JPH01277703A - 形状検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、薄鋼板の如き帯状体の巾方向の張力分布を
知ることにより、その帯状体の形状（平坦度）を検出す
る形状検出装置に関する。

（従来の技術） 一般に帯状体の冷間圧延に際し、その板厚精度と共に重
要なことは形状（平坦度ともいう）である。しかしなが
ら冷間圧延では圧延中高い張力をかけて圧延するので、
被圧延材即ち帯状体の弾性伸びの為にこの帯状体に例え
ば中伸び又は耳波等の平坦度不良が発生してもその変位
（凹凸）が減少または消失して検出できないのが普通で
ある。

従って、上記の如く高い張力を付加した状態では帯状体
の平坦度不良部を直接検出することはできないが、この
帯状体の幅方向の張力分布を知ることにより間接的に形
状を検出できることは特公昭５３−１７０７１号に示さ
れるようによく知られている。

すなわち、平坦度の良くない部分には張力が弱くなるか
ら、張力分布から形状を知ることができるのである。

第７図は、この種従来の形状検出装置の一例を示すブロ
ック図である。同図において、（１）は被測定体即ち帯
状体、（２）は帯状体（１）に張力を印加するための例
えばデフレクタ−ロールの如き支持ロール、（３）は駆
動信号発生器の一例としての矩形波発信器、（３ａ）は
増幅器である。（４）は帯状　、体（１）の幅方向に沿
いかつ適宜の係止手段により帯状体（１）の表面に適宜
間隔をもって隔離して設けられ、帯状体（１）の表面形
状を検出する検出ヘッドである。この検出ヘッド（４）
は外力印加装置（４ａ）と変位検出器（４ｂ）で構成さ
れる。外力印加装置（４ａ）は、帯状体（１）の幅方向
に沿い断面コ字状のｉｉｆ！＆Ａに励磁コイルＢを設け
た電磁石からなり、変位検出器（４ｂ）は帯状体（１）
の幅方向に沿った基本部Ｃに複数個の変位測定用の電極
りを帯状体（１）の表面に臨ませて設け、かつ外力印加
装置（４ａ）と一体的に設けられる。（４ｅ）は静電容
量−電圧変換器の如き変位変換器である。（９）は信号
処理回路で、極性切替器（５）、積分回路（６）、サン
プルホールド回路（７）およびこれら各装置（５）、（
６）　、　　（７）　に連接せしめたタイミング発生回
路（８）で構成される。このタイミング発生回路（８）
は前記各装置（５）　、（６）　、　（７）および矩形
波発信器（３）にそれぞれ連接されている。信号処理回
路（９）は表示装置用制御装置（ｌＯ）を介して、例え
ばＣＲＴモニタの如き表示装置（１１）に連設される。

また、信号処理回路（９）はロールクラウン制御回路（
１２）を介しロールクラウン調整装置（１３）へ連設す
ることもできる。

次に動作について説明する。まず矩形波発信器（３）で
周期Ｔｃの矩形波を駆動信号として発生せしめる。次い
でこの駆動信号を増幅器（３ａ）において増幅し、この
増幅信号を外力印加装置（４ａ）を介して帯状体（１）
の表面に外力として印加し、帯状体（１）に変位Ｐ　（
ｘ　−ｔ）を発生させる。帯状体（１）の表面に発生し
た変位Ｐ（ｘ・ｔ）は、変位検出器（４ｂ）に設けた変
位検出用の電極りでこの変位を静電容量として検出され
、信号変換器即ち静電容量−電圧変換器である変位変換
器（４ｅ）で電圧信号に変換させられる。帯状体（１）
の幅方向に沿って設けた複数個の変位検出用の電極りは
、その対応する帯状体（１）の各部の変位をそれぞれ同
様に検出し、これら検出値は電圧信号に変換されたのち
信号処理回路（９）に入力される。前記変位検出信号は
極性切替器（５）で極性切替されたのち、積分回路（６
）に入力され、この積分回路（６）で矩形波周期毎に積
分される。これにより、張力信号以外の雑音が除去され
、被測定体各部の張力にかかわる部分のみが算出されて
、その積分値はサンプルホールド回路（７）に人力され
、サンプルホールドされる。タイミング発生回路（８）
は矩形波発信器（３）からの参照信号に基いて、極性切
替器（５）の極性切替タイミング、積分回路（６）のリ
セットタイミング、およびサンプルホールド回路（７）
のサンプルホールドタイミング等の各タイミングを制御
する。サンプルホールド回路（７）の出力は、表示装置
用制御回路（１０）を介して例えばＣＲＴモニタの如き
表示装置（１１）に表示され、オペレータの監視に供せ
られると共に、形状調整のためのデータとして用いられ
る。

