JPH0752597Y2 - 走行移動物体の表面温度測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、走行移動物体、例え
ば、連続焼鈍炉や溶融亜鉛鍍金ラインのガルバニール炉
等の高温炉内を移動する金属シート材等、高温の下にお
いて高速で走行する移動物体の表面温度を測定する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、停止物体又は低速走行物体の表面
温度を測定するためには、該物体に接触する検出ヘッド
に熱電対を設け、該物体からの伝導伝熱を測定し温度を
計測する装置が知られている。然しながら、このような
接触式の温度測定装置は、検出ヘッドを物体に接触せし
め、検出部が物体と等温になったときに測温するもので
あるため、物体が走行している場合においては、接触部
が摩耗してしまうという問題がある。また、物体の表面
に疵をつけてしまうという問題がある。

【０００３】このため、一方において、走行移動物体の
表面温度を測定する装置として、半球面鏡体及び温度検
出器から成る放射率補償型の検出ヘッドを備えた測温装
置が公知であり、この装置によれば、検出ヘッドの半球
面鏡体を走行移動物体の表面に所定のギャップを残して
臨ましめることにより、非接触状態での測温が可能であ
り、前述の問題を解決することができる。然しながら、
この非接触式の温度測定装置においても、前記ギャップ
を許容できる測定誤差に相当する最小許容範囲内に保持
し、しかも、該ギャップを常に一定の距離に保持しなけ
ればならないところ、走行移動物体の表面に歪み等があ
ると、前記ギャップを一定に保持することができないた
め測温精度を保証することが困難であり、更に、走行物
体の表面に歪み等による膨出部分があると、最悪の場
合、それが半球面鏡体に接触して鏡体を損傷せしめてし
まうと共に製品である走行移動物体の表面に疵をつけて
しまうという問題がある。

【０００４】この点の問題を解決するため、本出願人
は、前記非接触式の温度測定装置において、走行移動物
体の表面に接して転動する接触ローラーを検出ヘッドに
設け、前記半球面鏡体を前記ローラーを介して走行移動
物体の表面から所定ギャップだけ後退せしめた装置を先
に提案したところである。この提案された装置によれ
ば、接触ローラーが常に走行移動物体の表面に接触し、
半球面鏡体は該ローラーを介して走行移動物体の表面か
ら常に所定の距離だけ離れているので、前述の問題を解
決できる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】ところで、前記提案に
係る装置は、例えば、走行移動物体の表面に歪み等によ
る凹凸部があるとき、接触ローラーをこのような凹凸部
に追従して接触せしめるように、検出ヘッドをスプリン
グにより走行移動物体の表面に向けて付勢している。こ
のため、走行移動物体に凸部があるときはスプリングに
抗して検出ヘッドを後退せしめつつ接触ローラーの接触
状態を維持し、走行移動物体に凹部があるときはスプリ
ングにより検出ヘッドを前進せしめつつ接触ローラーの
接触状態を維持することができる。

【０００６】然しながら、本考案者らの知見したところ
によると、前述のようなスプリングによる接触ローラー
の追従機能は、走行移動物体の走行速度が比較的低速で
あるときは正常に機能するが、走行移動物体の走行速度
が比較的高速になると、正常に機能しない。１例とし
て、走行移動物体の凹凸部が水平方向等の走行方向に移
動するのに対して、前記スプリングによる検出ヘッドの
進退動作は、走行移動物体に垂直な昇降方向等に関する
直線運動に限定されているからである。即ち、接触ロー
ラーを走行移動物体の凸部が通過する場合、検出ヘッド
は、先ず、凸部の走行方向に関するモーメントを生じ、
次に、このモーメントを直線方向に変換しつつスプリン
グに抗して後退する。従って、凸部の傾斜が極めてなだ
らかな場合や、走行移動物体の走行速度が比較的低速で
ある場合は、検出ヘッドが徐々に後退し、凸部に対して
接触ローラーを乗り越えさせることができる。ところ
が、凸部の傾斜が急な場合や、走行移動物体の走行速度
が比較的高速である場合は、モーメントを直線運動に変
換しきれず、検出ヘッドに曲げ応力を生じ、損傷してし
まったり、衝撃力で検出ヘッドが一時的に板面より浮き
上がってしまうという問題がある。

