JP4569967B2 - 圧延材識別方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、非防錆圧延材と防錆圧延材を識別する圧延材識別方法、および、その装置に関するものである。

例えば、自動車のボデー等には圧延鋼板を用いている。発錆の可能性が少ない地域又は用途の自動車には表面に防錆処理をしない鋼板生地のままの普通鋼板を用いているが、発錆の可能性が高い地域又は用途の自動車には、防錆処理した防錆鋼板を用いている。防錆鋼板としては、例えば、合金化溶融亜鉛鍍金が施された鋼板を用いている。また、防錆処理は鉄鋼メーカーで処理され、鉄鋼メーカーは普通鋼板と防錆鋼板を仕分けした状態で自動車メーカーに納品している。

自動車メーカーや部品メーカー等において、自動車製造ラインや部品、テーラードブランク材等の製造ラインに普通鋼板と防錆鋼板を混流させる場合、流れて来る鋼板が防錆鋼板又は普通鋼板のいずれであるかを事前に識別する必要が生じる場合がある。例えば溶接工程においては、防錆鋼板と普通鋼板の溶接条件が異なることから、鋼板の種類を識別してから溶接する必要がある。このため、自動車メーカーでは、普通鋼板を用いた部品と防錆鋼板を用いた部品とを、カンバンなどを用いて仕分けしながら、各製造工程に順次送っていき、普通鋼板と防錆鋼板を区別してそれぞれ所要の加工を行い、また防錆鋼板の部品を組み付けるべき自動車に普通鋼板の部品を組み付けることがないように、またその逆もないように各工程で鋼板の種類を管理している。

また、カンバンによる仕分けだけに頼らず、防錆鋼板用の加工を行う製造ラインに普通鋼板が誤って流れるといった鋼板誤流ミスを防止するため、製造ラインの要所要所で鋼板を識別することも行っている。防錆鋼板と普通鋼板を識別する方法として、鋼板の一部に識別孔等の機械的目印を形成し、その有無や大きさを光学センサーや静電容量型近接スイッチなどで検知する方法も採用している。しかし、この場合も、機械的目印を形成する工程で、普通鋼板と防錆鋼板を取り違えると、その後は、両者が誤って製造工程を流れることになる。また、部品によっては、製品の外観や機能に影響するため、機械的目印を形成することが難しい場合もある。

防錆鋼板と普通鋼板を取り違えるような人為ミスを防止する識別方法が必要とされ、このため、特開２００１−３１８０５８号公報に開示されているように、光学的に、両者を識別する方法も提案されている。すなわち、同公報においては、鋼板の略平坦な表面に対向させて発光源と受光源を配置する。発光源には、点発光する複数の発光素子を密に一直線上に並べた直線状発光ラインを備え、レンズを介して平行光線群のスリット状投射光を投射する発光器を用いる。受光源には、複数の受光素子を密に一直線上に並べた受光ラインを有する受光器を用いる。そして、発光器の発光ラインから投射されるスリット状投射光が、鋼板表面で反射したスリット状の反射光の中央部を横切るように、受光器の受光ラインを配設する。

鋼板が防錆鋼板の場合、表面の光反射率は普通鋼板の反射率より低く、かつ、拡散し易くて、単線状の中央反射光の方向での両側方に広い領域に亘って拡散反射光が生じる。この拡散反射光が受光ラインの両側に入射するので、受光器の受光ラインの両側でもある程度の光を受光する。普通鋼板の場合は防錆鋼板よりも表面に光沢があるので、光の拡散が少ない。このため、受光ラインの中央から両側のラインに入射する拡散反射光が小さく抑えられ、受光器の受光ラインの中央で受光量が大きく、両側では受光量が小さい。このように、防錆鋼板と普通鋼板では、受光器の受光ライン全体の受光量分布が異なり、この受光量分布に基づいて普通鋼板と防錆鋼板を識別することができる。
特開２００１−３１８０５８号公報

特開２００１−３１８０５８号公報に開示されたものは、非防錆圧延材（普通鋼板）と防錆圧延材（防錆鋼板）を光学的に識別することができ、機械的目印が不要であるが、識別精度をさらに良くしたい。

本発明者らは、特開２００１−３１８０５８号公報に開示されたものとは別の手法により、普通鋼板と防錆鋼板をより精度よく識別できる光学的な識別方法を考案した。

すなわち、識別対象である圧延材の圧延方向に対して、光の振動方向が平行または直角になるように圧延材表面に、一の方向に光の振動方向が調整された光を照射し、圧延材表面に照射した光の振動方向に対して偏光方向をずらして配設した偏光素子を通して、圧延材表面で反射した光を受光し、当該受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別するとよい。

また、識別対象である圧延材表面に対して照射方向を傾けて、一の方向に光の振動方向を調整した光を照射し、圧延材表面に対して受光方向を傾け、圧延材表面に照射される光の振動方向に対して偏光方向をずらして配設した偏光素子を通して、圧延材表面で反射した光を受光し、当該受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別することもできる。

