JP6022160B2 - 連続板厚測定装置、クラウン検査装置及びその検査方法、リップル検査装置及びその検査方法、ならびにクラウン制御装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
かかる構成により、連続板厚測定装置は、2組の送りローラ間で被測定物が撓むことなく変形が矯正された状態で板厚が測定される。
連続板厚測定装置は、変形し易い薄板であっても、高精度な静電容量式の測定による連続した板厚測定が容易となる。
以下、本発明に係る連続板厚測定装置を、図面を参照して説明する。
なお、本発明の実施形態に係る連続板厚測定装置は、ここではアルミニウム合金等の金属材料を冷間圧延した板厚0.5mm程度以下の薄板の板厚を測定して、後記するように板プロフィル検査装置(クラウン検査装置、リップル検査装置)に使用されるものを説明する。詳しくは、冷間圧延板(コイル)から圧延方向または圧延方向に直交する方向(圧延直角方向、圧延幅方向)を長手方向とする帯状の評価用サンプルを切り出して、長手方向に連続して板厚を測定する装置として説明する。
静電容量式厚さ計1は、一対のセンサ11,12をケーブル(図示省略)で接続して備え、ワークWを介してセンサ11,12間の静電容量を、変換器である本体部分がワークWの板厚に変換することで板厚を計測するものである。センサ11,12は、図2、図4(b)、図5〜7に示すように、互いに対向して、かつその間に挿入されるワークWに接触しないように所定の距離を空けて設置される。このセンサ11,12は、径が数〜数十mm程度の円柱形であり、センサ支持アーム24で支持壁23側に固定されている。
載置台6は、図1に示すように、ワークWを載置して搬送方向に搬送するために延設された平板状の台であり、キャビネット付架台の上に脚部で固定されている。図2、図4(b)に示すように、載置台6は、その長手方向の略中心に、静電容量式厚さ計1のセンサ11,12が設置され、このセンサ11,12の前後に後記する送りローラ4,5が設置されている。載置台6は、下側のセンサ12をワークWの下面に障壁なくかつ近接して対向させるために、センサ12が設置された位置に一回り大きい平面視円形の貫通孔が形成されている。さらに、載置台6は、送りローラ4,5の各下部ローラ42,52が載置面に合わせてワークWの下面に当接するように、平面視矩形の貫通孔が形成されている。ここで、載置台6は、ワークWが常に下側のセンサ12との間隔(距離)を一定に保って搬送されるように、ワークWの当接する載置面が、固定された基準面(平面)となるように設定されている。載置台6におけるこのような基準面は、少なくとも、送りローラ4,5間及びその近傍(図2〜5に示される部分)において形成されるようにする。
図2に示すように、第1送りローラ4は、静電容量式厚さ計1のセンサ11,12が設置された位置(以下、測定部ともいう、図6(a)参照)の前方に設けられ、上部ローラ41と下部ローラ42とからなる。第2送りローラ5は、測定部の後方に設けられ、上部ローラ51と下部ローラ52とからなる。第1送りローラ4及び第2送りローラ5のそれぞれは、上部ローラ41,51と下部ローラ42,52とにより、測定部の前後それぞれでワークWを上下から挟持し、同期して回転することで、ワークWを所定速度で搬入部から搬出部へ搬送する。第1送りローラ4、第2送りローラ5の間隔(矯正領域の長さ)、及びそれぞれの測定部からの距離は、特に規定しないが、センサ11,12が対向する測定部において、ワークWが撓み等の変形が矯正された状態を保持され易いように設定されることが好ましい。また、第1送りローラ4及び第2送りローラ5(41,42,51,52)のそれぞれは、ワークWを十分な強さで挟持することができる径及びローラ幅に形成されていればよく、ローラ幅は、測定部の幅以上、すなわちセンサ11,12の径以上であればよい。第1送りローラ4及び第2送りローラ5のローラ幅は、ここではワークWの幅よりも短いが、ワークWの全幅にわたって完全に挟持するように長く形成されてもよい。
