JP6278026B2 - リール外径測定装置および測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイルの巻き戻しおよび巻き取りを行うリールの外径を測定するリール外径測定装置および測定方法に関する。

熱間圧延工程、冷間圧延工程、製管工程、めっき工程等のラインにおいて、鋼帯コイルの巻き戻しまたは巻き取りを行うために、ペイオフリール、テンションリール、カローゼルリール等のリールが用いられている。

これらリールとしては、リール径を拡縮するリール拡縮機構を有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。リール拡縮機構は、実操業の際にはリールセグメントに油圧を与えることによりリールを拡径した状態とし、鋼帯コイルを着脱する際には油圧を解除してリールを縮径した状態とする。

このようなリールは、拡径した際の外径が鋼帯コイルの内径と高精度で一致する必要があるが、リール拡縮機構の摺動部が摩耗することにより拡径したリールの外径が変化する。このため、リール外径を計測して摺動部の摩耗量を管理する必要がある。

このとき、リール外径測定の際の管理精度は±０．５ｍｍを要するため、リール外径を測定する際には、実操業と同様、リールセグメントに油圧を与えてリール外径を拡径した状態で、作業者がマイクロメータ等により測定している。

特開平１０−２１１５１９号公報

しかし、このような測定の際には、作業者がリールセグメントに油圧がかかった状態でライン内のリールに接近して作業をする必要があり、油圧の誤動作が生じると作業者が挟圧される危険性がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、作業者がライン内のリールに接近せずにリール外径を測定することができるリール外径測定装置および測定方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（１０）を提供する。

（１）金属帯の巻き取りまたは巻き戻しに用いられるリールの外径を測定するリール外径測定装置であって
前記リールの外径を測定するための測定器と、
前記リールに対する金属帯コイルの着脱を行う際に前記金属帯コイルを運搬するコイルカーに装着され、前記測定器が取り付けられる取り付け治具と
を有し、
前記コイルカーを前記リールに沿って移動させながら前記測定器により前記リールの外径を測定することを特徴とするリール外径測定装置。

（２）前記測定器は、光学式センサーを有することを特徴とする（１）に記載のリール外径測定装置。

（３）前記測定器は、光学式センサーとして前記リールの断面における対向する端部に対応する位置にそれぞれレーザー光を発する第１レーザーセンサーおよび第２レーザーセンサーを有するレーザー距離計であり、前記第１レーザーセンサーおよび前記第２レーザーセンサーが発するレーザー光の前記リールによる遮光量に基づいて前記リールの外径を測定することを特徴とする（２）に記載のリール外径測定装置。

（４）前記取り付け治具は、前記コイルカーにねじにより固定される固定部を有することを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載のリール外径測定装置。

（５）前記取り付け治具は、前記コイルカー上端の金属帯コイルを位置決めする位置決め部に対応する座部を有し、前記取り付け治具は、クレーンにより前記座部が前記コイルカーの前記位置決め部に嵌合するようにして前記コイルカーに装着されることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載のリール外径測定装置。

（６）金属帯の巻き取りまたは巻き戻しに用いられるリールの外径を測定するリール外径測定方法であって
前記リールに対する金属帯コイルの着脱を行う際に前記金属帯コイルを運搬するコイルカーに、前記リールの外径を測定するための測定器を取り付けた取り付け治具を装着し、
前記コイルカーを前記リールに沿って移動させながら前記測定器により前記リールの外径を測定することを特徴とするリール外径測定方法。

（７）前記測定器は、光学式センサーにより前記リールの外径を測定することを特徴とする（６）に記載のリール外径測定方法。

（８）前記測定器は、光学式センサーとして前記リールの断面における対向する端部に対応する位置にそれぞれレーザー光を発する第１レーザーセンサーおよび第２レーザーセンサーを有するレーザー距離計であり、前記第１レーザーセンサーおよび前記第２レーザーセンサーが発するレーザー光の前記リールによる遮光量に基づいて前記リールの外径を測定することを特徴とする（７）に記載のリール外径測定方法。

