JP3485010B2 - 走間材厚み測定方法 - Google Patents

走間材厚み測定方法

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JP3485010B2 JP00246899A JP246899A JP3485010B2 JP 3485010 B2 JP3485010 B2 JP 3485010B2 JP 00246899 A JP00246899 A JP 00246899A JP 246899 A JP246899 A JP 246899A JP 3485010 B2 JP3485010 B2 JP 3485010B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、走間材厚み測定方
法に関し、詳しくは、非接触型の距離計を用いて、走路
(搬送路)に沿って移動中の例えば鋼材(鋼板や形鋼な
ど)等の走間材の厚みを測定する走間材厚み測定方法に
関する。本発明でいう非接触型の距離計とは、電磁波や
超音波などのビームを発生するビーム源と、該ビーム源
で発生させたビームを測定対象物に当てて生じさせたビ
ームスポットまでの距離を計測する測距機能とを内蔵す
る計器、例えばレーザ距離計を意味する。なお、測距機
能固有の測距原点とビームスポットとを結ぶ直線を視準
線という。また、前記距離計を移動させて前記測定対象
物上のビームスポットの位置を変えることを、距離計で
測定対象物を走査するという。
【0002】
【従来の技術】例えば圧延製品の製造では、圧延後に搬
送テーブル(走路)を移動中の材料(走間材)の幅方向
の厚み分布を測定し、圧延条件のチェック等、操業管理
に資することが行われる。この走間材厚み測定方法とし
て、走路の上方と下方に上下1対の非接触型の距離計を
走路幅方向に走行可能に配設し、これら距離計を走行さ
せながら走路を移動中の走間材を走査して幅方向の複数
点の距離を計測し、この計測距離に基づいて走間材の厚
み(幅方向の厚み分布や平均厚み)を導出する方法が知
られている。
【0003】この場合、測定精度を確保する上で、上下
の距離計が同じ垂直線上で水平方向に並走し、走間材の
同じ幅方向及び長手方向位置にある上下面の点を同時に
計測することが望ましい。この条件に相応しい配設方法
として、図5に示すように、2つの水平部分と1つの垂
直部分とをC字状に連結した形状のC形架構5を、紙面
の前後方向に延びる走路2に直交する面内で走路2を挟
んで水平方向に延設したレール8に沿って走行可能に設
置し、C形架構5の上下水平部分の自由端側に距離計4
を取り付けるという方法がある。
【0004】距離計4の上下の取り付け位置を同一垂直
線上に設定し、距離計4の角度(走行方向6と視準線7
とのなす角の大きさ)αを90°に設定すれば測定精度を
確保するための上記条件が満足される。上下の距離計と
C形架構との相対位置関係は既知であるから、走行時の
距離計位置(走行方向(X方向とする) の位置座標)はC
形架構の走行距離(PLG 等により検出)から求められ
る。なお、上下の距離計は、計測開始信号に応じて計測
を開始し、所定のサンプリング周期で計測距離データを
記憶装置(図示せず)に順次出力し、計測終了信号に応
じて計測を中止するように構成され、これらの制御信号
はC形架構の走行位置検出用としてレールに沿う要所要
所に配置されたセンサ(リミットスイッチや光電管な
ど)から発信される。記憶装置は、上下の計測距離デー
タ(LAi,LBi) を、これらと同時にサンプリングされた上
下の距離計位置データ(XAi,XBi) と対応づけて格納す
る。ここに、iはサンプリング番号である。
【0005】走間材の幅方向(=距離計走行方向(X方
向) )の板厚分布h(X)は、上下の距離計のデータ(XAi,L
Ai),(XBi,LBi) を用いて上下の距離計位置X と計測距離
Y の関係を例えば折れ線関数 Y=YA(X),Y=YB(X)で表し、
これらを合成して、式 h(X)=H-(YA(X)+YB(X)) により導
出する(図6参照)。なお、H は上下の距離計(厳密に
は測距原点)の間隔で、その値は既知である。走間材は
移動中に走路上で上下にかなり大きくバウンドするので
上下の各々ではサンプリング番号の異なる(計測時点の
異なる)計測距離データの変動が大きいが、上下の距離
計の位置ずれ( ΔX=|XAi-XBi |) が小さければバウン
ドにより発生する厚み測定誤差は小さい。
【0006】これによれば、上下の距離計を機械的に連
結して走行させるためC形架構における距離計取り付け
部の加工精度が十分であれば、上記位置ずれを小さくで
き、また角度の90°設定もやりやすい。また、走行時の
距離計位置についても、C形架構の走行距離は十分な精
度で検出できるので、正確なデータが得られる。しかし
ながら、これは、走路の上方、下方、一側方の三方に跨
がる大きなサイズのC形架構を必要とし、設備費が嵩む
ほか、走路脇にC形架構の退避スペース(走路幅と同程
度の幅サイズ)が必要であり、この退避スペースが不足
する場合には適用困難である。
【0007】一方、図7に示すように、上下の距離計4
A,4B をそれぞれ単独で上下のレール8A,8B に沿わせて
