JPH0612486Y2 - 加熱金属塊の幅方向位置検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、移動している加熱金属塊の幅端位置を検出す
るうえで問題となる検出遅れを一定時間内に押えたうえ
で加熱金属塊の幅端位置を精度良く検出し得るようにし
た加熱金属塊の幅方向位置検出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、製品歩溜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、
左右のロールギャッ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いて蛇行を検出して制御する
方式では、圧延材の端折りによる端部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、ロールギャップを狂わし、かえって圧延
作業を中断させる、等の致命的な欠陥があった。

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９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によって圧延材１に遮断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（フォトダイオード）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かわらない。光電
素子４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「ビット」を用いる）、レンズ
５を通して集光した像の受光量に比例した電気信号６を
発するようにしている。この受光量を所定の変換器によ
り一定レベルでスレッシュホールドすることにより、電
気信号６をオン、オフ２種類の同期信号７に変換する。
１ビット当りの集光距離はレンズ５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
５との間の距離Ｈによって定まるので、全光電素子数を
Ｎビット、同期信号７のビット数をＮ_１，Ｎ_２とする
と、板幅Ｂは次式で求めることができる。

Ｂ＝Ｌ×｛Ｎ−（N₁＋N₂）｝／Ｎ ＝２Ｈtanα×｛Ｎ−（N₁＋N₂）｝／Ｎ…(i) 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９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
10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光学式の幅
端位置検出器（受光器）8,9を受光素子10,11の群が圧延
材１の幅方向へ並べられるように設け、該幅端位置検出
器8,9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10,11の各ビットごとに集光が行わ
れ、各ビットごとに集光された光の強さ（入光量）に比
例するレベルの電圧信号が発生する。例えば、受光素子
10で検出された電圧と受光素子10の各ビットとの関係を
図示すると第11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。第11図において、ｔ_ｓは夫々の受光素子10,11の
全ビットを順次所定の周期で繰り返し走査するに要する
走査時間、Ｖは圧延材幅端光量差を表わす電気信号であ
る。

ところで、一般的には圧延材の種類によって温度が異な
るため、第10図に示す幅端位置検出器8,9の受光素子10,
11へ入る光量に温度による差が生ずる。すなわち、温度
の高い圧延材で走査時間ｔ_ｓを大きくすると、受光素子
10,11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
10,11に受光される結果、第12図のイに示すように、信
号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。又逆に走査時間ｔ_ｓが短かすぎ
ると、受光素子10,11の各ビットへの入光時間が短かく
なり、光が十分に受光素子10,11に受光されない結果、
第12図のロに示すように信号Ｖのレベルが低下し、板幅
端部検出の信号が板幅端位置を判定するための基準とな
るスレッシュホールドレベルの電圧Ｖ_Ｌに達せず、検出
が不可能となる虞れがある。従って、走査時間ｔ_Ｓを自
動的にコントロールし、受光素子10,11に受光される入
光量を常に一定に保持し、信号Ｖを第12図のハに示すよ
うに調節することが必要となる。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、走査時間ｔ_Ｓを受光素子10,11への入光量に応
じて自動的にコントロールすると、低温の圧延材では走
査時間が長くなり、圧延材は下流側へ移動するため、検
出した幅端位置と実際に制御を行う際の圧延材の幅端位
置のずれが大きくなる。特に蛇行制御を行う場合には、
その検出値と実際の圧延材の幅端位置とのずれのため時
間遅れが生じて制御が間に合わなくなるという問題があ
る。

なお、ここで時間遅れとは、例えば圧延材の検出した幅
端位置をもとに蛇行制御を行う指令を圧延機の圧下シリ
ンダに与え、ワークロールの左右のギャップを調整して
も、これらの操作を行っている間に圧延材が圧延ライン
の下流側へ移動してしまい、実際にワークロールの左右
のギャップを調整する時点における圧延材の幅端位置
は、幅端位置検出器で検出した時点の幅端位置と異なる
ことをいう。

本考案は上述の実情に鑑み、下流側に送られている金属
塊幅端位置を検出する場合に、予め定められた所定の時
間内の走査によって受光素子に然程時間遅れが生じるこ
となく最適な入光量を得るようにすることを目的として
なしたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、移動している加熱金属塊が発する光をレンズ
を通して受光する加熱金属塊の幅方向へ並べられた受光
素子群及び前記加熱金属塊から発せられた光の入光量を
調整するための絞りを備え且つ各受光素子を順次所定の
周期で繰り返し走査して各受光素子からは入光量に比例
したレベルの信号を出力すると共に予め定められたスレ
ッシュホールドレベルに等しい入光量に比例した信号を
出力する受光素子の番地を加熱金属塊の幅端位置として
検出する幅端位置検出器と、該幅端位置検出器からの信
号をもとに幅端位置検出器の走査周期を演算し設定する
走査周期演算設定回路と、該走査周期演算器設定回路か
ら与えられた走査周期を予め設定された走査周期の限界
値と比較して差を求める比較演算器と、該比較演算器か
らの信号をもとに符号の正負を判別し、正或いは負の状
態が予め設定された時間続いた場合に指令信号を出力す
る符号判別回路と、該符号判別回路からの指令信号に応
じて駆動され且つ前記幅端位置検出器の絞りの開度を調
整する絞り駆動装置を設けたものである。

