JPH1172503A - 圧延方向検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易で小型の構成の装置でもって、圧延方向
（縦目／横目）の判断をすることができる圧延方向検出
方法を提供すること 【解決手段】 圧延した板１６に対しセンサ１０の送光
部１０ａより赤色光を所定の入射角度θで照射し、その
板から反射して戻ってきた戻り光を受光部１０ｂで受光
する。信号処理部１４ａにてその受光した光量に比例す
る電圧に変換し、その電圧値を出力部１４ｂの電圧値表
示部１４ｂ′に出力する。そして、電圧値が大きい場合
には、入射方向と圧延方向が直交している横目の状態で
あり、電圧値が低い場合には、入射方向と圧延方向が平
行な縦目の状態であると判断する。なお、係る判断は、
表示部をみて人が行ってもよいし、信号処理部内で行
い、判断結果を判定結果表示部（ランプ）１４ｂ″を点
灯制御することにより行ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延方向検出方法
及び装置に関するものである。

【０００２】

【発明の背景】金属板の圧延方向を検出することは、プ
レス加工等をする際に重要なことである。すなわち、圧
延方向と同一方向の縦目と、それと直交する方向の横目
とでは、曲げ加工する際に加える力等の製造・加工条件
が異なる。従って、仮に縦目と判断してプレス加工・曲
げ加工をしたところ、実際には横目であった場合には、
加工精度がでないという問題がある。一方、逆に縦目で
あるにも拘らず横目と判断して加工した場合には、ひび
が入るおそれがある。その結果、前者の場合には再加工
・修正を行う必要が生じたり、最悪の場合には、不良品
となるおそれがある。もちろん後者のようにひびが入る
と、不良品となる。よって、圧延方向の判断を誤ると、
不良品の発生につながり、歩留まりが悪くなるので、係
る判断を正確に行う必要がある。

【０００３】従来、係る判断は、熟練した作業員が目視
により判定を行っていた。しかし、金属板の表面を見て
も、その差はほとんどないので、目視による判断を正確
に行えるようになるまでには、多大な経験が必要とな
り、時間と労力がかかる。そこで、機械による自動判定
を行なえる装置の開発が望まれている。

【０００４】係る自動判定を行うものとして、従来はＸ
線を利用して検査する方法が実用化されている。しか
し、係るシステムでは、装置が大型化するとともにコス
ト高となり、しかもＸ線を取り扱うことから、作業環境
及び作業工程に十分注意を要し、作業が煩雑となる。よ
って、大型の構造物を製造する場合に限られている。

【０００５】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、簡易で小型の構成の装置でもって、熟練した技術が
なくても自動的・半自動的に圧延方向（縦目／横目）の
判断をすることができる圧延方向検出方法及び装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る圧延方向検出方法では、圧延した板
に対し赤色光を所定角度で照射し、前記板から反射して
戻ってきた戻り光を受光し、前記受光した光量に基づい
て前記板の圧延方向を判断するようにした（請求項
１）。

【０００７】好ましくは、前記板に対する前記赤色光の
入射方向を変えながら前記受光量の測定を行い、前記受
光量に基づく出力の変化から、前記圧延方向を特定する
縦目と横目の少なくとも一方を検出するようにすること
である（請求項２）。

【０００８】前記赤色光は、前記板に対して斜め方向か
ら入射させるようにするとなおよい（請求項３）。

【０００９】上記した方法を実施するために適した本発
明に係る圧延方向検出装置では、送光部と受光部が近接
配置し、前記送光部から出射された光が対象物に照射さ
れ、そこにおいて反射した戻り光を前記受光部で受光す
る反射型のセンサと、前記センサを支持する支持手段
と、前記センサの受光部で受光した戻り光の光量に基づ
いて、前記対象物となる圧延した板の圧延方向を判断す
るための所定の信号処理を行う信号処理手段と、その信
号処理手段における判断結果を出力する出力手段とを備
えて構成した（請求項４）。

