JPH058774B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属材の欠陥検査装置に関し、具体的
には金属材の表層部に存在するノロカミ、ピンポ
ール、砂カミ等の表層部欠陥を、火炎にて溶削す
る場合に発生する火花に基づいて検出して金属材
の欠陥による等級分類を行うことにより、溶削等
の手段による手入の要否を判定し、また溶削によ
り生ずるサイドフインを除去することが可能な欠
陥検査装置を提案するものである。

〔従来技術〕

鋼片の表面直下つまり表層部欠陥の検査方法と
しては、従来ハンドスカーフのトーチを保持した
作業者が鋼片上に位置し、鋼片表面をスカーフイ
ング（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
視観察することが行われていた。しかしながら、
この方法による場合はスカーフイングを行う作業
者の姿勢が悪くなり、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、上記作業を行い、その後再
加熱して熱間圧延を行う必要があり、この間の熱
エネルギのロス、時間的ロスが大きいこと等の問
題点があつた。また、この方法による検査作業は
個人誤差が大きいという問題点もあつた。

本願出願人は、自動的に欠陥検査ができ、また
熱間であつても金属材の表層部欠陥を検出できる
ようにすべく、第６図（平面図）に示すようにそ
の長手方向を移送方向とする鋼板１の表面に対し
て溶削用トーチ３を斜めに設けた鋼板１を溶削
し、トーチ３の側方に設けたテレビカメラ６によ
り溶削部の火炎を撮像し、その撮像信号から欠陥
火花に係る成分を弁別してその成分の大きさに基
づいて欠陥を検出する装置を提案した（特願昭58
−29845号（特開昭59−154346号公報））。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この装置は、熱間であつても自動的な欠陥検出
を可能としたが、溶削により溶削部の周囲に現れ
る形状悪化、即ちサイドフインの発生を防止でき
なかつた。

一方、サイドフインが発生するのを防止し得る
溶削装置として、サイドフインを生ぜしめる火炎
両側部分の酸素濃度を低下させた溶削装置が提案
されている（特公昭56−26515号）。しかしこの溶
削装置では酸素濃度を減少せしめるための噴出口
を１体的に有するノズルが示されているが、この
ようなノズルで実験を行つたところ火花を発生す
るには溶削酸素流を相当速くする必要があり、こ
の公知例の構造のノズルでは大流量を要して不必
要に溶削量を大きくし、或いは酸素濃度を低くし
たために火炎の周辺部では火花が生じない等の欠
点を有し、火花を殆ど観察できず欠陥検査装置に
は不適であつた。

従つて、欠陥検出のための溶削により発生する
サイドフインを除去できる欠陥検査装置の出現が
望まれていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、溶削方向、つまり金属材の移動方向とは逆の
方向に対して溶削トーチを傾けて設けると共に、
上記溶削トーチとは別にサイドフイン除去用の溶
削トーチを設けてこれから低圧のガスを吹出させ
ることにより、サイドフインの除去の可能な金属
材の欠陥検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る金属材の欠陥検査装置は、溶削ト
ーチと金属材とを相対移動させつつ金属材表面を
火炎にて溶削し、その際に発生する火花を撮像し
て金属材の表層部欠陥を検査する装置において、
前記相対移動方向に対して５度〜20度傾けて設け
られた第１の溶削トーチと、該第１の溶削トーチ
にて溶削することにより金属材の溶削部の周囲に
生じたサイドフインを除去すべく、前記相対移動
方向に関して第１の溶削トーチとは反対方向に15
度以下の角度で傾け、更に第１の溶削トーチに対
して前記相対移動方向に関して少し後方に設けら
れているサイドフイン除去用の第２の溶削トーチ
とを具備することを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。
第１図は本発明の実施例を示す模式図であり、図
中１は検査対象の鋼片を示す。鋼片１は図示しな
い搬送装置にて長手方向を移送方向（矢符方向）
として移送されており、鋼片１の移送域の側方に
は支柱２ａが設けられている。該支柱２ａには支
持腕２，５が片持ち状態で水平に取付けられてお
り、下側の支持腕２には表層部を溶削する溶削ト
ーチ３及び溶削トーチ３の溶削により生じたサイ
ドフインを除去するサイドフイン除去用トーチ４
がトーチヘツドを鋼片１の移送方向上流側に向け
て支持腕２の先端側から溶削トーチ３、サイドフ
イン除去用トーチ４の順に取付けられている。

