JPH0437924B2 - - Google Patents

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JPH0437924B2
JPH0437924B2 JP13611784A JP13611784A JPH0437924B2 JP H0437924 B2 JPH0437924 B2 JP H0437924B2 JP 13611784 A JP13611784 A JP 13611784A JP 13611784 A JP13611784 A JP 13611784A JP H0437924 B2 JPH0437924 B2 JP H0437924B2
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JP
Japan
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ultrasonic
distance
ultrasonic distance
distance meter
width
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JP13611784A
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JPS6114509A (ja
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Kenichi Matsui
Akio Yamamoto
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/04—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring thickness, width, diameter or other transverse dimensions of the product
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/14—Guiding, positioning or aligning work

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱延鋼板等の圧延ラインにおいてそ
の熱延鋼板等の帯状体の巾および/または蛇行を
測定する方法に関する。
〔従来の技術〕
この種の帯状体の巾や蛇行を測定することは、
圧延操業上きわめて重要であり、従来から種々の
方式によつて実施されている。
その代表例は、第6図および第7図に示すよう
に、搬送ロール50によつて搬送される材料Mに
対して、その両側部上方にITVやCCDカメラ5
1,51を設け、下方から上方へ投光する光源5
2,52からの光を受けて、材料Mによる遮光状
態に基いて材料Mの側縁をそれぞれ検出し、これ
に基いて材料Mの巾や蛇行、あるいはキヤンバー
等の情報を得ることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、材料Mの高速搬送時には、搬送ロール
50から材料Mが第8図のように浮き上ることが
多く、この場合、同図で明らかなように、真の材
料(実線)巾より大きい破線で示した材料の巾と
して測定してしまう。かかる誤差を避けるために
は、カメラ51を材料側縁の真上に設置する必要
があるが、熱延鋼板ラインのように、種々の異な
る巾の材料が流れる場合や、材料の蛇行が生じる
ラインにおいては、制御的に非常に困難であり、
可能であるとしても装置的に高価となる。さら
に、材料が熱延鋼板等の高温材料である場合に
は、カメラが材料の上方にあるため、熱対流に乗
つた粉塵等により、カメラ前面のレンズが汚れ易
く、また圧延ロール冷却に使用した水が蒸気とな
つて、視界を遮り、精度を低下させる等の問題も
ある。
その他に測定法として、静電容量方式や渦電流
方式等があるが、いずれも測定レンジが最大50mm
と狭く、また後者は対象材料の温度変化の影響を
大きく受ける難点がある。
そこで、本出願人は、かかる問題点を解決する
ために、先に特願昭59−79076号として、帯状体
の両側縁面外方に超音波距離計を設け、送信した
超音波が側縁面に当り反射して戻つてくる時間を
測定する方式を提案した。
