JPH0423721B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱間圧延設備や連鋳設備等における
金属塊の幅方向位置検出方法及びその装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

圧延又は連鋳加工では、製品歩留りを向上する
うえで精密な板幅管理が望まれる。特に熱間圧延
の場合は、圧延機で水平圧下するために圧延材に
幅広がりが生じるが、これを放置したまま圧延を
繰返すと、製品板幅が設定値よりも極めて大きい
ものとなり、後工程のサイドトリミング等で切捨
てる部分が増大し、歩留りの低下を招来する。

一方、シングルスタンドにおけるリバース圧
延、連続スタンドにおける先後端部通過時等の無
張力圧延においては、蛇行が生じ易いため、圧延
材の蛇行量を検出して、左右のロールギヤツプの
調整を行う必要がある。ところが、従来の圧延荷
重差に基づいて蛇行を検出して制御する方式で
は、圧延材の端折れによる端部２枚噛みや先後端
の不規則状部の圧延時に発生する圧延荷重差等を
蛇行現象と判断し、圧下レベル調整を狂わし、か
えつて圧延作業を中断させる、等の致命的な欠陥
があつた。

そこで、最近では、熱間圧延材が、連鋳材等の
加熱金属塊の板幅或いは蛇行等を高精度で制御す
ることが望まれ、その基になる板幅或いは蛇行等
の検出手段として光学的方向位置検出器が開発さ
れている。この装置は第１図に示す原理に基づい
ている。

すなわち、圧延材１の下方から投光器２により
圧延材１を投光し、上方、つまり圧延材１の表面
方向部位に設けた受光器３によつて圧延材１に遮
蔽されない部分の受光量を測定し、板幅を検出す
るものである。受光器３には、光電素子（フオト
ダイオード）を利用したもの、テレビカメラ式撮
像管を利用したもの等があるが、以下、光電素子
を利用したものについて説明する。テレビカメラ
式撮像管を用いた場合も原理的には変らない。光
電素子５は投光器２と平行に、複数個、直線状に
配列し（個数単位として一般に「ビツト」を用い
る）、レンズ６を通して集光した像の受光量に比
例した電気信号７を発する。この受光量を所定の
変換器により一定レベルでスレツシユホールドす
ることにより、電気信号をオン、オフ２種類の同
期信号８に変換する。１ビツト当りの集光距離は
レンズ６の集光角度2α（又は集光範囲Ｌ）及び被
測定物としての圧延材１とレンズ６との間の距離
Ｈによつて定まるので、全光電素子数をＮビツト
とすると、板幅Ｗは次式で求めることができる。

Ｗ＝Ｌ×｛Ｎ−（N₁＋N₂）｝／Ｎ ＝2Htanα×｛Ｎ−(N₁+N₂)｝／Ｎ…… （） 而して、このような板幅検出手段を圧延材等の
蛇行検出に適用することも考えられ、既に一部で
は実施されているが、特に熱間圧延では圧延自体
が800℃前後の高温であるため、第１図に示す投
光器２を廃して圧延自体の光を検知する方式が有
効である。この場合の原理を第２図により説明す
ると、圧延材１の左右両側、すなわち、ワークサ
イドとドライブサイドの夫夫に受光器９，１０を
設け、該受光器９，１０により圧延材１の光を検
知するようにする。検知時には、受光素子１１，
１２の各ビツトごとに集光が行われ、各ビツトご
とに集光された光の強さに比例する電圧が発生す
る。例えば、受光素子１１で検出された電圧と受
光素子１１の各ビツトとの関係を図示すると第３
図に示すようになり、電圧差が発生し始めた位置
が圧延材１のワークサイド側端部として検知され
る。なお、第３図を映像信号と称する。第３図に
おいて、t_sは夫々の受光素子１１，１２の全ビツ
トの走査に要する走査周期、Ｖは圧延材幅端光量
を表わす電圧である。

