JP2637675B2 - 形鋼の寸法測定方法 - Google Patents

形鋼の寸法測定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、形鋼(H形鋼,チャ
ンネル,フラットバー等を含み熱間、冷間は問わず)の
寸法測定方法に関し、とくに、測定対象物が静止状態に
あるときはもとより、走行状態にあっても、その寸法を
正確に測定しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】従来、形鋼のフランジ幅や脚長などの寸
法測定は、その形状の多様さからノギスやダイヤルゲー
ジを用いた手動測定が主であって、その測定には個人差
があることや再現性にも乏しいこと、さらには測定に時
間がかかることなどの欠点があり、自動的に寸法を測定
できる技術の開発が要望されていた。この点に関しては
たとえば特開平4-157304号公報に開示されているような
寸法測定方法が提案されている。
【0003】上記の公報に開示の技術は、形鋼のフラン
ジ端面における形状を二次元的に捕らえる二次元距離計
と、ウエブに至るまでの距離を測定する一次元距離計を
用いてフランジ幅やフランジ脚長等を算出、把握しよう
とするものであって、これによれば、従来の手動測定で
生じていた問題は皆無となり精度の高い寸法測定が安定
してできるようになった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる測定
方式においては、測定しようとする形鋼が変形等(フラ
ンジの反りやウエブの反り等)している場合にはそれに
よる測定誤差が生じるために真の値を示さない不利があ
った。とくに形鋼の搬送中に寸法測定を行う場合にはそ
の全長にわたって誤差を含む測定結果が得られることに
なるので、その結果をそのまま使用して矯正などの処理
を行うと不都合が生じることになる。
【0005】形鋼の寸法測定に当たって、フランジやウ
エブの反りにかかわらずフランジ幅やフランジ脚長をよ
り正確に測定、把握できる新規な寸法測定方法を提案す
ることがこの発明の目的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、フランジと
ウエブとからなる形鋼の断面寸法を測定するに当り、ウ
エブの中央域に面して配置した少なくとも1台の二次元
距離計にてウエブに至るまでの距離を測定すると共にウ
エブとフランジの接合域近傍で一次元距離計にてウエブ
に至るまでの垂直距離を測定し、この測定値に基づいて
ウエブの反りに起因する傾き角を求め、得られた傾き角
を考慮してフランジの幅を算出することを特徴とする形
鋼寸法測定方法である。
【0007】またこの発明は、フランジとウエブとから
なる形鋼の寸法を測定するに当たり、ウエブの中央域に
面して配置した少なくとも一台の二次元距離計にてウエ
ブに至るまでの距離を測定するとともに、ウエブ・フラ
ンジの各接合域近傍で一次元距離計にてウエブに至るま
での垂直距離を測定し、さらに、各フランジの幅端に面
して配置した二次元距離計にてそれに相対する各フラン
ジの幅端までの距離をそれぞれ測定するとともに、フラ
ンジの幅中央に面して配置した第二の一次元距離計にて
該フランジの幅中央に至るまでの距離を測定し、このう
ち、ウエブの中央域にて測定した測定値とウエブ・フラ
ンジの接合域近傍で測定した測定値とに基づいてウエブ
の反りに起因したウエブの傾き角を求め、各フランジに
おいて測定した測定値とフランジの幅中央にて測定した
測定値とに基づいてフランジのウエブに対する傾き角を
求め、得られた各傾き角を考慮に入れてフランジの幅、
脚長を算出することを特徴とする形鋼の寸法測定方法で
あり、フランジの幅中央に面して配置した第二の一次元
距離計の代わりに二次元距離計を用いるのが好ましい。
【0008】
【作用】形鋼のフランジ端面における形状を二次元的に
捕らえる二次元距離計とウエブに至るまでの距離を測定
する一次元距離計を用いてフランジ幅やフランジ脚長等
