JP7036093B2 - 形状測定装置、形状測定方法、鋼板の形状矯正装置、鋼板の形状矯正方法、鋼板の製造装置、及び鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、形状測定装置、形状測定方法、鋼板の形状矯正装置、鋼板の形状矯正方法、鋼板の製造装置、及び鋼板の製造方法に関し、特に鋼板の歪みなどの形状をオフラインで測定、矯正する際に好適なものである。

鋼板の形状を自動測定する装置としては、例えば、特許文献１に記載されるように、複数の光学系距離計からなる計測装置を鋼板の搬送ライン上に設置し、この計測装置を通過する鋼板からの光の反射状態から鋼板表面までの距離、即ち鋼板表面の高さを検出し、この高さを連続して鋼板表面の形状を測定するものがある。
ここで、鋼板の製造では、一般に、コールドレベラー、ホットレベラーと呼ばれる複数のロールを上下に配置し、これらロールの間に鋼板を搬送することで、製造時に発生した反りなどの形状不良を矯正する。しかし、一般に厚物材と呼ばれる厚さ３０ｍｍ以上の鋼板の場合、形状を矯正するのに必要な曲げモーメントが板厚の３乗に比例するため、コールドレベラーやホットレベラーでは形状を矯正しきれない。そのため、厚物材に形状不良が発生した場合には、鋼板をラインから外し、いわゆるオフラインで形状矯正を行う。

オフラインでは、鋼板を安定して搬送することができないので、前述の特許文献１のような形状測定装置をそのまま適用することはできない。また、仮に適用できても複数の光学系距離計からなる計測装置は、構成が複雑な上に、通板する鋼板の上方に設置するための門型の架台が必要となる、クレーンで搬入される鋼板と干渉するなど、コスト面でも不利である。
そこで、鋼板の歪みなどの形状をオフラインで測定するのに好適なものとして、例えば、特許文献２に示すものが提案されている。

特許文献２に示す鋼板の形状矯正装置は、加圧ラムを備えたプレス機と、プレス機の入出側に設けられ且つ鋼板を搬送する搬送ラインと、搬送ラインで搬送される鋼板の位置を検出する位置検出装置と、搬送ライン上に静止した鋼板の形状を計測する鋼板形状計測装置と、鋼板形状計測装置で計測された鋼板の形状計測結果及び位置検出装置で検出された鋼板の位置情報に基づいて、プレス機及び搬送ラインを制御する制御装置とを備えている。

そして、鋼板形状計測装置は、レーザスキャン方式の鋼板計測装置であり、一つのレーザ光源からのレーザ光を転向し、転向されたレーザ光を走査して、搬送ライン上に静止した鋼板上の所定の検出点群を測定し、それら検出群データから鋼板の形状を計測するものである。
この鋼板計測装置により、静止した鋼板の形状を容易且つ正確に計測することが可能となり、この正確な鋼板の形状から鋼板の形状を矯正することができるとともに、レーザ光源が一つでよいことから構成が簡潔になる、という効果を奏する。

特開平５－２３７５４６号公報 特開２０１０－１５５２７２号公報

しかしながら、前述の特許文献２に示す鋼板の形状矯正装置にあっては、鋼板形状計測装置の光学系を防塵する具体的な構成については何ら記載されていない。レーザ光を発光するレーザ発光部及びレーザ発光部から発光されたレーザ光を反射させて鋼板に向けて照射する反射鏡等の光学系が粉塵で汚れると、測定精度が低下し、目的の測定精度を維持できなくなってしまう。厚板のプレス矯正の現場では、厚板の矯正時に発生するスケール粉塵により何も対策をとらなければ１２時間程度で光学系が汚染され測定不能となるため、作業員が光学系を頻繁に清掃する必要がある。測定精度の平準化のためにも光学系が汚れにくいほうが望ましい。レーザ射出開口部をレーザが透過可能なカバーで覆った計測装置もあるが、測定精度が±２５ｍｍと低く、厚板の形状測定には使用することができない。また、回転する反射鏡部のみをレーザが透過可能なカバーで覆った測定精度の高い計測装置もあるが、当該カバーが粉塵で汚染されることには変わりはない。また、デジタルカメラの自動カバー機構のような開閉機構によって防塵することも考えられるが（使用時に開、不使用時は閉）、レーザ射出開口部が広いため、開閉機構が大型化し、また計測装置に接近する清掃作業員の安全面も配慮する必要があり、余分な製作コスト、メンテナンスコストが高くなり、計測装置よりも開閉機構のコストが高くなってしまう可能性がある。

