JP2596905B2 - 金属、特に鋼のストリップの厚さの横方向プロフィルを測定する方法と装置 - Google Patents
金属、特に鋼のストリップの厚さの横方向プロフィルを測定する方法と装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋼板の熱間または冷間圧
延装置において金属ストリップ、特に鋼板の厚さの横方
向プロフィルを測定する方法と装置に関するものであ
る。この装置はストリップの互いに反対側に配置された
放射線の放出管および線形検出器と、電子捕捉・測定・
制御手段とを備えている。
延装置において金属ストリップ、特に鋼板の厚さの横方
向プロフィルを測定する方法と装置に関するものであ
る。この装置はストリップの互いに反対側に配置された
放射線の放出管および線形検出器と、電子捕捉・測定・
制御手段とを備えている。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線放射器と多重検出器を有するイオン
化チャンバによって構成されたＸ線検出器とを用いて、
Ｘ線の吸収によって金属ストリップの厚さのプロフィル
を測定する装置は公知である。しかし、この種の装置で
は多重検出器を有するイオン化チャンバを用いるため、
横方向の分解能は約 1.9 mm と不十分である。また、こ
の種の装置では金属ストリップの端縁部の近傍の部分の
厚さを幅数10mmの広い範囲にわたって正確に測定するこ
とができない。この後者の欠点は、ストリップの端縁部
の近傍ではＸ線が不均一に拡散し、このＸ線の不均一な
拡散が測定を妨害するためである。
化チャンバによって構成されたＸ線検出器とを用いて、
Ｘ線の吸収によって金属ストリップの厚さのプロフィル
を測定する装置は公知である。しかし、この種の装置で
は多重検出器を有するイオン化チャンバを用いるため、
横方向の分解能は約 1.9 mm と不十分である。また、こ
の種の装置では金属ストリップの端縁部の近傍の部分の
厚さを幅数10mmの広い範囲にわたって正確に測定するこ
とができない。この後者の欠点は、ストリップの端縁部
の近傍ではＸ線が不均一に拡散し、このＸ線の不均一な
拡散が測定を妨害するためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は横方向
の分解能を向上させ、金属ストリップの端縁部近傍まで
ストリップの厚さを正確に測定することができるように
することにある。
の分解能を向上させ、金属ストリップの端縁部近傍まで
ストリップの厚さを正確に測定することができるように
することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の装置では、放射
管が放射した放射線を部分的に遮断し且つ検出器の対応
する部分をマスクするように放射管と検出器との間にマ
スクを配置する。本発明の方法では、ストリップの上側
に放射器を位置決めし、その下側に放射ビームの線形検
出器を位置決めし、ストリップの一端縁部の所までのス
トリップの厚さの横方向変化を示す信号を記録する。本
発明方法の特徴は、ストリップが遮断していない放射ビ
ームの一部を遮断し且つストリップの端縁部の所定幅の
区域を通過した部分に対応するを放射線ビームを遮断す
るように、マスクをストリップの端縁部から所定幅だけ
離して検出器と放射器との間に配置し、測定中は上記の
所定幅が一定になるように維持する点にある。本発明の
他の特徴は、マスクがストリップと検出器との間または
放射管とストリップとの間のいずれかに配置される点に
ある。マスクをストリップと検出器との間に配置した時
には、ストリップが遮断しない放射線の一部と、ストリ
ップの端縁部によって遮蔽された放射線の一部とを遮断
するようにマスクをストリップの端縁部から所定幅だけ
離して位置決めする。マスクを放射器とストリップとの
間に配置した時には、ストリップの端縁部の一部によっ
て遮蔽される放射線の一部をマスクが遮断する。複数の
プロフィル (断面形状) を測定したり、移動中のストリ
ップを連続的に測定する場合には、マスクを可動支持体
