JP3117856B2 - Hot dimension measuring device for section steel - Google Patents

Hot dimension measuring device for section steel

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JP3117856B2
JP3117856B2 JP05289959A JP28995993A JP3117856B2 JP 3117856 B2 JP3117856 B2 JP 3117856B2 JP 05289959 A JP05289959 A JP 05289959A JP 28995993 A JP28995993 A JP 28995993A JP 3117856 B2 JP3117856 B2 JP 3117856B2
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section
steel
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section steel
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昇 大平
孝三 前田
光威 佐藤
昭宣 小笠原
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、H形鋼、I形鋼等の形
鋼の熱間寸法測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a hot dimension of a section steel such as an H section steel or an I section steel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、形鋼の寸法の検査としてノギス等
を用いた人手による抜き取り検査があったが、手間がか
かると共に不良品が発見されれば再度検査のやり直しを
しなければならず非常に非効率的であった。そこで、特
開昭54−70071号公報記載のH型鋼類の寸法検査
方法が提案され、予め冷間時に計測された基準となる形
鋼の幅、厚みと、計測時の熱間における形鋼の幅及び厚
みから、縮み代を求め、熱間時の計測値から前記縮み代
を差し引いて冷間時の形鋼の寸法を割り出し、許容値内
にあるか判断するものであった。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a manual sampling inspection using calipers or the like as an inspection of the dimensions of a shaped steel. However, if the inspection is troublesome and a defective product is found, the inspection must be performed again. Was inefficient. Accordingly, a method for inspecting dimensions of H-shaped steels described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 54-70071 has been proposed. The shrinkage allowance was determined from the width and the thickness, and the shrinkage allowance was subtracted from the measured value at the time of hot operation to determine the dimension of the section steel at the time of cold, and it was determined whether the size was within the allowable value.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例のH型鋼類の寸法検査方法では、例えば、H形鋼に
ついては、フランジ部の所定の計測箇所が従前に計測し
た形鋼のフランジ部の計測箇所と同一であっても、周囲
環境等の影響で前記測定箇所の温度は異なっている場合
があり、またH形鋼の測定場所によっては温度分布によ
って縮み率が異なり測定精度が低いという問題点があっ
た。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、
形鋼の検査において、温度分布および、板厚による空冷
速度の違いおよび強制水冷による影響等を反映した熱膨
張補正を行って、検査精度の高い形鋼の熱間寸法測定装
置を提供することを目的とする。
However, in the above-described conventional method for inspecting the dimensions of H-shaped steels, for example, in the case of H-shaped steels, a predetermined measurement point on the flanges is used to measure the flanges of the shaped steels. Even if it is the same as the measuring point, the temperature of the measuring point may be different due to the influence of the surrounding environment and the like, and the shrinkage rate varies depending on the temperature distribution depending on the measuring point of the H-section steel, and the measurement accuracy is low. There was a point. The present invention has been made in view of such circumstances,
In the inspection of section steel, it is necessary to provide a hot dimension measurement device for section steel with high inspection accuracy by performing thermal expansion correction that reflects the difference in air cooling rate due to temperature distribution and plate thickness and the effect of forced water cooling, etc. Aim.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の形鋼の熱間寸法測定装置は、停止中の形鋼を挟ん
でその上下に配置された水平方向及び垂直方向に移動す
る2軸ステージ機構と、該2軸ステージ機構の先端に取
付けられて180度水平方向に旋回し、前記形鋼の断面
位置を水平方向および垂直方向に検出可能なレーザ変位
計、並びに前記形鋼表面の温度を水平方向及び垂直方向
に測定可能な放射温度計とを内蔵する検出ヘッドと、前
記2軸ステージ機構の位置と、前記検出ヘッドの方向と
レーザー変位計の測定値とから得られる形鋼の熱間寸法
値を、前記形鋼の表面を多数の区間毎に区分けし、該区
間毎の表面温度からそれぞれの区間における内部平均温
度を求め、該温度および板厚による冷却速度の違いおよ
び強制水冷の効果の大小等を考慮した前記区間毎の形鋼
の伸び率からそれぞれの区間の冷間における長さを算出
し、該長さの総和により形鋼の冷間寸法値に換算するデ
ータ処理手段とを備えて構成されている。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
The hot-measuring device for a shaped steel according to the present invention comprises a two-axis stage mechanism arranged vertically above and below a stopped shaped steel, which moves in the horizontal and vertical directions, and is attached to the tip of the two-axis stage mechanism. Turning 180 degrees horizontally, and a laser displacement meter capable of detecting the cross-sectional position of the shaped steel in the horizontal and vertical directions, and a radiation thermometer capable of measuring the temperature of the shaped steel surface in the horizontal and vertical directions. And the hot dimension value of the shaped steel obtained from the position of the two-axis stage mechanism, the direction of the detecting head and the measured value of the laser displacement meter, and the surface of the shaped steel is divided into a number of sections. Each section, the internal average temperature in each section is obtained from the surface temperature of each section, and the difference in cooling rate depending on the temperature and plate thickness and the magnitude of the effect of forced water cooling, etc. It from elongation Calculates the length between Les interval cold, is constituted by a data processing means for converting cold dimension of section steel by the sum of said length.

【0005】[0005]

【作用】請求項1記載の形鋼の熱間寸法測定装置におい
ては、特定の制御信号によって2軸ステージ機構が停止
中の熱間形鋼の上下を挟み水平方向及び垂直方向に移動
して、該2軸ステージ機構の先部に取付けられている検
出ヘッドが縦横に移動すると共に、検出ヘッドが旋回す
る。そして、前記検出ヘッドには、前記形鋼の断面位置
を水平方向および垂直方向に検出可能なレーザ変位計、
並びに前記形鋼表面の温度を水平方向及び垂直方向に測
定可能な放射温度計とが内蔵されているので、特定の位
置の前記型鋼の表面位置及び表面温度を測定することが
できる。従って、前記2軸ステージ機構の位置と検出ヘ
ッドの方向とレーザー変位計の測定値を、データ処理手
段に入力して前記形鋼の熱間寸法値を求める。即ち、該
熱間寸法測定値を求める際には、前記レーザ変位計及び
放射温度計が形鋼の表面を多数の区間毎に区分けした区
間毎の表面温度を測定する。そして、前記形鋼の区間毎
の表面温度からそれぞれの区間における内部平均温度を
求め、前記内部平均温度および板厚による冷却速度の違
いならびに強制水冷の効果の大小等を考慮した前記区間
毎の形鋼の伸び率からそれぞれの区間の冷間における長
さを算出し、該長さの総和により形鋼の冷間寸法値を求
める。
In the apparatus for measuring the hot dimension of a shaped steel according to the first aspect of the present invention, the biaxial stage mechanism is moved in a horizontal direction and a vertical direction sandwiching the upper and lower portions of the stopped hot steel by a specific control signal. The detection head attached to the tip of the two-axis stage mechanism moves vertically and horizontally, and the detection head turns. And the detection head has a laser displacement meter capable of detecting a cross-sectional position of the section steel in a horizontal direction and a vertical direction,
In addition, since a radiation thermometer capable of measuring the temperature of the section steel surface in the horizontal and vertical directions is built in, the surface position and the surface temperature of the section steel at a specific position can be measured. Therefore, the position of the biaxial stage mechanism, the direction of the detection head, and the measurement value of the laser displacement meter are input to data processing means to determine the hot dimension value of the section steel. That is, when obtaining the hot dimension measurement value, the laser displacement meter and the radiation thermometer measure the surface temperature of each section obtained by dividing the surface of the shaped steel into a number of sections. Then, the internal average temperature in each section is obtained from the surface temperature of each section of the section steel, and the shape of each section in consideration of the difference in the cooling rate depending on the internal average temperature and the sheet thickness and the magnitude of the effect of forced water cooling, etc. The cold length of each section is calculated from the elongation percentage of the steel, and the cold dimension value of the section steel is obtained from the sum of the lengths.

