(57)【要約】【課題】低慣性で非磁性の欠陥検出装置用ロールを提供することを目的とする。【解決手段】中空形状のロール胴部の外側が非磁性の繊維強化プラスチックで形成されており、前記中空形状のロール胴部の内側が非磁性の鋼製材料で形成された積層構造である欠陥検出装置用ロール。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状のロール胴部の外側が非磁性の繊維強化プラスチックで形成されており、前記中空形状のロール胴部の内側が非磁性の鋼製材料で形成された積層構造であることを特徴とする欠陥検出装置用ロール。
【請求項２】
前記ロール胴部は、固定されたロール軸に回転自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置用ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷延設備や表面処理設備等において、鋼帯の欠陥検出装置に用いる欠陥検出装置用ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯のような磁性体に存在する欠陥を検出する方法として、漏洩磁束法が広く使用されている。特許文献１には、漏洩磁束法を利用した鋼帯の欠陥検出装置が記載されている。図１は、特許文献１に記載の欠陥検出装置である。欠陥検出装置１は、薄鋼板を磁化するための磁化ヨーク２と、磁化ヨーク２に設けられた磁気センサー３とを有する。磁気センサー３と所定の間隔をおいて設けられた非磁性ロール４には、走行する鋼帯５が巻きつけられる。このような欠陥検出装置１において、励磁電流が供給されると、磁化ヨーク２と走行中の鋼帯５とで閉じた磁路が形成される。鋼帯５の表面あるいは内部に欠陥が存在すると、鋼帯５の内部の磁気抵抗が変化し、漏洩磁束が生じる。この漏洩磁束が磁気センサー３で検出される。
【０００３】
非磁性ロール４を用いる理由は、ロール素材に磁性があると漏洩磁束が乱れ、検出信号にノイズを発生させるためである。ロールの材質としては、非磁性の鋼製材料であればよく、例えば非磁性ステンレス鋼が挙げられる。非磁性ロール４は、図２に示すように、中空形状であり、非磁性鋼材でできたロール胴部６で形成されている。非磁性ロール４は、ベアリング７で支持された回転軸８により固定されている。
【０００４】
冷延設備や表面処理設備等においては、鋼帯に対する各種処理を安定して行うために、鋼帯に大きな張力が付与されている。非磁性ロールには、鋼帯が所定の巻付角で巻付けられているため、鋼帯の張力および巻付角に応じた荷重が作用する。加えて、非磁性ロールには鋼帯の自重分も上記荷重に加算される。
【０００５】
鋼帯の張力および自重による荷重（以下、鋼帯からの荷重と称する。）が大きいと、非磁性ロールに撓みが発生し、鋼帯の幅方向で磁気センサーと鋼帯との間隔が変化して欠陥検出装置の閾値も幅方向で変化する。そこで、非磁性ロールの径およびロール胴部厚みを大きくすることにより、剛性を高めてロール撓みを抑制している。
【０００６】
しかしながら、ロールの剛性を上げると、ロールの回転に対する慣性力、すなわちロールの慣性モーメントが大きくなり、非磁性ロールと鋼帯との間でスリップして鋼帯表面にすり疵が発生する場合がある。すなわち、冷延設備や表面処理設備等では、搬送設備によって鋼帯が搬送され、加減速を繰り返す。加減速時、ロールの慣性モーメントが大きいと、ロールの加減速率と鋼帯の加減速率に差が生じる。その結果、ロールの周速と鋼帯走行速度に差が生じてスリップが発生する。
【０００７】
一方で、ロールの慣性モーメントを小さくするために、特許文献２では低慣性のロールが記載されている。特許文献３〜５には、ロール材料として繊維強化プラスチックを使用した低慣性のロールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５１７４４号公報
【特許文献２】特開２０００−２７２７３７号公報
【特許文献３】特開２００３−３４０５１２号公報
【特許文献４】特開平１１−１２５２３８号公報
【特許文献５】特開平６−２９２９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、非磁性ロールの剛性が向上すると、ロールの回転に対する慣性力が大きくなる。慣性力が大きくなると、非磁性ロールと鋼帯との間にスリップが起こり、鋼帯表面にすり疵を発生させてしまう場合がある。この場合、スリップ発生を防ぐために、ロールの加減速率と鋼帯の加減速率との差を調整するための非磁性ロールの駆動装置が必要となる。しかしながら、既存設備に欠陥検出装置を設置する場合、非磁性ロールの駆動設備を設置するスペースも新たに必要となるため、欠陥検出装置の配置が困難となる。また、実施にあたっては既存設備の移設および鋼帯の搬送パス長の変更を余儀なくされる。その結果、膨大な費用を必要とする。
