(57)【要約】【課題】段付き丸棒体における各丸棒領域間の軸心ずれを求める。【解決手段】軸心ずれ測定方法であって、直径の異なる複数の丸棒領域を含む熱間鍛造の段付き丸棒体を、軸周りに回転させ、所定の回転角度毎に、測定対象領域を撮像部により撮像し、所定の回転角度毎に、測定対象領域それぞれと撮像部との間の撮像距離を測定し、所定の回転角度毎に、測定対象領域それぞれの上側および下側エッジを抽出し、所定の回転角度毎に、測定対象領域それぞれの直径を算出し、所定の回転角度毎に、基準丸棒領域の軸心と測定丸棒領域の軸心との差分距離を算出し、差分距離それぞれを段付き丸棒体の回転角度に対応付け、差分距離のピーク値に基づき、基準丸棒領域の軸心に対する測定丸棒領域の軸心の軸心ずれ量を求め、ピーク値に対応付けられた段付き丸棒体の回転角度に基づき、基準丸棒領域の軸心から測定丸棒領域の軸心に至る軸心ずれ方向を求める。【選択図】図１
2020201219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径の異なる複数の丸棒領域を含む熱間鍛造の段付き丸棒体を、軸周りに回転させ、所定の回転角度ごとに、前記段付き丸棒体の径方向外側から、前記複数の丸棒領域のうち２以上の丸棒領域を測定対象領域として撮像部により撮像する撮像ステップと、
前記所定の回転角度ごとに、前記測定対象領域それぞれと前記撮像部との間の撮像距離を測定する測定ステップと、
前記所定の回転角度ごとに、前記撮像部の撮像結果から、前記測定対象領域それぞれの上側エッジおよび下側エッジを抽出する抽出ステップと、
前記所定の回転角度ごとに、前記撮像距離、前記上側エッジ、および、前記下側エッジに基づき、前記測定対象領域それぞれの直径を算出する直径計算ステップと、
前記測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域のうちの１つの丸棒領域を基準丸棒領域と定義し、前記測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域のうちの前記基準丸棒領域以外の残余の丸棒領域を測定丸棒領域と定義したときに、前記所定の回転角度ごとに、前記測定対象領域それぞれの前記上側エッジ、前記下側エッジ、および、前記直径に基づき、前記基準丸棒領域の軸心と、前記測定丸棒領域の軸心との差分距離を算出し、算出された前記差分距離それぞれを前記段付き丸棒体の回転角度に対応付ける差分計算ステップと、
前記差分距離のピーク値を抽出し、抽出された前記ピーク値に基づき、前記基準丸棒領域の軸心に対する前記測定丸棒領域の軸心の軸心ずれ量を求め、前記ピーク値に対応付けられた前記段付き丸棒体の回転角度に基づき、前記基準丸棒領域の軸心から前記測定丸棒領域の軸心に至る軸心ずれ方向を求める軸心ずれ処理ステップと、
を備える軸心ずれ測定方法。
【請求項２】
前記軸心ずれ処理ステップは、
前記ピーク値として前記差分距離の最大値Ｄｍａｘおよび最小値Ｄｍｉｎを抽出し、
前記軸心ずれ量Ｄａｖｅを、
Ｄａｖｅ＝（｜Ｄｍａｘ｜＋｜Ｄｍｉｎ｜）／２
により求める、
請求項１に記載の軸心ずれ測定方法。
【請求項３】
前記軸心ずれ処理ステップは、
前記最大値Ｄｍａｘに対応付けられた回転角度θａおよび前記最小値Ｄｍｉｎに対応付けられた回転角度θｂを抽出し、θａおよびθｂのうち小さい方をθｐ、大きい方をθｑと定義したときに、前記軸心ずれ方向θａｖｅを、
θａｖｅ＝｛θｐ＋（θｑ−１８０）｝／２
により求める、
請求項２に記載の軸心ずれ測定方法。
【請求項４】
直径の異なる複数の丸棒領域を含む熱間鍛造の段付き丸棒体の径方向外側から、前記複数の丸棒領域のうち２以上の丸棒領域を測定対象領域として撮像する撮像部と、
前記測定対象領域それぞれと前記撮像部との撮像距離を測定する距離測定部と、
前記段付き丸棒体を軸周りに回転させる駆動部と、
前記段付き丸棒体を前記駆動部により回転させ、所定の回転角度ごとに、前記撮像部により前記測定対象領域を撮像させ、前記距離測定部により前記撮像距離それぞれを測定させる丸棒体制御部と、
前記所定の回転角度ごとに、前記撮像部の撮像結果から、前記測定対象領域それぞれの上側エッジおよび下側エッジを抽出する抽出部と、
前記所定の回転角度ごとに、前記撮像距離、前記上側エッジ、および、前記下側エッジに基づき、前記測定対象領域それぞれの直径を算出する直径計算部と、
前記測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域のうちの１つの丸棒領域を基準丸棒領域と定義し、前記測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域のうちの前記基準丸棒領域以外の残余の丸棒領域を測定丸棒領域と定義したときに、前記所定の回転角度ごとに、前記測定対象領域それぞれの前記上側エッジ、前記下側エッジ、および、前記直径に基づき、前記基準丸棒領域の軸心と、前記測定丸棒領域の軸心との差分距離を算出し、算出された前記差分距離それぞれを前記段付き丸棒体の回転角度に対応付ける差分計算部と、
前記差分距離のピーク値を抽出し、抽出された前記ピーク値に基づき、前記基準丸棒領域の軸心に対する前記測定丸棒領域の軸心の軸心ずれ量を求め、前記ピーク値に対応付けられた前記段付き丸棒体の回転角度に基づき、前記基準丸棒領域の軸心から前記測定丸棒領域の軸心に至る軸心ずれ方向を求める軸心ずれ処理部と、