本発明はこれら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、測定精度を低下させることなく光学系を防塵することができる安価な防塵機構を有するレーザスキャン方式のレーザ距離計を備えた形状測定装置、形状測定方法、鋼板の形状矯正装置、鋼板の形状矯正方法、鋼板の製造装置、及び鋼板の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る形状測定装置は、レーザ光によって測定対象物上の検出点までの距離を測定するレーザ距離計を備えた形状測定装置であって、前記レーザ距離計は、レーザ光を発光するレーザ発光部及びレーザ光を受光するレーザ受光部と、該レーザ発光部からのレーザ光の光軸に一致して延びる第１軸を中心に回転するとともに、前記レーザ発光部からのレーザ光を反射させて前記検出点に向けて照射するとともに記検出点から反射されるレーザ光を前記レーザ受光部に向けて反射させる反射鏡と、前記レーザ発光部、前記レーザ受光部及び前記反射鏡を支持するとともに、測定に際して前記反射鏡から照射されるレーザ光及び前記検出点から反射されるレーザ光が通過する間隙を形成し、前記第１軸と直交する第２軸を中心に回転する回転台と、該回転台が測定待機状態の所定の回転角度に位置するときに、前記間隙を塞ぐ壁部を備えている防塵機構とを備えることを要旨とする。

また、本発明の別の態様に係る形状測定方法は、前述の形状測定装置を用いて測定対象物の形状を測定することを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る鋼板の形状矯正装置は、前述の形状測定装置と、鋼板を加圧して鋼板の形状を矯正する加圧ラムを備えたプレス機と、該プレス機の入側及び出側に設けられて、鋼板を搬送する搬送装置とを備えていることを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る鋼板の形状矯正方法は、前述の鋼板の形状矯正装置を用いて鋼板の形状を矯正することを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る鋼板の製造装置は、前述の鋼板の形状矯正装置を備えることを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る鋼板の製造方法は、前述の鋼板の形状矯正方法を用いる鋼板の形状矯正工程を含むことを要旨とする。

本発明に係る形状測定装置、形状測定方法、鋼板の形状矯正装置、鋼板の形状矯正方法、鋼板の製造装置、及び鋼板の製造方法によれば、測定精度を低下させることなく光学系を防塵することができる安価な防塵機構を有するレーザスキャン方式のレーザ距離計を備えた構成とすることができる。

本発明の一実施形態に係る鋼板の形状矯正装置の概略構成図である。 図１に示す形状矯正装置を構成するプレス機の概略構成図である。 図１に示す形状矯正装置を構成する形状測定装置に用いられるレーザ距離計の基本構成を示す図である。 図３に示すレーザ距離計の設置の仕方を説明するための模式図である。 図３に示すレーザ距離計に対し、上側と下側を逆さにしたレーザ距離計を説明するための図である。 レーザ距離計を図５に示した状態で設置した際の、死角領域、部分影領域、及び影無し領域を説明するための図である。 図３に示すレーザ距離計の一連の動作を説明するための平面図（模式図）で、（ａ）は測定待機中の状態、（ｂ）は測定開始時の状態、（ｃ）は測定中の状態、（ｄ）は測定完了時の状態、（ｅ）は測定待機中の状態を示している。 本実施形態の形状測定装置に用いられる防塵機構を備えたレーザ距離計の一連の動作を説明するための平面図（模式図）で、（ａ）は測定待機中の状態、（ｂ）は測定開始時の状態、（ｃ）は測定中の状態、（ｄ）は測定完了時の状態、（ｅ）は測定待機中の状態を示している。 本実施形態の形状測定装置に用いられる防塵機構を備えたレーザ距離計の清掃時の状態を示す平面図（模式図）である。 本実施形態の形状測定装置に用いられる防塵機構を備えたレーザ距離計の構成及び一連の動作を説明するための側面図で、（ａ）は測定待機中の状態、（ｂ）は測定開始時の状態を示している。 本実施形態の形状測定装置に用いられる防塵機構を備えたレーザ距離計の構成及び一連の動作を説明するための側面図で、（ａ）は測定中の状態、（ｂ）は測定完了時の状態を示している。 本実施形態の形状測定装置に用いられる防塵機構を備えたレーザ距離計の清掃時の状態を示す側面図である。 防塵機構を備えたレーザ距離計を用いる実施例の形状測定装置と、防塵機構のないレーザ距離計を用いる比較例の形状測定装置との粉塵の付着状況を説明するもので、（ａ）は比較例の形状測定装置における粉塵の付着状況を示す図、（ｂ）は実施例の形状測定装置における粉塵の付着状況を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１には、本発明の一実施形態に係る鋼板の形状矯正装置の概略構成が示されている。図１に示す鋼板の形状矯正装置１は、鋼板Ｓの形状をオフラインで矯正するものであり、鋼板Ｓを加圧して鋼板Ｓの形状を矯正する加圧ラム４を備えたプレス機２を備えている。プレス機２の入側には入側ベッド５が配設され、プレス機２の出側には出側ベッド６が配設されている。入側ベッド５には鋼板Ｓを搬送するための多数のローラ５ａが配設され、出側ベッド６にも鋼板Ｓを搬送するための多数のローラ６ａが配設されている。これらローラ５ａ，６ａの回転状態を制御することで鋼板Ｓの搬送状態を制御することができる。これら入側ベッド５及び出側ベッド６が鋼板Ｓの搬送装置を構成する。鋼板Ｓは、厚さ３０ｍｍ以上のいわゆる厚鋼板である。
また、入側ベッド５及び出側ベッド６のそれぞれの側方には、鋼板Ｓの位置を検出する位置検出装置７が設置されている。位置検出装置７は、後述する形状測定装置８と同様にレーザ光を鋼板Ｓに搬送方法に走査して鋼板Ｓの搬送方向の形状を測定し、その形状測定結果から鋼板Ｓがどの位置にあるかを検出する。

