JPH04148816A - 形鋼材の形状寸法測定方法 - 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】 （イ）　産業−にの利用分野 本発明は、熱間もしくは冷間の形鋼材の、断面ＸＩ法を
測定する方法に関するものである。

（ロ）従来技術 近年、Ｈ形鋼、鋼矢板、インバート等の複雑な断面形状
を有する形鋼材に対しても、寸法精度の要求か厳しくな
り、特に、外法一定Ｈ形鋼等では、Ｊ　Ｊ　Ｓ規格等の
ｆ音量」二の寸法精度となっているにれに応じて、生産
現場ては成品検査の精度向−に、測定タイミング、及び
測定結果に基づく圧延条件設定調整等の改善努力が行わ
れている。

例えば、先に提案した特開昭５５−４．４９７５号公報
では、接触式の測定器を多数設け、静置したＨ形鋼に対
して長手方向に移動させて、Ｈ形鋼の長手方向での寸法
変化の計測を行うものである。しかし、この測定手段で
は接触式であることにより、熱間には適用が雑しく、ま
た被測定材の断面形状に合わせた測定器配置替えが必要
である等、操作性が悪く、接触子の摩耗・変位等測定精
度維持が難しい（校正がＨしい）等の問題があつた。

非接触式の測定方法としては、特開昭５９７９１、０５
号公報等の、光切断法が提案され一部実用化されている
。この光切断法は、形鋼材に斜め方向よりスリブ１へ光
を当て、これを２次元のイメージセンサ（ＩＴＶ等）に
より該スリッＩ〜光の位置を計測して断面寸法を測定し
ようとするものであり、広範囲の測定を瞬時に行うこと
ができ、走行中の形鋼材ても測定可能である。しがし、
形鋼材の表面凹凸や光学装置の精度、受光素子等の数に
よる分解能等の関係より測定精度は低く、特に大型形鋼
等では寸法測定用には向かす、ウェブ中心偏測定のよう
な左右または上下寸法比較に用いられている。

このため、１１形鋼等の断面寸法を高精度で測定する手
段として、特開昭６２−４４６１０号公報で、レーザ距
離計を用いた計測法において、光軸を測定面に対して一
定角度に保てば高精度で計測可能であることを提案しな
。さらに、該レーザ距離計による実生産への適用装置と
して、実開平１−１１２９１８号にて提案しな。この装
置は、形鋼圧延設面の、圧延材を製品寸法長さに切断す
るさいに、クランプにより保持する時間を利用して、レ
ーザ距離計を備えた測定台車により、ＩＪ形鋼に対して
幅方向く材料搬送方向に対して直角方向）に移動しつつ
測定する装置である。この測定装置を用いることにより
、高精度（測定値を基に制御ｉｌｌｌｌ整合能度）の測
定が、Ｈ形鋼を測定のなめ停止すること無く可能となる
など、極めて有効な計測装置である。しかし、１１形鋼
が切断クランプされた際、各部の面摩耗（搬送ロール及
びクランプ面等）により、ねじれた状態となることがし
ばしば起り、測定データをそのまま処理てきないことが
わかった。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明か解決しようとする課題は、形鋼材の断面寸法形
状を精度良く測定するなめに、距離計測センサにより計
測した測定値より、形鋼材の傾斜や、有効測定範囲の判
定等を行い、高信頼性の測定値か得られる方法を提供す
ることにある。

（ニ）課題を解決するだめの手段 本発明の形鋼材形状律法測定方法は、被測定形鋼材が一
時停止している間に、該形鋼材に対して直角方向に距離
計測センサを所定速度で移動させて、各部の外形寸法を
測定する形状寸法測定方法において、被測定形鋼材の標
準寸法情報より測定範囲を特定し、該測定範囲内は距雛
計測センサの移動速度を低速で測定ピッチを０．５ｍｍ
以下とし、前記測定範囲内の計測値の平均値より一定値
以内の測定値のみを有効値とし、次に、有効値の隔点差
分値が一定値以上の点を形鋼材の端部位置と認識し、端
部より端部までの間もしくは測定範囲の間は移動平均値
により形状測定値とすると共に、形鋼材の左右代表点の
形状測定値より形鋼材全体の傾斜を求め、前記形状測定
値を補正することによって、Ｆ記課題を解決している。