を備える軸心ずれ測定装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸心ずれ測定方法と、
前記軸心ずれ処理ステップで求められた前記軸心ずれ量のうち、所定閾値を超える軸心ずれ量が存在するか否かを判定する判定ステップと、
前記所定閾値を超える軸心ずれ量が存在すると判定されると、前記所定閾値を超える軸心ずれ量のうち最大の軸心ずれ量に対応する測定丸棒領域を特定する特定ステップと、
前記特定された測定丸棒領域と、前記特定された測定丸棒領域の軸心ずれ量および軸心ずれ方向とを、表示部に表示する表示ステップと、
オペレータの操作に従って、熱間鍛造を実行する熱間鍛造ステップと、
を備える段付き丸棒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直径が異なる複数の丸棒領域を有する段付き丸棒体における各丸棒領域間の軸心ずれを測定する測定技術と、この測定結果を用いた段付き丸棒体の製造技術とに関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフト等の丸棒体は、熱間鍛造によって製造される。従来から、熱間鍛造された丸棒体の直径を測定する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術では、撮像部により側方から撮像された丸棒体の画像において、丸棒体の上側エッジおよび下側エッジが抽出される。また、撮像部と丸棒体との撮像距離が測定される。そして、撮像距離、上側エッジの位置および下側エッジの位置に基づいて、丸棒体の直径が算出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−２０５２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、従来、直径が異なる複数の丸棒領域を有する段付き丸棒体が知られている。この段付き丸棒体についても、各丸棒領域の直径は、上記特許文献１に記載の技術により求めることができる。しかし、段付き丸棒体では、各丸棒領域の直径を管理するだけでは十分でなく、各丸棒領域の各軸心が一致していることが必要である。そこで、段付き丸棒体における各丸棒領域間の軸心ずれを求めることが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するもので、段付き丸棒体における各丸棒領域間の軸心ずれを求めることが可能な軸心ずれ測定方法および軸心ずれ測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、求められた軸心ずれを低減することが可能な段付き丸棒体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様にかかる軸心ずれ測定方法は、
直径の異なる複数の丸棒領域を含む熱間鍛造の段付き丸棒体を、軸周りに回転させ、所定の回転角度ごとに、前記段付き丸棒体の径方向外側から、前記複数の丸棒領域のうち２以上の丸棒領域を測定対象領域として撮像部により撮像する撮像ステップと、
前記所定の回転角度ごとに、前記測定対象領域それぞれと前記撮像部との間の撮像距離を測定する測定ステップと、
前記所定の回転角度ごとに、前記撮像部の撮像結果から、前記測定対象領域それぞれの上側エッジおよび下側エッジを抽出する抽出ステップと、
前記所定の回転角度ごとに、前記撮像距離、前記上側エッジ、および、前記下側エッジに基づき、前記測定対象領域それぞれの直径を算出する直径計算ステップと、
前記測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域のうちの１つの丸棒領域を基準丸棒領域と定義し、前記測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域のうちの前記基準丸棒領域以外の残余の丸棒領域を測定丸棒領域と定義したときに、前記所定の回転角度ごとに、前記測定対象領域それぞれの前記上側エッジ、前記下側エッジ、および、前記直径に基づき、前記基準丸棒領域の軸心と、前記測定丸棒領域の軸心との差分距離を算出し、算出された前記差分距離それぞれを前記段付き丸棒体の回転角度に対応付ける差分計算ステップと、
前記差分距離のピーク値を抽出し、抽出された前記ピーク値に基づき、前記基準丸棒領域の軸心に対する前記測定丸棒領域の軸心の軸心ずれ量を求め、前記ピーク値に対応付けられた前記段付き丸棒体の回転角度に基づき、前記基準丸棒領域の軸心から前記測定丸棒領域の軸心に至る軸心ずれ方向を求める軸心ずれ処理ステップと、
を備えるものである。
【０００８】
本発明の第２態様にかかる軸心ずれ測定装置は、
直径の異なる複数の丸棒領域を含む熱間鍛造の段付き丸棒体の径方向外側から、前記複数の丸棒領域のうち２以上の丸棒領域を測定対象領域として撮像する撮像部と、
前記測定対象領域それぞれと前記撮像部との撮像距離を測定する距離測定部と、
前記段付き丸棒体を軸周りに回転させる駆動部と、
前記段付き丸棒体を前記駆動部により回転させ、所定の回転角度ごとに、前記撮像部により前記測定対象領域を撮像させ、前記距離測定部により前記撮像距離それぞれを測定させる丸棒体制御部と、
前記所定の回転角度ごとに、前記撮像部の撮像結果から、前記測定対象領域それぞれの上側エッジおよび下側エッジを抽出する抽出部と、
前記所定の回転角度ごとに、前記撮像距離、前記上側エッジ、および、前記下側エッジに基づき、前記測定対象領域それぞれの直径を算出する直径計算部と、