を算出、把握する方式は、人手にたよることなく自動的
に寸法測定ができる点では極めて有効な手段であるとい
える。
【0009】ところで、測定対象物である形鋼は、ウエ
ブが変形している場合もあるし、図1a〜cに示すよう
にフランジが変形(反り,直角度の劣化等)している場
合もあり、このような形鋼の寸法測定において上記のよ
うな計測方式を適用した場合には形鋼の変形分だけ測定
精度が落ちることになっていたのである。とくに、形鋼
の搬送過程で寸法測定を行う場合にはその全長にわたっ
て誤差を含む測定値が得られることになり、このような
測定値に基づいて後の工程で形鋼を処理(フランジの幅
調整や中心の偏りの調整等)するような場合には、製品
品質に著しい支障をきたすおそれがあったのである。
【0010】ここに、たとえば、フランジに面した二次
元距離計とウエブに至るまでの距離を測定する一次元距
離計を用いて形鋼の寸法を測定する方式では、フランジ
がウエブに対して傾いている場合に二次元距離計では図
2に示すように、フランジに最も近いZ点を測定してフ
ランジ脚長Yを求めることになるから、実際のフランジ
脚長Xでは評価できない。
【0011】図3〜図5は、寸法測定装置を用いてH形
鋼の寸法測定を行った場合における精度の検証を行った
結果を示したものである。図3の如く従来方法により測
定したフランジの直角度と中心の偏り(寸法測定装置に
よるものと従来法による測定値)の関係においては、こ
れらの間にはある程度の相関はあるものの両者で精度が
多少異なる。この原因はウエブの反りによってH形鋼の
全長にわたって曲りが生じ、これによる影響が出ている
ものと考えられる。図4は従来の測定法による結果をウ
エブの反りで整理したグラフであり、この場合には形鋼
のサイズ毎に相関があることが明らかであり、図5の如
くウエブ曲率(ウエブの反り/製品の内幅)で整理した
ものにおいては製品のサイズにかかわらずその相関が一
層明確になるが、ウエブ・フランジの接合部における局
部変形に起因すると推定されるばらつきは一向に軽減さ
れてはいない。
【0012】この発明においては、形鋼の寸法測定にお
いてフランジの反りによる傾きはもとよりウエブの反り
等をも考慮するようにしたので、精度の高い測定が可能
となる。
【0013】図6は、この発明を実施するのに好適な装
置の要部を示したものであり、図中1はフランジ1aお
よびウエブ1bからなる形鋼(H形鋼)、2はウエブ1
bの中央域(ウエブ中心)に面して配置(ここではミル
のパスラインに一致)した二次元距離計であって、この
二次元距離計2にてウエブ1bに至るまでの距離を測定
する。また、3はフランジ1aとウエブ1bの接合域近
傍の垂直距離を測定する一次元距離計、4a〜4dは各
フランジ1aの幅端に対応して配置される二次元距離計
であって、この二次元距離計4a〜4dにてそれぞれに
相対する各フランジ1aの幅端までの距離を測定する。
また、5はフランジ1aの幅中央までの距離を測定する
第二の一次元距離計である。
【0014】H形鋼のフランジ1a・ウエブ1bの接合
部、およびウエブ1bを全て捕らえことができ、測定精
度にもある程度信頼性のあるものにおいては単一の二次
元距離計を適用した測定が可能であるけれども、現状の
測定技術や測定対象物の仕様(フランジの幅寸法150 〜
550 mm) では測定距離が長すぎ、測定視野を拡大してさ
らに精度を上げるには限界がある。また現状で使用され
ているような装置の一次元距離計を二次元距離計に代え
て寸法測定を行うようにしても上記と同様の問題は残る
ため、一方のフランジから他方のフランジに至るまでの
全ての領域にわたって寸法を測定するには限界がある。
【0015】この発明は、形鋼のウエブの反りとフラン
ジの直角度の関係だけでは整理できない誤差がフランジ
・ウエブの接合部付近での変形度に依存するものである
ことに着目しフランジの反り等を原因とする傾きとウエ
ブの反り等を原因とする傾きを考慮し、その位置関係を
明確にすることにより形鋼のフランジ,フンラジの内面
からフランジ・ウエブの接合部,ウエブの領域にわたっ
