(57)【要約】この発明は表面、特に圧延ロールの表面を検査するための装置に関し、それは光ビームを送信しかつ受信する手段がその中に配置されているハウジング、及びこのハウジングの前壁の外表面に配置された光結合装置を含む。この光結合装置は、光ビームにより連続的に通過される、（ａ）流体分配器と呼ばれる要素（５）、（ｂ）中空円筒状ノズル（１１）、及び（ｃ）可動管状要素（１６）を含む。可動管状要素（１６）は前記円筒状ノズルの内側をスライドできるように、部分的に円筒状ノズル（１１）の内側に配置され、かつその延長部において部分的にそこから検査される表面（２）に向けて出る。特に前記スライド運動を制限するために独特の断面（肩１４，１９）が円筒状ノズル（１１）内と可動管状要素（１６）内に設けられる。可動管状要素（１６）はその端部表面上の結合流体圧の効果のみにより円筒状ノズル内に位置決めされる。この装置は更に管状要素（１６）のその縦軸周りの回転を防ぐための手段（２１，２２）を含むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面、特に圧延ロールの表面を検査するための装置であって、それが光ビームを放射しかつ受光するための手段が配置されたハウジングを含み、更に前記ハウジングの前壁（１）、すなわち検査される表面（２）の方を向いた壁、が前記光ビームを前記放射及び受光手段と検査される表面との間に通過させる透明窓（３）を持ち、更に光結合装置がハウジングの前記前壁の外表面上にその光軸が前記光ビームの軸（２０）と少なくとも実質的に平行であるような方法で配置されているものにおいて：
ａ．前記光結合装置が：
−  ハウジングの前記前壁に固定され、かつ前記光ビームを通過させる開口（９）をあけられた、流体分配器と呼ばれる要素（５）；
−  前記光ビームを通過させる前記開口（９）の延長として配置された中空円筒状ノズル（１１）；
−  前記円筒状ノズルの延長として前記円筒状ノズル内に部分的に配置され、かつ前記円筒状ノズル内をスライドすることができる可動管状要素（１６）；
を含むこと；
ｂ．要素（５）が結合流体のための入口（６）と、前記入口（６）を前記開口（９）に連結する通路（８）を備えていること；
ｃ．中空円筒状ノズル（１１）が要素（５）と漏れ止め的に組み立てられていること；
ｄ．中空円筒状ノズル（１１）がその長さの殆どに渡って一定の内断面と、前記内断面より小さな断面の出口部を持ち、前記円筒状ノズルの出口近くに内部肩（１４）が形成されていること；
ｅ．前記可動管状要素（１６）が前記円筒状ノズルの内断面よりわずかに小さな断面のヘッド（１７）と、円筒状ノズルの前記出口部の断面よりわずかに小さな断面の延長部分（１８）を持ち、ヘッド（１７）と前記管状要素の延長部分（１８）が外部肩（１９）により連結されていること；
ｆ．前記延長部分（１８）が前記出口部から突出し、かつ前記管状要素の外部肩（１９）が前記円筒状ノズルの前記内部肩（１４）と共働するような方法で前記管状要素（１６）が前記円筒状ノズル中に挿入されること；
を特徴とする装置。
【請求項２】
開口（９）が可動管状要素（１６）のヘッド（１７）の断面より小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記内部肩（１４）の水準に円筒状ノズル（１１）が円筒状ノズルの内部空間と外側との間の連通を確立する通路（１５）を持つことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の装置。
【請求項４】
前記可動管状要素（１６）がヘッド（１７）と同じ側のその端部領域内にその延長部分（１８）におけるより小さい内部断面を持つことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記可動管状要素（１６）がその縦軸周りに回転するのを防ぐ手段を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記手段が可動管状要素（１６）の延長部分（１８）の外部側面に配置された縦溝（２１）と、円筒状ノズル（１１）の出口部に設けられ、かつ前記縦溝（２１）内に係合するピン（２２）を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも端部領域内の可動管状要素（１６）が検査される表面（２）の硬さより小さい硬さの材料から作られていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
光結合装置の要素、すなわち通過開口（９）、円筒状ノズル（１１）及び可動管状要素（１６）、の少なくとも一つの光軸が前記光ビームの軸（２０）と一致することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
