JPH0423722B2 - - 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
の不規則形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、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幅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
例した電気的信号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材自
体が800℃前後の高温であるため、第１図に示す
投光器２を廃して圧延材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々に受光器９，１
０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１
１，１２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
光量差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へ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り、幅端部の検出
精度が悪化する。又逆に走査周期t_sが短かすぎる
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より構成され、該
受光素子の金属塊の幅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
較手段よりの信号を受けたらそのときの前記検出
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
手段と、該スイツチが閉じた際にホールドされた
映像信号電圧に対応した速度で金属塊を幅方向に
走査し映像信号の１ビツトごとに信号電圧の差を
演算する手段を設けている。

従つて前記検出器により金属塊を幅方向へ走査
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の近傍の受光素子が
受けている光量から走査周期を決定し、該決定さ
れた走査周期により金属塊を幅方向へ走査して映
像信号の１ビツトごとに電圧差を演算し、最大の
電圧差が得られた位置を求め、その位置の金属塊
の幅端位置とすることができる。

〔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
圧延材の幅方向へ向けて走査を行い、圧延材の幅
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
金属塊中央より幅端方向へ走査する場合について
第７図により説明する。検出開発点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。金
属塊板端方向から中央へ走査する場合には、１走
査周期目でN_C、V_Tを同時に求めることができる
ので、２走査周期目に演算結果Ｂが出力される。

次に、圧延材の幅端位置の演算の仕方について
第８図により説明すると、受光素子の１ビツトご
とに映像信号の電圧差を演算して行き、最大の電
圧差が得られたところの番地に圧延材の幅端部が
あるとする。すなわち、１番地手前の受光素子で
得られた映像信号の電圧をV_i、現在の番地の受光
素子で得られた映像信号の電圧をV_i+1とすると、
電圧差ΔV_i+1＝V_i+1−V_iを順次演算し、この電圧
差ΔV_i+1が最大の受光素子の番地N_Eを幅端とす
る。この場合の走査方向は圧延材の中央側から幅
端側へ行つても良いし、或いは幅端側から中央側
へ行つても良い。

次に、本発明において圧延材幅端部の走査周期
を決定する具体例を第９図により説明する。

図中２１は図示して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２３か
らのクロツクパルスのカウント数N_Cと設定器２
５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N_C−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、
再度スサートパルスが発生し、切り替えスイツチ
４０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返されて走査周期が
圧延材の明るさに対応して最適になるようコント
ロールされる。なお、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。

次に、圧延材幅端部を検出する具体例について
第１０図により説明する。

図中３４は圧延材幅端部を求める場合に、クロ
ツクパルスＣの１パルスごとに、現在の番地の受
光素子で得られた映像信号の電圧V_i+1とシフトレ
ジスタ３５から送られて来た１番地手前の受光素
子で得られた映像信号の電圧V_iとを比較、演算す
る比較器、３９は比較器３５から送られて来た電
圧差ΔV_i+1＝V_i-1−V_iと、シフトレジスタ３７か
ら送られて来た一時点前の電圧差ΔV_iとを比較、
演算する比較器、３８はΔV_i+1＞ΔV_iの場合にそ
のときまでにカウンタ３９でカウントされたクロ
ツクパルス数N_E（受光素子の番地N_E）を記憶す
る記憶回路である。

圧延材映像信号の電圧V_i+1及びシフトレジスタ
３５に記憶されていた１番地手前の映像信号の電
圧V_iが比較器３４に送られてクロツクパルスＣの
１パルスごとに比較器３４でV_i+1とV_iとの差が比
較、演算され、電圧差ΔV_i+1が比較器３４から出
力される。又シフトレジスタ３５にはクロツクパ
ルスＣの１パルスごとに映像信号の値が更改され
る。

比較器３４から出力された電圧差ΔV_i+1は１時
点前の電圧差ΔV_iと比較器３８で比較、演算さ
れ、ΔV_i+1＞ΔV_iのとき、そのときまでにカウン
タ３９でカウントされたクロツクパルス数N_Eが
記憶回路３８に記憶される。このクロツクパルス
数N_Eが圧延材幅端位置となる。又シフトレジス
タ３７にはクロツクパルスＣの１パルスごとに電
圧差の値が更改される。

なお、本発明の実施例においては、圧延材幅端
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、コンピユータによるソ
フトウエアにより構成することもできるし或いは
電子回路等のハードウエアで構成することもでき
ること、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と共に金属塊の幅端部位置を
精度良く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る
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
ホールドされる所定の番地の信号電圧の説明図、
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一例の説明図、第８図は本発
明において金属塊の幅端位置を検出する原理の説
明図、第９図は本発明で走査周期を求める場合の
手段を具体化した一実施例の説明図、第１０図は
本発明で金属塊の幅端位置を演算する際に信号電
圧差が最大になる番地を求める手段を具体化した
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はサンプルホールド回路、
３１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、３４は比較器、３５は
シフトレジスタ、３６は比較器、３７はシフトレ
ジスタ、３８は記憶回路、３９はカウンタを示
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
   の幅方向へ走査し、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、該決定された走査周期により金属
   塊を幅方向へ走査して映像信号の１ビツトごとに
   電圧差を演算し、最大の電圧差が得られた位置を
   求め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を幅方向
   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、
   その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、該記憶手段の出力と走査開始に
   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該記
   憶手段の出力以上になつたら所定のスイツチを閉
   じる指令を与える比較手段と、該スイツチが閉じ
   た際にホールドされた映像信号電圧を基に走査周
   期を変更する手段と、映像信号の１ビツトごとに
   信号電圧の差を演算する手段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。