JP4559907B2

JP4559907B2 - 棒状体の曲がり測定装置

Info

Publication number: JP4559907B2
Application number: JP2005136203A
Authority: JP
Inventors: 輝夫川畑
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: JP2006313119A

Description

本発明は，棒鋼や管棒などの棒状体を長手方向に搬送しながら，その曲がり量を測定する装置に関する。

棒鋼や管棒などの棒状体を長手方向に搬送しながら，その曲がり量を測定する装置としては，例えば特許文献１に記載された装置が知られている。該文献に開示された装置は，図５（特許文献１の図１に同じ）に示すように，搬送径路に沿って，棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する第１及び第２の方向の棒状体変位を検出する少なくとも３組の変位検出手段を配置し，所定のピッチ毎に単位長さ当たりの曲がり量を測定するものである。ここで，少なくとも３組の変位検出手段を配置するのは，曲がりを測定する際の基準点を棒状材が前後の案内ロールが接する点とせず，図６（特許文献１の図４に同じ）に示すように各変位量から演算して曲がり量（Ｓ１）を求めるからである。また，該文献の案内ロールの形状や支持構造については何ら具体的に開示していない。

特開２０００−１６１９４４

上記の従来技術の装置は，搬送径路に沿って，棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する第１及び第２の方向の棒状体変位を検出する変位検出手段を少なくとも３組配置することが必須であり，装置構成や演算が複雑で高価なものになるばかりか，案内ロールの形状や支持構造によっては，この案内ロールによって棒状体の曲がりが矯正されてしまい，棒状体の真の曲がりを測定できない問題がある。

そこで，本発明の目的は，棒状体の真の曲がりを測定することができ，しかも，上記変位検出手段を３組以上配置することを必須としない，棒状体の曲がり測定装置を提供することにある。

本願発明者らは，上記課題を解決するために，上記変位検出手段の前後に配設される案内ロールに着目し，その形状，支持構造を適正にする本発明を創案した。本発明によれば，長手方向に搬送される棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する第１及び第２の方向の棒状体変位を検出する一組または複数組の変位検出手段を有する曲がり測定装置において，少なくとも前記変位検出手段に最も近い上流側と下流側とに棒状体を下方から支持するＶ字状案内ロールを設けると共に，該Ｖ字状案内ロールの姿勢を棒状体の水平方向成分の曲りに追従可能に構成し，前記Ｖ字状案内ロールは，周面にＶ字状連続溝が形成されたロール本体と回転軸の間に球面ブッシュを嵌装すると共に，ロール本体の両側面に当接する弾性体を設け，該弾性体を回転軸に固設した部材により支持することにより，ロール本体が回転軸に対して傾動可能な構造としたことを特徴とする棒状体の曲がり測定装置が提供される。

更に，前記Ｖ字状案内ロールの上部に，棒状体を上方からＶ字状案内ロールに押さえ込むピンチロールを設けても良い。その場合，前記ピンチロールは，周面がフラットなロール本体を回転軸に対して傾動しない状態で取付けた構造でも良いし，前記ピンチロールは，周面にＶ字状連続溝が形成されたロール本体を回転軸に対して傾動可能に取付けた構造でも良い。

本発明によれば，棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する第１及び第２の方向の棒状体変位を検出する変位検出手段の設置組数に拘わらず，棒状体の曲がりを精度良く測定できる棒状体の曲がり測定装置を提供できる。

先ず，本発明の規定理由について説明する。
本発明で対象とする棒状体の曲がり測定装置は，長手方向に搬送される棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する第１及び第２の方向の棒状体変位を検出する一組または複数組の変位検出手段を有する曲がり測定装置である。

ここで，棒状体とは，棒鋼や管棒などの断面形状が円形の長尺材を言う。長手方向に搬送される棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する第１及び第２の方向の棒状体変位を検出する変位検出手段とするのは，棒状体の曲がりは常に一定方向ではなく，二次元方向にも曲がっているために，上記のような構成を有した曲がり測定装置を採用することが，精度良く曲がりを測定でき，且つ効率的であるからである。変位検出手段の設置組数としては，特許文献１に開示されているように３組以上であっても良いし，後述する理由により，図１に示すように１組であっても良い。更には，２組であっても良く，その設置組数を限定するものではない。また，曲がり量を求めるための演算方法については，後に具体的に説明する。

本発明の本質的特徴は，少なくとも前記変位検出手段に最も近い上流側と下流側とに棒状体を下方から支持するＶ字状案内ロールを設けると共に，該Ｖ字状案内ロールの姿勢を棒状体の水平方向成分の曲りに追従可能に構成したことにある。Ｖ字状案内ロールとは，ロールの周面にロール回転軸を含む平面においてＶ字の形状をした溝が周設されているものである。

