JPS6225979B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は張力下に移動するシート材、例えば圧
延または引抜作業中または終了後における鋼板の
平面性の欠陥を検出する装置に関する。

事実、金属シート材の圧延、特に金属薄板の冷
間圧延に際しては該板の平面性の欠陥を検出し、
圧延条件の修正により該欠陥を矯正し、あるいは
作業終了後に製品の品質検査を実施することが必
要である。この修正または検査の目的には一般に
偏向用ローラが使用され、被検鋼板がその上を通
過する。

一般に検査時には製造工程が終了しており非常
に良好な表面状態を有する鋼板を損傷することを
避けるため、連続な外被を有する各種のローラが
提案されており、該外被は円筒部材の周囲を取巻
いて設けられ、該円筒内部にはローラ上の鋼板か
ら可撓性の薄い外被を介して加えられる半径方向
応力の軸方向分布を測定する装置が設けられる。

平面性の欠陥はシート材の厚さの減少度が巾方
向に沿つて異なることから生ずる。

厚さの減少度が異なる鋼板の各部分はしたがつ
て伸長度においても差を示す傾向を有する。伸長
は各部分で独立しては起こり得ないため、鋼板内
部には内部応力状態が発生する。

材料がこの応力状態を維持するに十分な厚さ及
び剛性を有さぬ場合には、平面性欠陥が鋼板中央
部におけるしわとしてあるいは縁部における波状
構造として発生する。

冷間圧延作業時には鋼板に非常に強い引張力が
作用するため鋼板内には強い応力が生じ、このた
め内部応力の目視検査が妨げられることがある。

鋼板を張力下に偏向ローラ上を通過させると、
鋼板の巾方向、即ちローラの軸方向における各部
分の応力状態に応じて鋼板によりそれぞれの測定
装置に加えられる半径方向応力の分布は不均一と
なる。

従つて鋼板によりローラ上に加えられる半径方
向応力の軸方向分布を知ることにより、鋼板の圧
延中または圧延後における張力下での平面性欠陥
を検出することが出来る。

既知装置に於ては測定装置を構成する多数の半
径方向応力検出器を、薄い外被で被覆される円筒
部材上にらせん状に刻まれた溝内に設置すること
が提案されている。

かかる装置に於ては、検出器は内部円筒部材上
にらせん状に刻まれた溝内に所定間隔で配置され
て、ローラ上に設けられた検出器全体が鋼板の全
巾に対応し、かつ該ローラの１回転または複数回
回転の間にローラに支承される鋼板下を順次通過
するようにされる。よつて検出器の信号を連続的
に記録することによつて鋼板がローラに及ぼす変
位量、即ち半径方向応力を測定することが出来
る。しかし連続的に信号を記録する検出器により
ローラの１回転または複数回回転の間に鋼板の全
巾について測定結果を与えるこの種の装置は、測
定区域が実際に分離されておらず、また記録され
た信号がローラ上通過時における鋼板内の応力状
態を完全に表わしていない点に於いて不完全であ
る。またかかる装置に於ては機械的外力に対して
あるいは検出器の存在するローラ各部分間の温度
差に対しての検出器の応答特性に関する補正が不
可能である。

さらに検出器の信号を連続的に記録するこの種
の装置はローラの高速回転時即ち鋼板の高速通過
時には使用出来ず、高速の圧延機または他の装置
に平面性欠陥検出装置を使用することが出来な
い。

上記の装置の改良として、内部円筒部材上に小
さい孔を、その中心がローラを取り巻くらせん上
に配列される如く設けて測定区域を分離し、ロー
ラ作動時に鋼板の全巾について走査を行うことが
考えられる。

各孔内には検出器が設けられてその信号により
鋼板が検出器位置を通過する際に与える半径方向
応力が測定される。

しかし、この場合に於ても各検出器の記録信号
は鋼板が検出器直上にある瞬間の正確な応力状態
を示していない。またこの場合にも検出器の特
性、または温度に対する補正は容易ではない。

