JP2005195526A - 漏洩磁束による欠陥検出方法および鋼板の欠陥を検出するライン - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼板の蛇行を防止するための鋼板蛇行制御装置を設置することなく、安価に鋼板エッジの過検出を防止できる漏洩磁束による欠陥検出方法及び鋼板の欠陥を検出するラインを提供することである。
【解決手段】 鋼板の欠陥によって生ずる漏洩磁束を感知して欠陥を検出する漏洩磁束による欠陥検出方法において、鋼板エッジをＣＣＤカメラで検出し、鋼板エッジ部から発生する異常信号をマスクする。鋼板の欠陥によって生ずる漏洩磁束を感知して欠陥を検出する、漏洩磁束式欠陥検出装置を用いて鋼板の欠陥を検出するラインにおいて、鋼板エッジを検出するＣＣＤカメラが配置され、漏洩磁束式欠陥検出装置は、前記で検出された鋼板エッジの位置に基いて、鋼板エッジの位置に対応する部分で検出した漏洩磁束に基づく信号をマスクする手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼板の欠陥によって生ずる漏洩磁束を感知して欠陥を検出する、漏洩磁束による欠陥検出方法及び、鋼板の欠陥を検出するラインに関し、特に、ブリキやＴＦＳ（ティンフリースティール鋼板）等の薄鋼板を剪断するシートカットラインのように、鋼板の蛇行制御が困難な設備において、鋼板の品質検査を行うのに好適な漏洩磁束による欠陥検出方法及び鋼板の欠陥を検出するラインに関する。

また、本発明は、鋼板の蛇行を防止するための鋼板蛇行制御装置を設置することなく、安価に鋼板エッジの過検出を防止して漏洩磁束による欠陥検出ができる鋼板の欠陥を検出するラインに関する。

鋼板では、内部、表面に欠陥があると、品質上の問題が生じる可能性がある。係る欠陥の検出をオンラインで非破壊的に行う技術として、鋼板の欠陥によって生じる漏洩磁束を感知して欠陥を検出する磁気センサ（磁気検出素子）を、走行する鋼板幅方向に複数個配置し、鋼板の欠陥を検出する装置とその装置を用いた欠陥検出方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等参照）。

例えば、食缶、飲料缶等の容器材用途に使用されるブリキ、ＴＦＳ（ティンフリースチール鋼板）等の表面処理鋼板は、熱延鋼板を、冷間圧延、焼鈍、調質圧延後、コイル準備ラインで検査し、次いでめっきラインで所定のめっき処理されて製造される。シート出荷の場合、引き続きシートカットラインで所定寸法のシートに剪断される。

前記製造工程において、製品の品質保証の面から、従来、漏洩磁束式欠陥検出装置は、めっきラインやコイル準備ラインに適用されてきた。鋼板エッジに対応する部分にある磁気検出素子からの信号は、鋼板エッジ以外の鋼板部分の信号より信号レベルが高くなるので、該磁気検出素子からの信号をマスクし、鋼板エッジが欠陥部として過検出されることを防止する必要がある。これらのラインでは、ロールで鋼板を拘束し、ＣＰＣ（Center Position Control）制御等を利用し、欠陥検出部で鋼板が蛇行しないように鋼板の通板制御を行い、同時に、漏洩磁束式欠陥検出装置は、走行中の鋼板巾情報に基いて、鋼板幅方向に複数個配置した磁気検出素子のうち、鋼板エッジに対応する部分にある磁気検出素子からの信号をマスクすることによって、鋼板エッジが欠陥部として過検出されることを防止している。

例えば、コイル準備ラインに漏洩磁束式欠陥検出装置が設置されている場合、漏洩磁束式欠陥計が検出した欠陥情報（コイル長手方向欠陥発生位置、欠陥程度等）を記載した帳票が、当該ラインで巻取られたコイル（めっき原板）に添付して次工程のめっきラインに送られる。めっきラインは、コイル準備ラインから送られてきためっき原板に所定のめっき処理を行う。めっきされたコイル（めっきコイル）は、前記の欠陥情報を記載した帳票が添付されて次工程のシートカットラインに送られる。

シートカットラインは、めっきコイルを所定寸法のシート製品に剪断し、同時に外観、形状検査等を行い、不良シートをリジェクトする。その際、現品コイルに添付されてきた欠陥情報を記載した帳票に基き、欠陥部をリジェクトする。

シートカットラインの上流工程のめっきライン等のラインにおけるコイルの先端・尾端処理や、欠陥位置のトラッキング精度等の点から、シートカットラインでは、欠陥発生部を確実に特定できないので、安全を見て欠陥発生部と判断される部分の前後３０ｍ程度をリジェクトしている。そのため、歩留低下が大きい。

