JP2003107057A

JP2003107057A - 鋼材の自動磁粉探傷装置

Info

Publication number: JP2003107057A
Application number: JP2002051934A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Hosokawa; 孝信細川
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】作業効率が良い鋼板１の自動磁粉探傷装置を提
供する。【解決手段】検査対象とする鋼板１の表面に沿って走行
する走行台車２に対し、鋼板１の表面に向けて磁粉を散
布する磁粉散布器の散布ノズル５と、鋼板１の表面を磁
化する極間式磁化装置８と、磁化された磁粉の模様を撮
像するカメラ９と、画像処理部によって表面欠陥と判定
されると作動して表面欠陥と判定した鋼板１の表面位置
に向けてマーキング材を吹き付けるペイントマーカ１１
とを設ける。また、カメラ９が撮像した画像に基づき表
面欠陥か否かを判定する画像処理部を備えたコントロー
ラ３を設ける。これによって、磁粉探傷を自動化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板や形鋼などの
加工した鋼材表面の欠陥を検出するために使用される、
鋼材の自動磁粉探傷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板表面及び表面近傍の欠陥（本明細書
では、表面欠陥と呼ぶ。）を検出するためには、一般
に、磁粉探傷試験が行われる。この試験は、通常、ＪＩ
ＳＧ０５６５に規定されている方法で行われる。この
磁粉探傷方法は、通常、極間法が採用されて、検査者が
磁化操作及び磁粉の鋼板表面への付着を行うと共に、磁
化された磁粉の指示模様を検査者が目視で観察して欠陥
の評価を行う検査方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の磁粉探傷は、作
業者が、極間式磁化装置をマニュアル操作することで鋼
板表面を磁化しながら、マニュアルで磁粉を散布し、続
いて、目視によって磁粉の模様を観察し、該模様が表面
欠陥に基づくものか否かを評価している。このため、磁
化操作を行う者と磁粉の散布及び模様を観察する者の少
なくとも二人作業となり、しかも鋼板表面検査のために
作業者は中腰姿勢での作業を連続的に行うために作業性
が悪く、作業負担も大きい検査作業となる。

【０００４】また、目視による磁粉模様観察を連続的に
行うために、作業者の目の負担も大きい。また、上述の
探傷試験は、鋼板の上下表面については実施されていた
がされていたが、横方向を向いている鋼板の端面や側面
については実施されていなかった。

【０００５】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、作業効率が良い鋼材の自動磁粉探傷装
置を提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載した発明は、検査対象
とする鋼材の検査面に沿って走行する移動装置と、該移
動装置に設けられて鋼材検査面を磁化する極間式磁化装
置と、上記移動装置に設けられて鋼材検査面に向けて磁
粉を散布する磁粉散布器と、上記移動装置に設けられて
磁化された磁粉の模様を撮像するカメラと、カメラが撮
像した画像に基づき表面欠陥か否かを判定する画像処理
部と、上記移動装置に設けられると共に上記画像処理部
によって表面欠陥と判定されると作動して表面欠陥と判
定した鋼材検査面の箇所にマーキングを施すマーキング
器とを備えることを特徴とするものである。

【０００７】次に、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載した構成に対し、上記検査対象の鋼材が鋼板で
あることを特徴とするものである。この場合、鋼板の検
査面は、厚さ方向を上下方向とした場合に、上下表面、
側面、及び端面のいずれかとなる。次に、請求項３に記
載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記検
査対象の鋼材が形鋼であることを特徴とするものであ
る。

【０００８】次に、請求項４に記載した発明は、請求項
１〜請求項３のいずれかに記載した構成に対し、上記マ
ーキング器は、検査面に向けてマーキング材を噴射する
ことでマーキングを施す構成であり、且つマーキング材
を噴射する前に検査面に向けて空噴射を行う空噴射機能
を備えることを特徴とするものである。なお、マーキン
グ材を噴射する噴射部と空噴射つまり空気を噴射する噴
射部は同一であっても良いし、別の噴射部であっても良
い。

【０００９】本発明によれば、鋼材を対象とした磁粉探
傷作業の自動化を行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の第１実施形態につ
いて図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、鋼板表
面のうち上面を検査面とする場合の例である。なお、裏
面は、鋼板の上下を反対にすることで上面たる検査面と
なる。図１は、本実施形態の自動磁粉探傷装置を示す構
成図であり、図２は装置本体を示す模式図である。

