(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板コイルの端面形状の測定に当たり、コイル端面に沿って、コイルの内径部から外径部に至る間の測定値に対して、中間の一点から、コイル最内周部側はコイル中心方向に向かって、コイル最外周部側は放射方向に向かって、距離計を走査させて距離計とコイル端面間の距離を測定し、金属板コイル間の隙間を検出したとき次のピークトレスデータの位置を基準に板厚分のマスク処理を行い、コイルの最内巻部または最外巻部における不適正な距離データを除外して、ピークトレース処理を行い、該処理結果に基づきテレスコープ量を判定することを特徴とするコイル形状測定方法。
【請求項２】
前記中間の一点は、コイルの上巻部および下巻部の巻厚を２等分した点であることを特徴とする請求項１記載のコイル形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル形状測定方法に関し、さらに詳しくは、金属板コイルのテレスコープによる巻形状を測定する場合にコイルのテレスコープ量の誤判定を防止するようにしたコイル形状測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属板コイル形状の測定方法に関しては、特開平９−２６３１０号公報に、コイルの両側端面から所定の距離で離れた位置にそれぞれレーザ距離計を配置し、それぞれのレーザ距離計とコイル端面間の距離を測定し、測定された距離のデータから基準値を定め、基準値と測定された距離との差をテレスコープ量とし、基準値よりも小さい距離値によるテレスコープ量からコイルの巻形状を判定するコイルの巻形状の測定方法が開示されている。この技術では、金属板コイルの両側端面に対向してそれぞれ距離計を配置し、２つの距離計の垂直走査を行うことによってコイル端面までの距離をそれぞれ測定する。距離データから基準値を定め、基準値と距離データとを比較し、距離データが小さい場合のみをテレスコープ量と判断する。
【０００３】
また特公平２−６４３号公報には、コイルの一方の端面に対向して距離計を配置し、距離計とコイル端面間の距離のコイル径方向の変化から、コイルの巻形状を測定する方法において、距離計出力の極小値をトレースして距離測定値とし、測定終了後、前記距離測定値からコイル巻形状のテレスコープ量を求める技術を開示している。この技術では、コイルの一方の端面に対向して距離計を配置し、走査を行うことによってコイル端面までの距離を測定する。距離データの極小値をトレースしてコイル端面を認識し、極小値の最大値と最小値との差をテレスコープ量と判断する。この距離データの極小値をトレースする技術をピークトレース処理と呼んでいる。すなわち、ピークトレース処理は、コイル端面を金属板の板厚よりかなり小さいピッチで測定した多数の距離測定データを順番にトレースし、極小値となる距離測定値を金属板の１層ごとの各端部を示す数値として把握する処理である（図５参照）。ピークトレース処理によって選択された距離値（ピークトレースデータ）はそれぞれコイルを構成する金属板１層ごとの端部に対応するデータとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平９−２６３１０号公報に開示されている技術では、測定装置が２セット必要となるので設備費が高額となる。またコイルの両側端面に配置した２つの距離計の位置データを合致させる機構や位置の調整又は処理が必要となる問題がある。また、コイル径方向のコイル外径最外巻部及びコイル内径最内巻部の非定常部において、タング部、フィッシュテール部、巻緩み等が含まれ、テレスコープ量の誤認を生ずる場合があった。そのため、コイル外径最外巻部及びコイル内径最内巻部に対して、任意の範囲をマスクし、それ以外のコイル径方向の範囲を対象とした巻形状の品質判定を行っていたが、マスク範囲が広範囲になると品質判定を行う範囲が狭くなり品質不良の未検出が発生するという問題がある。
【０００５】
また、特公平２−６４３号公報に示すピークトレース処理におけるピークトレース処理をコイル径方向について一方向で行った場合、すなわち、上から下方向又はその逆のいずれか一方向で処理した場合、コイル径方向のコイル外径最外巻部及びコイル内径最内巻部の非定常部において隙間が存在するケースでは、コイル外径最外巻部又はコイル内径最内巻部の隙間がテレスコープとしてピークトレースされて巻形状の品質を判定する範囲（品質判定範囲）に含まれ、異常テレスコープを持つコイルとして処理されるという問題が発生する。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決したコイル形状測定方法を提供することを目的とする。