JPH05332728A - 帯状材の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融亜鉛めっきラインのような劣悪環境下で
あっても、帯状材の縁部位置を広い範囲に亘って高精度
で検知できるようにする。 【構成】 帯状材（８）の縁部を一次元的な映像として
写すイメージセンサ３２を、リニヤガイドレール３４に
積載し、該センサ、その出力映像信号を処理する映像信
号処理装置４４、前記リニヤガイドレールに沿ってセン
サを移動させるサーボ駆動系（３６）、該サーボ駆動系
を位置及び速度制御するモータドライバ３８等の制御ル
ープ系の働きによって、帯状材の縁部に常にセンサの基
準位置が一致するように制御すると共に、その時のセン
サの位置を座標検出手段（４０）によって読取り、且つ
出力することによって、帯状材縁部の位置を検知する。
更に、前記センサ、リニヤガイドレール、座標検出手段
をケース４２に一体的に収納し、周囲雰囲気から保護す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続して走行する帯状
材の縁部の位置を検出するための帯状材の位置検出装置
に係り、特に、溶融亜鉛めっきライン等の劣悪環境下で
使用するのに好適な、連続して走行している薄鋼板（以
下単に鋼板と称する）等の帯状材の走行位置を広い範囲
に亘って正確に検知することが可能な帯状材の位置検出
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、製鉄業の溶融亜鉛めっきライン
では、図１の側断面図及び図２のII−II線に沿う正面図
に示すようなめっき装置が用いられている。

【０００３】このめっき装置は、溶融亜鉛浴槽１０と、
その中に浸漬して配置されたシンクロール１２と、これ
らの上方に、鋼板８の表裏面とそれぞれ対向するように
配置された１対のワイピングノズル１４等の主要部で構
成されている。

【０００４】めっきされるべき鋼板８は、図１に破線矢
印Ａで示すように、一旦、溶融亜鉛浴槽１０内の溶融亜
鉛１０Ａ中に引き込まれ、浸漬された後に、シンクロー
ル１２によって垂直に方向転換され、１対のワイピング
ノズル１４の間を通って走行するようになっている。こ
の際、鋼板８は、その表面に付着して溶融亜鉛浴槽１０
から引き上げられてきた余剰の溶融亜鉛が、ワイピング
ノズル１４から噴射される気体流の適当な衝突力によっ
て吹き払われることにより、所要のめっき厚みに仕上げ
られる。

【０００５】ワイピングノズル１４を通過した鋼板８
は、その上方に設けられた表裏１対のサポートロール１
６で振れないように拘束されながら、更にその上方に設
けられた合金化炉１８の中に入っていくようになってい
る。

【０００６】このようなめっき装置において、生産性を
上げる目的で鋼板８の走行速度を速くしようとすると、
シンクロール１２と鋼板８の間に溶融亜鉛が強く引き込
まれるようになり、ハイドロプレーン現象の如く、鋼板
８とシンクロール１２との間の摩擦力が極端に低下す
る。その結果、鋼板８は、その形状不良、部分的張力不
均衡、若しくは最適な芯出し不良等の何等かの外乱によ
って簡単に横滑りするようになり、蛇行して安定操業が
できなくなったり、極端な場合には鋼板８がシンクロー
ル１２の横側に逸脱して、めっき装置の破損や操業不能
の事態を招くことになってしまう。

【０００７】そこで、従来は、鋼板８が横滑りして、蛇
行が起きることを軽減するために、シンクロール１２の
表面にグルーブと呼ばれる細い溝を所要のピッチで数多
く設け、シンクロール１２と鋼板８との間に引き込まれ
る溶融亜鉛の排出を容易にして、摩擦力を低下させない
ようにすることが行われている。

【０００８】しかし、このグルーブは、鋼板８の表面に
グルーブマークと呼ばれる品質上好ましくない模様を転
写してしまい、これが近年の要求品質にそぐわなくなっ
てきているために、これを無くすことが要望されるよう
になってきている。

【０００９】グルーブマークを無くして、且つ鋼板８の
蛇行を防ぐためには、鋼板８の基準走行位置からのずれ
量を減少するように、シンクロール１２を図２に実線矢
印Ｂで示すような方向に傾動制御することが必要であ
り、このためには、鋼板位置検出器を設けて、鋼板８の
走行位置を正確に検知することが不可欠である。