［作用］ 加熱金属塊から発せられた光は、幅端位置検出器の絞り
で絞られ、レンズを通り受光素子へ入光され受光素子が
順次所定の周期で繰り返し走査され、幅端位置検出器か
らは入光量に比例したレベルの信号が出力されて走査周
期演算設定回路に与えられ、走査周期演算設定回路では
前記幅端位置検出器からの信号をもとに幅端位置検出器
の走査周期が演算されると共に演算された走査周期は走
査周期演算設定回路に設定され、比較演算器では走査周
期演算設定回路からの走査周期と予め設定された走査周
期の限界値が比較されてその差が求められ、求められた
差の信号は符号判別回路へ出力され、符号判別回路で
は、前記差の信号をもとに符号の正負が判別されると共
に正或いは負の状態が予め設定された時間続いた場合に
は、指令信号が出力されて絞り駆動装置に与えられ、絞
り駆動装置が駆動されて絞りの開度が調整される。

従って、幅端位置検出器の受光素子へは略一定の光量が
取り込まれ、下流側へ送られている加熱金属塊に対して
時間遅れが少い状態で板幅端位置が検出される。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図〜第５図は本考案の一実施例で、第１図は検出ヘ
ッド部を示している。第１図中、１は加熱された金属塊
である圧延材、21は圧延材１の左右両側すなわちワーク
サイドとドライブサイドに設けられた光学式の幅端位置
検出器（受光器）、22は幅端位置検出器21のレンズ、23
は幅端位置検出器21の受光素子の群、24はレンズ22の絞
りである。

受光素子23の群は圧延材１の幅方向へ並べられ、圧延材
１の幅端位置の検知時には、受光素子23の各ビットごと
に集光が行われ、各ビットごとに集光された入光量に比
例するレベルの電圧の信号Ｖを出力し得るようになって
いる。

絞り駆動装置の一例は第２図に平面図が、第３図にその
上面図が示され、絞り24を開閉するレバー25の先端には
ワイヤー26が接続され、該ワイヤー26はパルスモータ27
の出力軸28に固着したプーリ29に巻取られるようになっ
ている。又パルスモータ27はケーブル30を通して与えら
れる指令信号により所定の角度回転し得るようになって
おり、レバー25がワイヤー26の繰出し方向へも移動し得
るようスプリング31がレバー25に取付けてある。

上述の絞り駆動装置の制御ブロック図は第４図に示さ
れ、図中32は走査周期演算設定回路であり、該走査周期
演算設定回路32の具体例及び走査周期の演算設定方法
は、後述のとおりであるが、詳細は例えば特願昭58-238
540号明細書、特願昭59-77214号明細書等に開示されて
いる。

幅端位置検出器21で検出された圧延材の幅端位置検出信
号は信号Ｖとして走査周期演算設定回路32へ与え得るよ
うになっており、信号Ｖをもとに走査周期演算設定回路
32で演算されて設定された幅端位置検出器21の圧延材幅
方向に対する走査周期ｔ_ｓは、幅端位置検出器21及び比
較演算器33へ出力し得るようになっている。又比較演算
器33では走査周期演算設定回路32から送られて来た走査
周期ｔ_ｓと予め設定された走査周期上限値ｔ_ｕとを比較
演算し得るようになっている。

34は比較演算器33で比較演算されたｔ_ｕ−ｔ_ｓの符号の
正負を判別し、ｔ_ｕ−ｔ_ｓと予め設定された時間ｔ_ｏと
を比較して絞り設定回路35へ指令信号を送る符号判別回
路で、絞り設定回路35の出力によって絞り駆動装置36が
作動するようになっている。更に、該絞り設定回路35か
らの指令信号を前記ケーブル30を通して絞り駆動装置36
の構成要素たる前記パルスモータ27に与え、パルスモー
タ27を駆動するよう構成されている。

