(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸棒鋼、鋼管等の長尺材料の表面の疵を全断面疵探査装置により疵探査し、疵取り加工する自動疵取り方法であって、前記全断面疵探査装置により得られる疵位置情報を、前記長尺材料表面を展開した座標系を基準とした疵位置座標データとして記憶し、一方、前記全断面疵探査装置により得られる長尺材料表面肌ノイズデータから疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測し、該計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正し、該修正後の疵位置座標データに基づいて疵取り加工することを特徴とする自動疵取り方法。
【請求項２】
丸棒鋼、鋼管等の長尺材料の表面の疵を全断面疵探査装置により疵探査し、疵取り加工する自動疵取り方法であって、前記全断面疵探査装置により得られる疵位置情報を、前記長尺材料表面を展開した座標系を基準とした疵位置座標データとして記憶し、一方、前記全断面疵探査装置により得られる長尺材料表面肌ノイズデータから疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測し、該計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正して記憶し、該修正後の疵位置座標データを材料順にトラッキング処理をし、次いで材料が疵取り加工位置に到達した際、疵取り加工装置と直結された周方向疵探査機を、当該材料について前記のトラッキング処理をした修正後の疵位置座標データ中から所定の条件で選択した疵の長手方向疵位置座標データに基いて、材料の長手方向疵座標位置に移動し、さらに材料を回転させ、前記周方向疵探査機によって疵周方向位置データを得、これを前記選択した疵の疵位置座標データと照合することによって前記修正後の疵位置座標データの全疵位置を確定し疵取り加工することを特徴とする自動疵取り方法。
【請求項３】
疵位置座標データを、全周を疵取り加工機の周方向疵取り加工幅以下の所定の角度単位に分割した分解能の位置データとしたことを特徴とする請求項１に記載の長尺材料の自動疵取り方法。
【請求項４】
疵周方向位置データおよび疵位置座標データを、全周を疵取り加工機の周方向疵取り加工幅以下の所定の角度単位に分割した分解能の位置データとしたことを特徴とする請求項２に記載の長尺材料の自動疵取り方法。
【請求項５】
長尺材料の全断面疵探査装置と、該全断面疵探査装置により得られる疵位置情報を長尺材料表面を展開した座標系を基準とした疵位置座標データとして入力する疵位置座標データ入力手段と、該疵位置座標データ入力手段により入力された疵位置座標データを記憶する疵位置座標データ記憶手段と、前記全断面疵探査装置により得られる長尺材料表面肌ノイズデータを入力する表面肌ノイズデータ入力手段と、該表面肌ノイズデータ入力手段により入力された長尺材料表面肌ノイズデータから疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測するねじれ運動計測手段と、該ねじれ運動計測手段により計測されたねじれ運動計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正する疵位置座標データ修正手段と、該疵位置座標データ修正手段により修正された修正後の疵位置座標データに基づいて疵取り加工する疵取り加工手段とを有することを特徴とする自動疵取り装置。
【請求項６】
長尺材料の全断面疵探査装置と、該全断面疵探査装置により得られる疵位置情報を長尺材料表面を展開した座標系を基準とした疵位置座標データとして入力する疵位置座標データ入力手段と、該疵位置座標データ入力手段により入力された疵位置座標データを記憶する疵位置座標データ記憶手段と、前記全断面疵探査装置により得られる長尺材料表面肌ノイズデータを入力する表面肌ノイズデータ入力手段と、該表面肌ノイズデータ入力手段により入力された長尺材料表面肌ノイズデータから疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測するねじれ運動計測手段と、該ねじれ運動計測手段により計測されたねじれ運動計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正する疵位置座標データ修正手段と、該疵位置座標データ修正手段により修正された修正後の疵位置座標データを長尺材料毎に記憶する修正疵位置座標データ記憶手段と、該修正疵位置座標データ記憶手段により長尺材料毎に記憶した修正後の疵位置座標データ中から所定の条件によりある疵の疵位置座標データを選択する疵選択手段と、該疵選択手段により選択された疵の疵位置座標データに基づいて該疵の長手方向疵位置に移動し疵周方向位置を探査する、疵取り加工手段に直結された周方向疵探査機と、該周方向疵探査機により得た周方向疵探査データを前記選択された疵の疵位置座標データと照合することによって前記修正後の疵位置座標データの全疵位置を確定する疵位置確定手段と、該疵位置確定手段により確定した疵位置に基づいて疵取り加工する疵取り加工手段とを有することを特徴とする自動疵取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は丸棒鋼、鋼管等の長尺材料の表面疵を全断面疵探査装置により疵探査し、得られた疵位置情報をもとに自動疵取り加工する長尺材料の自動疵取り方法並びに自動疵取り装置に関する。とりわけ本発明は、複数の疵がある場合であっても迅速かつ正確な自動疵取りができる長尺材料の自動疵取り方法並びに自動疵取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術として、例えば特公昭５２−１５０５４号「分離型自動疵取り装置における疵位置規定方法」がある。