さらに鋼板の平面性欠陥は該鋼板の巾方向各部
分における引張力の不均一性からも生じる。従つ
てローラ上を通過する鋼板の全巾にわたる各点で
引張力を測定しうることが必要である。前記の既
知装置に於てはいずれも鋼板の巾方向所定位置に
おける引張力を瞬間的に測定することは容易では
ない。

従つて本発明の目的は張力下に移動するシート
材の平面性の欠陥を検出する装置を提供すること
にあり、該装置はシート材を支承通過させる偏向
ローラを有し、該ローラが薄い円筒状外被により
被覆された内部円筒部材により構成され、該部材
にはその側面上に開口する小孔が設けられて該側
面上に非連続的に配設された少くとも１組の開口
部を構成し、該小孔の中心がローラ軸と一致する
軸を有するらせん上に位置し、かつローラ軸の周
囲に角位置２π／ｎ（ｎ：整数）で配置され、各
小孔内に変位検出器が設けられて薄外被内面と接
触するその可動部がローラの半径方向に可動とさ
れ、該検出器群が鋼板により薄外被に与えられる
力により該検出器の可動部が変位した際に発生す
る信号の収集処理手段に結合されて構成されてお
り、該装置は鋼板の検出器上通過時における鋼板
内の応力の正確な測定による欠陥検出が可能であ
り、かつ検出器自身の機能及び温度に対する補正
が可能であり、さらに鋼板の巾方向各点における
引張力の瞬間的測定も可能である。

この目的のため検出器は一次コイルと二次コイ
ルを有しこれに検出器可動部に固設された可動磁
性鉄芯が貫通して、一次コイルに電流が供給され
た際に該可動部及び鉄芯の変位により二次コイル
からの信号を変化させる形式のものであり、かつ
検出装置はさらに： ローラの角度位置を非常に正確に検出する光学
式コード化系と、 該光学式コード化系からのデータに基き、鋼板
が検出器位置にある検出時と該位置にない非検出
時とに各検出器の一次コイルにパルスを順次与え
るプログラム装置とを有し、 検出器の二次コイルにより発生される信号の収
集処理手段は、該パルス立上りから所定時間経過
後における二次電流値の測定手段と、該電流値を
デジタル値に変換する手段と、該デジタル値をす
べて記憶する手段と、各検出器の検出時及び非検
出時に対応するデジタル値の差を計算する手段
と、各検出器についての結果を表示する手段とを
有する。

以下本発明の平面性欠陥検出装置を、検出器が
配設された小孔を複数組有する広巾ローラを用い
る実施態様につき付図を参照して説明するが、本
発明はこれにより限定されるものではない。

第１図に於て本装置は２個の作業ローラと２個
の支持ローラとを有する冷間圧延スタツク１の出
口に設けられ、これから供給される鋼板帯２の平
面性検査は圧延機スタツク１の後方に於てこのロ
ーラに平行に配置された偏向ローラ３の上を通過
する際に行なわれる。ローラ３の一端にはコレク
タ４が設けられて検出器からの情報を集め信号線
５によりこれを信号収集処理ユニツト６に送り、
該ユニツトは平面性欠陥検出を行いうるよう測定
結果を表示するブラウン管９を有する表示手段１
０に対して接続手段７により接続される。

第２図はローラ３及びコレクタ４を示すが、ロ
ーラを取り巻くらせん上に複数組として配置され
検出器を有する小孔１４，１５，１６，１７を示
すため、ローラ３は薄い外被１２（第５図）をは
ずして図示されている。

第３，４図にはローラ上に於て相互に45゜の角
度で配置されかつローラの長さ方向に相互に距離
ｄで配置された４個の小孔の４組のみが示されて
いるが、ローラの全長にわたつて上記の如くらせ
ん状に配置された４個の小孔の12組が設けられ
る。

これら各組の小孔それぞれにはローラ軸に関し
て対称に小孔が設けられ、これらの対称な小孔は
ローラ軸に関して対称な組を形成する。

従つて組１５は組１４に対して対称であり、ま
た組１７は組１６に対して対称である。

組１４は小孔１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ
を有する。これに対応する組１５の小孔１５ａ，
１５ｂ，１５ｃ，１５ｄはローラ軸２５に関して
それぞれ該小孔１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ
と対称である。