【0006】[0006]

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここで、図1は本発明の一実施例に係る形鋼の熱間
寸法測定装置の概略正面図、図2は回転機構に取付けら
れた測定器の正面図、図3は同側面図、図4は測定器の
正断面図、図5は同側部分断面図、図6は距離測定計の
概略構成図、図7は放射温度計の概略構成図、図8はH
形鋼のフランジ面およびウェブ面の温度測定を示す正面
図、図9は熱間におけるH形鋼のフランジ部外側の温度
分布の説明図、図10は熱間におけるH形鋼のウェブ部
外面の温度分布の説明図、図11はウェブ厚さt1 を変
化させたときの鋼材の温度と伸び率の関係を示すグラ
フ、図12はフランジ外側面を強制水冷した場合のフラ
ンジクオータ部の内部温度分布の模式図、図13はフラ
ンジ外側面を強制水冷した程度が異なる場合の鋼材の温
度と伸び率との関係を示すグラフ、図14はH形鋼の温
度分布を示す説明図である。図1に示すように、本発明
の一実施例に係る形鋼の熱間寸法測定装置10は、形鋼
の一例であるH形鋼11の上方、下方に配置されている
第1及び第2の2軸ステージ機構13、14と、該第1
及び第2の2軸ステージ機構13、14の先端に設けら
れている検出ヘッド15、15aと、前記2軸ステージ
機構13、14が取付けられいるC型の支持架台12
と、これの出力信号を受けるデータ処理手段16とを有
してなる。以下、これらについて詳しく説明する。前記
第1及び第2の2軸ステージ機構13、14は支持架台
12に取付けられ該支持架台12の底部には車輪12a
が設けられて移動可能となっている。そして、該支持架
台12は中間の部分には空間18が形成され、その空間
18を利用してH形鋼11の上下を第1及び第2の2軸
ステージ機構13、14によって挟むことができるよう
になっている。以下に第1及び第2の2軸ステージ機構
13、14について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention. Here, FIG. 1 is a schematic front view of an apparatus for measuring the hot dimension of a section steel according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of a measuring instrument attached to a rotating mechanism, and FIG. 4 is a front sectional view of the measuring instrument, FIG. 5 is a partial sectional view of the same side, FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a distance measurement device, FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a radiation thermometer, and FIG.
FIG. 9 is a front view showing temperature measurement of the flange surface and the web surface of the section steel, FIG. 9 is an explanatory diagram of the temperature distribution outside the flange portion of the H-section steel hot, and FIG. FIG. 11 is a graph showing the relationship between steel temperature and elongation when the web thickness t1 is changed. FIG. 12 is a graph showing the internal temperature distribution of the flange quarter when the flange outer surface is forcibly water-cooled. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the temperature and elongation of the steel material when the degree of forced water cooling of the flange outer surface is different, and FIG. 14 is an explanatory diagram showing the temperature distribution of the H-section steel. As shown in FIG. 1, an apparatus for measuring the hot dimension of a section steel according to one embodiment of the present invention includes first and second sections disposed above and below an H section steel 11 which is an example of a section steel. Two-axis stage mechanisms 13 and 14 and the first
Detection heads 15 and 15a provided at the tips of second two-axis stage mechanisms 13 and 14, and a C-type support base 12 to which the two-axis stage mechanisms 13 and 14 are attached.
And data processing means 16 for receiving the output signal. Hereinafter, these will be described in detail. The first and second biaxial stage mechanisms 13 and 14 are mounted on a support base 12 and wheels 12 a are provided on the bottom of the support base 12.
Is provided and can be moved. A space 18 is formed in an intermediate portion of the support base 12, and the upper and lower sides of the H-shaped steel 11 can be sandwiched between the first and second biaxial stage mechanisms 13 and 14 using the space 18. It has become. Hereinafter, the first and second biaxial stage mechanisms 13 and 14 will be described.

【0007】第1の2軸ステージ機構13は、横軸機構
17と縦軸機構19を備え、縦軸機構19の軸心は横軸
機構17の軸心に対して垂直になって、これらは摺動部
材21を介して連結され、摺動部材21の横摺動によっ
て縦軸機構19が横軸機構17に沿って移動し、該摺動
部材21を中心として縦軸機構19自体も上下方向に昇
降するようになっている。前記横軸機構17には、先部
と後部に複数の案内ガイド24にて連結された支持板2
2、23が備えられている。支持板22、23の中央部
には、ボールネジ25が配設され、その先端は支持板2
2の中央部に回転自在に固定され、他端部は回転自在に
支持板23の中央部を貫通し、ロータリエンコーダ26
を備えたモータ27に連結されている。更に、案内ガイ
ド24及びボールネジ25には、摺動部材21が装着及
び螺着され、前記モータ27を駆動することによって縦
軸機構19を横軸機構17の軸心方向に移動させること
ができるようになっている。
The first two-axis stage mechanism 13 has a horizontal axis mechanism 17 and a vertical axis mechanism 19, and the axis of the vertical axis mechanism 19 is perpendicular to the axis of the horizontal axis mechanism 17. The vertical axis mechanism 19 is moved along the horizontal axis mechanism 17 by the horizontal sliding of the slide member 21, and the vertical axis mechanism 19 itself is also moved up and down around the slide member 21. It goes up and down. The horizontal plate mechanism 17 has a support plate 2 connected to a front part and a rear part by a plurality of guides 24.
2, 23 are provided. A ball screw 25 is provided at the center of the support plates 22 and 23, and the tip thereof is
2 is rotatably fixed to the center portion, and the other end portion rotatably penetrates the center portion of the support plate 23.
Are connected to a motor 27 having Further, a sliding member 21 is mounted and screwed on the guide 24 and the ball screw 25, and by driving the motor 27, the vertical axis mechanism 19 can be moved in the axial direction of the horizontal axis mechanism 17. It has become.

【0008】前記縦軸機構19は、横軸機構17と同様
に支持板28、29と複数の案内ガイド30と、ボール
ネジ32と、ロータリエンコーダ34及びモータ36を
有する。そして、案内ガイド30及びボールネジ32は
横軸機構17の摺動部材21に、内蔵された雌ネジ部を
介して縦方向に摺動自在に設けられている。更に、支持
板28の上面の中央部には図2に示すようにボールネジ
32の端部を回転自在に設ける軸受け38が設けられて
いる。また、案内ガイド30及びボールネジ32の外側
には耐熱蛇腹39が取り付けられている。そして、支持
板28の下面には、検出ヘッド15を構成する回転機構
40及び測定器42が取付けられている。前記測定器4
2は回転機構40に回転可能に連結され、支持板28、
回転機構40及び測定器42は図2に示すように一部を
除き防熱材44にて被われ、熱間における高熱から測定
器42を保護するようになっている。前記縦軸機構19
のモータ36が回転すれば、ボールネジ32が回転して
縦軸機構19が昇降し、測定器42を所定の高さに配置
することができる。以上のことから横軸機構17のモー
タ27及び縦軸機構19のモータ36を駆動させれば、
ボールネジ25、32が回転し、摺動部材21を介した
縦軸機構19が横軸機構17の軸心方向に移動すると共
に昇降して検出ヘッド15を任意の位置に設けることが
できる。また、測定器42は回転機構40の作動により
旋回する。
The vertical axis mechanism 19 has support plates 28 and 29, a plurality of guides 30, a ball screw 32, a rotary encoder 34 and a motor 36, like the horizontal axis mechanism 17. The guide 30 and the ball screw 32 are provided on the sliding member 21 of the horizontal shaft mechanism 17 so as to be slidable in the vertical direction via a built-in female screw portion. Further, a bearing 38 for rotatably providing an end of the ball screw 32 is provided at the center of the upper surface of the support plate 28 as shown in FIG. A heat-resistant bellows 39 is attached outside the guide 30 and the ball screw 32. On the lower surface of the support plate 28, a rotation mechanism 40 and a measuring device 42 constituting the detection head 15 are attached. The measuring device 4
2 is rotatably connected to the rotation mechanism 40,
As shown in FIG. 2, the rotation mechanism 40 and the measuring device 42 are covered with a heat insulating material 44 except for a part thereof, so as to protect the measuring device 42 from high heat generated during the heating. The vertical axis mechanism 19
When the motor 36 rotates, the ball screw 32 rotates, the vertical axis mechanism 19 moves up and down, and the measuring instrument 42 can be arranged at a predetermined height. From the above, if the motor 27 of the horizontal axis mechanism 17 and the motor 36 of the vertical axis mechanism 19 are driven,
The ball screws 25 and 32 rotate, and the vertical axis mechanism 19 via the sliding member 21 moves in the axial direction of the horizontal axis mechanism 17 and moves up and down to provide the detection head 15 at an arbitrary position. The measuring device 42 is turned by the operation of the rotation mechanism 40.

