JPH02254304A

JPH02254304A - 形鋼の形状測定装置

Info

Publication number: JPH02254304A
Application number: JP7761589A
Authority: JP
Inventors: Hisatsugu Ishizu; 石津　久嗣; Hiroyuki Matoba; 弘行的場
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1990-10-15

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ＨＹ３！ｌｌ５ＩＩ矢板（Ｕ形鋼）などの形鋼
の形状検査に用いられる形鋼の形状測定装置に関する。

（従来の技術）形鋼の形状検査は、その形状の多様さから従来よりノギ
スやダイヤルゲージを用いて手動で行っていた。しかし
、手動検査であるために個人差があること、再現性に乏
しいことや時間がかかることなどの問題があった。この
手動検査に対して、いくつかの自動検査装置も提案され
ており、例えば特開昭６１−８６０８号公報にはレーザ
ー距離計と１次元のリニアイメージセンサを用いて鋼矢
板（Ｕ形鋼）の寸法を測定する技術が開示されている。

（発明が解決しようとする諜Ｂ）しかしながら、従来の自動検査装置においては、形鋼の
形状の多様さから測定の対象が特定の形鋼に限定されて
おり、また、前記特開昭６１−８６０８号公報で開示さ
れた測定技術の場合は、鋼矢板の爪開度の測定方向に合
わせてイメージセンサを配置する必要があるために鋼矢
板の反りや曲がりがあるときには測定誤差を生じるとい
う問題がある。

本発明は、多くの種類の形鋼の形状測定が可能で、生産
ラインで能率よく使用でき、形鋼の反りや曲がりに影響
されない形鋼の形状測定装置を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段）本発明は、形鋼を挟んでその上下に配置され水平方向お
よび垂直方向に移動するステージ機構と、そのステージ
機構に取り付けられて形鋼断面の垂直方向位置および水
平方向位置をそれぞれ検出するレーザー変位計と、その
レーザー変位計の検出値から形鋼の断面形状を算出する
データ処理装置とを備えた形鋼の形状測定装置、を要旨
とする。

第１図は本発明の形鋼の形状測定装置の一例の構成を示
す説明図で、被測定物（図の記号１ａで示すもの）の進
行方向から見た図である。

なお、同図及び以下に示す第２図〜第４図において、被
測定物に対し上側にある部分及び下側にある部分の記号
にそれぞれＵ及びｄの添え字を付している。

前記のステージ機構とは、第１図で８個のステージ５　
ｕ　−６ｄ　−、７ｕ、７ｄ、８ｕ、８ｄ及び９ｕ（９
ｄと、各ステージを水平方向あるいは垂直方向に移動さ
せるピニオン・ラック等を用いた駆動機構（図示せず）
と、各ステージの基準位置に対する位置を定める位置ぎ
め機構（図示せず）とからなり、各ステージ６ｕ、６ｄ
、７ｕ、７ｄ、８ｕ。

８ｄ及び９ｕ、９ｄは相互に連係を保ちつつ、水平方向
あるいは垂直方向に移動する。

位置ぎめ機構の主要部は作動トランスや磁気式変位計等
を用いた変位針で構成され、各ステージに取り付けられ
ている。

各ステージの構成と移動の仕方について第１図に基づい
て詳細に説明する。

ステージ６ｕ、６ｄはステージ９ｕ、９ｄとそれぞれ連
結されており、駆動機構が作動してステージ９ｕ、９ｄ
が垂直方向に移動するとステージ６ｕ、６ｄも垂直方向
に移動する。ステージ６ｕ、６ｄの位置はステージ９ｕ
、９ｄの変位計で測定される。ステージ７ｕ、７ｄと８
ｕ、８ｄは共にステージ６ｕ、６ｄと連結されており、
ステージ６ｕ、６ｄの水平方向への移動に伴い水平方向
に移動する。その位置はステージ６ｕ、６ｄの変位針で
測定される。ステージ７ｕ、７ｄには後述するレーザー
変位計２ｕ、２ｄが、また、ステージ８ｕ、８ｄには後
述するレーザー変位計４ｕ、４ｄと５ｕ、５ｄが取り付
けられており、レーザー変位計２ｕ、２ｄの位置はステ
ージ７ｕ、７ｄの変位計で、また、レーザー変位計４ｕ
、４ｄと５Ｕ、５ｄの位置はステージ８ｕ、８ｄの変位
計で測定される。なお、被測定物に対し上側にある部分
と下側にある部分は同じ動作を同期して行うように構成
されている。

