JP2988645B2 - 板材歪形状の測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば鋼板の歪形状を
精度良く測定し、高速に演算処理する際用いるのに好適
な、板材が流れるラインで板材の歪形状を測定する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】板材、例えば鋼板を生産・処理するライ
ンで、鋼板の歪形状を測定する要請が高まっており、数
例の歪形状測定装置（あるいは平坦度測定装置）がライ
ンで適用されている状況下にある。

【０００３】歪形状測定装置の従来の代表的な例には、
レーザ変位計等の変位計測器を鋼板の搬送テーブルの幅
方向に複数台設けて測定する装置がある。

【０００４】即ち、この測定装置においては、搬送テー
ブルで鋼板が搬送されている際に、当該搬送テーブルの
基準レベルに対する該鋼板の鉛直方向の変位を、鋼板幅
方向の複数箇所で搬送方向（鋼板長手方向）に連続的に
測定し、鋼板全面の歪の状態を、歪の形状データ、歪の
大きさ、急峻度値等として検出するものである。

【０００５】このような歪形状測定装置に関して特開昭
５３−３１１５９（幅方向に一致する複数箇所で圧延材
料の波形を検出して歪形状態を測定するもの）、特開昭
５９−２３０１０２（水柱式の板材距離検出器を板材幅
方向に設け、その検出器を板材の先、後端の信号に基づ
き動作させるもの）、及び特開昭６０−１２０２０２
（幅方向に設けられたハイドロセンサ（水柱式センサ）
で同時に測定した測定値の設定値に対する相対関係を比
較して板材の長手方向の歪形状を検出するもの）があ
る。

【０００６】ここで、鋼材が搬送テーブルの基準レベル
に対する鉛直方向の変位を発生する要因としては、「鋼
板の歪」と「搬送における鋼板のばたつき」がある。

【０００７】この鋼板のばたつきによる変位を分離除去
し、歪のみで発生する変位を正確に検出するため考えら
れる方法例を説明する。

【０００８】図３は、搬送テーブル５上を搬送される鋼
板３が波長Ｘa で波打つ歪を生じている状態を示すもの
である。

【０００９】前記鋼板３の歪を測定するため、図３に示
すように、鋼板３の長手方向４に、該鋼板３の歪の波長
Ｘa に対して十分小さい距離l だけ離した箇所にレーザ
変位計１及び２を設ける。この２箇所のレーザ変位計１
及び２で、搬送テーブル５の基準レベルＦに対する鋼板
３の鉛直方向の変位y1i 及びy2i （i ；ばたつき hiを
示す添字）を同時に測定する。又、検出された２箇所の
変位の差dyiを鋼板３の搬送方向に鋼板３全長に亘って
測定する。

【００１０】図４は、鋼板３にばたつきが生じた状態を
示すものである。鋼板３がばたつきhiが生じる前後の変
位y1i、y2iは、次のように測定する。即ち、図４におい
て、ばたつきiが生じる前のレーザ変位計１及び２で検
出される変位はy11及びy21とし、ばたつきhiが生じたと
きの変位はy12、y22とする。これらばたつき等の生じる
前後の変位の差dy1及びdy2は、次式（１）、（２）で算
出する。

【００１１】

【数１】

【００１２】

【数２】

【００１３】これら（１）、（２）式から、変位差dyi
を算出すれば鋼板３のばたつき hiによる変位y1i 、y2i
の変動前と変動後で該変位差dyi は同一となる。従っ
て、この変位差dyi を用いれば、鋼板３の搬送によるば
たつきが原因する測定誤差のない変位差dyi を鋼板３の
全長に亘って求めることができる。このため、この変位
差dyi を必要な歪形状データに演算処理することによ
り、鋼板３のばたつき等が起因する測定誤差のない歪デ
ータ、歪形状データ、歪の大きさ、あるいは急峻度値を
測定することができると考えられる。

