JPS6228603A

JPS6228603A - 非接触式プロフイ−ル測定方法

Info

Publication number: JPS6228603A
Application number: JP16894985A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kuboyama; 久保山　清; Nobuo Takakura; 高倉　伸雄; Masaharu Yamamoto; 正治山本; Akio Kodoi; 小土井　章夫; Taketo Nakamura; 中村　丈人; Kenichi Masuda; 健一増田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1987-02-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば熱間圧延ラインの圧延ロール等のプロ
フィールを測定する非接触式プロフィール測定装置の改
良に関する。

〔従来の技術〕

プロフィールの測定は、鋼板の平坦度、回転電機のロー
タとステータの空隙を一定とするための該ステータの曲
率度、さらには鋼板の板厚形状を適切に制御するための
圧延ロールの真円度等を知る上からも必要不可欠なもの
である。

第９図はオンラインによりロールのプロフィールを測定
する図である。同図において１はロール本体であって、
これの両端中心部が主軸体２と心押体３によって保持さ
れている。そして、砥石本体４に内蔵されている駆動源
の回転軸に砥石５が設けられ、砥石本体４６１１から切
削水をロール本体１の表面に噴射しつつ図示イ矢印方向
に移動させてロール本体表面を切削していく。このロー
ル本体切削後、その砥石５より所定距離を維持させて例
えば砥石５の移動に追従させながら検出器６を移動させ
、ロール本体１のプロフィールを測定している。

ところで、従来、かかるプロフィール測定用検出器とし
て、接触式のものと非接触式のものがある。接触式のも
のはプロフィールの測定精度が上げられるが、種々の制
約が伴う。例えばプラントの稼動中に圧延ロールのプロ
フィールを測定する場合、ロール冷却水や温度の影響を
直接受け、また所定速度で回転しているので検出器自体
を損傷させる問題がある。

このため、一般にオンライン測定の場合には非接触式の
ものが使用される。この非接触式のものには従来周知の
如く光学式検出器と渦流式検出器がある。光学式検出器
は被測定対象の面部に光を照射し、その反射波をレンズ
等の光学系を介して光電検出素子で検出するものであり
、一方、渦流式検出器はシングルコイルを被測定対象に
対し所定の距離をもって配置し、そのコイルのインピー
ダンス変化から被測定対象までの距離を検出し、プロフ
ィールを測定するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、以上のような光学式検出器は、オンライン計測
において例えばロール冷却水を使用するものではその冷
却水の外乱を受けるために、実際上プロフィールを測定
することが不可能である。

一方１．渦流式検出器にあっては、渦流検出部がシング
ルコイルであるために、測定１１１Ｋを上げるために通
常数ＭＨｚの高周波の励磁信号（検出信号）が使用され
ている。この結果、例えば測定精度の高い接触式検出器
と前記渦流式検出器とを用いてそれぞれ同一形状の熱間
圧延ロールのプロフィールを測定した場合、第１０図に
示すような検出器出力が得られる。図中、（０）は接触
式検出器出力、（ハ）は非接触式渦流式検出器出力を示
す。

従って、この図から明らかなように、非接触式渦流式検
出器の出力は接触式のものと比較してその出力が大幅に
隔たっており、これはロール表面に発生する微細な亀裂
の影響を大きく受けているものと考えられる。

そこで、本発明は以上のような点に着目してなされたも
ので、接触式のものとほぼ同様な測定精度が得られ、か
つオンラインに対しても充分対処し得る非接触式プロフ
ィール測定方法を提供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕本発明は、上記目的を達成するために、被測定対象の表
面までの距離を検出してプロフィールを測定する非接触
式プロフィール測定方法において、コイルを用いて渦流
検出部を構成するとともに、このコイルに供給する励磁
信号の周波数を一定とした状態で前記コイルに現われる
出力電圧の位相弁別を行って被測定対象のプロフィール
を測定するようにしたものである。

