JP4372662B2

JP4372662B2 - 形状検出装置及び形状検出プログラム

Info

Publication number: JP4372662B2
Application number: JP2004311471A
Authority: JP
Inventors: 憲一上杉; 雅好岡本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: JP2006125889A

Description

本発明は，回転軸方向に沿ってセンサーローラの外周面に適宜配置された複数の荷重センサーによって検出された板状部材からの荷重に基づいて上記板状部材の形状を検出する技術に関し，特に，上記板状部材の上記回転軸方向の端部の位置を検出することが可能な形状検出装置及び形状検出プログラムに関するものである。

従来，圧延機等により圧延された圧延材等の板状部材の形状を検出する形状検出装置が知られている。この形状検出装置は，表面に複数の荷重センサーが配置されたセンサーローラと，上記板状部材の荷重に応じた上記荷重センサーの出力信号に基づいて上記板状部材の形状を検出（算出）するコントローラとを備えて構成されている。
上記形状検出装置において，ある板状部材の形状を検出するときは，予め上記板状部材の板幅を入力（登録）し，上記板状部材を定められたセンタリング位置にセットして上記形状検出装置に送り込む必要がある。この形状検出装置では，上記入力された板幅や上記センタリング位置を基準にして板状部材の形状が検出されるが，上記板状部材のセット位置にズレが生じ，或いは上記形状検出装置に搬送された板状部材に板ズレ（板幅方向への位置ズレ）等が生じると，上記センタリング位置と実際の板状部材の位置とが整合しなくなるため，板状部材の形状を正確に検出することができなくなるという問題がある。
また，圧延機により圧延された圧延板の形状を連続的に検出する場合は，圧延時に注入される圧延油等の影響により圧延板の横滑りが生じ，板ズレが生じ易くなるという問題もある。
更に，圧延機の圧延状況によっては，入力した板幅と異なる幅に圧延された圧延板が搬送されることもあり，この場合も，板状部材の形状を正確に検出することができなくなる。
そのため，従来は，上記形状検出装置に，ＣＣＤカメラから得られた画像に基づいて板幅・板ズレを検出する特許文献１に記載の検出装置（以下，従来装置１という）や，渦電流を利用して板幅・板ズレを検出する検出装置（以下，従来装置２という）等を別途設け，これらの検出装置により検出された板幅やズレ量をフィードバックさせて上記形状検出装置で検出される板状部材の形状誤差を補正する手法がとられている。
しかしながら，ＣＣＤカメラの画像による上記従来装置１（特許文献１）の検出装置では，ヒューム等の環境如何によって誤動作するおそれがあるという問題がある。また，ＣＣＤカメラや照明機器等のメンテナンスを怠れば検出精度が低下するという問題もある。
また，渦電流を利用した上記従来装置２の検出装置を設置した場合は，製造ラインのライン長さが数十センチ程度長くなるため，歩留まりが低下して製造効率が悪化するおそれがあり，更に，板状部材の送り出し時間（通板時間）が長くなるため作業効率が低下するという問題がある。
更に，板幅・板ズレを検出する従来の手法では，形状検出装置に加え上記従来装置１或いは従来装置２といった新たな装置を設ける必要であり，コストアップになる。また，形状検出装置の周辺設備の複雑化，設備規模の拡大化を招来することにもなる。
特開２０００−４２６１６号公報

