(57)【要約】【課題】構成が簡素であり、しかもコストを低減することができる鋼材厚さ測定装置を提供する。【解決手段】鋼材厚さ測定装置において、加熱源である光源１と、この光源１から光を導くスリット２と、このスリット２を介して光が照射される一方の表面とこの表面の一方の裏面を有する山形鋼３と、この山形鋼３の一方の表面の温度を計測する熱電対１７を有する第１の測定プローブ１６と、前記熱電対と同軸上であって、かつ前記山形鋼３の一方の裏面の温度を計測する熱電対１１〜１５を有する第２の測定プローブ６〜１０と、前記山形鋼３の他方の表面の温度を計測する熱電対２０を有する第３の測定プローブ１９と、前記山形鋼３の周囲の雰囲気温度を計測する温度計２１と、前記第１〜第３の測定プローブからの計測値に基づいて、前記山形鋼３の厚さを計測する処理装置３１を具備する。【選択図】図１
2007101382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）加熱源である光源と、
（ｂ）該光源から光を導く導光手段と、
（ｃ）該スリットを介して光が照射される一方の表面と該表面の一方の裏面を有する多面体板状鋼材と、
（ｄ）該多面体板状鋼材の一方の表面の温度を計測する熱電対を有する第１の測定プローブと、
（ｅ）前記熱電対と同軸上であって、かつ前記多面体板状鋼材の一方の裏面の温度を計測する熱電対を有する第２の測定プローブと、
（ｆ）前記多面体板状鋼材の他方の表面の温度を計測する熱電対を有する第３の測定プローブと、
（ｇ）前記多面体板状鋼材の周囲の雰囲気温度を計測する温度計と、
（ｈ）前記第１〜第３の測定プローブの前記多面体板状鋼材の所定位置への接触による計測値に基づいて、前記多面体板状鋼材の厚さを計測する処理装置を具備することを特徴とする鋼材厚さ測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の鋼材厚さ測定装置において、前記光源が赤外線ランプであることを特徴とする鋼材厚さ測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の鋼材厚さ測定装置において、前記導光手段がスリットであることを特徴とする鋼材厚さ測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の鋼材厚さ測定装置において、前記導光手段が筒状体であることを特徴とする鋼材厚さ測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の鋼材厚さ測定装置において、前記第１の測定プローブと、前記第２の測定プローブとを筒状体で覆うようにしたことを特徴とする鋼材厚さ測定装置。
【請求項６】
請求項１、２又は５記載の鋼材厚さ測定装置において、前記多面体板状鋼材の表面処理の種類による補正値を前記処理装置に入力して前記多面体板状鋼材の厚さを計測することを特徴とする鋼材厚さ測定装置。
【請求項７】
請求項１、２又は５記載の鋼材厚さ測定装置において、前記多面体板状鋼材の表面に照射する時間による補正値を前記処理装置に入力して前記鋼材の厚さを計測することを特徴とする鋼材厚さ測定装置。
【請求項８】
請求項１、２又は５記載の鋼材厚さ測定装置において、前記多面体板状鋼材が山形鋼であることを特徴とする鋼材厚さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材厚さ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体の厚さを非破壊で測定する測定方法としては、以下に示すような方法があった。
【０００３】
（１）被測定体の近傍に設置され、これに局部的な入熱を行うパルスレーザ発生装置と、前記入熱後に被測定体に生じる温度分布の変化を捉える画像入力装置と、前記温度分布の変化と板厚との関係から板厚を計算機処理して求める温度換算装置とを有する測定装置により測定する（下記特許文献１参照）。
【０００４】
（２）測定対象物の両側の温度及び環境温度を測定し、環境温度をＴ1 、対象物の一方側の温度をＴ2 、対象物の他方の側の温度をＴ3 （Ｔ3 ＞Ｔ2 ）、対象物の熱伝導度をｋ、対象物の表面温度Ｔ2 近傍の熱伝達率をｈとするとき、
Ｘ＝ｋ（Ｔ3 −Ｔ2 ）／ｈ（Ｔ2 −Ｔ1 ）
により対象物の厚さを定める（下記特許文献２照）。
【特許文献１】特開昭６３−２９０９０６号公報
【特許文献２】特開昭６４−０２６１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記（１）によれば、パルスレーザ発生装置と、画像入力装置と、温度換算装置とを備える必要があり、コストが嵩むといった問題があった。
【０００６】
