JP2002365012A - 磁歪型計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動する物体の内部応力や表面形状等を容易
かつ精度よく測定することを目的とする。 【解決手段】 磁歪型計測装置１は、搬送される板材Ｓ
の内部応力や表面形状等を測定可能なものである。磁歪
型計測装置１は、板材の搬送方向と略直交するように配
置される支持軸２と、支持軸２に軸受８を介して回転自
在に支持されており、板材Ｓの表面に接触させる回転ロ
ール７と、支持軸２に固定されており、板材Ｓに対して
非接触となる固定ロール６と、板材Ｓの表面と対向する
ように、固定ロール６のリセス部６ａ内に収容された磁
歪型検出ユニット１０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁歪型計測装置に
関し、特に、圧延ライン上を搬送される板材といった各
種物体の内部応力や表面形状等を測定するのに好適な磁
歪型計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図６に示すような磁歪型計測
装置が知られている。同図に示す磁歪型計測装置１００
は、それぞれ略コの字状（門形状）を呈する励磁用コア
１０１と、検出用コア１０２とを備える。励磁用コア１
０１には、励磁用コイル１０３が巻回されている。励磁
用コイル１０３には、交流電源１０５から所定周波数の
交流電圧が印加される。また、検出用コア１０２には、
検出用コイル１０４が巻回されている。検出用コイル１
０４は、交流電源１０５によって駆動される同期整流回
路１０６に接続されている。

【０００３】図６に示すように、励磁用コア１０１と検
出用コア１０２とは、筐体１０７の内部に収容され、励
磁用コイル１０３と検出用コイル１０４とが非接触で交
差するように位置決めされている。そして、励磁用コア
１０１の各下端面と、検出用コア１０２の各下端面と
は、筐体１０７の下端部から微小距離δだけ内方（上
方）に位置する。

【０００４】このように構成された磁歪型計測装置１０
０によって例えば加工中の鋼材等の残留応力を測定する
ような場合は、まず、筐体１０７の下端面を検査対象物
の表面と当接させる。この状態で、交流電源１０５から
各励磁用コイル１０３に交流電圧を印加すると、検査対
象物の内部に渦電流が発生する。そして、検査対象物の
内部に残留応力が生じていると、渦電流によって生じた
磁力線が変化し、その変化に伴って検出用コイル１０４
に電流が流れることになる。そして、検出用コイル１０
４からによって検出された磁気歪の変動量が、同期整流
回路１０６を介して表示装置１０８上に表示されること
になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
磁歪型計測装置を用いれば、定置状態の物体の内部応力
や表面形状等を容易に計測することができる。しかしな
がら、上述したような磁歪型計測装置を、例えば、圧延
ライン上を搬送される板材（ストリップ）のような、移
動する物体に適用した場合、次のような問題が発生して
しまう。

【０００６】すなわち、圧延ラインの場合を例にとれ
ば、図７に示すように、板材Ｓは、高速で搬送されこと
から、上下に振動してしまう（ばたついてしまう）。こ
のため、板材Ｓとの干渉を避けるため、磁歪型計測装置
１００の筐体の下端面と、測定対象である板材Ｓとの間
の間隔Ｄを、ある程度大きくしておく必要がある。しか
しながら、磁歪型計測装置の精度は、測定対象との間隔
Ｄが大きくなればなるほど悪化してしまう。また、測定
対象である板材Ｓは、移動中に上下に振動することか
ら、磁歪型計測装置１００（筐体）の下端面と、測定対
象である板材Ｓとの間の間隔Ｄ自体も変動してしまう。
従って、移動する物体に対して、上述したような従来の
磁歪型計測装置を適用した場合、磁歪型計測装置と測定
対象物との間の間隔が大きいこと、および、当該間隔が
変動することに起因して、対象物の内部応力や表面形状
の測定精度が悪化してしまう。一方、磁歪型計測装置を
ロールに組込み、両者を一体的に回転させれば間隔Ｄを
安定的にゼロに保つことができる。しかしながら、この
場合、ロールが１回転する間に、磁歪型計測装置の個数
分の計測が断片的に行なわれるのみであり、連続的な計
測は困難となる。また、計測精度はロールの回転数に依
存してしまう。

