DE2253933A1

DE2253933A1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung der temperfarbe eines metallbandes

Info

Publication number: DE2253933A1
Application number: DE2253933A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Nakamori
Original assignee: Hitachi Denshi KK; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Hitachi Denshi KK; Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1971-11-05
Filing date: 1972-11-03
Publication date: 1973-05-30
Also published as: US3807873A; DE2253933B2; JPS4852611A; DE2253933C3

Description

81-19.628P 3. 11. 1972

1. HITACHI ELECTRONICS CQ₀ LTD.. Tokio (Japan)

2. NISSHIN STEEL CO.. LTD.. Tokio (Japan)

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Temperfarbe eines Metallbandes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen, fortlaufenden und quantitativen Erfassung der Ablaß-, Glüh-, Temper- oder Anlauffarbe von Metallbändern.

Bei der Vergütung während der Herstellung von Metallbändern, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, zeigt das vergütete Stahlband normalerweise einen randlosen metallischen Glanz. Es tritt jedoch oft eine helle gelbe Farbe, die normalerweise Temperfarbe genannt wird, auf der Oberfläche des Stahlbandes abhängig von den

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Vergütungsbedingungen auf, wodurch die Oberflächeneigenschaft in einem solchen Maß zerstört wird, daß das Stahlband den Bedingungen des Handels nicht mehr entpsricht. Bisher wurde eine solche Temperfarbe lediglich visuell erfaßt, da keine geeigneten Erfassungseinrichtungen vorhanden sind. In vielen Fällen kann die Temperfarbe jedoch nicht genau erfaßt werden, was auf Unterschieden in der Fähigkeit der einzelnen Beobachtungspersonen zur Erfassung und auf Ermüdungserscheinungen von deren Augen beruht. Da insbesondere dieser AnIaufrand von einem vollständig randfreien Zustand ausgeht und in vielen Fällen schrittweise in eine wahrnehmbare Färbung übergeht, paßt sich das bloße menschliche Auge leicht einer solchen schrittweisen Färbung an und neigt dazu, diese zu übersehen, bis eine beträchtliche Färbung auf der Oberfläche eines Bandes vorhanden ist. Die bekannte Erfassung der Temperfarbe mit dem bloßen Auge ist daher wegen Verzögerungen bei der Kontrolle des Auftretens der Temperfarbe nicht zufriedenstellend, weshalb nicht nur bereits schon fertiggestellte Bänder zurückgewiesen, sondern auch hell oder leicht gefärbte Stahlbänder nicht erfaßt werden. Dieses bekannte Verfahren ist daher nicht geeignet, das Ausmaß der Färbung quantitativ festzulegen.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des bekannten Verfahrens, die auf einer visuellen Überprüfung beruhen, zu vermeiden, und ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei der optische und elektrische Einrichtungen für eine automatische, fortlaufende und quantitative Erfassung des Auftretens einer Temperfarbe vorhanden sind. Weiter sollen das Verfahren und die Vorrichtung eine wirkungsvolle Herstellung und

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Qualitätskontrolle in Abhängigkeit von der erfaßten Temperfarbe ermöglichen, um eine unerwünschte Zurückweisung der Produkte zu vermeiden, wodurch die Wirksamkeit der Überprüfung verbessert wird und die Herstellungsgeschwindigkeit anwächst.

Die vorliegende Erfindung nützt die Tatsache aus, wenn Licht mit Wellenlängen, die kürzer sind als 5kO nm (5 400 %), auf ein Metallband mit einer Temperfarbe gerichtet wird, daß dann dieses Licht in größeren Mengen absorbiert wird, wie wenn dieses Licht auf ein normales ungefärbtes Metallband gerichtet wird.

Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung einer auf einem ruhenden oder einem sich bewegenden Metallband auftretenden Temperfarbe vor, wobei ein Lichtstrahl mit einer geeigneten Komponente, deren Wellenlänge kurzer ist als *jhO nm (5 hOQ Α.) , und mit einer anderen geeigneten Komponente, deren Wellenlänge größer ist als 5^0 nm, unter einem geeigneten Winkel auf das Metallband gerichtet wird. Nach der Umwandlung der Intensität der reflektierten Lichtkomponenten in elektrische Signale und Trennung dieser elektrischen Signale voneinander, wird das Verhältnis zwischen diesen beiden elektrischen Signalen berechnet, um die relative Stärke der Temperfarbe auf der Grundlage der relativen Veränderung des Intensitätsverhältnisses zu bestimmen.