前記測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域のうちの１つの丸棒領域を基準丸棒領域と定義し、前記測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域のうちの前記基準丸棒領域以外の残余の丸棒領域を測定丸棒領域と定義したときに、前記所定の回転角度ごとに、前記測定対象領域それぞれの前記上側エッジ、前記下側エッジ、および、前記直径に基づき、前記基準丸棒領域の軸心と、前記測定丸棒領域の軸心との差分距離を算出し、算出された前記差分距離それぞれを前記段付き丸棒体の回転角度に対応付ける差分計算部と、
前記差分距離のピーク値を抽出し、抽出された前記ピーク値に基づき、前記基準丸棒領域の軸心に対する前記測定丸棒領域の軸心の軸心ずれ量を求め、前記ピーク値に対応付けられた前記段付き丸棒体の回転角度に基づき、前記基準丸棒領域の軸心から前記測定丸棒領域の軸心に至る軸心ずれ方向を求める軸心ずれ処理部と、
を備えるものである。
【０００９】
第１態様又は第２態様では、所定の回転角度ごとに、基準丸棒領域の軸心と、測定丸棒領域の軸心との差分距離が算出され、算出された差分距離が、それぞれ段付き丸棒体の回転角度に対応付けられる。そして、差分距離のピーク値が抽出され、抽出されたピーク値に基づき、基準丸棒領域の軸心に対する測定丸棒領域の軸心の軸心ずれ量が求められる。また、ピーク値に対応付けられた回転角度に基づき、基準丸棒領域の軸心から測定丸棒領域の軸心に至る軸心ずれ方向が求められる。差分距離のピーク値は、基準丸棒領域の軸心に対する、測定丸棒領域の軸心の軸心ずれ量に対応する。また、ピーク値に対応する回転角度は、基準丸棒領域の軸心から測定丸棒領域の軸心に至る軸心ずれ方向に対応する。したがって、第１態様又は第２態様によれば、基準丸棒領域の軸心に対する測定丸棒領域の軸心の軸心ずれ量と、基準丸棒領域の軸心から測定丸棒領域の軸心に至る軸心ずれ方向とを求めることができる。
【００１０】
上記第１態様において、例えば、
前記軸心ずれ処理ステップは、
前記ピーク値として前記差分距離の最大値Ｄｍａｘおよび最小値Ｄｍｉｎを抽出し、
前記軸心ずれ量Ｄａｖｅを、
Ｄａｖｅ＝（｜Ｄｍａｘ｜＋｜Ｄｍｉｎ｜）／２
により求めてもよい。
【００１１】
差分距離の最大値Ｄｍａｘおよび最小値Ｄｍｉｎは、軸心ずれの原理から考えると、理想的には、
｜Ｄｍａｘ｜＝｜Ｄｍｉｎ｜
であるが、測定誤差等に起因して、このようにならない場合がある。これに対して、本態様によれば、軸心ずれ量Ｄａｖｅを、
Ｄａｖｅ＝（｜Ｄｍａｘ｜＋｜Ｄｍｉｎ｜）／２
により求めているため、軸心ずれ量Ｄａｖｅを、より精度良く求めることができる。
【００１２】
上記第１態様において、例えば、
前記軸心ずれ処理ステップは、
前記最大値Ｄｍａｘに対応付けられた回転角度θａおよび前記最小値Ｄｍｉｎに対応付けられた回転角度θｂを抽出し、θａおよびθｂのうち小さい方をθｐ、大きい方をθｑと定義したときに、前記軸心ずれ方向θａｖｅを、
θａｖｅ＝｛θｐ＋（θｑ−１８０）｝／２
により求めてもよい。
【００１３】
回転角度θｐおよび回転角度θｑの関係は、理想的には、
θｑ−θｐ＝１８０
であるが、測定誤差等に起因して、このようにならない場合がある。これに対して、本態様によれば、軸心ずれ方向θａｖｅを、
θａｖｅ＝｛θｐ＋（θｑ−１８０）｝／２
により求めているため、軸心ずれ方向θａｖｅを、より精度良く求めることができる。
【００１４】
本発明の第３態様にかかる段付き丸棒体の製造方法は、
上記第１態様にかかる軸心ずれ測定方法と、
前記軸心ずれ処理ステップで求められた前記軸心ずれ量のうち、所定閾値を超える軸心ずれ量が存在するか否かを判定する判定ステップと、
前記所定閾値を超える軸心ずれ量が存在すると判定されると、前記所定閾値を超える軸心ずれ量のうち最大の軸心ずれ量に対応する測定丸棒領域を特定する特定ステップと、
前記特定された測定丸棒領域と、前記特定された測定丸棒領域の軸心ずれ量および軸心ずれ方向とを、表示部に表示する表示ステップと、
オペレータの操作に従って、熱間鍛造を実行する熱間鍛造ステップと、
を備えるものである。
【００１５】
この態様では、所定閾値を超える軸心ずれ量のうち最大の軸心ずれ量に対応する測定丸棒領域が特定され、特定された測定丸棒領域と、特定された測定丸棒領域の軸心ずれ量および軸心ずれ方向とが、表示部に表示され、オペレータの操作に従って、熱間鍛造が実行される。表示部の表示内容によって、オペレータは、軸心ずれを修正すべき測定丸棒領域、修正すべき軸心ずれ量、修正すべき軸心ずれ方向を知ることができる。したがって、この態様によれば、オペレータが表示部の表示内容に応じて操作することにより、軸心ずれが低減した段付き丸棒体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、直径の異なる複数の丸棒領域を含む熱間鍛造の段付き丸棒体において、基準丸棒領域の軸心に対する測定丸棒領域の軸心の軸心ずれ量と、基準丸棒領域の軸心から測定丸棒領域の軸心に至る軸心ずれ方向とを求めることができる。また、本発明によれば、軸心ずれが低減した段付き丸棒体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の軸心ずれ測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】熱間鍛造による段付き丸棒体製造装置を概略的に示す側面図である。
