特開 2024-115792 縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115792

(43)【公開日】2024-08-27

(54)【発明の名称】縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置

(51)【国際特許分類】

   B21C 49/00 20060101AFI20240820BHJP

   G01C 9/06 20060101ALI20240820BHJP

【ＦＩ】

B21C49/00 B

G01C9/06 A

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023021633

(22)【出願日】2023-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】000211123

【氏名又は名称】中外炉工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129791

【弁理士】

【氏名又は名称】川本 真由美

(74)【代理人】

【識別番号】100144200

【弁理士】

【氏名又は名称】奥西 祐之

(74)【代理人】

【氏名又は名称】鈴木 知

(72)【発明者】

【氏名】田内 秀昌

【テーマコード（参考）】

4E026

【Ｆターム（参考）】

4E026HA03

(57)【要約】

【課題】画像を利用してキャリッジの水平姿勢制御を的確に行うことが可能な縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置を提供する。
【解決手段】ボトムフレーム３に配列される第１ロール４とチェーン７で昇降移動されるキャリッジ５に配列される第２ロール６とに交互に、帯状材２を掛け回すようにした縦型ルーパ１であって、チェーンによるキャリッジの吊り姿勢の調整が可能な電動ウインチ１３と、キャリッジ上に載せられ、水Ｗが溜められた透明な水容器１７と、キャリッジ上に設けられ、少なくとも水容器を含む画像を撮影する撮影装置１８と、撮影装置で撮影された画像から、少なくとも水面を識別する画像処理部１９と、画像処理部で識別された水面に基づいて、キャリッジが水平姿勢となるように、電動ウインチを動作させるコントローラとを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボトムフレームに配列される第１ロールと吊り材で昇降移動されるキャリッジに配列される第２ロールとに交互に、帯状材を掛け回すようにした縦型ルーパであって、
上記吊り材による上記キャリッジの吊り姿勢の調整が可能な調整装置と、
上記キャリッジ上に載せられ、液体が溜められた透明な液体容器と、
上記キャリッジ上に設けられ、少なくとも上記液体容器を含む画像を撮影する撮影装置と、
該撮影装置で撮影された上記画像から、少なくとも上記液体の液面を識別する画像処理部と、
該画像処理部で識別された上記液面に基づいて、上記キャリッジが水平姿勢となるように、上記調整装置を動作させるコントローラとを備えることを特徴とする縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置。

【請求項2】

前記液体容器の容器壁部は、前記キャリッジに対して垂直であり、
前記画像処理部は、前記撮影装置で撮影された前記画像から上記容器壁部を識別し、
前記コントローラは、上記画像処理部で識別された前記液面と上記容器壁部とが直角になるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする請求項１に記載の縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置。

【請求項3】

前記撮影装置で撮影される前記液体容器の前記画像には、当該液体容器が載っている前記キャリッジが含まれ、
前記画像処理部は、上記撮影装置で撮影された上記画像から上記液体容器と上記キャリッジとの境界を識別し、
前記コントローラは、上記画像処理部で識別された前記液面と上記境界とが平行になるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする請求項１に記載の縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置。

【請求項4】

前記撮影装置で撮影される前記液体容器の前記画像には、当該液体容器が載っている前記キャリッジが含まれ、
上記液体容器の容器壁部のうち、互いに間隔を隔てて相対向する一対の当該容器壁部が上記キャリッジに対して垂直であり、
前記画像処理部は、上記撮影装置で撮影された上記画像から、上記各容器壁部での上記キャリッジ上における前記液面の高さの違いを識別し、
前記コントローラは、上記画像処理部で識別された上記各容器壁部での上記液面の高さが等しくなるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする請求項１に記載の縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置。

【請求項5】

前記液体容器は、互いに間隔を隔てる２つの液柱管部と、これら液柱管部を連通する通液部とから構成され、
前記撮影装置は、上記各液柱管部それぞれの画像を撮影するために２台設けられ、
上記画像には、上記液体容器が載っている前記キャリッジが含まれ、
前記画像処理部は、２台の上記撮影装置で撮影された上記画像から、上記キャリッジ上におけるこれら液柱管部の前記各液面の高さを識別し、
前記コントローラは、上記画像処理部で識別された上記各液柱管部の上記液面の高さが等しくなるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする請求項１に記載の縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置。

【請求項6】

前記液体容器は、互いに間隔を隔てる２つの液柱管部と、これら液柱管部を連通する通液部とから構成され、
前記撮影装置は、２つの上記液柱管部の単一の画像を撮影し、
前記画像処理部は、上記撮影装置で撮影された上記画像から、前記キャリッジ上におけるこれら液柱管部の前記各液面の高さを識別し、
前記コントローラは、上記画像認識部で識別された上記各液柱管部の上記液面の高さが等しくなるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする請求項１に記載の縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置。

【請求項7】

前記撮影装置は、水平状態の前記キャリッジ上の前記液体容器の画像を撮影し、
前記画像処理部は、上記撮影装置で撮影された水平状態での液面を識別し、記憶液面として記憶部に記憶し、
前記コントローラは、上記撮影装置で撮影され上記画像処理部で識別された前記液面が上記記憶液面に一致するように、前記調整装置を動作させることを特徴とする請求項１に記載の縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置。

【請求項8】

前記撮影装置は、水平状態の前記キャリッジ上の前記液体容器の画像を撮影し、
前記画像処理部は、上記キャリッジが水平状態のときに上記撮影装置で撮影された上記画像から、水平時液面を識別し、該キャリッジが非水平状態のときに該撮影装置で撮影された該画像から、非水平時液面を識別し、
前記コントローラは、上記非水平時液面が上記水平時液面になるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする請求項１に記載の縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像を利用してキャリッジの水平姿勢制御を的確に行うことが可能な縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

