(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被圧延材の圧延加工に使用される圧延ロールの表層状態を管理するロール管理装置において、
前記圧延ロールの表層に磁界を印加して前記圧延ロールの表層状態を示す信号レベルの検出信号を出力する電磁気センサを用い、前記圧延ロールの表層状態を検出する表層状態検出部と、
前記圧延ロールのメンテナンスを促す警報を報知する警報部と、
前記表層状態検出部による前記圧延ロールの表層状態の検出データに、前記圧延ロールの表層状態が欠陥の発生要因となり得る劣化レベルであるか否かを判断するための管理閾値を超過する管理閾値超過の検出データが有るか否かを判断し、前記管理閾値超過の検出データが有る場合、前記管理閾値超過の検出データがエリア状に分布したデータであるか否かを判断し、エリア状に分布したデータである場合、前記管理閾値超過の検出データが過去の前記管理閾値超過の検出データと同じ箇所に発生していたか否かを判断し、同じ箇所に発生していた場合、前記管理閾値超過の検出データの発生が所定回数連続したか否かを判断し、所定回数連続した場合、前記管理閾値超過の検出データの発生が所定回数連続したタイミングを、前記圧延ロールの表層劣化の度合いに適合したメンテナンス時期として判断し、前記メンテナンス時期に前記警報を報知するように前記警報部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするロール管理装置。
【請求項２】
前記電磁気センサは、磁界の印加によって前記圧延ロールの表層に渦電流を誘起し、前記渦電流によって前記圧延ロールの表層に発生した磁束に応答して、前記信号レベルの検出信号を検出する渦流センサであることを特徴とする請求項１に記載のロール管理装置。
【請求項３】
前記渦流センサは、
互いに平行な３つの脚部を有してＥ形状の外形をなすＥ形コアと、
前記３つの脚部のうちの中央の脚部に配置され、励磁信号に基づく磁界を前記圧延ロールの表層に印加して前記渦電流を誘起する励磁コイルと、
前記３つの脚部のうちの前記中央の脚部を挟む２つの脚部に配置され、前記渦電流によって前記圧延ロールの表層に発生した磁束を検出する２つの検出コイルと、
を備え、
前記表層状態検出部は、前記磁束によって前記２つの検出コイルに各々誘起する前記検出信号の差分信号に基づいて、前記圧延ロールの表層状態を検出することを特徴とする請求項２に記載のロール管理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記圧延ロールの周方向の位置および幅方向の位置と前記圧延ロールの表層状態を示す信号レベルとを対応付け、前記周方向の位置および前記幅方向の位置によって特定される前記圧延ロールの表層上の位置における前記信号レベルを示す２次元マップを生成し、前記２次元マップ内の前記信号レベルの分布をもとに、前記圧延ロールの表層劣化の度合いを判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のロール管理装置。
【請求項５】
前記制御部によって生成された前記２次元マップを複数格納する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記記憶部に格納された複数の前記２次元マップのうち、最新の２次元マップと該最新の２次元マップから遡った１以上の過去の２次元マップとを用いて、前記圧延ロールの表層上の位置別に前記信号レベルの加算平均処理を行い、該加算平均処理後の２次元マップ内の信号レベルの分布をもとに、前記圧延ロールの表層劣化の度合いを判断することを特徴とする請求項４に記載のロール管理装置。
【請求項６】
被圧延材の圧延加工に使用される圧延ロールの表層状態を管理するロール管理方法において、前記圧延ロールの表層に磁界を印加して前記圧延ロールの表層状態を示す信号レベルの検出信号を出力する電磁気センサを用い、前記圧延ロールの表層状態を検出し、前記表層状態の検出データに、前記圧延ロールの表層状態が欠陥の発生要因となり得る劣化レベルであるか否かを判断するための管理閾値を超過する管理閾値超過の検出データが有るか否かを判断し、前記管理閾値超過の検出データが有る場合、前記管理閾値超過の検出データがエリア状に分布したデータであるか否かを判断し、エリア状に分布したデータである場合、前記管理閾値超過の検出データが過去の前記管理閾値超過の検出データと同じ箇所に発生していたか否かを判断し、同じ箇所に発生していた場合、前記管理閾値超過の検出データの発生が所定回数連続したか否かを判断し、所定回数連続した場合、前記管理閾値超過の検出データの発生が所定回数連続したタイミングを、前記圧延ロールの表層劣化の度合いに適合したメンテナンス時期として判断し、前記メンテナンス時期に、前記圧延ロールのメンテナンスを促す警報を報知することを特徴とするロール管理方法。
【請求項７】
前記電磁気センサとして、磁界の印加によって前記圧延ロールの表層に渦電流を誘起し、前記渦電流によって前記圧延ロールの表層に発生した磁束に応答して、前記信号レベルの検出信号を検出する渦流センサを用いることを特徴とする請求項６に記載のロール管理方法。
【請求項８】
Ｅ形状の外形をなす前記渦流センサの中央の脚部に配置された励磁コイルによって、励磁信号に基づく磁界を前記圧延ロールの表層に印加して前記渦電流を誘起し、前記渦流センサのうちの前記中央の脚部を挟む２つの脚部に配置された２つの検出コイルによって、前記渦電流に基づく前記磁束を検出し、前記磁束によって前記２つの検出コイルに各々誘起する前記検出信号の差分信号に基づいて、前記圧延ロールの表層状態を検出することを特徴とする請求項７に記載のロール管理方法。
【請求項９】
前記圧延ロールの周方向の位置および幅方向の位置と前記圧延ロールの表層状態を示す信号レベルとを対応付け、前記周方向の位置および前記幅方向の位置によって特定される前記圧延ロールの表層上の位置における前記信号レベルを示す２次元マップを生成し、前記２次元マップ内の前記信号レベルの分布をもとに、前記圧延ロールの表層劣化の度合いを判断することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載のロール管理方法。
【請求項１０】
複数の前記２次元マップを記憶部に格納し、前記記憶部に格納された複数の前記２次元マップのうち、最新の２次元マップと該最新の２次元マップから遡った１以上の過去の２次元マップとを用いて、前記圧延ロールの表層上の位置別に前記信号レベルの加算平均処理を行い、該加算平均処理後の２次元マップ内の信号レベルの分布をもとに、前記圧延ロールの表層劣化の度合いを判断することを特徴とする請求項９に記載のロール管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被圧延金属材の圧延加工に使用される金属製の圧延用ロール（以下、圧延ロールという）の表層状態を管理するロール管理装置およびロール管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延または冷間圧延等の圧延加工に使用される圧延ロールは、例えば圧延対象の鋼板の圧延加工時に、この鋼板との熱接触または磨耗に起因して、熱負荷または摩擦負荷を表層に受ける。このような熱負荷または摩擦負荷等の圧延加工時の負荷は、順次搬送される鋼板を圧延ロールが圧延する都度、この圧延ロールの表層に蓄積される。圧延ロールの表層は、圧延加工時の負荷の蓄積に伴って劣化する。表層が劣化した状態の圧延ロールを使用して圧延加工が繰り返し行われた場合、圧延ロールの表層劣化が更に進行し、ついには、圧延ロールの表層に、欠けまたは割れ等の欠陥が生じてしまう。
【０００３】
上述したように表層に欠陥が生じた状態の圧延ロールを使用して圧延加工が続行された場合、この圧延ロール表層の欠陥が圧延加工後の鋼板に意図せず転写され、この結果、鋼板の表層に欠陥が生じてしまう。このような転写現象に起因して鋼板表層に生じた欠陥は、その後に鋼板が圧延加工される都度、この鋼板の圧延加工に伴い、引き伸ばされる等して変形する。このため、圧延工程後の各工程において、この変形後の鋼板欠陥を発見することは困難になる。
【０００４】
このような事態を回避するために、圧延ロールは、一定期間毎もしくは一定量の圧延加工毎等、欠陥発生までの時間的な余裕を考慮して定期的に、表層の研削や研磨等によって補修（メンテナンス）される。なお、圧延ロールのメンテナンスは、一般に、ロールショップ等の圧延ライン外、すなわち、オフラインにおいて行われる。
【０００５】
一方、上述した圧延ロール表層の欠陥は、圧延工程において常時、監視されているわけではない。このため、たとえ圧延ロールの表層に欠陥が発生した場合であっても、この欠陥を有する圧延ロールを使用して、鋼板の圧延加工を継続する可能性がある。この結果、圧延ロールからの欠陥転写に起因して欠陥が生じた鋼板、すなわち、鋼板の不良品が大量に製造される。このような不良品の大量製造という事態を回避するために、圧延ロール表層の欠陥を検出する装置または方法が提案され、従来、圧延ロールの表層から検出された欠陥を補修すべく、圧延ロールのメンテナンスが行われている。
【０００６】
なお、上述した圧延ロール表層の欠陥検出に関する従来技術として、例えば、欠陥検出対象の圧延ロールの外周表面にレーザ光を照射して、この外周表面からの反射光を受光し、受光した反射光の光強度に基づいて、この外周表面の欠陥の有無を検出する表面欠陥検出装置がある（特許文献１参照）。また、圧延ロール表面の探傷信号を分析して２次元表示し、これによって、圧延ロールの表面疵の有無、種類、形状、大きさを判断する渦流探傷方法もある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２０８３４７号公報
【特許文献２】特公平２−５２９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術では、圧延ラインにおいて鋼板等の被圧延材の圧延加工に使用されているオンラインの圧延ロールを適切なタイミングにメンテナンスすることが困難である。すなわち、オンラインの圧延ロールを使用して被圧延材の圧延加工を行いつつも、圧延加工の継続に伴って進行する圧延ロールの表層劣化の度合いに対応して、オンラインの圧延ロールのメンテナンス時期を適正に判断することが困難である。このため、圧延ロールの表層劣化が進行して圧延ロール表層に欠陥の兆候が発生した場合であっても、圧延ロールをメンテナンスすべき好機を逸してしまい、この劣化状態の圧延ロールを被圧延材の圧延加工に使用し続ける可能性がある。ついには、オンラインの圧延ロールの表層に欠陥が発生し、この欠陥が圧延ロールから被圧延材に転写され、この結果、被圧延材の不良品が大量に製造されてしまう。
【０００９】
なお、上述した特許文献１に記載の従来技術は、圧延ロール表層の欠陥の有無を光学方式によって検出するものである。このため、被圧延材の圧延時、特に熱間圧延工程に例示されるように、オンラインの圧延ロールの表層近傍に冷却水やダストが存在する環境下において、圧延ロールの表層劣化を検出することは困難である。
【００１０】