【００１４】前記変位差dyi を測定し、鋼板３の歪形状
を求めるに際して、急峻度値により歪を測定する場合、
従来の演算処理では次式（３）のように歪の大きさＺを
求める。

【００１５】

【数３】

【００１６】この（３）式で求めた歪の大きさＺを歪の
波長Ｘa で除することにより、鋼板３のばたつきによる
誤差を除去した歪データ（急峻度値）が測定できる。

【００１７】又、前記変位差dyi を鋼板３全長に亘って
測定し、当該鋼板３の全長で歪形状を求める場合にも、
鋼板３のばたつき等を除去して歪形状を求めることは容
易である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように、２箇所に設けた変位計で測定する変位の差（変
位差dyi ）により板材（鋼板）の歪形状を求める場合
に、誤差の要因として、板材の搬送で生じる板材のばた
つき以外にも、それぞれの変位計に生じる長期的な誤差
（オフセットと称される誤差とドリフトと称される誤差
等がある）がある。

【００１９】搬送テーブルで板材を搬送中に板材全長の
歪形状の測定と歪形状演算処理とを行う場合に、この演
算処理において、オフラインで定盤上に板材を置いて測
定した歪形状と同等の板材全長の歪形状となる歪形状演
算結果を出すには、前記従来のように変位差dyi を単に
板材長手方向に積分することにより歪データを求めるだ
けでは、前記のような変位計の長期的な誤差が積算され
てしまう。

【００２０】従って、従来は、前記のように搬送テーブ
ルで搬送中に板材全長の歪形状の測定と歪形状演算処理
とを行った場合の歪形状が、オフラインで定盤上に板材
を置いて測定した歪形状とは大きく異なった歪形状とな
るという問題点がある。

【００２１】例えば、各変位計に長期的な誤差がないと
した場合には、図５（Ａ）に示すように、歪形状データ
が得られるが、これに対して、変位計に長期的な誤差が
ある場合には、図５（Ｂ）に示すように長期的な誤差が
積算された誤差が生じる。

【００２２】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、２箇所に設けられた変位計による歪
形状の測定に際して、板材のばたつきによる誤差の除
去、当該変位計の長期的な誤差による測定誤差の除去を
行うと共に、歪形状測定の高速な演算を可能とする板材
歪形状の測定方法を提供することを課題とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、板材が搬送さ
れるラインで板材の歪形状を測定する方法において、板
材の搬送方向で、且つ板材の歪波長に対して短い間隔の
２箇所の基準位置から板材までの距離を検出し、前記２
箇所で検出された各距離の差を板材の搬送方向に積分演
算して第１の積分波形を求め、該第１の積分波形を、平
均値が零になる形状波形成分及び距離検出誤差による傾
斜成分からなる第２の積分波形に変換し、積分演算の範
囲の中央で零となり、且つ、当該範囲の両端で第１、第
２の所定値を代表とする一次関数と、前記変換された第
２の積分波形との積和関数を求め、前記第１の積分波形
から、前記積和関数より求めた傾斜関数を減じて、この
減じた値から板材の歪形状を求めることにより、前記課
題を解決するものである。

【００２４】

【作用】本発明を前出図３、図４、図５に基づき具体的
に説明する。

【００２５】図３及び図４に示すように、搬送テーブル
５で搬送中の鋼板３は、搬送ロール６への衝突等で、ば
たつきh が多く発生する。このばたつきh による歪形状
測定誤差を除去するべく、鋼板３の歪波長Ｘa よりも十
分に短い距離l （エル）の２箇所にレーザ変位計（距離
計に相当）１及び２を設ける。このレーザ変位計１及び
２のそれぞれから搬送テーブル５の基準レベルＦに対す
る鋼板３の鉛直方向の変位y1i 、y2i を測定する。この
測定された変位y1i 、y2i は、各変位計１及び２の長期
的誤差e1、e2を考慮して次式（４）、（５）で示され
る。

