JPH07116732A

JPH07116732A - 金属帯の溶接部位置検出装置

Info

Publication number: JPH07116732A
Application number: JP5262804A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Inaba; 護稲葉; Kenichi Iwanaga; 賢一岩永; Yoshihiro Murakami; 美廣村上
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-09
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JP3106336B2

Abstract

(57)【要約】【目的】金属帯の溶接部の位置を走行中に高精度に検
出する。【構成】走行中の金属帯１に交流磁界をかける発振コ
イル１２及び溶接部２等の金属組織の変化により生じる
渦電流を検出する受信コイル１３を一対として内蔵する
複数の検出器５を板幅方向に一定の表面距離を保って設
置し、金属帯の通過距離を距離測定器４により測定し、
その測定値に応じて信号処理装置６で溶接部の判定処理
を行う。信号処理装置には情報管理装置７から鋼種、板
厚等のコイル情報がコイル単位に与えられ、溶接部判定
しきい値を学習または変更する。溶接部判定結果は前後
の工程制御装置１０、１１に送信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属帯の連続処理ライ
ンにおいて走行中の溶接部の位置を正確に検出する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属帯例えば鋼帯を連続的に洗
浄処理したり、焼鈍処理やメッキ処理、あるいは塗膜処
理をしたりするとき、通板作業を容易にするため、もし
くは金属帯の先端部や後端部で処理が不均一になるのを
防止するため、金属帯どうしを処理前に溶接にて接続し
ている。そして接続される金属帯の仕様、例えば厚さ、
幅、材質などや処理仕様が異なっているときは溶接部の
前後で正確に処理を変える必要がある。また同一仕様、
同一処理であっても溶接部は溶接時の熱のため金属組成
が変化しているので、後工程では溶接部をトラッキング
して通板速度を変えたり、圧延機の圧下荷重を変えたり
する必要がある。このため連続処理ラインでは溶接部の
位置をライン入側に設置された溶接機からライン出側に
設置された切断装置までトラッキングするための装置が
設置されているのが一般的である。

【０００３】図２２は従来の溶接部トラッキング装置の
概念図である。図において、１ａは先行金属帯、１ｂは
後行金属帯、１０１は溶接機、１０２〜１０４は処理設
備、１０５は切断装置、１０６はメジャリングロール、
１０７はパルス発信器、１０８はパルス補正器、１０９
はプリセットカウンタ、１１０は溶接部位置表示器、１
１１〜１１４は各処理の制御装置、１１５〜１１８は溶
接部検出器、１１９〜１２２は溶接部が検出器の設置位
置を通過したときにプリセットカウンタ１０９の計数値
を修正する修正回路である。

【０００４】上記のように構成されたトラッキング装置
は次のように作動する。ラインが停止した状態で先行金
属帯１ａと後行金属帯１ｂが接続されると、溶接完了信
号１２３によりプリセットカウンタ１０９がゼロクリア
される。そしてラインが起動して金属帯の送り出しと巻
き取りが始まる。金属帯の移動量はメジャリングロール
１０６とそのロールに取り付けられたパルス発信器１０
７により計測される。パルス補正器１０８はパルス発信
器１０７から出力されるパルスの重みをプリセットカウ
ンタ１０９の入力に合わせるように補正する。パルス補
正器１０８の出力パルスはプリセットカウンタ１０９に
入り、プリセットカウンタ１０９は計数値が予めセット
された値になると溶接部位置表示器１１０や各処理の制
御装置１１１〜１１４へ信号を出力する。

【０００５】ところで、ラインを急激に加速するとメジ
ャリングロール１０６と金属帯がスリップし、金属帯の
移動量に応じたパルスがパルス発信器１０７から出力し
なくなり、実際の溶接部の位置とプリセットカウンタ１
０９が認識している溶接部の位置が一致しなくなる。こ
のため、要所要所に溶接部検出器１０５〜１０８を設置
し、溶接部が通過したタイミングでプリセットカウンタ
１０９の計数値を修正することにより、トラッキング装
置が認識している溶接部の位置と実際の位置が大幅にず
れないようにしている。

【０００６】図２３は上記トラッキング装置に使用され
る従来の溶接部検出装置の構成図である。図において、
１は金属帯、１２５，１２６は投光器、１２７，１２８
は受光器、１２９はアンド回路、１３０，１３１は溶接
部前後に設けられたパンチ穴である。通常、投光器１２
５，１２６からの光は金属帯１によって遮られ、受光器
１２７，１２８には到達しない。しかし、溶接部に設け
られたパンチ穴１３０，１３１が通過すると、投光器１
２５，１２６からの光が受光器１２７，１２８に達す
る。

【０００７】しかし、この方法は溶接部の前後にパンチ
穴をあける必要があり、穴をあけると金属帯の接続強度
が弱くなり、絞りや板破断に繋がるという問題があっ
た。また、金属帯が大きく蛇行したり、投受光器が汚れ
たりしたときは未検出になるという問題もあった。

【０００８】この問題を解決するため、本出願人は、特
願平２−７１８９６号（特開平３−２７３１８６号）に
て、図２４に示すような溶接部の前後に穴をあける必要
のない溶接部検出装置を提案した。同図の（ａ）は断面
正面図、（ｂ）は断面側面図である。図において、１は
金属帯、１３２は非磁性の中空ロール、１３３は中空ロ
ールの固定軸、１３４はベアリングである。ここで、中
空ロール１３３はベアリング１３４を介して固定軸１３
３に回転自在に支持されている。また、１３５は磁化コ
イル、１３６は磁化鉄心であり、これらは中空ロール１
３２内に配置され、固定軸１３３に支持される。さら
に、１３７は磁気感応素子であり、磁化鉄心１３６の磁
極の間に配置されている。また、１３８は磁化コイル用
電源ケーブル及び磁気感応素子用リードケーブルであ
る。

