JPH0760358A - 金属材の曲がり自動矯正装置及び金属材の曲がり量測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 測定曲がり量と実際の曲がり量とがより対応
し易い構造とすることによって、金属材の曲がりをより
高精度に矯正することができる自動矯正装置及び金属材
の曲がり量測定方法を提供すること。 【構成】 曲がり矯正装置３，４と、走行切断機５とを
金属材１の移送方向に沿って順に備えた成形ラインにお
いて、走行切断機の後方に、複数のピンチロール６，７
により片持ちした状態で当該金属材先端部の位置を水
平，垂直両方向で計測する光学的計測装置８を備え、前
記ピンチロールにおける終端ピンチロール中心から前記
計測装置の計測座標との測定間距離Ｌを１５０〜４５０
mmに設定するとともに、測定座標を校正した後、計測装
置で測定された前記金属材先端部の位置を長さ方向の曲
がり量に換算し、換算された曲がり量により前記矯正装
置の矯正量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属材の成形ライン
における当該金属材の曲がり自動矯正装置、及び金属材
の曲がり量測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属管や型鋼材などの金属材の成形ライ
ンにおいては、所定形状に成形した後に当該金属材を一
定長さに切断するのであるが、成形された金属材は大な
り小なり曲がりをもつので、この曲がり量を測定し矯正
する必要がある。この曲がり量の測定と矯正は、これを
切断後に行うと効率的な処理が困難であるので、切断前
にライン中で行われている。

【０００３】前述のように、オンラインで金属材の曲が
りを自動矯正する装置には、例えば特公昭６３−２８６
８９号公報に開示されているように、矯正機の後方に位
置する切断機の出側において金属材の先端部（切断した
部分の先端部）を検出し、この先端検出時に金属材の先
端部曲がりを測定し、その曲がり測定値に基づいて矯正
機のロール位置の修正を行うものが提案されている。ま
た、例えば特公平２−２０３２７号公報には、電縫管製
造ラインにおいて、サイジング後の電縫管（金属材）の
上下，水平両方向の曲がり量を片持ち状態で計測する計
測装置と、サイジングロールの後に管の長手方向曲がり
を矯正する矯正装置を設置し、前記計測装置における計
測値にしたがって矯正装置の矯正量を制御する制御装置
を備えた自動矯正装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の各従来技術は、
金属材を支持する曲がり矯正ロールと曲がり計側装置と
の間に、金属材先端部を振動させる要因となる走行切断
機が位置していることと、金属材を支持する前記矯正ロ
ールから先端計側部までの間に搬送ローラが位置してい
ることとによって、前記走行切断機や搬送ローラなどで
金属材が振れ易いので、金属材の曲がり量を高精度に測
定するのは困難である。また、曲がり計測時における金
属材の支持部から曲がり計側部までの測定距離は、その
間に走行切断機が設置されていることによって大きくな
るので、計測された曲がり量と実際の曲がり量との差が
大きくなり易く、不良製品（許容範囲以上の曲がりがあ
る製品）の発生率が大きくなる。

【０００５】この発明の目的は、金属材の振れがより少
ない片持ち状態で曲がりを測定し、かつ、測定された曲
がり量と実際の曲がり量とがより対応し易い構造とする
ことによって、金属材の曲がりをより高精度に矯正する
ことができる曲がり自動矯正装置を提供することにあ
る。この発明の他の目的は、前記自動矯正装置を実施す
るのに適する曲がり量測定方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明による自動矯正
装置は、前述の目的を達成するため、金属材の曲がりを
矯正する矯正装置と、走行切断機とを金属材の移送方向
に沿って順に備えた成形ラインにおいて、走行切断機の
後方に、複数のピンチロールにより片持ちした状態で当
該金属材先端部の位置を水平，垂直両方向で計測する光
学的計測装置を備え、前記ピンチロールにおける終端ピ
ンチロール中心から前記計測装置の計測座標との測定間
距離Ｌを１５０〜４５０mmに設定するとともに、前記計
測装置で測定された前記金属材先端部の位置を長さ方向
の曲がり量に換算し、換算された曲がり量により前記矯
正装置の矯正量を制御することを特徴としている。前記
矯正装置は、金属材の水平方向曲がりを矯正する水平方
向矯正ロール群と、当該金属材の垂直方向曲がりを矯正
する垂直方向矯正ロール群とで構成し、前記両矯正ロー
ル群における出側の１〜２個のロールの位置修正を行う
ことによって前記矯正量を制御し、両矯正ロール群の他
のロールはプリセットしておくのが望ましい。

