(57)【要約】【課題】鋼板の撓みに影響されることなく、従来よりも小さい内部欠陥まで精度良く検出することができる鋼板の内部欠陥検出装置を提供する。【解決手段】磁化器ロール１の表面に沿って走行する鋼板上に、感磁素子４を備えた多数のセンサーヘッド３を昇降及び傾動自在に配置する。各センサーヘッド３は、ロール軸線方向に延びる線状の感磁素子４の両端にそれぞれ単一のエアーノズル５を備えたものとし、これらのエアーノズル５から吐出されるエアー流により鋼板との間に生ずる反発力と吸引力とのバランスを利用して、センサーヘッド３を鋼板から２０〜１５０μｍ程度の至近距離に浮上保持させる。従来の5倍の感度を達成できる。【選択図】    図１
2004191220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化器ロールの表面に沿って走行する鋼板上に、感磁素子を備えた多数のセンサーヘッドを昇降及び傾動自在に配置した鋼板の内部欠陥検出装置において、各センサーヘッドはロール軸線方向に延びる線状の感磁素子の両端にそれぞれ単一のエアーノズルを備え、これらのエアーノズルから吐出されるエアー流により鋼板との間に生ずる反発力と吸引力とのバランスを利用して、鋼板から至近距離に浮上保持されるものであることを特徴とする鋼板の内部欠陥検出装置。
【請求項２】
各センサーヘッドの支持機構に、各センサーヘッドのロール軸線方向への傾斜角度記憶手段を組み込んだことを特徴とする請求項１記載の鋼板の内部欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏洩磁束探傷法による鋼板の内部欠陥検出装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開昭５３−３４７５４号公報
【非特許文献１】日本鉄鋼協会講演論文集、ＣＡＭＰ-ＩＳＩＪ，Ｖｏｌ１，Ｎｏ．２（１９８８）-５８６「オンライン薄板非金属介在物検出装置の開発」
【０００３】
磁化器ロールの表面に沿って走行する鋼板上に感磁素子を備えたセンサーヘッドを配置し、鋼板に内部欠陥があるときに発生する鋼板表面からの漏洩磁束を感磁素子により検出する漏洩磁束探傷法は、鋼板の内部欠陥検出法として周知である。この漏洩磁束探傷法ではセンサーヘッドを鋼板表面から一定の高さに保持させる必要があり、従来からエアー浮上方式を用いた装置が採用されている。
【０００４】
その代表的なものは上記の特許文献１に記載のように、センサーヘッドを長方形としてその各辺に多数のエアーノズルを配置し、鋼板表面に向かって吐出されるエアー圧によって浮上力を得るとともに、センサーヘッドをエアーシリンダーによって鋼板表面に向かって押し付ける構造のものである。この特許文献１に記載の装置では、センサーヘッドが重くかつそのサイズが大きい。このため鋼板の撓みによる影響を受け易い。
【０００５】
すなわち、鋼板は磁化器ロールの表面に沿って走行するために走行方向に湾曲している。また鋼板の張力により磁化器ロール自体も両端部より中央部がくぼんだ形状に変形するため、鋼板はロール軸線方向にも撓んでいる。しかも鋼板自体の歪みも皆無ではない。このようにＸＹ両軸方向に撓んだ鋼板の表面上に大型のセンサーヘッドを浮上保持させる構造であるため、鋼板の撓みによってセンサーヘッド内部の感磁素子と鋼板との距離が大きく変化し、検出精度が不安定となる。
【０００６】
また、鋼板の撓みによってセンサーヘッドが破損されることを防止するために、浮上量を２５０μm以上と大きく確保しておく必要がある。漏洩磁束探傷法では、センサーヘッドの浮上量によって検出可能な欠陥サイズが決定され、この装置では数十μm以下の内部欠陥の検出は困難である。
【０００７】
そこで上記の非特許文献１に示されるように、センサーヘッドの鋼板走行方向の幅を小さくし、走行方向の撓みの影響を浮けにくいようにした鋼板の内部欠陥検出装置が開発された。これは鋼板の走行方向の撓みは磁化器ロールにより矯正するという考えに基づくものである。しかし前記したように鋼板張力により磁化器ロール軸線方向にも撓んでいるため、その影響による検出精度のばらつきが残る。またこの装置においてもセンサーヘッドの浮上量は１５０〜２５０μmが必要であり、１０数μm以下の内部欠陥の検出は困難である。
【０００８】