シートカットラインに漏洩磁束式欠陥検出装置を設置することが考えられる。漏洩磁束式欠陥検出装置をシートカットラインに設置しただけでは、鋼板の蛇行を防止するための鋼板の拘束が十分でないので、欠陥検出精度を上げると、鋼板の蛇行により鋼板エッジを欠陥として認識してしまうという問題がある。

シートカットラインに、鋼板の拘束を確保するようロールを追加し、めっきラインやコイル準備ラインと同様の鋼板蛇行制御装置を導入することも可能であるが、それには高額な設備投資が必要になる。
特開昭５５−１５１２５７号公報（第１頁） 特開平３−１７５３５２号公報（第１〜２頁） 特開平５−１９６５８１号公報（第２頁、図２）

本発明の課題は、上記問題点を考慮し、鋼板の蛇行を防止するための鋼板蛇行制御装置を設置することなく、安価に鋼板エッジの過検出を防止できる漏洩磁束による欠陥検出方法及び鋼板の欠陥を検出するラインを提供することである。

上記課題を解決する本発明の手段は次のとおりである。

第１発明は、鋼板の欠陥によって生ずる漏洩磁束を感知して欠陥を検出する漏洩磁束による欠陥検出方法において、
鋼板エッジをＣＣＤカメラで検出し、鋼板エッジ部から発生する異常信号をマスクすることを特徴とする、漏洩磁束による欠陥検出方法である。

第２発明は、鋼板の欠陥によって生ずる漏洩磁束を感知して欠陥を検出する、漏洩磁束式欠陥検出装置を用いて鋼板の欠陥を検出するラインにおいて、
鋼板エッジを検出するＣＣＤカメラが配置され、漏洩磁束式欠陥検出装置は、前記で検出された鋼板エッジの位置に基いて、鋼板エッジの位置に対応する部分で検出した漏洩磁束に基づく信号をマスクする手段を備えることを特徴とする、鋼板の欠陥を検出するラインである。

第３発明は、第２発明において、前記鋼板の欠陥を検出するラインは、巻戻装置と剪断装置とを備える鋼板のシートカットラインであり、漏洩磁束式欠陥検出装置は、前記巻戻装置と前記剪断装置との間に設置されていることを特徴とする鋼板の欠陥を検出するラインである。

本発明によれば、漏洩磁束により欠陥検出する際に、鋼板の蛇行を調整する鋼板蛇行制御装置等を設置する必要がないので、鋼板エッジの過検出を安価に防止できる。本発明をシートカットラインに適用すると、鋼板エッジを過検出する問題が解消され、欠陥部を含む少量の鋼板シートだけをリジェクトできるので、欠陥リジェクトによる歩留まり低下の問題が大幅に改善される。

本発明者らは、漏洩磁束式欠陥検出装置を備える鋼ストリップの欠陥を検出するラインにおいて、漏洩磁束式欠陥検出装置自体で鋼板エッジを検出させる方法を検討した。具体的には、連続的に異常信号が見られる位置を鋼板エッジとして認識させる方法を検討したが、鋼板エッジ又はその近傍に連続欠陥が発生した場合、この連続欠陥と鋼板エッジの過検出とを区別する有効な対策がなく、また、鋼板エッジの信号レベルが不安定な為、この方法を適用することは困難であった。

また、鋼板走行位置を認識させる為、ＣＣＤカメラによる鋼板走行位置観察を試みた。その結果、ＣＣＤカメラで鋼板鋼板蛇行量を確実に計測できることが明らかになった。

そこで、本発明では、漏洩磁束式欠陥検出装置の近傍にＣＣＤカメラを設置して鋼板蛇行量を計測し、その情報を漏洩磁束式欠陥検出装置に伝送する。漏洩磁束式欠陥検出装置は、前記ＣＣＤカメラから送られてくる鋼板蛇行量の情報、及び上位計算機から送られる鋼板幅情報に基き、通板中の鋼板エッジに対応する位置にある磁気センサを選定し、該磁気センサからの信号をマスクすることとした。これによって、鋼板エッジの過検出を確実に防止でき、また鋼板蛇行制御装置の設置スペースや設置費用の面で問題のあるシートカットラインでも欠陥検出を安価に行うことができるようになった。