この圧延材識別方法は、一の方向に光の振動方向が調整された光が圧延材表面に照射され、照射された光の振動方向に対して、偏光方向をずらして配設した偏光素子を通して、圧延材表面で反射した光を受光する。照射された光が一の方向に光の振動方向が調整されているので、識別対象である圧延材が非防錆圧延材の場合は、その反射光は殆ど偏光素子で遮られ、受光部に入射する光は極めて小さいものになる。これに対し、識別対象である圧延材が防錆圧延材の場合は、その反射光には圧延材表面で拡散した光や相互反射した光が多く存在するために、圧延材表面で反射する光の振動方向はランダムな状態に変わる。このため、偏光素子を通過しうる方向に振動方向が変化した一部の反射光が、偏光素子を通過して受光部に入射する。このため、非防錆圧延材の場合に比べて、受光量が顕著に大きくなる。これにより、受光部で受光した受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を精度良く識別することができる。

また、識別対象である圧延材表面に対して照射方向を傾けて、一の方向に光の振動方向を調整した光を照射し、圧延材表面に対して受光方向を傾け、圧延材表面に照射される光の振動方向に対して偏光方向をずらして配設した偏光素子を通して、圧延材表面で反射した光を受光した場合は、圧延材表面で反射する光の振動方向はランダムな状態に変わる防錆圧延材の方が、非防錆圧延材に比べて受光量が大きくなる。また、非防錆圧延材の圧延方向による影響も除外でき、受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を精度よく識別することもできる。

以下、本発明の一実施形態に係る圧延材識別方法およびそれを具現化した装置を図面に基づいて説明する。

圧延材識別方法は、図１に示すように、識別対象である圧延材２０の圧延方向に対して、光の振動方向が平行または直角になるように圧延材２０の表面に、一の方向に光の振動方向が調整された光ｃ１を照射し、圧延材２０の表面に照射した光ｃ１の振動方向に対して偏光方向をずらして配設した偏光素子１２ａを通して、圧延材２０の表面で反射した光ｃ２を受光し、当該受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別するものである。

また、圧延材識別方法は、図１に示すように、一の方向に光の振動方向が調整された光ｃ１を圧延材２０の表面に照射する照射装置１１と、圧延材２０の表面で反射した光ｃ２を、偏光素子１２ａを通して受光する受光装置１２とを、照射装置１１から照射される光の振動方向と、受光装置１２の偏光素子１２ａの偏光方向との相対的な角度のずれ量を固定したユニット１０ａで構成したものを用い、ユニット１０ａの角度を変えつつ圧延材２０の表面に対して光を照射し、ユニット１０ａの各角度において、受光装置１２で受光した受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別するようにしてもよい。

以下に、斯かる圧延材識別方法を具現化した圧延材識別装置の一実施形態を説明する。この圧延材識別装置１０は、図１に示すように、照光部１１と、受光部１２と、識別部１３で構成されている。

照光部１１は、識別対象である圧延材２０の圧延方向に対して、光の振動方向が平行または直角になるように圧延材表面に、一の方向に光の振動方向が調整された光を照射するものである。この実施形態では、照光部１１には、第１偏光素子１１ａを通して圧延材２０の表面に光を照射するものを用いている。すなわち、この照光部１１は、圧延材２０に対向するように配設され、光を発する発光手段としての発光素子１１ｂを備え、発光素子１１ｂの発光方向前方に第１偏光素子１１ａを配設している。なお、照光部１１としては、予め一の方向に光の振動方向を調整した光を照射する発光素子（ＬＥＤ）を用いてもよい。

受光部１２は、照光部１１が圧延材表面に照射する光の振動方向に対して偏光方向をずらして配設した偏光素子１２ａを通して、圧延材表面で反射した光を受光するものである。この実施形態では、受光部１２は照光部１１の第１偏光素子１１ａに対して偏光方向をずらして配設した第２偏光素子１２ａを備え、この第２偏光素子１２ａを通して圧延材２０の表面で反射した光を受光するものである。この実施形態では、光を受光する受光手段として、受光した光の光量に応じた電流が生じる受光素子１２ｂを備えており、受光素子１２ｂに対して、光が入射する方向の前方に第２偏光素子１２ａを配設している。なお、偏光素子としては、光を偏光する性質を備えた種々の媒体を用いることができ、例えば、偏光フィルムや偏光レンズなどの公知のものを用いることができる。

また、図示は省略するが、この実施形態では、照光部１１と受光部１２は、照光部１１から照射される光ｃ１の振動方向と受光部１２に配設した偏光素子１２の偏光方向との相対的な角度のずれを固定したユニット１０ａで構成している。すなわち、照光部１１から圧延材２０の表面に光を当てるとその反射光が受光部１２に入射するように照光部１１と受光部１２を所定の配置で配設した一つのユニット１０ａで構成している。また、照光部１１に配設した第１偏光素子１１ａの偏光方向ａに対して、受光部１２に配設した第２偏光素子１２ａの偏光方向ｂを９０度ずらして固定的に配設している。

