JPH06167327A - キャンバ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、厚板，薄板の粗圧延後，仕上げ圧延
後のキャンバ量を測定する方法に関し、鋼板の跳上りや
蛇行，温度や近傍のダスト，ミスト等に影響されること
なく、また、広い設置場所を必要とすることなく、高速
で走行する鋼板のキャンバ量を、簡素な機構で確実かつ
短時間で測定することを目的とする。 【構成】そこで、空中超音波により鋼板１のエッジ位置
ｘを求め該エッジ位置に基づき鋼板１の幅を演算し出力
する超音波位置測定手段７を設け、この超音波位置測定
手段７を用いて鋼板１の幅を測定し、その測定結果に基
づき鋼板１のキャンバ量を測定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、厚板もしくは薄板の粗
圧延後および仕上げ圧延後のキャンバ量を測定するキャ
ンバ測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼板の圧延中に生じる不具合の
一つとして、図５に示すようなキャンバがある。この図
５は、鋼板１の平面図で、鋼板１にキャンバ量ｄ／ｌの
キャンバが生じている状態を示している。

【０００３】このようなキャンバの発生には種々の原因
がある。例えば、圧延に供される鋼材の左右板厚差や、
鋼材における温度分布の存在(その温度分布のために鋼
材中に硬度差が生じる)や、図６に示すような上下一対
の圧延ロール２，２間の左右のギャップ差などが、キャ
ンバの原因となる。このほか、鋼板１と圧延ロール２と
の間に滑りが生じてもキャンバ発生の原因となる。

【０００４】これらの原因となる物理量のほとんどは、
オンラインかつリアルタイムで測定できないため、これ
らの物理量の結果としてのキャンバ量を直接測定しよう
と試みられている。

【０００５】その測定手段の一つとして、例えば、図７
に示すようなものがある。この図７は、ローラテーブル
(図示せず)上にある鋼板１を、圧延する方向から見た断
面図であるが、この図７に示すように、鋼板１の下方に
は、鋼板１の板幅よりも十分に広い範囲に亘って上方へ
向かう光を発する光源(発光体)５が、板幅方向に沿って
設けられるとともに、鋼板１の上方には、レンズ４を介
して鋼板１を撮像するカメラ(１次元ラインセンサまた
は２次元の撮像素子)３が設けられている。

【０００６】このような構成により、光源５からの光が
鋼板１によって一部遮られ、鋼板１の両側を通過した光
が、レンズ４を介してカメラ３に入光し、鋼板１両側の
エッジ位置が検出される。この図７に示すものはいわゆ
る幅計タイプのものでる。そして、図８に示すように、
図７により説明した幅計を圧延方向に複数台(例えば図
８では位置Ａ，Ｂの２ヵ所に)並べて配置し、これらの
幅計データを合成することにより、鋼板１のキャンバ量
が測定される。

【０００７】なお、鋼板１の温度が十分に高い場合に
は、図７に示した光源５は不要で、鋼板１から発せられ
る可視光線もしくは近赤外線だけで鋼板１両側のエッジ
位置を認識することができる。

【０００８】図７，図８により説明したキャンバ測定手
段は、非接触でキャンバ量を測定できるという長所はあ
るが、鋼板１の幅全体を観測しなければならないため
に、カメラ３をかなり高い位置に配置する必要がある。
そこで、レンズ４の倍率を大きくし、カメラ３を鋼板１
の上面に近接させることも考えられるが、鋼板１の全面
に亘って焦点を絞ることができず、カメラ３と鋼板１と
の距離を１０〜２０ｍ程度に設定しなければならず、当
然、カメラ３の架台が必要となる。

【０００９】しかしながら、一方で建屋の振動等によ
り、鋼板１両側の正確なエッジ位置の同定が難しくな
る。また、光源５も鋼板１の板厚も有限の大きさを有し
ているから、図９に示すごとく、鋼板１両側のエッジの
近傍では、エッジ位置を明確に検出することが困難であ
る。さらに、このエッジ周辺で光が回折するため、どう
しても数mm程度のぼやけが生じてしまう。鋼板１の断面
形状が矩形でなく台形の場合は、なおさらである。

