JPS5997002A - 形状検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、帯状の金属材料の平坦度検出法に係り、特に
、非接触振動方式に関する。

〔従来技術〕

圧延ラインに於ける形状検出法には、非接触方式と、接
触方式がある。非接触方式の中には板の内部応力の分布
を透磁率の変化として検出する磁歪方式、板の自励振動
の振幅、振動数から、内部応力の分布を測定する方式、
及び、加圧により、振幅変化を検出する方式、その他レ
ーザー光等光を利用したものがある。磁歪方式では、透
磁率の変化が、材質により異なるため、校正に多大の時
間を要すること、振幅方式では、板の幅方向でのバラツ
キがあること等の欠点があった。又、光方式では、圧延
張力が大きい場合は、形状が顕在化せず、精度が低下す
る難点があった、 〔発明の目的〕 本発明の目的は、非接触式で高精度の帯状金属材料の平
坦度検出装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

一般に、圧延材料の平坦度を圧延中に検出する手段は、
内部応力の分布を検出することが基本となる。従来方式
は、圧延鋼板を電磁力により吸引し、その変位が内部応
力に反比例していることを利用している。しかし、変位
は、鋼板と、検出器とのギャップ変化に過敏であり、鋼
板エツジ部での変位が大きく、検出器と鋼板が接触する
等、実用上での問題点があった。本発明者は、第５図（
、ｌｏ（ｂ）（Ｃ）に示すように圧延材料の振動、振幅
と、形状の関係を種々実験し、振動方式が、振幅方式に
比べ、非常に安定した対応力特性があることを発見し、
これを利用したものである。この場合、振動数方式は、
従来も考えられてはいたが、自励振動に頼っていたため
、振動が発生しないと、感度が大幅に低下する欠点があ
った。又、振幅併用方式では、加圧吸引を行なわない限
り、精度的な限界がある。本発明は、加振手段として、
ランダム信号発生器を用い金属材料に、ランダムな振動
を与え、金属材料と共振する振動周波数を検出しようと
するものである。この場合、ランダム信号は１０〜１０
０Ｈｚ程度まで、パワースペクトラムが、一様なものを
使用する。又、加振された金属材料の共振振動周波数を
検出する際、振幅成分は、形状以外のノイズ成分が多い
ため、共振周波数のみを検出することにより、良好な形
状検出装置を発明するに至った。

圧延金属材料の内部応力による振動周波数は基本波で次
式で近似される。

但し、ｆ：基本振動周波数、ｔ：支点間長さｒ：線密度
　　　　　ｇ：重カ加速度 σ０＝引はり応力 今、ｔ＝１ｍ、６゜＝　５　ｋｇ　７ｍｍ２とした場合
は、撮動周波数は約４０Ｈ２となり、周波数は内部応力
の平方根に比例し、加振方には無関係であることが分る
。

〔発明の実施例〕

形状検出器は、通常冷間圧延機の出側に設置される。そ
の検出信号は、形状表示され、圧延操作のガイド及び、
自動形状制御信号として、利用さＡる。第１図は、冷間
圧延機の概要を示した図である。

帯状金属板２は、圧延機１により圧延され、デフレクタ
ロール４を経て、巻取りリール５に巻取られる。本発明
の形状検出器３は、圧延機１とデフレクタロール４の間
に設置される。帯状金属板２と形状検出器３とは、５〜
７謳程度離し、なるべく平行になるように設置される。

