(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する対象物間の距離を測定するための伸縮構造を有する距離測定装置であって、
該距離測定装置に生じる歪を検出する歪検出装置、及び該距離測定装置に作用する荷重を検出する荷重検出装置のうち少なくともいずれか一方と、
該距離測定装置に生じる歪、及び該距離測定装置に作用する荷重のうち少なくともいずれか一方に、距離補正値を関連付けた距離補正値情報を保存する記憶手段と、
対向する対象物間の距離を測定するときに、前記歪検出装置で検出される歪、及び前記荷重検出装置で検出される荷重のうち少なくともいずれか一方に基づいて、前記記憶手段に保存した距離補正値情報から距離補正値を取得し、測定した距離を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
対向する対象物は、鋼材を幅圧延する一対の竪ロールであることを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の距離測定装置を用いて、対向する対象物間の距離を測定する距離測定方法であって、
既知の距離を有する原器を対象として前記距離測定装置を用いて距離を測定し、その際に前記歪検出装置で検出される歪、及び前記荷重検出装置で検出される荷重のうち少なくともいずれか一方に、測定した距離と前記既知の距離との差を距離補正値として関連付けた距離補正値情報を作成して前記記憶手段に保存するステップと、
前記距離測定装置を用いて対向する対象物間の距離を測定するときに、前記歪検出装置で検出される歪、及び前記荷重検出装置で検出される荷重のうち少なくともいずれか一方に基づいて、前記記憶手段に保存した距離補正値情報から距離補正値を取得し、測定した距離を補正するステップとを有することを特徴とする距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば一対の竪ロール間の距離を測定するのに利用して好適な距離測定装置及び距離測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対向する対象物間の距離を測定するための距離測定装置として、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているものがある。
特許文献１には、２本以上のロールを有する帯状物処理ラインにおいてロール間距離を測定するロール間距離測定装置であって、中空棒とこの中空棒内に滑らかに動けるように挿入された挿入棒とからなり、その両端に測定座の設けられた伸縮棒により構成されることが開示されている。
特許文献２には、アルミサッシなどの枠体の内法寸法を測定するのに利用される内法寸法の測定用治具であって、相互に対向する２つの部位間に挿入された状態で、両端部が直線状の軸線に沿って相互に近接および離反する方向に伸縮自在な伸縮構造体と、伸縮構造体の一端部に設けられ、伸縮構造体の前記近接および離反する方向に垂直な第１当接面を有する第１当接体と、伸縮構造体の他端部に設けられ、伸縮構造体の前記近接および離反する方向に垂直な第２当接面を有する第２当接体とを含む構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−３１３０６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した距離測定装置は、作業者が持ち上げて対象物間に配置し、伸縮させることにより距離を測定するものである。
この場合に、対象物に対して距離測定装置が傾いてしまうと、測定距離に誤差が生じてしまう。この対策として、特許文献１では測定座を設けることにより、また、特許文献２では水準器を設けることにより、対象物に対する直角度を確保するようにしている。
【０００５】
また、距離測定装置の取り扱いは作業者によって異なり、距離測定装置の対象物への押し当て方によっては、距離測定装置に歪が生じたり、荷重が作用して端部等が変形したりすることがある。この場合も、測定距離に誤差が生じてしまい、対象物間の距離を正確に測定することができなくなる。しかしながら、特許文献１や特許文献２では、距離測定装置に生じる歪や作用する荷重については考慮されていない。
【０００６】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、対向する対象物間の距離を精度良く測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］  対向する対象物間の距離を測定するための伸縮構造を有する距離測定装置であって、