（９）前記取り付け治具は、その下端部に前記コイルカーに固定される固定部を有し、前記固定部を前記コイルカーにねじにより固定することにより前記取り付け治具を前記コイルカーに装着することを特徴とする（６）から（８）のいずれかに記載のリール外径測定方法。

（１０）前記取り付け治具は、その下端に、前記コイルカー上端に設けられた金属帯コイルの位置決め部に対応する座部を有し、クレーンにより前記座部が前記コイルカーの前記位置決め部に嵌合するようにして前記取り付け治具を前記コイルカーに装着することを特徴とする（６）から（８）のいずれかに記載のリール外径測定方法。

本発明によれば、リール外径を自動的に測定するための測定器が取り付けられた取り付け治具をコイルカーに装着し、コイルカーをリールに沿って移動させながら、測定器によりリール外径を測定する。このため、作業者が、リールに接近することなく、リール外径を測定することができる。

本発明の第１の実施形態に係るリール外径測定装置が適用される鋼帯コイルの装着または脱離を行う設備を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るリール外径測定装置を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態に係るリール外径測定装置を示す側面図である。 レーザー距離計によりリール外径を測定する際の測定原理を説明するための模式図である。 本発明の第２の実施形態に係るリール外径測定装置を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係るリール外径測定装置のベースフレーム部分を示す平面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
最初に、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るリール外径測定装置が適用される鋼帯コイルの装着または脱離を行う設備を示す模式図、図２は本発明の第１の実施形態に係るリール外径測定装置を示す正面図、図３はその側面図、図４はレーザー距離計によりリール外径を測定する際の測定原理を説明するための模式図である。

図１の設備は、熱間圧延工程、冷間圧延工程、製管工程、めっき工程等のラインにおいて、鋼帯コイルの巻き戻しまたは巻き取りを行うために用いられるリール１００に対して鋼帯コイル１１０の装着または脱離を行うものであり、レール１２１上を走行するコイルカー１２０を用いてリール１００と鋼帯コイル搬送部１３０との間で鋼帯コイル１１０を搬送する。具体的には、リール１００が鋼帯コイルの巻き戻しを行うためのペイオフリールの場合、鋼帯コイル搬送部１３０において天井クレーンにより鋼帯コイル１１０をコイルカー１２０の上に載せ、コイルカー１２０をリール１００に向けて走行させて、鋼帯コイル１１０をリール１００に装着する。また、リール１００が鋼帯コイル１１０の巻き取りを行うテンションリールやカローゼルリールの場合、リール１００に巻き取られた鋼帯コイル１１０の下方位置にコイルカー１２０を走行させ、コイルカー１２０の上に巻き取られた鋼帯コイル１１０を載せ、コイルカー１２０を鋼帯コイル搬送部１３０に搬送する。

リール１００は、リールセグメントに油圧を与えることによりリール径を拡縮するリール拡縮機構を有しており、操業の際には油圧をオンにすることにより拡径され、鋼帯コイル１１０を着脱する際には油圧をオフにすることにより縮径される。

本実施形態のリール外径測定装置１は、以上のような設備のコイルカー１２０を利用してリール１００の外径を測定する。すなわち、図２に示すように、リール１００の外径を自動的に測定する測定器である、第１レーザーセンサー２１および第２レーザーセンサー２２からなるレーザー距離計２０と、コイルカー１２０に装着され、レーザー距離計２０が取り付けられる取り付け治具１０とを有する。取り付け治具１０は、コイルカー１２０に固定される固定部３０を有する。