【００２６】

【数４】

【００２７】

【数５】

【００２８】この２箇所で検出された変位y1i 、y2i の
差dyi を、鋼板３の搬送方向（送り方向；板材であれば
板材長手方向）４に、例えば板材全長Ｌについて積分す
る。この積分の値y3は、次式（６）で示されるようにな
る。

【００２９】

【数６】

【００３０】なお、この積分値（第１の積分波形；ある
波形で変化する値のため積分波形という）y3には、前記
変位計１及び２の長期的な誤差が含まれている。

【００３１】ここで、l は板材３の歪の波長Ｘa よりも
十分小さく、且つ、前記長期的誤差e1、e2は、通常の板
材３の測定時間中であれば一定と見做せるから、e1−e2
の値は定常値である。

【００３２】従って、前記（６）式は次式（７）のよう
に変形できる。

【００３３】

【数７】

【００３４】次いで、（７）式の右辺第１項の形状波形
成分f(x)の平均値が零になるよう一次関数k2x（変位計
誤差により生ずる傾斜成分）を設定することにより、y3
は、次式（８）に示す第２の積分波形y3′となる。

【００３５】

【数８】

【００３６】次いで、次式（９）に示すような、積分範
囲（例えば板材全長Ｌ）の中央で零となり、且つ両端に
それぞれ第１、第２の所定値、例えば＋１、−１を代表
とする一次関数g （x ）と、前記変換された第２の積分
波形y3′との積和関数Ｓを次式（１０）のように求め
る。

【００３７】

【数９】

【００３８】

【数１０】

【００３９】この（１０）式において、第１項は平均値
零となる波形を積分したものであ り、波形の振幅は鋼板
長さＬに対して十分小さいことから、Ｌの２乗の係数を
持つ第２項と比べて無視することができる。この積和関
数Ｓより傾斜成分k2が求められる。これより（１１）式
のように傾斜関数Ｇ(x)を作り、元の積分波形（第１の
積分波形）から除去すれば、前記の長期的誤差のない積
分波形を求めることができ、これにより、精度良く歪形
状を測定することができる。

【００４０】本発明は、前記着想に基づきなされたもの
である。即ち、図１に示す手順のように、２箇所で検出
した変位y1i、y2iの変位差dyiを、板材搬送方向４につ
いて例えば板材全長Ｌに積分して第１の積分波形y3を求
める。

【００４１】その第１の積分波形y3を、平均値が零にと
なる形状波形成分f(x)を含む第２の積分波形y3′に変換
し、積分演算範囲−Ｌ／２〜Ｌ／２の中央で零となり、
且つ、両端でそれぞれ第１、第２の所定値を代表とする
一次関数g（x）と、前記変換された第２の積分波形y3′
と、の積和関数Ｓを求める。

【００４２】この積和関数Ｓにより求めた傾斜関数Ｇ
（x）を前記第１の積分波形y3から減ずれば、板材のば
たつきによる誤差の除去は勿論、変位計１及び２の長期
的誤差による傾斜成分の誤差を含まない真の積分波形を
表わす。

【００４３】この真の積分波形よりばたつきによる誤差
は勿論、長期的誤差を含まれない精度の良い板材歪形状
を求めることができる。又、板材の歪形状をたとえ複雑
な鋼板歪形状であっても高速な演算処理により求めるこ
とができる。

【００４４】なお、前記第１、第２の所定値は＋１、−
１を例示したが、この値は＋１、−１に限定されるもの
ではなく他の値もとりうる。

【００４５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００４６】この実施例は、図２に示すような構成の鋼
板３の歪形状演算装置である。

【００４７】図１に示すように、この歪形状演算装置
は、厚鋼板工場の精整ラインにおいて、搬送テーブル５
に搬送される鋼板の歪形状を測定し、測定した歪形状か
ら厚鋼板製品の歪形状検査を行うものであり、この歪形
状測定装置は、レーザ変位計１及び２、演算装置１２を
有している。