【０００７】また、前記提案に係る装置を含む従来の装
置は、何れも検出ヘッド内に検出器を内蔵しているた
め、走行移動物体からの熱影響を受け易く、高温下での
使用条件に限界があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記問題を解
決した走行移動物体の表面温度測定装置を提供するもの
であり、その第一の手段として構成したところは、走行
移動物体の表面に接して転動する転動体を備えた検出ヘ
ッドと、該検出ヘッドに装着され前記転動体を介して走
行移動物体の表面に所定ギャップを残して臨む温度セン
サーと、走行移動物体に向けて進退自在に構成された進
退部材と、前記検出ヘッドから延設され前記進退部材に
摺動自在に嵌合される支持管と、前記進退部材と支持管
の間に介装され検出ヘッドの転動体を走行移動物体の表
面に押圧せしめる付勢手段とから成る走行移動物体の表
面温度測定装置において、前記検出ヘッドが、前記転動
体及び温度センサーを備えたハウジング部と、前記支持
管に固定の固定部とを構成し、前記ハウジング部を固定
部に対して走行移動物体の表面から後退方向に回動自在
に接続する自在接続手段を設けた点にある。

【０００９】また、本考案が第二の手段として構成した
ところは、走行移動物体の表面に接して転動する転動体
を備えた検出ヘッドと、該検出ヘッドに装着され前記転
動体を介して走行移動物体の表面に所定ギャップを残し
て臨む温度センサーと、走行移動物体に向けて進退自在
な進退部材と、前記検出ヘッドから延設され前記進退部
材に摺動自在に嵌合される支持管と、前記進退部材と支
持管の間に介装され検出ヘッドの転動体を走行移動物体
の表面に押圧せしめる付勢手段とから成る走行移動物体
の表面温度測定装置において、前記検出ヘッドが、前記
転動体及び温度センサーを備えたハウジング部と、前記
支持管に固定の固定部とを構成し、前記ハウジング部を
固定部に対して走行移動物体の表面から後退方向に回動
自在に接続する自在接続手段を設けて成り、前記温度セ
ンサーが、走行移動物体の表面に臨む半球面鏡体及び光
学レンズヘッドから成る放射率補償型の温度センサーを
構成し、前記光学レンズヘッドから延びる光ファイバー
を前記支持管に挿通せしめると共に、検出ヘッドから離
隔して設けられた検出器に接続せしめて成る点にある。

【００１０】本考案の実施態様において、前記自在接続
手段は、ハウジング部を固定部に対して、少なくとも走
行移動物体の走行方向に交叉する横軸回りに回動自在に
接続するピンジョイント手段から構成することができ
る。

【００１１】本考案の別の実施態様において、前記自在
接続手段は、ハウジング部を固定部に対して、多軸回り
に回動自在に接続するユニバーサルジョイント手段から
構成することができる。

【００１２】

【実施例】以下図面に基づいて本考案の実施例を詳述す
る。

【００１３】図１に示すように、高温炉１内において、
金属シート等の走行移動物体２が高温の下において高速
で走行する。

【００１４】本考案に係る装置は、炉内に挿入される冷
却保護管３により包囲されており、冷却保護管３は、相
互に連通された内外二重の冷媒路３ａ、３ｂを構成し、
該冷媒路３ａ、３ｂに冷却液等の冷媒を流通せしめる出
入口４を炉外に位置して設けている。この冷却保護管３
は、フランジ付筒状の取付部材５を介して炉体の外面に
固着されており、該取付部材５と冷却保護管３との間に
シールパッキン６を介装している。尚、前記取付部材５
と炉体の間には、ハンドル７により拡縮自在とされるバ
ルブ８が介装されている。