第３図は組１４，１５の各小孔の角度位置を示
して居り、各小孔の対称面が相互に45゜を成すこ
とが判る。

また第４図に示す如く組１６，１７の小孔の中
心位置も組１４，１５の小孔の中心位置と同様に
らせん状に配置され、その角度及び軸方向間隔も
同様であるが、小さなずれ角αが設けられてお
り、このずれ量は数度程度、例えば約２゜とされ
る。

従つて小孔１４ａと１６ａの軸はローラ軸を通
る面に於て相互に角度αを形成する。

組１７の小孔はローラ軸に関して組１６の小孔
と対称に配置される。

組１４，１５及び１６，１７に続いて他の組１
８，１９，２０，２１等が設けられるがこれらに
ついては１個の小孔のみが図示してあり、孔１４
に対して孔１８は角度２α、また孔１９は角度３
α、孔２０は角度４α、孔２１は角度５αだけず
れて配置される。

組１８，１９，２０，２１の小孔それぞれには
ローラ軸２５に関して対称に小孔が設けられる。

従つて広巾鋼板（1500mm）の検査に使用される
図示例のローラには４個の小孔が12組、即ち48個
が設けられる。

第３，４，５図に示す如く各小孔は直径の異な
る同軸の２部分により構成され、その一者はロー
ラの中空部３０に、また他者は外被１２により被
覆されるローラの外側壁面に開口している。

該ローラは円筒部材により構成される中空ロー
ラであり、その端部には装置壁部３７に固設され
た軸受３４，３５によりローラを回転可能に支持
する支持軸３１，３２が取付けられあるいは形成
される。

またローラの一端に於ては壁部３７上にコレク
タ４が設けられ、該コレクタは壁部３７に固設さ
れたカバーと、軸３１上に設けられた各検出器の
電気接点と接触するブラシ４０とを有する。

ローラの各小孔内には交流検出器４１，４２が
設けられ、該検出器は鋼板がローラ上を通過する
際に接触する薄い外被１２に一端が接触する可動
部４３（または４４）を有する。交流検出器４
１，４２はさらに重ねて巻かれた２個のコイルを
有する固走部を有し、該コイルは変圧器の一次コ
イル及び二次コイルとして作用し、両コイルの軸
上に設けられて両コイルに共通な強磁性鉄芯がこ
れに固設されたロツド４３，４４と共に検出器の
可動部を形成する。

かかる既知の検出器に於ては二次電流はコイル
内における鉄芯位置により変化し、該位置は鋼板
により変形を受ける外被１２によりロツド４３の
一端が作用を受けることにより変化する。

各検出器の一次回路は電気的にコレクタ４の環
の一者に接続されてブラシ４０を介して電流供給
が行なわれ、また各検出器の二次回路は同様に電
気的にコレクタの環の一者に接続されて他のブラ
シ４０を介して二次回路の発生信号が収集され
る。

従つて各検出器、たとえば４１は軸３１の端部
に設けられたコレクタの環に１組の給電用または
信号収集用ワイヤたとえば４５により接続され
る。

このように偏向用ローラ３の内側円筒部材の中
空部３０を通る回線群により検出器の一次回路に
給電し、二次回路から電流を回収することが出来
る。

コレクタのブラシはユニツト６（第１図）に電
気的に接続され、このユニツトは各検出器に接続
された回線群をまとめたケーブル５を介して検出
器群の一次回路への給電ならびに二次回路の信号
の収集及び処理を行なう。

