JPS63183373A - 回転炉床式加熱炉の回転制御装置 - 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〕 本発明は回転炉床式加熱炉内に加熱のために装入されて
いるビレット等の加熱対象物の位置、姿勢（回転炉床の
回転中心に対する方向のズレ）等を検出すると共に、そ
の検出結果に基づいて検出対象であった加熱対象物を炉
外へ抽出するための回転炉床の回転制御を行う装置に関
する。

〔従来技術〕

継目無鋼管を製造する場合、その素材としてのビレット
（＄１の丸棒）を加熱して加工し易くした後、管に成形
する。この際、ビレットの加熱には円板状またはリング
状の回転炉床を有する加熱炉が多用される。

回転炉床式加熱炉は、駆動装置により回転駆動される回
転炉床を炉内に配置したものであり、加熱対象のビレッ
トを装入口から炉内に装入して加熱し、加熱済みのビレ
ットを装入口の回転方向上流側のしかも装入口に比較的
近い位置の抽出口から炉外へ抽出するような構造になっ
ている。そし１、装入口から炉内へ装入されたビレット
が抽出口から炉外へ抽出される間の回転炉床のほぼ一周
の回転の間に、ビレットが所期の温度、換言すればビレ
ットが継目無管に加工可能な温度にまで加熱される。

なお回転炉床式加熱炉内には同時に複数のビレットが装
入されて加熱されているのであるが、各ビレットは装入
時にはその長手方向を回転炉床の回転中心に向けて装入
されるので、炉内には放射状にビレットが装入されてい
る。

また加熱炉には、回転炉床の回転位置、換言すれば炉壁
あるいは床面等に対する回転炉床の回転角度が各ビレッ
トの装入に際して検出されており、それぞれのとレフト
が抽出口に達した時点で回転炉床の回転が一旦停止され
、抽出機の把持装置によりビレットが把持されて炉外へ
抽出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上述の如き回転炉床式加熱炉の回転炉床上面、
即ち加熱対象のビレットが載置される面は平坦に形成さ
れている。これは回転炉床上面にたとえば溝等を形成し
た場合、ビレットの径の相違に拘わらず装入可能なビレ
ットの数が溝の間隔により規定される等の不都合が生じ
るためである。

しかし、このような平坦な上面を有する回転炉床に棒状
のビレットが載置され、しかも回転炉床が回転と停止を
頻繁に反復すると、ビレッ１−が回転炉床上で転勤する
可能性は非常に大きく、このため抽出口にビレットが達
した時点では装入時に検出されていた位置、より具体的
には回転炉床に対する相対位置からずれている可能性が
高い。

ところで、抽出機の構成は第３図に示す如くになってい
る。図中２０は抽出機の把持装置であり、その本体２３
には２組の左右の腕２１．２２が開閉可能に取付けられ
ている。そして、この把持装置２０は左右の腕２Ｌ　２
２を拡開した状態から閉鎖した状態とすることによりビ
レット９を把持する。なお、把持装置２０の長手方向中
心線Ｙは回転炉床１の回転中心Ｏに向けられており、ま
た把持装置２０はこの中心線Ｙ上を移動してビレット９
の炉外への抽出を行う。更に、長手方向中心線Ｙ上の２
組の左右の腕２Ｌ　２２の中間点Ｈは把持装置２０がビ
レット９を把持する際の作用中心点である。

従って、ビレットがその装入時と抽出時との回転炉床に
対する位置を異ならせている場合、ビレ７トの装入時に
検出された回転炉床に対する位置と抽出口とが一致して
回転炉床が停止されたとしても、ビレットを抽出機の把
持装置により把持することが困難な可能性がある。

このような事態においては、作業者が把持装置そのもの
を左右方向に移動させるか、あるいは回転炉床を再度手
動にて微動させる等の処置が必要になる。従って、この
ような事態に対処するためには、常時回転炉床式加熱炉
を作業者により監視しておく必要がある。

このような問題の解決を目的として、たとえば、特公昭
６０−５８２８４号の発明が提案されている。この発明
では、ビレットの最先行部、換言すれば回転炉床の径方
向に設定されている基準の検出線に最初に達した部分が
検出され、これに基づいて炉外への抽出時の回転炉床の
停止位置を決定する構成を採っているため、種々の難点
が発生する。

