JPH0624723Y2 - Shape detector - Google Patents

Shape detector

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JPH0624723Y2
JPH0624723Y2 JP13829487U JP13829487U JPH0624723Y2 JP H0624723 Y2 JPH0624723 Y2 JP H0624723Y2 JP 13829487 U JP13829487 U JP 13829487U JP 13829487 U JP13829487 U JP 13829487U JP H0624723 Y2 JPH0624723 Y2 JP H0624723Y2
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JP
Japan
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diaphragm
strain
roll
diaphragms
shape
Prior art date
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JP13829487U
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Japanese (ja)
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JPS6444402U (en
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基文 倉橋
勲 浜田
正夫 安藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は鋼板,ステンレス板、アルミ板,銅板等の帯状
の薄板金属板の形状検出器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a shape detector for a strip-shaped thin metal plate such as a steel plate, a stainless plate, an aluminum plate and a copper plate.

(従来の技術) 薄板金属帯状板のオンラインでの形状検出方式について
は、多数の方式が実用化されており、例えばロールシェ
ル部をリンク状に分割し、当該するシェル部を内筒に設
置したロードセルで支持し、これらのシェルを多数組み
合わせて一本のロールを構成し、本ロードセルの出力か
ら板の形状を知る分割ロール方式形状検出器などが知ら
れている。
(Prior Art) A number of methods have been put into practical use for online shape detection of thin metal strips. For example, the roll shell part is divided into links and the shell part is installed in the inner cylinder. There is known a split roll type shape detector or the like in which a load cell is supported, a large number of these shells are combined to form one roll, and the shape of the plate is known from the output of the load cell.

しかるに、分割ロール方式の形状検出器では分割接合面
との接触によって、板にスリ疵,腰折れが発生する等の
欠点がある。
However, the shape detector of the split roll type has drawbacks such as scratches on the plate and bending of the waist due to contact with the split joint surface.

(考案が解決しようとする問題点) 本考案は前述の問題点を解消し、薄板金属帯状板の形状
検出に極めて有利な形状検出器を提供することを目的と
する。
(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a shape detector extremely advantageous for detecting the shape of a thin metal strip.

(問題点を解決するための手段) 以上述べた分割ロール方式の問題点を有利に解決するた
め、ロール表面にダイヤフラムを設け、ダイヤフラムの
歪を歪ゲージで検出する形状検出器において、ダイヤフ
ラムはロール長さ方向の中心からロール長さ方向に沿っ
て左右等距離に対に配置し、且つ、対のダイヤフラムは
ロールの回転方向に角度が180度ずれて配置し、点対称
の対のダイヤフラムを複数個設けてなる形状検出器を提
供するものである。
(Means for Solving Problems) In order to advantageously solve the problems of the split roll system described above, in a shape detector in which a diaphragm is provided on the roll surface and the strain of the diaphragm is detected by a strain gauge, the diaphragm is a roll. The pair of diaphragms are arranged at equal distances from the center of the length direction along the length direction of the roll, and the pair of diaphragms are arranged with the angle shifted by 180 degrees in the rotation direction of the roll. The shape detector is provided individually.

又、本考案の形状検出器では対となるダイヤフラムの歪
ゲージ出力はホイーストンブリッジの同一辺か、あるい
は対辺となるよう結線した形状検出器であり、本考案に
よって多数のダイヤフラムからの出力を集合して検出す
ることが可能となり、アンプ数,素線数が少なくなり、
かつS/N比の向上が可能となるものである。
Further, in the shape detector of the present invention, the strain gauge output of the pair of diaphragms is a shape detector connected to the same side of the Wheatstone bridge or to the opposite side. According to the present invention, the outputs from many diaphragms are collected. It becomes possible to detect it, and the number of amplifiers and the number of strands decrease,
Moreover, the S / N ratio can be improved.