【0009】前記第2の2軸ステージ機構14の横軸機
構は第1の2軸ステージ機構13の横軸機構17と同一
の構成を備えるので、その構成要素については同一番号
を付してその説明を省略する。また、第2の2軸ステー
ジ機構14の縦軸機構20は、第1の2軸ステージ機構
13の縦軸機構19と同一の機構を備えるが、全体長が
短く製造されている。そこで、説明を分かりやすくする
ため、案内ガイドは31とし、ボールネジは33で示
す。また、モータは37、ロータリエンコーダは35と
し、検出ヘッド15aの回転機構は41とし、測定器は
43で示す。
Since the horizontal axis mechanism of the second two-axis stage mechanism 14 has the same configuration as the horizontal axis mechanism 17 of the first two-axis stage mechanism 13, its components are assigned the same numbers and assigned the same numbers. Description is omitted. The longitudinal axis mechanism 20 of the second biaxial stage mechanism 14 has the same mechanism as the longitudinal axis mechanism 19 of the first biaxial stage mechanism 13, but is manufactured with a short overall length. Therefore, for the sake of simplicity, the guide is denoted by 31 and the ball screw is denoted by 33. Also, the motor is denoted by 37, the rotary encoder is denoted by 35, the rotation mechanism of the detection head 15a is denoted by 41, and the measuring device is denoted by 43.

【0010】そして、検出ヘッド15、(15aも同
じ)の回転機構40、(41)には、図2及び図3に示
すように、基部が支持板28に固定され、先部に連接板
45を固定した外筒46が備えられている。そして、外
筒46の内部にはエンコーダ付きモータが内蔵されてい
る。該モータの駆動は、エンコーダの回転制御により測
定器42を約180°回転させることができる。図4及
び図5に示すように測定器42、(43も同様)は、リ
ング状の回転板47と、距離測定計48、放射温度計4
9を備えている。回転板47は収納容器50の基部内側
に嵌め込まれ、距離測定計48及び放射温度計49は収
納容器50の内部に配設されている。収納容器50は、
それぞれの基部が開放された外容器51と中容器53か
らなる。外容器51には、基部にフランジ部52が形成
され、先部の一側端部に膨出部55が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a base is fixed to the support plate 28, and a connecting plate 45 is attached to the tip of the rotation mechanism 40, 41 of the detection head 15, 15a (same for 15a). Is provided with an outer cylinder 46 to which is fixed. A motor with an encoder is built in the outer cylinder 46. The driving of the motor can rotate the measuring device 42 by about 180 ° by controlling the rotation of the encoder. As shown in FIGS. 4 and 5, the measuring devices 42 and 43 (similarly, 43) include a ring-shaped rotating plate 47, a distance meter 48, and a radiation thermometer 4.
9 is provided. The rotating plate 47 is fitted inside the base of the storage container 50, and the distance meter 48 and the radiation thermometer 49 are disposed inside the storage container 50. The storage container 50 is
Each base consists of an outer container 51 and an inner container 53 that are open. The outer container 51 has a flange 52 at the base and a bulge 55 at one end of the tip.

【0011】前記膨出部55には、いずれをも貫通する
3個の円孔57〜59と、該円孔57〜59に並設する
3個の長孔60、61が設けられている。なお、図5に
おいては3個の長孔のうち2個のみ示しており、中央の
円孔58及び長孔61は実質的には使用していない。外
容器51の先部及び側部には温度測定孔62、63が形
成され、放射温度計49を用いて熱間にあるH形鋼11
の温度を測定することができるようになっている。前記
中容器53は外容器51の内側に接合して設けられ、外
容器51の膨出部55の内側に位置する部分には耐熱ガ
ラス65が嵌め込まれ、底面及び側面には外容器51の
温度測定孔62、63の部分に位置して耐熱ガラス6
8、69が設けられ、内蔵された放射温度計49が熱間
のH形鋼11の温度を測定することができるようになっ
ている。
The bulging portion 55 is provided with three circular holes 57 to 59 penetrating therethrough, and three long holes 60 and 61 juxtaposed to the circular holes 57 to 59. In FIG. 5, only two of the three long holes are shown, and the center circular hole 58 and the long hole 61 are not substantially used. Temperature measuring holes 62 and 63 are formed at the front and side portions of the outer container 51, and the H-shaped steel 11 which is hot using a radiation thermometer 49 is formed.
Temperature can be measured. The inner container 53 is provided so as to be joined to the inside of the outer container 51, a heat-resistant glass 65 is fitted into a portion of the outer container 51 located inside the bulging portion 55, and the bottom surface and side surfaces have the temperature of the outer container 51. The heat-resistant glass 6 is positioned at the measurement holes 62 and 63.
8 and 69 are provided, and the built-in radiation thermometer 49 can measure the temperature of the hot H-shaped steel 11.

【0012】前記収納容器50に内蔵された距離測定計
48及び放射温度計49は、中容器53内に配設され、
回転板47に固定された取付板70に固定されている。
取付板70はリブ71にて補強されている。測定器42
の旋回は前記回転機構40内のロータリエンコーダ付き
のモータの駆動によって行われる。前記距離測定計48
は、図4に示すように、水平方向Aと垂直方向Bでの距
離測定のためにレーザ変位計72、73を備えるてい
る。レーザ変位計72、73のそれぞれの構成及び機能
は同一であるので、レーザ変位計73についてのみ説明
する。前記レーザ変位計73は、図6に示すように、中
央部に一次元CCD74(CCD:Charge Co
upled Device:半導体機能素子)と、一次
元CCD74の前方の一方の側に設けられた半導体レー
ザ75と、集光レンズ76及びスリット77と、一次元
CCD74の他方の側に配置されたミラー78、レンズ
79、干渉フィルター80及びプリズム81とを有して
構成されている。なお、干渉フィルター80は、赤熱形
鋼を測定する場合、赤熱による影響を防止するために設
けたものである。前記レーザ変位計73はレーザー光を
用いて、三角測量の方式により、測定対象物までの距離
を求める。具体的には半導体レーザ75が、レーザー光
を発振し、そのレーザー光がレンズ79、スリット7
7、及び耐熱ガラス65を透過して測定対象物に当た
り、その反射光が耐熱ガラス65、プリズム81、干渉
フィルター80、レンズ79及びミラー78を介して一
次元CCD74に入射することにより、測定対象物まで
の距離を求めるようになっている。その精度は約10μ
mである。
A distance meter 48 and a radiation thermometer 49 built in the storage container 50 are disposed in a middle container 53.
The mounting plate 70 is fixed to the rotating plate 47.
The mounting plate 70 is reinforced by ribs 71. Measuring instrument 42
Is rotated by driving a motor with a rotary encoder in the rotation mechanism 40. The distance meter 48
Has laser displacement meters 72 and 73 for distance measurement in the horizontal direction A and the vertical direction B, as shown in FIG. Since the configurations and functions of the laser displacement meters 72 and 73 are the same, only the laser displacement meter 73 will be described. As shown in FIG. 6, the laser displacement meter 73 has a one-dimensional CCD 74 (CCD: Charge Co.)
an integrated device), a semiconductor laser 75 provided on one side in front of the one-dimensional CCD 74, a condenser lens 76 and a slit 77, and a mirror 78 provided on the other side of the one-dimensional CCD 74. It is configured to include a lens 79, an interference filter 80, and a prism 81. In addition, the interference filter 80 is provided in order to prevent the influence of red heat when measuring the red hot section steel. The laser displacement meter 73 uses a laser beam to determine the distance to the object to be measured by triangulation. Specifically, the semiconductor laser 75 oscillates laser light, and the laser light is
7, and passes through the heat-resistant glass 65 and strikes the object to be measured, and the reflected light enters the one-dimensional CCD 74 via the heat-resistant glass 65, the prism 81, the interference filter 80, the lens 79 and the mirror 78, and The distance to is calculated. Its accuracy is about 10μ
m.

