JPS60220802A - 金属塊の幅方向位置検出方法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱間圧延設備や連鋳設備等における金属塊の
幅方向位置検出方法及びその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、製品歩留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
機で水平圧下するだ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、ジ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、蛇行が生じ易いだめ、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づいて蛇行を検出して制御す
る方式では、圧延材の端折れによる端部２枚噛みゃ先後
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、圧下レベル調整を狂わし、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１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）
に遮蔽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
原理的には変らない。光電素子（５）は投光器（２）と
平行に、複数個、直線状に配列しく個数単位として一般
に１ビツト」を用いる）、レンズ（６）を通して集光し
た像の受光量に比例した電気信号（７）を発する。この
受光量を所定の変換器により一部レベルでスレッシュホ
ールドすることにより、電気信号をオン、オフ２種類の
同期信号（８）に変換する。１ビット当りの集光距離は
レンズ（６）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（６）との間の距
離Ｈによって定まるので、全光電素子数をＮピットとす
ると、板幅Ｗは次式でめることができる。

Ｗ　＝　ＬＸ　（Ｎ　−（Ｎ１＋　Ｎ２）　）／Ｎ＝　
２）（１ａｎαｘ　（Ｎ　−（ＮＩ＋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
℃前後の高温であるだめ、第１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２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
の夫夫に受光器（９）αＱを設け、該受光器（９）　０
１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αυ（イ）の各ピットごとに集光が行
われ、各ピットごとに集光された光の強さに比例する電
圧が発生する。例えば、受光素子αｐで検出された電圧
と受光素子Ｑυの各ピットとの関係を図示すると第３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。なお、
第３図を映像信号と称する。第３図において、ｔ８は夫
々の受光素子Ｑｌ）（２）の全ビットの走査に要する走
査周期、■は圧延材幅端光量差を表わす電圧である。

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２図に示す受光器（９）αＱへ入る光量に温
度による差が生じる。すなわち、温度の高い圧延材で走
査周期ｔ８を大きくすると、受光素子（ロ）（２）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αυ（２）
に受光される結果、第４図のイに示すように、電圧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。文通に走査周期ｔ８が短かすぎる
と、受光素子（１１）（イ）の各ビットへの入光時間が
短くなり、光が十分に受光素子（ロ）（２）に受光され
ない結果、第４図の口に示すように電圧Ｖのレベルが低
下し、板幅端部検出の信号が板端位置を判定するだめの
基準となるスレッシュレベル電圧ＶＬに達せず、検出が
不可能となる虞れがある。

従って、走査周期ｔ８を自動的にコントロールし、受光
素子αυ（２）に受光される光量を常に一定に保持し、
電圧■を第４図のハに示すように調節することが必要と
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、高温の金属塊の幅方向位置を検出する際に、
走査周期を金属塊の温度に対応した最適な時間になるよ
うにし、金属塊の幅方向位置を正確に検出することによ
り上述の問題点を解決すべくなしだものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明においては、加熱された金属塊の発する光を受光
する受光素子群とレンズとを備え、該受光素子を金属塊
中央側より幅端方向へ走査し得るようにした検出器と、
該検出器で検出された金属塊の映像信号電圧と予め設定
されたレベルの電圧とを比較し、映像信号の電圧が設定
されたレベルの電圧以上になったら信号を出力する比較
器と、該比較器よりの信号を受けたらそのときの前記検
出器の受光素子の番地を記憶する記憶回路と、該記憶回
路より送られて来た番地と前記設定されたレベルの電圧
の発生する受光素子の番地の近傍の番地との差をめる減
算回路と、該減算回路でめられた受光素子の番地の差と
走査開始によりカウントされるクロックパルスのカウン
ト数を比較してクロックパルスのカウント数が減算回路
から送られて来た受光素子の番地の差より大きくなった
ら所定のスイッチを閉じる指令を与える比較器と、スイ
ッチが閉じたら金属塊の映像信号電圧をホールドするサ
ンプルホールド回路を設けている。

従って前記検出器により金属塊を中央側より幅端方向へ
走査し、該走査により得られた映像信号の略中間レベル
の電圧を発生する受光素子近傍の受光素子が受けている
光量から走査周期を決定し、前記検出器により金属塊を
中央側より幅端方向へ、前記走査により決定された走査
周期により走査を行ない、略中間レベルの電圧を発生す
る受光素子の番地をめて金属塊の幅端位置を検出するこ
とができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

□先ず、走査時間（走査周期）の決め方について第５図
（イ）（ロ）、第６図（イ）（ロ）により説明すると、
素子数Ｎビットの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、スレッシュレベル電圧ＶＬの
信号が得られた素子の番地をＮｃ番地とすると、それよ
りもＮＴ番地手前の電圧ｖＴを検出し、この電圧ｖＴの
大きさから走査時間を決定する。例えば、第５図（イ）
のような光量の少ない映像信号の場合板端での信号は減
衰し、第５図（ロ）に示すようにＮＴ番地手前の電圧ｖ
Ｔは低くなるので、走査時間を長くシ、第６図（イ）の
ような光量の多い映像信号の場合、板端での信号の立ち
上がりは急峻で、第６図（ロ）に示すようにＮＴ番地手
前の電圧ｖＴは高くなるので走査時間を短くする。