【００１０】前記対象物となる圧延した板を支持すると
ともに、その面内で回転するターンテーブルをさらに設
ける。そして、前記板に対する前記赤色光の入射方向を
変更可能とするとよい（請求項５）。

【００１１】また、前記支持手段は、前記センサの向き
を変更可能とし、前記対象物となる圧延した板に対する
入射角度と、前記板に対する前記赤色光の入射方向の少
なくとも一方を調整可能とするとなおよい（請求項
６）。

【００１２】すなわち本発明者は、熟練者が目視により
判断していると言うことは、表面上に一般の人では区別
できない何らかの違いがあるのではないかという観点か
ら、圧延した金属板に対して各種の光を照射し、その反
射の状態を観察し、縦目と横目で違いがないかを検証し
た。そして、反射の状態を客観的に見るために、反射し
てきた戻り光の光量を測定し比較した。すると、例えば
レーザーを用いた場合には、検出しやすい材質のもので
縦目と横目のそれぞれの受光量の差は、数ｍＶ程度であ
った。その程度の差では、誤差やノイズその他のばらつ
きの範囲内ともいえ、正確な判断はしにくい。さらに
は、多くの材質では、係る程度の電圧差も現れなかっ
た。

【００１３】そして、各種の実験を行ったところ、赤色
光（ＬＥＤ）を照射した場合に、縦目と横目で数Ｖ程度
の出力差が得られた。そして、その差の程度は金属板の
材質により異なるが、多くの材質では約１Ｖ程度或いは
それ以上の差は得られ、容易に２つの状態（縦目／横
目）を弁別することができる。係る実験結果に基づい
て、請求項１並びに４を発明した。

【００１４】そして、そのように縦目と横目で受光量が
異なるならば、照射する光の入射方向に対して相対的に
判定対象の板を回転させ、入射方向を変えながら受光量
を見ると、相対的な回転移動に伴い受光量が大小変化す
るので、係る変化に基づいて縦目や横目を判断できる。
係る原理に基づいて請求項２を発明した。そして、係る
方法を実現するためには、各種の構造をとることができ
るが、簡単な構成としては、請求項５に規定するよう
に、圧延した板を置く台としてターンテーブルを用いる
と、板を簡単に回転させることができるので好ましい。
もちろん、請求項２を実現するための装置としては、係
る請求項５に記載の発明に限ることはなく、例えば、セ
ンサ自体を板の周りを旋回させるようにしてもよい。

【００１５】さらに、実験を繰り返し行ったところ、入
射角度を変えても受光量の差が異なることがわかった。
そして、好ましくは、所定角度で斜め入射することであ
る。これは、恐らく垂直（入射角度０度）に入射する
と、反射光のうち、送光部側近傍に配置された受光部に
戻ってくる戻り光の光量が多いため、全体に明るくな
り、縦目と横目の差が現れにくくなるためと思われる。
係る原理に基づいて、請求項３と６が発明された。

【００１６】＊用語の定義請求項では、センサと信号処
理手段とを別の要件として規定したが、実際の装置とし
てセンサと称される装置（製品）内に信号処理手段の一
部または全部が組み込まれている場合（全部の場合には
独立した信号処理手段はない）も含む概念である。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１，図２は、本発明に係る圧延
方向検出装置の一実施の形態を示している。同図に示す
ように、本装置では、赤色光を出射可能な送光部（ＬＥ
Ｄ＋レンズ等）１０ａと、その出射した光が対象物に照
射され、そこにおいて反射されて戻ってきた戻り光を受
光する受光部１０ｂを備えたセンサ１０と、そのセンサ
１０を所定の姿勢・位置に支持する支持機構１２と、前
記センサ１０の出力を受け取り、所定の信号処理をして
圧延方向を判断するとともに、その判断結果を出力する
装置本体１４とを備えている。