識別部１３は、受光部１２で受光した受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別するものである。この実施形態では、受光部１２の受光素子１２ｂに光が入射したことに応じて発せられる電気信号に基づいて受光量を算出し、この受光量に対して所定の閾値を設定し、斯かる閾値に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別する。

以下、この圧延材識別装置１０の使用方法を説明する。

この圧延材識別装置１０は、図１に示すように、照光部１１を圧延材２０の表面に光を照射するように、圧延材２０の表面に対向させて配設する。そして、照光部１１において第１偏光素子１１ａを通して圧延材２０に光ｃ１を照射し、圧延材２０で反射した光ｃ２を受光部１２で受光する。識別部１３においては、受光部１２で受光した受光量に基づいて圧延材２０が非防錆圧延材か防錆圧延材かを識別する。

照光部１１から照射される光ｃ１は、第１偏光素子１１ａにより偏光され、振動方向が一方向に調整されている。識別対象となる圧延材２０が非防錆圧延材２０ａの場合は、図２に示すように、表面が比較的滑らかであるから、照射光ｃ１はほとんど拡散されず、また、非防錆圧延材２０ａの表面で反射する際に、光の振動方向もほとんど変化しない。このため、反射光ｃ２の振動方向は、照射光ｃ１とほとんど同じ振動方向をもっている。

この圧延材識別装置１０では、受光部１２に配設した第２偏光素子１２ａは、図１に示すように、第１偏光素子１１ａに対して偏光方向をずらしている。このため、第１偏光素子１１ａにより偏光されて非防錆圧延材２０ａの表面で反射した反射光ｃ２は、第２偏光素子１２ａで遮断されて受光部１２の受光素子１２ｂにはほとんど入射せず、反射光ｃ２のうち、振動方向が第２偏光素子１２ａを透過可能な方向に変化したわずかな光だけが第２偏光素子１２ａを透過するに過ぎない。このため、非防錆圧延材２０ａでは、受光部１２で受光される受光量は極めて小さいものになる。

これに対して、圧延材２０が防錆圧延材２０ｂの場合は、図３に示すように、防錆処理により表面に防錆材料が付着しており、極めて微細な凹凸が存在している。例えば、防錆処理として合金化溶融亜鉛鍍金を施した場合は、亜鉛合金と基材との反応生成物が圧延材の表面に付着しており、これが防錆圧延材２０ｂの表面に微細な凹凸を形成している。この微細な凹凸面は光を細かく反射させるため、防錆圧延材２０ｂの表面では、光が拡散し、受光部１２に向けて反射する反射光ｃ２の全体的な光量は小さくなる。また、この反射光ｃ２では、光の振動方向は、防錆圧延材２０ｂの表面の微細な凹凸により、ランダムな方向に変えられる。このため、図４に示すように、受光部１２に向けて反射する反射光ｃ２には、第２偏光素子１２ａを通過する程度に光の振動方向が変えられた光が存在し、これが第２偏光素子１２ａを透過して受光素子１２ｂに入射して検知される。なお、図３は、防錆圧延材２０ｂの表面状態を模式的に示す拡大断面図であり、防錆圧延材２０ｂの表面での光の拡散状況を示している。

このように、識別対象の圧延材が非防錆圧延材２０ａの場合は、反射光ｃ２のほとんどが第２偏光素子１２ａで遮断されるのに対し、防錆圧延材２０ｂの場合は、非防錆圧延材２０ａの場合に比べて第２偏光素子１２ａを通して受光素子１２ｂで検知される受光量が大きくなる。その差は顕著であり、識別部１３において、適切な閾値を設定することにより、両者を識別することができる。このように、この圧延材識別装置１０によれば、受光部１２で検知される受光量の差から非防錆圧延材２０ａと防錆圧延材２０ｂの識別が行える。

しかし、斯かる圧延材識別装置１０においても、非防錆圧延材２０ａと防錆圧延材２０ｂの識別が難しい場合がある。すなわち、非防錆圧延材２０ａにおいて、照射光ｃ１を照射したところに、圧延時に圧延方向に生じる筋状の微細な圧延痕がある場合であって、斯かる圧延方向に対して、照光部１１の第１偏光素子１１ａの偏光方向をある特別な角度でセットした場合には、非防錆圧延材でも受光量が増えて誤った識別がなされる場合がある。

例えば、第１偏光素子１１ａの偏光方向ａに対して、第２偏光素子１２ａの偏光方向ｂを９０度ずらして配設したユニットを用いる場合は、非防錆圧延材２０ａの圧延方向に対して、第１偏光素子１１ａの偏光方向を略４５度ずらして配設する場合がこれに該当する。