【０００３】
この方法は、疵検査装置と研削機が分離配置されており、検査時に被処理材に光学的手段により検出できるラベルなどの基準点を設け、研削時に光学的検出器で検出し疵位置情報の基準とさせ、研削機の研削位置制御を行なうものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記「従来の技術」に示す例のような、丸棒鋼などの被検材に、ラベルを張り付けたり、即乾性のインクやペイントを吹き付けたりする方法は、現実には、位置の正確さ、種々の疵模様に対する精度等の点で決して十分なものではなかった。特に、探傷速度の速い（例えば１００ｍ／ｍｉｎ以上）ラインや細径の曲がりの有る材料等における適用が困難であった。
【０００５】
また、表面検査装置の直後には、水を使う超音波探傷機が有る場合が有り、このようなライン構成では、ラベルの外れ、マーキングのにじみ等が発生し、原点位置の精度や確実性を要する自動疵取り装置への適用が困難である。
【０００６】
さらに、疵探傷中、搬送ロールの磨耗などで材料がねじれ走行する場合がしばしば有り、基準マークが１ケ所の場合疵の位置情報マップもねじれ不正確となり、自動疵取り加工の位置ズレを起こす。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するものであり、その要旨は特許請求の範囲に記載のとおりである。すなわち、
１．丸棒鋼、鋼管等の長尺材料の表面の疵を全断面疵探査装置により疵探査し、疵取り加工する自動疵取り方法であって、前記全断面疵探査装置により得られる疵位置情報を、前記長尺材料表面を展開した座標系を基準とした疵位置座標データとして記憶し、一方、前記全断面疵探査装置により得られる長尺材料表面肌ノイズデータから疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測し、該計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正し、該修正後の疵位置座標データに基づいて疵取り加工することを特徴とする自動疵取り方法。
【０００８】
２．丸棒鋼、鋼管等の長尺材料の表面の疵を全断面疵探査装置により疵探査し、疵取り加工する自動疵取り方法であって、前記全断面疵探査装置により得られる疵位置情報を、前記長尺材料表面を展開した座標系を基準とした疵位置座標データとして記憶し、一方、前記全断面疵探査装置により得られる長尺材料表面肌ノイズデータから疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測し、該計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正して記憶し、該修正後の疵位置座標データを材料順にトラッキング処理をし、次いで材料が疵取り加工位置に到達した際、疵取り加工装置と直結された周方向疵探査機を、当該材料について前記のトラッキング処理をした修正後の疵位置座標データ中から所定の条件で選択した疵の長手方向疵位置座標データに基いて、材料の長手方向疵座標位置に移動し、さらに材料を回転させ、前記周方向疵探査機によって疵周方向位置データを得、これを前記選択した疵の疵位置座標データと照合することによって前記修正後の疵位置座標データの全疵位置を確定し疵取り加工することを特徴とする自動疵取り方法。３．疵位置座標データを、全周を疵取り加工機の周方向疵取り加工幅以下の所定の角度単位に分割した分解能の位置データとしたことを特徴とする上記１項に記載の長尺材料の自動疵取り方法。
４．疵周方向位置データおよび疵位置座標データを、全周を疵取り加工機の周方向疵取り加工幅以下の所定の角度単位に分割した分解能の位置データとしたことを特徴とする上記２項に記載の長尺材料の自動疵取り方法。
【０００９】
５．長尺材料の全断面疵探査装置と、該全断面疵探査装置により得られる疵位置情報を長尺材料表面を展開した座標系を基準とした疵位置座標データとして入力する疵位置座標データ入力手段と、該疵位置座標データ入力手段により入力された疵位置座標データを記憶する疵位置座標データ記憶手段と、前記全断面疵探査装置により得られる長尺材料表面肌ノイズデータを入力する表面肌ノイズデータ入力手段と、該表面肌ノイズデータ入力手段により入力された長尺材料表面肌ノイズデータから疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測するねじれ運動計測手段と、該ねじれ運動計測手段により計測されたねじれ運動計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正する疵位置座標データ修正手段と、該疵位置座標データ修正手段により修正された修正後の疵位置座標データに基づいて疵取り加工する疵取り加工手段とを有することを特徴とする自動疵取り装置。
