JPH0448547B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属材の溶削手入装置に関し、具体的
には金属材の表層部に存在するノロカミ、ピンホ
ール、砂カミ等の表層部欠陥を自動的に除去する
溶削手入装置を提案するものである。

鋼片の表面直下つまり表層部欠陥の溶削手入方
法としては、従来手溶削用トーチを保持した作業
者が鋼片上に位置し、鋼片表面を溶削し、欠陥が
存在する場合に発生する輝度の高い火花の発生量
を減光メガネを通して目視観察し、火花の発生量
が多い箇所は更に深く溶削除去することが行なわ
れていた。しかしながら、この方法による場合は
溶削を行なう作業者の姿勢が悪く疲労が甚だしい
こと、熱間鋼片には元より適用できず、この場合
には熱間鋼片を一旦冷却した後、上記作業を行な
い、その後再加熱して熱間圧延を行なう必要があ
り、この間の熱エネルギーのロス、時間的ロスが
大きいこと、更には上記作業の結果鋼片に欠陥が
存在しないことが判明することがあり、この場合
には多大の無駄時間が生じる等、能率よく手入が
行なえないという問題点があつた。また、この方
法による手入作業は作業者の経験と勘により行な
われる為、個人差が大きく、むらのない手入作業
が行なえないという問題点もあつた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、溶削火炎にて鋼片表層部を溶削した場合に、
鋼片の表層部に存する欠陥から発生する欠陥火花
を利用して、欠陥の定量化、更には欠陥位置の特
定を行なうことにより、手入作業の能率化、手入
性の均一性を図つた自動の溶削手入装置を提供す
ることを目的とする。

以下本発明をその実施例を示す図面に基いて詳
述する。第１図は本発明に係る溶削手入装置の機
構部の略示平面図、第２図は一部を破砕して示す
第１図の−線による拡大断面図である。溶削
手入装置は鋼片１の搬送方向の上流側（以下溶削
検査部設置側を上流側という）に設置された溶削
検査部の機構部Ａ及びこれに接続された信号処理
系（第３図参照）と、下流側に設置された溶削手
入部の機構部Ｂ及びこれに接続された制御系（第
３図参照）とからなつている。

鋼片１は搬送ロール２，２……からなるローラ
コンベアにてその長手方向を搬送ロール２，２…
…の延設方向と直角にして搬送される。搬送ロー
ル２，２の軸端部から少し離れた位置には搬送ロ
ール２，２……の延設方向と直角に平行対設され
た走行レール３，３′が設けてあり、その両端部
に固着された取付板３ａ，３ａ，３ａ，３ａを介
して図示しない基台上に固着されている。走行レ
ール３，３′の断面は共に凸状に形成されていて、
一方の走行レール３の頂部にはその長手方向全長
にわたつてラツク３ｂが形成されている。これら
の走行レール３，３′上には走行台車４が走行レ
ール３，３′の長手方向への移動が可能に載置さ
れている。走行台車４は搬送ロール２，２……，
２の延設方向に長い箱体であり、走行レール３側
に位置する長手方向端面には適大の穴が開設され
ており、この穴に出力軸７ａを挿通するようにし
て、ギヤード・モータ７がその外面に取付けられ
ている。走行台車４内に挿通された出力軸７ａの
中央部にはピニオン７ｃを嵌着してあり、ピニオ
ン７ｃの下側に位置する走行台車４の下面には開
口部が設けられ、ピニオン７ｃの周面の一部がこ
の開口部から露出し前記ラツク３ｂと噛合してい
る。また、出力軸７ａの先端部にはパルスジエネ
レータ７ｂがその回転部をこれに締結され、図示
しない手段により走行台車４内に固定されてい
る。パルスジエネレータ７ｂはギヤード・モータ
７の回転角度又は回転数、即ちギヤード・モータ
７の回転により走行レール３，３′上を移動させ
られる走行台車４の位置の変化量に応じた数のパ
ルスを出力する。この出力パルスは後述の中央処
理装置２０へ入力される。

走行レール３′と対向する走行台車４の下面部
分には走行レール３′と係合して転動する車輪
（図示せず）が取付けられている。走行台車４の
長手方向中央部であつて、上流側に位置する走行
台車４の側壁には、その先端部を鋼片１側に下傾
した溶削器５が挿通固着されている。溶削器５の
固着位置から走行レール３側に適長離隔した走行
台車４の上面には、その光軸を溶削器５からの溶
削火炎が鋼片１上に放射される領域に臨ませてテ
レビカメラ６が固着され、その光学部には減光用
のフイルタ６ｃが取付けられている。

