JPH0682043B2

JPH0682043B2 - Ｈ形鋼の寸法測定方法

Info

Publication number: JPH0682043B2
Application number: JP2278930A
Authority: JP
Inventors: 洋二藤本; 善己福高
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPH04157304A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、Ｈ形鋼の寸法測定方法に関し、とくに被測
定Ｈ形鋼が静止の状態にあるときはもとよりのこと、走
行状態の場合（熱間、冷間を問わず）にあっても、連続
して正確な測定を可能とする方法を提案するものであ
る。

（従来の技術）Ｈ形鋼の寸法を熱間で、かつ、走行中に連続して測定す
る方法として、特開昭57−110901号公報には、中心のかたよりの測定方
法、特開昭57−144404号公報には、中心の偏り（ウエブ
の偏り）などのＨ形鋼の寸法の測定方法及び装置、特開
昭58−179515号公報には、中心の偏り、フランジ幅の測
定方法が、それぞれ開示されている。

しかしながら、特開昭57−110910号公報においては、水
柱式超音波距離計を用いているため、フランジ幅の最大
値を測定するには、被測定材の横振れ防止のための案内
精度を極度に向上させることが必要になる。すなわち、
水柱式超音波距離計の水柱径が実用上20mmφ程度あり、
被測定材が横振れを起すと、測定すべき位置がずれて測
定できなくなる場合がある。また、測定に水を用いるた
め、ウエブ面に水が乗ってしまい、ウエブの冷却が早く
なり、フランジ部との温度差が大きくなって、ウエブの
薄いＨ形鋼ではウエブ波が発生したり、水漏れによりウ
エブ部が発錆するなどの問題がある。

一方、特開昭57−144404号公報においては、測定方式
が、上下、左右からの光切断法を用いるものであるが、
この方法は測定精度が悪く、当然のことながら中心の偏
りなどの算出精度も悪くなる。また、水滴、水蒸気など
がたちこめる環境下においては測定が困難であることか
ら、圧延機（熱間圧延）直近での測定に問題がある。

さらに、特開昭58−179515号公報は、箱形のブリッジガ
イドに取付けられたCCD（Charge Coupled Devices）
等のイメージセンサーでフランジ幅を検出し、同じくブ
リッジガイドに取付けられた水流超音波距離計による測
定値から、中心の偏り、ウエブ厚を測定する方法である
が、ブリッジガイド内へ被測定材を案内する必要があ
り、被測定材の走行時の横振れ等に対しての余裕がな
く、このためブリッジガイド自体を強固にし、かつ入
側、出側のガイドを確実にして横振れをさえ込まないと
設備が損傷する恐れがあり、また、設備を強化しても、
ブリッジガイド及びこれに取付けたセンサーの振動によ
り測定精度が低下するなどの問題がある。

加えて、これらの開示例は、フランジ部エッジ形状を正
しくとらえて、フランジ幅最大値を測定するものではな
いため、この分、測定精度が劣るという問題もある。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、Ｈ形鋼の寸法測定において、たとえ、被測
定材が横振れのあるような熱間走行中であってもフラン
ジ部エッジ形状を正しくとらえ、フランジ幅の最大値、
及び中心の偏りの測定を精度よく行おうとするものであ
る。

Ｈ形鋼のフランジ部エッジ形状は、第３図、イ、ロ、
ハ、及びニ、にその代表例を示すように種々の形状にな
る。

一方、Ｈ形鋼の寸法を走行中に測定する場合、前にも述
べたように、走行中の被測定材には、横振れが発生し、
この横振れを完全に制止させることはできない。

したがって、正確にフランジ幅の最大値を測定するため
には、被測定材に横振れがあっても、フランジ部エッジ
形状を正しくとらえることが肝要になる。

ここに、Ｈ形鋼の中心の偏りＳは、第２図にb₁,b₂で示
した脚長寸法から次式で計算される値である。

したがって、精度の高い中心の偏りＳの値を得るために
は、フランジ部エッジ形状を正しくとらえ脚長寸法b₁,b
₂を精度よく測定することが重要である。

（課題を解決するための手段）この発明は、被測定材の横振れに対応することができ、
かつフランジ部エッジの形状を正しくとらえることによ
り、熱間走行中であっても、Ｈ形鋼の寸法を精度よく測
定できるようにするもので、その要旨は、Ｈ形鋼をそのフランジ幅方向に挟んで、フランジ及びウ
エブに面して、それぞれ２次元距離計の対と、１次元距
離計の対とを対向配置し、２次元距離計において、それぞれ相対するフランジまで
の垂直距離を測定すると共に、１次元距離計により、そ
れぞれ相対するウエブまでの垂直距離を、測定すること
により、中心の偏り、フランジ幅及びウエブの厚さを同時に算出
することを特徴とするＨ形鋼の寸法測定方法である。

