JPH1019546A - 移動する被測定材の長さ測定方法 - Google Patents

移動する被測定材の長さ測定方法

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JPH1019546A
JPH1019546A JP17032796A JP17032796A JPH1019546A JP H1019546 A JPH1019546 A JP H1019546A JP 17032796 A JP17032796 A JP 17032796A JP 17032796 A JP17032796 A JP 17032796A JP H1019546 A JPH1019546 A JP H1019546A
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measuring
measurement
laser doppler
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JP17032796A
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Kiyomi Araki
清己 荒木
Asayuki Orita
朝之 折田
Yoshitaka Komiyama
義高 小見山
Jiro Katayama
二郎 片山
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】鋼板の剪断における測長精度の向上を図る。 【解決手段】レーザドップラ速度計17と、複数の先端
検出器5a,5b,…と、測長ロール2a,2bとを設
け、先端検出器5a又は5bと剪断機16との距離に、
目標剪断長さと前記距離との差に相当するレーザドップ
ラ速度計17又は測長ロール2a,2bの測定長さを加
算した値を剪断長さとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鉄鋼、非鉄金属の製
造ライン等において移動する被測定材の長さを測定する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】製造ライン等において、製品の長さを正
確に測定することは、製品寸法上の品質管理に影響する
だけでなく、歩留管理の観点からも重要な問題である。
また実際の製造ラインで、製品移動速度が随時変化する
環境下において、測長精度の信頼性を満足することが必
要となる。
【0003】一般に、このような移動する被測定材の長
さを測定する方法としては、例えば特開昭62−240
805号公報に説明されているように、移動する被測定
材に測長ロールを直接接触させ、搬送距離に対応してパ
ルスを発生するパルス発生器と、パルスカウンタとによ
り測長する方法が知られている。図2にその構成を示
す。この図では1は移動する被測定材、2は測長ロー
ル、3は測長ロールの回転軸に直結し搬送距離に対応す
る回転数を検出するロータリエンコーダ、4は出力パル
スをカウントするパルスカウンタ、5a,5bは被測定
材の先尾端を検出する検出器、6は検出器5a,5bの
信号を受けてパルスカウンタ4のカウントゲートを設定
するゲート回路である。
【0004】また非接触により、被動する被測定材の長
さを測定する手段として、特開昭62−240805号
公報に開示されているように、レーザドップラ効果を利
用した光学式測長計が知られている。図3に示すよう
に、移動する被測定材1はレーザ装置7から発信したレ
ーザ光をビームスリッタ8で2分割し、各々の光をファ
イバーケーブル9a,9bと送信光学系10a,10b
によって被測定材1上に交差させて照射すると、各々の
ビームに対応した散乱光の波長は、被測定材1の移動速
度Vに応じて正負のドップラシフトを起こす。これを受
信光学系11で受信し、ファイバーケーブル9cで光検
出器12に導き、電気信号に変換し、受信光の強さに比
例する直流信号と下記式(1)に示すように、速度Vに
よるドップラ周波数fdの交流信号(以下ドップラ信号
という)が存在する。周波数追跡器14でこれを解析
し、速度演算器15で移動速度を検出し、通過時間にお
ける移動速度の積分により長さを測定する。
【0005】 fd=(2V/λ)・sin(ψ/2) ……(1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図2のような測長ロー
ルによる測定方法では、移動する被測定材の加速、減速
時や、高速時における被測定材1と測長ロール2間にス
リップを生ずる問題がある。また、測長ロールが摩耗
し、ロール直径Dが変化した場合、測定誤差が大きくな
