JPS6252017B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はストリツプ連続焼鈍炉内のパスライン
に対するストリツプ垂下量（以下カテナリー量と
呼ぶ）を制御する装置に関する。

ストリツプ連続焼鈍炉では炉の入側および出側
のロールでのみストリツプを支持しているので、
ストリツプの厚みや幅あるいは密度が僅かでも変
るとストリツプの自重の変化によりカテナリー量
が大幅に変動する。カテナリー量は少なすぎると
ストリツプにかかる張力が過大となりストリツプ
の異常伸び又は破断を生じることがあり、多すぎ
るとストリツプが炉床に接触し表面に疵を付けて
しまうことがある。また炉床への接触を防ぐため
炉内を大きくすると、加熱用バーナーの直近とこ
れより離れたところでは温度に差が生じ、炉内の
温度分布を均一にすることが困難となるため、カ
テナリー量の変化によりストリツプの昇温履歴に
ばらつきを生じ品質安定化の上で問題があるとと
もに炉容積が過大となるため炉の昇温のために無
駄な燃料を必要とする。このため連続焼鈍炉内の
大きさはストリツプに過大の張力がかからない程
度のカテナリー量を許容する範囲で可能な限り小
さくする必要があり、またカテナリー量はこのよ
うな小さな炉内においてもストリツプが炉床に接
触せずかつ加熱用バーナーから常に一定距離を通
板するように制御しなければならない。

ところが温下の炉内ではカテナリー量を自動
計測することが困難で、従来は作業者が炉口から
炉内を目視観察したり、炉壁に炉内が観察できる
窓をあけテレビカメラ等により炉内を撮影しその
映像を目視観察してカテナリー量の適否を判断す
る方法や、自動計測法としては既に出願中の特願
昭56−90213による方法がある。

しかしこの自動計測法は検出端にテレビカメラ
を使用する為、カメラが比較的大型となり、炉
上に設置する場合冷却保護装置等が大型化する。
カテナリー量が安定化している場合、テレビカ
メラの同じ位置に光が入射するので撮像管の焦げ
付きが生じブラウン管の寿命が短かくなる。消
費電力が比較的大きい。等の問題が発生してい
た。またカテナリー量の制御は、炉の出側および
入側に設けられたストリツプ支持ロールの駆動用
モーターの負荷電流を計測し、この値が一定にな
るように制御することによりカテナリー量を制御
する方法がある。しかしこの方法では、搬送され
るストリツプの厚みや幅が変ることにより、該駆
動用モーターの負荷電流が変化するため、前以つ
て厚みや板幅を計測しておき補正を行う必要があ
るため、高精度のカテナリー量の制御は困難であ
る。

本発明はこのような問題点を解決し、小型でラ
ンニングコストが安く、長寿命でかつ高精度のカ
テナリー量の制御を可能にする装置を提供するも
のである。その要旨とするところはストリツプ連
続焼鈍炉の炉壁に設けた炉窓より炉内のストリツ
プ面に向けて、レーザ光線を照射するレーザ発振
器と、該レーザ発振器からのレーザ光線が、スト
リツプ面に照射されて反射した光点を炉壁に設け
た炉窓より受光し、該光点の移動量を検出する固
体撮像素子によるイメージセンサカメラと、該イ
メージセンサカメラの映像信号からカテナリー量
を演算する信号処理部から構成されるカテナリー
検出装置および前記カテナリー量の検出信号と設
定値を比較し該カテナリー量が該設定値と一致す
るように入側ロールまたは出側ロールの回転速度
を増減するカテナリー制御装置を設けたことを特
徴とする連続焼鈍炉におけるカテナリー制御装置
であり、この装置によつて連続焼鈍炉におけるカ
テナリー量の自動制御を可能にするものである。

以下本発明の実施例を図面を使つて説明する。

第１図で１は連続焼鈍炉、２はこの中を通板さ
れるストリツプ、３はストリツプ２に光線を投光
するレーザー発振器、４はストリツプ２上にレー
ザー発振器３より投光された光点Ｐの位置を検出
する固体撮像素子によるイメージセンサカメラで
あり、５は該イメージセンサカメラ４の映像信号
を処理してカテナリー量を算出する信号処理部、
Ｓ_Rはレーザー光線の進行方向で、Ｓ_Kはイメージ
センサカメラ４のビツトの電子的な走査方向であ
る。

７ａはイメージセンサカメラ４でストリツプ２
面上を撮影するための炉窓であり、７ｂはレーザ
ー発振器３からストリツプ２面上にレーザー光線
を投光するための炉窓であり、図示していない耐
熱ガラスやエアーパージにより、炉内の熱を遮断
できる構造になつている。またそれぞれの炉窓７
ａ，７ｂは１つの窓にしても共用にしてもよい。