て正確な寸法測定を行をうとするものである。
【0016】この発明に従う形鋼の寸法測定において、
反り等に起因したウエブの傾きは次のようにして求め
る。図6において、X方向を紙面に対して水平に、Y方
向を紙面に対して垂直にとることにして二次元距離計2
による測定点d1 , d2 およびd3 のそれぞれの座標を
(L(d1−d2),Ld1)、(0, Ld2)、(L(d3 −d2),Ld3)とし、
一次元距離計3からウエブ1bのb1 点に至るまでの距
離を一定に、また一次元距離計3と二次元距離計2の相
互間の間隔を LBDとすれば、b1、d1、d2の三位置から各
点を直線または曲線で近似することにより、下記式より
ウエブ1bの傾き角Θ1 が求まる。
【0017】Θ1 = tan-1(Lb1−Ld1 / LBD−L(d1
d2) 又はtan -1 (Lb1 −Ld2/ LBD)
【0018】ここで、上記の例では傾き角Θ1 を求める
のにd1, d2点を使用したが、本来X軸方向は全てX,Y
座標点として二次元距離計ですべてみることができるた
め、たとえば測定する形鋼に横振れが生じて予め合致さ
せておいたd2点(ウエブ中心)とH形鋼のパスラインが
ずれるようなことがあっても二次元距離計2に最も近い
ウエブの点 dn (図示せず)を使って対応でき、かつ測
定可能領域をX方向に細分化することで各点を直線近似
しても曲線で近似することと同一になる。
【0019】なお、H形鋼そのものが搬送テーブルに対
して傾いている場合には、二次元距離計4a〜4dおよ
び一次元距離計3の測定値からその傾き状況を把握でき
るので、それを考慮に入れて正しい傾き角Θ1 を得るよ
うにすればよい。
【0020】フランジ1aのウエブ1aに対する傾き角
Θ2 については次の要領に従って求める。まず、図7に
示すように、二次元距離計4aの測定によってフランジ
1aの幅端の外側の縁P点を特定しこのP点から二次元
距離計4aの中心に沿う直線Lに至るまでの距離 LA
求めるとともに、該P点からフランジ幅の中心に至るま
での距離LBA を、フランジの幅中心に合致させたセンサ
ー5 (センサー5は一次元距離計であって、二次元距離
計4aと4bの中間で距離 LC にて固定されている) と
の関連において求める( =L2− (L2−LBA ) ) 。そして
センサー5にて測定したフランジ1aに至るまでの距離
LC とP点における距離差ΔL(=L1− LA )よりΘ2
tan-1・ΔL /LBA として求める。
【0021】上掲図7では形鋼の左右のフランジのうち
の一方の上側半分の傾きを求める場合について説明した
が、フランジの下側半分についての傾き角、あるいはも
う一方のフランジについての傾き角も同様の要領で求め
ればよい。
【0022】以上のようにして得た傾き角Θ1 , Θ2
考慮 (フランジの傾きはΘ2 で修正しさらに1/cos(Θ
2 −Θ1 で修正、ウエブ1bの反りはΘ1 で修正, 図8
参照) した精度の高い寸法測定が行え、後の処理工程
(仕上げ圧延, プレスによる矯正など) で適切な処置が
可能で、得られた形鋼製品のフランジ幅や脚長はノギス
等での測定値と合致した正確な寸法に仕上げることがで
きる。
【0023】なお、この寸法測定に際して形鋼のウエブ
高さ (H) 、フランジ幅 (B) 、フランジ脚長 (b1),
(b2)、ウエブ厚さ (tW ) 、中心の偏り (S) は図9
に示す要領で求められる。
【0024】この発明では形鋼のウエブの変形状況を把
握するためにそこに面して単一の二次元距離計を配置
し、フランジ1aとウエブ1bの接合部近傍の一次元距
離計3との組合せにてウエブ1bの傾きを求めるように
した例を示したが、二次元距離計を複数台配置すること
ができる場合にはウエブの全面を視野に入れることがで
きるので、一次元距離計による計測は必要はなく測定精
度をより一層改善するのに有利である。また、ウエブ1
bに面する二次元距離計はその上面, 下面の両方に配置
するのが最もよいが、ウエブ1bの厚さが両フランジ間
