JPH09271973A - 熱間バー接合機の接合位置較正方法及びその装置 - Google Patents

熱間バー接合機の接合位置較正方法及びその装置

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JPH09271973A
JPH09271973A JP8081770A JP8177096A JPH09271973A JP H09271973 A JPH09271973 A JP H09271973A JP 8081770 A JP8081770 A JP 8081770A JP 8177096 A JP8177096 A JP 8177096A JP H09271973 A JPH09271973 A JP H09271973A
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JP
Japan
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laser
bonding
joining
detector
hot
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Application number
JP8081770A
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English (en)
Inventor
Shigeru Nishibayashi
茂 西林
Kazuhiro Nishiyama
和宏 西山
Hiroyuki Tanaka
宏幸 田中
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間仕上圧延機の入側で、上面よりシートバ
ーをレーザ接合する熱間接合機において、熱影響による
レーザ照射位置と接合線検出器の相対位置ずれを較正す
る較正方法とその装置を提供する。 【解決手段】 溶接用レーザと同軸のHe−Neレーザ
を照射してその照射位置を位置検出器で計測すると共
に、該位置検出器の接合方向の前後に配設した接合線模
擬サンプルの位置を接合線検出器で計測し、前記レーザ
の検出位置と接合線の検出位置との相対誤差量を、熱間
バー接合時に、接合線検出器の検出位置ずれ量としてレ
ーザ照射位置を修正・制御することを特徴とする熱間バ
ー接合機の接合位置較正方法、及びそのための装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シートバーを連続
的に熱間圧延しホットストリップを製造する連続熱間圧
延ラインに好適なレーザ式熱間バー接合機の改良に関
し、詳しくは、熱間バー接合機の接合位置較正方法及び
その装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、熱延鋼板の生産性の向上、品質の
向上を目的に、仕上圧延機の前で熱間バーを接合し連続
的に熱間圧延する方法が提案されている。この技術の中
核となる熱間バー接合機については、本願の出願人は既
にPCT/JP94/00127にて、図5に示すよう
なレーザ式熱間バー接合機を提案した。その概略は次の
通りである。すなわち、熱間仕上圧延機の入側で、先行
圧延材の後端と後行圧延材の先端を突き合わせ、熱間バ
ーと速度同期しながら走行する接合台車10は、上面よ
り突き合わせ線(以下接合線と呼称)を接合線検出器3
0で検出し、加工ヘッド倣い制御用油圧サーボシリンダ
13で実照射位置を補正しながらレーザ接合を実施す
る。固定レーザ光源2より射出されたレーザ光は、接合
台車上の複数枚のミラー4を経て、熱間バー1a,1b
に照射される。
【0003】また、従来の冷間レーザ接合機の接合線検
出方法の概略を、図6で説明する。これは、扇状光源3
1をバー突き合わせ部に照射し、撮像カメラ(接合線検
出器)30にて接合線gを検出し、レーザ加工ヘッド5
にて接合を実施するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
図5に示す従来法では、1000℃前後の高温のバーか
らの熱輻射により、接合台車10のフレームが、熱膨張
して図7に示すような熱変形を発生させ、さらに、その
バーからの熱負荷も変動するため、ライン停止状態で較
正した台車上のミラー取付角度が常に微小角度変化し、
レーザ照射位置ずれを発生させるという問題があった。
