(57)【要約】  圧延設備（１）のロール（２）、特に、補強ロール（２ｂ）と共に圧延スタンド（３）に軸止された作業ロール（２ａ）の表面の欠陥、例えば、ひび割れ、陥没などを検出するための方法、装置及び回路である。約０．５〜２ＭＨｚの周波数で生成された超音波の横波（４ａ）を第一のロール端（２ｃ）に導入して、第二のロール端（２ｄ）で受信し、測定プロセスの間、検査時間中に超音波送信機（５）と超音波受信機（６）をロール表面（２ｅ）にしっかりと押し付けることによって、ロール（２）は、その動作位置において欠陥を検査することが可能である。
2008516211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延設備（１）のロール（２）、特に、補強ロール（２ｂ）と共に圧延スタンド（３）に軸支された作業ロール（２ａ）の表面の欠陥、例えば、ひび割れ、陥没などを超音波（４）を用いて検出するための方法において、
検査対象のロール（２）を取付位置で検査し、その場合に、約０．５〜２ＭＨｚの周波数で生成された超音波の横波（４ａ）を第一のロール端（２ｃ）に導入して、第二のロール端（２ｄ）で受信し、測定プロセスの間、検査時間中に超音波送信機（５）と超音波受信機（６）をロール表面（２ｅ）にしっかりと押し付けることを特徴とする方法。
【請求項２】
超音波送信機（５）と超音波受信機（６）が、スタンド用軸受（３ａ）で支持されたロールネック（２ｇ）の近くの胴体周縁部（２ｆ）に半径方向を向けて載せられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
超音波送信機（５）と超音波受信機（６）を載せている間、検査対象のロール（２）を静止させて、載せているプロセスの終了後に、約２回転更に回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
圧電部品（３３ａ）からの超音波（４）が、透過性のプラスチックから成るコア部分（２７）及びこのコア部分と境界を接するシリコンから成る充填部材（３２）を介して、ロール胴体の外側のロール表面（２ｅ）上に押し付けられている、スチールから成るローラー形の接触体（１７）に導入されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
ローラー形の接触体（１７）上における外側の滑走面に、イリジウム層（３５）がコーティングされていることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
作業ロール（２ａ）の間に圧延材料が無い形で、検査プロセスが行われることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
ロール表面（２ｅ）に対して鋭角に超音波（４）を導入して、ロール表面（２ｅ）の方向の成分だけを利用することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
圧延設備（１）のロール（２）、特に、補強ロール（２ｂ）と共に圧延スタンド（３）に軸支された作業ロール（２ａ）の表面の欠陥、例えば、ひび割れ、陥没などを超音波（４）を用いて検出するための装置において、
それぞれ超音波送信機（５）又は超音波受信機（６）を搭載した、停止位置（９）から検査位置（１１）に、或いはその逆に旋回可能な支持体（８）が、それぞれ圧延スタンド（３）に軸支されており、これらの支持体（８）は、それぞれ駆動部（１３）を用いて、設定可能な押圧力を加えることが可能であることを特徴とする装置。
【請求項９】
旋回アーム（８ａ）の押圧端に、それぞれスチールから成るローラー形の接触体（１７）が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
接触ローラー（１７）が、継手（２９）を介してヘッド用筐体（２４）と回転しない形で接続された、プラスチックから成る静止したコア部分（２７）を有し、コア部分（２７）が、接触ローラー（１７）内において回転して滑動する形で軸支されるとともに、接触ローラー（１７）内には、電気的に接続された音波送信機（３３）又は音波受信機（３３）が配置されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