【０００９】この方法では、磁化コイル１３５に励磁電
流が流されると磁化鉄心１３６が磁化され、磁化鉄心１
３６と金属帯１との間に磁路が構成される。金属帯１の
溶接部は金属の結晶組成が正常部と異なるため、溶接部
が磁化鉄心１３６の磁極間の上部にくると漏洩磁束量が
増加する。それを磁気感応素子１３７で検出して溶接部
を判定している。

【００１０】この方法は中空ロール１３２内に磁化コイ
ル１３５，磁化鉄心１３６，磁気感応素子１３７などを
内蔵する必要があり、これら内蔵品のメンテナンスが難
しいという問題がある。また、金属帯１が高速で走行す
るときは中空ロール１３２も高速で回転するため、ロー
ル径をある程度大きくする必要があり、設置スペースが
いるという問題がある。さらに、金属帯１を磁化鉄心１
３６でうまく磁化して磁気感応素子１３７で精度良く検
出するには、中空ロール１３２を薄くしてリフトオフ
（磁気感応素子１３７から金属帯１の下面までの距離）
を小さくする必要がある。しかし、中空ロール１３２に
は金属帯１の張力がかかるため薄くできないという問題
がある。また、溶接部での漏洩磁束量は鋼種や板厚によ
っても異なるという問題もあった。

【００１１】また、特開昭６１−１５１４５５号公報に
は渦流センサを利用した溶接部検出器が開示されてい
る。この方法ではオンライン実機で予め溶接部の伸び率
を求め、伸び率をもとにフィルタの設定値を自動的に変
更してノイズを除去し、検出性能（Ｓ／Ｎ）を向上させ
るものである。しかし、この方法は鋼種や板厚により検
出感度が変わるときは無力であり、それが検出性能の低
下原因になっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した従
来技術の有する諸問題を解決すべくなされたものであ
り、溶接部の前後に穴をあけることなく、金属帯の走行
中に溶接部の位置を精度良く検出する装置を提供するこ
とを目的とする。本発明の他の目的は、真の溶接部とそ
うでない部分とを正確に識別できる手段を有する装置を
提供することにある。本発明のさらに他の目的は、溶接
部判定結果を前後の工程の制御にリアルタイムに反映さ
せ、製品の歩留り向上や板破断の防止などに繋がるよう
にすることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】まず、本発明は、溶接部
を検出するための検出器の構成に特徴を有する。すなわ
ち、金属帯を相互に接続した溶接部の位置を金属帯の走
行中に検出する装置において、走行中に金属帯に交流磁
界をかける発信コイル及び溶接部等の金属組織の変化に
より生じる渦電流を検出する受信コイルを一対としてそ
れぞれ内蔵し、かつ金属帯の幅方向に配置された複数の
検出器と、前記検出器の金属帯表面からの距離を一定に
保つ表面距離保持手段とを備えたことを特徴とするもの
である。

【００１４】前記表面距離保持手段は、距離計の測定値
に基づき制御される前記検出器の昇降機構からなり、も
しくは前記検出器の左右または前後に配置された複数の
ローラからなる。

【００１５】また、溶接部判定しきい値が設定されてお
り、前記検出器の検出信号が前記しきい値より大きくな
ったときに溶接部と判定する溶接部判定手段を有する信
号処理装置を備えたものとする。さらに、前記溶接部判
定手段を、前記検出器の検出信号が前記しきい値より大
きくなったときの検出器の数を計算し、その合計が設定
数をこえたときに溶接部と判定する手段で構成する。

【００１６】次に、本発明は、真の溶接部であるかを識
別できる手段を有することに特徴がある。そのため、金
属帯の通過距離を測定する通過距離測定器を備え、該測
定器の通過距離測定値に対応して複数の領域を分け、少
なくとも最初の領域において前記信号処理装置が溶接部
の真否を判定するチェック手段を有する。

【００１７】さらに、本発明は、溶接部判定結果を前後
の工程制御にリアルタイムに反映させることができる手
段を有することに特徴がある。そのため、金属帯のコイ
ル単位に鋼種、板厚、長さ等に関するコイル情報を前記
信号処理装置に与える情報管理装置を備え、前記情報管
理装置は、該情報管理装置に蓄積された前記信号処理装
置からの溶接部判定結果に基づき前記溶接部判定しきい
値を学習しまたは変更し、次回の溶接部判定に備える手
段を有するものとする。

【００１８】溶接部判定結果の格納手段は、溶接部の一
次判定結果の格納欄と、総合判定結果の格納欄と、検出
信号レベルの評価欄と、溶接部チェック時の評価欄とか
らなる。

【００１９】また、前記信号処理装置の溶接部判定結果
が少なくとも金属帯の下流側に設置された後工程制御装
置に送信される構成となっている。

【００２０】さらにまた、走行中に金属帯に交流磁界を
かける発信コイル及び溶接部等の金属組織の変化により
生じる渦電流を検出する受信コイルを一対としてそれぞ
れ内蔵し、かつ金属帯の幅方向に配置された複数の検出
器と、前記検出器と金属帯表面との距離を測定する表面
距離測定器と、金属帯の通過距離を測定する通過距離測
定器と、前記検出器、表面距離測定器及び通過距離測定
器からの信号に基づき溶接部の判定を行う信号処理装置
と、金属帯のコイル単位に鋼種、板厚、長さ等に関する
コイル情報を前記信号処理装置並びに金属帯の下流側及
び上流側にそれぞれ設置した後工程制御装置及び前工程
制御装置に与える情報管理装置と、前記後工程制御装置
に溶接部判定結果を与える前記信号処理装置とを備えた
ものである。

【００２１】

【作用】本発明は、渦流探傷法を応用して、走行中の金
属帯に発信コイルで交流磁界を発生させ、疵や溶接部に
より生じる渦電流を受信コイルで検出して金属帯の溶接
部位置を判定し、前後の工程制御に反映しようとするも
のである。