また、上述した特許文献２に記載の従来技術では、オンラインの圧延ロールの表層劣化の度合いに対応して、如何なる時期に圧延ロールメンテナンスすべきであるかについて何ら検討されていない。このため、オンラインにおいて、圧延ロールをメンテナンスすべき適正なタイミングを逸してしまう可能性が高い。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、オンラインの圧延ロールの表層劣化に対応して、この圧延ロールのメンテナンス時期を適正化でき、この結果、圧延ロール表層から被圧延材への欠陥転写を低減できるロール管理装置およびロール管理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるロール管理装置は、被圧延材の圧延加工に使用される圧延ロールの表層状態を管理するロール管理装置において、前記圧延ロールの表層に磁界を印加して前記圧延ロールの表層状態を示す信号レベルの検出信号を出力する電磁気センサを用い、前記圧延ロールの表層状態を検出する表層状態検出部と、前記圧延ロールのメンテナンスを促す警報を報知する警報部と、前記表層状態検出部による前記圧延ロールの表層状態の検出データをもとに、前記圧延ロールの表層劣化の度合いに適合したメンテナンス時期を判断し、前記メンテナンス時期に前記警報を報知するように前記警報部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるロール管理装置は、上記の発明において、前記電磁気センサは、磁界の印加によって前記圧延ロールの表層に渦電流を誘起し、前記渦電流によって前記圧延ロールの表層に発生した磁束に応答して、前記信号レベルの検出信号を検出する渦流センサであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかるロール管理装置は、上記の発明において、前記渦流センサは、互いに平行な３つの脚部を有してＥ形状の外形をなすＥ形コアと、前記３つの脚部のうちの中央の脚部に配置され、励磁信号に基づく磁界を前記圧延ロールの表層に印加して前記渦電流を誘起する励磁コイルと、前記３つの脚部のうちの前記中央の脚部を挟む２つの脚部に配置され、前記渦電流によって前記圧延ロールの表層に発生した磁束を検出する２つの検出コイルと、を備え、前記表層状態検出部は、前記磁束によって前記２つの検出コイルに各々誘起する前記検出信号の差分信号に基づいて、前記圧延ロールの表層状態を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかるロール管理装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記圧延ロールの周方向の位置および幅方向の位置と前記圧延ロールの表層状態を示す信号レベルとを対応付け、前記周方向の位置および前記幅方向の位置によって特定される前記圧延ロールの表層上の位置における前記信号レベルを示す２次元マップを生成し、前記２次元マップ内の前記信号レベルの分布をもとに、前記圧延ロールの表層劣化の度合いを判断することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかるロール管理装置は、上記の発明において、前記制御部によって生成された前記２次元マップを複数格納する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記記憶部に格納された複数の前記２次元マップのうち、最新の２次元マップと該最新の２次元マップから遡った１以上の過去の２次元マップとを用いて、前記圧延ロールの表層上の位置別に前記信号レベルの加算平均処理を行い、該加算平均処理後の２次元マップ内の信号レベルの分布をもとに、前記圧延ロールの表層劣化の度合いを判断することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかるロール管理装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記圧延ロールの表層劣化の度合いを多段階に判断し、前記表層劣化が所定の度合いまで進行した場合、前記表層劣化の進行度合いに適合した前記メンテナンス時期に、前記警報を報知するように前記警報部を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかるロール管理方法は、被圧延材の圧延加工に使用される圧延ロールの表層状態を管理するロール管理方法において、前記圧延ロールの表層に磁界を印加して前記圧延ロールの表層状態を示す信号レベルの検出信号を出力する電磁気センサを用い、前記圧延ロールの表層状態を検出し、前記表層状態の検出データをもとに、前記圧延ロールの表層劣化の度合いに適合したメンテナンス時期を判断し、前記メンテナンス時期に、前記圧延ロールのメンテナンスを促す警報を報知することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかるロール管理方法は、上記の発明において、前記電磁気センサとして、磁界の印加によって前記圧延ロールの表層に渦電流を誘起し、前記渦電流によって前記圧延ロールの表層に発生した磁束に応答して、前記信号レベルの検出信号を検出する渦流センサを用いることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかるロール管理方法は、上記の発明において、Ｅ形状の外形をなす前記渦流センサの中央の脚部に配置された励磁コイルによって、励磁信号に基づく磁界を前記圧延ロールの表層に印加して前記渦電流を誘起し、前記渦流センサのうちの前記中央の脚部を挟む２つの脚部に配置された２つの検出コイルによって、前記渦電流に基づく前記磁束を検出し、前記磁束によって前記２つの検出コイルに各々誘起する前記検出信号の差分信号に基づいて、前記圧延ロールの表層状態を検出することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明にかかるロール管理方法は、上記の発明において、前記圧延ロールの周方向の位置および幅方向の位置と前記圧延ロールの表層状態を示す信号レベルとを対応付け、前記周方向の位置および前記幅方向の位置によって特定される前記圧延ロールの表層上の位置における前記信号レベルを示す２次元マップを生成し、前記２次元マップ内の前記信号レベルの分布をもとに、前記圧延ロールの表層劣化の度合いを判断することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明にかかるロール管理方法は、上記の発明において、複数の前記２次元マップを記憶部に格納し、前記記憶部に格納された複数の前記２次元マップのうち、最新の２次元マップと該最新の２次元マップから遡った１以上の過去の２次元マップとを用いて、前記圧延ロールの表層上の位置別に前記信号レベルの加算平均処理を行い、該加算平均処理後の２次元マップ内の信号レベルの分布をもとに、前記圧延ロールの表層劣化の度合いを判断することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明にかかるロール管理方法は、上記の発明において、前記圧延ロールの表層劣化の度合いを多段階に判断し、前記表層劣化が所定の度合いまで進行した場合、前記表層劣化の進行度合いに適合した前記メンテナンス時期に前記警報を報知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、オンラインの圧延ロールの表層劣化に対応して、この圧延ロールのメンテナンス時期を適正化でき、この結果、圧延ロール表層から被圧延材への欠陥転写を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるロール管理装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、管理対象の圧延ロールに対するセンサボックスの配置状態の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、圧延ロールの管理対象表層を説明するための模式図である。
【図４】図４は、本実施の形態におけるセンサボックスの一構成例を示す模式図である。
【図５】図５は、センサボックス内のＥ形センサの一構成例を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態にかかるロール管理方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、圧延ロールにおける管理対象表層の状態検出結果の一具体例を示す模式図である。
【図８】図８は、圧延ロールの管理対象表層の信号レベルと圧延本数との相関の一具体例を示す計測分析結果である。
【図９】図９は、圧延ロールの管理対象表層の信号レベルと圧延本数との相関の別の具体例を示す計測分析結果である。
【図１０】図１０は、本発明におけるロール管理装置におけるセンサボックスの一変形例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本変形例における櫛形センサの一構成例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、本変形例における櫛形センサが有する各コイルの機能切り替え方法の一例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本変形例における櫛形センサが有する各コイルの機能切り替え方法の別例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、添付図面を参照して、本発明にかかるロール管理装置およびロール管理方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００２７】
(実施の形態)
図１は、本発明の実施の形態にかかるロール管理装置の一構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態にかかるロール管理装置１は、被圧延材１６の圧延加工に使用される圧延ロール１２ａの表層状態を管理する装置であり、センサボックス２と、渦流探傷機３と、エンコーダ４と、管理コンピュータ５とを備える。
【００２８】
センサボックス２は、管理対象の圧延ロール１２ａの表層状態を示す信号レベルを検出する電磁気センサとしての機能を有し、圧延ロール１２ａの表層近傍に配置される。図２は、管理対象の圧延ロールに対するセンサボックスの配置状態の一例を示す模式図である。図１，２に示すように、センサボックス２は、圧延ロール１２ａにおける被圧延材１６の通板方向（図１，２の太線矢印参照）の上流側に配置され、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４と対向するように、圧延ロール１２ａの表層に近接する。このセンサボックス２と圧延ロール１２ａの表層との距離、すなわち、リフトオフＬは、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の状態を検出する期間、ほぼ一定に維持される。また、センサボックス２は、ケーブル３ａを介して渦流探傷機３と通電可能に接続され、渦流探傷機３から供給される励磁信号に基づく磁界を管理対象表層１４に印加して、この管理対象表層１４の状態を示す信号レベルの検出信号を渦流探傷機３に対して出力する。
【００２９】
なお、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４は、図３に示すように、圧延ロール１２ａの全表層のうちの欠けまたは割れ等の欠陥１５が比較的発生し易い表層部分である。管理対象表層１４は、圧延ロール１２ａの回転軸方向（以下、ロール幅方向という）に幅Ｗを有する。この管理対象表層１４の幅Ｗは、センサボックス２の検出可能範囲と同等である。一方、管理対象表層１４の周方向長さは、圧延ロール１２ａの１回転分の周方向長さと同等である。