金属帯などの帯状材料を連続的に処理する装置において、加工ラインを停止させないための縦型ルーパの姿勢制御技術として特許文献１が知られている。特許文献１の「縦型ルーパー設備におけるキャリッジ水平度測定方法および鋼帯の蛇行修正方法」は、鋼帯連続焼鈍ライン等の鋼帯連続処理ラインに設置されている縦型ルーパー設備において、ルーパーキャリッジの水平度を精度良く測定することができるキャリッジ水平度測定方法およびそれを用いた鋼帯の蛇行修正方法を提供することを課題とし、ルーパーキャリッジの水平度（水平度異常量）を光学式距離計を用いて測定するとともに、鋼帯の寄り量（蛇行量）を測定し、その蛇行量が許容範囲を超えている場合には、ルーパーキャリッジの水平度を許容範囲内で変更して、鋼帯の蛇行量が許容範囲内に収まるようにしている。

【0003】

他方、距離計に代え得る手段として、画像を利用する技術として、特許文献２及び３が知られている。

【0004】

特許文献２の「水準器の感度測定方法およびその測定装置」は、所要の気泡を残し液体が封入されて成る気泡管を備えた水準器を装着する傾斜台と、前記傾斜台に装着された水準器が備えた気泡管目盛線および気泡の位置を読取り画像処理する機構と、前記水準器を装着する傾斜台を傾斜駆動する傾斜駆動機構と、前記気泡管の所定の目盛線に気泡の位置を一致させる制御機構と、前記傾斜台の傾斜角度を変えて装着されている気泡管の他の目盛線まで気泡が移動する時間を測定して傾斜角度の最適制御を行う制御・演算装置とを具備し、さらに、前記測定される水準器の雰囲気温度を任意に調節可能な温度調節機構を具備している。

【0005】

特許文献３の「非接触型電子水準器」は、光源、水平気泡管、感光部材及び画像処理ユニットを具え、水平気泡管の内部に気泡を有し、光源からの光線照射を受けることができる位置に配置し、感光部材は水平気泡管の中の気泡に対応して位置し、且つ水平気泡管とは一固定距離に位置し、光源に照射されたときの水平気泡管の気泡画像をキャプチャできるようにし、画像処理ユニットは感光部材と電気的に接続し、気泡画像の質量の中心と基準点とを比較することによって、気泡画像を電子水平信号に転換するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２－２２３７７１号公報

【特許文献2】特開平５－２６４２７５号公報

【特許文献3】特開２００５－２３３９５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の光学式距離計は、キャリッジの昇降方向にレーザー光を照射し、昇降するキャリッジの四隅における反射光を受光することにより、キャリッジの傾きを検出するようにしている。

【0008】

特許文献１では、測定距離が長いため、調整が煩雑であると共に、吊り下げられて移動するキャリッジの位置を正確に測定することは難しかった。

【0009】

また、キャリッジの水平度を直接的に測定していないため、キャリッジの傾きを検出することが難しかった。

【0010】

このため、キャリッジの傾きを修正して水平状態を維持することが難しいという課題があった。

【0011】

特許文献２及び３の気泡の画像を用いる技術では、縦型ルーパーに適用した場合、操業中に、水準器の気泡が揺れ動き、姿勢制御に必要な気泡の位置の画像を精度良く取得することが難しいという課題があった。

【0012】

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、画像を利用してキャリッジの水平姿勢制御を的確に行うことが可能な縦型ルーパのキャリッジ水平維持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】

【0013】

本発明にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置は、ボトムフレームに配列される第１ロールと吊り材で昇降移動されるキャリッジに配列される第２ロールとに交互に、帯状材を掛け回すようにした縦型ルーパであって、上記吊り材による上記キャリッジの吊り姿勢の調整が可能な調整装置と、上記キャリッジ上に載せられ、液体が溜められた透明な液体容器と、上記キャリッジ上に設けられ、少なくとも上記液体容器を含む画像を撮影する撮影装置と、該撮影装置で撮影された上記画像から、少なくとも上記液体の液面を識別する画像処理部と、該画像処理部で識別された上記液面に基づいて、上記キャリッジが水平姿勢となるように、上記調整装置を動作させるコントローラとを備えることを特徴とする。

【0014】

前記液体容器の容器壁部は、前記キャリッジに対して垂直であり、前記画像処理部は、前記撮影装置で撮影された前記画像から上記容器壁部を識別し、前記コントローラは、上記画像処理部で識別された前記液面と上記容器壁部とが直角になるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする。

【0015】

前記撮影装置で撮影される前記液体容器の前記画像には、当該液体容器が載っている前記キャリッジが含まれ、前記画像処理部は、上記撮影装置で撮影された上記画像から上記液体容器と上記キャリッジとの境界を識別し、前記コントローラは、上記画像処理部で識別された前記液面と上記境界とが平行になるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする。

【0016】

前記撮影装置で撮影される前記液体容器の前記画像には、当該液体容器が載っている前記キャリッジが含まれ、上記液体容器の容器壁部のうち、互いに間隔を隔てて相対向する一対の当該容器壁部が上記キャリッジに対して垂直であり、前記画像処理部は、上記撮影装置で撮影された上記画像から、上記各容器壁部での上記キャリッジ上における前記液面の高さの違いを識別し、前記コントローラは、上記画像処理部で識別された上記各容器壁部での上記液面の高さが等しくなるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする。

【0017】

前記液体容器は、互いに間隔を隔てる２つの液柱管部と、これら液柱管部を連通する通液部とから構成され、前記撮影装置は、上記各液柱管部それぞれの画像を撮影するために２台設けられ、上記画像には、上記液体容器が載っている前記キャリッジが含まれ、前記画像処理部は、２台の上記撮影装置で撮影された上記画像から、上記キャリッジ上におけるこれら液柱管部の前記各液面の高さを識別し、前記コントローラは、上記画像処理部で識別された上記各液柱管部の上記液面の高さが等しくなるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする。