【００２２】そこで本発明においては、検出器の発信コ
イルにより、常時、走行中の金属帯に交流磁界をかけ
る。すると金属組織の変化した溶接部や疵部が検出器の
直下を通過すると渦電流が大きくなる。この渦電流を検
出器の受信コイルで検出して溶接部を判定する。溶接部
とそれ以外の疵等の部分を識別するため、溶接部判定し
きい値が設定されており、検出器の検出信号のレベルが
該しきい値より大きくなったときに溶接部と判定する。
また、大きな疵部を溶接部と誤認するおそれがあるた
め、検出器を金属帯の幅方向に複数設置し、溶接部を判
定した検出器の数を計算し、その合計が設定数をこえた
ときに溶接部と判定する。

【００２３】さらに、真の溶接部か否かを判別するた
め、金属帯の通過距離を測定する通過距離測定器を設
け、該測定器の通過距離測定値に対応して区分した複数
の領域のうち少なくとも最初の領域において、信号処理
装置が溶接部の真否をチェックするようにしている。

【００２４】検出器は表面距離保持手段によって金属帯
の表面からの距離を一定に保持し、板厚の変更による検
出信号への影響を避ける。

【００２５】溶接部判定結果は前後の工程制御装置にリ
アルタイムに送信され、製品の歩留り向上や金属帯の破
断防止に役立てている。

【００２６】情報管理装置により金属帯のコイル単位に
鋼種、板厚、長さ等に関するコイル情報を与え、信号処
理装置の溶接部判定結果に基づき溶接部判定しきい値を
鋼種・板厚ごとに学習したり、変更したりして次回から
の溶接部判定に備える。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の実施例１による溶接部位置
検出装置のブロック図である。図において、１ａは先行
金属帯、１ｂは後行金属帯、２は先行金属帯１ａと後行
金属帯１ｂの接続部である溶接部、３は距離センサから
金属帯の表面までの距離Ｇを計測する表面距離測定器、
４は金属帯の通過距離を計測する通過距離測定器、５₁
〜５_nは溶接部２の位置を検出するように金属帯の幅方
向に配置された複数個の渦流センサからなる検出器、６
は溶接部判定処理や表面距離計測処理をする信号処理装
置、７は金属帯のコイル単位に鋼種、板厚、コイル長な
どに関するコイル情報を信号処理装置６に送信したり、
信号処理装置６からの溶接部判定結果をもとに溶接部判
定のしきい値Ｂ_jの学習などを行う情報管理装置、８は
前工程制御用計算機、９は後工程制御用計算機、１０₁
〜１０_mは前工程制御装置、１１₁〜１１_mは後工程制
御装置である。

【００２８】本装置で使用される検出器５₁〜５_nは下
記の検出原理に基づいている。図２は検出原理を説明す
る図で、図３はこの原理に基づく非接触式の検出器の概
略構成図、図４、図５は接触式の検出器の概略構成図で
ある。なお、図１においては非接触式の検出器が用いら
れている。

【００２９】まず、図２において、１は金属帯、１２は
金属帯１を励磁するための発信コイル、１３は溶接部を
検出する受信コイルである。発信コイル１２に交流電流
を流すと金属帯１に渦電流１４が流れる。したがって、
受信コイル１３には発信コイル１２がつくる磁界Ｈ₂と
渦電流１４がつくる磁界Ｈ₁が作用し、電磁誘導により
起電力Ｖが生じる。そして渦電流１４の流れ具合、すな
わちその大きさ、時間遅れ、渦電流分布は、発信コイル
１２と金属帯１との距離、金属帯１の形状、電気伝導
度、透磁率、試験周波数などに左右される。

【００３０】いま、金属帯１に疵や溶接部があると、正
常部に比べて渦電流の流れ具合が変わり、渦電流１４の
つくる磁界Ｈ₁が変化し、受信コイル１３の起電力Ｖも
変化する。よって、受信コイル１３の起電力Ｖの変化を
検出することにより、溶接部などの異常部を検知するこ
とができる。

【００３１】次に、図３において、１６は３つ股の磁化
鉄心であり、その外側の両脚部１６ａ，１６ｂに発信コ
イル１２を連続的に巻き付け、中央脚部１６ｃに受信コ
イル１３を巻き付けて非接触式の検出器５_j(j=1,2, …
n)を構成する。発信コイル１２の巻き方向は交流磁界Ｈ
₂が金属帯１に垂直に作用するように巻き、受信コイル
１３は金属帯１に生じる渦電流による磁界Ｈ₁が交流磁
界Ｈ₂に対向する方向に巻く。

【００３２】非接触式の検出器５_jによると、接触式の
ものに比較して、走行中の金属帯から振動、衝撃などを
受けるおそれはないが、検出器５_jと金属帯１の表面と
の距離ないし高さ（この表面距離Ｇをリフトオフともい
う）を一定に保持する必要がある。そのため、図１にお
いては表面距離測定器３が設けられており、表面距離測
定器３と各検出器５_jとを例えばサーボ機構（図示せ
ず）で一体に昇降させるようにしている。このような昇
降機構による表面距離保持手段によって、表面距離測定
器３の測定値に基づき予め設定された目標値に一致する
ように検出器５_jの金属帯表面からの距離を制御しその
表面距離Ｇを一定に保持する。

【００３３】次に、図４、図５に示す接触式の検出器５
_jは、常に金属帯１の表面に接触して回転する倣いロー
ラ１８を備えている。図４は正面図で、一対の倣いロー
ラ１８を検出器５₁〜５_nの左右両側に配置した例であ
り、図５の（ａ）は正面図、（ｂ）はその下面図で、各
一対の倣いローラ１８を検出器５₁〜５_nの前後左右に
配置した例である。倣いローラ１８の配置は表面距離を
一定にするよう全体のバランスを考えて配置する。図
４、図５において、１９は検出器５₁〜５_n及び倣いロ
ーラ１８を取り付けた支持フレーム、２０は金属帯の搬
送ライン設備の固定フレームに固定される取付部材で、
支持フレーム１９と取付部材２０の間には複数のスプリ
ング２１を介在させている。