すなわち、この場合には、照光部１１から照射された照射光ｃ１は、図５、図６に示すように、圧延時に生じた筋状の圧延痕３０の斜面３０ａ、３０ｂで反射され、その反射光が受光部１２に入射する。なお、図５、図６では、説明の便宜のため、圧延時に生じる圧延痕を強調し、実際よりも極めて大きく描写しているが、実際には、光学顕微鏡等で観察しないと分からない程度の微細なものであり、また形状も模式的に表したものである。

この際、圧延時に生じた筋状の圧延痕３０は、多くの場合、図５に示すように、対向する斜面３０ａ、３０ｂを有している。非防錆圧延材２０ａの斯かる圧延痕３０がある部分に法線方向から光を照射すると、光が対向した斜面３０ａ、３０ｂで反射し、光の振動方向ｘ、ｙが鏡面対称で変化して反射しやすい傾向がある。具体的には、圧延材の圧延方向に対して＋４５度の振動方向ｘで入射した照射光ｃ１は、圧延時に生じた筋状の圧延痕により反射する場合、筋状の圧延痕３０の対向する斜面３０ａ、３０ｂを反射する際に、光の振動方向ｙが−４５度に変わって反射される傾向がある。このため、第１偏光素子１１ａの偏光方向ａに対して、第２偏光素子１２ａの偏光方向ｂを９０度ずらして配設したユニットでは、第１偏光素子１１ａの偏光方向ａが圧延材の圧延方向に対して＋４５度になるようにセットすると、非防錆圧延材では、圧延材の圧延痕に照射された照射光ｃ１が、光の振動方向ｙが−４５度に変わって反射される反射光ｃ２が第２偏光素子１２ａを透過して受光素子１２ｂで検知されることが生じる。

このように、圧延材の圧延痕に照射された照射光ｃ１が、圧延材の圧延痕で反射されて、第２偏光素子１２ａを透過して受光素子１２ｂで検知される事象は、第１偏光素子１１ａの偏光方向ａに対して、第２偏光素子１２ａの偏光方向ｂを９０度ずらして配設したユニットに限らず生じる可能性がある。

図７は、非防錆圧延材２０ａで表面に圧延時に生じた筋状の圧延痕３０があるところに、照光部１１から照射光ｃ１を照射した場合で、圧延方向に対して圧延材識別装置１０のユニットを平面視で回転させながら、受光部１２で検知される受光量を調べた一例を示している。この図７において、圧延材識別装置１０の非防錆圧延材２０ａの圧延方向に対する第１偏光素子１１ａの偏光方向の角度を周方向に取り、受光部１２で検知される受光量の大きさを半径方向で示している。

防錆圧延材２０ｂでは、図３に示すように、表面に防錆材料による微細な凹凸があり、反射光ｃ２は光の振動方向がランダムな方向に変わるので、受光部１２で検知される受光量は、ユニットを配設する角度によらず略一定である。図７中の破線Ｐは防錆圧延材２０ｂの場合における受光量の平均値を示している。非防錆圧延材２０ａの場合で、圧延時に生じる筋状の圧延痕があるところで検査した場合は、図７中の実線Ｑで示されているように、ユニットを配設する角度を変えると、受光部１２で検知される受光量が変化する。なお、非防錆圧延材２０ａの場合で、圧延時に生じる筋状の圧延痕がないところで検査した場合は、図７中の一点鎖線Ｒで示されているように、ユニットを配設する角度を変えても、受光部１２で検知される受光量は小さいままである。なお、図７は、一例であり、圧延時に形成された筋状の圧延痕により、非防錆圧延材において、また、同じ非防錆圧延材でも部位において、個体差はある。

図７中、ｑ１〜ｑ３で示す角度領域では受光部１２で検知される受光量が多くなる。斯かる角度領域ｑ１〜ｑ３では、非防錆圧延材２０ａと防錆圧延材２０ｂの受光量の差が小さくなり、両者の間に適切な閾値を設定することができず、両者を精度よく識別するのが難しくなる。

このような事象は、非防錆圧延材２０ａに対し、圧延時に生じる筋状の圧延痕がある部分や、プレス成形などの後加工等により同様の筋状の加工痕を有する部分で検査を行い、かつ、照光部１１に配設した第１偏光素子１１ａを、非防錆圧延材２０ａの圧延方向に対して特別な角度領域で配設した場合に生じる。

識別対象となるワークによっては、識別する圧延材の圧延方向が明らかな場合がある。そのような場合は、圧延材に対してどのような方向で照光部１１の第１偏光素子１１ａを設置すると不具合が出る場合があるかが明らかである。このような場合は、識別する圧延材の圧延方向に対して、第１偏光素子１１ａの偏光方向ａを不具合が出るおそれのある角度領域を避けて圧延材識別装置１０のユニットを配置するとよい。これにより、斯かる事象を回避できる。また、図７に示すように、例えば、圧延材の圧延方向に対して、第１偏光素子１１ａの偏光方向ａが平行、または、直角になるように配設すると、上述したような事象は起こり難く、非防錆圧延材２０ａの場合の受光量が小さくなる。このため、圧延材の圧延方向に対して、第１偏光素子１１ａの偏光方向ａを平行、または、直角になるように配設するとよい。

