(57)【要約】【課題】  搬送ライン上における鋼板の板厚を距離検出器を用いて精度良く測定することが可能な鋼板の板厚測定方法を提供する。【解決手段】  上台車１３及び下台車１４のいずれか一方に、各距離検出器１５、１６の間に装出入可能で板厚が既知の基準板２８を有する距離測定校正機構２７を設け、上台車１３及び下台車１４の可動範囲内の複数位置で基準板２８を各距離検出器１５、１６の間に装入した状態で各距離検出器１５、１６から基準板２７までの距離をそれぞれ測定して複数位置における基準板２７までの各測定距離に対して基準板２７の板厚に基づいた各補正値を予め求めておき、測定対象の鋼板１０の板厚を測定した際にその測定位置に対応する校正値を補正値から求め、この校正値で各距離検出器１５、１６間の距離を校正する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の鋼板を上下から対向する上腕部及び下腕部で隙間をもって挟み、該上腕部及び該下腕部のそれぞれにその長手方向に移動可能な上台車及び下台車を配置して、更に、該上台車及び該下台車のそれぞれに距離検出器を搭載して、該上台車及び該下台車の位置を該上腕部及び該下腕部の各可動範囲内で同期させて移動させながら前記各距離検出器から前記鋼板までの各距離を測定し、この測定した前記鋼板までの各距離、前記各距離検出器間の距離、及び前記上腕部及び前記下腕部の変形に基づく前記各距離検出器間の距離の補正値を基にして前記鋼板の板厚を測定する方法において、
前記上台車及び前記下台車のいずれか一方に、前記各距離検出器の間に装出入可能で板厚が既知の基準板を有する距離測定校正機構を設け、前記上台車及び前記下台車の各可動範囲内の複数位置で前記基準板を前記各距離検出器の間に装入した状態で該各距離検出器から該基準板までの距離をそれぞれ測定し該複数位置における該基準板までの各測定距離に対して該基準板の板厚に基づいた補正値をそれぞれ予め求めておき、前記測定対象の鋼板の板厚を測定した際にその測定位置に対応する校正値を該補正値から求め、この求めた校正値で前記各距離検出器間の距離を校正することを特徴とする鋼板の板厚測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の鋼板の板厚測定方法において、前記複数位置は、前記上台車及び前記下台車の前記各可動範囲における両端位置及び中央位置であることを特徴とする鋼板の板厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送ライン上における鋼板の板厚を距離検出器を用いて精度良く測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、搬送ライン上を移動する測定対象の鋼板の板厚をその幅方向に渡って測定する場合、この鋼板に対して上下から隙間を設けて挟むように配置される上腕部と下腕部を有するＣ型フレームを設け、この上、下腕部の各々にレーザ式の距離検出器を搭載した台車を設け、各台車を鋼板の幅方向の測定対象位置まで移動させて停止させ、上腕部に設けられた台車に搭載した上側の距離検出器とこの鋼板上面の間隔（距離とも称する）、及び下腕部に設けられた台車に搭載した下側の距離検出器とこの鋼板下面の間隔をそれぞれ測定し、この両測定値と両距離検出器間の間隔から鋼板の厚さ求める方法が行われている。
【０００３】
しかし、測定対象の鋼板が熱間である場合には、鋼板から放射される熱によりＣ型フレームが徐々に熱変形し、上側の距離検出器（単に上距離検出器とも称する）と下側の距離検出器（単に下距離検出器とも称する）の間隙が変化してしまう。このため、上距離検出器を用いて得られる上距離検出器と鋼板上面の間隔、及び下距離検出器を用いて得られる下距離検出器と鋼板下面の間隔の測定精度をそれぞれ維持するためには、定期的に上、下距離検出器の間隔を校正する必要がある。
【０００４】