【００１０】しかし、ここに適用されるべき鋼板位置検
出器には種々の制約条件が課せられている。

【００１１】即ち、検出器の設置位置がサポートロール
１６と合金化炉１８との間に限られること、この部分で
の検出スペースが上下方向に約２００mm程度しか確保で
きないこと、この近辺では１５０℃にも及ぶ高温雰囲気
となる上に大量の亜鉛粉末が飛散していること、鋼板８
の幅変化が１０００mm程度にも及ぶこと、めっき面に疵
や模様を付けないように非接触検出でなければならない
こと、作業員がめっき装置近辺に常時立ち入って作業す
ること、１mm程度以上の検出精度と速い応答速度が必要
であること等の多くの条件を満たすことが必要である。

【００１２】このような厳しい条件の下で鋼板８の位置
の検出するために、これまでは図１及び図２に示すよう
に、めっき装置前方の離れた位置に、鋼板８の両縁部を
それぞれ写す２台のＣＣＤリニヤイメージセンサ（以
下、単にセンサと称する）２０を設けて、これによって
撮えられた鋼板８の映像信号から知ることが行われてい
た（特公昭６０−４１２８５号、特公平３−２４０２号
等）。

【００１３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、この
ような方法においては、センサ２０と被写体となる鋼板
８の間に作業員若しくは他の物が立ちはだかると、視野
が遮られ、検出不能に陥ってしまうこと、鋼板８の幅変
化（片側でも５００mm程度）に対応した広い視野を必要
とするために、分解能の制約上僅かな位置変化を検知す
ることができないこと、センサ２０を鋼板８の近くに設
置した場合には、広角レンズで写さねばならず、視野端
部では鋼板８の遠近方向の位置変動によって大幅に検出
値が変動してしまうこと等のために、実用上問題があ
り、使いこなせないのが実状であった。

【００１４】一方、本出願人らは、特開昭６３−２８２
６０７号で、板エッジ位置をカメラの光軸中心とするサ
ーボ機構を導入して、連続焼鈍炉内での板幅検出精度を
高めることを提案している。従って、この装置を、めっ
き装置にも転用することが考えられるが、特開昭６３−
２８２６０７号の装置をそのままめっき装置のような劣
悪環境に適用することはできなかった。

【００１５】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
く成されたもので、特開昭６３−２８２６０７号で提案
したような装置を更に改良して、めっき装置のような極
端な劣悪条件下でも帯状材の走行位置を広い範囲に亘っ
て正確に検知することが可能な、帯状材の位置検出装置
を提供することを目的とする。

【００１６】

【問題点を解決するための手段】本発明は、連続して走
行する帯状材の縁部の位置を検出するための帯状材の位
置検出装置において、帯状材の縁部を一次元的な映像と
して写し、且つこの映像を電気的映像信号に変換するた
めのイメージセンサと、該イメージセンサを積載し、且
つ摺動方向にガイドするためのリニヤガイドレールと、
前記イメージセンサを帯状材の縁部に一致するように移
動させるためのサーボ駆動系と、前記イメージセンサの
位置を知って、これを出力するための座標検出手段と、
これらを一体的に収納し、且つ周囲雰囲気から保護する
ためのケースと、前記イメージセンサを駆動し、且つイ
メージセンサの出力映像信号を処理して、帯状材の縁部
とイメージセンサとの位置ずれ量を知るための映像信号
処理装置と、前記サーボ駆動系を位置及び速度制御する
ためのモータドライバとを備え、前記イメージセンサ、
映像信号処理装置、サーボ駆動系、モータドライバ等の
制御ループ系の働きによって、帯状材の縁部に常にイメ
ージセンサの基準位置が一致するように制御すると共
に、その時のイメージセンサの位置を座標検出手段によ
って読取り、且つ出力することによって帯状材縁部の位
置を検知するようにして、前記目的を達成したものであ
る。

【００１７】

【作用】本発明においては、帯状材の縁部を一次元的な
映像として写すイメージセンサを、リニヤガイドレール
に積載し、該イメージセンサ、その出力映像信号を処理
する映像信号処理装置、前記リニヤガイドレールに沿っ
てイメージセンサを移動させるサーボ駆動系、該サーボ
駆動系を位置及び速度制御するモータドライバ等の制御
ループ系の働きによって、帯状材の縁部に常にイメージ
センサの基準位置が一致するように制御すると共に、そ
の時のイメージセンサの位置を座標検出手段によって読
取り、且つ出力することによって、帯状材縁部の位置を
検知するようにしている。更に、前記イメージセンサ、
リニヤガイドレール、座標検出手段をケースに一体的に
収納し、周囲雰囲気から保護するようにしている。従っ
て、めっき装置のような劣悪環境下であっても、帯状材
の走行位置を広い範囲に亘って正確に検知することが可
能となる。