識別対象となるワークによっては、識別する圧延材の圧延方向が不明な場合もある。このような場合は、例えば、図７に示すように、第１偏光素子１１ａの偏光方向と第２偏光素子１２ａの偏光方向の相対的な角度のずれ量を固定したユニットで構成したものでは、識別対象である圧延材の表面に対して、第１偏光素子１１ａの偏光方向ａが変わるように、ユニットの角度を変えつつ第１偏光素子１１ａを通して光を照射し、ユニットの各角度で第２偏光素子１２ａを通して受光した受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別するとよい。この際、識別対象である圧延材の圧延方向に対し、照光部１１から照射される光の振動方向が変わるように（図７に示す例では、第１偏光素子１１ａの偏光方向が変わるように）、ユニットの角度を変える角度調整機構（図示省略）を設けてもよく。角度調整機構により、識別対象である圧延材の圧延方向に対し、照光部１１から照射される光の振動方向が変わるようにユニットの角度を変えつつ照光部１１から圧延材表面に光を照射するとよい。そして、識別部により、角度調整機構によるユニットの角度と受光部が受光した受光量との関係に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別するとよい。

この方法によれば、識別対象である圧延材が防錆圧延材である場合は、図７中の破線Ｐで示すように、ユニットの各角度で略一定の受光量が得られる。これに対し、識別対象である圧延材が非防錆圧延材の場合は、図７中の実線Ｑで示すように、ユニットの角度を変えると、ある角度領域では受光量が高くなるが、ある角度領域では受光量が低くなる傾向が得られる。

このように、識別対象である圧延材の圧延方向に対し、照光部１１から照射される光の振動方向が変わるように、ユニットの角度を変えつつ第１偏光素子１１ａを通して光を照射し、ユニットの各角度で第２偏光素子１２ａを通して受光した受光量を勘案すれば、その傾向から非防錆圧延材と防錆圧延材を識別することができる。なお、この際、ユニットの角度は、全周に渡って変更しても良いが、非防錆圧延材と防錆圧延材を識別するのに、適当ないくつかの角度で検査してもよい。例えば、０度、４５度、９０度などの角度を予め定め、斯かる角度にユニットの角度を変えつつ、第１偏光素子１１ａを通して光を照射し、ユニットの各角度で第２偏光素子１２ａを通して受光した受光量の傾向に基づいて、非防錆圧延材と防錆圧延材を識別してもよい。

次に、非防錆圧延材と防錆圧延材を識別する別の実施形態の圧延材識別方法を説明する。上述したように、非防錆圧延材については、圧延痕がある部位では、識別対象である圧延材の圧延方向に対する、照光部から照射される光の振動方向の相対的な角度が、ある特別な角度において、受光量が大きくなる場合がある。このような事象が生じる場合には、防錆圧延材との識別が難しくなる。このため、非防錆圧延材と防錆圧延材を識別する圧延材識別方法としては、圧延痕がない部位か圧延痕がある部位かを問わず、さらに圧延方向が不明であってもその影響を受けずに、防錆圧延材と非防錆圧延材を識別できるものが好ましい。

この圧延材識別方法は、図８に示すように、識別対象である圧延材２０の表面２１に対して照射方向Ｄを傾けて、一の方向に光の振動方向を調整した光ｃ１を照射し、圧延材表面２１に対して受光方向Ｅを傾け、圧延材表面２１に照射される光ｃ１の振動方向ａに対して偏光方向ｂをずらして配設した偏光素子５２ａを通して、圧延材表面２１で反射した光ｃ２を受光し、当該受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別している。以下、その具現化した装置を説明する。

斯かる圧延材識別方法を具現化した圧延材識別装置５０は、図８に示すように、照光部５１と、受光部５２と、識別部５３で構成するとよい。

照光部５１は、図８に示すように、圧延材表面２１に対して照射方向Ｄを傾けて配設され、一の方向に光の振動方向が調整された光ｃ１を照射するものである。この実施形態では、照光部５１は、圧延材表面２１に対して照射方向Ｄを傾けて配設した発光素子５１ｂと、発光素子５１ｂの照光方向前方に配設され、発光素子５１ｂで発光された光を一の方向に光の振動方向が調整する第１偏光素子５１ａを備えている。なお、照光部５１としては、予め一の方向に光の振動方向を調整した光を照射する発光素子（ＬＥＤ）を用いてもよい。