ローラ軸３１の端部にはコレクタに続いて1024
位置の光学式コード化装置５０が設けられ、従つ
て読取器によりローラの角度位置を高精度で知る
ことが出来る。

この読取器によりローラの角度位置はデジタル
値として決定され、処理ユニツト６に伝達され
る。

検出器を有する小孔の位置はローラに対し非常
に正確に規定されているため、ローラ上部を覆う
鋼板位置を所定の検出器が通過する時点を正確に
定めることが出来る。

小孔の組１４，１６，１８，１９，２０及び２
１ならびにそこに収容された検出器はロールの巾
方向に沿つて相互に角度αずつずれているが、最
大のずれ量、即ち組１４と２１との間のずれ量が
１個のらせん上で隣接する２個の検出器間のずれ
量、即ち45゜より小さいため鋼板の通過するロー
ラ最上部を２個の検出器が同時に通過することは
ない。

このようにローラの最上部母線上の作動位置に
同時に１個をこえる検出器が到達することはな
い。従つて給電処理ユニツト６は各検出器がロー
ラ最上部またはその近傍における鋼板下の作動位
置にある瞬間にパルスを送るようプログラムされ
ている。

鋼板はこの瞬間に検出器の存在する小孔部分に
於てローラの薄い外被を変形させ、これが該外被
内面に接触している検出器のロツドに伝達され
る。

この検出器の変形及び変位量はシート材内の引
張力の瞬間的局部値に比例する。

検出器の二次回路内の電流は該ロツドに固設さ
れてこれと共に検出器可動部を構成する鉄芯の位
置により変化する。この二次電流値はパルス立上
りから所定の微小時間後には検出器可動部の変位
量、即ち引張力の単純な関数となる。

従つて処理ユニツト６は、ローラの所定位置に
於て鋼板直下にある所定の検出器の一次回路にパ
ルスを送り、ついで該パルスの立上りからパルス
持続時間の一部分に相当する遅延時間で二次電流
値を測定し、そしてこの二次電流測定値をデジタ
ル値に変換する。

この電流の数値は処理ユニツト６のメモリに記
憶される。

作動位置に於て二次電流測定が行なわれた検出
器が鋼板で覆われた区域から外れた非作動位置に
達すると、光学式コード化装置により定められる
ローラ所定位置に於て一次コイルにパルスが送ら
れ、前記と同様に二次電流測定が行なわれる。

ついで作動時と非作動時における同一検出器の
電流値の差が求められ、これにより測定誤差を生
じる要因が除去される。

各組１４，１６，１８，１９，２０，２１の小
孔内のすべての検出器について同一の操作が順次
行なわれ、該検出器部分に於てローラを覆う鋼板
の全巾についての張力値を示す二次電流値がすべ
て計算、記憶され、ついで表示装置１０に送られ
て第１図に示す如くシート材の全巾における張力
値を示す画像が与えられる。

組１５，１７の小孔内の検出器、および組１
８，１９，２０，２１における対称組の小孔内の
検出器は予備用であつて測定時には使用されない
が、使用中の組の検出器が１個またはそれ以上故
障した場合には直ちに作動させることが出来る。
このように本測定装置は常に最大検出能力で作動
させうる。

本発明装置はシート材内の張力の瞬間的局部値
を測定でき、しかも検出器について作動時及び非
作動時における測定を順次行うため測定誤差を除
去することが出来、しかもローラ速度に無関係に
測定が可能であつて、シート材の全巾にわたる張
力値の数値表示が瞬時に得られることが主な特徴
である。

また本出願人の経験によれば検出器及び測定回
路の感度により検出器ロツドの数ミクロン程度あ
るいは十分の数ミクロン程度の変位によつても平
面性欠陥を見出すことが出来る。

しかし本発明は前記の実施態様に限定されるも
のではなくあらゆる変形を含むものである。

即ち前記説明に於ては、検出器を有する小孔が
軸方向に於て約60mmの間隔を有しまた相互に軸方
向面として45゜の間隔を有する広巾シート材用ロ
ーラを示したが、ローラ軸と一致する軸を有する
らせん上に於て検出器の角距離が45゜と異なる如
き他の構造を考えることも可能である。

巾の狭い鋼板の検査用に狭い巾のローラを使用
する場合には、より少数の検出器を使用しこれを
前述の実施例と同一の配置及び間隔でローラ上に
らせん状に配列された複数組の小孔に配置するこ
とが出来る。