上に取付けて、その変位を電気的な手段で制御する。こ
の場合には、電子捕捉・測定・制御手段が、ストリップ
の端縁部の区域の幅を求める手段と、ストリップの端縁
部の区域の幅の測定値を関数として上記の幅を一定に維
持するようにマスクの位置を制御する手段とが設けられ
ている。放射線の放射管はＸ線管にすることができ、線
形検出器はシンチレータ基板を被覆したホトダイオード
列にするのが好ましい。本発明の上記以外の特徴および
利点は、添付図面を参照した下記の実施例の説明から明
らかになろう。しかし、本発明は以下の実施例に限定さ
れるものではない。
管が放射した放射線を部分的に遮断し且つ検出器の対応
する部分をマスクするように放射管と検出器との間にマ
スクを配置する。本発明の方法では、ストリップの上側
に放射器を位置決めし、その下側に放射ビームの線形検
出器を位置決めし、ストリップの一端縁部の所までのス
トリップの厚さの横方向変化を示す信号を記録する。本
発明方法の特徴は、ストリップが遮断していない放射ビ
ームの一部を遮断し且つストリップの端縁部の所定幅の
区域を通過した部分に対応するを放射線ビームを遮断す
るように、マスクをストリップの端縁部から所定幅だけ
離して検出器と放射器との間に配置し、測定中は上記の
所定幅が一定になるように維持する点にある。本発明の
他の特徴は、マスクがストリップと検出器との間または
放射管とストリップとの間のいずれかに配置される点に
ある。マスクをストリップと検出器との間に配置した時
には、ストリップが遮断しない放射線の一部と、ストリ
ップの端縁部によって遮蔽された放射線の一部とを遮断
するようにマスクをストリップの端縁部から所定幅だけ
離して位置決めする。マスクを放射器とストリップとの
間に配置した時には、ストリップの端縁部の一部によっ
て遮蔽される放射線の一部をマスクが遮断する。複数の
プロフィル (断面形状) を測定したり、移動中のストリ
ップを連続的に測定する場合には、マスクを可動支持体
上に取付けて、その変位を電気的な手段で制御する。こ
の場合には、電子捕捉・測定・制御手段が、ストリップ
の端縁部の区域の幅を求める手段と、ストリップの端縁
部の区域の幅の測定値を関数として上記の幅を一定に維
持するようにマスクの位置を制御する手段とが設けられ
ている。放射線の放射管はＸ線管にすることができ、線
形検出器はシンチレータ基板を被覆したホトダイオード
列にするのが好ましい。本発明の上記以外の特徴および
利点は、添付図面を参照した下記の実施例の説明から明
らかになろう。しかし、本発明は以下の実施例に限定さ
れるものではない。
【０００５】図２に示した装置はフレーム24に固定され
た上側摺動路１と下側摺動路２とを有してする。上側摺
動路１に摺動自在に取付けられたキャリッジ３はＸ線
（場合によってはγ線）を放射する放射管（以下、Ｘ線
管という）４を支持している。下側摺動路１に摺動自在
に取付けられたキャリッジ５は線形検出器６とブロック
７とを支持しており、このブロック７の内部には摺動路
８が滑動自在に支持されており、この摺動路８の端部に
はプレート９が固定されている。下側のキャリッジ５
は、歯付きベルト（図示せず）のような手段を介して摺
動路８をブロック７中で並進摺動駆動させるためのステ
ッピングモータ10も支持している。フレーム24に取付け
られたステッピングモータ11は、公知の方法、例えば摺
動路１の方向に延び且つキャリッジ３に固定され上側歯
付きベルト（図示せず）を用いて、キャリッジ３を駆動
する。このステッピングモータ11はさらに、シャフト12
と、摺動路２の方向に延び且つキャリッジ５に固定され
た歯付きベルト（図示せず）を介してキャリッジ５を駆
動する。
た上側摺動路１と下側摺動路２とを有してする。上側摺
動路１に摺動自在に取付けられたキャリッジ３はＸ線
（場合によってはγ線）を放射する放射管（以下、Ｘ線
管という）４を支持している。下側摺動路１に摺動自在
に取付けられたキャリッジ５は線形検出器６とブロック
７とを支持しており、このブロック７の内部には摺動路
８が滑動自在に支持されており、この摺動路８の端部に