送り機構3は、送りローラ4,5を支持し、駆動するものである。ここでは、図2、図3、図4(a)に示すように、送り機構3は、第1送りローラ4及び第2送りローラ5のそれぞれの上部ローラ41,51を支持して回転駆動及び上下駆動させる。
押さえ手段70は、ワークWの測定部を挟んだ両側を上から押圧して、ワークWが測定部において浮き上がって基準面からずれないように設定するものである。この押さえ手段70は、ワークWに接触する部材であるガイド板7と、ガイド板7を支持するガイド板支持フレーム71と、ガイド板支持フレーム71を上下に移動させるガイド板駆動部72とを備える。
本発明に係る連続板厚測定装置は、圧延板のクラウン量やクラウン率を算出するクラウン検査装置、あるいは圧延板のリップル検査を行うリップル検査装置に使用することができる。図1に示すように、本発明に係る板プロフィル検査装置(クラウン検査装置、リップル検査装置)80は、連続板厚測定装置10に、さらにデータ処理PC(演算処理手段、記憶装置)8及びモニタ(通知手段)9を備える。
データ処理PC8は、図7に示すように、演算部(演算処理手段)82として機能するCPU及び記憶装置81となるHDDを内蔵した一般的なPC(パーソナルコンピュータ)が適用され、ケーブル(図示省略)等で静電容量式厚さ計1の本体に接続されて設けられる。演算部82は、位置特定部82a、算出部82b、判定部82cを備え、静電容量式厚さ計1が測定したワークWの板厚の値に基づいて、ワークWの板プロフィルを求める。記憶装置81は、静電容量式厚さ計1から入力される板厚の値を記憶したり、演算部82が実行する処理のプログラムや合否判定をするための閾値等を予め入力されて記憶している。データ処理PC8によるこれらの処理については、後記する圧延プロフィル検査方法にて詳細に説明する。
モニタ9は、例えば液晶ディスプレイが適用され、データ処理PC8に接続されたり、あるいはデータ処理PC8と一体のノート型PCとしてもよく、データ処理PC8が静電容量式厚さ計1から入力されたワークWの板厚の値に基づく評価結果等を表示する。
本実施形態に係る連続板厚測定装置10でワークWの板厚を測定する方法を、図6を参照して説明する。なお、図6、及び後記の図7の各正面図においては、載置台6及びガイド板7は、センサ11,12が設置された位置(測定部)における断面で表す。
はじめに、ワークWを載置台6上の第1送りローラ4の前側(搬入部)に載置し、図6(a)に示すように、後側の端部(先端)が測定部(センサ11,12間)の手前であって、ガイド板7の下に配置されるように載置台6上を滑らせて移動させる。このとき、送りローラ4,5の上部ローラ41,51及びガイド板7は、ワークWの板面(上面)に対して隙間を有するように、予め、上下駆動部32及びガイド板駆動部72により、ある程度高い位置に移動させておく。
送り機構3の駆動モータ33及び静電容量式厚さ計1を起動して、ワークWの搬送及び板厚の測定を開始する。ワークWの板厚の測定が開始されると、ワークWが搬送され、センサ11,12間をワークWの先端が通過し、ワークW先端から板厚の測定が開始される。さらにワークWは、その先端が第2送りローラ5に到達すると、第2送りローラ5にも挟持されて、2組の送りローラ4,5で搬送されるようになる(図6(c)参照)。
板プロフィル検査装置80は、連続板厚測定装置10が測定したワークWの板厚に基づいて圧延プロフィル(板プロフィル)を検査することができる。リップル検査方法は連続板厚測定工程及びリップル検査工程を行い、クラウン検査方法は連続板厚測定工程及びクラウン算出工程を行う。それぞれの方法を、図7を参照して説明する。