以下、本発明の実施の形態について、具体的に説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る漏洩磁束式欠陥検出装置とＣＣＤカメラを備える鋼板のシートカットラインの要部を示す概略図である。図１において、１は鋼板（めっき鋼板）、２は巻戻装置、３、４、６はピンチロール、７はトリマ、８はメジャリングロール、９はドラムシャーである。トリマ７の前後にフリーループが設けられている。１４は漏洩磁束式欠陥検出装置、１５はＣＣＤカメラ、１６は上位計算機である。

漏洩磁束式欠陥検出装置１４は、巻戻装置２下流のピンチロール３とピンチロール４間に配置されている。漏洩磁束式欠陥検出装置１４は、鋼板を磁化する磁化ロール１９及び鋼板表面に近接して鋼板幅方向に複数個配置された磁気センサ（磁気検出素子）１７を備える。各々の磁気センサ１７は、通板中の鋼板の漏洩磁束を検出し、検出した漏洩磁束量に基づく出力信号を漏洩磁束式欠陥検出装置１４の処理部１８に送る。磁気センサ１７の幅は適宜の寸法のもの、一例をあげると幅３ｍｍ程度のものが使用される。

ＣＣＤカメラ１５は、ピンチロール４後方のデフレクタロール５部に、鋼板幅方向両側に１台ずつ鋼板面に対向して配置されている。ＣＣＤカメラは公知のＣＣＤカメラが使用される。ＣＣＤカメラ１５は通板中の鋼板を観察して、鋼板の蛇行量を計測し、その結果を処理部１８に出力する。

図２は、鋼板エッジに対応する鋼板幅方向位置にある磁気センサの出力のマスク方法を説明するブロック図である。

図２において、１７（１７ｏｎ、…、１７ｏｉ、…）は磁気センサ、１８は処理部、２１は処理部１８に内蔵されるマスク処理部、２２は処理部１８に内蔵される信号演算処理部である。磁気センサ１７（１７ｏｎ、…、１７ｏｉ、…）の出力信号は信号演算処理部２２に送られる。マスク処理部２１は、その送信回線の途中に設けられ、信号処理演算部２２からの出力信号に基き、任意の磁気センサに対して、磁気センサから信号演算処理部２２へ送る出力の送信回線を切断するスイッチ２３（２３ｏｎ、…、２３ｏｉ、…）を備える。信号処理演算部２２には、上位計算機１６から、通板中の鋼板の幅情報（幅データ）が送られている。

信号処理演算部２２は、上位計算機１６から送られた鋼板幅データ及びＣＣＤカメラ１５から送られた通板中の鋼板の蛇行量情報に基き、鋼板の各々のエッジに対応する位置にある磁気センサを選定し、その結果をマスク処理部２１に出力する。

図３は、鋼板幅方向に配置されている複数の磁気センサの配置状態、及び鋼板エッジに対応する位置にある磁気センサを説明する模式図である。図３において、１７ｏ１〜１７ｏｎ、１７ｄ1〜１７ｄｎは、それぞれ幅方向パスライン中心ＣＬから鋼板幅方向の両方の端部側に向かって配置されている磁気センサである。このような磁気センサが鋼板面に近接して配置されている。実線は磁気センサ部において蛇行している鋼板の通板状態を示している。ここで、鋼板幅方向パスライン中心ＣＬとは、鋼板蛇行量がゼロのときの鋼板幅方向中心である。

鋼板蛇行量ΔＷ、鋼板の一方のエッジのパスライン中心ＣＬからの距離をＷｏ、もう一方のエッジのパスライン中心ＣＬからの距離をＷｄ、上位計算機１６から送られてきた鋼板幅をＷｓとすると、ΔＷ＝（Ｗｏ−Ｗｄ）／２、またＷｓ＋Ｗｄ＝Ｗｓであることから、Ｗｏ＝Ｗｓ／２−ΔＷ、Ｗｓ＝Ｗｓ／２＋ΔＷとなる。ここで、添字ｏ、ｄはパスライン中心ＣＬに対してその鋼板幅方向の一方の側及びもう一方の側に対応する位置関係を表して、本明細書では、各々を操作側及び駆動側と記載する。

ＣＣＤカメラは鋼板蛇行量ΔＷを計測する。その結果を、信号処理演算部２２に出力する。信号処理演算部２２は、上位計算機１６から送られた鋼板幅データＷｓ及びＣＣＤカメラ１５から送られた通板中の鋼板の蛇行量データΔＷに基いて、前述の演算を行い、鋼板エッジのパスライン中心ＣＬからの距離Ｗｏ、Ｗｄを求める。