【００１１】まず、構成について説明すると、鋼板１の
表面に沿って走行可能な走行台車２を備え、該走行台車
２は、コントローラ３からの指令に基づき所定の走行速
度で指令通りに走行する。符号４は、走行台車２に搭載
された駆動装置であり、また、自己の位置を判定するた
めのジャイロやエンコーダなどを装備する。上記走行台
車２の走行方向前側には、磁粉散布器を構成する散布ノ
ズル５が配置され、該散布ノズル５は、可撓性の配管６
を通じて磁粉槽７に連通している。その配管６には、磁
粉を圧送するポンプ（不図示）及び、磁粉の供給流量を
調整する流量調整弁（不図示）が介挿されている。その
ポンプ及び流量調整弁は、コントローラ３からの指令に
よって制御される。また、上記散布ノズル５は、車幅方
向に複数個並んでいる。

【００１２】なお、本実施形態の磁粉は、蛍光磁粉であ
って、ブラックライトで蛍光するように設定されてい
る。また、走行台車２の中央部下部には、４極の極間式
磁化装置８が設けられ、直下に位置する鋼板１の表層部
を磁化する。該磁化装置８もコントローラ３からの指令
によって作動が制御される。

【００１３】その磁化装置８の近傍にＩＴＶカメラ９が
配置されている。該カメラ９は、磁化装置８で磁化され
た鋼板１の表面を撮像し、その画像をコントローラ３の
画像処理部に出力するようになっている。また、上記走
行台車２にはブラックライト発生装置１０が設けられ、
上記カメラ９で撮像する鋼板１の表面に向けてブラック
ライトを照射可能となっている。

【００１４】また、走行台車２の走行方向後側には、ペ
イントマーカ１１が配置され、コントローラ３からの信
号に基づきペイントを鋼板１の表面に向けて噴射可能と
なっている。コントローラ３は、図３に示すように、走
行台車２の走行を制御する走行制御部３Ａと、磁粉の散
布及び磁化を制御する磁粉制御部３Ｂと、カメラ９から
の画像を入力する画像処理部と、ペイントマーカ１１等
を制御して記録を取る記録部３Ｄとを備える。また、走
行条件として鋼板長さ、鋼板幅、走行条件などが予め入
力される。

【００１５】走行制御部３Ａは、走行台車２の走行を制
御すると共に走行台車２の位置情報を入力する。磁粉制
御部３Ｂは、走行台車２の走行速度に応じて、ポンプ及
び流量調整弁を通じて散布ノズル５から散布される単位
時間当たりの磁粉の散布量を制御すると共に磁化装置８
による磁力を所定値に制御する。

【００１６】また、画像制御部３Ｃは、ＩＴＶカメラ９
から画像信号を連続的に入力し、入力した画像について
二値化処理を施して磁粉の濃淡を評価し、所定以上の欠
陥模様であるか否かを自動判定する。上記判定によって
欠陥模様と判定すると、記録部３Ｄに欠陥検出信号を出
力する。記録部３Ｄは、走行制御部３Ａから走行台車２
の位置情報、及び走行速度を入力し、画像制御部３Ｃか
ら欠陥信号を入力すると、ペイントマーカ１１にペイン
ト噴射指令を出力すると共に、記録装置１２（メモリや
プリンタ用紙）に欠陥検出位置（対象とする鋼板１上の
位置）を情報を出力する。

【００１７】次に、本実施形態の装置の動作や作用など
について説明する。まず、図４のように、走行台車２を
鋼板１上の所定の位置（検査の開始の基準位置）に設置
した後に、所定方向に向けて走行させる。そして、走行
台車２の走行中に、散布ノズル５から磁粉を連続して散
布しながら、磁粉を散布した鋼板１の位置を磁化装置８
で磁化する。また、磁化した鋼板１の位置での磁粉に対
してブラックライトを照射して磁粉を蛍光させ蛍光した
磁粉をカメラ９で撮像する。撮像した磁粉の模様に基づ
き所定以上の表面欠陥があるとコントローラ３で判定さ
れると、ペイントがその鋼板１の表面位置に噴射される
と共に、鋼板１上での位置がプリンタ用紙などに記録さ
れる。

【００１８】ここで、ペイント噴射に先立って、空噴射
を行うことで鋼板１上の磁粉を除去した後に、上記ペイ
ントを噴射すると鮮明なマーキングが出来て好ましい。
すなわち、ペイントマーカ１１は、ペイントが供給され
るペイント用ノズルと、圧縮空気が供給される空噴射用
ノズルとを備え、ペイント用ノズルからのペイント噴射
直前に空噴射用ノズルから圧縮空気を鋼板表面に噴射す
るようにしておいても良い。なお、空噴射用ノズルから
の空気の噴射は、ペイントする直前だけに限定されず、
常時噴射するように設定しておいても良い。また、マー
キングとなるペイントをカプセル状などとすることで、
ペイント用ノズルと空噴射用ノズルとを一つのノズルで
共用するようにしても良い。