【００３０】
渦流探傷機３は、上述したセンサボックス２を用いて、圧延ロール１２ａの表層状態を検出する表層状態検出部として機能する。具体的には、渦流探傷機３は、ケーブル３ａを介して所定の周波数の励磁信号をセンサボックス２に供給し、センサボックス２を用いて、この励磁信号に基づく磁界を圧延ロール１２ａの管理対象表層１４に印加する。渦流探傷機３は、このように管理対象表層１４に磁界を印加する都度、ケーブル３ａを介して、この管理対象表層１４の状態を示す信号レベルの検出信号をセンサボックス２から取得する。渦流探傷機３は、取得した検出信号に対して所定の信号処理を行い、この結果、管理対象表層１４の状態を示す検出データ（以下、状態検出データという）を生成する。その都度、渦流探傷機３は、生成した状態検出データを管理コンピュータ５に送信する。
【００３１】
エンコーダ４は、管理対象の圧延ロール１２ａの回転情報（回転角度、回転量等）を測定し、その都度、得られた回転情報を示すパルス信号（以下、回転信号という）を管理コンピュータ５に送信する。この回転情報は、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４における周方向の位置の特定、センサボックス２および渦流探傷機３による管理対象表層１４の状態検出ピッチの制御等の処理に用いられる。
【００３２】
管理コンピュータ５は、圧延ロール１２ａの表層状態の管理に必要な各種処理を実行する装置であり、図１に示すように、入力部６と、警報部７と、記憶部８と、制御部９とを備える。入力部６は、キーボードおよびマウス等の入力デバイスを用いて実現され、操作者の入力操作に対応して各種情報を制御部９に入力する。なお、入力部６による入力情報として、例えば、管理対象の圧延ロール１２ａの外径および幅等のロールサイズ情報、管理対象表層１４の幅Ｗ等の圧延ロール１２ａにおける管理対象表層１４の範囲を設定するための情報、管理対象表層１４の状態の判断処理に必要な各種情報等が挙げられる。
【００３３】
警報部７は、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の管理に必要な各種警報（アラーム）を報知する。例えば、警報部７は、ＣＲＴまたは液晶等のディスプレイを用いて実現される。警報部７は、制御部９によって表示指示された各種情報を表示し、これによって、作業者等に各種情報を報知する。なお、警報部７によって報知される警報として、例えば、管理対象の圧延ロール１２ａのメンテナンスを促す情報、センサボックス２の状態に関する情報等が挙げられる。
【００３４】
記憶部８は、制御部９によって記憶指示された情報を記憶し、読み出し指示された記憶情報を制御部９に送信する。具体的には、記憶部８は、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の管理に用いられる表層管理情報８ａおよびマップ情報８ｂ、並びに、入力部６による入力情報等を記憶する。表層管理情報８ａには、例えば、管理対象表層１４の範囲内における位置毎の過去および現在の状態検出データ、管理対象表層１４の管理に必要な各種演算処理の閾値等の情報が含まれる。一方、マップ情報８ｂは、圧延ロール１２ａの周方向の位置および幅方向の位置によって特定される管理対象表層１４上の各位置における信号レベルを示す２次元マップ等の情報である。このマップ情報８ｂには、現在および過去の２次元マップの情報が含まれる。なお、この２次元マップにおける信号レベルは、管理対象表層１４の状態を示す電圧値である。
【００３５】
制御部９は、ロール管理装置１の機能を実現するためのプログラム等を記憶するメモリおよびこのメモリ内のプログラムを実行するＣＰＵ等を用いて実現される。制御部９は、センサボックス２、渦流探傷機３、エンコーダ４、入力部６、警報部７、および記憶部８の各動作を制御し、且つ、これらの各構成部との電気信号の入出力を制御する。
【００３６】
具体的には、制御部９は、センサボックス２による圧延ロール１２ａのロール幅方向の検出位置を把握しつつ制御する。また、制御部９は、エンコーダ４から取得した回転信号をもとに、センサボックス２による圧延ロール１２ａの周方向の検出位置を把握する。制御部９は、このように把握した各検出位置をもとに、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４内における各状態の検出位置を特定し、特定した各検出位置と渦流探傷機３からの各状態検出データとを対応付ける。制御部９は、このように互いに対応付けた管理対象表層１４上の各検出位置と各状態検出データとを表層管理情報８ａの一つとして記憶部８に格納する。また、制御部９は、このような渦流探傷機３による圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の状態検出データをもとに、圧延ロール１２ａの表層劣化の度合いに適合したメンテナンス時期を判断する。制御部９は、このように判断したメンテナンス時期に、圧延ロール１２ａのメンテナンスを促す警報を報知するように警報部７を制御する。
【００３７】
また、制御部９は、センサボックス２から取得した信号をもとに、センサボックス２と圧延ロール１２ａとの間のリフトオフＬを管理し、このリフトオフＬが過度にずれた場合、リフトオフＬの補修を促す警報を報知するように警報部７を制御する。さらに、制御部９は、センサボックス２から取得した信号をもとに、センサボックス２内の温度を管理し、この温度が過度に高い場合、センサボックス２の温度調整を促す警報を報知するように警報部７を制御する。
【００３８】
一方、制御部９は、図１に示すように、判断処理部９ａおよび画像処理部９ｂを有する。判断処理部９ａは、画像処理部９ｂによる最新の２次元マップ等の情報を用いて、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の状態を管理するために必要な各種判断処理を行う。画像処理部９ｂは、渦流探傷機３からの状態検出データに対して所定の画像処理を行い、これによって、上述した管理対象表層１４上の各位置における信号レベルを示す２次元マップを生成する。制御部９は、この画像処理部９ｂによって順次生成した複数の２次元マップをマップ情報８ｂとして記憶部８に格納する。この場合、記憶部８内のマップ情報８ｂには、例えば、圧延ロール１２ａの１回転毎の２次元マップが、現在および過去の複数回転分、含まれる。また、画像処理部９ｂは、圧延ロール１２ａの表層に酸化層が生じた場合等、圧延ロール１２ａの表層状態に対応して適宜、これら複数回転分の２次元マップ内の各信号レベルを管理対象表層１４上の位置別に加算平均処理する。画像処理部９ｂは、この加算平均処理後の各信号レベルによって管理対象表層１４上の各位置の状態が示される２次元マップ（以下、適宜、加算平均処理後の２次元マップという）を最新の２次元マップとして生成する。
【００３９】
ここで、本実施の形態にかかるロール管理装置１によって表層状態が管理される圧延ロール１２ａは、図１に示すように、鉄鋼材等の被圧延材１６を圧延する圧延ライン内の圧延機１１の一部分である。すなわち、圧延機１１は、被圧延材１６の圧延加工に用いられる上下一対の圧延ロール１２ａ，１２ｂと、これら圧延ロール１２ａ，１２ｂを各々バックアップするバックアップロール１３ａ，１３ｂとを備える。圧延機１１は、圧延ロール１２ａ，１２ｂによって被圧延材１６を挟圧して圧延加工しつつ、通板方向に被圧延材１６を搬出する。圧延機１１は、このような圧延加工を適宜繰り返して、製品要求に応じた形状の被圧延材１６を製造する。
【００４０】
なお、本実施の形態において、ロール管理装置１による管理対象の圧延ロールは、圧延機１１の上側の圧延ロール１２ａとし、図１に示すように、この圧延ロール１２ａの表層近傍にセンサボックス２を配置している。
【００４１】
一方、本実施の形態にかかるロール管理装置１は、この管理対象の圧延ロール１２ａの表層近傍にセンサボックス２を配置していればよい。すなわち、渦流探傷機３および管理コンピュータ５は、図１に示す圧延機１１の近傍に設置されてもよいし、圧延機１１から離間した位置、例えば、圧延ラインから離れた制御室等に配置されてもよい。
【００４２】
つぎに、図１に示したセンサボックス２の構成について詳細に説明する。図４は、本実施の形態におけるセンサボックスの一構成例を示す模式図である。図４に示すように、センサボックス２は、圧延ロール１２ａのロール幅方向に延伸する筐体内部に、Ｅ形センサ２１と、リニアステージ２２と、距離計２３と、温度計２４とを備える。
【００４３】
Ｅ形センサ２１は、外形がＥ字形をなす電磁気センサである。具体的には、Ｅ形センサ２１は、渦流センサであり、圧延ロール１２ａに対する磁界の印加によって、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４に渦電流を誘起し、この渦電流によって管理対象表層１４に発生した磁束に応答して、管理対象表層１４の状態を示す信号レベルの検出信号（以下、渦流信号という）を検出する。
【００４４】
リニアステージ２２は、Ｅ形センサ２１を搭載するステージと、このステージの移動機構とを用いて実現される。リニアステージ２２は、図４に示すように、圧延ロール１２ａのロール幅方向とステージの移動機構のレールとが平行になるように配置される。リニアステージ２２は、図１に示した管理コンピュータ５の制御部９に駆動制御され、圧延ロール１２ａの回転と同期してロール幅方向にＥ形センサ２１を移送する。例えば、リニアステージ２２は、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の一端を起点にして、圧延ロール１２ａが１回転する都度、ロール幅方向に所定の距離だけ移動する。これによって、リニアステージ２２は、管理対象表層１４に沿ってロール幅方向へ、圧延ロール１２ａの１回転毎に所定の距離ずつＥ形センサ２１を移送する。
【００４５】
距離計２３は、圧延ロール１２ａとセンサボックス２とのリフトオフＬを管理するための装置である。具体的には、距離計２３は、センサボックス２内の長手方向の両端に配置され、光信号または超音波信号等の送受信によって、圧延ロール１２ａの表層とセンサボックス２との距離を測定する。これら両端の距離計２３の各々は、この距離の測定結果を示す信号（以下、距離計信号という）を管理コンピュータ５の制御部９に送信する。制御部９は、各距離計２３から受信した距離計信号に基づいて、圧延ロール１２ａの表層とセンサボックス２との実測距離を把握し、この実測距離をもとにリフトオフＬが適正であるか否か管理する。例えば、制御部９は、この実測距離が適正なリフトオフＬに比して過度にずれている場合、圧延ロール１２ａの表層とセンサボックス２との間隔を調整すべき旨の警報を警報部７に報知させる。作業者は、この警報部７による警報を確認して、圧延ロール１２ａの表層とセンサボックス２とがずれている状態を把握し、この機械的なズレを補修して、リフトオフＬを適正な距離に調整する。このようにして、リフトオフＬは、適正に管理される。
【００４６】