一方，上述した従来装置１及び２を設置することなく，センサーローラ表面に配置された荷重センサーのセンサ出力に基づいて板幅や板ズレを検出することも可能である。例えば，上記複数の荷重センサーのうち，板状部材に覆われた荷重センサーの出力値と覆われていない荷重センサーの出力値とを比較することにより検出することができる。しかしながら，上記荷重センサーは，板状部材の形状を検出するためのものであるため，板状部材の形状如何によっては，板端部の位置を正確に検出することができないという問題がある。また，従来は上記荷重センサー間には板状部材からの荷重を検出することができない領域が存在する場合もあり，その場合は，上記検出手法では，上記荷重センサー間，つまり，荷重センサーによる荷重の検出が不可能な領域に板状部材が配置される為，その板端部の検出誤差（最大でセンサー間の距離だけの誤差が生じる）が無視できない程度に大きくなるという問題もある。これらの問題は，板端部が常に二つのセンサー上に被るように密に多数の荷重センサーを設け，板端部における二つのセンサー出力に基づいて板端部の位置を検出することにより解消することができるが，設置するセンサー数が膨大となり，コスト面で高価となるばかりでなく，実用性にも欠ける。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，板状部材の形状の検出精度を高めると共に，上記板状形状の幅方向への板ズレ，板幅長さ及び板端部の位置を高い精度をもって検出することを可能とする形状検出装置及び形状検出プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，外周面に回転軸方向に沿って所定間隔ごとに且つ回転方向に所定角度ずつずれて配置された複数の荷重センサーを有するセンサーローラの表面に板状部材が接触することにより，上記荷重センサーで検出された上記板状部材からの荷重に基づいて上記板状部材の形状を検出する形状検出装置であって，
上記センサーローラの外周面が，局所的な荷重の周辺部への荷重変化を来たす層状部材によって上記荷重センサーと共に被覆されてなり，
上記荷重センサー各々が，上記層状部材を介して上記板状部材からの荷重を検出し得る該層状部材上の荷重検出範囲の全域に上記板状部材が接触している場合に所定の荷重が検出されるよう校正されたものであって，複数の上記荷重センサーが，一の上記荷重センサーの両側に位置する二つの上記荷重センサーの上記荷重検出範囲が上記回転軸方向に重複するように配置されてなり，
上記板状部材が上記センサーローラの表面の上記層状部材に接触することにより，隣接する二つの上記荷重センサーで上記所定の荷重未満が検出された場合に，該二つの上記荷重センサーによる検出値と上記荷重センサーによる検出値及び該荷重センサーの中心位置から上記板状部材の端部までの距離の既知の関係とに基づいて該二つの上記荷重センサー各々の中心位置から上記板状部材の端部までの離間距離を個別に求め，該離間距離各々と既知の上記荷重センサー各々の配置位置とに基づいて二つの上記板状部材の端部の位置を検出し，二つの上記離間距離を加算した値から上記所定間隔に相当する距離を減算して得られた値の絶対値，検出された二つの上記板状部材の端部の位置の差分の絶対値，又は検出された二つの上記板状部材の端部の位置の比率のいずれかが予め設定された閾値未満であるかどうかの閾値判断を行った上で，上記閾値未満であると判断された場合には，検出された二つの上記板状部材の端部の位置のいずれかの位置或いはそれらの平均値を上記板状部材の端部の位置として決定する一方，上記閾値以上であると判断された場合はエラー出力してなることを特徴とする形状検出装置或いは該形状検出装置のコンピュータに用いられる形状検出プログラムとして構成されている。
従来は，上記層状部材が設けられていなかったため，板状部材が直接的に荷重センサーに作用したときだけ板状部材からの荷重が検出されていた。しかしながら，本発明では，上記層状部材が設けられているため，荷重センサーに板状部材が直接作用していなくても上記荷重センサーが配置されていない板状部材からの荷重を検出することが可能となる。
これにより，層状部材が被覆された少なくとも隣接する二つの荷重センサーにおいて検出された上記板状部材からの荷重に基づいて上記板状部材の端部位置を正確に検出することが可能となる。その結果，板幅・板ズレを検出する検出装置を別途設ける必要がなくなり，上記形状検出装置の周辺設備の複雑化，設備規模の拡大化が防止され得る。更に，荷重センサー間における荷重をも検出することができるので，板状部材の幅方向に多数の荷重センサーを設ける必要がなくなり，センサーローラの製造単価を抑制することができる。
ここで，上記センサーローラの外周面の層状部材としては，例えば，溶射皮膜，金属メッキ，金属スリーブ或いは耐熱ゴムのいずれか又は複数により単層状或いは積層状に被覆されたものが挙げられる。

以上説明したように，本発明によれば，層状部材が被覆された少なくとも隣接する二つの荷重センサーにおいて検出された上記板状部材からの荷重に基づいて上記板状部材の端部位置を正確に検出することが可能となる。その結果，板幅・板ズレを検出する検出装置を別途設ける必要がなくなり，上記形状検出装置の周辺設備の複雑化，設備規模の拡大化が防止され得る。更に，荷重センサー間における荷重をも検出することができるので，板状部材の幅方向に多数の荷重センサーを設ける必要がなくなり，センサーローラの製造単価を抑制することができる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。なお，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る形状検出装置Ｘが用いられた四段圧延設備の全体を模式的に表す全体模式図，図２はセンサーローラ４の正面図，図３は荷重センサーの荷重伝達率と荷重センサー中心から回転軸方向への離間距離との関係を示すグラフ図，図４は荷重センサーにより検出される荷重と荷重センサー中心から回転軸方向への離間距離との関係を示すグラフ図，図５は板端部を測定する荷重センサの配置位置及び荷重検出範囲Ｆを示す図，図６は図５のＩ部の拡大詳細図，図７はコントローラ６により実行される演算処理の手順を説明するフローチャート，図８はセンサーローラ４の外周面に被覆された層状部材を説明する模式図である。

