JP5582280B2 - 棒鋼の真円度測定装置 - Google Patents
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Description
<1> 外径計を同一断面上に多数(片側エッジ検出の場合で概ね10〜20台以上)、固定配置する。
<2> それらを同一タイミングで測定(同期をとって測定)する。
3点マイクロ法で静止した棒鋼の外径を測定する場合、図1(a)に示すように3点マイクロメータ30の3つの当接面31,32,33(3面のうち当接面31,32は固定、当接面33は可動)を棒鋼2に外接させ、可動当接面33を先端面とする計測ロッド34の目盛から外径値を求める。
図2に示すように、棒鋼の真円度は、棒鋼断面図形の最大径と最小径の差で表される。最大径が前記棒鋼断面図形の外接円の直径(真の最大径)に近いほど、かつ、最小径が前記棒鋼断面図形の内接円の直径(真の最小径)に近いほど測定信頼性は高い。この点に関して、3点マイクロ法と2点マイクロ法を比較すると、3点マイクロ法では、図2(a)に示すように、棒鋼2の一断面図形と3つの当接面31,32,33との3点接触で円40が定まり、この円40は、最大径検出時では前記外接円に極めて近い円であり、最小径検出時では前記内接円に極めて近い円である。これに対し、2点マイクロ法では、図2(b)に示すように、棒鋼2の一断面図形(図2(a)のそれと合同な図形)と2つの互いに平行な当接面31,33との2点接触で円41が定まり、この円41は、長径(最大径とみなされる)検出時では3点マイクロ法で定まる円40の最大径検出時より小さく、短径(最小径とみなされる)検出時では3点マイクロ法で定まる円40の最小径検出時より大きいのが一般的である。すなわち、2点マイクロ法に比べて3点マイクロ法の方が、検出した最大径が真の最大径により近く、かつ、検出した最小径が真の最小径により近いので、真円度の測定信頼性はより高いといえる。
本発明者らは、投受光式の外径計を用いた3点マイクロ法による棒鋼真円度測定について検討し、次の知見を得た。
1) 棒鋼通材方向に直交する1つの平面から棒鋼通材部分を除いた残りの面を配置面として該配置面内に3台の外径計を、各台が棒鋼のエッジ検出可能であるように、配置する必要がある。
2) 前記配置面は、面内の外径計によるエッジ検出可能位置が配置面ごとに異なるものを棒鋼通材方向沿いに少なくとも計4組もつ必要がある。
3) 同一配置面内の3台の外径計は、円周方向に120°間隔で配置するのが好ましいが、それ以外の場合でも、真円度測定は可能である。
4) 外径計は、棒鋼の片側エッジ検出するものが好ましいが、両側エッジ検出するものであってもよい。
5) 同一配置面内の3台の外径計で検出されるエッジ位置の計3点を通る円の直径を、少なくとも4組の相異なる配置面ごとに求め、それらのうちの最大値を最大径、最小値を最小径とし、最大径と最小径の差から真円度を導出できる。
6) 前記5)の真円度の導出は棒鋼全長にわたって行うことができる。
(請求項1) 棒鋼搬送方向に直交する一平面から棒鋼通材部分を除いた残りの面内に投受光式の外径計3台を、各台による棒鋼のエッジ検出可能に配置して1組のセンサユニットとなし、該センサユニットの少なくとも4組を、異組間でエッジ検出可能位置を相異させて棒鋼搬送方向に直列に配置してなり、センサユニットごとに3台の外径計を同期して前記棒鋼の通材中に検出したエッジ位置3点を通る円の直径を求め、それらの最大値と最小値の差に基づいて真円度を導出する3点マイクロ法演算を、棒鋼の全長にわたって実行可能とされ、かつ、前記センサユニットはその複数組の全部を1つの架台に固定し、この架台ごと、搬送ラインの内のオンライン位置と外のオフライン位置の間の往復移動が可能であるように構成されたことを特徴とする棒鋼の真円度測定装置。
(請求項2) 同一センサユニット内の3台の外径計は円周方向の120°ごとの角度位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の棒鋼の真円度測定装置。
(請求項3) 前記棒鋼のエッジ検出が、棒鋼の片側エッジ検出であることを特徴とする請求項1または2に記載の棒鋼の真円度測定装置。