また、被測定体即ち帯状体（１）の自動形状制御を行な
う場合は、サンプルホールド回路（７）の出力を表示系
とは別に自動制御系即ちロールクラウン制御回路（１２
）を介して、ロールクラウン調整装置（１３）に人力せ
しめることによって目的を達することができる。

なお、上記説明において駆動信号として矩形波信号を用
いた場合について述べたが、とくに矩形波信号に限るも
のでなく、例えばＭ系列信号、ランダム信号あるいは正
弦波信号等の信号波形を用いることもでき、かつこれら
の信号波形を採用する場合は、信号処理回路（９）にお
ける極性切替器（５）に代えて、乗算回路を設ければよ
い。

次に静電容量−変位変換器（４ｅ）について説明する。

第８図は従来の静電容量−変位変換器（４ｅ）のブロッ
ク図である。第８図において、Ｃ＋、Ｃ２、Ｃ３は既知
の静電容量をもったコンデンサであり、Ｃｘと合成され
て、コンデンサブリッジ回路を構成する。Ｃｘは電極り
と帯状体（１）との距ｍ℃によって決まる静電容量であ
る。このＣＸは電極りの面積をＳとし、電極りと帯状体
（１）の間の誘電率をεとすれば、第（１）式で表わさ
れる。

Ｃ，＝ε・Ｓ／Ｊ２　　　　　　　　　　・・・（１）
第（１）式より帯状体（１）と電極り間の距＠Ｉｔが変
化すれば、ＣＸが変化し、第８図コンデンサブリッジ回
路のａ−ｂ間電位が変化する。この電圧を増巾して、所
定の電圧レベルに変換することで帯状体の変位を検出す
ることができる。なお、第８図において（４１）はコン
デンサブリッジ回路を動作させる交流電源、（４２）は
増巾器である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の形状検出装置は以上の様に構成されているので、
帯状体に付着した水や圧延油が電極の上へ落下すると、
第（１）式に示す誘電率εが変化し、ＣＸが変動する。

そのため、帯状体の変位を測定しているにもかかわらず
、全く変位と異る信号力出力され、正しい形状検出が行
えないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、水や圧延油が電極り上に落下し、堆積しても、
帯状体の変位検出に全く誤差を生じない形状検出装置を
得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段） この第１の発明に係る形状検出装置は、走行する帯状体
に磁力を外力印加手段にて印加し、該磁力印加による上
記帯状体の幅方向の複数個所における過電流の変位を変
位検出手段にて検出し、該変位検出の出力を変位検出手
段にてインピーダンス変位の変位信号に変換し、該変換
した検出基準面に対して所定圧離隔たりを有する平行な
他の検出基準面における過電流の変位を変位基準検出手
段にて検出し、該変位基準検出の出力を変位基準変換手
段にてインピーダンス変位の変位基準信号に変換し、該
変換した変位基準信号及び上記変位変換手段の変位信号
に基づき上記検出基準面と他の検出基準面との間の所定
距離に対応する変位感度を変位感度演算手段にて演算し
、該変位感度に基づいて上記変位変換手段の変位信号を
変位補正手段にて補正し、該補正変位信号から求められ
る変位分布に基づき帯状体の形状を検出するものである
。

