JPH085343A - ロールキャリバーの計測調整設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 キャリバーに向けて平行光線を投光する投光
装置４と、キャリバーにより遮光される光のパターンを
入光し、これを拡大するレンズ装置５と、この拡大光を
受けるスクリーン９と、このスクリーン上の映像を撮影
するカメラ装置３０と、このカメラ装置をキャリバーの
輪郭に沿って移動させるカメラ移動装置４０と、得られ
たキャリバーの輪郭データからキャリバーロールの調整
量を計算する演算装置と、この演算装置の情報に基づい
て前記キャリバー形状を是正すべくキャリバーロールを
相対位置を微調整するロール位置調整装置とからなるロ
ールキャリバーの計測調整設備。 【効果】 キャリバーを自動計測し自動調整できるの
で、人の目による検査に頼らずにすみ計測及び調整の信
頼性が高まる。さらに、スクリーンに拡大した映像をカ
メラに読取らせるので、計測精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロールキャリバーの形状
を計測するとともに調整する設備の改良技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】２本又は３本以上の溝付きロールを組合
わせて形成した圧延空間をロールキャリバー又はキャリ
バー（ｃａｌｉｂｅｒ、カリバーとも言う）といい、こ
のキャリバーに圧延材を通して、圧下を加え、幅拘束を
行なって種々の断面形状の圧延材を製造している。その
ためのキャリバーロール（溝付き圧延ロール）は、その
キャリバー（溝型）の形状がポイントであって、このキ
ャリバーを正しく管理するために計測し微調整する作業
はきわめて重要である。

【０００３】従来は、基準ゲージをキャリバーに直接
当てて形状を確認する手法、当該ロールの一方から光
源を置き、他方にスクリーンを置き、このスクリーン上
にキャリバーの陰影を投写し、試験員が目視検査をする
投影法が採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の基準
ゲージ法は、所謂限界ゲージ法であるから適、不適の区
別しかできず、しかも人手が掛かり、作業能率はよくな
い。上記は基準プロフィールと検査対象のプロフィー
ルの比較ができるので、基準からのずれ量が把握できて
好ましい。しかし、このずれ量は検査員が目視で判定す
るところの官能検査であり、計測値のばらつきが発生し
やすく、検査員の負担も大きい。

【０００５】この様な従来技術に対して、ＣＣＤカメラ
で直接キャリバーを計測する試みがなされつつある。し
かし、解像度の点で満足な結果は得られていない。そこ
で、本発明の目的はＣＣＤカメラを使用できるように条
件を整備して、計測及びその後の微調整の無人化と迅速
化とを図ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、キャリバーに向けて平行光線を投光する投
光装置と、キャリバーにより遮光される光のパターンを
入光し、これを拡大するレンズ装置と、この拡大光を受
けるスクリーンと、このスクリーン上の映像を撮影する
カメラ装置と、このカメラ装置を前記キャリバーの輪郭
に沿って移動させるカメラ移動装置と、得られたキャリ
バーの輪郭データからキャリバーロールの調整量を計算
する演算装置と、この演算装置の情報に基づいて前記キ
ャリバー形状を是正すべくキャリバーロールの位置を微
調整するロール位置調整装置とからロールキャリバーの
計測調整設備を構成する。

【０００７】前記計測調整設備に、キャリバーロールを
正確に回転させるロール軸回転装置を付設することは好
ましい。

【０００８】また、前記レンズ装置とスクリーンとの間
に複数個の反射ミラーを置き、光を屈折させることで前
記投光装置の近傍にカメラ装置を配置するとよい。

【０００９】

【作用】キャリバーを拡大した光学像に置き換え、この
光学情報をカメラ装置で電子情報に置換し、この電子情
報を基礎データと比較し、その偏差を是正する方向にキ
ャリバーロールを微調整する。

【００１０】キャリバーロールをロール軸回転装置で一
定回転毎に回動し、データ数を増して計測精度を高め
る。

【００１１】給電ケーブルを要する投光装置と、給電ケ
ーブル及び制御ケーブルを要するカメラ装置とを接近さ
せて、設備の簡略化を図る。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を添付図に基づいて以下に説
明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。図
１は本発明のロールキャリバーの計測調整設備の平面図
であり、ロールキャリバーの計測調整装置１は、計測調
整対象物であるキャリバーロールを自由回転可能に支承
するキャリバーロールスタンド１０（詳しくは図２で説
明する）と、支承されたキャリバロールを回転するロー
ル軸回転装置３と、キャリバーロールの一側に配置され
てキャリバに光を当てる投光装置４と、キャリバーロー
ルの他側に配置されて前記投光部４の光を受光し拡大す
るレンズ装置５と、このレンズ装置５からの拡大光を反
射する第１のミラー６、このミラー６に引続く第２のミ
ラー７及び第３のミラー８と、第３のミラー８の反射光
を結像する透過型スクリーン９と、スクリーンの像を撮
影するためのカメラ装置３０と、このカメラ装置３０を
スクリーン９に対して３次元的に移動するカメラ移動装
置４０と、得られたキャリバーの輪郭データからキャリ
バーロールの調整量を計算する演算装置（後述）と、こ
の演算装置の指令に基づいてキャリバーロールを微調整
するロール位置調整装置（後述）とからなる。スクリー
ン９における映像の拡大倍率は、例えば５倍である。な
お、１９はいわゆる暗室であり、レンズ装置５から第１
〜第３ミラー６〜８を介してスクリーン９までを納めた
ことにより、外からの光に影響されないように構成す
る。

