JPS5846682B2 - 冷間圧延した場合の磁性材料の外形測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷間圧延した場合の磁性材料の外形測定装置に
関する。

薄板金ス） ＩＪツブの冷間圧延において、高い弓張り
応力下でコイル状に巻き上げられた上記ストリップは非
常に平坦に見えても、引続く低い引張り応力下で巻きも
どす際に該ストリップは特に両端縁においてまた中央部
において局部的なうねりまたは起伏を生ずる。

両端縁にうねりがある場合その端縁のうねりの波形が波
長りを有しているとすれば、これ等の両端縁は同じ薄板
金の平坦な中央部分よりも明らかに長くなっており、し
たがって相対長さの差△Ｌ／Ｌは起伏度を示すことにな
る。

冷間圧延機内のストリップの引張り応力は最終対ロール
とコイルとの間にある場合通常ストリツプがきわめて高
くよってストリップは平坦な状態となるので、上記の長
さの差△Ｌ／Ｌは応力の差△σ−Ｅ（△Ｌ／Ｌ ）とな
る。

ここでＥはストリップ材料の縦弾性係数である。

該スｌ−’Ｊツブが大きく伸張された場合の△σを測定
することができれば、該材料の自由状態における材料の
起伏度を計算することができるであろう。

磁性材料において、引張り応力下で弾性的に平坦になっ
たストリップの応力分布は、引張り応力によりストリッ
プ内に生じる磁気異方性を利用して測定することができ
る。

正の磁気ひずみを有する材料、たとえば適度の磁化状態
にある鋼においては、透磁率は引張り方向に増大し且つ
横断方向に減する。

この異方性を日本特許第２２２，６７９号の明細書に開
示の型式の変換器により無接触状態で検知することがで
きる。

この変換器は巻線を有する互いに垂直に配列された２つ
の鉄心を含め、上記鉄心の１つが交流により励磁されて
測定物体内に磁場を誘導し、他方の鉄心が引張り応力に
より生じた磁場内の非対称性を検知する。

磁気弾性によるストリップ形状の測定をしようとする試
みが様々の分野において試みられている。

はとんどの場合上記特許の明細書に記載の変換器の多数
を１列に並べてストリップを横切って配置して用いるよ
うになっている。

多少異った型式の変換器が使用された場合のいずれも、
変換器の各間は非磁性材料のケーシングによってしやへ
いされているだけであり、それ故に変換器相互間に強力
な電磁結合がもたらされている。

この電磁結合の結果大きなゼロ変位（ゼロシフト）が生
じてしまうが上記変換器は一定の相互位置にあるので、
このゼロ変位を後で補正することが可能となっている。

ストリップの形状を測定する場合、該ストリップの各端
縁の比較的狭い帯域内の応力が特に重要となっている。

１列の固定変換器を用いて測定する場合これ等の端縁帯
域を検知することができるのは例外的な場合である。

したがって、全てのストリップ帯域を順次検知走査する
ためにス）−１Ｊツブの横断方向案内に沿って往復する
単一の変換器のみが使用されている。

常時運動状態にあり、したがって運動が固定的で摩耗し
ゃすい可撓引込みケーブルを用いた可動装置における周
知の欠点に加えて、高速で走るストリップの、各帯域か
ら得られる情報は薄弱である。

その結果、形状に欠陥を有するスｌ−１）ツブがかなり
の量で通過してしまい後でさらに手動または自動により
修正がこうぜられることになる。

本発明によれば上記の困難な問題は全て解決されている
。

本発明はス） ＩＪツブを横断して一列に相互に変位自
在に配列された前記型式のあるいは同様な型式の多数の
磁気弾性変換器を有する装置に関する。

複数の変換器の相互間の距離は様々に変化させられるよ
うになっているが、変換器相互間の距離が変化されても
ゼロ信号が変位しないようにすることが好都合である。

様々な変換器相互間の距離に対応して、複数の変換器の
うち周外端にある変換器に様々にゼロ変位が生じてしま
うことは、極めて有害であって、後に補正することが至
難のことになる。

本発明においては、複数の変換器の相互間の距離が様々
に変化しても、ゼロ信号を変位させないようにするため
に、各変換器は磁性材料で成る軸対称のケーシング（即
ち、スクリン）によって相互に磁気じゃへいされている
。

ただし、変換器の極が配置されている測定物体に面した
側だけは磁気しやへいされていない。

磁性材料で成るケーシングによって各変換器を磁気じゃ
へいする目的は、漏洩磁界、特に隣りの変換器からの漏
洩磁界によってもたらされる変換器相互間の電磁結合を
除去することである。