溶削トーチ３にはO₂ガス及び予熱の為の混合
ガスが、サイドフイン除去用トーチ４にはO₂ガ
スが夫々図示しない流量調節弁にて流量が調節さ
れて供給されるようになつている。

上側の支持腕５には溶削トーチ３から吹出され
るガスの火炎による鋼片１が溶削されている部分
に向けてその真上又はそれよりも少し移送方向下
流側寄りの位置にテレビカメラ６が取付けられて
いる。

溶削トーチ３、サイドフイン除去用トーチ４の
取付位置、角度については、第１図を拡大してそ
れらを示す第２図（平面図）及び第２図の側面図
（支持腕２の先端側から支柱２ａ側に向かつて見
た図）である第３図に示すようになつている。即
ち、溶削トーチ３、サイドフイン除去用トーチ４
夫々は鋼片１表面に対する傾斜角、所謂トーチ角
θ₁，θ₂を例えば30゜程度になるように傾けており、
これにより火炎が適度に鋼片表面に広がり溶融部
分が適切な大きさになるようにしている。また、
溶削トーチ３は支持腕２の鋼片１の幅方向中央部
に対向する位置よりも先端側に取付けられてお
り、白抜矢符で示す溶削方向（移送方向と逆方
向）と溶削トーチ３の溶削火炎の吹出し方向との
なす角、所謂進行角α₁（＞０）が例えば5゜〜20゜と
なるように傾けられている。このため溶削火炎の
両側にサイドフインが一旦形成されるが、その中
の片側のサイドフインは進行角α₁によりそれ以降
の溶削領域内となるために除去されてもう１方の
側のサイドフイン、この場合支柱２ａ側のサイド
フインのみが残る。なお、溶削トーチ３に供給す
る溶削O₂ガスの圧力は、欠陥検査に必要な厚さ
の溶削ができるように例えば1.75Kg／cm²程度の圧
力に流量、調節弁（図示せず）により調節してい
る。また、予熱用には例えばLPGガスとO₂ガス
が同じトーチ３に供給されている。

サイドフイン除去用トーチ４は、支柱２ａ側に
残つたサイドフインを除去すべく支持腕２の鋼片
１の幅方向中央部に対向する位置よりも基端側に
取付けられ、溶削方向に対して溶削トーチ３とは
反対方向にその進行角α₂（＞０）が15゜以下に傾け
られている。また、サイドフイン除去用トーチ４
は溶削トーチ３による溶削部からδ（例えば10mm
以下程度）だけ移送方向寄りの位置に向けられて
いる。このため流量調節弁（図示せず）によりサ
イドフイン除去用トーチ４へ供給するO₂ガスの
圧力を、例えば0.5Kg／cm²程度の低い圧力に調整
することにより、溶削部の幅を広げることなく、
また新たなサイドフインを生ぜしめることなく溶
削トーチ３により生じたサイドフインを除去でき
る。なお、前記δはサイドフイン除去を容易にす
ると共に、サイドフイン除去用トーチ４から吹出
される火炎が溶削トーチ３からの火炎を覆わない
ようにしてテレビカメラ６により火花の検出を容
易にするためであり、両トーチ３，４のトーチ各
θ₁，θ₂が略同程度であるためサイドフイン除去用
トーチ４の先端は溶削トーチ３の先端よりも少し
移送方向寄の位置とする。

テレビカメラ６は溶削トーチ３の溶削部、又は
それよりも少し溶削方向前方の位置の真上に取付
けられており、真下を撮像条件としている。これ
は欠陥の存在により生じる火花は溶削により発生
している火炎中にあり、またトーチ角θ₁により鋼
片１表面に斜めに吹付けられたO₂ガス等が鋼片
１に当たると鋼片１幅方向に広がるため、真上の
位置から火花を撮像する場合は火炎が薄いために
火花の検出がより確実に行えるからである。

