JPH01295108A - ロールプロフィル測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、金属材料の圧延工程等に用いられるロールプ
ロフィル測定方法および装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、鉄鋼等の圧延工程等において、オンラインでロー
ル形状すなわちプロフィルを測定する方法としては、ロ
ール軸芯方向に平行となるようにロール表面に沿って架
台を配置し、この架台に１つないし複数の距離計を取付
け、距離計のセンサヘッドとロール表面との距離を測定
して、ロールのプロフィルを求めようとする方法が知ら
れており、その代表的なものとして特開昭６１−１３８
１０８号公報などが開示されている。

この特開昭６１−１３８１０８の基本構成は、第５図に
示すように、ロール１の軸芯方向の一定間隔位置３に配
置した複数の超音波距離計２．２・・・を用いて、ロー
ル１の表面までの距離Ｐｉと、基準ワイヤ４までの距離
Ｓｉとを検出して順次スキャナ５で取り込み、演算装置
６において、距離変化分布Ｚｉ＝Ｐｒ＋Ｓｊ＋剖（ここ
で、ｉ＝１．２・・・、Ｗｉ：基準ワイヤ４のＸ軸から
の距＃）を演算して表示装置７でこれらの点をつなぎ合
わせた曲線としてロールプロフィルを表示するものであ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来例では、測定された距離
の絶対値そのものが即ロールプロフィルとして固定され
てしまうので、以下のような距離の外乱による誤差を避
は得ないという問題がある。

■　ロール軸芯と超音波距離計２．２・・・のロール軸
芯方向の一定間隔位置３の線分あるいは走査線の平行か
らのズレによる誤差。

■　圧延材の形状制御のために意図的に行われるロール
ベンディングによるプロフィルの変形による誤差。

ここで、前記０項の誤差については、原理上機械的精度
を向上させる・ことによって、実用上書のないレヘルま
で小さくすることが可能であるが、■項の誤差について
は高精度な補正計算処理が必要とされ、いずれにしても
好ましいものではない。

本発明は、上記のような課題を解消するのに好適なロー
ルプロフィル測定方法および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〉 本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意実験
研究を行った結果、■ロールプロフィルはロール軸芯方
向におけるロール外周面半径の連続的変化すなわち軌跡
で定義することができること、および、■このロール外
周面半径はロール外周面と距離計との距離の絶対値に依
存しないで決定することができること、の２点の数学理
論上の原理を見出し、この知見に基づいて本発明を完成
さゼるに至った。

すなわち、本発明の第１の態様は、ロールプロフィルを
非接触で測定するに際し、ロール軸芯方向の任意位置に
おける所定位置からロール外周面までの距離を所定間隔
ごとに測定してロール外周面半径を演算し、このロール
外周面半径の値と前記ロール軸芯方向位置との関係を２
次元的に位置づけして曲線でつなぎ合わせることにより
ロールプロフィルを得ることを特徴とするロールプロフ
ィル測定方法である。

また、本発明の第２の態様は、ロール外周面までの距離
を測定する距離測定装置と、 この距離測定装置をロール軸芯方向に移動させる走査装
置と、 前記距離測定装置の測定信号を用いてロール外周面半径
を演算する演算装置と、 この演算結果を表示する表示装置と、 から構成されることを特徴とするロールプロフィル測定
装置である。

以下に、本発明の構成について、第１図を参照して具体
的に説明する。

図において、１１は、センサボックス１２に収容される
例えば超音波距離計などの距離センサであり、ロール１
の外周面の円周方向に所定の間隔で例えば３偏設りられ
る。

１３は、走査装置であり、ロールｌの軸芯方向にほぼ平
行に設けられて、その両端が軸受１４ａ、１４ｂに軸支
されるスクリュー軸１５と、このスクリュー軸１５に螺
合されてその上部にセンサボックス１２が載置固定され
る移動子１６とから構成される。