ところが近年、製缶用鋼板が薄肉化してきたために、鋼板の内部欠陥のサイズが数μm程度であっても、製缶時に破胴の原因となる場合が発生してきた。このため従来の鋼板の内部欠陥検出装置によっては、製缶用鋼板などについては十分な検査ができなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、従来よりも鋼板表面に接近させた位置にセンサーヘッドを安定に浮上させることにより、鋼板の撓みに影響されることなく、より小さい内部欠陥をも精度良く検出することができる鋼板の内部欠陥検出装置を提供するためになされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、磁化器ロールの表面に沿って走行する鋼板上に、感磁素子を備えた多数のセンサーヘッドを昇降及び傾動自在に配置した鋼板の内部欠陥検出装置において、各センサーヘッドはロール軸線方向に延びる線状の感磁素子の両端にそれぞれ単一のエアーノズルを備え、これらのエアーノズルから吐出されるエアー流により鋼板との間に生ずる反発力と吸引力とのバランスを利用して、鋼板から至近距離に浮上保持されるものであることを特徴とするものである。なお各センサーヘッドの支持機構に、各センサーヘッドのロール軸線方向への傾斜角度記憶手段を組み込んだ構造とすることが好ましい。
【００１１】
本発明の鋼板の内部欠陥検出装置は、センサーヘッドを線状の感磁素子の両端にそれぞれ単一のエアーノズルを備えた小型軽量のものとし、エアーノズルから吐出されるエアー流により鋼板との間に生ずる反発力と吸引力とのバランスを利用して、センサーヘッドを鋼板から至近距離に浮上保持させたものである。このためセンサーヘッドの浮上量を２０〜１５０μm程度とすることができ、数μm以下の内部欠陥の検出も可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１において１は中空ステンレスロールからなる磁化器ロールであり、その内部には磁化器２が収納されている。検査対象となる鋼板は矢印方向に回転する磁化器ロール１の表面に沿って走行し、磁化される。３は後述する支持機構に支持されたセンサーヘッドであり、磁化器２の直上位置において浮上エアーにより鋼板上に浮上保持されている。図１、図２には１個のセンサーヘッド３だけが示されているが、１個のセンサーヘッド３の幅は数十mmであるのに対して、鋼板の幅は１２００〜１３００mmであるから、図６に概念的に示すように、きわめて多数のセンサーヘッド３がロール軸線方向に配置されている。
【００１３】
図２に示すように、センサーヘッド３はロール軸線方向に細長く、その下端にはロール軸線方向に延びる線状の感磁素子４が設けられ、感磁素子４の上部には感磁素子基板４ａが収納されている。感磁素子４は鋼板に内部欠陥が存在するときに板外に漏洩する磁束を検出する電磁コイルである。
【００１４】
図２に示すように、感磁素子４の両端にはそれぞれ単一のエアーノズル５、５が設けられている。図３に拡大して示したように、エアーノズル５の底面は外径が５mm程度の円形であり、その中央部に１mm程度のオリフィス孔６が形成されている。各エアーノズル５には浮上エアーホース７から浮上エアーが供給されており、オリフィス孔６から鋼板の表面に浮上エアーを噴出し、センサーヘッド３を鋼板上に浮上保持させている。
【００１５】
本発明のセンサーヘッド３はアルミニウムやチタン等の軽量金属を用い、かつ上記の構成を採用して全体を小型化することによって、重量を２００グラム未満としている。図３に示すようにオリフィス孔６から噴出する浮上エアーの反発力によりセンサーヘッド３は浮上するが、浮上量がごく小さい領域においては、噴出した浮上エアーが鋼板走行方向に拡がることによって、ベルヌーイの定理により吸引力が発生する。
【００１６】
図４はこれらの反発力と吸引力との関係を示すグラフであり、吸引力にヘッド重量を加えた値と、反発力とが特定の点でバランスし、その位置でセンサーヘッド３を安定に浮上させることができる。本発明ではセンサーヘッド３の小型軽量化と浮上エア圧の調整とによって、浮上量を２０〜１５０μmの範囲で安定に保つことができる。このように２個のエアーノズル５、５から吐出されるエアー流により鋼板との間に生ずる反発力と吸引力を利用して、センサーヘッド３を鋼板から例えば２０μmという至近距離に浮上保持させれば、図５に示すように検出感度を浮上距離が２５０μmの場合の５倍にまで向上させることが可能となる。
【００１７】
上記した浮上量の制御のために、エアーノズル５、５の内側位置には２個の浮上ギャップセンサー８，８が配置されており、図６に示すように浮上ギャップセンサー７、７の測定値は制御盤に入力されている。浮上エアーはマニホールドレギュレータ９から電磁バルブ１０を経由してエアーノズル５、５に供給されるが、制御盤は各電磁バルブ１０を制御し、浮上エアーの圧力を調整する。このようにして、センサーヘッド３の浮上量を２０〜１５０μmの範囲で一定に保つことができる。
【００１８】
図１、図２に示されるように、上記したセンサーヘッド３の全体は軸１１の先端に固定されている。そしてこの軸１１は、基部を水平軸１２によって支持されたアーム１３に回転自在に支持されている。すなわち、アーム１３は自由に上下動することができ、センサーヘッド３が固定された軸１１はこのアーム１３に対して自由に回転することができるから、センサーヘッド３は鋼板表面に沿って昇降及び回転自在である。なお、水平軸１２を備えたブロック１４は高さ調節ネジ１５によってベース１６に対して昇降できるようになっており、全体の高さ調整が可能である。