しかし、超音波の速度は雰囲気温度に依存する
ので、正確な距離測定には温度による補正が必要
である。ところが、実際の圧延ラインにおける測
定位置の温度を正確に測定することは難しいばか
りでなく、時間的かつ空間的な温度変化や分布の
変動もある。その結果、測定値に誤差を含むこと
となる。
〔問題点を解決するための手段〕
かかる問題点を解決するために、本発明では、
帯状体の圧延ラインに設置されその帯状体の巾ま
たは蛇行を測定するものであつて、前記帯状体の
両側縁面外方にそれぞれ設けられ側縁面に対して
接離移動する支持体と、この各支持体に取付けら
れ、側縁面までの距離を測定する超音波距離計と
を備えた装置を用い、前記支持体は前記超音波距
離計が側縁面に対して所定離隔距離範囲内にある
よう接離移動させるとともに、前記超音波距離計
による各側縁面までの距離の測定に、両超音波距
離計間の実測超音波伝播時間に基く音速を用いる
手段を採つている。
〔発明の主要点とその作用〕
すなわち本発明の主要点は次の通りである。
(1) 測定用検出器として、超音波距離計を用いた
点。この超音波距離計によると、前述のように
水蒸気によつて視界が遮られるような問題がな
く、検出時の外乱要素が少なく、高精度の測定
が可能であり、しかも検出器として安価かつ小
型となる。
(2) 超音波距離計の取付用の支持体を帯状体の側
縁面に対して所定離隔距離範囲内にあるよう接
離移動するようにした点。一般に帯状体には、
その巾寸法の変更や蛇行がある。そこであまり
超音波距離計と帯状体側縁面とが離れてしまう
と、前述のように測定誤差を生じることを回避
するとともに、逆に支持体を固定しておくと、
巾広材が支持体に接触したり、突掛けを生じる
ため、これを防止するためである。幸い、鋼板
の圧延ラインにおいては、圧延機の入側にサイ
ドガイドが一般的に設置され、鋼板のセンダリ
ングおよびキヤンバー防止のために設けられ、
対象材料の巾寸法に応じて移動することに着目
し、たとえばこのサイドガイドを超音波距離計
の支持体としておけば、既設備のわずかな改造
で対処できる利点がある。
(3) さらに、前記先願発明とも異なる点は、両超
音波距離計において、超音波の伝播時間を実測
し、これによつて超音波の伝播速度を求め、こ
れを距離測定の基礎としている点である。
超音波の音速は、当該雰囲気の温度に依存する
が、実際の音速を求めれば、温度測定による補正
は不要であり、しかも正確な距離測定が可能とな
る。
〔発明の具体例〕
以下本発明を第1図〜第4図に示す熱延鋼板の
場合を例に採つた具体例によつて説明する。
材料Mは搬送ロール1,1…上を第1図矢印方
向に搬送され、圧延機の上下ロール2,3間に通
板されて圧延される。一般に、熱延用圧延機に
は、圧延機への材料の導入を円滑に行うために、
その入側両サイドにサイドガイド(ドライブ側お
よびフリー側)4D,4Fが設けられている。こ
のサイドガイド4D,4Fは、対象の材料の巾に
応じて、その位置が予め変更され、通常材料の一
方の側縁から20mm、合計40mm程度離されてセツト
される。
本発明においては、これらのサイドガイド4
D,4Fに超音波距離計5D,5Fが取付けら
れ、サイドガイド4D,4Fの一部に形成した開
口を通して、材料Mの側縁面を睨むように配置さ
れている。マタ超音波距離計5D,5Fの位置を
知るために、周知のサイドガイド駆動装置6D,
6Fによつて駆動されるサイドガイド4D,4F
と、ミルフレームとの間に、ミルフレーム7を定
点とする差動トランス、リニアポテンシヨンメー
タまたはマグネスケール等を利用した差動トラン
ス位置検出器8D,8Fが設けられている。
かくして、測定に際しては、超音波距離計と材
料Mの側縁面との距離を測定する場合、超音波の
当該雰囲気における音速を知る必要があるので、
予めこの音速を求めておく。幸い、超音波はかな
りの広がりをもち、一部が材料側縁面で反射し、
残りが対向側の超音波距離計にも達するので、ド
ライブ側またはフリー側で、または両方で対向す
る側からの超音波を受信し超音波距離計間超音波
伝播時間(to)を測定し、知の超音波距離計間距
離(lo)と超音波伝播時間(to)とにより超音波
伝播速度(v=lo/to)を知る。音速測定用と材
料側縁面測定用に独立した超音波距離計を用いて
もよい。
さらに超音波距離計5D,5Fから超音波を材
料Mの側縁面に当て、そこで反射するエコーを受
