JPH01207612A - コイル形状・寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱延・冷延鋼板コイル等の搬送ラインにおい
て、搬送中のコイルの幅・外径等の形状・寸法を測定す
る装置に関する。

（従来の技術） 熱延・冷延あるいは表面処理プロセスの入側セクション
・出側セクションにおいて、チェーンコンベア・ウオー
キングビーム等のコイル搬送装置上を搬送されるコイル
について、その形状を正しく認識することは、例えば搬
送装置に沿って設置された結束機等の自動化機器を正し
く設定するために挽めて重要である。また、コイル幅・
外径のみならず、コイルの搬送方向に対する左右へのず
れ・内径の巻き不良等も後工程の作業を妨げる可能性が
あり、これらの検出も同様に重要である。

従来の搬送コイルの幅・外径の測定装置としては、例え
ば■実開昭６１−１４３０１０号公報の提案があり、ま
た内径の巻き不良の検出に関しては、例えば■特開昭６
０−８７０８号の提案する方法がある。

このうち、■の装置は、対象物との離間距離を測定し距
離信号を出力する距離計をコイル端面に対向して配設し
、該コイルの軸線に直交する直線に沿って該距離計を走
査させる移動装置を備えるものであって、該距離計の距
離信号と前記移動装置の走査位置信号とからコイル巻き
形状を演算する。

一方■の方法は、コイル内径の巻き異常を搬送ライン上
で自動的に検出するためのコイル内径の巻き異常検出方
法であって、搬送ラインの一方側より搬送コイルに光を
投射し、移動中のコイルの少なくともコイル内径部を含
む部分の明暗情報を、前記搬送ラインの反対側にほぼ垂
直方向に配設した１次元イメージセンサでその画素毎に
検出する。

こうして搬送コイルの移動に伴って得られた前記画素毎
の明暗情報のコイル搬送方向の状態変化回数が設定値以
上である場合に、コイル内径の巻き異常が存在するもの
と判断するコイル内径の巻き異常検出方法である。

（発明が解決しようとする課題） ■の公報の提案は、静止しているコイルの巻き形状、即
ちコイル巻回におけるコイルの幅方向への蛇行、コイル
の輻切れ（幅不足）等を検出するためのものであって、
搬送中のコイルの搬送装置上での位置（コイルセンター
位置ずれ）やコイル外径を検出するためのものではない
。従って始めに述べたような後工程の作業の設定データ
採取の目的で行う、搬送中のコイルの形状・寸法測定に
はそのままでは使用できない。

一方■の公報の提案する方法は、画像処理の手法を用い
るため、装置および方法が複雑である。

また、判定手段を簡略化しているので、内径寸法の確認
ができず、例えば、内径緩み等の異常は検出できない。

従って本発明の目的は、後工程での設定データとなる搬
送中のコイルの形状・寸法を正確に測定する簡単な構造
の装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、上の目的を達成するための研究を重ねるう
ち、次の着想を得た。

■の公報の方法は、距離計を静止させて搬送移動中のコ
イル端面までの距離を測定させれば相対的な運動として
は距離計を移動させるのと同じ事であるから、搬送中の
コイル形状・寸法測定に用いることができそうであるが
、この分軸は、距離計でコイル端面の直径上を走査する
ことを前提にしており、このままでは搬送ラインを移動
中のコイルの形状・寸法測定には不適当である。しかし
、距離計による距離測定の走査線が、コイルの中心から
外れていても、走査線のうちコイル波端面上にある部分
と、コイル内径部内にある部分のそれぞれ長さが分かれ
ば、これからコイルの内・外径やコイル中心の高さを算
出することができる。さらにこれにより得られたコイル
中心高さに基づき、搬送ライン下流側に設けた回転式距
離計の高さ位置を調節してコイル内径内に挿入し、挿入
軸を中心に１回転させて内径面までの距離を４１１１定
すれば、この測定データから内径巻き不良の有無が判定
できる。