【0005】また、図6に示すような従来の接合線認識
装置では、レーザ加工ヘッド5と撮像カメラ30は、当
初からの機械的な位置ずれの発生が無いことを前提とし
て、倣い接合を実施することとなるが、この従来の接合
線認識装置を熱間バー接合に適用する場合、直下の高温
のバーからの熱輻射に対応する冷却を実施していても、
接合線検出器である撮像カメラとレーザ加工ヘッドを収
納したレーザトーチ全体が、バーとの角度関係の差異に
より変化するトーチ四面の熱負荷条件の変動により、経
時的に変化する熱変形を発生させることは避けられな
い。このことが、結果的に、接合線検出器30とレーザ
加工ヘッド5とに機械的な位置ずれを発生させることと
なる。このため、図7に示すようにバー突き合わせ認識
線とレーザ照射位置がずれて、接合失敗となることが度
々発生していた。
【0006】そこで、本発明は、上記課題を有利に解決
して、高温のバーからの熱輻射によって発生する台車フ
レームの熱変形によるミラー角度狂いやレーザトーチ全
体の熱変形によって惹起されるレーザ照射位置ずれを解
消できる熱間バー接合機の接合位置較正方法及びその装
置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、シート
バーを連続的に熱間圧延してホットストリップを製造す
る熱間仕上圧延機の入側で、先行圧延材の後端と後行圧
延材の先端を突き合わせ、上面より突き合わせ線を検出
するセンサー(検出器)にて接合位置を認識し、上面よ
りレーザ接合するレーザ式熱間バー接合機のレーザ照射
位置を較正する熱間バー接合機の接合位置較正方法にお
いて、接合前に、溶接用レーザと同軸のHe−Neレー
ザを照射してその照射位置を位置検出器で計測すると共
に、該位置検出器の接合方向の前後に配設した接合線模
擬サンプルの位置を接合線検出器で計測し、前記レーザ
照射位置検出器の検出位置と接合線検出器の検出位置と
の相対誤差量を、熱間バー接合時に、接合線検出器の検
出位置ずれ量としてレーザ照射位置を修正・制御するこ
とを特徴とする熱間バー接合機の接合位置較正方法であ
る。
【0008】また、本発明は、シートバーを連続的に熱
間圧延してホットストリップを製造する熱間仕上圧延機
の入側で、先行圧延材の後端と後行圧延材の先端を突き
合わせ、上面より突き合わせ線を検出するセンサー(検
出器)にて接合位置を認識し、上面よりレーザ接合する
レーザ式熱間バー接合機に組み込み、レーザ照射位置を
較正する熱間バー接合機の接合位置較正装置において、
溶接用レーザと同軸のHe−Neレーザと、その溶接面
内の照射位置を計測する位置検出器と、該位置検出器の
接合方向の前後に配設した接合線模擬サンプルと、接合
線検出器と、レーザ照射位置と接合線検出位置との相対
位置ずれ量を演算する演算処理装置とを有することを特
徴とする熱間バー接合機の接合位置較正装置を要旨とす
る。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、熱間バー接合機に、本発
明の接合位置較正装置を適用した一実施例を示す全体鳥
瞰図である。熱間仕上圧延機の入側で、先行圧延材の後
端と後行圧延材の先端を突き合わせ、熱間バーと速度同
期しながら走行する接合台車10は、上面より突き合わ
せ線を接合線検出器30で検出し、加工ヘッド倣い制御
用油圧サーボシリンダ13で実照射位置を補正しなが
ら、加工ヘッド横行モータ12でバー幅方向に横行し
て、バー上面よりレーザ接合を実施できる装置を装備し
ている。本発明の接合位置較正装置は、レーザ照射位置
測定用のHe−Neレーザ光源20と、その照射位置検
出器23と、接合線検出位置測定用の接合線模擬サンプ
ル22、24と、接合線検出器30と、レーザ照射位置
と接合線検出位置との相対位置ずれ量を演算する演算処
理装置で構成される。
【0010】本発明の熱間バー接合機の接合位置較正方
法では、レーザ接合前に、まず、He−Neレーザ20
を、油圧シリンダー21で、熱間バー接合機の溶接用レ
ーザ光源2と同一光軸上になる較正位置に設定する。H
e−Neレーザ光は、接合台車10上の複数枚のミラー
4を経て、レーザ加工ヘッド5を経由し、接合台車10
の下部フレームに設置されたレーザ照射位置検出器23
まで伝播して、その照射位置が検出されることとなる。
その際、接合線検出器30とレーザ加工ヘッド5を収納
したレーザトーチ全体の位置を、バー進行方向で、加工