接触ローラー（１７）の外側には、イリジウム（３５）がコーティングされていることを特徴とする請求項８から１０までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
接触ローラー（１７）とプラスチックから成る静止したコア部分（２７）の間の環状空間（３１）には、音響的に結合するために、シリコン（３２）が充填されていることを特徴とする請求項９から１１までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
圧延設備（１）のロール（２）、特に、補強ロール（２ｂ）と共に圧延スタンド（３）に回転可能な形で軸支された作業ロール（２ａ）の表面の欠陥、例えば、ひび割れ、陥没などを超音波（４）を用いて検出するための回路において、
超音波送信機（５）が、超音波発生器（３４）に接続されるとともに、受信機増幅器（４０）及び比較器（４１）と接続された超音波受信機（６）とロール（２）を介して繋がっていることと、
サンプル測定信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等）用のメモリ（４５）が、並列のサンプル用増幅器（４６）及び比較器（４１）と接続されていることと、
所定のサンプル測定信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等）が、比較器（４１）に接続された欠陥信号発生器（４９）で生成されることと、
を特徴とする回路。
【請求項１４】
欠陥信号発生器（４９）が、レジスタ機器（４４）を介してメモリ（４５）と繋がっていることを特徴とする請求項１３に記載の回路。
【請求項１５】
検出したサンプル測定信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等）用のレジスタ機器（４４）には、次の又は前のサンプル測定信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等）への転送配線が繋がっていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧延設備のロール、特に、補強ロールと共に圧延スタンドに軸支された作業ロールにおける表面の欠陥、例えば、ひび割れ、陥没などを超音波を用いて検出するための方法、装置及び回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１により、構造の表面上に開いた欠陥及び／又は表面に近い欠陥に関して、レイリー波を用いて物体を非破壊検査するための方法及び装置が知られている。この場合、入射角（α）は、物体又は検体の表面下の媒体の音速とレイリー波の速度の商から得られる１．０４±０．２°の角度に設定されている。しかし、確かにこの方法を圧延機のロールに使用して、この発明による方法の基本原理及び提案する装置を構成することはできない。
【０００３】
圧延設備分野では、当該のロール材料とロールのその他のパラメータにより決まる所定の使用時間にもとづき、熱間圧延ストリップライン及び冷間圧延設備の作業ロールを交換するのが一般的である。しかし、得られる時間係数は、その時々のロールの重大な欠陥に対して調整されていない。その他の精確な診断が無いために、作業ロールは、多くの場合交換するのが余りにも早過ぎる。そのため、経済的な欠点が生じている。
【特許文献１】ドイツ特許第１９８４９１０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の課題は、周知の超音波による検査方法を、その方法の動作位置内に有る、圧延設備の長手方向に延びる構成要素、即ち、磨耗する虞の有るロールに対して使用することを可能とするとともに、簡単に構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この設定された課題は、この発明にもとづき、検査対象のロールを取付位置で検査し、その場合に、約０．５〜２ＭＨｚの周波数で生成された超音波の横波（所謂剪断波）を第一のロール端に導入して、第二のロール端で受信し、測定プロセスの間、検査時間中に超音波送信機と超音波受信機をロール表面にしっかりと押し付けることによって解決される。横波の音速は、縦波の音速よりも約５０％遅い。それは、波長の減少とも関連し、その結果非常に小さい欠陥も検出することが可能となる。ロール表面領域での欠陥としては、０．６ｘ０．６ｍｍのサイズのひび割れ、ヘアークラック、陥没を評価することができる。５０μｍの幅と１０μｍの深さを持つひび割れを対象とすることができる。０．５〜２ＭＨｚの周波数は、小さい欠陥も検知するための最大測定深度と標準的な分解能の妥協の産物である。一方のロール端への超音波送信機と他方のロール端への超音波受信機の配置は、最小のエネルギー消費しか必要としない。このような欠陥の境界面において、測定技術的に検出することが可能な音響特性の変化が生じる。