次に本考案の形状検出器について、第1図により詳細に
説明する。
Next, the shape detector of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

ロール1の周方向に複数のダイヤフラム2を螺旋状に配
置し、該ダイヤフラム2には半導体歪ゲージ3など歪ゲ
ージを貼付している。ここでダイヤフラム2の設置位置
は例えばaに対してロール巾方向中心から等距離及び回
転方向に180°位相がずれた位置にa′を配置してい
る。又、bに対しb′,Cに対してc′も同様点対称と
なっている。この様にダイヤフラムの配置位置を回転方
向によって位相をずらしたことによって、板5とダイヤ
フラム2の接触はロールの回転によってa′→b′→
c′と移っていくが常に接触しているのが一点であり、
従って、ダイヤフラム2の信号を全て一つの結線に組み
込むことが可能となった。
A plurality of diaphragms 2 are spirally arranged in the circumferential direction of the roll 1, and a strain gauge such as a semiconductor strain gauge 3 is attached to the diaphragm 2. As for the installation position of the diaphragm 2, for example, a'is arranged at a position equidistant from the center of the roll width direction with respect to a and a position shifted by 180 ° in the rotational direction. Similarly, b ′ with respect to b and c ′ with respect to C have the same point symmetry. By thus shifting the phase of the position of the diaphragm according to the rotation direction, the contact between the plate 5 and the diaphragm 2 is a ′ → b ′ → due to the rotation of the roll.
It moves with c ', but one point is that it is always in contact,
Therefore, it becomes possible to incorporate all signals of the diaphragm 2 into one connection.

第2図に結線法の一例を示した。(a)(b)はダイヤフラム
12個を同一結線としたホイートストンブリッジ例であ
り、(c)はダイヤフラム16個の例である。ここで特徴と
するのは対となるダイヤフラム、例えばaに対して
a′、bに対してb′が必ずブリッジの同一辺か、ある
いは対辺に位置していることである。
An example of the wiring method is shown in FIG. (a) and (b) are diaphragms
This is an example of Wheatstone bridge in which 12 pieces are connected in the same way, and (c) is an example of 16 diaphragms. The feature here is that the paired diaphragms, for example, a'for a and b'for b are always located on the same side or opposite sides of the bridge.

第3図はダイヤフラムの配置方法を示したものであり、
(a)に示した様な螺旋状、さらには(b)に示した様に複数
の螺旋状配置等が採用できる。
FIG. 3 shows how to arrange the diaphragm.
A spiral shape as shown in (a) and a plurality of spiral arrangements as shown in (b) can be adopted.

本考案の作用について説明する。The operation of the present invention will be described.

第1図A−A断面に示す様に、ロール1の上部に被測定
材の板5が通板されている場合、ダイヤフラムa及び
a′の歪、あるいは応力、あるいは電気抵抗値の変化、
あるいは動歪計6からの出力は第4図の左図の様にな
る。
As shown in the section A-A in FIG. 1, when the plate 5 of the material to be measured is threaded on the upper part of the roll 1, the strains or stresses of the diaphragms a and a ′, or the change of the electric resistance value,
Alternatively, the output from the dynamic strain gauge 6 is as shown in the left diagram of FIG.

尚、以降の文章では、ダイヤフラムの歪、あるいは応
力、あるいは電気抵抗値の変化、あるいは動歪計6から
の出力を、すべて歪と要約し説明する。
It should be noted that in the following text, the strain of the diaphragm, the stress, the change in the electric resistance value, or the output from the dynamic strain gauge 6 will be summarized and described as strain.

この場合、第4図の縦軸は歪であり、横軸が時間軸であ
る。
In this case, the vertical axis of FIG. 4 is the distortion, and the horizontal axis is the time axis.

即ち、ダイヤフラムには、板の形状を求めるのに必要
な、ダイヤフラムと板との接触による歪と、ロールが、
自身の重み、又、板からの作用力によって発生する曲げ
歪が合成されて発生する。ここで、曲げによる歪は形状
を測定する上で障害となる為、そのキャンセル方法が重
要となる。以下に、キャンセル方法について詳細に述べ
る。
That is, in the diaphragm, the strain due to the contact between the diaphragm and the plate, which is necessary to obtain the shape of the plate, and the roll are
The bending strain generated by the weight of itself and the acting force from the plate is combined and generated. Here, since the strain due to bending becomes an obstacle in measuring the shape, the canceling method is important. The cancellation method will be described in detail below.