静電容量式厚さ計1で測定された板厚の値は、随時データ処理PC8へ出力される(例えば図8に示すデータ)。データ処理PC8においては、演算部82が、板厚の値を入力される毎に、ワークWの先端からの距離(測定位置)に関連付けて記憶装置81に記憶する(図7参照)。詳しくは、センサ11,12間をワークWの先端が通過した時に、静電容量の変化により静電容量式厚さ計1で測定された板厚の値も大きく変化するため、データ処理PC8は、静電容量式厚さ計1から入力されたこの板厚の値の変化した直後の値をワークWの先端における板厚と認識し、同時にこの値が入力された時を測定開始の時とするように、予め設定されている。そして、ワークWの末端がセンサ11,12間を通過した時も、先端通過時と同様に板厚の値が大きく変化するため、データ処理PC8は、変化する直前の値をワークWの末端における板厚と認識し、同時にこの値が入力された時を測定終了の時とするように、予め設定されている。そして、データ処理PC8に入力された板厚の値は、演算部82の位置特定部82aがワークWにおける測定位置を特定し、この測定位置と関連付けて記憶される。測定位置は、例えば、先端から何回目に入力された値であるかに応じて予め入力されたものを位置特定部82aが順番に割り当ててもよいし、ワークWにおける板厚の測定間隔dを予め入力しておいて、演算部82がN回目に入力された値の測定位置を(N−1)dと算出することにより特定することもできる。
ワークWの末端における板厚が測定された後、データ処理PC8は、設定により自動的に、あるいはキーボード等の入力手段(図示省略)で命令を入力されることにより、演算部82の算出部82bが、記憶装置81に記憶されたワークWの測定方向(搬送方向)の全体にわたる板厚から平均値、最小値、最大値、標準偏差等を算出して、モニタ9に表示させる。また、データ処理PC8は、例えばワークWの板厚の測定方向に沿った分布を、横軸に測定位置を示す値(先端からの距離)を、縦軸に板厚の値を表したプロット図(図8参照)として表示させ、あるいは静電容量式厚さ計1から板厚の値が入力される度に、モニタ9にプロット図を描画するように設定されてもよい。
また、本実施形態に係る連続板厚測定装置10によれば、前記の連続板厚測定工程において、ワークWを当該ワークWの圧延方向に直交する方向(圧延直角方向、圧延幅方向)に連続して板厚測定することで、クラウンやウェッジを評価することができる。これらは板厚の圧延直角方向における均一性の指標であり、主にワークロールの圧延荷重の偏りに伴って増大する。クラウンは圧延直角方向の中央部の板厚が厚くなるもので、ウェッジは圧延直角方向の両端で板厚に差を生じるものである。
金属板の圧延において、板プロフィル検査装置(クラウン検査装置)でクラウン量やウェッジ量等を測定して、前記クラウン量等が所定範囲外の場合に、測定した金属板を圧延した圧延機に、制御パラメータを補正させることもできる。
圧延機PSは、多段式圧延機等の公知のものであり、オペレータの操作等により各種の制御パラメータが設定される。クラウン量に影響する制御パラメータには、例えばワークロールを支持する中間ロールと、この中間ロールを支持する支持ロールの各変位手段の位置や荷重が挙げられる。さらに圧延機PSは、前記した通り、各種制御パラメータを外部からの信号により再設定可能に構成されている。