次に、圧延材の幅方向位置の演算タイミングを第７図に
より説明すると、検出開始点ＡからＲ初の１走査周期目
においては、スレッシュレベル電圧ｖＬの得られたＮｃ
番地の検出を行ない、２走査周期目においては、１走査
周期目のＮｃ番地よりＮＴ番地手前の電圧ｖＴをサンプ
ルホールドすると共に２走査周期目のスレッシュレベル
電圧ｖＬの得られたＮｃ番地を再記憶し、３走査周期目
は２走査周期目で得られたＮＴ番地の電圧ｖＴに対応す
るよう検出器がコントロールされ、圧延材の幅端位置が
演算されてその結果Ｂが出力され、４走査周期目は、２
走査周期目のＮｃ番地よりＮＴ番地手前の電圧ＶＴをサ
ンプルホールドすると共に４走査周期目のスレッシュレ
ベル電圧ＶＬの得られたＮＣ番地を再記憶し、５走査周
期目は４走査周期目で得られたＮＴ番地の電圧ＶＴに対
応するよう検出器がコントロールされ、圧延材の幅端位
置が演算されてその結果Ｂが出力され、以下同様に偶数
番地目では、その前の走査周期目のＮＣ番地よりＮＴ番
地手前の電圧ｖＴをサンプルホールドすると共に当該走
査周期目のスレッシュレベル電圧ＶＬの得られだＮｃ番
地を再記憶し、奇数走査周期目では前の走査周期目で得
られたＮＴ番地の電圧ＶＴに対応するよう検出器がコン
トロールされ、圧延材の幅端位置が演算されてその結果
が出力される。而して、このように走査周期を適正にコ
ントロールしたうえで、スレッシュレベル電圧■Ｌの位
置を圧延材の幅端部と判断する。

なお、上記のような走査を行う際、走査方向は圧延材の
中心側から幅端方向であるがこれは次の理由による。す
なわち、第８図（ロ）に示すような圧延材（１）の走査
を行うと、映像信号は例えば第８図（イ）のようになる
が、水滴等の外光を反射させてその入光によって第８図
（イ）のＸ、Ｙのようなレベル変化が生じた場合、圧延
材（１）の幅端側から中央側へ走査すると、最初のレベ
ル変化Ｘを板端部と判断してしまう虞れがある。しかし
、中央側から幅端側へ走査すると、上述のような外乱の
影響を除去できる。

次に、本発明の具体例を第９図により説明する。

図中Ｑηは図示してない検出器で検出された圧延材映像
信妥電圧Ｖと設定されたスレッシュレベル電圧ｖＬとを
比較し、■≧■Ｌの場合に信号を出力する比較器、（イ
）は比較器Ｑυからの信号によりその時のクロックパル
スのカウント数Ｎｃ（Ｎｃ番地）を記憶する記憶回路、
翰は検出器からのイネーブル信号ｖ■により記憶回路翰
に記憶されているクロックパルスのカウント数Ｎｃが移
行され記憶される記憶回路、（ハ）は記憶回路いからの
クロックパルスのカウント数Ｎｃと設定器（ハ）で設定
されたカウント数ＮＴを減算する減算回路、（ハ）は減
算回路（ハ）から送られて来たＮＣ番地よりＮＴ番地手
前のカウント数ＮＣ−ＮＴとカウンタ（イ）から送られ
て来たカウント数とを比較しカウンタ（イ）でのカウン
ト数がカウント数ＮＣ−ＮＴより大きくなったときに信
号を出力し得るようにした比較器、（ハ）は比較器（ホ
）よりの指令信号により閉じるスイッチ、翰はスイッチ
（ハ）が閉じたらそのときの圧延材映像信号の電圧ｖＴ
をホールドするサンプルホールド回路、（至）はゲイン
、０］）は電圧信号をそれに対応する周波数のパルスに
変換するり変換回路、に）は０υの出力パルスをカウン
トするカウンタ、（ト）はスタートパルス発生回路であ
る。

スタートパルスにより全てのカウンタ＠ｃ３′４はクリ
アされ、同時に初期電圧Ｖｏに対応する周波数のクロッ
クパルスのカウントがカウンタに）により開始される。

又、圧延利の発する光によって検出器の受光素子に生ず
る映像信号電圧Ｖを各ビットごとに比較器Ｑυに出力し
、該比較器でｖ−ＶＬが比較、演算される。而して、Ｖ
≧ＶＬとなった時に、比較器Ｑυから記憶回路（ハ）に
信号が出力され、そのときのクロックパルスのカウント
数Ｎｃが記憶回路（イ）に記憶される。