【００１０】
一方で、特許文献３〜５に記載されているような繊維強化プラスチックを使用した低慣性のロールでは、欠陥検出装置用ロールとして必要な、高速・高荷重の条件で使用されることに耐え得る剛性を備えていない。
【００１１】
また、たとえステンレス鋼等の非磁性ロールを使用しても、完全な非磁性体ではなく透磁率を持つ弱磁性体であるため、漏洩磁束法による検出時にノイズを検出してしまい、このノイズの大きさによっては欠陥検出精度が低下してしまう。
【００１２】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、低慣性で非磁性の欠陥検出装置用ロール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】
【００１３】
本発明の要旨は以下の通りである。
［１］中空形状のロール胴部の外側が非磁性の繊維強化プラスチックで形成されており、前記中空形状のロール胴部の内側が非磁性の鋼製材料で形成された積層構造であることを特徴とする欠陥検出装置用ロール。
［２］前記ロール胴部は、固定されたロール軸に回転自在に取り付けられていることを特徴とする請求項［１］に記載の欠陥検出装置用ロール。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の欠陥検出装置用ロールは、ロール胴部の外側を非磁性の繊維強化プラスチック、内側を非磁性の鋼製材料として積層させた構造であるため、低慣性で非磁性のロールを提供することができる。また、本発明の欠陥検出装置用ロールは、高剛性であるためロール撓みを抑えることができる。さらに、駆動装置を必要としないため、既存設備のままで欠陥検出装置を設置することができる。さらにまた、ロール胴部の外側が非磁性の繊維強化プラスチックであるため、ロール材料の磁束に起因するノイズを防止し、検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の欠陥検出装置を表す図である。
【図２】従来の欠陥検出装置用ロールの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る欠陥検出装置用ロールの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る欠陥検出装置用ロールの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の欠陥検出装置用ロールは、中空形状のロール胴部を有し、外側のロール胴部が非磁性の繊維強化プラスチックで形成されており、内側のロール胴部が非磁性の鋼製材料で形成されていることを特徴とする。
【００１７】
図３は本発明の実施形態に係る欠陥検出装置用ロール（以下、非磁性ロールまたはロールと称することもある。）９の一例を示す断面図である。本発明の欠陥検出装置用ロール９は、中空形状のロール胴部６、ロール胴部６の回転を支持するベアリング７、ベアリング７を支持する固定軸１０により構成されている。中空形状のロール胴部６は、二種の素材から形成された二重構造を有している。外側のロール胴部１１は、非磁性の繊維強化プラスチックで形成されている。内側のロール胴部１２は、非磁性の鋼製材料で形成されている。
【００１８】
本発明の欠陥検出装置用ロールは、非磁性の鋼製材料に比べて重量が小さく、かつ非磁性の鋼製材料と同等の高強度を備えた繊維強化プラスチックを、非磁性の鋼製材料の外側に積層している。このため、高剛性を維持することができるとともに、低慣性とすることができる。したがって、非磁性ロールと鋼帯との間でスリップが起きない。その結果、鋼帯表面のすり疵の発生を防ぐことができる。さらに、新たな駆動装置を必要とせず、低慣性で回転性能に優れている。
【００１９】
表１に、従来使用している非磁性の鋼製材料の一例である非磁性のステンレス鋼と、本発明の繊維強化プラスチックの一例である炭素繊維強化プラスチックの機械的特性をそれぞれ示す。
【００２０】
【表１】
2015040593.tif 000003
【００２１】