まず，図１及び図２を用いて，本発明の実施の形態に係る形状検出装置Ｘの概略構成について説明する。なお，この実施の形態では，圧延機により圧延された圧延材（板状部材の一例）の形状を検出する形状検出装置Ｘについて説明するが，特にこれに限定されることはなく，上記形状検出装置Ｘはあらゆる金属板或いは樹脂板等の板状部材の形状の検出に適用され得るものである。
図１に示すように，本形状検出装置Ｘは，四段圧延機３（以下，圧延機と略す）の圧延方向Ｙ１の下流側に設けられており，圧延板１と接触すると共に上記圧延板１の搬送速度（圧延速度）と同期して回転するセンサーローラ４と，上記圧延板１が上記センサーローラ４の表面に接触することにより上記センサーローラ４に設けられた荷重センサーＥからの検出信号（電流信号又は電圧信号等の電気信号）に基づいて上記圧延板１の形状を検出するコントローラ６とを備えて大略構成されている。

上記センサーローラ４は，図２に示すように，その回転軸方向に沿って外周面に適宜配置された複数の荷重センサーＥを有するソリッドタイプのローラである。このセンサーローラ４の外周面は，局所的な荷重を周辺部へ荷重変化させる層状部材１２が上記荷重センサーＥと共に被覆されている。これにより，センサーローラ４に加えられた荷重が一点に集中せず，周辺部へ分散される。上記センサーローラ４の外周面を覆う層状部材１２としては，溶射皮膜，金属メッキ，金属スリーブ或いは耐熱ゴム等が単層状或いは積層状に被覆されたものや，これらが組み合わされて積層状に被覆されたものが挙げられる。具体的には，センサーローラ４に，その外周面を覆う金属スリーブ１２ｂが圧入されたもの，図８（ａ）に示すように，上記金属スリーブ１２ｂの外周面に更にクロムメッキ（Ｃｒメッキ）等の金属メッキ１２ａが施された二層構造のもの，図８（ｂ）に示すように，Ｎｉ溶射やＷＣ溶射等の溶射処理により溶射皮膜１２ｃがコーティングされた後に，この溶射皮膜１２ｃに更に上記金属膜１２ａが施された二層構造のもの，また，図８（ｃ）に示すように，センサーローラ４を耐熱ゴム１２ｄで覆い，更に，この耐熱ゴム１２ｄの外周面に金属スリーブ１２ｂ，金属膜１２ａを被覆させた三層構造のもの等が考えられる。もちろん，図８（ａ）の二層構造における上記金属メッキ１２ａに代えて，溶射処理による溶射皮膜をコーティングしてもかまわない。また，図８（ｂ）の二層構造において，溶射膜１２ｃと金属メッキ１２ａとの層構造を入れ替えたものであってもよい。更には、図８（ｃ）において、金属メッキ１２ａに代えて，溶射処理による溶射皮膜１２ｃをコーティングしてもかまわない。
上記センサーローラ４の回転軸の両端部は軸受け装置８を介して回転自在に支持されている。上記回転軸の一端は図示しないモータ等の駆動手段の出力軸に連結されており，この駆動手段は，上記センサーローラ４が上記圧延機３の圧延速度と同期して回転するよう制御される。また，上記回転軸の他端には，上記荷重センサーＥで発生した電気量（電荷，電流信号等）を電圧信号に変換・増幅するチャージアンプ１０と，このチャージアンプ１０から出力された電圧信号をＡ／Ｄ変換した後に更にＰＣＭ処理を行い且つ上記センサーローラ４の回転軸の回転角を検出する回転角度検出器を具備し，回転体から固定部へ光伝送するトランスミッター１１とが取り付けられている。
本実施の形態では，上述したソリッドタイプのセンサーローラ４を用いた例について説明するが，上記ソリッドタイプのローラに限られず，例えば，複数枚のディスクが回転軸の軸方向に積層された分割ディスク積層タイプのローラが用いられた形状検出装置にも本発明が適用され得る。