前記のクラウン算出工程にてデータ処理PC8Aの演算部82が算出した金属板のクラウン量が、予め入力されたクラウン量の許容範囲外であった場合、その差に基づいて、演算部82の補正部82dが補正すべき制御パラメータ及びその補正値を算出する(補正値算出工程)。具体的には、補正部82dは、金属板の測定位置毎の板厚の絶対値(例えば図9に示すtC,tE1,tE2)やクラウン量等を総合的に勘案して、ロールギャップ量を小さくしたり、圧延幅における特定の部位の支持ロールの荷重を大きくする等、圧延機PSの仕様に応じて予め設定されたプログラムにしたがって算出する。そして、演算部82は、算出した補正値を補正命令として圧延機PSに出力(送信)する(補正指示工程)。補正命令を受信した圧延機PSは、制御パラメータを再設定して補正する。なお、先行して圧延した金属板の板プロフィルに基づいて、圧延機の各種制御パラメータの補正値を決定する具体的な方法として、例えば特公昭63−49568号公報や特開2006−181609号公報に記載された制御方法を適用することができる。
載置台6は、送りローラ4,5のローラ幅よりも載置面が狭い場合は、下部ローラ42,52が設けられたそれぞれの位置で分断されて形成され、この場合においても、分断された載置台6のそれぞれは、上面が一の基準面を有するように設置される。
1 静電容量式厚さ計(厚さ計)
11,12 センサ
22 下部ローラ支持フレーム
23 支持壁
24 センサ支持アーム
3 送り機構
31 上部ローラ支持フレーム
32 上下駆動部
33 駆動モータ
4 第1送りローラ(前方の送りローラ)
41 上部ローラ
42 下部ローラ
5 第2送りローラ(後方の送りローラ)
51 上部ローラ
52 下部ローラ
6 載置台
70 押さえ手段
7 ガイド板(平板状の部材)
71 ガイド板支持フレーム
72 ガイド板駆動部
80 板プロフィル検査装置(クラウン検査装置、リップル検査装置)
80A クラウン制御装置
8,8A データ処理PC
81 記憶装置
82 演算部(演算処理手段)
82a 位置特定部
82b 算出部
82c 判定部
82d 補正部(補正手段)
9 モニタ(通知手段)
W ワーク(被測定物、金属板)
PS 圧延機
Claims (10)
- 金属材料からなる板状の被測定物の板厚を一方向に連続して測定する非接触式の連続板厚測定装置であって、
前記被測定物の板面に離間して対向させて設置した一対のセンサを備える静電容量式の厚さ計と、
前記被測定物と前記厚さ計とを導通させる導通手段と、
前記一方向における前記センサの前方及び後方に一組ずつ設けられて、前記被測定物を前記一方向に搬送する2組の送りローラと、
上面が平面な基準面を有して、前記被測定物を載置する載置台と、
前記載置台に載置された前記被測定物を、前記センサの両側で、前記載置台に押圧して板厚方向に固定する押さえ手段と、を備え、
前記送りローラは、金属材料からなる下部ローラと、周面に弾性部材を設けて、回転駆動すると共に前記下部ローラと協働して前記被測定物を挟持する上部ローラと、を有し、
前記下部ローラは、周面における前記被測定物との当接部を前記基準面に合わせて設置され、
前記上部ローラは、前記被測定物に当接離間自在に設置され、
前記導通手段は、前記下部ローラと前記厚さ計とを接続する導体であって、前記下部ローラに当接する前記被測定物を前記厚さ計に導通させ、
前記載置台は、前記センサ及び前記下部ローラのそれぞれが対向する部分が貫通して形成され、上面に自己潤滑性を有する樹脂材料を設け、
前記押さえ手段は、前記被測定物との接触面に自己潤滑性を有する樹脂材料を設けた平板状の部材を、前記被測定物に押し付けるように上下に移動自由に設置して備えることを特徴とする連続板厚測定装置。 - 前記2組の送りローラは同一の径に形成され、前記後方の送りローラの回転速度が前記前方の送りローラの回転速度以上であることを特徴とする請求項1に記載の連続板厚測定装置。
- 請求項1または請求項2に記載の連続板厚測定装置と、演算処理手段と、を備えた金属板のクラウン検査装置であって、
前記連続板厚測定装置は、圧延方向に直交する方向を前記一方向として、測定した前記金属板の板厚の値を連続して前記演算処理手段に出力し、