レーザー発振器３から出るレーザー光線はスト
リツプ上のＰ点に照射される。この状態でカテナ
リー量が変動し、第２図に示すように該カテナリ
ー量がＬだけ小さくなるとストリツプ上の光点Ｐ
はP₁からP₂へ移動する。このときの光点の水平方
向移動量ｌをイメージセンサカメラ４で検出し映
像信号を処理して(1)式によりカテナリー変動量Ｌ
を求めることができる。

Ｌ＝ｌ／tanθ …(1) ここでθはレーザー光線の入射角である。また
イメージセンサカメラが第２図の４′のようにφ
度の傾きをもつて取付けられている場合は、 ｌ＝ｌ′ｓｉｎθ／ｓｉｎ（φ＋θ）…(2
) l′：傾きφ度の角度で取付けられたイメージセン
サカメラからみたみかけの光点の移動距離 となり(2)式を(1)式に代入し Ｌ＝ｌ′ｃｏｓθ／ｓｉｎ（φ＋θ）…(3
) で求めることができる。

第３図は第１図で示したカテナリー量自動計測
装置の実施例において、固体撮像素子として一次
元ライン走査形イメージセンサを使用した場合の
平面図を示す。レーザー光線の進行方向Ｓ_Rに対
し、一次元ライン走査形イメージセンサ４の走査
方向Ｓ_kを完全に一致させることにより、カテナ
リー量が変ることによるストリツプ上の光点Ｐを
検出し、一次元ライン走査形イメージセンサーの
何ビツト目の位置で検出したかを映像の信号処理
部５で判断することによりカテナリー量を求める
ことができる。

この信号処理法としては第４図に示すように、
一次元ライン走査形イメージセンサーの映像信号
にある一定のしきい値Ｔ・Ｌを設けて、この値を
超える映像信号を有するビツト位置ｂ_a〜ｂ_bを求
め、中央値ｂ_xを(4)式により求めこれを光点位置
とするものである。

ｂ_x＝（ｂ_b−ｂ_a）／２ …(4) なお第４図のｂ_pは、一次元ライン走査形イメ
ージセンサの最初のビツト位置で視野の上限であ
り、またｂ_oは該センサの最後のビツト位置で視
野の下限である。また視野の上限及び下限はカテ
ナリー量が変動することによる光点の移動範囲と
同じかあるいはそれ以上広くしておく。つまり第
５図のカテナリー量が最小から最大へ変化するこ
とによる光点位置P₁からＰ_oのみかけの移動距離
Ｓが視野内に入るようにする。また一次元ライン
走査形イメージセンサで検出された光点P₁のビツ
ト位置をb₁とし、光点Ｐ_oのビツト位置をb₂とす
ると、(4)式により求められたｂ_xから(5)式により
一次元ライン走査形イメージセンサからみたP₁と
Ｐ_xのみかけの移動距離l′を求めることができ
る。

l′＝Ｓ／ｂ_２−ｂ_１×（ｂ_x−b₁） …(5) なお(5)式のＳはレーザー光線の入射角θ及び計
測したいカテナリー量の最大値Ｃ_MAXと最小値Ｃ_M
ＩＮを前もつて決めておけば(6)式により決定するこ
とができる。

Ｓ＝（Ｃ_MAX−Ｃ_MIN）／tanθ …(6) そして前述の(1)式又は(3)式により最小カテナリ
ー量を基準としたカテナリー量を得ることができ
る。

また(1)式、(3)式、(5)式及び(6)式の演算をアナロ
グ的に行なう方法として、一次元ライン走査形イ
メージセンサのビツト位置に対応したアナログ出
力を出力する電子回路を設けておき、カテナリー
量が最少値Ｃ_MINのところで零点を調整し、カテ
ナリー量が最大値Ｃ_MAXのところでスパンを調整
することにより、カテナリー変動量Ｌに対応した
アナログ出力を得ることができる。

さらに(1)式、(3)式、(5)式及び(6)式の演算式を使
用する他に、前もつてカテナリー量と映像信号の
ビツト位置との対応を取り、ビツト位置にカテナ
リー量を目盛り直続できるようにしたり、ビツト
位置からカテナリー量を換算する表を作つてお
き、ビツト位置に対応したカテナリー量を読み取
る方法としても良く、さらにこの換算表をマイク
ロコンピユーターのメモリーに記憶させておき、
このメモリーのアドレスをビツト位置信号により
自動検索してカテナリー量として表示出力するよ
うにしても良い。

また本装置の光源はストリツプが低温で赤熱し
ていないところでは白色可視光を使用しコリメー
ターで光を収束させスポツト光としたものが使用
可能であるが、この場合は外乱光に対し充分な光
量の光源を使用し、Ｓ／Ｎの改善を計る必要があ
る。またHe−Neガスレーザーのような比較的安
価なレーザー発振器を使用し、イメージセンサカ
メラの前にフイルターを設けるなどして外乱光を
しや断することにより容易にＳ／Ｎの改善を計る
ことができる。