温度計２４は、センサボックス２内の温度を管理するための装置である。具体的には、温度計２４は、センサボックス２内の所定の位置（例えば上部）に配置され、センサボックス２内の温度を測定する。温度計２４は、温度を測定する都度、その測定温度を示す信号（以下、温度信号という）を管理コンピュータ５の制御部９に送信する。制御部９は、温度計２４から受信した温度信号に基づいて、センサボックス２内の現在の温度を把握し、管理する。例えば、制御部９は、センサボックス２内の現在の温度がセンサボックス２の許容温度に比して過度に高い場合、センサボックス２の温度を下げるべき旨の警報を警報部７に報知させる。作業者は、この警報部７による警報を確認して、センサボックス２内の温度が過度に高温状態であることを把握し、この高温状態を解消すべく、圧延ロール１２ａからの離間処置または冷却処置等を行って、センサボックス２内の温度を許容範囲内に調整する。このようにして、センサボックス２内の温度は、適正に管理される。
【００４７】
つぎに、上述したセンサボックス２内のＥ形センサ２１について詳細に説明する。図５は、センサボックス内のＥ形センサの一構成例を示す模式図である。図５に示すように、Ｅ形センサ２１は、Ｅ形状の外形をなすＥ形コア２１ａと、このＥ形コア２１ａの３つの脚部に配置される３つのコイルＣ１〜Ｃ３とを備える。
【００４８】
Ｅ形コア２１ａは、図５に示すように、互いに平行な３つの脚部を有し、これら３つの脚部の一端が自由端であり且つ他端がコア部材によって接続された構造に形成されて、Ｅ形状の外形をなす。このＥ形コア２１ａの脚部の間隔Ａおよび厚みＢは、Ｅ形センサ２１の検出特性を加味して所定値に設定される。このようなＥ形コア２１ａの自由端は、図４に示したように、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４と対向する。また、Ｅ形コア２１ａの各脚部の長手方向は、圧延ロール１２ａのロール幅方向に対してほぼ垂直である。
【００４９】
３つのコイルＣ１〜Ｃ３は、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の状態を示す信号レベルの渦流信号を検出するために用いられるコイルである。具体的には、図５に示すように、Ｅ形コア２１ａの２つの脚部のうちの中央の脚部にコイルＣ２が配置され、この中央の脚部を挟む２つ（両端）の脚部にコイルＣ１，Ｃ３が配置される。これら３つのコイルＣ１〜Ｃ３は、図４に示した圧延ロール１２ａの管理対象表層１４に沿ってロール幅方向に配列される。この場合、コイルＣ１〜Ｃ３の各コイル軸は、ロール幅方向に対してほぼ垂直である。このようなコイル配置において、中央のコイルＣ２は、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４に磁界を印加する励磁コイルとして機能し、両端のコイルＣ１，Ｃ３は、この管理対象表層１４に発生した磁束を検出する検出コイルとして機能する。
【００５０】
励磁コイルとしてのコイルＣ２は、図１に示したケーブル３ａを介して渦流探傷機３と通電可能に接続される。コイルＣ２は、渦流探傷機３から励起信号を受け、この励磁信号の通電によって交流磁界を発生させるとともに、この交流磁界を管理対象表層１４に印加する。これによって、コイルＣ２は、管理対象表層１４に渦電流を誘起する。
【００５１】
検出コイルとしてのコイルＣ１，Ｃ３は、互いに通電可能に接続され且つケーブル３ａを介して渦流探傷機３と通電可能に接続される。コイルＣ１，Ｃ３は、上述したコイルＣ２の作用による渦電流によって管理対象表層１４に発生した磁束を各々検出する。コイルＣ１，Ｃ３は、このように検出した各磁束に基づく渦流信号を各々誘起する。このようにコイルＣ１，Ｃ３に誘起した各渦流信号は、上述した渦流探傷機３に送信される。
【００５２】
ここで、図１に示した渦流探傷機３は、上述したＥ形センサ２１のコイルＣ１〜Ｃ３を用いて、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の状態を示す状態検出データを取得する。具体的には、渦流探傷機３は、所定の周波数の励磁信号を発振し、ケーブル３ａを介して、この励磁信号をコイルＣ２（励磁コイル）に供給する。ついで、渦流探傷機３は、このコイルＣ２に対する励磁信号の供給の応答として、ケーブル３ａを介し、２つのコイルＣ１，Ｃ３（検出コイル）から、管理対象表層１４の状態を示す信号レベルの渦流信号を各々受信する。その後、渦流探傷機３は、このように取得したコイルＣ１からの渦流信号とコイルＣ３からの渦流信号との差分信号を生成する。なお、圧延ロール１２ａの材質起因の電磁気的ノイズ源は、圧延ロール１２ａのロール幅方向に長く分布している。このため、渦流探傷機３は、このロール幅方向に沿って配列された２つのコイルＣ１，Ｃ３からの渦流信号に基づく差分信号を生成することによって、圧延ロール１２ａの材質起因のノイズ信号を除去できる。
【００５３】
上述したように差分信号を生成後、渦流探傷機３は、得られた差分信号を増幅し、この増幅後の差分信号の位相を調整する。この位相調整において、渦流探傷機３は、微小リフトオフ変動（圧延ロール１２ａの微小振動や磨耗等に起因するリフトオフＬの変動）等の振動に起因するノイズ信号の位相と９０度異なる位相に、この差分信号の位相を調整する。これによって、渦流探傷機３は、この振動に起因するノイズ信号と管理対象表層１４の状態を示す差分信号とを弁別する。その後、渦流探傷機３は、この差分信号に基づいて、管理対象表層１４の状態を検出する。すなわち、渦流探傷機３は、励磁信号を用い、この差分信号に対して同期検波およびデジタル処理等を行って、管理対象表層１４の状態検出データを取得する。渦流探傷機３は、この取得した検出データを管理コンピュータ５の制御部９に送信する。
【００５４】
つぎに、本発明の実施の形態にかかるロール管理方法について説明する。図６は、本発明の実施の形態にかかるロール管理方法の一例を示すフローチャートである。図１に示したロール管理装置１の管理コンピュータ５は、本発明の実施の形態にかかるロール管理方法において、図６に示す各処理手順を実行して圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の状態を管理する。
【００５５】
すなわち、本発明の実施の形態にかかるロール管理方法において、管理コンピュータ５は、図６に示すように、まず、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４における所定領域分の状態検出データを取得する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、制御部９は、まず、管理対象表層１４の周方向およびロール幅方向について所定の検出ピッチ毎に、管理対象表層１４内の各検出位置における状態検出データを取得するようにセンサボックス２および渦流探傷機３を制御する。これによって、制御部９は、渦流探傷機３から、この検出ピッチ毎に各検出位置の状態検出データを順次取得する。ついで、制御部９は、取得した状態検出データと、この状態検出データに対応する管理対象表層１４上の検出位置とを対応付けて、記憶部８の表層管理情報８ａ内に、この状態検出データと検出位置とを格納する。制御部９は、管理対象表層１４内の所定領域について、状態検出データの取得、状態検出データと検出位置との対応付け、および記憶部８への格納を繰り返し行う。これによって、制御部９は、管理対象表層１４の全領域のうちの所定領域分の状態検出データと検出位置とを収集し、格納する。なお、この所定領域は、管理対象表層１４の全領域のうち、圧延ロール１２ａが１回転する期間にセンサボックス２によって状態検出される表層領域である。すなわち、この所定領域は、（圧延ロール１２ａの外周長）×（圧延ロール１２ａのロール幅方向の最小検出ピッチ）によって算出される面積を有する。
【００５６】
また、このステップＳ１０１において、画像処理部９ｂは、表層管理情報８ａ内の状態検出データおよび検出位置をもとに、管理対象表層１４上の検出位置における表層状態を示す２次元マップを生成する。具体的には、画像処理部９ｂは、管理対象表層１４上の位置座標を示す２次元座標系を設定する。例えば、この２次元座標系において、縦軸は、圧延ロール１２ａのロール幅方向の位置座標を示し、横軸は、圧延ロール１２ａの周方向の位置座標を示す。また、画像処理部９ｂは、状態検出データの示す信号レベル（電圧値）を白黒等の色情報に変換して、管理対象表層１４内の所定領域の表層状態を検出位置毎に色情報（色の濃さ、種類等）によって示す２次元画像を生成する。画像処理部９ｂは、この２次元座標系に対し、状態検出データと検出位置との対応付けを適切に保持しつつ、この２次元画像を当てはめる。これによって、画像処理部９ｂは、管理対象表層１４の検出位置毎の状態を示す２次元マップを生成する。この２次元マップは、記憶部８のマップ情報８ｂとして格納される。
【００５７】
つぎに、制御部９は、管理対象表層１４の所定領域分の状態検出データ内に、所定の欠陥閾値を超過する状態検出データが有るか否かを判断する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２において、判断処理部９ａは、ステップＳ１０１によって収集した管理対象表層１４の所定領域分の各状態検出データと欠陥閾値とを比較する。ここで、この所定領域内の全状態検出データの各々には、管理対象表層１４上の一検出分の検出位置に対応付けられた信号レベル、すなわち、管理対象表層１４内の１箇所の表層状態を示す信号レベル（電圧値）が含まれる。この比較処理において、判断処理部９ａは、各状態検出データの信号レベルの絶対値と欠陥閾値とを比較し、この比較結果をもとに、この欠陥閾値を超過する状態検出データの有無を判断する。
【００５８】
なお、上述した欠陥閾値は、状態検出データによって示される管理対象表層１４の状態が欠陥１５（図３参照）の発生レベルであるか否かを判断するための閾値であり、入力部６による入力情報等に基づいて予め設定される。このような欠陥閾値として、例えば、欠陥１５が発生した圧延ロール表層の信号レベルの絶対値に比して低く、且つ欠陥１５が発生していない正常な圧延ロール表層の信号レベルの絶対値に比して高い管理値が用いられる。なお、この管理値は、欠陥１５に対応する信号レベルの絶対値と正常表層部分のノイズレベルとのＳ／Ｎ比等を考慮して設定される値である。
【００５９】
上述したステップＳ１０２において、管理対象表層１４における所定領域内の全状態検出データの信号レベルの絶対値が欠陥閾値以下である場合、判断処理部９ａは、欠陥閾値を超過する状態検出データが無いと判断する（ステップＳ１０２，Ｎｏ）。
【００６０】
この場合、制御部９は、ステップＳ１０３に進み、管理対象表層１４の所定領域分の状態検出データ内に、所定の管理閾値を超過する状態検出データが有るか否かを判断する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３において、判断処理部９ａは、上述したように欠陥閾値以下であった管理対象表層１４の各状態検出データと管理閾値とを比較する。具体的には、この比較処理において、判断処理部９ａは、各状態検出データの信号レベルの絶対値と管理閾値とを比較し、この比較結果をもとに、この管理閾値を超過する状態検出データの有無を判断する。
【００６１】
なお、上述した管理閾値は、状態検出データによって示される管理対象表層１４の状態が欠陥１５の発生要因となり得る劣化レベルであるか否かを判断するための閾値であり、入力部６による入力情報等に基づいて予め設定される。このような管理閾値として、例えば、欠陥１５の発生要因となり得る程度に劣化した圧延ロール表層の信号レベルの絶対値に比して低く、且つ正常な圧延ロール表層の信号レベルの絶対値に比して高い管理値が用いられる。