で一定もしくは厚さ分布が極めて小さければウエブの上
面または下面の一方に配置するだけで充分である。また
フランジの幅中心に合致させたセンサー5についても前
記の説明では一次元距離計で説明したが、これにかえて
二次元距離計を使用すればフランジの傾き角をより容易
に求めることが出来る。
【0025】
【実施例】サイズがH550 ×200 ×6×16になるH形鋼
を製造すべく、仕上げユニバーサルの圧延直後の段階で
その全長にわたって寸法測定を行い、その結果に基づい
て断面形状を修正したのち、仕上げ圧延、プレスによる
矯正を行った。得られた製品についてその品質について
調査したところ、従来の自動寸法測定を適用した場合に
は、25%程度の割合で従来法によって測定した測定値
(冷却床で測定)と合致しなかったが、この発明に従え
ばこの不一致は5%程度であって、極めて小さいもので
あることが確かめられた。
【0026】
【発明の効果】この発明によれば、形鋼のフランジやウ
エブの変形を考慮に入れた精度の高い寸法測定が可能な
ので、その測定状況に応じた処置にて品質の良好な製品
を安定して製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】a〜cは形鋼のフランジ部における断面形状を
示した図である。
【図2】従来の寸法測定要領の説明図である。
【図3】フランジの直角度と中心の偏りの関係を示した
グラフである。
【図4】ウエブの反りとフランジの直角度の関係を示し
たグラフである。
【図5】ウエブ曲率とフランジの直角度の関係を示した
グラフである。
【図6】ウエブの傾き角を求める要領を示した図であ
る。
【図7】フランジの傾き角を求める要領を示した図であ
る。
【図8】形鋼の要部の断面を示した図である。
【図9】a, bはH形鋼の各寸法を求める要領を示した
図である。
【符号の説明】
1 形鋼 2 二次元距離計 3 一次元距離計 4a〜4d 二次元距離計 5 第二の一次元距離計

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フランジとウエブとからなる形鋼の断面
    寸法を測定するに当たり、ウエブの中央域に面して配置
    した少なくとも一台の二次元距離計にてウエブに至るま
    での距離を測定すると共にウエブとフランジの接合域近
    傍で一次元距離計にてウエブに至るまでの垂直距離を測
    定し、この測定値に基づいてウエブの反りに起因する傾
    き角を求め、得られた傾き角を考慮してフランジの幅を
    算出することを特徴とする形鋼寸法測定方法。
  2. 【請求項2】 フランジとウエブとからなる形鋼の断面
    寸法を測定するに当たり、ウエブの中央域に面して配置
    した少なくとも一台の二次元距離計にてウエブに至るま
    での距離を測定するとともに、ウエブ・フランジの接合
    域近傍で一次元距離計にてウエブに至るまでの垂直距離
    を測定し、さらに、各フランジの幅端に面して配置した
    二次元距離計にてそれに相対する各フランジの幅端まで
    の距離をそれぞれ測定するとともに、フランジの幅中央
    に面して配置した第二の一次元距離計にて該フランジの
    幅中央に至るまでの距離を測定し、 このうち、ウエブの中央域にて測定した測定値とウエブ
    ・フランジの接合域近傍で測定した測定値とに基づいて
    ウエブの反りに起因する傾き角を求め、各フランジにお
    いて測定した測定値とフランジの幅中央にて測定した測
    定値とに基づいてフランジのウエブに対する傾き角を求
    め、得られた各傾き角を考慮してフランジの幅、脚長を
    算出することを特徴とする形鋼の寸法測定方法。
  3. 【請求項3】 フランジの幅中央に面して配置した第二
    の一次元距離計に代えて二次元距離計を用いる請求項2
    記載の方法。
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