【００１０】また、もう一つの大きな誤差要因として
は、鋼板１の反りまたはローラテーブル上での振動(オ
ドリ)があり、この反りや振動によって鋼板１の上下方
向の位置が変わることによっても誤差が生じる。このよ
うな鋼板１の反りと振動は、圧延技術上、また、ローラ
テーブル上で鋼板１を走行させる以上、避け難く、上述
した幅計を用いたキャンバ測定手段の大きな弱点となっ
ている。

【００１１】このほかに提案されているキャンバ測定手
段としては、光を用いた三角測量方式がある。この方式
は、一般に良く知られているものであるが、例えば図１
０に示すごとく、鋼板１の法線に対し、点光源６から角
度θで鋼板１のエッジＡまたはＢに向かって光を照射
し、エッジでの照射スポットＣまたはＤからの散乱光
を、レンズ４ａを介してＣＣＤまたはＰＳＤのような撮
像素子３ａ上で位置ｅまたはｆとして検出し、その撮像
素子３ａから鋼板１までの距離を求めるものである。

【００１２】このような方式で測定精度を向上させるた
めには、角度θを大きくすることであるが、この角度θ
は、５０度〜６０度が実際上の限界で、また、点光源６
のスポット径はレーザを用いても半値幅で０．５mm程度
が限界である。このため、精度は、２〜３mm程度となっ
てしまうほか、光路中のダストやミストにより光が散乱
され、それほど高精度の検出結果は期待できない。通
常、キャンバ量の測定要求精度は、２mm／１０mm程度、
即ち０．２mm/１mm程度であるから、かなり無理があ
る。

【００１３】また、実際にローラテーブル上にある鋼板
１の振動(オドリ)があり、通常でも３０mm近く跳ね上が
ることがある。例えば、図１１に二点鎖線で示すように
鋼板１が跳ね上がると、図１０により説明した方式で
は、点光源６からのスポット光６ａが鋼板１のエッジに
届かなくなる場合がある。もちろんこのような場合に
は、照射光をスポット光とせず上下方向に広がるストリ
ーク光としてもよい。ただし、この場合は、撮像素子を
２次元とし高速の画像処理を行なう必要がある。

【００１４】なお、測定対象の鋼板１は、通常２００〜
２５０ｍ／分の速度で走行するため、長手方向で１０mm
ピッチで幅位置を見るには、３〜２．５msecの処理速度
が必要となる。この数値は、実現不可能ではないが、高
価で複雑なシステムを必要とすることになる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、幅計
を用いた従来のキャンバ測定手段では、建屋の振動等の
ほか鋼板１の反りや振動により、鋼板１両側の正確なエ
ッジ位置の同定が難しく、エッジ位置を明確に検出する
ことが困難である。

【００１６】また、光を用いた三角測量方式によるキャ
ンバ測定手段でも、高精度の検出結果は期待できず、高
速で走行する鋼板１に対応すべく高速の画像処理を行な
うようにすると、高価で複雑なシステムを用いなければ
ならなくなる。

【００１７】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、鋼板の跳上りや蛇行に影響されることな
く、且つ、鋼板の温度や近傍のダスト，ミスト等に影響
されることなく、さらに広い設置場所を必要とすること
なく、ローラテーブル上を高速で走行する鋼板のキャン
バ量を、簡素な機構で確実かつ短時間で測定できるよう
にしたキャンバ測定方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のキャンバ測定方法は、ローラテーブル上の
鋼板の左右両側端に空中超音波を照射しその反射波の遅
延時間に基づいて前記鋼板両側のエッジ位置を求める超
音波位置測定手段を設け、該超音波位置測定手段を用い
て前記ローラテーブル上の前記鋼板両側のエッジ位置を
測定し、その測定結果に基づいて前記鋼板のキャンバ量
を測定することを特徴としている。