【００１０】
６．長尺材料の全断面疵探査装置と、該全断面疵探査装置により得られる疵位置情報を長尺材料表面を展開した座標系を基準とした疵位置座標データとして入力する疵位置座標データ入力手段と、該疵位置座標データ入力手段により入力された疵位置座標データを記憶する疵位置座標データ記憶手段と、前記全断面疵探査装置により得られる長尺材料表面肌ノイズデータを入力する表面肌ノイズデータ入力手段と、該表面肌ノイズデータ入力手段により入力された長尺材料表面肌ノイズデータから疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測するねじれ運動計測手段と、該ねじれ運動計測手段により計測されたねじれ運動計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正する疵位置座標データ修正手段と、該疵位置座標データ修正手段により修正された修正後の疵位置座標データを長尺材料毎に記憶する修正疵位置座標データ記憶手段と、該修正疵位置座標データ記憶手段により長尺材料毎に記憶した修正後の疵位置座標データ中から所定の条件によりある疵の疵位置座標データを選択する疵選択手段と、該疵選択手段により選択された疵の疵位置座標データに基づいて該疵の長手方向疵位置に移動し疵周方向位置を探査する、疵取り加工手段に直結された周方向疵探査機と、該周方向疵探査機により得た周方向疵探査データを前記選択された疵の疵位置座標データと照合することによって前記修正後の疵位置座標データの全疵位置を確定する疵位置確定手段と、該疵位置確定手段により確定した疵位置に基づいて疵取り加工する疵取り加工手段とを有することを特徴とする自動疵取り装置。である。
【００１１】
本発明の第一の特徴は、全断面疵探査装置により得られる疵位置情報を、長尺材料表面を展開した座標系を基準とした疵位置座標データとして記憶し、一方、前記全断面疵探査装置により得られる長尺材料表面肌ノイズデータから疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測し、該計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正する点にある。このように構成することにより、信頼性の高い正確な疵位置座標データを得ることができる。
【００１２】
本発明者は、図３に示すように、疵探査装置のバックグランドノイズが材料の進行の仕方（ねじれ等）によって流れを持つことを知見し、この現象を疵探査される材料のねじれ運動の計測に利用できるのではないかと考え、着目した。その結果、ノイズの流れ角度から疵探査される材料のねじれ運動が計測できることを見い出し、本発明を完成したものである。
【００１３】
これによって、本願請求項２に記載の発明のように、複数の疵がある場合であっても軸方向１個の疵の円周方向位置確定で他の軸方向疵の円周方向疵位置も確定することが可能となる。
【００１４】
以上の点を図面に基づいて更に詳述する。図１に示すように、一般に全断面疵探査装置は機械的に原点を持っており固定である。そこで、例えば、同じ原点を持つ円周８０分割したマップを作り、そのマップ上に全断面疵探査装置で探傷した情報を乗せていくが、材料が直進した場合、図２（ａ）に示すように並んで記録されるが、材料がねじれた場合、マップ原点が固定であるため、その固定されたマップ上に記録される探傷信号は、図２（ｂ）のようにズレて記録される。
【００１５】
一方、圧延された長尺材料の材料肌ノイズは、長尺の軸方向にほぼ均一に発生することが知見された。
【００１６】
そこで、例えば、材料を強制的に直進させた時の材料肌ノイズデータを記憶しておき、これを実作業時の材料肌ノイズデータと比較することにより、両者のずれを計測し、これにより、疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測できることを見い出したものである。
【００１７】
本願請求項５に記載の発明は、このような本発明を実施する装置に関するものである。
【００１８】
本発明において用いる全断面疵探査装置としては、漏洩磁束探傷装置、あるいは渦流探傷装置が用いられ、センサーが回転し材料が直進する形態のものと、逆にセンサーが固定で材料が回転する形態のものが有り、両者共に適用できる。
【００１９】
この全断面疵探査装置により得られる疵位置情報を長尺材料表面を展開した座標系を基準とした疵位置座標データとして入力する。これは、いわゆる疵マップと呼ばれるものである。
【００２０】
疵位置座標データ入力手段としては、例えば、全断面疵探査装置により、予め作られたマップ上に疵データを乗せていく方法がある。
【００２１】
一方、前記全断面疵探査装置により長尺材料表面肌ノイズデータを入力する。この表面肌ノイズデータは、前記疵位置座標データとは別に扱い、例えば、疵マップとは別のノイズデータ用のマップを用意し、これにデータを乗せれば良い。
表面肌ノイズデータ入力手段としては、前記全断面疵探査装置を用いれば良く、信号の位相により疵データとノイズデータを分離し、ノイズデータのみをノイズデータ用マップに入力すれば良い。
【００２２】