一方、上、下距離検出器間の距離を校正する方法としては、例えば、このＣ型フレームに、予め板厚が既知である基準板が待機位置と上、下距離検出器の先部の間の校正位置との間で進退可能に設けられた距離測定校正機構を配置し、校正時に基準板を待機位置から移動させて上、下距離検出器の先部の間の校正位置に挿入して基準片の厚さを測定し、この基準片厚さの測定値を基準片の既知の板厚を基に補正することにより、上、下距離検出器の間隔を校正する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−６５５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された上、下距離検出器の間隔を校正する方法は、Ｃ型フレームに設けた上、下腕部の先部の１カ所の校正位置だけで求めた補正値を用いて行う校正である。一方、搬送ライン上の鋼板の幅方向の複数位置で板厚測定を行う場合には、上、下腕部の長手方向の複数位置での補正値を求めることが必要となる。
このため、特許文献１に記載された上、下距離検出器の間隔を校正する方法を適用する場合、校正位置と異なる位置で測定した板厚の補正も１カ所の校正位置で得られた同一の補正値を使用して行うため、校正の精度が非常に悪くなるという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、搬送ライン上における鋼板の板厚をＣ型フレームに配置された上、下腕部にそれぞれ設けられた各距離検出器を用いて測定するに際し、上、下腕部の長手方向のいずれの位置で測定しても各距離検出器間隙の補正を確実に行って精度よく鋼板の板厚の測定を行うことが可能な鋼板の板厚測定方法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】
【０００８】
前記目的に沿う請求項１記載の鋼板の板厚測定方法は、測定対象の鋼板を上下から対向する上腕部及び下腕部で隙間をもって挟み、該上腕部及び該下腕部のそれぞれにその長手方向に移動可能な上台車及び下台車を配置して、更に、該上台車及び該下台車のそれぞれに距離検出器を搭載して、該上台車及び該下台車の位置を該上腕部及び該下腕部の各可動範囲内で同期させて移動させながら前記各距離検出器から前記鋼板までの各距離を測定し、この測定した前記鋼板までの各距離、前記各距離検出器間の距離、及び前記上腕部及び前記下腕部の変形に基づく前記各距離検出器間の距離の補正値を基にして前記鋼板の板厚を測定する方法において、
前記上台車及び前記下台車のいずれか一方に、前記各距離検出器の間に装出入可能で板厚が既知の基準板を有する距離測定校正機構を設け、前記上台車及び前記下台車の各可動範囲内の複数位置で前記基準板を前記各距離検出器の間に装入した状態で該各距離検出器から該基準板までの距離をそれぞれ測定し該複数位置における該基準板までの各測定距離に対して該基準板の板厚に基づいた補正値をそれぞれ予め求めておき、前記測定対象の鋼板の板厚を測定した際にその測定位置に対応する校正値を該補正値から求め、この求めた校正値で前記各距離検出器間の距離を校正する。
【０００９】
請求項２記載の鋼板の板厚測定方法は、請求項１記載の鋼板の板厚測定方法において、前記複数位置は、前記上台車及び前記下台車の前記各可動範囲における両端位置及び中央位置である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１及び２記載の鋼板の板厚測定方法は、上台車及び下台車の各可動範囲内の複数位置で基準板を各距離検出器の間に装入した状態で各距離検出器から基準板までの距離をそれぞれ測定して複数位置における基準板までの各測定距離に対して基準板の板厚に基づいた各補正値を求めておき、測定対象鋼板の板厚を測定した際にその測定位置に対応する校正値を補正値から求め、この校正値で各距離検出器間の距離を校正するので、上腕部、下腕部の熱歪に起因する変形により生じる各距離検出器間の間隔の変化に伴う補正量を、上、下腕部の長手方向に容易に求めることが可能となり、この上、下腕部の長手方向のいずれの位置で鋼板の板厚を測定しても、精度よい板厚を得ることができ、この分野における効果は大きい。
【００１１】