【0018】

前記液体容器は、互いに間隔を隔てる２つの液柱管部と、これら液柱管部を連通する通液部とから構成され、前記撮影装置は、２つの上記液柱管部の単一の画像を撮影し、前記画像処理部は、上記撮影装置で撮影された上記画像から、前記キャリッジ上におけるこれら液柱管部の前記各液面の高さを識別し、前記コントローラは、上記画像認識部で識別された上記各液柱管部の上記液面の高さが等しくなるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする。

【0019】

前記撮影装置は、水平状態の前記キャリッジ上の前記液体容器の画像を撮影し、前記画像処理部は、上記撮影装置で撮影された水平状態での液面を識別し、記憶液面として記憶部に記憶し、前記コントローラは、上記撮影装置で撮影され上記画像処理部で識別された前記液面が上記記憶液面に一致するように、前記調整装置を動作させることを特徴とする。

【0020】

前記液体容器は、互いに間隔を隔てる２つの液柱管部と、これら液柱管部を連通する通液部とから構成され、前記撮影装置は、２つの上記液柱管部の単一の画像を撮影し、前記画像処理部は、前記キャリッジが水平状態のときに上記撮影装置で撮影された上記画像から、水平時液面を識別し、該キャリッジが非水平状態のときに該撮影装置で撮影された該画像から、非水平時液面を識別し、前記コントローラは、上記非水平時液面が上記水平時液面になるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする。

【0021】

前記撮影装置は、水平状態の前記キャリッジ上の前記液体容器の画像を撮影し、前記画像処理部は、上記キャリッジが水平状態のときに上記撮影装置で撮影された上記画像から、水平時液面を識別し、該キャリッジが非水平状態のときに該撮影装置で撮影された該画像から、非水平時液面を識別し、前記コントローラは、上記非水平時液面が上記水平時液面になるように、前記調整装置を動作させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

本発明にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置にあっては、画像を利用してキャリッジの水平姿勢制御を的確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置を備える縦型ルーパの一例を示す正面図である。

【図2】図１に示した縦型ルーパの天井部を示す平面図である。

【図3】第１実施形態にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置を説明する説明図である。

【図4】図３に示した第１実施形態にかかる縦型ルーパの水平維持装置の作用を説明する説明図である。

【図5】第１実施形態にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置の変形例の作用を説明する説明図である。

【図6】第２実施形態にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置を説明する説明図である。

【図7】図６に示した第２実施形態にかかる縦型ルーパの水平維持装置の作用を説明する説明図である。

【図8】第３実施形態にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置を説明する説明図である。

【図9】図８に示した第３実施形態にかかる縦型ルーパの水平維持装置の作用を説明する説明図である。

【図10】第３実施形態にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置の変形例を説明する説明図である。

【図11】第４実施形態にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置を説明する説明図である。

【図12】第５実施形態にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置を説明する説明図である。

【図13】図１２に示した第５実施形態にかかる縦型ルーパの水平維持装置のキャリッジ水平時の作用を説明する説明図である。

【図14】図１３に示した第５実施形態にかかる縦型ルーパの水平維持装置のキャリッジ非水平時の作用を説明する説明図である。

【図15】第５実施形態にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置の変形例であって、キャリッジ水平時の作用を説明する説明図である。

【図16】図１５に示した変形例における、キャリッジ非水平時の作用を説明する説明図である。

【図17】本発明にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置をキャリッジの長手方向傾き制御に用いる場合を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に、本発明にかかる縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【0025】

まず、本発明に係る縦型ルーパのキャリッジ水平維持装置が適用される縦型ルーパ１について、図１及び図２を用いて概説する。

【0026】

縦型ルーパ１は、金属ストリップなどの帯状材２の加工ラインの入側及び出側にそれぞれ設置される。

【0027】

縦型ルーパ１は従来周知のように、ボトムフレーム３上に回転自在に軸支されて、当該ボトムフレーム３に並べて配列される複数の下ロール４と、ボトムフレーム３上方のキャリッジ５下に回転自在に軸支されて、当該キャリッジ５に並べて配列される複数の上ロール６とを備える。

【0028】

帯状材２を下ロール４と上ロール６とに交互に、これらロール４，６の配列方向に向かって順次掛け回し、ボトムフレーム３に対しキャリッジ５を昇降移動させることで、上ロール６と下ロール４との間隔を調整して、これにより、帯状材２を蓄積しながら、加工ラインを停止させることなく、入側及び出側での帯状材２の送り速度の加減速や停止を可能にしており、キャリッジ５が水平に保たれることにより、帯状材２が蛇行したり、ロール４，６から脱落するという大きなトラブルを防いでいる。

【0029】

キャリッジ５及びボトムフレーム３はともに、平面視が細長な長方形状に形成される。キャリッジ５は、上面５ａが平坦面で形成され、その四隅が吊り材である４本のチェーン７によって、４点で吊り下げられる。

【0030】

チェーン７は、縦型ルーパ１を構成する立体フレーム９の天井部１０から降ろされる。立体フレーム９は、キャリッジ５及びボトムフレーム３を取り囲むようにして、天井部１０の四隅近傍を、４本の支柱１１で支えることで構成され、ボトムフレーム３が設置される機台１２上に組み立てて設けられる。

【0031】

複数の上ロール６及び下ロール４は、キャリッジ５及びボトムフレーム３の長手方向に配列される。

【0032】

各上ロール６及び各下ロール４は、これらを軸支する軸がキャリッジ５及びボトムフレーム３の幅方向に沿って配置される。

【0033】

キャリッジ５を昇降移動させる昇降機構は、天井部１０の中央側に設けられ、キャリッジ５を吊り下げるチェーン７を繰り出し巻き取りする４台の電動ウインチ１３と、天井部１０に設けられ、各チェーン７の繰り出し巻き取りを案内するガイドスプロケット１４と、各電動ウインチ１３を動作させる駆動制御を行うコントローラ１５とから構成される。