第1図のA−A断面図に於て左水平点にダイヤフラム
a′が到達した時を出発点として、ダイヤフラムa′の
歪の時経列的な変化量について説明したのが第4図、左
下である。ダイヤフラムa′が矢印の方向に回転が進む
と、ロールの曲げによりダイヤフラムa′には(−)、
あるいは圧縮の歪が発生し、90度回転し頂点に到達した
時最大となる。更に回転が進むと減少し180度回転する
と、(+)あるいは引張りの歪が発生する。
In the cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1, the time-series change amount of the strain of the diaphragm a ′ is explained starting from the time when the diaphragm a ′ reaches the left horizontal point, and FIG. In the lower left. When the diaphragm a'rotates in the direction of the arrow, the diaphragm a'is (-), due to the bending of the roll.
Or the compression distortion occurs, and it becomes the maximum when it rotates 90 degrees and reaches the apex. When the rotation further advances, it decreases, and when it rotates 180 degrees, (+) or tensile strain occurs.

一方、90度回転した時、ダイヤフラムa′と板が接触し
板によりダイヤフラムが押圧される為、ダイヤフラム
a′が凹状に微小弾性変形する為、ダイヤフラムa′の
内側に装着している歪ゲージには、急峻な(+)あるい
は引張りの歪が生じる。
On the other hand, when rotated by 90 degrees, the diaphragm a ′ comes into contact with the plate and the diaphragm is pressed by the plate, so that the diaphragm a ′ is slightly elastically deformed into a concave shape, so that the strain gauge mounted inside the diaphragm a ′ Causes steep (+) or tensile strain.

第4図左上はダイヤフラムaの歪を述べており、歪発生
のメカニズムはダイヤフラムa′と同様である。
The upper left of FIG. 4 describes the strain of the diaphragm a, and the mechanism of strain generation is similar to that of the diaphragm a ′.

ここで、ダイヤフラムaはダイヤフラムa′に対して回
転方向に180度角度をずらし、且つ、ロール長さ方向の
中心から、等距離に対として設けていることから、発生
歪量は等しく位相が180度ずれた歪量の変化となる。
Here, since the diaphragm a is offset by 180 degrees in the rotational direction with respect to the diaphragm a ′ and is provided as a pair equidistant from the center of the roll length direction, the amount of strain generated is equal and the phase is 180 °. It is a change in the amount of distortion with a deviation.

以上から、ダイヤフラムa′の歪とダイヤフラムaの歪
を加算すれば第4図右に示す様に曲げによる歪がキャン
セル可能となる。
From the above, by adding the strain of the diaphragm a ′ and the strain of the diaphragm a, the strain due to bending can be canceled as shown in the right side of FIG.

歪ゲージとホイーストンブリッジを用いた計測に於て、
曲げ歪をキャンセルする方法の概要を説明する。
In the measurement using the strain gauge and Wheatstone bridge,
An outline of a method for canceling bending strain will be described.

歪による歪ゲージの抵抗変化量rは、歪量をε、歪ゲー
ジの初期抵抗値をR、歪ゲージのゲージ率をKで記号化
するとr=RKεにより求められる。
The resistance change amount r of the strain gauge due to the strain is determined by r = RKε, where ε is the strain amount, R is the initial resistance value of the strain gauge, and K is the gauge factor of the strain gauge.

従って、ダイヤフラムa′の曲げ歪による抵抗変化量は
a′=RKεa′ εa′:曲げ歪 一方、ダイヤフラムaの曲げ歪による抵抗変化量は r
=RKε ε:曲げ歪 ここで、ダイヤフラムa′,aの歪はレベルが等しく、
位相が180度ずれている為、抵抗変化量も同様であり、
ダイヤフラムa′の抵抗がra′ 〔Ω〕減少した時、ダイヤフラムaの抵抗がr 〔Ω〕増加し|−ra′|=|+r|即ち、抵抗変化
量の絶対値が等しく位相が180度ずれた値となる。
Therefore, the amount of resistance change due to bending strain of the diaphragm a ′ is r a ′ = RKε a ′ ε a ′ : Bending strain On the other hand, the amount of resistance change due to bending strain of the diaphragm a is r
a = RKε a ε a : Bending strain Here, the strains of the diaphragms a ′ and a have the same level,
Since the phases are 180 degrees out of phase, the amount of resistance change is the same,
When the resistance of the diaphragm a ′ is reduced by ra [Ω], the resistance of the diaphragm a is increased by r a [Ω] and | −r a ′ | = | + r a | Is a value shifted by 180 degrees.