【００１８】特に、前記ケースに、イメージセンサの視
野を確保するためのスリットを形成し、該スリットを通
ってパージ用気体が外部に噴出されるようにした場合に
は、ケース内部を常に常温近くに保つと共に、スリット
からの粉塵の侵入を防ぐことができる。

【００１９】

【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２０】図３乃至図１０は、本実施例に説明するた
めに描かれたものであり、図３は、本実施例の鋼板位置
検出装置の外観図、図４は、図３のIV−IV線に沿う長手
方向垂直断面図、図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う直角方
向断面図、図６は、図４のVI−VI線に沿う長手方向水平
断面図、図７は、映像信号処理装置及びモータドライバ
を示すブロック線図、図８は、イメージセンサの視野の
状態を示す線図、図９は、同じく出力合成映像信号の例
を示す線図、図１０は、映像信号処理装置内の映像信号
パルスの例を示す線図である。

【００２１】これらの図に示されるように、本実施例に
よる鋼板位置検出装置３０は、ＣＣＤリニヤイメージセ
ンサ（以下単にセンサと称する）３２、リニヤガイドレ
ール３４、サーボ駆動系としてのサーボモータ３６、モ
ータドライバ３８、座標検出手段としてのエンコーダ４
０、ケース４２及び映像信号処理装置４４等の主要部
と、ラダーチェーン５０、スプロケットホイール５２、
５４等の補助部等から構成されている。

【００２２】前記センサ３２は、例えば水平方向５０mm
位の視野範囲を一次元的に映像として写し、この映像を
電気的映像信号に変換するためのものであり、これは直
線的に滑らかに、且つ軽く摺動するリニヤガイドレール
３４のガイドベース３４Ａ上に積載固定されている。

【００２３】このセンサ３２は、そのレンズ３２Ａを通
して得られる視野が図８に示すように、即ち、鋼板８が
ある所が８Ａのように、又無い所が８Ｂのように、更に
縁部が８Ｅのように映るようにされており、例えば８Ａ
部を白レベル（明部）、８Ｂ部を黒レベル（暗部）とし
て写すようになっている。

【００２４】前記リニヤガイドレール３４の長さは、セ
ンサ３２を所要の検出範囲に移動させることができるよ
うに選定されている。

【００２５】このリニヤガイドレール３４のガイドベー
ス３４Ａには、サーボモータ３６の軸に嵌め込まれたス
プロケットホイール５２と、エンコーダ４０の軸に嵌め
込まれたスプロケットホイール５４に張り渡されたラダ
ーチェーン５０がＦ点で固定されており、サーボモータ
３６の回転運動によって図４の横方向に移動させられ
る。

【００２６】前記サーボモータ３６は、前記センサ３２
の視野内の基準となる位置に被写体の検知すべき位置、
即ち鋼板８の縁部８Ｅが一致するようにセンサ３２を移
動させるためのものであり、モータドライバ３８によっ
て速度及び停止位置が自動的に制御される。

【００２７】前記モータドライバ３８には、図７に示す
ように、映像信号処理装置４４から出力される偏差量信
号を受け、この信号に応じて前記サーボモータ３６を、
例えば比例、積分、微分制御駆動するような回路が組み
込まれている。

【００２８】前記エンコーダ４０は、センサ３２が被写
体の検知すべき位置と一致しているときのセンサ３２の
位置、即ち鋼板８の縁部８Ｅの位置を読み取るためのも
のであり、これはラダーチェーン５０の動きによって回
転させられる。

【００２９】このエンコーダ４０の形式としては、特に
限定されることはないが、例えばセンサ３２の０．２mm
の移動量に対して１パルス出力するようなインクリメン
タル回転型のものを用いることができる。

【００３０】このエンコーダ４０で読み取った値は、こ
の鋼板位置検出装置３０の検出信号として出力され、こ
の信号によって、図１及び図２に示すシンクロール１２
が実線矢印Ｂで示される方向に傾動制御される。

【００３１】前記ケース４２は、センサ３２、リニヤガ
イドレール３４、ラダーチェーン５０、スプロケットホ
イール５２、５４、サーボモータ３６、エンコーダ４０
等を一体的にその中に収納固定し、これらを熱や粉塵等
の苛酷な環境から守るためのものであり、その前面に
は、センサ３２のレンズ３２Ａで見る視野を遮らないよ
うに、その移動範囲に亘って細長い約５mm幅のスリット
４２Ａが設けられている。