【0034】

電動ウインチ１３は、複数のチェーン７の繰り出し巻き取りの量を調整して、これによってチェーン７によるキャリッジ５の吊り姿勢の制御が可能な調整装置として機能する。コントローラ１５の設置場所は、キャリッジ５上に限られることはない。

【0035】

吊り材は、ワイヤロープなどであってもよい。吊り材がワイヤロープの場合には、ガイドスプロケット１４に代えて、プーリが用いられる。

【0036】

縦型ルーパ１では、上ロール６がキャリッジ５の長手方向に複数配列され、上ロール６を軸支する軸がキャリッジ５の幅方向に向けられている。従って、キャリッジ５が幅方向に傾くと、帯状材２の蛇行が発生する。

【0037】

キャリッジ５がその幅方向に傾かないように、当該キャリッジ５の水平姿勢を維持することが重要である。

【0038】

このため、キャリッジ５を水平姿勢に維持する構成として、コントローラ１５に対し、キャリッジ５の傾きの検出結果を送出する傾き検出装置１６が備えられる。

【0039】

昇降機構は、例えば、コントローラ１５に制御されて各電動ウインチ１３が各々正転することによりチェーン７が繰り出されてキャリッジ５が降下し、各電動ウインチ１３が各々逆転することによりチェーン７が巻き取られてキャリッジ５が上昇する。

【0040】

傾き検出装置１６は、上ロール６の軸が沿わされているキャリッジ５の幅方向の傾きを検出するように構成される。

【0041】

傾き検出装置１６は、キャリッジ５の上に搭載され、液体が溜められた透明な液体容器１７と、キャリッジ５の上に搭載され、少なくとも液体容器１７を含む画像を撮影するための撮影装置１８と、撮影装置１８により撮影された画像から、少なくとも液体の液面を識別するための画像処理部１９とを含む。なお、撮影装置１８と画像処理部１９とは、一体に構成されていても良い。

【0042】

そして、コントローラ１５は、画像処理部１９で識別された液面に基づいて、キャリッジ５が水平姿勢となるように、各電動ウインチ１３を動作させる。

【0043】

以下の説明では、液体として水Ｗを、液体容器として水容器１７を用い、液面が水面Ｓである場合について説明する。

【0044】

水Ｗは、取り扱いに便利で、水容器１７のメンテナンス性に優れる。しかしながら、液体としては、水Ｗに限らず、油など、その他のどのような液体であってもよい。

【0045】

＜第１実施形態＞
第１実施形態の傾き検出装置１６の水容器１７と撮影装置１８が、図３に示されている。図３（ａ）は、キャリッジ５を上から見た平面図、図３（ｂ）は、キャリッジ５を幅方向から見た側面図である。

【0046】

水容器１７は、底部１７ｅが閉塞され、四方の側面が透明なガラスやプラスチックなどの容器壁部１７ａ～１７ｄで囲われた直方体状に形成される。水容器１７の上部は水が蒸発しないように、閉塞可能であることが好ましいが、開放されていてもよい。

【0047】

また、図示しないけれども、水面の高さを一定に保つように、水位をセンサで計測するようにしたり、水容器１７に水補充用の配管を接続するようにしてもよい。

【0048】

容器壁部１７ａ～１７ｄは、キャリッジ５の上面５ａに対し、垂直をなすように配置される。水容器１７は、キャリッジ５のほぼ中央に設けられる。

【0049】

なお、「垂直」とは、厳密に９０°でなくても、上述したように、帯状材２の蛇行やロール４，６からの脱落を防ぐことができる程度の誤差は許容される。

【0050】

水容器１７は、キャリッジ５の長手方向に互いに対向する一対の容器壁部１７ａ，１７ｂが、キャリッジ５の幅方向に沿って平行に設けられる。

【0051】

撮影装置１８は、水容器１７に対して、キャリッジ５の長手方向一方の側から当該水容器１７に向けられて設けられる。

【0052】

撮影装置１８は、水容器１７の全体及び水容器１７内に溜められた水Ｗの水面Ｓの画像を撮影する。

【0053】

撮影された画像は、所定の周期で逐次画像処理部１９（図１及び図２参照）に転送される。

【0054】

画像処理部１９は、撮影装置１８から転送された画像から、撮影装置１８側の水容器１７の容器壁部１７ａの位置における水面Ｓ、すなわち図４に示すように、水Ｗとその上の空間との境界を示す線（船舶でいう喫水線：以下同じ）Ｌ１と、キャリッジ５の幅方向に向かい合う水容器１７の容器壁部１７ｃ，１７ｄとを画像処理により識別する。

【0055】

画像処理部１９はさらに、水面Ｓを示す線Ｌ１と容器壁部１７ｃ，１７ｄとがなす角度αを演算処理する。

【0056】

図４（ａ）に示すように、常に水平に保たれる水面Ｓ（線Ｌ１）と、キャリッジ５の上面５ａに対し垂直である容器壁部１７ｃ，１７ｄとがなす角度αが直角であれば、キャリッジ５は水平な状態にあることが検出される。

【0057】

図４（ｂ）に示すように、当該角度αが直角でない場合には、キャリッジ５が水平な状態にないことが検出される。

【0058】

なお、「直角」とは、厳密に９０°でなくても、上述したように、帯状材２の蛇行やロール４，６からの脱落を防ぐことができる程度の誤差は許容される。

【0059】

すなわち、画像処理部１９は、撮影装置１８で撮影された画像から、水面Ｓ及び容器壁部１７ｃ，１７ｄを識別し、そして、コントローラ１５は、画像処理部１９で識別された水面Ｓと容器壁部１７ｃ，１７ｄとが直角になるように、電動ウインチ１３を動作させる。