特に、請求項２記載の鋼板の板厚測定方法は、複数位置を上台車及び下台車の各可動範囲における両端位置及び中央位置とするので、可動範囲内の各位置での補正値を求める実験式を内挿式として容易に決定することができ、補正値を簡便かつ正確に求めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１及び第２の実施の形態に係る鋼板の板厚測定方法を適用した鋼板の板厚測定装置のブロック図、図２は同鋼板の板厚測定方法を適用した鋼板の板厚測定装置の主要部の側断面図、図３は本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の板厚測定方法を適用した鋼板の板厚測定装置の上台車及び下台車の可動範囲内の位置と補正値の関係を示す説明図、図４は本発明の第２の実施の形態に係る鋼板の板厚測定方法を適用した鋼板の板厚測定装置の各台車の可動範囲内の中央位置での補正値と後退限位置及び前進限位置における補正値の関係を示す説明図である。
【００１３】
図１、図２を参照して、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る鋼板の板厚測定方法を適用した鋼板の板厚測定装置について詳細に説明する。
図２に示すように、板厚測定装置のＣ型フレーム１８は、測定対象である鋼板１０を上下から隙間を有し対向して挟むように配置された上腕部１１及び下腕部１２を有している。そして、Ｃ型フレーム１８は、鋼板１０の搬送方向と直角方向に配置したピニオンラック１９に、支持部材２１を介して設けられている。この支持部材２１にはピニオンラック１９に螺合したピニオンギヤー２０が設けられている。また、上腕部１１及び下腕部１２には、上台車１３及び下台車１４が長手方向に移動可能に設置され、この上台車１３及び下台車１４にはレーザ式、電磁式等の距離検出器１５、１６がそれぞれ搭載され、更に、上台車１３には距離測定校正機構２７を設けている。
ここで、このＣ型フレーム１８の上腕部１１及び下腕部１２は剛性を備え、且つ、軸心が直線状の構造体を有しており、例えば、鉄等の金属で構成することができる。そして、このＣ型フレーム１８は、ピニオンラック１９を回転駆動することにより鋼板１０の幅方向に進退移動する。
また、Ｃ型フレーム１８の上腕部１１及び下腕部１２の長手方向に軌条（図示せず）が設けられており、この軌条に上台車１３及び下台車１４がそれぞれ係合している。
【００１４】
図１において、電動機２４は上パワーシリンダ２２と下パワーシリンダ２３のそれぞれに連接されており、これによって、上パワーシリンダ２２と下パワーシリンダ２３を同期して駆動することができる。そして、この上パワーシリンダ２２に上台車１３が連接され、また、下パワーシリンダ２３に下台車１４が連接されている。更に、この電動機２４は回転制御部２５及び設定部２６により回転制御される。
そして、設定部２６に上台車１３及び下台車１４の停止位置を設定すると、回転制御部２５は上台車１３及び下台車１４がその停止位置に達するまでの距離を求め、その距離を走行するために必要な電動機２４の回転数を求め、この回転数を確保するための指示を電動機２４に出力する。
これにより、電動機２４が駆動すると上台車１３及び下台車１４は軌条に沿って同期して設定した位置（停止位置）まで走行する。その結果、上台車１３及び下台車１４を鋼板１０の幅方向に同期して進退移動させることができる。
【００１５】
また、距離測定校正機構２７は、上台車１３、下台車１４のいずれに設けてもよいが、ここでは上台車１３に設けている。そして、距離測定校正機構２７は、校正時に各距離検出器１５、１６の間に装入される厚さが既知の基準板２８と、上台車１３及び下台車１４が停止位置に到達して停止した際に、基準板２８を待機位置から各距離検出器１５、１６の間の校正位置まで送り出し、上台車１３、下台車１４が移動を開始する前に待機位置に戻す機能を備えた回動腕部２９を有している。
【００１６】
演算手段１７は、距離検出器１５で測定した距離検出器１５と測定対象の鋼板１０の上面までの距離Ｌａ、距離検出器１６で測定した距離検出器１６と鋼板１０の下面までの距離Ｌｂが入力されて鋼板１０の板厚を演算すると共に、各距離検出器１５、１６の間隔Ｌｒを校正するための補正値を演算して記憶する機能を有している。
ここで、鋼板１０の板厚の演算は、距離検出器１５と鋼板上面までの距離Ｌａ、距離検出器１６と鋼板下面までの距離Ｌｂを加算し、この加算値に対して予め設定している各距離検出器１５、１６間の距離Ｌｒ、及び記憶している補正値を基に算定する。