【０００７】この発明による曲がり量測定方法は、複数
のピンチロールと、光学的計測装置とを金属材の移送方
向に沿って順に設置するとともに、前記ピンチロールに
おける終端ピンチロール中心から前記計測装置の計測座
標との測定間距離Ｌを１５０〜４５０mmに設定した測定
装置を設置し、曲がり量を測定しようとする金属材と同
径同材質の見本材を、前記ピンチロールに片持ちさせて
当該見本材の先端部分を前記計測装置の計測座標に位置
させた状態で一定方向へ回転させ、前記計測座標におけ
る前記見本材の回転中心の座標位置を座標補正値とする
計測座標の校正を行った後、測定しようとする金属材を
前記ピンチロールで片持ち状態で保持し、前記光学的計
測装置で測定された当該金属材の先端部の位置と、前記
座標補正値とから当該金属材の曲がり量を演算すること
を特徴としている。

【０００８】

【作用】この発明による曲がり矯正装置では、金属材の
先端部の位置を光学的計測装置で計測するとき、当該金
属材は複数のピンチロールにより支持されるから、より
振れ難い状態で片持ちされる。また、金属材を支持する
ピンチロールは走行切断機の後方に位置しており、金属
材を支持する終端ピンチロール中心から、光学的計測装
置の計測座標までの距離、すなわち測定間距離は１５０
〜４５０mmに設定されており、支持点から計側座標まで
の間が適切な距離であるため、計測装置で計測された金
属材の先端部の位置から換算された曲がり量と実際の曲
がり量とがより正確に対応する。したがって、金属材の
曲がりがより高精度に矯正される。矯正装置の矯正ロー
ルが多段ロール型である場合に、出側の１〜２のロール
のみを制御し、他のロールをプリセットしておけば、制
御がより単純化してロール位置制御の応答時間がはるか
に短くなる。

【０００９】この発明の曲がり量測定方法によれば、見
本材をピンチロールにより片持ち状態に支持し、これを
回転させたときの回転中心が、見本材と同径同材質の金
属材の撓み量を含む曲がりがない状態の中心位置にな
る。したがって、金属材の先端部を計測したときの当該
先端部の位置と座標校正による座標補正値とから、曲が
り量を換算することによって、より正確な曲がり量を測
定することができる。

【００１０】

【実施例】以下図面を参照しながら、この発明による曲
がり自動矯正装置と曲がり量測定方法の好ましい実施例
を説明する。図１はこの発明による曲がり自動矯正装置
の実施例を示す側面図、図２は図１の実施例の装置にお
けるピンチロールへ見本材を支持させた状態の拡大平面
図、図３は図２の計測装置の拡大正面図、図４は図２の
計測装置で金属材の曲がりを計測する要領を示す拡大正
面図、図５は金属材の曲がり量を実測する要領を示す斜
視図、図６は図１の装置により曲がり量を測定したとき
の測定間距離Ｌと信頼度（相関係数）との関係を示す線
図である。

【００１１】図示しない成形装置により金属条から管状
に成形された金属材１は、ガイドロール群２により矯正
装置３，４に移送され、この矯正装置３，４により長さ
方向の曲がりが矯正される。金属材１はさらに移送され
ながら、走行切断機５によって一定長さに切断され、切
断後の金属材１ａは製品の受けトレイ１０へ順次供給さ
れる。

【００１２】この実施例の矯正装置３は、金属材１の曲
がりを水平方向に矯正するもので、矯正ロール３１〜３
７によって構成される多段ロール型の矯正装置である。
また、他の矯正装置４は、金属材１の曲がりを垂直方向
に矯正するもので、矯正ロール４１〜４７によって構成
される多段ロール型の矯正装置である。これらの各矯正
装置３，４の出側の各矯正ロール３１，３２及び４１，
４２には、後述のように演算された金属材１の曲がり量
にしたがって、その位置を調整する水平方向駆動装置３
０、及び垂直方向駆動装置４０がそれぞれ設置され、こ
れらの装置３，４のその他の矯正ロール３３〜３７及び
４３〜４７はプリセットされている。

【００１３】走行切断機５の後方には、複数のピンチロ
ール６，７と、金属材１の水平，垂直両方向の位置を計
測する光学的計測装置８とが順に設置されている。この
実施例においては、終端ピンチロール７０の中心から、
計測装置８の計測座標（計側部断面）までの距離Ｌ、す
なわち測定間距離は１５０〜４５０mmの範囲内にあるよ
うに設定している。

【００１４】この実施例の計測装置８は、例えば近接ス
イッチからなる検出器８０が金属材１の先端部を検出す
ると計測するように構成されている。また、計測装置８
は、図３のように、計測座標位置における金属材１の先
端部の水平方向の位置を計測する投光部８１と受光部８
２、及び金属材１の先端部の垂直方向の位置を計測する
透光部８３と受光部８４とで構成されている。図１にお
いて、９は制御装置、９０は演算装置、９１は表示装置
である。