溶削検査コントローラ８はギヤード・モータ７
の正、逆回転、停止及び溶削器５の着火、消火を
夫々制御する電気回路であつて、図示しない操作
部から溶削検査開始指令信号が与えられると走行
台車４を鋼片１の長手方向一側から他側に向け
て、移動させるべくギヤード・モータ７を正転さ
せると共に、溶削器５に着火する。そして溶削検
査停止信号が与えられるとギヤード・モータ７を
停止させ、また、溶削器５の消火を行ない、ギヤ
ード・モータ７を逆転して走行台車４を逆送させ
る。

次に溶削手入部の機構部Ｂについて説明する。
前述の溶削検査部にて欠陥の検査をなされた鋼片
１は搬送ロール２，２……，２により溶削手入部
の機構部Ｂの設置位置迄送られてくる。手入部の
溶削器９ａ，９ａ……，９ａは鋼片１の搬送域を
跨ぐように架設された門型の架台９に相互に適長
離隔してその上流側側壁に取付けられている。こ
れらの溶削器９ａ，９ａ……，９ａはその火口を
鋼片１側に下傾して取付けてあり、その個数及び
離隔距離は鋼片１の幅方向全長にわたつて溶削手
入が可能となる様に選定される。架台９の設置位
置上流側近傍に配された搬送ロール２′の駆動軸
には鋼片１の送り速度調整用のギヤード・モータ
１０が連結されている。ギヤードモータ１０は後
述する駆動制御回路２２からの信号により、、そ
の回転数の制御が行なわれ溶削手入部の機構部Ｂ
における鋼片１の移送速度を調整する。ギヤー
ド・モータ１０のギヤボツクス内の１つの回転軸
はギヤボツクスから突出し、その先端部にはロー
タリエンコーダ１０ａの回転部をこれに連結して
ある。ロータリエンコーダ１０ａはギヤード・モ
ータ１０の回転角度又は回転数、即ちギヤード・
モータ１０の回転により移送される鋼片１の移送
速度又は移送方向の位置の変化量に応じた数のパ
ルスを出力する。この出力パルスは後述の中央処
理装置２０に入力される。

搬送ロール２′の上方には搬送ロール２′の上を
通過する鋼片１を検出するために発光素子１１ａ
と受光素子１１ｂとからなるフオトセンサが配さ
れている。フオトセンサの受光素子１１ｂの出力
は中央処理装置２０へ与えられる。

第３図は溶削検査部の信号処理系と、溶削手入
部の制御系とを示すブロツク図、第４図は前記信
号処理系の動作説明のための信号波形図である。

テレビカメラ６は、前記溶削器５から鋼片１の
表面に対して吹付けられるO₂，C₂H₂等の混合ガ
スからなる溶削火炎及び鋼片１の表層部に欠陥が
存在する場合に発生する、溶削火炎の輝度よりも
高輝度の火花（以下欠陥火花という）を撮像する
べく設けてあり、この撮像画像は同期信号発生器
１２から与えられる垂直同期信号及び水平同期信
号によつて走査され、画像信号としてレベル弁別
回路１３及び微分２値化回路１４に与えられる。
第４図イは画像信号の一走査線分を略示している
が、レベル弁別回路１３には前記欠陥火花の像の
輝度よりも少し低いレベルのしきい値（一点鎖線
で示す）が設定されており、画像信号をこのしき
い値と比較することにより２値化し、画像信号が
しきい値よりも高いレベルである場合にハイレベ
ルとなる第４図ロに示す如きパルス信号を論理積
回路１５の１入力端子へ与える。微分２値化回路
１４は画像信号をまず微分して第４図ハに示す如
き微分信号を得、これを所定しきい値（一点鎖線
で示す）と比較して微分信号がしきい値より高い
レベルである場合にハイレベルとなる第４図ニに
示す如きパルス信号を論理積回路１５の他入力端
子へ与える。微分２値化回路１４のしきい値は欠
陥火花による画像信号のレベル変化に応じた微分
値よりも少し低い値としてある。論理積回路１５
は両パルス信号入力が共にハイレベルの場合にハ
イレベルとなる第４図ホに示す如きパルス信号を
出力し、これをカウンタ１６へ計数イネーブル信
号として与える。