【０００６】
検査可能なロール材料は、特に、次の通りである。
冷間圧延設備用スチール製ロール：鍛造スチールでは、その微粒子構造のために、音響透過率が特に大きい。
鋳鋼から成るロール：それに対して、僅かに粗い粒子構造である。
軟鋼：この材料は、検査頻度を下げても良好に検査することが可能である。このようなロールは、例えば、熱間圧延ストリップの仕上げ圧延ラインの第一の圧延機用の高クロムロールとして採用されている。
「不定チル（Indefinite Chill）」から成るロール：このロールは、球状黒鉛鋳鉄から成るコア部とチル鋳造品から成る外殻部から構成される。このロール形式は、黒鉛含有物が存在するために、検査するのが難しい。そのため、大きな音響散乱が生じる可能性が有る。検査のためには、１ＭＨｚ未満の超音波周波数を推奨する。この形式の圧延機ロールは、熱間圧延ストリップの仕上げ圧延ラインの最後の圧延機用複合鋳造ロールとして採用されている。
軟鋼から成る補強ロール：１ＭＨｚの周波数の超音波による検査が可能であることは、非常に有利である。
【０００７】
一つの実施形態は、超音波送信機と超音波受信機を、スタンド用軸受で支持されたロールネックの近くの胴体周縁部に半径方向を向けて載せることである。
【０００８】
改善構成は、超音波送信機と超音波受信機を載せている間、検査対象のロールを静止させて、載せているプロセスの終了後に、約２回転更に回転させることである。検査プロセス後に、これらの機器を離して再び回転させることができる。既存の圧延材料案内部及び冷却機器が、これらの機器によって妨げられることはない。
【０００９】
改善構成は、圧電部品からの超音波を、透過性のプラスチックから成るコア部分及びこのコア部分と境界を接するシリコンから成る充填部材を介して、ロール胴体の外側のロール表面上に押し付けられている、スチールから成るローラー形の接触体に導入することによって得られる。圧電部品は、一群の波を束ねて、それにより超音波を所定の方向に目的通り誘導する役割を果たす。
【００１０】
入力された超音波を誘導して伝えるために、ローラー形の接触体上における外側の滑走面にイリジウム層をコーティングするものと規定する。
【００１１】
別の有利な措置は、作業ロールの間に圧延材料が無い形で、検査プロセスを行うことである。検査プロセスは、圧延材料の交換後又は規定された休止期間に実施することができる。
【００１２】
別の工程では、ロール表面に対して鋭角に超音波を導入して、ロール表面の方向の成分だけを利用するものと規定する。
【００１３】
圧延設備のロール、特に、補強ロールと共に圧延スタンドに軸支された作業ロール上の表面の欠陥、例えば、ひび割れ、陥没などを超音波を用いて検出するための装置は、この発明にもとづき、それぞれ超音波送信機又は超音波受信機を搭載した、停止位置から検査位置に、或いはその逆に旋回可能な支持体が、それぞれ圧延スタンドに軸支されており、これらの支持体は、それぞれ駆動部を用いて、設定可能な押圧力を加えることが可能であることによって、この発明の課題を解決するものとなる。そうすることによって、磨耗又は補修に対して、様々なロール直径を検査することができるだけでなく、押圧力を常に好適な大きさに維持することができる。
【００１４】
別の発明では、旋回アームの押圧端に、それぞれスチールから成るローラー形の接触体が配置される。ロールの直径が異なる場合、ロール表面と当接する角度が僅かに変化するだけとなる。
【００１５】
この接触体は、超音波をスチール製ロールに一様に伝えて、その超音波を送信機から受信機に誘導するための前提条件を実現するものである。そのために、接触体は、有利には、継手（例えば、オルダム継手）を介して、ヘッド用筐体と回転しない形で接続された、プラスチックから成る静止したコア部分を有し、その場合に、コア部分は、ローラー形の接触体内において回転して滑動する形で軸支されるとともに、接触体内には、電気的に接続された音波送信機又は音波受信機が配置されている。そうすることによって、この装置は、音波を束として形成して、ロール内に導入することを実現している。