前記のレーザー変位計は、レーザーを直接照射して形鋼
断面の垂直方向位置を検出する垂直位置測定用レーザー
変位計２ｕ、２ｄと、照射されたレーザーをミラー３に
より時計回り方向に９０″あるいは反時計回り方向に９
０″回転させ、形鋼断面の水平方向位置を検出するよう
に構成された水平位置測定用レーザー変位計４ｕ、４ｄ
及び５ｕ。

５ｄからなっている。垂直位置測定用レーザー変位計２
ｕ、２ｄはステージ７ｕ、７ｄに取り付けられ、水平位
置測定用レーザー変位計４ｕ、４ｄ及び５ｕ、５ｄは水
平方向に所定路離隔てられステージ８ｕ、８ｄ対し左右
対称に取り付けられていて、ステージ７ｕ、７ｄ及びス
テージ８ｕ１８ｄの垂直方向への移動に伴い垂直方向に
移動する。

なお、被測定物に対し上側にある部分と下側にある部分
は、前記のステージ機構と同様に同じ動作を同期して行
うように構成されている。

水平位置測定用レーザー変位計４ｕ、４ｄと５Ｕ、５ｄ
とは、被測定物をそれらの間に挟んで左右から位置の検
出ができるように、即ち、上側にある部分で説明すると
、レーザー変位計４ｕの測定方向は右向きに、また、レ
ーザー変位計５ｕの測定方向は左向きになるように対向
して配置されている。

第５図は上記各レーザー変位計の内部の構成の一例を示
す説明図で、例えばレーザー変位計２はレーザーダイオ
ード等のレーザー光源１０と、レーザー光源１０から照
射されたレーザー光を被測定物１１上で集光、即ち、ス
ポット光にするレンズ１２と、その反射光を位置検出用
の光電変換素子１３上に集光する受光レンズ１４と、光
電変換素子１３上での位置検出値ｑから被測定物の変位
ｐを検出する信号処理装置（図示せず）とで構成される
。

上記のように構成されたレーザー変位計を用いるのは下
記の理由による。即ち、（１）スポット光であるため微少な変位や形状の測定が
可能である。

（２）非接触測定が可能で、被測定物まで距離があって
も測定に支障をきたさない。

（３）高速測定が可能である。

第１図において、照射されたレーザーをミラー３により
９０°回転させた水平位置測定用レーザー変位針を用い
るのは２次元方向の測定を行う際の必要性によるもので
、例えばウェッブ間にレーザー変位計を挿入できないサ
イズのＨ形鋼であってもミラーにより狭い隙間に光路を
導き測定することが可能となる。

前記のデータ処理装置とは、前記の各レーザー変位計２
ｕ、２ｄ、４ｕ、４ｄ及び５ｕ、５ｄの検出値と各ステ
ージ６ｕ、６ｄ、７ｕ、７ｄ、８ｕ、８ｄ及び９ｕ、９
ｄの変位計により求められる各ステージ及び各レーザー
変位計の位置測定値から形鋼の断面形状を算出する機能
を有する演算装置である。なお、データ処理装置は必ず
しも本発明の装置に専用の機器として備えられている必
要はなく、汎用のデータ処理装置（コンピュータ）を代
用してもよい。

（作用）上記のように構成された本発明の装置を用いて行う形鋼
の形状測定例を以下に示す。

まず、Ｈｌ鋼についての測定例を第１図と第２図で説明
する。上側と下側の部分は同様の動作を同期して行うの
で、動作の説明は上側のみで行う。

第２図は測定の各ステップでのレーザー変位計の位置を
表している。被測定Ｈ形鋼１ａのサイズによりステージ
９はあらかじめ所定の位置に位置決めされる。

（１）フランジ幅Ｂ、の測定：Ｈ形鋼１ａが測定位置で停止した状態で、ステージ６ｕ
が同図に示したＸ方向に走査される。この時、レーザー
変位計２ｕが２ｕ＋の位置まで移動した状態で、レーザ
ー変位計２ｕによりＡｕ点の位置が測定される。一方、
ステージ７ｕの変位計によりレーザー変位計２ｕの位置
が測定される。