【００６２】
上述したステップＳ１０３において、管理対象表層１４における所定領域内の全状態検出データのうちの少なくとも１つの信号レベルの絶対値が管理閾値を超過する場合、判断処理部９ａは、管理閾値を超過する状態検出データが有ると判断する（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）。
【００６３】
この場合、制御部９は、上述した管理閾値を超過する状態検出データが単発またはエリアの何れのタイプのデータであるかを判断する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４において、判断処理部９ａは、管理対象表層１４の検出位置毎の状態を示す２次元マップを記憶部８のマップ情報８ｂから取得する。判断処理部９ａは、この２次元マップ内の信号レベルの分布をもとに、管理閾値を超過した状態検出データの信号レベルの分布が単発的な分布またはエリア状の分布の何れであるかを判断する。
【００６４】
ここで、単発的な信号レベルの分布は、上述した２次元マップ内において、最小検出ピッチまたは２次元マップの最小解像度に基づく最小領域内に限って、注目の信号レベルの状態検出データが存在する分布状態である。例えば、２次元マップ内の単一の検出位置に限って、管理閾値を超過した信号レベルの状態検出データが存在する場合、この信号レベルの分布は単発的である。この場合の状態検出データは、表層劣化または表層欠陥に関係なく突然発生したノイズ信号等と同様に、突発的なデータであるといえる。一方、エリア状の信号レベルの分布は、上述した２次元マップ内の最小領域に比して広い領域内に、注目の信号レベルの状態検出データが複数存在する分布状態である。例えば、２次元マップ内の互いに隣接する複数の検出位置の各々に、管理閾値を超過した信号レベルの状態検出データが存在する場合、この状態検出データ分布（信号レベル分布）はエリア状である。
【００６５】
ステップＳ１０４において、上述した２次元マップの最小領域に比して広範囲の領域内に、管理閾値を超過した信号レベルの状態検出データが複数存在する場合、判断処理部９ａは、管理閾値超過の状態検出データがエリア状に分布したデータであると判断する（ステップＳ１０４，エリア）。
【００６６】
この場合、制御部９は、上述したようにエリア状に分布した管理閾値超過の状態検出データの各検出位置が過去に管理閾値超過の信号レベルが生じた箇所であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。このステップＳ１０５において、判断処理部９ａは、記憶部８のマップ情報８ｂの中から圧延ロール１２ａの管理対象表層１４に関する過去の２次元マップを取得する。判断処理部９ａは、この過去の２次元マップと現在の２次元マップとを比較する。判断処理部９ａは、これら双方の２次元マップにおける同じ領域内に管理閾値超過の状態検出データが存在していれば、現在の管理閾値超過の状態検出データが過去において同じ箇所に発生していたと判断する（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）。
【００６７】
このように、管理閾値超過の状態検出データの各検出位置が、過去に管理閾値超過の信号レベルが生じた箇所である場合、制御部９は、このような管理閾値超過の状態検出データの発生が所定数連続したか否かを判断する（ステップＳ１０７）。
【００６８】
ステップＳ１０７において、判断処理部９ａは、管理対象表層１４に関する現在および過去の各２次元マップをもとに、上述したように過去に発生実績がある管理閾値超過の状態検出データの連続発生回数をカウントする。判断処理部９ａは、このカウントした連続発生回数と所定の回数閾値とを比較し、この連続発生回数が回数閾値以上である場合、管理対象表層１４において管理閾値超過の状態検出データの発生が所定数連続したと判断する（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）。なお、この回数閾値は、圧延ロール表層の欠陥発生実績等に基づいて設定され、例えば、入力部６によって制御部９に入力されて記憶部８に格納される。
【００６９】
このように管理対象表層１４において管理閾値超過の状態検出データが所定数連続した場合、管理対象表層１４には、近い将来に欠陥１５に変化し得る程度に劣化が進行した表層部分が存在している。判断処理部９ａは、上述したステップＳ１０７によって管理閾値超過の状態検出データの発生が所定数連続したと判断したタイミングを、管理対象表層１４の劣化度合いに適合した圧延ロール１２ａのメンテナンス時期として判断する。
【００７０】
ここで、このタイミングは、近々欠陥１５に変化し得る程度に劣化した表層部分が管理対象表層１４に発生しているタイミングであるとともに、この管理対象表層１４の劣化部分が欠陥１５に変化する以前のタイミングでもある。このようなタイミングは、圧延ロール１２ａをメンテナンスする時期として早過ぎず且つ遅過ぎない。
【００７１】
制御部９は、このような管理対象表層１４の劣化度合いに適合したメンテナンス時期に、圧延ロール１２ａのメンテナンスを促す警報（アラーム）を報知するように警報部７を制御する。警報部７は、この制御部９による制御に基づいて、このアラームを表示し（ステップＳ１１２）、管理コンピュータ５は、本処理を終了する。
【００７２】
上述したように、制御部９は、管理対象表層１４に管理閾値超過の状態検出データが存在する場合、すなわち、管理対象表層１４に劣化部分が存在する場合、管理対象表層１４の２次元マップ内の信号レベル分布をもとに、この劣化部分の度合いを多段階に判断している。例えば、制御部９は、ステップＳ１０４において、管理閾値超過の信号レベルの発生領域の広がり度合い（単発的またはエリア状）の観点から、管理対象表層１４の劣化部分の進行度合いを判断している。また、制御部９は、ステップＳ１０５において、管理閾値超過の信号レベルの発生実績（過去に発生していたか否か）の観点から、管理対象表層１４の劣化部分の進行度合いを判断している。
【００７３】
また、制御部９は、管理対象表層１４の劣化部分の度合いがステップＳ１０４、Ｓ１０５における段階まで進行している場合、管理対象表層１４の２次元マップ内における信号レベル分布の時系列変化をもとに、この劣化部分の度合いを判断している。例えば、制御部９は、ステップＳ１０７において、過去から現在までに至る管理閾値超過の信号レベルの連続的な発生頻度の観点から、管理対象表層１４の劣化部分の進行度合いを判断している。上述したような表層劣化の進行度合いに関する多段階の判断処理において、管理対象表層１４の劣化部分は、所定の劣化度合い、具体的には、Ｓ１０７の判断基準に該当する劣化度合いまで進行している可能性がある。この場合、制御部９は、上述したステップＳ１１２の処理によって、この劣化部分の進行度合いに適合したメンテナンス時期に、圧延ロール１２ａのメンテナンスを促す警報を報知するように警報部７を制御する。
【００７４】
一方、上述したステップＳ１０３において、管理対象表層１４における所定領域内の全状態検出データの信号レベル（絶対値）が管理閾値以下である場合、判断処理部９ａは、管理閾値を超過する状態検出データが無いと判断する（ステップＳ１０３，Ｎｏ）。この場合、管理対象表層１４には、近々欠陥１５に変化し得る程度に進行した表層劣化が生じていない。このような状態において、制御部９は、上述したステップＳ１０１に戻り、このステップＳ１０１以降の処理手順を実行する。
【００７５】
また、上述したステップＳ１０４において、管理閾値超過の状態検出データの信号レベルが２次元マップの最小領域内に限って生じている場合、判断処理部９ａは、管理閾値超過の状態検出データが単発なデータであると判断する（ステップＳ１０４，単発）。この場合、管理対象表層１４の所定領域には表層劣化が生じているものの、その劣化度合いは、早期に圧延ロール１２ａのメンテナンス対応を必要とするものではない。このような状態において、制御部９は、上述したステップＳ１０１に戻り、このステップＳ１０１以降の処理手順を実行する。
【００７６】
一方、上述したステップＳ１０５において、過去および現在の２次元マップにおける同じ領域内に管理閾値超過の状態検出データが存在しない場合、判断処理部９ａは、現在の管理閾値超過の状態検出データが過去において同じ箇所に発生していないと判断する（ステップＳ１０５，Ｎｏ）。この場合、制御部９は、管理閾値超過の状態検出データが発生した管理対象表層１４内の現在の検出位置を記録し（ステップＳ１０６）、その後、上述したステップＳ１０１に戻り、このステップＳ１０１以降の処理手順を実行する。
【００７７】
ステップＳ１０６において、制御部９は、過去に記録されていない管理閾値超過の検出位置の情報を表層管理情報８ａの一部として記憶するように、記憶部８を制御する。これによって、管理閾値超過の状態検出データの検出位置は、過去の検出位置の実績情報として記憶部８に蓄積される。
【００７８】
一方、上述したステップＳ１０７において、管理閾値超過の状態検出データの連続発生回数が回数閾値未満である場合、判断処理部９ａは、管理対象表層１４の所定領域において管理閾値超過の状態検出データの発生が所定数連続していないと判断する（ステップＳ１０７，Ｎｏ）。この場合、管理対象表層１４の所定領域において表層劣化が進行しているものの、その劣化度合いは、現時点において圧延ロール１２ａのメンテナンス対応を必要とするものではない。すなわち、現時点のタイミングは、圧延ロール１２ａのメンテナンス時期として尚早である。このような状態において、制御部９は、上述したステップＳ１０１に戻り、このステップＳ１０１以降の処理手順を実行する。
【００７９】
他方、上述したステップＳ１０２において、管理対象表層１４における所定領域内の全状態検出データのうちの少なくとも１つの信号レベルの絶対値が欠陥閾値を超過する場合、判断処理部９ａは、欠陥閾値を超過する状態検出データが有ると判断する（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）。
【００８０】
この場合、制御部９は、上述した欠陥閾値超過の状態検出データが単発またはエリアの何れのタイプのデータであるかを判断する（ステップＳ１０８）。このステップＳ１０８において、判断処理部９ａは、上述したステップＳ１０４とほぼ同様に、管理対象表層１４の２次元マップ内の信号レベルの分布をもとに、欠陥閾値を超過した状態検出データの信号レベルの分布が単発的な分布またはエリア状の分布の何れであるかを判断する。
【００８１】
ここで、単発的な信号レベルの分布は、上述したように、２次元マップ内の最小領域内に限って注目の信号レベルの状態検出データが存在する分布状態である。例えば、２次元マップ内の単一の検出位置に限って、欠陥閾値超過の信号レベルの状態検出データが存在する場合、この信号レベルの分布は単発的である。また、エリア状の信号レベルの分布は、上述したように、２次元マップ内の最小領域に比して広い領域内に注目の信号レベルの状態検出データが複数存在する分布状態である。例えば、２次元マップ内の互いに隣接する複数の検出位置の各々に、欠陥閾値超過の信号レベルの状態検出データが存在する場合、この状態検出データ分布（信号レベル分布）はエリア状である。
【００８２】