表１に示すように、従来の非磁性の鋼製材料に比べ、比重が小さく高強度である非磁性の炭素繊維強化プラスチックを用いることにより高剛性を維持し、且つ、低慣性とすることができる。さらに、炭素繊維強化プラスチックの透磁率よりも非磁性ステンレス鋼の透磁率の方が高いことから、欠陥検出装置へのノイズの影響が少ないといえる。したがって、本発明のように、繊維強化プラスチックを外側に積層することにより、ロール材料の磁束に起因するノイズを防止し、検出精度の向上を図ることができる。
【００２２】
外側のロール胴部に用いる繊維強化プラスチックとしては、特に制限されない。強度の点から炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が好ましい。
【００２３】
内側のロール胴部に用いる非磁性の鋼製材料としては、例えば非磁性ステンレス鋼が好ましく、例えば、耐熱鋳鋼ＨＨ−２が挙げられる。
【００２４】
本発明の欠陥検出装置用ロールのロール軸は、図３に示すような固定軸１０で、ロール胴部６は固定軸１０に回転自在に取り付けられていればよい。また、図４に示すように、非磁性ロールへの鋼帯による荷重および、非磁性ロールへの鋼帯の巻付角、鋼帯搬送設備の加減速率により、非磁性ロールと鋼帯にスリップが発生する影響度合いを考慮して、ロール軸を回転軸８とする回転形式でもよい。なお、慣性モーメントを小さくするために、図３のように、ロール胴部６は固定された固定軸９に回転自在に取り付けられていることが好ましい。
【００２５】
本発明の欠陥検出装置用ロールは、上述したようにロール材料の磁束による欠陥検出装置へのノイズ影響が小さい。したがって、本発明の欠陥検出装置用ロールを用いることにより、微小な欠陥についても検出精度を落とすことなく安定して検出することができる。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例として、図３に示す欠陥検出装置用ロールを用いた。慣性モーメントを小さくするため、図３の非磁性ロールは、ロール軸を固定軸３とし、ロール胴部のみ回転する構造である。外側のロール胴１１には、繊維強化プラスチックとして炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を使用した。内側のロール胴１２には、非磁性の鋼製材料として耐熱鋳鋼ＨＨ−２を使用した。
【００２７】
本発明例と従来例について、慣性モーメントおよびロール撓みを調べた。なお、荷重は外力６０．９ｋＮ（自重考慮）である。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
表２の結果から、従来例に比べて、図３（ロール軸回転）の本発明例は、慣性モーメント７／１０、ロール撓み６．６／１０を実現した。
【００３０】
また、本発明の欠陥検出装置用ロールを用いることにより、既存設備を改造することなく、既存設備に欠陥検出装置の設置を実現することができた。その結果、既存設備の大規模改造による設備費増大を防止することができたとともに、長期間に亘る改造工事による生産停止期間を最小限とすることができた。また、鋼帯の欠陥検出装置による歩留り向上、および、欠陥発生時の次工程処理費の削減を可能とした。
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、ロール胴部の外側を非磁性の繊維強化プラスチック、内側を非磁性の鋼製材料として積層させた構造であるため、低慣性で非磁性のロールを提供することができる。また、駆動装置を必要とせず、ロールと鋼帯との間で起きるスリップによる鋼帯表面へのすり疵を発生させることのない、欠陥検出装置用ロールとして非磁性の低慣性ロールを提供することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１    欠陥検出装置
２    磁化ヨーク
３    磁気センサー
４    非磁性ロール（ロール）
５    鋼帯
６    ロール胴部
７    ベアリング
８    回転軸
９    欠陥検出装置用ロール（非磁性ロール、ロール）
１０  固定軸
１１  外側のロール胴部
１２  内側のロール胴部
【図１】
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【図２】
2015040593.tif 000006
【図３】
2015040593.tif 000007
【図４】
2015040593.tif 000008