前記Ａｕ点の位置測定値と下側のレーザー変位計２ｄに
より同様に測定されたＡｄ点の位置測定値と、ステージ
７ｕ、７ｄの位置測定値と、予め定めたステージ９ｕ、
９ｄの位置とに基づいてデータ処理装置により演算がな
され、フランジ幅Ｂ。

が求められる。

（２）フランジ厚みＴ、の測定ニスチーシロｕが前記（１）における位置を基準として、
レーザー変位計４ｕと５ｕの中間点とレーザー変位計２
ｕ間の距離だけ更にＸ方向に移動する。この移動により
Ａｕ点のあるフランジ部がレーザー変位計４ｕ及び５ｕ
の中間に位置する状態になる。この状態でステージ８ｕ
が下降し、レーザー変位計４ｕ、５ｕが４ｕ、、５ｕ、
の位置になった状態で測定が行われる。レーザー変位計
４ｕ、５ｕ間の距離は予め定められているのでフランジ
厚みＴ、が求められる。

また、前記４ｕ、の位置にあるレーザー変位計４ｕによ
る測定値とステージ６ｕの変位計で測定されるステージ
８ｕの位置、即ち、それに取り付けられたレーザー変位
計４ｕの位置からフランジのＣｕ点のＸ方向変位が求め
られる。測定終了後、ステージ８ｕは上昇する。

（３）ウェッブ厚みＴ、の測定：レーザー変位計２ｕがウェッブの中間となる位置（第２
図中のＤｕ点に相当する位置）までステージ６ｕがさら
にＸ方向に移動し、停止する。この状態でステージ７ｕ
が下降し、測定が行われる。

２ｕｌの位置にあるレーザー変位計２ｕによるＤｕ点の
位置測定値とステージ７ｕの変位計で測定されるレーザ
ー変位計２ｕの位置よりＤｕ点の位置が求められる。こ
のＤｕ点の位置と先に求められたＡｕ点の位置との比較
です、が求められ、ｂｌと、同様に求められる下側のｂ
よと、フランジ幅Ｂ１との比較でウェッブ厚みＴ、が求
められる。

（４）フランジ幅Ｂｔの測定：前記（１）と同様に、２ｕｓの位置にあるレーザー変位
計２ｕでＥｕ点の位置が測定され、更にフランジ幅Ｂ！
が求められる。

（５）ウェッブ高さＨｕの測定：前記（２）と同様に４ｕｓ及び５ｕｓの位置にあるレー
ザー変位計４ｕと５ｕよりフランジ厚みＴ１と、Ｆｕ点
のＸ方向変位が求められる。Ｆｕ点のＸ方向変位と（２
）で求められたＣｕ点のＸ方向変位よりウェッブ高さＨ
ｕが求められる。

以上の測定により、Ｈ形鋼の必要な検査項目がすべて求
められる。

第６図は上記Ｈ形鋼についての形状測定例におけるデー
タ処理の説明図である。同図において、レーザー変位計
２ｕ、２ｄ、４ｕ、４ｄ、及び５Ｕ、５ｄで検出された
測定値はデータ処理装置１５に入力され、一方、ステー
ジ６ｕ、６ｄ、７ｕ。

７ｄ、８ｕ、８ｄ及び９ｕ、９ｄの位置測定値も同時に
データ処理装置１５に入力される。データ処理装置１５
では前記の入力されたデータを用いて予め定められた算
式に基づき演算がなされ、Ｈ形鋼の形状が確定される。

次に形状の複雑な鋼矢板についての測定例を示す、第３
図に測定の各ステップでの変位計の位置を示す、基本の
動作はＨ形鋼の場合と同様である。

鋼矢１１ｂの幅Ｗは４ｄｓ及び５ｄｔの位１にあるレー
ザー変位計４ｄ、５ｄの測定値と、ステージ６ｄの変位
計で測定されるレーザー変位計４ｄ、５ｄの位置から、
また、高さＨは２ｕ、及び２ｄｔ、２ｄ、の位置にある
レーザー変位計２ｕ、２ｄとステージ７ｕ、７ｄの変位
計で測定されるレーザー変位計２ｕ、２ｄのＹ方向位置
から求められる。

