロールカリバー
方向を見た説明図であり、10a,10bは圧延ロール
1a,1bに設けたロールカリバー、11はカメラ視野
範囲、12はカメラ回転中心であり、カメラ回転中心1
2を基準にロールカリバーの円形曲面に沿ってカメラ装
置3が回転しカメラ視野範囲11が移動回転する。
【0011】また、図3はカメラ映像信号の2値化処理
について説明したものであり、縦軸が映像信号レベル、
横軸が時間であり、映像信号をしきい値レベルによりカ
リバーエッジ位置13を計測する方法を示し、カメラ視
野範囲内側よりカリバーエッジ位置迄の距離L2および
カメラ視野外側よりカリバーエッジ位置迄の距離L3の
値を求めることができる。
【0012】更に図2により本発明によるロールカリバ
ー形状計測方法を説明する。図中、θは水平線よりのカ
メラ回転角度、L1はカメラ中心12よりカメラ視野範
囲内側迄の距離で既知、L2はカメラの映像信号を2値
化して得られるカリバーエンジ位置13からカメラ視野
内側位置迄の距離で、カリバーエッジ位置の座標点は
〔(L1+L2)cosθ,(L1+L2)sinθ〕
となる。また、L4はカメラ中心12よりカメラ視野外
側位置迄の距離で既知であり、L3はカメラの撮像信号
を2値化して得られるカリバーエッジ位置13からカメ
ラ視野外側迄の距離であるから、カリバーエッジ位置の
座標点を〔(L4−L3)cosθ,(L4−L3)s
inθ〕としても良い。カメラ回転角度θにおけるロー
ルカリバーのエッジ位置を、カリバー面の3点以上(例
えば13a,13b,13c)の複数点で計測し円近似
計算によりカリバー近似円の中心座標と半径を求めるこ
とができる。対向する2つのロールカリバー10a,1
0bの各々について上記の計算処理を行うことにより、
両者の相対的なずれ量の計測が実現可能となる。
【0013】近似円の求め方は、カリバーエッジの座標
点を(xi ,yi )、近似円の中心座標を(a,b)、
近似円の半径を(R)としたとき、中間変数として Z
=a2 +b2 −R2 、mi =xi 2 +yi 2 を用い、
下式のMが最小になる演算を行う。
【0014】
【数1】
【0015】Mを最小にするa,b,Zを求めるため、
それぞれMの微分係数を求め、それらをOとすると、下
記の三元連立方程式が得られ、解である。a,b,Z、
またはRを求めることができる。但し、Nはカリバーエ
ッジ計測点の個数である。
【0016】
【数2】
【0017】また、カメラ装置を回転計測する目的は、
計測演算に必要なロールカリバー面でのエッジ位置を多
点で得る他、カメラの計測分解能の向上を包含してい
る。本実施例では、カメラ視野範囲を10mm四方程度
に小形化が図られており、カリバーの高精度な測定を可
能ならしめている。また、ロールカリバーの径の大きさ
によりカメラ視野範囲からロールカリバーが外れること
になり、カメラ視野位置の調整機構として、図1のカメ
ラ回転半径調整機構6が設けられている。
【0018】次に本発明による3方ロール圧延機の実施
例について説明する。
【0019】図4の側面図及び軸方向視図は3方ロール
圧延機のロール構成の一例を示すもので、棒線通過軸方
向に14,15の2台の圧延カリバーロールが縦列に設
置されている。これらロールカリバーは、図1の1a,
1bのロールカリバーに置き換えられてロールカリバー
の形状計測を行うものである。
【0020】図5は光軸方向から見た説明図であり、図
中のロールカリバーは、実線で記載される近カメラ側、
点線が遠カメラ側を示す。2のように、棒線通過軸方向
に2台のロールカリバーが設置されている場合は、1台
のカメラ装置にて同時に2台のロールカリバーの形状計
測を行うことはカメラ焦点深度の影響から実施困難であ
り、図1のカメラシフト機構によりカメラ軸方向に移動
してカメラ焦点合わせを行ない14,15の2台のカリ
バーロールのカリバーを各々単独に高精度に形状計測を
実現し、その結果圧延ロールカリバーの各位置における
カリバーの精密測定を可能にする。
【0021】また、本発明に適用するカメラ装置は、一
次元に走査するイメージセンサがカメラ分解能上有利で
あるが、二次元のカメラセンサを用いても良く、いずれ
においてもロールカリバーの形状計測が実現する。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上説明した通り、棒線材の圧
延機用のロールカリバー形状計測を光学的手段を用いて
高精度に実現するものであり、投光装置よりの光をロー
ルカリバーの孔型に通過させ、ロールカリバーの円形曲
面に沿って撮像してロールカリバーの円形曲面座標を検