Die Bezeichnung Lichtkomponente soll eine Komponente angeben, die ein Linienspektrum mit einer oder mehreren Spektrallinien, ein Bandenspektrum oder ein kontinuierliches Spektrum über einem gewissen Wellenlängenbereich umfaßt.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 die Beziehung zwischen der Wellenlänge des

Lichtes und der relativen Intensität des reflektierten Lichtes zur Erläuterung des Grundprinzips der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blickschaltbild der optischen und elektrischen Einrichtungen in einer erfindungsgemäßen Vo rrichtu ng; und

Fig. 3 die Signalformen der in verschiedenen Teilen der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung auftretenden elektrischen Signale.

Fig. 1 erläuteit die Beziehung zwischen der Wellenlänge des Lichtes und der Intensität des reflektierten Lichtes, wenn ein sichtbarer Lichtstrahl auf ein Metallband, wie beispie sweise ein Band aus rostfreiem Stahl, das eine helle Temperfarbe zeigt, ein aus rostfreiem Stahl, das eine beträchtliche Temperfarbe aufweist, und ein normales randfreies Band aus rostfreiem Stahl auffällt. Die von diesen Bändern reflektierten Lichtstrahlen werden analysiert, um sie miteinander zu vergleichen. Die Kurven A, B und C geben jeweils die Ergebnisse der Analyse eines normalen randfreien Bandes aus rostfreiem Stahl, eines Bandes aus rostfreiem Stahl mit einer hellen Temperfarbe und eines Bandes aus rostfreiem Stahl mit einer beträchtlichen Temperfarbe wieder. Aus der Fig. 1 geht hervor, daß Bänder aus rostfreiem Stahl mit einer Temperfarbe Lichtwel lenlärigen, die kürzer sind als gelb

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bis 58O nm), wesentlich stärker absorbieren als ein normales randfreies Band aus rostfreiem Stahl und Licht mit Wellenlängen, die größer sind als gelb, nicht wie ein normales randfieies Band aus rostfreiem Stahl absorbieren. Dies gilt im wesentlichen auch für Stahlbänder aus anderen Legierungen, Die Fig. 1 dargestellte Kurve zeigt, daß bei einem Metallband mit einer Temperfarbe das Verhältnis zwischen der Intensität des reflektierten Lichtes von Wellenlängen, die kürzer sind als, 5kO nm, und der Intensität des reflektierten Lichtes von Wellenlängen, die langer sind als 5^0 nm, und der Intensität des reflektierten Lichtes von Wellenlängen, die länger sind als 5^0 nm, von dem entsprechenden Verhältnis für ein normales randfreies Metallband abweicht. Je tiefer die Temperfarbe ist, um so größer ist der Absorptionsgrad der Energie von Licht mit Wellenlängen, die kürzer sind als 5^0 nm, woraus sich.eine größere Veränderung im Intensitätsverhältnis ergibt. Auf diese Weise kann die relative Stärke der Temperfarbe gemessen werden, in dem das Intensitätsverhältnis zwischen Licht mit Wellenlängen, die kürzer sind asl 5^0 nm und Licht mit Wellenlängen, die größer sind als 5^0 nm, das von dem Metallband reflektiert wird, erfaßt wird.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, die die Veränderung des in Fig. 1 dargestellten Intensitätsverhältnisses für eine automatische und fortlaufende Erfassung der relativen Tiefe der Temperfarbe benutzt. Ein Lichtabschirmgehäuse 18 ist vorgesehen, um die darin angeordneten verschiedenen optischen Elemente gegen äußeres Licht abzu schirmen. Ein staubdichtes Glasfenster 19 ist in eine Öffnung auf der Unterseite des G hauses 18 eingepaßt. Dieses Fenster 19 he-