ステップＳ１０８において、上述した２次元マップの最小領域に比して広範囲の領域内に、欠陥閾値超過の信号レベルの状態検出データが複数存在する場合、判断処理部９ａは、欠陥閾値超過の状態検出データがエリア状に分布したデータであると判断する（ステップＳ１０８，エリア）。この場合、判断処理部９ａは、２次元マップにおいて欠陥閾値超過の状態検出データがエリア状に分布していることに基づいて、現在の管理対象表層１４の状態が欠陥状態であると判定する（ステップＳ１１１）。制御部９は、このステップＳ１１１による判定結果に基づいて、上述したステップＳ１１２に進み、このステップＳ１１２の処理手順を実行する。その後、管理コンピュータ５は、本処理を終了する。
【００８３】
一方、ステップＳ１０８において、欠陥閾値超過の状態検出データの信号レベルが２次元マップの最小領域内に限って生じている場合、判断処理部９ａは、欠陥閾値超過の状態検出データが単発なデータであると判断する（ステップＳ１０８，単発）。この場合、制御部９は、上述したように単発的に分布した欠陥閾値超過の状態検出データが前回と同じ検出位置に出ていたか否かを判断する（ステップＳ１０９）。
【００８４】
このステップＳ１０９において、判断処理部９ａは、記憶部８のマップ情報８ｂの中から取得した管理対象表層１４の過去および現在の各２次元マップ同士を比較する。判断処理部９ａは、これら双方の２次元マップにおける同じ領域内に欠陥閾値超過の状態検出データが存在していれば、現在の欠陥閾値超過の状態検出データが前回において同じ箇所に発生していたと判断する（ステップＳ１０９，Ｙｅｓ）。この場合、制御部９は、上述したステップＳ１１１に進み、このステップＳ１１１以降の処理手順を実行する。
【００８５】
一方、ステップＳ１０９において、過去および現在の２次元マップにおける同じ領域内に欠陥閾値超過の状態検出データが存在しない場合、判断処理部９ａは、現在の欠陥閾値超過の状態検出データが前回において同じ箇所に発生していないと判断する（ステップＳ１０９，Ｎｏ）。この場合、制御部９は、欠陥閾値超過の状態検出データが発生した管理対象表層１４内の現在の検出位置を記録する（ステップＳ１１０）。このステップＳ１１０において、制御部９は、過去に記録されていない欠陥閾値超過の検出位置の情報を表層管理情報８ａの一部として記憶するように、記憶部８を制御する。これによって、欠陥閾値超過の状態検出データの検出位置は、過去の検出位置の実績情報として記憶部８に蓄積される。その後、制御部９は、上述したステップＳ１０１に戻り、このステップＳ１０１以降の処理手順を実行する。
【００８６】
なお、制御部９は、上述したステップＳ１１２に進むまで、すなわち、警報部７が圧延ロール１２ａのメンテナンスを促す警報を報知するまで、ステップＳ１０１以降の処理手順を繰り返し実行する。これによって、制御部９は、圧延ロール１２ａが１回転する都度、管理対象表層１４の所定領域分の状態検出データと検出位置とを順次取得し、この結果、管理対象表層１４の全領域分の状態検出データと検出位置とを収集する。また、画像処理部９ｂは、上述した所定領域毎の２次元マップをロール幅方向に沿って順次連結し、これによって、管理対象表層１４の全領域の２次元マップを生成する。
【００８７】
ここで、高温の被圧延材１６を圧延する場合の圧延ロール１２ａ，１２ｂの表層は、薄く酸化する場合がある。これら２つの圧延ロール１２ａ，１２ｂのうちの管理対象の圧延ロール１２ａの表層上に生じた酸化層は、本実施の形態のような磁界印加による圧延ロール１２ａ表層の探傷において、ノイズレベルを２０％〜４０％増大させる。すなわち、Ｓ／Ｎ比が悪化する。
【００８８】
このようなＳ／Ｎ比悪化という状況を改善するためには、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の状態を示す２次元マップ内の信号レベルの加算平均処理が有効である。管理対象表層１４上において、酸化層は、常に同じ箇所に生成または成長するわけではない。このため、管理対象表層１４における酸化層の空間分布は一定ではない。すなわち、管理対象表層１４のうちのノイズとして反応する箇所は、酸化層の生成毎に、または酸化層の成長の進行に伴い、変化する。したがって、圧延ロール１２ａの所定回転分の２次元マップを保管しておき、最新の２次元マップを含めて複数回転分の２次元マップの平均を取り、この平均化した２次元マップを、最新の２次元マップとして管理対象表層１４の状態管理に用いればよい。
【００８９】
具体的には、制御部９は、画像処理部９ｂによって生成した複数の２次元マップをマップ情報８ｂとして記憶部８に格納する。ついで、画像処理部９ｂは、記憶部８内のマップ情報８ｂに含まれる複数の２次元マップのうち、最新の２次元マップと、この最新の２次元マップから遡った１以上の過去の２次元マップとを用いて、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４上の位置別に信号レベルの加算平均処理を行う。この場合、画像処理部９ｂは、最新および過去の各２次元マップ間において管理対象表層１４上の位置座標（空間位置）が同じである複数の信号レベルを加算平均する。この結果、画像処理部９ｂは、管理対象表層１４の状態管理に用いる最新の２次元マップとして、加算平均処理後の２次元マップを生成する。その後、判断処理部９ａは、この加算平均処理後の２次元マップ内の信号レベルの分布をもとに、圧延ロール１２ａの表層劣化の度合いを判断する。
【００９０】
ここで、管理対象表層１４において、欠陥１５（図３参照）の発生部分もしくは欠陥１５に変化する直前の劣化部分は、その位置が一定であるが、酸化層によるノイズの反応箇所は、上述したように変化する。このため、上述した加算平均処理が行われた場合、欠陥１５の発生部分もしくは劣化部分に対応する信号レベルは殆ど低くならないが、このノイズの発生箇所に対応する信号レベルは、平均化されて低くなり、望ましくは零になる。したがって、判断処理部９ａは、加算平均処理後の２次元マップを用いることによって、酸化層によるノイズに影響されずに圧延ロール１２ａの表層劣化の度合いを的確に判断できる。
【００９１】
なお、上述した加算平均処理は、圧延ロール１２ａの酸化状態に応じて必要回数、例えば、２回〜８回程度、実行すればよい。ただし、加算平均処理の実行回数が過度に多い場合、欠陥部分もしくは劣化部分の検出が圧延ロール１２ａの複数回転分遅くなる可能性もあるため、注意が必要である。一方、判断処理部９ａは、上述したステップＳ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９に例示されるように２次元マップを用いる判断処理ステップにおいて、上述した加算平均処理後の２次元マップを用いればよい。この場合、画像処理部９ｂは、この判断処理部９ａによる判断処理ステップの実行前に、上述した加算平均処理を適宜実行すればよい。また、この加算平均処理に用いられる過去の２次元マップの数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。さらには、この過去の２次元マップの数は、予め制御部９にプログラム設定されてもよいし、入力部６による入力情報に基づいて設定（例えば変更可能に設定）されてもよい。
【実施例】
【００９２】
つぎに、本発明の実施例について説明する。本実施例では、以下に示すように管理対象の圧延ロール１２ａを設定し、この圧延ロール１２ａの表層状態を管理する装置として好適なものとなるようにロール管理装置１を設定した。
【００９３】
具体的には、管理対象の圧延ロール１２ａ（図１参照）として、ロール外径φが７００［ｍｍ］であり且つロール幅が２０００［ｍｍ］である金属製の圧延用ロールを用いた。また、この圧延ロール１２ａの管理対象表層１４（図２，３参照）は、圧延ロール１２ａの全表層領域のうちの磨耗等の負荷が比較的多い領域とし、その幅Ｗは５００ｍｍに設定した。
【００９４】
一方、ロール管理装置１において、センサボックス２内のＥ形センサ２１における脚部の間隔Ａ（図５参照）は、８［ｍｍ］に設定し、Ｅ形コア２１ａの厚みＢは、５［ｍｍ］に設定した。また、このセンサボックス２と圧延ロール１２ａの管理対象表層１４との間隔、すなわち、リフトオフＬは、７［ｍｍ］に設定した。また、図４に示したリニアステージ２２の移動可能距離は、管理対象表層１４の幅Ｗに対応して、５００［ｍｍ］に設定した。
【００９５】
なお、Ｅ形センサ２１の検出特性を高めるためには、脚部の間隔ＡをリフトオフＬの０．６倍に比して大きく設定することが好ましい。本実施例では、リフトオフＬ＝７［ｍｍ］に対して、脚部の間隔Ａが８［ｍｍ］（＞０．６Ｌ＝４．２［ｍｍ］）であるため、良好な設定である。
【００９６】
また、図１に示したエンコーダ４からの回転信号の周波数は、ロール外径φ＝７００［ｍｍ］の圧延ロール１２ａの回転数が７０［ｒｐｍ］である場合、圧延ロール１２ａがその周方向に１［ｍｍ］変位する毎にサンプリング可能なパルスの周波数に設定した。すなわち、管理コンピュータ５の制御部９は、このエンコーダ４からの回転信号に基づいて、圧延ロール１２ａがその周方向に１［ｍｍ］変位する都度、圧延ロール１２ａの周方向について、管理対象表層１４の状態を検出するように渦流探傷機３を制御することにした。さらに、制御部９は、圧延ロール１２ａが１回転する都度、リニアステージ２２が圧延ロール１２ａのロール幅方向（図４参照）に２［ｍｍ］ずつ移動するように、リニアステージ２２を駆動制御することにした。
【００９７】
さらに、渦流探傷機３において、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の状態を検出する際に、渦流探傷機３からセンサボックス２内のＥ形センサ２１のコイルＣ２（励磁コイル）に供給される励磁信号は、周波数８［ｋＨｚ］の電気信号に設定した。また、Ｅ形センサ２１のコイルＣ１，Ｃ３（検出コイル）による渦流信号に含まれる正常表層部分のノイズレベルは、０．１５［Ｖ］に設定した。
【００９８】
上述したように設定したロール管理装置１を用いて、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４に対し、図６に示した処理手順を実行した。これによって、本実施例では、圧延ロール１２ａが１回転する都度、管理対象表層１４内の所定領域分（約２０００［ｍｍ］×２［ｍｍ］の表層領域分）の状態検出データを収集した。さらに、圧延ロール１２ａが２５０回転する都度、管理対象表層１４の１周分（約２０００［ｍｍ］×５００［ｍｍ］の表層領域）の状態検出データを収集できた。また、この所定領域分の状態検出データを収集する都度、収集した各状態検出データと各検出位置の情報とをもとに、この所定領域分の表層状態を示す２次元マップを順次生成した。さらに、管理対象表層１４の１周分の状態検出データを収集する都度、所定領域毎の各２次元マップをロール幅方向に沿って連結して、管理対象表層１４の１周分の表層状態を示す２次元マップを順次生成できた。
【００９９】
本実施例では、図１に示したように被圧延材１６の圧延加工に圧延ロール１２ａを使用しつつ、この圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の状態を検出し、管理対象表層１４内に欠陥１５（図３参照）が発生するまで、この管理対象表層１４の状態検出を継続した。なお、管理対象表層１４には、圧延ロール１２ａを使用して圧延加工された被圧延材１６の数（以下、圧延本数という）が２６本の時に欠陥１５が発生した。
【０１００】