【００１５】前記冷却保護管３は、バルブ１３を介して
尾端に筒状の固定部９を備えており、該固定部９に保持
管１０を挿脱自在に挿着している。即ち、保持管１０
は、前記固定部９にシールパッキン１１を介して挿通さ
れると共に、該保持管１０の尾端フランジ１０ａを固定
部９の基端に着脱自在に固着しており、該保持管１０の
先端を冷却保護管３の先端近傍部にまで延長している。
尚、保持管１０の前記固定部９は、前記シールパッキン
１１よりも先端寄りの部分において、ハンドル１２によ
り拡縮自在とされるバルブ１３を設けており、後述する
ように、保持管１０を冷却保護管３から引き抜いた状態
で、該バルブ１３により冷却保護管３の内部を閉じるこ
とが可能である。

【００１６】前記保持管１０には管状の進退部材１４が
挿入されている。即ち、この進退部材１４は、前記保持
管１０の尾端近傍及び先端近傍に設けたブッシュ１５、
１６を介して該保持管１０に摺動自在に挿入されてお
り、前記保持管１０の尾端フランジ１０ａから突設され
た環状部１０ｂと進退部材１４との間に摺動シールパッ
キン１７を介装している。

【００１７】前記進退部材１４を進退移動せしめるた
め、保持管１０の固定部９から延設された支持腕９ａに
はエアーシリンダ等の駆動手段１８が設けられ、該駆動
手段１８を進退部材１４の尾端に連結アーム１９を介し
て連結している。

【００１８】検出ヘッド２０は、走行移動物体２に接し
て転動自在な転動体２１を備えると共に、支持管２２に
支持されている。支持管２２は、ベアリング２３を介し
て進退部材１４の先端部に摺動自在に挿入されており、
該支持管２２と進退部材１４の間には、検出ヘッド２０
を走行移動体２の表面に向けて弾発する圧縮スプリング
等の付勢手段２４が介装されている。

【００１９】 図２に示すように、検出ヘッド
２０は、前記転動体２１を介して走行移動体２の表面に
所定ギャップＧを残して臨む受光部２５を装着してお
り、この受光部２５は、走行移動物体２の表面に臨む半
球面鏡体２６及び光学レンズヘッド２７から成る放射率
補償型の受光部を構成する。光学レンズヘッド２７は、
光ファイバー２８を延設しており、該光ファイバー２８
は、支持管２２に挿通されると共に進退部材１４の内部
を延び、検出ヘッド２０から離隔した位置に設けられた
検出器２９に接続されている。尚、検出器２９は、進退
部材１４の尾端を閉塞するように取付られている。

【００２０】検出ヘッド２０は、前記転動体２１及び受
光部２５を備えたハウジング部３０と、前記支持管２２
の先端部により構成された固定部３１により構成され、
ハウジング部３０を固定部３１に対して走行移動物体２
の表面から後退方向に回動自在に接続する自在接続手段
３２を有する。

【００２１】ハウジング部３０は、内筒部３４と、該内
筒部３４を包囲する外筒部３５から成る二重壁構造とさ
れ、内筒部３４の厚肉座３４ａに自在接続手段３２を保
持している。自在接続手段３２は、厚肉座３４ａの直径
方向に螺合される六角穴付ボルトから成る横軸ピン３３
を構成し、該横軸ピン３３の先端小径軸部を固定部３１
に回動自在に挿入している。即ち、本実施例において、
一対の横軸ピン３３、３３が走行移動物体２の走行方向
に交叉するピンジョイントを構成する。

【００２２】前記内筒部３４の先端には支持体３７が装
着されている。この支持体３７は、図４に示すように、
内筒部３４にボルト３８を介してフランジ結合され、前
記受光部２５を保持した内筒部３４の保持部３４ｂを抱
持する支持部３７ａを延設し、該支持部３７ａに転動体
２１を軸支している。