【００１３】また、複数のミラー６〜８を連設した結
果、給電ケーブルを要する投光装置４と、給電ケーブル
及び制御ケーブルを要するカメラ装置３０及びカメラ移
動装置４０をキャリバーロールの一側にまとめて配置で
きたことを特徴とする。

【００１４】図２は本発明に係るキャリバーロールスタ
ンドの正面断面図であり、キャリバーロールスタンド１
０には、例えば＃１，＃２，＃３キャリバーロール１
１，１２，１３が各ロール軸１１ａ，１２ａ，１３ａ及
びベアリング１４…（…は複数個を示す。以下同。）を
介して支承され、キャリバー１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに
て正円断面空間を形成する。＃１キャリバーロール１１
のロール軸１１ａがロール回転装置３にて回動される
と、傘歯車１５…を介して他の＃２，＃３キャリバーロ
ール１２，１３が等速回転する構成となっている。キャ
リバーロール１１〜１３を組込んだキャリバーロールス
タンド１０を、調整後に、クレーン等で吊り上げて圧延
ラインに移動する。

【００１５】＃２キャリバーロール１２のロール軸１２
ｂの一端に周溝１２ｃが刻まれていて、この周溝１２ｃ
にホーク部材１６ａを介して精密シリンダ１６ｂが連結
され、同様に＃３キャリバーロール１３のロール軸１３
ｂの一端に周溝１３ｃが刻まれていて、この周溝１３ｃ
にホーク部材１７ａを介して精密シリンダ１７ｂが連結
されている。ホーク部材１６ａ，１７ａに無関係にロー
ル軸１２ｂ，１３ｂは回転するが、精密シリンダ１６
ｂ，１７ｂでロール軸１２ｂ，１３ｂを軸方向に僅かに
移動できる。この移動はロール位置調整装置としてのス
ラスト量調整装置２０で制御する。

【００１６】図３は本発明のカメラ移動装置及び演算装
置を示す原理図であり、カメラ移動機構４０は水平のベ
ッド４１と、このベッド４１上を図左右（ｘ軸と記す）
にステンピングシリンダ等の作用でスライドするスライ
ダ４２と、このスライダ４２の前面に取付けられロータ
リアクチエータ等の作用で旋回（旋回角をθと記す）す
るターンテーブル部４３と、このターンテーブル部４３
に取付けられ同回転部の径方向（ｒ軸と記す）に移動す
るカメラ保持部４４と、前記シリンダやアクチエータを
制御するｘ軸コントローラ４５、θ軸コントローラ４
６、ｒ軸コントローラ４７とからなる。

【００１７】演算装置５０は、カメラ装置３０からの映
像電気信号を処理する画像処理部５１と、計算に使用す
る基準データ（キャリバー半径、スクリーン拡大倍率ａ
などのデータ）をローディングする基準データ・ローダ
５２と、画像処理部５１からの実測キャリバーデータか
らロールキャリバーのスラスト調整量を計算するデータ
処理部５３とからなり、データ処理部５３はスラスト調
整量情報をスラスト量調整装置２０に送り、またローラ
回転コントローラ５４を介してローラ軸回転装置３に回
転指令を送るところのコントロールセンタである。

【００１８】以上に述べたキャリバーロールの計測調整
設備の作用を図４〜図７に基づいて説明する。図４は３
方ロールのスクリーンイメージ図（作図の都合で図２を
右に６０゜回転した。）であり、スクリーンには＃１〜
＃３キャリバーロール１１，１２，１３のキャリバー１
１ｂ，１２ｂ，１３ｂが写っている。図中、Ｐ１はカメ
ラの回転中心、Ｐ２はキャリバー中心（後述の重心Ｄに
相当）、θはカメラの回転方向、Ｗはカメラの視野の幅
である。３個で正円を形成するはずのキャリバー１１ｂ
〜１３ｂの形状が万一崩れた場合には、キャリバロール
１１，１２，１３を互いにロール軸方向（「スラスト方
向」という）に移動することで調整可能である。このこ
とをスラスト調整という。