光結合装置の前記要素（９；１１；１６）の少なくとも一つが光ビームの前記軸（２０）周りに回転的に対称的であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は表面、特にしかし排他的ではないが、鋼帯圧延機の作業ロールの表面を検査するための装置に関する。
【０００２】
従来技術
従来技術は製造道具の表面の状態が少なくとも部分的に製造製品の品質を決定する、多くの応用を含む。非常に重要な一つの特別の場合は鋼帯の製造のそれであり、その表面仕上げは大きな範囲で圧延機の作業ロールの表面状態に依存する。
【０００３】
包含された思想を明確にするために、この発明がこの特別な応用に関してここに述べられるであろう。しかし、この発明自身はこの応用とは独立しており、その代わり、同等な作業状態を含む如何なる状況でも有利に実行されることができる。
【０００４】
鋼帯圧延機の仕上げゲージの作業ロールのような圧延ロールの表面状態は例えば自動車の車体シートの製造のためを意図している鋼帯の表面仕上げに大きな影響を持つ。圧延中に、ロールの表面は熱的及び機械的応力に曝される影響のため劣化する。この劣化は酸化物皮覆が引き裂かれ、続いて鋼帯の表面上に皮殻が形成されるのが見出されるかもしれないというようなことかもしれない。
【０００５】
従って、圧延された製品の品質を傷つける欠陥をできるだけ早く検出するためにロールの表面を定期的に検査することが重要である。
【０００６】
初期には、ロールの検査はロールを交換するときに作業者により実行された簡単な目視検査からなっていた。ある場合には、中間検査が要求され、そのときは圧延機を停止することを必要とし、時にはロールを取り外すことさえ必要とした。これらの中間停止は非常に時間を消費し、従って生産性の損失を伴う。更に、かかる目視検査の主観性はその品質に影響する。従って、それは現在の信頼性、再現性及び速度の要求に合致しない。
【０００７】
もちろん、原則としてこの検査を信頼性のあるかつ再現性のある態様で実行させる装置もある。しかし、それらの使用は圧延ロール近くに存在させる条件のために主要な実際上の困難を伴う。高温度に加えて、検査装置の近くで起こるかもしれないかつ直接検査を不可能とするかもしれない冷却水及び潤滑油の飛散のため、特に好ましくない条件が存在する。
【０００８】
この検査を検査装置と検査される表面との間に作られた水柱を通して見ることにより改善することを意図した光結合装置と呼ばれる装置がまた既に提案されている。
【０００９】
概括的には、これらの既知の装置を備えた検査装置は一方では光ビームを検査される表面に向けて送る放射器と、他方ではこの表面により反射された光ビームを捕らえる受光器とを含む。この発明の目的はまたこの範疇に入る。これに関して、ここで問題の光ビームは放射器により放射された入射ビームと受光器により捕らえられる反射ビームの両者を含むことは理解されるべきである。従って光結合装置はこれらのビーム−入射ビームと反射ビーム−の両者を通過可能としなければならない。
【００１０】
既知の光結合装置の一つの重要な欠点はそれらが一般的にむしろ複雑であることであり、それがそれらの製造または維持または、究極的には、それらの使用を少しも容易としないことである。
【００１１】
従って、簡単で低コストで圧延ロールの表面のような表面の検査を良好な状態で実行可能とする光結合装置に対する要求がある。
【００１２】
発明の提示
本発明はこの要求に応えることを目的とする。請求の範囲に特徴付けられるように、この発明は飛びはねる水や油のような物質による視界の妨害を避けて、検査される表面の完全な観察を保証する簡単な光結合装置により表面を検査するための装置に関する。
【００１３】
この発明によれば、表面、特に圧延ロールの表面を検査するための装置であって、それが光ビームを放射しかつ受光するための手段が配置されたハウジングを含み、更に前記ハウジングの前壁、すなわち検査される表面の方を向いた壁、が前記光ビームを前記放射及び受光手段と検査される表面との間に通過させる透明窓を持ち、更に光結合装置がハウジングの前記前壁の外表面上にその光軸が前記光ビームの軸と少なくとも実質的に平行であるような方法で配置されているものにおいて、それは：
ａ．前記光結合装置が：
−  ハウジングの前記前壁に固定され、かつ前記光ビームを通過させる開口をあけられた、流体分配器と呼ばれる要素；
−  前記光ビームを通過させる前記開口の延長として配置された中空円筒状ノズル；
−  前記円筒状ノズルの延長として前記円筒状ノズル内に部分的に配置され、かつ前記円筒状ノズル内をスライドすることができる、摩滅フィンガーと呼ばれる、可動管状要素；
を含むこと；
ｂ．流体分配器が結合流体のための入口と、前記入口を前記開口に連結する通路を備えていること；
ｃ．中空円筒状ノズルが流体分配器と漏れ止め的に組み立てられていること；
ｄ．中空円筒状ノズルがその長さの殆どに渡って一定の内断面と、前記内断面より小さな断面の出口部を持ち、前記円筒状ノズルの出口近くに内部肩が形成されていること；