従って、磁気じゃへいケーシング端はストリップにでき
るだけ近接するところまで延びているように構成される
。

好ましくは、変換器の磁心とスｌ−ＩＪツブとの間の空
隙とケーシング端とストリップとの間の空隙が等しいと
ころまで、ケーシング端は延びているように構成される
。

隣りの変換器からの漏洩磁界を磁気しやへいしないと、
変換器のゼロ信号は大きく変位されてしまい、変換器相
互間の距離が様々に変化されるよう構成されたものにお
いては、そのたびごとにゼロ変位は様々なものとなって
しまう。

周外端にある変換器は、隣りの変換器が１個あるだけで
あるから、変換器相互間の距離が様々に変化されるとき
、この周外端にある変換器にもたらされるゼロ変位は、
他の変換器にもたらされるゼロ変位とは相違している。

すべての変換器においてゼロ変位が同じように生じてい
る場合であれば、すべての変換器からの整流信号の平均
値を求めておき、測定時における各変換器の出力信号を
整流した信号からこの平均値を差引けば、ゼロ変位を補
正することができるのであるが、上述したように両外端
にある変換器と他の変換器とにおいてゼロ変位が相違し
てしまうような場合においては、このようにしてゼロ変
位を補正することはできない。

本発明において磁性材料で成るケーシング（即ち、スク
リン）は各変換器のまわりに軸対称に配置して備えるこ
とが必要である。

軸対称に配置せねばならぬ理由は、各変換器の内部磁気
のバランスを乱さないためである。

かようなスクリンによる磁気しやへいにより、測定物体
内の磁場と、変換器（測定装置）のケーシングと測定物
体との間の空隙内の漏洩磁界以外には相互影響を受ける
ことなく、変換器を互いにきわめて接近して配置させる
ことができる。

また、第２変換器の全てを隣接変換器に関し対称軸線の
周りに９０°だけ回転させることにより、空隙漏洩磁場
の影響を無視できるレベルまで軽減することができる。

変換器相互間の影響を排除したために、これ等の変換器
をストリップを横断する線に沿って任意に分布させるこ
とができる。

変換器を前記の重要な端縁帯域より下方の最適な位置に
配置することが可能であることは特に重要である。

変換器が相互に等しい大きな距離を常に有しているよう
に変換器を機械的に制御することが可能であることは特
に有利である。

これに関連して、奇数の変換器が適当に使用され且つそ
の中央の変換器が固定して保持される。

測定幅変化に対して、変換器を多重パンタグラフにより
均等に分布することができる。

この外交換器相互間を等距離とするために各変換器間に
互いに等しいばね要素を取り付は所望の幅まで拡大する
ようにしても良い。

磁性微粒子が変換器極に付着し且つ測定を妨げるのを防
止しまたストリップの破裂から変換器を機械的に保護す
るため、これ等の変換器と被制御ストリップとの間に保
護板を取付けることは適当である。

この板は非磁性材料から作られねばならないことはもち
ろんであるがこれだけでは十分ではない。

たとえば板材料として黄銅または青銅を使用すると、強
力な渦流結合が各変換器の相互間に生じ、測定を不可能
にする。

したがって、数倍も高い固有抵抗を有する材料、たとえ
ば、オーステナイトのステンレス鋼またはインコーネル
なる名称で知られている材料を使用する必要がある。

このようにして、変換器相互間の妨げとなる渦流結合が
防止される。

添付図面の第１図には本発明にしたがった形状メーター
が示されている。

この形状メーターは細長い箱形のビーム２内に封じ込ま
れまた上記ビーム２は底部３と、２つの側片４と、上記
側片４の上端部から互いに対面した２つのフランジ５お
よび６とを有して戒る。

このメーターは第１図、第２図および第３図に図示され
ているように巻線９を設けられた２つのＵ字形状の磁心
７および８から戒る日本特許第２２２，６７９号の明細
書記載の多数の磁気弾性変換器１を有するものである。

上記磁心は互いに垂直をなすように配列され、その交さ
点で互いに完全に隔離してもよいしあるいは結合しても
よい。

上記巻線９は磁心７，８の平行分岐部に配置されている
。

一方の磁心の巻線は交流電圧源に接続され、また他方の
磁心の巻線は測定装置に接続されている。

この変換器は上記の特許明細書に詳細に記載されており
、したがってそれについての説明は本文においては省略
する。

第４図には、箱形ビーム２内に多数の変換器を相互に等
距離で配置１ルた状態を図示したものである。

これ等の変換器は前記磁心のヨークが前記ビームの長手
方向に対して４５°の角度をなすように配置されている
。

さらに一つとびの変換器が第４図の中央部に図示されて
いるようにその隣接した２つの変換器に対して９０°だ
け回転され配置されている。

変換器をこのように交互に回転させて配置することによ
り、測定物体を介して得られる変換器相互間の磁気影響
力と、前記測定装置と測定物体との間の空隙内の漏洩磁
界とが軽減される。