本実施形態のプレス機２の場合、加圧ラム４で鋼板Ｓを上から加圧し、主として鋼板Ｓに曲げモーメントを付与して鋼板Ｓの形状を矯正する。鋼板Ｓの形状は、後述する形状測定装置８によって測定する。鋼板形状矯正のパラメータとしては、例えば鋼板Ｓの形状から求めた差金隙間（所定長さの直線治具を鋼板表面に当てた時に生じるこの直線治具と鋼板表面との隙間の最大値）、加圧ラム４による加圧力、シムと呼ばれる敷板の位置と間隔、鋼板Ｓの位置が挙げられる。本実施形態のプレス機２による鋼板形状矯正は、鋼板Ｓの下であって定盤３の上に２本のシム３ａを敷き、そのシム３ａの間の部分の鋼板Ｓを加圧ラム４で加圧する。加圧ラム４による曲げモーメントは、シム３ａの間の部分の鋼板Ｓにのみ生じる。この曲げモーメントによる鋼板Ｓの変形量と加圧開放時の戻り量、所謂スプリングバック量を加味して、前述した種々のパラメータを調整する。

入側ベッド５及び出側ベッド６の側には、形状測定装置８が設置されている。また、出側ベッド６の側方には、制御装置９が設置されている。
形状測定装置８は、レーザ光２３によって測定対象物としての鋼板Ｓ上の検出点Ｐ（図４参照）までの距離を測定するレーザ距離計２０（図３参及び図４参照）と、レーザ距離計２０で測定された距離データから鋼板Ｓの形状を測定するコンピュータシステム（図示せず）とを備えて構成されている。レーザ距離計で距離を検出する方法には、周知の位相差法やTime of Flight法がある。位相差法は、強度変調したレーザ光を測定対象物に照射し、その反射光を受光センサで受光し、発振したレーザ光と受光したレーザ光との位相差から距離を算出する方法である。また、Time of Flight法は、レーザ光の入射波と反射波の時間差と光の速度から距離を算出する方法である。