【0060】

詳細には、検出結果は、コントローラ１５に転送され、コントローラ１５は、転送された検出結果に基づいて、４つの電動ウインチ１３によるチェーン７の繰り出し量、または巻き取り量を、キャリッジ５の上昇中及び下降中に調整する。

【0061】

この際、キャリッジ５の長手方向に並ぶ２つの電動ウインチ１３は、同期して作動される。

【0062】

撮影装置１８から画像処理部１９へ逐次画像が転送され、画像処理部１９によりキャリッジ５の傾きが逐次検出され、コントローラ１５が、検出された結果に基づいて逐次、各電動ウインチ１３によるチェーン７の繰り出し量または巻き取り量を調整する。

【0063】

コントローラ１５は、キャリッジ５の姿勢に対するフィードバック制御を実行する。もちろん、フィードフォーワード制御を実行するようにしてもよい。

【0064】

第１実施形態に係る傾き検出装置１６を用いた縦型ルーパ１のキャリッジ水平維持装置によれば、キャリッジ５に搭載された水容器１７内に溜められた水Ｗの水面Ｓを示す線Ｌ１は、常に水平であるため、撮影装置１８で撮影された画像において当該水面Ｓ及び容器壁部１７ｃ，１７ｄを識別することにより、水平に対するキャリッジ５の傾きを検出することができる。

【0065】

撮影装置１８で撮影された画像において、キャリッジ５の上面５ａに対し垂直な容器壁部１７ｃ，１７ｄは、キャリッジ５が水平であれば、水面Ｓと直角となる。

【0066】

傾き検出装置１６は、容器壁部１７ｃ，１７ｄと水面Ｓとがなす角度αに基づいて、キャリッジ５の傾きを正確に検出することができる。

【0067】

コントローラ１５は、正確に検出されたキャリッジ５の傾きに基づいて、キャリッジ５の姿勢が水平になるように４つの電動ウインチ１３の作動を調整するので、確実にキャリッジ５を水平な状態に維持することができる。

【0068】

例えば、撮影装置１８側から見て左側が低くなるようにキャリッジ５が傾いている場合、コントローラ１５は、キャリッジ５の上昇時であれば、左側の電動ウインチ１３の巻き取り速度を右側の電動ウインチ１３の巻き取り速度より大きくするなどする。

【0069】

他方、キャリッジ５の下降時であれば、左側の電動ウインチ１３の繰り出し速度を右側の電動ウインチ１３の繰り出し速度より小さくするなどする。

【0070】

これらの電動ウインチ１３に対する制御が、コントローラ１５によって実行される。

【0071】

図５には、第１実施形態の変形例が示されている。第１実施形態では、水容器１７の容器壁部１７ａにおける水面Ｓ（水Ｗと上方の空間との境界を示す線Ｌ１）と、キャリッジ５の幅方向に向かい合う水容器１７の容器壁部１７ｃ，１７ｄとを画像処理によって識別し、角度αを演算処理する場合について説明した。

【0072】

この変形例では、容器壁部１７ｃ，１７ｄに代えて、水容器１７と当該水容器１７が載せられているキャリッジ５との境界を利用するようにしたものである。

【0073】

このため、この変形例では、撮影装置１８で撮影される水容器１７の画像には、当該水容器１７が載っているキャリッジ５の上面５ａが含まれる。

【0074】

画像処理部１９は、撮影装置１８で撮影された画像から、水面Ｓ（線Ｌ１）及び水容器１７とキャリッジ５の上面５ａとの境界となる線Ｂ１を画像処理により識別する。

【0075】

画像処理部１９はさらに、水面Ｓを示す線Ｌ１と境界を示す線Ｂ１との平行度を演算処理する。

【0076】

コントローラ１５は、画像処理部１９で識別された線Ｌ１（水面Ｓ）と線Ｂ１（水容器１７とキャリッジ５の上面５ａとの境界）とが平行になるように、電動ウインチ１３を動作させる。

【0077】

この変形例に係る傾き検出装置１６を用いた縦型ルーパ１のキャリッジ水平維持装置によれば、キャリッジ５に搭載された水容器１７内に溜められた水Ｗの水面Ｓを示す線Ｌ１は、常に水平であるため、撮影装置１８で撮影された画像において当該水面Ｓ（Ｌ１）及び上記境界（Ｂ１）を識別することにより、水平に対するキャリッジ５の傾きを検出することができる。

【0078】

撮影装置１８で撮影された画像において、キャリッジ５の上面５ａと水容器１７との境界（Ｂ１）は、キャリッジ５が水平であれば、図５（ａ）に示したように、常に水平面をなす水面Ｓと平行になる。キャリッジ５が水平でない場合には、図５（ｂ）に示したように、水面Ｓに対して、境界（Ｂ１）は傾くことになる。

【0079】

傾き検出装置１６は、境界（Ｂ１）と水面Ｓ（Ｌ１）との平行度に基づいて、キャリッジ５の傾きを正確に検出することができる。

【0080】

コントローラ１５は、正確に検出されたキャリッジ５の傾きに基づいて、キャリッジ５の姿勢が水平になるように４つの電動ウインチ１３の作動を調整するので、確実にキャリッジ５を水平な状態に維持することができる。

【0081】

このようにして第１実施形態では、画像を利用してキャリッジ５の水平姿勢制御を的確に行うことができる。

【0082】

＜第２実施形態＞
第２実施形態の傾き検出装置１６は図６に示すように、水容器１７がキャリッジ５の上に設けられ、２台の撮影装置１８が、キャリッジ５の幅方向両側から水容器１７に向けて設けられる。