【0013】前記放射温度計49は、図7に示すように
制御部82と、2系統の受光素子83及びレンズ84、
受光素子85及びレンズ86を備えている。受光素子8
3、85のそれぞれは、水平及び垂直方向にあるH形鋼
11の表面の温度を測定する。制御部82は、受光素子
83、85、それぞれからの温度データ及びレーザ変位
計72からの測定データを処理してそのデータを前記デ
ータ処理手段16に送信する。また、前記回転機構4
0、41による検出ヘッド15、15aの旋回状態を前
記ロータリエンコーダによって検出して、他のモータに
付設するロータリエンコーダのデータと共にデータ処理
手段16に送信している。即ち、該データ処理手段16
は、第1及び第2の2軸ステージ機構13、14のロー
タリエンコーダ26、34、35及び距離及び温度を測
定する測定器42、43に接続され、これらからのデー
タ信号を受信して、H形鋼11の熱間寸法値を割り出
す。
As shown in FIG. 7, the radiation thermometer 49 includes a control unit 82, two light receiving elements 83 and a lens 84,
A light receiving element 85 and a lens 86 are provided. Light receiving element 8
Each of 3 and 85 measures the temperature of the surface of the H-beam 11 in the horizontal and vertical directions. The control unit 82 processes the temperature data from the light receiving elements 83 and 85 and the measurement data from the laser displacement meter 72 and transmits the data to the data processing unit 16. The rotation mechanism 4
The turning state of the detection heads 15 and 15a by 0 and 41 is detected by the rotary encoder and transmitted to the data processing means 16 together with data of the rotary encoder attached to another motor. That is, the data processing means 16
Is connected to the rotary encoders 26, 34, 35 of the first and second two-axis stage mechanisms 13, 14 and measuring instruments 42, 43 for measuring distance and temperature, receives data signals from these, and The hot dimension value of the section steel 11 is determined.

【0014】続いて、本発明の一実施例に係る形鋼の熱
間寸法測定装置10の使用方法について説明する。予
め、該熱間寸法測定装置10を、ローラテーブルの中間
の所定位置に配置しておき、図1に示すように、形鋼の
熱間寸法測定装置10を使用するに際し、事前に校正サ
ンプル87を用いて、それぞれのレーザ変位計72、7
3の動作確認と、基準位置を測定する。次いで、製造さ
れた直後の赤熱のH形鋼11を、前記ローラテーブルに
よって搬送し、その測定位置が第1及び第2の2軸ステ
ージ機構のある場所まで移動させる。以下にH形鋼11
のフランジ部90、91の測定及びウェブ部92の測定
の方法について、第1及び第2の2軸ステージ機構1
3、14のそれぞれの測定器42、43の配設方法と共
に詳しく説明する。
Next, a description will be given of a method of using the apparatus 10 for measuring the hot dimension of a section steel according to one embodiment of the present invention. The hot dimension measuring device 10 is previously arranged at a predetermined position in the middle of the roller table. As shown in FIG. 1, when using the hot dimension measuring device 10 for a shaped steel, a calibration sample 87 is required in advance. , The respective laser displacement meters 72, 7
3. Check the operation and measure the reference position. Next, the red hot H-shaped steel 11 immediately after being manufactured is transported by the roller table, and its measurement position is moved to a position where the first and second biaxial stage mechanisms are located. H-section steel 11
The method of measuring the flange portions 90 and 91 and the method of measuring the web portion 92 of the first and second biaxial stage mechanisms 1
A detailed description will be given together with a method of arranging the measuring devices 42 and 43 of the devices 3 and 14, respectively.

【0015】まず、図8(A)に示すように、予め入力
されたプログラムによって第1及び第2の2軸ステージ
機構13、14を作動させ、上下の測定器42、43を
H型材からなる校正サンプル87の上下溝内にそれぞれ
移動させて、上下の垂直及び水平距離を測定するレーザ
ー変位計72、73を用いて前記サンプル87の距離を
測定する。これによって、該測定器42、43の現在位
置を確認する。そして、図8(A)に示すように、2軸
ステージ機構13、14を駆動して、まず測定対象物で
あるH型鋼11の幅と高さを測定し、概略寸法(即ち、
規格寸法)を測定する。次に、図8(B)に示すよう
に、H型鋼11と約40mmの間隔を取りながら、上下
の測定器42、43を動かし、水平及び垂直距離を測定
するレーザー変位計72、73の測定距離と、それぞれ
のモータ27、36、37に取付けられたロータリエン
コーダ26、34、35の出力値と、測定器42、43
を駆動するモータに取付けられたロータリエンコーダの
出力値から、H型鋼11の熱間時の外形寸法を測定す
る。
First, as shown in FIG. 8A, the first and second two-axis stage mechanisms 13 and 14 are operated by a previously input program, and the upper and lower measuring devices 42 and 43 are made of H-shaped material. The calibration sample 87 is moved into the upper and lower grooves, respectively, and the distance of the sample 87 is measured using the laser displacement meters 72 and 73 for measuring the vertical and horizontal distances. Thus, the current positions of the measuring devices 42 and 43 are confirmed. Then, as shown in FIG. 8 (A), the two-axis stage mechanisms 13 and 14 are driven to measure the width and height of the H-shaped steel 11 to be measured first, and the schematic dimensions (that is,
Standard dimensions). Next, as shown in FIG. 8 (B), the upper and lower measuring instruments 42 and 43 are moved while keeping an interval of about 40 mm from the H-shaped steel 11 to measure the laser displacement meters 72 and 73 for measuring the horizontal and vertical distances. Distances, output values of rotary encoders 26, 34, 35 attached to respective motors 27, 36, 37, and measuring instruments 42, 43
The hot outer dimensions of the H-shaped steel 11 are measured from the output values of a rotary encoder attached to a motor for driving the H-shaped steel 11.

【0016】しかしながら、H型鋼11は赤熱状態とな
っている場合には、全体が膨張し、これを冷やした場合
の寸法値より、相当大きく測定され、冷間値と合わない
という問題点がある。そこで、前記測定器42、43の
内部にはそれぞれ放射温度計49が設けられ、レーザー
変位計72、73で距離を測定すると同時にその部分の
温度を測定し、データー処理手段16によって演算し、
より正確な冷間寸法値を算出するようにしている。以
下、これらについて詳しく説明する。
However, when the H-section steel 11 is in a red-hot state, the whole expands and is measured to be considerably larger than a dimension value when the H-type steel 11 is cooled and does not match the cold value. . Therefore, a radiation thermometer 49 is provided inside each of the measuring devices 42 and 43. The distance is measured by the laser displacement meters 72 and 73, and at the same time, the temperature of the portion is measured.
A more accurate cold dimension value is calculated. Hereinafter, these will be described in detail.

【0017】該フランジ部90の内面クオータ部と外面
の温度測定は、第1及び第2の2軸ステージ機構13、
14の測定器42、43を使用して行うことができ、図
8及び図9に示すようにフランジ部90の上内側クオー
タ部と外側面93の上半分を測定器42を用い、下内側
クオータ部と外側面下半分を測定器43を用いて測定す
る場合について説明する。まず、フランジ内側クオータ
部の測定について説明する。フランジ部90の内側にそ
れぞれの測定器42、43を配置し、更にモータ36、
37を駆動して、測定器42を上昇させると共に、測定
器43を下降させて、それぞれの測定器42、43をフ
ランジ部90の内面に沿ったクオータ部の高さに配置す
る。次いで、縦軸機構19、20の回転機構40、41
を作動させ、測定器42、43のそれぞれの円孔57及
び温度測定孔63の軸心がフランジ面93と垂直になる
ように回転させる。
The temperature of the inner quota portion and the outer surface of the flange portion 90 are measured by the first and second biaxial stage mechanisms 13,
8 and 9, the upper inner quota portion of the flange portion 90 and the upper half of the outer surface 93 are measured using the lower inner quota, as shown in FIGS. The case where the part and the lower half of the outer surface are measured using the measuring device 43 will be described. First, measurement of the inner quota of the flange will be described. The measuring devices 42 and 43 are arranged inside the flange portion 90, and the motor 36,
By driving the 37, the measuring device 42 is raised and the measuring device 43 is lowered, and the respective measuring devices 42 and 43 are arranged at the height of the quota portion along the inner surface of the flange portion 90. Next, the rotation mechanisms 40, 41 of the longitudinal axis mechanisms 19, 20
Is operated so that the axes of the circular holes 57 and the temperature measuring holes 63 of the measuring devices 42 and 43 are perpendicular to the flange surface 93.