はプレート９が固定されている。下側のキャリッジ５
は、歯付きベルト（図示せず）のような手段を介して摺
動路８をブロック７中で並進摺動駆動させるためのステ
ッピングモータ10も支持している。フレーム24に取付け
られたステッピングモータ11は、公知の方法、例えば摺
動路１の方向に延び且つキャリッジ３に固定され上側歯
付きベルト（図示せず）を用いて、キャリッジ３を駆動
する。このステッピングモータ11はさらに、シャフト12
と、摺動路２の方向に延び且つキャリッジ５に固定され
た歯付きベルト（図示せず）を介してキャリッジ５を駆
動する。
【０００６】プレート９は、厚さを測定すべきストリッ
プを構成する材料に近い材料、例えば軟鋼で作られてい
る。このプレート９の厚さは段階的に変えることがで
き、各厚さ段階のプレート９は厚さの基準としての機能
の他に、後で説明するマスクとしても利用される。しか
し、後者の役目として用いる場合には、プレート９を厚
さが一定なプレートと置換する必要がある。フレーム24
に対する可動キャリッジ３および５の位置と、キャリッ
ジ５と一体なブロック７に対するプレート９の位置とは
公知の手段で検出する。ステッピングモータ10、11を制
御する手段と、可動キャリッジ３、５の位置およびプレ
ート９の位置を検出する手段と、Ｘ線管４を制御する手
段と、線形検出器６とは、それ自体公知である電子捕捉
・測定・制御手段21（図１）に接続されている。ストリ
ップ13、例えば鋼板の横断面の厚さのプロフィルを測定
する場合には、ストリップ13が上側摺動路１と下側摺動
路２との間で且つこれらの摺動路と平行な平面内、例え
ば検出器６の上方約20cmの位置に来るように、測定装置
を配置する。ストリップ13は水平に延び、圧延機の運転
とともに移動または停止する。次いで、Ｘ線管４と検出
器６とがストリップ13の厚さを測定しようとする区域に
対して直角になって互いに対向するように、ステッピン
グモータ11を用いてキャリッジ３、５を移動する。上記
の区域とは、ストリップ13を通過するＸ線ビームの一部
15の内、マスク９によって遮断されていない部分によっ
て構成される区域30である。次に、ステッピングモータ
10を用いて、図１、図２に示すように、ストリップ13に
よって遮断されていないＸ線ビームの部分17と、ストリ
ップ13の端縁部のすぐ近傍にあるストリップ13の一部14
によって遮断されたＸ線ビームの部分16とをマスクする
ように、プレート９を配置する。ストリップ13を通過し
たＸ線ビームの部分15は検出器６によって受けられ、こ
の検出器６が出す信号は電子捕捉・測定・制御手段21に
記録される。この信号は検出器６の各点で受けたＸ線の
強度を位置の関数で示している。この信号を公知の計算
方法で処理すれば、ストリップの横方向の厚さのプロフ
ィルを測定することができる。
プを構成する材料に近い材料、例えば軟鋼で作られてい
る。このプレート９の厚さは段階的に変えることがで
き、各厚さ段階のプレート９は厚さの基準としての機能
の他に、後で説明するマスクとしても利用される。しか
し、後者の役目として用いる場合には、プレート９を厚
さが一定なプレートと置換する必要がある。フレーム24
に対する可動キャリッジ３および５の位置と、キャリッ
ジ５と一体なブロック７に対するプレート９の位置とは
公知の手段で検出する。ステッピングモータ10、11を制
御する手段と、可動キャリッジ３、５の位置およびプレ
ート９の位置を検出する手段と、Ｘ線管４を制御する手
段と、線形検出器６とは、それ自体公知である電子捕捉
・測定・制御手段21（図１）に接続されている。ストリ
ップ13、例えば鋼板の横断面の厚さのプロフィルを測定
する場合には、ストリップ13が上側摺動路１と下側摺動
路２との間で且つこれらの摺動路と平行な平面内、例え
ば検出器６の上方約20cmの位置に来るように、測定装置
を配置する。ストリップ13は水平に延び、圧延機の運転
とともに移動または停止する。次いで、Ｘ線管４と検出
器６とがストリップ13の厚さを測定しようとする区域に
対して直角になって互いに対向するように、ステッピン
グモータ11を用いてキャリッジ３、５を移動する。上記