本発明の課題は、１台の距離計を用いて金属板コイル端面のテレスコープ量を適正に判定する技術を提供することにあり、ピークトレース処理技術を用いて、その問題となる点を合理的に解決しテレスコープ量に係るコイルの品質に関して、誤認を防止することである。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とするコイル形状測定方法である。すなわち、本発明は、金属板コイルの端面形状の測定に当たり、コイル端面に沿って、コイルの内径部から外径部に至る間の測定値に対して、中間の一点から、コイル最内周部側はコイル中心方向に向かって、コイル最外周部側は放射方向に向かって、距離計を走査させて距離計とコイル端面間の距離を測定し、金属板コイル間の隙間を検出したとき次のピークトレスデータの位置を基準に板厚分のマスク処理を行い、コイルの最内巻部または最外巻部における不適正な距離データを除外して、ピークトレース処理を行い、該処理結果に基づきテレスコープ量を判定することを特徴とするコイル形状測定方法である。
本発明では、１台の距離計を用いてコイルの一方の端面のみを走査し、ピークトレース処理の際に、誤認を生ずる原因となる金属板の巻始めと巻終り部に該当する不適正なデータを除外するようなピークトレース処理を行う。ここでピークトレース処理とは距離計とコイル端面間の距離の測定データの中から、距離計の走査に伴うデータ変化の極小点を抽出し、これらの極小点が金属板の各層の端部を示すデータであるとして認識する処理である。これらの極小点相互の変化をテレスコープ量と判定する。
【０００８】
本発明方法の具体的な工程は次の通りである。
（１）距離計としては例えば１次元レーザ距離計を用いる。
（２）コイルをダウンエンドに保ち、コイルの一方の端面に対向して距離計を配置し、コイル径方向に距離計を走査して距離計とコイル端面間の距離をコイル径に沿って測定する。走査方向は例えば鉛直上向き方向とし、距離計の測定のピッチは金属板の厚さに対して微小な値とする。ここでダウンエンドとはコイルの中心線を水平にして置いた姿勢をいう。
（３）距離測定完了後、測定距離データ及び走査位置データからコイルの上巻部、下巻部の範囲（巻厚）を求める。求めたコイルの上巻部および下巻部の中間の一点からコイル中心方向及び放射方向に向って、それぞれ距離測定値のピークトレース処理を行う。このとき、中間の一点としては、任意の点を取ればよいが、コイル巻部の差厚を２等分した点と定めておけば、ピークトレース処理を自動化することが単純となり、好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
まず従来技術について図５〜図８を参照して説明する。図５はコイル端面近傍のコイル縦断面の一部拡大図であって、ピークトレース処理の説明図である。コイル状に巻かれた金属板１０１，１０２，１０３，…からなるコイルの一方の端部に、図４に示す測定装置２００を配置し、コイル端面にレーザ光を照射しながら、コイルの１つの直径に沿って走査し、距離計２０３とコイル端面間の多数の測定距離データを採取する。その多数の測定距離データ２１を例えば矢印３０方向に順番にトレースする。この距離データのトレースにより、極小値１１２、１１４、１１６を選び出すことができる。これらは、金属板１０１，１０２，１０３の端部の頂点１１１、１１３、１１５に対応する距離データである。従ってこれらの値を、金属板端部位置を示すデータとして把握する。以上がピークトレース処理である。
【００１１】
このようにして求めた極小値１１２、１１４、１１６の差１２１、１２２はコイルのテレスコープ量を示す値となる。図６はコイル１０に対して距離計の走査方向２０、ピークトレース処理方向３０又は４０の方向を示している。ピークトレース処理方向３０又は４０はいずれでもよい。しかし、一方向のピークトレース処理は問題がある。図７、図８はこの問題を説明する説明図である。図６のコイル上巻部の上端部５０（最外巻部）の部分断面図を図７に示した。最外巻の金属板１１とその次の層の金属板１２の端部部分断面及びその隙間１３が示されている。金属板１１と１２のピークトレース処理されたデータ（ピークトレースデータ）はそれぞれ２３、２２であり、その測定距離差２４が示されている。
【００１２】