【００１６】
改善構成は、ローラー形の接触体の外側をイリジウムでコーティングするものと規定する。そうすることによって、接触ローラーを介した検査対象ロールへの超音波の伝達率が向上される。
【００１７】
さもなければ組み上がったロールに配備することができない通常液体の連結媒体に対応して、ローラー形接触体と静止したプラスチック製コア部分の間の環状空間を音響的に結合するためにシリコンで充填することを提案する。
【００１８】
更に、圧延設備のロール、特に、補強ロールと共に圧延スタンドに軸支された作業ロールの表面の欠陥、例えば、ひび割れ、陥没などを超音波を用いて検出するための電気／電子回路を提案する。
【００１９】
この回路は、超音波送信機が、超音波発生器に接続されるとともに、受信機増幅器及び比較器と接続された超音波受信機とロールを介して繋がっていることと、サンプル測定信号用のメモリが、並列のサンプル用増幅器及び比較器と接続されていることと、所定のサンプル測定信号が、比較器に接続された欠陥信号発生器で生成されることとによって、この発明の課題を解決するものである。
【００２０】
この回路は、欠陥信号発生器が、レジスタ機器を介してメモリと繋がっていることによって拡張される。
【００２１】
更に、一つの実施形態では、検出したサンプル測定信号用のレジスタ機器には、次の又は前のサンプル測定信号への転送配線が繋がっているものと規定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明の実施例を図面に図示して、以下において詳しく説明する。
【００２３】
図１には、圧延設備１、例えば、四段式圧延設備が図示されている。圧延設備１は、二つの作業ロール２ａとこれらを案内する二つの補強ロール２ｂの四つのロール２を有する。
【００２４】
ロール２は、スタンド用軸受３ａを用いて、圧延スタンド３に回転可能な形で軸支されている。ロール２は、油圧式調整シリンダ７を用いて調整することが可能であるが、このシリンダは、検査プロセスの間圧力を加えない形に保持される、即ち、作用しない。
【００２５】
上方の作業ロール２ａに関して、上に旋回して停止位置９に回転し、その送信ヘッド１０と共に下に旋回して検査位置１１に回転する旋回アーム８ａ（図２）が圧延スタンド３に軸支されている。検査位置１１では、振動を伝えるための送信ヘッド１０は、胴体周縁部２ｆに対して、第一のロール端２ｃ（図１）と第二のロール端２ｄにおけるロールネック２ｇの近くのロール表面２ｅに回転しない形で押圧される。この場合、圧延材料の案内及び冷却用手段は、妨害されることはなく、その動作可能な配置に留め置くことができる。
【００２６】
図２では、送信ヘッド１０を備えた支持体８が、その停止位置９において、不利な周囲環境に対して容易に保護されている。上方の作業ロール２ａと下方の作業ロール２ａを検査するために、それぞれそのような支持体８が二つ配備されている。
【００２７】
図３には、旋回アーム８ａの一つが拡大されて図示されており、圧延スタンド３のピボット軸受１２で支持されている。旋回アーム８ａは、支持体８の構成部品である。支持体８内には、駆動部１３、例えば、油圧シリンダ１３ａが両端を継手により支持されている。筐体１４は、繰り返し動かすべき検査位置１１に固定するためのストッパー１５に対して寄り掛けることができる。油圧シリンダ１３ａは、筐体１４内において、シフト可能なロッド１６と継手により接続されており、このロッド１６は、その先端に送信ヘッド１０を搭載している。送信ヘッド１０は、接触ローラー１７から構成されている。図示した位置では、送信ヘッド１０は、平均的な直径１８を持つ上方の作業ロール２ａと当接している。ロッド１６の調整方向は、作業ロール２ａの中心を向いている。例えば、ロール胴体の時間経過に伴う磨耗によりロール直径１９，２０が変化した場合、油圧シリンダ１３ａの行程による補償が行われる。（スチール製の）接触ローラー１７の使用により、当接する角度の無視できる程の変位しか起こらない。送信ヘッド１０の押圧力は、油圧シリンダ１３ａによって制御される。
【００２８】
旋回アーム８ａを備えた支持体８を側方から見た配置が図４に図示されている。筐体１４は、ピボット軸受１２に収容されている。ピボット軸受１２は、圧延スタンド３に固定された回転軸２１から構成されており、この回転軸の周りを、筐体１４は、スイベル２２を介して、圧延スタンド３に繋ぎ止められた油圧式旋回用駆動部２３を用いて回転され、停止位置９から検査位置１１に到達する。