【００３４】このスプリング２１により倣いローラ１８
を金属帯１に弱い力で接触させ、かつ金属帯１の走行中
に受ける振動や衝撃を緩和する。また、倣いローラ１８
を設けているので、図１のような表面距離測定器３を設
けなくても、この倣いローラ１８によって検出器５_jと
金属帯１の表面との表面距離を常に一定に保つことがで
きる。

【００３５】次に、図１に示した溶接部位置検出装置に
おいて、金属帯のコイル計測長と溶接部判定処理の方法
を図６に示す。

【００３６】まず、図６に従ってコイル計測長と溶接部
判定処理を説明する。信号処理装置６の定周期処理では
通過距離測定器４からのパルスカウント数をもとに溶接
部２からのパルスカウント数Ｐ_cntを計算し、それが
“０”でなければ溶接部２からの距離ｄ（ｄ＝ａ＊Ｐ
_cnt，ａ：１パルス当たりの長さ）に応じた処理を行
う。また、Ｐ_cntが“０”であればラインが停止してい
ると判断して何もしない。以下、溶接部２からの距離ｄ
に伴う処理の概要を述べる。図６において、Ｗ_Pは溶接
部の位置、ｄは溶接部位置Ｗ_Pからの距離、ｄ₁，ｄ₂
は設定値、ｄ₃＝Ｌ−ｂ，ｄ₄＝Ｌ＋ｂ（ただし、Ｌ：
コイル長、ｂ：設定値）である。

【００３７】（１）ケース１：０＜ｄ≦ｄ₁……溶接部
のチェック領域Ａ金属帯のコイル先端・後端には折れ込み疵（トップマー
クやテールマーク）などがよく発生し、しかも金属帯が
走行中にスリップしたときは計算上のコイル長Ｌより後
に真の溶接部がくることがある。このため溶接部を検出
した後、１０〜２０mmの走行区間を溶接部検出後のチェ
ック領域Ａとして、検出信号Ｓ_jと溶接部判定しきい値
Ｂ_j（または金属帯の鋼種、板厚などから決まる補正係
数で補正したＳ_jとＢ_j）の関係などから真の溶接部の
有無、及び新たに溶接部と判定した位置の採否の判断を
行う。なお、既判定済みを重視して補正係数などは板厚
が薄物から厚物に変わるときは次コイル、厚物から薄物
に変わるときは既判定済みの値を用いている。詳細は図
１１において後で述べる。

【００３８】（２）ケース２：ｄ₁＜ｄ≦ｄ₂……表面
距離計測領域Ｂ初めてｄ₁＜ｄとなったときに溶接部の一次判定を終了
し、溶接部判定に関する事項を初期化する。また、金属
帯の板厚ｈを間接的に測定して金属帯との表面距離を一
定に制御するためにレーザや超音波などを使った距離計
で表面距離Ｇを計測し、その板厚を加味して平均表面距
離を計算する。なお、前記接触式の検出器を使用した場
合には、表面距離は設定値として与えられているので溶
接部判定に関する事項を初期化するだけでよい。

【００３９】（３）ケース３：ｄ₂＜ｄ≦ｄ₃……検出
器を制御して表面距離を一定にする領域Ｃｄ₂＜ｄと初めてなったときに表面距離の計測を終了
し、平均表面距離（すなわち板厚）を計算して表面距離
が一定になるように検出器５_jと金属板１の表面との距
離を制御する。このとき鋼種、板厚などによる検出信号
Ｓ_jの補正係数や補正後の溶接部判定しきい値Ｂ_jを計
算して更新する。また、平均表面距離の計算に必要なデ
ータを初期化する。

【００４０】（４）ケース４：ｄ₃＜ｄ≦ｄ₄……溶接
部を判定する領域Ｄｄ₃＜ｄと初めてなったときから溶接部２の判定を開始
する。そして溶接部があればその点を溶接部の位置Ｗ_p
とする。また無ければ初めてｄ≧ｄ₄となったときにｄ
₄の位置を溶接部位置Ｗ_pとする。詳細は図７、図８、
図９、図１０において後述する。

【００４１】次に、図７〜図９に従って溶接部の判定方
法を説明する。図７は溶接部判定方法の説明図である。
金属帯の走行中に蛇行がなく、幅方向の溶接状態が均一
であれば幅方向に配置された検出器５_jはほぼ同時に溶
接部を検出するが、走行中に蛇行したり、幅方向の溶接
状態が不均一であるときは、必ずしも同時に検出すると
は限らない。図７（ａ）はこのようなときの金属帯１と
溶接部２と検出器５₁〜５_nの位置関係を示している。
図７（ｂ）はそのときの各検出器の検出状況を示す。本
装置ではハードウエアで生信号をある時間ピークホール
ドし、その値を検出信号Ｓ_jとしている。図７（ｂ）に
おいて、実線は生信号、点線はピークホールド信号を示
し、Ｓはサンプリング周期である。図８はそのピークホ
ールド信号をもとに検出器ごとに溶接部を判定した結果
を示す。

【００４２】本装置では、ある範囲でｎ個の検出器のう
ち溶接部を検出した検出器の数ＴＴを予め設定した数Ｔ
Ｔ₀以上となったところを溶接部と一次判定している。
このため、信号処理装置６は一次判定結果の格納欄ＴＴ
（ｊ，ｋ）を持っている。ｊは検出器の番号、ｋは検出
器当たりの格納個数の書き込み位置である。ここで、検
出器当たりの格納個数の最大値ＣＴ₀は溶接部判定長さ
（図６の設定値ｂ）とライン速度より予め決定する。ま
た、検出器５_j(j=1,2, …n)当たりの格納個数ＣＴがそ
の最大値ＣＴ₀をこえたときはフル書き込みサインをセ
ットし、サイクリックに上書きするようにしている。