磁気センサ１７ｏ１〜１７ｏｎ、１７ｄ1〜１７ｄｎの各々が漏洩磁束を検出する鋼板面のパスライン中心ＣＬからの距離範囲は磁気センサの寸法及び配置関係から容易に求められる。例えば、図３に示すように、幅ｗの磁気センサが、隣り合う磁気センサ同士が幅方向に幅ａのラップ部を有するように配置され、パスライン中心ＣＬが磁気センサ１７ｏ１と１７ｄ１のラップ部の中央にある場合、任意の磁気センサ１７ｏｉ、磁気センサ１７ｄｉは、各々パスライン中心から操作側、駆動側の［（ｉ−１）×ｗ−｛（ｉ−１）−１／２｝×ａ］〜［ｉ×ｗ−｛（ｉ−１）−１／２｝×ａ］の範囲を走行する鋼板面の漏洩磁束を検出する。そこで、各磁気センサ１７ｏ１〜１７ｏｎ、１７ｄ1〜１７ｄｎについて、漏洩磁束を検出する対応するパスライン中心ＣＬからの距離範囲を求め、その対応関係を信号処理演算部２２に入力しておく。

信号処理演算部２２は、前記で求めた鋼板エッジのパスライン中心ＣＬからの距離Ｗｏ、Ｗｄ、及び、各磁気センサ１７ｏ１〜１７ｏｎ、１７ｄ1〜１７ｄｎの漏洩磁束を検出するパスライン中心ＣＬからの距離範囲との対応関係を用いて、通板中の鋼板の操作側エッジ及び駆動側エッジに対応する位置にある磁気センサを選定する。選定した磁気センサの結果をマスク処理部２１に出力する。各鋼板エッジに対応する位置にある磁気センサが複数選定されることもある。この場合、選定された複数の磁気センサの信号がマスクされる。

マスク処理部２１は、信号処理演算部２２からの出力信号に基き、選定された磁気センサの送信回線のスイッチを開く。これによって、通板中の鋼板エッジ部分に対応する位置にある磁気センサから出力された異常信号は欠陥信号処理演算部２２には送信されなくなる、すなわち異常信号がマスクされる。なお、図２中、磁気センサ１７ｏｉのスイッチ２３ｏｉは開かれた状態を示し、図３中、「×」印で示される磁気センサ１７ｏｉ、１７ｄｊは、該磁気センサの信号がマスク処理部でマスクされることを示している。その他の磁気センサからの信号は、常法に従い、信号処理演算部２２に送られ、送られた出力信号は、信号演算処理部２２でアンプで増幅された後、設定されている基準欠陥の閾値を参照して欠陥程度を判別する。欠陥程度は、無害欠陥と有害欠陥に識別し、有害欠陥はさらに軽欠陥と重欠陥に識別する。欠陥判別結果はシンクロクラッシファイア２４に送られる。

信号処理演算部２２は、ＣＣＤカメラ１５からの鋼板の蛇行量情報を定期的に（例えば１回／１秒程度の頻度で）処理し、その処理結果に基き、マスクする磁気センサを選定し、マスク処理部２１は選定された磁気センサからの信号を遮断する。

図１のラインにおいて、鋼板１は巻戻装置２で巻戻されて、トリマ７で所定幅にトリムされた後、ドラムシャー９で所定長さに剪断され、パイラ１０〜１３のいずれかにパイリングされる。鋼板の走行位置は、メジャリングロール８で鋼板搬送長さが計測され、図示されていないトラッキング装置でトラッキングされる。

欠陥程度が無害欠陥と判別された場合、シンクロクラッシファイア２４は、当該欠陥部分を含むシートを合格品パイラのパイラ１２又は１３に搬送する。欠陥程度が、有害欠陥で軽欠陥と判別された場合、シンクロクラッシファイア２４は、当該欠陥部分を含むシートがゲート１１ａ通過直前に該ゲート１１ａを操作し、該シートをパイラ（リジェクトパイラ）１１にリジェクトし、重欠陥と判別された場合は、シンクロクラッシファイア２４は、当該欠陥部分を含むシートがゲート１０ａ通過直前に該ゲート１０ａを操作し、該シートをパイラ（リジェクトパイラ）１０にリジェクトする。

図１のラインは、トリマ７の前後にフリーループが設けられていることから、漏洩時速検出部（磁気センサ１７部）における鋼板の蛇行制御は困難であるが、鋼板が蛇行しても、鋼板蛇行に確実かつ迅速に対応して、鋼板エッジの異常信号をマスクできるので、漏洩磁束式欠陥検出装置における鋼板エッジの過検出の問題が確実に解消される。