【図３】センサヘッドによる段付き丸棒体の測定状態を概略的に示す図である。
【図４】段付き丸棒体の画像例を概略的に示す図である。
【図５】丸棒領域の上側エッジおよび下側エッジを概略的に示す図である。
【図６】差分画素数を概略的に示す図である。
【図７】求められた軸心ずれ方向を概略的に示す図である。
【図８】回転角度毎の差分距離を概略的に示す図である。
【図９】軸心ずれ測定装置の動作の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図１０】図４と異なる段付き丸棒体の画像例を概略的に示す図である。
【図１１】図１０の段付き丸棒体で求められた回転角度毎の差分距離を概略的に示す図である。
【図１２】第２実施形態の段付き丸棒体製造装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】段付き丸棒体製造装置の動作例を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態が、図面を参照しながら説明される。なお、各図面において、同じ構成要素については同じ符号が用いられ、適宜、詳細な説明は省略される。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の軸心ずれ測定装置の構成を示すブロック図である。図２は、熱間鍛造による段付き丸棒体製造装置を概略的に示す側面図である。図３は、センサヘッドによる段付き丸棒体の測定状態を概略的に示す図である。図４は、撮像部により撮像された段付き丸棒体の画像の一例を概略的に示す図である。
【００２０】
図２において、オペレータは、マニプレータ２０と熱間鍛造プレス機３０とを操作して、約６００〜１０００℃と高温の熱間物（第１実施形態では、段付き丸棒体１０）を鍛造する熱間鍛造作業を行って、段付き丸棒体１０を製造する。マニプレータ２０（駆動部の一例に相当）は、段付き丸棒体１０の一方の端部を、段付き丸棒体１０の軸ＳＣ周りに回転可能に、かつ軸ＳＣに平行な方向に移動可能に、把持する。言い換えると、段付き丸棒体１０の軸ＳＣは、段付き丸棒体１０を把持するマニプレータ２０の回転中心である。熱間鍛造プレス機３０は、ハンマー部３１とベッド部３２とを備える。段付き丸棒体１０は、ベッド部３２に載置されて、ハンマー部３１により叩かれる。
【００２１】
オペレータは、マニプレータ２０で段付き丸棒体１０の端部を把持しながら、熱間鍛造プレス機３０による鍛造と、マニプレータ２０での段付き丸棒体１０の回転による段付き丸棒体１０の叩く位置の変更と、を繰り返して、所望の形状に成形する。
【００２２】
図２に示される段付き丸棒体１０は、直径が異なる３つの丸棒領域１１，１２，１３を有する。したがって、丸棒領域１１，１２，１３が、それぞれベッド部３２に載置されて、ハンマー部３１により叩かれる。オペレータは、丸棒領域１１，１２，１３の各軸心を一致させた上で、丸棒領域１１，１２，１３が、それぞれ所定の直径、所定の長さになるまで、熱間鍛造作業を繰り返す。丸棒領域１１，１２，１３間の軸心ずれが小さければ、後工程の機械加工時に削ることによって、軸心を一致させることができる。しかしながら、軸心ずれが大きいと、削り代が不足してしまう。したがって、軸心ずれを測定しておくことは極めて重要になる。
【００２３】
第１実施形態において、軸心ずれ測定装置１００の測定対象は、熱間鍛造中に、熱間鍛造作業が一時的に中断された段付き丸棒体１０である。代替的に、軸心ずれ測定装置１００の測定対象は、熱間鍛造が終了した直後の段付き丸棒体１０であってもよい。
【００２４】
図１に示されるように、軸心ずれ測定装置１００は、センサヘッド４０、アクチュエータ１１５、表示部１２０、入力部１２５、マニプレータ２０、および、制御回路１４０を備える。センサヘッド４０は、撮像部１０５および距離測定部１１０を含む。制御回路１４０は、メモリ１５０、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１６０、および、周辺回路（図示省略）を含む。
【００２５】
図３に示されるように、センサヘッド４０は、保持台５０上に保持されて、段付き丸棒体１０の側方に、段付き丸棒体１０と同じ高さ付近に配置されている。保持台５０は、上下方向に、かつ、図３の紙面奥行き方向（つまり段付き丸棒体１０の軸ＳＣに平行な方向）に移動可能に、支持板６０に取り付けられている。
【００２６】
撮像部１０５は、制御回路１４０に接続され、制御回路１４０の制御に従って、段付き丸棒体１０の径方向外側から、丸棒領域１１，１２，１３を測定対象領域として撮像する。なお、図４では、丸棒領域１１，１２，１３の全てを測定対象領域としているが、これに限られない。丸棒領域１１，１２，１３のうち２以上の丸棒領域を測定対象領域とすればよい。
【００２７】
撮像部１０５の画角θの範囲に、段付き丸棒体１０の丸棒領域１１，１２，１３が入る位置に、撮像部１０５が配置されている。撮像部１０５は、例えば、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサを備えるカメラである。撮像部１０５は、背景を含めて段付き丸棒体１０の丸棒領域１１，１２，１３を撮像する。撮像部１０５のレンズには、赤外光のみを透過する赤外透過フィルタが装着されている。このため、図４に示されるように、段付き丸棒体１０の像Ｉ１０は明るく、背景は暗く撮像される。図４では、段付き丸棒体１０の像Ｉ１０は、丸棒領域１１，１２，１３それぞれの像Ｉ１１，Ｉ１２，Ｉ１３を含む。