【００１８】図２に示した例では、送光部１０ａと受光
部１０ｂとは所定の間隔をおいて離れた状態の構成を示
しているが、本発明はこれに限ることはなく例えば中心
に送光部１０ａを配置し、その周囲に受光部を位置させ
る（或いはその逆）というような同心円上に配置されて
いるものでもよい。そして、具体的には、送光部１０ａ
からスポット状の光を出射するファイバセンサなどと称
されるものでもよく、或いは、帯状の光を出射するライ
ンフォーカスセンサなどと称されるものでもよく、要
は、赤色光を出射し、その出射側近傍に反射光（一部で
可）が戻ってきて、それを受光できるようなセンサであ
れば何でもよい。また、図示のように必ずしも送光部１
０ａと受光部１０ｂとが一体（同一筐体内）に形成され
ているものに限られない。

【００１９】支持機構１２は、台座１２ａの上面に支柱
１２ｂを起立形成し、さらにその支柱１２ｂに対して上
下移動並びに回転移動を可能に取り付けられた支持アー
ム１ｃと、その支持アーム１０ｃを所定の姿勢で支柱１
２ｂに固定する固定ねじ１２ｄを備えて構成される。そ
して、その支持アーム１２ｃの先端に、上記センサ１０
が固定されている。

【００２０】なお、係る固定は、予めセンサ１０が所定
角度傾斜する状態に取り付けている。そして、支持アー
ム１２ｃを回転させることにより、送光部１０ａから出
射される光の測定対象物の板１６の表面への入射角度θ
を変更し、所望角度になるようにしている。また、支持
アーム１０ｂを昇降移動させることにより、センサ１０
の測定対象物１６までの距離が増減し、例えば出射光の
強度が同じであっても照射量を調整できるようにしてい
る。当然のことながら、固定ネジ１２ｄを緩めた状態で
センサ１０が所定の位置・姿勢になるように調整し、位
置決めができたならば固定ネジ１２ｄを締め付けること
により、その状態を保持するようになる。

【００２１】また、本形態では、ファイバセンサを用い
ており、センサ１０と装置本体１４とは光ファイバ１８
で接続されている。そして、センサ１０の受光部１０ｂ
で受光した光が、光ファイバ１８を介して装置本体１４
内の信号処理部１４ａに与えられ、そこにおいて受光量
に比例した電気信号（電圧）に変換し、その電圧値を出
力部１４ｂ内の電圧表示部１４ｂ′に出力表示するよう
になっている。さらに、信号処理部１４ａ内にはアンプ
が内蔵されており、入力部１４ｃの操作によりそのアン
プの増幅率を変更できるようになっている。なお、この
入力部１４ｃは、例えばボリュームの「つまみ」等のメ
カ的なものとしアンプはアナログデータを直接増減する
ようにしても良く、或いは、電子スイッチなどからな
り、アンプは受光量に応じた電圧値に基づいたデジタル
データに対して増減するものでもよい。

【００２２】また、信号処理部１４ａの出力には、２つ
のＬＥＤを有する判定結果表示部１４ｂ″も有し、電圧
値が一定のレベル以上の時には、横目用のランプ（図２
中右側）が点灯し、電圧値が一定のレベル以下の時には
縦目用のランプ（ずち２中左側）が点灯するようにして
もよい。そして、係る両ランプを点灯するか否かの一定
のレベルは、同じでも良く或いは異なっていてもよい。
また、１個のランプを用い、点灯する色を変えたり、明
るさを変えるようにするなど各種の対応をとることがで
きる。もちろん、出力手段としては、図示のように２種
類を設ける必要はなく、いずれか一方があれば十分であ
り、また、別の報知対応でももちろんよい。さらに、視
覚に基づくものに限らず、ブザーや音声などの聴覚に基
づくものでもよく、さらには、その様に作業員に知らせ
ることなく、例えば各種の製造・加工ライン上に設置
し、他の装置に対して判定結果を出力するものでもよ
い。

【００２３】すなわち、本発明では、電圧表示部１４ｂ
に表示するようにアナログ出力をするようにしてもよ
く、或いは、結果表示部１４ｂ″に表示するように２値
化処理して出力するようにしてもよい。さらに、具体的
な判定も、電圧表示部１４ｂ′に表示させて人手により
行う場合も、また、信号処理部１４ａに行わせる場合の
いずれが行ってもよい。