本発明者は以上の着想に基づきさらに研究を重ね、本発
明を完成した。こうして本発明の要旨とするところは、 コイル搬送装置の両側に対向配置された１対の距離計で
あって、中心軸に直交する方向に搬送移動中のコイル端
面までの距離を測定する距離計と、コイル搬送装置にお
けるコイルの移動量を検出する手段と、 前記距離計により測定された距離、および前記手段によ
り検出されたコイルの移動量から、コイル外径およびコ
イルセンター位置ずれ量を含むコイル形状・寸法を算出
する演算手段と、を備えることを特徴とするコイル形状
・寸法測定装置である。さらに内径巻き不良を検出する
ためには、 前記１対の距離針の下流側のコイル停止位置に設けられ
、コイル搬送方向と垂直な方向に移動されて停止中のコ
イル内径部内に挿入されて挿入軸を中心に１回転し、コ
イル内径面までの距離を測定する、高さ位置が調節可能
な回転式距離計と、前記演算手段により算出されたコイ
ル外径に基づき前記回転式距離計の高さ位置を調節する
手段と、 前記回転式距離計の距離測定値からコイル内径の巻き不
良を検出する手段と を更に備えるものとする。

（作用） １対の距離計は、−１１Ｑにコイル端面上の中心の上ま
たは下を走査する。しかしこのコイル端面までの距離信
号とコイルの移動量に基づき、走査線のうちコイル端面
上にある部分の長さと、内径部の長さを算出することが
できる。演算手段はこれらの長さを算出し、これらに基
づきコイル外径・コイルセンター位置ずれ星等のコイル
の形状・寸法を算出する。この具体的算出方法について
は実施例の欄で詳述する。

また、回転式距離計のコイル内径内１回転の距離測定値
変化をグラフに書くとすれば、内径巻き不良がない場合
はグラフは正弦曲線の形を存するが内径巻き不良がある
とグラフの形状は正弦曲線から外れ、最大値ないし最小
値を中心とする対称性が失われる。従って最大値ないし
最小値を中心とする距離変化の対称性の存否から内径巻
き不良の有無が判断できる。この対称性存否の具体的判
断方法については実施例の欄で詳述する。

（実施例） 第１図は、搬送装置ｌ上を、中心軸に直交する方向Ａに
搬送される鋼板コイル２の平面図を本発明にかかる装置
のブロック図と組み合わせて示す図、第２図は本発明の
装置を設けた搬送装置１の側面図である。コイル２は、
搬送装置１上をサドルｌａ上にａ置されて中心軸と直交
する方向へに搬送される。本発明の装置は、単一の演算
装置３を中心に構成されるものであるが、説明を分り易
くするため、測定対象毎に装置系を分けて説明する。

コイル・法１．を測−する″′″置装 まず、コイルの外径・幅・内径およびセンター位置ずれ
量の測定系について述べる。

第３図に示すように、コイル２の両端面の間の゛中央面
Ｃの正規搬送位置中心から距離りだけ離れて搬送装置１
の２つの停止位置の中間に対向設置された２つの距離計
り、、　Ｄ、は、搬送移動中のコイル端面までの距離を
測定する。距離計の高さは、はぼコイル２の中心軸の高
さと等しく設置し、距離測定走査線の一部がコイル内径
内に落ちるようにする。従ってこれらの距離測定信号り
、、　Ｄ、の波形は第４図に示すようになる。

なお、第４図のグラフのように内径部に対応する部分を
明確に決定できるのは、距離計Ｄｌ、Ｄｉの高さがコイ
ル中心軸を中心としてコイル内径の８０％程度以内にあ
る場合である。従って各種寸法のコイルがある場合には
、距離計を複数個垂直方向に高さを変えて設け、第４図
に示すようにコイル内径を走査・検出した距離計の値に
基づき、以下の演算処理を行う。こうずれば、各種寸法
のコイルの測定が可能となる。

■コイル　・り′蚤ン　汽 まずコイル内・外径の決定について述べる。演算装置３
は、駆動装置４から得られるコイル移動量信号を用い、
距離測定信号り、、Ｄ２のコイル端面走査時間Ｌ１．１
．、１．を各対応長さＩｔ、、　１ｔ、　１２゜に換算
する。