長手方向に搬送される棒状体の曲がりを精度良く測定するには，変位検出手段を通過する搬送径路の位置を安定させることが必要であり，少なくとも変位検出手段に最も近い上流側と下流側の棒状体を下方から支持する案内ロールをＶ字状案内ロールとすることにより，棒状材が自重によりＶ字状溝の最下点（断面形状が円形の棒状材がＶ字状溝の左右側面に接する最下点をいう。以下，同じ）への落下力が生じ，変位検出手段に最も近い上流側と下流側に配置されたＶ字状案内ロールに当接する際には，棒状材は常に同じ位置を通過することになる。これにより，安定した位置の搬送径路を得ることができる。加えて，該Ｖ字状案内ロールの姿勢を棒状体の水平方向成分の曲りに追従可能に構成することにより，棒状体へ曲がり矯正力が働かず，棒状体が有している本来の曲がりを正しく測定することができると共に，該Ｖ字状案内ロールの最下点での搬送径路を更に安定して得ることができる。変位検出手段に最も近い上流側と下流側の案内ロールを上記のように構成したから，棒状体の曲がりを測定する際に，変位検出手段に最も近い上流側と下流側のＶ字状案内ロールの最下点を基準点とすることにより，１組の変位検出手段であっても，曲がりを精度良く測定することができる。

更に，棒状体を上方からＶ字状案内ロールに押さえ込むピンチロールを設け，該ピンチロールの姿勢を棒状体の水平方向成分の曲りに追従可能に構成することにより，Ｖ字状案内ロールの最下点での搬送径路を更に精度良く安定して得ることができる。また，該ピンチロールにより，棒状体の前後端が片持ち状態となった時の自重による曲がりを抑制することができる。該ピンチロールは周面をフラットとすれば，その姿勢を棒状体の水平方向成分の曲りに追従可能に構成しなくても，棒状材への曲がり矯正力を生じなくすることができる。また，ピンチロールは，周面にＶ字状連続溝が形成されたピンチロール本体を回転軸に対して傾動可能に取付けた構造としても良い。

以下，本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかる曲がり測定装置の全体構成を示す説明図である。

長手方向に搬送される棒状体ａの搬送方向（通材方向）と直交する平面内において，Ｘ方向（図１では水平方向）の棒状体ａの位置を測定する距離検出器３ａとＹ方向（図１では垂直方向）の棒状体ａの位置を測定する距離検出器３ｂとの互いに直交する１組の距離検出器３ａ，３ｂで構成される変位検出手段３が配置されている。これら距離検出器３ａ，３ｂは，例えば投光器と受光器を用いて光学的に棒状体ａの位置を検出する構成が採用される。

変位検出手段３に最も近い上流側と下流側に周面にＶ字状連続溝が形成されたＶ字状案内ロール１ａ，１ｂが，変位検出手段３に対し夫々Ｌ／２の間隔をおいて設置されている。各Ｖ字状案内ロール１ａ，１ｂは，棒状体ａを下方から支持するべく，棒状体ａの下側に設置されている。なお図１では，変位検出手段３の上流側と下流側に夫々Ｖ字状案内ロール１ａ，１ｂが１つずつ設けられた状態を示しているが，変位検出手段３の上流側と下流側には，Ｖ字状案内ロール１ａ，１ｂの他に，他の案内ロールが１または２以上設置されても構わない。但し，いずれの場合も，変位検出手段３の上流側の最も近い位置にはＶ字状案内ロール１ａが設置されることにより，変位検出手段３の上流側においては変位検出手段３とＶ字状案内ロール１ａの間に他の案内ロールがなく。また同様に，変位検出手段３の下流側の最も近い位置にはＶ字状案内ロール１ｂが設置されることにより，変位検出手段３の下流側においては変位検出手段３とＶ字状案内ロール１ｂの間に他の案内ロールがないことが必要である。このように変位検出手段３と２つのＶ字状案内ロール１ａ，１ｂを設置することにより，上流側及び下流側のＶ字状案内ロール１ａ，１ｂに当接する際には，棒状材ａは常に同じ位置を通過することになり，両Ｖ字状案内ロール１ａ，１ｂ間に設置された変位検出手段３によって，棒状材ａの曲りを正確に検出できるようになる。