【００２９】
図５には、検査に用いられる超音波４が、方向４ｂに動く超音波の横波４ａとして図示されている。
【００３０】
図６では、接触ローラー１７が、筐体１４の一部とすることができるヘッド用筐体２４内で軸支されている。接触ローラー１７は、転がり軸受２５ａ，２５ｂを用いて、回転可能な形で案内されている。転がり軸受２５ａ，２５ｂは、ヘッド用筐体２４のフランジ２６に密着されている。ローラーの内腔１７ａ内には、透過性のガラス質のプラスチック（例えば、市場に出回っているプラスチックガラス）から成るコア部分２７が配置されており、このコア部分は、四つの密着されたベアリング２８と継手２９、有利には、オルダム継手から成る止め具で保持されている。プラスチック製のコア部分２７は、非接触式密閉部材３０によって隔離、保護されている。接触ローラー１７とプラスチック製コア部分２７の間に生じた環状空間３１内には、音響的に結合するためのシリコンから成るリング形状の層として、充填部材３２が組み込まれている。内腔空間２７ａ内には、音波送信機３３（又は音波受信機）の一部として、圧電部品３３ａが有る。
【００３１】
超音波発生器３４（図９参照）で生成された超音波４の伝搬は、圧電部品３３ａからプラスチック製コア部分２７と充填部材３２を介して接触ローラー１７（ローラーの周りには、イリジウムの層３５がコーティングされている）に、そして（スチール製の）ロール２ａへと行われ、その場合接触ローラー１７は、しっかりと押圧されている。この場合、超音波４の二回の屈折が起こる。
【００３２】
圧電部品３３ａは、ケーブル３６を介して、超音波発生器３４と接続されている（図６，８及び９）。
【００３３】
シリコン製充填部材３２は、その他の粘性の強い液体以外では、超音波４用結合媒体である。超音波４は、圧電部品３３ａから出て、（透過性の）プラスチック製コア部分２７を経て、シリコン製充填部材３２にまで伝わって行く。超音波４は、スチール製接触ローラー１７への出射面で一回目の屈折を起こす。その後、超音波４は、超音波の横波４ａとしてイリジウム層３５を介してロール表面２ｅに達して、そこで二回目の屈折を起こし、作業ロール２ａの検査対象のスチールに導入される（図６の右下を参照）。長手方向の成分が、長手方向にロール２を伝わって行き、表面の欠陥、例えば、ひび割れ、ヘアークラック、陥没などが有る場合それと衝突して、欠陥として検出する。
【００３４】
図７では、スチール製作業ロール２ａ上にローラー形の接触体１７が載っており、その場合その周囲には、イリジウム層３５がコーティングされるとともに、接触ローラー１７が、しっかりと押圧されている。この場合、超音波４の二回の屈折が起こる。
【００３５】
圧電部品３３ａは、ケーブル３６を介して、超音波発生器３４と接続されている（図９）。
【００３６】
シリコン製充填部材３２は、その他の粘性の強い液体以外では、超音波４用結合媒体である。超音波４は、圧電部品３３ａから出て、コア部分２７を経てシリコン製充填部分３２にまで伝わって行く。
【００３７】
超音波４は、スチール製接触ローラー１７との出射面で、一回目の屈折を起こす。その後超音波４は、イリジウム層３５を介してロール表面２ｅに達して、二回目の屈折を起こす。
【００３８】
長手方向の成分が、長手方向にロール２を伝わって行き、表面の欠陥、例えば、ひび割れ、ヘアークラック、陥没などが有る場合それと衝突して、探索している欠陥として検出する。
【００３９】
図７では、作業ロール２ａ上に接触ローラー１７が載っている。（透過性のプラスチックから成る）コア部分２７は、音響的に結合するために、シリコン製充填部材３２によって取り囲まれており、内腔空間２７ａ内には、横断面を図示された圧電部品３３ａから構成される音波送信機／音波受信機３３が有る。超音波送信機５（又は超音波受信機６）は、この時点ではロール表面２ｅ上に載っており、次に、動くロール表面２ｅと一緒に動いて、回転する。
【００４０】
図８は、代替えの実施構成を図示している。超音波送信機５（又は送出された音波が伝送される超音波受信機６）は、好適な角度位置に自動調整される旋回ヘッド３７内に組み込まれている。そのために、支柱３８は、支柱軸３８ａの周りを回転することが可能であり、縦長の接触体３９が、好適な角度で平均的なロール直径１８と変化したロール直径１９に適合することとなる。シリコン製充填部材３２の代わりに、結合媒体としてオイルが投入される。