１７は、駆動装置であり、ギヤｌｅａ、１８ｂを介して
スクリュー軸１５が回転自在とされる。

１９は、距離センサＩＩの検出信号を用いてロール外周
面半径を演算し、さらにロールプロフィルの回帰曲線を
演算する演算装置である。

２０は、演算装置１９によって演算されたロールプロフ
ィルの回帰曲線を表示する例えばＣＲＴなどの表示装置
である。

ごのように構成されたロールプロフィル測定装ｆｆ１ｏ
を用いて、例えばロール１の一方の端部から順次ロール
１のプロフィルを測定するのである。

なお、上記のロールプロフィル測定装置１０の構成にお
いて、センサボックス１２は１個として説明したが、許
容測定時間や設備費用あるいは要求精度などに応して、
複数個設けるようにしてもよいまた、距離センサ１１は
、超音波距離計以外に例えばレーザ弐距離計などの非接
触式距離計であればいずれの方式であってもよい。

〈作　用〉 第２図に基づいて、本発明の詳細な説明する。

■　ロールプロフィル測定装置ＩＯをロール１の軸芯方
向にほぼ平行にセットする。

■　測定開始点Ｓおよび測定終了点Ｅさらに走査ピッチ
Ｐをそれぞれ演算装置１９に設定する。

■　駆動装置１７を作動させて、スクリュー軸１５を回
転させ、移動子１６すなわちセンサボックス１２を移動
させることにより距離センサ１１を測定開始点Ｓにセッ
トする。

■　測定開始点Ｓにおり３るロール１の外周面と距離セ
ンサ１１との間の距離ＬＩＪ（ｊ＝１．２．３）を測定
し、演算装Ｗ１９に入力する。

■　演算装置１９において、この測定信号Ｌｌｊに基づ
いて直ちにロール１の外周面半径Ｒ＋を演算し、そのと
きの測定位置ａ１とともに記憶する。

ここで、ロール１の外周面半径Ｒの演算方法について詳
しく説明する。

いま、距離センサ１１を３個として、第３図に示すよう
に八、、へ２．八３の３個所の位置に設ける。そこで、
八、からへ２．八、へのそれぞれの距離を八、□。

八、３として、これらの距月［センサ１１のイ立ｉＡ、
、　Ａ２゜八、と、それらにそれぞれ対応するロール１
の外周面口＋、　ｌ’ｌｚ、　Ｒ３との間の距離の測定
値をり、□、　Ｌ１２゜１１３　とする。

このときのロール１の外周面半径Ｒは、下記（１）式に
よって演算される。

＋４，２・　Δ３．　）　　　　　　　　　　　　　−
〜−−−−−−−，（１）ここで、　Δ１２−Ｌｚ　　
１ｇ２ Δ２３＝１．１゜−Ｌｌｌ Δ３１＝　Ｌ１２　　Ｌｚ 上記（１）式は、各距離測定値１＝Ｉ１．　Ｌｚｚ、１
ｇ３の相は全く依存せず、例えばロール軸芯と距離セン
サ走査線上の平行からのズレに起因するロール１の外周
面半径Ｒの計測誤差は生じ得ないし、距離センサ１１自
体が有する誤差も自動的に相殺されてしまうので、極め
て高精度なロール外周面半径の測定を達成することが可
能である。

■　つぎに、駆動装置１７を操作して、走査ピッチＰに
従って１ピツチだけセンサボックス１２を移動させて、
同様にしてロール１９外周面と距離センサ１１との間の
距離Ｌ２ｊを測定しロール１の外周面半径Ｒ２を演算し
、そのときの測定位置ａ２とともに記憶する。