【００１５】図２〜図４を参照しながら、この発明によ
る曲がり量測定方法の好ましい実施例を説明する。先
ず、以下の要領で計測装置８の計測座標の校正を行う。
測定すべき金属材１と同径（内外径ともに）同材質で、
例えば長さ１ｍ程度の見本材１ｂを準備し、この見本材
１ｂの先端部が計測装置８の計測座標内に位置する状態
で、当該見本材１ｂをピンチロール６，７で保持させ
る。この保持状態での見本材１ｂは片持ち状態である。
前記保持状態で、図３のように、見本材１ｂの先端部の
ほぼ中心から側部までの透光光線を遮光するように、遮
光板８５，８６を設置して、当該見本材１ｂ及び遮蔽板
８５，８６で遮蔽されない光線Ａ，Ｂにより計測装置８
を零リセットする。次いで、ピンチロール７０で保持さ
れた部分を支点として当該見本材１ｂを一方向へ回転さ
せ、この回転の過程において、遮蔽されない平行光線が
交差する任意の三つの交点座標ａ，ｂ，ｃを計測し、こ
の交点座標ａ，ｂ，ｃを通る円１ｃの中心座標ｐを求
め、この中心座標ｐを座標補正値とする。このように求
められた中心座標ｐは、曲がりの無い金属材１が計測装
置８を通過するときに、その金属材１の自重による測定
間距離Ｌ内での撓み量を含む当該金属材１の先端部の中
心が位置すべき点である。図１の制御装置９には、前記
座標補正値、金属材１の材質や内外径及び測定間距離Ｌ
を入力しておく。

【００１６】前述のように計測座標の校正を行った後ラ
インの運転を開始し、計測装置８を通過する金属材１の
先端部の計測座標内における交点座標を計測する。曲が
りの無い金属材１の先端部は、前述のように図４の中心
座標ｐを中心とする円１１に位置すべきであるが、例え
ば、計測時の金属材１はその先端が図４の円１２に位置
したとすると、計測された円１２の中心座標と、先に設
定した座標補正値とから換算することにより、計測装置
８の計測座標内での交点座標の位置を求めることにより
曲がり量が求められる。すなわち図４の例における金属
材１の曲がり量は、水平方向に−ｘ（図４の左向へ
ｘ），垂直方向へ−ｙ（図４の下方へｙ）である。

【００１７】前述の演算は、計測装置８における受光部
８２，８４からの信号出力を信号処理し、このデータと
前記座標補正値とから図１の演算装置９０で演算する。
そして、演算された金属材１の曲がり量に基づいて、制
御装置９により図１の駆動装置３０，４０を制御するこ
とによって、矯正ロール３１，３２、４１，４２の位置
を調整する。前述の曲がり量は、これを図１の表示装置
９１に表示させ、ラインオペレ−タがこの表示を見て前
記駆動装置を操作するようにしてもよい。

【００１８】前述の曲がり量測定方法により、測定間距
離Ｌを６００mm以下の範囲で変えて同じ金属材（材質及
び内外径が同じもの）の曲がり量を測定し、この測定曲
がり量と当該金属材の実測曲がり量との相違を相関係数
（信頼度）化して、この相関係数と前記測定間距離Ｌと
の関係を示したものが図６である。なお、曲がり量の実
測の要領は、図５で示すように定盤１３の上面に金属材
１を置き、基準の長さＬ１内における曲がりの最大値ｈ
を測定するものである。

【００１９】図６の結果によれば、前述の実施例による
曲がり量測定方法及び装置では、測定間距離Ｌ（図２）
＝３００mmのときの測定値の信頼度が最も高く（すなわ
ち、測定曲がり量と実測曲がり量との差が最も小さ
く）、測定間距離Ｌ＝１５０〜４５０mmの範囲内である
とき測定曲がり量が十分信頼できるものであった。これ
に対し、測定間距離Ｌが前述の範囲外であるときは、測
定値と実測値との差が大きく信頼性に乏しいものであっ
た。この結果により、前記測定間距離Ｌは１５０〜４５
０mmの範囲内に設定する必要がある。

【００２０】また、実験によれば、前記実施例の装置を
使用して曲がりを矯正する場合、金属材１のサイズ毎に
設定された各矯正装置３，４における矯正ロールの位置
をライン運転前にプリセットしておき、矯正装置３，４
における出側の矯正ロール１〜２個のみを制御すること
により、金属材１は精度よく曲がりを矯正できることが
判明した。