るという問題がある。また、図3のような非接触光学式
測長計においては、移動する被測定材の表面に照射した
レーザ光の散乱光を利用するため、例えば速度Vが小さ
くなると速度Vに応じて正負のドップラシフトを起こ
す、各散乱光の波長差の認識が困難になり、測長精度が
悪くなるという問題がある。
【0007】本発明は、このような従来の方法における
両者の欠点を補い、安定して精度良く、移動する被測定
材の長さを測定する方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、測長方法とし
て、非接触のレーザドップラ速度計と接触式の測長ロー
ルとを使用し、かつ被測定材の先端を検出する複数の先
端検出器を剪断検出側に所定の距離で設け、目標剪断長
さ以内で目標剪断長さに最も近い先端検出器による検出
値に、目標剪断長さとこの検出値の差の部分をレーザド
ップラ速度計又は測長ロールの測定値から実測で求め、
その合計を目標剪断長さとして用い、この値により剪断
機の剪断を制御する。
【0009】すなわち、本発明は、ローラテーブル上を
搬送される被測定材の剪断長さを測定するに当り、レー
ザドップラ速度計と、剪断機の後流側に設置された複数
の先端検出器と、測長ロールとを設け、目標剪断長さ以
内で目標剪断長さに最も近い先端検出器と剪断機との距
離に、目標剪断長さと該距離との差に相当するレーザド
ップラ速度計又は測長ロールの測定長さを加算した値を
被測定材の剪断長さとすることを特徴とする移動する被
測定材の長さ測定方法を提供するものである。
【0010】この場合に、前記レーザドップラ速度計又
は測長ロールの測定長さ情報を被測定材の移動速度に応
じて、及び/又は、被測定材の目標剪断長さに対する残
測長量に応じて、選択することとすると好適であり、そ
れぞれの測定方法の特性に応じて測定精度が高くなる。
ここで残測長量とは、上記目標剪断長さ以内で目標剪断
長さに最も近い先端検出器と剪断機との距離とレーザド
ップラ速度計又は測長ロールの測定値の合計と、目標剪
断長さとの差量である。
【0011】さらに、被測定材の厚さ範囲が大きく、レ
ーザドップラ速度計の適正測定距離範囲外となり測定精
度を悪くするという問題点を解決するために、レーザド
ップラ速度計の位置を被測定材の厚さにより、有効測定
範囲内に制御するようにする。すなわち、前記レーザド
ップラ速度計から被測定材表面までの距離を被測定材の
厚さ情報に応じて、一定の範囲に保つことによってレー
ザドップラ速度計の測定精度を高く維持することができ
る。
【0012】さらに、測長ロールの外径が摩耗すること
によって測長精度が悪化するのを補正する対策として、
剪断機出側に設けた先端検出器間距離と、その間を測長
ロールにより実測した長さの平均値を比較することによ
って、測長ロールの直径補正を行うこととした。すなわ
ち、前記先端検出器間の距離とその間を測長ロールによ
って実測した測定値の平均値とを比較し、その差を用い
て測長ロールの径摩耗による補正を行い、高精度を確保
する。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明によるローラテーブル上を
搬送される被測定材の測長は、剪断長さを測長完了する
までに被測定材先端が通過した最下流の先端検出器と剪
断機との間の距離(所定値)に、その先端検出器が被測
定材の先端を検出してから目標剪断長さ位置までの距
離、つまり測長完了までの距離をレーザドップラ速度計
又は測長ロールにより実測し、両者を加算した長さを目
標剪断長さとして制御する。
【0014】剪断機から先端検出器までの距離はそれぞ
れ所定値であり、従って、本方法による測長値は、実測
長が大幅に短くなる。また実測する長さも、被測定材の
移動速度、又は目標剪的長さに対する残り測長量に応じ
て適切にレーザドップラ速度計又は測長ロールを任意に
選択使用することによって、安定して高精度な測長を達
成することができる。
【0015】剪断ライン通板時の搬送速度パターンを図
4に示した。通板速度は0.01m/sec〜2m/s
ecの範囲に亘って変化する。レーザドップラ速度計は
0.02m/sec〜10m/secmの速度範囲で測
定可能であるが、鋼板の表面状態等の条件がきびしいた
めオンラインでは低速通板時にドップラ周波数の認識精
度が低く、測定精度が悪い。一方測長ロールは加速・減
速時の高速通板時にスリップが生じ測定精度が悪い。ま
た測長距離が長いとロール外径の摩耗による測長誤差が
増大する。そこで通板速度が遅いとき測長ロールの測定
データを使用し、通板速度が速いときレーザドップラ速
度計の測定データを使用する。本発明によれば、鋼板先
端検出器の採用により測長ロール又はレーザドップラ速
度計による測定長が小さくなるので、全体の測長が高精