【００４３】図９に溶接部の判定処理フローを示す。ま
ず、検出器５_jごとに検出信号Ｓ_jと溶接部判定しきい
値Ｂ_jを比較し、検出信号Ｓ_jが溶接部判定しきい値Ｂ
_j以上となったとき（ステップ３１）、その検出器は溶
接部を一次判定したとして、図８の一次判定結果の格納
欄ＴＴ（ｊ，ｋ）の該当位置ｋを“１”にし、一次判定
済みフラグをセットする（ステップ３２）。次に、一次
判定済みフラグがセットしてあるか否かをチェックし
（ステップ３３）、一次判定済みフラグがセットしてな
ければ、トップマークなど疵部であって溶接部ではない
とし、一次判定結果の格納欄ＴＴ（ｊ，ｋ），総合判定
結果欄Ｋ（ｊ），検出信号レベル評価欄Ｌ（ｊ）を
“０”にし、書き込み位置も初期化（ＣＴ＝１）する
（ステップ３４）。また一次判定済みフラグがセットし
てあれば、一次判定済みフラグをリセットし、次に示す
溶接部の一次判定処理に移る（ステップ３５）。

【００４４】図１０は溶接部の一次判定処理のフローを
示す図である。一次判定処理では、まず、検出器５_jご
とに書き込み範囲ＣＴ（以下フル書き込みサインをセッ
トしてあればＣＴ＝ＣＴ₀として）内に一次判定結果の
格納欄ＴＴ（ｊ，ｋ）が１であるか否かをチェックし
（ステップ４１）、１であればその検出器は溶接部を判
定したものとし、総合判定結果欄Ｋ（ｊ）を１（ｋ＝
１，ＣＴの範囲でＴＴ（ｊ，ｋ）＝１が１個以上あるこ
と）とする（ステップ４２）とともに、検出信号の最大
値を検出信号レベル評価欄Ｌ（ｊ）に書き込み（ステッ
プ４３）、さらに溶接部を判定した検出器の個数ＴＴを
計算する（ステップ４４）。

【００４５】次にいま、計算した溶接部判定個数ＴＴと
そのしきい値ＴＴ₀を比較し（ステップ４５）、溶接部
判定個数ＴＴがそのしきい値ＴＴ₀より大きいときは、
そのときの金属帯の通過距離ｄを溶接部位置Ｗ_pとす
る。そしてその結果を後工程制御装置１１_i(i=1,2, …
m)に送信し、圧延機や剪断機の制御などに繋げる。また
溶接部位置Ｗ_P，溶接部判定レベル評価欄Ｌ（ｊ）のデ
ータを情報管理装置７に送信する。その後、信号処理装
置６は情報管理装置７より次コイルの溶接部判定しきい
値Ｂ_jなどを受信する。また図８の一次判定時の評価欄
ＬＬ（ｊ）＝Ｌ（ｊ）とし、一次判定結果の格納欄ＴＴ
（ｊ，ｋ），総合判定結果欄Ｋ（ｊ），検出信号レベル
評価欄Ｌ（ｊ），溶接部位置Ｗ_p，パルスカウント数Ｐ
_cnt，溶接部位置補正量ΔＷ_pなどを初期化して溶接部
の一次判定に備える（ステップ４６）。

【００４６】また、溶接部判定個数ＴＴがそのしきい値
ＴＴ₀より小さいときは、溶接部と判断するには一次判
定した検出器の個数が少なすぎるとして書き込み位置Ｃ
Ｔをカウントアップする（ステップ４７）。

【００４７】次に、図１１に従って、溶接部の真否を判
定するチェック処理について説明する。トップマークな
どがひどいときはそれを溶接部と誤判定して一つのコイ
ルで複数回溶接部が発生することがある。このため、本
装置では、一般に溶接部の信号レベルは他の部分より高
いという実績を踏まえ、ある範囲で複数回溶接部と判定
したときは、検出信号レベル評価欄Ｌ（ｊ）の合計値が
最大となる位置を溶接部としている。具体的には以下の
とおりである。

【００４８】まず、検出器５_jごとに検出信号Ｓ_jと溶
接部しきい値Ｂ_jを比較し（ステップ５１）、検出信号
Ｓ_jが溶接部しきい値Ｂ_j以上となったとき、その検出
器は溶接部を一次判定したとして図８の一次判定結果の
格納欄ＴＴ（ｊ，ｋ）を１にし、一次判定済みフラグを
セットする（ステップ５２）。

【００４９】次に、一次判定済みフラグがセットしてあ
るか否かをチェックし（ステップ５３）、一次判定済み
フラグがセットしてなければ溶接部ではないとして一次
判定結果の格納欄ＴＴ（ｊ，ｋ），総合判定結果欄Ｋ
（ｊ），検出信号レベル評価欄Ｌ（ｊ），書き込み位置
ＣＴを初期化する（ステップ５４）。また、一次判定済
みフラグがセットしてあれば一次判定済みフラグをリセ
ットし（ステップ５５）、まず検出器ごとに書き込み範
囲ＣＴ内に一次判定結果があるか否かをチェックし（ス
テップ５６）、一次判定結果が１であれば（ｋ＝１，Ｃ
Ｔの範囲でＴＴ（ｊ，ｋ）＝１が１個以上あること）、
総合判定結果欄Ｋ（ｊ）を１とする（ステップ５７）と
ともに、検出信号の最大値を検出信号レベル評価欄Ｌ
（ｊ）に書き込み（ステップ５８）、さらに溶接部を判
定した検出器の個数ＴＴを計算する（ステップ５９）。