撮像画像中の欠陥火花に相当する部分の画像信
号は急峻に立上つて高い瞬時値を示すのでレベル
弁別回路１３、微分２値化回路１４の両出力パル
ス信号にはそれに対応するパルスが現れる。一
方、火炎の高輝度部分〔第４図イのＡ部分〕は場
合によつてはレベル弁別回路のしきい値よりも高
くなつてレベル弁別回路１２からはハイレベル信
号が得られるが、画像信号の変化は緩慢であるの
で、該当部分の微分２値化回路１４の出力はロー
レベルとなり、結局論理積回路からは欠陥火花の
大きさに応じた時間幅を有するパルスがその個数
分だけ出力されることになる。

カウンタ１６には論理積回路１５が出力するパ
ルス信号の時間幅よりも十分高周波のクロツクパ
ルス〔第４図ヘ〕が発振器１７から計数対象とし
て与えられ、カウンタ１６は論理積回路１５の出
力がハイレベルである間第４図トに示す様にこの
クロツクパルスを計数する。同期信号発生器１２
の垂直同期信号は等級判定回路１８へカウンタ１
６の計数値を読込むタイミング信号として与えら
れ、また、カウンタ１６へクリア信号として与え
られる。従つてカウンタ１６はテレビカメラ６の
撮像画像の１フイールドにおける欠陥火花の個数
と大きさとに関連するクロツクパルス数の計数を
行なつて欠陥火花の発生量又は発生程度を定量化
することになり、この計数値は等級判定回路１８
に与えられる。等級判定回路１８はカウンタ１６
からの出力信号と予め設定されている複数の比較
基準値とを比較し、撮像画像１フイールドごとに
ついての溶削の要否及び溶削の手入深さの信号を
中央処理装置２０へ出力する。

中央処理装置２０は溶削検査部における鋼片１
の位置、手入の要否、深さの入力情報に基き溶削
手入部における鋼片１の移送速度を求め、これを
実現するように制御するものである。前述の溶削
検査開始指令信号は中央処理装置２０にも与えら
れるようにしてあり、中央処理装置２０はこの時
点からのパルスジエネレータ７ｂの出力パルスの
計数を開始し、前記等級判定回路１８からの出力
信号が入力された時点での計数値により、鋼片１
の長手方向についての手入位置を特定し、この計
数値と前記等級判定回路１８から与えられた手入
の要否、深さの信号を対応付けメモリ２１に格納
する。そして、溶削検査停止指令信号が入力され
ると１つの鋼片１についての処理を終了する。こ
れによりメモリ２１内にはテレビカメラ６が撮像
している鋼片１の位置の情報と、その撮像画像に
ついての欠陥に応じた手入情報とが関係づけて蓄
積されることになる。

斯くして、溶削検査をなされた鋼片１は後工程
の溶削手入部の機構部Ｂの設置位置迄移送され
る。

中央処理装置２０はメモリ２１に蓄積されたデ
ータから溶削手入を必要としない鋼片と必要とす
る鋼片とを弁別し、溶削手入を必要としない鋼片
が溶削手入部の機構部Ｂに移送されてきた場合に
はギヤード・モータ１０の駆動制御回路２２に対
して所定の信号を発してギヤード・モータ１０を
比較的高速で回転せしめ、そのまま後工程へと移
送する。これに対して溶削手入を必要とする鋼片
が溶削手入部の機構部Ｂへ移送されてきた場合に
は、前記フオトセンサの受光素子１１ｂから入力
される、鋼片の先端検知信号を受けるとロータリ
エンコーダ１０ａの出力パルスの計数を開始する
と共に、ギヤード・モータ１０の回転数制御及び
溶削器９ａ，９ａ……，９ａの着火を行なう。溶
削器９ａ，９ａ……，９ａの着火及び消火の制御
は、中央処理装置２０から溶削器制御回路２３へ
制御信号を発して行なう。これにより溶削手入が
開始されることになるが、中央処理装置２０はロ
ータリエンコーダ１０ａの出力パルスの計数値と
メモリ２１内のデータとを照合することにより溶
削器９ａからの溶削火炎が当る鋼片１上の位置が
対応する手入深さに手入されるように、即ち手入
深さの浅深に応じて搬送ロール２′による鋼片１
の移送速度を高低に変更するように駆動制御回路
２２に対して制御信号を発する。駆動制御回路２
２はＤ／Ａ変換器等からなるものであり、ギヤー
ド・モータ１０に対して調速信号を発する。そし
て、中央処理装置２０はフオトセンサの受光素子
１１ｂから鋼片１の後端の通過を検出した信号を
受けると駆動制御回路２２及び溶削器制御回路２
３に所定信号を発して、ギヤード・モータ１０の
回転数を所定回転数に復帰させ、また溶削器９
ａ，９ａ……，９ａの火炎を消火する。