本実施形態では、レーザ距離計２０は、レーザスキャン方式のレーザ距離計であり、位相差法によって測定対象物としての鋼板Ｓ上の検出点Ｐまでの距離を測定する。このため、レーザ距離計２０は、図３に示すように、レーザ光２３を発光するレーザ発光部２１及びレーザ光２３を受光するレーザ受光部２２を回転台２６上に搭載している。また、回転台２６には、反射鏡としてのガルバノミラー２５をレーザ発光部２１のレーザ出射口に搭載している。ガルバノミラー２５は、レーザ発光部２１からのレーザ光２３の光軸に一致して延びる第１軸２４を中心に回転する。また、回転台２６は、第１軸２４と直交する第２軸２８を中心に回転する回転軸２９に軸支されている。レーザ発光部２１からのレーザ光２３は、ガルバノミラー２５によって反射され鋼板Ｓ上の検出点Ｐに向けて照射される。そして、ガルバノミラー２５が第１軸２４を中心に回転することにより、ガルバノミラー２５で反射したレーザ光２３は図４に示すように鋼板Ｓの搬送方向に走査される。また、回転台２６が第２軸２８を中心に回転することにより、ガルバノミラー２５で反射したレーザ光２３は鋼板Ｓの搬送方向に直交する鋼板Ｓの幅方向に走査される。そして、鋼板Ｓ上の検出点Ｐから反射したレーザ光２３は、図３の破線で示すように、ガルバノミラー２５で反射されてレーザ受光部２２に入射する。回転台２６は、本実施形態では、図３に示すように、回転軸２９が突出する第１面２６ｃ、第１面２６ｃに対向する第２面２６ｄ、第１面２６ｃ及び第２面２６ｄに直交する第３面２６ａ、第３面２６ａに対向する第４面２６ｂ（図７参照）、第１面２６ｃ、第２面２６ｄ、第３面２６ａ、及び第４面２６ｂ）に直交する第５面２６ｅ、及び第５面２６ｅに対向する第６面２６ｆを有する略直方体形状に形成されている。

そして、回転台２６には、図３に示すように、ガルバノミラー２５から照射されるレーザ光２３及び検出点Ｐから反射されるレーザ光２３が通過可能な貫通凹溝２７が形成されている。この貫通凹溝２７は、回転台２６の第３面２６ａから第４面２６ｂに向けて貫通するとともに第２面２６ｄに開口し、レーザ発光部２１、レーザ受光部２２及びガルバノミラー２５が貫通凹溝２７に露出する。

ここで、レーザ距離計２０は、図３及び図４に示すように、回転台２６の回転軸２９が上側となるように設置する。この理由について説明する。
図５に示すように、レーザ距離計２０を回転台２６の回転軸２９が下側となるように設置した場合にガルバノミラー２５が第１軸２４を中心に図６に示すように３６０度回転する場合を考える。この場合、回転台２６を回転するための回転軸２９を含む駆動機構がガルバノミラー２５の下側に存在するため、この駆動機構が邪魔となり、レーザ光をガルバノミラー２５から外部に照射できない死角ができる。レーザ光を照射できない死角領域は、ガルバノミラー２５を中心とした円錐体状に拡がり、死角領域内では鋼板Ｓの形状を測定できない。また、この死角領域に隣接する部分影領域（鋼板からの再帰反射光の全てをガルバノミラー２５で受光できない領域）では光学系の汚染に敏感であり測定が不安定となる。

この死角領域及び部分影領域で測定を行わず、影無領域にて測定を行うようにするためには、図３及び図４に示すように、回転台２６の回転軸２９が上側となるようにレーザ距離計２０を設置すればよい。レーザ距離計２０の回転軸２９は、図４に示すように、鋼板Ｓの搬送方向に対し、鉛直方向に延びるように立設された支持脚４１の上端に取り付けられた取付板４２に取り付けられる。そして、回転台２６の回転軸２９の回転中心となる第２軸２８が垂直の状態では、レーザ距離計２０から離れた範囲での点群分布が悪くなり、鋼板Ｓの輪郭の精度が悪くなる。回転台２６の回転角の誤差の影響をある程度許容しつつ、点群分布を改善するためには、図４に示すように、レーザ距離計２０の回転軸２９の回転中心となる第２軸２８を、鋼板Ｓの搬送方向を法線軸とする面内で延びる鉛直軸に対して傾斜角θだけ傾ければよい。この傾斜角θは、本実施形態では４～１６°としてある。

このように設置されたレーザ距離計２０の一連の動作を図７を参照して説明すると、先ず、図７（ａ）に示すように、レーザ距離計２０を待機させる。この待機状態では、レーザ距離計２０の回転台２６が測定待機状態の所定の回転角度に位置し、回転台２６の第５面２６ｅが支持脚４１側を向いている。
次いで、図７（ｂ）に示すように、レーザ距離計２０が測定開始の指令を受けると、レーザ距離計２０は、回転台２６を回転させずに測定を開始し、レーザ光２３を照射する。
そして、図７（ｃ）に示すように、測定中は、レーザ距離計２０は、回転台２６を反時計回りに１８０°回転させる。