【００４１】
この発明による検査方法又は装置は、圧延ラインの全ての圧延設備で使用する必要はない。負荷が最も大きい（パス当りの圧下が最も大きい）圧延設備で最初にひび割れが起こる確率が高いので、そのような圧延設備を検査すれば十分である。
【００４２】
図９には、得られた信号像を評価するための装置のブロック接続図が図示されている。超音波送信機５は、超音波発生器３４と接続されるとともに、ロール２を介して超音波受信機６と繋がっている。超音波受信機は、受信機増幅器４０と比較器４１に接続されている。その次のストレージオシロスコープ４２は、二つの信号間の差分が有る場合に欠陥信号を発生する。この差分は、欠陥信号が配線４３とレジスタ機器４４を介して伝えられ、サンプル測定信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等のためのメモリ４５において、次の比較用サンプルを選定して、サンプル用増幅器４６に転送することによって、その役割を完了する。比較器４１での比較で一致が確認されない限り、例えば、差分が有る場合には、次のサンプル測定信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等に更に切り換えるために、レジスタ機器４４へのコマンドが発出される。存在するサンプル測定信号との比較終了後、所定の角度４８（角度φ）の回転４７により、更なる検査が実行される。この方法では、信号が一致しない場合、欠陥信号発生器４９において、転送配線５０を介して、更なる比較プロセスが開始、実行される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】四段式圧延設備を示した、圧延方向からの圧延設備の正面図
【図２】超音波送信機と超音波受信機を示した、図１の横断面図
【図３】超音波送信機と超音波受信機用の押圧手段を備えた支持体の部分横断面図
【図４】支持体を載せた位置での圧延スタンドの横断面図
【図５】超音波の音波群
【図６】支持体の連結部の横断面図
【図７】変換器の一部を示した、支持体を載せて固定したスチール製ロールの横断面図
【図８】支持体の別の実施構成の横断面図
【図９】一つ以上の検査プロセスの動作フローに関するブロック接続図
【符号の説明】
【００４４】
１    圧延設備
２    ロール
２ａ  作業ロール
２ｂ  補強ロール
２ｃ  第一のロール端
２ｄ  第二のロール端
２ｅ  ロール表面
２ｆ  胴体周縁部
２ｇ  ロールネック
３    圧延スタンド
３ａ  スタンド用軸受
４    超音波
４ａ  超音波の横波
４ｂ  伝搬方向
５    超音波送信機
６    超音波受信機
７    調整シリンダ
８    支持体
８ａ  旋回アーム
９    停止位置
１０    送信ヘッド
１１    検査位置
１２    ピボット軸受
１３    駆動部
１３ａ  油圧シリンダ
１４    筐体
１５    ストッパー
１６    ロッド
１７    接触ローラー
１７ａ  ロールの内腔
１８    平均的なロール直径
１９    変化したロール直径
２０    変化したロール直径
２１    回転軸
２２    スイベル
２３    旋回用駆動部
２４    ヘッド用筐体
２５ａ  転がり軸受
２５ｂ  転がり軸受
２６    フランジ
２７    （透過性の）プラスチックから成るコア部分
２７ａ  内腔空間
２８    密着されたベアリング
２９    （オルダム）継手
３０    密閉部材
３１    環状空間
３２    シリコンから成る充填部材
３３    音波送信機／音波受信機
３３ａ  圧電部品
３４    超音波発生器
３５    イリジウム層
３６    ケーブル
３７    旋回ヘッド
３８    支柱
３８ａ  支柱軸
３９    接触体
４０    受信機増幅器
４１    比較器
４２    ストレージオシロスコープ
４３    配線
４４    レジスタ機器
４５    メモリ
４６    サンプル用増幅器
４７    角度φの回転
４８    欠陥信号発生器
５０    転送配線    
【図１】
2008516211.tif 000003
【図２】
2008516211.tif 000004
【図３】
2008516211.tif 000005
【図４】
2008516211.tif 000006
【図５】
2008516211.tif 000007
【図６】