今、ピークトレース方向３１の方向にピークトレース処理を行うものとする。本来、コイル端部の隙間１３を除くピークトレースデータ２２より下方のデータによりテレスコープ量を判定すべきであるのに、測定距離差２４がテレスコープ量のデータに加えてカウントされる。すなわち、ピークトレース方向３１の方向にピークトレース処理をした場合に、ピークホールド処理により、隙間が板厚以上あるケースでは最終巻部の１枚をマスク処理しても、マスク範囲外で隙間部データが存在するためである。このように、この測定距離差２４は異常テレスコープ量であることが多く、従って誤テレスコープ量を算入してしまうことになる。図８は図６の最内巻部５１の部分の縦断面図の部分拡大図である。最内巻の金属板１４とその次の層の金属板１５及び隙間１６が示されている。金属板１４と１５のピークトレースデータはそれぞれ２５、２６であり、その測定距離差２７が示されている。この場合、コイル端部の隙間１６を除くピーク処理データ２５より上方のデータによりテレスコープ量を判定するのが適切である。しかし、矢印４１方向にピークトレース処理を行うと、異常テレスコープ量である測定距離差２７がテレスコープ量のデータに加えられる。従って誤テレスコープ量を演算することになる。
【００１３】
図１は本発明の実施例のコイル巻形状測定方法を示す図で、コイル１０の側面図を示している。コイル１０端面に平行に直径に沿って図４に示す測定装置２００の距離計２０３を走行方向２０（鉛直方向）の方向に走査させて距離計とコイル端面間の距離を測定する。コイル１０の内径部の上端部５１（最内巻部）から外径部の上端部５０（最外巻部）に至る間の測定データに対してピークトレース処理を行う場合、中間の一点５２から、コイル最内周部側（内径部の上端５１側）はコイル中心方向に向かってピークトレース方向４０で示す方向に、コイル最外周部側（外径部の上端５０側）は放射方向に向かってピークトレース方向３０で示す方向に、ピークトレース処理を行う。このようにすると、図７，図８で示したコイルの最内巻部又は最外巻部における不適正な距離データを算入することなく、適正なテレスコープ量を演算することができる。
【００１４】
図２は図１のコイルの外径部の上端部５０の部分の部分断面図である。最外巻の金属板１１とその次の層の金属板１２の端部部分断面及びその隙間１３が示されている。本発明では、測定距離データ２１のピークトレース処理を図２に示すピークトレース処理方向３０の方向に行う。金属板１２に対してピークトレースデータ２２が求められ、最外巻きの金属板１１ではピークトレースデータ２３となる。
【００１５】
この測定距離差２４はテレスコープ量を示すデータとしては不適正な場合が多く、そのため、本発明ではピークトレースデータ２３の位置を基準に板厚分のマスク処理を行うようにする。こうすることで、ピークトレースデータ２３のデータは品質判定範囲から除外することができ、従って、測定距離差２４はテレスコープ量算定のデータとして認識されない。
【００１６】
図３は図１のコイルの内径の上端部（最内巻部）５１の部分の縦断面図の部分拡大図である。最内巻の金属板１４とその次の層の金属板１５及び隙間１６が示されている。ここで本発明では測定距離データ２１をピークトレース処理方向４０の方向にピークトレース処理する。金属板１５のピークトレースデータ２６の次に隙間１６があるので、最内巻の板１４のピークトレース処理されるべきデータ２５は無視され、その測定距離差２７が無視される。従って本発明では不適正データを除外して適正なテレスコープ量を判定することができる。
【００１７】
図４に本発明の実施に用いた巻形状測定装置２００の外観を示す。巻形状測定装置２００は立設架構２０１に設けた昇降用リニアガイドレール２０２に沿って昇降するフレーム２０４にレーザ距離計２０３を装着している。モータ２０９は下部スプロケット２０７、上部スプロケット２０５を介してチェーン２０６を駆動し、フレーム２０４を昇降させる。フレーム２０４は昇降用リニアガイドレール上を摺動走行するサドル２０８を備え、円滑に正確に精度よく昇降する。チェーン緩みセンサ２１０はチェーンの緩みを監視し、昇降精度を保持する。ケーブル保持具２１１、２１２は距離計の測定データ、移動データを伝達するケーブルを保持している。フレーム２０４の昇降ストロークの最下端にはクッション２１３が設けられ衝撃を防止するようになっている。
【００１８】
この巻形状測定装置２００は高さが約５ｍであり、高さ７００ｍｍ程度のコイル載置サドル上に載置した外径１１００ｍｍ〜２４００ｍｍφのコイルの鉛直直径に沿って測定ができる。コイル端面に対向して配置した距離計を昇降装置によってコイル径方向に走査させ、距離計によって検出されるコイル径方向の距離計とコイル端面間の距離変化からコイルの巻形状を測定する。
【００１９】
本発明では、得られた距離及び昇降位置データからコイルの上巻部および下巻部の巻厚（範囲）を求め、求めた巻厚を例えば中心で２等分し、この中心を基準としてこの点より上部は上方向に、下部は下方向にピークトレース処理を行う。この上下方向のピークトレース処理を合計して結果が示される。
【００２０】