【００１９】図５（ａ），（ｂ）は３方ロールにおける
キャリバーの重心計算法説明図であり、（ａ）において
キャリバー１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに外接する正三角形
を△ＡＢＣとする。この△ＡＢＣは未調整の３方ロール
にあっても一義的に決定できる。すなわち、実線で示す
キャリバー１１ｂが想像線で示すキャリバー１１ｂの位
置に移動しても△ＡＢＣは変わらない。同様に他のキャ
リバー１２ｂ，１３ｂがスラスト方向、すなわち辺Ｃ
Ａ，ＡＢに平行にずれていても△ＡＢＣは変わらない。
従って、未調整の３方ロールにおける△ＡＢＣは、正円
に調整された後の△ＡＢＣと同形である。

【００２０】（ｂ）において、△ＡＢＣの各辺の垂直二
等分線の交点が重心Ｄとなり、幾何学的に単純に求ま
る。従って、３方ロールの重心Ｄは計測の何れの段階で
でも△ＡＢＣを描くに足りる位置データさえ集れば簡単
に計算できる。

【００２１】図６は各キャリバーのスラスト量計算説明
図であり、キャリバー１１ｂの複数箇所の座標情報が光
学的に与えられると、これら座標情報から近似円が計算
できる。この近似円の中心が中心点ｄ1である。同様に
キャリバー１２ｂ，１３ｂの近似円の中心点ｄ2，ｄ3が
計算できる。図５で求めた重心Ｄと中心点ｄ1の偏差
が、調整されるべきキャリバー１１ｂのスラスト量ｓ1
となる。同様に重心Ｄと中心点ｄ2，ｄ3の偏差が、調整
されるべきキャリバー１２ｂ，１３ｂのスラスト量ｓ
2，ｓ3となる。以上で説明した重心計算及びスラスト量
計算を折り込んだ本発明装置の総合的動作を次に説明す
る。

【００２２】図７は本発明に係る計測装置の作動フロー
図であり、作動フローの代表例を示す。ＳＴ××は第×
×ステップを示す。 ＳＴ０１…カメラ移動装置４０にてカメラ装置３０をｘ
軸方向に移動してカメラのピントを合せる。 ＳＴ０２…カメラのｒ軸方向移動に備えて、その移動量
Ｒを計算する。この計算のためのデータ（キャリバー半
径、スクリーン拡大倍率ａなどのデータ）は基準データ
ローダ５２で与えられる。 ＳＴ０３…上記Ｒだけカメラをｒ軸方向に移動して、キ
ャリバー輪郭（キャリバーエッジ）をカメラの視野中央
におく。

【００２３】ＳＴ０４…撮画に備えて撮画数ｎを計算す
る。具体的には、ｒ軸方向の移動量をＲ（図４参照）と
すれば、このＲはキャリバー１１ｂ，１２ｂ又は１３ｂ
の半径に近似する。カメラの視野の幅はＷであるから、
（２πＲ／Ｗ）の計算式で３６０゜当りの必要枚数ｎが
求まる。すなわち、ＳＴ０４はキャリバーロールを静止
させた状態で、キャリバー輪郭を一周分撮画するための
準備である。 ＳＴ０５…キャリバーロールを１／Ｎ回転させる際の回
転角△αを計算する。本実施例では、Ｎ＝１０、Δα＝
３６゜とした。

【００２４】ＳＴ０６…判別項であり、キャリバーロー
ルが１回転するまでは、ＳＴ０７以降を実施させる。 ＳＴ０７…撮画する。 ＳＴ０８…撮画情報を保存する。ＳＴ０７，０８を、Ｓ
Ｔ０４に基づいてｎ回すなわちキャリバー輪郭一周分を
Δθ毎に撮画し、情報を保存する。

【００２５】ＳＴ０９…ＳＴ０８の情報から重心Ｄを計
算する。（図５参照） ＳＴ１０…同様にＳＴ０８の情報から中心点ｄ1ｉ，ｄ2
ｉ，ｄ3ｉ（ｉはｉ番目を示す。ｉ＝1,2,3…ｎ）を計算
する。（図６参照） ＳＴ１１…ＳＴ０９の重心ＤとＳＴ１０の中心点ｄ1
ｉ，ｄ2ｉ，ｄ3ｉとから、キャリバー毎のスラスト量ｓ
1ｉ，ｓ2ｉ，ｓ3ｉを計算し、値を保存する。 ＳＴ１２…ＳＴ０５に基づいてキャリバーロールをΔα
だけ回転する。以上のＳＴ０７〜ＳＴ１１をＮ回繰返
す。Ｎ回を越えるとＳＴ０６によって、ＳＴ１３へ進
む。

