(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延機によって鋼板を製造するプロセスに設置され、且つ前記鋼板の表面を光学的に検査する装置において、
前記鋼板表面に光を照射すると共に前記鋼板表面から反射する反射光を検出する光学装置と、
前記熱間圧延機により圧延された鋼板を巻取機側に搬送するロール群の適宜位置の下方に設けられ、内部に前記光学装置を収納すると共にその上方に位置する部分に形成された開口部を透明体の窓面により覆われたケースと、
このケースの外部に設けられ低圧水系より供給される低圧水により前記窓面を洗浄する低圧洗浄手段と、
前記ケースの外部に設けられ高圧水系より供給される前記低圧水より圧力が高い高圧水により前記窓面を洗浄する高圧洗浄手段と、
検査が行われていないときは前記低圧水系より前記低圧洗浄手段に低圧水を供給して該低圧洗浄手段により前記窓面を洗浄させ、検査開始前及び検査完了のタイミングで前記高圧水系より高圧洗浄手段に高圧水を供給して該高圧洗浄手段により前記窓面を洗浄させ、かつ検査開始前の高圧水による前記窓面の洗浄の完了後から一定時間後に前記光学装置により前記検査を開始させる制御手段とを備えたことを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の表面検査装置において、前記鋼板の進行方向と直交する方向に前記窓面の投受光範囲に向けて高圧水を噴射させることを特徴とする表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板の表面検査を行う表面検査装置において、特に水蒸気、粉塵、圧延油、機械油などが飛散する悪環境下での光学装置の汚れを防止することが可能な表面検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延プロセスにおいては、金属スラブを加熱し、これを粗圧延機、複数の圧延ロールを備えた仕上圧延機により熱間圧延して例えば一定厚みの鋼板を製造し、この鋼板を巻取機によりコイル状に巻取っている。
【０００３】
ところで、この鋼板の上側及び下側表面には、材料自身の内部にある不純物の偏析、圧延加工中に生じる疵等によって様々な欠陥が現れる。
【０００４】
従って、熱間圧延プロセスにおいて、鋼板を圧延しながら鋼板の上側及び下側表面を検査し、欠陥の有無を確認する必要がある。
【０００５】
最近では、光源とラインセンサカメラ及び鋼板の自発光除去用のフィルタという、冷間圧延プロセスではごく一般的な構成の光学的検査装置を仕上げ圧延機以降から巻取機までの搬送区間に設けての適用が試みられている。
【０００６】
この光学的検査装置で鋼板の表面検査を行う場合、鋼板の表側表面の検査に対しては、鋼板の走行ライン上方にスペースが存するので、光学的検査装置の設置上の問題は少ないが、鋼板の下側表面の検査に対しては多くの構造物が存在するため、走行ラインの側方に移動機構（トラバース）を設置し、この移動機構に光学的検査装置を組込んで鋼板の流れ方向と直交する方向に移動させることは困難である。
【０００７】
このため、従来では鋼板から適宜の距離をおいて支持物に支持させて設けられ、内部に光源装置とラインセンサカメラとを収納した防水及び遮熱板からなるケースに光学機器の投受光系の光路上に面してガラスなどの透明体で覆われた窓面を設け、この窓面にエアを吹き付けることによって汚れ付着の防止を図ることが一般的であり、窓面を水で洗浄することは光路を歪めたり、水膜のムラや残存した水滴がノイズとなること等から避けるのが普通である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、熱間圧延プロセスでの鋼板の表面検査は、検査対象である鋼板温度が４００℃乃至１０００℃以上の高温状態の中で、しかも大量の水と水蒸気等が検査雰囲気中に存在するといった劣悪な環境下にあるため、ケースの上から落ちてくる水や圧延油（機械油）を完全に防ぐことができなかったり、あるいはエアによって周りの水蒸気、粉塵などを巻き込んで窓面に吹き付けてしまい、かえって汚れが進行してしまう。従って、表面欠陥検査装置で処理された画像信号を表示装置に表示しても、欠陥の有無を判別できないという問題がある。
【０００９】