ここに、２次元距離計及び１次元距離計は、レーザ距離
計とすることが好ましい。

すなわち、レーザ距離計を用いることより、測定精度が
よく、熱等の圧延工場の環境下に耐えうるばかりでな
く、互換性があることから形鋼のように測定箇所が多い
場合有利である。

（作用）まず、この発明における、センサーの選択及び配置と計
算ロジックについて述べる。

第１図は、センサーの配置と測定要領を示す説明図であ
る。

第１図のように、フランジまでの距離を測定する１対の
センサーA₁,A₂は、フランジ幅を挟む方向に対向配置
し、被測定材が走行中に横振れがあっても測定ができ、
かつ、フランジ部エッジの形状を正しくとらえる必要が
あることから、この目的に好適な２次元のレーザ距離計
を用いるここに、２次元距離計の測定原理の説明図第４図を例に
より、原理及び特徴を説明する。

第４図において、He−Neレーザ発振器からのレーザ光
を、コリメーター13で帯状レーザ光としてＨ形鋼11のフ
ランジ部に投光し、Ｈ形鋼11のフランジ部で乱反射する
レーザ光をレンズ14で捕え、検出素子を縦横に多数配置
した２次元イメージセンサー15で受光する。かくするこ
とにより、フランジ部エッジ形状を正しくとらえること
ができ、フランジ幅の最大値を測定することができる。

また、第４図には、測定可能範囲を点線で示している
が、このようにＨ形鋼11のフランジ幅に対し十分に広く
とることができることからＨ形鋼11の走行中に生じ横振
れに対する許容範囲を大きく取ることができる。

一方、ウエブ面までの距離を測定する１対のセンサー
C₁,C₂は、１次元のレーザ距離計を用い、ウエブ面を挟
む方向に対向配置する。

なお、この場合２次元のレーザ距離計を用いてもよい
が、精度がおちるので１次元のレーザ距離計を用いるこ
とが望ましい。

これらの距離計を組合せて測定することにより、第１図
から、の各式により、それぞれの寸法が計算される。

なお、センサーA₁−A₂間、C₁−C₂間は、第１図において
は、同一間隔Ｌとしているが、この間隔は異なってもか
まわない。

これら、A₁,A₂の１対のセンサーと、C₁,C₂の１対のセン
サーを１組として、第１図紙面上の右側にもA₃,A₄（図
示省略）とC₃,C₄（図示省略）の１組のセンサーを配置
すれば、Ｈ形鋼の両側の、中心の偏り、フランジ幅ウエ
ブの厚さは全て測定できることになる。

なお、距離計は分解能が測定精度となるため、センサー
と被測定物の位置関係は重要である。

したがって、測定精度を保つためには、Ｈ形鋼の形状寸
法に合せてセンサーを最適位置に移動設定することが望
ましい。

すなわち、代表的なＨ形鋼サイズして、 H400×150〜H900×300…細幅タイプ H300×300〜H500×500…広幅タイプなどあるが、これらのフランジ幅ウエブ高さに合せてセ
ンサーを移動できる機構とし、最適位置にセンサーを移
動設定する。

さらに、ウエブ高さが小さく、センサー同志が接近しす
ぎて干渉し合う場合には、位相をずらすことによって測
定できる。

すなわち、干渉し合うセンサーを位相差分だけ被測定材
の長手方向にずらせばよく、この場合、測定位置が被測
定材の長手方向で異なることになるが、この位置合せ
は、被測定材をトラッキングしてPLG（Pulse Generato
r）などで長さをカウントしてデーターを算出しなおせ
ばよい。

次に、システム構成を第５図により説明する。

第５図はシステム構成を示す説明図で、各センサー本体
A₁,A₂,A₃,A₄,C₁,C₂,C₃,C₄からの信号がそれぞれ距離計
ユニットに送られ、ここで距離値を出し、これらの距離
値がさらに演算ユニットに送られ、ここで、中心の偏
り、フラウジ幅ウエブの厚さが算出される。

（実施例）この発明の実施例を第６図に基づいて説明する。

第６図は、この発明の説明図で、Ｈ形鋼の寸法測定装置
の各センサーの取付け及び移動機構を示す。

センサー１−１、１−２、１−３、１−４は、それぞれ
２次元距離計センサーと１次元距離計センサーを組みと
したものである（図示省略）。

これらのセンサー１−１、１−３はセンサーフレーム５
−１に、センサー１−２、１−４はセンサーフレーム５
−２に、それぞれ摺動できるように取付けられており
（図示省略）、センサーの横方向の移動ができるように
なっている。