〔作用］本発明は、以上のような手段とすることにより、渦流検
出部から出力される出力電圧特性を、被測定対象の導電
率とリフトオフ成分とに位相弁別し、リフトオフ成分信
号のみを取出して？１ｌｌｌ定対象プロフィールを測定
することにより、被測定対象の表面に発生する微細な亀
裂等の影響を受けずに接触式と同様な測定精度を得よう
とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。一般に、顕微鏡を用いて被測定対象の１つであるロ
ール表面の組織について観察すると、概略第１図に示す
ような模式図をもって表わすことができる。同図におい
て１１は黒鉛、１２はセメンタイト、１３はＮ１グレン
を示す。従って、第１図に示すような組織構造をもった
ロールに対し、従来のようにシングルコイルを近接配置
してこのコイルに８周波の励磁信号である交流電圧を加
えたとすると、亀裂（クラック）の存在により渦電流を
阻害する大きな抵抗が発生し、その検出信号から正確な
プロフィールを得ることが難しい。

そこで、本発明装置は、従来と同様なシングルコイルを
用いて渦流検出部を構成してもよいが、例えば第２図お
よび第３図に示すように２重コイル構造の渦流検出部を
用い、かつ第４図に示す座標ベクトルに基づいて位相弁
別を行ってリフトオフ成分の出力のみを抽出し、被測定
対象のプロフィール信号を得るものである。具体的には
、１次および２次のコイル１４．１５と例えば２つの可
変抵抗素子１６．１７を用いてブリッジ回路を構成する
とともに、これら１次および２次のコイル１４．１５は
第３図に示すように同芯的に配置して２重コイル構造と
して構成するものである。１８はブリッジ回路の各コイ
ル１４．１５に一定の周波数の励磁信号を供給する信号
供給源である。

さらに、前記ブリッジ回路の出力は増幅部１９によって
所定の増幅度で増幅した後、位相弁別回路２０により座
標変換し、後述するＺ軸方向の出力、即ちリフトオフ成
分を取出してＸＹレコーダまたはＣＲＴ等の表示部２１
に表示するものである・２２は被測定対象を示す。

しかして、第３図において被測定対象２１の透磁率μ、
導電率をσ、被測定対象２１と渦流検出部であるコイル
とのリフトオフ（ギャップ）をＺとし、１次コイルにｖ
−ｉｏボルトの電圧をかけた場合、横軸を２次コイルに
誘起された１次コイルと同位相の電圧の大きさく実軸）
、縦軸を１次コイルに直交した位相の電圧の大きさく虚
軸）とすると、第４図に示すような座標ベクトル図で表
わすことができる。同図において実線曲線（ニ）はＺ−
０、μ−μｏ　ｋ１３いて従来と同様な周波数ｆを用い
て被測定対象２１の導電率σを変化させた例である。こ
の図から明らかなように、被測定対象２１のμが変化す
ると図示点線（ホ）のように変化し、またリフトオフＺ
が大きくなると実線曲線（ニ）が２矢印方向に小さくな
っていくことを示している。

そこで、以上のような座標ベクトル図において実線曲線
（ニ）方向つまり接線方向（へ）は導電率σにより変化
することに看目し、前記信号供給源１８から出力される
励磁信号の周波数ｆが一定のとき被測定対象２２の組織
変化により前記導電率σを可変していくと、第５図に示
すようにブリッジ回路出力が異なって出力される。なお
、同図（ａ）は励磁周波数ｆが１ＫＨ１、同図（ｂ）　
は１００ＫＨｚの場合を示している。従って、この図か
ら明らかなように、励磁周波数ｆを低い値とするかまた
は導電率の変化成分を除けば、被測定対象２２の表面亀
裂等の組織成分の影響を除去できることが分る。

一方、励磁周波数ｆを１Ｋｌｂ、１００Ｋ）ｔｚとした
時、第６図（ａ）、・（ｂ）に示すようにリフトオフＺ
成分は変化を呈する。そして、この第６図（ａ）の出力
と実際の接触式検出器の出力（第７図）とを比較すると
、その出力はほぼ同じような結果が得られる。