【0018】次いで、第1及び第2の2軸ステージ機構
13、14のそれぞれの横軸機構17のモータ27を作
動させ、それぞれのボールネジ25を回転させ、測定器
42、43をフランジ部90の内面から所定の距離(約
40mm)に配置する。測定器42、43とフランジ部
90の内面との距離測定は測定器42、43に内蔵され
たレーザ変位計73を用いて行う。具体的には、図4〜
6に示すように、半導体レーザ75を作動してレーザ光
を発信し、集光レンズ76、スリット77及び耐熱ガラ
ス65、膨出部55及び円孔57を介して3点測量の原
理により、3点からの反射レーザー光を生じさせて距離
測定が行われる。更に、反射レーザー光は、プリズム8
1にて屈折され、干渉フィルター80を透過し、更に、
レンズ79を介してミラー78において反射し、一次元
CCD74に入射して距離の測定が行われる。なお、レ
ーザ変位計72は、レーザ変位計73と同一構成である
ので、同様の方法にてH形鋼11のフランジ部90、9
1の高さ、ウェブ部92の距離測定に使用する。次い
で、縦軸機構19、20のモータ36、37を作動さ
せ、測定器42、43を昇降させてフランジ内面クオー
タ部の温度を放射温度計49を使用して測定する。
Next, the motor 27 of the horizontal axis mechanism 17 of each of the first and second biaxial stage mechanisms 13 and 14 is operated to rotate the respective ball screw 25, and the measuring instruments 42 and 43 are connected to the flange 90. It is arranged at a predetermined distance (about 40 mm) from the inner surface. The distance between the measuring devices 42 and 43 and the inner surface of the flange portion 90 is measured using a laser displacement meter 73 built in the measuring devices 42 and 43. Specifically, FIG.
As shown in FIG. 6, the semiconductor laser 75 is operated to emit a laser beam, and the laser beam is transmitted through the condenser lens 76, the slit 77, the heat-resistant glass 65, the bulging portion 55, and the circular hole 57 according to the principle of three-point measurement. Distance measurement is performed by generating reflected laser light from a point. Further, the reflected laser light is applied to the prism 8.
1 and is transmitted through the interference filter 80.
The light is reflected by the mirror 78 via the lens 79 and is incident on the one-dimensional CCD 74 to measure the distance. Since the laser displacement gauge 72 has the same configuration as the laser displacement gauge 73, the flange portions 90, 9 of the H-section steel 11 are formed in the same manner.
1 is used for measuring the distance of the web portion 92. Next, the motors 36 and 37 of the longitudinal axis mechanisms 19 and 20 are operated, and the measuring devices 42 and 43 are moved up and down to measure the temperature of the inner quota of the flange using the radiation thermometer 49.

【0019】図4及び図7に示すように、H形鋼11の
フランジ部90の内面クオータ部の温度測定について
は、放射温度計49がフランジ部90の内面からの放射
熱を受けて測定する。具体的には、H形鋼11からの放
射熱を耐熱ガラス69から、測定器42内部のレンズ8
4を介した受光素子83で受け、制御部82が温度測定
箇所の位置情報と共に温度データをデータ処理手段16
に送信することにより行われる。次にフランジ外側面の
測定について説明する。第1及び第2の2軸ステージ機
構13、14双方の横軸機構17のモータ27と縦軸機
構19、20のモータ36、37を作動させてフランジ
面93の外側にそれぞれの測定器42、43を配置し、
更に、モータ36、37を駆動して、測定器42を下降
させると共に、測定器43を上昇させて、それぞれの測
定器42、43をフランジ面93に沿った所定の高さに
配置する。次いで、縦軸機構19、20の回転機構4
0、41を作動させ、測定器42、43のそれぞれの円
孔57及び温度測定孔63の軸心がフランジ面93と垂
直になるように回転させる。
As shown in FIGS. 4 and 7, the temperature of the inner quota of the flange portion 90 of the H-section steel 11 is measured by the radiation thermometer 49 receiving radiation heat from the inner surface of the flange portion 90. . Specifically, the radiant heat from the H-section steel 11 is transferred from the heat-resistant glass 69 to the lens 8 inside the measuring instrument 42.
The control unit 82 receives the temperature data together with the position information of the temperature measurement point through the data processing unit 16.
This is done by sending to Next, measurement of the outer surface of the flange will be described. The motor 27 of the horizontal axis mechanism 17 and the motors 36 and 37 of the vertical axis mechanisms 19 and 20 of both the first and second biaxial stage mechanisms 13 and 14 are operated so that the respective measuring devices 42 and Arrange 43,
Furthermore, the motors 36 and 37 are driven to lower the measuring device 42 and the measuring device 43 is raised, and the respective measuring devices 42 and 43 are arranged at a predetermined height along the flange surface 93. Next, the rotation mechanism 4 of the vertical axis mechanisms 19 and 20
0 and 41 are actuated to rotate the circular holes 57 and the temperature measuring holes 63 of the measuring devices 42 and 43 so that the axes thereof are perpendicular to the flange surface 93.

【0020】次いで、第1及び第2の2軸ステージ機構
13、14のそれぞれの横軸機構17のモータ27を作
動させ、それぞれのボールネジ25を回転させ、測定器
42、43をフランジ面93から所定の距離(約40m
m)に配置する。測定器42、43とフランジ面93と
の距離測定は測定器42、43に内蔵されたレーザ変位
計73を用いて行う。次いで、縦軸機構19、20のモ
ータ36、37を作動させ、測定器42、43を昇降さ
せてフランジ面93の温度を放射温度計49を使用して
測定する。
Next, the motors 27 of the horizontal axis mechanisms 17 of the first and second biaxial stage mechanisms 13 and 14 are operated to rotate the respective ball screws 25 and the measuring instruments 42 and 43 are moved from the flange surface 93 to the flanges 93. Predetermined distance (about 40m
m). The distance between the measuring devices 42 and 43 and the flange surface 93 is measured using a laser displacement meter 73 built in the measuring devices 42 and 43. Next, the motors 36 and 37 of the longitudinal axis mechanisms 19 and 20 are operated, the measuring devices 42 and 43 are moved up and down, and the temperature of the flange surface 93 is measured using the radiation thermometer 49.

【0021】図4及び図7に示すように、H形鋼11の
フランジ面93の上半分の温度測定については、放射温
度計49がフランジ面93からの放射熱を受けて測定す
る。前記フランジ面93の下半分の温度についても、測
定器43の放射温度計49を使用して同様に測定する。
As shown in FIGS. 4 and 7, the temperature of the upper half of the flange surface 93 of the H-section steel 11 is measured by the radiation thermometer 49 receiving radiant heat from the flange surface 93. The temperature of the lower half of the flange surface 93 is similarly measured using the radiation thermometer 49 of the measuring device 43.

【0022】以下にデータ処理手段16を使用したH型
鋼11の冷間補正の方法について説明する。前記データ
処理手段16は、第1及び第2の2軸ステージ機構1
3、14のロータリエンコーダ26、34、35及び制
御部82からのデータ信号を受信して、H型鋼11の冷
間寸法値を割り出すプログラムにより作動する。該プロ
グラムは数式をプログラム化したものであり、その基本
的構成について以下に説明する。まず、H形鋼11のフ
ランジ部90の冷間補正について説明する。図9に示す
ように、フランジ面93に複数の測定箇所をXi (但
し、i=1、2、・・、N)とし、フランジ面93の上
下端をそれぞれ、測定器42、43のそれぞれの距離測
定計48の測定からb1、b2として定め、図10に示
すフランジ部91のフランジ面94の上下端のそれぞれ
をb3、b4とする。データ処理手段16は、測定箇所
i 及びb1、b2の位置を記憶し、更に放射温度計4
9が測定したフランジ面93の表面温度Ti を記憶す
る。従って、(Xi ,Ti )、i=1,2,3,・・・
・・,Nの値が記憶されることになる。同様にフランジ
クオータ部内外の温度T2",T1"が求まる。フランジ外
側面はフランジ部とウェブ部の温度差を小さくするため
に強制水冷されることがあり、この影響が残っている場
合、図12(a)に示すようにT2">T1"となり、水冷
されない場合図12(b)に示すようにT2"とT1"は略
等しくなる。次にフランジ面93の測定位置から、各温
度データ採集位置の中間点Piを計算してP1 〜PN-1
を求める。ここで、i=1,2,3・・・・N−1とし
てPi を求めると式(1)に示すようになる。
A method of correcting the coldness of the H-section steel 11 using the data processing means 16 will be described below. The data processing means 16 includes first and second two-axis stage mechanisms 1
Data signals from the rotary encoders 26, 34, 35 and the control unit 82 are received from the control units 3 and 14, and the operation is performed by a program for determining a cold dimension value of the H-section steel 11. The program is obtained by programming mathematical formulas, and its basic configuration will be described below. First, the cold correction of the flange portion 90 of the H-section steel 11 will be described. As shown in FIG. 9, a plurality of measurement points are defined as X i (where i = 1, 2,..., N) on the flange surface 93, and upper and lower ends of the flange surface 93 are respectively measured by the measuring devices 42 and 43. Are determined as b1 and b2 from the measurement of the distance meter 48, and the upper and lower ends of the flange surface 94 of the flange portion 91 shown in FIG. The data processing unit 16 stores the position of the measurement points X i and b1, b2, further radiation thermometer 4
9 stores the measured surface temperature T i of the flange surface 93. Therefore, (X i , T i ), i = 1, 2, 3,.
.., N values are stored. Similarly, the temperatures T 2 ", T 1 " inside and outside the flange quota portion are obtained. Flange outer surface is sometimes forced water cooling to reduce the temperature difference between the flange portion and web portion, if there are remaining this effect, T 2 "> T 1" becomes as shown in FIG. 12 (a) If not water-cooled, T 2 ″ and T 1 ″ become substantially equal as shown in FIG. Next, from the measurement position of the flange surface 93, an intermediate point P i of each temperature data collection position is calculated, and P 1 to P N−1
Ask for. Here, when obtaining the P i as i = 1,2,3 ···· N-1 as shown in equation (1).