【００２８】
距離測定部１１０は、制御回路１４０に接続され、制御回路１４０の制御に従って、撮像部１０５と、測定対象領域である丸棒領域１１，１２，１３それぞれの表面との撮像距離を測定する。距離測定部１１０は、例えば、レーザ距離計であり、レーザ光１１０Ａを段付き丸棒体１０の表面に照射し、反射された光を受光し、この受光した光を基にして、撮像部１０５と丸棒領域１１，１２，１３それぞれの表面との撮像距離を測定する。
【００２９】
アクチュエータ１１５は、制御回路１４０に接続され、制御回路１４０の制御に従って、センサヘッド４０を保持する保持台５０を支持板６０に対して移動させる。例えば、段付き丸棒体１０の丸棒領域１２の表面との撮像距離を測定する際には、アクチュエータ１１５は、センサヘッド４０を段付き丸棒体１０の軸ＳＣに平行な方向に移動させて、丸棒領域１２の正面にセンサヘッド４０を位置させる。なお、マニプレータ２０により段付き丸棒体１０を移動させて、丸棒領域１２をセンサヘッド４０の正面に位置させるようにしてもよい。
【００３０】
表示部１２０は、例えば液晶ディスプレイパネルを含む。表示部１２０は、制御回路１４０の制御に従って、例えば後述のように、測定された各丸棒領域の軸心ずれ量および軸心ずれ方向を表示する。なお、表示部１２０は、液晶ディスプレイパネルに限られない。表示部１２０は、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）パネルなどの他のパネルを含んでもよい。
【００３１】
入力部１２５は、例えばマウス又はキーボードを含む。入力部１２５は、オペレータにより操作されると、その操作内容（例えば、軸心ずれの測定開始等）を示す操作信号を制御回路１４０に出力する。なお、表示部１２０がタッチパネル式ディスプレイの場合には、マウス又はキーボードに代えて、タッチパネル式ディスプレイが入力部１２５を兼用してもよい。
【００３２】
メモリ１５０は、例えば半導体メモリ等により構成される。メモリ１５０は、例えばリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的に消去書き換え可能なＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）などを含む。ＣＰＵ１６０は、メモリ１５０の例えばＲＯＭに記憶された第１実施形態の制御プログラムにしたがって動作することによって、丸棒体制御部１６１、エッジ抽出部１６２（抽出部の一例に相当）、直径計算部１６３、差分計算部１６４、および、軸心ずれ処理部１６５として機能する。
【００３３】
図５は、エッジ抽出部１６２により抽出された丸棒領域１１，１２，１３の上側エッジおよび下側エッジを概略的に示す図である。図６は、差分計算部１６４により算出された差分画素数を概略的に示す図である。図７は、軸心ずれ処理部１６５により求められた軸心ずれ方向を概略的に示す図である。図８は、軸心ずれ処理部１６５により求められた回転角度毎の差分距離を概略的に示す図である。図９は、軸心ずれ測定装置１００の動作の一例を概略的に示すフローチャートである。図１、図５〜図８を参照しつつ、図９のフローチャートに従って、軸心ずれ測定装置１００の動作が説明される。
【００３４】
図９のステップＳ１００（撮像ステップの一例に相当、測定ステップの一例に相当）において、丸棒体制御部１６１は、撮像部１０５およびアクチュエータ１１５を制御して、各丸棒領域１１，１２，１３それぞれを撮像し、距離測定部１１０およびアクチュエータ１１５を制御して、各丸棒領域１１，１２，１３それぞれと撮像部１０５との撮像距離を測定する。
【００３５】
なお、例えば図４に示されるように、撮像部１０５により丸棒領域１１，１２，１３の全体を一度に撮像する場合には、撮像部１０５により段付き丸棒体１０を撮像する際には、丸棒体制御部１６１は、アクチュエータ１１５によりセンサヘッド４０を水平方向に移動させなくてもよい。
【００３６】
但し、各丸棒領域１１，１２，１３の上側エッジおよび下側エッジを精度良く求めるためには、アクチュエータ１１５によりセンサヘッド４０を水平方向に移動させて、撮像部１０５を丸棒領域１１，１２，１３それぞれの正面に位置させて、丸棒領域１１，１２，１３を個別に撮像することが好ましい。
【００３７】
また、各丸棒領域１１，１２，１３の直径を精度良く求めるためには、画像２００の中央と段付き丸棒体１０の軸ＳＣに相当する位置とが一致している（つまり水平に延びる撮像部１０５の光軸が段付き丸棒体１０の軸ＳＣと直交する）ことが好ましい。
【００３８】
また、各丸棒領域１１，１２，１３それぞれと撮像部１０５との撮像距離を精度良く測定するためには、丸棒体制御部１６１は、アクチュエータ１１５を制御して、水平に延びる距離測定部１１０からのレーザ光１１０Ａが、段付き丸棒体１０の軸ＳＣと直交する位置で、距離測定部１１０を、各丸棒領域１１，１２，１３それぞれの正面に配置させることが好ましい。
【００３９】
ステップＳ１０５（抽出ステップの一例に相当）において、エッジ抽出部１６２は、画像２００の各画素の画素値に対してエッジ強調フィルタを適用して、各丸棒領域１１，１２，１３それぞれの上側エッジおよび下側エッジを抽出する。図５では、丸棒領域１１の上側エッジ１１Ｕおよび下側エッジ１１Ｄが抽出され、丸棒領域１２の上側エッジ１２Ｕおよび下側エッジ１２Ｄが抽出され、丸棒領域１３の上側エッジ１３Ｕおよび下側エッジ１３Ｄが抽出されている。