形状検出器３は、振幅方向の形状分布を測定するため、
多数の検出端より構成される。通常１０〜４０ケ程度が
実用範囲である。第２図は、その設置状態を示す図であ
る。帯状金属板２．Ｖｉ、加振装置６にエリ、ランダム
に加振される。このランダム信号は、２０〜１００　Ｈ
２にわたって均一なスペクトラムを持つピンクノイズを
信号源としている。このランダム信号による加振は、重
要である。例えば、ステップ的に加振した場合は、スペ
クトラムが不均一であり、加振した時点の信号は、検出
信号として使用できず、連続検出が不可能となる。又、
単一周波で加振した場合は、帯状金属板は、内部応力に
無関係な、加担周波数又はその２倍の周波数で振動する
ことになるため意味がない。加振袋＠は、電磁コイルに
よる電磁吸引力であっても、又、空気圧による、押上げ
力であってもかまわない。これは、電磁力が使用できな
い、アルミ等の非磁性体でも使用できることになる。第
３図は、本発明の回路構成を示す図である。ランダム信
号発生器により、５〜５０　Ｈ，ｚのピンクノイズを発
生させる。このランダム信号をパワー増幅器１１により
増幅し、加振機１２に送る。加振機１２は、交流磁石を
利用して簡単に構成可能である。又、空気圧を利用する
場合は、サーボ弁により、空気量を制御する。帯状金属
板２の振動は、変位検出器１３により検出する。これは
通常非接触のギャップセンサが用いられる。よって振動
信号は信号処理回路１４により容易に電気信号に変換さ
れる。振動信号は多数の周波数成分を含むため、通常の
応力範囲で発生する周波数のみを検出するため、帯域通
過フィルタ１５を通す。パワースペクトラムの最大の周
波数を検知する手段は、いくつかあるが、簡単な一例と
して、リミッタ方式を用いる。リミッタ回路１６にエリ
、複雑な波形は矩形波に変換される。この矩形波は、次
の低域通過フィルタ１７により、基本波が抽出される。

この方式は、振動の振幅弁に影響されないため、単に、
低域通過フィルタ７、カットオフ周波数を検出周波数の
中央付近に設定しておくことにより、周波数変化を電圧
変化として検出できる。この出力を、形状変換器１８に
より、通常形状信号としている急峻度換算を行なう。

第４図は、形状検出器の全体構成を示す図である。多数
の変位検出器１３は、第３図における破線部即ち、周波
数検出回路１９により、直流電圧に変換され、板の幅方
向分布検出回路２０により、形状を幅方向にノルマライ
ズ化し、形状表示器２′１に表示を行なう。第６図は、
ランダム信号発生器より出力される信号波形の一例であ
る。この信号のパワースペクトラムを第７図に示す。実
際には、全く均一なものは、得られないが、実用上は、
問題ない。第８図は、帯状金属板の振動の周波数スペク
トラムの一例である。この信号を第３図に示すようなフ
ィルタ回路を通すと、第９図に示すようなスペクトラム
が分離される。この振動の振幅は一定になっているため
、第１０図に示す工うな低域通過フィルタにより、カッ
トオフ周波数ｆｃ’ｃ設定することにより、形状信号を
抽出できる。

なお、図中１０はランダム信号発生器である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、加振装置と振動周波数の検出の組合わ
せにより、 （１）連続振動周波数検出が可能となる。

（２）加振パワーに影響されない。

（３）加振位置による影響が少ない。

（４）空気源による加振は一定パワーである必要はない
。

（５）エツジ部、腹部に分割して加振することも可能で
ある。

（６）加振方式なので、帯状金属体と、変位検出器が接
触することが少なくなる。

等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷間圧延機の斜視図、第２図は形状検出器と圧
延機の関係図、第３図は本発明の回路ブロック図、第４
図は本発明の構成図、第５図（ａ）。 （ｂ）、　（Ｃ）は本発明に至った実験データを示す図
、第６図、第７図はランダム信号発生器の特性図、第８
図は金属材料の振動分析図、第９図はフィルタリング後
の振動分析図、第１０図は低域通過フィルタの特性図を
示す。 ２・・・帯状金属板、３・・・形状検出器、１０・・・
ランダム信号発生器、１２・・・加振機、１５・・・帯
域通過フィルタ、１７・・・低域通過フィルタ。 第　　ｌ　　凶 第　２　ロ 第　３　目 第　４　凹 第５図 Ｃｏ−） 応力　　玄９．　　　　丸〃　　嘴領２第　６　目 早　７　口 第ｔｏ　目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、帯状金属板の形状検出器に於いて、金属板にランダ
   ムな振動を与えるランダム信号発生器及び加振機と、そ
   の信号により前記帯状金属板の振動を検知する手段と、
   その振動信号より、形状に起因する周波数成分のみを抽
   出するフィルター回路とよりなることを特徴とする形状
   検出装置。 ２、特許請求の範囲第１項に於いて、加振機として、電
   磁石を利用したことを特徴とする形状検出装置。 ３、特許請求の範囲第１項に於いて、加振機として、空
   気圧を利用したことを特徴とする形状検出装置。