【0023】[0023]

【数1】 (Equation 1)

【0024】次いで、i=2〜N−1について、微小区
間〔Pi-1 ,Pi 〕を熱膨張補正する。その方法は、フ
ランジ面93の温度データTi と中心部との温度差を考
慮して係数α(≧1)を外側面温度にかけると共にフラ
ンジ内外面温度差を考慮してΔT/2を加えた内部平均
温度Ti ´とすると、Ti ´を求める数式は以下のよう
になる。 Ti ´=α×Ti +ΔT/2 ・・・ (2) 図14は、特定サイズのH型鋼について、その内部温度
分布をシミュレーションにて求めた一例であるが、フラ
ンジ内部の温度は外面温度に比して高くなっており、図
12(b)のような内部温度分布であることが推定され
る。鋼は変態中に水冷されるとその熱伸び率は図13に
示すように低温側にシフトする。この過冷却の度合いは
冷却時の材料温度と水冷の強度に依存するが、材料の水
冷装置到達時の温度はH形鋼のサイズが同じであれば略
同じである。従って、結局上記過冷却の度合いは強度に
よって決まってしまう。従って図示しない設定器から冷
却の強度を概略2水準を層別して設定し、この情報によ
って前述の熱伸び率の変動を考慮して低温側にシフトし
た熱伸び率を適用する。内部平均温度TS に対する伸び
を伸び率εx のテーブル(図13)から求め、必要に応
じて直線補完して、以下の式のように求める。 (Pi −Pi-1 )/(1+εx (Ti ´)) ・・・ (3) 但し、 i=2〜N−1 更に、i=1における微小区間〔b2,P1 〕と、i=
Nにおける微小区間〔PN-1 , b1〕を熱膨張補正す
る。その式は以下の(4)、(5)に示される。i=1
の時、 (P1 −b2)/(1+εx (T1 ´)) ・・・ (4) i=Nの時、 (b1−PN-1 )/(1+εx (TN ´)) ・ (5) 以上の式(1)〜(5)を使用して他のフランジ部91
についても同様な処理をして冷間補正を行うことなる。
Next, for i = 2 to N-1, the thermal expansion of the minute section [P i-1 , P i ] is corrected. In this method, the coefficient α (≧ 1) is applied to the outer surface temperature in consideration of the temperature difference between the temperature data T i of the flange surface 93 and the central portion, and ΔT / 2 is added in consideration of the temperature difference in the inner and outer surfaces of the flange. internal average 'When, T i' temperature T i was equation seeking is as follows. T i ′ = α × T i + ΔT / 2 (2) FIG. 14 shows an example in which the internal temperature distribution of an H-shaped steel having a specific size is obtained by simulation. It is estimated that the internal temperature distribution is as shown in FIG. When the steel is water-cooled during transformation, its thermal elongation shifts to a lower temperature as shown in FIG. The degree of supercooling depends on the material temperature during cooling and the strength of water cooling, but the temperature of the material when it reaches the water-cooling device is substantially the same as long as the H-section steel has the same size. Therefore, the degree of the supercooling is ultimately determined by the strength. Therefore, the cooling intensity is set by stratifying roughly two levels from a setting device (not shown), and the thermal elongation shifted to the lower temperature side is applied based on this information in consideration of the fluctuation of the thermal elongation. The elongation with respect to the internal average temperature T S is obtained from the table of the elongation rate ε x (FIG. 13), and is linearly interpolated as necessary to obtain the following equation. (P i −P i−1 ) / (1 + ε x (T i ′)) (3) where i = 2 to N−1 Further, a minute section [b2, P 1 ] at i = 1 i =
The thermal expansion of the minute section [P N−1, b1] in N is corrected. The formula is shown in the following (4) and (5). i = 1
In the case of (P 1 −b 2) / (1 + ε x (T 1 ′)) (4) When i = N, (b 1 −P N−1 ) / (1 + ε x (T N ′)) (5) Using the above equations (1) to (5), the other flange portion 91
, The cold correction is performed by performing the same processing.

【0025】従って、フランジ部90、91それぞれの
幅の冷間補正値は、フランジ部90の幅をBDrとして
式(6)となる。また、フランジ部91の冷間補正につ
いては、第1及び第2の2軸ステージ機構13、14の
回転機構40、41を作動させ、測定器42、43のそ
れぞれの円孔57及び温度測定孔63の鋼の軸心がフラ
ンジ面94と垂直になるように回転させてフランジ部9
0の測定と同様にして行い、フランジ部91の幅をBF
rとすると式(7)となる。但し、式(6)、(7)に
おいて、フランジ部90、91側の位置データ及び温度
データは各々の場所で採取したデータとする。
Therefore, the cold correction value of the width of each of the flange portions 90 and 91 is expressed by the following equation (6), where BDr is the width of the flange portion 90. Further, for the cold correction of the flange portion 91, the rotation mechanisms 40 and 41 of the first and second biaxial stage mechanisms 13 and 14 are operated, and the circular holes 57 and the temperature measurement holes of the measuring instruments 42 and 43, respectively. 63 so that the axial center of the steel 63 is perpendicular to the flange surface 94,
0, and the width of the flange portion 91 is set to BF.
When r is obtained, the equation (7) is obtained. However, in Equations (6) and (7), the position data and temperature data on the flange portions 90 and 91 are data collected at each location.

【0026】[0026]

【数2】 (Equation 2)

【0027】[0027]

【数3】 (Equation 3)

【0028】また、図10に示すように、ウェブ高さH
の冷間補正に必要であることから、フランジ部90のフ
ランジ面93のセンタS0 、及びフランジ部91のフラ
ンジ面94のセンタSN の温度を測定器42または測定
器43によって測定する。その測定値はS0 の位置にお
いてはT0 、SN の箇所ではTN とする。
As shown in FIG. 10, the web height H
The temperature of the center S 0 of the flange surface 93 of the flange portion 90 and the temperature of the center S N of the flange surface 94 of the flange portion 91 are measured by the measuring device 42 or the measuring device 43. The measured value and T N is at a point T 0, S N is at the position of S 0.

【0029】ウェブ高さHの冷間補正について説明す
る。図1に示すように、第1及び第2の2軸ステージ機
構13、14の横軸機構17のそれぞれのモータ27及
び縦軸機構19、20のモータ36、37を駆動させ
て、図10に示すようにH形鋼11のウェブ面95の上
方に測定器42を、またウェブ面96の下方に測定器4
3を配置し、それぞれの測定器42、43のレーザ変位
計72を用いて、ウェブ面95、96からの測定器4
2、43までの距離を測定しながら、縦軸機構19、2
0のモータ36、37を作動させてウェブ面95、96
から所定の距離(約40mm)に測定器42、43を配
置する。そして、第1及び第2の2軸ステージ機構1
3、14のそれぞれの横軸機構17のモータ27を作動
させて、測定器42、43をウェブ面95、96に沿っ
て移動させて距離を測定すると共にウェブ面95、96
の表面温度を測定する。該ウェブ面95、96の測定箇
所については、予めデータ処理手段16にプログラムと
して記憶させてある。該測定箇所は、図10に示すよう
に、xi とし、xi の各測定箇所における測定温度をt
i とし、(xi ,ti )の関係を求める。但し、i=
1,2,3,・・・・・,N−1である。次いで、x1
〜xN-1間相互の中間点Siを次式(8)によって計算
する。
The cold correction of the web height H will be described. As shown in FIG. 1, the respective motors 27 of the horizontal axis mechanism 17 of the first and second biaxial stage mechanisms 13 and 14 and the motors 36 and 37 of the vertical axis mechanisms 19 and 20 are driven, and as shown in FIG. As shown, the measuring device 42 above the web surface 95 of the H-section steel 11 and the measuring device 4 below the web surface 96.
3 and the measuring instruments 4 from the web surfaces 95, 96 using the laser displacement meter 72 of the respective measuring instruments 42, 43.
While measuring the distance to 2, 43, the vertical axis mechanism 19, 2
0 motors 36, 37 are activated to drive the web surfaces 95, 96
The measuring instruments 42 and 43 are arranged at a predetermined distance (about 40 mm) from. Then, the first and second biaxial stage mechanisms 1
By operating the motor 27 of the horizontal shaft mechanism 17 of each of the third and the fourth, the measuring instruments 42 and 43 are moved along the web surfaces 95 and 96 to measure the distance, and the web surfaces 95 and 96 are measured.
Measure the surface temperature. The measurement points on the web surfaces 95 and 96 are stored in advance in the data processing means 16 as a program. As shown in FIG. 10, the measurement points are x i, and the measurement temperature at each measurement point x i is t
and i, obtain the relationship between (x i, t i). Where i =
.., N−1. Then, x 1
The intermediate point Si between .about.x N-1 is calculated by the following equation (8).

