(57)【要約】【課　題】鋼板を搬送しながらその長さを測定するにあたって、簡便な手段で高精度の測定を可能にする測定装置および測定方法を提供する。【解決手段】レーザドップラ速度計を用いて鋼材の搬送速度Ｖを測定し、前部距離計を用いて鋼材の先端を検出するとともに前部距離計と鋼材との距離ＨＦ　を測定し、後部距離計を用いて後部距離計と鋼材との距離ＨＢ　を測定するとともに鋼材の後端を検出して、距離ＨＦ　および距離ＨＢ　に基づいて搬送速度Ｖを補正し、前部距離計が先端を検出した時刻ｔ１　，後部距離計が後端を検出した時刻ｔ２　，搬送速度の補正値ＶＲ　，前部距離計と後部距離計との間隔Ｄを用いて　（１）式から鋼材の長さＬを算出する。【選択図】　　　　図１
2004138533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される鋼材の搬送速度を測定するレーザドップラ速度計と、前記レーザドップラ速度計の下流側に配設されて前記鋼材の先端を検出するとともに前記鋼材との距離を測定する前部距離計と、前記レーザドップラ速度計の上流側に配設されて前記鋼材との距離を測定するとともに前記鋼材の後端を検出する後部距離計と、前記レーザドップラ速度計、前記前部距離計、前記後部距離計が測定したデータを入力信号として演算処理する演算装置とを有することを特徴とする長さ測定装置。
【請求項２】
レーザドップラ速度計を用いて鋼材の搬送速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ　）を測定し、前記レーザドップラ速度計の下流側に配設される前部距離計を用いて前記鋼材の先端を検出するとともに前記前部距離計と前記鋼材との距離ＨＦ　を測定し、前記レーザドップラ速度計の上流側に配設される後部距離計を用いて前記後部距離計と前記鋼材との距離ＨＢ　を測定するとともに前記鋼材の後端を検出して、前記距離ＨＦ　および前記距離ＨＢ　に基づいて前記搬送速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ　）を補正し、前記前部距離計が前記先端を検出した時刻ｔ１　、前記後部距離計が前記後端を検出した時刻ｔ２　、前記搬送速度の補正値ＶＲ　（ｍ／ｓｅｃ　）、前記前部距離計と前記後部距離計との間隔Ｄ（ｍ）を用いて下記の　（１）式から前記鋼材の長さＬ（ｍ）を算出することを特徴とする長さ測定方法。
【数１】
2004138533.tif 000008
Ｌ　：鋼材の長さ（ｍ）
Ｄ　：前部距離計と後部距離計との間隔（ｍ）
ＶＲ　：搬送速度の補正値（ｍ／ｓｅｃ　）
ｔ１　：前部距離計が鋼材の先端を検出した時刻
ｔ２　：後部距離計が鋼材の後端を検出した時刻
【請求項３】
前記前部距離計が前記鋼材の先端を検出したときに前記レーザドップラ速度計による搬送速度の測定を開始し、前記後部距離計が前記鋼材の後端を検出したときに前記レーザドップラ速度計による搬送速度の測定を停止することを特徴とする請求項２に記載の長さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材を所定の長さに切断する切断装置の入側等で、鋼材を搬送しながらその長さを測定する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材の製造工程においては、各工程の操業管理あるいは品質管理の観点から必要に応じて鋼材の長さを測定している。特に、鋼材を所定の長さに切断する切断装置の入側等では、長さ測定の精度が劣る場合は歩留りの低下を招く。このような理由から、鋼材の製造工程で鋼材の長さを測定する際には、高精度の測定が要求される。
【０００３】
鋼材の長さを測定するにあたって、鋼材の搬送を停止し、静止した鋼材の長さを測定すると高精度の測定が可能である。しかしこの方法では、鋼材の搬送を停止することによって、生産性が低下するのは避けられない。
そこで鋼材を搬送しながら長さを測定する技術が種々検討されている。たとえば、搬送される鋼材に接触して回転するタッチロールと、そのタッチロールの回転数を計測するエンコーダとを組合せた長さ測定の技術が従来から知られている。しかし、このような接触式長さ測定技術では、鋼材表面とタッチロールの摩擦が小さい場合にはタッチロールが回転せず、大きい測定誤差が生じる。また、鋼材表面に凹凸が生じた場合にもタッチロールの回転が不安定となって、測定誤差が生じる。
【０００４】
このような接触式長さ測定技術の問題点を解決するために、種々の非接触式長さ測定技術が提案されている。