【００４０】
ステップＳ１１０（直径計算ステップの一例に相当）において、直径計算部１６３は、上記特許文献１に記載の手法で、丸棒領域１１，１２，１３それぞれの直径を算出する。すなわち、直径計算部１６３は、丸棒領域１１，１２，１３それぞれと撮像部１０５との撮像距離と、丸棒領域１１，１２，１３それぞれの上側エッジおよび下側エッジの位置とに基づいて、丸棒領域１１，１２，１３それぞれの直径Ｄ１１［ｍｍ］，Ｄ１２［ｍｍ］，Ｄ１３［ｍｍ］を算出する。
【００４１】
ステップＳ１１５（差分計算ステップの一例に相当）において、差分計算部１６４は、基準丸棒領域の軸心と、測定丸棒領域の軸心との差分距離を算出し、算出した差分距離を回転角度に対応付けてメモリ１５０に保存する。
【００４２】
ここで、測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域（図４では丸棒領域１１，１２，１３）のうちの１つの丸棒領域（図４では丸棒領域１１）が、基準丸棒領域と定義されている。また、測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域（図４では丸棒領域１１，１２，１３）のうちの基準丸棒領域（図４では丸棒領域１１）以外の残余の丸棒領域（図４では丸棒領域１２，１３）が、測定丸棒領域と定義されている。
【００４３】
以下、このステップの具体例として、基準丸棒領域である丸棒領域１１の軸心と、測定丸棒領域である丸棒領域１２の軸心との差分距離を算出する手順が説明される。
【００４４】
差分計算部１６４は、まず、図５に示されるように、画像２００において、上側エッジ１１Ｕおよび下側エッジ１１Ｄと交差するＹ軸に平行な測定ライン１１Ｍを仮想的に設定し、上側エッジ１２Ｕおよび下側エッジ１２Ｄと交差するＹ軸に平行な測定ライン１２Ｍを仮想的に設定する。次に、差分計算部１６４は、画像２００の測定ライン１１Ｍ上において、丸棒領域１１の直径画素数Ｐ１１［ｐｉｘｅｌ］を求め、測定ライン１２Ｍ上において、丸棒領域１２の直径画素数Ｐ１２［ｐｉｘｅｌ］を求める。
【００４５】
次に、差分計算部１６４は、図６に示されるように、画像２００の測定ライン１１Ｍ上において、上側エッジ１１Ｕおよび下側エッジ１１Ｄの中点である丸棒領域１１の軸心座標１１Ｙを求め、測定ライン１２Ｍ上において、上側エッジ１２Ｕおよび下側エッジ１２Ｄの中点である丸棒領域１２の軸心座標１２Ｙを求める。そして、差分計算部１６４は、図６に示されるように、画像２００において、丸棒領域１１の軸心座標１１Ｙと、丸棒領域１２の軸心座標１２Ｙとの差分画素数Δｄ［ｐｉｘｅｌ］を、
Δｄ＝１２Ｙ−１１Ｙ
によって求める。
【００４６】
次に、差分計算部１６４は、丸棒領域１１の直径画素数Ｐ１１［ｐｉｘｅｌ］と、ステップＳ１０５で算出された丸棒領域１１の直径Ｄ１１［ｍｍ］とを用いて、変換係数Ｋ［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］を、
Ｋ＝Ｄ１１／Ｐ１１
によって求める。そして、差分計算部１６４は、差分距離Ｄ［ｍｍ］を、
Ｄ＝Ｋ×Δｄ
によって求める。差分計算部１６４は、求められた差分距離Ｄ［ｍｍ］を、段付き丸棒体１０の回転角度に対応付けて、メモリ１５０に保存する。
【００４７】
ステップＳ１２０において、軸心ずれ処理部１６５は、段付き丸棒体１０が３６０度回転したか否かを判定する。段付き丸棒体１０が３６０度回転していなければ（ステップＳ１２０でＮＯ）、処理はステップＳ１２５に進む。一方、段付き丸棒体１０が３６０度回転していれば（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、処理はステップＳ１３０に進む。
【００４８】
ステップＳ１２５において、軸心ずれ処理部１６５は、マニプレータ２０を制御して、段付き丸棒体１０を所定の回転角度（例えば５度）回転させる。その後、処理はステップＳ１００に戻って、ステップＳ１００〜Ｓ１２０が繰り返される。
【００４９】
図８において、横軸は、段付き丸棒体１０の回転角度［度］を表し、縦軸は、差分距離［ｍｍ］を表す。縦軸の「０」は、基準丸棒領域である丸棒領域１１の軸心の位置に相当する。図８は、ステップＳ１２０でＹＥＳと判断された時点で、段付き丸棒体１０の回転角度に対応付けてメモリ１５０に保存されている差分距離を示す。すなわち、図８には、回転角度が０度から３６０度までの差分距離が示されている。
【００５０】
ステップＳ１３０（軸心ずれ処理ステップの一例に相当）において、軸心ずれ処理部１６５は、各測定丸棒領域について、差分距離の最大値、最小値、および、最大値、最小値に対応する回転角度を抽出する。図８の例では、軸心ずれ処理部１６５は、差分距離Ｄの最大値Ｄｎａｘ、最小値Ｄｍｉｎ、最大値Ｄｍａｘに対応する回転角度θａ、および、最小値Ｄｍｉｎに対応する回転角度θｂを抽出する。
【００５１】
ステップＳ１３５（軸心ずれ処理ステップの一例に相当）において、軸心ずれ処理部１６５は、各測定丸棒領域の軸心ずれ量および軸心ずれ方向を算出して、表示部１２０に表示する。
【００５２】
軸心ずれの原理から考えると、軸心ずれ量について、理想的には、
｜Ｄｍａｘ｜＝｜Ｄｍｉｎ｜
である。したがって、簡易的には、軸心ずれ処理部１６５は、軸心ずれ量をＤｍａｘとしてもよい。しかしながら、実際には、測定誤差に起因して、
｜Ｄｍａｘ｜＝｜Ｄｍｉｎ｜