また、補正値は定期的に（例えば、１０分間に１回の頻度で）更新することか好ましく、このため、所定の時間間隔で（例えば、１０分おきに）距離測定校正機構２７の回動腕部２９を回動して基準板２８を待機位置から各距離検出器１５、１６の間に送り出す。そして、距離検出器１５から基準板２８上面までの距離と、距離検出器１６から基準板２８下面までの距離をそれぞれ測定して、この両者を加算し、この加算値と各距離検出器１５、１６の距離、予め設定している基準板２８の厚さ、距離検出器１５、１６の位置から校正値を演算する。
なお、この演算手段１７は、上記の各演算内容を実行するプログラムをコンピュータに搭載させることにより構成することができる。
【００１７】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の板厚測定方法について詳細に説明する。
先ず、設定部２６に設定した測定位置Ｐの情報に基づいて回転制御部２５が作動し、回転制御部２５を介して電動機２４が回転制御さる。そして、この電動機２４の回転により上、下パワーシリンダ２２、２３を介して上台車１３及び下台車１４が移動して、上腕部１１及び下腕部１２の長手方向の測定位置Ｐで停止する。この状態で測定対象の鋼板１０が各距離検出器１５、１６の間に到達すると、各距離検出器１５、１６でそれぞれ測定を行い、距離検出器１５から鋼板１０の上面までの距離Ｌａ（Ｐ）と距離検出器１６から鋼板１０の下面までの距離Ｌｂ（Ｐ）を演算手段１７に出力する。
【００１８】
次に、演算手段１７は入力された測定値Ｌａ（Ｐ）、Ｌｂ（Ｐ）を基にして、鋼板１０の板厚ｔを下式（１）を用いて演算する。
ｔ＝Ｌｒ（Ｐ）＋ｈ（Ｐ）−（Ｌａ（Ｐ）＋Ｌｂ（Ｐ））          ・・・・・（１）
ここで、Ｌｒ（Ｐ）は予め設定した値で、測定位置Ｐでの基準状態（例えば、設計基準）における各距離検出器１５、１６の間隔である。
またｈ（Ｐ）は鋼板１０の測定位置での校正値（偏差とも称す）であり、設定部２６に設定した上台車１３、下台車１４の停止位置、すなわち測定位置Ｐを、下記に示す式（５）に代入して求めることができる。
【００１９】
校正値ｈ（Ｐ）はＣ型フレーム１８の上腕部１１及び下腕部１２の熱歪みによって生じる各距離検出器１５、１６の基準状態の間隔からの偏差量である。そして、板厚ｔの測定精度を高位に維持するためには、定期的に（例えば、１０分間に１回の頻度で）求めて、更新することが好ましい。
この各距離検出器１５、１６の基準状態の間隔からの補正値（偏差量とも称す）の求め方を以下に説明する。
鋼板１０の板厚測定前に、上台車１３及び下台車１４を可動範囲内の少なくとも２点以上の複数の位置（例えば、上台車１３及び下台車１４の移動する可動範囲の後退限位置Ｐ１、中央位置Ｐ２、前進限位置Ｐ３の３点）まで移動させ、その各々の位置において、距離検出器１５と基準板２８の上面までの距離Ｌａ（Ｐ１）、Ｌａ（Ｐ２）、Ｌａ（Ｐ３）、距離検出器１６と基準板２８の下面までの距離Ｌｂ（Ｐ１）、Ｌｂ（Ｐ２）、Ｌｂ（Ｐ３）をそれぞれ測定し、（２）〜（４）式を用いて、それぞれの位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に応じた補正量ｈ（Ｐ１）、ｈ（Ｐ２）、ｈ（Ｐ３）を求める。
【００２０】
ｈ（Ｐ１）＝ｔ0 −｛Ｌｒ（Ｐ１) −（Ｌａ（Ｐ１）＋Ｌｂ（Ｐ１）｝  ・・・（２）
ｈ（Ｐ２）＝ｔ0 −｛Ｌｒ（Ｐ２) −（Ｌａ（Ｐ２）＋Ｌｂ（Ｐ２）｝  ・・・（３）
ｈ（Ｐ３）＝ｔ0 −｛Ｌｒ（Ｐ３) −（Ｌａ（Ｐ３）＋Ｌｂ（Ｐ３）｝  ・・・（４）
ただし、ｔ0 は基準板２８の板厚で、予め設定した値である。
そして、それぞれの位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に応じて求めた補正値ｈ（Ｐ１）、ｈ（Ｐ２）、ｈ（Ｐ３）を基にして、測定位置Ｐと測定位置Ｐにおける校正値ｈ（Ｐ）の関係式を求めて記憶する。
【００２１】
図３は、上台車１３及び下台車１４が後退限位置Ｐ１（−２００ｍｍ）に位置するときに上記（２）式で求めた補正値ｈ（−２００）が８６μｍであり、中央位置Ｐ２（０ｍｍ）に位置するときに上記（３）式で求めた補正値ｈ（０）が９５μｍであり、前進限位置Ｐ３（２００ｍｍ）に位置するときに上記（４）式で求めた補正値ｈ（２００）が１０３μｍであったことを示している。そして、この３点の補正値を結んだ曲線Ｗの関係式は式（５）で示される。
ｈ（Ｐ）＝−０．００００２５Ｐ2 ＋０．０４５Ｐ＋９５．０      ・・・・・（５）