図７は、圧延ロールにおける管理対象表層の状態検出結果の一具体例を示す模式図である。なお、図７には、管理対象表層１４の１週分の２次元マップの中から、欠陥部分が含まれるマップ領域、具体的には、周方向長さ×幅＝約２０００［ｍｍ］×１８［ｍｍ］のマップ領域を抜粋して図示している。また、このマップ領域の注目位置（図７の破線部分）における信号レベルを併せて図示している。さらに、図７には、この欠陥部分の発生原因となる表層劣化の兆候が見られる部分（劣化兆候部分）を含むマップ領域および信号レベルと、この劣化兆候部分に比して更に劣化度合いが進行した部分（劣化部分）を含むマップ領域および信号レベルとが図示されている。
【０１０１】
図７に示すように、管理対象表層１４に発生した劣化兆候部分は、この状態から圧延本数５本後までに劣化度合いが進行して劣化部分に変化し、この状態から圧延本数５本後において、この劣化部分は、さらに劣化度合いが進行して欠陥部分に変化している。
【０１０２】
ここで、図７の２次元マップに示される管理対象表層１４の劣化兆候部分、劣化部分、および欠陥部分の各信号レベルに注目する。管理対象表層１４の欠陥発生状態において、欠陥部分の信号レベルは、−０．５６［Ｖ］であり、正常な表層部分におけるノイズレベルから容易に弁別可能なピークを示した。この欠陥部分の発生から時間を遡り、欠陥発生から圧延本数５本前においては、この欠陥部分と同じマップ位置に劣化部分が発生し、この劣化部分の信号レベルは、−０．２８［Ｖ］であった。この信号レベルは、欠陥部分の程度には至らないが、正常な表層部分におけるノイズレベルから弁別可能な程度のピークを示した。この劣化部分の発生から時間を遡り、欠陥発生から圧延本数１０本前においては、この劣化部分と同じマップ位置に劣化兆候部分が発生し、この劣化兆候部分の信号レベルは、−０．２［Ｖ］であった。この信号レベルは、劣化部分の程度には至らないが、正常な表層部分におけるノイズレベルに比して特徴的なピークを示した。
【０１０３】
上述したように、２次元マップにおいて正常な表層部分に比して特徴的なピークを示す信号レベルの表層部分、具体的には、管理対象表層１４の欠陥部分、劣化部分および劣化兆候部分に注目し、これら注目した表層部分の信号レベルを圧延本数毎にプロットした。その結果を図８に示す。図８は、圧延ロールの管理対象表層の信号レベルと圧延本数との相関の一具体例を示す計測分析結果である。なお、図８において、縦軸は、管理対象表層１４における注目部分の信号レベルの絶対値に相当するセンサ出力値を示し、横軸は、圧延本数を示す。この圧延本数の変化は、圧延ロール１２ａを使用した圧延加工時間の経過に伴って増加するため、圧延ロール１２ａの使用時間の経過、すなわち経時変化と見做せる。
【０１０４】
図８に示すように、センサ出力値は、圧延本数が１５本に至るまで、管理対象表層１４内の正常表層部分のノイズレベル（＝０．１５［Ｖ］）に比して高い値を維持しつつ増減変化し、圧延本数が１５本に到達した以降、増加傾向になった。この圧延本数＝１５本の時、図７に示した劣化兆候部分が管理対象表層１４に発生していた。その後、圧延本数の増加に伴ってセンサ出力値は増加し、圧延本数が２０本に到達した以降、センサ出力値は、正常表層部分のノイズレベルの１．５倍に比して高い値になり、且つ、圧延本数の増加に対するセンサ出力値の増加量も高まった。この圧延本数＝２０本の時、図７に示した劣化部分が管理対象表層１４に発生していた。また、この劣化部分のセンサ出力値と正常表層部分のノイズレベルとのＳ／Ｎ比は、「１．５」を超過し且つ「２．０」未満であった。その後、圧延本数の増加に伴って、センサ出力値は、正常表層部分のノイズレベルの２．０倍に比して高い値になり、圧延本数が２５本に到達した時、急激に増加した。この圧延本数＝２５本の時、センサ出力値と正常表層部分のノイズレベルとのＳ／Ｎ比は、「３．５」に至るまで増加し、管理対象表層１４には、図７に示した欠陥部分が発生していた。この欠陥部分のサイズを計測した結果、縦２［ｍｍ］×横３［ｍｍ］×深さ０．３［ｍｍ］の欠陥１５が見られた。
【０１０５】
ここで、図８に示すような欠陥発生時におけるセンサ出力値の急激な増加は、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の偏析または残留応力等に起因して起こり得る。例えば、圧延ロール１２ａの内部に偏析部分が潜在し、圧延ロール１２ａの使用による圧延本数の増加、すなわち圧延ロール１２ａの使用時間の経過に伴って、この偏析部分が管理対象表層１４に徐々に出現する。この管理対象表層１４の偏析部分に応力等の負荷が加わることによって、マイクロクラック等の欠陥１５が管理対象表層１４に発生し得る。本実施例において、管理対象表層１４の欠陥部分のＳ／Ｎ比は３．５であったが、このような欠陥発生メカニズムの観点から、管理対象表層１４においてＳ／Ｎ比が３．５未満の表層部分についても、この欠陥部分の発生要因になり得る表層劣化を欠陥発生以前に見極める必要がある。
【０１０６】
具体的には、図８に示すように、管理対象表層１４の欠陥発生は、センサ出力値と正常表層部分のノイズレベルとのＳ／Ｎ比が管理対象表層１４の同一領域において３回連続して「２．０」を超過した直後であることがわかる。また、正常表層部分のノイズレベルに対して１〜２倍のセンサ出力値に注目すれば、管理対象表層１４の欠陥発生は、センサ出力値と正常表層部分のノイズレベルとのＳ／Ｎ比が管理対象表層１４の同一領域において５回連続して「１．５」を超過した直後であることがわかる。これらの現象に基づき、且つ欠陥発生に至るまでの若干の時間的マージンを考慮すれば、管理対象表層１４において、このＳ／Ｎ比が２回連続して「２．０」を超過した表層部分は欠陥部分と見做せる。また、このＳ／Ｎ比が３回連続して「１．５」を超過した表層部分は、近々欠陥発生を引き起こす劣化部分と見做せる。すなわち、本発明における一例として、図６に示したステップＳ１０２における欠陥閾値は、各状態検出データの信号レベルの絶対値と正常表層部分のノイズレベルとのＳ／Ｎ比が「２．０」を超過するか否かを判定できるように設定すればよい。また、ステップＳ１０３における管理閾値は、このようなＳ／Ｎ比が「１．５」を超過するか否かを判定できるように設定すればよい。さらに、ステップＳ１０７における所定数は、３回に設定すればよい。
【０１０７】
この結果、ロール管理装置１は、管理対象表層１４のうちの平均的に信号レベルが高い部分を、材質的に異常となりつつあって近い時期に欠陥発生を引き起こす可能性がある表層部分として、欠陥発生以前に的確に判断できる。ロール管理装置１は、このような表層部分の判断結果に基づいて、圧延本数が２０本目の時点に圧延ロール１２ａのメンテナンスを促す警報（アラーム）を出力する。作業者は、この警報に従って圧延ロール１２ａの交換等のメンテナンス処理を行えば、例えば圧延本数が２２本に到達した直後等、管理対象表層１４の欠陥発生以前の適切なタイミングに、圧延ロール１２ａをメンテナンスできる。
【０１０８】
なお、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４では、センサ出力値と正常表層部分のノイズレベルとのＳ／Ｎ比が「２．０」を超過しないうちに欠陥発生に至る可能性がある。図９は、圧延ロールの管理対象表層の信号レベルと圧延本数との相関の別の具体例を示す計測分析結果である。
【０１０９】
図９において、センサ出力値は、圧延本数が２７本に至るまで、正常表層部分のノイズレベルに対して１〜１．５倍の値の範囲内を維持しつつ増減変化し、圧延本数が２７本に到達した以降、正常表層部分のノイズレベルの１．５倍に比して高い値になった。その後、センサ出力値は、圧力本数が２９本に至るまで、正常表層部分のノイズレベルの２．０倍未満の値であり、圧延本数が３０本に到達した時、急激に増加した。この圧延本数＝３０本の時、センサ出力値と正常表層部分のノイズレベルとのＳ／Ｎ比は、「３．０」に至るまで増加し、管理対象表層１４には欠陥部分が発生していた。
【０１１０】
ここで、本実施例におけるロール管理装置１は、上述したステップＳ１０７において、各状態検出データの信号レベルの絶対値と正常表層部分のノイズレベルとのＳ／Ｎ比が同じ検出位置において３回連続して「１．５」を超過すれば、圧延ロール１２ａのメンテナンスを促す警報を出力する。このため、たとえ図９に示すようなセンサ出力値の変化を示す場合であっても、ロール管理装置１は、欠陥発生から３本前の圧延本数（＝２７本）時に、警報の出力によって圧延ロール１２ａの要メンテナンスの警告を開始できる。作業者は、この警告に従えば、上述した図８の場合と同様に、管理対象表層１４の欠陥発生以前の適切なタイミングに、圧延ロール１２ａをメンテナンスできる。
【０１１１】
一方、圧延ロール１２ａの酸化によるノイズが大きい場合は、管理対象表層１４の欠陥部分もしくは劣化部分を示すセンサ出力値を見逃す可能性がある。このため、上述した複数回転分の２次元マップの加算平均処理を適宜実行し、これによって、この酸化によるノイズを低減して管理対象表層１４の状態を評価する必要がある。
【０１１２】
（センサボックスの変形例）
つぎに、本発明の実施の形態にかかるロール管理装置１に用いるセンサボックス２の変形例について説明する。上述した実施の形態において、センサボックス２は、Ｅ形センサ２１とリニアステージ２２とを備え、リニアステージ２２によって、圧延ロール１２ａのロール幅方向にＥ形センサ２１を移送していたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１３】
図１０は、本発明におけるロール管理装置におけるセンサボックスの一変形例を示す模式図である。図１０に示すように、本変形例におけるセンサボックス２は、図４，５に示したＥ形センサ２１およびリニアステージ２２に代えて櫛形状の渦流センサ（以下、櫛形センサという）２２１Ａ，２２１Ｂを備える。また、図１０には特に図示しないが、本変形例におけるセンサボックス２は、図４に示した距離計２３および温度計２４を備える。本変形例におけるロール管理装置１のその他の構成は、上述した実施の形態と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
図１１は、本変形例における櫛形センサの一構成例を示す模式図である。なお、図１１には、本変形例における２つの櫛形センサ２２１Ａ，２２１Ｂのうちの一方の櫛形センサ２２１Ａの構成を示すが、他方の櫛形センサ２２１Ｂは、櫛形２２１Ａと同様の構成を有する。
【０１１５】
図１１に示すように、櫛形センサ２２１Ａは、櫛形状の外形をなす櫛形コア２２１ａと、この櫛形コア２２１ａのｎ本（ｎは４以上の整数）の脚部に配置されるｎ個のコイルＣ１〜Ｃｎとを備える。なお、本変形例では、櫛形センサ２２１Ａのコイル総数が５個以上である場合を例示するが、このコイル総数は、５個以上に限定されず、４以上であればよい。
【０１１６】
櫛形コア２２１ａは、互いに平行な（ｎ＋２）本の脚部を有し、これら（ｎ＋２）本の脚部の一端が自由端であり且つ他端がコア部材によって接続された構造に形成されて、櫛形状の外形をなす。なお、この櫛形コア２２１ａにおける（ｎ＋２）本の脚部のうち、長手方向の両端側に位置する２本の最外脚部は、励磁信号に基づく磁束を安定化するためのダミー脚部であり、コイルＣ１〜Ｃｎの何れも配置されない。また、この櫛形コア２２１ａの脚部間隔および厚みは、上述したＥ形センサ２１のＥ形コア２１ａ（図５参照）と同様である。このような櫛形コア２２１ａの自由端は、図１０に示したように、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４と対向する。また、櫛形コア２２１ａの各脚部の長手方向は、圧延ロール１２ａのロール幅方向に対してほぼ垂直である。