【０００７】そこで、本発明は、移動する物体の内部応
力や表面形状等を容易かつ精度よく測定可能とする磁歪
型計測装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
による磁歪型計測装置は、移動する物体の内部応力や表
面形状等を測定可能な磁歪型計測装置において、物体の
移動方向と略直交するように配置される支持軸と、支持
軸に回転自在に支持されており、物体の表面に接触させ
る回転ロールと、支持軸に固定されており、物体に対し
て非接触となる固定ロールと、物体の表面と対向するよ
うに、固定ロールに収容された磁歪型検出ユニットとを
備えることを特徴とする。

【０００９】この磁歪型計測装置は、例えば、圧延ライ
ンにおける板材（ストリップ）のような、移動する物体
の内部応力や表面形状等を測定する際に用いると好適な
ものである。この磁歪型計測装置は、支持軸、回転ロー
ル、及び、固定ロールを備える。支持軸は、測定対象と
なる物体の移動方向と略直交するように、当該物体の上
方又は下方に配置される。回転ロールは、軸受等を介し
て支持軸に取り付けられており、支持軸に対して回転自
在である。

【００１０】一方、固定ロールは、回転ロールよりも僅
かに小さい外径を有し、測定対象となる物体に対して非
接触となる。そして、固定ロールは、回転ロールと隣り
合せになるように支持軸に固定される。また、固定ロー
ルには、所定のリセス部が形成されており、このリセス
部内には、物体の表面と対向させることができるように
磁歪型検出ユニットが収容される。磁歪型検出ユニット
は、励磁用コイルおよび検出用コイル等からなり、励磁
用コイルを介して物体内部に磁力線を発生させると共
に、磁力線の変化を検出用コイルによって検出するもの
である。

【００１１】このように構成された磁歪型計測装置を用
いて、移動する物体の内部応力や表面形状等を計測する
に際しては、測定対象となる物体の表面と、固定ロール
に収容されている磁歪型検出ユニットとを対向させると
共に、回転ロールを測定対象となる物体の表面に接触さ
せる。この状態から、物体を移動させ、磁歪型検出ユニ
ットによる計測を開始すると、回転ロールは、物体の移
動に伴って支持軸の周りに回転する。これに対して、固
定ロールは、測定対象である物体と接触して回転する回
転ロールよりも僅かに小さい外径を有することから、移
動する物体に対して接触することはなく、また、支持軸
に対して位置決めされた状態に維持される。

【００１２】これにより、固定ロールに収容されている
磁歪型検出ユニットと測定対象となる物体との間隔を略
一定に保つことが可能となる。また、回転ロールと固定
ロールとの外径差をできるだけ小さくしておけば、磁歪
型検出ユニットと測定対象となる物体との間隔を極めて
小さくすることができる。更に、回転ロールによって物
体の振動を抑制することも可能となる。従って、この磁
歪型計測装置を用いれば、移動する物体の内部応力や表
面形状等を容易かつ精度よく測定することができる。

【００１３】また、支持軸は、物体に対して位置調整可
能であると好ましい。

【００１４】このような構成を採用すれば、測定対象と
なる物体に対して、無理な力を加えることなく、回転ロ
ールや固定ロール（磁歪型検出ユニット）を位置決めす
ることが可能となる。

【００１５】更に、固定ロールの両側には、回転ロール
が各１体ずつ配置されていると好ましい。

【００１６】このような構成のもとでは、固定ロールの
両側で、各回転ロールが測定対象となる物体と接触する
ことから、物体の振動を効果的に抑制可能となると共
に、固定ロールに収容されている磁歪型検出ユニットと
測定対象となる物体との間隔の変動を極めて効果的に抑
制可能となる。

【００１７】また、磁歪型検出ユニットを収容する固定
ロールを複数備えると好ましい。

【００１８】このような構成を採用すれば、支持軸の軸
方向における物体の応力分布や形状変化の度合い等を容
易かつ精度よく計測可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による磁
歪型計測装置の好適な実施形態について詳細に説明す
る。