本発明は上記のような問題を解消し、水蒸気、粉塵、圧延油などによる光学系の汚れを防止して鋼板の表面検査を行うことが可能な表面検査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により表面検査装置を構成する。
【００１１】
請求項１に対応する発明は、熱間圧延機によって鋼板を製造するプロセスに設置され、且つ前記鋼板の表面を光学的に検査する装置において、前記鋼板表面に光を照射すると共に前記鋼板表面から反射する反射光を検出する光学装置と、前記熱間圧延機により圧延された鋼板を巻取機側に搬送するロール群の適宜位置の下方に設けられ、内部に前記光学装置を収納すると共にその上方に位置する部分に形成された開口部を透明体の窓面により覆われたケースと、このケースの外部に設けられ低圧水系より供給される低圧水により前記窓面を洗浄する低圧洗浄手段と、前記ケースの外部に設けられ高圧水系より供給される前記低圧水より圧力が高い高圧水により前記窓面を洗浄する高圧洗浄手段と、検査が行われていないときは前記低圧水系より前記低圧洗浄手段に低圧水を供給して該低圧洗浄手段により前記窓面を洗浄させ、検査開始前及び検査完了のタイミングで前記高圧水系より高圧洗浄手段に高圧水を供給して該高圧洗浄手段により前記窓面を洗浄させ、かつ検査開始前の高圧水による前記窓面の洗浄の完了後から一定時間後に前記光学装置により検査を開始させる制御手段とを備える。
【００１２】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の表面検査装置において、前記鋼板の進行方向と直交する方向に前記窓面の投受光範囲に向けて高圧水を噴射させる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明による表面検査装置の一例を示す構成図である。
【００１９】
図１において、２は図示しない熱間圧延機から出た鋼板１を図示しない巻取機側に送込む搬送ロールで、この搬送ロール２の周囲部は鋼板１からの輻射、伝導による熱により極めて高温状態となっており、また鋼板１や搬送ロール２などに冷却などの種々の目的で大量の水を注入することがあることから大量の水蒸気が発生する。
【００２０】
また、図示しない熱間圧延機で鋼板を圧延するとき、圧延ロール２には潤滑のための圧延油を注入したり、搬送ロール２などの機械設備の潤滑のためグリスや機械油を用いていることから余剰の油が飛散することがある。
【００２１】
３は鋼板１から下方に適宜の距離を存して図示しない支持物に支持させて設けられた防水及び遮熱板からなるケースであり、このケース３内には鋼板１に光を照射するための光源装置４及びこの光源装置４によって鋼板１に照射された光の反射光を検出するラインセンサカメラ５が収納され、このラインセンサカメラ５で検出された信号は、ケース内またはケース外部に設置された図示しない表面欠陥検査装置に送られ、ここで表面欠陥の有無を検査するための画像信号が得られるようになっている。
【００２２】
また、ケース３の上面には光源装置４から出射された光及び鋼板１からの反射光の光路に対応させて開口部が形成され、この開口部をガラスなどの透明体で覆われた窓面６が設けられている。従って、この窓面６を通して水、水蒸気、粉塵などがケース３内に侵入することはない。
【００２３】
このような構成の表面検査装置では、従来技術としても述べたように窓面６あるいは窓面６と鋼板１との間の光路にエアを吹き付けて窓面の汚れを防止しても、ケース３が鋼板１の下方に設置されているため、上から落下してくる水などを完全に防ぐことができなかつたり、あるいはエアによって廻りの水蒸気、粉塵などを巻き込んで窓面に吹き付けてしまうことから、かえって汚れが進行してしまうという問題がある。
【００２４】
このような問題に対して、本発明者らは種々の検討、実験を行った結果、前述したような環境下では水で窓面を洗浄することによって汚れの付着を防止できると共に、表面検査にも影響がないことが確認された。
【００２５】
そこで、本発明では以下のような手段により窓面の洗浄を実施して水蒸気、粉塵、圧延油などによる光学系の汚れを防止して鋼板の表面検査を可能にするものである。
【００２６】
図２は本発明による表面検査装置の第１の実施の形態における要部を示す構成図である。
【００２７】
図２は図１で説明した表面検査装置の収納ケース３のうち、窓面６を上から見たものであり、この図の６は図１の窓面６と同じであり、７は光源装置４から照射された光及び鋼板１からの反射光が通過する投受光範囲である。