歪測定において、絶対値が等しく、正・負の抵抗変化量
をキャンセルするホイーストンブリッジの構成方法は、
第2図の(a),(b),(c)の方法が用いられる。
In the strain measurement, the absolute value is equal, the method of configuring the Wheatstone bridge that cancels the positive and negative resistance change amount,
The methods of (a), (b) and (c) in FIG. 2 are used.

第2図(b)は、対のダイヤフラムa′,aを同一辺に組
み込んだ方式であり、この場合、曲げ歪による抵抗変化
量Σr=(−ra′)+(+r)=0となり、曲げに
よる歪がキャンセル可能となる。
FIG. 2 (b) shows a system in which a pair of diaphragms a ′ and a are incorporated on the same side. In this case, the resistance change amount Σr = (− r a ′ ) + (+ r a ) = 0 due to bending strain. , The distortion due to bending can be canceled.

第2図(a)は、対のダイヤフラムa′,aを対辺に組み
込んだ方式であり、この場合も、ホイーストンブリッジ
のアンバランス量は、対辺の積と、他対辺の積の差とな
り、ダイヤフラムを組み込んだ対辺の曲げによる歪印加
時の抵抗値の積は、 ΣR={3R+(−ra′)}{3R+(+r)} ここで、|−ra′|=|+r|=rとすると ΣR=(3R)−(r)従って、歪印加以前との差
は、(r)〔Ω〕となる。
FIG. 2 (a) shows a system in which a pair of diaphragms a'and a are incorporated in the opposite side. In this case as well, the unbalance amount of the Wheatstone bridge is the difference between the product of the opposite side and the product of the other opposite side. The product of the resistance values when strain is applied by bending the opposite side incorporating the diaphragm is: ΣR = {3R + (− r a ′ )} {3R + (+ r a )} where | −r a ′ | = | + r a | ΣR = (3R) 2 − (r) 2 Therefore, the difference from before the strain application is (r) 2 [Ω].

曲げによる歪を500×10-6、歪ゲージの初期抵抗値を120
〔Ω〕、ゲージ率を2と仮定し、rを算出すると、r=
0.12〔Ω〕、(r)2=0.014〔Ω〕となり、(3R)
に対して、1.08×10-5%となり計測上無視が可能
な誤差範囲であり、キャンセル出来たのと同様である。
Bending strain is 500 × 10 -6 , strain gauge initial resistance value is 120
[Ω], assuming a gauge factor of 2, and calculating r, r =
0.12 [Ω], (r) 2 = 0.014 [Ω], and (3R) 2
On the other hand, it is 1.08 × 10 -5 %, which is an error range that can be neglected in measurement, which is the same as the cancellation.

第2図の(c)についても、同様証明出来るが省略する。The same can be proved for (c) of FIG. 2, but it is omitted.

第5図に形状表示までの回路の一例を示した。FIG. 5 shows an example of the circuit up to the shape display.

即ち、ダイヤフラム2の信号は一つのブリッジに構成
し、スリップリング4を介して動歪計6に接続する。
尚、スリップリング4に変えて回転トランスを使用する
ことも可能である。
That is, the signal of the diaphragm 2 is configured as one bridge and is connected to the dynamic strain gauge 6 via the slip ring 4.
A rotary transformer may be used instead of the slip ring 4.

一方、高速回転で使用される形状検出器ではダイヤフラ
ムの出力波形の現象そのものが早いため、ダイヤフラム
の位置を検出するセンサー7の信号を用いてトリーガを
かけ、ピークホールド9などの処理を行う。
On the other hand, in a shape detector used in high-speed rotation, the phenomenon of the output waveform of the diaphragm itself is fast, so the signal from the sensor 7 that detects the position of the diaphragm is used to trigger the trigger and perform processing such as peak hold 9.