には、ならないことがある。そこで、第１実施形態では、軸心ずれ処理部１６５は、軸心ずれ量Ｄａｖｅを、
Ｄａｖｅ＝（｜Ｄｍａｘ｜＋｜Ｄｍｉｎ｜）／２    （式１）
により求める。これによって、軸心ずれ量をＤｍａｘとする場合に比べて、より精度良く軸心ずれ量を求めることができる。
【００５３】
また、回転角度θａと回転角度θｂとは、反対方向であるので、理想的には、
θｂ−θａ＝１８０
である。したがって、簡易的には、軸心ずれ処理部１６５は、軸心ずれ方向をθａまたはθｂとしてもよい。しかしながら、実際には、測定誤差に起因して、
θｂ−θａ＝１８０
には、ならないことがある。
【００５４】
なお、図８ではθｂ＞θａであるが、測定開始時の段付き丸棒体１０の回転角度位置によっては、θｂ＜θａの場合もあり得る。そこで、θａおよびθｂのうち小さい方をθｐと定義し、大きい方をθｑと定義したときに、軸心ずれ処理部１６５は、軸心ずれ方向θａｖｅを、
θａｖｅ＝｛θｐ＋（θｑ−１８０）｝／２    （式２）
により求める。これによって、軸心ずれ方向をθｐまたはθｑとする場合に比べて、より精度良く軸心ずれ方向を求めることができる。
【００５５】
そして、軸心ずれ処理部１６５は、求めた軸心ずれ量Ｄａｖｅおよび軸心ずれ方向θａｖｅを丸棒領域１２に対応付けて表示部１２０に表示する。軸心ずれ処理部１６５は、基準丸棒領域である丸棒領域１１に対する、測定丸棒領域である丸棒領域１３の軸心ずれ量および軸心ずれ方向についても、同様の手順で求めて、丸棒領域１３に対応付けて表示部１２０に表示する。
【００５６】
ここで、図７、図８を用いて、軸心ずれ方向が説明される。軸心ずれ方向は、丸棒領域１１の軸心から丸棒領域１２の軸心に至る方向である。図７の紙面は、丸棒領域１１の軸心に直交する平面である。図７の紙面において、丸棒領域１１の軸心が原点Ｏ１１と定義され、段付き丸棒体１０の回転開始角度（つまり図８における横軸の回転角度が０［度］に相当）が、原点Ｏ１１を通るＸ軸と定義されている。丸棒領域１１の軸心に対する、丸棒領域１２の軸心の軸心ずれ方向θａｖｅは、図７に示されるように、Ｘ軸から、回転角度θｐ，θｑに基づく原点Ｏ１１を通る直線Ｌ１１までの、原点Ｏ１１周りの角度で表される。
【００５７】
図１０は、撮像部１０５により撮像された図４と異なる段付き丸棒体７０の画像の一例を概略的に示す図である。図１１は、図１０の段付き丸棒体７０で求められた回転角度毎の差分距離を概略的に示す図である。図１１において、横軸は、段付き丸棒体７０の回転角度［度］を表し、縦軸は、差分距離［ｍｍ］を表す。縦軸の「０」は、基準丸棒領域である丸棒領域Ｂ１の軸心の位置に相当する。
【００５８】
図１０に示される段付き丸棒体７０は、４つの丸棒領域Ｂ１〜Ｂ４を含む。図１０、図１１では、４つの丸棒領域Ｂ１〜Ｂ４の全てが、測定対象領域とされている。そして、測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域（図１０、図１１では丸棒領域Ｂ１〜Ｂ４）のうちの１つの丸棒領域（図１０、図１１では丸棒領域Ｂ１）が、基準丸棒領域と定義されている。また、測定対象領域に含まれる複数の丸棒領域（図１０、図１１では丸棒領域Ｂ１〜Ｂ４）のうちの基準丸棒領域（図１０、図１１では丸棒領域Ｂ１）以外の残余の丸棒領域（図１０、図１１では丸棒領域Ｂ２〜Ｂ４）が、測定丸棒領域と定義されている。
【００５９】
図１１には、基準丸棒領域である丸棒領域Ｂ１に対する、測定丸棒領域である丸棒領域Ｂ２〜Ｂ４それぞれの回転角度毎の差分距離が示されている。図１０において、丸棒領域Ｂ３の差分距離の最大値がＤ１であり、最小値がＤ２であり、差分距離のピーク値（最大値および最小値の絶対値）は、丸棒領域Ｂ３が最も大きくなっている。
【００６０】
図１１の場合、軸心ずれ処理部１６５は、図９の手順によって、丸棒領域Ｂ３の軸心ずれ方向θ３ａｖｅを、
θ３ａｖｅ＝｛θ３ａ＋（θ３ｂ−１８０）｝／２
によって求め、丸棒領域Ｂ３の軸心ずれ量Ｄ３ａｖｅを、
Ｄ３ａｖｅ＝（｜Ｄ１｜＋｜Ｄ２｜）／２
によって求める。軸心ずれ処理部１６５は、他の丸棒領域Ｂ２，Ｂ４の軸心ずれ方向および軸心ずれ量を、同様に求める。軸心ずれ処理部１６５は、これらの求めた軸心ずれ方向および軸心ずれ量を、丸棒領域Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４それぞれに対応付けて、表示部１２０に表示する。
【００６１】
なお、ステップＳ１３５において、軸心ずれ処理部１６５は、軸心ずれ量が最大の丸棒領域のデータのみを表示部１２０に表示してもよい。すなわち、図１１の例では、軸心ずれ処理部１６５は、丸棒領域Ｂ３の軸心ずれ量および軸心ずれ方向のみを表示部１２０に表示してもよい。或いは、軸心ずれ処理部１６５は、図８、図１１に示される、回転角度毎の差分距離も、表示部１２０に表示してもよい。
【００６２】