2008516211.tif 000008
【図７】
2008516211.tif 000009
【図８】
2008516211.tif 000010
【図９】
2008516211.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月9日(2006.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延設備（１）のロール（２）、特に、補強ロール（２ｂ）と共に圧延スタンド（３）に軸支された作業ロール（２ａ）の表面の欠陥、例えば、ひび割れ、陥没などを超音波（４）を用いて検出するための方法において、
検査対象のロール（２）を取付位置で検査し、その場合に、約０．５〜２ＭＨｚの周波数で生成された超音波の横波（４ａ）を第一のロール端（２ｃ）に導入して、第二のロール端（２ｄ）で受信し、測定プロセスの間、検査時間中に超音波送信機（５）と超音波受信機（６）をロール表面（２ｅ）にしっかりと押し付けるとともに、圧電部品（３３ａ）からの超音波（４）を、透過性のプラスチックから成るコア部分（２７）及びこのコア部分と境界を接するシリコンから成る充填部材（３２）を介して、ロール胴体の外側のロール表面（２ｅ）上に押し付けられている、スチールから成るローラー形の接触体（１７）に導入することを特徴とする方法。
【請求項２】
超音波送信機（５）と超音波受信機（６）が、スタンド用軸受（３ａ）で支持されたロールネック（２ｇ）の近くの胴体周縁部（２ｆ）に半径方向を向けて載せられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
超音波送信機（５）と超音波受信機（６）を載せている間、検査対象のロール（２）を静止させて、載せているプロセスの終了後に、約２回転更に回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ローラー形の接触体（１７）上における外側の滑走面に、イリジウム層（３５）がコーティングされていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
作業ロール（２ａ）の間に圧延材料が無い形で、検査プロセスが行われることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
ロール表面（２ｅ）に対して鋭角に超音波（４）を導入して、ロール表面（２ｅ）の方向の成分だけを利用することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
圧延設備（１）のロール（２）、特に、補強ロール（２ｂ）と共に圧延スタンド（３）に軸支された作業ロール（２ａ）の表面の欠陥、例えば、ひび割れ、陥没などを超音波（４）を用いて検出するための装置であって、それぞれ超音波送信機（５）又は超音波受信機（６）を搭載した、停止位置（９）から検査位置（１１）に、或いはその逆に旋回可能な支持体（８）が、それぞれ圧延スタンド（３）に軸支されており、これらの支持体（８）は、それぞれ駆動部（１３）を用いて、設定可能な押圧力を加えることが可能である装置において、
旋回アーム（８ａ）の押圧端に、それぞれスチールから成るローラー形の接触体（１７）が配置されており、その場合に、接触ローラー（１７）が、プラスチックから成る静止したコア部分（２７）を有し、接触ローラー（１７）とプラスチックから成る静止したコア部分（２７）の間の環状空間（３１）には、音響的に結合するために、シリコン（３２）が充填されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
プラスチックから成る静止したコア部分（２７）が、継手（２９）を介してヘッド用筐体（２４）と回転しない形で接続されており、コア部分（２７）が、接触ローラー（１７）内において回転して滑動する形で軸支されるとともに、接触ローラー（１７）内には、電気的に接続された音波送信機（３３）又は音波受信機（３３）が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
接触ローラー（１７）の外側には、イリジウム（３５）がコーティングされていることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