ちなみに、圧延ロールの表層組織変化（黒鉛の欠落）は
、第８図（ａ）、（ｂ）に示すように表面下０．１〜０
．２ａｍ程度であり、励磁周波数ｆを５ＫＨ２以下にす
れば、表層の影響をあまり受けないことが分った。

従って、本発明装置としては、信号供給源１８からブリ
ッジ回路の各コイル１４．１５に例えば従来と同様の周
波数の交流信号を印加すると、これらのコイル１４．１
５より磁束が発生し、よって前記信号供給源１８の出力
周波数に応じて被測定対象２２に渦電流が流れる。この
結果、かかる渦電流により被測定対象２２の表面に磁界
が形成され、コイル１４．１５のインピーダンスが変化
する。そこで、ブリッジ回路から得られる出力電圧を増
幅部１９に導入して所望の増幅度で増幅した後、位相弁
別回路２０に導入して座標変換し、そのうち被測定対象
２２の表層組織に影響されないリフトオフ成分であるＺ
方向のみの成分を取出して出力すれば、前述したように
被測定対象表面の亀裂等の影響を受けないリフトオフ成
分のみの信号が得られ、確実かつ高精度に被測定対象２
２までの距離すなわち被測定対象２２のプロフィールを
測定できることになる。

従って、以上のような実施例の構成によれば、信号供給
源１８から一定の周波数の信号を渦流検出部に印加し、
コイル１４．１５によって発生する磁束によって発生す
る渦電流が被測定対象２２の内部を流れ、よって被測定
対象２２の表面に形成する磁界の強さに応じてコイル１
４．１５のインピーダンスが変化するので、このインピ
ーダンスの変化による渦流検出部の出力電圧を、位相弁
別回路２０に導入してリフトオフ成分と被測定対象２２
の導電率とに位相弁別し、そのうちリフトオフ成分信号
のみを得るようにしたので、従来の接触式とほとんど変
わらない良好な測定結果が得られ、しかも非接触式であ
るためにオンライン計測であっても充分対応し得、例え
ば圧延中の鋼板板厚形状等を高精度に制卸できるもので
ある。

なお、上記実施例は２重コイル構造のものを用いて実現
したが、シングルコイルのものを用いて実現してもよい
。また、位相弁別回路は従来周知のものを用いて行うも
のであり、特にその回路構成は問わないものである。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、被測定対象の表層
の影響を受けずに接触式とほとんど同様な測定精度が得
られ、オンライン計測おいても充分に対処し得る非接触
式プロフィール測定方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の一実施例を説明するため
に示したもので、第１図は被測定対象の表層組織の一例
を示す図、第２図は本発明方法を適用してなる一実施例
としての概略構成図、第３図は２重化コイルの構造図、
第４図は被測定対象の性質（導電率）およびリフトオフ
の変化に対応するブリッジ回路出力のベクトル図、第５
図は信号周波数を変えた時の組織変化成分に起因する出
力図、第６図は信号周波数を変えた時のリフトオフ成分
に起因する出力図、第７図は従来の接触式検出器の出力
図、第８図は信号周波数と渦電流の浸透有効深さとの関
係を示す図、第９図は従来、一般的に行っているプロフ
ィール測定方法の一例図、第１０図は接触式のものと従
来の非接触式のものとの比較図である。１４・・・１次コイル、１５・・・２次コイル、１８・
・・信号供給源、１９・・・増幅部、２０・・・位相弁
別回路、２１・・・表示部、２２・・・被測定対象。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦＋５第１図虚軸第　４　図イ　　　　５Ｎ９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】被測定対象の表面までの距離を検出してプロフィールを
測定する非接触式プロフィール測定方法において、コイルを用いて渦流検出部を構成するとともに、このコ
イルに供給する励磁信号の周波数を一定とした状態で該
コイルのインピーダンス変化によつて得られる出力電圧
を位相弁別することにより、被測定対象のプロフィール
を測定することを特徴とする非接触式プロフィール測定
方法。