また、他の第２の発明に係る形状検出装置は、上記第１
の発明の構成に加えて、上記外力印加手段の磁力を発生
させる励磁電流に応じて上記変位変換手段の変位信号の
補正量を電流対応補正手段にて生成し、上記変位変換手
段の出力に応じて当該出力を変位対応補正手段にて補正
し、上記変位感度演算手段の変位感度、電流対応補正手
段の補正量及び変位対応補正手段の補正変位信号に基づ
き、上記変位変換手段の変位信号を変位補正手段にて補
正し、該補正変位信号から求められる変位分布に基づい
て帯状体の形状を検出するものである。

〔作用〕

この第１の発明における過電流式変位基準検出手段は、
帯状体の巾方向に複数個所における帯状体の巾方向の変
位分布を検出する過電流式変位検出手段に対し垂直方向
に一定距離差に対応する変位感度を求め、この変位感度
により複数個の変位検出器の変位分布を補正する。

また、第２の発明は、上記第１の発明の作用に加え、さ
らに過電流式変位検出における変位検出手段により帯状
体中に発生する過電流が外力印加手段の発生する帯状体
中のｌ＋ｆ１束により受ける誤差を補正するために、上
記帯状体中の磁束量と相関関係にある励磁電流を検出し
、その励磁電流に応じた補正量を電流対応補正手段に発
生させ、上記磁束による過電流の受ける誤差量が、帯状
体の変位レベルにより変化することに対して、変位検出
器出力に対応する変位対応補正手段により変位補正量を
発生させ、上記電流対応補正量と合成されて帯状体の変
位を補正し、正しい変位検出を行う。

（実施例〕 以下、この発明の一実施例を第１図ないし第６図に基づ
いて説明する。第１図はこの第１の発明に係る形状検出
装置のブロック構成図、第２図は第１図実施例における
変位検出器の過電流検出態様図、第３図は変位特性ドリ
フト態様グラフ図を示し、上記各図において第１の発明
の一実施例に係る形状検出装置は、走行する帯状体（１
）に磁力を印加する外力印加装置（４ａ）と、該外力印
加装置（４ａ）の磁力印加による上記帯状体（１）の幅
方向の複数個所における過電流の変位を検出する変位検
出器（４ｄ）と、該変位検出器（４ｄ）の出力をインピ
ーダンス変位の変位信号に変換する変位変換器（４ｅ）
と、上記変位検出器（４ｄ）の検出基準面に対して所定
圧離隔たりを有する平行な他の検出基準面における過電
流の変位を検出する変位基準検出器（４ｆ）と、該変位
基準検出器（４ｆ）の出力をインピーダンス変位の変位
基準信号に変換する変位基準変換器（４ｇ）と、該変位
基準変換器（４ｇ）の変位基準信号及び上記変位変換器
（４ｄ）の変位信号に基づき上記検出基準面と他の検出
基準面との間の所定距離に対応する変位感度を演算する
変位感度演算回路（２４）と、該変位感度演算回路（２
４）の変位感度に基づいて上記変位変換器（４ｄ）の変
位信号を補正する変位補正回路（２３）とを備え、該変
位補正回路（２３）の補正変位信号から求められる変位
分布に基づき帯状体（１）の形状を検出する構成である
。

次に、上記第２図に示す過電流検出態様図において、帯
状体（１）に過電流を発振コイル（３１）にて発生させ
、この発生した過電流を受信コイル（３２）にて受信し
、この受信した内容を増巾器（３３）で増巾して検出す
る。これをさらに詳述すると、発振コイル（３１）によ
り高周波信号が発信されると、高周波磁束φ２が生じ、
このφ２が帯状体（１）と鎖交することにより、帯状体
（１）内に過電流ｉ６が発生する。この過電流ｉ６の値
は、過電流式変位検出器（４ｄ）と帯状体（１）の距離
の関数となる。

この過電流ｉ６は、自ら磁束を発生させて上記高周波磁
束φ２に影響を与える。この時、上記φ２と鎖交する受
信コイル（３２）には、上記φ２に依存した回路インピ
ーダンスが存在している。