■　以後同様に、１ピツチ移動→距離Ｌ＋ｊ（＋−３，
４，５・・・、ｊ＝１．２．３）測定→ロール１の外周
面半径Ｒ８演算・記憶を測定終了点Ｅまで繰返す。

■　ロール１の全測定を終了後、演算装置１９に記憶さ
せておいた各測定点Ｒ８毎のロール外周面半径Ｒ８を呼
び出し、χ−Ｙ座標に（ａ、１、Ｒｉ）をプロットする
。

■　全データをプロット後、例えば最小二乗法により回
帰曲線を演算し、この回帰曲線をロールプロフィルとし
て表示装置２０に表示する。

なお、上記の一連の動作の中で、以下の選択が可能であ
る。

（ａ）　　測定開始および終了点Ｓ、Ｅは、ロール１の
軸長手方向であれば任意の位置として構わない。

［有］）センサ１１の走査ピッチＰは、例えばロールプ
ロフィルの要求精度などの目的に応じて任意に決めれば
よい。

（Ｃ）　　プロット点の回帰曲線の求め方は、最小二乗
法に限るものではなく、例えば単にプロット点を連続的
に結ぶなど任意の方法を用いてもよい。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例について説明する。

ロール直径＝７００ｒＭＩｌφ、ロール軸長さ：　２０
００ｍｍ２の鼓状のロールについて、超音波周波数：１
０ＭＨｚの水柱式超音波距離計３個を用いて、走査ピッ
チ：　　２００ｍｍで測定した結果を、前出（１）式で
演算し、かつ測定開始点■での測定値との偏差（１１ｍ
）として第４図に○印で示した。

ここで、第１の超音波距離計と第２の超音波距離計との
間隔は１８０ｍｍ　（前出第３図の八、□に相当）、ま
た第１の超音波距離計と第３の超音波距離針との間隔は
３００ｍｍ　（Ａｌ１に相当）とした。

なお、図中、△印は基準となる電気マイクロメータで測
定したものであり、また・印は特開昭６１−１３８１０
８に開示されている従来例により測定したもので、いず
れも測定開始点■における測定値との偏差（ｐｍ）とし
て示している。

第４図から明らかなように、本発明例は電気マイクロメ
ータ測定値との差が殆どなく、より高精度なロールプロ
フィルの測定がなされていることがわかる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明の第１の態様によれば、ロ
ールプロフィルを軸芯方向のロール外周面半径の変化と
定義し、かつロール外周面半径の算出をロール外周面と
距離センサヘッド間距離の相互差の関数系としたことに
より、ロール軸芯とセンサヘッド走査線との平行からの
ズレや、距離センサが有する固有の誤差によって生ずる
測定誤差とは無関係としたので、極めて高精度なロール
プロフィルの測定が可能となり、製品の品質向上に寄与
する。

また、本発明の第２の態様は、上記の効果を有する方法
を実施する好適な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る実施例を模式的に示す斜視図、
第２図は、本発明の動作を示す流れ図、第３図は、ロー
ル外周面半径の測定原理の説明図、第４図は、ロールプ
ロフィルの測定例を比較して示す線図、第５図は、ロー
ルプロフィル装置の従来例を示す測定系統図である。 １・・・ロール。 １０・・・ロールプロフィル測定装置。 １１・・・距離センサ（距離測定装置）。 １２・・・センサボンクス、１３・・・走査装置。 １４・・・軸　受、１５・・・スクリュー軸。 １６・・・移動子、１７・・・駆動装置。 １８・・・ギ　ヤ、１９・・・演算装置。 ２０・・・表示装置。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 則　割　霞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロールのプロフィルを非接触で測定するに際し、ロ
   ール軸芯方向の任意位置における所定位置からロール外
   周面までの距離を所定間隔ごとに測定してロール外周面
   半径を演算し、このロール外周面半径の値と前記ロール
   軸芯方向位置との関係を２次元的に位置づけして曲線で
   つなぎ合わせることによりロールプロフィルを得ること
   を特徴とするロールプロフィル測定方法。 ２、ロール外周面までの距離を測定する距離測定装置と
   、 この距離測定装置をロール軸芯方向に移動 させる走査装置と、 前記距離測定装置の測定信号を用いてロー ル外周面半径を演算する演算装置と、 この演算結果を表示する表示装置と、 から構成されることを特徴とするロールプロフィル測定
   装置。