上記荷重センサーＥは，図２中のＨ部詳細図に示すように，センサーローラ４の表面のセンサー孔（不図示）に収容された水晶式圧電トランデューサ５ｂ（以下，トランデューサと略す）と，上記センサー孔を塞ぐと共に上記圧延板１から受けた荷重を上記トランデューサ５ｂに伝達する円形状のセンサーキャップ５ａと，その他，図示しない信号線等により構成されている。本実施形態においては，直径φ３０ｍｍのセンサーキャップ５ａを使用する。即ち，上記荷重センサーＥは直接的な荷重に対してはφ３０ｍｍのセンサーキャップ５ａ全面で検出することができる。
上記荷重センサーＥは，上記センサーローラ４の軸方向に沿って所定間隔（本実施形態ではセンサーピッチＤを２５ｍｍとして説明する）に且つ回転方向に所定角度づつずれて複数配置されている。
上記層状部材１２が被覆された上記センサーローラ４の表面に上記圧延板１が接触すると，上記圧延板１から上記センサーローラ４の回転軸に垂直な方向（ラジアル方向）に荷重（圧延板１の張力）が作用し，該荷重が上記層状部材１２を介して上記荷重センサーＥに伝達される。このとき，上記荷重センサーＥでは，上記荷重に応じた電流信号（センサーの出力信号）が発生し，その後，この電流信号は上記チャージアンプ１０において電圧信号に変換された後にトランスミッター１１において，チャージアンプ１０から出た電圧信号はＡ／Ｄ変換され且つＰＣＭ処理が行なわれた後，回転体から固定部へ光伝送され，前記コントローラ６に伝送される。
上記コントローラ６は，ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等の各種制御機器により構成されている。これらの制御機器が上記荷重センサーＥから伝送された電気信号に基づいて所定のプログラムに従った演算処理を実行することによって，上記圧延板１の形状が検出される。なお，検出された形状のデータは上記コントローラ６に通信接続されたモニター等の図示しない表示手段に外部出力される。

また，上記荷重センサーＥは，上述したように上記層状部材１２により被覆されているため，上記圧延板１からの荷重は，図３（ｂ）の太線で示す荷重伝達率に従って上記荷重センサーＥ（のセンサーキャップ５ａ）に伝達される。なお，ここで言う荷重伝達率とは，上記圧延板１からの荷重に対する上記荷重センサーＥで検出される荷重の比率を意味する。ここに，図３（ａ）は，上記層状部材１２で被覆されていないセンサーローラ４における荷重センサーＥの荷重伝達率を示し，（ｂ）は上記層状部材１２で被覆されたセンサーローラ４における荷重センサーＥの荷重伝達率を示す。また，図中の縦軸は上記荷重伝達率であり，横軸は上記荷重センサーＥの中心点から回転軸方向への離間距離である。また，図中のｄはセンサーキャップ５ａの直径（３０ｍｍ）であり，Ｌは上記荷重センサーＥによって荷重を検出し得る荷重検出範囲Ｆ（図５参照）の半径を示す。なお，荷重検出範囲Ｆの半径Ｌは，上記層状部材１２の層厚，材質，積層数，上記荷重センサーＥの性能（特性）等により決定される数値であり，本実施形態では，少なくともセンサーピッチＤ（２５ｍｍ）より大きい値となるように上記荷重センサーＥ或いは上記層状部材１２が選択されている。即ち，本実施の形態では，圧延板１の幅方向全域における荷重を検知するべく，隣接するセンサーの上記荷重検出範囲Ｆ（図５）が重複するように上記荷重センサーＥが配置されている。
従来の形状検出装置においては，センサーローラは上記層状部材１２で被覆されていないため，図３（ａ）に示すように，荷重センサーＥのセンサーキャップ５ａの外側（ｄ／２〜Ｌまでの範囲）で作用又は加圧された荷重は上記荷重センサーＥに伝達されず，したがって，その荷重伝達率は略０であった。これに対し，本実施の形態に係る形状検出装置Ｘでは，上記センサーローラ４に上記層状部材１２が被覆されているため，図３（ｂ）に示すように，上記センサーキャップ５ａ上（０〜ｄ／２までの範囲）に作用又は加圧される荷重のみならず，その外側（ｄ／２〜Ｌまでの範囲）における荷重までもが上記荷重センサーＥに伝達される。このように，本形状検出装置Ｘによれば，センサーローラ４の回転軸方向に荷重センサーＥが配置されていない範囲（ｄ／２〜Ｌまでの範囲）における荷重も検出することができるため，上記荷重センサーＥ間やその外側に上記圧延板１の端部がある場合でも，その端部からの荷重に基づいて，上記圧延板１の端部位置及び／又は板幅を正確に検出することが可能となる。