鋼矢板の展開度Ｔ４と肉厚Ｔ、の測定法を爪部の断面を
示した第４図に基づいて説明する。

（１）上側のレーザー変位計２ｕで爪上部を測定しなが
らステージ６ｕがＸ方向に移動し、レーザー変位計２ｕ
の測定値が爪上部の値より急に変化する時点（第４図中
の１点）におけるステージ６ｕの変位計の測定値から変
位ＸＩが求められる。

（２）次にステージ６ｕが更にＸ方向に移動し、下側の
レーザー変位計４ｄと５ｄの間に爪部が挟まれる位置に
きた状態でレーザー変位計４ｄにより爪側部を測定しな
がらステージ８ｄが上昇し、レーザー変位計４ｄの値が
急に変化する時点（３点）でのレーザー変位計４ｄとス
テージ６ｄの変位計との測定値から変位Ｘ！が求められ
る。変位Ｘ！と（１）で測定した変位ｘ１より見かけ上
の展開度Ｌ（−ｘｚ　　ＸＩ）が求められる。

（３）さらにステージ８ｄが所定の変位ｙ１だけ上昇し
、そのときのレーザー変位計４ｄの値の変化から変位Ｘ
、が求められる。変位χ２、ｘ３、ｙｌより次式（１）
の関係を用いて斜面の傾きθが求められる。

ｔａｎθ＝（ｘｓ−ｘｉ）／ｙ＋　　”　　・（１）（
４）展開度Ｔ、は先に求めたＬとθより、次式（２）％
式％斜面の肉厚Ｔ、も対向するレーザー変位計４ｄと５ｄで
求められるＴ、より、次式（３）から求めることができ
る。

Ｔａ　−Ｔｓ　　・ｃｏｓθ　　　　　・・・（３）以
上の説明で明らかなように、角度の測定が可能なことか
ら被測定形鋼の曲がりや反りなどの影響も補正すること
が可能である。

なお、上記の各測定値をデータ処理装置（第６図）に入
力して演算し、鋼矢板の形状を確定するのは、先のＨ形
鋼の場合と同じである。

（発明の効果）以上説明したように、Ｈ形鋼、鋼矢板などの形鋼の形状
検査において、本発明の形状測定装置を用いることによ
り、多くの種類の形鋼の形状測定が可能で、形鋼の反り
や曲がりにも影響されずに測定を行うことができる。し
かも、データ処理装置が取り付けられているので、測定
の各ステップにおける測定値に基づき必要な計算を行わ
せ、高速高精度の測定を自動的に行うことができ、生産
ラインで使用できるため品質管理上極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の形鋼の形状測定装置の一例の構成を示
す説明図、第２図はＨ形鋼についての測定の各ステップにおけるレ
ーザー変位計の位置を示す説明図、第３図は鋼矢板につ
いての測定の各ステップにおけるレーザー変位計の位置
を示す説明図、第４図は第３図の一部の拡大図で、鋼矢
板の爪部の測定手順を示す説明図、第５図は本発明の形状測定装置に用いるレーザー変位計
の内部の構成の一例を示す説明図、第６図はＨ形鋼につ
いての形状測定例におけるデータ処理の説明図である。１ａ・・・Ｈ形鋼　　　　　１ｂ・・・鋼矢板２・・・
レーザー変位計　　３・・・ミラー４．５・・・レーザ
ー変位計６．７．８．９・・・ステージ１５・・・データ処理装置

Claims

【特許請求の範囲】

形鋼を挟んでその上下に配置され水平方向および垂直方
向に移動するステージ機構と、そのステージ機構に取り
付けられて形鋼断面の垂直方向位置および水平方向位置
をそれぞれ検出するレーザー変位計と、そのレーザー変
位計の検出値から形鋼の断面形状を算出するデータ処理
装置とを備えた形鋼の形状測定装置。