そして、図７（ｄ）に示すように、測定を開始した状態から回転台２６が反時計回りに１８０°回転したら、走査が完了し、レーザ光２３の照射は停止し、測定が完了する。
更に、図７（ｄ）に示すように、測定が完了した状態から回転台２６を反時計回りに１８０°回転させると、レーザ距離計２０は、元の状態に戻り待機状態となる。
形状測定装置８のコンピュータシステム（図示せず）は、レーザ距離計２０で測定された距離データから鋼板Ｓの形状を測定する。
そして、制御装置９は、ホストコンピュータなどのコンピュータシステムを備えて構築され、形状測定装置８で測定された鋼板Ｓの形状に基づき、プレス機２、入側ベッド５及び出側ベッド６の稼働状態を制御する。

ここで、図３乃至図７に示したレーザ距離計２０においては、防塵機構が何ら設けられていないため、レーザ発光部２１、レーザ受光部２２及びガルバノミラー２５等の光学系が粉塵で汚れてしまう。これら光学系が粉塵で汚れると、レーザ距離計２０による距離測定精度が低下し、目的の測定精度を維持できなくなってしまう。厚板のプレス矯正の現場では、厚板の矯正時に発生するスケール粉塵により何も対策をとらなければ１２時間程度で光学系が汚染され測定不能となるため、作業員が光学系を頻繁に清掃する必要がある。

ここで、レーザ距離計２０に設けられたレーザ発光部２１、レーザ受光部２２及びガルバノミラー２５等に付着する粉塵は、特に測定待機状態において、回転台２６に形成された貫通凹溝２７から回転台２６内に入り込んでこれらガルバノミラー２５等に付着する。このため、当該貫通凹溝２７を、測定に際してレーザ光が通過するのに必要な範囲に限定することが好ましい。
このため、レーザ距離計２０においては、図８乃至図１２に示すように、貫通凹溝２７よりもレーザ光２３が通過する範囲が限定されている、測定に際してガルバノミラー２５から照射されるレーザ光２３及び検出点Ｐから反射されるレーザ光２３が通過する間隙３４を回転台２６に形成している。そして、レーザ距離計２０は、回転台２６が測定待機状態の所定の回転角度に位置するときに、間隙３４を塞ぐ壁部５１を備えた防塵機構５０を備えている。

ここで、間隙３４は、図８乃至図１２に示すように、貫通凹溝２７の両外側に位置しかつ回転台２６の第３面２６ａ及び第２面２６ｄから突出する２枚の第１壁３０と、２枚の第１壁３０の第１面２６ｃ側を塞ぐ第２壁３１と、回転台２６の第４面２６ｂに設けられて貫通凹溝２７の第４面２６ｂ側を塞ぐ第３壁３２と、第３壁３２に設けられて２枚の第１壁３０の第２面２６ｄから突出する先端側の一部を塞ぐ第４壁３３とによって形成される。２枚の第１壁３０は、ガルバノミラー２５で反射して鋼板Ｓに照射されるレーザ光２３と略平行に延びる。そして、ガルバノミラー２５で反射して鋼板Ｓに照射されるレーザ光２３は、図１１（ａ）に示すように、第２壁３１によって上方への通過可能な範囲が規制され、第４壁３３によって下方への通過可能な範囲が規制される。また、当該レーザ光２３は、第３壁３２によって貫通凹溝２７が閉塞されているから、回転台２６の後方へは照射されない。

また、防塵機構５０の壁部５１は、取付板４２から立ち下げられるように取り付けられ、回転台２６が測定待機状態の所定の回転角度に位置するときに、図８（ａ），（ｅ）及び図１０（ａ）に示すように、開口している２枚の第１壁３０の第３面２６ａ側から突出する先端側を塞ぐ平板状の垂下板部５１ａと、垂下板部５１ａの下端から延びて、回転台２６が測定待機状態の所定の回転角度に位置するときに、開口している２枚の第１壁３０の第２面２６側から突出する先端側の一部を塞ぐ平板状の下側延長板部５１ｂとを備えている。図１０（ａ）に示すように、下側延長板部５１ｂは、回転台２６が測定待機状態の所定の回転角度に位置するときには、第３壁３２に取り付けられた第４壁３３の先端の位置近傍まで延びる。これにより、回転台２６が測定待機状態の所定の回転角度に位置するときには、間隙３４が塞がれる。このため、貫通凹溝２７に露出しているレーザ発光部２１、レーザ受光部２２及びガルバノミラー２５等の光学系は外気から遮断され、当該光学系への粉塵の付着が防止される。