ヘッド倣い制御用油圧サーボシリンダ13で較正装置の
位置に保持しながら、加工ヘッド横行モータを一定速度
で制御して、較正装置上を横断走行させる。
【0011】これにより、レーザ照射位置を検出できる
だけでなく、図2、図3に示すように、レーザ照射位置
検出器23の前後の直線上に接合線模擬サンプル22、
24が配設されているので、接合線検出器30で模擬サ
ンプル上の接合線gも同時に検出することができる。図
4に、その検出結果をレーザ加工ヘッド5側から見た平
面図で模式的に示す。
【0012】図4を用いて、レーザ照射位置と接合線検
出位置のずれ量の算出の考え方を説明すると、次のよう
になる。すなわち、レーザ照射位置検出器23で検出し
たレーザ照射位置の検出結果hの内、レーザ接合に有害
となるバー進行方向成分の平均値をhxとする。これに
接合線検出位置が求まれば、レーザ照射位置と接合線検
出器30の相対位置ずれ量sの算出が可能となる。計算
を簡単にする為に、接合線模擬サンプル22と24の配
置をレーザ照射位置検出器23と等間隔とすれば、接合
線模擬サンプル22での接合線検出値g1の平均値g1
xと接合線模擬サンプル24での接合線検出値g2の平
均値g2xの平均値gxが、レーザ照射位置検出器23
位置での接合線検出位置となり、レーザ照射位置と接合
線検出位置のずれ量sはgxとhxの差として求まる。
このずれ量sを、レーザと接合線検出器の相対位置ずれ
量として認識し、レーザ照射位置を補正することで、次
のバー接合を良好に実施することが可能であり、接合前
に、毎回較正することが望ましい。較正するタイミング
は、接合台車本体の走行振動を避けた停止状態が望まし
いが、レーザトーチの振動周波数が十分低く、較正装置
のスキャニング周期の半分以下である場合は、走行振動
の影響を無視できるので、バー接合を終了し、接合台車
が粗圧延機側の停止位置に戻って来る間の走行中の較正
も可能である。
【0013】本発明の熱間バー接合機の接合位置較正方
法は、上記のように、接合線模擬サンプルを2ケ使用し
て中点を求める方式なので、レーザと接合線検出器30
側にずれが無く、接合線模擬サンプル側の中心線が傾斜
した場合でも、接合線検出位置の平均値gxはゼロとな
り、誤検出をすることは無い。一方、接合線模擬サンプ
ルの中心線とレーザ照射位置検出器23がずれると、そ
の値分だけ誤差を生じるが、低熱膨張材のアンバー基盤
に上記の較正装置を取り付け、十分な冷却を施すこと
で、熱間バー接合時にも±0.1mm以内の直線性を確保
できる。
【0014】上記の本発明の実施例では、図3に示すよ
うにレーザ照射位置検出器23として、10mm角の曇り
ガラスウィンドウ23aに照射されたHe−Neレーザ
光の位置をCCDカメラ23bにて計測する手段を採用
したが、直接位置計測ができる光電素子センサーを使用
しても良い。
【0015】また、接合線検出器30としては、熱延バ
ーの熱輻射の波長と干渉しない波長のストロボ光を使用
したCCDカメラを採用したが、レーザ距離計を応用し
たものでも良い。
【0016】接合線模擬サンプルの形状については、実
際の突き合わせのバー形状の詳細を模す必要は無く、接
合線検出器で直線性が検出可能な形状で良い。また、図
1では、レーザトーチ1台で熱間バー接合を実施する例
を示したが、バー幅方向にレーザトーチ2台で接合を実
施する場合にも、それぞれのレーザトーチに本発明の較
正装置と較正方法を適用可能である。
【0017】また、接合線模擬サンプル22、24とレ
ーザ照射位置検出器23の較正装置を、台車走行時の較
正を考慮して、接合台車本体の下部に設置したが、台車
に搭載せずに台車停止位置で地上側に較正装置を設置す
ることも、本発明の適用範囲である。
【0018】更に、説明図では省略したが、較正装置の
取り付け位置が、その他の装置の配置等による物理的な
位置制約から、接合線検出器30のCCDカメラの有効
焦点距離の範囲から外れる場合には、前記有効焦点距離
を満足するように、レーザトーチ側に高さ調整機構が必
要となるが、この調整機構も本発明の適用範囲内であ
る。
【0019】本発明の熱間バー接合機の接合位置較正方
法及びその装置を適用することにより、熱間バーからの
輻射によって発生する台車フレームの熱変形によるミラ
ー角度狂いやレーザトーチ全体の熱変形によって惹起さ
れる接合線検出器とレーザ照射位置ずれ量を、従来法で
は最大2mmであったものを0.3mm以内に改善できた。
この結果、レーザ照射位置ずれによる仕上ミル内での圧