の区域とは、ストリップ13を通過するＸ線ビームの一部
15の内、マスク９によって遮断されていない部分によっ
て構成される区域30である。次に、ステッピングモータ
10を用いて、図１、図２に示すように、ストリップ13に
よって遮断されていないＸ線ビームの部分17と、ストリ
ップ13の端縁部のすぐ近傍にあるストリップ13の一部14
によって遮断されたＸ線ビームの部分16とをマスクする
ように、プレート９を配置する。ストリップ13を通過し
たＸ線ビームの部分15は検出器６によって受けられ、こ
の検出器６が出す信号は電子捕捉・測定・制御手段21に
記録される。この信号は検出器６の各点で受けたＸ線の
強度を位置の関数で示している。この信号を公知の計算
方法で処理すれば、ストリップの横方向の厚さのプロフ
ィルを測定することができる。
【０００７】図３は、検出器６からの信号を示すグラフ
であり、横座標は検出器６に沿った測定点の位置ｘを表
し、縦座標は放出された信号の強度ｉを示している。得
られた曲線は下記の３つの部分を有している： (1) 第１の部分18はストリップ13のみを通過したＸ線ビ
ームの部分15に対応し、この部分18からストリップの厚
さを計算することができる。 (2) 第２の部分19はストリップ13とマスク９（端部区域
14) とを通過したＸ線ビームの部分16に対応する。この
部分16は横座標ｘ１とｘ２との間にあり、これらの横座
標間の差Δｘ＝ｘ２−ｘ１はマスク９によって遮蔽され
たストリップ13の一部14の幅を示す。この部分14の厚さ
は測定できない。この部分14の幅は例えば１〜２mmであ
る。 (3) 第３の部分20はマスク９のみで遮断されたＸ線ビー
ムの部分17に対応する。この部分17は測定には直接使用
されないが、厚さの基準を知るために使われる。測定中
にストリップ13が移動する場合には、ストリップ13の端
縁部が測定装置に対して変位することになる。この端縁
部の変位によってストリップ13とマスク９との重なる区
域の幅(l)も変化する。場合によっては、重なる区域が
無くなることがある。特に、ストリップ13が連続移動す
るラインの上に厚さ測定装置が配置されている場合には
重なる区域が無くなることがある。こうした問題点を解
消するために、ストリップ13とマスク９とが重なる幅
(l)が一定に保たれるように、公知の方法でストリップ1
3の幅 (l)の関数でマスク９の位置を調節する。そのた
めには、電子捕捉・測定・制御手段21で横座標ｘ１とｘ
２を求め、次いでΔｘ＝ｘ２−ｘ１を求め、このΔｘと
オペレータが選択した基準値ΔｘＯと比較し、この差Δ
ｘ−ΔｘＯの信号が無くなるまで摺動路８とマスク９と
を移動させるようにステッピングモータ10を駆動する。
であり、横座標は検出器６に沿った測定点の位置ｘを表
し、縦座標は放出された信号の強度ｉを示している。得
られた曲線は下記の３つの部分を有している： (1) 第１の部分18はストリップ13のみを通過したＸ線ビ
ームの部分15に対応し、この部分18からストリップの厚
さを計算することができる。 (2) 第２の部分19はストリップ13とマスク９（端部区域
14) とを通過したＸ線ビームの部分16に対応する。この
部分16は横座標ｘ１とｘ２との間にあり、これらの横座
標間の差Δｘ＝ｘ２−ｘ１はマスク９によって遮蔽され
たストリップ13の一部14の幅を示す。この部分14の厚さ
は測定できない。この部分14の幅は例えば１〜２mmであ
る。 (3) 第３の部分20はマスク９のみで遮断されたＸ線ビー
ムの部分17に対応する。この部分17は測定には直接使用
されないが、厚さの基準を知るために使われる。測定中
にストリップ13が移動する場合には、ストリップ13の端
縁部が測定装置に対して変位することになる。この端縁
部の変位によってストリップ13とマスク９との重なる区
域の幅(l)も変化する。場合によっては、重なる区域が
無くなることがある。特に、ストリップ13が連続移動す
るラインの上に厚さ測定装置が配置されている場合には
重なる区域が無くなることがある。こうした問題点を解
消するために、ストリップ13とマスク９とが重なる幅