図示の形態では，Ｖ字状案内ロール１ａ，１ｂの上部にはピンチロール２ａ，２ｂが夫々設けられている。ここで，変位検出手段３の上流側に配置されたＶ字状案内ロール１ａとピンチロール２ａの関係と，変位検出手段３の下流側に配置されたＶ字状案内ロール１ｂとピンチロール２ｂの関係は実質的に同様であるため，変位検出手段３の上流側に配置されたＶ字状案内ロール１ａとピンチロール２ａについて代表して説明する。

図２は，Ｖ字状案内ロール１ａ，ピンチロール２ａの回転軸線を含む断面を示している。Ｖ字状案内ロール１ａのロール本体１１と回転軸１２との間には球面ブッシュ１３が嵌装されており，ロール本体１１の両側面には弾性体であるＯリング１４が当接され，回転軸１２に固設されたボス１５によりＯリング１４を介してロール本体１１の両側面が支持されている。この構造により，棒状体ａに水平方向成分の曲がりが有った場合にそれに追従してロール本体１１が傾動し，棒状体ａに矯正力がかかること防止することができる。

図２に示すように，ピンチロール２ａは，周面がフラットなロール本体２１を回転軸２２に対して傾動しない状態で取付けた構造となっている。ピンチロール２ａは周面がフラットであるため，ロール本体２１を回転軸２２に固設する構造としても，棒状体ａの水平方向成分曲がりに矯正力を生じさせることはない。

また，ピンチロール２ａは，図示しない付勢手段によって下方に押圧されていても良い。そうすれば，棒状材ａの自重のみならず，ピンチロール２ａによる押圧力によっても棒状材ａをＶ字状案内ロール１ａのＶ字状溝の最下点（断面形状が円形の棒状材ａがＶ字状溝の左右側面に接する最下点）へ移動させることができるので，Ｖ字状案内ロール２ａに当接する際に，棒状材ａは同じ位置をより通過しやすくなり，棒状体ａの曲がりをより高い精度で測定できるようになる。

なお，代表して変位検出手段３の上流側に配置されたＶ字状案内ロール１ａとピンチロール２ａについて説明したが，変位検出手段３の下流側に配置されたＶ字状案内ロール１ｂとピンチロール２ｂの関係も実質的に同様である。

次に，本発明の実施の形態にかかる曲がり測定装置の機能を説明する。図３は，本発明の実施の形態にかかる曲がり測定装置によって棒状材ａの曲りを測定する場合を説明するための平面図を示している。図３（ａ）は棒状体ａが直線（曲りのない状態）である時の搬送状態であり，Ｖ字状案内ロール１ａ，１ｂは棒状体ａを下方から支持すると共に，水平方向にガイドする。これに対して，図３（ｂ）は棒状体ａが曲がりを有して搬送された時の状態を示し，Ｖ字状案内ロール１ａのロール本体１１とＶ字状案内ロール１ｂのロール本体１１はそれぞれ棒状体ａの水平方向成分の曲がりに追従して回転軸の軸線１２に対し適宜傾動し，棒状体ａに矯正力がかかることを防止する。また，棒状体ａに曲がりが無くなれば，図２に示した弾性体であるＯリング１４の反発力によりセンタリングし，再び図３（ａ）の状態に復帰することができる。

この曲がり測定装置にあっては，図３（ａ）に示したように曲りのない棒状体ａを搬送した際に変位検出手段３の距離検出器３ａ，３ｂで測定される棒状体ａのＸ方向とＹ方向の位置を基準値に定める。そして，図３（ｂ）に示したように曲がりを有する棒状体ａを搬送した際に変位検出手段３の距離検出器３ａ，３ｂによって棒状体ａのＸ方向とＹ方向の位置をそれぞれ測定し，予め定めておいた基準値との差ｄｘ，ｄｙを求める。そして，次の（１）式により，曲がり量Ｓを求めることができる。
Ｓ＝√ｄｘ²＋ｄｙ²…（１）

以上，本発明の一実施例を説明したが，本発明は図示の形態に限定されない。例えば，図１，２ではＶ字状案内ロール１ａ，１ｂの上部に周面がフラットなピンチロール２ａ，２ｂを設けた例を示したが，ピンチロール２ａ，２ｂは，Ｖ字状案内ロール１ａ，１ｂと同様に，周面にＶ字状連続溝が形成されたロール本体を回転軸に対して傾動可能に取付けた構造としても良い。ピンチロール２ａ，２ｂを，Ｖ字状案内ロール１ａ，１ｂと同様にＶ字状連続溝が形成されたものとしても，ロール本体が回転軸に対して傾動可能であれば，棒状体ａに矯正力がかかることを同様に防止できる。