受光部５２は、圧延材表面２１に対して受光方向Ｅを傾けて配設している。そして、照光部５１から圧延材表面２１に照射される光ｃ１の振動方向ａに対して偏光方向ｂをずらして配設した偏光素子５１ａを通して、圧延材表面２１で反射した光ｃ２を受光するものである。この実施形態では、受光部５２は照光部５１の第１偏光素子５１ａの偏光方向ａに対して偏光方向ｂをずらして配設した第２偏光素子５２ａと、第２偏光素子５２ａの受光方向Ｅの後方に、光を受光する受光手段５２ｂを備えている。受光手段としては、受光した光の光量に応じた電流が生じる受光素子５２ｂを用いている。偏光素子５１ａ、５１ｂとしては、光を偏光する性質を備えた種々の媒体を用いることができ、例えば、偏光フィルムや偏光レンズなどの公知のものを用いることができる。なお、この実施形態では、受光部５２は、圧延材表面２１に対して、照光部５１の照射方向Ｄと同じ方向に受光方向Ｅを傾けて配設しているが、受光部５２は、圧延材表面２１に対して受光方向Ｅを傾けて配設してあればよく、必ずしも照光部５１の照射方向Ｄと同じ方向に受光方向Ｅを傾けて配設する必要はない。

識別部５３は、受光部５２で受光した受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別するものである。

照光部５１と受光部５２には、上述した実施形態と同様に、照光部５１から照射される光ｃ１の振動方向ａと受光部５２に配設した偏光素子５２ａの偏光方向ｂとの相対的な角度のずれを固定したユニットを用いることができる。この実施形態では、照光部５１に配設した第１偏光素子５１ａの偏光方向ａに対して、受光部５２に配設した第２偏光素子５２ａの偏光方向ｂを９０度ずらして固定的に配設したユニット５０ａを用いている。

この圧延材識別装置５０では、図８に示すように、照光部５１の照射方向Ｄと受光部５２の受光方向Ｅを圧延材表面に対して同じ方向に傾けて配設している。換言すれば、照光部５１の照射方向Ｄと受光部５２の受光方向を圧延材表面２１の法線方向Ｆに対して、所定の角度傾けて配設している。

非防錆圧延材２０ａで圧延痕がない部位に照光部５１から光ｃ１が照射された場合は、図８に示すように、圧延材２０の表面２１が滑らかなので、圧延材表面２１で反射した反射光ｃ２はそのままでは受光部５２には入射しない方向に反射する。このため、受光部５２で検知される受光量は小さい。

また、図９(ａ)に示すように、非防錆圧延材２０ａで圧延痕３０がある部位に照光部５１から光ｃ１が照射された場合でも、図９(ｂ)に示すように、圧延痕３０の斜面３０ａに対して、照光部５１が正対していなければ、圧延痕３０の斜面３０ａで反射した光ｃ２は、そのまま受光部５２には入射しない方向に反射する。このため、受光部５２で検知される受光量は小さい。

また、非防錆圧延材２０ａで圧延痕３０がある部位に照光部５１から光ｃ１が照射された場合で、図１０に示すように、圧延痕３０の斜面３０ａに対して、照光部５１が正対している場合は、圧延痕３０の斜面３０ａで反射した光ｃ２が受光部５２には入射する方向に反射する。しかし、この場合でも、照光部５１に配設した第１偏光素子５１ａの偏光方向ａと、受光部５２に配設した第２偏光素子５２ａの偏光方向ｂがずれているため、圧延痕３０の斜面３０ａで反射した光ｃ２は、受光部５２の第２偏光素子５２ａにより遮断され、受光部５２には入射しない。このため、この場合でも受光部５２で検知される受光量は小さい。

このように、圧延材２０が非防錆圧延材２０ａである場合には、照射した部位が、圧延痕３０がある部位であるか否かに関係なく、また圧延材２０の圧延方向にも関係なく、総じて受光部５２で検知される受光量は小さくなる。

これに対し、圧延材２０が防錆圧延材２０ｂである場合は、図３に示すように、圧延材表面２１において光が拡散および相互反射することにより、照射光ｃ１の偏光が解消されて反射され、反射光ｃ２の振動方向もランダムな方向に変わるため、受光部５２には相当の受光量が検知される。

このように、この圧延材識別方法によれば、識別対象である圧延材が非防錆圧延材の場合は、圧延材が防錆圧延材の場合に比べて受光量を十分に低く抑えることができる。この場合、防錆圧延材と非防錆圧延材との受光量の差にしきい値を設定することも可能であり、防錆圧延材と非防錆圧延材の識別を容易かつ確実に行うことができる。

例えば、照光部５１の照射方向Ｄと受光部５２の受光方向Ｅを圧延材表面２１の法線方向Ｆに対して４５度傾けて配設した場合には、図１１に示すように、両者には、受光量の差が顕著に現れる。図１１において、白抜き四角のプロットが防錆圧延材２０ｂの測定値であり、黒塗り四角のプロットが非防錆圧延材２０ａの測定値である。また、図１１中の横軸は、圧延材の圧延方向と照光部５１の第１偏光素子５１ａの偏光方向ａとの関係を示すものである。この試験結果からもわかるように、圧延材２０の圧延方向と照光部５１の第１偏光素子５１ａの偏光方向ａとの関係には関係なく、非防錆圧延材２０ａの測定値と防錆圧延材２０ｂの測定値との間に十分な差が生じさせることができる。このため、非防錆圧延材での測定値と防錆圧延材での測定値との間に、しきい値を設定することができ、両者の識別が可能になる。