【００３２】又、このケース４２には、供給口４２Ｂを
介して所要量の冷気が送り込まれており、この送り込ま
れた冷気はスリット４２Ａを通ってパージ用気体として
外部に噴出されるようになっている。これにより、ケー
ス４２の内部は常に常温近くに保たれ、同時にスリット
４２Ａから粉塵が侵入することのないように配慮されて
いる。

【００３３】更に、このケース４２は、外気温によって
内部温度が上昇することがないように、全面的に断熱材
（図示省略）によって断熱されている。

【００３４】前記センサ３２、サーボモータ３６、エン
コーダ４０等は、全て必要なリード線（図３乃至図６で
は図示省略）によって、モータドライバ３８や映像信号
処理装置４４に電気的に接続されている。

【００３５】前記映像信号処理装置４４には、図７に示
す如く、センサ３２を駆動するためのセンサ駆動回路４
４Ａ、前記センサ３２から入力される合成映像信号をス
ライスするためのスライサ４４Ｂ、該スライサ４４Ｂ出
力の映像信号パルスのパルス数をカウントし、そしてラ
ッチするためのカウンタ４４Ｃ、該カウンタ４４Ｃ出力
と前記センサ駆動回路４４Ａのパルスの数の違いを比較
し、その差の値を演算して偏差量信号として出力するコ
ンパレータ４４Ｄ等が組み込まれている。

【００３６】前記センサ３２から出力される合成映像信
号は、図９に示すように、同期信号部６０、白レベル信
号部６２、黒レベル信号部６４等からなっており、白レ
ベル信号部６２と黒レベル信号部６４との境界部が鋼板
８の縁部８Ｅに相当している。

【００３７】前記スライサ４４Ｂでは、図９の合成映像
信号の中から、Ｓ−Ｓで示すクリップレベル以上の白レ
ベル信号のみを取り出し、図１０に示すような完全な矩
形波パルスの映像信号として取り出す。

【００３８】前記カウンタ４４Ｃは、スライサ４４Ｂか
ら出力される矩形波の映像信号パルスの数を、隣接する
２つの同期信号間毎にカウントし、且つラッチする動作
を行う。

【００３９】前記コンパレータ４４Ｄは、予め設定され
た基準数とカウンタ４４Ｃでカウントされた値とを比較
し、減算するためのものであり、これに設定される基準
数は、図８に示す視野の中で鋼板８の縁部８Ｅがほぼ中
央の基準位置にあるときにカウンタ４４Ｃでカウントさ
れる数に等しい値に設定されている。

【００４０】従って、縁部８Ｅが視野の中央部にあると
き、即ちセンサ３２の基準位置が鋼板８の縁部８Ｅに一
致するときには、コンパレータ４４Ｄの出力が０とな
り、又、中央部からずれるに従って、出力値は増加し、
更に左右のずれ方向によって出力値の極性が変わる。

【００４１】前記コンパレータ４４Ｄの出力は、偏差量
信号、即ち鋼板８の縁部８Ｅの位置のずれ量として、前
記モータドライバ３８に伝送され、これにつながるサー
ボモータ３６を動かして、常に偏差量信号が零になるよ
うにセンサ３２の位置を制御するために使われる。

【００４２】上記の説明で明らかなように、センサ３
２、映像信号処理装置４４、モータドライバ３８、サー
ボモータ３６からなる制御ループの効果的な作動によっ
て、センサ３２の基準位置は常に鋼板８の縁部８Ｅに一
致することになり、従って、センサ３２の位置を知るた
めのエンコーダ４０の出力から、鋼板８の縁部８Ｅの位
置を確実に検知することができる。

【００４３】この鋼板位置検出装置３０においては、水
平方向にのみ一次元的に映像を撮えているために、ケー
ス４２のスリット４２Ａの上下方向寸法を５mm以下の狭
い値にすることができ、従って、ここから噴出されるパ
ージ用基体の量は僅かで済ませることができる。

【００４４】この鋼板位置検出装置３０は、鋼板８の片
側の縁部８Ｅのみを検出するようになっているため、幅
変化範囲の広い鋼板を対象として検知するような場合に
は、それぞれの縁部を検知するためのものを２台、互い
に対称的な位置関係になるように設置して、これらの位
置の検出値を代数的に加算し、且つ半分にすることによ
って、いかなる幅の鋼板の蛇行をも検知することができ
る。