上記圧延板１から受ける荷重の位置によって図３（ｂ）のように推移する荷重伝達率に基づくと，上記荷重センサーＥで検出される荷重と荷重センサーＥの中心点から圧延板１の端部までの距離との関係は図４のように表すことができる。なお，図４に示す関係は，予めセンサローラ４に一定の荷重を負荷し、各荷重センサーEから検出される出力を検定する図示しない周知のキャリブレ−ション装置によって更正され，その後に取得されたものである。キャリブレ−ション装置のヘッド部分はセンサローラ４に一定の荷重を負荷させながら該センサローラ４の軸方向にシフトさせる事ができ、荷重点を変えて各荷重センサ−Eの出力を更正することができる。
図中のグラフの縦軸は上記荷重センサーＥにより検出される検出荷重（又は検出信号値）である。また，横軸は上記荷重センサーＥの中心点から圧延板１の端部までの距離を示し，センサーローラ４の回転軸の中心方向に向かって正，回転軸の端部方向に向かって負で示す。なお，本実施の形態では，説明を簡略化するため，線形特性を有する図４のグラフを用いて説明するが，一般的には，使用する荷重センサーＥの特性や被覆される層状部材１２の材質，厚さ等によって図４の関係は非線形特性となる。
図４のグラフに示されるように，例えば，荷重検出範囲Ｆの全域（０〜±Ｌの範囲）に圧延板１が接触している場合は，上記荷重センサーＥにおいて荷重Ｗ₀が検出され，上記荷重検出範囲Ｆに圧延板１が接触していない場合には荷重は検出されない。なお，上記荷重センサーＥは，上記荷重検出範囲Ｆの全域に圧延板１が接触している場合に荷重Ｗ₀が検出されるよう校正されているものとする。
そのため，例えば，図５や図６に示すような状態で圧延板１がセンサーローラ４に接触している場合，即ち，図５においてセンサーローラ４の左端部側（以下「ＷＳ側」という）の板端部Ｔ_WSが荷重センサーＥ₂上にのみ掛かっている場合は（図６参照），荷重センサーＥ₃及びこれよりセンサーローラ４の中央側の荷重センサーでは荷重Ｗ₀が検出される。また，一部分に圧延板１が接触している荷重センサーＥ₂において荷重Ｗ（Ｅ₂）が検出されたとすると，図４から，このときの上記圧延板１の板端部Ｔ_WSが上記荷重センサーＥ₂の中心からＷＳ側の方向（センサーローラ４の回転軸の端部方向）へＬ_WS2離れた位置にあることが読み取られる。また，同様に，荷重センサーＥ₁の荷重検出範囲Ｆの一部分に圧延板１が接触している荷重センサーＥ₁においてＷ（Ｅ₁）が検出されたとすると，図４から，このときの上記圧延板１の板端部Ｔ_WSが上記荷重センサーＥ₂の中心からセンサーローラ４の回転軸の中央方向へＬ_WS1離れた位置にあることが読み取られる。
このように，荷重センサＥ₁の出力に基づき求められた板端部Ｔ_WSの位置と，荷重センサＥ₂の出力に基づき求められた板端部Ｔ_WSの位置とは，板幅方向の荷重分布が一定であれば（形状がデッドフラットであれば）理論上一致する。しかしながら，通常は板幅方向に荷重分布がある為，上述のように求められた二つの位置には差異が生じる。従って，この場合は，後述する処理（図７のＳ６０〜Ｓ９０の処理）によって求められた位置が圧延板１の板端部Ｔ_WSとして決定される。
なお，図５においてセンサーローラ４の右端部側（以下「ＤＳ側」という）の板端部Ｔ_DSについても，上述と同様にして図４のグラフからその位置が読み取られる。