なお、図１１に示す試験では、非防錆圧延材としてＪＩＳ−ＳＰＣＣ材を用い、防錆圧延材として、ＪＩＳ−ＳＧＣＣの合金化溶融亜鉛鍍金鋼板を用いた。また、この測定値は、株式会社キーエンス製の測定装置ＣＺ−Ｈ３５Ｓを用い、これに株式会社キーエンス製のアンプＣＺ−Ｖ２１を取り付けて測定したものである。測定装置ＣＺ−Ｈ３５Ｓは、圧延材から３５ｍｍの距離離れた位置に設置して測定した。縦軸の測定値は、当該測定装置により測定された受光量の測定値であって、数値が大きいほど受光量が大きいことを示している。

この圧延材識別方法では、圧延材表面２１に対して照射方向Ｄを傾けた角度αは、圧延材の材質、防錆圧延材の防錆方法などを考慮して、圧延材２０の圧延方向と照光部５１の第１偏光素子５１ａの偏光方向ａとの関係には関係なく、非防錆圧延材の受光量の測定値と防錆圧延材の受光量の測定値との間に、しきい値を設定し得るように、両者に十分な差が生じるような角度に設定すればよい。

本発明者らは、この圧延材識別方法において、図１２、図１３に示すように、圧延材表面２１の法線方向Ｆに対して照光部５１の照射方向Ｄを傾ける角度（傾倒角α）を種々変え、さらに、圧延材２０の圧延方向と照光部５１の第１偏光素子の偏光方向ａとの関係を変えながら、非防錆圧延材２０ａの受光量と防錆圧延材２０ｂの受光量との関係を調べた。図１２は、圧延材表面２１の法線方向Ｆに対して照光部５１の照射方向Ｄを傾ける角度（傾倒角α）を０度から８０度まで１０度刻みでデータを抽出したものであり、図１３は傾倒角αを５度から７５度まで１０度刻みでデータを抽出したものである。

なお、圧延材表面２１に対して照射方向Ｄを傾けた角度αが小さく、照射方向Ｄを圧延材表面２１の法線方向Ｆに近づけていくと、照光部５１の偏光素子の偏光方向と、非防錆圧延材の圧延方向との関係において変動する非防錆圧延材の受光量のピークと、防錆圧延材の受光量との差が小さくなり、しきい値を設定し、非防錆圧延材と防錆圧延材を識別することが難しくなる。

また、圧延材表面２１に対して照射方向Ｄを傾けた角度αが大きく、照射方向Ｄを圧延材表面２１に対して寝かせていくと、防錆圧延材の受光量と非防錆圧延材の受光量がともに小さくなり、非防錆圧延材と防錆圧延材の受光量の差が小さくなる。このため、非防錆圧延材と防錆圧延材の受光量の間にしきい値を設定し、非防錆圧延材と防錆圧延材を識別することが難しくなる。

本発明者らは、このような試験を、非防錆圧延材と防錆圧延材の材質を変え、さらに試験条件についても、種々変えて行った。その結果、一般的には、照光部５１は、圧延材表面２１の法線方向Ｆに対して照光部５１の照射方向Ｄを傾ける角度（傾倒角α）を２０度から７０度の角度範囲で傾けて配設するとよいことがわかった。なお、好ましくは、下限は２５度以下とし、上限は６５度以上とする角度範囲で傾けて配設するのがよく、さらに好ましくは圧延材表面に対して照射方向を４５度の近い角度領域で設定するのがよいことがわかった。

このように、この実施形態に係る圧延材識別方法によれば、圧延材が非防錆圧延材であるか、防錆圧延材であるかを識別することができる。この際、圧延痕がない部位か圧延痕がある部位かを問わず、さらに圧延材をプレス成形したときなどに生じる筋状の加工痕がある部位であるかを問わず、また、さらに圧延方向が不明であってもその影響を受けずに、当該圧延材が非防錆圧延材であるか防錆圧延材であるかを識別できる。