非接触式長さ測定技術は、たとえば特開昭５８−１０９８０７　号公報に、材料長測定装置が開示されている。この技術は、レーザ光干渉型速度計で鋼板の速度を測定するとともに鋼板通過検出器を２台設置して鋼板の先端と後端をそれぞれ検出し、さらにこれらのレーザ光干渉型速度計と鋼板通過検出器で測定したデータを演算して鋼板の長さを算出するものである。しかしながら特開昭５８−１０９８０７　号公報に開示された技術は、ローラコンベア上で鋼板の位置が変化してレーザ光干渉型速度計と鋼板との距離が変動すると、鋼板速度の測定値に誤差が生じ、その鋼板速度を用いて算出した鋼板長さにも誤差を生じる。
【０００５】
また特開昭６２−２４０８０５　号公報には、測長計が開示されている。この技術は、レーザドップラ速度計で鋼板の速度を測定するとともに物体検出器を２台設置して鋼板の先端と後端をそれぞれ検出し、さらにこれらのレーザドップラ速度計と物体検出器で測定したデータを演算して鋼板の長さを算出するものである。しかしながら特開昭６２−２４０８０５　号公報に開示された技術は、レーザ光干渉型速度計を用いる技術と比べて長さ測定の精度は改善されるものの、ローラコンベア上で鋼板の位置が変化してレーザドップラ速度計と鋼板との距離が変動すると、鋼板速度の測定値に誤差が生じ、その鋼板速度を用いて算出した鋼板長さにも誤差を生じる。
【０００６】
特開昭６２−１２７６８６　号公報には、レーザドップラ速度計が開示されている。この技術は、レーザドップラ速度計を用いて移動物体の速度を測定するにあたって変位計を１台設置して、移動物体と変位計との距離を測定し、その距離の変化に応じてレーザドップラ速度計の測定値を補正することによって、移動物体の速度の測定精度を向上するものである。
【０００７】
この特開昭６２−１２７６８６　号公報に開示された技術を用いて移動物体の長さを測定する場合は、特開昭６２−１２７６８６　号公報に開示された変位計の他に、移動物体を検出する装置を設置する必要がある。したがって装置の構成が複雑になり、装置のコストが上昇するのみならず、メンテナンスの負荷が増大する。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５８−１０９８０７　号公報
【特許文献２】
特開昭６２−２４０８０５　号公報
【特許文献３】
特開昭６２−１２７６８６　号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、鋼板を搬送しながらその長さを測定するにあたって、簡便な手段で高精度の測定を可能にする測定装置および測定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、搬送される鋼材の搬送速度を測定するレーザドップラ速度計と、レーザドップラ速度計の下流側に配設されて鋼材の先端を検出するとともに鋼材との距離を測定する前部距離計と、レーザドップラ速度計の上流側に配設されて鋼材との距離を測定するとともに鋼材の後端を検出する後部距離計と、レーザドップラ速度計，前部距離計，後部距離計が測定したデータを入力信号として演算処理する演算装置とを有する長さ測定装置である。
【００１１】
また本発明は、レーザドップラ速度計を用いて鋼材の搬送速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ　）を測定し、レーザドップラ速度計の下流側に配設される前部距離計を用いて鋼材の先端を検出するとともに前部距離計と鋼材との距離ＨＦ　を測定し、レーザドップラ速度計の上流側に配設される後部距離計を用いて後部距離計と鋼材との距離ＨＢ　を測定するとともに鋼材の後端を検出して、距離ＨＦ　および距離ＨＢ　に基づいて搬送速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ　）を補正し、前部距離計が先端を検出した時刻ｔ１　，後部距離計が後端を検出した時刻ｔ２　，搬送速度の補正値ＶＲ　（ｍ／ｓｅｃ　），前部距離計と後部距離計との間隔Ｄ（ｍ）を用いて下記の　（１）式から鋼材の長さＬ（ｍ）を算出する長さ測定方法である。
【００１２】
【数２】
2004138533.tif 000003
【００１３】
Ｌ　：鋼材の長さ（ｍ）
Ｄ　：前部距離計と後部距離計との間隔（ｍ）
ＶＲ　：搬送速度の補正値（ｍ／ｓｅｃ　）
ｔ１　：前部距離計が鋼材の先端を検出した時刻
ｔ２　：後部距離計が鋼材の後端を検出した時刻
前記した長さ測定方法の発明においては、前部距離計が鋼材の先端を検出したときにレーザドップラ速度計による搬送速度の測定を開始し、後部距離計が鋼材の後端を検出したときにレーザドップラ速度計による搬送速度の測定を停止することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の長さ測定装置の例を模式的に示す側面図である。図１中の矢印ａは鋼材１の搬送方向を示す。