また，ピンチロール２ａ，２ｂは必ずしも必須ではなく，ピンチロール２ａ，２ｂを省略しても良い。

次に，図１に示した測定装置を用い，Ｖ字状案内ロール１ａ，１ｂの水平方向成分曲がりへの追従機能有無，ピンチロール有無による，曲がり量の測定精度を比較，調査した。棒状材ａとして直径が５０ｍｍΦ，長さが１０ｍの棒鋼を供試材とした。

図１において，Ｌ＝１ｍとし，距離検出器３ａで測定したＸ方向の棒状体ａのエッジ位置と距離検出器３ｂで測定したＹ方向の棒状体ａのエッジ位置とにより，Ｖ字状案内ロール１ａ，１ｂのＶ字状溝の最下点における棒状体ａのエッジ位置に基づき予め求めておいた基準線に対する棒状体ａのＸ，Ｙ方向の変位ｄｘ，ｄｙを夫々求め，次の（１）式により，曲がり量Ｓを求めた。
Ｓ＝√ｄｘ²＋ｄｙ²…（１）

図４は棒状体の１ｍ間隔における曲がり量Ｓを５ｍｍピッチおきに連続して計測し，その最大曲がり量の計測誤差範囲Ｐを次の（２）式で求めて調査したものである。
P ＝（計測値−実測値）／実測値×１００（％）…（２）

ここで，計測値は上記の棒状体の曲がり測定装置および方法による計測値であり，実測値は水平に配置したＶブロックで棒状体を支持しダイアルゲージにて計測した値である。

図４において，比較例は，Ｖ字状案内ロールが水平方向成分曲がりへの追従機能を有せず，且つピンチロールも設けなかった例であり，発明例１は，Ｖ字状案内ロールが水平方向成分曲がりへの追従機能を有するが，ピンチロールは設けなかった例，発明例２は，Ｖ字状案内ロールが水平方向成分曲がりへの追従機能を有し，且つピンチロールを設けた例である。

Ｖ字状案内ロールを棒状体の曲がりに追従させることにより計測誤差範囲は大幅に低減され，ピンチロールを設けることにより一層の誤差範囲低減効果を得ることが分かる。

本発明は，例えば棒鋼や管棒などの棒状体の曲がり量の測定に利用できる。

本発明の実施の形態にかかる曲がり測定装置の全体構成を示す説明図である。Ｖ字状案内ロールとピンチロールの構造を示す断面図である。本発明の実施の形態にかかる曲がり測定装置の機能を説明する平面図である。本発明例と比較例の計測誤差を示したグラフである。従来装置を示す図である。従来装置における棒状体の単位長さ当たりの曲がり量Ｓ１を求める場合の演算処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ａ，１ｂＶ字状案内ロール
１１Ｖ字状案内ロールのロール本体
１２Ｖ字状案内ロールの回転軸
１３球面ブッシュ
１４Ｏリング
１５ボス
２ａ，２ｂピンチロール
２１ピンチロールのロール本体
３変位検出手段
３ａＸ方向の棒状体ａの位置を測定する距離検出器
３ｂＹ方向の棒状体ａの位置を測定する距離検出器

Claims

長手方向に搬送される棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する第１及び第２の方向の棒状体変位を検出する一組または複数組の変位検出手段を有する曲がり測定装置において，少なくとも前記変位検出手段に最も近い上流側と下流側とに棒状体を下方から支持するＶ字状案内ロールを設けると共に，該Ｖ字状案内ロールの姿勢を棒状体の水平方向成分の曲りに追従可能に構成し，前記Ｖ字状案内ロールは，周面にＶ字状連続溝が形成されたロール本体と回転軸の間に球面ブッシュを嵌装すると共に，ロール本体の両側面に当接する弾性体を設け，該弾性体を回転軸に固設した部材により支持することにより，ロール本体が回転軸に対して傾動可能な構造としたことを特徴とする棒状体の曲がり測定装置。
更に，前記Ｖ字状案内ロールの上部に，棒状体を上方からＶ字状案内ロールに押さえ込むピンチロールを設けたことを特徴とする請求項１記載の棒状体の曲がり測定装置。
前記ピンチロールは，周面がフラットなロール本体を回転軸に対して傾動しない状態で取付けたことを特徴とする請求項２記載の棒状体の曲がり測定装置。
前記ピンチロールは，周面にＶ字状連続溝が形成されたロール本体を回転軸に対して傾動可能に取付けた構造としたことを特徴とする請求項２記載の棒状体の曲がり測定装置。