回転炉床の回転と停止の反復によるビレットの転勤に起
因するビレットのズレは、第４図（ａｌに示すように、
装入時には回転炉床１の径方向（回転炉床１の回転中心
０を通る線Ｚ）と一致していたビレット９の長手方向中
心線（以下、軸線ＡＸという）が回転炉床１の径方向と
平行にずれることが多い。一方、ビレット９を炉外へ抽
出する抽出機の把持装置２０は前述の如く回転炉床ｌの
径方向に移動してビレット９を保持するように構成され
ている。

ところで前述の特公昭６０−５８２８４号の発明では、
転勤したビレット９の最先行部を検出してこれを回転炉
床の停止の際の基準としているので、第４図（ｂｌに示
すように、ビレット９の軸線ＡＸと把持装置２０の移動
方向Ｙとが一致せず、その中心位置Ｄ、即ち把持装置２
０によりビレット９が把持される中心位置は把持装置２
０の作用位置Ｈより回転炉床１の回転方向後側に位置す
る。

従って、第４図山）のようなビレット９と把持装置２０
との位置関係で、把持装置２０がビレット９を把持しよ
うした場合には、ビレ７ト９の転勤量によっては把持が
困難な場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
回転炉床式加熱炉において、その加熱対象物であるたと
えばビレット等の回転炉床上の位置及び姿勢（その長手
方向中心線の回転炉床の径方向とのズレの角度）を検出
し、これに基づいてビレットの抽出の可否を判定すると
共に、ビレットと抽出機の把持装置とが最適の位置関係
になるように回転炉床を停止せしめることを可能とした
回転炉床式加熱炉の回転制御装置の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の回転炉床式加熱炉の回転制御装置では、２次元
撮像装置により回転炉床上のビレットを撮像し、この画
像に基づいてビレットの位置及び姿勢（その長手方向中
心線の回転炉床の径方向とのズレの角度）を検出し、こ
の結果に基づいてそのビレットを炉外へ抽出するための
最適の回転炉床の停止位置を算出するようにしている。

本発明は、加熱対象物をその長手方向を回転炉床の径方
向に一致させて装入口から装入して加熱炉内の回転炉床
上に載置して加熱した後、回転炉床の径方向を移動方向
とする抽出機にて抽出口から炉外へ装入物を抽出する回
転炉床式加熱炉の回転制御装置において、前記回転炉床
の回転位置検出手段と、前記抽出口より前記回転炉床の
回転方向上流側の位置にて前記回転炉床上の装入物を前
記回転炉床面の上方から撮像する２次元撮像装置と、咳
撮像装置により撮像された画像上での装入物の位置及び
装入物の長手方向と前記回転炉床の径方向との角度を検
出し、検出された角度に基づいて装入物の抽出機による
炉外への抽出の可否を判定し、抽出可能であると判定さ
れた場合に装入物の前記画像上での位置、前記回転位置
検出手段の検出結果及び前記撮像装置と前記抽出口との
間の距離からその装入物を炉外へ抽出するための最適の
回転炉床の停止位置を算出する手段とを備えたことを特
徴とする。

〔作用〕

本発明の回転炉床式加熱炉の回転制御装置では、ビレッ
トの位置及び姿勢を検出することにより、そのビレット
の炉外への正常な抽出が可能であるか否かが判定される
と共に、抽出が可能である場合には抽出機によりビレ７
トを抽出するための最適の位置に回転炉床が停止される
。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第１図は回転炉床式加熱炉の模式的断面図と共に示す本
発明に係る回転炉床式加熱炉の回転制御装置のブロック
図である− 図中１は回転炉床式加熱炉の回転炉床であり、その平坦
な上面にビレット９をａ置してランク及びピニオンから
なるギヤユニット２を介して動力源であるモータ７にて
回転駆動される。なお、モータ７の駆動制御は駆動制御
回路８により行われる。

図中３は回転炉床式加熱炉の炉壁である。この炉壁３に
は、ビレット９を炉外へ抽出するための図示しない抽出
口に極めて近い位置の天面に耐熱ガラスが嵌合された窓
４が設けられている。