【００１９】
アーム１３の上方にはブロック１４から延びるシリンダー保持アーム１７が伸びており、ヘッド昇降シリンダー１８が垂直に取り付けられている。シリンダーロッドの下部には四角枠状の昇降フック１９が設けられており、使用しないときにはアーム１３とともにセンサーヘッド３の全体を水平軸１２を中心として、上方に引き上げることができるようになっている。
【００２０】
さて図６に誇張して示したように、鋼板の張力により磁化器ロール１は両端部より中央部がくぼんだ形状に変形し、磁化器ロール１の回転とともに走行する鋼板も同様に中央部がくぼんだ形状となる。従って、軸線方向に配置された各センサーヘッド３は、それぞれ鋼板の表面に沿って左右に微妙に傾く。この各センサーヘッド３の傾きを昇降フック１９によりセンサーヘッド３を持ち上げた場合にもそのまま記憶させ、センサーヘッド３を降ろしたときにそのまま検査を再開できる傾斜角度記憶手段を組み込んでおくことが好ましい。
【００２１】
そこで図１、図２に示すように、センサーヘッド３から延びる軸１１の基部にテーパーディスク板２０を固定するとともに、アーム１３にはテーパーディスク板２０に対して伸縮できる２本のロック用シリンダー２１、２１を設けてある。センサーヘッド３を持ち上げるに先立ち、これらのロック用シリンダー２１、２１によってテーパーディスク板２０をロックすれば、各センサーヘッド３の傾きがそのまま記憶されることとなり、センサーヘッド３を降ろした際にロックを解除すれば、直ちに検査を再開することができる。
【００２２】
このように構成された鋼板の内部欠陥検出装置は、鋼板を回転する磁化器ロール１の表面に沿って走行させて磁化器により磁化させ、鋼板に内部欠陥が存在する場合に生ずる漏洩磁束を各センサーヘッド３の感磁素子４によって検出することは従来と同様である。
【００２３】
しかし本発明では、各センサーヘッド３をロール軸線方向に延びる線状の感磁素子４の両端にそれぞれ単一のエアーノズル５，５を備えたものとし、これらのエアーノズル５，５から吐出されるエアー流により鋼板との間に生ずる吸引力を利用して、鋼板から２０〜１５０μm程度の至近距離に浮上保持させるようにしたので、検出感度を従来よりもはるかに高めることができる。その結果、サイズが数μm程度の内部欠陥をも検出することができ、特に製缶用鋼板の検査に好適である。
【００２４】
しかも感磁素子４をロール幅方向に延びる線状としたので、鋼板の走行方向のたわみの影響を回避することができるとともに、各センサーヘッド３を小型でロール幅方向に傾動自在としたので、ロール幅方向の鋼板のたわみの影響も回避することができ、検出感度を安定に保持することができる。
【００２５】
更に、請求項２のように各センサーヘッド３の支持機構にロール軸線方向への傾斜角度記憶手段を組み込んでおけば、昇降フック１９によりセンサーヘッド３を持ち上げるに先立ち各センサーヘッド３の傾斜角度を記憶させておくことができ、その後にセンサーヘッド３を降ろしたときにはそのまま検査を再開することができる利点がある。
【００２６】
【発明の効果】
以上に詳細に説明したように、本発明の鋼板の内部欠陥検出装置によれば、センサーヘッドを改良して従来よりも鋼板表面に接近させた位置にセンサーヘッドを安定に浮上させることができる。その結果本発明によれば、鋼板の撓みに影響されることなく、従来は検出できなかった数μｍ以下の鋼板の内部欠陥をも、精度良く検出することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態を示す平面図である。
【図３】エアーノズル先端部の拡大図である。
【図４】浮上量と吸引力、反発力との関係を示すグラフである。
【図５】浮上量と検出感度との関係を示すグラフである。
【図６】浮上制御の系統図である。
【符号の説明】
１  磁化器ロール
２  磁化器
３  センサーヘッド
４  感磁素子
４ａ  感磁素子基板
５  エアーノズル
６  オリフィス
７  浮上エアーホース
８  浮上ギャップセンサー
９  マニホールドレギュレータ
１０  電磁バルブ
１１  軸
１２  水平軸
１３  アーム
１４  ブロック
１５  高さ調節ネジ
１６  ベース
１７  シリンダー保持アーム
１８  ヘッド昇降シリンダー
１９  昇降フック
２０  テーパーディスク
２１  ロック用シリンダー
【図１】
2004191220.tif 000003
【図２】
2004191220.tif 000004
【図３】
2004191220.tif 000005
【図４】
2004191220.tif 000006
【図５】
2004191220.tif 000007
【図６】
2004191220.tif 000008