ｅ．前記可動管状要素が前記円筒状ノズルの内断面よりわずかに小さな断面のヘッドと、円筒状ノズルの前記出口部の断面よりわずかに小さな断面の延長部分を持ち、ヘッドと前記管状要素の延長部分が外部肩により連結されていること；
ｆ．前記延長部分が前記出口部から突出し、かつ前記管状要素の外部肩が前記円筒状ノズルの前記内部肩と共働するような方法で前記管状要素が前記円筒状ノズル中に挿入されること；
により特徴付けられるものである。
【００１４】
流体分配器内に設けられた光ビームの通過のための開口は有利には可動管状要素のヘッドの断面より小さい。従って流体分配器は可動管状要素のハウジングの前記前面の方向の動きを限定する停止具を形成する。
【００１５】
特別な特徴によれば、円筒状ノズルは前記内部肩の水準に、円筒状ノズルの内部空間と外側との間の連通を確立する通路を持つ。
【００１６】
別の有利な特徴によれば、前記可動管状要素はその延長部分内よりヘッドと同じ側のその端部領域内が小さい内部断面を持つ。この内部断面の減少はヘッドと同じ側の端面の表面の増加を導き、従って検査される表面の方向の水圧によるこの表面に及ぼされる力の増加を導く。
【００１７】
検査される表面と接触することのできる少なくともその端部領域内の可動管状要素はその硬さが検査される表面のそれより小さい材料から有利には作られる。使用されたときから、可動管状要素のこの端部は従ってロールの曲率に適合するようにロールと接触させて次第に摩滅させることができる。しかし、ロールが変更されるとき、この管状要素は結合欠陥を伴って、その軸周りに回転するかもしれず、そのときこの結合欠陥は徐々にのみ消失する。
【００１８】
なお別の有利な特徴によれば、前記可動管状要素はその縦軸周りのその回転を防ぐ手段を備えることができる。特に、これらの手段は円筒状ノズルの出口部の内面に設けられたピンと、前記可動管状要素の延長部分の外側面内に配置された縦溝とを含むことができ、その溝に前記ピンは係合される。
【００１９】
この発明による装置において、前記管状要素は対応的に形状付けられた王冠の形の端面（複数）を持ち、それらのそれぞれの寸法はこの要素の二つの端部のそれぞれの内部断面及び外部断面により決定される。そうであるなら、光結合流体はこれらの二つの表面に作用することができ、従って管状要素を円筒状ノズル内でスライドさせそれを検査される表面に関して最適態様で自動的に位置決めする。
【００２０】
この発明による装置の本質的利点は管状要素が、恐らく検査される表面と接触するときでさえ、光結合流体の作用によってのみ位置決めされることである。
【００２１】
表現“一定の内部断面”は円筒状ノズルの内部断面が関連する全長に渡って同じ形状と同じ寸法を持つことを意味すると理解されるべきである。円形断面の場合、これは円筒状ノズルの内径がその長さに渡って一定のままであることを意味する。同じ方法で、要素の外部断面と内部断面はそれぞれこの要素の外部輪郭と内部輪郭によりそれぞれ規定された断面に関する。
【００２２】
追加の詳細及び利点は、何ら特定の尺度でない添付図面に示された例示的実施例の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２３】
これらの図面において、この発明の適切な理解のために必須の要素のみが示されている。更に、同一または類似の要素は異なる図面中に同じ参照番号により示されている。明確化のために簡単な例示的実施例として与えられる以下の説明において、結合装置の光軸は光ビームの軸と一致し、結合装置の要素はこの軸周りに回転的に対称的である。
【００２４】
図面の簡略説明
図面において、
図１は圧延ロールの表面を検査するための装置のハウジング上に取り付けられた本発明の光結合装置を通した縦断面を示し；そして
図２は可動管状要素の回転を防ぐ手段を備えた図１の装置の拡大詳細図を示す。
【００２５】
発明の実施例
図１は検査される圧延ロール２の表面の方に向けられたハウジングの前壁の一部により表示されたハウジング１上に取り付けられた光結合装置を示す。
【００２６】
ここで詳細に立ち入らないが、特にこの前壁１は透明な漏れ止めの窓３を含み、それを通して例えば検査される圧延ロール２に向けて放射される光ビームを形成する光源とロール２の表面により反射された光ビームを捕らえる受光装置とを含む装置４から来るその軸により象徴される光ビームが通過することができることは述べられることができる。
【００２７】
ここでは水分配器と呼ばれる要素５がこの前壁１に固定され、それは側方水入口６を持つ。前記要素５の後方に凹所７が配置され、壁１と一緒に窓３に対向して広がる空間８の範囲を定める。この空間８は入口６と連通する。窓３に対向して、要素５はまた前記空間８と連通する開口９をあけられており、かつより大きな直径の雌ねじ付き幅木（ｃｏｒｅ ｐｒｉｎｔ）１０により光ビームの軸に沿って延びている。
【００２８】
第一端に、円筒状ノズル１１は雄ねじ付き幅木１２を持ち、これは要素５により形成された肩１３に接触するまで要素５中にねじ込まれる。その他端で、円筒状ノズル１１は内部環状肩１４により断面が減少している。円筒状ノズルの外部に向けて導かれている通路１５が前記肩１４の角に開口している。