窓４の直上の位置には、２次元撮像装置、たとえばテレ
ビカメラ５が設ニされており、窓４を介して回転炉床ｌ
上のビレット９を撮像するように構成されている。この
テレビカメラ５により撮像された画像の信号は画像メモ
リ１１へ送られる。

ギヤユニット２にはその回転角度を検出する回転センサ
が取付けられており、このセンサの検出信号に従って炉
床位置検出器６が基準位置に対する回転炉床１の回転位
置を検出する。そして、テレビカメラ５によるビレット
９の撮像は、炉床位置検出３６によりテレビカメラ５の
撮像視野にビレット９が入ったことが検出されるので、
この炉床位置検出器６にてテレビカメラ５に撮像タイミ
ングが指示される。

図中１２は画像解析回路であり、画像メモリ１１に記憶
されている第２図に示す如き画像についてそのデータ処
理を行う。

この画像解析回路１２は、画像メモリ１１に記憶されて
いる画像上で、回転炉床１の径方向の線、即ち回転中心
０を通る線が第１の基準線Ａとして、また回転炉床ｌの
回転中心０を中心として把持装Ｍ２０の作用中心Ｈまで
の距離ｌに等しい半径の線が第２の基準線Ｂとしてそれ
ぞれ設定されている。

そして画像処理回路１２には、画像上でビレット９の像
の四隅の位置から長手方向中心線、即ち軸線ＡＸを求め
る手段と、これにより求められたビレット９の軸線ＡＸ
と両基準線＾、Ｂとの交点Ｃ，Ｄ（軸線＾Ｘと第１の基
準線Ａとの交点を第１の交点Ｃ１同第２の基準線Ｂとの
交点を第２の交点りとする）を求める手段と、第１の基
準線Ａとビレット９の軸線ＡＸとの交角をスキニー角θ
として求める手段と、更に第１の基準線Ａと第２の交点
りとの間の距離をシフト距離Ｘとして求める手段とが機
能的に含まれている。

上述の画像解析回路１２による一画像解析結果は演算制
御回路１３に与えられる。この演算制御回路１３は、画
像解析回路１２により求められたスキュー角θに従フて
、把持装置２０によるビレット９の炉外への抽出の可否
、具体的にはスキュー角θが予め定められている許容値
以下（スキュー角θが許容値以下であれば把持装置２０
によるビレット９の抽出が可能）であるか否かの判定を
行う判定手段と、ビレット９の抽出が可能な場合にシフ
ト距離Ｘから第１の基準線Ａと第２の交点りと回転炉床
ｌの回転中心０とを結ぶ直線との挟角βを算出し、この
挟角βと第１の基準線Ａと把持装置２０の移動中心線Ｙ
とからビレ７ト９を把持装置２０により炉外へ抽出する
ための回転炉床ｌの最適の停止位置を算出する手段とし
て機能する他、とレット９の抽出が不可能な場合に警報
装置１４に所定の警報発生信号を出力する。

なお、演算制御回路１３は演算制御回路１３により算出
された回転炉床１の最適の停止位置のデータと炉床位置
検出器６による回転炉床１の回転位置の検出値とを基に
回転炉床１の回転・停止を制御する制御信号を駆動制御
回路８に与え、駆動制御回路８はこの制御信号に従って
モータ７を駆動制御する。

７報装置１４は上述の如く、演算制御回路１３から所定
の警報発生信号が与えられると、即ちビレット９の把持
装置２０による炉外への抽出が不可能であると演算制御
回路１３により判定された場合に警報を発生する。

上述のように構成された本発明装置の動作について以下
に説明する。

いまたとえば第２図に示す如き画像が画像メモリ１１に
て得られたとすると、この画像が撮像された時点の回転
炉床１の回転位置が炉床位置検出器６により検出されて
いる。そして、画像解析回路１２は画像メモリ１１に記
憶されている第２図に示す画像を解析し、まず画像上で
ビレット９の軸１ｊｔＡＸの位置を求め、この軸線ＡＸ
と第１の基準線入との交点、即ち第１の交点Ｃ及び軸線
ＡＸと第２の基準線Ｂとの交点、即ち第２の交点りの位
置とをそれぞれ求める。

