JP4272625B2 - サイドトリマー用剪断刃の欠損検出装置 - Google Patents

Description

本発明はサイドトリマー用剪断刃の欠損検出装置に関し、詳細には、音響解析によってサイドトリマー用剪断刃の欠損を検出するサイドトリマー用剪断刃の欠損検出装置に関する。

一般的に、熱間圧延鋼板の酸洗処理工程等においては、鋼板の両サイド部を切断処理して所定幅の製品とするサイドトリム処理が行われている。このサイドトリム処理では、鋼板を上下で挟み込んで剪断する上刃と下刃とを備えたサイドトリマーが使用されるが、剪断用の刃が欠損したときは鋼板のサイド部寸法が所望の寸法に対して上下してしまうため、その鋼板を降格品とするかもしくは鋼板のサイド部を再度剪断し直す必要があった。それに対し、従来はサイドトリマーでの剪断部付近に検査員を配置して、人の目視によって剪断刃の欠損を確認していた。しかしながら、目視により欠損を検出するようにすると、欠損を検出する人手が必要となると共に、欠損が発生してからそれを人が発見するまでのタイムラグが大きくなるという問題があった。

ところで、回転機器、振動機器、これらを装備した装置あるいは設備等において、その異常を検出するための異常検出装置が多く用いられており、特許文献１に係る音響分析による異常検出装置では、人手を必要とせずに欠損検出を可能としている。詳しくは、特許文献１では、ある一定範囲の設備をスキャニングしながら音データを採取し、採取音の音波のパワースペクトラム分析を行ってその分析値を基準値と比較して異常を検出するようになっている。
特開平３−１０１２３号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、設備負荷条件が変わって発生音のパターンが変化した場合にも、分析データの判断基準は固定であるために、設備が異常であるにもかかわらず正常と判断してしまう可能性があった。即ち、上記のような従来技術では、異常を検出する対象箇所の運転条件によって変化する発生音のパターンを考慮していないため、異常の判定を行うのが不可能になるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、剪断対象となる鋼板の寸法、硬さ等にかかわらず常に確実に剪断刃の欠揖を検出することができるサイドトリマー用剪断刃の欠損検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るサイドトリマー用剪断刃の欠損検出装置は、鋼帯の幅方向の両側縁を丸刃の上刃及び下刃により剪断するサイドトリマー用剪断刃の欠損を検出する装置であって、サイドトリマー用剪断刃が設けられた箇所よりも鋼帯の進行方向側の上部に位置するベース部材にそれぞれ外向きに設けられ、前記鋼帯の剪断箇所で発生した音を集音する左右一対のマイクと、鋼帯の寸法、硬さ、ライン速度などの運転条件の組み合わせ毎に記憶させておいた正常剪断時の音の音圧と、前記マイクで集音した音の音圧との差を算出する音圧解析手段と、当該音庄解析手段で算出した音圧差が４dBを超えた場合に、前記サイドトリマー用剪断刃に欠損が発生したと判定する欠損有無判定手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明に係るサイドトリマー用剪断刃の欠損検出装置は、サイドトリマー用剪断刃が設けられた箇所よりも鋼帯の進行方向側の上部に位置するベース部材にそれぞれ外向きに設けられ、前記鋼帯の剪断箇所で発生した音を集音する２個のマイクと、鋼帯の寸法、硬さ、ライン速度などの運転条件の組み合わせ毎に記憶させておいた正常剪断時の音の所定音圧と、マイクで集音した音の音圧との差を算出する音圧解析手段と、音圧解析手段で算出した音圧差が所定量を超えた場合に、サイドトリマー用剪断刃に欠損が発生したと判定する欠損有無判定手段とを備えているので、サイドトリマー用剪断刃が欠損したか否かを人手によって確認する必要がない。また、人手で欠損を検出していた場合と比較して、欠損発生の早期発見が可能となるため、鋼板の無駄な剪断箇所を減らすことができる。また、音圧解析手段で算出した音圧の差が４dBを超えた場合にサイドトリマー用剪断刃に欠損が発生したと判定することにより、鋼板の寸法、硬さ等によらず一律に欠損の検出を行うことができる。

以下、本発明を具体化したサイドトリマー用剪断刃の欠損検出装置について、図を参照して説明する。まず、図１を参照して、サイドトリマー５による鋼板７５の剪断構造について説明する。図１に示すように、サイドトリマー５は、鋼板７５の進行方向（図中右方向）に対して左右にそれぞれ所定距離だけ離間して配設されており、それぞれ略直方体状の本体１０と、本体１０に回転可能に取り付けられた鋼板剪断用の一対の上刃１１及び下刃１２とを備えている。後述するが、上刃１１及び下刃１２は所定厚を有する円板状の刃であり、鋼板７５を上下で挟んでその幅方向側縁を切り取っていくようになっている。また、サイドトリマー５が設けられた箇所よりも鋼板７５の進行方向側には、サイドトリマー５による鋼板７５の剪断箇所の音を集めるためのマイク２０が設けられている。マイク２０は、左右のサイドトリマー５にそれぞれ対向して一対となって設けられ、ワークサイド、ドライブサイドの何れのサイドに設けられた剪断用刃の発生音も集められるようになっており、剪断箇所で発生した音は、マイク２０を介してアナログ波形信号として採取される。

サイドトリマー５の本体１０の内側面には一対の上刃１１及び下刃１２が回転可能に設けられており、この上刃１１及び下刃１２に対して鋼板７５の進行方向の上方に、マイク２０が設けられている。詳しくは、マイク２０は、左右に位置するサイドトリマー５に対して、鋼板７５の進行方向側でその内側に位置するようにベース部材１２０に設けられており、外側を向いて上刃１１及び下刃１２の方向を向くように配設されている。また、鋼板７５の寸法の変化に対応できるように、左右方向及び上下方向に回動可能となっている。

