JPS6228604A - 非接触式プロフイ−ル測定装置 - Google Patents

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図はオフ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４側から切削油
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、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、測定精度を上げるために通常数Ｍ
ｌｌｚ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、（ロ）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
ィール測定装置を提供することを目的とする。

〔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装置において、１次コイルおよび２
次コイルを同芯的に配置して渦流検出部を２重コイル構
造とするとともに、これらの各コイルに供給する励磁信
号の周波数を被測定対象の表面に生じる亀裂等の深さに
応じて可変して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、コイル
に供給する励磁信号の周波数を下げて被測定対象の表層
亀裂深さ以下の部分に渦流を発生させ、これにより生じ
る検出感度の低下を２重コイル構造とし、かつブリッジ
回路構成として補償することにより、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ないようにし、よ
って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像の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Ｎｉ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
してこのコイルに高周波の励磁信号である交流電流を加
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、第２図および第３図に示すよう
な構成をとり、かつ第４図に基づいて座標変換してリフ
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１
４．１５は第３図に示すように同志的に配置して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に所望周波数の励磁信号を供給
する信号供給源であって、これはその信号の周波数を可
変可能な構成のものを使用する。さらに、前記ブリッジ
回路の出力は増幅部１つによって所定の増幅度で増幅し
た後、座標変換手段２０により座標変換し、後述する２
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に表示するものである。２１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
とのりフトオフ（ギャップ）を７とし、１次コイルにＶ
−１，０の電圧をかけた場合、横軸を２次コイルに誘起
された１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ざ（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ｍ（ニ）はｚ−０゜ルー
μ口において励磁信号の周波数ｆと被測定対１２１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２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）は励磁信号の周波数ｆ
および導電率σによって変化するので、前記信号供給源
１８から出力される励磁信号の周波数ｆを可変していく
と、第５図に示すように被測定対象２１の組織変化によ
ってブリッジ回路出力が異なって出力される。同図（ａ
）は励磁周波数ｆが１に陽、同図（ｂ）は１００に陽の
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を下げていくと、被測定対象２１の表面
亀裂等の組織成分の影響を受けないことが分る。このこ
とは、１次のコイル１４および２次のコイル１５に励磁
周波数ｆの低い信号を印加すれば、表層亀裂等の下側を
ＶＡＮ流が流れて亀裂等の影響を受けなくなるものと考
えられる。

一方、励磁周波数ｆを１ＫＨｚ、１００Ｋｌｂとした時
、第６図（ａ）、（ｂ）に示すようにリフトオフ２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
．２ｓ程度であり、励磁周波数ｆを５Ｋ）Ｉｔ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５　Ｋ　）１２
以下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
周波数に応じた被測定対象２１の表面亀裂の下側に渦電
流が流れる。この結果、かかる渦電流により被測定対象
２１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、これら両コイル１４．
１５の出力差をブリッジ回路から取出し、増幅部１つで
増幅した後、座標変換手段２ｏに導入して座標変換し、
そのうちリフトオフ成分であるＺ方向の出力のみを取出
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
る。しかし、このリフトオフ成分信号はレベル的に小さ
いので、２重化コイル構造とし、かつこれらコイル１４
．１５をブリッジ回路構成とすることにより、確実かつ
高精度にリフトオフ成分信号を得、被測定対象２１まで
の距離すなわち、被測定対象２１のプロフィールを測定
するものである。

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から従来よりも充分低い所望の周波数の信号を各
コイル１４．１５に印加するようにしたので、各コイル
１４．１５によって発生する磁束によって発生する渦電
流は被測定対象２１の表面亀裂の下側を流れ、よって被
測定対象２１の組織変化の影響を受けない。一方、被測
定対象２１の表面亀裂下側の渦電流によって被測定対衆
表面に形成する磁界の強さに応じてコイル１４゜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
変化による両コイル１４．１５の出力をブリッジ回路で
差の信号として取出し、座標変換によってリフトオフ成
分信号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くｑｌ
例えば圧延中の鋼板板厚形状等を高精度に制御できるも
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、オンライン計測においても充分に対処し得る非接
触式プロフィール測定装置を提供できる。

【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図は本発明装置の概略構成図、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手段の一例図、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・・・座標変
換手段、２１・・・被測定対象。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ］３ 第１図 第２図 第４図 第５図　　　　　第６図 第７図

Claims (1)

1. 【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装置において、 １次コイルおよび２次コイルを同芯的に配置させて２重
   コイル構造とした渦流検出部と、この渦流検出部の各コ
   イルに供給する励磁信号の周波数を可変可能にした信号
   供給手段とを備え、被測定対象の表面組織状態に応じて
   励磁信号の周波数を下げて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装置。