次に画像解析回路１２は、第２の交点りの画像上の位置
を基にビレット９の軸線ＡＸと第１の基準線Ａとの交角
、即ちスキュー角θを求め、また第１の基準線Ａと第２
の交点りとの間の距離、即ちシフト距離Ｘを求める。

このようにして求められたスキュー角θ及びシフト距離
Ｘは演算制御回路１３に与えられる。

演算制御回路１３は、画像解析回路１２により求められ
たスキュー角θと予め設定されている把持装置２０によ
るビレット９の抽出のためのスキュー角θ許容角度とを
比較し、ビレット９の把持装置２０による炉外への抽出
が可能か否かを判定する。

スキュー角θが許容値以下の場合には、演算制御回路１
３はシフト距離Ｘを基に下記式により第２の交点りと回
転炉床１の回転中心０とを結ぶ直線と第１の基準線Ａと
の挟角βを算出する。

β＝２ｓｉｎ　　’　（ｘ／２ｊ！　）そして、演算制
御回路１３はこの角βと、第１の基準線Ａと把持装置２
０の移動中心線Ｙとの間の所定の挟角、換言すればテレ
ビカメラ５の設置位置と把持装置２０との間の角度αと
を加算して、回転炉床１の最適の停止位置を求める。そ
して演算制御回路１３は、求めた回転炉床ｌの停止位置
のデータと炉床位置検出器６の検出値とを基に回転炉床
１の回転制御のための信号を作成し、これを駆動制御回
路８に与える。これに基づいて駆動制御回路８はモータ
７の駆動制御を行い、これにより回転炉床１はビレット
９が把持装置２０により把持されるための最適の位置に
停止する。

一方スキュー角θが許容値以上の場合には、ビレット９
の把持装置２０による把持は困難であると判定される。

具体的には、ビレット９の姿勢が回転炉床１の回転中心
０に対して大きくずれている場合には、左右の腕２１．
２２が最大限に拡開してもなおビレット９を把持出来な
いという状態が生しる。このような状態で無理に把持装
置２０にてビレット９を把持しようとした場合には、ビ
レット９を把持することが出来なかったり、あるいは不
自然な状態で把持して炉の抽出口に接触して破ｔ１１シ
たりというような不具合が発生する。

従って、把持装置２０にてビレット９を十分確実に把持
し得る程度のスキュー角θを許容値として予め演算制御
回路１３に設定しておくのである。そして、現実にスキ
ュー角θが許容値より大である場合には演算制御回路１
３から警報装置１４に警報発生信号が出力され、これに
より警報装置１４は所定の警報を発する。

なお上記実施例においては、第２の基準線として回転炉
床１の回転中心０を中心とし、把持装置２０の作用中心
＋１までの距離ｌに等しい半径の曲線を設定しているが
、テレビカメラ５の撮像範囲に比して距離ｌが充分に大
きい場合は回転炉床ｌの中心０から距離ｌで且つ第１の
基準線入と直交する直線を第２の基準線としてもよい。

但しこの場合、第２の交点りと回転炉床１の回転中心０
とを結ぶ直線と第１の基準線Ａとの挟角βはβ詔ｔａｎ
−’　（ｘ／　ｌ　） にて算出する。

また上記実施例では回転炉床ｌ上に載置されるビレット
９を１列として説明しているが、実際には回転炉床１の
径方向に２列あるいは３列というように、複数列のビレ
ット９が装入される。このような場合には、１台のテレ
ビカメラ５にて撮像された画像上に第２の基準線Ｂを列
数に応じて複数設定して、それぞれのビレット９につい
て画像解析を行えばよく、また伯の手法としては、とレ
フト９の装入列数に応じた数のテレビカメラ５を使用し
、各テレビカメラ５によりそれぞれ１列のビレット９の
列を撮像するようにすればよい。

〔効果〕

以上のように本発明の回転炉床式加熱炉の回転制御装置
によれば、回転炉床上に載置されて加熱されたビレット
がその加熱中に転勤することにより炉内に装入された時
点とは位置及び姿勢が変化した場合にも、ビレットを炉
外へ抽出するための把持装置により把持する際の最適の
回転炉床の停止位置が求められ、また転勤によるビレッ
トの姿勢のズレが過大であって把持装置による正常な把
持が困難である場合には警報が発せられる。従って、本
発明装置を通用した場合には、従来のように常時作業員
が回転炉床式加熱炉の監視を行う必要はなくなり、省力
化が図れる。