走行させる方法もある。これによれば、大きなC形架構
やその退避スペースの必要はない。しかし、距離計位置
や角度の初期調整(原点出しという)の基準となしうる
C型架構をもたないことから、上下の距離計の位置合わ
せや角度の90°設定のための調整作業に時間を要し、ま
た、その調整を十分に行い得たとしても、機械ガタによ
り上下の相対位置関係や角度が変わりやすい。そのた
め、上下の距離計の X方向位置ずれが大きくなり、例え
ば図8に示すように、材幅方向の厚み変動が実際よりも
極端に大きく、時には、ある幅方向位置での厚みが負の
値になる(図8のA部)というような異常な測定結果と
なる。なお、角度が90°から外れると図8の計測距離デ
ータLAi,LBi の値がより大きくなって、さらに実際から
かけ離れる。このような実際とかけ離れた厚み情報が操
業サイドに送られて工程が乱される場合が少なからずあ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来技術
の問題点に鑑み、本発明は、上下の距離計を大規模のC
形架構で連結せず上下単独に走行させる測定方式でも、
上下の位置合わせの手間を要さずそのずれを有効に修正
でき、また少々の角度のずれがあっても測定誤差を小さ
くできる走間材厚み測定方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
になされた本発明は、走路の上方と下方に上下1対の非
接触型の距離計を、上下単独に走路幅方向に走行可能に
配設し、これら距離計を走行させながら走路を移動中の
走間材を走査して距離を計測し、この計測距離に基づい
て走間材の厚みを導出する走間材厚み測定方法におい
て、走路に向かう途中の距離計による走査が可能な位置
に校正片を配置し、この校正片を走間材測定前ごとに走
査して距離を計測し、校正片の計測値が急変したときに
上下の距離計を停止させることにより上下の距離計の位
置合わせを行うことを特徴とする走間材厚み測定方法で
ある。
【0010】前記校正片の厚みは走間材目標厚みと略等
しいことが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態の例を
示す模式図であり、上下単独に走路幅方向に走行して走
路2に向かう途中の距離計4A,4B による走査が可能な位
置に校正片9が配置されている。校正片9のサイズと配
置位置は既知である。なお、図1では走路2を板材(走
間材1)が移動する。本発明では、走間材1の測定前ご
とにこの校正片9を走査して距離を計測し、この計測結
果に基づいて上下の距離計4A,4B の位置合わせを行う。
この位置合わせは次のようにして実施す
【0012】いま発進前の初期調整段階で、上の距離計
4Aが下の距離計4Bよりも距離ΔX0だけ先行する位置ずれ
があったものとする。発進後、上の距離計4Aが先に校正
片9を走査し、所定のサンプリング周期でその距離を計
測する。上の距離計4Aが校正片9の走路側端を走査し終
わると計測距離値が急に大きくなるので、この急変を検
出した時点で上の距離計4Aの走行を停止し、下の距離計
4Bを待つ。下の距離計4Bについても上と同じ仕方で停止
する。なお、急変検出と同時に停止させにくい場合に
は、数回の空サンプリングを行ってから停止させてもよ
い。
【0013】これにより、双方停止状態での上下の距離
計4A,4B の位置ずれΔX は、サンプリング周期τと走行
速度v との積τv より小さい値にすることができる(図
1(b) 参照)。因みに初期調整時の位置ずれΔX0は10mm
程度以上になることもあるが、例えばτ=2ms、v=400mm/
s に設定すれば、上記方法による双方停止後の位置ずれ
ΔX は高々0.8mm 未満となる。
【0014】この双方停止状態から上下の距離計を同時
再発進させることにより、ΔX の小さい状態で走間材厚
み測定することができる。本発明では、上記のような双
方停止を走間材の走査前ごとに行うから、常にΔX の小
さい状態での測定が叶う。また、本発明によれば、角度
の初期調整精度は従来より粗くてもよい。
【0015】というのは、例えば図2(a) に示すよう
に、上の距離計4Aの高さ(走間材1上面からの高さ)L0
=1mの場合、上下の距離計位置が一致していたとして
も、上の距離計の角度αが90°から例えば角度偏差Δα
=2°だけずれていると走査点(ビームスポット)の位
置が上下で tan2°=35(mm) ずれてしまい、距離計の位
置ずれが生じたのと同じことになり、厚み測定結果への
悪影響が大きい。一方、上の計測距離L は角度90°の場
合のL0よりも0.06%大きい値(1/ cos2°= 1.000609
(m))になるが、これは厚み測定結果を左右するほどの誤
差ではない。
【0016】ここで角度偏差起因の走査点の位置ずれを
初期調整により例えば2mm以内にしようとすると、従来
は tan-1(0.002)=0.114 °以下の厳しい精度が要求され
るのであるが、本発明によれば、前記要領で校正片測定
後上下の距離計を停止させるので、角度偏差が大きかっ
たとしてもそれによる走査点の位置ずれを高々τv 未満
に修正することができ、厚み測定結果への悪影響を回避
することができる。このため、本発明によれば、角度の