度化する。
【0016】また、レーザドップラ速度計による測長で
は、被測定材の厚さに応じてレーザドップラ速度計の位
置(被測定材との距離)を自動的に制御し、レーザドッ
プラ速度計から被測定材表面までの離隔距離を、測長精
度上有効な一定の範囲に保つことによって高精度な測長
が可能になる。図5はこのことを示す模式図であって、
テーブルローラ21上を搬送される被測定材1の板厚2
2が変化したとき、剪断機本体16に固定されているレ
ーザドップラ速度計17の高さ23を一定範囲、例えば
100mm±5mmの範囲に調整する。図6は一例の剪
断ラインにおける板厚の分布を示したもので、板厚は5
mm未満から40mm超まで分布している。なお、図5
には測長ロール2とこれを押しつけるシリンダ31が併
せ描かれている。
【0017】また、測長ロールによる測長では、摩耗に
よる直径変化が原因となる測定誤差を解消するため、剪
断機出側に設けた先端検出器間距離(所定)とその間を
測長ロールにより実測した値の平均値とを比較し、測長
ロールの径補正を行う機能を有することによって、測定
精度の向上を達成することができ、従来、作業員により
行っていた径補正の作業を廃止することができる。
【0018】図7は測長ロール2の側面図である。測長
ロール2の外径が摩耗すると誤差が大きくなる。図8は
測長ロールの測定値(M/R値)と実測値との差を、実
測長に対してプロットしたもので補正のないM/R値と
実測長との関係を〇印で示した。D=190.986に
対し、実測値は190.55であった。また補正後のM
/R値と実測値との差を●印で示した。実測長10m当
りの誤差は約0.02%以内となった。
【0019】
【実施例】本発明の測長方法によって、剪断ライン上を
搬送される鋼板の測長を実施した例について、以下に説
明する。図1は鋼板剪的ラインの測長制御系統図であ
る。この図において、符号1,2,3,4,5a,5b
は図2に示したものと同一の符号を使用している。16
a,16bはそれぞれ剪断機の上刃と下刃である。ま
た、17は図3に詳細を示したレーザドップラ速度計で
あり、一定角度の2軸のレーザビーム光を、鋼板(被測
定材1)の表面に照射し、鋼板の移動速度に比例したド
プラ信号を受信して速度に変換後、測長制御システム1
8に出力する。
【0020】19は鋼板1の板厚に応じて、レーザドッ
プラ速度計が最適な設定位置になるように、上下に移動
する制御装置である。20は、被測定材の板厚情報や、
剪断ライン上の鋼板搬送管理を行う制御システム(以下
DDCという)である。剪断ライン上を搬送される鋼板
(被測定材1)は、剪断機の下刃位置から下流側に所定
距離l1 ,l2 離れた位置に設置された検出器で先端を
検出した時、測長制御システム18におけるそれまでの
測定値は、所定長さl1 又はl2 に置き換えられる。
【0021】鋼板1が先端検出器5a、5b通過後から
測長完了までの測長は、鋼板の搬送速度又は目標剪断長
さに対する残り測長量に応じて測長ロール2aまたは2
bまたはレーザドップラ速度計17によって行われる。
よって剪断長は、測長制御システム18においてl1
はl2 にこの実測長を加算した値として制御される。以
上のように、複数の先端検出器を剪断機の下流に設置す
ることにより、所定長さから測定完了までの実測長の誤
差が小さくなり、高精度な測定が可能となる。さらに、
実測長自体も、鋼板の搬送速度に応じて、適切な測定方
法を採用することによって、測長ロールにおける鋼板と
のスリップや、レーザドップラ速度計における低速搬送
時の精度悪化等を解消し、高精度なものとなる。
【0022】また、DDC20の情報により剪断ライン
上を搬送される鋼板の板厚に応じて、レーザドップラ速
度計17の設定位置を最適に制御する装置19を有する
ことによって、レーザドップラ速度計による測定値の高
精度を達成することができる。また、先端検出器5a,
5bに鋼板先端が到達した時に置き換えられる所定長さ
1 (所定)又はl2 (所定)とその間を測長ロール2
a又は2bにより実測した長さについて任意のデータ数
で比較し、適切な測長ロールの径補正を行う機能を附与
することによって測長ロール2a又は2bの径摩耗によ
る測定誤差を小さくすることができる。
【0023】図9に一例を示す鋼板の切断に対して本発
明を適用した例について述べる。鋼板は、先端(To
p)側と尾端(Bottom)側をクロップシャー(C
/S)で切断された後、所定製品長の小板にエンドシャ
ー(E/S)で切断される。このとき、長さ測定誤差に
対して安全のために長さ入寸代L1 をとり、小板長を製
品長と入寸代との合計にして切断する。また、クロップ
シャーで剪断後、次のコンドシャーに当っては、エンド