【図面の簡単な説明】 第１図は回転炉床式加熱炉の断面の模式図と共に示す本
発明装置のブロック図、第２図はその画像解析の手法を
示すためのテレビカメラにより撮像される画像の模式図
、第３図は従来技術の説明図、第４図はビレットを炉外
へ抽出するための抽出機の把持装置の構成を示す模式図
である。 Ａ・・・第１の基準線　　Ｂ・・・第２の基準線Ｃ・・
・第１の交点　　Ｄ・・・第２の交点　　Ｙ・・・把持
装置の移動中心線　　α・・・第１の基準線と把持装置
移動中心線との交角　　β・・・第１の基準線と第２の
交点と回転炉床の回転中心とを結ぶ直線との挟角　　θ
・・・スキュー角　　Ｘ・・・シフト距離ｌ・・・回転
炉床　　５・・・テレビカメラ　　６・・・炉床位置検
出器　　７・・・モータ　　８・・・駆動制御回路　　
９・・・ビレット　　１１・・・画像メモリ　　１２・
・・画像解析回路　　１３・・・演算制御回路　　１４
・・・警報装置　　２０・・・把持装置 特許出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　　登　夫１Ｐ、１　　　
目 第３図 （Ｑｌ （ｂ） 篤　４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱対象物をその長手方向を回転炉床の径方向に一
   致させて装入口から装入して加熱炉内の回転炉床上に載
   置して加熱した後、回転炉床の径方向を移動方向とする
   抽出機にて抽出口から炉外へ装入物を抽出する回転炉床
   式加熱炉の回転制御装置において、 前記回転炉床の回転位置検出手段と、 前記抽出口より前記回転炉床の回転方向上 流側の位置にて前記回転炉床上の装入物を前記回転炉床
   面の上方から撮像する２次元撮像装置と、 該撮像装置により撮像された画像上での装 入物の位置及び装入物の長手方向と前記回転炉床の径方
   向との角度を検出し、検出された角度に基づいて装入物
   の抽出機による炉外への抽出の可否を判定し、抽出可能
   であると判定された場合に装入物の前記画像上での位置
   、前記回転位置検出手段の検出結果及び前記撮像装置と
   前記抽出口との間の距離からその装入物を炉外へ抽出す
   るための最適の回転炉床の停止位置を算出する手段と を備えたことを特徴とする回転炉床式加熱 炉の回転制御装置。 ２、加熱対象物をその長手方向を回転炉床の径方向に一
   致させて装入口から装入して加熱炉内の回転炉床上に載
   置して加熱した後、回転炉床の径方向を移動方向とする
   抽出機にて抽出口から炉外へ装入物を抽出する回転炉床
   式加熱炉の回転制御装置において、 前記回転炉床の回転位置検出手段と、 前記抽出口より前記回転炉床の回転方向上 流側の位置にて前記回転炉床上の装入物を前記回転炉床
   面の上方から撮像する２次元撮像装置と、 前記回転炉床の任意の径方向の線が第１の 基準線として、また前記回転炉床の回転中心から抽出機
   の作用中心までに等しい距離の線が第２の基準線として
   前記撮像装置により撮像された２次元画像上に設定され
   ており、 前記画像上で装入物の長手方向中心線を 求める手段、 装入物の長手方向中心線と前記第１の基 準線との交点を第１の交点として、前記第 ２の基準線との交点を第２の交点として前 記画像上でそれぞれ求める手段、 前記第１の基準線と装入物の長手方向中 心線との挟角をスキュー角として前記画像 上で求める手段、及び 前記第１の基準線と前記第２の交点との 間の距離をシフト距離として求める手段 を有する画像解析装置と、 前記スキュー角を基に装入物の抽出の可否 を判定する判定手段と、 前記抽出機による装入物の正常な抽出が可 能であると前記判定手段にて判定された場合に、前記第
   １の基準線と前記抽出機の移動方向との間の角度及び前
   記シフト距離と前記回転位置検出手段の検出結果とから
   その装入物を炉外へ抽出するための最適の回転炉床の停
   止位置を算出する手段と を備えたことを特徴とする回転炉床式加熱 炉の回転制御装置。