【0030】[0030]

【数4】 (Equation 4)

【0031】但し、式(8)において、i=1,2,・
・・・・・・,N−1である。次いで、i=3〜N−1
について、微小区間〔Si-1 ,Si 〕を熱膨張補正す
る。前記ウェブ面95の温度データti と中心部との温
度差を考慮して係数β(≧1)を外側面温度に掛けた温
度を中心温度tS とする。tS は式(9)によって示さ
れる。 tS =β×ti ・・・・ (9) 鋼の変態域での熱伸び率は材料の冷却速度によって変化
するが、ウェブ面は空冷されるのでその冷却速度は主に
ウェブ厚さによって決定されることが発明者等の種々の
実験によって明らかである。冷却速度が速いほど熱伸び
率は低温側にシフトする。従って、測定されたウェブ厚
さによって熱伸び率変更曲線を変更する。ここではウェ
ブ厚さの範囲は6〜20mmなので3分割して6〜1
0、11〜15、16〜20mmに区分けして3種類の
伸び率を適用している。内部平均温度tsに対する伸び
率εx をテーブル(図11)を直線補完して求め、微小
部分の伸びは以下のような式になる。 (Si −Si-1 )/(1+εx (βtS )) ・・・(10) 但し、i=3〜N−1である。
However, in the equation (8), i = 1, 2,.
..., N-1. Then, i = 3 to N-1
, The thermal expansion of the minute section [S i−1 , S i ] is corrected. The temperature obtained by multiplying the outer surface temperature by the coefficient β (≧ 1) in consideration of the temperature difference between the temperature data t i of the web surface 95 and the central portion is defined as the central temperature t S. t S is represented by equation (9). t S = β × t i ··· (9) Although the thermal elongation in the transformation zone of steel changes depending on the cooling rate of the material, the cooling rate mainly depends on the web thickness because the web surface is air-cooled. The determination will be apparent from various experiments by the inventors. As the cooling rate increases, the thermal elongation shifts to a lower temperature. Therefore, the thermal elongation change curve is changed according to the measured web thickness. Here, the range of the thickness of the web is 6 to 20 mm, so that the web is divided into 3 to 6-1.
0, 11 to 15, and 16 to 20 mm are applied and three types of elongation rates are applied. The elongation rate ε x with respect to the internal average temperature ts is obtained by linearly interpolating the table (FIG. 11), and the elongation of the minute portion is given by the following equation. (S i −S i−1 ) / (1 + ε x (βt S )) (10) where i = 3 to N−1.

【0032】次に、〔S0 ,S2 〕、〔SN-1 ,SN
の区間については、温度を直線で補完して熱膨張補正す
る。そして、〔S0 ,S2 〕の区間で、温度をt0 、t
1 間で直線補完する。更に、上記により求めた温度関数
をt(s)と定義する。ウェブ部92内部平均温度値補
正係数γを導入して、ウェブ内平均温度分布をt´
(s)として式(11)に示す。 t´(s)=γ×t(s) ・・・(11) 温度t´(s)に対応する伸び率ε(t´)を前記テー
ブルから求める。このときの伸び率は最も厚いt1に対
応する伸び率を適用する。区間〔S0 ,S1 〕の距離S
1 〜S0 の冷間補正値は、式(12)により求める。
Next, [S 0 , S 2 ], [S N−1 , S N ]
In the section (2), the thermal expansion is corrected by complementing the temperature with a straight line. Then, in the section of [S 0 , S 2 ], the temperatures are set as t 0 , t
Perform linear interpolation between 1 Further, the temperature function obtained as described above is defined as t (s). The correction coefficient γ for the internal average temperature value inside the web portion 92 is introduced to change the average temperature distribution in the web to t ′.
Equation (11) is shown as (s). t ′ (s) = γ × t (s) (11) The elongation ε (t ′) corresponding to the temperature t ′ (s) is obtained from the table. At this time, the elongation rate corresponding to the thickest t1 is applied. Distance S of section [S 0 , S 1 ]
The cold correction values of 1 to S 0 are obtained by equation (12).

【0033】[0033]

【数5】 (Equation 5)

【0034】同様に、区間〔SN-1 ,SN 〕の冷間補正
値は、式(13)により求める。
Similarly, the cold correction value in the section [S N−1 , S N ] is obtained by equation (13).

【0035】[0035]

【数6】 (Equation 6)

【0036】ウェブ高さHの冷間補正値は、式(14)
により求める。
The cold correction value of the web height H is given by the following equation (14).
Ask by

【0037】[0037]

【数7】 (Equation 7)

【0038】以上のように、形鋼の熱間寸法測定装置1
0をH形鋼11の冷間補正に使用すれば、データ処理手
段16が用いられ、区切ったH形鋼11の所定区間毎に
内部平均温度を求め、更に前記区間毎のH形鋼11の伸
び率を考慮してそれぞれの区間の冷間時の長さを算出
し、該長さの総和により冷間時のH形鋼11の寸法値を
求めるので、H形鋼11に高い精度の冷間補正を実現す
ることができる。特に、鋼製品は必ずしも温度上昇に伴
って伸び率が増加するものではなく、図11、13に示
すように、鋼材は約700℃〜820℃の付近において
は、相変態が生じることがある。従って、H形鋼11に
ついてもその表面を区分けして、フランジ部については
強制水冷の影響、ウェブ面についてはウェブ厚による冷
却速度の影響を加味した冷間補正を施すことが精度を高
めた冷間補正を得る必要条件であり、その結果形鋼の熱
間寸法測定装置10は非常に優れた装置ということがで
きる。なお、図11、13において、横軸は鋼材の温度
を示し、縦軸は伸び率を示したものである。
As described above, the apparatus for measuring the hot dimension of a section steel 1
If 0 is used for the cold correction of the H-section steel 11, the data processing means 16 is used to determine the internal average temperature for each predetermined section of the divided H-section steel 11, and further calculate the average temperature of the H-section steel 11 for each section. The length of each section in the cold state is calculated in consideration of the elongation rate, and the dimension value of the H-section steel 11 in the cold state is obtained from the sum of the lengths. Interpolation correction can be realized. In particular, the elongation percentage of a steel product does not necessarily increase with an increase in temperature. As shown in FIGS. 11 and 13, a phase transformation may occur in a steel material at around 700 ° C. to 820 ° C. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the H-section steel 11 by dividing the surface thereof and performing cold correction in consideration of the effect of forced water cooling on the flange portion and the effect of the cooling rate on the web surface on the web surface. It is a necessary condition for obtaining the hot-rolling correction, and as a result, the apparatus for measuring a hot dimension of a section steel can be said to be a very excellent apparatus. 11 and 13, the horizontal axis represents the temperature of the steel material, and the vertical axis represents the elongation.

【0039】[0039]

【発明の効果】請求項1記載の形鋼の熱間寸法測定装置
においては、2軸ステージ機構と、レーザ変位計及び放
射温度計を内蔵する検出ヘッドと、データ処理手段が備
えられているので、形鋼の熱間寸法値を前記2軸ステー
ジ機構の位置と検出ヘッドの方向とレーザ変位計の測定
値から求めると共に、前記データ処理手段が形鋼の表面
を区分けした区間毎の表面温度からそれぞれの区間にお
ける内部平均温度を求め、前記内部平均温度における前
記区間毎の形鋼の伸び率を考慮してそれぞれの区間の冷
間における長さを算出し、該長さの総和により形鋼の冷
間寸法値を求めるので、検査精度を高めることができ
る。
According to the first aspect of the present invention, the apparatus for measuring the hot dimension of a section steel is provided with a two-axis stage mechanism, a detection head containing a laser displacement gauge and a radiation thermometer, and data processing means. The hot dimension value of the section steel is obtained from the position of the biaxial stage mechanism, the direction of the detection head, and the measurement value of the laser displacement meter, and the data processing means calculates the hot dimension value from the surface temperature of each section of the section of the section steel section. The internal average temperature in each section is determined, the length of each section in the cold state is calculated in consideration of the elongation of the section steel in each section at the internal average temperature, and the section steel is calculated from the sum of the lengths. Since the cold dimension value is obtained, the inspection accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る形鋼の熱間寸法測定装
置の概略正面図である。
FIG. 1 is a schematic front view of an apparatus for measuring a hot dimension of a section steel according to one embodiment of the present invention.