【００５０】次にいま、計算した溶接部判定個数ＴＴと
そのしきい値ＴＴ₀を比較し（ステップ６０）、溶接部
判定個数ＴＴがＴＴ₀より大きいときは、新たな溶接部
候補として判定レベルΣＬ（ｊ）（これはｊ＝１〜n ま
でのＬ（ｊ）の加算値を意味する）を既に判定した判定
レベルΣＬＬ（ｊ）と比較し（ステップ６１）、ΣＬ
（ｊ）がΣＬＬ（ｊ）より大きいときにのみ今回の判定
位置を真の溶接部とする。そして金属帯の通過距離ｄを
既に判定した溶接部位置Ｗ_pに対する修正量ΔＷ_pと
し、その結果を後工程制御装置１１_i(i=1,2, …m)に送
信し、金属帯の圧延機や剪断機の制御などに繋げる。ま
た修正量ΔＷ_p，溶接部判定レベルＬ（ｊ）などのデー
タを改めて情報管理装置７に送信する。その後、信号処
理装置６内の一次判定結果の格納欄ＴＴ（ｊ，ｋ），総
合判定結果欄Ｋ（ｊ），検出信号レベル評価欄Ｌ
（ｊ），溶接部位置の修正量ΔＷ_p，パルスカウント数
Ｐ_cntなどを初期化する（ステップ６２）。

【００５１】また、溶接部判定個数ＴＴがＴＴ₀より小
さいときは、溶接部と判断するには一次判定した検出器
の個数が少なすぎるとして書き込み位置ＣＴをカウント
アップする（ステップ６３）。

【００５２】図１２に従って溶接部を検出しなかったと
きの判定処理を説明する。図６のｄ₄は少なくともこの
長さの範囲に溶接部はあるという計算長さである。そこ
で、ｄ₄＜ｄと初めてなったときに溶接部位置Ｗ_p＝ｄ
₄と決定し、その結果を後工程制御装置１１_iに送信
し、金属帯の圧延機や剪断機の制御などに繋げる。また
溶接部位置Ｗ_pを情報管理装置７に送信する。その後、
信号処理装置６は一次判定結果の格納欄ＴＴ（ｊ，
ｋ），総合判定結果欄Ｋ（ｊ），検出信号レベル評価欄
Ｌ（ｊ），溶接部位置Ｗ_p，溶接部位置の修正量Δ
Ｗ_p，パルスカウント数Ｐ_cntなどを初期化する（ステ
ップ６４）。

【００５３】次に、情報管理装置７では前工程制御用計
算機８から受信したコイル情報と溶接部判定結果Ｌ
（ｊ）をコイル単位に鋼種、板厚、溶接部判定レベルな
どとして格納し、溶接部判定しきい値Ｂ_jの学習に繋げ
る。

【００５４】図１３に溶接部判定しきい値Ｂ_jの学習例
を示す。まず、溶接部判定レベルＬ（ｊ）を判定テーブ
ルから取り出し（ステップ７１）、ＣＲＴ端末など外部
からの学習指令により、予め設定した鋼種・板厚別に図
１４のようにグループに分け、指定鋼種・板厚の範囲で
溶接部判定レベルＬ（ｊ）の平均値Ｘ_jと標準偏差σ_j
を計算し、さらに溶接部判定しきい値Ｂ_jを（１）式よ
り計算し（ステップ７２）、Ｂ_j＝Ｘ_j−ｃ＊σ_j ……（１）但し、ｃ：設定値その計算値を学習テーブル２５に格納する（ステップ７
３）。またオペレータの判断を経て溶接部判定しきい値
Ｂ_jを更新する。その結果は溶接部判定結果を信号処理
装置６から受信した後に信号処理装置６に送信され、次
回からの判定に反映される。

【００５５】次に、図１５に溶接部判定しきい値Ｂ_jや
検出信号の補正係数を求めるときの計算フローを示す。
まず、表面距離（又はリフトオフ）補正処理（図６でケ
ース３の初め）かチェックし（ステップ８１）、リフト
オフ補正処理であれば板厚ｈを（２）式より計算し（ス
テップ８２）、ｈ＝ｈ₀−Ｌ_f ……（２）但し、ｈ₀：検出器から金属帯の下面までの距離Ｌ_f：リフトオフ計算値またリフトオフ補正処理でなければ、板厚ｈを前回のコ
イル情報値を用いて計算する（ステップ８３）。

【００５６】次に、鋼種・板厚値を学習テーブル２５に
当てはめ、溶接部判定の平均レベルＸ_0j及び標準偏差σ
_0jをそれぞれ（３）式、（４）式より計算する（ステッ
プ８４）。Ｘ_0j＝Ｘ_jt＋ｋ＊（Ｘ_jt+1−Ｘ_jt） ……（３） σ_0j＝σ_jt＋ｋ＊（σ_jt+1−σ_jt） ……（４）但し、ｋ＝（ｈ−ｈ_t）／（ｈ_t+1−ｈ_t）なお、（３）、（４）式をグラフで示すと図１６のよう
になり、溶接部判定の平均レベルＸ_0j及び標準偏差σ_0j
は折れ線に対する座標値（ｈ，Ｘ_0j）又は（ｈ，σ_0j）
として近似的に求められる。標準偏差σ_0jを求めるとき
は、図１６においてＸをσに置き換えればよい。

【００５７】そして、溶接部判定しきい値Ｂ_jの処理か
を判定し（ステップ８５）、溶接部判定しきい値Ｂ_jの
処理であるときは溶接部判定しきい値Ｂ_jを（５）式よ
り計算し（ステップ８６）、Ｂ_j＝Ｘ_0j−ａ₂＊σ_0j ……（５）但し、ａ₂：定数そうでないときは補正係数ηを（６）式より計算し（ス
テップ８７）、その計算結果を信号処理装置６に送信す
る（ステップ８８）。 η＝Ｘ_b／Ｘ₀ ……（６）但し、Ｘ_b：基準値Ｘ₀＝ΣＸ_0j／Ｎ，Ｎ：検出器の数