【００２３】転動体２１は、前記支持部３７ａの片側に
２輪、両側で合計４輪設けられている。図３に示すよう
に、各転動体２１は、支持部３７ａに螺着されたローラ
ーセットボルト３９に回転自在に軸支された耐熱鋼製の
ローラー４０から成る。このローラー４０は、ボールベ
アリングと類似の構成であり、セラミックボールを介し
て回転自在な耐熱鋼製の内外輪を構成する。

【００２４】以上の構成に基づいて作用を説明する。シ
リンダ等の駆動手段１８により進退部材１４を後退せし
めた状態において、図１に実線で示すように、検出ヘッ
ド２０は、冷却保護管３の先端より内方に位置し且つ保
持管１０の先端内部に格納され、検出ヘッド２０の光学
レンズヘッド２７を含む光学系検出機構を冷却保護管３
により冷却保護されている。尚、高温炉１と冷却保護管
３の間はシールパッキン６により、冷却保護管３と保持
管１０の間はシールパッキン１１により、保持管１０と
進退部材１４の間は摺動シールパッキン１７により、そ
れぞれ気密的にシールされ、炉内と外気を遮断してい
る。

【００２５】シリンダ等の駆動手段１８により進退部材
１４を進出せしめると、図１に鎖線で示すように、進退
部材１４は、ブッシュ１５、１６を摺動して前進し、検
出ヘッド２０の転動体２１を走行移動物体２の表面に接
する。このとき、検出ヘッド２０から延設された支持管
２２は、スプリング等の付勢手段２４により弾発されて
いるので、検出ヘッド２０の転動体２１を走行移動物体
２の表面に対して適度な弾発力の下に押圧する。転動体
２１が走行移動物体２に接触すると共に付勢手段２４が
圧縮されると、接触検出用ロッド４１の検出部４１ａに
より接触検出器４２が作動し、転動体２１が走行移動物
体２に接触したことを検知する。

【００２６】そこで、転動体２１は、走行移動物体２の
走行に追従して転動されると共に、前記付勢手段２４に
より走行移動物体２の表面に圧接され、受光部２５と走
行移動物体２の間のギャップＧを一定に保持する。従っ
て、受光部２５は、常に同一条件下で走行移動物体２の
放射光を受光し、光ファイバー２８を介して検出器２９
により温度を測定する。尚、検出器２９は、炉外にあ
り、炉内の熱影響を受けないので、安定した作動を約束
される。

【００２７】 走行移動物体２の表面に歪み等
による凹凸部がある場合、本考案の課題に関して上述し
たように、検出ヘッド２０にはモーメントを生じること
になるが、図４に示すように、このような凸部の前部２
ｂが走行移動物体２の走行方向Ｆに送られて来ると、検
出ヘッド２０は、スプリング等の付勢手段２４に抗して
走行移動物体２の表面から離反する後退方向Ｂに退避
し、同時に転動体２１が走行移動物体２の表面から離れ
ることのないように検出ヘッド２０が、横軸ピン３３を
支点とする回動方向Ｒｂに退避し、凸部の後部２ａがさ
しかかると、回動方向Ｒａに復帰する。このように、検
出ヘッド２０は、回動方向Ｒと後退方向Ｂの双方向が複
合された方向への退避を許容されるので、転動体２１
は、走行移動物体２の表面に接したままの状態で好適に
凸部２ｂ、２ａを乗り越えることができる。このため、
検出ヘッド２０又は支持管２２が曲げ応力により損傷さ
れることはなく、しかも、このような凸部２ｂ、２ａの
通過中においても、転動体２１の適正な接触状態を維持
し、前述したような受光部２５の所定ギャップＧを常に
一定に保持する。