初期調整が多少ラフでもよくなり、初期調整作業負荷が
大幅に軽減される。
【0017】なお、本発明では、図3に示すように、校
正片9と走間材1との間に厚み差Δh があると、角度偏
差Δαに応じて上下の走査点間にΔX'= Δh ×tan Δα
だけの位置ずれが生じる。例えば不慮の機械ガタにより
Δα=30 °になってしまった場合、Δh=20mmの校正片を
用いていると、ΔX'=20 ×tan 30°=11.5(mm) となり、
厚み測定結果への悪影響が懸念される。
【0018】このため、本発明では、走間材目標厚みに
できるだけ近づけた厚みの校正片を用いることが好まし
い。以上述べたように、本発明によれば、走間材の厚み
を上下の距離計で測定する走間材厚み測定方法におい
て、上下の距離計を大規模のC形架構で連結せず上下単
独に走行させる測定方式でも、校正片を用いて上下の走
査点の位置合わせが容易にできるようになるから、原点
出しの作業負荷を大幅に軽減でき、また多少の角度偏差
があっても測定誤差を小さくすることができる。従っ
て、校正片のない場合に比較して厚み異常を誤報するケ
ースが激減する。
【0019】上記実施形態では走間材が板材の場合につ
いて本発明を説明したが、本発明は板材に限定されるも
のではなく、H形材など各種形材にも適用することがで
きる。なお、H形鋼のウェブ厚を測定対象とする場合、
校正片は、厚みをウェブ厚に近いものとし、走路面から
の高さが目標フランジ幅の略1/2 となる位置に配置する
のがよい。
【0020】
【実施例】図4に示す形態で、熱間圧延後搬送テーブル
(走路2)上を移動するH形鋼(走間材1)のウェブ厚
測定に本発明を適用した実施例について説明する。図4
において図1と同一または相当部分には同じ符号を付し
説明を省略する。距離計4はレール8に沿って上下単独
走行する。上下の距離計4A,4B は、待機位置から発進
後、走路2の手前に配置した校正片9を測定し、その測
定結果に基づいて停止して、先行する距離計が後続の距
離計を待つことで、上下の位置合わせを行った後、同時
再発進して走間材1の測定にかかる。
【0021】距離計4には、三角測量方式のレーザ距離
計を用い、校正片9には、耐熱鋼をH形鋼の目標ウェブ
厚と同じ厚みの矩形片に機械加工したものを用いた。校
正片9の配置高さは、「走路面設計高さ+(1/2) ×目標
フランジ幅」とした。その結果、校正片を用いず待機位
置での原点出しのみ行っていた従来に比べ、圧延本数25
0 本中、ウェブ幅方向のウェブ厚分布異常の誤報件数が
40件から0件に激減した。
【0022】
【発明の効果】かくして本発明によれば、走間材厚み測
定方法において、上下の距離計を大規模のC形架構で連
結しなくとも、上下の位置合わせの手間を要さずそのず
れを有効に修正でき、また少々の角度のずれがあっても
測定誤差を小さくでき、そのため厚み異常の誤報回数が
格段に減少して操業がより円滑に流れるようになり、生
産性が向上するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の例を示す模式図である。
【図2】本発明により角度偏差起因の位置ずれが修正さ
れる点の説明図である。
【図3】校正片と走間材との厚み差により位置ずれが生
じる点の説明図である。
【図4】H形鋼の走間厚み測定に本発明を適用した実施
例の説明図である。
【図5】上下の距離計を連結走行させる走間厚み測定方
法の従来例を示す模式図である。
【図6】上下の距離計の位置ずれが小さいときの厚み測
定結果を示すグラフである。
【図7】上下の距離計を単独走行させる走間厚み測定方
法の従来例を示す模式図である。
【図8】上下の距離計の位置ずれが大きいときの厚み測
定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 走間材 2 走路(搬送テーブル) 3 サイドガイド 4 距離計 5 C形架構 6 距離計の走行方向(X方向) 7 視準線 8 レール 9 校正片 添字A 上 添字B 下
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 21/08 G01B 11/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走路の上方と下方に上下1対の非接触型
    の距離計を、上下単独に走路幅方向に走行可能に配設
    し、これら距離計を走行させながら走路を移動中の走間
    材を走査して距離を計測し、この計測距離に基づいて走
    間材の厚みを導出する走間材厚み測定方法において、走
    路に向かう途中の距離計による走査が可能な位置に校正
    片を配置し、この校正片を走間材測定前ごとに走査して
    距離を計測し、校正片の計測値が急変したときに上下の
    距離計を停止させることにより上下の距離計の位置合わ
    せを行うことを特徴とする走間材厚み測定方法。
  2. 【請求項2】 前記校正片の厚みは走間材目標厚みと略
    等しいことを特徴とする請求項1記載の走間材厚み測定
    方法。
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