【００２４】次に、上記した実施の形態の装置を用い
て、本発明に係る圧延方向検出方法の一実施の形態を説
明する。まず、図１，図２に示すように、センサ１０の
位置・姿勢を所望の状態にセットし、圧延した板１６に
対して、所定の入射方向，入射角度θで赤色光を照射す
る。その時の板１６からの戻り光の受光量を電圧に換算
した値を出力部１４の電圧表示部１４ｂ′に表示する。
そして、例えば板１６を同一面内で回転させる。その回
転中或いは９０度等の所定のステップ角度だけ回転した
後の受光量を電圧表示部１４ｂ′に表示する。すると、
縦目の場合と横目の場合とでは、出力電圧が異なるの
で、係る電圧値の変化／相違から縦目と横目を判断でき
る。つまり、横目の方が受光量が大きくなるので、例え
ば判定対象が図示のように矩形状の板で、目の方向が板
１６の辺の方向と一致している（どこの辺と一致してい
るかは不明）ような場合には、板１６のいずれかの辺と
入射方向が一致するようにしてセットし、その時の受光
量に基づく電圧値と、その状態から９０度回転した時の
受光量に基づく電圧値とを比較し、電圧値の小さい方が
圧延方向と同一方向の縦目となる。

【００２５】また、その様に辺と目の方向が一致してい
るか否かが不明な場合には、例えば電圧表示部１４ｂ′
の出力を見ながら板１６を回転させ、最も電圧値が小さ
い時に入射方向と同一方向が縦目の方向と判断できる。

【００２６】上記のように縦目が最小で横目が最大の電
圧値となり、係る電圧値から圧延方向を判断できるの
は、各種の実験を行った結果であるが、その原理は以下
のようなものと推測できる。すなわち、まず圧延した板
１６は、図３（Ａ）に示すように、その表面に微小な凹
凸（図では便宜上複数本の線で示している）がある。そ
して、係る凹溝や凸条は、圧延した方向に沿ってのびる
ようになっている。なお、実際には係る凹凸の程度は非
常に小さく、目で見たり触ってみてわかるようなもので
はない。

【００２７】したがって、入射方向が目の方向（圧延方
向）と同一の場合には、同図（Ｂ）に示すように斜めに
入射した光は正反射してしまい、戻り光として受光部１
０ｂに受光される光量が少なくなる。逆に入射方向が圧
延方向と直交する場合には、同図（Ｃ）に示すように、
横目の状態となり、光の一部は凸部の斜面に照射され戻
り光として受光部に受光される光量が多くなるためと推
測できる。さらに、垂直入射の場合でも差が生じるの
は、反射面となる板１６に対する送光部１０ａ，受光部
１０ｂの設置位置が無限遠点では無く、実際には比較的
短い距離を置いているだけであり、送光部の出射面と受
光部の受光面とは異なる位置に配置しているので、たと
えセンサを垂直にしたとしても送光部から出射した光が
受光部に受光されるためには、微小角度（限りなく０度
に近い角度の場合もある）で斜め入射することになる。
したがって、上記した原理に従いやはり受光量に差が現
れるものと推測できる。

【００２８】＊実験結果 本発明の効果を実証するため、以下のような実験を行っ
た。使用するセンサとしては、受光量に応じたアナログ
電圧出力可能なファイバセンサであるＦＸ−１１Ａ（サ
ンクス株式会社製）を用いた。このセンサは、受光量に
応じて１から５［Ｖ］の範囲で出力し、アンプの増幅率
の調整ができるようになっている。つまり、図２におけ
るセンサ１０と信号処理部１４ｂ及び入力部１４ｃの機
能を兼ねたものである。そして、そのセンサから出力さ
れる出力電圧を測定するようにした。