【００２９】
可動ノズル１６が円筒状ノズル１１の内側に配置されており、それは円筒状ノズル１１内に収容された端部またはヘッド１７と円筒状ノズル１１から出て来る狭い端部を持つ延長部分１８とを持つ。延長部分１８の外径はヘッド１７のそれより小さく；従って可動ノズル１６は円筒状ノズルの内部環状肩１４と共働する外部環状肩１９を持つ。更に要素５内に作られた開口９はヘッド１７の外径より小さな直径を持ち、従って上述の肩１３は半径方向に延びる。肩１３は従ってその上可動管状要素１６のための停止具としての役目をし；この方法で、装置の適正機能、特に結合流体の循環に支障をきたすところの、可動管状要素１６が開口９を通過して空間８中に侵入するのを妨げられる。
【００３０】
ノズル１６は円筒状ノズル１１が要素５にねじ込まれる前に円筒状ノズル１１中に挿入されるべきであることは言うまでもない。更に開口９、円筒状ノズル１１及び可動ノズル１６は光ビームの軸２０と共軸的に整合していることは理解されるであろう。
【００３１】
図２は図１の装置の拡大詳細図を示し、それによれば可動管状要素１６は外部縦溝２１を備えており、そこに円筒状ノズル１１の出口領域に設けられた錠止ピン２０が係合する。可動管状要素１６は従って円筒状ノズル内を縦方向にスライドすることができるがその縦軸周りに回転するのを妨げられる。
【００３２】
この光結合装置は次のように機能する：
【００３３】
入口６を介して導入された水は空間８中に通過し、そこでそれは窓３の全表面に渡って分配される。開口９を介して、それは次に円筒状ノズル１１中に、次いで可動ノズル１６中に流れ、そして最後に可動ノズル１６とロール２の表面との間の空間を介して逃げる。
【００３４】
円筒状ノズル１１から可動ノズル１６中に通過する水の圧力の影響下に、可動ノズル１６はロール２の表面の方向に押される。可動ノズルにより保護された水の柱がこのようにして作られ、可動ノズルの長さはロール２の表面から窓３を分離する距離に自動的に適合する。しかし、この状況は可動ノズルがロールの表面と接触することを暗示する。実際には、ロール２の表面と可動ノズル１６との間を逃げる結合水が可動ノズルの端面に逆圧を及ぼし、これが可動ノズル１６を窓３の方向に押し戻す。ノズルは二つの圧力が釣り合うとき安定する。可動ノズルとロールの表面との間にこのようにして得られる間隔、従って可動ノズルの位置は結合水の流速を変えることにより簡単に調節されることができる。
【００３５】
通常の操作では、可動ノズル１６は原則的にロール２の表面に触れず、これは可動ノズル１６及びロール２の表面の両者を劣化する危険を大きく減らす。にもかかわらず、ロールが変更されるとき、上に示した不都合を伴って、可動ノズル１６はその軸２０周りに回転するかもしれない。ピン２２と共働する縦溝２１はこの回転を防ぐ。
【００３６】
この発明による光結合装置は上記説明にまたは添付図面のその例示に限定されない。特に、この発明はその装置の種々の要素、すなわち開口９、円筒状ノズル１１及び可動管状要素１６が光ビーム２０に関して共軸的に配置されていないという変形例を包含する。更に、これらの要素の断面は必ずしもそれぞれ円形または環状リングの形に限られず；対照的に、それは可動管状要素の位置を限定し、例えばその回転を防ぐために他のいずれの形状も、特に多角形または長円形を持つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
圧延ロールの表面を検査するための装置のハウジング上に取り付けられた本発明の光結合装置を通した縦断面を示す。
【図２】
可動管状要素の回転を防ぐ手段を備えた図１の装置の拡大詳細図を示す。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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2004517324.tif 000009
2004517324.tif 000010
2004517324.tif 000011
2004517324.tif 000012
2004517324.tif 000013
2004517324.tif 000014
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2004517324.tif 000016
2004517324.tif 000017
2004517324.tif 000018
2004517324.tif 000019
【国際調査報告】
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2004517324.tif 000024
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