延材接合部の破断回数が皆無となった。
【0020】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の熱間バー
接合機の接合位置較正方法及びその装置を適用すれば、
経時的な熱影響により発生するレーザ照射位置と接合線
認識位置ずれの相対誤差を、較正周期間に抑制でき、安
定した熱間バー接合が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱間バー接合機に本発明の接合位置較正装置を
適用した一実施例を示す全体鳥瞰図である。
【図2】熱間バー接合機と本発明の接合位置較正装置の
取合いを示す説明図である。
【図3】本発明の接合位置較正装置の部分拡大図であ
る。
【図4】本発明の接合位置較正方法の概略を模式的に説
明する図である。
【図5】従来の熱間バー接合機を示す断面図である。
【図6】従来の冷間レーザ接合機の接合線検出方法を示
す図である。
【図7】本発明が解決しようとする課題である、熱輻射
によって発生する台車フレームやレーザトーチの熱変形
によるレーザ照射位置ずれを説明する図である。
【符号の説明】
1 熱間バーまたはワーク 1a 先行材 1b 後行材 2 接合用レーザ光源 3 レーザ光軸 4 レーザミラー 5 レーザ加工ヘッド 10 接合台車 11 台車走行モータ 12 加工ヘッド横行モータ 12a 加工ヘッド横行部 13 加工ヘッド倣い制御用油圧サーボシリンダ 20 He−Neレーザ 21 He−Neレーザ設定用油圧シリンダ 22 接合線模擬サンプル 23 レーザ照射位置検出器 23a 曇りガラスウィンドウ 23b CCDカメラ 24 接合線模擬サンプル 30 接合線検出器 31 扇状光源 40 データ処理装置(画像処理装置)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01B 11/00 G01B 11/00 E H

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シートバーを連続的に熱間圧延してホッ
    トストリップを製造する熱間仕上圧延機の入側で、先行
    圧延材の後端と後行圧延材の先端を突き合わせ、上面よ
    り突き合わせ線を検出するセンサー(検出器)にて接合
    位置を認識し、上面よりレーザ接合するレーザ式熱間バ
    ー接合機のレーザ照射位置を較正する熱間バー接合機の
    接合位置較正方法において、接合前に、溶接用レーザと
    同軸のHe−Neレーザを照射してその照射位置を位置
    検出器で計測すると共に、該位置検出器の接合方向の前
    後に配設した接合線模擬サンプルの位置を接合線検出器
    で計測し、前記レーザ照射位置検出器の検出位置と接合
    線検出器の検出位置との相対誤差量を、熱間バー接合時
    に、接合線検出器の検出位置ずれ量としてレーザ照射位
    置を修正・制御することを特徴とする熱間バー接合機の
    接合位置較正方法。
  2. 【請求項2】 シートバーを連続的に熱間圧延してホッ
    トストリップを製造する熱間仕上圧延機の入側で、先行
    圧延材の後端と後行圧延材の先端を突き合わせ、上面よ
    り突き合わせ線を検出するセンサー(検出器)にて接合
    位置を認識し、上面よりレーザ接合するレーザ式熱間バ
    ー接合機に組み込み、レーザ照射位置を較正する熱間バ
    ー接合機の接合位置較正装置において、溶接用レーザと
    同軸のHe−Neレーザと、その溶接面内の照射位置を
    計測する位置検出器と、該位置検出器の接合方向の前後
    に配設した接合線模擬サンプルと、接合線検出器と、レ
    ーザ照射位置と接合線検出位置との相対位置ずれ量を演
    算する演算処理装置とを有することを特徴とする熱間バ
    ー接合機の接合位置較正装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100941715B1 (ko) * 2007-10-19 2010-02-12 현대자동차주식회사 레이저 원격용접기용 시뮬레이션 장치
CN115805374A (zh) * 2023-02-08 2023-03-17 无锡超强伟业科技有限公司 激光焊接枪

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