取り付け治具１０は、コイルカー１２０の上面に対応する枠状をなすベースフレーム１１と、ベースフレーム１１に固定され、リール１００の両側に位置するように垂直上方に延びる一対の垂直フレーム１２と、一対の垂直フレーム１２の上側を繋いで水平に配置された上フレーム１３と、第１レーザーセンサー２１を取り付ける第１取り付けフレーム１４と、第２レーザーセンサー２２を取り付ける第２取り付けフレーム１５とを有する。第１取り付けフレーム１４および第２取り付けフレーム１５は、一対の垂直フレーム１２に沿って設けられた一対の螺棒１６に螺合されており、ハンドル１７を回転させることにより、それらの上下位置を調整することが可能となっている。また、垂直フレーム１１と下フレーム１３との間には、斜めに配置された支持梁１８が設けられている。

固定部３０は、ベースフレーム１１の下側に取り付けられた４つの固定部材３１を有している。４つの固定部材３１のうち２つがコイルカー１２０前部の両側面を挟み込み、残りの２つがコイルカー１２０後部の両側面を挟み込むようになっている。固定部材３１は、コイルカー１２０の側面に対して接離する方向に移動可能となっており、コイルカー１２０の幅の変動に対応可能となっている。固定部材３１はコイルカー１２０に対してねじ３２により固定される。

レーザー距離計２０の第１レーザーセンサー２１は、リール１００の上部に対応する位置に設けられており、レーザー投光部２１ａとレーザー受光部２１ｂとを有している。またレーザー距離計２０の第２レーザーセンサー２２は、リール１００の下部に対応する位置に設けられており、レーザー投光部２２ａとレーザー受光部２２ｂとを有している。

レーザー受光部２１ｂおよび２２ｂからの信号は計測部２５に入力されるようになっている。計測部２５は、ラインから離れた位置に設けられており、レーザー受光部２１ｂおよび２２ｂにより検出されたレーザー光の光量から、測定対象であるリール１００による遮光量を算出し、その遮光量に基づいてリール１００の外径を求める。

具体的には、図４に示すように、リール１００の基準外径Ａと高精度で一致させた長さの基準ゲージを準備し、基準ゲージを用いた場合の第１レーザーセンサー２１のレーザー光Ｌ１および第２レーザーセンサー２２のレーザー光Ｌ２の基準ゲージによる遮光量を求めておき、実際のリール外径測定時における第１レーザーセンサー２１のレーザー光Ｌ１および第２レーザーセンサー２２のレーザー光Ｌ２のリール１００による遮光量から図４のＢ、Ｃの長さを求め、以下の式によりリール外径を算出する。
リール外径＝Ａ−（Ｂ＋Ｃ）

レーザー光Ｌ１およびＬ２の幅は１４．５ｍｍであり、リール１００の基準径に応じて、レーザー光Ｌ１およびＬ２がリール１００の上端および下端にかかるように第１レーザーセンサー２１および第２レーザーセンサー２２が位置設定される。

取り付け治具１０の適宜の位置には、外径を測定しているリール１００の長手位置を把握するためのレーザー距離計４０が設けられている。

このように構成されるリール外径測定装置１は、最初に、リール拡縮機構の油圧をオフにした状態で、搬送部１３０にコイルカー１２０を配置した状態で、天井クレーンによりリール外径測定装置１をコイルカー１２０に装着する。そして、作業者が固定部３０の固定部材３１をねじ３２によりコイルカー１２０に固定する。その後、作業者が搬送部１３０から退避したことを確認し、リール拡縮機構の油圧をオンにしてリール１００を拡径させる。

このとき、リール１００の基準径に応じて、レーザー光Ｌ１およびＬ２がリール１００の上端および下端にかかるように第１レーザーセンサー２１および第２レーザーセンサー２２の位置を設定する。