【００４８】前記変位計１及び２は、各々搬送テーブル
５の基準レベルＦから鋼板３の鉛直方向の変位を測定す
るものである。又、前記変位計１及び２は鋼板３搬送方
向に例えば３００mmの間隔を離した２箇所に設けられ
る。なお各箇所の変位計１及び２では鋼板３の幅方向に
１又は複数台設置されている。このように変位計を複数
台設置すれば鋼板３の幅方向の歪形状も同時に測定可能
となる。

【００４９】又、前記変位計にはレーザ変位計を用いる
ことができるが、これは１適用例であり、例えば水柱式
距離計を用いることができる。

【００５０】前記演算装置１２は、前記変位計１及び２
の出力信号に基づいて、歪形状の演算を行うものであ
り、この装置１２には、例えばマイクロコンピュータを
用いることができる。

【００５１】次に実施例の作用を説明する。

【００５２】変位計１及び２の検出信号を演算装置１２
に入力する。演算装置１２は前記図１に示した手順に従
い前出（４）〜（１１）式の演算を行い、前記変位計１
及び２の長期的誤差のない積分波形（y3−Ｇ）を求め
る。次いで、この積分波形（y3−Ｇ）に基づき演算によ
り、鋼板３の歪形状の測定を行う。

【００５３】従って、この測定された歪形状は、搬送ロ
ーラ６との衝突等で発生した鋼板３のばたつきh よる測
定誤差が除去されたものとなると共に、各変位計１及び
２の長期的な誤差（オフセットやドリフト誤差）が除去
されたものとなる。

【００５４】よって、搬送テーブル５において、オンラ
インにより鋼板３の歪形状測定が行われる前記歪形状測
定装置は、その歪形状測定結果が、オフライン定盤上で
測定する歪測定形状と一致するという良好な結果が得ら
れるものである。又、この歪形状測定を高速な演算処理
により行い得るものである。

【００５５】なお、前記実施例においては、板材として
鋼板を例示したが、本発明を実施して歪形状が測定可能
な板材はこのような鋼板に限られるものではなく、他の
種々の板材の歪形状の測定に本発明を用いることが可能
である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、板
材がライン上を搬送されることによって発生するばたつ
きに起因した歪形状測定の誤差を除去できると共に、変
位計自体の長期的な誤差を完全に除去することが可能と
なる。従って、精度良く歪形状測定ができる。

【００５７】又、高速な演算により歪形状の測定が可能
となり、オンラインでリアルタイムな板材の歪形状測定
が可能となる等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明を説明するための流れ図であ
る。

【図２】図２は、本発明の実施例に係る歪形状測定装置
の構成を示すブロック図である。

【図３】図３は、一般的なライン上の鋼板の歪を示す側
断面図である。

【図４】図４は、前記鋼板にばたつきが生じた状態例を
示す側断面図である。

【図５】図５は、変位計に長期的な誤差がない場合とあ
る場合の歪形状データの例を示す線図である。

【符号の説明】

１、２…変位計、 ３…鋼板、 ５…搬送テーブル、 ６…搬送ロール、 １２…演算装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−88364（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−217206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−31159（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 11/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板材が搬送されるラインで板材の歪形状を
   測定する方法において、 板材の搬送方向で、且つ板材の歪波長に対して短い間隔
   の２箇所における基準位置から板材までの距離を検出
   し、 前記２箇所で検出された各距離の差を板材の搬送方向に
   積分演算して第１の積分波形を求め、該 第１の積分波形を、平均値が零になる形状波形成分及
   び距離検出誤差による傾斜成分からなる第２の積分波形
   に変換し、 積分演算の範囲の中央で零となり、且つ当該範囲の両端
   で第１、第２の所定値を代表とする一次関数と、前記変
   換された第２の積分波形との積和関数を求め、 前記第１の積分波形から、前記積和関数より求めた傾斜
   関数を減じて、この減じた値から板材の歪形状を求める
   ことを特徴とする板材歪形状の測定方法。