次に、本考案の作動について説明する。

圧延材１の幅端位置検出時には、圧延材１から発せられ
た光は、幅端位置検出器21においてレンズを通して集光
され、絞り24で入光量を調整されたうえ受光素子23の群
に与えられ、受光素子群では、順次所定の周期で繰り返
し走査が行われ、各受光素子23からは入光量に比例した
レベルの信号Ｖが出力されて走査周期演算設定回路32に
与えられる。この際、幅端位置検出器21では、スレッシ
ュホールドレベルに等しい入光量に比例した信号Ｖ
_Ｌ（第12図参照）を出力する受光素子23の番地が圧延材
１の幅端位置として検出される。

走査周期演算設定回路32では、幅端位置検出器21から与
えられた信号Ｖをもとに走査周期ｔ_ｓが演算されると共
に演算された走査周期ｔ_ｓは走査周期演算設定回路32に
設定され、設定された走査周期ｔ_１ｓは比較演算器33及
び幅端位置検出器21に出力される。比較演算器33では例
えば予め設定された走査周期の上限値ｔ_ｕと走査周期ｔ
_Ｓとの差ｔ_ｕ−ｔ_ｓが比較演算され、その値が符合判別
回路34に送られる。該符合判別回路34ではｔ_ｕ−ｔ_ｓの
符合の正負が判別され、例えば負の状態が予め設定され
た時間ｔ_ｏだけ続いたとき、絞り設定回路35に指令信号
が出力され、該絞り設定回路35は絞り駆動装置36へ絞り
を開くようにという指令信号を出力する。

パルスモータ27は絞り駆動装置36からの指令信号に対応
して回転し、ワイヤー26を巻取るか繰出すことによって
レンズ22の絞り24の開度が調整される。ワイヤー26が巻
取られる場合、レバー25はワイヤー26により回動し、ワ
イヤー26が繰出される場合はレバー25はスプリング31に
よって回動する。斯かる操作をすることにより、走査周
期ｔ_ｓを予め設定された上限値ｔ_ｕを越えないようにし
たうえで第１図の受光素子23の入光量を略一定にするこ
とができるため、下流側へ送られている圧延材１に対し
ても時間遅れが少い状態で板幅端位置を検出でき、蛇行
制御を行う場合にも正確な制御を行うことが可能とな
る。

第５図はレンズ絞りと入光量との関係を示すグラフであ
り、横軸はレンズ絞り値（Ｆ値ともいう）、縦軸はＦ＝
16の場合を１とした光量比を示している。従って、幅端
位置検出器へ入射する光量が大きい場合には、絞り24を
適宜絞り、光量が小さい場合には絞り24を適宜開くこと
により入光量を一定にすることができる。

第６図は本考案に使用する絞り駆動装置の他の例であ
り、ステッピングシリンダ37によりロッド38を伸縮させ
てレバー39を回転させ、連結部材40を前後進させること
によりレバー25を回動させ、絞り24の調整を行うように
した例である。ステッピングシリンダ37は入力パルスの
１パルスに付き、一定量だけロッド38を前進或いは後退
させる機能を有している。斯かる構成としても、前記実
施例と同様、走査時間に拘らず、幅端位置検出器21の各
受光素子23への入光量を略一定にすることができる。

次に、本考案に適用する走査周期演算設定回路32による
走査周期の演算設定方法を第７図(イ)(ロ)、第８図(イ)(ロ)
により説明する。

すなわち、走査周期を決める原理について第７図(イ)
(ロ)、第８図(イ)(ロ)により説明すると、素子数Ｎビット
の幅端位置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、圧延材の幅方向位置
を検出した場合に、スレッシュホールドレベルの電圧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７図
(イ)のような光量の少い映像信号の場合板幅端での信号
は減衰し、第７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８図(イ)の
ような光量の多い映像信号の場合、板幅端での信号の立
ち上がりは急峻で、第８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。

而して、第４図に示す幅端位置検出器21から走査周期演
算設定回路32へ入光量に比例したレベルの電圧が信号Ｖ
として与えられると、走査周期演算設定回路32では、信
号Ｖをもとにスレッシュホールドレベルの電圧Ｖ_Ｌの得
られた素子の番地Ｎ_ｃよりもＮ_Ｔ番地手前の電圧Ｖ_Ｔが
求められるようになっていると共に、電圧Ｖ_Ｔをもとに
電圧Ｖ_Ｔと略逆比例関係にある走査周期ｔ_ｓが求めら
れ、出力し得るようになっている。従って、圧延材の幅
端位置を検出する場合には、上述のように、走査周期演
算設定回路32からは、走査周期ｔ_ｓが出力されて比較演
算器33へ与えられる。

なお、上記実施例において比較演算器33に設定する走査
周期としては、上限値ｔ_ｕを用いる場合について説明し
たが走査周期の下限値ｔ_ｌを比較演算器33に設定し、上
述の実施例の場合と同様の操作を行うこともできるし、
又走査周期の上限値ｔ_ｕと下限値ｔ_ｌの両方を比較演算
器33に設定し、走査周期の上限、下限の両方をチェック
し、絞り24を開き或いは閉じるようにすることもでき
る。