【００１９】

【作用】上述した本発明のキャンバ測定方法では、超音
波位置測定手段による測定結果を用いることにより、鋼
板の跳上りや蛇行に影響されることなく、また鋼板の温
度や近傍のダスト，ミスト等にも影響されることなく、
ローラテーブル上を高速で走行する鋼板のキャンバ量を
測定することができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
キャンバ測定方法について説明すると、図１はその方法
を適用された装置の構成を示すブロック図、図２は本実
施例で用いられる超音波位置測定手段の構成を示すブロ
ック図、図３(ａ)は本実施例における３組の超音波プロ
ーブの配置例を模式的に示す平面図、図３(ｂ)は図３
(ａ)に示すごとく配置された超音波プローブにより得ら
れたデータの仮想マッピングを示す図、図４(ａ)，(ｂ)
は鋼板が蛇行した場合の１組の超音波プローブの配置例
を模式的に示す平面図、図４(ｃ)は図４(ａ)，(ｂ)に示
すごとく配置された超音波プローブにより得られたデー
タの仮想マッピングを示す図である。

【００２１】まず、図２により本実施例で用いられる超
音波位置測定手段の構成について説明すると、この図２
において、７は超音波プローブで、この超音波プローブ
７は、高周波発振器８からの高周波パルスをアンプ９に
より増幅されて受け超音波として空中へ放射する発振用
振動子(Ｔ)７ａと、この発振用振動子７ａから照射され
ローラテーブル(図示せず)上の鋼板１のエッジ面にて反
射されて戻ってきた超音波を受信する受信用素子(Ｒ)７
ｂと、発振用振動子７ａから照射された超音波の一部を
反射して受信用素子７ｂへ戻す距離ｌ₀が既知の校正点
７ｃとによって構成されている。

【００２２】また、１０は受信用素子７ｂからの受信信
号を増幅するアンプ、１１は高周波発振器８からの発振
信号とアンプ１０を介して得られる受信用素子７ｂから
の受信信号とに基づいて校正点７ｃからの反射波および
鋼板１のエッジ面からの反射波の遅延時間ｔ₁，ｔ₂を検
出する時間差検出部、１２は時間差検出部１１により検
出された遅延時間ｔ₁，ｔ₂および既知の距離ｌ₀に基づ
いて超音波プローブ７と鋼板１のエッジ面との距離ｘ
(エッジ位置)を算出する演算器である。

【００２３】本実施例では、図２に示すごとく構成され
た超音波位置測定手段を、鋼板１の左右両側にそれぞれ
設け、左右一対を１組とすることにより、左右両側から
検出した鋼板１両側のエッジ位置ｘに基づいて超音波プ
ローブ７の配置位置での鋼板１の幅を測定する空中超音
波式幅計が構成されるようになっている。

【００２４】ここで、上述のごとく構成された超音波位
置測定手段による鋼板１のエッジ位置測定動作を簡単に
説明する。発振用振動子７ａに加えられた高周波パルス
は、超音波となって空中へ放射され、鋼板１のエッジ面
に当たって反射され、受信用素子７ｂに戻る。この時の
反射波の遅延時間ｔ₂は、超音波プローブ７から鋼板１
のエッジ面までの距離をｘとすると、ｔ₂＝ｘ／ｖで示
される。ただし、ｖは空中での音速で温度により変化す
るため、図２に示すように、超音波の一部を校正点７ｃ
で反射させ、その反射波の遅延時間ｔ₁と既知の距離ｌ₀
とから音速ｖを求め、ｘ＝(ｔ₂／ｔ₁)・ｌ₀として、空気
温度に関係なく、距離つまり鋼板１のエッジ位置ｘを求
めている。