出するもので、近似円の計算を実現するものであるか
ら、従来に比べ数段高い計算精度を確保することができ
る。また、本発明は、垂直圧延機のみならず、3方ロー
ル圧延機の計測にも適用できる利点がある。棒線材製品
の形状不良による歩留り悪化を減少させ、生産能率を著
しく向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成と実施例を示す概略構成図であ
る。
【図2】上記実施例における計測方法を示す概略構成図
である。
【図3】カリバーエッジ位置計測方法を示すグラフであ
る。
【図4】3方ロール圧延機のロール構成を示す概略図で
ある。
【図5】上記3方ロール圧延機の光軸方向から見た説明
図である。
【符号の説明】
1a,1b ロール 2 投光装置 3 カメラ装置 4 カメラレンズ 5 カメラ回転機構 6 カメラ回転角度検出機 7 カメラ回転半径調整機構 8 カメラ回転半径計測器 9 カメラ移動機構 10a,10b,ロールカリバー 11 カメラ視野範囲 12 カメラ回転中心 13a,13b,13c ロールカリバー計測座標点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤沢 淳一 北海道室蘭市仲町十二番地 新日本製鐡 株式会社室蘭製鐡所内 (72)発明者 藤田 高義 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 犬塚 勝英 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 吉川 二三生 大阪府柏原市河原町1番22号 株式会社 柏原機械製作所内 (72)発明者 松本 弘 大阪府柏原市河原町1番22号 株式会社 柏原機械製作所内 (56)参考文献 特開 昭56−6107(JP,A) 特開 平1−202605(JP,A) 特開 昭50−33963(JP,A) 実開 昭60−125510(JP,U)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 棒線材圧延ロールカリバーの投影形状の
    計測に関し、圧延機スタンドに組み込まれた各圧延ロー
    ルのロールカリバーにより形成される円形カリバー全体
    に対して、該円形カリバーの径方向および幅方向に広が
    りを有する均一且つ平行な光線を照射し、該円形カリバ
    ーにより遮光される光のパターンを、受光視野が円形カ
    リバーの円形曲面に沿って回転移動するカメラにより各
    圧延ロールカリバーの曲面ごとに所定間隔検出して映
    像信号を得、これらの映像信号から各圧延ロールカリバ
    ー曲面のエッジ位置を検出し、得られた複数のエッジ位
    置から各圧延ロールカリバーの形状を計測することを特
    徴とする圧延ロールカリバーの形状計測方法。
  2. 【請求項2】 圧延機スタンドに組み込まれた各圧延ロ
    ールのロールカリバーにより形成される円形カリバー
    体に対して、該円形カリバーの径方向および幅方向に広
    がりを有する均一且つ平行な光線を照射する投光装置
    と、該円形カリバーにより遮光される光のパターンを受
    光するカメラ装置と、該カメラ装置を円形カリバーの円
    形曲面に沿って回転移動させるカメラ回転装置と、前記
    カメラ装置内にて映像信号受信端を走査させることによ
    りカリバーエッジ位置を検出する検出装置と、前記映像
    信号から得られた複数のカリバーエッジ位置より各圧延
    ロールのロールカリバー形状を計測する信号処理装置か
    ら構成されることを特徴とする圧延ロールカリバーの形
    状計測装置。
  3. 【請求項3】 カメラ位置が圧延ロールカリバーの圧延
    材通過軸方向に移動する移動機構を有することを特徴と
    する請求項2記載の圧延ロールカリバーの形状測定装
    置。
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JP3873505B2 (ja) 1999-02-19 2007-01-24 Jfeスチール株式会社 条鋼用圧延ロールのロール位置調整方法及びロール位置調整用ガイダンス装置
JP5024102B2 (ja) * 2008-02-15 2012-09-12 Jfeスチール株式会社 ロールカリバー位置検出装置およびロールカリバー位置検出方法
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