このようにｈ（Ｐ）が少なくとも２点以上の測定位置で求められると、各測定位置Ｐにおけるｈ（Ｐ）が式（５）から容易に求めることができる。また、鋼板１０の板厚測定までの準備時間が長くとれる場合には、ｈ（Ｐ）の実測値を多くして別の曲線を求めることができ、校正値ｈ（Ｐ）の精度向上を図ることができる。
【００２２】
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る鋼板の板厚測定方法について詳細に説明する。
第１の実施の形態と同様にして、上台車１３及び下台車１４が中央位置Ｐ２（０ｍｍ）、後退限位置Ｐ１（−２００ｍｍ）、前進限位置Ｐ３（２００ｍｍ）にそれぞれ位置するときの補正値ｈ（０）、ｈ（−２００）、ｈ（２００）を求め、前進限位置Ｐ３と中央位置Ｐ２での補正値の差（ｈ（２００）−ｈ（０））と中央位置Ｐ２での補正値ｈ（０）の関係、及び後退限位置Ｐ１と中央位置Ｐ２での補正値の差（ｈ（−２００）−ｈ（０））と中央位置Ｐ２での補正値ｈ（０）の関係を、Ｃ型フレーム１８の熱変形量が異なる条件で予め多数求めてプロットし、各プロットに対して最確線を求めると、図４に示すように後退限位置Ｐ１における線Ｘと、前進限位置Ｐ３における線Ｙが得られる。
【００２３】
この線Ｘと、線Ｙを１次式で近似すると、下式（６）（７）に示すようになる。
線Ｘ：Ｘ＝β×ｈ（０）        ・・・・・（６）
線Ｙ：Ｙ＝α×ｈ（０）        ・・・・・（７）
ただし、βは線Ｘの傾き、αは線Ｙの傾きである。
【００２４】
そして、実際に板厚ｔを測定する直前に、Ｐ２＝０mmにおける測定偏差ｈ（０）の１点を式（３）から演算して求めれば、前進限位置Ｐ３の測定偏差ｈ（２００）及び後退限位置Ｐ１の測定偏差ｈ（−２００）が式（８）、（９）から求められる。
ｈ（２００）＝（α＋１）×ｈ（０）          ・・・・・（８）
ｈ（−２００）＝（β＋１）×ｈ（０）        ・・・・・（９）
このように、測定偏差が上腕部１１（下腕部１２）の長手方向の少なくとも２点以上で求められると、各測定位置Ｐにおける校正値ｈ（Ｐ）を算出することができ、式（１）で鋼板１０の板厚ｔを求めることができる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の鋼板の板厚測定方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、図３に示す線Ｗを２次式で、図４に示す各線Ｘ、Ｙを１次式でそれぞれ表示したが、それぞれ更に高次近似式で表示してもよい。また、測定位置での補正値を求めるために、（２）〜（４）の各式を用いたが、これに変えて、図３、図４に示す補正値のテーブルを予め記憶しておき、このテーブルから必要とする補正値を抽出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る鋼板の板厚測定方法を適用した鋼板の板厚測定装置のブロック図である。
【図２】同鋼板の板厚測定方法を適用した鋼板の板厚測定装置の主要部の側断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る鋼板の板厚測定方法を適用した鋼板の板厚測定装置の上台車及び下台車の可動範囲内の位置と補正値の関係の関係を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る鋼板の板厚測定方法を適用した鋼板の板厚測定装置の各台車の可動範囲内の中央位置での補正値と後退限位置と前進限位置における補正値の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０：測定対象の鋼板、１１：上腕部、１２：下腕部、１３：上台車、１４：下台車、１５、１６：距離検出器、１７：演算手段、１８：Ｃ型フレーム、１９：ピニオンラック、２０：ピニオンギヤー、２１：支持部材、２２：上パワーシリンダ、２３：下パワーシリンダ、２４：電動機、２５：回転制御部、２６：設定部、２７：距離測定校正機構、２８：基準板、２９：回動腕部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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