以上、本発明の実施形態に係る圧延材識別装置を説明したが、本発明は、上記の実施形態には限定されず、種々の変更が可能である。

本発明の一実施形態に係る圧延材識別装置を示す図。 非防錆圧延材の表面状態を示す図。 防錆圧延材の表面状態を模式的に示す拡大断面図。 本発明の一実施形態に係る圧延材識別装置について防錆圧延材を検査している状態を示す図。 本発明の一実施形態に係る圧延材識別装置について非防錆圧延材を検査している状態を示す図。 本発明の一実施形態に係る圧延材識別装置について非防錆圧延材を検査している状態を示す図。 本発明の一実施形態に係る圧延材識別装置について非防錆圧延材を検査している状態を示す図。 本発明の他の実施形態に係る圧延材識別装置を示す図。 （ａ）は本発明の他の実施形態に係る圧延材識別装置による非防錆圧延材の検査状態を示す横断側面図であり、（ｂ）はその平面図である。 （ａ）は本発明の他の実施形態に係る圧延材識別装置による非防錆圧延材の検査状態を示す横断側面図であり、（ｂ）はその平面図である。 本発明の他の実施形態に係る圧延材識別装置における非防錆圧延材と防錆圧延材の測定値を示す図。 本発明の他の実施形態に係る圧延材識別装置において、圧延方向との相対角度および傾倒角αとの関係について非防錆圧延材と防錆圧延材の測定値を示す図。 本発明の他の実施形態に係る圧延材識別装置において、圧延方向との相対角度および傾倒角αとの関係について非防錆圧延材と防錆圧延材の測定値を示す図。

符号の説明

１０ 圧延材識別装置
１１ 照光部（照光装置）
１１ａ 第１偏光素子
１１ｂ 発光素子（発光手段）
１２ 受光部（受光装置）
１２ａ 第２偏光素子
１２ｂ 受光素子（受光手段）
１３ 識別部
２０ 圧延材
２０ａ 非防錆圧延材
２０ｂ 防錆圧延材
２１ 圧延材表面
３０ 筋状の圧延痕
３０ａ、３０ｂ 圧延痕の斜面
５０ 圧延材識別装置
５１ 照光部
５１ａ 偏光素子
５１ｂ 発光素子
５２ 受光部
５２ａ 偏光素子
５２ｂ 受光素子
５３ 識別部ａ 第１偏光素子の偏光方向
ｂ 第２偏光素子の偏光方向
ｃ１ 照射光
ｃ２ 反射光
Ｄ 照射方向
Ｅ 受光方向
Ｆ 法線方向
ｘ 照射光の振動方向
ｙ 反射光の振動方向
α 傾倒角

Claims (5)

1. 非防錆圧延材と防錆圧延材を識別する圧延材識別装置であって、
   圧延材表面に対して照射方向を傾けて配設され、一の方向に光の振動方向が調整された光を照射する照光部と、
   前記圧延材表面に対して受光方向を傾けて配設され、前記照光部から圧延材表面に照射される光の振動方向に対して偏光方向をずらした偏光素子を通して、前記圧延材表面で反射した光を受光する受光部と、
   前記受光部で受光した受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別する識別部とを備え、
   前記照光部と受光部は、照光部から照射される光の振動方向と受光部に配設した偏光素子の偏光方向との相対的な角度のずれを固定したユニットで構成したことを特徴とする圧延材識別装置。
2. 非防錆圧延材と防錆圧延材を識別する圧延材識別装置であって、
   識別対象である圧延材の圧延方向に対して、光の振動方向が平行または直角になるように圧延材表面に、一の方向に光の振動方向が調整された光を照射する照光部と、
   前記照光部から圧延材表面に照射される光の振動方向に対して偏光方向をずらした偏光素子を通して、前記圧延材表面で反射した光を受光する受光部と、
   前記受光部で受光した受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別する識別部とを備えた圧延材識別装置。
3. 前記照光部と受光部は、照光部から照射される光の振動方向と受光部に配設した偏光素子の偏光方向との相対的な角度のずれを固定したユニットで構成し、
   識別対象である圧延材の圧延方向に対し、前記照光部から照射される光の振動方向が変わるように、前記ユニットの角度を変える角度調整機構を設け、
   前記角度調整機構により、ユニットの角度を変えつつ照光部から圧延材表面に光を照射し、前記識別部により、前記ユニットの角度と受光部が受光した受光量との関係に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別することを特徴とする請求項２に記載の圧延材識別装置。
4. 識別対象である圧延材の圧延方向に対して、光の振動方向が平行または直角になるように圧延材表面に、一の方向に光の振動方向が調整された光を照射し、前記圧延材表面に照射した光の振動方向に対して偏光方向をずらした偏光素子を通して、圧延材表面で反射した光を受光し、当該受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別する圧延材識別方法。
5. 一の方向に光の振動方向が調整された光を圧延材表面に照射する照射装置と、圧延材表面で反射した光を、偏光素子を通して受光する受光装置とを、前記照射装置から照射される光の振動方向と、前記受光装置の偏光素子の偏光方向との相対的な角度のずれ量を固定したユニットで構成したものを用い、
   前記ユニットの角度を変えつつ前記圧延材表面に対して光を照射し、前記ユニットの各角度において、前記受光装置で受光した受光量に基づいて非防錆圧延材と防錆圧延材を識別することを特徴とする圧延材識別方法。

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