マイク２０には信号変換ボックス２２が接続されており、剪断箇所での発生音は、アナログ波形信号として入力された後に信号変換ボックス２２にてデジタル波形信号に変換されることになる。さらに、信号変換ボックス２２には音響解析システム２５が接続されている。音響解析システム２５は、鋼板が正常に剪断されたときの正常時の音圧データを持っており、該データとマイク２０を介して検出された検出音のデータとを比較して、剪断刃の欠損の有無を判定するものである。具体的には、信号変換ボックス２２からのデジタル波形信号に基づいて、音響解析システム２５では、鋼板７５を剪断したときの正常時の発生音の音圧とマイク２０に集められた検出音の音圧との差が算出される。この音圧の差は、正常時の音圧から検出された音の音圧を差し引いて求められるものであり、欠損が発生した場合はその音圧の差が大きくなることになる。また、詳しく図示しないが、音響解析システム２５には、ハブ等を介して剪断刃の回転数信号、ライン速度信号等が入力されるようになっている。

なお、本発明では鋼板の寸法、硬さ等によらず安定して欠損の検出を行うことができるように、鋼板の寸法、硬さ、ライン速度などの運転条件を細かく分割し、それらの運転条件の組み合わせ毎に正常時の発生音をサンプリングして記憶させておき、実際の運転条件に対応した正常時の発生音を呼び出して対比を行う。これによりどのような運転条件であっても正常時の音圧と実際に検出された音圧との差に基づいて、剪断刃の欠損の有無を判定することが可能となる。なお、板のバラツキ音を除去するためのハイパスフィルターを用いることも可能である。

ここで、硬さ、寸法等の異なる様々な鋼板の左右両側縁をサイドトリマー５によって剪断し、そのときの剪断用刃での発生音をマイク２０で集め、マイク２０で集められた音を信号変換ボックス２２を介して音響解析システム２５に取り込んで刃の欠損検出を行った結果、ある一定の音圧差を基準に、音圧差がそれ以下となる場合には欠損が発生しておらず、音圧差が基準値を超える場合には欠損が発生していることが確認できた。その結果を表１に示す。尚、剪断対象としては、板幅が７００〜１３００ｍｍ、強度が３０〜６０ｋ、板厚が１．２〜３．８ｍｍの鋼板を用いた。

表１の結果を示すグラフを図２〜図４に示す。表１及び図２に示すように、欠損量が１ｍｍのときは、その異常時（欠損発生時）の音圧と正常時の音圧との差が４〜５．５ｄＢの範囲内にあり、また欠損が発生しなかった場合を見ると、音圧差は２〜３ｄＢの範囲内にあることが分かる。また、表１及び図３に示すように、欠損量が２ｍｍのときは、その異常時（欠損発生時）の音圧と正常時の音圧との差が４．５〜６．５ｄＢの範囲内にあり、また欠損が発生しなかった場合を見ると、音圧差は２〜４ｄＢ（４dB以下）の範囲内にあることが分かる。さらに、表１及び図４に示すように、欠損量が３ｍｍのときは、その異常時（欠損発生時）の音圧と正常時の音圧との差が４〜５．５ｄＢ（４dB超）の範囲内にあり、また欠損が発生しなかった場合を見ると、音圧差は１〜３．５ｄＢの範囲内にあることが分かる。

即ち、何れの場合を見ても、音圧差が４ｄＢを超えるような場合は剪断刃に欠損が発生しており、音庄差が4ｄＢ以下の場合は剪断刃に欠損が発生していないことが分かる。従って、本実施形態のサイドトリマー用剪断刃の欠損検出装置を用いることにより、４ｄＢという値を基準として剪断刃に欠損が発生したか否かを明確に判定することができるので、欠損の発生時にはいち早くその異常を発見でき、無駄な剪断をするのを防止することができる。また、4ｄＢという値を用いることにより、硬さ、寸法等の異なる鋼板についても同様に欠損の検出を行うことができ、剪断対象となる鋼板の種類毎に基準値を設定する必要等がない。また、サイドトリマー用剪断刃が欠損したか否かを人手によって確認する必要がない。

本発明に係るサイドトリマー用剪断刃の欠損検出装置の槻略図である。 欠損量が１ｍｍの場合の、欠損発生時の音圧差分布と正常時の音圧差分布とを示すグラフである。 欠損量が２ｍｍの場合の、欠損発生時の音圧差分布と正常時の音圧差分布とを示すグラフである。 欠損量が３ｍｍの場合の、欠損発生時の音圧差分布と正常時の音圧差分布とを示すグラフである。

符号の説明

５ サイドトリマー
11 上刃
12 下刃
20 マイク
25 音響解析システム
75 鋼板

Claims (1)

1. 鋼帯の幅方向の両側縁を丸刃の上刃及び下刃により剪断するサイドトリマー用剪断刃の欠損を検出する装置であって、
   サイドトリマー用剪断刃が設けられた箇所よりも鋼帯の進行方向側の上部に位置するベース部材にそれぞれ外向きに設けられ、前記鋼帯の剪断箇所で発生した音を集音する左右一対のマイクと、
   鋼帯の寸法、硬さ、ライン速度などの運転条件の組み合わせ毎に記憶させておいた正常剪断時の音の音圧と、前記マイクで集音した音の音圧との差を算出する音圧解析手段と、
   当該音庄解析手段で算出した音圧差が４dBを超えた場合に、前記サイドトリマー用剪断刃に欠損が発生したと判定する欠損有無判定手段とを備えたことを特徴とするサイドトリマー用剪断刃の欠損検出装置。

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