なお、上述の実施例では溶削検査部による欠陥
検査は溶削器５からの火炎の放射を受ける鋼片１
の幅方向中央部に対して行なわれるが、この部分
は鋼片１の長手方向の欠陥分布を代表しているの
で、溶削手入部における溶削手入は全幅について
均一に行なわれるようにしてある。

また、上述の実施例では溶削検査部を搬送ロー
ル上に定置された鋼片上を走行台車にて溶削検査
する構成としたが、検査用溶削器及びテレビカメ
ラを固定し、搬送ロールにて鋼片を移動させるこ
とによつて、欠陥検査の走査を行なう構成として
もよく、一方上述の実施例では溶削手入部を架台
上に固定した手入用溶削器にて溶削手入を行なう
構成としたが、鋼片の搬送を停止して手入用溶削
器を走行させる構成としてもよい。

また、手入深さは溶削器と鋼片との相対移動速
度によらず、溶削器からの溶削火炎の大きさによ
つてもよい。更に、また欠陥検査用の溶削器と手
入用の溶削器とを共用するように構成することも
可能である。

以上詳述した如く、本発明装置は欠陥を検出す
る為に金属材の表層部に溶削火炎を放射する検査
用溶削器と、前記金属材との相対移動を可能とし
た前記溶削火炎を撮像する装置と、該撮像装置の
出力信号より前記欠陥から発生する欠陥火花に係
る成分を弁別する信号弁別回路と、該信号弁別回
路の出力信号に基いて欠陥火花の発生量を定量に
する欠陥定量回路と、前記撮像装置と金属材との
相対位置を検知する検知器と、該検知器及び欠陥
定量回路の出力に基き金属材における欠陥の位置
及び入手の程度を求める演算手段と、金属材との
相対移動を可能とした手入用溶削器とを具備し、
演算手段の演算結果により手入用溶削器を駆動制
御する構成としたものであるので、目視検査によ
らず、欠陥を検出し、自動的に溶削手入ができる
ので省人が可能であり、また熱間鋼片にも適用で
きるので、従来の如く被検査材を一旦冷却する必
要がない為、熱エネルギーのロスがなく、また溶
削検査工程と溶削手入工程との間に無駄時間が生
じなく高能率の溶削手入が享受できる等、本発明
は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１
図は本発明に係る溶削手入装置の機構部の略示平
面図、第２図は一部を破砕して示す第１図の−
線による拡大断面図、第３図は溶削検査部の信
号処理系と、溶削手入部の制御系とを示すブロツ
ク図、第４図は前記信号処理系の動作説明のため
の信号波形図である。 １……鋼片、２，２……２，２′……搬送ロー
ル、３，３′……走行レール、４……走行台車、
６……テレビカメラ、７，１０……ギヤード・モ
ータ、７ｂ……パルスジエネレータ、９ａ，９ａ
……９ａ……手入用溶削器、１０ａ……ロータリ
エンコーダ、１１ａ……フオトセンサの発光素
子、１１ｂ……フオトセンサの受光素子、１３…
…レベル弁別回路、１４……微分２値化回路、１
５……論理積回路、１６……カウンタ、１８……
等級判定回路、２０……中央処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属材表層部に存在する欠陥を検出し、火炎
   にて溶削除去する金属材の溶削手入装置におい
   て、 欠陥を検出する為に金属材の表層部に溶削火炎
   を放射する検査用溶削器と、 前記金属材との相対移動を可能とした前記溶削
   火炎を撮像する撮像装置と、 該撮像装置の出力信号より前記欠陥から発生す
   る欠陥火花に係る成分を弁別する信号弁別回路
   と、 該信号弁別回路の出力信号に基いて欠陥火花の
   発生量を定量する欠陥定量回路と、 前記撮像装置と金属材との相対位置を検知する
   検知器と、該検知器及び欠陥定量回路の出力に基
   き金属材における欠陥の位置及び手入の程度を求
   める演算手段と、 金属材との相対移動を可能とした手入用溶削器
   とを具備し、演算手段の演算結果により手入用溶
   削器を駆動制御するように構成したことを特徴と
   する金属材の溶削手入装置。