シャーホールドダウン押代L3 を取り、次の小板の切断
を行う。図中S/Lはスリッタラインの切断である。
【0024】図10は従来の測長ロールによる測定によ
ってクロップシャーでの実測長における測長値をプロッ
トしたもので、ばらつきが非常に大きい。図11は鋼板
の中央における製品の実測長と(実測長−製品長)との
関係をプロットしたもので、板厚tが10mm以下、1
5mm以下、15mm超のデータを示している。JIS
の長さ許容範囲に概ね収まっているが、一部範囲を越え
ているものもある。図12はクロップシャー(C/S)
での実測長と(測長値−実測長)xとの関係を従来(●
印)と本発明(〇印)とをプロットしたもので、従来x
の平均値=7.74mm、ばらつきσ=11.2mmで
あったが、本発明例ではxの平均値=0mm、ばらつき
σ=3.5mmとなった。
【0025】以上の結果、測定精度は、従来の測長ロー
ル方式で約±10〜40mmであったのに対し、本発明
では、約±0〜12mmとなり、製品寸法の品質、製品
歩留りを向上することができる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば以上述べた通り、測長ロ
ールとレーザドップラ速度計を適切に使用する測長方式
にレーザドップラ速度計の設定位置制御と、測長ロール
の径補正を行う機能を有することによって、剪断ライン
での鋼板長さを高精度で安定して測定することが可能と
なり、製品寸法上の品質、製品歩留を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一例を示す鋼板剪断ラインの測
長制御系統図である。
【図2】従来の技術を示す構成図である。
【図3】他の従来の技術を示す構成図である。
【図4】剪断ライン通板時の搬送速度パターンを示すフ
ローチャートである。
【図5】レーザドップラ速度計の距離調整の説明図であ
る。
【図6】シャー板厚分布の例を示すグラフである。
【図7】測長ロールの模式図である。
【図8】測長ロールの誤差を示すグラフである。
【図9】鋼板の剪断寸法図である。
【図10】従来の測長ロール測長値のばらつきを示すグ
ラフである。
【図11】従来の測長ロール測長値のばらつきを示すグ
ラフである。
【図12】実施例と従来例の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
1 被測定材 2 測長ロール 3 ロータリーエンコーダ 4 パルスカウンタ 5a、5b 検出器 6 ゲート回路 7 レーザ装置 8 ビームスリッタ 9a,9b,9c ファイバーケーブル 16 剪断機本体 16a 剪断機上刃 16b 剪断機下刃 17 レーザドップラ速度計 18 測長制御システム 19 上下設定の制御装置 20 DDC 21 テーブルローラ 22 板厚 23 高さ 31 シリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小見山 義高 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 片山 二郎 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ローラテーブル上を搬送される被測定材
    の剪断長さを測定するに当り、レーザドップラ速度計
    と、剪断機の後流側に設置された複数の先端検出器と、
    測長ロールとを設け、目標剪断長さ以内で最大の先端検
    出器と剪断機との距離に、目標剪断長さと該距離との差
    に相当するレーザドップラ速度計又は測長ロールの測定
    長さを加算した値を被測定材の剪断長さとすることを特
    徴とする移動する被測定材の長さ測定方法。
  2. 【請求項2】 前記レーザドップラ速度計又は測長ロー
    ルの測定長さ情報を被測定材の移動速度に応じて、及び
    /又は被測定材の目標剪断長さに対する残測長量に応じ
    て選択することを特徴とする請求項1記載の移動する被
    測定材の長さ測定方法。
  3. 【請求項3】 前記レーザドップラ速度計から被測定材
    表面までの距離を被測定材の厚さ情報に応じて、一定の
    範囲に保つことを特徴とする請求項1又は2記載の移動
    する被測定材の長さ測定方法。
  4. 【請求項4】 前記先端検出器間の距離とその間を測長
    ロールによって実測した測定値の平均値とを比較し、そ
    の差を用いて測長ロールの径摩耗による補正を行うこと
    を特徴とする請求項1、2又は3記載の移動する被測定
    材の長さ測定方法。
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