本実施の形態における上記形状検出装置Ｘにおいては，上記コントローラ６に備えられたＲＡＭ等の記憶媒体に，図３（ｂ）及び図４に示される関係がテーブルデータ化されて記憶されている。そのため，上記コントローラ６が上記荷重センサーＥから伝送された検出信号（荷重センサーＥにより検出された荷重を示す）と上記記憶媒体に記憶された上記テーブルデータとに基づいて所定のプログラム（形状検出プログラム）に従った演算処理を行うことによって，上記圧延板１の端部位置（板状部材の形状の一例）が検出される。以下に，上記コントローラ６（のＣＰＵ）により実行される演算処理の手順の一例について図７のフローチャートを用いて説明する。図中のＳ１０，Ｓ２０…は処理手順（ステップ）番号を示し，処理はステップＳ１０より開始される。
まず，圧延機３で圧延された圧延板１が搬送され，上記センサーローラ４に接触すると，この接触により上記荷重センサーＥで生じた電気信号（出力信号）に基づいて，上記荷重センサーＥが受けた荷重が検出される（Ｓ１０）。その後，この検出された荷重は，上記コントローラ６のＲＡＭ（記憶媒体）に順次記憶される（Ｓ２０）。なお，本実施の形態では，後述するように，上記荷重センサーＥの出力信号に応じて求められた荷重に基づき，図４のデータを用いて圧延板１の端部位置を検出する処理例について述べるが，当然のことながら，上記荷重センサーＥの出力信号そのものを基にして，上記圧延板１の端部位置を検出する処理例であってもかまわない。

続いて，ステップＳ３０では，上記センサーローラ４が一回転したかどうかが判断される。これは，上述したように，上記荷重センサーＥは上記センサーローラ４の軸方向に沿って且つ回転方向に所定角度づつずれて配置されているために，一回転しなければ全て荷重センサーＥの出力値を検知できないからである。なお，かかる判断は，上記ポジショントランスミッタ１１から検出される上記センサーローラ４のゼロ点位置信号の検出結果に基づいて行われる。

上記ステップＳ３０においてセンサーローラ４の一回転が判断されると，続いて，隣接する二つの荷重センサーＥから荷重Ｗ₀未満に相当する荷重の検出値（検出信号）が検出されたかどうかが判断される（Ｓ４０）。例えば，図６に示すような状態で圧延板１がセンサーローラ４に接触している場合には，隣接する荷重センサーＥ₁，Ｅ₂において上記荷重Ｗ₀未満の検出値（＞０）が検出されるため，ステップＳ４０の処理は，Ｙｅｓ側に進む。ここで，上記各荷重センサーＥ₁，Ｅ₂から上記荷重Ｗ₀未満の検出値が検出されない場合は，荷重センサーＥ₁，Ｅ₂に不具合が生じていると考えられるため，この場合はその旨を表示出力（エラー出力）等した後に処理が中断される（Ｓ７１）。
なお，測定される圧延板１の板幅情報やセンタリング位置が前記コントローラ６（図１）に予め入力（又は記憶）されている場合であって，上記圧延板１の板端部が掛かる荷重センサーが予め判明している場合には，上記ステップＳ４０の処理を行うことなく，その判明している荷重センサー近傍のセンサーのみを監視してその出力値を検出すればよい。例えば，図５に示すような状態で圧延板１がセットされた場合には，その板端部Ｔ_WSが掛かるであろうＷＳ側の荷重センサーＥ₁，Ｅ₂，Ｅ₃を上記板端部Ｔ_WSの検出用のセンサーとして上記コントローラ６に登録し，板端部Ｔ_DSが掛かるであろうＤＳ側の荷重センサーＥ₁′，Ｅ₂′，Ｅ₃′を上記板端部Ｔ_DSの検出用のセンサーとして上記コントローラ６に登録し，登録されたセンサーのみの出力値を検出すればよい。