【００２９】まず、入射角度を０度とし、板１６からセ
ンサまでの距離を所定の距離（２０ｍｍ固定）にセット
し、さらに、アンプの増幅率を調整し、横目の状態で光
量が飽和するように設定した。係る処理は、例えば未飽
和の状態で板を回転させて最大の電圧値になる位置を特
定し、その状態で飽和させるように増幅率をアップする
ことにより、簡単に設定できる。

【００３０】次いで、入射角度を所定の角度（実験で
は、０度，１０度，２０度）にし、その時の電圧値を取
得する。この値が、その入射角度における横目の時の電
圧値となる。次に、その状態から板を９０度回転させて
縦目の状態にし、その時の出力電圧を測定する。

【００３１】まず、アルミ板を用いて上記の実験を行っ
た。その結果、下記表に示すように入射角度が０度であ
っても１［Ｖ］程度の出力差が認められ、入射角度を増
加していくと、最大で３［Ｖ］以上の差が認められた。

【００３２】

【表１】 また、最も出力差が大きかった入射角度１０度につい
て、金属板の材料を変えて実験を行ったところ、以下の
ような結果が得られた。いずれもその出力差の程度はあ
るものの、縦目と横目とでは出力電圧に差があることが
確認できた。よって、本発明により判別が行えることが
確認できた。

【００３３】

【表２】 さらには、ＳＥＣＣにおいても、上記した各材料のよう
に縦目と横目の出力差が１Ｖ以上とはならなかったが、
それに近い値が得られ十分縦目と横目を弁別できる差が
得られた。さらにまた、上記した各出力差は、一例であ
り、センサの条件（出射する光量や、受光感度など）を
変更したり、入射角度及びまたは照射面までの距離など
を精度良く調整することにより、より大きな出力差が得
られることも確認している。

【００３４】図４〜図７は、本発明の第２の実施の形態
を示している。本実施の形態では、上記した第１の実施
の形態に加え、板を回転させるための支持台としてのタ
ーンテーブルを設けている。さらに、センサ（送光部，
受光部）の位置・姿勢の調整をより精度よくできるよう
にしている。

【００３５】具体的には、図４〜図６が装置に対する三
面図である。同図に示すように、台座２０の上にターン
テーブル２１を設置している。このターンテーブル２１
は、図５に示すように、上面に円板状の回転板２１ａが
あり、その回転板２１ａが自転することにより、その上
に置かれた板１６が回転するようになっている。そし
て、このターンテーブルは、一般に用いているものをそ
のまま利用できる。さらに、このターンテーブルの回転
は、例えばモータの回転力を伝達するなどにより自動的
に行うようにすることができるし、手動により行うよう
にしたものでもよい。

【００３６】また、台座２０の上面側縁には、支柱２２
ａが起立形成され、その支柱２２ａの上面が折曲されて
水平面となる。そして、その水平面の先端上面には、略
蒲鉾状の基台２２ａには、上面の円弧形状に沿った図示
省略のガイドレールが設けられ、そのガイドレールにス
ライダ２２ｃが連結されている。これによりスライダ２
２ｃは、垂直平面内で所定角度範囲で回転可能となって
いる。なお、係る回転移動は、例えばネジ２２ｆを緩め
てフリー状態にして人手により所定角度になるように回
転移動させ、その状態でネジ２２ｆを締結することによ
り行える。また、係るネジ２２ｆの回転力を伝達させる
機構を設け、そのネジを正逆回転することにより、スラ
イダを所定方向に回転移動させるようにしてもよい。