さらに、センサーフレーム５−１は、摺動ガイド４−
１、４−３を、センササーフレーム５−２は摺動ガイド
４−２、４−４を介して台車フレーム２に取付けられて
おり、センサーフレーム及びこれに取付たセンサーの上
下方向の移動を可能としている。

つぎに、センサーの横方向の駆動と移動量の検出は、モ
ータ・セルシンにより行なうようになっている。すなわ
ち、モーター・セルシン６−１により、スクリューシャ
フト７−１を介してセンサー１−１、１−３を、また、
モータ・セルシン５−２により、スクリューシャフト７
−２を介してセンサー１−２、１−４をそれぞれ移動す
るし、その位置を検出する。

なお、スクリューシャフト７−１、及び７−２にはそれ
ぞれ逆ねじが切ってあり、スクリューシャフトのある方
向の回転に対して、センサー１−１と１−３、１−２と
１−４とはそれぞれ逆方向に移動するようになってい
る。また、モーター・セルシン６−１と６−２とは同期
させることができるようになっている。

これら横方向移動機構を用いて、被測定材、すなわち、
Ｈ形鋼11のウエブ高さに合せて、センサーの横方向位置
を最適位置に設定する。

一方、上下方向には、モーター・セルシン８−１によ
り、ウォーム減速機９−１、９−３、スクリューシャフ
ト10−１、10−３を介して、センサー１−１、１−３
が、モーター・セルシン８−２により、ウォーム減速機
９−２、９−３、スクリューシャフト10−２、10−４を
介してセンサー１−２、１−４が移動するうになってい
る。

また、モーター・セルシン８−１と８−２とは、同期さ
せることができるようになっている。

これら上下方向移動機構を用いて、被測定材すなわち、
Ｈ形鋼11の辺に合わせて、センサーの上下方向位置を最
適位置に設定する。

なお、上記の位置設定用アクチュエーターはモーターと
しているが、油圧モーター、位置設定シリンダーなどを
用いてもよい。

さらに、台車フレーム２は、モーター・セルシン３を駆
動源として移動できるようになっており、オンライン、
及びオフラインでの測定ができるようにしている。

（発明の効果）この発明は、２次元距離計と１次元距離計を組合せて、
被測定材の走行中の横振れに対する許容度を大きくし、
かつ、フランジ部エッジの形状を十分に把握できるよう
にすることによる測定精度に優れるＨ形鋼の寸法測定方
法であって、この発明方法を品質保証手段に用いること
により、品質の向上、歩止りの向上などが計れるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、セサンーの配置と測定要領を示す説明図、第２図は、Ｈ形鋼の寸法定義の説明図、第３図は、Ｈ形鋼のフランジ部エッジ形状を示す横断面
図、第４図は、２次元レーザ距離計の測定原理を示す説明
図、第５図は、システム構成を示す説明図、及び第６図は、Ｈ形鋼の寸法測定装置の各センサーの取付け
及び移動機構を示す説明図である。 A₁,A₂,A₃,A₄……２次元距離計用センサー C₁,C₂,C₃,C₄……１次元距離計用センサー 1-1,1-2,1-3,1-4……センサー（２次元距離計センサー
と１次元距離計センサーを組としたもの）２……台車フレーム３……モーター・セルシン（台車移動用） 4-1,4-2,4-3,4-4……摺動ガイド 5-1,5-2,……センサーフレーム 6-1,6-2……モーター・セルシン（センサー横方向移動
用） 7-1,7-2……スクリューシャフト 8-1,8-2……モーター・セルシン（センサー上下方向移
動用） 9-1,9-2,9-3,9-4……オォーム減速機 10-1,10-2,10-3,10-4……スクリューシャフト 11……Ｈ形鋼 12……He-Neレーザー発振器 13……コリメーター 14……レンズ 15……２次元イメージセンサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｈ形鋼をそのフランジ幅方向に挟んで、フ
ランジ及びウエブに面して、それぞれ２次元距離計の対
と、１次元距離計の対とを対向配置し、２次元距離計において、それぞれ相対するフランジまで
の垂直距離を測定すると共に、１次元距離計により、そ
れぞれ相対するウエブまでの垂直距離を、測定すること
により、中心の偏り、フランジ幅及びウエブの厚さを同時に算出
することを特徴とするＨ形鋼の寸法測定方法。