なお、両トーチ３，４の先端の鋼片幅方向の離
隔距離ｌは、例えば70mm程度とする。

第４図は火炎から火花成分を弁別して欠陥を検
出するための信号処理系のブロツク図、第５図は
そ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、前記溶削トーチ３から鋼片１の表面
に対して吹付けられるO₂ガスで発生する溶削火
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い火花（以下欠
陥火花という）を撮像するべく設けてあり、その
撮像画像は同期信号発生器１１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１２及び微分２値
化回路１３に与えられる。第５図イは画像信号の
一部を略示しているが、レベル弁別回路１２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５図ロに示す如き
パルス信号を論理積回路１４の１入力端子へ与え
る。微分２値化回路１３は画像信号をまず微分し
て第５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
がしきい値より高レベルである場合にハイレベル
となる第５図ニに示す如きパルス信号を論理積回
路１４の他入力端子へ与える。微分２値化回路１
３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１４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５図ホに示
す如きパルス信号を出力し、これをカウンター１
５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
弁別回路は、微分２値化回路１３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５図イのＡ部分〕は場合に
よつてはレベル弁別回路１２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１３の出力はロー
レベルとなり、結局論理積回路１４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。

カウンター１５には論理積回路１４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５図ヘ〕が発振器１６から計数対象と
して与えられ、カウンター１５は論理積回路１４
の出力がハイレベルである間、第５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１１の垂直同期信号は等級判定回路１７へカウ
ンター１５の計数値を読込むタイミング信号とし
て与えられ、またカウンター１５へクリア信号と
して与えられる。従つて、カウンター１５はテレ
ビカメラ６の撮像画像の１フレーム分における欠
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１７にストアされる。

溶削コントローラ１８は溶削トーチ３の着火、
消火を制御する電気回路であつて、溶削開始指令
信号が与えられると溶削トーチ３を着火し、溶削
停止指令信号が与えられると消火を行う。

そして、溶削コントローラ１８は溶削開始指令
信号が与えられるとこれに同期して等級判定回路
１７へ所定信号を発して溶削の開始を報じ、また
溶削停止信号が与えられるとこれに同期して等級
判定回路１７へ所定信号を発して溶削の終了を報
じる。等級判定回路１７はこの両信号の間におけ
る複数のフイールドの画像についてのカウンター
１５からの読込値につきその平均値及び最大値を
算出し、これを平均値、最大値の夫々につき予め
設定してある基準値と比較し、それらが基準値よ
りも大である場合は次工程に設置された全面溶削
手入装置（図示せず）の駆動制御回路へ始動指令
信号を発し、或いは所定の警報を発する。

なお、上記実施例では搬送装置にて移送される
鋼片１の上方に溶削トーチ３、サイドフイン除去
用トーチ４、テレビカメラ６を固設した構成とし
たが、本発明は定置された鋼片上を、溶削トー
チ、サイドフイン除去用トーチ、テレビカメラを
備えた走行台車にて溶削検査する構成としてもよ
いことは勿論である。

そして、更に本発明は溶削トーチとサイドフイ
ン除去用トーチとを複数組設ける場合にはより広
範囲の欠陥検査ができることは勿論である。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明による場合は、溶削ト
ーチが溶削方向に対して傾けられ、またサイドフ
イン除去用トーチが溶削方向に対して溶削トーチ
とは反対方向に傾けられ、更に溶削方向に対して
後方に配置されているので、サイドフインの発生
なしに欠陥検査できる。

また、溶削トーチの溶削部の真上から撮像する
ことにより両トーチの火炎に影響されることなく
確実に火花を検出できる等、本発明は優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す模式的平面図、
第２図は第１図の部分拡大図、第３図は第２図の
側面図、第４図は欠陥検出用信号処理系のブロツ
ク図、第５図イ〜トはその動作説明のための波形
図、第６図は従来技術の説明図である。 １…鋼片、３…溶削トーチ、４…サイドフイン
除去用トーチ、６…テレビカメラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶削トーチと金属材とを相対移動させつつ金
   属材表面を火炎にて溶削し、その際に発生する火
   花を撮像して金属材の表層部欠陥を検査する装置
   において、 前記相対移動方向に対して５度〜20度傾けて設
   けられた第１の溶削トーチと、 該第１の溶削トーチにて溶削することにより金
   属材の溶削部の周囲に生じたサイドフインを除去
   すべく、前記相対移動方向に関して第１の溶削ト
   ーチとは反対方向に15度以下の角度で傾け、更に
   第１の溶削トーチに対して前記相対移動方向に関
   して少し後方に設けられているサイドフイン除去
   用の第２の溶削トーチと を具備することを特徴とする金属材の欠陥検査装
   置。