【００２８】
第１の実施の形態では、窓面６の鋼板の進行方向と平行に複数個の洗浄水噴射ノズル８を所定の間隔を存して配設し、窓面の投受光範囲７に向けて０．５ＭＰａ未満の低圧水を噴射させる構成とするものである。
【００２９】
この場合、洗浄水噴射ノズル８の位置と設置個数は、洗浄水の圧力とノズルからの水の広がり具合、洗浄水噴射ノズル８の設置場所から投受光範囲７までの距離、投受光範囲７の幅によって決定されるが、洗浄水が適度にラップして洗浄されない部分が生じないように配設される。
【００３０】
このような構成において、検査開始前に洗浄水噴射ノズル８より窓面６の投受光範囲の面に０．５ＭＰａ未満の低圧水を噴射させて洗浄することにより、水蒸気、粉塵、圧延油などが押し流され、窓面の汚れを防止することができる。
【００３１】
図３は本発明による表面検査装置の第２の実施の形態における要部を示す構成図である。
【００３２】
図３は図１で説明した表面検査装置の収納ケース３のうち、窓面６を上から見たものであり、この図の６は図１の窓面６と同じであり、７は光源装置４から照射された光及び鋼板１からの反射光が通過する投受光範囲である。
【００３３】
第２の実施の形態では、ケース３の外部に窓面６の鋼板の進行方向と直交する方向に投受光範囲に向けて複数個の洗浄水噴射ノズル９を前後に重ならないようにして配設し、窓面の投受光範囲７に向けて０．５ＭＰａ以上の高圧水を噴射させる構成とするものである。
【００３４】
この場合、洗浄水噴射ノズル９の位置と設置個数は、洗浄水の圧力とノズルからの水の広がり具合、洗浄水噴射ノズル８の設置場所から投受光範囲７までの距離、投受光範囲７の幅によって決定されるが、洗浄水が適度にラップして洗浄されない部分が生じないように配設される。また、洗浄水として図示しない高圧ポンプからの供給水が使用され、０．５ＭＰａ以上の高圧水として得ている。
【００３５】
このような構成において、検査開始前に洗浄水噴射ノズル９より窓面６の投受光範囲の面に０．５ＭＰａ以上の高圧水を噴射させて洗浄することにより、洗浄能力が一層高くなり、水蒸気、粉塵、圧延油などが押し流され、窓面の汚れを防止することができる。
【００３６】
なお、図３では洗浄水噴射ノズル９の噴射方向を鋼板１の進行方向と直交する方向としたが、これは高圧水を使用するため、広い範囲を効率よく洗浄できるためであり、図２と同じく鋼板１の進行方向と平行に洗浄水噴射ノズル９を配設するようにしてもよい。
【００３７】
図４は本発明による表面検査装置の第３の実施の形態として図２と図３の洗浄水噴射ノズルとエアノズルを組合せ、且つこれらのノズルを制御するためのシステム構成を示すもので、図１乃至図３に示す部品と同一部品には同一符号を付して説明する。
【００３８】
図４において、８は鋼板１の進行方向と平行に所定の間隔を存して配設され、窓面６の投受光範囲７（図２に示す）に向けて低圧水を噴射する複数個の洗浄水噴射ノズル、９は鋼板１の進行方向と直交する方向に配設され、窓面６の投受光範囲７（図３に示す）に向けて高圧水を噴射する複数個の洗浄水噴射ノズルで、洗浄水噴射ノズル８は電磁弁２１を介して低圧水系統に接続され、また洗浄水噴射ノズル９は電磁弁２２を介して高圧水系統に接続されている。
【００３９】
また、２３は窓面に向けてエアを噴き付けるエア吹付ノズルで、このエア吹付ノズル２３は電磁弁２４を介してエア系統に接続されている。
【００４０】
さらに、２５は表面検査装置の設置個所より下流側の被検査材料１の上方に設けられた材料接近検出器で、この材料接近検出器２５は被検査材料１の先端通過を捉えて、被検査材料１が表面検査装置に近づいてきたことを検出するものである。また、２６は材料接近検出器２５の上流側で表面検査装置の設置個所より下流側の被検査材料１の上方に設けられた材料通過検出器で、この材料通過検出器２６は被検査材料１が表面検査装置に近づいてきたことを検出するものである。
【００４１】
一方、２７は材料接近検出器２５により検出される材料接近検出信号Ｓａ及び材料通過検出器２６により検出される材料通過検出信号Ｓｂがそれぞれ入力される制御装置で、この制御装置２７は材料接近検出信号Ｓａ及び材料通過検出信号Ｓｂの入力タイミングと予め定められたシーケンスに基いて前述した各電磁弁２１，２２，２４に対して開閉指令を出力すると共に、表面欠陥検査装置２８に計測指令を与える機能を備えている。