今、帯状体（１）が過電流式変位検出器（４ｄ）に接近
すると、過電流ｉ６は変化し、ざらにそれによって高周
波磁束φ２も変化する。したがってφ２と鎖交している
受信コイル（３２）の回路インピーダンスは変化し、帯
状体（１）の変位に対応した回路イ・　ンピーダンス変
化が表われる。この回路インピーダンス変化は水、圧延
油の影響を受けることはない。

ところが、帯状体の材質や、厚みが変化すると、過電流
ｉ、が変化し変位に対する受信コイル（３２）の回路イ
ンピーダンスの変化量が異ってくるため変位変換器（４
ｅ）の変位感度は一定でなくなる。

しかるに、検出器（４ｄ）に対し、垂直方向に一定距殖
の差異をつけて設置された変位基準検出器（４ｆ）の信
号を（４ｇ）により変位変換したものと、上記（４ｅ）
の変位信号から一定距離差に対する変位信号の差分を変
位感度演算回路（２４）により演算し、ここで求められ
た変位感度に従って、複数個の変位変換回路（４ｅ）の
変位信号を変位補正回路（２３）により補正することに
より、帯状体の材質、厚みが変化しても変位変換器（４
ｅ）の変位信号から帯状体の変位分布を正しく求めるこ
とができる。

次に第３図において変位特性ドリフトについて説明する
。Ａ　（ｘ）は、ある帯状体における変位変換器（４ｅ
）の感度特性、Ａ　（Ｒ）は同上の基準変位変換器（４
ｇ）の感度特性を示す。Ｂ　（ｘ）及びＢ　（Ｒ）はそ
れぞれの感度特性が別の帯状体になった場合の特性を示
す。

Ｌ２−Ｌｌの差分は、変位検出器（４ｄ）と変位基準検
出器（４ｆ）との検出基準面の距離差に相当する。合圧
ＲＬｌにおけるＡ　（Ｒ）とＡ　（ｘ）　（７）出力差
Ｖ、−Ｖ２は、Ｌ２　　Ｌｌの変位に対するＡ　（ｘ）
の変位感度に相当する。したがフてＡ　（ｘ）の変位特
性は（Ｖ＋　　Ｖ２）　／（Ｌ２　　Ｌｌ）の変位感度
で表わされる。次にＡ　（ｘ）がＢ　（ｘ）へと変化す
るとＡ　（Ｒ）は（Ｌ２　　Ｌｌ）の差分だけシフトし
た特性Ｂ　（Ｒ）として動作することになる。

この時Ｖ３−Ｖ４は変化後のＢ　（ｘ）の感度特性を示
し、Ｂ　（ｘ）　ノ変位特性は（Ｖ３−Ｖ４）　／（Ｌ
２−ｔ、＋）で表現される。この様に変位基準検出器（
４ｆ）からの信号を使用することにより変位特性の変化
に応じた変位感度を知ることができる。

第４図はこの第２の発明の一実施例に係る形状検出装置
のブロック構成図、第５図は第４図実施例における変位
検出器の過電流検出態様図、第６図は変位特性ドリフト
態様グラフ図を示し、上記各図において第２の発明の実
施例に係る形状検出装置は、前記第１の発明の実施例構
成に加えて、上記外力印加装置（４ａ）の磁力を発生さ
せる矩形波発信器（３）の発信に基づく励磁電流に応じ
て上記変位変換器（４ｅ）の変位信号の補正量を生成す
る電流対応補正回路（２１）と、上記変位変換器（４ｄ
）の出力に応じて当該出力を補正する変位対応補正回路
（２２）と、上記変位感度演算回路（２２）の変位感度
、電流対応補正回路（２１）の補正量及び変位対応補正
回路（２１）の補正変位信号に基づき上記変位変換器（
４ｅ）の変位信号を補正する変位補正回路（２３）を備
え、該変位補正回路（２３）の補正変位信号から求めら
れる変位分布に基づき帯状体（１）の形状を検出する構
成である。