第５図は、これらの長さ１１．１２．１３および外径２
Ｒ１内径２ｒを距離計り、、Ｄ２の高さｈ、サドル角度
θとともに示す。この図から容易に分るように、これら
の量の間には次の関係が成立つ＝１、＝１３＝ これらの式（１１、（２）にｎ、　、１２、ｌ、　、ｈ
、θの値を代入し代数的に解いて内・外径２ｒ、２Ｒを
求めるには複雑な計算を要する。しかしｒの値は例えば
２５４１．３０５ｍ＋ｍ　、　３８０ｍｍに規定されて
おり、これらの値を（１１式に代入することによりＲの
値の候補が得られる（ｈ、θは定数）。こうして得られ
た「、Ｒの値の各組を（２）式に代入して計算すること
により、最も良＜（２）式の関係を満足する候補値を１
つ選択する。この実用的方法を用いることにより数回の
くり返し計算で、内外径２「、２Ｒの値を求めることが
できる。

■コイル軒・センター立置ずれン　　、コイル２の中央
面Ｃ（第３図）は搬送中、一般には正規位置からずれて
いる。この搬送正規位置からの、コイル２中央面のずれ
量、即ちセンター位置ずれ量は、Ｄ、、Ｄ、について第
４図のΔＬに相当する距離をそれぞれΔしいΔＬ２とす
れば、（ΔＬ＋−ΔＬｇ）／２・・・（３） で求めることができる。同様にコイル幅は、ΔＬ１＋Δ
Ｌ２・・・（４） で求められる。演算装置３は、信号Ｄ＋、Ｄｚから得ら
れる各値ΔＬ１、ΔＬ２を（３）、（４）式に代入して
コイルセンター位置ずれ慴およびコイル幅を決定する。

Ｊ！Ｊ３」Ｉ」シｌ幻ル陵圀系 演算装置３は以上の計算が終了したら、回転式距離計り
、の高さを調節する駆動装置５に対し、Ｄ３の測定位置
をＲ／ｃｏｓθに調節するべく指示し、停止位置に停止
したコイル２ａ内径部に、距離計り、を挿入す゛る。

ここで距離計り、の測定位置は高精度の位置決めは不要
であり、コイル端面に当たらない程度で良い。また距離
計り、の搬送方向位置はピッチ送り搬送機の停止位置に
合わせて固定でよく、コイル内径への挿入量も例えば搬
送装置センターに合うように設置する。

次に回転式距離計Ｄ３の挿入軸を１回転させ、回転角度
信号θと内径面までの距離測定信号ｌを演算装置３に取
組む。この時の回転角度θと距離ｌの関係は、コイル内
径に巻不良がなく、内径がほぼ完全な円であれば、ｌを
θについてプロットして得られるグラフは第７図のよう
な正弦曲線になる。従ってｌのグラフは最大値１１ａｘ
（あるいは最小値１　ｍ１ｎ）を中心にして対称である
。ここでｆ　ｌｌ１ｉｎＩ＋βｍａｘ　＝２ｒであり、
これはＤ３の挿入位置によらない。またθとｌの関係の
グラフの形状は常に正弦曲線であり、第７図のグラフの
位相と振幅が変化した形状となる。

ところが第８図に示すようにコイル内径部に巻き不良が
あると、ｌのグラフは１ｍａｘ＜あるいは１ｓｉｎ）を
中心とする対称性を失う。即ち、第８図に示すように、
ｌが最大値１ｍａｘとなる方向から、両側にそれぞれ角
度αをなす方向のｌの各値を１ａＳｌｂとおくとき、Ｉ
ｌａ＃ｊ！ｂ（図ではｌ　ａ＜　１　ｂ）となり、第７
図の正弦曲線の有する対称性１ａ−１ｂを失う。

従ってこの事実を内径部巻き不良の有無の検出に用いる
ことができる。具体的には例えば次のように巻き不良を
検出する。

演算装置３に、θ＝０°〜３６０°まで２°毎のθに対
しｌの値１（θ）を取り込む。これらの１８０個のｌ（
θ）（但しθ−〇°、２°、４°　・・・、　３６０’
＝Ｏ”）のうら最大値をとる角度をθ。とじ（１（θｏ
）　＃　ｌｌ　ｍａｘ）、ｌ（θ＞　＠ｐ＜θ。）広中
心となるようにローテーションして得られる配列をｌ。

とする。即ち、ｅｏ＝１（θ。）であって、１−±１゜
±２．・・・に対しては、 ｆｆ１ｉ　＝ｆ（θ。＋２１゛） とする　（ただしθ。＋２１°＝θ。＋２ｉ”　　±３
６０°）。

