JP3801077B2 - 圧延機直近幅計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延機、好適には、板材の幅方向圧延を行う熱間圧延機において、板幅制御精度を大幅に向上させる技術に関する。
なお、以下では、圧延機で圧延する板材として熱間の厚鋼板（単に鋼板ともよぶ。）を例示して説明するが、板材をこれに限定するものでないことは言うまでもない。
【０００２】
【従来の技術】
厚鋼板を圧延する圧延機の板幅制御を目的として、圧延機近傍で板幅を測定する幅計としては、従来、以下の３方式の幅計が知られており、それぞれ、実用化されている。
(1) 透過方式幅計（バックライト方式幅計）
鋼板両エッジの上方位置に一次元ＣＣＤカメラ（以下、単にＣＣＤカメラともいう。）を配し、また、対向する下方位置に下部光源を配して、下部光源が鋼板で遮られるエッジ部を検出することで、鋼板の板幅測定を行う。
【０００３】
本方式では、板材の下方位置に下部光源を設ける必要があり、板幅の測定位置を圧延ロール直近とするには、下部光源を圧延機内部に組み入れることが必要となる。そのため、圧延機に関係する機械設備との干渉を回避し、かつ、圧延機内の悪環境に耐える保全性の高い構造とする必要があり、下部光源設備が必然的に大がかりな設備となってしまう。これを回避するため、本方式では、通常、板幅の測定位置を圧延機出側（または、入側）の圧延機設備と干渉しない圧延機から離れた位置に設置される。
(2) 距離測定方式幅計
鋼板の幅方向両端の端部位置に向けて１対のレーザ距離計を配し、その距離測定を行うことで、鋼板の板幅測定を行う。
【０００４】
本方式では、板幅測定箇所の板端部位置に、板端部面に対して直交する方向にレーザ距離計を配置する必要があり、圧延機の内部に配置するためには、圧延機に関係する機械設備との干渉を回避する必要があり、また、圧延機内の悪環境に耐える保全性の高い構造とする必要があり、設置のためには、かなり大がかりな設備とすることが必要である。そのため、通常は、圧延機出側（または、入側）の圧延機設備と干渉しない圧延機から位置から離れた位置に設置される。
(3) （熱間鋼板の）自発光検出方式幅計
鋼板両エッジの上方位置に、熱間鋼板が発する放射光（主に赤外線）を検出する一次元ＣＣＤカメラを配し、鋼板エッジ部を検出することで、鋼板の板幅測定を行う。
【０００５】
図５に基づき、本方式による従来の幅計9aを、更に詳細に説明する。なお、ここで、圧延機３としては、幅圧延ロール２で厚鋼板１を幅圧延する例を示す。厚鋼板１は、搬送ロール４上を搬送される。一次元ＣＣＤカメラ10a は、圧延機３の出側（または、入側）の離れた位置に、厚鋼板１の直上となるように配置し、11で示す幅測定ラインを測定することで板幅測定を行う。
【０００６】
ここで、厚鋼板１の搬送に伴う光学的な振動変位要因誤差を抑制するために、一次元ＣＣＤカメラ10a を厚鋼板１の直上に配置することは当然の測定条件とされていた。さらに、従来の汎用一次元ＣＣＤカメラは検出感度が低く、鋼板の微弱な自然光を検出して幅計として用いるに当り、本発明のように「のぞき込む角度」に設定することは全く考えられなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧延機における板幅制御において、制御する板幅の精度を向上させるためには、圧延機内の圧延ロールにできる限り近い位置で板幅を測定し、実際の圧延部と板幅測定位置のずれを極小とすることを好適とする。
しかしながら、上記の従来の幅計は、いずれもそのままでは、圧延機内の圧延ロール直近位置での板幅測定に適用することはできなかった。
【０００８】
本発明は、圧延ロール直近における板幅の直接測定を可能とし、圧延ロールでの圧延位置と板幅測定位置の位置的、時間的ずれを最小にすることで、圧延機を制御する際の制御誤差を最小に抑えることを可能ならしめ、ひいては、圧延機における板幅制御精度を大幅に向上することを可能とした圧延機直近幅計を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の従来の幅計について詳細に調査・研究を重ね、自発光検出方式幅計を改善することで圧延ロール直近を測定することが可能であることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、板材を圧延する圧延機の圧延ロール直近における板幅を測定する圧延機直近幅計であって、前記板材の両端エッジ部のエッジ位置を検出する少なくとも1 対の一次元ＣＣＤカメラを有してなり、該一次元ＣＣＤカメラの視向を、圧延機内部の圧延ロール直近における板材をのぞき込む角度としてなることを特徴とする圧延機直近幅計によって上記課題を解決したものである。
【００１０】
また、本発明は、前記一次元ＣＣＤカメラが、高感度電子シャッタータイプのイメージセンサ素子を具備することが好適であることを見出したのである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に基づいて、本発明の圧延機直近幅計９について、詳細に説明する。なお、図５で既に説明した各部材には同一の番号を付し、ここでの再度の説明を省力する。
本発明は、自発光検出方式を採用し、一次元ＣＣＤカメラ10に対し、その視向を圧延機内部の圧延ロール直近における板材表面をのぞき込む角度としてなるように配設することを特徴とする。なお、ここでは、前記の板材表面をのぞき込む角度θを45°とする場合について説明するが、これに限定されない。
【００１２】