【００５８】以下に示す実施例２〜４は、図４、図５に
示した接触式の検出器を用いた場合である。

【００５９】（実施例２）図１７は実施例２の構成図
で、鋼種変化がないか、又はあっても検出レベルが安定
しているラインで使用する場合である。図１８は検出器
内部での溶接部判定の処理フローを示す図である。図１
７において、５は接触式の検出器、１１は後工程制御装
置、２６は設定器、２７は表示器である。本実施例で
は、予め手動設定器２６で検出器５ごとに疵信号に対し
溶接部検出信号が強調されるように位相弁別され（ステ
ップ９１）、次にその信号をピークホールドしたのち
（ステップ９２）、溶接部判定しきい値Ｂ_jと比較し、
溶接部判定を行う（ステップ９３）。さらにその信号を
全ての検出器にわたって加算したのち、予め設定した溶
接部判定個数のしきい値と比較し（ステップ９４）、そ
の数がしきい値以上になったときに溶接部と決定して後
工程制御装置１１に送信し（ステップ９５）、圧延機や
剪断機の制御に繋げたり、表示器２７に表示したりす
る。

【００６０】（実施例３）図１９は検出レベルは安定し
ているが、鋼種変化があり、検出レベルが変わる場合の
実施例３の構成図である。図１９において、５は接触式
の検出器、６は溶接部判定処理を行う信号処理装置、７
はコイル単位に溶接部判定レベルを格納し、鋼種・板厚
別に溶接部判定しきい値Ｂ_jを学習したりする情報管理
装置、１１は後工程制御装置である。本実施例では、実
施例２の装置に信号処理装置６を付加して、予め手動設
定又は情報管理装置７から受信した鋼種や板厚情報をも
とに溶接部判定しきい値Ｂ_jをコイルの切り替えのたび
に計算し、溶接部判定しきい値を最適化するものであ
る。

【００６１】（実施例４）図２０は検出レベルが不安定
で、鋼種によっても検出レベルが変わる場合の構成図で
ある。図２１は溶接部判定処理の方法を示す図である。
図２０において、４は金属帯の通過距離を計測するため
の通過距離測定器、５は接触式の検出器、６は信号処理
装置、７は情報管理装置、１１は後工程制御装置であ
る。本実施例では、検出器５でピークホールドした検出
信号を信号処理装置６に取り込み、信号処理装置６で溶
接部を以下のようにして判定している。信号処理装置６
は図６で述べたと同様に定周期処理で通過距離測定器４
からのパルスカウントＰ_cntをチェックし、それが０で
なければ通過距離ｄを計算し、その距離ｄに応じた処理
を行う。またパルスカウントＰ_cntが０であればライン
停止と判断して何もしない。

【００６２】（１）ケース１：０＜ｄ≦ｄ₁……溶接部
のチェック領域Ａ図６の場合と同様に、検出信号Ｓ_jと溶接部判定しきい
値Ｂ_jの関係などから溶接部の有無をチェックし、有り
のときは既判定済みの溶接部判定レベルと比較し、大き
いほうを真の溶接部とする。なお、既判定済みの結果を
重視して、溶接部判定しきい値は板厚が薄物から厚物に
変わるときは次コイル、厚物から薄物に変わるときは既
判定済みのコイルの結果を使用する。具体的には図１１
において既述したとおりである。

【００６３】（２）ケース２：ｄ₁＜ｄ≦ｄ₂……無処
理領域Ｂ₁ ｄ₁＜ｄと初めてなったときに信号処理装置６内の溶接
部チェック時の評価欄ＬＬ（ｊ）を初期化する。

【００６４】（３）ケース３：ｄ₂＜ｄ≦ｄ₃……溶接
部を判定する領域Ｄ溶接部の有無をチェックし、有ればその点を溶接部の位
置Ｗ_pとする。また無ければ初めてｄ≧ｄ₃となったと
きに溶接部位置Ｗ_p＝ｄ₃とする。この処理についても
図７〜図１０、図１２にて説明した。また、溶接部判定
しきい値の学習例並びに補正の方法は図１３〜図１６の
とおりである。

【００６５】なお、以上の実施例２〜４の処理内容を金
属帯の通過距離との関係で示すと、表１のとおりであ
る。

【００６６】

【表１】

【００６７】すなわち、実施例２、３では通過距離に無
関係に溶接部を検出しているが、実施例４では実施例１
と同様に通過距離に応じた処理を行っている。

【００６８】

【発明の効果】以上説明した本発明による効果を列挙す
ると下記のとおりである。

【００６９】（１）検出器は、発信コイルにより走行中
の金属帯に交流磁界をかけ、渦電流を受信コイルで検出
することにより溶接部を判定するようになっているの
で、金属帯の溶接接続部の前後に穴をあけることなく溶
接部を検出することができる。またメンテナンス性が向
上している。（２）複数の検出器を金属帯の幅方向に設けているの
で、検出信号と溶接部判定しきい値とを比較することに
より、または溶接部を判定した検出器の数を計算しその
合計を設定数と比較することにより、溶接部とそれ以外
の疵等の部分を確実に識別できる。（３）信号処理装置は、金属帯の通過距離測定器の測定
値をもとに最初の領域において溶接部の真否をチェック
するようになっているので、溶接部と誤認しやすい大き
な疵等も誤りなく溶接部の判定ができる。（４）溶接部判定結果を前後の工程制御装置に送信する
ようになっているので、リアルタイムに金属帯の工程制
御が可能で、歩留りの向上、板破断の防止などに大いに
寄与する。（５）情報管理装置のコイル単位の情報をもとに、鋼種
・板厚別に溶接部判定しきい値を学習したり、補正する
ようにしたので、鋼種、板厚の変化の影響を最小限にで
きる。その結果、溶接部の検出率は９９．５％から９
９．９％以上となり、また溶接部のトラッキング精度も
大幅に向上し、溶接部前後でのリジェクト量が減少し歩
留りが向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示すブロック図である。