【００２０】図１は、本発明による磁歪型計測装置を示
す斜視図であり、図２は、図１におけるII−II線につい
ての断面図である。これらの図面に示す磁歪型計測装置
１は、板材（ストリップ）Ｓを圧延する圧延ラインＲＬ
に組み込まれものとして構成されている。すなわち、磁
歪型計測装置１は、圧延ラインＲＬのテンションレベラ
やロールレベラ（何れも図示省略）の出入口等に配置さ
れ、板材Ｓに内在する残留応力（内部応力）、板材Ｓの
幅方向（搬送方向と直交する方向）における応力分布
（表面形状）等を計測するために用いられる。

【００２１】図１及び図２に示すように、磁歪型計測装
置１は、支持軸２を有する。この支持軸２は、圧延ライ
ンＲＬの所定箇所の両側に設置された一対の架台３によ
って、板材Ｓの上方に位置すると共に、板材Ｓの搬送方
向（移動方向）と略直交するように支持されている。架
台３は、支持軸２を垂直方向に位置調整自在に支持して
いる。すなわち、各架台３の内側には、垂直ガイド部３
ａが形成されており、各垂直ガイド部３ａには、支持ブ
ロック４が摺動自在に配置されている。また、各支持ブ
ロック４の下部には、スクリュジャッキ５の一端が接続
されている。そして、支持軸２の両端部は、各支持ブロ
ック４に固定されている。これにより、各スクリュジャ
ッキ５を操作すれば、支持軸２と板材Ｓとの間の距離を
調整することができる。

【００２２】また、支持軸２の略中央部には、短尺の固
定ロール６が固定されている。固尺ロールは、セラミッ
ク、樹脂、ラバー等の非磁性体によって円筒状に形成さ
れており、支持軸２に対して溶接またはキーを介して固
定される。また、固定ロール６は、支持軸２を挿通させ
る孔部と連なるように、鉛直下方かつ径方向に開口され
たリセス部６ａを有する。そして、支持軸２には、固定
ロール６を固定させた際にリセス部６ａと連なる凹部２
ａが形成されている。これらリセス部６ａと凹部２ａと
によって画成される領域には、図２及び図３に示すよう
に、磁歪型検出ユニット１０が収容されている。

【００２３】磁歪型検出ユニット１０は、図２等に示す
ように、それぞれ略コの字状（門形状）を呈する励磁用
コア１１と、検出用コア１２とを備える。励磁用コア１
１には、励磁用コイル１３が巻回されている。励磁用コ
イル１３は、配線を介して外部に設けられた交流電源１
５と接続されている。また、検出用コア１２には、検出
用コイル１４が巻回されている。検出用コイル１４は、
配線を介して、交流電源１５によって駆動される外部の
同期整流回路１６に接続されている。

【００２４】励磁用コイル１３と交流電源１５とを結ぶ
各配線、及び、検出用コイル１４と同期整流回路１６と
を結ぶ各配線は、いずれも支持軸２の中心軸に沿うよう
に形成された孔部２ｂを介して、支持軸２の外部に引き
出される。また、同期整流回路１６は、制御装置１７に
接続されている。制御装置１７は、磁歪型検出ユニット
１０の検出信号を演算処理する演算処理部、及び、演算
処理部の処理結果を表示させるモニタ等を含む。これに
より、交流電源１５から励磁用コイル１３に交流電圧を
印加して板材Ｓの内部に渦電流を発生させると、板材Ｓ
の内部の応力により、渦電流の磁力線が変化し、その変
化に伴って検出用コイル１４に電流が流れることにな
る。そして、制御装置１７は、検出用コイル１４に流れ
た電流の値を演算処理した上で、計測結果をモニタ上に
表示させる。

【００２５】図２及び図３に示すように、励磁用コア１
１と検出用コア１２とは、励磁用コイル１３と検出用コ
イル１４とが非接触で交差するように、固定ロール６の
リセス部６ａにスペーサを介してそれぞれ固定されてい
る。この際、励磁用コア１１の２つの下端面と、検出用
コア１２の２つの下端面とは、固定ロール６の下部と接
する水平面と略同一レベルに位置し、板材Ｓと対向する
ことになる。

【００２６】更に、支持軸２には、固定ロール６を挟み
付けるように（固定ロール６の両隣に）２体の回転ロー
ル７が取り付けられている。各回転ロール７は、セラミ
ック等の非磁性材料によって、固定ロール６よりも外径
がわずかに大きい円筒状に形成されている。各回転ロー
ル７は、中心軸に沿う孔部に装着された軸受８を介し
て、支持軸２に回転自在に支持される。また、支持軸２
には、各回転ロール７の外側の端面（固定ロール６と対
向しない側の端面）を押さえ付けるストッパ９が固定さ
れている。これにより、支持軸２の軸方向における各回
転ロール７の移動が規制される。