本発明では、図１に示すように、鋼材１をローラコンベア（図示せず）等で搬送しながら、レーザドップラ速度計２を用いて鋼材１の搬送速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ　）を測定する。レーザドップラ速度計２は、図２に示すように、２個のレーザ発光器６ａ，６ｂと１個のレーザ受光器７が配設される。
【００１５】
レーザドップラ速度計２を用いて鋼材１の搬送速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ　）を高精度で測定するためには、図２に示すように、レーザ発光器６ａ，６ｂから照射されたレーザ照射光５ａ，５ｂが交差する範囲Ｍを、鋼材１が通過する必要がある。特にレーザ照射光５ａ，５ｂが交差する範囲Ｍの中心を鋼材１の上面が通過するように設定すると、搬送速度Ｖの測定精度が向上する。
【００１６】
このようにして鋼材１の搬送速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ　）を高精度で測定するためには、レーザドップラ速度計２と鋼材１との距離Ｈの変動を抑制するとともに、鋼材１の搬送方向に対して直角な方向から搬送速度Ｖを測定する必要がある。ここで鋼材１の搬送方向に対して直角な方向から測定するとは、レーザ受光器７が鋼材１の搬送方向に対して直角な方向に配設され、鋼材１から垂直に反射されたレーザ反射光８を受光することを指す。
【００１７】
なお、図１には鋼材１の上面に垂直な方向（すなわち鋼材１の搬送方向に対して直角な方向）から搬送速度Ｖを測定する例を示す。ただし本発明においては、鋼材１の側面に垂直な方向（すなわち鋼材１の搬送方向に対して直角な方向）から搬送速度を測定することも可能である。
鋼材１の製造工程では、通常、ローラコンベアを用いて鋼材１を搬送する。このとき、図１に示すように鋼材１の上面に垂直な方向から搬送速度Ｖを測定する場合には、鋼材１の上面が波状になっているとレーザドップラ速度計２と鋼材１との距離Ｈが変動する。
【００１８】
あるいは鋼材１の側面に垂直な方向から搬送速度を測定する場合には、ローラコンベア上の鋼材１が位置を変位すると、レーザドップラ速度計２と鋼材１との距離Ｈが変動する。
このようにしてレーザドップラ速度計２と鋼材１との距離Ｈが変動すると、搬送速度Ｖを測定する角度も変化し、搬送速度Ｖの測定精度が低下する。
【００１９】
そこで図１に示すように、レーザドップラ速度計２の下流側に前部距離計３を配設して、搬送される鋼材１の先端を検出するとともに、前部距離計３と鋼材１との距離ＨＦ　（ｍｍ）を測定する。さらにレーザドップラ速度計２の上流側に後部距離計４を配設して、後部距離計４と鋼材１との距離ＨＢ　（ｍｍ）を測定するとともに、搬送される鋼材１の後端を検出する。
【００２０】
なお本発明では、搬送速度Ｖ，距離ＨＦ　，距離ＨＢ　を連続測定する。
このようにして前部距離計３で測定した距離ＨＦ　と後部距離計４で測定した距離ＨＢ　に基づいて、搬送速度の測定値Ｖ（ｍ／ｓｅｃ　）を補正する。その搬送速度の測定値Ｖの補正方法の一例を図３に示す。すなわち図３は、図２中の範囲Ｍの中心に対する平均距離ＨＡＶＥ　（ｍｍ）の変位と搬送速度の測定誤差（％）との関係を示すグラフであり、この図３から搬送速度の測定誤差（％）を読み取って搬送速度の測定値Ｖ（ｍ／ｓｅｃ　）を補正し、搬送速度の補正値ＶＲ　（ｍ／ｓｅｃ　）を求める。なお平均距離ＨＡＶＥ　（ｍｍ）は、距離ＨＦ　（ｍｍ）と距離ＨＢ　（ｍｍ）の平均値である。
【００２１】
一方、レーザドップラ速度計２の下流側に配設される前部距離計３は、搬送される鋼材１の先端を検出する。その状態を図４に示す。前部距離計３と後部距離計４との間隔をＤ（ｍ），鋼材１の長さをＬ（ｍ）とすると、後部距離計４と鋼材１後端との距離Ｉ（ｍ）は、下記の　（２）式で表わされる。
Ｉ＝Ｌ−Ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・　（２）
Ｌ：鋼材の長さ（ｍ）
Ｄ：前部距離計と後部距離計との間隔（ｍ）
Ｉ：前部距離計が鋼材の先端を検出したときの後部距離計と鋼材後端との距離（ｍ）
さらに鋼材１が矢印ａの方向へ搬送されて、後部距離計４が鋼材１の後端を検出した状態を図５に示す。このとき、鋼材１先端と前部距離計３との距離は、上記した距離Ｉに等しく、　（２）式で表わされる。
【００２２】
この距離Ｉは、前部距離計３が鋼材１先端を検出してから後部距離計４が鋼材１後端を検出するまでの間に鋼材１が搬送される距離に等しい。したがって距離Ｉは、前部距離計３が鋼材１先端を検出した時刻ｔ１　，後部距離計４が鋼材１後端を検出した時刻ｔ２　，搬送速度の補正値ＶＲ　（ｍ／ｓｅｃ　）から下記の　（３）式で算出される。