本発明では、一次元ＣＣＤカメラ10を、板材をのぞき込むように配設することで、板幅を測定する幅測定ライン11を、幅圧延ロール２の直近位置とすることができるのである。
ところで、図２に示すように、従来の一次元ＣＣＤカメラ10a では、厚鋼板１が上下に変動しても、幅測定ラインは、11a 、12a として示すように変化しない。そのため、厚鋼板の上下動に対して、ほとんど誤差は発生しない。
【００１３】
しかしながら、本発明のように斜め方向に配設した一次元ＣＣＤカメラ10では、厚鋼板１が上下に変動すると、幅測定ラインが、11a から11b へと変化してしまう。そのため、幅測定値も、Ｌa からＬb へと変化し、搬送のライン変動に伴い測定値も変動することになる。
このライン変動がゆっくりであり、ゆるやかな動きであれば、従来のように、一次元ＣＣＤカメラの感度が低く、受光時間が長い場合であっても、測定そのものは正常に行うことが可能である。そのため、例えば、両エッジを測定する一次元ＣＣＤカメラをそれぞれ２眼とし、３角法等に基づく距離補正を行うことで対処することが可能となる。しかしながら、ライン変動が急激な場合には、１回の受光時間内での変動分がそのまま誤差となって積算して測定され、幅エッジ位置を平均化して測定することになる。
【００１４】
図３は、１回の測定におけるＣＣＤカメラ受光時間と、搬送レベル変動要因幅エッジ測定誤差の関係を例示している。図示のように、従来のＣＣＤカメラを適用し、ＣＣＤカメラ受光時間が長い従来領域では、誤差も大きく、ライン変動に対して幅計が必要とする精度を満足することができなかったのであるが、本発明で用いる高速シャッタを適用したＣＣＤカメラでは、ＣＣＤカメラ受光時間が短く、その誤差も幅計が必要とする精度を十分に満足していることがわかる。
【００１５】
以上の説明を、図４にまとめると、横軸の搬送レベル変動速度と、縦軸の搬送レベル変動要因幅エッジ測定誤差の関係は、図示のグラフとなる。
すなわち、点線で示す従来の直下方向を測定するＣＣＤカメラの場合、測定位置が変化しないことから、搬送レベル変動速度が大きくなっても幅エッジ測定誤差はあまり変化しない。しかし、従来のＣＣＤカメラを本発明に適用し、のぞき込み角度を45°とすると、搬送レベル変動速度が大きくなると、それに伴って幅エッジ測定誤差も大きくなってしまう。
【００１６】
そのため、本発明に適用する一次元ＣＣＤカメラとして、従来の汎用の一次元ＣＣＤカメラに代えて、高感度電子シャッタータイプのイメージセンサ素子を適用した新しい一次元ＣＣＤカメラの開発を行った。この電子シャッタ適用のＣＣＤカメラは、受光感度をアップさせる等して、受光時間の短縮を図っており、図示のように、のぞき込み角45°で測定した場合でも、点線で示す従来のＣＣＤカメラを直下方向で測定した場合と、ほぼ同等の性能を有している。
【００１７】
以上で説明のように、今回開発の新しいＣＣＤカメラでは、受光する放射光量の不足からカメラの測定視野面を被測定鋼板の平面部に対して圧延方向に直角に配置することを不要としている。これによって、圧延機内部を斜めからのぞき込む角度に設定することを可能としたのである。なお、従来のＣＣＤカメラであっても、圧延機の搬送速度を極端に遅くすれば誤差を解消できるが、実用的ではない。
【００１８】
また、一次元ＣＣＤカメラを斜めにのぞき込むようにしたことで、被測定鋼板表面における自発光エネルギー強度の急激なばらつきに起因して発生する測定誤差に対しては、被測定鋼板の自発光エネルギー強度を実際に測定して徹底的な調査・解析を行い、誤差要因抑制アルゴリズムを開発することで問題を解決している。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によって、圧延機を制御する際の板幅制御誤差を最小に抑えることが可能となり、ひいては、圧延機における板幅制御精度を大幅に向上できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧延機直近幅計の配置を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図を示す。
【図２】測定対象板材の搬送レベル変動に伴う測定値の変動を説明する模式図である。
【図３】ＣＣＤカメラ受光時間と搬送レベル変動要因幅エッジ誤差の関係を示すグラフである。
【図４】搬送レベル変動速度と搬送レベル変動要因幅エッジ誤差の関係を示すグラフである。
【図５】圧延後の幅を測定する従来の幅計の配置を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図を示す。
【符号の説明】
１ 板材（厚鋼板）
２ 圧延ロール（幅圧延ロール）
３ 圧延機（圧延機ハウジング）
４ 搬送ロール
９ 圧延機直近幅計
9a （従来の）幅計
10 一次元ＣＣＤカメラ
10a （従来の）一次元ＣＣＤカメラ
11、11a 、11b 、12a 幅測定ライン
Ｌa 、Ｌb 幅測定値

Claims (2)

1. 板材を圧延する圧延機の圧延ロール直近における板幅を測定する圧延機直近幅計であって、
   前記板材の両端エッジ部のエッジ位置を検出する少なくとも１対の一次元ＣＣＤカメラを有してなり、
   該一次元ＣＣＤカメラの視向を、圧延機内部の圧延ロール直近における板材をのぞき込む角度としてなることを特徴とする圧延機直近幅計。
2. 前記一次元ＣＣＤカメラが、高感度電子シャッタータイプのイメージセンサ素子を具備してなることを特徴とする請求項１に記載の圧延機直近幅計。

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