(1)外径計の投受光器間隔を狭めても3台ならば干渉なく同一平面上に配置できる。
(2)3点マイクロ法では、同一タイミングで検出される棒鋼円周方向のエッジ位置が少なくとも3点あれば直径の演算ができるので、必要最小限の3台の外径計の同期をとらなくても最低限の誤差内で測定できる。
(3)同期をとる場合でも、3台同期化程度であれば特殊仕様の改造費も抑えることが可能である。
図4(a)に示すとおり、同じセンサユニット内の3台の外径計により検出される3箇所のエッジ位置に対応する3点ABCを通る円40の中心Oは、△ABCの各辺AB,BC,CAの垂直二等分線の唯一の交点として定まるから、線分OC(OA,OBでも同様)の長さが円40の半径Rになり、円40の直径D=2Rが算出できる。ところで、同じセンサユニット内の3台の外径計1(詳しくは、外径計1によるエッジ検出可能位置)を、円周方向の120°ごとの角度位置に配置しておくと、図4(b)に示すように、前記△ABCは正三角形となり、円40の直径Dは、前記正三角形の一辺の長さLとのごく簡単な関係式、D=2L/√3、を用いて算出できる(120°ごとの角度位置以外の配置形態の場合は、3点の位置座標全部を変数とする、より複雑な関数式を用いる必要がある)。それゆえ、同一センサユニット内の3台の外径計は円周方向の120°ごとの角度位置に配置することが好ましい。
(手順1)測定前の準備;
センサユニット5(全4組)をオフライン位置からオンライン位置へ移動させる。上位計算機等から送られる、棒鋼2の通材サイズ(公称径、長さ)、真円度の合否判定基準などの情報を、パソコン9で受信し、センサユニット5の高さを前記受信した通材サイズに適合した高さに設定(調整)する。
(手順2)通材中の測定;
棒鋼2を搬送し、外径計1で“材在り認識”(材料到着を検知)される棒鋼2の先端から一定長(搬送速度一定とみなすなら一定時間)周期でエッジ位置検出(サンプリング)し、サンプリングごとに3点マイクロ法で定まる円の直径Dをパソコン9で演算(図4(b)参照)し、得られる計4個の直径データから真円度(=最大径−最小径)を導出する。この導出を棒鋼全長にわたって実行する。
(手順3)棒鋼真円度の合否判定;
前記手順2で得られた棒鋼全長の真円度が、合否判定基準を超えたものは不合格品と判定し、パソコン9から上位計算機等へ当該不合格品の判定結果を送る。なお、当該不合格品は不合格ゾーンに払い出される。
(手順4)前記手順2,3の測定,判定を繰り返す。
1a 投光器
1b 受光器
2 棒鋼(圧延材)
5 センサユニット
6 制御盤
7 外径計コントローラ
8 モニタ
9 パソコン
10 3ロール圧延機のロール
11 3ロール圧延機のロール軸線
12 搬送ライン
13 往復移動
15 搬送方向
20 干渉
30 3点マイクロメータ
31,32 当接面(固定)
33 当接面(可動)
40 3点マイクロ法で定まる円
41 2点マイクロ法で定まる円
Claims (3)
- 棒鋼搬送方向に直交する一平面から棒鋼通材部分を除いた残りの面内に投受光式の外径計3台を、各台による棒鋼のエッジ検出可能に配置して1組のセンサユニットとなし、該センサユニットの少なくとも4組を、異組間でエッジ検出可能位置を相異させて棒鋼搬送方向に直列に配置してなり、センサユニットごとに3台の外径計を同期して前記棒鋼の通材中に検出したエッジ位置3点を通る円の直径を求め、それらの最大値と最小値の差に基づいて真円度を導出する3点マイクロ法演算を、棒鋼の全長にわたって実行可能とされ、かつ、前記センサユニットはその複数組の全部を1つの架台に固定し、この架台ごと、搬送ラインの内のオンライン位置と外のオフライン位置の間の往復移動が可能であるように構成されたことを特徴とする棒鋼の真円度測定装置。
- 同一センサユニット内の3台の外径計は円周方向の120°ごとの角度位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の棒鋼の真円度測定装置。
- 前記棒鋼のエッジ検出が、棒鋼の片側エッジ検出であることを特徴とする請求項1または2に記載の棒鋼の真円度測定装置。
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