なお、２枚の第１壁３０の回転台２６の第３面２６ａからの突出長は、回転台２６が回転した際に、回転台２６が壁部５１の垂下板部５１ａに衝突しないように回転台２６の最大回転半径よりも長くする。また、間隙３４の幅は２枚の第１壁３０間の間隔で設定されるが、再帰拡散反射光のガルバノミラー２５への受光を遮蔽しないように間隙３４の幅を設定する。
また、図１０（ａ）に示すように、壁部５１の垂下板部５１ａには、壁部５１によって間隙３４が塞がれてなるレーザ発光部２１、レーザ受光部２２及びガルバノミラー２５を収容する空間に、外部から気体を吹込む気体吹込孔５１ｃが形成されている。これにより、気体吹込孔５１ｃからクリーニングエアーを供給すれば内部空間の清浄度は向上する。

また、２枚の第１壁３０の周縁には、図１０（ａ）に示すように、間隙３４が塞がれる際に２枚の第１壁３０と壁部５１との間に形成される隙間を防ぐ弾性部材５２が設けられている。弾性部材５２は、具体的には、ゴムやエラストマーなどの弾性材料の薄片や、密集して植毛された繊維などである。これにより、間隙３４を塞いだ時のわずかな隙間を塞ぐことが可能になり、防塵効果をさらに高めることができる。
この防塵機構５０を備えたレーザ距離計２０の一連の動作を図８乃至図１２を参照して説明する。

先ず、図８（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、レーザ距離計２０を待機させる。この待機状態では、レーザ距離計２０の回転台２６が測定待機状態の所定の回転角度に位置し、回転台２６の前面２６ａが支持脚４１側を向いている。この状態では、図８（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、開口している２枚の第１壁３０の第３面２６ａ側から突出する先端側は防塵機構５０の壁部５１の垂下板部５１ａによって塞がれ、２枚の第１壁３０の第２面２６ｄ側から突出する先端側の一部は下側延長板部５１ｂによって塞がれる。また、２枚の第１壁３０の第２面２６ｄ側から突出する先端側の他の部分は回転台２６に設けられた第４壁３３によって塞がれている。このため、間隙３４が塞がれて貫通凹溝２７が閉塞され、貫通凹溝２７に露出しているレーザ発光部２１、レーザ受光部２２及びガルバノミラー２５等の光学系は外気から遮断されている。従って、測定待機状態では、当該光学系への粉塵の付着が防止される。

次いで、レーザ距離計２０が測定開始の指令を受けると、図８（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すように、回転台２６が反時計回りに９０°回転し、その状態でレーザ光２３を照射する。レーザ光２３は、レーザ発光部２１から発光されてガルバノミラー２５で反射し、間隙３４を通って鋼板Ｓに向けて照射される。鋼板Ｓから反射したレーザ光２３は、間隙３４を通ってガルバノミラー２５で反射し、レーザ受光部２２に至る。
そして、図８（ｃ）及び図１１（ａ）に示すように、測定中は、回転台２６を反時計回りに１８０°回転させる。

そして、図８（ｄ）及び図１１（ｂ）に示すように、測定を開始した状態から回転台２６が反時計回りに１８０°回転したら、走査が完了し、レーザ光２３の照射は停止し、測定が完了する。
更に、図８（ｅ）に示すように、測定が完了した状態から回転台２６を反時計回りに９０°回転させると、レーザ距離計２０は、元の状態に戻り待機状態となる。
また、レーザ発光部２１、レーザ受光部２２及びガルバノミラー２５等の光学系を清掃するときには、図９及び図１２に示すように、待機状態から回転台２６を時計回りに９０°回転させて、作業員側に回転台２６の第３面２６ａを向けるようにする。これにより、間隙３４の遮断状態は解かれるので、作業員は当該光学系を容易に清掃することができる。

このように、本実施形態に係る形状測定装置８に用いられるレーザ距離計２０においては、回転台２６に測定に際してガルバノミラー２５から照射されるレーザ光２３及び検出点Ｐから反射されるレーザ光が通過する間隙３４を形成するとともに、回転台２６が測定待機状態の所定の回転角度に位置するときに、間隙３４を塞ぐ壁部５１を備えた防塵機構５０を備えている。これにより、測定待機状態において、レーザ発光部２１、レーザ受光部２２及びガルバノミラー２５等の光学系を外気から遮断し、当該光学系への粉塵の付着を防止することができる。