(l)が一定に保たれるように、公知の方法でストリップ1
3の幅 (l)の関数でマスク９の位置を調節する。そのた
めには、電子捕捉・測定・制御手段21で横座標ｘ１とｘ
２を求め、次いでΔｘ＝ｘ２−ｘ１を求め、このΔｘと
オペレータが選択した基準値ΔｘＯと比較し、この差Δ
ｘ−ΔｘＯの信号が無くなるまで摺動路８とマスク９と
を移動させるようにステッピングモータ10を駆動する。
【０００８】図４は、ストリップ13の幅ｄを横座標と
し、厚さＥ（μｍ）を縦座標として示したグラフであ
り、この例ではストリップの端縁部を横座標０として測
定した値が示してある。軟鋼のストリップの厚さは 3.5
mm であり、Ｘ線管の供給電圧は75kVである。曲線21は
ストリップの実際の厚さのプロフィルを示している。曲
線22はマスク９を取付けた本発明の装置によって測定し
たプロフィルを示している。最初の３mmを別にすると、
曲線22は曲線21とほぼ一致しているので、優れた測定で
あることが分かる。曲線22の最初の３mmで観察されるピ
ークは、ストリップ13の端縁部分14がマスク９と重なっ
てできたものである。曲線23は、マスク９を外した状態
で本発明装置を用いて測定した場合の厚さのプロフィル
である。この曲線23は端部から少なくとも25mmまでの部
分の測定が正確でないことを示している。このことはＸ
線の拡散作用と検出器６の誤動作が極めて大きいことを
示している。
し、厚さＥ（μｍ）を縦座標として示したグラフであ
り、この例ではストリップの端縁部を横座標０として測
定した値が示してある。軟鋼のストリップの厚さは 3.5
mm であり、Ｘ線管の供給電圧は75kVである。曲線21は
ストリップの実際の厚さのプロフィルを示している。曲
線22はマスク９を取付けた本発明の装置によって測定し
たプロフィルを示している。最初の３mmを別にすると、
曲線22は曲線21とほぼ一致しているので、優れた測定で
あることが分かる。曲線22の最初の３mmで観察されるピ
ークは、ストリップ13の端縁部分14がマスク９と重なっ
てできたものである。曲線23は、マスク９を外した状態
で本発明装置を用いて測定した場合の厚さのプロフィル
である。この曲線23は端部から少なくとも25mmまでの部
分の測定が正確でないことを示している。このことはＸ
線の拡散作用と検出器６の誤動作が極めて大きいことを
示している。
【０００９】本発明装置では横方向の分解能は約１mmに
することができるので、ストリップの端縁部付近での測
定精度を極めて良くすることができる。厚さが１mm未満
のストリップの場合には、横方向全体の厚さの測定を
0.1〜１秒の範囲の時間で行うことができる。また、ホ
トダイオード検出器は、複数のイオン化チャンバ検出器
よりも大幅に簡単であり且つ安価である。上記の線形検
出器としてはトムソン(THOMSON) 社製の THX 9577 型検
出器が使用できる。この検出器はシンチレーション基板
を被った 1.6mm×3.2mm の長方形ホトダイオード 144個
で構成されている。上記以外の多くの別の実施態様が可
能であり、例えばマスク９はＸ線管４と厚さを測定しよ
うとするストリップ13との間に配置することもできる。
することができるので、ストリップの端縁部付近での測
定精度を極めて良くすることができる。厚さが１mm未満
のストリップの場合には、横方向全体の厚さの測定を
0.1〜１秒の範囲の時間で行うことができる。また、ホ
トダイオード検出器は、複数のイオン化チャンバ検出器
よりも大幅に簡単であり且つ安価である。上記の線形検
出器としてはトムソン(THOMSON) 社製の THX 9577 型検
出器が使用できる。この検出器はシンチレーション基板
を被った 1.6mm×3.2mm の長方形ホトダイオード 144個
で構成されている。上記以外の多くの別の実施態様が可
能であり、例えばマスク９はＸ線管４と厚さを測定しよ
うとするストリップ13との間に配置することもできる。
【図１】 本発明の原理を図示した概念的側面図。
【図２】 本発明の測定装置の１実施態様の斜視図。
【図３】 本発明のマスクを使用した場合に検出器から