【００２７】なお、各回転ロール７の外側の端面間にお
ける長さ（固定ロール６の全長と各回転ロール７の全長
とを合わせた長さ）は、測定対象となる板材Ｓの全幅と
略同一に設定すると好ましい。また、磁歪型検出ユニッ
ト１０は、励磁用コア１１の各下端面と、検出用コア１
２の各下端面とが、回転ロール７の下部と接する水平面
よりも下方に吐出しないように、固定ロール６内に収容
される。

【００２８】このように構成された磁歪型計測装置１を
用いて、圧延ラインＲＬ上を搬送される板材Ｓに内在す
る残留応力や表面形状等を計測するに際しては、各スク
リュジャッキ５を操作しながら支持軸２を移動させ、固
定ロール６に収容されている磁歪型検出ユニット１０
（励磁用コア１１および検出用コア１２の各下端面）が
板材Ｓと対向する状態で、各回転ロール７を測定対象と
なる板材Ｓの表面（上面）に接触させる。このように、
支持軸２を板材Ｓの表面に対して位置調整可能に構成し
ておくことにより、測定対象となる板材Ｓに対して、無
理な力を加えることなく、固定ロール６（磁歪型検出ユ
ニット１０）や回転ロール７を位置決めすることが可能
となる。

【００２９】ここで、上述したように、固定ロール６の
外径は、各回転ロール７の外径よりも僅かに小さい。従
って、各回転ロール７と測定対象となる板材Ｓの表面
（上面）とが接触する状態では、固定ロール６と板材Ｓ
の表面と間には、隙間が形成され、固定ロール６に収容
された磁歪型検出ユニット１０（励磁用コア１１および
検出用コア１２の各下端面）と板材Ｓの表面との間に
は、微小な間隔ｄが形成される。

【００３０】この状態から、板材Ｓの搬送を開始させる
と共に、交流電源１５から磁歪型検出ユニット１０の励
磁用コア１１（励磁用コイル１３）に交流電圧を印加し
て、計測を開始すると、各回転ロール７は、板材Ｓの移
動に伴って支持軸２の周りに回転し、これにより、図３
に示すように、各回転ロール７によって板材Ｓの振動が
抑制されることになる。一方、固定ロール６は、測定対
象である板材Ｓと接触して回転する各回転ロール７より
も僅かに小さい外径を有することから、移動する板材Ｓ
に対して、依然として接触することはなく、支持軸２に
対して位置決めされた状態に維持される。従って、固定
ロール６に収容された磁歪型検出ユニット１０（励磁用
コア１１および検出用コア１２の各下端面）と板材Ｓの
表面との間の微小な間隔ｄは板材Ｓの移動開始前と略同
一に保たれる。

【００３１】このように、磁歪型計測装置１によれば、
計測作業中に、固定ロール６に収容されている磁歪型検
出ユニット１０と測定対象となる板材Ｓとの間隔ｄを略
一定に保つことが可能である。そして、固定ロール６と
回転ロール７との外径差をできるだけ小さくしておけこ
とにより、磁歪型検出ユニット１０と測定対象となる板
材Ｓとの間隔ｄを極めて小さくすることができる。従っ
て、磁歪型計測装置１を用いれば、移動する板材Ｓの残
留応力（内部応力）や表面形状等を容易かつ精度よく測
定することが可能となる。

【００３２】また、固定ロール６の両側に回転ロール７
を各１体ずつ配置しておくことにより、固定ロール６の
両側で、各回転ロール７が測定対象となる板材Ｓと接触
することから、搬送される板材Ｓの振動を効果的に抑制
可能となる。従って、固定ロール６に収容されている磁
歪型検出ユニット１０と測定対象となる板材Ｓとの間隔
ｄの変動を極めて効果的に抑制可能となる。