そして、測定中においては、防塵機構５０の壁部５１は、間隙３４を塞がないから、ガルバノミラー２５から照射されるレーザ光及び鋼板Ｓ上の検出点Ｐから反射されるレーザ光が通過可能となり、防塵機構５０によって測定精度が低下することはない。
また、防塵機構５０及び間隙３４は、複数の板材を組み立てることによって構成できるから、製造コストを安価なものとすることができる。
そして、図１に示す鋼板の形状矯正装置１では、形状測定装置８で測定された鋼板Ｓの形状に基づき、制御装置９がプレス機２、入側ベッド５及び出側ベッド６の稼働状態を制御し、これにより鋼板Ｓの形状を矯正する。
そして、鋼板の製造装置は、図１に示す鋼板の形状矯正装置１を備え、鋼板の製造方法としては、前述の鋼板Ｓの形状矯正方法を用いる鋼板の形状矯正工程を含んでいる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、形状測定装置８の測定対象物としては、鋼板Ｓ以外のものであってもよい。
また、本実施形態にあっては、回転台２６の回転軸２９が上側となるようにレーザ距離計２０が設置されているが、これに限定されずに、レーザ距離計２０は、回転台２６の回転軸２９が左側（図３における左側）、右側、あるいは下側となるように設置されてもよい。

また、回転台２６に形成される間隙３４は、本実施形態のように、貫通凹溝２７の両外側に位置しかつ回転台２６の第３面２６ａ及び第２面２６ｄから突出する２枚の第１壁３０と、２枚の第１壁３０の第１面２６ｃ側を塞ぐ第２壁３１と、回転台２６の第４面２６ｂに設けられて貫通凹溝２７の第４面２６ｂ側を塞ぐ第３壁３２と、２枚の第１壁３０の第２面２６ｄから突出する先端側の一部を塞ぐ第４壁３３とによって形成される必要は必ずしもなく、測定に際しガルバノミラー２５から照射されるレーザ光及び検出点Ｐから反射されるレーザ光が通過可能となっていればよい。

また、防塵機構５０の壁部５１は、平板状の垂下板部５１ａと、垂下板部５１ａの下端から延びる平板状の下側延長板部５１ｂとで構成される必要は必ずしもなく、回転台２６が測定待機状態の所定の回転角度に位置するときに、間隙３４を塞ぐことができる形状であればよい。
また、弾性部材５２は、２枚の第１壁３０側に設ける必要は必ずしもなく、壁部５１側に弾性部材５２を設けて、間隙３４が塞がれる際に２枚の第１壁３０と壁部５１との間に形成される隙間を防ぐようにしてもよい。また、２枚の第１壁３０側と壁部５１側との双方に弾性部材５２を設けて、間隙３４が塞がれる際に２枚の第１壁３０と壁部５１との間に形成される隙間を防ぐようにしてもよい。

図１０乃至図１２に示す防塵機構５０を備えたレーザ距離計２０を用いる実施例の形状測定装置と、防塵機構５０のないレーザ距離計２０を用いる比較例の形状測定装置との粉塵の付着状況を確認した。
ここで、各第１壁３０を厚さ３ｍｍの透明な塩化ビニル板で作成し、回転台２６に捕縛して固定した。各第１壁３０と回転台２６との隙間はシールテープで密閉した。また、第１壁３０の周縁には、短毛ブラシ状の弾性部材５２を設けた。レーザ距離計２０は、回転軸２９の回転中心となる第２軸２８を鉛直軸に対して７°傾け、逆さ吊りに設置した。防塵機構５０の壁部５１はアルミ製で、垂下板部５１ａにはクリーニングエアーを供給するための気体吹込孔５１ｃを形成した。

防塵機構５０を使用しない比較例の場合、３０日間放置すると、図１３（ａ）に示すように、ガルバノミラー２５上に粉塵が付着した。これに対して、防塵機構５０を使用した実施例の場合、３０日間放置しても、図１３（ｂ）に示すように、ガルバノミラー２５上には粉塵が付着せず、汚染を軽微に抑えることが可能になった。防塵機構を使用しない場合、１２時間毎の清掃が必要であったが、防塵機構を備えることにより１週間の清掃間隔で測定精度を維持できるようになった。
また、レーザ距離計２０は、本実施形態では、位相差法によって測定対象物としての鋼板Ｓ上の検出点Ｐまでの距離を測定するようにしてあるが、Time of Flight法によって測定対象物としての鋼板Ｓ上の検出点Ｐまでの距離を測定するようにしてもよい。