以上説明されたように、第１実施形態における軸心ずれ測定装置１００およびこれに実装された軸心ずれ測定方法では、段付き丸棒体１０において、基準丸棒領域である丸棒領域１１の軸心と、測定丸棒領域である丸棒領域１２，１３の軸心との差分距離が、回転角度ごとに求められ、そのピーク値が抽出されている。したがって、第１実施形態によれば、ピーク値に基づき、基準丸棒領域の軸心に対する測定丸棒領域の軸心の軸心ずれ方向および軸心ずれ量を求めることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記（式１）により軸心ずれ量が求められているので、より精度良く、軸心ずれ量を求めることができる。また、第１実施形態では、上記（式２）により軸心ずれ方向が求められているので、より精度良く、軸心ずれ方向を求めることができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、求められた軸心ずれ方向および軸心ずれ量が、測定丸棒領域に対応付けられて、表示部１２０に表示されている（図９のステップＳ１３５）。したがって、第１実施形態によれば、オペレータは、表示部１２０を確認することにより、段付き丸棒体１０，７０における軸心ずれ量が許容範囲内であるか否か、軸心ずれの修正すべき方向、および、修正する際に熱間鍛造プレス機３０の印加すべき圧力量を判断することができる。
【００６５】
（第２実施形態）
図１２は、第２実施形態の段付き丸棒体製造装置１００Ａの構成を示すブロック図である。第２実施形態において、段付き丸棒体製造装置１００Ａの対象は、熱間鍛造中に、鍛造作業が一時的に中断された段付き丸棒体である。
【００６６】
図１２に示されるように、段付き丸棒体製造装置１００Ａは、軸心ずれ測定装置１００（図１）の各部に加えて、熱間鍛造プレス機３０を備える。また、段付き丸棒体製造装置１００Ａは、軸心ずれ測定装置１００（図１）の制御回路１４０、メモリ１５０、ＣＰＵ１６０に代えて、制御回路１４０Ａ、メモリ１５０Ａ、ＣＰＵ１６０Ａを備える。ＣＰＵ１６０Ａは、メモリ１５０Ａの例えばＲＯＭに記憶された第２実施形態の制御プログラムにしたがって動作することによって、丸棒体制御部１６１、エッジ抽出部１６２、直径計算部１６３、差分計算部１６４、軸心ずれ処理部１６５、および、熱間鍛造制御部１７１として機能する。
【００６７】
熱間鍛造制御部１７１は、オペレータからの操作に基づき、マニプレータ２０および熱間鍛造プレス機３０を制御して段付き丸棒体を熱間鍛造することにより、複数の丸棒領域それぞれが所定の直径および所定の長さを有する段付き丸棒体を製造する。
【００６８】
図１３は、段付き丸棒体製造装置１００Ａの動作の一例を概略的に示すフローチャートである。図１３において、ステップＳ１００〜Ｓ１３５は、図９のステップＳ１００〜Ｓ１３５と同じである。
【００６９】
ステップＳ１３５に続くステップＳ２００（判定ステップの一例に相当）において、熱間鍛造制御部１７１は、ステップＳ１３５で算出された軸心ずれ量のうちで、所定閾値を超える軸心ずれ量が存在するか否かを判定する。所定閾値を超える軸心ずれ量が存在すれば（ステップＳ２００でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２０５に進む。一方、所定閾値を超える軸心ずれ量が存在しなければ（ステップＳ２００でＮＯ）、図１３の動作は、終了する。所定閾値は、段付き丸棒体に必要な精度に応じて設定すればよい。
【００７０】
ステップＳ２０５（特定ステップの一例に相当）において、熱間鍛造制御部１７１は、所定閾値を超える軸心ずれ量のうちで最大の軸心ずれ量に対応する測定丸棒領域を特定する。ステップＳ２１０（表示ステップの一例に相当）において、熱間鍛造制御部１７１は、特定された測定丸棒領域と、特定された測定丸棒領域の軸心ずれ量および軸心ずれ方向とを表示部１２０に表示する。ステップＳ２１５（熱間鍛造ステップの一例に相当）において、熱間鍛造制御部１７１は、入力部１２５を用いたオペレータの操作に従って、熱間鍛造を実行する。その後、図１３の動作は終了する。
【００７１】
以上説明されたように、第２実施形態における段付き丸棒体製造装置１００Ａおよびこれに実装された段付き丸棒体製造方法では、所定閾値を超える軸心ずれ量のうちで軸心ずれ量が最大の測定丸棒領域が特定され、特定された測定丸棒領域、その軸心ずれ量および軸心ずれ方向が、表示部１２０に表示され、オペレータの操作に従って、熱間鍛造が実行される。オペレータは、表示部１２０を確認することにより、軸心ずれを修正すべき測定丸棒領域、軸心ずれを修正する際の方向、および修正量を把握することができる。したがって、第２実施形態によれば、オペレータが、この把握した内容に応じて段付き丸棒体製造装置１００Ａを操作することにより、軸心ずれが低減した段付き丸棒体を製造することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０，７０  段付き丸棒体
２０  マニプレータ
３０  熱間鍛造プレス機
１０５  撮像部
１１０  距離測定部
１６１  丸棒体制御部
１６２  エッジ抽出部
１６３  直径計算部
１６４  差分計算部
１６５  軸心ずれ処理部
１７１  熱間鍛造制御部
【図１】
2020201219.tif 000003
【図２】
2020201219.tif 000004
【図３】
2020201219.tif 000005
【図４】
2020201219.tif 000006
【図５】
2020201219.tif 000007
【図６】
2020201219.tif 000008
【図７】
2020201219.tif 000009
【図８】
2020201219.tif 000010
【図９】
2020201219.tif 000011
【図１０】
2020201219.tif 000012
【図１１】
2020201219.tif 000013
【図１２】
2020201219.tif 000014
【図１３】
2020201219.tif 000015