該距離測定装置に生じる歪を検出する歪検出装置、及び該距離測定装置に作用する荷重を検出する荷重検出装置のうち少なくともいずれか一方と、
該距離測定装置に生じる歪、及び該距離測定装置に作用する荷重のうち少なくともいずれか一方に、距離補正値を関連付けた距離補正値情報を保存する記憶手段と、
対向する対象物間の距離を測定するときに、前記歪検出装置で検出される歪、及び前記荷重検出装置で検出される荷重のうち少なくともいずれか一方に基づいて、前記記憶手段に保存した距離補正値情報から距離補正値を取得し、測定した距離を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする距離測定装置。
［２］  対向する対象物は、鋼材を幅圧延する一対の竪ロールであることを特徴とする［１］に記載の距離測定装置。
［３］  ［１］又は［２］に記載の距離測定装置を用いて、対向する対象物間の距離を測定する距離測定方法であって、
既知の距離を有する原器を対象として前記距離測定装置を用いて距離を測定し、その際に前記歪検出装置で検出される歪、及び前記荷重検出装置で検出される荷重のうち少なくともいずれか一方に、測定した距離と前記既知の距離との差を距離補正値として関連付けた距離補正値情報を作成して前記記憶手段に保存するステップと、
前記距離測定装置を用いて対向する対象物間の距離を測定するときに、前記歪検出装置で検出される歪、及び前記荷重検出装置で検出される荷重のうち少なくともいずれか一方に基づいて、前記記憶手段に保存した距離補正値情報から距離補正値を取得し、測定した距離を補正するステップとを有することを特徴とする距離測定方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、距離測定装置に生じる歪や距離測定装置に作用する荷重に基づいて、測定した距離を補正するようにしたので、対向する対象物間の距離を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る距離測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】カメラによる撮像画像の例を示す図である。
【図３】処理ユニットの機能構成を示す図である。
【図４】テーブルの作成手順を示すフローチャートである。
【図５】テーブルの例を示す図である。
【図６】荷重と歪と距離補正値とを表わす補正曲面の三次元グラフを示す図である。
【図７】テーブルを利用した補正処理を示すフローチャートである。
【図８】実施形態に係る距離測定装置を用いて一対の竪ロール間の距離を測定する様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１に、実施形態に係る距離測定装置１の概略構成を示す。本実施形態に係る距離測定装置１は、図８に示すように、鋼材を幅圧延する一対の竪ロール１００、１００間の距離を測定するのに用いられる。一対の竪ロール１００、１００間の平行度や距離精度が悪いと品質欠陥を招くため、一対の竪ロール１００、１００間の距離を測定して平行度や距離精度を保つように保守管理することが行われている。なお、図８において符号２００は、竪ロール１００の上下流側に配置される水平ロールを指す。
【００１１】
図１に示すように、距離測定装置１は、外ロッド２と、外ロッド２に出入自在に設けられた内ロッド３を備え、テレスコピック式の伸縮構造を有する。外ロッド２及び内ロッド３は、人手で持ち上げられるように軽量化を図るべく、例えばアルミニウム合金製とされる。
外ロッド２内には、外ロッド２及び内ロッド３を伸長方向に付勢するコイルスプリング４が内蔵される。
また、距離測定装置１の両端には、竪ロール１００に接触させることのできる曲面状の座部５が配設される。距離測定装置１を用いて一対の竪ロール１００、１００間の距離を測定するときに、座部５をそれぞれ竪ロール１００に接触させることにより、竪ロール１００に対する直角度を確保することができる。
【００１２】
距離測定装置１を用いて一対の竪ロール１００、１００間の距離を測定するときは、作業者が距離測定装置１を持ち上げて一対の竪ロール１００、１００間に配置し、外ロッド２及び内ロッド３を伸縮させて、座部５をそれぞれ竪ロール１００に接触させた状態とする。
ここで、図１において一部拡大図として示すように、内ロッド３の外周面には、内ロッド３の長手方向に傾斜するライン状の目盛６が設けられている。また、外ロッド２の適所には、内ロッド３の所定の領域１６を撮像して、目盛６を読み取るカメラ７が固定されている。