【0083】

図６（ａ）は、キャリッジ５を上から見た平面図、図６（ｂ）は、キャリッジ５を長手方向から見た側面図である。

【0084】

これら撮影装置１８はそれぞれ、水容器１７を含む画像を撮影する。撮影装置１８で撮影される水容器１７の画像には、当該水容器１７が載っているキャリッジ５の上面５ａが含まれる。

【0085】

水容器１７は、容器壁部１７ａ～１７ｄのうち、少なくとも互いに間隔を隔てて相対向する一対の容器壁部、具体的にはキャリッジ５の幅方向で向かい合う、すなわち撮影装置１８で撮影される一対の容器壁部１７ｃ，１７ｄがキャリッジ５の上面５ａと垂直をなすように配置される。

【0086】

各撮影装置１８は、キャリッジ５の幅方向両側から、キャリッジ５の上面５ａを含むように水容器１７を撮影した画像を所定の周期で逐次画像処理部１９に転送する。

【0087】

画像処理部１９は、転送された画像から、各容器壁部１７ｃ，１７ｄでのキャリッジ５上における水面Ｓの高さＨ１，Ｈ２の違いを識別する。

【0088】

具体的には、水容器１７の容器壁部１７ｃ，１７ｄにおける水面Ｓを示す線Ｌ１と、水容器１７とキャリッジ５の上面５ａとの境界となる線Ｂ１とから、容器壁部１７ｃ，１７ｄそれぞれにおけるキャリッジ５上における水面Ｓの高さの違いＨ１，Ｈ２、詳細にはどちらの高さＨ１，Ｈ２が高く、どちらの高さＨ１，Ｈ２が低いかを識別する。

【0089】

図７（ａ）に示すように、キャリッジ５が水平な状態にある場合には、キャリッジ５の上面５ａから、容器壁部１７ｃ，１７ｄにおける水面Ｓを示す線Ｌ１までの高さＨ１，Ｈ２が等しくなる。

【0090】

他方、キャリッジ５が水平な状態にない場合には、図７（ｂ）に示すように、キャリッジ５の上面５ａから、容器壁部１７ｃ，１７ｄにおける水面Ｓを示す線Ｌ１までの高さＨ１，Ｈ２に差が生じるので、これにより、撮影した画像からキャリッジ５の傾きが検出される。

【0091】

コントローラ１５は、画像処理部１９で識別された各容器壁部１７ｃ，１７ｄでの水面Ｓの高さが等しくなるように、電動ウインチ１３を動作させる。

【0092】

具体的には、コントローラ１５は、検出したキャリッジ５の傾きに基づいて逐次、キャリッジ５の姿勢が水平になるように、図示例によれば、水面Ｓの高さが高い方の容器壁部１７ｃ側を上昇し、水面Ｓの高さが低い方の容器壁部１７ｄ側を下降するように、４つの電動ウインチ１３の作動を調整するので、確実にキャリッジ５を水平な状態に維持することができる。

【0093】

第２実施形態であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

【0094】

＜第３実施形態＞
第３実施形態の傾き検出装置１６は、図８に示されている。図８（ａ）は、キャリッジ５を上から見た平面図、図８（ｂ）は、キャリッジ５を長手方向から見た側面図である。

【0095】

第３実施形態では、水容器１７は、キャリッジ５の幅方向に互いに間隔を隔てて配置された２本の液柱管部２０ａ（以下、水柱管部という）と、これら２本の水柱管部２０ａの下端部同士を接続して設けられ、水柱管部２０ａ同士を連通する通液部２０ｂ（以下、通水部という）とから構成される。

【0096】

水柱管部２０ａは、第１及び第２実施形態の水容器１７と同様に、四方の側面が透明なガラスやプラスチックなどの容器壁部で囲われて角筒状に形成される。

【0097】

水柱管部２０ａは、キャリッジ５の上面５ａに対し、垂直をなすように配置される。水容器１７は、通水部２０ｂがキャリッジ５の幅方向と平行をなすようにする。

【0098】

撮影装置１８は、各水柱管部２０ａそれぞれを、水容器１７が載っているキャリッジ５の上面５ａを含めて撮影するために、各水柱管部２０ａに向けて２台設置されている。各水柱管部２０ａの高さを認識できれば、撮影装置１８の配置は制限されない。

【0099】

各撮影装置１８は、キャリッジ５の上面５ａを含むようにして各水柱管部２０ａを撮影した画像を、所定の周期で逐次画像処理部１９に転送する。

【0100】

画像処理部１９は、２台の撮影装置１８で撮影された各画像から、キャリッジ５上におけるこれら２本の水柱管部２０ａそれぞれの水面Ｓの高さＨ３，Ｈ４をそれぞれ識別する。

【0101】

すなわち、画像処理部１９は、第２実施形態と同様に、転送された画像から、各水柱管部２０ａにおいて水面Ｓを示す線Ｌ１と、水容器１７とキャリッジ５の上面５ａとの境界となる線Ｂ１を識別する。

【0102】

キャリッジ５が水平な状態である場合には、各水柱管部２０ａで、キャリッジ５の上面５ａから水面Ｓを示す線Ｌ１までの高さＨ３，Ｈ４が等しい。

【0103】

他方、キャリッジ５が水平な状態でない場合には、図９に示すように、各水柱管部２０ａで、キャリッジ５の上面５ａから水面Ｓを示す線Ｌ１までの高さＨ３，Ｈ４に差が生じるため、キャリッジ５の傾きが検出される。

【0104】

コントローラ１５は、画像処理部１９で識別された各水柱管部２０ａの水面Ｓの高さＨ３，Ｈ４が等しくなるように、電動ウインチ１３を動作させる。

【0105】

具体的には、コントローラ１５は、検出したキャリッジ５の傾きに基づいて逐次、キャリッジ５の姿勢が水平になるように、第２実施形態の場合と同様に、４つの電動ウインチ１３の作動を調整するので、確実にキャリッジ５を水平な状態に維持することができる。