検出器からイネーブル信号が発生すると、カウント数Ｎ
ｃは記憶回路（ト）に移行されると共に減算回路（財）
でＮＣ−ＮＴが演算され、サンプルボールド回路−が待
機の状態になる。

クロックパルスが検出器の受光素子の数だけ数え終った
ら再度スタートパルスが発生し、クロックパルスのカウ
ント数が比較器（ホ）でＮＣ−ＮＴと比較され、クロッ
クパルスのカウント数がＮｃ−ＮＴより大きくなると、
比較器（ホ）からの出力信号がスイッチ（財）を閉じ、
そのときの映像信号の電圧ＶＴがスレッシュレベル電圧
ＶＬに対応する受光素子のＮｃ番地よりＮＴ番地手前の
映像信号としてサンプルホールド回路（イ）に保持され
る。又同時にこの走査周期におけるスレッシュレベル電
圧ｖＬに対応するカウント数Ｎｃが前述と同様にしてめ
られ、記憶回路（イ）に記憶される。

更に、検出器からイネーブル信号ＶＸが発生し、再度ス
タートパルスが発生し、切り替えスイッチ（ハ）が切り
替わって電圧ＶＴに対応する周波数のクロックパルスの
カウントが開始される。

以下、上記のシーケンスが繰り返されるが、電圧ＶＬの
位置が圧延材幅端部と判断される。との■Ｌの値は調整
によって適宜変更できることは言うまでもない。

なお、本発明の実施例においては圧延材の幅端部の位置
を検出する場合について説明しだが、圧延材に限らず高
温の金属塊ならいかなる金属塊に対しても適用可能なこ
と、その他、本発明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。

〔発明の効果〕

本発明の金属塊の幅方向位置検出方法及びその装置によ
れば、圧延材板端の適正な映像信号を得るととが可能に
なるので金属塊の幅端部位置を正確に検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１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２図は加熱された金属塊の幅方向位置を検出
する原理の説明図、第３図は第２図で示す幅方向位置検
出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４図は加熱された金属塊の
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、第５図（イ）は光量が少ない場合
の本発明における映像信号の説明図、第５図（ロ）は第
５図（イ）の映像信号の場合にサンプルホールドされた
所定の番地の信号電圧の説明図、第６図（イ）は光量が
多い場合の本発明における映像信号の説明図、第６図（
ロ）は第６図（イ）の映像信号の場合にサンプルホール
ドされた所定の番地の信号電圧の説明図、第７図は本発
明において金属塊の走査を行う場合の演算タイミングの
説明図、第８図（イ）（ロ）ｄ本発明において検出器の
走査方向を圧延材中央側から幅端方向とする理由の説明
図、第９図は本発明を具体化した一実施例の説明図であ
る。 図中ＱＯは比較器、（イ）（イ）は記憶回路、（ハ）は
減算回路、（イ）は比較器、（財）はカウンタ、（ハ）
はスイッチ、（２）はザンブルホールド回路、０υはＶ
／Ｆ変換回路、（儲はカウンタ、（イ）はスタートパル
ス発生回路を示す。 特許出願人 石川島播磨重工業株式会社 第２図 ＠５図 （イ） Ｎα 第６図 第７図 第８図 （イ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 旬　加熱された金属塊の発する光を受光する受光素子群
   とレンズとより構成された検出器により金属塊幅端位置
   を検出する際に、受光素子を金属塊の中央側より幅端方
   向へ走査し、該走査により得られた映像信号中、予め設
   定されたレベルの電圧を発生する受光素子近傍の受光素
   子が受けている光量から走査周期を決定し、前記検出器
   の受光素子を金属塊の中央側より幅方向へ、決定された
   走査周期により走査を行ない、予め設定されたレベルの
   電圧を発生する受光素子の番地をめて金属塊の幅端位置
   を検出することを特徴とする金属塊の幅方向位置検出方
   法。 ２）加熱された金属塊の発する光を受光する受光素子群
   とレンズとにより構成され金属塊中央側より幅端方向へ
   走査し得るようにした検出手段と、該検出手段で検出さ
   れた金属塊の映像信号電圧と予め設定されたレベルの電
   圧とを比較し、映像信号電圧が設定されたレベルの電圧
   以上に々つたら信号を出力する比較手段と、該比較手段
   からの信号を受けたときの前記検出手段の受光素子の番
   地を記憶する記憶手段と、該記憶゛手段から送られて来
   た番地と前記設定されたレベルの電圧の発生する受光素
   子の番地の近傍の番地との差をめる減算手段と、該減算
   手段でめられた値と走査開始によりカウントされるクロ
   ックパルスのカウント数とを比較して、クロックパルス
   のカウント数が減算手段から送られて来だ値以上になっ
   たら所定のスイッチに閉じる指令を与える比較手段と、
   スイッチが閉じたら金属塊の映像信号電圧をホールドす
   るサンプルホールド手段と、そのホールドされた電圧を
   もとに走査周期を変更する手段とを設けたことを特徴と
   する金属塊の幅方向位置検出装置。