そして、コイルカー１２０をリール１００の基端側に向けて走行させながら、検出部であるレーザー距離計２０によりリール１００の外径を測定し、ラインから離れた計測部２５で計測する。このとき、第１レーザーセンサー２１および第２レーザーセンサー２２において、レーザー投光部２１ａおよび２２ａから投光されたレーザー光をレーザー受光部２１ｂおよび２２ｂにより検出し、その検出されたレーザー光の光量から、測定対象であるリール１００による遮光量を算出し、その遮光量に基づいてリール１００の外径を求める。具体的には、基準ゲージを用いて求めておいた第１レーザーセンサー２１のレーザー光Ｌ１および第２レーザーセンサー２２のレーザー光Ｌ２の遮光量と、第１レーザーセンサー２１のレーザー光Ｌ１および第２レーザーセンサー２２のレーザー光Ｌ２のリール１００による遮光量とから図４のＢ、Ｃの長さを求め、以下の式によりリール外径を算出する。
リール外径＝Ａ−（Ｂ＋Ｃ）

このようなリール外径の自動測定を、レーザー距離計４０によりリール１００の長手位置を把握しながら、リール１００の先端から基端まで行う。

以上のように、本実施形態によれば、測定器としてのレーザー距離計２０が取り付けられた取り付け治具１０をコイルカー１２０に装着し、コイルカー１２０をリール１００に沿って走行させることにより、レーザー距離計２０によりリール１００の外径を自動的に測定することができる。このため、作業者が、油圧がかかった状態のリール１００に接近することなく、リール外径を測定することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は本発明の第２の実施形態に係るリール外径測定装置を示す正面図、図６はそのベースフレーム部分を示す平面図である。第２の実施形態のリール外径測定装置１′は、第１の実施形態とは構造が異なる取り付け治具１０′を有している。測定器としてのレーザー距離計は第１の実施形態と同じ構成なので同じ符号を付して説明を省略する。

取り付け治具１０′は、第１の実施形態の固定部３０は有しておらず、コイルカー１２０上端の鋼帯コイルを位置決めするためのＶスキッド１２０ａに嵌合する４つの座部５０を有している。座部５０は、図６に示すように、ベースフレーム１１の前後に２つずつ合計４個設けられ、座部５０がＶスキッド１２０ａに嵌合されることにより、取り付け治具１０′を安定してコイルカー１２０に装着することができる。また、ベースフレーム１１の上にバランスウエイト５１が設けられている。

これにより、作業者の手を介することなく、天井クレーンのみでリール外径測定装置１′を安定的にコイルカー１２０に装着することができる。第１の実施形態では、リール外径測定装置１をコイルカー１２０に固定するために、作業者がライン内（搬送部１３０）に立ち入るので油圧の条件設定が必要となり、作業性が悪いが、本実施形態では、ライン内に作業者が立ち入らずに、リール拡縮機構１′の装着を行えるので、油圧の条件設定が不要であり、作業性が良好である。また、コイルカーは搬送部１３０の床面よりも下方を走行するため、第１の実施形態では、作業者による作業に困難性をともなうが、第２の実施形態ではそのような困難性が生じない。

なお、コイルカーにおけるコイルの位置決め部としては、Ｖスキッドの他に一対のクレードルロールを用いる場合もあるが、その場合にもクレードルロールの隙間に嵌合する座部を設けることにより、安定的に取り付け治具をコイルカーに装着することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内で種々変形可能である。

例えば、上記実施形態では、リールの外径を自動的に測定するための測定器であるレーザー距離計の第１レーザーセンサーと第２レーザーセンサーとをリールの上部および下部に対向するように設けたが、これに限らず、例えば左右に対向して設けてもよい。

また、測定器としてはレーザー距離計に限らず、他の光センサーを用いたものであってもよい。さらに、光センサーを用いたものに限らず、カメラ等の撮像手段を用いたものであってもよい。さらにまた、以上のような非接触式の測定器に限らず、接触式の測定器であってもよい。