（ホ）作用 本発明は、従来法による定点測定ては測定精度に限界が
あることに鑑みて、±０．３ｍｍ程度の寸法精度で測定
てきる方法を提供する。本発明では、このなめに、０．
５ｍｍ〜０゜１ｍｍのピッチで測定を行い、移動平均す
ることにより外乱等による誤差を軽減し、測定値の信頼
性を向−Ｌさせている。しがし、測定ピッチを細かぐす
ると、測定値信頼性は向上するものの、測定に要する時
間も掛かるなめ、測定範囲を限定して、測定所要時間の
節約を図りている。なお、形鋼材はその断面形状が複雑
であり、測定範囲内での端部位置が測定上重要な場合が
多いが、端部が丸まっていなり、傾斜状となっているの
で、測定ピッチを細がくすると該端部位置の検出、特定
か難しくなる。この端部位置検出手段として、測定範囲
内の平均値を求め、この平均値より一定以上の差のある
測定値は、対照外の測定値と見なして削除し、残りの測
定値を有効測定値とし、次に、この有効測定値を、Ｉｌ
、Ｎに隣合う測定値との差を求め、この隔点差分値が一
定値（測定ピッチ及び形鋼材の仕上げ程度により設定替
え）以］−の最内寄りの点を端部と判定する。さらに、
測定時の形鋼材全体の傾斜による測定誤差を補正するた
めに、左右の代表点の測定値を比較し、［１ト離計測セ
ンザの測定基準位置（基準面）に対する傾斜角を求める
。そして、この傾斜角に基づいて、前述の測定値を補正
することにより正確な形状寸法値を得ることがてきる。

（へ）実施例 本発明の方法の実施例を第１図から第８図までを参照し
て、被測定形鋼材としてＪ」形鋼を例にとって説明する
。

まず、本発明法を具体的に実施するには、第６図に示す
ように、ＦＩ形鋼１の搬送ライン９に垂直な方向に走行
する台車８にレーザ距離計５，６を位置調整自在に取り
イ」ける。測定場所としては、材料の切断機クランプ部
（図示せず）付近に設定する。Ｈ形鋼１の測定箇所を予
め材料の標準寸法情報として入力しておき、Ｈ形鋼１の
測定範囲内においては、台車８を比較的低速で走行させ
、また、測定範囲外においては台車８を比較的高速で走
行させる。Ｈ形鋼の主な測定部位としては、ウェブ高さ
Ｊ］、フランジ幅Ｂ、ウェブ４のフランジ２．３中心に
対するずれ電（ウェブ中心偏り）、及びフランジ２．３
とウェブ４の厚み等である。

ウェブ高さＨの測定ては、フランジ２，３の端部（エツ
ジ）位置が重要となり、レーザ距離計５６で、ドライブ
側フランジ２の左端位置を検出し、サーボ・モータて横
行後、ワーク側フランジ３の右端位置を検出し、この移
動量差をエンコータにて計測し、ウェブ高さＨを求める
。又、フランジ幅Ｉ３や、各部の厚み等は、フランジ２
．３の端面、およびウェブ４の代表面を上Ｆまたは表裏
より、基準面よりの距離をそれぞれ求め、基準面間値よ
り差し引くことにより求める。なお、フランジ厚みは、
第６図のレーザ距離計５，６とは別の水平方向の距離計
を設ζづることにより測定できる。

（１）エツジ検出 第２図に示すように、フランジ２．３端面のエツジ位置
８を検出し、Ｈ形鋼のウェブ高さＨを求める基準として
いる。エツジ位Ｗ８はフランジの傾斜や、エツジ部のダ
レにより特定が雑しい。

本発明では、レーザｌ？［計が然間測定時の空気のゆら
ぎや、表面反射率の変化による不安定等による計測誤差
が従来１〜２　ｍｍもでる場合かあるため、端面部の全
測定値の平均を求め、この平均値より表面凹凸（経験的
に５ＩｎＩＩＩ以Ｆ）以上の測定値を対象外として除外
（対象範囲の限定）し、残りの測定値を有効値とし、次
に、各有効データ間の差分を求める。例えは、測定デー
タ■〜［相］の　中で、隅点の差（■−■、■−■、■
−■、・・・）が、例えば３　ｔｎｍ以内の最初の点を
エツジ８と認識する。実験の結果、実際に求めたい点と
測定点とは、０．２〜０．３關以内て対応している。こ
のようにして、従来法ては多数の測定値より計算時間を
かけて検出していたものか、短時間の処理により検出可
能となり、測定ピッチがＯ，ｂｎｍの場合にエツジ８の
位置検出は±０．３ｎｍ以内の精度に向上する。なお、
測定ピッチか粗い場合は、隅点の差の取り方を■−■、
■−■、■−■、・・・としても良く、逆に測定ピッチ
か細かい場合には、３つ以上隔てた点との差で求めても
良い。

（２）移動平均値の採用 レーザ距離計は、測定値の再現性が非常に良いが、微小
位置の計測のためと、被測定面の性状による誤差を、５
〜１０点の移動平均によりバラツキ幅を抑制する。フラ
ンジ幅の測定実験では、０．１ｍｍピッチの計測で、各
測定値に０．５〜ｂｎｍ程度のバラツキか見られたか、
５点の移動平均を測定値とし、最高値（フランジ端面で
最も高い位置の値）を特定した結果、マイクロメータに
よる実測値に対して、０．２ｍｍ楔度の誤差内に抑制さ
れ、異常点処理に効果かあるのが確認できた。