【００４５】又、この鋼板位置検出装置３０は、その直
角断面寸法が、１００mm×１００mm（図５のＨ及びＭ寸
法）程度まで小さくすることができる。従って、図１及
び図２に示すサポートロール１６と合金化炉１８との間
に、且つ鋼板８から１００mm位の近い距離にでも設置し
て用いることができる。

【００４６】又、この鋼板位置検出装置３０は、センサ
３２の視野を５０mmと狭くして用いているために、例え
ばセンサ３２に画素数５１２のものを選んだ場合、理想
的には０．１mmの検出が可能となる。

【００４７】更に、この鋼板位置検出装置３０は、セン
サ３２の解像能力に関係なく、センサ３２の移動範囲さ
え広くすれば、精度を低下させることなく、いくらでも
広い範囲を検出することができる。

【００４８】溶融亜鉛めっき装置において、この鋼板位
置検出装置３０を使った場合の蛇行検出精度は、約０．
７mmで実用上十分であった。

【００４９】なお、前記実施例においては、エンコーダ
４０を独立して設けているが、サーボモータ３６に装備
されたエンコーダを兼用して用いれば、これを省略する
ことができる。この場合には、エンコーダ４０の代わり
に、単に、スプロケットホイール５４を支持するための
軸及び軸受等を設ければよい。

【００５０】なお、前記実施例においては本発明が、溶
融亜鉛めっき装置の薄鋼板の縁部測定に適用されていた
が、本発明の適用範囲はこれに限定されず、他の装置や
他の帯状材の縁部も同様に測定できることは明らかであ
る。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、溶
融亜鉛めっき装置のような劣悪環境下であっても、帯状
材の縁部を広い範囲に亘って高精度で測定することがで
きる。

【００５２】従って、例えば、溶融亜鉛めっき装置のシ
ンクロールを傾動制御することが可能となり、その結
果、シンクロールのグルーブを無くして、品質向上及び
安定操業に大きな貢献をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融亜鉛めっきラインで用いられているめっき
装置を示す側断面図

【図２】同じくII−II線に沿う正面図

【図３】本発明に係る鋼板位置検出装置の実施例の外観
を示す斜視図

【図４】図３のIV−IV線に沿う長手方向垂直断面図

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う直角方向断面図

【図６】図４のVI−VI線に沿う長手方向水平断面図

【図７】前記実施例で用いられている映像信号処理装置
及びモータドライバを示すブロック線図

【図８】前記実施例で用いられているイメージセンサの
視野の状態を示す線図

【図９】同じくイメージセンサ出力の合成映像信号の例
を示す線図

【図１０】同じく映像信号処理装置内の映像信号パルス
の例を示す線図

【符号の説明】

８…鋼板 ８Ｅ…縁部 ３０…鋼板位置検出装置 ３２…ＣＣＤリニヤイメージセンサ ３４…リニヤガイドレール ３６…サーボモータ ３８…モータドライバ ４０…エンコーダ ４２…ケース ４２Ａ…スリット ４４…映像信号処理装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続して走行する帯状材の縁部の位置を検
   出するための帯状材の位置検出装置において、 帯状材の縁部を一次元的な映像として写し、且つこの映
   像を電気的映像信号に変換するためのイメージセンサ
   と、 該イメージセンサを積載し、且つ摺動方向にガイドする
   ためのリニヤガイドレールと、 前記イメージセンサを帯状材の縁部に一致するように移
   動させるためのサーボ駆動系と、 前記イメージセンサの位置を知って、これを出力するた
   めの座標検出手段と、 これらを一体的に収納し、且つ周囲雰囲気から保護する
   ためのケースと、 前記イメージセンサを駆動し、且つイメージセンサの出
   力映像信号を処理して、帯状材の縁部とイメージセンサ
   との位置ずれ量を知るための映像信号処理装置と、 前記サーボ駆動系を位置及び速度制御するためのモータ
   ドライバとを備え、 前記イメージセンサ、映像信号処理装置、サーボ駆動
   系、モータドライバ等の制御ループ系の働きによって、
   帯状材の縁部に常にイメージセンサの基準位置が一致す
   るように制御すると共に、その時のイメージセンサの位
   置を座標検出手段によって読取り、且つ出力することに
   よって帯状材縁部の位置を検知することを特徴とする帯
   状材の位置検出装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ケースに、イメー
   ジセンサの視野を確保するためのスリットが形成され、
   該スリットを通ってパージ用気体が外部に噴出されるこ
   とを特徴とする帯状材の位置検出装置。