また、上記実施形態では、リールの長手位置を把握するための測定器としてレーザー距離計を用いたが、距離を測定できるものであれば、これに限定されない。

また、上記実施形態では、鋼帯コイル用のリールについて説明したが、他の金属帯コイルにも適用可能なことはいうまでもない。

１，１′ リール外径測定装置
１０，１０′ 取り付け治具
１１ ベースフレーム
１２ 垂直フレーム
１３ 上フレーム
１４ 第１取り付けフレーム
１５ 第２取り付けフレーム
１６ 螺棒
１７ ハンドル
２０ レーザー距離計
２１ 第１レーザーセンサー
２１ａ，２２ａ レーザー投光部
２１ｂ，２２ｂ レーザー受光部
２２ 第２レーザーセンサー
２５ 計測部
３０ 固定部
３１ 固定部材
３２ ねじ
４０ レーザー距離計
５０ 座部
５１ バランスウエイト
１００ リール
１１０ コイル
１２０ コイルカー
１３０ 搬送部

Claims (10)

1. 金属帯の巻き取りまたは巻き戻しに用いられるリールの外径を測定するリール外径測定装置であって
   前記リールの外径を測定するための測定器と、
   前記リールに対する金属帯コイルの着脱を行う際に前記金属帯コイルを運搬するコイルカーに装着され、前記測定器が取り付けられる取り付け治具と
   を有し、
   前記コイルカーを前記リールに沿って移動させながら前記測定器により前記リールの外径を測定することを特徴とするリール外径測定装置。
2. 前記測定器は、光学式センサーを有することを特徴とする請求項１に記載のリール外径測定装置。
3. 前記測定器は、光学式センサーとして前記リールの断面における対向する端部に対応する位置にそれぞれレーザー光を発する第１レーザーセンサーおよび第２レーザーセンサーを有するレーザー距離計であり、前記第１レーザーセンサーおよび前記第２レーザーセンサーが発するレーザー光の前記リールによる遮光量に基づいて前記リールの外径を測定することを特徴とする請求項２に記載のリール外径測定装置。
4. 前記取り付け治具は、前記コイルカーにねじにより固定される固定部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリール外径測定装置。
5. 前記取り付け治具は、前記コイルカー上端の金属帯コイルを位置決めする位置決め部に対応する座部を有し、前記取り付け治具は、クレーンにより前記座部が前記コイルカーの前記位置決め部に嵌合するようにして前記コイルカーに装着されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリール外径測定装置。
6. 金属帯の巻き取りまたは巻き戻しに用いられるリールの外径を測定するリール外径測定方法であって
   前記リールに対する金属帯コイルの着脱を行う際に前記金属帯コイルを運搬するコイルカーに、前記リールの外径を測定するための測定器を取り付けた取り付け治具を装着し、
   前記コイルカーを前記リールに沿って移動させながら前記測定器により前記リールの外径を測定することを特徴とするリール外径測定方法。
7. 前記測定器は、光学式センサーにより前記リールの外径を測定することを特徴とする請求項６に記載のリール外径測定方法。
8. 前記測定器は、光学式センサーとして前記リールの断面における対向する端部に対応する位置にそれぞれレーザー光を発する第１レーザーセンサーおよび第２レーザーセンサーを有するレーザー距離計であり、前記第１レーザーセンサーおよび前記第２レーザーセンサーが発するレーザー光の前記リールによる遮光量に基づいて前記リールの外径を測定することを特徴とする請求項７に記載のリール外径測定方法。
9. 前記取り付け治具は、その下端部に前記コイルカーに固定される固定部を有し、前記固定部を前記コイルカーにねじにより固定することにより前記取り付け治具を前記コイルカーに装着することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のリール外径測定方法。
10. 前記取り付け治具は、その下端に、前記コイルカー上端に設けられた金属帯コイルの位置決め部に対応する座部を有し、クレーンにより前記座部が前記コイルカーの前記位置決め部に嵌合するようにして前記取り付け治具を前記コイルカーに装着することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のリール外径測定方法。

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