【００２１】前述の実施例の矯正装置によれば、測定間
距離Ｌ内に金属材１を振れさせるものがなく、金属材１
は複数のピンチロール７によって正確な片持ち状態でそ
の先端部位置が計測され、かつ測定間距離Ｌを適切に設
定したことにより、オンラインにおいてはるかに信頼性
の高い計測を実現することができ、したがって金属材１
の曲がりはより高精度に矯正される。

【００２２】また、前述の実施例の曲がり量測定方法に
よれば、測定使用とする金属材１と同質同径の見本材を
使用して、ライン運転前に前述のような測定座標の校正
を行うことにより、測定曲がり量と実際の曲がり量との
差が小さいので、より信頼性の高い曲がり測定によりよ
り高精度の曲がり矯正に寄与することができる。

【００２３】前述の実施例では、ピンチロール６，７を
設置しているが、一方の二組のピンチロール７のみを使
用しても実施することができる。

【００２４】

【発明の効果】この発明による金属材の曲がり自動矯正
装置は、片持ち状態の金属材先端部の位置がより正確に
計測されるので、金属材の曲がりをより高精度に矯正す
ることがきる。また、この発明による曲がり量測定方法
によれば、実際の曲がり量により近く信頼性の高い測定
結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による曲がり自動矯正装置の実施例を
示す側面図である。

【図２】図１の実施例の装置におけるピンチロール見本
材を片持ち支持させた状態の拡大平面図である。

【図３】図２の計測装置の拡大正面図である。

【図４】図２の計測装置で金属材の曲がりを計測する要
領を示す拡大正面図である。

【図５】金属材の曲がり量を実測要領を示す斜視図であ
る。

【図６】図１の装置により曲がり量を測定したときの測
定間距離Ｌと信頼度（相関係数）との関係を示す線図で
ある。

【符号の説明】

１ 金属材 １ａ 切断後の金属材 １ｂ 見本材 １ｃ 円 ｐ 円１ｃの中心座標 １０ 受けトレイ １１ 円 １２ 円 １３ 定盤 ２ ガイドロール群 ３，４ 矯正装置 ３０，４０ 駆動装置 ３１〜３７ 水平方向の矯正ロール群 ４１〜４７ 垂直方向の矯正ロール群 ５ 走行切断機 ６，７ ピンチロール ７０ 先頭ピンチロール ８ 計測装置 ８１，８３ 投光部 ８２，８４ 受光部 ８５，８６ 遮光板 ９ 制御装置 ９０ 演算装置 ９１ 表示装置 Ｌ 測定間距離

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属材の曲がりを矯正する矯正装置と、
   走行切断機とを金属材の移送方向に沿って順に備えた成
   形ラインにおいて、走行切断機の後方に、複数のピンチ
   ロールにより片持ちした状態で当該金属材先端部の位置
   を水平，垂直両方向で計測する光学的計測装置を備え、
   前記ピンチロールにおける終端ピンチロール中心から前
   記計測装置の計測座標との測定間距離Ｌを１５０〜４５
   ０mmに設定するとともに、前記計測装置で測定された前
   記金属材先端部の位置を長さ方向の曲がり量に換算し、
   換算された曲がり量により前記矯正装置の矯正量を制御
   することを特徴とする、金属材の曲がり自動矯正装置。
2. 【請求項２】 前記矯正装置は、金属材の水平方向曲が
   りを矯正する水平方向矯正ロール群と、当該金属材の垂
   直方向曲がりを矯正する垂直方向矯正ロール群とを含む
   多段ロール型矯正装置であり、前記両矯正ロール群にお
   ける出側の１〜２個のロールの位置修正を行うことによ
   って前記矯正量を制御し、両矯正ロール群の他のロール
   はプリセットされていることを特徴とする、請求項１に
   記載の金属材の曲がり自動矯正装置。
3. 【請求項３】 複数のピンチロールと、光学的計測装置
   とを金属材の移送方向に沿って順に設置するとともに、
   前記ピンチロールにおける終端ピンチロール中心から前
   記計測装置の計測座標との測定間距離Ｌを１５０〜４５
   ０mmに設定した測定装置を設置し、曲がり量を測定しよ
   うとする金属材と同径同材質の見本材を、前記ピンチロ
   ールに片持ちさせて当該見本材の先端部分を前記計測装
   置の計測座標に位置させた状態で一定方向へ回転させ、
   前記計測座標における前記見本材の回転中心の座標位置
   を座標補正値とする計測座標の校正を行った後、測定し
   ようとする金属材を前記ピンチロールで片持ち状態で保
   持し、前記光学的計測装置で測定された当該金属材の先
   端部の位置と、前記座標補正値とから当該金属材の曲が
   り量を演算することを特徴とする、金属材の曲がり量測
   定方法。