【０１１７】
ｎ個のコイルＣ１〜Ｃｎは、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４の状態を示す信号レベルの渦流信号を検出するために用いられるコイルである。具体的には、図１１に示すように、コイルＣ１〜Ｃｎは、櫛形コア２２１ａのｎ本の脚部に各々配置される。このコイル配置によって、コイルＣ１〜Ｃｎは、図１０に示した圧延ロール１２ａの管理対象表層１４に沿ってロール幅方向に配列される。この場合、コイルＣ１〜Ｃｎの各コイル軸は、ロール幅方向に対してほぼ垂直である。
【０１１８】
このようなコイルＣ１〜Ｃｎは、図１に示した渦流探傷機３から供給される励磁信号に基づいて、圧延ロール１２ａの管理対象表層１４に磁界を印加する励磁コイル、または管理対象表層１４に発生した磁束を検出する検出コイルとして機能する。具体的には、コイルＣ１〜Ｃｎのうち、渦流探傷機３から励磁信号を供給されたコイルが励磁コイルとして機能し、この励磁信号の両隣に位置する２つのコイルが検出コイルとして機能する。すなわち、コイルＣ１〜Ｃｎの各々は、渦流探傷機３による励磁信号の供給先コイルの選択に基づいて、励磁コイルまたは検出コイルとして機能する。
【０１１９】
なお、上述したコイルＣ１〜Ｃｎの各コイル機能は、コイル毎に固定してもよいし、コイル毎に順次切り替えてもよい。図１２は、本変形例における櫛形センサが有する各コイルの機能切り替え方法の一例を示す模式図である。図１３は、本変形例における櫛形センサが有する各コイルの機能切り替え方法の別例を示す模式図である。図１２，１３において、記号Ｓは検出コイルを示し、記号Ｅは励磁コイルを示す。また、コイル番号（１，２，３，・・・，ｎ）は、コイルＣ１〜Ｃｎの各符号の数値に対応する。例えば、コイルＣ１のコイル番号は「１」であり、コイルＣｎのコイル番号は「ｎ」である。一方、切り替えタイミングＲ１〜Ｒｍは、コイルＣ１〜Ｃｎの各コイル機能を励磁コイル機能または検出コイル機能に切り替えるタイミングであり、圧延ロール１２ａが１回転する都度、進行する。
【０１２０】
まず、コイルＣ１〜Ｃｎの各コイル機能をコイル毎に固定する場合について説明する。図１１に示したコイルＣ１〜Ｃｎの各コイル機能は、コイルＣ１〜Ｃｎのうちの互いに隣り合う３つのコイルを単位組み合わせとして、この単位組み合わせ毎に切り替えられる。
【０１２１】
具体的には、図１２に示すように、切り替えタイミングＲ１において、コイルＣ２が励磁コイルとして機能し、このコイルＣ２を挟んで隣り合う２つのコイルＣ１，Ｃ３が検出コイルとして機能する。つぎの切り替えタイミングＲ２において、コイルＣ２に代えてコイルＣ４が励磁コイルとして機能し、このコイルＣ４を挟んで隣り合う２つのコイルＣ３，Ｃ５が検出コイルとして機能する。この場合、コイルＣ３の検出コイルとしての機能は維持されるとともに、コイルＣ１の検出コイルとしての機能はコイル５に移された状態となる。このようなコイル機能の切り替えが、図１２に示すように、切り替えタイミングＲ１〜Ｒｍの各々について順次行われ、最終的に、切り替えタイミングＲｍにおいて、コイルＣｎ−１が励磁コイルとして機能し、このコイルＣｎ−１を挟んで隣り合う２つのコイルＣｎ−２，Ｃｎが検出コイルとして機能する。すなわち、コイル番号が奇数番号である各コイル（コイルＣ１，Ｃ３，Ｃ５・・・）は、検出コイルとして使用され、コイル番号が偶数番号である各コイル（コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６・・・）は、励磁コイルとして使用される。
【０１２２】
つぎに、コイルＣ１〜Ｃｎの各コイル機能をコイル毎に順次切り替える場合について説明する。この場合においても、図１１に示したコイルＣ１〜Ｃｎの各コイル機能は、コイルＣ１〜Ｃｎのうちの互いに隣り合う３つのコイルを単位組み合わせとして、この単位組み合わせ毎に切り替えられる。
【０１２３】
具体的には、図１３に示すように、切り替えタイミングＲ１において、コイルＣ２が励磁コイルとして機能し、このコイルＣ２を挟んで隣り合う２つのコイルＣ１，Ｃ３が検出コイルとして機能する。つぎの切り替えタイミングＲ２において、コイルＣ３は、検出コイルから励磁コイルに切り替えられ、励磁コイルとして機能し、このコイルＣ３を挟んで隣り合う２つのコイルＣ２，Ｃ４が検出コイルとして機能する。この場合、コイルＣ２は、励磁コイルから検出コイルに切り替えられるとともに、コイルＣ３の検出コイルとしての機能はコイルＣ４に移された状態となる。このようなコイル機能の切り替えが、図１３に示すように、切り替えタイミングＲ１〜Ｒｍの各々について順次行われ、最終的に、切り替えタイミングＲｍにおいて、コイルＣｎ−１が励磁コイルとして機能し、このコイルＣｎ−１を挟んで隣り合う２つのコイルＣｎ−２，Ｃｎが検出コイルとして機能する。すなわち、コイルＣ１〜Ｃｎの各コイルは、コイル番号に関わらず、切り替えタイミングＲ１〜Ｒｍの進行に伴って順次、２つの検出コイルの間に励磁コイルを挟む態様を維持しつつ、励磁コイルまたは検出コイルに機能変更される。
【０１２４】
図１２または図１３に示したようにコイルＣ１〜Ｃｎの各コイル機能を切り替えることによって、櫛形センサ２２１Ａは、リニアステージ２２の作用によってロール幅方向に移動するＥ形センサ２１（図４参照）と同様に、ロール幅方向に圧延ロール１２ａの管理対象表層１４を走査できる。このことは、他方の櫛形センサ２２１Ｂにおいても同様である。すなわち、櫛形センサ２２１Ｂは、図１２または図１３に示したように各コイル機能を切り替えることによって、櫛形センサ２２１Ａと同様の作用効果を享受する。
【０１２５】
上述したような構成を有する２つの櫛形センサ２２１Ａ，２２１Ｂは、検出性能の欠点を互いに補い合うようにセンサボックス２内に配置される。具体的には、図１０に示したように、櫛形センサ２２１Ａ，２２１Ｂは、櫛形コア脚部間の空隙にコイルＣ１〜Ｃｎが位置するように、上下に配置される。すなわち、櫛形センサ２２１Ｂは、自身のコイルＣ１〜Ｃｎが櫛形センサ２２１Ａにおける櫛形コア２２１ａの各脚部間の空隙（図１１参照）に位置するように配置される。以下、このような櫛形センサ２２１Ａ，２２１Ｂの配置形態を千鳥配置という。
【０１２６】
図１０に示したように櫛形センサ２２１Ａ，２２１Ｂを千鳥配置することによって、櫛形センサ２２１Ａは、櫛形センサ２２１Ｂの検出感度が下がる不感帯の検出性能を補い、櫛形センサ２２１Ｂは、櫛形センサ２２１Ａの検出感度が下がる不感帯の検出性能を補うことができる。なお、櫛形センサ２２１Ａの不感帯は、櫛形コア２２１ａの脚部の真下の領域であり、櫛形センサ２２１Ｂの不感帯は、その櫛形コア脚部の真上の領域である。
【０１２７】
以上、説明したように、本発明の実施の形態および変形例では、電磁気センサを用いて、管理対象であるオンラインの圧延ロールの表層に磁界を印加して圧延ロールの表層状態を検出し、検出した表層状態の検出データをもとに、管理対象の圧延ロールの表層劣化の度合いに適合したメンテナンス時期を判断し、このメンテナンス時期に、管理対象の圧延ロールのメンテナンスを促す警報を報知している。
【０１２８】
このため、被圧延材の圧延加工への圧延ロールの使用を停止せずに、圧延加工に使用されている圧延ロールの表層劣化が、近い将来に表層欠陥に変化し得る度合いの劣化状態であるか否かを的確に判断して、この劣化度合いの表層劣化が圧延ロールの表層に発生したタイミングにメンテナンスの警報を出力できる。このメンテナンスの警報に基づいて、圧延ロールのメンテナンスを開始することによって、圧延ロールに表層欠陥が発生する以前に、この表層欠陥に直結する表層劣化を有する圧延ロールをメンテナンスすることができる。この結果、圧延ロール表層の劣化度合いが軽度である段階、すなわち、圧延ロールをメンテナンスする必要の無いタイミングに、圧延加工に使用中の圧延ロールを無駄に停止することなく、オンラインの圧延ロールの表層劣化に対応して判断した適正なメンテナンス時期に圧延ロールをメンテナンスできることから、圧延ロールの無駄な停止時間を低減して効率よく圧延ロールをメンテナンスできるとともに、圧延ロール表層から被圧延材への欠陥転写を低減することができる。
【０１２９】
また、圧延ロールの表層欠陥が発生する可能性が高まった適切なタイミングに、圧延ロールをメンテナンスすることができる。この結果、圧延ロールのメンテナンス回数を適正化してメンテナンスにかかる労力および時間を低減できるとともに、圧延ロールの延命を促進することができる。
【０１３０】
なお、上述した実施の形態および変形例では、圧延ロール１２ａの全外周面のうちの一部分である管理対象表層１４の状態を検出していたが、これに限らず、管理対象の圧延ロール１２ａの全外周面を管理対象表層１４としてもよい。この場合、センサボックス２は、圧延ロール１２ａのロール幅に対応して設計された電磁気センサ等を備えればよい。
【０１３１】
また、上述した実施の形態および変形例では、圧延ロール１２ａが１回転する都度、圧延ロール１２ａにおける表層検出範囲をロール幅方向に変更していたが、これに限らず、圧延ロール１２ａの回転と同時に、圧延ロール１２ａにおける表層検出範囲をロール幅方向に変更してもよい。すなわち、圧延ロール１２ａの表層状態を圧延ロールの表層に沿って螺旋状に走査してもよい。
【０１３２】
さらに、上述した実施の形態および変形例では、センサボックス２内の電磁気センサ（Ｅ形センサ２１、櫛形センサ２２１Ａ，２２１Ｂ）のコア脚部を圧延ロール１２ａのロール幅方向に配列していたが、これに限らず、この電磁気センサのコア脚部を圧延ロール１２ａの周方向に配列してもよい。
【０１３３】
また、上述した実施の形態および変形例では、圧延機１１における上側の圧延ロール１２ａを管理対象の圧延ロールとしていたが、これに限らず、本発明における管理対象の圧延ロールは、圧延機１１における下側の圧延ロール１２ｂであってもよいし、圧延ロール１２ａ，１２ｂの双方であってもよい。さらには、管理対象の圧延ロールの数は、１つまたは２つに限らず、３つ以上であってもよい。
【０１３４】
さらに、上述した変形例では、２つの櫛形センサ２２１Ａ，２２１Ｂを千鳥配置していたが、これに限らず、センサボックス２内に単一の櫛形センサ（例えば櫛形センサ２２１Ａ）を配置し、圧延ロール表層の状態検出の際に、この櫛形センサをロール幅方向に振動させてもよい。
【０１３５】
また、上述した実施の形態または変形例により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態または変形例に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１３６】
１  ロール管理装置
２  センサボックス
３  渦流探傷機
３ａ  ケーブル
４  エンコーダ
５  管理コンピュータ
６  入力部
７  警報部
８  記憶部
８ａ  表層管理情報
８ｂ  マップ情報
９  制御部
９ａ  判断処理部
９ｂ  画像処理部
１１  圧延機
１２ａ，１２ｂ  圧延ロール
１３ａ，１３ｂ  バックアップロール
１４  管理対象表層
１５  欠陥
１６  被圧延材
２１  Ｅ形センサ
２１ａ  Ｅ形コア
２２  リニアステージ
２３  距離計
２４  温度計
Ｃ１〜Ｃｎ  コイル
２２１Ａ，２２１Ｂ  櫛形センサ
２２１ａ  櫛形コア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図７】
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