【００３３】なお、上述した磁歪型計測装置１について
は、支持軸２が板材Ｓの上方に配置されるものとして説
明したが、これに限られるものではない。すなわち、図
４に示す例のように、支持軸２を板材Ｓの下方に配置し
て、各回転ロール７を板材Ｓの下面と接触させてもよ
い。このような構成を採用しても、移動する板材Ｓの残
留応力や表面形状等を容易かつ精度よく測定することが
可能となる。

【００３４】また、図５に示すように、磁歪型検出ユニ
ット１０を収容する固定ロール６を複数備えると好まし
い。同図に示す磁歪型計測装置１Ａの支持軸２には、複
数（計４体）の回転ロール７が軸受８を介して取り付け
られると共に、各回転ロール７の間に位置するように、
複数（計３体）の固定ロール６が固定されている。そし
て、各固定ロール６は、それぞれリセス部６ａを有し、
各リセス部６ａには、磁歪型検出ユニット１０が各１体
ずつ収容されている。このように構成された磁歪型計測
装置１によれば、支持軸２の軸方向（板幅方向）におけ
る板材Ｓの応力分布や形状変化の度合い等を容易かつ精
度よく計測可能となる。

【００３５】

【発明の効果】本発明による磁歪型計測装置は、以上説
明したように構成されているため、次のような効果を得
る。すなわち、本発明による磁歪型計測装置は、移動す
る物体の内部応力や表面形状等を測定可能な磁歪型計測
装置であって、物体の移動方向と略直交するように配置
される支持軸と、支持軸に回転自在に支持されており、
物体の表面に接触させる回転ロールと、支持軸に固定さ
れており、測定対象となる物体に対して非接触となる固
定ロールと、物体の表面と対向するように、固定ロール
に収容された磁歪型検出ユニットとを備えるものであ
る。従って、このように構成された磁歪型計測装置を用
いれば、磁歪型検出ユニットと移動する物体との間の間
隔を略一定かつ極小に保つことが可能となるので、移動
する物体の内部応力や表面形状等を容易かつ精度よく測
定可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁歪型計測装置を示す斜視図であ
る。

【図２】図１におけるII−II線についての断面図であ
る。

【図３】本発明による磁歪型計測装置の計測状態を示す
断面図である。

【図４】本発明による磁歪型計測装置の他の態様を説明
するための断面図である。

【図５】本発明による磁歪型計測装置の他の実施形態を
示す断面図である。

【図６】従来の磁歪型計測装置を示す概略構成図であ
る。

【図７】従来の磁歪型計測装置を用いて、移動する物体
の内部応力等を計測する状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１，１Ａ…磁歪型計測装置、２…支持軸、２ａ…凹部、
３…架台、４…支持ブロック、５…スクリュジャッキ、
６ａ…リセス部、６…固定ロール、７…回転ロール、８
…軸受、９…ストッパ、１０…磁歪型検出ユニット、１
１…励磁用コア、１２…検出用コア、１３…励磁用コイ
ル、１４…検出用コイル、１５…交流電源、１６…同期
整流回路、１７…制御装置、ＲＬ…圧延ライン、Ｓ…板
材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA41 BA23 BC05 CA09 DA05 DB03 DD01 GA56 KA01 KA04 2G053 AA19 AB09 AB21 BA03 BA15 BB03 BB11 BC02 CA03 DB14 DB23

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動する物体の内部応力や表面形状等を
   測定可能な磁歪型計測装置において、 前記物体の移動方向と略直交するように配置される支持
   軸と、 前記支持軸に回転自在に支持されており、前記物体の表
   面に接触させる回転ロールと、 前記支持軸に固定されており、前記物体に対して非接触
   となる固定ロールと、 前記物体の表面と対向するように、前記固定ロールに収
   容された磁歪型検出ユニットとを備えることを特徴とす
   る磁歪型計測装置。
2. 【請求項２】 前記支持軸は、前記物体に対して位置調
   整可能であることを特徴とする請求項１に記載の磁歪型
   計測装置。
3. 【請求項３】 前記固定ロールの両側には、前記回転ロ
   ールが各１体ずつ配置されていることを特徴とする請求
   項１又は２に記載の磁歪型計測装置。
4. 【請求項４】 前記磁歪型検出ユニットを収容する前記
   固定ロールを複数備えることを特徴とする請求項１〜３
   の何れかに記載の磁歪型計測装置。