【００２６】ＳＴ１３…ＳＴ１１で計算し、保存してい
たスラスト量の平均値を求める。 ＳＴ１４…ＳＴ１３の計算値（スラスト調整量計算値）
を図２のスラスト量調整部２０に送り、このスラスト量
調整部２０の作動により、キャリバーロールのスラスト
量の調整をなす。 ＳＴ１５…付帯的なステップであり、ＳＴ１０の情報か
ら、｛ｄ11，ｄ12……ｄ1ｎ｝の情報を抽出し、この情
報群相互間隔を求め、その最大値を抽出する。この最大
値は＃１キャリバーロールのロール胴の振れ、すなわち
ロール軸振れに近似する。同様に、＃２，＃３キャリバ
ーロールの軸振れも推定できる。

【００２７】図８は本発明装置の光学系説明図であり、
投光装置４の発した平行光線は被測定調整物であるキャ
リバー１１ｂ，１２ｂ，１３ｂで一部遮光され、次のレ
ンズ装置５で拡大され、スクリーン９に投影され、この
映像をカメラ装置３０でスキャンするわけだあるが、映
像は実物に対して５倍程度に拡大されているために、キ
ャリバー１１ｂ〜１３ｂの輪郭が明確となり、カメラ装
置３０による読取り精度が向上する。

【００２８】尚、本実施例では、ロール位置調整装置２
０をスラスト量調整装置で説明したが、ロール位置調整
装置２０はロール径方向（ラジアル方向）の調整を加え
たものでもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、キャリバーに向けて平行光線を投光
する投光装置と、キャリバーにより遮光される光のパタ
ーンを入光し、これを拡大するレンズ装置と、この拡大
光を受けるスクリーンと、このスクリーン上の映像を撮
影するカメラ装置と、このカメラ装置をキャリバーの輪
郭に沿って移動させるカメラ移動装置と、得られたキャ
リバーの輪郭データからキャリバーロールの調整量を計
算する演算装置と、この演算装置の情報に基づいてキャ
リバー形状を是正すべくキャリバーロールの位置を微調
整するロール位置調整装置とからロールキャリバーの計
測調整設備を構成したので、計測及び調整を自動的に実
施でき、人の目による検査に頼らずにすみ、計測及び調
整の信頼性を高めることができる。さらに、スクリーン
に拡大した映像をカメラに読取らせるので、計測精度が
向上し好ましい。

【００３０】請求項２は、前記キャリバーロールを正確
に回転させるロール軸回転装置を備えたので、キャリバ
ーの計測データが増加し、解析精度が向上する。

【００３１】請求項３は、レンズ装置とスクリーンとの
間に複数個の反射ミラーを置き、光を屈折させること
で、給電ケーブルを要する投光装置と、給電ケーブル及
び制御ケーブルを要するカメラ装置とを接近させること
ができ、設備の簡略化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロールキャリバーの計測調整設備の平
面図

【図２】本発明に係るキャリバーロールスタンドの正面
断面図

【図３】本発明のカメラ移動装置及び演算装置を示す原
理図

【図４】本発明の３方ロールのスクリーンイメージ図

【図５】本発明に係る３方ロールにおけるキャリバーの
重心計算法説明図

【図６】本発明に係るキャリバーのスラスト量計算説明
図

【図７】本発明に係る計測装置の作動フロー図

【図８】本発明装置の光学系説明図

【符号の説明】 １…ロールキャリバーの計測調整設備、３…ロール軸回
転装置、４…投光装置、５…レンズ装置、６〜８…ミラ
ー、９…スクリーン（透光型スクリーン）、１０…キャ
リバーロールスタンド、１１〜１３…キャリバーロー
ル、１１ｂ〜１３ｂ…キャリバー、２０…ロール位置調
整装置（スラスト量調整装置）、３０…カメラ装置、４
０…カメラ移動装置、５０…演算装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本以上のキャリバーロールで形成され
   るキャリバーに向けて平行光線を投光する投光装置と、
   キャリバーにより遮光される光のパターンを入光し、こ
   れを拡大するレンズ装置と、この拡大光を受けるスクリ
   ーンと、このスクリーン上の映像を撮影するカメラ装置
   と、このカメラ装置を前記キャリバーの輪郭に沿って移
   動させるカメラ移動装置と、得られたキャリバーの輪郭
   データからキャリバーロールの調整量を計算する演算装
   置と、この演算装置の情報に基づいて前記キャリバー形
   状を是正すべくキャリバーロールの位置を微調整するロ
   ール位置調整装置とからなるロールキャリバーの計測調
   整設備。
2. 【請求項２】 前記キャリバーロールを正確に回転させ
   るロール軸回転装置を備えた請求項１記載のロールキャ
   リバーの計測調整設備。
3. 【請求項３】 前記レンズ装置とスクリーンとの間に複
   数個の反射ミラーを置き、光を屈折させることで前記投
   光装置の近傍にカメラ装置を配置したことを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載のロールキャリバーの計測調
   整設備。