前記演算処理手段は、入力された前記板厚の値における前記圧延方向に直交する方向の両端及び中心のそれぞれの板厚の値に基づいて、前記金属板のクラウンの値を算出することを特徴とするクラウン検査装置。 - 記憶装置及び通知手段をさらに備え、
前記演算処理手段は、閾値を予め入力されて前記記憶装置に記憶し、前記閾値に基づいて前記金属板のクラウンの合否を判定し、
前記クラウンが不合格であると前記演算処理手段が判定した場合に、前記通知手段が外部に通知することを特徴とする請求項3に記載のクラウン検査装置。 - 請求項1または請求項2に記載の連続板厚測定装置と、演算処理手段と、を備えた金属板のリップル検査装置であって、
前記連続板厚測定装置は、圧延方向を前記一方向として、測定した前記金属板の板厚の値を連続して前記演算処理手段に出力し、
前記演算処理手段は、入力された前記板厚の値を前記金属板における測定位置に関連付けし、前記板厚の前記圧延方向における変化状態を取得することを特徴とするリップル検査装置。 - 記憶装置及び通知手段をさらに備え、
前記演算処理手段は、閾値を予め入力されて前記記憶装置に記憶し、前記閾値に基づいて、前記金属板についてリップルの有無を判定し、
リップル有と前記演算処理手段が判定した場合に、前記通知手段が外部に通知することを特徴とする請求項5に記載のリップル検査装置。 - 請求項1または請求項2に記載の連続板厚測定装置で金属板の圧延方向に直交する方向に連続して測定される板厚に基づいて、前記金属板のクラウン検査を行うクラウン検査方法であって、
前記連続板厚測定装置で前記金属板の板厚が測定される毎に、前記板厚の値を入力し、前記板厚の値を前記金属板における測定位置に関連付けて記憶装置に記憶して、前記圧延方向に直交する方向に連続した板厚の値を取得する連続板厚測定工程と、
前記測定位置が前記圧延方向に直交する方向の両端及び中心であるそれぞれの板厚の値に基づいて、前記金属板のクラウンの値を算出するクラウン算出工程と、を行うことを特徴とするクラウン検査方法。 - 請求項1または請求項2に記載の連続板厚測定装置で金属板の圧延方向に連続して測定される板厚に基づいて、前記金属板のリップル検査を行うリップル検査方法であって、
前記連続板厚測定装置で前記金属板の板厚が測定される毎に、前記板厚の値を入力し、前記板厚の値を前記金属板における測定位置に関連付けて記憶装置に記憶して、前記圧延方向に連続した板厚の値を取得する連続板厚測定工程と、
前記圧延方向に連続した板厚の値に基づいて、前記板厚の前記圧延方向における変化状態を取得するリップル検査工程と、を行うことを特徴とするリップル検査方法。 - 請求項3または請求項4に記載のクラウン検査装置を備えて、圧延される金属板のクラウンを是正するために圧延機を制御するクラウン制御装置であって、
前記クラウン検査装置の演算処理手段は、算出した前記圧延機で先行して圧延された金属板のクラウンの値と、予め入力された設定値との差分に基づいて、前記差分を減少させるような前記圧延機の制御パラメータの補正値を算出し、
前記制御パラメータを前記補正値により補正する指示を前記圧延機に出力する補正手段をさらに備えることを特徴とするクラウン制御装置。 - 請求項7に記載のクラウン検査方法を用いて、圧延される金属板のクラウンを是正するために圧延機を制御するクラウン制御方法であって、
前記クラウン検査方法のクラウン算出工程で算出した前記圧延機で先行して圧延された金属板のクラウンの値と、予め入力された設定値との差分に基づいて、前記差分を減少させるような前記圧延機の制御パラメータの補正値を算出する補正値算出工程と、
前記制御パラメータを前記補正値により補正する指示を前記圧延機に出力する補正指示工程と、をさらに行うことを特徴とするクラウン制御方法。
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