【００２８】走行移動物体２の表面温度を測定しないと
きは、シリンダ等の駆動手段１８により進退部材１４を
後退せしめ、図１に実線で示した状態で待機する。とこ
ろで、温度センサー２５の取替え又は保守点検等を行う
場合は、進退部材１４を駆動手段１８から解放すると共
に、保持管１０のフランジ１０ａを取外し、進退部材１
４を抱持したままの状態で保持管１０を冷却保護管３か
ら抜取れば良い。この際、保持管１０の先端がシールパ
ッキン１１内に移動した状態で、ハンドル１２を介して
バルブ１３を閉じることにより、冷却保護管３の内部を
閉じれば、炉内と外気が連通されることはなく、特に雰
囲気調整を行っている場合等において、高温炉１に悪影
響を与えることなく作業を遂行することができる。ま
た、このように、検出ヘッド２０を備えた支持管２２及
び進退部材１４並びに保持管１０の全体をユニット化し
ておけば、装置の規格化及び実施化が簡単であり、しか
も、保守点検等の作業も容易である。

【００２９】本考案は、上記実施例の他、種々の実施例
を構成することができる。例えば、自在接続手段３２
は、前述のようなピンジョイント手段の他、ハウジング
部３０を固定部３１に対して多軸回りに回動自在に接続
するユニバーサルジョイント手段を構成することが可能
である。この場合、検出ヘッド２０は、走行移動物体２
の走行方向Ｆに向けての回動Ｒのみならず、該走行移動
物体２の幅方向に向けての回動退避が可能になる。この
ようなユニバーサルジョイントは、十字形に配置された
２軸タイプの公知の自在継手を用いることができるの
で、その構成は詳述するまでもなく当業者に自明であ
る。或いは、自在接続手段３２は、金属ベローズ等の方
向自由なフレキシブルジョイント手段により構成しても
良い。

【００３０】また、上記実施例においては、固定部３１
を支持管２２の一部により構成した例を示したが、固定
部３１を支持管２２に固定される別部材により構成して
も良く、或いは、ハウジング部３０を分割することによ
り、支持管２２に固定されるハウジング部に対して自在
接続手段３２を介して接続される揺動自在なハウジング
部を構成しても良い。

【００３１】尚、図面には、走行移動物体２が水平方向
に走行している場合を例示したが、垂直方向等、その他
の方向に走行している場合においても、本考案の装置を
実施できることはいうまでもない。

【００３２】

【考案の効果】本考案によれば、検出ヘッド２０が転動
体２１を走行移動物体２の表面に接触させ、所定のギャ
ップＧを残して受光部２５を走行移動物体２に臨ましめ
るものであるから、従来のように受光部の損耗を生じた
り、走行移動物体２の表面に疵をつけたりすることがな
い。しかも、転動体２１によりギャップＧが所定距離の
下に維持されるので、安定した温度測定を可能とする。

【００３３】請求項１に記載の本考案によれば、走行移
動物体２の表面に歪み等による凹凸部が存在する場合に
おいても、検出ヘッド２０が、自在接続手段３２による
回動方向Ｒｂ、Ｒａへの退避と、スプリング等の付勢手
段２４による後退方向Ｂへの退避とを可能にされ、この
ような回動方向Ｒｂ、Ｒａと後退方向Ｂの双方向が複合
された退避を許容され、転動体２１を走行移動物体２の
表面に接触せしめたままの状態で好適に凸部２ｂ、２ａ
を乗り越えさせることができる。このため、検出ヘッド
２０又は支持管２２に曲げ応力による損傷を生じること
はなく、しかも、このような凸部２ｂ、２ａの通過中に
おいても、転動体２１の正常な接触状態を維持し、前述
したような受光部２５の所定ギャップＧを常に一定に保
持することができるという効果がある。

【００３４】請求項２に記載の本考案によれば、前記効
果に加えて、検出器２９が高温の走行移動物体２からの
熱影響を受けることはないので、常に安定した温度測定
を約束し、過酷な高温条件下における温度測定に際して
も安心して考案を実施できるという効果がある。

【００３５】請求項３又は４に記載の本考案によれば、
自在接続手段３２の構成が簡単であり、安価に且つ容易
に実施できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の１実施例に係る走行移動物体の表面温
度測定装置を示す縦断面図である。