ところで、一般的には圧延材の種類によつて温
度が異なるため、第２図に示す受光器９，１０へ
入る光量に温度による差が生じる。すなわち、温
度の高い圧延材で走査周期t_sを大きくすると、受
光素子１１，１２の入光時間が長くなり、圧延材
から発せられるローラーテーブル等に反射した弱
い光も多量に受光素子１１，１２に受光される結
果、第４図のイに示すように、電圧Ｖが圧延材１
から離れた位置で急激に立上がり、幅端部の検出
精度が悪化する。又逆に走査周期がt_s短かすぎる
と、受光素子１１，１２の各ビツトへの入光時間
が短かくなり、光が十分に受光素子１１，１２に
受光されない結果、第４図のロに示すように電圧
Ｖのレベルが低下し、板幅端部検出の信号が板端
位置を判定するための基準となるスレツシユレベ
ル電圧V_Lに達せず、検出が不可能となる虞れが
ある。従つて、走査周期t_sを自動的にコントロー
ルし、受光素子１１，１２に受光される光量を常
に一定に保持し、電圧Ｖを第４図のハに示すよう
に調節することが必要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、高温の金属塊の幅方向位置を検出す
る際に、走査周期を金属塊の温度に対応した最適
な時間になるようにし、金属塊の幅方向位置を正
確に検出することにより上述の問題点を解決すべ
くなしたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、加熱された金属塊の発する
光を受光する受光素子群とレンズとを備え、該受
光素子を金属塊中央側より幅端方向へ走査し得る
ようにした検出器と、該検出器で検出された金属
塊の映像信号電圧と予め設定されたレベルの電圧
とを比較し、映像信号の電圧が設定されたレベル
の電圧以上になつたら信号を出力する比較器と、
該比較器よりの信号を受けたらそのときの前記検
出器の受光素子を番地を記憶する記憶回路と、該
記憶回路より送られて来た番地と前記設定された
レベルの電圧の発生する受光素子の番地の近傍の
番地との差を求める減算回路と、該減算回路で求
められた受光素子の番地の差と走査開始によりカ
ウントされるクロツクパルスのカウント数を比較
してクロツクパルスのカウント数が減算回路から
送られて来た受光素子の番地の差より大きくなつ
たら所定のスイツチを閉じる指令を与える比較器
と、スイツチが閉じたら金属塊の映像信号電圧を
ホールドするサンプルホールド回路を設けてい
る。

従つて前記検出器により金属塊を中央側より幅
端方向へ走査し、該走査により得られた映像信号
の略中間レベルの電圧を発生する受光素子近傍の
受光素子が受けている光量から走査周期を決定
し、前記検出器により金属塊を中央側より幅端方
向へ、前記走査により決定された走査周期により
走査を行ない、略中間レベルの電圧を発生する受
光素子の番地を求めて金属塊の幅端位置を検出す
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。

先ず、走査時間（走査周期）の決め方について
第５図イ，ロ、第６図イ，ロにより説明すると、
素子数Ｎビツトの検出器で所定の走査時間により
圧延材の中央側より幅端側へ向けて走査を行い、
圧延材延の幅方向位置を検出した場合に、スレツ
シユレベル電圧V_Lの信号が得られた素子の番地
をN_C番地とすると、それよりもN_T番地手前の電
圧V_Tを検出し、この電圧V_Tの大きさから走査時
間を決定する。例えば、第５図イのような光量の
少ない映像信号の場合板端での信号は減衰し、第
５図ロに示すようにN_T番地手前の電圧V_Tは低く
なるので、走査時間を長くし、第６図イのような
光量の多い映像信号の場合、板端での信号の立ち
上がりは急峻で、第６図ロに示すようにN_T番地
手前の電圧V_Tは高くなるので走査時間を短くす
る。

次に、圧延材の幅方向位置の演算タイミングを
第７図により説明すると、検出開始点Ａから最初
の１走査周期目においては、スレツシユレベル電
圧V_Lの得られたN_C番地の検出を行ない、２走査
周期目においては、１走査周期目のN_C番地より
N_T番地手前の電圧V_Tをサンプルホールドすると
共に２走査周期目のスレツシユレベル電圧V_Lの
得られたN_C番地を再記憶し、３走査周期目は２
走査周期目で得られたN_T番地の電圧V_Tに対応す
るよう検出器がコントロールされ、圧延材の幅端
位置が演算されてその結果Ｂが出力され、４走査
周期目は、２走査周期目のN_C番地よりN_T番地手
前の電圧V_Tをサンプルホールドすると共に４走
査周期目のスレツシユレベル電圧V_Lの得られた
N_C番地を再記憶し、５走査周期目は４走査周期
目で得られたN_T番地の電圧V_Tに対応するよう検
出器がコントロールされ、圧延材の幅端位置が演
算されてその結果Ｂが出力され、以下同様に偶数
番地目では、その前の走査周期目のN_C番地より
N_T番地手前の電圧V_Tをサンプルホールドすると
共に当該走査周期目のスレツシユレベル電圧V_L
の得られたN_C番地を再記憶し、奇数走査周期目
では前の走査周期目で得られたN_T番地の電圧V_T
に対応するよう検出器がコントロールされ、圧延
材の幅端位置が演算されてその結果が出力され
る。而して、このように走査周期を適正にコント
ロールしたうえで、スレツシユレベル電圧V_Lの
位置を圧延材の幅端部と判断する。