【００２３】
【数３】
2004138533.tif 000004
【００２４】
Ｉ　：前部距離計が鋼材の先端を検出したときの後部距離計と鋼材後端との距離（ｍ）
ＶＲ　：搬送速度の補正値（ｍ／ｓｅｃ　）
この　（３）式を　（２）式に代入すると　（１）式が得られる。
【００２５】
【数４】
2004138533.tif 000005
【００２６】
この　（１）式において、前部距離計３と後部距離計４との間隔Ｄは、一定に固定されるので誤差は生じない。誤差が生じる可能性があるのは搬送速度の補正値ＶＲ　であるが、上記で説明したように、その精度は前部距離計３と後部距離計４の測定値を用いることで大幅に改善されている。
このようにして本発明では、鋼材１を搬送しながら高精度で長さを測定でき、搬送される鋼材１がローラコンベア上で位置を変位しても、高精度を維持できる。しかも前部距離計３と後部距離計４が、それぞれ鋼材１の先端と後端を検出し、かつ鋼材１との距離ＨＦ　，ＨＢ　を測定するので、鋼材１先端の検出装置，鋼材１後端の検出装置，距離ＨＦ　の測定装置，距離ＨＢ　の測定装置を個別に設置する必要はない。したがって簡便な装置で鋼材１の長さを測定できる。
【００２７】
なお本発明では、レーザドップラ速度計２で鋼材１の搬送速度を常時測定しても良いし、あるいは前部距離計３が鋼材１先端を検出してから後部距離計４が鋼材１後端を検出するまでの間のみ鋼材１の搬送速度を測定しても良い。いずれの場合も、同様の測定精度が得られる。
【００２８】
【実施例】
ローラコンベアを用いて鋼材１を搬送しながら、図１の装置を用いて本発明を適用して鋼材１の長さＬ（ｍ）を求めた。鋼材１の長さＬは　（１）式で求められる値である。
【００２９】
【数５】
2004138533.tif 000006
【００３０】
次いで鋼材１の長さを巻尺で実測し、実測値ＬＭ　（ｍ）を求めた。こうして求めた鋼材１の長さＬと実測値ＬＭ　を用いて、下記の　（４）式から指標αを算出して誤差を評価した。これを発明例とする。なお、指標αが０％に近いほど誤差が小さい。
α（％）＝１００　×（ＬＭ　−Ｌ）／ＬＭ　　　　　　・・・　（４）
一方、比較例として、後部距離計４による鋼材１との距離の検出を停止して後端検出のみを行ない、前部距離計３で鋼材１の先端検出および距離測定を行なった。以上の測定値から鋼材１の搬送速度を補正してＶＲ　’として、下記の　（５）式で鋼材１の長さＬ’（ｍ）を求めた。
【００３１】
【数６】
2004138533.tif 000007
【００３２】
次いで鋼材１の長さを巻尺で実測し、実測値ＬＭ　（ｍ）を求めた。こうして求めた鋼材１の長さＬ’と実測値ＬＭ　を用いて、下記の　（６）式から指標βを算出して誤差を評価した。なお、指標βが０％に近いほど誤差が小さい。
β（％）＝１００　×（ＬＭ　−Ｌ’）／ＬＭ　　　　　・・・　（６）
発明例と比較例について、各々５０本の鋼材１の長さＬ，Ｌ’を測定し、指標α，βを求めた。その結果、比較例では指標βが０．１３〜０．２１％であったのに対して、発明例では指標αが０．０２〜０．０３％であった。したがって本発明によって、鋼材１を搬送しながら、その長さを高精度で測定できることが確かめられた。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼板を搬送しながらその長さを測定するにあたって、簡便な手段で、しかも高精度で長さを測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の長さ測定装置の例を模式的に示す側面図である。
【図２】レーザドップラ速度計の例を模式的に示す側面図である。
【図３】距離の変位と搬送速度の測定誤差との関係を示すグラフである。
【図４】前部距離計が鋼材の先端を検出した状態を示す側面図である。
【図５】後部距離計が鋼材の後端を検出した状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１　鋼材
２　レーザドップラ速度計
３　前部距離計
４　後部距離計
５　レーザ照射光
５ａ　レーザ照射光
５ｂ　レーザ照射光
６ａ　レーザ発光器
６ｂ　レーザ発光器
７　レーザ受光器
８　レーザ反射光
【図１】
2004138533.tif 000009
【図２】
2004138533.tif 000010
【図３】
2004138533.tif 000011
【図４】
2004138533.tif 000012
【図５】
2004138533.tif 000013