信し、送信から受信までの時間差(ti)を測定し
(1)式により超音波距離計から材料側縁面までの距
離liを算出する。i=D,Fでドライブ側および
フリー側のそれぞれについて測定と算出を行う。
li=1/2vti …(1) このとき、超音波の伝播速度vとして、前述の
超音波距離計間の実測伝播時間toに基く音速を計
算の基礎とする。
超音波発生に当つては、これに付設されたトリ
ガー発生器によつてドライブ側、フリー側の超音
波距離計5D,5Fから同時に超音波を発信させ
る。ここで、トリガーの出力間隔は、あまり大き
くなると巾変動、蛇行に対する応答が悪くなるの
で状況に応じできる限り短いほうが良く、先に発
信した超音波が対向側サイドガイドから反射され
戻つて来るまでの時間以上に設定するのが望まし
い。
第3図に、制御の概略を示す。説明のためここ
では超音波距離計間の超音波伝播時間の測定は超
音波距離計5Dからの受信によるものとする。ト
リガー発生器10により超音波距離計5D,5F
から同時に発生した超音波が材料Mの側縁面に当
つて反射してきた信号は、側縁面信号検出回路1
1D,11Fに取り込まれ、また超音波距離計5
Dからの信号を超音波距離計間伝播時間測定回路
12を介して得た伝播信号とともに側縁面位置検
出装置13D,13Fに送られる。これら側縁面
位置検出装置13D,13Fでは、サイドガイド
位置検出器8D,8Fからの信号を受けて、側縁
面位置すなわちミルセンターからの距離を算出す
るとともに、駆動回路14D,14Fを介してサ
イドガイド駆動装置6D,6Fに測定誤差を少な
くすべくその位置修正信号を与え、また巾・蛇行
演算装置15へ側縁面位置信号を出力する。巾・
蛇行装置14で得られた結果は、圧延機に対して
圧下量、テンシヨンまたは左右の圧下バランス等
を制御すべく出力する。
次に第4図を参照しながら、巾および蛇行の算
出法を説明する。図示の符号は次の意味をもつ。
○ BD,BF:ドライブサイド、フリーサイドそ
れぞれのサイドガイドの圧延ミルセンターから
の距離。サイドガイドに固定されたサイドガイ
ド位置検出器により、ミルフレーム7の定点ま
での距離eD,eFを測定することにより知ること
ができる。なお、各定点のミルセンターからの
距離およびサイドガイドの各種寸法は、制作時
に測定済で既知である。
○ AD,AF:サイドガイドの材料側表面と超音
波距離計前面との距離。超音波距離計のセツテ
イング時に測定しておく。
○ lD,lF:超音波距離計による材料側縁面まで
の測定距離値。
○ lO:超音波距離計間の距離 lO=BD+AD+BF+AF で表わされる。
○ GD,GF:圧延ミルセンターからの材料側縁
までの距離。
かくして、材料端面位置、巾および蛇行は次の
ようにして求められる。
(超音波速度) 対向する超音波距離計からの超音波の到達時間
をtoとすると前述のように、超音波速度Vは V=lO/to (超音波距離計と材料端面までの距離) 超音波距離計から材料端面への超音波到達時間
をtD,tFとすると lD=V×tD lF=V×tF tD,tFは材料端面に超音波が当つて距離計に帰
つてくるまでの時間の1/2である。
ここで超音波到達時間tD,tFによる測定誤差を
小さくするためには、超音波距離計を材料に対し
て可能な限り小さくする必要があることが判る。
通常、熱延ラインでは600〜2000mm巾の種々の
材料を圧延するので、たとえば2000mm巾の位置に
超音波距離計を固定的に設けておくと、0〜700
mmの離隔距離範囲で距離測定を行うことになり、
巾の小さい材料測定時には大きな誤差を生じる。
これに対して、上記例のように、材料巾の変更の
都度、離隔距離が合計で通常40mm程度に設定され
るサイドガイドに超音波距離計を取付けておけ
ば、常に至近距離での測定が可能で、測定誤差が
小さくなる。
(端面位置) GD=BD+AD−lD=BD+AD−(lO/to×tD) =BD+AD−(AD+BD+BF+AF/to×tD) 同様に GF=BF+AF−(AD+BD+BF+AF/to×tF) (巾) GD+GF (蛇行) GD−GF/2 なお、蛇行演算の結果が正ならドライブサイド
に蛇行、負ならフリーサイドに蛇行していること
を意味する。
次に目的とする超音波受信の際のエコーの弁別
法について述べる。
1 材料端面からの反射波と対向サイドガイドか
らの反射波の弁別。
材料厚みが薄い場合、超音波距離計から発信