【００４２】
次に上記のように構成されたシステム構成による表面検査装置の動作を図５に示すタイムチャートにより説明する。
【００４３】
図５において、材料通過検出器２６により鋼板などの被検査材１が表面検査装置の検査エリアに入っていることが検出されたときの状態を「通材ＯＮ」とする。また、表面検査装置が検査を行うタイミングを「計測ＯＮ」とする。このときの高圧水による窓面の洗浄タイミングを「高圧洗浄水ＯＮ」、低圧水による窓面の洗浄タイミングを「低圧水洗浄ＯＮ」とする。
【００４４】
通材前の非計測中に電磁弁２２が開かれ、洗浄水噴出ノズル８より噴出される低圧洗浄水で常時窓面が洗浄される。これにより、窓面への汚れ付着が防止できる。また、この常時洗浄には窓面の冷却効果もある。これは汚れなどが付着したまま鋼板からの強い輻射熱を浴びると汚れが焼き付いてしまい、通常の洗浄では汚れを取ることが困難になるためである。
【００４５】
次に鋼板などの被検査材１が表面検査装置に近づいてきたことを材料接近検出器２５により検出すると、一定時間前に電磁弁２２が開かれて洗浄水噴出ノズル９より噴出される高圧洗浄水で窓面の洗浄を開始する。これにより、低圧洗浄水では取りきれない油などの付着物を洗い流す。高圧洗浄水は洗浄効果が高いため、短時間の使用でも充分効果が得られる。
【００４６】
以上のようにして窓面の汚れを洗い流した後、材料検出信号を受けると表面検査装置による計測を開始する。
【００４７】
次に計測終了タイミングとなった時点で電磁弁２２が開かれて洗浄水噴出ノズル９より噴出される高圧洗浄水で一定時間窓面の洗浄を行い、通材中に飛散してきた汚れなどを洗い流した後、次に材料が近づくまで低圧洗浄を行う。
【００４８】
なお、図４においては、「通材ＯＮ」の期間中常時「計測ＯＮ」のイメージで記述したが、これは通材中のある一定期間のみ計測するようにしてもよい。
【００４９】
上記第３の実施の形態において、次のようにしてもよい。
【００５０】
（１）第３の実施の形態で説明した計測開始前に高圧洗浄を行うにあたって、高圧洗浄終了後一定時間（Ｔ1）経過した後にラインセンサカメラにて鋼板１の下側面の計測を開始し、その検出信号を表面欠陥検知装置にて画像信号を生成するものである。
【００５１】
このようにすれば、洗浄直後の水膜がほぼ均一な状態で安定になるので、よりクリアな画像を得ることができる。
【００５２】
（２）第３の実施の形態で説明した計測開始前に高圧洗浄を行うにあたって、高圧洗浄が終了してから電磁弁２４を開いて窓面にエア吹付けノズル２３よりエアを噴き付けた後、ラインセンサカメラにて鋼板１の下側面の計測を開始し、その検出信号を表面欠陥検知装置にて画像信号を生成するものである。
【００５３】
このようにすれば、洗浄直後に窓面に付着して表面張力などで水滴状となった水を吹き飛ばし、水膜をほぼ均一な状態とすることで、よりクリアな画像を得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、水蒸気、粉塵、圧延油などによる光学系の汚れを防止して鋼板の表面検査を行うことが可能な表面検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表面検査装置の一例を示す構成図。
【図２】本発明による表面検査装置の第１の実施の形態における要部を示す構成図。
【図３】本発明による表面検査装置の第２の実施の形態における要部を示す構成図。
【図４】本発明による表面検査装置の第３の実施の形態を示す制御系を含むシステム構成図。
【図５】同実施の形態における動作を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１：鋼板
２：搬送ロール
３：ケース
４：光学装置
５：ラインセンサカメラ
６：窓面
７：投受光範囲
８，９：洗浄水噴射ノズル
２１，２２，２４：電磁弁
２３：エア吹付けノズル
２５：材料接近検出器
２６：材料通過検出器
２７：制御装置
２８：表面欠陥検査装置
【図１】
0003669323.tif 000002
【図２】
0003669323.tif 000003
【図３】
0003669323.tif 000004
【図４】
0003669323.tif 000005
【図５】
0003669323.tif 000006