【0106】

第３実施形態であっても、第１及び第２実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

【0107】

図１０には、第３実施形態の変形例が示されている。第３実施形態では、水容器１７の２本の水柱管部２０ａを、２台の撮影装置１８でそれぞれ撮影する場合について説明した。

【0108】

この変形例では、２本の水柱管部２０ａを単一の画像に撮影する広角撮影用の撮影装置１８が用いられる。

【0109】

撮影装置１８は、水容器１７に対して、キャリッジ５の幅方向ほぼ中央であって、かつキャリッジ５の長手方向一方の側から当該水容器１７に向けて設けられる。

【0110】

撮影装置１８は、キャリッジ５の上面５ａを含めて、２本の水柱管部２０ａ両方を撮影した単一の画像を所定の周期で逐次画像処理部１９に転送する。

【0111】

画像処理部１９は、転送された画像から、各水柱管部２０ａにおける水面Ｓを示す線Ｌ１と、水容器１７とキャリッジ５の上面５ａとの境界となる線Ｂ１を識別し、キャリッジ５の傾きを検出する。

【0112】

コントローラ１５は、画像処理部１９で検出されたキャリッジ５の傾きに基づいて逐次、キャリッジ５の姿勢が水平になるように４つの電動ウインチ１３の作動を調整するので、確実にキャリッジ５を水平な状態に維持することができる。

【0113】

このような変形例であっても、第３実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

【0114】

＜第４実施形態＞
第４実施形態の傾き検出装置１６は、図１１に示されていて、第３実施形態と同じ水容器１７が、同じ配置で設けられる。

【0115】

図１１（ａ）は、キャリッジ５を長手方向から見た側面図、図１１（ｂ）は、キャリッジ５を上から見た平面図である。

【0116】

撮影装置１８は、キャリッジ５の幅方向両側から各水柱管部２０ａに向けて２台設けられる。

【0117】

各撮影装置１８は、各水柱管部２０ａを撮影した画像を所定の周期で逐次画像処理部１９に転送する。第４実施形態では、水容器１７の画像には、キャリッジ５は含まれない。

【0118】

画像処理部１９は、転送された画像から、各水柱管部２０ａにおける水面Ｓを示す線Ｌ１を識別する。

【0119】

特に、第４実施形態では、キャリッジ５を、予め水準器などを用いて水平な静止状態にした後で、撮影装置１８は、キャリッジ５の上面５ａ上の水容器１７のみの画像を撮影し、画像処理部１９は、撮影装置１８で撮影された水平状態での水面Ｓ（Ｌ１）を識別し、画像に現れている水面Ｓの上下方向の位置（キャリッジ５の上面５ａからの高さではない）を記憶水面として記憶部１９ａ（図２参照）に記憶する。

【0120】

コントローラ１５は、撮影装置１８で撮影され画像処理部１９で識別される水面Ｓが記憶水面に一致するように、電動ウインチ１３を動作させる。

【0121】

すなわち、画像処理部１９には記憶部１９ａが備えられ、記憶部１９ａには、キャリッジ５が水平な状態において、各撮影装置１８で撮影された各水柱管部２０ａの画像から識別された水面Ｓの上下方向の位置情報が予め記憶されている。

【0122】

画像処理部１９は、縦型ルーパ１の稼働中、撮影装置１８から所定の周期で逐次転送された画像から、各水柱管部２０ａの水面Ｓを示す線Ｌ１を識別し、記憶部１９ａに記憶されている記憶水面の位置情報と照合して、これにより、キャリッジ５の傾きを検出する。

【0123】

コントローラ１５は、画像処理部１９で検出されたキャリッジ５の傾きに基づいて逐次、キャリッジ５の姿勢が水平になるように４つの電動ウインチ１３の作動を調整するので、確実にキャリッジ５を水平な状態に維持することができる。

【0124】

第１実施形態から第３実施形態は、水容器１７のキャリッジ上面５ａへの取付精度・設置精度が傾きの検出精度に影響を及ぼすが、第４実施形態では、キャリッジ５を、予め水準器などを用いて水平な静止状態にした後で、キャリッジ５に載っている水容器１７を撮影装置１８で撮影した画像から、画像処理部１９によって識別された記憶水面を記憶部１９ａに記憶するようにしている。

【0125】

このため、第４実施形態では、水容器１７のキャリッジ上面５ａへの取付精度・設置精度が傾きの検出精度に影響することがなく、精度良く傾きを検出することができる。

【0126】

第４実施形態であっても、第１～第３実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

【0127】

＜第５実施形態＞
第５実施形態の傾き検出装置１６は、図１２に示されていて、第４実施形態と同じ水容器１７が、同じ配置で設けられる。

【0128】

図１３及び図１４に示すように、撮影装置１８は、２本の水柱管部２０ａの単一の画像を撮影するために、これら２本の水柱管部２０ａの配列方向の一方に位置させて設けられる。

【0129】

図１３は、キャリッジ５が水平であるときを示す図であって、図１３（ａ）は、キャリッジ５を長手方向から見た側面図、図１３（ｂ）は、水容器１７を、キャリッジ５の幅方向から見た側面図である。

【0130】

図１４は、キャリッジ５が水平ではないときを示す図であって、図１４（ａ）は、キャリッジ５を長手方向から見た側面図、図１４（ｂ）は、水容器１７を、キャリッジ５の幅方向から見た側面図である。

【0131】

図示例では、撮影装置１８は、キャリッジ５の幅方向で、水容器１７の一方側に配置され、２本の水柱管部２０ａが重なって見えるように配置される。

【0132】

キャリッジ５が水平な状態では、図１３に示すように、２本の水柱管部２０ａの水面Ｓ１，Ｓ２を示す線Ｌ１，Ｌ２が重なって１本の線となる画像が撮影装置１８によって撮影される。