（３）傾き補正 レーザ距離計は鉛直方向の測定を行っており、Ｈ形＃４
１か傾くことにより、測定誤差か発生する。

このため代表点の測定データより傾き角θを演算し、測
定値を補正する。さらに詳しく言えは、第３図（Ｂ）に
示すように、フランジ２．３Ｌ＠面の最小Ｄｕｆ、　Ｗ
ｕｆ　（フランジ端面て最も高い位置の値）をレーザ距
離計で検出する。このときの横行座標値をエンコータで
移動量ＥＤｕｆ、　ＥＷｕｆとし、この測定データより
、傾き角θを算出し、垂直方向の変位に換算して測定精
度を向トさせている６ 第１図及び第３図（Ａ）、（Ｂ）を参照して、計算式の
一例を次に示す。だなし、フランジ端面の測定点はプロ
フィルの最大値を用いる。このときのレーザー距離計の
値とエンコータの移動距離値を用いて計算する。

ドライブ側（Ｄ側） 中心偏り Ｓ　Ｄ　＝　−２ｃｏｓθ（（Ｄｕｗ　−Ｄｕｆ　−Δ
ｄｕ）−（Ｄｄｗ−［］ｄｆ−Δｄｄ））・・・・・・
・・・　（１）ワーク側（Ｗ側） 中心偏り ＳＷ−２ｃｏｓ　　θ　（（向ｗ−Ｗｕ丁−△ｗｕ）−
（１４ｄｗ−Ｗｄｆ→Δｗｄ））・・・・・・・・・　
（２）たたし、△ｄｕ、Δｄｄ、ΔＷＵ、Δ＼ｖｄは、
それぞれ補正量であり、その−例を下記に示す。

△ｄｕ＝Ｋｄｕｆ　ｘ　　ｔａｎθ　　−・−・−・−
（３）Ｗｕｆ　−Ｄｕｆ ｔａｎθ−−１ｊ訂−ヨ殉−旺−・旧・・　（４）ただ
し、Ｋｄｕｆはフランジ厚により定まる定数てある。

実際のＨ形鋼を計測した結果を第４図に示す。

］１形鋼は４００ｘ２００の寸法のもので、計測装置に
対して傾斜角を変えながら、左右のフランジ中心偏りを
測定し、前述の計算式（１）　ヘ、（４）により補正を
加えた結果である。補正を行わなかった場合は、θが１
°のときに０．２５ｍｍの誤差かでるに対し、本発明の
補正により　０．１順程度の誤差に納まっている。

本発明の方法の生産設備内に適用した結果について以下
に説明する。Ｈ４００Ｘ２００の７００℃の熱間の材料
測定は、０．２ｍｍピッチで測定を行った。測定項目は
、フランジ高さ、左右フランジ幅、左右ウェブ中心偏り
、ウェブ厚（２点）、フランジ厚（４点）の計測を行い
、５０回の８１１１定結果の誤差（マイクロメータによ
る測定との差）は、±０．３ｔｎｍ以内に全て納まって
いた。なお、計測の所要時間は１回で約５〜８秒であり
、１回の切断は約１０秒を要するため、十分にサイクル
・タイム（通常生産時の材料停止時間）内であっな。こ
れ以上の大形寸法の形鋼では、当然切断時間がより長く
なるのに比べ、測定範囲はさほど大きくはならない。逆
に、小寸法形鋼は、切断時間か短くなるので、測定時間
が超過する可能性がある。その場合には、測定ピッチを
、例えば、０．３ｒｎｍなどとするか、計測点数を減ら
ず（例えば、フランジ厚の測定を片側とする。）かずれ
はよい。

（（〜）効　果 本発明によれば、測定各部の有効範囲を決めることによ
り、処理データ数、走査時間を大幅に制限することが可
能となり、これにより測定形状寸法値の中から′ｅｆ徴
点を精度良く検出できる。また、被測定材の姿勢につい
てもこれら測定値の特徴点より検出されな距＾「信号に
より、精度良く検出でき、傾き補正が有効となる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明の測定方法の説明図。第
４図は本発明の効果を示すグラフ。第５図は本発明法を
実施するための装置の概略図。 １　： ５゜ ７　： ９　： 被測定形鋼材＜Ｈ形鋼） ３：フランジ　　　　　４：ウエブ ６：計測センサ（レーザ距離計） フランジ端面　　　　　８：台車 搬送ライン（テーブルローラ） 特許出願人　住金制御エンジニアリング株式会社同　　
住友金属工業株式会社 寸 塚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被測定形鋼材が一時停止している間に、該形鋼材に
   対して直角方向に距離計測センサを所定速度で移動させ
   て、各部の外形寸法を測定する形状寸法測定方法におい
   て、被測定形鋼材の標準寸法情報より測定範囲を特定し
   、該測定範囲内は距離計測センサの移動速度を低速で測
   定ピッチを０．５ｍｍ以下とし、前記測定範囲内の計測
   値の平均値より一定値以内の測定値のみを有効値とし、
   次に、有効値の隔点差分値が一定値以上の点を形鋼材の
   端部位置と認識し、端部より端部までの間または測定範
   囲の間は移動平均値により形状測定値とすると共に、形
   鋼材の左右代表点の測定値より形鋼材全体の傾斜を求め
   、前記形状測定値を補正することを特徴とした形鋼材の
   形状寸法測定方法。