【図２】本発明における検出原理を示す図である。

【図３】非接触式検出器の概略構成図である。

【図４】接触式検出器の概略正面図である。

【図５】他の接触式検出器の概略正面図と下面図であ
る。

【図６】金属帯のコイル計測長と溶接部判定処理の概要
を示す説明図である。

【図７】溶接部と検出器の配置関係及びそのときの各検
出器の検出状況を示す説明図である。

【図８】溶接部判定結果の格納欄を示す図である。

【図９】溶接部判定処理のフロー図である。

【図１０】溶接部一次判定処理のフロー図である。

【図１１】溶接部チェック処理のフロー図である。

【図１２】溶接部未検出時のフロー図である。

【図１３】溶接部判定しきい値の計算フロー図である。

【図１４】溶接部判定しきい値の学習テーブルの一例を
示す図である。

【図１５】溶接部判定しきい値及び補正係数の計算フロ
ー図である。

【図１６】溶接部判定しきい値の板厚による補正計算を
行うときの溶接部判定レベルと板厚の関係を示すグラフ
である。

【図１７】本発明の実施例２を示すブロック図である。

【図１８】実施例２の溶接部判定処理のフロー図であ
る。

【図１９】本発明の実施例３を示すブロック図である。

【図２０】本発明の実施例４を示すブロック図である。

【図２１】実施例４のコイル計測長と溶接部判定処理の
概要を示す説明図である。

【図２２】従来の溶接部トラッキング装置の概念図であ
る。

【図２３】従来の溶接部検出装置の概念図である。

【図２４】従来の他の溶接部検出装置の概念図である。

【符号の説明】

１金属帯２溶接部３表面距離測定器４通過距離測定器５₁〜５_n 検出器６信号処理装置７情報管理装置８前工程制御用計算機９後工程制御用計算機１０₁〜１０_m 前工程制御装置１１₁〜１１_m 後工程制御装置１２発信コイル１３受信コイル１４渦電流１６磁化鉄心１８倣いローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｂ 7/00 ＥＧ０１Ｎ 27/90 (72)発明者村上美廣埼玉県戸田市上戸田３丁目９番３号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属帯を相互に接続した溶接部の位置を
金属帯の走行中に検出する装置において、走行中に金属帯に交流磁界をかける発信コイル及び溶接
部等の金属組織の変化により生じる渦電流を検出する受
信コイルを一対としてそれぞれ内蔵し、かつ金属帯の幅
方向に配置された複数の検出器と、前記検出器の金属帯表面からの距離を一定に保つ表面距
離保持手段とを備えたことを特徴とする金属帯の溶接部
位置検出装置。
【請求項２】前記表面距離保持手段が距離計の測定値
に基づき制御される前記検出器の昇降機構からなること
を特徴とする請求項１記載の金属帯の溶接部位置検出装
置。
【請求項３】前記表面距離保持手段が前記検出器の左
右または前後に配置された複数のローラからなることを
特徴とする請求項１記載の金属帯の溶接部位置検出装
置。
【請求項４】溶接部判定しきい値が設定されており、
前記検出器の検出信号が前記しきい値より大きくなった
ときに溶接部と判定する溶接部判定手段を有する信号処
理装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の金属帯
の溶接部位置検出装置。
【請求項５】前記溶接部判定手段は、前記検出器の検
出信号が前記しきい値より大きくなったときの検出器の
数を計算し、その合計が設定数をこえたときに溶接部と
判定する手段であることを特徴とする請求項４記載の金
属帯の溶接部位置検出装置。
【請求項６】金属帯の通過距離を測定する通過距離測
定器を備え、該測定器の通過距離測定値に対応して複数
の領域を分け、少なくとも最初の領域において前記信号
処理装置が溶接部の真否を判定するチェック手段を有す
ることを特徴とする請求項４または請求項５記載の金属
帯の溶接部位置検出装置。
【請求項７】金属帯のコイル単位に鋼種、板厚、長さ
等に関するコイル情報を前記信号処理装置に与える情報
管理装置を備え、前記情報管理装置は、該情報管理装置
に蓄積された前記信号処理装置からの溶接部判定結果に
基づき前記溶接部判定しきい値を学習または変更し、次
回の溶接部判定に備える手段を有することを特徴とする
請求項４、請求項５または請求項６記載の金属帯の溶接
部位置検出装置。
【請求項８】溶接部判定結果の格納手段は、溶接部の
一次判定結果の格納欄と、総合判定結果の格納欄と、検
出信号レベルの評価欄と、溶接部チェック時の評価欄と
からなることを特徴とする請求項７記載の金属帯の溶接
部位置検出装置。
【請求項９】前記信号処理装置の溶接部判定結果が少
なくとも金属帯の下流側に設置された後工程制御装置に
送信される構成となっていることを特徴とする請求項７
記載の金属帯の溶接部位置検出装置。
【請求項１０】金属帯を相互に接続した溶接部の位置
を金属帯の走行中に検出する装置において、走行中に金属帯に交流磁界をかける発信コイル及び溶接
部等の金属組織の変化により生じる渦電流を検出する受
信コイルを一対としてそれぞれ内蔵し、かつ金属帯の幅
方向に配置された複数の検出器と、前記検出器と金属帯表面との距離を測定する表面距離測
定器と、金属帯の通過距離を測定する通過距離測定器と、前記検出器、表面距離測定器及び通過距離測定器からの
信号に基づき溶接部の判定を行う信号処理装置と、金属帯のコイル単位に鋼種、板厚、長さ等に関するコイ
ル情報を前記信号処理装置並びに金属帯の下流側及び上
流側にそれぞれ設置した後工程制御装置及び前工程制御
装置に与える情報管理装置と、前記後工程制御装置に溶接部判定結果を与える前記信号
処理装置とを備えたことを特徴とする金属帯の溶接部位
置検出装置。