【図2】回転機構に取付けられた測定器の正面図であ
る。
FIG. 2 is a front view of a measuring instrument attached to a rotating mechanism.

【図3】同側面図である。FIG. 3 is a side view of the same.

【図4】測定器の正断面図である。FIG. 4 is a front sectional view of the measuring instrument.

【図5】同側部分断面図である。FIG. 5 is a partial sectional view of the same side.

【図6】距離測定計の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a distance meter.

【図7】放射温度計の概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a radiation thermometer.

【図8】H形鋼のフランジ面及びウェブ面の温度測定を
示す正面図である。
FIG. 8 is a front view showing temperature measurement of a flange surface and a web surface of the H-section steel.

【図9】熱間におけるH形鋼のフランジ部外側の温度分
布の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a temperature distribution on the outside of the flange portion of the H-section steel in a hot state.

【図10】熱間におけるH形鋼のウェブ部外側の温度分
布の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a temperature distribution outside the web portion of the H-section steel during hot working.

【図11】ウェブ厚さt1 を変化させたときの鋼材の温
度と伸び率の関係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between steel temperature and elongation when the web thickness t1 is changed.

【図12】フランジ外側面を強制水冷した場合のフラン
ジクオータ部の内部温度分布の模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram of an internal temperature distribution of a flange quota portion when a flange outer surface is forcibly water-cooled.

【図13】フランジ外側面を強制水冷した程度が異なる
場合の鋼材の温度と伸び率との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the temperature and the elongation of the steel material when the degree of forced water cooling of the flange outer surface is different.

【図14】H形鋼の温度分布を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a temperature distribution of an H-section steel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 形鋼の熱間寸法測定装置 11 H形鋼 12 支持架台 13 第1の2軸ステージ機構 14 第2の2軸ステージ機構 15 検出ヘッド 15a 検出ヘッド 16 データ処理手段 17 横軸機構 18 空間 19 縦軸機構 20 縦軸機構 21 摺動部材 22 支持板 23 支持板 24 案内ガイド 25 ボールネジ 26 ロータリエンコーダ 27 モータ 28 支持板 29 支持板 30 案内ガイド 31 案内ガイド 32 ボールネジ 33 ボールネジ 34 ロータリエンコーダ 35 ロータリエンコーダ 36 モータ 37 モータ 38 軸受け 39 耐熱蛇腹 40 回転機構 41 回転機構 42 測定器 43 測定器 44 防熱材 45 連接板 46 外筒 47 回転板 48 距離測定計 49 放射温度計 50 収納容器 51 外容器 52 フランジ部 53 中容器 55 膨出部 57 円孔 58 円孔 59 円孔 60 長孔 61 長孔 62 温度測定孔 63 温度測定孔 65 耐熱ガラス 68 耐熱ガラス 69 耐熱ガラス 70 取付板 71 リブ 72 レーザ変位計 73 レーザ変位計 74 一次元CCD 75 半導体レーザ 76 集光レンズ 77 スリット 78 ミラー 79 レンズ 80 干渉フィルター 81 プリズム 82 制御部 83 受光素子 84 レンズ 85 受光素子 86 レンズ 87 校正サンプル 89 パスライン 90 フランジ部 91 フランジ部 92 ウェブ部 93 フランジ面 94 フランジ面 95 ウェブ面 96 ウェブ面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hot dimension measuring device of section steel 11 H section steel 12 Support stand 13 1st 2 axis stage mechanism 14 2nd axis axis mechanism 15 Detecting head 15a Detecting head 16 Data processing means 17 Horizontal axis mechanism 18 Space 19 Vertical Shaft mechanism 20 Vertical axis mechanism 21 Sliding member 22 Support plate 23 Support plate 24 Guide guide 25 Ball screw 26 Rotary encoder 27 Motor 28 Support plate 29 Support plate 30 Guide guide 31 Guide guide 32 Ball screw 33 Ball screw 34 Rotary encoder 35 Rotary encoder 36 Motor Reference Signs List 37 motor 38 bearing 39 heat-resistant bellows 40 rotating mechanism 41 rotating mechanism 42 measuring device 43 measuring device 44 heat insulating material 45 connecting plate 46 outer cylinder 47 rotating plate 48 distance measuring meter 49 radiation thermometer 50 storage container 51 outer container 52 flange portion 53 middle Container 55 Swelling part 57 circular hole 58 circular hole 59 circular hole 60 long hole 61 long hole 62 temperature measurement hole 63 temperature measurement hole 65 heat resistant glass 68 heat resistant glass 69 heat resistant glass 70 mounting plate 71 rib 72 laser displacement meter 73 laser displacement meter 74 primary Original CCD 75 Semiconductor laser 76 Condenser lens 77 Slit 78 Mirror 79 Lens 80 Interference filter 81 Prism 82 Control unit 83 Light receiving element 84 Lens 85 Light receiving element 86 Lens 87 Calibration sample 89 Pass line 90 Flange part 91 Flange part 92 Web part 93 Flange Surface 94 Flange surface 95 Web surface 96 Web surface

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 光威 東京都千代田区丸の内1丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 小笠原 昭宣 福岡県北九州市小倉北区白銀1丁目3番 10号 株式会社セルテックシステムズ内 (56)参考文献 特開 平2−254304(JP,A) 特開 平5−99636(JP,A) 特公 昭53−36338(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 B21C 51/00 G01B 21/00 - 21/32 Continued on the front page (72) Inventor Mitsui Sato 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Akinori Ogasawara 1-3-10, Shirogane, Kokurakita-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka Stock (56) References JP-A-2-254304 (JP, A) JP-A-5-99636 (JP, A) JP-B-53-36338 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 102 B21C 51/00 G01B 21/00-21/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 停止中の形鋼を挟んでその上下に配置さ
れた水平方向及び垂直方向に移動する2軸ステージ機構
と、 該2軸ステージ機構の先端に取付けられて180度水平
方向に旋回し、前記形鋼の断面位置を水平方向および垂
直方向に検出可能なレーザ変位計、並びに前記形鋼表面
の温度を水平方向及び垂直方向に測定可能な放射温度計
とを内蔵する検出ヘッドと、 前記2軸ステージ機構の位置と、前記検出ヘッドの方向
とレーザー変位計の測定値とから得られる形鋼の熱間寸
法値を、前記形鋼の表面を多数の区間毎に区分けし、該
区間毎の表面温度からそれぞれの区間における内部平均
温度を求め、該温度および板厚による冷却速度の違いお
よび強制水冷の効果の大小等を考慮した前記区間毎の形
鋼の伸び率からそれぞれの区間の冷間における長さを算
出し、該長さの総和により形鋼の冷間寸法値に換算する
データ処理手段とを備えたことを特徴とする形鋼の熱間
寸法測定装置。
1. A two-axis stage mechanism which is disposed above and below a stationary steel section and which moves in the horizontal and vertical directions, and is attached to the tip of the two-axis stage mechanism and pivots 180 degrees horizontally. A laser displacement gauge capable of detecting the cross-sectional position of the shaped steel in the horizontal and vertical directions, and a detection head incorporating a radiation thermometer capable of measuring the temperature of the shaped steel surface in the horizontal and vertical directions, The position of the biaxial stage mechanism, the direction of the detection head, and the hot dimensional value of the shaped steel obtained from the measured value of the laser displacement meter, the surface of the shaped steel is divided into a number of sections, The internal average temperature in each section is determined from the surface temperature of each section, and the difference in the cooling rate depending on the temperature and the sheet thickness and the elongation of the section steel in each section in consideration of the magnitude of the effect of the forced water cooling, etc. In the cold Kicking calculates the length, hot dimension measuring device in the form steel, characterized in that said data processing means is converted into cold dimension of section steel by the sum of said length.
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