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
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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