なおストリツプが高温で赤熱しているところで
はストリツプの放射光をしや断することが困難な
場合は、レーザー光線、例えばArイオンレーザ
ーのようにその波長がストリツプの放射光との差
が大きいレーザー光線を使用することによりスト
リツプの放射光をしや断することができる。

なお以上の説明はストリツプの進行方向あるい
は進行方向と逆の方向に入射角θで入射するよう
にレーザー光線を投光し、一次元ライン走査形イ
メージセンサの進行方向にストリツプが流れるよ
うにテレビカメラを取付ける方法を説明したが、
この設備配置を同一平面上で90度回転させた状態
つまり第６図に示すように、ストリツプ２の進行
方向１２に対し直角方向に入射角θでレーザー光
線が入射するようにレーザー発振器３を配置し、
一次元ライン走査形イメージセンサカメラ４はス
トリツプ進行方向１２に直角に走査するような配
置としても良く、また任意の角度に回転させて配
置しても良い。レーザー光線はストリツプに垂直
に当るように、すなわちθ＝０で投光し、テレビ
カメラを斜め方向から撮影できるように取付ける
方法を取つても良いし又は両者に傾きを持たせて
も良い。

以上説明した方法によりカテナリー量を連続し
て定量的に自動検出ができ目視に頼つた定性的な
判定を解消することが可能になるとともにカテナ
リー量の自動制御が可能になる。第７図は本発明
のカテナリー制御装置の一例を示す。６は第１図
で説明したレーザー発振器３、イメージセンサカ
メラ４、信号処理部５からなるカテナリー検出装
置、８は入側ロール、９は出側ロールであり、各
ロール８，９は同じ直径のものを使用する。１０
はカテナリー制御装置、１１は出側ロール９を駆
動する回転数可変式のモーターである。

入側ロール８は一定の回転数で回転されてお
り、カテナリー量が最適な場合は出側ロール９も
入側ロール８の回転数と同速度で回転させる。カ
テナリー量が変化すると、カテナリー検出装置６
で検出されたカテナリー量はカテナリー制御装置
１０で設定値と比較されPID動作の制御信号が出
力される。

モーター１１は制御信号の大きさに比例して回
転数が変化するもので、例えばカテナリー量が過
大の場合はカテナリー制御装置１０より回転数を
増やす制御信号が出力され、出側ロール９の回転
数が増しカテナリー量は設定値に近づき設定値通
りの値になつたとき、出側ロール９の回転数は入
側ロール８の回転数と同じになる。またカテナリ
ー量が過小になつた場合はこれと逆の制御により
カテナリー量を自動制御することができる。なお
出側ロール９の代わりに入側ロール８の回転数を
増減させてもよい。

本発明によりカテナリー量を自動計測し所定値
に制御することができるため省力化が可能とな
り、またカテナリー量の過大によるストリツプの
疵付およびカテナリー量の過小によるストリツプ
の破断を防止することができる。さらに炉高を低
く抑えることができるためストリツプ加熱温度の
バラツキを抑えることができ、また連続焼鈍をコ
ンパクトにできるため省エネルギー効果も得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はストリツプ連続焼鈍炉におけるカテナ
リー量の計測を説明する断面図、第２図はカテナ
リー量変動を求めるための説明図、第３図は第１
図の平面図、第４図は信号処理法の説明図、第５
図はカテナリー量の最大、最小変動状態を示す説
明図、第６図は本発明の別な設備配置を示す平面
図、第７図は本発明によるカテナリー量自動制御
装置の一例を示すブロツク図である。 １……連続焼鈍炉、２……ストリツプ、３……
レーザー発振器、４……固体撮像素子によるイメ
ージセンサカメラ、５……信号処理部、６……カ
テナリー検出装置、８……入側ロール、９……出
側ロール、１０……カテナリー制御装置、１１…
…回転数可変式モーター、１２……ストリツプ進
行方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ストリツプ連続焼鈍炉の炉壁に設けた炉窓よ
   り炉内のストリツプ面に向けて、レーザ光線を照
   射するレーザ発振器と、該レーザ発振器からのレ
   ーザ光線が、ストリツプ面に照射されて反射した
   光点を炉壁に設けた炉窓より受光し、該光点の移
   動量を検出する固体撮像素子によるイメージ・セ
   ンサカメラと、該イメージセンサカメラの映像信
   号からカテナリー量を演算する信号処理部から構
   成されるカテナリー検出装置および前記カテナリ
   ー量の検出信号と設定値を比較し該カテナリー量
   が該設定値と一致するように入側ロールまたは出
   側ロールの回転速度を増減するカテナリー制御装
   置を設けたことを特徴とする連続焼鈍炉における
   カテナリー制御装置。