なお、上記のような走査を行う際、走査方向は
圧延材の中心側から幅端方向であるがこれは次の
理由による。すなわち、第８図ロに示すような圧
延材１の走査を行うと、映像信号は例えば第８図
イのようになるが、水滴等の外光を反射させてそ
の入光によつて第８図イのＸ、Ｙのようなレベル
変化が生じた場合、圧延材１の幅端側から中央側
へ走査すると、最初のレベル変化Ｘを板端部と判
断してしまう虞れがある。しかし、中央側から幅
端部へ走査すると、上述のような外乱の影響を除
去できる。

次に、本発明の具体例を第９図により説明す
る。

図中２１は図示していない検出器で検出された
圧延材映像信号電圧Ｖと設定されたスレツシユレ
ベル電圧V_Lとを比較し、Ｖ≧V_Lの場合に信号を
出力する比較器、２２は比較器２１からの信号に
よりその時のクロツクパルスのカウント数N_C
（N_C番地）を記憶する記憶回路、２３は検出器か
らのイネーブル信号V_Iにより記憶回路２２に記
憶されているクロツクパルスのカウント数N_Cが
移行され記憶される記憶回路、２４は記憶回路２
３からのクロツクパルスのカウント数N_Cと設定
器２５で設定されたカウント数N_Tを減算する減
算回路、２６は減算回路２４から送られて来た
N_C番地よりN_T番地手前のカウント数_NC−N_Tとカ
ウンタ２７から送られて来たカウント数とを比較
しカウンタ２７でのカウント数がカウント数N_C
−N_Tより大きくなつたときに信号を出力し得る
ようにした比較器、２８は比較器２６よりの指令
信号により閉じるスイツチ、２９はスイツチ２８
が閉じたらそのときの圧延材映像信号の電圧V_T
をホールドするサンプルホールド回路、３０はゲ
イン、３１は電圧信号をそれに対応する周波数の
パルスに変換するＶ／Ｆ変換回路、３２は３１の
出力パルスをカウントするカウンタ、３３はスタ
ートパルス発生回路である。

スタートパルスにより全てのカウンタ２７，３
２はクリアされ、同時に初期電圧V_Oに対応する
周波数のクロツクパルスのカウントがカウンタ３
２により開始される。又、圧延材の発する光によ
つて検出器の受光素子に生ずる映像信号電圧Ｖを
各ビツトごとに比較器２１に出力し、該比較器で
Ｖ−V_Lが比較、演算される。而して、Ｖ≧V_Lと
なつた時に、比較器２１から記憶回路２２に信号
が出力され、そのときのクロツクパルスのカウン
ト数N_Cが記憶回路２２に記憶される。

検出器からイネーブル信号が発生すると、カウ
ント数N_Cは記憶回路２３に移行されると共に減
算回路２４でN_C−N_Tが演算され、サンプルホー
ルド回路２９が待機の状態になる。

クロツクパルスが検出器の受光素子の数だけ数
え終つたら再度スタートパルスが発生し、クロツ
クパルスのカウント数が比較器２６でN_C−N_Tと
比較され、クロツクパルスのカウント数がN_C−
N_Tより大きくなると、比較器２６からの出力信
号がスイツチ２８を閉じ、そのときの映像信号の
電圧V_Tがスレツシユレベル電圧V_Lに対応する受
光素子のN_C番地よりN_T番地手前の映像信号とし
てサンプルホールド回路２９に保持される。又同
時にこの走査周期におけるスレツシユレベル電圧
V_Lに対応するカウント数N_Cが前述と同様にして
求められ、記憶回路２２に記憶される。