超音波送信機（５）が、超音波発生器（３４）に接続されるとともに、受信機増幅器（４０）及び比較器（４１）と接続された超音波受信機（６）とロール（２）を介して繋がっており、サンプル測定信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等）用のメモリ（４５）が、並列のサンプル用増幅器（４６）及び比較器（４１）と接続されており、所定のサンプル測定信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等）が、比較器（４１）に接続された欠陥信号発生器（４９）で生成される回路を更に有することを特徴とする請求項７から９までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
欠陥信号発生器（４９）が、レジスタ機器（４４）を介してメモリ（４５）と繋がっていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
検出したサンプル測定信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等）用のレジスタ機器（４４）には、次の又は前のサンプル測定信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等）への転送配線が繋がっていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、圧延設備のロール、特に、補強ロールと共に圧延スタンドに軸支された作業ロールにおける表面の欠陥、例えば、ひび割れ、陥没などを超音波を用いて検出するための方法及び装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
圧延設備分野では、当該のロール材料とロールのその他のパラメータにより決まる所定の使用時間にもとづき、熱間圧延ストリップライン及び冷間圧延設備の作業ロールを交換するのが一般的である。しかし、得られる時間係数は、その時々のロールの重大な欠陥に対して調整されていない。その他の精確な診断が無いために、作業ロールは、多くの場合交換するのが余りにも早過ぎる。そのため、経済的な欠点が生じている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
特許文献１により、構造の表面上に開いた欠陥及び／又は表面に近い欠陥に関して、レイリー波を用いて物体を非破壊検査するための方法及び装置が知られている。この場合、入射角（α）は、物体又は検体の表面下の媒体の音速とレイリー波の速度の商から得られる１．０４±０．２°の角度に設定されている。しかし、確かにこの方法を圧延機のロールに使用して、この発明による方法の基本原理及び提案する装置を構成することはできない。
特許文献２は、音波送信機による超音波を検査対象のロールに導入して、別の位置で受信機を用いて再び受信する検査方法を開示している。音波の導入と受信のために、ロール表面と接触されている板形状の部品が配備されている。
超音波を用いた非破壊検査を実施するための基本的な方策が、特許文献３に開示されている。そこでは、圧延材料に対して角度を持たせて超音波を導入し、超音波送信機から離れた場所で再び受信している。
同様の解決法が、特許文献４〜７及び非特許文献１により周知である。
【特許文献１】ドイツ特許第１９８４９１０２号明細書
【特許文献２】米国特許公開第４４２３６３６号明細書
【特許文献３】米国特許第６１０５４３１号明細書
【特許文献４】米国特許第６３４１５２５号明細書
【特許文献５】英国特許公開第１５６１８１１号明細書
【特許文献６】米国特許第５４１７１１４号明細書
【特許文献７】米国特許第３８６８８４７号明細書
【非特許文献１】I. Komsky, "Rolling dry-coupled transducers for ultrasonic inspections of aging aricraft structures" in Health Monitoring and Smart Nondestructive Evaluation of Structural and Biological Systems III 15-17 March 2004 San Diego, CA, USA, Bd. 5394, Nr. 1, 17
【国際調査報告】
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