される超音波はかなりの広がりがあるため、相
当量が対向するサイドガイドに達し反射され
る。サイドガイドは材料端面よりは遠方にある
が、反射面積が大きいので材料端面よりの反射
波以上の強度で戻ることがある。したがつて以
下の手段で弁別する。
材料端面からの反射波が戻つてくる時間はサ
イドガイドが対象の材料の巾に応じて、間隔が
変えられるので(通常材料の側縁から20mm)あ
まり大きく変化しない。したがつて、第5図の
ように、受信した音圧を電気信号に変換した後
の受信信号aに対して、材料端面からの反射信
号が戻つて来る可能性のある付近にゲート信号
bをかけて、ゲート外の信号を消した後c、最
大振幅をもつ信号を材料端面からの反射信号と
する。
2 対向サイドガイドからの反射波と対向超音波
距離計からの信号との弁別、特に二つの信号の
大きさがほぼ同じである場合。
この場合には、サイドガイドの間隔が一定で
ないため、上記ゲート法による弁別は難しい
が、ドライブ側、フリー側の各超音波距離計か
ら交互に送信、受信すれば良い。この場合各端
面位置の測定が同時ではなくなるが、超音波距
離計間隔が2000mm程度の場合20m秒間隔でのく
り返し測定でも前回の発信波との干渉はなく、
測定応答としては充分である。
3 熱延スタンド間の如く、ルーパーの動作によ
りパスラインが大きく変動する場合。
超音波距離計の測定可能な指向角内から高さ
方向に材料端面がはずれる可能性があるため、
超音波距離計を複数台高さ方向に並べる必要が
ある。この場合には材料端面からの反射波を受
信できない超音波距離計がでてくるが、前述し
たように音圧を電気信号に変換した後ゲートを
かけ、ゲート内信号中、生ずる最も大きな振幅
を有する信号を材料端面からの反射波と判断す
る。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明は、超音波による距離測定
法に基くとともに、距離計を取付ける支持体を材
料の側縁面に対して接離移動するようにしたの
で、水蒸気の存在等の外的条件に左右されず、か
つ高精度な距離測定ができ、もつて巾、蛇行等の
情報を正しく得ることができる効果をもたらす。
また、特に超音波の当該雰囲気での伝播速度を超
音波距離計間における超音波伝播時間を実測する
ことにより求めるものであるため、当該雰囲気の
温度もしくはその分布に左右されることなく正確
な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法による装置例の設置状況の
平面図、第2図はその−線矢視図、第3図は
本発明装置の説明用ブロツク図、第4図は材料の
側縁面位置、巾および蛇行算出の基礎とする寸法
関係図、第5図はタイムチヤート、第6図は従来
法の正面図、第7図はその平面図、第8図は寸法
誤認態様の説明図である。 M……材料(鋼板)、1……搬送ローラ、2,
3……圧延上下ロール、4D,4F……サイドガ
イド、5D,5F……超音波距離計、6D,6F
……サイドガイド駆動装置、7……ミルフレー
ム、8D,8F……サイドガイド位置検出器、1
0……トリガー発生器、11D,11F……側縁
面信号検出回路、12……超音波距離計伝播時間
測定回路、13D,13F……側縁面位置検出装
置、14D,14F……駆動回路、15……巾・
蛇行演算装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 帯状体の圧延ラインに設置されその帯状体の
    巾または蛇行を測定するものであつて、前記帯状
    体の両側縁面外方にそれぞれ設けられ側縁面に対
    して接離移動する支持体と、この各支持体に取付
    けられ、側縁面までの距離を測定する超音波距離
    計とを備えた装置を用い、前記支持体は前記超音
    波距離計が側縁面に対して所定離隔距離範囲内に
    あるよう接離移動させるとともに、前記超音波距
    離計による各側縁面までの距離の測定に、両超音
    波距離計間の実測超音波伝播時間に基く音速を用
    いることを特徴とする帯状体の巾・蛇行測定方
    法。
JP13611784A 1984-06-29 1984-06-29 帯状体の巾・蛇行測定方法 Granted JPS6114509A (ja)

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