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steht vorzugsweise aus Quarzglas, um eine unerwünschte Absorption von Licht mit kurzen Wellenlängen zu vermeiden. Eine Lichtquelle 1, wie beispielsweise eine Quecksilberlampe, sendet einen Lichtstrahl mit einer ersten Komponente von einer kurzen Wellenlänge in der Größenordnung von 400 nm und mit einer zweiten Komponente von einer langen Wellenlänge in der Größenordnung von 600 nm aus. Zwei konvexe Linsen 2 aus Quarz und eine Spalte 3 kondensieren den von der Lichtquelle 1 ausgesandten Lichtstrahl. Das kondensierte Licht wird auf ein ruhendes oder sich bewegendes Metallband 10 über zwei Filter 6, 7 gerichtet, die auf einer Drehscheibe 5 angeordnet sind. Das Filter 6 erlaubt lediglich einen Durchgang der Lichtkomponente mit der kurzen Wellenlänge, und das Filter 7 erlaubt lediglich den Durchgang der Lichtkomponente mit der langen Wellenlänge. Die Drehscheibe 5 wird fortlaufend mit einer geeigneten Geschwindigkeit durch einen Motor k gedreht . Auf diese Weise werden die Lichtkomponente mit der kurzen Wellenlänge und die Lichtkomponente mit der langen Wellenlänge des von der Lichtquelle 1 ausgesandten Lichtstrahles abwechslungsweise auf das Metallband 10 über die jeweiligen Filter 6 und 7 gerichtet. Ein solcher einfallender Lichtstrahl 8 wird durch die Oberfläche des Metallbandes 10 reflektiert. Der reflektierte Lichtstrahl 9 tritt in einen Photoelektronen-Vervielfacher 11 ein, der eine geeignete spektroskopische Empfindlichkeit für die Lichtkomponente mit der kurzen Wellenlänge und die Lichtkomponente mit der langen Wellenlänge aufweist. Wenn das zu prüfende Metallband 10 eine Temperfarbe aufweist, dann wird die Lichtkomponente mit der kurzen Wellenlänge abhängig von der Tiefe der Temperfarbe stärker absorbiert als bei einem normalen randfreien Metallband. Auf diese Weise wird die Intensität des reflektierten

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Lichtes entsprechend verringert und dieses reflektierte Licht mit der verringerten Intensität wird durch den Photoelektronen-Vervielfacher 11 erfaßt. Die Energie des reflektierten Lichtes wird durch den Photoelektronen-Vervielfacher 11 in ein elektrisches Signal umgesetzt, und ein in der Fig» 3 a dargestelltes Ausgangssignal tritt am Ausgang des Photoelektionen-Vervielfachers 11 auf. Dieses Signal wird in einen Signalseparator 12 eingespeist, der abhängig von der Drehzahl des Motors 4 synchron mit einem Synchronisiersignal arbeitet, um das Signal in ein Ausgangssignal, das der Lichtkomponente mit der langen Wellenlänge (Fig. 3 b) entspricht und in ein Ausgangssignal, das der Lichtkomponente mit der kurzen Wellenlänge (Fig. 3 c) entspricht, zu trennen. Diese Ausgangssignale werden dann in jeweilige Integratoren und 14 eingespeist und integriert, um Spannungen zu erzeugen, die der Intensität der Lichtkomponente mit der langen Wellenlänge entsprechen. Diese beiden Spannungen werden dann in einen arithmetischen Rechner 15 eingespeist, der das Verhältnis zwischen diesen Signalen ermittelt und ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das die relative Tiefe der Färbung der Anlauffarbe anzeigt.

Das elektrische Signal, das die relative Tiefe der Färbung der auf die oben beschriebenen Weise erfaßten Temperfarbe anzeigt, kann in einen Schreiber oder Rekorder eingespeist werden, tarn dort gespeichert zu werden,, oder in einen Diskriminator 16 eingespeist werden, um mit einem kritischen Wert eines normalen Bandes verglichen zu werden, so daß ein Kontrollsignal oder ein sichtbares oder hörbares Alarmsignal ausgelöst werden kann, wenn die relative Tiefe der Färbung der Temperfarbe diesen kritischen Wert überschreitet.