前記の12組の検出器の代りにより少数組を使用
することも出来、また予備の検出器を省いてもよ
い。

また前述の如くブラウン管上に出力する代りに
何らかの支持体上にグラフまたは数値で出力を行
なつてもよい。

また張力の数値を直接に圧延機あるいは本平面
性欠陥検出装置が付設されるシート材処理装置の
自動制御系の入力として利用することも考えられ
る。

さらに本発明装置は薄鋼板冷間圧延機あるいは
他の薄鋼板処理設備に利用しうるのみでなく非常
に良好な平面性が要求されるあらゆるシート材の
処理設備に応用しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延機出口に設けられる本装置全体の
模式的見取図、第２図は本装置の一部を構成する
偏向ローラの正面図であつて、検出器の位置を明
らかにするため円筒状外被をはずして示した図、
第３図は第２図Ａ―Ａ線に沿う断面図、第４図は
第２図Ｂ―Ｂ線に沿う断面図、第５図は検出器か
らの信号が取出されるローラ端における垂直対称
面断面図である。 ２…鋼板（シート材）、３…偏向ローラ、４…
コレクタ、６…処理ユニツト、１０…表示手段、
１２…ローラ外被、１４，１５，１６，１７…小
孔、４１，４２…検出器、４３，４４…可動部、
５０…光学式コード化装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シート材を支承通過させる偏向ローラ３を有
   し、該ローラが薄い円筒状外被１２により被覆さ
   れた内部円筒部材により構成され、該部材にはそ
   の側面上に開口する小孔１４，１５，１６，１７
   が設けられて該側面上に非連続的に配設された少
   くとも１組の開口部を構成し、該小孔の中心がロ
   ーラ軸と一致する軸を有するらせん上に位置し、
   かつローラ軸の周囲に角位置２π／ｎ（ｎ：整
   数）で配置され、各小孔内に変位検出器４１，４
   ２が設けられて薄外被１２内面と接触するその可
   動部４３，４４がローラの半径方向に可動とさ
   れ、該検出器群が鋼板２により薄外被に与えられ
   る力により該検出器の可動部が変位した際に発生
   する信号の収集処理手段６に結合されて構成され
   る張力下に移動するシート材の平面性欠陥検出装
   置に於て： 該検出器４１，４２が一次コイルと二次コイル
   とを有しこれに検出器可動部４３，４４に固設さ
   れた強磁性可動鉄芯が貫通して、一次コイルに電
   流が供給された際に該可動部及び鉄芯の変位によ
   り二次コイルからの信号を変化させる型式のもの
   であり、かつ該検出装置がさらに： ローラ３の角度位置を非常に正確に検出する光
   学式コード化系５０と： 光学式コード化系５０からのデータに基き、鋼
   板が検出器位置にある検出時と該位置にない非検
   出時とに各検出器の一次コイルにパルスを与える
   プログラム装置とを有し、 検出器４１，４２の二次コイルにより発生され
   る信号の収集処理手段６が、該パルス立上り時か
   ら所定の時間経過後における二次電流値の測定手
   段と、該測定値を数値に変換する手段と、全数値
   を記憶する手段と、各検出器の検出時と非検出時
   とに対応する数値の差を計算する手段と、各検出
   器についての結果を表示する表示手段１０とを有
   することを特徴とする装置。 ２ 検出器４１，４２がローラ軸方向に順次配置
   された複数組の小孔１４，１５，１６，１７内に
   配設され、各組における対応する小孔がローラの
   軸方向に於て相互に同一組内の小孔間の角度距離
   より小さい角度でずれて配置されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の検出装置。 ３ ２組の同一の検出器をローラ３の軸に対し対
   称に２個ずつ配置された小孔１４，１５内に配設
   し、該２組の１者の使用時には他の１組が非使用
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１及び
   第２項の内のいずれか１つに記載の検出装置。 ４ 小孔１４ａ，１４ｂ、及び検出器４１がロー
   ラ軸の周囲に角度位置45゜の間隔で配設されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１、第２及び第
   ３項の内のいずれか１つに記載の検出装置。