【００１９】これが、走行台車２の走行にしたがって自
動的に実施されることで、探傷作業が自動化されて作業
性が向上すると共に作業員の負荷も軽減される。ここ
で、上記実施形態では、磁粉の散布を行ってから、磁粉
が散布された鋼板１の表層部分を磁化しているが、磁化
を行ってから磁粉の散布を行うように、磁化装置８及び
散布ノズル５の配置を逆としても良い。

【００２０】また、磁粉として蛍光磁粉を例示している
が、色つきの磁粉を使用しても良い。また、移動装置と
して走行台車２を例示して鋼板１の表面上を車輪で走行
させるようにしているが、移動装置をケーブルなどに沿
って吊った状態で鋼板表面に沿って移動させて鋼板１の
表面と非接触状態としても良い。また、エアパージ装置
を備えて、磁化後且つカメラ９での撮像前に、磁化され
た鋼板１の位置に向けてエアを吹き付けて不要な磁粉を
吹き飛ばすようにしても良い。

【００２１】次に、第２実施形態について図面を参照し
つつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部品などに
ついては同一の符号を付して説明する。本実施形態は、
鋼板１の端面を検査面とする場合の例である。図１は、
本実施形態の自動磁粉探傷装置を示す構成図であり、図
２は走行台車周りを示す模式図である。

【００２２】まず、構成について説明する。鋼板１の端
面１ａに沿って移動可能な移動台車２Ｂを備え、該移動
台車２Ｂは駆動装置によって駆動される。ここで、上記
移動台車２Ｂ及び駆動装置は、移動装置を構成する。上
記駆動装置は、鋼板１の上面に着脱可能に設定されて鋼
板１の端面１ａと平行に延びる案内レール２Ｃと、その
案内レール２Ｃに案内されることで鋼板１の端面１ａに
沿って平行に走行可能な駆動装置本体２Ａとから構成さ
れ、上記駆動装置本体２Ａは、コントローラ３からの指
令に基づき所定の走行速度で指令通りに移動する。ここ
で、上記駆動装置の機構は、例えば、リニアガイドやモ
ータを装備することで実現可能である。また、駆動装置
本体２Ａは、自己の位置を判定するためのエンコーダや
端面検知センサ２１などを装備する。

【００２３】その駆動装置本体２Ａから鋼板１の端面１
ａ側に延びるアーム２０を介して、当該駆動装置本体２
Ａと移動台車２Ｂとが連結し、該移動台車２Ｂは、駆動
装置本体２Ａと共に鋼板１の端面１ａに沿って移動す
る。上記移動台車２Ｂは、鋼板１の端面１ａに対向配置
された矩形の枠体２２と、その枠体２２から端面１ａに
向けて延びる２本の上側足部及２３び２本の下側足部２
４とを備える。

【００２４】各上側足部２３の先端部には、鋼板１の上
面に上側から接触すると共に端面１ａの法線と平行な軸
周りに回転可能な車輪２５が設けられている。同様に、
各下側足部２４の先端部には、鋼板１の下面に下側から
接触すると共に端面１ａの法線と平行な軸周りに回転可
能な車輪が設けられている。すなわち、上下４個の車輪
２５によって、移動台車２Ｂは、端面１ａに沿って容易
に移動可能な状態で鋼板１の端面部近傍を上下から挟み
込み可能となっている。

【００２５】上記枠体２２の鋼帯端面１ａの幅方向（上
下方向）に延びる一対のフレーム部２２ａは、途中位置
にアジャスタ２６が設けられて長さを調整可能となって
いる。このアジャスタ２６によって、フレーム部２２ａ
が板厚に応じた長さに調整されることで、上下４個の車
輪が確実に鋼板１の上下表面に接触する。この結果、移
動中の移動台車２Ｂの揺動を抑えることが可能となる。