本実施の形態に係るシートカットラインにおいて、トラッキング精度は約８０ｍｍ程度である。従って、ドラムシャー９で剪断したときに、欠陥位置がシートの走行方向端部から８０ｍｍ以上離れた位置にあるときは、当該シート１枚のみをリジェクトするだけでよく、欠陥位置がシートの走行方向端部から８０ｍｍ未満の位置にあるときでも当該シートと当該シートの隣のシートの２枚のシートをリジェクトするだけで済み、リジェクト量は鋼板長さに換算して１〜２ｍ程度であり、従来技術で記載した方法に比べて、歩留まり低下の問題は大幅に改善される。

図１のラインは、漏洩磁束式欠陥検出装置１４はトリマ７上流に設置されていることで、トリマ７でトリム後の鋼板シートに対する全幅にわたる欠陥検出が可能である。なお、必要に応じてトリマ７でトリムしないでドラムシャー９で剪断のみ行ってもよい。

なお、図１のシートカットラインでは、ＣＣＤカメラ１５は漏洩磁束式欠陥検出装置１４の磁気センサの下流に配置されていたが、ＣＣＤカメラ１５は漏洩磁束式欠陥検出装置１４の上流に配置されていてもよい。

また、図１のシートカットラインには、必要に応じて、ピンホール計、レーザ光の反射光を評価する方式の表面欠陥計などの品質検査装置が設置される。

本発明によれば、漏洩磁束により欠陥検出する際に、鋼板の蛇行を拘束するための拘束ロールやＣＰＣ制御等による鋼板蛇行制御が不要になり、安価な設備で、鋼板エッジの過検出の問題を解消できる。

また、本発明によれば、鋼板蛇行制御装置の設置が不要であることから、該設備設置スペースや設置費用の面で問題のあるシートカットラインにおいても本発明の実施が可能となる。また、本発明は、蛇行が激しく、鋼板の蛇行制御が困難なスタッガー巻コイルを行うラインにも好適に適用できる。

本発明は、鋼板の欠陥によって生ずる漏洩磁束を感知して欠陥を検出するのに利用できる。

本発明は、薄鋼板のシートカットラインのように鋼板の蛇行制御が困難な設備において、欠陥を検出するのに利用できる。

本発明は、蛇行が激しく、鋼板の蛇行制御が困難なスタッガー巻コイルを行うラインにおいて、欠陥を検出するのに利用できる。

本発明の漏洩磁束式欠陥検出装置が設置された鋼板ののシートカットラインの要部を示す概略図である 鋼板エッジに対応する鋼板幅方向位置にある磁気センサの出力のマスク方法を説明するブロック図である。 鋼板幅方向に配置されている複数の磁気センサの配置状態、及び鋼板エッジに対応する位置にある磁気センサを説明する模式図である。

符号の説明

１ 鋼板（めっき鋼板）
２ 巻戻装置
３、４、６ ピンチロール
５ デフレクタロール
７ トリマ
８ メジャリングロール
９ ドラムシャー
１０〜１３パイラ
１０ａ〜１２ａゲート
１４ 漏洩磁束式欠陥検出装置
１５ ＣＣＤカメラ
１６ 上位計算機
１７ 磁気センサ（磁気検出素子）
１８ 処理部
１９ 磁化ロール
２１ マスク処理部
２２ 信号演算処理部
２３ スイッチ
２４ シンクロクラッシファイア

Claims (3)

1. 鋼板の欠陥によって生ずる漏洩磁束を感知して欠陥を検出する漏洩磁束による欠陥検出方法において、
   鋼板エッジをＣＣＤカメラで検出し、鋼板エッジ部から発生する異常信号をマスクすることを特徴とする、漏洩磁束による欠陥検出方法。
2. 鋼板の欠陥によって生ずる漏洩磁束を感知して欠陥を検出する、漏洩磁束式欠陥検出装置を用いて鋼板の欠陥を検出するラインにおいて、
   鋼板エッジを検出するＣＣＤカメラが配置され、漏洩磁束式欠陥検出装置は、前記で検出された鋼板エッジの位置に基いて、鋼板エッジの位置に対応する部分で検出した漏洩磁束に基づく信号をマスクする手段を備えることを特徴とする、鋼板の欠陥を検出するライン。
3. 前記鋼板の欠陥を検出するラインは、巻戻装置と剪断装置とを備える鋼板のシートカットラインであり、漏洩磁束式欠陥検出装置は、前記巻戻装置と前記剪断装置との間に設置されていることを特徴とする請求項２記載の鋼板の欠陥を検出するライン。

Images