【００２５】なお、各遅延時間ｔ₁，ｔ₂は、時間差検出
部１１により高周波発振器８からの発振信号とアンプ１
０を介して得られる受信用素子７ｂからの受信信号とに
基づいて検出され、その検出結果ｔ₁，ｔ₂に基づくｘ＝
(ｔ₂／ｔ₁)・ｌ₀なる演算が、演算器１２によって行なわ
れる。また、超音波プローブ７からは、比較的広い超音
波ビーム(２０〜４０ミリラジアン)が鋼板１のエッジ面
に対してパルス状に照射されうようになっている。

【００２６】本実施例では、上述のような超音波位置測
定手段(空中超音波式幅計)が、鋼板１の長手方向に沿っ
て、図３(ａ)に○，Δ，×で示す箇所に３組そなえら
れ、各地点で同時期に或る瞬間の鋼板１のエッジ位置デ
ータが得られるようになっている。なお、図１ではｎ組
の空中超音波式幅計をそなえた場合が図示されている。

【００２７】次に、図１により本方法を適用された装置
の構成について説明すると、図１において、１３はｎ組
の空中超音波式幅計をなす各超音波プローブ７からの出
力(エッジ位置データ)ｘ₁〜ｘ_2nをそれぞれ高速ディジ
タル変換する高速Ａ／Ｄ変換器、１４は各高速Ａ／Ｄ変
換器１３によりディジタル変換された位置データを適宜
サンプリングすべく２ｎ個のスイッチ群からなるサンプ
ラ、１５はサンプラ１４のスイッチ群を開閉制御するた
めのサンプリング制御回路で、このサンプリング制御回
路１５は、鋼板１を搬送するローラテーブルのローラ１
６に直結されたパルス発振器(ＰＬＧ)１７からのパルス
信号に応じて動作する。

【００２８】パルス発振器１７からは一定の走行距離に
応じたパルス信号が出力される。即ち、このパルス間隔
は、一定の鋼板１の長さを示すことになる。このパルス
信号に対応してサンプリング制御回路１５がサンプラ１
４を閉駆動制御することにより、各超音波プローブ７か
らの出力(エッジ位置データ)が、それぞれメモリ１８に
読み込まれ一旦記憶されるようになっている。

【００２９】また、１９は各メモリ１８に格納されたエ
ッジ位置データを転送しメモリ２０に格納する転送装
置、２１はメモリ２０に格納された各位置でのエッジ位
置データに基づいて鋼板１のキャンバ量や平面形状を演
算する演算手段である。

【００３０】上述のごとく構成された装置で図３(ａ)に
示すごとく空中超音波式幅計を３組配置した場合に得ら
れたエッジ位置データを、仮想的にマッピングすると図
３(ｂ)に示すようになる。

【００３１】本実施例では、上述のように空中超音波式
幅計を鋼板の長手方向に対し３組設けて、ローラテーブ
ル上にある鋼板１のエッジ位置，幅を同時に複数点測定
することにより、瞬時的なキャンバおよび鋼板１のエッ
ジ絶対位置を演算し、鋼板１がローラテーブル上を長手
方向に移動する場合には、３組の空中超音波式幅計のデ
ータを連続的に読み取り、鋼板１両側のエッジ位置のプ
ロファイルを作成してから鋼板１のキャンバ量を測定す
ることができる。

【００３２】図３(ａ)に示した配置例において、３組の
超音波プローブ７間の距離を３ｍとし各超音波プローブ
７を鋼板１のエッジ面(平均的な位置)から２．５ｍ離し
て実際にキャンバ量を測定した際の測定精度は、エッジ
位置として少なくとも±５０μｍ、キャンバ計としては
±０．２mm前後で要求精度を十分満足していた。また、
超音波ビームのスポットは、鋼板１のエッジ付近で直径
１００mm近くあるため、鋼板１の跳上りに対してもデー
タ欠測となることはなかった。なお、このとき、超音波
プローブ７の前面には、ミスト，ダストのパージ用のエ
アを流したが、このようなエアは必ずしも必要ではな
い。