処理がステップＳ５０に進むと，ここでは，検出された上記荷重Ｗ₀未満の検出値（荷重センサーＥ₁，Ｅ₂の検出値）とＲＡＭ等の記憶媒体に記憶された図４に示すデータとに基づいて，荷重センサーＥ₁，Ｅ₂の中心位置から板端部Ｔ_WSまでの離間距離がそれぞれ個別に求められる。このとき求められた離間距離Ｌ_WS1及びＬ_WS2とすると，該離間距離Ｌ_WS1及びＬ_WS2と既知の荷重センサーＥ₁，Ｅ₂の配置位置とに基づいて上記圧延板１の板端部Ｔ_WSの位置が検出される。もちろん，ＤＳ側の板端部Ｔ_DSも上述と同様にして求められる。なお，荷重センサーＥ₁′，Ｅ₂′の中心位置から板端部Ｔ_DSまでの離間距離をそれぞれＬ_DS1及びＬ_DS2とする。
このように圧延板１の板端部の位置が検出されると，上記圧延板１の板幅をも検出することが可能となる。更に，予め圧延板１のセンタリング位置や板幅情報等を入力（登録）しておけば，板ズレが生じたかどうかを検知することも可能となる。
ところで，上記ステップＳ５０では，上記二つの荷重センサーＥ₁，Ｅ₂の検出値に基づいて，上記圧延板１の板端部Ｔ_WSについて二つの位置が検出されることになる。この場合は，ステップＳ６０において，求められた上記離間距離Ｌ_WS1とＬ_WS2とを加算した値から，センサーピッチＤを減算して得られた値の絶対値（｜Ｌ_WS1＋Ｌ_WS2−Ｄ｜）が予め定められた閾値未満であるかどうかが閾値判断される。もちろん，上記離間距離Ｌ_DS1とＬ_DS2についても同様に閾値判断される。この閾値判断の結果，ＷＳ側及びＤＳ側の双方の絶対値が上記閾値未満であると判断された場合は（Ｓ７０のＹｅｓ側），検出された二つの上記板端部Ｔ_WSの位置は略一致すると判断できるため，いずれかの位置或いはそれらの平均値が圧延板１のＷＳ側の板端部位置に決定される（Ｓ８０）。もちろん，圧延板１のＤＳ側の板端部位置も同様に決定される（Ｓ８０）。
上記ステップＳ７０では，上記離間距離を加算した値からセンサーピッチＤを減算した値の絶対値を基準に閾値判断をする例について説明したが，例えば，ＷＳ側（或いはＤＳ側）で求められた２つの端部位置（例えばセンサーローラ４の中央部からの位置座標）の差分の絶対値に基づいて閾値判断する処理例であってもかまわない。もちろん，このような差分値に限られず，例えば，検出された二つの端部位置の比率に基づいて閾値判断をする処理例であってもかまわない。なお，ステップＳ８０で決定された圧延板１の端部位置は，モニター等の表示手段に表示出力される。

ステップＳ７０において上記閾値以上と判断された場合は（Ｓ７０のＮｏ側），検出された二つの端部位置の間には許容できない差異があると考えられるため，その旨を表示出力（エラー出力）した後に処理が中断される（Ｓ７１）。
上記ステップＳ８０において端部位置が決定されると，ステップＳ９０では，上記ステップＳ１０〜Ｓ８０までの一連の処理を継続するかどうかが判断される。かかる判断は予め定められた条件を満たすかどうかにより判断されるものであるが，例えば，センサーローラ４に圧延板１が当接しているかどうか或いはセンサーローラ４の速度又は圧延速度が規定値以上であるかどうか等の条件を満たすかどうかにより行われる。このステップＳ９０において，処理を継続すると判断された場合は，ステップＳ１０からの処理が繰り返し行われる。
このようにして，上記コントローラ６において隣接する二以上の荷重センサーＥ₁，Ｅ₂の出力値に基づいて圧延板１の板端部を検出する一連の処理が行われるため，圧延板１の端部位置を高精度に検出することが可能となる。

上述の実施の形態では，図７のステップＳ７０において上記閾値以上と判断された場合は，その旨を表示出力（エラー出力）した後に処理が中断される例について説明したが，例えば，すぐに処理を中断せずにユーザに対して閾値の変更を要求し，該要求に応じて閾値が変更された場合には，再び変更後の閾値に基づいてステップＳ７０の閾値判断処理を行う処理例であってもよい。予め定められた閾値に誤りがある場合や，極めて厳しい閾値が設定されている場合等においては，すぐにこれらの誤り等に対応可能とするべく，適宜，上記閾値の変更を可能とすることが望ましい。

本発明は，板状部材の形状を検出する形状検出装置への利用が可能である。

本発明の実施の形態に係る形状検出装置Ｘが用いられた四段圧延設備の全体を模式的に表す全体模式図。センサーローラ４の正面図。荷重センサーの荷重伝達率と荷重センサー中心から回転軸方向への離間距離との関係を示すグラフ図。荷重センサーにより検出される荷重と荷重センサーの中心から回転軸方向への離間距離との関係を示すグラフ図。板端部を測定する荷重センサの配置位置及び荷重検出範囲Ｆを示す図。図５のＩ部の拡大詳細図。コントローラ６により実行される演算処理の手順を説明するフローチャート。センサーローラ４の外周面に被覆された層状部材を説明する模式図。

符号の説明

Ｘ…形状検出装置
Ｅ（Ｅ₁，Ｅ₂，…）…荷重センサー
１…圧延板（板状部材の一例）
３…四段圧延機
４…センサーローラ
５ａ…センサーキャップ
５ｂ…水晶式圧電トランデューサ
６…コントローラ
８…軸受け装置
１０…チャージアンプ
１１…トランスミッター
１２…層状部材