また、上記（２）によれば、測定のためのパラメータが多くなり、しかも精密な測定を行うためにはコストが嵩むといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みて、構成が簡素であり、しかもコストを低減することができる鋼材厚さ測定装置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】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕鋼材厚さ測定装置において、加熱源である光源と、この光源から光を導くスリットと、このスリットを介して光が照射される一方の表面とこの表面の一方の裏面を有する多面体板状鋼材と、この多面体板状鋼材の一方の表面の温度を計測する熱電対を有する第１の測定プローブと、前記熱電対と同軸上であって、かつ前記多面体板状鋼材の一方の裏面の温度を計測する熱電対を有する第２の測定プローブと、前記多面体板状鋼材の他方の表面の温度を計測する熱電対を有する第３の測定プローブと、前記多面体板状鋼材の周囲の雰囲気温度を計測する温度計と、前記第１〜第３の測定プローブの前記多面体板状鋼材の所定位置への接触による計測値に基づいて、前記多面体板状鋼材の厚さを計測する処理装置を具備することを特徴とする。
【０００９】
〔２〕上記〔１〕記載の鋼材厚さ測定装置において、前記光源が赤外線ランプであることを特徴とする。
【００１０】
〔３〕上記〔１〕記載の鋼材厚さ測定装置において、前記導光手段がスリットであることを特徴とする。
【００１１】
〔４〕上記〔１〕記載の鋼材厚さ測定装置において、前記導光手段が筒状体であることを特徴とする。
【００１２】
〔５〕上記〔１〕記載の鋼材厚さ測定装置において、前記第１の測定プローブと、前記第２の測定プローブとを筒状体で覆うようにしたことを特徴とする。
【００１３】
〔６〕上記〔１〕、〔２〕又は〔５〕記載の鋼材厚さ測定装置において、前記多面体板状鋼材の表面処理の種類による補正値を前記処理装置に入力して前記多面体板状鋼材の厚さを計測することを特徴とする。
【００１４】
〔７〕上記〔１〕、〔２〕又は〔５〕記載の鋼材厚さ測定装置において、前記多面体板状鋼材の表面に照射する時間による補正値を前記処理装置に入力して前記鋼材の厚さを計測することを特徴とする。
【００１５】
〔８〕上記〔１〕、〔２〕又は〔５〕記載の鋼材厚さ測定装置において、前記多面体板状鋼材が山形鋼であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、構成が簡素であり、しかも、コストを低減することができる鋼材厚さ測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の鋼材厚さ測定装置は、加熱源である光源と、この光源から光を導く導光手段と、この導光手段を介して光が照射される一方の表面とこの表面の一方の裏面を有する多面体板状鋼材と、この多面体板状鋼材の一方の表面の温度を計測する熱電対を有する第１の測定プローブと、前記熱電対と同軸上であって、かつ前記多面体板状鋼材の一方の裏面の温度を計測する熱電対を有する第２の測定プローブと、前記多面体板状鋼材の他方の表面の温度を計測する熱電対を有する第３の測定プローブと、前記多面体板状鋼材の周囲の雰囲気温度を計測する温度計と、前記第１〜第３の測定プローブの前記多面体板状鋼材の所定位置への接触による計測値に基づいて、前記多面体板状鋼材の厚さを計測する処理装置を具備する。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１実施例を示す山形鋼（ａｎｇｌｅ  ｉｒｏｎ）の厚さ測定装置の模式図、図２はその山形鋼厚さ測定装置の処理装置の構成図である。
【００２０】
これらの図において、１は光源（赤外線ランプ）、２はその光源（赤外線ランプ）１からの光を一定方向に導く導光手段としてのスリット、３は多面体板状鋼材としての山形鋼、４はその山形鋼３の一方の表面、５はその山形鋼３の一方の裏面、６〜１０はその山形鋼３の一方の裏面５に接触する熱電対１１〜１５を有する第２の測定プローブ、１６は山形鋼３の一方の表面４に接触する熱電対１７を有する第１の測定プローブであり、熱電対１３は熱電対１７と同一軸上に位置する。１８は山形鋼３の他方の表面、１９はその山形鋼３の他方の表面１８の温度を測定する熱電対２０を有する第３の測定プローブ、２１は山形鋼３の周囲温度を測定する温度計、３１は鋼材の厚さを計測する処理装置である。この処理装置３１は、図２に示すように、測定データを取り込む入力インタフェース３２、ＣＰＵ（中央処理装置）３３、記憶装置３４、出力インタフェース３５、入力装置３６からなり、記憶装置３４には、山形鋼３の測定に当たり、入力装置３６から予め測定される山形鋼の材料（Ａ，Ｂ，Ｃ…）、山形鋼の表面処理（例えば保護膜ａ，塗装ｂ，亜鉛メッキｃ…）、山形鋼の加熱時間（Ｔ1 は６０ｓ，Ｔ2 は１８０ｓ，Ｔ3 は３００ｓ，Ｔ4 は６００ｓ…）などを設定するようにしている。なお、熱電対１３の両側に配置される熱電対１１，１２，１４，１５は精密に鋼材の厚さを測定する場合用、又はバックアップ用として用いることができる。
【００２１】
このように構成したので、山形鋼の厚さを簡単な構成により、正確に計測することができる。すなわち、光源（赤外線ランプ）１からスリット２を介して山形鋼３の一方の表面４に赤外光が照射されると、山形鋼３は加熱される。その際に、山形鋼３の一方の表面４の温度は直接、第１の測定プローブ１６で計測される。一方、山形鋼３の一方の裏面５の温度を第２の測定プローブ６〜１０で計測するが、その第２の測定プローブ６〜１０による測定温度は山形鋼３の厚さに応じて第１の測定プローブ１６による計測温度よりは低下する（後述参照）。さらに、本発明では、その計測温度を正確にするために、（１）第２の測定プローブ６〜１０は複数本（ここでは５本）の熱電対１１〜１５を備え、これらにより測定した温度の平均をとるようにすることもできる。また、（２）周囲温度を温度計２１で測定するようにしている。