次に第２図において過電流式変位検出器（４ｄ）によっ
て、生じる過電流ｉ。と、外力印加装置（４ａ）により
生じる磁束φ１との干渉によってＡＮ流を検出するもの
で、帯状体（１）に過電流を発生させるための発振コイ
ル（３１）、受信コイル（３２）により検出する。さら
にこれを詳述すると、発振コイル（３１）により高周波
信号が発信され、高周波磁束φ２が生じ、このφ２が帯
状体（１）と鎖交することにより帯状体（１）内に過電
流ｉ６が発生する。この過電流１８の値は、過電流式変
位検出器（４ｄ）と帯状体（１）の距離の関数となる。

この過電流１８は自ら磁束を発生させて、上記高周波磁
束φ２に影響を与える。この時、上記φ２と鎖交する受
信コイル（３２）には、上記φ２に依存した回路インピ
ーダンスが存在している。今帯状体（１）が過電流式変
位検出器（４ｄ）に接近すると、過電流ｔａは変化し、
さらにそれによって高周波磁束φ２も変化する。したが
ってφ２と鎖交している受信コイル（３２）の回路イン
ピーダンスは変化し、帯状体（１）の変位に対応した回
路インピーダンス変化が表われる。

ところが、帯状体の材質や厚みが変化すると、過電流１
０が変化し、変位に対する受信コイル（３２）の回路イ
ンピーダンスの変化量が異ってくるため、インピーダン
スの変位変換器（４ｅ）の変位感度は一定でなくなり、
前記第１の発明と同様にして変位特性の変化に応じた変
位感度を知ることができる。

次に、外力印加装置（４ａ）により、磁束φ１が発生し
、帯状体（１）中にφ１が流れると、上記渦電流１１に
よる６Ｉｉ束と干渉し、高周波磁束φ２に誤差が生じる
。この結果、受信コイル（３２）の回路インビーダンス
も誤差を生じ、帯状体（１）の変位に対応した回路イン
ピーダンス変化を得ることができなくなる。

今、励磁電流による変位変換器（４ｄ）の出力特性は、
第３図に示す状態であることは、種々のテストにより得
られている。

第６図において、励磁電流の増加に従い変位変換器（４
ｄ）の誤差は非直線的に増大する。又、同じｗＪ磁電流
においても、変位変換器（４ｄ）の出力レベルにより、
変位誤差の量が異なる。

以上の誤差現象に対し、それを補正するためには、励磁
電流に対応した変位補正量と、変位レベルに対応した変
位補正量の２つが必要である。

Ｎ４図において、矩形波信号発生器　（３）の信号は、
外力印加装置（４ａ）を励磁する励磁電流に比例してい
るため、矩形波信号発生器　（３）の信号を基準にして
、電流対応補正回路（２１）により励磁電流に応じた変
位補正量を生成させる。

他方、変位変換器（４ｅ）の出力を基準として、そのレ
ベルに応じた変位補正量を、変位対応補正回路（２２）
により生成せしめる。この２つの回路（２１）、（２２
）からの変位補正量及び変位感度演算回路（２４）をも
とに、変位変換器（４ｅ）の出力を変位補正回路（２３
）により総合補正することにより、正しい帯状体（１）
の変位信号を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの第１の発明によれば、渦電流式変位検
出器により帯状体の巾方向変位分布を求め、かつ基準変
位検出器との変位信号差分から変位感度を求め、それに
基づいて上記巾方向の変位分布を補正するように構成し
たので、水、圧延油の影響並びに帯状体の材質や板厚に
よる変位分布誤差を生じない精度の高い安定した形状検
出装置を得られる効果がある。