上に述べたように、巻き不良がない場合は、はぼ１、＝
１−。

が成立つが、巻き不良がある場合は１．の中にｌ、≠１
２ となるものが現われる。従って、演算装置３は、Ｓ＝　
Σ　ｌｌ、−ｆｉｌ を計算しくｌ、。＝２（θ。±１８０”　）　＝　１ｌ
−ｑ。であるから和はｉ＝１〜８９の範囲でとれば良い
）、Ｓが実験的に定めた許容値を越える時、内径巻き不
良ありと判定する。

以上の方法においては、Ｄ、の測定位置高さおよび搬送
装置の停止位置を高い精度で決定することは不要であり
、これらの誤差は内径巻き不良の検出には影響を及ぼさ
ない。

なお、距離計Ｄ＋、Ｄｔの測定精度は、距離計に例えば
、光学式の三角測量式距離計を用いれば、±０．５〜１
１程度の精度が得られ、コイル寸法測定に最適である。

また、内径面測定用回転式距離計Ｄ３も同様の光学式で
、±０．２〜０．５ｍｍの精度が得られる。この他にＤ
３としては磁気または超音波を用いたもの等も利用可能
である。

（発明の効果） 本発明は、以上に説明したように構成されているので次
のような効果を有する。

安価な距離計を用い、搬送装置の停止位置精度等に関係
なく、搬送コイルの外径・幅・内径および搬送装置セン
ターとコイルセンターのずれ等・後工程の設定に必要な
量を正確に測定し、さらに内径の巻き不良を検出し得る
。

また演算手順も簡便であり処理時間も短く、本発明にか
かる装置は安価に実現できる。

外径、幅等を正確に実測し、搬送装置に沿って下流側に
設置された結束機等の自動機２：：にその実測値を設定
することにより作業性の向上が図れる。

またコイルのセンター位置ずれ量を測定し、さらに内径
の巻き不良を検出して適切な処置を施すことにより、未
然に作業トラブルを防止することができる。

このように本発明の装置により、コイル梱包ラインの完
全自動化が可能となり、従来入側でコイルのセンタリン
グ、巻き具合の確ＬＱに要した作業を不要とすることが
可能となり、作業効果を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置のブロック図；第２図は、第１
図の搬送装置の側面図；第３図は、第１図の距離計りい
０□の設置位置を示す平面図： 第４図は、第１図の距離計Ｄ１、Ｄ２により得られる測
定信号波形のグラフ； 第５図は、コイル寸法等と距離計０１、Ｄ、走査線の各
部分の長さの関係を示すコイル端面図；第６図は、第１
図の回転式距離計り、のＩｌ＋ｉ！離測定工程を示すコ
イル内径部端面図； 第７図は、第１図の回転式距離計り、の回転角と測定値
の関係を示すグラフ；および 第８図は、巻き不良がある場合のり、測定値の非対称性
を示すコイル内径部端面図である。 ｌ：搬送装置 ２．２ａ　：　コイル ３：演算装置 ４：搬送装置駆動装置 ５二距離計可動部駆動装置 り、、Ｄ、　：距離計 Ｄ３：回転式距離計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイル搬送装置の両側に対向配置された１対の距
   離計であって、中心軸に直交する方向に搬送移動中のコ
   イル端面までの距離を測定する距離計と、 コイル搬送装置におけるコイルの移動量を検出する手段
   と、 前記距離計により測定された距離、および前記手段によ
   り検出されたコイルの移動量から、コイル外径およびコ
   イルセンター位置ずれ量を含むコイル形状・寸法を算出
   する演算手段と、 を備えることを特徴とするコイル形状・寸法測定装置。
2. （２）前記１対の距離計の下流側のコイル停止位置に設
   けられ、コイル搬送方向と垂直な方向に移動されて停止
   中のコイル内径部内に挿入されて挿入軸を中心に１回転
   し、コイル内径面までの距離を測定する、高さ位置が調
   節可能な回転式距離計と、前記演算手段により算出され
   たコイル外径に基づき前記回転式距離計の高さ位置を調
   節する手段と、 前記回転式距離計の距離測定値からコイル内径の巻き不
   良を検出する手段と、 を更に備える請求項１記載のコイル形状・寸法測定装置
   。