更に、検出器からイネーブル信号V_Iが発生し、
再度スタートパルスが発生し、切り替えスイツチ
３４が切り替わつて電圧V_Tに対応する周波数の
クロツクパルスのカウントが開始される。

以下、上記のシーケンスが繰り返されるが、検
出器の受光素子の走査周期は圧延材幅端部検出時
には電圧V_Tに応じて制御され、スレツシユレベ
ル電圧V_Lの位置が圧延材歩幅端部と判断される。
このV_Lの値は調整によつて適宜変更できること
は言うまでもない。

なお、本発明の実施例においては圧延材の幅端
部の位置を検出する場合について説明したが、圧
延材に限らず高温の金属塊ならいかなる金属塊に
対しても適用可能なこと、その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、
等は勿論である。

〔発明の効果〕

本発明の金属塊の幅方向位置検出方法及びその
装置によれば、圧延材板端の適正な映像信号を得
ることが可能になるので金属塊の幅端部位置を正
確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属塊等の材料の幅方向位置を検出す
る原理の説明図、第２図は加熱された金属塊の幅
方向位置を検出する原理の説明図、第３図は第２
図で示す幅方向位置検出の場合に幅端部に生じる
光量差を表わす信号と走査時間との関係を示すグ
ラフ、第４図は加熱された金属塊の幅端部を検出
する場合に走査時間の変更による出力信号の変化
を示す説明図、第５図イは光量が少ない場合の本
発明における映像信号の説明図、第５図ロは第５
図イの映像信号の場合にサンプルホールドされた
所定の番地の信号電圧の説明図、第６図イは光量
が多い場合の本発明における映像信号の説明図、
第６図ロは第６図イの映像信号の場合にサンプル
ホールドされた所定の番地の電圧の説明図、第７
図は本発明において金属塊の走査を行う場合の演
算タイミングの説明図、第８図イ，ロは本発明に
おいて検出器の走査方向を圧延材中央側から幅端
方向とする理由の説明図、第９図は本発明を具体
化した一実施例の説明図である。 図中２１は比較器、２２，２３は記憶回路、２
４は減算回路、２６は比較器、２７はカウンタ、
２８はスイツチ、２９はサプルホールド回路、３
１はＶ／Ｆ変換回路、３２はカウンタ、３３はス
タートパルス発生回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱された金属塊の発する光を受光する受光
   素子群とレンズとより構成された検出器により金
   属塊幅端位置を検出する際に、受光素子を金属塊
   の中央側より幅端方向へ走査し、該走査により得
   られた映像信号中、予め設定されたレベルの電圧
   を発生する受光素子近傍の受光素子が受けている
   光量から走査周期を決定し、前記検出器の受光素
   子を金属塊の中央側より幅方向へ、決定された走
   査周期により走査を行ない、予め設定されたレベ
   ルの電圧を発生する受光素子の番地を求めて金属
   塊の幅端位置を検出することを特徴とする金属塊
   の幅方向位置検出方法。 ２ 加熱された金属塊の発する光を受光する受光
   素子群とレンズとにより構成され金属塊中央側よ
   り幅端方向へ走査し得るようにした検出手段と、
   該検出手段で検出された金属塊の映像信号電圧と
   予め設定されたレベルの電圧とを比較し、映像信
   号電圧が設定されたレベルの電圧以上になつたら
   信号を出力する比較手段と、該比較手段からの信
   号を受けたときの前記検出手段の受光素子の番地
   を記憶する記憶手段と、該記憶手段から送られて
   来た番地と前記設定されたレベルの電圧の発生す
   る受光素子の番地の近傍の番地との差を求める減
   算手段と、該減算手段で求められた値と走査開始
   によりカウントされるクロツクパルスのカウント
   数とを比較して、クロツクパルスのカウント数が
   減算手段から送られて来た値以上になつたら所定
   のスイツチに閉じる指令を与える比較手段と、ス
   イツチが閉じたら金属塊の映像信号電圧をホール
   ドするサンプルホールド手段と、そのホールドさ
   れた電圧をもとに走査周期を変更する手段とを設
   けたことを特徴とする金属塊の幅方向位置検出装
   置。