出力される信号を示すグラフ。
出力される信号を示すグラフ。
【図４】 本発明の装置を用いて行った測定の例を示す
グラフ。
グラフ。
１、２、８ 摺動路 ３、５ キャリ
ッジ ４ Ｘ線管 ６ 線形検
出器 ９ マスク 10、11 ステッ
ピングモータ 12 シャフト 13 ストリ
ップ 21 電子捕捉・測定・制御手段
ッジ ４ Ｘ線管 ６ 線形検
出器 ９ マスク 10、11 ステッ
ピングモータ 12 シャフト 13 ストリ
ップ 21 電子捕捉・測定・制御手段
Claims (8)
- 【請求項１】金属ストリップ(13)、特に鋼板の厚さの横
方向のプロフィルを測定する方法であって、該ストリッ
プの上側に配置された放射線の放射器と、該ストリップ
の下側に配置された放射線の線型検出器(6) とを用い、
該ストリップの一つの端縁部の近傍に至るまでストリッ
プの厚さの横方向での変化を表す電気信号を記録する方
法において、 該ストリップが遮断していない放射ビームの一部(17)を
遮断し、且つ、該ストリップの端縁部の所定幅の区域(1
4)を通過した部分に対応する放射ビームの一部を遮断す
るように、該ストリップの端縁部から所定幅(l) の位置
まで挿入されたマスク(9) を検出器(6) と放射器(4) と
の間に配置して、測定中は上記の所定幅(l) が一定にな
るように維持することを特徴とする方法 。 - 【請求項２】放射線吸収により金属ストリップ(13)、特
に鋼板の厚さの横方向のプロフィルを測定する装置であ
って、ストリップ(13)に対して互いに反対の側に配置さ
れた放射線の放射器(4) および線型検出器(6) と、捕
捉、測定および制御のための電子手段(21)と、該放射器
(4) と該検出器(6) との間に挿入されたマスク(9) とを
備えた方式の装置において、 該マスク(9) が、該放射器(4) により放射される放射線
の一部分を遮断し且つ該ストリップの端縁部の境界を越
えて幅(l) の重複した区域(14)を形成して該検出器(6)
上の対応する部分を遮蔽するように配置され、 該手段(21)が、該区域(14)の幅(l) を一定に維持すべく
該マスクの位置を調整するように構成されていることを
特徴とする装置 。 - 【請求項３】請求項２に記載された装置において、前記
マスク(9) が前記検出器(6) と前記ストリップとの間に
配置されていることを特徴とする装置。 - 【請求項４】請求項２に記載された装置において、前記
マスク(9) が前記放射器(4) と前記ストリップとの間に
配置されていることを特徴とする装置。 - 【請求項５】請求項２から請求項４までの何れか１項に
記載された装置において、前記マスクの位置を調節する
手段(21)が、前記ストリップ(13)の端縁部にある前記区
域(14)の幅(l) を検出する手段を含む測定値補足のため
の電子手段と、該幅(l) の測定値が一定に維持されるよ
うに該マスク(9) の位置を制御する手段を備えることを
特徴とする装置。 - 【請求項６】請求項２から請求項５までの何れか１項に
記載された装置において前記放射器(4) から放射される
放射線がＸ線であることを特徴とする装置。 - 【請求項７】請求項６に記載された装置において、前記
線形検出器(6) がシンチレータ基板を被覆したホトダイ
オード列を備えることを特徴とする装置。 - 【請求項８】請求項２から請求項７までの何れか１項に
記載された装置において、固定フレーム(24)上部の案内
滑動路(1) に滑動可能に装着され放射器(4) を支持する
キャリッジ(3) と、該フレーム下部の案内滑動路(2) に
滑動可能に装着され線形検出器(6) を支持するキャリッ
ジ(5) と、マスク(9) を滑動可能に支持するための滑動
路(8) を含むユニット(7) と、更に、該キャリッジ(3,
5) および該マスク(9)の移動を制御するためのモータ(1
0,11) とを備え、該滑動路の各々が、測定対象であるス
トリップの長手方向に対して直角に延在していることを
特徴とする装置。
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