これ等の変換器の巻線はそれぞれケーブル１０により交
流電圧源と測定装置とに接続され、また上記ケーブルは
、前記９０°の回転配置されているために、一つとびの
変換器の出力信号を同符号とするため１次的あるいは２
次的に極を反転させなければならないのであるから、交
互に別個な方向に導かれている。

各変換器は板１１上に装架され且つ磁性材料のスクリン
１２により囲まれている。

上記スクリンは第４図および第５図に円筒状のケーシン
グとして図示されているがその他の形状のケーシングも
また使用できる。

上記スクリンは前記変換器が装架されている板１１に取
付けられ且つ板１１とスクリン１２とは前記測定物体に
向は上向きに面した側を除いて変換器を完全に取囲むよ
うに構成されている。

種々の幅のスｌ−ＩＪツブに対してこのメーターを変換
器の個数を増加させないで簡単に使用可能にするために
これ等の変換器は変換器相互間と等距離を維持しつつ変
換器の相互間距離を拡大しあるいは縮小するための装置
を介して装架されている。

このようにするのに色々な方法が可能であるが第６図に
はその１つが図示されている。

中央の変換器がビームに固定され、またこの固定された
変換器の各個に配列された各変換器が各自の方向に動く
ようにすると良い。

この限定運動は、周知のとおりに中央部と端部とにおい
て対をなして互いに関節結合された多数のリンク１４か
ら成るパンクグラフ状の構造１３により行なわれる。

上記パンタグラフシステムの一端部に取付けられた引張
り棒１５により全ての変換器が動作されて、常に各変換
器相互間距離がどの状態において同じであるようになさ
れている。

上記変換器はたとえば第１図に示されているとおり互い
に交さする２本のリンクの中心にボルト１６により取付
けられている。

各側片４にそれぞれ棒材７を取付けることによって変換
器はビーム内で直線運動するように制御され前記２本の
棒の自由側端縁の相互間にみぞ孔が形成され上記みぞ孔
１８内で板１１が走行することができるようになってい
る。

変換器１を装架した板１１は、棒１７の上面のみぞ孔１
８内を板１１の上面に締着されたブ冶ツク１９が滑動す
るように棒１７により支持されている。

上向きに開口した箱形状のビーム２は、きわめて高い固
有抵抗の材料、たとえばオーステナイト組織のステンレ
ス鋼製等の板２０を含む取外し自在なふたにより覆われ
ている。

板２０はその下面に２本のストリップ２１を支持してい
るが、上記ストリップ２１は、上記板２０が第１図に図
示されている位置にある場合、互いに対面している２つ
のフランジ５，６の端縁に近く位置決めされる。

このようにして、板２０とストリップ２１とで構成され
る上記ふたは側方向運動を抑制されている。

上記ふたが上方へ動くのを防止するため２つの細長いは
ね２２をストリップ２１の下面に取付けるようにしても
よい。

板２０がフランジ５および６上に延在しておりまたばね
２２がフランジ５および６の下面と接触しているので、
上記ふたは長手方向においてのみ梁２に平行に運動する
であろう。

上記ふたの目的は磁性微粒子が変換器磁心の自由極表面
に付着することを防止するためのものであるが、上記ふ
たはまた前記ビームの内部の汚染を防止するための前記
ビーム上の密封用ふたをも構成し且つまた変換器のため
の機械的保護としても作用するであろう。

変換器とスｈ ｌ）ツブとの間の空隙の大きさは感度に
影響を与えるので、この大きさをできるだけ一定に保持
することが望ましいことはもちろんである。

したがってこの形状メーターはストリップの振動の振幅
が空隙の大きさに比べて無祝できるように相互に近接さ
せて位置決めされている２つの撓みロールの相互間に配
置するようにされるべきである。

これ等の撓みロールはストリップ張力測定装置内のロー
ルで構成するようにしても良い。

いずれにしても、この種の装置は、形状メーターの感度
が材料の品質と、材料の縮小度と、材料の厚さとに比例
して変化するので、形状メーターの感度を補正するのが
望ましい。