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Durch diese Vorrichtung sind Uberwachungspersonen zur visuellen Überwachung der Temperfarbe nicht erforderlich. Das Auftreten einer Temperfarbe kann zu Beginn erfaßt werden, wenn lediglich die Instrumente und Alarmeinrichtungen beobachtet werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Erfassung der Temperfarbe zu verbessern. Eine Fertigungsstraße für ein Metallband kann abhängig von dem erfaßten Wert der Temperfarbe automatisch gesteuert werden, so daß die Produkt ionsgeschvi indigkeit erhöht ist.

Da bei der vorliegenden Erfindung die Temperfarbe auf der Grundlage eines Vergleiches zwischen der Intensität einer Lichtkomponente, mit einer Wellenlänge und er Intensität einer Lichtkomponente mit einer anderen Wellenlänge ermittelt wild, kann die Erfassung der Temperfarbe stetig und zuverlässig durchgeführt werden, ohne nachteilhaft durch die Veränderung von allgemeinen Faktoren beeinflußt zu werden» wie beispielsweise von senkrechten Schwingungen oder Vibrationen der Metallbänder, durch Veränderungen in der Stärke des reflektierten Lichtes aufgrund eines Unterschiedes der Oberflächengüte der Metallbänder und durch Veränderungen in den elektrischen Eigenschaften der Lichtfühler. Daher sind das erfindungsgeraäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung für Messungen in der Produktion geeignet.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, schnell, automatisch, fortlaufend und quantitativ eine Temperfarbe zu erfassen, die bei einem ruhenden oder sich bewegenden Metallband auftritt, die Zuverlässigkeit der Überwachung zu erhöhen und den Arbeitsaufwand zu verringern.

Claims

Patentansprüche .

1J Verfahren zur Erfassung einer auf einem ruhenden oder sich bewegenden Metallband auftretenden Temperfarbe, dadurch gekennzeichnet , daß ein Lichtstrahl mit einer ersten Lichtkomponente, deren Wellenlänge kürzer ist als eine spezifische Wellenlänge, und mit einer zweiten Lichtkomponente, deren Wellenlänge größer ist als die spezifische Wellenlänge, auf das Metallband (ΐθ) unter einem geeigneten Winkel gerichtet wird, und daß die Energien der reflektierten Lichtanteile der ersten und der zweiten Lichtkomponente gemessen und miteinander verglichen werden.
2. Vorrichtung zur Erfassung einer auf einem ruhenden oder sich bewegenden Metallband auftretenden Temperfarbe, gekennzeichnet durch

eine Lichtquelle (i), die einen Lichtstrahl mit einer ersten Lichtkomponente, deren Wellenlänge kürzer ist als eine spezifische Wellenlänge, und mit einer zweiten Lichtkomponente, deren Wellenlänge, und mit einer zweiten Lichtkomponente, deren Wellenlänge größer ist als die spezifische Wellenlänge, aussendet, eine Drehscheibe (5) mit zwei Filtern (6, 7)* die wahlweise jeweils die erste und zweite Lichtkomponente durchlassen, so daß abwechselnd die erste und zweite Lichtkomponente auf das Metall· band (1O) gerichtet ist,

einen lichtelektrischen Umsetzer (ii), der die Energie

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der reflektierten Lichtanteile der ersten und der zweiten Lichtkomponente in ein elektrisches Signal verwandelt,

eine Einrichtung (i2) zur Trennung des elektrischen Signales in zwei elektrische Signale, die in synchronisierter Beziehung mit der Drehzahl der Drehscheibe (15) die Intensität der reflektierten Lichtanteile der ersten und der zweiten Lichtkomporiente wiedergeben,

eine Einrichtung (i3> 1*0» ^um die getrennten Signale unabhängig voneinander zu integrieren, und

eine Einrichtung (15» 16), um die integrierten Werte miteinander zu vergleichen.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Wellenlänge 5^0 nm (5 400 A*) ist.

k. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Wellenlänge 5^0 nm (5 ^00 A.) ist.

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