【００２６】また、上記移動台車２Ｂを構成する枠体２
２及び４本の足部２３，２４は、４極の極間式磁化装置
８の機能も有し、枠体２２の直下に位置する鋼板１の表
層部を磁化する。該磁化装置８もコントローラ３からの
指令によって作動が制御される。また、上記移動台車２
Ｂの走行前方位置に対し、上記駆動装置本体２Ａから、
磁粉散布用の配管２７が突出し、該配管２７の先端部に
は、磁粉散布器を構成する散布ノズル５が配置されてい
る。該散布ノズル５は、上記配管２７及び可撓性の配管
６を通じて磁粉槽７に連通している。その配管６には、
磁粉を圧送するポンプ（不図示）及び、磁粉の供給流量
を調整する流量調整弁（不図示）が介挿されている。そ
のポンプ及び流量調整弁は、コントローラ３からの指令
によって制御される。また、上記散布ノズル５は、鋼板
１の端面１ａの幅方向に複数個並んでいる。

【００２７】なお、本実施形態の磁粉は蛍光磁粉であっ
て、ブラックライトで蛍光するように設定されている。
また、上記移動台車２Ｂには、ＩＴＶカメラ９が配置さ
れている。該カメラ９は、磁化装置８で磁化された鋼板
１の端面１ａを撮像し、その画像をコントローラ３の画
像処理部に出力するようになっている。

【００２８】また、上記移動台車２Ｂにはブラックライ
ト発生装置１０が設けられ、上記カメラ９で撮像する鋼
板１の表面に向けてブラックライトを照射可能となって
いる。また、移動台車２Ｂの走行方向後側には、ペイン
トマーカ１１が配置されている。該ペイントマーカは、
上記駆動装置本体２Ａに支持さると共にコントローラ３
からの信号に基づきペイントを鋼板１の端面１ａに向け
て噴射可能となっている。

【００２９】コントローラ３は、上記第１実施形態のコ
ントローラ３と同様な構成であって、駆動装置本体２Ａ
つまり走行台車の走行を制御する走行制御部３Ａと、磁
粉の散布及び磁化を制御する磁粉制御部３Ｂと、カメラ
９からの画像を入力する画像処理部と、ペイントマーカ
１１等を制御して記録を取る記録部３Ｄとを備える。ま
た、走行条件として鋼板長さ、鋼板幅、走行条件などが
予め入力される。

【００３０】走行制御部３Ａは、移動台車２Ｂの走行を
制御すると共に移動台車２Ｂの位置情報を入力する。磁
粉制御部３Ｂは、移動台車２Ｂの走行速度に応じて、ポ
ンプ及び流量調整弁を通じて散布ノズル５から散布され
る単位時間当たりの磁粉の散布量を制御すると共に磁化
装置８による磁力を所定値に制御する。

【００３１】また、画像制御部３Ｃは、ＩＴＶカメラ９
から画像信号を連続的に入力し、入力した画像について
二値化処理を施して磁粉の濃淡を評価し、所定以上の欠
陥模様であるか否かを自動判定する。上記判定によって
欠陥模様と判定すると、記録部３Ｄに欠陥検出信号を出
力する。記録部３Ｄは、走行制御部３Ａから移動台車２
Ｂの位置情報、及び走行速度を入力し、画像制御部３Ｃ
から欠陥信号を入力すると、ペイントマーカ１１にペイ
ント噴射指令を出力すると共に、記録装置１２（メモリ
やプリンタ用紙）に欠陥検出位置（対象とする鋼板１上
の位置）を情報を出力する。

【００３２】次に、本実施形態の装置の動作や作用など
について説明する。まず、移動台車２Ｂを鋼板１の端面
１ａの長手方向一端部位置（検査の開始の基準位置）に
設置した後に、端面１ａに沿って走行させる。そして、
移動台車２Ｂの走行中に、散布ノズル５から磁粉を連続
して散布しながら、それと並行して磁粉を散布した鋼板
１の位置を磁化装置８で磁化する。そして、磁化した鋼
板１の端面１ａ位置での磁粉に対してブラックライトを
照射して磁粉を蛍光させ蛍光した磁粉をカメラ９で撮像
する。撮像した磁粉の模様に基づき所定以上の表面欠陥
があるとコントローラ３で判定されると、ペイントがそ
の鋼板１の端面１ａ位置に噴射されると共に、鋼板１上
での位置がプリンタ用紙などに記録される。

【００３３】ここで、ペイント噴射に先立って、空噴射
を行って鋼板１上の磁粉を除去した後に、ペイントを噴
射すると鮮明なマーキングが出来て好ましい。すなわ
ち、ペイントマーカ１１は、ペイントが供給されるペイ
ント用ノズルと、圧縮空気が供給される空噴射用ノズル
とを備え、ペイント用ノズルからのペイント噴射直前に
空噴射用ノズルから圧縮空気を鋼板１表面に噴射するよ
うにしておいても良い。なお、空噴射用ノズルからの空
気の噴射は、ペイントする直前だけに限定されず、常時
噴射するように設定しておいても良い。また、ペイント
用ノズルと空噴射用ノズルとを一つのノズルで共用する
ようにしても良い。