【００２２】
図３は本発明の第２実施例を示す山形鋼（ａｎｇｌｅ  ｉｒｏｎ）の厚さ測定装置の模式図である。
【００２３】
この実施例では、光源（赤外線ランプ）４１を覆うように筒状体４２をセットして、光源４１からの光を山形鋼４４の表面へと導くようにしている。また、山形鋼４４の表面には測定プローブ４３が配置される。また、山形鋼４４の裏面には熱電対４５を有する複数の測定プローブ４６を配置し、その複数の測定プローブ４６を覆うように、筒状体４７を配置するようにしている。このように構成したので、湿気や塵埃が多いような計測雰囲気においても、正確な計測を実施することができる利点がある。
【００２４】
図４はその山形鋼の厚さ測定装置による測定結果を示す図、図５は図４の部分拡大図である。
【００２５】
これらの図において、横軸は時間（ｓ）、縦軸は温度（℃）であり、Ａ１は測定プローブ６による測定値、Ａ２は測定プローブ７による測定値、Ａ３は測定プローブ８による測定値、Ａ４は測定プローブ９による測定値、Ａ５は測定プローブ１０による測定値、Ｂは山形鋼３の一方の表面に接触する熱電対１７を有する測定プローブ１６による測定値、Ｃは山形鋼３の他方の表面に接触する熱電対２０を有する測定プローブ１９による測定値、Ｄは周囲温度を測定する温度計２１による測定値である。
【００２６】
図６は本発明における山形鋼の鋼材の厚さ（ｍｍ）と温度差（℃）の特性を示す図である。ここでは、図１に示した同一軸上に配置された熱電対１３と熱電対１７と温度差が示されている。
【００２７】
この図において、◆は加熱時間６０ｓ、■は加熱時間１８０ｓ、△は加熱時間３００ｓ、○は加熱時間６００ｓである。
【００２８】
本発明においては、ここで示した温度差と山形鋼の鋼材の厚さの鋼材の種類毎の較正表を処理装置３１に記憶させておき、鋼材の種類毎に補正をすることにより、リアルタイムに各種の山形鋼の鋼材の厚さを測定することができる。
【００２９】
図７は本発明における山形鋼の表面処理の種類による山形鋼の表面と裏面の温度差を示す図である。
【００３０】
この図において、山形鋼に保護膜が施されている場合は、山形鋼の表面と裏面の温度差は小さく、次いで、山形鋼に塗装が施されている場合は、山形鋼の表面と裏面の温度差は中位であり、次に、山形鋼に亜鉛めっきが施されている場合は、山形鋼の表面と裏面の温度差は大きくなる。ここでは、加熱時間が６０ｓ、１８０ｓ、３００ｓ、６００ｓの場合が計測されている。
【００３１】
そこで、本発明は、処理装置内に、山形鋼の材料による補正データ、山形鋼の表面処理による補正データ、加熱時間による補正データ及び雰囲気温度をそれぞれ記憶しておくことにより、送られてくる山形鋼に各種の測定プローブを接触させるだけで済み、構成が簡素であり、しかも、コストを低減することができる。
【００３２】
また、流れ作業で提供される山形鋼に上記した第１〜第３測定プローブを接触させるだけで、迅速にして、正確な多面体板状鋼材としての山形鋼の厚さの計測を行うことができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の鋼材厚さ測定装置は、特に、構成が簡素であり、しかもコストを低減することができる多面体板状鋼材の厚さの測定装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施例を示す山形鋼（ａｎｇｌｅ  ｉｒｏｎ）の厚さ測定装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す山形鋼（ａｎｇｌｅ  ｉｒｏｎ）の厚さ測定装置の処理装置の構成図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す山形鋼（ａｎｇｌｅ  ｉｒｏｎ）の厚さ測定装置の模式図である。
【図４】本発明の実施例を示す山形鋼の厚さ測定装置による測定結果を示す図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】本発明における山形鋼の鋼材の厚さ（ｍｍ）と温度差（℃）の特性を示す図である。
【図７】本発明における山形鋼の表面処理の種類による山形鋼の表面と裏面の温度差を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１，４１    光源（赤外線ランプ）
２    スリット
３，４４    山形鋼
４    山形鋼の一方の表面
５    山形鋼の一方の裏面
６〜１０    第２の測定プローブ
１１〜１５，１７，２０，４５    熱電対
１６，４３    第１の測定プローブ
１８    山形鋼の他方の表面
１９    第３の測定プローブ
２１    温度計
３１    鋼材の厚さを計測する処理装置
３２    入力インタフェース
３３    ＣＰＵ（中央処理装置）
３４    記憶装置
３５    出力インタフェース
３６    入力装置
４２，４６    筒状体
４７    複数の測定プローブ
【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】
2007101382.tif 000008
【図７】
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