【００３３】このように、本実施例のキャンバ測定方法
によれば、空中超音波は現状で±１０μｍ程度の精度
が得られ、超音波プローブ７の形状が直径１００mm以
下と小さく、測定対象(鋼板１)に向かってまっすぐ設
置する必要があるが、空中で５００mm〜５０００mm程度
まで離すこともできるため、設置場所の制約が少なく、
且つ、小型でコンパクトな構造できるなどの種々の長所
があり、これらの長所により、鋼板１の跳上りや蛇行に
影響されることなく、また鋼板１の温度や近傍のダス
ト，ミスト等にも影響されることなく、高速で走行する
鋼板１のキャンバ量、並びに平面形状を精度よく且つ確
実に測定することができる。

【００３４】なお、上記実施例では、超音波プローブ７
を３組そなえた場合について説明しているが、本発明の
方法は、これに限定されるものではなく、４組以上であ
っても、２組あるいは１組であってもよい。しかし、鋼
板１が蛇行走行する場合は、図４(ａ)〜(ｃ)に示すよう
に、見かけ上、実際の鋼板１の平面形状と異なるプロフ
ァイルとして認識してしまうおそれがある。従って、蛇
行のない限りにおいては、超音波プローブ７の組数を減
らすことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のキャンバ
測定方法によれば、超音波位置測定手段による測定結果
を用いることにより、鋼板の跳上りや蛇行に影響される
ことなく、また鋼板の温度や近傍のダスト，ミスト等に
も影響されることなく、さらに広い設置場所を必要とす
ることなく、ローラテーブル上を高速で走行する鋼板の
キャンバ量を、コンパクトな機構で確実かつ短時間で測
定できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのキャンバ測定方法を
適用された装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例で用いられる超音波位置測定手段の構
成を示すブロック図である。

【図３】(ａ)は本実施例における３組の超音波プローブ
の配置例を模式的に示す平面図、(ｂ)は(ａ)に示すごと
く配置された超音波プローブにより得られたデータの仮
想マッピングを示す図である。

【図４】(ａ)，(ｂ)は鋼板が蛇行した場合の１組の超音
波プローブの配置例を模式的に示す平面図、(ｃ)は
(ａ)，(ｂ)に示すごとく配置された超音波プローブによ
り得られたデータの仮想マッピングを示す図である。

【図５】鋼板のキャンバ発生状態を示す平面図である。

【図６】圧延ロール間のギャップ差によるキャンバ発生
状態を示す断面図である。

【図７】従来のキャンバ測定手段の一例を示す断面図で
ある。

【図８】幅計を複数台そなえてキャンバ量を測定する従
来例を模式的に示す平面図である。

【図９】鋼板エッジ近傍でのエッジ位置の検出状態を示
す要部断面図である。

【図１０】光を用いた三角測量方式による従来のキャン
バ測定手段を示す断面図である。

【図１１】鋼板の跳上りと点光源による光スポットの状
態とを示す断面図である。

【符号の説明】 １ 鋼板 ７ 超音波プローブ ７ａ 発振用振動子 ７ｂ 受信用素子 ７ｃ 校正点 ８ 高周波発振器 ９，１０ アンプ １１ 時間差検出部 １２ 演算器 １３ 高速Ａ／Ｄ変換器 １４ サンプラ １５ サンプリング制御回路 １６ ローラ １７ パルス発振器 １８ メモリ １９ 転送装置 ２０ メモリ ２１ 演算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延中または圧延後の鋼板のキャンバ量
   をローラテーブル上で測定するキャンバ測定方法におい
   て、 前記ローラテーブル上の前記鋼板の左右両側端に空中超
   音波を照射しその反射波の遅延時間に基づいて前記鋼板
   両側のエッジ位置を求める超音波位置測定手段を設け、 前記超音波位置測定手段を用いて、前記ローラテーブル
   上の前記鋼板両側のエッジ位置を測定し、その測定結果
   に基づいて前記鋼板のキャンバ量を測定することを特徴
   とするキャンバ測定方法。