図２に示すように、カメラ７によって目盛６を読み取ることにより、外ロッド２及び内ロッド３の伸縮度合いを捉えることができる。図２（ａ）は最大引き出し時のカメラ７による所定の領域１６の撮像画像を、（ｂ）は中間引き出し時のカメラ７による所定の領域１６の撮像画像を、（ｃ）は最大縮み時のカメラ７による所定の領域１６の撮像画像を示す。例えば所定の領域１６の中央位置（図２（ａ）〜（ｃ）の矢印を参照）を計測位置としておき、計測位置でのメモリ６の高さｈを読み取る。計測位置でのメモリ６の高さｈは、予め較正により、外ロッド２及び内ロッド３の伸縮度合い、すなわち測定距離と一意に関係付けられている。これにより、カメラ７で読み取った目盛６の高さｈに基づいて、一対の竪ロール１００、１００間の測定距離を求めることができる。
【００１３】
距離測定装置１には、装置１の傾きを検出する傾き検出装置として加速度センサ８が配設される。加速度センサ８で検出した結果を、例えば距離測定装置１に設けた不図示の小型モニタ部に表示して作業者に通知することにより、作業者は距離を測定するに際して距離測定装置１を水平にすることができる。なお、ここでは加速度センサ８を設ける例を説明したが、水準器を配設するようにしてもよい。
【００１４】
また、距離測定装置１には、装置１に生じる歪を検出する歪検出装置として歪ゲージ９が配設される。例えば外ロッド２の開口端内面に歪ゲージ９が設けられ、外ロッド２の開口端内面に内ロッド３が接して生じる歪を検出する。
【００１５】
また、距離測定装置１には、その伸縮方向に作用する荷重を検出する荷重検出装置としてロードセル１０が配設される。例えばコイルスプリング４のばね受けにロードセル１０が設けられ、ばね受けに作用する荷重を検出する。
【００１６】
また、距離測定装置１には、処理ユニット１１が内蔵される。処理ユニット１１は、例えばＣＰＵやメモリを備えたコンピュータ装置により構成される。
図３に、処理ユニット１１の機能構成を示す。
１２は記憶部であり、距離測定装置１に生じる歪、及び距離測定装置１に作用する荷重に、距離補正値を関連付けたテーブルを保存する。このテーブルの詳細については後述する。
１３は距離測定部であり、既述したようにカメラ７によって撮像した目盛６に基づいて、一対の竪ロール１００、１００間の測定距離を求める。
１４は補正部であり、一対の竪ロール１００、１００間の距離を測定するときに、歪ゲージ９で検出される歪、及びロードセル１０で検出される荷重に基づいて、記憶部１２に保存したテーブルから距離補正値を取得し、距離測定部１３で求めた測定距離を補正する。このテーブルを利用した補正の詳細については後述する。
１５は出力部であり、補正部１４で補正した距離を出力する。出力の例としては、例えば距離測定装置１に設けた不図示の小型モニタ部に表示したり、無線通信を介して外部に送信したりすることが挙げられる。
【００１７】
次に、距離測定装置１に生じる歪、及び距離測定装置１に作用する荷重に、距離補正値を関連付けたテーブルについて説明する。
図４は、テーブルの作成手順を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ４０１で、既知の距離Ｌ（例えば１５００［ｍｍ］）を有する原器を対象として、距離測定装置１を用いて距離ｌを測定する。すなわち、既述したようにカメラ７によって撮像した目盛６に基づいて、原器の測定距離を求める。その際に、ステップＳ４０２で、歪ゲージ９で歪を検出し、ロードセル１０で荷重を検出する。
次に、ステップＳ４０３で、測定距離ｌと既知の距離Ｌとの差を求めて、その差を距離補正値とする。
そして、ステップＳ４０４で、図５に示すように、ステップＳ４０２で検出した荷重及び歪と、ステップＳ４０３で求めた距離補正値とを関連付けてテーブルに格納する。
【００１８】
上記の作業を繰り返し行うことにより、図５に示すように、テーブルには、荷重と歪と距離補正値との複数の組み合わせが格納されることになる。
このようにして作成されたテーブルが記憶部１２に保存される。なお、本実施形態では、本発明でいう距離補正値情報をテーブルとする例を説明したが、それに限らず、例えば数式やグラフのかたちで記憶部１２に保存する形態としてもよい。図６に、荷重と歪と距離補正値とを表わす補正曲面の三次元グラフを示す。この補正曲面の基礎となるデータは上述したテーブルの場合と同様に実測により得られ、実測値の間の値は線形補間等の補間により求められる。
【００１９】
次に、距離測定装置１を用いて一対の竪ロール１００、１００間の距離を測定する際のテーブルを利用した補正について説明する。