【００３４】これが、移動台車２Ｂの走行にしたがって
自動的に実施されることで、探傷作業が自動化されて作
業性が向上すると共に作業員の負荷も軽減される。ここ
で、上記実施形態では、磁粉の散布と磁粉が散布される
鋼板１の端面１ａの表層部分を磁化とを同時に行ってい
るが、磁化を行ってから磁粉の散布を行うようにしても
良い。

【００３５】また、磁粉として蛍光磁粉を例示している
が、色つきの磁粉を使用しても良い。また、移動装置と
して移動台車２Ｂを例示して車輪で走行させるようにし
ているが、移動台車２Ｂをケーブルなどに沿って吊った
状態で鋼板１の端面１ａに沿って移動させて鋼板１の端
面１ａや上下表面と非接触状態としても良い。また、エ
アパージ装置を備えて、磁化後且つカメラ９での撮像前
に、磁化された鋼板１の位置に向けてエアを吹き付けて
不要な磁粉を吹き飛ばすようにしても良い。

【００３６】また、上記説明では、鋼板１の端面１ａを
検査面としているが、鋼板１の側面を検査面としても構
わない。また、上記説明では、鋼材として鋼板１を例示
しているが、Ｈ形鋼などの形鋼の表面を検査面としても
良い。検査面の向きに応じて、上記第１若しくは第２実
施形態で説明した探傷装置を使用する。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の鋼材
の自動磁粉探傷装置を採用すると、鋼材の表面欠陥の探
傷の自動化が図られて、作業性が向上すると共に作業員
の負荷も軽減されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく実施形態に係る装置構成図を示
す図である。

【図２】本発明に基づく実施形態に係る装置本体の構成
を説明する模式図である。

【図３】本発明に基づく実施形態に係るコントローラを
示す図である。

【図４】本発明に基づく実施形態に係る走行台車の走行
を説明する図である。

【図５】本発明に基づく第２実施形態に係る装置構成を
説明する模式図である。

【図６】本発明に基づく第２実施形態に係る走行台車周
りの構成を説明する模式図である。

【符号の説明】

１鋼板１ａ端面２走行台車（移動装置）２Ａ移動台車２Ｂ駆動装置本体２Ｃ案内レール３コントローラ３Ａ走行制御部３Ｂ磁粉制御部３Ｃ画像処理部３Ｄ記録部４駆動装置５散布ノズル（磁粉散布器）６配管７磁粉槽８極間式磁化装置９カメラ１０ブラックライト発生装置１１ペイントマーカ（マーキング器）２０アーム２２枠体２２ａフレーム部２３，２４足部２５車輪２６アジャスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G051 AA88 AB02 AC16 BA05 CA04 CB05 DA15 GC01 GC18 2G053 AA11 AB22 BA02 BA11 BA15 BB08 BB11 BC18 CA20 DB06 DB20 DC03 DC12 DC18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象とする鋼材の検査面に沿って走
行する移動装置と、該移動装置に設けられて鋼材検査面
を磁化する極間式磁化装置と、上記移動装置に設けられ
て鋼材検査面に向けて磁粉を散布する磁粉散布器と、上
記移動装置に設けられて磁化された磁粉の模様を撮像す
るカメラと、カメラが撮像した画像に基づき表面欠陥か
否かを判定する画像処理部と、上記移動装置に設けられ
ると共に上記画像処理部によって表面欠陥と判定される
と作動して表面欠陥と判定した鋼材検査面の箇所にマー
キングを施すマーキング器とを備えることを特徴とする
鋼材の自動磁粉探傷装置。
【請求項２】上記検査対象の鋼材が鋼板であることを
特徴とする請求項１に記載した鋼材の自動磁粉探傷装
置。
【請求項３】上記検査対象の鋼材が形鋼であることを
特徴とする請求項１に記載した鋼材の自動磁粉探傷装
置。
【請求項４】上記マーキング器は、検査面に向けてマ
ーキング材を噴射することでマーキングを施す構成であ
り、且つマーキング材を噴射する前に検査面に向けて空
噴射を行う空噴射機能を備えることを特徴とする請求項
１〜請求項３のいずれかに記載した鋼材の自動磁粉探傷
装置。