１ 鋼板の形状矯正装置
２ プレス機
３ 定盤
４ 加圧ラム
５ 入側ベッド
６ 出側ベッド
７ 位置検出装置
８ 形状測定装置
９ 制御装置
２０ レーザ距離計
２１ レーザ発光部
２２ レーザ受光部
２３ レーザ光
２４ 第１軸
２５ ガルバノミラー（反射鏡）
２６ 回転台
２６ａ 第３面
２６ｂ 第４面
２６ｃ 第１面
２６ｄ 第２面
２６ｅ 第５面
２６ｆ 第６面
２７ 貫通凹溝
２８ 第２軸
２９ 回転軸
３０ 第１壁
３１ 第２壁
３２ 第３壁
３３ 第４壁
３４ 間隙
４１ 支持脚
４２ 取付板
５０ 防塵機構
５１ 壁部
５１ａ 垂下板部
５１ｂ 下側延長板部
５１ｃ 気体吹込孔
５２ 弾性部材
Ｓ 鋼板
Ｐ 検出点

Claims (12)

1. レーザ光によって測定対象物上の検出点までの距離を測定するレーザ距離計を備えた形状測定装置であって、
   前記レーザ距離計は、レーザ光を発光するレーザ発光部及びレーザ光を受光するレーザ受光部と、該レーザ発光部からのレーザ光の光軸に一致して延びる第１軸を中心に回転するとともに、前記レーザ発光部からのレーザ光を反射させて前記検出点に向けて照射するとともに前記検出点から反射されるレーザ光を前記レーザ受光部に向けて反射させる反射鏡と、前記レーザ発光部、前記レーザ受光部及び前記反射鏡を支持するとともに、測定に際して前記反射鏡から照射されるレーザ光及び前記検出点から反射されるレーザ光が通過する間隙を形成し、前記第１軸と直交する第２軸を中心に回転する回転台と、該回転台が測定待機状態の所定の回転角度に位置するときに、前記間隙を塞ぐ壁部を備えている防塵機構とを備えることを特徴とする形状測定装置。
2. 前記回転台は、前記第２軸を中心とする回転軸が突出する第１面、該第１面に対向する第２面、前記第１面及び前記第２面に直交する第３面、前記第３面に対向する第４面、前記第１面、前記第２面、前記第３面、及び前記第４面に直交する第５面、及び該第５面に対向する第六面を有する略直方体形状に形成され、前記回転台には、前記レーザ発光部、前記レーザ受光部及び前記反射鏡が露出する前記回転台の前記第３面から前記第４面に向けて貫通するとともに前記第２面に開口する貫通凹溝が形成され、前記間隙は、前記貫通凹溝の両外側に位置しかつ前記第３面及び前記第２面から突出する２枚の第１壁と、該２枚の第１壁の前記第１面側を塞ぐ第２壁と、前記回転台の第４面に設けられて前記貫通凹溝の第４面側を塞ぐ第３壁と、前記第３壁に設けられて前記２枚の第１壁の前記第２面から突出する先端側の一部を塞ぐ第４壁とによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
3. 前記防塵機構の壁部は、開口している前記２枚の第１壁の前記第３面側から突出する先端側及び前記第２面側から突出する先端側の一部を塞ぐことにより前記間隙を塞ぐことを特徴とする請求項２に記載の形状測定装置。
4. 前記２枚の第１壁及び前記壁部の少なくとも一方が、前記間隙が塞がれる際に前記２枚の第１壁と前記壁部との間に形成される隙間を防ぐ弾性部材を備えることを特徴とする請求項３に記載の形状測定装置。
5. 前記壁部に、前記壁部によって前記間隙が塞がれてなる前記前記レーザ発光部、前記レーザ受光部及び前記反射鏡を収容する空間に、外部から気体を吹込む気体吹込孔を形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の形状測定装置。
6. 前記測定対象物が鋼板であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の形状測定装置。
7. 前記回転台は前記第２軸を中心に回転する回転軸に軸支され、前記レーザ距離計は、前記回転軸が上側となるように設置されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の形状測定装置。
8. 請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の形状測定装置を用いて測定対象物の形状を測定することを特徴とする形状測定方法。
9. 請求項７に記載の形状測定装置と、鋼板を加圧して鋼板の形状を矯正する加圧ラムを備えたプレス機と、該プレス機の入側及び出側に設けられて、鋼板を搬送する搬送装置とを備えていることを特徴とする鋼板の形状矯正装置。
10. 請求項９に記載の鋼板の形状矯正装置を用いて鋼板の形状を矯正することを特徴とする鋼板の形状矯正方法。
11. 請求項９に記載の鋼板の形状矯正装置を備えることを特徴とする鋼板の製造装置。
12. 請求項１０に記載の鋼板の形状矯正方法を用いる鋼板の形状矯正工程を含むことを特徴とする鋼板の製造方法。

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