【図２】本考案装置に用いた検出ヘッドを示す縦断面図
である。

【図３】同検出ヘッドの一部切欠底面図である。

【図４】同検出ヘッドの一部切欠正面図である。

【符号の説明】

２ 走行移動物体 ２ａ 凸部 ２ｂ 凸部 ３ 冷却保護管 １０ 保持管 １４ 進退部材 １８ 駆動手段 ２０ 検出ヘッド ２１ 転動体 ２２ 支持管 ２４ 付勢手段 ２５ 受光部 ２６ 半球面鏡体 ２７ 光学レンズヘッド ２８ 光ファイバー ２９ 検出器 ３０ ハウジング部 ３１ 固定部 ３２ 自在接続手段 ３３ 横軸ピン ４０ 耐熱鋼製ローラー ４１ 接触検知用ロッド ４２ 接触検出器

フロントページの続き (72)考案者 小山 朝良 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 (72)考案者 中西 功 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 (72)考案者 井田 耕二 大阪府大阪市西区西本町１丁目７番10号川 惣電機工業株式会社内 (72)考案者 植村 敬明 大阪府大阪市西区西本町１丁目７番10号川 惣電機工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−131180（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−123068（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行移動物体の表面に接して転動する転
   動体を備えた検出ヘッドと、該検出ヘッドに装着され前
   記転動体を介して走行移動物体の表面に所定ギャップを
   残して臨む温度センサーと、走行移動物体に向けて進退
   自在な進退部材と、前記検出ヘッドから延設され前記進
   退部材に摺動自在に嵌合される支持管と、前記進退部材
   と支持管の間に介装され検出ヘッドの転動体を走行移動
   物体の表面に押圧せしめる付勢手段とから成る走行移動
   物体の表面温度測定装置において、 前記検出ヘッドが、前記転動体及び温度センサーを備え
   たハウジング部と、前記支持管に固定の固定部とを構成
   し、前記ハウジング部を固定部に対して走行移動物体の
   表面から後退方向に回動自在に接続する自在接続手段を
   設けたことを特徴とする走行移動物体の表面温度測定装
   置。
2. 【請求項２】 走行移動物体の表面に接して転動する転
   動体を備えた検出ヘッドと、該検出ヘッドに装着され前
   記転動体を介して走行移動物体の表面に所定ギャップを
   残して臨む温度センサーと、走行移動物体に向けて進退
   自在な進退部材と、前記検出ヘッドから延設され前記進
   退部材に摺動自在に嵌合される支持管と、前記進退部材
   と支持管の間に介装され検出ヘッドの転動体を走行移動
   物体の表面に押圧せしめる付勢手段とから成る走行移動
   物体の表面温度測定装置において、 前記検出ヘッドが、前記転動体及び温度センサーを備え
   たハウジング部と、前記支持管に固定の固定部とを構成
   し、前記ハウジング部を固定部に対して走行移動物体の
   表面から後退方向に回動自在に接続する自在接続手段を
   設けて成り、 前記温度センサーが、走行移動物体の表面に臨む半球面
   鏡体及び光学レンズヘッドから成る放射率補償型の温度
   センサーを構成し、前記光学レンズヘッドから延びる光
   ファイバーを前記支持管に挿通せしめると共に、検出ヘ
   ッドから離隔して設けられた検出器に接続せしめて成る
   ことを特徴とする走行移動物体の表面温度測定装置。
3. 【請求項３】 前記自在接続手段が、ハウジング部を固
   定部に対して、少なくとも走行移動物体の走行方向に交
   叉する横軸回りに回動自在に接続するピンジョイント手
   段から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の走
   行移動物体の表面温度測定装置。
4. 【請求項４】 前記自在接続手段が、ハウジング部を固
   定部に対して、多軸回りに回動自在に接続するユニバー
   サルジョイント手段から成ることを特徴とする請求項１
   又は２に記載の走行移動物体の表面温度測定装置。