以上、ダイヤフラム2からの信号及び位置検出センサー
7からの信号を用いて出力信号を読み取り、又、ダイヤ
フラムの位置を識別し、さらには、ダイヤフラムの出力
信号から板の張力,形状に算出するべく機能を持った例
えばマイコン等を使用した読み取り、位置判別器10を介
してCRT等表示計11に形状を表示する。
As described above, the function of reading the output signal using the signal from the diaphragm 2 and the signal from the position detection sensor 7, identifying the position of the diaphragm, and further calculating the tension and shape of the plate from the output signal of the diaphragm The shape is displayed on the display device 11 such as a CRT through the position discriminator 10 by using a microcomputer or the like for reading.

第6図は表示の1例を示しており、ダイヤフラム位置信
号によってトリガーをかけ、ダイヤフラム出力を読み取
り、CRTには横軸を板巾とし、形状の分布を表示してい
る。
FIG. 6 shows an example of the display, which is triggered by the diaphragm position signal, reads the diaphragm output, and displays the shape distribution on the CRT with the horizontal axis as the plate width.

(考案の効果) 以上の方式による形状検出器によって、非常にコンパク
トで精度の高い形状検出器が実現し、その効果は極めて
大きいものである。
(Effect of the Invention) With the shape detector according to the above method, a very compact and highly accurate shape detector is realized, and the effect is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案による形状検出器の説明図、第2図は本
考案のホイーストンブリッジの結線の一例を示す説明
図、第3図はダイヤフラムの配置方法を示す説明図、第
4図は本考案の原理を示す説明図、第5図は本考案によ
る形状検出の回路図、第6図は本考案の形状検出器によ
る波形,表示結果を示す説明図である。 1……ロール、2……ダイヤフラム、3……半導体歪ゲ
ージ、4……スリップリング、5……板、6……動歪
計、7……位置検出センサー、8……増巾器、9……ピ
ークホールド装置、10……読み取り位置判別器、11……
表示計。
FIG. 1 is an explanatory view of a shape detector according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing an example of connection of a Wheatstone bridge of the present invention, FIG. 3 is an explanatory view showing a diaphragm arranging method, and FIG. 4 is FIG. 5 is an explanatory view showing the principle of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram of shape detection according to the present invention, and FIG. 6 is an explanatory view showing waveforms and display results by the shape detector of the present invention. 1 ... Roll, 2 ... Diaphragm, 3 ... Semiconductor strain gauge, 4 ... Slip ring, 5 ... Plate, 6 ... Dynamic strain gauge, 7 ... Position detection sensor, 8 ... Amplifier, 9 ...... Peak hold device, 10 ...... Read position discriminator, 11 ……
Display meter.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】ロール表面にダイヤフラムを設け、ダイヤ
フラムの歪を歪ゲージで検出する形状検出器において、
ダイヤフラムはロール長さ方向の中心からロール長さ方
向に沿って左右等距離に対に配置し、且つ、対のダイヤ
フラムはロールの回転方向に角度が180度ずれて配置
し、点対称の対のダイヤフラムを複数個設けてなる形状
検出器。
1. A shape detector in which a diaphragm is provided on a roll surface and strain of the diaphragm is detected by a strain gauge,
Diaphragms are arranged in pairs at equal distances from the center of the roll length direction along the roll length direction, and the pair of diaphragms are arranged with an angle offset of 180 degrees in the rotation direction of the roll. A shape detector that is equipped with multiple diaphragms.
JP13829487U 1987-09-11 1987-09-11 Shape detector Expired - Lifetime JPH0624723Y2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13829487U JPH0624723Y2 (en) 1987-09-11 1987-09-11 Shape detector

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JP13829487U JPH0624723Y2 (en) 1987-09-11 1987-09-11 Shape detector

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Publication Number Publication Date
JPS6444402U JPS6444402U (en) 1989-03-16
JPH0624723Y2 true JPH0624723Y2 (en) 1994-06-29

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ID=31400500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13829487U Expired - Lifetime JPH0624723Y2 (en) 1987-09-11 1987-09-11 Shape detector

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