又、静止画像を撮影するカメラの分野では、実開昭59-5
5746号に示すように、シャッタ速度と絞り値に関し、被
写体の輝度とフィルムの感度、絞り値に応じてシャッタ
速度を演算し、シャッタ速度が適正でない場合に、シャ
ッタ速度を適性にする絞りの操作方向を外部に表示する
ものがあるが、シャッタ速度の上限は制御可能な最高速
度のシャッタ速度であり、下限は手振れを限界としてい
るため、本実施例の下流側に送給されている圧延材のよ
うに移動している被写体に対しては適用することができ
ない。すなわち、本実施例においては、走査周期の下限
値は、手振れ限界などというあいまいなものではなく、
圧延材の走行速度と圧延機のサイズで決まってくる制御
で許容できる最大値ということになる。

更に、本実施例に用いる絞り調整装置の制御装置は電子
回路等によるハードウエア、或いはコンピュータによる
ソフトウエアのどちらによっても実施できること、圧延
材に限らず種々の加熱金属塊に適用できること、その
他、本考案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。

［考案の効果］ 本考案の加熱金属塊の幅方向位置検出装置によれば、予
め設定された走査周期の上下限値内で走査周期が調節さ
れ、その範囲を越えるとレンズの絞りが調節され、これ
によって受光素子への入光量が略一定となるため、下流
側へ送られている加熱金属塊に対する幅端位置の検出遅
れを或る一定時間内に抑えたうえで精度良く検出するこ
とが可能となり且つ加熱金属塊の蛇行制御等所要の制御
に対しても十分に高速な制御が可能となること、等種々
の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の加熱金属塊の幅方向位置検出装置に使
用する検出ヘッド部の一例の説明図、第２図は本考案の
加熱金属塊の幅方向位置検出装置に使用するレンズ絞り
機構の一例の説明図、第３図は第２図の平面図、第４図
は本考案の加熱金属塊の幅方向位置検出装置に使用する
絞り駆動装置の制御ブロック図、第５図は本考案の加熱
金属塊の幅方向位置検出装置におけるレンズ絞りと入光
量との関係を示すグラフ、第６図は本考案の加熱金属塊
の幅方向位置検出装置に使用するレンズ絞り駆動装置の
他の例の説明図、第７図(イ)(ロ)、第８図(イ)(ロ)は本考案
の実施例で走査周期を求める場合の原理を説明するため
のグラフで、第７図(イ)は光量が少い場合の映像信号の
グラフ、第７図(ロ)は第７図(イ)の映像信号がサンプルホ
ールドされた所定の番地の信号電圧のグラフ、第８図
(イ)は光量が多い場合の映像信号のグラフ、第８図(ロ)は
第８図(イ)の映像信号がサンプルホールドされた所定の
番地の信号電圧のグラフ、第９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10図は加熱金属塊
の幅方向位置を検出する原理の説明図、第11図は第10図
に示す幅方向位置検出装置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12
図は加熱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である。 図中１は圧延材、21は受光器、22はレンズ、23は受光素
子、24は絞り、25はレバー、26はワイヤー、27はパルス
モータ、29はプーリ、30はケーブル、31はスプリング、
32は走査周期演算設定回路、33は比較演算器、34は符号
判別回路、35は絞り設定回路、36は絞り駆動装置、37は
ステッピングシリンダ、38はロッド、39はレバー、40は
連結部材を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】移動している加熱金属塊が発する光をレン
   ズを通して受光する加熱金属塊の幅方向へ並べられた受
   光素子群及び前記加熱金属塊から発せられた光の入光量
   を調整するための絞りを備え且つ各受光素子を順次所定
   の周期で繰り返し走査して各受光素子からは入光量に比
   例したレベルの信号を出力すると共に予め定められたス
   レッシュホールドレベルに等しい入光量に比例した信号
   を出力する受光素子の番地を加熱金属塊の幅端位置とし
   て検出する幅端位置検出器と、該幅端位置検出器からの
   信号をもとに幅端位置検出器の走査周期を演算し設定す
   る走査周期演算設定回路と、該走査周期演算設定回路か
   ら与えられた走査周期を予め設定された走査周期の限界
   値と比較して差を求める比較演算器と、該比較演算器か
   らの信号をもとに符号の正負を判別し、正或いは負の状
   態が予め設定された時間続いた場合に指令信号を出力す
   る符号判別回路と、該符号判別回路からの指令信号に応
   じて駆動され且つ前記幅端位置検出器の絞りの開度を調
   整する絞り駆動装置を設けたことを特徴とする加熱金属
   塊の幅方向位置検出装置。