図７は、テーブルを利用した補正処理を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ７０１で、距離測定部１３は、既述したようにカメラ７によって撮像した目盛６に基づいて、一対の竪ロール１００、１００間の測定距離を求める。その際に、ステップＳ７０２で、歪ゲージ９で歪を検出し、ロードセル１０で荷重を検出する。
次に、ステップＳ７０３で、補正部１４は、ステップＳ７０２で検出した荷重及び歪に基づいて、記憶部１２に保存したテーブルから距離補正値を取得し、ステップＳ７０１で求めた測定距離を補正する。
【００２０】
例えばステップＳ７０２で検出した荷重が３．０［ｋｇ／ｆ］、歪が０．０９［ｍｍ］であったとする。この場合、図５に示すように、テーブルから距離補正値として０．３［ｍｍ］が取得される。この距離補正値０．３［ｍｍ］を、ステップＳ７０１で求めた測定距離に加算したものを補正した距離とする。
【００２１】
また、ステップＳ７０２で検出した荷重が３．０５［ｋｇ／ｆ］、歪が０．１［ｍｍ］であったとする。この場合、図５に示すように、テーブルに一致する値がないので、線形補間により距離補正値を算出する。
例えば、まず、下式により荷重に着目した距離補正値（ロードセル距離補正値と呼ぶ）を求める。
ロードセル距離補正値＝（荷重検出区間補正値上限−荷重検出区間補正値下限）
×（荷重検出区間上限−荷重検出区間下限）÷（荷重検出値−荷重検出値下限）
具体的には、荷重３．０５［ｋｇ／ｆ］は、テーブルにある３．０−３．１区間の値であるので、ロードセル距離補正値を、
（０．５−０．３）・（３．１−３．０）／（３．０５−３．０）＝０．４
として求める。
【００２２】
次に、下式により歪にも着目して、距離補正値を求める。
距離補正値＝ロードセル距離補正値−歪距離補正値
歪距離補正値＝歪検出値÷線形重み×対象ロードセル補正区間
線形重み＝（歪検出値−歪検出区間下限）÷（歪検出区間上限−歪検出区間下限）
対象ロードセル補正区間＝ロードセル距離補正値−荷重検出区間補正値下限
具体的には、歪０．１［ｍｍ］は、テーブルにある０．０９−０．１６区間の値であるので、距離補正値を、
０．４−０．１／[（０．１−０．０９）／（０．１６−０．０９）]・（０．４−０．３）＝０．３１
として求める。この距離補正値０．３１［ｍｍ］を、ステップＳ７０１で求めた測定距離に加算したものを補正した距離とする。
【００２３】
以上述べたように、距離測定装置１に生じる歪や距離測定装置１に作用する荷重に基づいて、測定距離を補正するようにした。これにより、作業者によって距離測定装置１の竪ロール１００への押し当て方が異なる場合でも、一対の竪ロール１００、１００間の距離を精度良く測定することができる。
【００２４】
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
例えば上記実施形態では、歪ゲージ９及びロードセル１０の両方を備える例を説明したが、いずれか一方だけを備える構成としてもよい。ただし、歪ゲージ９及びロードセル１０の両方を備える方が、歪及び荷重の両方を考慮することができ、対向する対象物間の距離をより精度良く測定することができる。例えば上記実施形態では、荷重が作用すれば相応の歪が発生することから、図５に示すような配列のテーブルとしたが、縦横の一方を荷重、他方を歪として距離補正値を関連付けたマトリクステーブルとしてもよい。また、上記実施形態のように線形補間でなく、歪及び荷重の両方を用いた二次補間等を行うことにより、より精度の高い距離補正値を求めることが可能になる。
【００２５】
また、上記実施形態では、距離測定装置１に処理ユニット１１を内蔵する構成例を説明したが、それに限定されるものではない。例えば距離測定装置１と外部のコンピュータ装置とを無線通信可能に構成し、歪ゲージ９で検出される歪、及びロードセル１０で検出される荷重を外部のコンピュータ装置に送信して、外部のコンピュータ装置に上述した処理ユニット１１の機能を担わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１：距離測定装置、２：外ロッド、３：内ロッド、４：コイルスプリング、５：座部、６：目盛、７：カメラ、８：加速度センサ、９：歪ゲージ、１０：ロードセル、１１：処理ユニット、１２：記憶部、１３：距離測定部、１４：補正部、１５：出力部、１６：カメラ
【図１】
0006493048.tif 000002
【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】
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【図８】
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