また、この第２の発明によれば、上記第１の発明の構成
に加えて、外力印加装置に流す励磁電流から帯状体に発
生する磁束を間接的に検知し、上記励磁電流に対応した
変位補正量を発生させ、さらに、変位量レベルに応じた
変位補正量をも発生する構成とすることにより、上記磁
束による渦電流の誤差を上記２つの補正量により補正し
、正しい帯状体変位を得ることができることとなり、水
や圧延油並びに帯状体の材質や板厚の影響を受けない高
精度な形状検出装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの第１の発明の一実施例に係る形状検出装置
のブロック構成図、第２図は第１図記載の実施例におけ
る変位検出器の渦電流検出態様図、第３図は変位特性ド
リフト態様グラフ図、第４図はこの第２の発明の一実施
例に係る形状検出装置のブロック構成図、第５図は第２
の発明の一実施例装置の変位検出器の渦電流検出態様図
、第６図は第２の発明の一実施例の変位特性ドリフト態
様グラフ図、第７図は従来の形状検出装置のブロック構
成図、第８図は従来の静電容量式の変位変換器のブロッ
ク図である。 （１）は帯状体、 （４ａ）は外力印加装置、 （４ｄ）は変位検出器、 （４ｅ）は変位変換器、 （２１）は電流対応補正回路、 （２２）は変位対応補正回路、 （２３）は変位補正回路、 （２４）は変位感度演算回路、 （４ｆ）は変位基準検出器、 （４ｇ）は変位基準変換器。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行する帯状体に磁力を印加する外力印加手段と
   、該外力印加手段の磁力印加による上記帯状体の幅方向
   の複数個所における過電流の変位を検出する変位検出手
   段と、該変位検出手段の出力をインピーダンス変位の変
   位信号に変換する変位変換手段とを備え、該変位変換手
   段の変位信号から求められる変位分布に基づき帯状体の
   形状を検出する形状検出装置において、上記変位検出手
   段の検出基準面に対して所定距離隔たりを有する平行な
   他の検出基準面における過電流の変位を検出する変位基
   準検出手段と、該変位基準検出手段の出力をインピーダ
   ンス変位の変位基準信号に変換する変位基準変換手段と
   、該変位基準変換手段の変位基準信号及び上記変位変換
   手段の変位信号に基づき上記検出基準面と他の検出基準
   面との間の所定距離に対応する変位感度を演算する変位
   感度演算手段と、該変位感度演算手段の変位感度に基づ
   いて上記変位変換手段の変位信号を補正する変位補正手
   段とを備え、該変位補正手段の補正変位信号から求めら
   れる変位分布に基づき帯状体の形状を検出することを特
   徴とする形状検出装置。
2. （２）走行する帯状体に磁力を印加する外力印加手段と
   、該外力印加手段の磁力印加による上記帯状体の幅方向
   の複数個所における過電流の変位を検出する変位検出手
   段と、該変位検出手段の出力をインピーダンス変位の変
   位信号に変換する変位変換手段とを備え、該変位変換手
   段の変位信号から求められる変位分布に基づき帯状体の
   形状を検出する形状検出装置において、上記変位検出手
   段の検出基準面に対して所定距離隔たりを有する平行な
   他の検出基準面における過電流の変位を検出する変位基
   準検出手段と、該変位基準検出手段の出力をインピーダ
   ンス変位の変位基準信号に変換する変位基準変換手段と
   、該変位基準変換手段の変位基準信号及び上記変位変換
   手段の変位信号に基づき上記検出基準面と他の検出基準
   面との間の所定距離に対応する変位感度を演算する変位
   感度演算手段と、上記外力印加手段の磁力を発生させる
   励磁電流に応じて上記変位変換手段の変位信号の補正量
   を生成する電流対応補正手段と、上記変位変換手段の出
   力に応じて当該出力を補正する変位対応補正手段と、上
   記変位感度演算手段の変位感度、電流対応補正手段の補
   正量及び変位対応補正手段の補正変位信号に基づき上記
   変位変換手段の変位信号を補正する変位補正手段とを備
   え、該変位補正手段の補正変位信号から求められる変位
   分布に基づき帯状体の形状を検出することを特徴とする
   形状検出装置。