【0133】

他方、キャリッジ５が水平な状態にない場合には、図１４に示すように、各水柱管部２０ａの水面Ｓ１，Ｓ２を示す線Ｌ１，Ｌ２が２本となる画像が撮影装置１８によって撮影される。

【0134】

これらの画像が画像処理部１９で識別されることによって、キャリッジ５の傾きが検出される。

【0135】

具体的には、画像処理部１９は、キャリッジ５が水平状態のときに撮影装置１８で撮影された画像から、水面Ｓ１，Ｓ２が重なっている水平時水面を識別し、キャリッジ５が非水平状態のときには、撮影装置１８で撮影された画像から、２本の水面Ｓ１，Ｓ２が現れる非水平時水面を識別する。

【0136】

コントローラ１５は、水面Ｓ１，Ｓ２の位置がずれている非水平時水面が、水面Ｓ１，Ｓ２の位置が一致する水平時水面になるように、すなわちキャリッジ５の姿勢が水平になるように逐次、４つの電動ウインチ１３の作動を調整するので、確実にキャリッジ５を水平な状態に維持することができる。

【0137】

第５実施形態では、静止している水平状態のキャリッジ５で水柱管部２０ａの水面Ｓ１，Ｓ２が一致する画像が得られるように傾き検出装置１６をセッティングしておくことで、第４実施形態と同様に、水容器１７のキャリッジ上面５ａへの取付精度・設置精度が傾きの検出精度に影響することがなく、精度良く傾きを検出することができる。

【0138】

第５実施形態であっても、第１～第４実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

【0139】

図１５及び図１６には、第５実施形態の変形例が示されている。第５実施形態では、２本の水柱管部２０ａをキャリッジ５の幅方向に配置した水容器１７を撮影装置１８で撮影する場合について説明した。この変形例は、上記第１実施形態で説明した直方体状の水容器１７を撮影装置１８で撮影する場合である。

【0140】

図１５は、キャリッジ５が水平であるときを示す図であって、図１５（ａ）は、キャリッジ５を長手方向から見た側面図、図１５（ｂ）は、水容器１７を、キャリッジ５の幅方向から見た側面図である。

【0141】

図１６は、キャリッジ５が水平ではないときを示す図であって、図１６（ａ）は、キャリッジ５を長手方向から見た側面図、図１６（ｂ）は、水容器１７を、キャリッジ５の幅方向から見た側面図である。

【0142】

撮影装置１８は、キャリッジ５の幅方向から水容器１７を撮影するように配置される。

【0143】

キャリッジ５が水平な状態では、図１５に示すように、水容器１７内の水Ｗの水面Ｓを示す線(喫水線)Ｌ１，Ｌ２は、重なって１本の線となる画像が撮影装置１８によって撮影される。

【0144】

他方、キャリッジ５が水平な状態にない場合には、図１６に示すように、撮影装置１８に近い側の容器壁部１７ａと、遠方の容器壁部１７ｂとに、水面Ｓを示す線Ｌ１，Ｌ２が２本となる画像が撮影装置１８によって撮影される。

【0145】

これらの画像が画像処理部１９で識別されることによって、上記第５実施形態と同様に、キャリッジ５の傾きを検出し、そして、コントローラ１５が、キャリッジ５の姿勢が水平になるように（水面を示す線Ｌ１，Ｌ２が重なるように）逐次、４つの電動ウインチ１３の作動を調整することによって、確実にキャリッジ５を水平な状態に維持することができる。

【0146】

このような変形例であっても、第５実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

【0147】

上記実施形態においては、いずれも帯状材２の蛇行に影響しやすいキャリッジ５の幅方向の傾きを検出する例について説明したが、例えば、図１７に示すように、第１実施形態の水容器１７及び撮影装置１８の配置を、キャリッジ５上において９０度回転させることで、キャリッジ５の長手方向の傾きを検出することができる。

【0148】

キャリッジ５の長手方向の傾きを制御する場合には、キャリッジ５の幅方向に並んでいる２つの電動ウインチ１３を同期して作動させる。

【0149】

キャリッジ５の幅方向の傾きと長手方向の傾きの両方を同時に制御することもできる。この場合、４つの電動ウインチ１３は個別に作動制御すればよい。

【0150】

上記実施形態で説明した傾き検出装置に用いる撮影装置１８及び画像処理部１９、並びに電動ウインチ１３を制御するコントローラ１５は、撮影装置１８で帯状材２のエッジを撮影し、画像処理部１９に当該エッジを識別させることで、帯状材２の位置を監視することができ、ずれが生じたらコントローラ１５で電動ウインチ１３を動作させてキャリッジ５の姿勢を自動調整することができて、帯状材２の蛇行修正にも用いることができる。

【0151】

上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0152】

１ 縦型ルーパ
２ 帯状材
３ ボトムフレーム
４ 下ロール
５ キャリッジ
５ａ キャリッジの上面
６ 上ロール
７ チェーン
９ 立体フレーム
１０ 天井部
１１ 支柱
１２ 機台
１３ 電動ウインチ
１４ ガイドスプロケット
１５ コントローラ
１６ 傾き検出装置
１７ 水容器
１７ａ～１７ｄ 容器壁部
１７ｅ 底部
１８ 撮影装置
１９ 画像処理部
１９ａ 記憶部
２０ａ 水柱管部
２０ｂ 通水部
Ｂ１ 水容器とキャリッジの上面との境界となる線
Ｈ１～Ｈ４ 水面の高さ
Ｌ１，Ｌ２ 水面を示す線
α 角度
Ｓ 水面
Ｗ 水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】