これにより、コイル最内巻又は最外巻の非定常部で隙間が発生したケースにおいても、巻形状品質判定範囲にコイル外径最外巻部及びコイル内径最内巻部のテレスコープが含まれることなく、適正なテレスコープ量の検出が可能となる。マスク処理も最外巻部、最内巻部の位置巻部分のみとすることができる。
【００２１】
図９は本発明の（ａ）適用前、（ｂ）適用後の距離計データ及びピークトレースデータを示すチャートである。対象材はコイル巻取り後のコイルである。距離計のスタンドオフ（距離計とコイル端面間距離、詳しくは距離計前面から零点位置までの距離）は４２０ｍｍで、測定範囲はコイル全幅全サイズに対応させるため１１７０ｍｍとした。図９(ａ)は従来技術、図９(ｂ)は実施例を示すもので、コイル最外巻部近傍の記録データである。図９(ａ)では、測定距離データ１３０をピークトレースデータ１４０に処理するとき、図の上から下側に向かってピークトレース処理を行っている。最外巻部の金属板端部の測定距離データ１３１および次の金属板の端部の測定距離データ１３２に対するピークトレースデータは１４１、１４２であり、ピークトレースデータ１４１と１４２との差１４３はテレスコープ量品質判定範囲１４４内にあるのでテレスコープ量判定に算入される。
【００２２】
図９(ｂ)では測定距離データ１５０をピークトレースデータ１６０に処理するとき、図の下から上側に向かってピークトレース処理を行っている。最外巻部の金属板端部の測定距離データ１５１および次の金属板の端部の測定距離データ１５２に対するピークトレースデータは１６１、１６２であり、ピークトレースデータ１６１と１６２との差１６３はテレスコープ量品質判定範囲１６４外であり、テレスコープ量判定に算入されない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のコイル形状測定方法は以上のように構成されているので、コイルの最内巻又は最外巻の非定常部で隙間が発生したケースにおいても巻形状品質の判定範囲にコイル外径最外巻部及びコイル内径最内巻部のテレスコープが含まれることなく、コイル径方向のテレスコープ量の検出が可能となる。マスク処理も最外巻部、最内巻部の１巻部分のみとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の巻形状測定方法の説明図である。
【図２】図１のコイル外径上端部の部分断面図である。
【図３】図１のコイル内径上端部の部分断面図である。
【図４】巻形状測定装置の外観図である。
【図５】ピークトレース処理の説明図である。
【図６】従来方法の説明図である。
【図７】従来方法の説明図である。
【図８】従来方法の説明図である。
【図９】従来方法と本発明方法実施後の１例のチャートである。
【符号の説明】
１０    コイル
１１    最外巻の金属板
１２    次の層の金属板
１３    隙間
１４    最内巻の金属板
１５    次の層の金属板
１６    隙間
２０    走行方向
２１    測定距離データ
２２、２３    ピークトレースデータ
２４    測定距離差
２５、２６    ピークトレースデータ
２７    測定距離差
３０、３１、４０、４１    ピークトレース処理方向
５０    外径の上端部（最外巻部）
５１    内径の上端部（最内巻部）
５２    中間の一点
１０１、１０２、１０３    金属板
１１１、１１３、１１５    端部の頂点
１１２、１１４、１１６    極小値を示す測定値
１２１、１２２    差
１３０    測定距離データ
１３１    最内巻の金属板の測定距離データ
１３２    次の金属板の測定距離データ
１４０    ピークトレースデータ
１４１    ピークトレースデータ
１４２    ピークトレースデータ
１４３    差
１４４    テレスコープ量品質判定範囲
１５０    測定距離データ
１５１    最内巻の金属板の測定距離データ
１５２    次の金属板の測定距離データ
１６０    ピークトレースデータ
１６１    ピークトレースデータ
１６２    ピークトレースデータ
１６３    差
１６４    テレスコープ量品質判定範囲
２００    巻形状測定装置
２０１    立設架構
２０２    昇降用リニアガイドレール
２０３    レーザ距離計
２０４    フレーム
２０５    上部スプロケット
２０６    チェーン
２０７    下部スプロケット
２０８    サドル
２０９    モータ
２１０    チェーン緩みセンサ
２１１、２１２    ケーブル保持具
２１３    クッション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003690290.tif 000008
【図８】
0003690290.tif 000009
【図９】
0003690290.tif 000010