Claims

外周面に回転軸方向に沿って所定間隔ごとに且つ回転方向に所定角度ずつずれて配置された複数の荷重センサーを有するセンサーローラの表面に板状部材が接触することにより，上記荷重センサーで検出された上記板状部材からの荷重に基づいて上記板状部材の形状を検出する形状検出装置であって，
上記センサーローラの外周面が，局所的な荷重の周辺部への荷重変化を来たす層状部材によって上記荷重センサーと共に被覆されてなり，
上記荷重センサー各々が，上記層状部材を介して上記板状部材からの荷重を検出し得る該層状部材上の荷重検出範囲の全域に上記板状部材が接触している場合に所定の荷重が検出されるよう校正されたものであって，複数の上記荷重センサーが，一の上記荷重センサーの両側に位置する二つの上記荷重センサーの上記荷重検出範囲が上記回転軸方向に重複するように配置されてなり，
上記板状部材が上記センサーローラの表面の上記層状部材に接触することにより，隣接する二つの上記荷重センサーで上記所定の荷重未満が検出された場合に，該二つの上記荷重センサーによる検出値と上記荷重センサーによる検出値及び該荷重センサーの中心位置から上記板状部材の端部までの距離の既知の関係とに基づいて該二つの上記荷重センサー各々の中心位置から上記板状部材の端部までの離間距離を個別に求め，該離間距離各々と既知の上記荷重センサー各々の配置位置とに基づいて二つの上記板状部材の端部の位置を検出し，二つの上記離間距離を加算した値から上記所定間隔に相当する距離を減算して得られた値の絶対値，検出された二つの上記板状部材の端部の位置の差分の絶対値，又は検出された二つの上記板状部材の端部の位置の比率のいずれかが予め設定された閾値未満であるかどうかの閾値判断を行った上で，上記閾値未満であると判断された場合には，検出された二つの上記板状部材の端部の位置のいずれかの位置或いはそれらの平均値を上記板状部材の端部の位置として決定する一方，上記閾値以上であると判断された場合はエラー出力してなることを特徴とする形状検出装置。
上記センサーローラの外周面が，溶射皮膜，金属メッキ，金属スリーブ或いは耐熱ゴムのいずれか又は複数により単層状或いは積層状に被覆されてなる請求項１に記載の形状検出装置。
外周面に回転軸方向に沿って所定間隔ごとに且つ回転方向に所定角度ずつずれて配置された複数の荷重センサーを有するセンサーローラの表面に板状部材が接触することにより，上記荷重センサーで検出された上記板状部材からの荷重に基づいて上記板状部材の形状を検出する形状検出装置のコンピュータに用いられる形状検出プログラムであって，
上記形状検出装置が，
上記センサーローラの外周面が，局所的な荷重の周辺部への荷重変化を来たす層状部材によって上記荷重センサーと共に被覆されてなり，
上記荷重センサー各々が，上記層状部材を介して上記板状部材からの荷重を検出し得る該層状部材上の荷重検出範囲の全域に上記板状部材が接触している場合に所定の荷重が検出されるよう校正されたものであって，複数の上記荷重センサーが，一の上記荷重センサーの両側に位置する二つの上記荷重センサーの上記荷重検出範囲が上記回転軸方向に重複するように配置されてなるものであって，
上記コンピュータに，
上記板状部材が上記センサーローラの表面の上記層状部材に接触することにより，隣接する二つの上記荷重センサーで上記所定の荷重未満が検出された場合に，該二つの上記荷重センサーによる検出値と上記荷重センサーによる検出値及び該荷重センサーの中心位置から上記板状部材の端部までの距離の既知の関係とに基づいて該二つの上記荷重センサー各々の中心位置から上記板状部材の端部までの離間距離を個別に求め，該離間距離各々と既知の上記荷重センサー各々の配置位置とに基づいて二つの上記板状部材の端部の位置を検出し，二つの上記離間距離を加算した値から上記所定間隔に相当する距離を減算して得られた値の絶対値，検出された二つの上記板状部材の端部の位置の差分の絶対値，又は検出された二つの上記板状部材の端部の位置の比率のいずれかが予め設定された閾値未満であるかどうかの閾値判断を行った上で，上記閾値未満であると判断された場合には，検出された二つの上記板状部材の端部の位置のいずれかの位置或いはそれらの平均値を上記板状部材の端部の位置として決定する一方，上記閾値以上であると判断された場合はエラー出力させてなることを特徴とする形状検出プログラム。