信号処理は、たとえば、次のように行われる。

各変換器からの出力信号は、比較的に強い磁化において
引張り応力と出力信号との間にほぼ線形の関係を提供す
るような高調波に富んでいるが基本波を持つ出力信号が
引張り応力と最も良好な線形関係を有しているので、こ
の基本波を持つ出力信号を利用するように選択されてい
る。

各変換器からの信号は原波され、増幅され且つ同期する
ように整流され、しかる後に、上記の重ねられた交流電
圧が涙液されて除去される。

しかる後に、直流電圧信号の平均値が形成され、その後
にこの平均値が個々の信号から差し引かれる。

この差の信号がストリップ内の応力分布の修正されてい
ない画像を提供する。

修正のためには前記平均値信号の変化が平均９張り応力
σ。

＝Ｔ／Ｂ−ｔの変化と比較される。上記の平均引張り応
力はストリップの引張り測定装置信号Ｔと、ストリップ
の幅Ｂと、ストリップの厚さｔとから得られる。

後者の２つの値は例えばポテンショメークで設定するこ
とができる。

１つの適当な修正実施方法は、前記平均引張り応力σ。

を前記応力差の所望の測定範囲の±１／２だけ、すなわ
ち±０．５（△σ）ｍａｘだけ瞬間的に増減し且つ上記
平均値信号の変化が負の方向のみでなく正の方向におけ
るこのストリップ形状メータのふれの半分に対応するま
で磁化電流および（あるいは）増幅をゆるやかに変える
ことである。

代表的な例として、正常な平均引張り応力が１０ｋｇ／
ｍＡであるとする。

しからばこの平均引張り応力を平均値信号の変化が各種
の帯域に対するとのスｌ−ＩＪツブ形状メータのふれの
半分に対応するまで磁化電流および（あるいは）増幅を
同時に変えながら、５ｋｇ／−と１５ ｋｇ／ｒａｆｔ
との間で繰返えして適当に変化することができる。

この修正方法を圧延処理自体の開始前に手動または自動
で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にしたがった外形メーターの横断面図、
第２図は第１図のメーター内に使用された変換器の上部
平面図、第３図は第２図のｌ−１線に沿った横断面図、
第４図は変換器を展開された上記メーターの概略上部平
面図、第５図は変換器を互いに密着させた場合の上記メ
ーターの上部平面図、第６図は変換器を各種の位置に移
動するための装置を示した概略図である。 １・・・・・・磁気弾性変換器、２・・・・・・箱型ビ
ーム、７゜８・・・・・・Ｕ字形状磁心、９・・・・・
・巻線、１１・・・・・・装架板、１２・・・・・・ス
クリン、１３・・・・・・パンタグラフ、１４・・・・
・・リンク、１５・・・・・・引張り棒、２０・・・・
・・保護板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷間圧延した場合の磁性材料の外形を測定する装置
   で、できればストリップを横切る線内に配置されるを可
   とする既知の型式の多数の磁気弾性応力感得変換器を含
   み、各変換器が、巻線を備えて互いに垂直方向に交さす
   る２つのＵ字形状の磁心から戒り、前記磁心がそれぞれ
   の極表面を前記ストリップからある距離になしまた上記
   磁心を前記スｌ−ＩＪツブの長手方向と４５°の角度に
   なして配列され、一方の磁心が前記ストリップ内に磁場
   を誘導するように交流により励磁され且つ他方の磁心が
   前記ストＩＪツブ内の引張り応力により生成された前記
   磁場内の非対称を検知するように配列されて成る外形測
   定装置において、前記各変換器１は、隣接して位置決め
   された変換器が測定物体内の磁場と、前記測定装置と測
   定物体との間の空隙内の漏洩磁界とによる以外互いに磁
   気的に影響し合うのを防止するように、各変換器の周り
   に軸対称に位置決めされた磁性材料のスクリン１２によ
   り相互にじゃへいされていることを特徴とする装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、すべて
   の第２変換器が隣接した変換器に関して対称軸の周りに
   ９００回転されていることを特徴とする装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、全ての
   変換器が前記ストリップの長手方向を横切る線に沿って
   相互に変位自在に配列されていることを特徴とする装置
   。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、各変換
   器が常に相互に等距離を有するように機械的に制御され
   ることを特徴とする装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の装置において、前記各
   変換器が多重パンタグラフ装置１３により相互に等距離
   に制御されることを特徴とする装置。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の装置において前記変換
   器と、測定物体との間に、きわめて高い固有抵抗を有す
   る非磁性材料の保護板２０が配列されていることを特徴
   とする装置。