【００３７】さらにそのスライダ２２ｃの表面（基台２
２ｂと反対側）には、センサブラケット２２ｄが取り付
けられ、そのセンサブラケット２２ｄとスライダ２２ｃ
は一体に回転移動可能となっている。さらに、このセン
サブラケット２２ｄは、ネジ２２ｅを操作することによ
り、スライダ２２ｃに対して相対的に上下移動するよう
になっている。またセンサブラケット２２ｄの先端に
は、送光部及び受光部を備えた反射型のセンサ２４が取
り付けられている。これにより、スライダ２２ｃを回転
させることにより、図６と図７を比較すると明らかなよ
うに、センサブラケット２２ｄひいてはセンサ２４を回
転させることができ、図６のように入射角が０度の状態
から図７に示すような斜め入射するような状態に変更で
きる。また、図示省略するが、上記のようにネジ２２ｅ
を調整することにより、センサブラケット２２ｄを上下
移動させ、それと一体にセンサ２４も上下移動させて板
との距離を変更可能としている。そして、上記したセン
サブラケット２２ｄ，スライダ２２ｃ，基台２２ｂ，支
柱２２ａ等により、センサ２４を支持する支持機構２２
が構成される。

【００３８】なお、図示省略するが、センサ２４の出力
は、上記した第１の実施の形態と同様の処理装置に連携
され、圧延方向の判定を行うようになっている。そし
て、実際の圧延方向の判定処理も、ターンテーブル２１
を用いて板を回転させることを除けば、基本的に上記し
た第１の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明
を省略する。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る圧延方向検
出方法及び装置では、反射型の光センサを用いて構成で
き、しかも、圧延方向の判定も戻り光の受光量に基づい
て行えるので、簡易で小型の構成の装置でもって判定で
きる。しかも、係る判断は自動的に行えるか、仮に人が
判断するにしても、光量（電圧値）の大小などに基づい
て客観的に判断できるので、熟練した技術がなくても自
動的或いは半自動的に圧延方向（縦目／横目）の判断を
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧延方向検出装置の第１の実施の
形態を示す斜視図である。

【図２】第１の実施の形態におけるブロック図である。

【図３】動作原理を説明する図である。

【図４】本発明に係る圧延方向検出装置の第２の実施の
形態を示す正面図である。

【図５】本発明に係る圧延方向検出装置の第２の実施の
形態を示す側面図である。

【図６】本発明に係る圧延方向検出装置の第２の実施の
形態を示す平面図である。

【図７】センサの姿勢を変更した状態を示す図である。

【符号の説明】

１０，２４ センサ １２，２２ 支持機構 １４ａ 信号処理部 １４ｂ 出力部 １６ 板 ２１ ターンテーブル θ 入射角

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延した板に対し赤色光を所定角度で照
   射し、 前記板から反射して戻ってきた戻り光を受光し、 前記受光した光量に基づいて前記板の圧延方向を判断す
   るようにしたことを特徴とする圧延方向検出方法。
2. 【請求項２】 前記板に対する前記赤色光の入射方向を
   変えながら前記受光量の測定を行い、 前記受光量に基づく出力の変化から、前記圧延方向を特
   定する縦目と横目の少なくとも一方を検出するようにし
   たことを特徴とする請求項１に記載の圧延方向検出方
   法。
3. 【請求項３】 前記赤色光が、前記板に対して斜め方向
   から入射させるようにしたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の圧延方向検出方法。
4. 【請求項４】 送光部と受光部が近接配置し、前記送光
   部から出射された光が対象物に照射され、そこにおいて
   反射した戻り光を前記受光部で受光する反射型のセンサ
   と、 前記センサを支持する支持手段と、 前記センサの受光部で受光した戻り光の光量に基づい
   て、前記対象物となる圧延した板の圧延方向を判断する
   ための所定の信号処理を行う信号処理手段と、 その信号処理手段における判断結果を出力する出力手段
   とを備えた圧延方向検出装置。
5. 【請求項５】 前記対象物となる圧延した板を支持する
   とともに、その面内で回転するターンテーブルをさらに
   設け、 前記板に対する前記赤色光の入射方向を変更可能とした
   ことを特徴とする請求項４に記載の圧延方向検出装置。
6. 【請求項６】 前記支持手段は、前記センサの向きを変
   更可能とし、前記対象物となる圧延した板に対する入射
   角度と、前記板に対する前記赤色光の入射方向の少なく
   とも一方を調整可能としたことを特徴とする請求項４ま
   たは５に記載の圧延方向検出装置。