以上のようにして入力された長尺材料表面肌ノイズデータから疵探査時の長尺材料のねじれ運動を計測する。ねじれ運動は、ノイズデータ用マップに記録されたノイズ信号と、材料を強制的に直進させた時のノイズ信号を比較して計測できる。
【００２３】
次に、計測されたねじれ運動計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正する。疵位置座標データの修正は、表面肌ノイズデータを直進した時のノイズデータの並びになる方向に同じ角度だけ補正すれば良い。
【００２４】
最後に、修正後の疵位置座標データに基づいて疵取り加工する。疵取り加工手段としては、研削機などの公知の手段が適用でき、何ら限定されるものではない。
【００２５】
本願請求項２に記載の発明は、探査時の長尺材料のねじれ運動を計測し、該計測データに基づいて前記疵位置座標データを修正して記憶し、該修正後の疵位置座標データを材料順にトラッキング処理をし、次いで材料が疵取り加工位置に到達した際、疵取り加工装置と直結された周方向疵探査機を、当該材料について前記のトラッキング処理をした修正後の疵位置座標データ中から所定の条件で選択した疵の長手方向疵位置座標データに基いて、材料の長手方向疵座標位置に移動し、さらに材料を回転させ、前記周方向疵探査機によって疵周方向位置データを得、これを前記選択した疵の疵位置座標データと照合することによって前記修正後の疵位置座標データの全疵位置を確定し疵取り加工することを特徴とする。
【００２６】
また本願請求項６に記載の発明は、本願請求項２に記載の発明方法を実施する装置に関するものである。
【００２７】
修正後の疵位置座標データを材料と同期させて、疵取り加工テーブルまで、トラッキング処理するが、周方向に細かく分割した疵位置情報も一緒に取り込んでおくと予め疵の個数分布が分かり、その情報を元に、効率的な疵取り加工装置の制御を行うことができる。
【００２８】
疵取り加工装置と直結された周方向の疵位置探査機は、通常全断面疵探査装置と同等の疵検出能力を持つ探傷装置を用いることが好ましい。自動疵取り加工装置と周方向疵位置探査機は直結させており、これにより探査機と疵取り加工装置の機械的位置ズレはほとんど無くなり、探査した疵を確実に疵取り加工出来る。
本発明は、修正後の疵位置座標データ（疵マップ）中から所定の条件で選択した疵の疵周方向位置情報と、疵取り加工装置と直結された周方向疵探査機により得られた疵周方向位置情報を照合し、該照合結果に基いて全疵位置を確定し、自動疵取り加工することを特徴とする。これにより、信頼性の高い正確な自動疵取り加工を迅速に行うことができるものである。
【００２９】
すなわち、複数の疵が存した場合、疵取り加工装置と直結された疵探査装置により各疵について円周方向位置の確定をしていては、処理に時間がかかってしまう。本発明のように疵位置座標データを修正しない場合は、全断面疵探査装置で疵位置座標データ（疵マップ）を入力する段階で材料がねじれながら疵探査されれば、疵マップのデータと実際の疵位置がズレるので、軸方向に１個ずつ疵取り加工装置と直結された疵探査装置で円周方向の疵位置確定を行う必要があるのである。
【００３０】
これに対して本発明によれば、軸方向に複数の疵が存在する長尺材料であっても、疵１個単位に疵取り加工装置と直結された第二の疵探査装置で円周方向の疵位置を確定する必要がなく、ただ１個の疵位置確定だけで残りの疵位置を確定し疵取り加工できる。これにより、生産性の高い自動疵取りシステムを構築することができる。
【００３１】
本発明においては、修正後の疵位置座標データ（疵マップ）中から所定の条件である疵を選択し、この疵の円周方向の疵位置確定を行う。
【００３２】
疵を選択する条件は、例えば、疵取り加工装置と直結された第二の疵探査装置の現在位置に一番近い疵を選択する、というように設定すれば良い。
【００３３】
次に、本願請求項３に記載の発明は、本願請求項１に記載の発明において、疵位置座標データを、全周を疵取り加工装置の周方向疵取り加工幅以下の所定の角度単位に分割した分解能の位置データとしたことを特徴とする。本願請求項４に記載の発明は、本願請求項２に記載の発明において、疵周方向位置データおよび疵位置座標データを、全周を疵取り加工装置の周方向疵取り加工幅以下の所定の角度単位に分割した分解能の位置データとしたことを特徴とする。
【００３４】
このように構成することにより、疵取り加工幅内の複数個の疵を一回の疵取り加工で処理可能とし、能率の高い疵取り加工作業ができるというメリットを享受することができる。
【００３５】
例えば、疵取り加工機の周方向疵取り加工幅が１０ｍｍであり、疵取り加工対象がφ５０以下の丸棒鋼の場合には、円周を１６分割した疵マップ情報を照合するようにすれば良い。
【００３６】
このように構成することにより、効果的な自動疵取りが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
【００３８】
【実施例】
図５は本願発明の自動疵取り方法の一実施例を示すレイアウト図である。
【００３９】
この実施例では、丸棒鋼φ２０〜φ８０に適用した。材料１は、デバリングテーブル２から検査テーブル３にキックインされ、回転型漏洩磁束探傷機４で全断面全長探傷され、疵有り材料（不合格材、手入れ要材）８は、跳ね出しテーブル１４上に設けた疵取り加工ステーションの研削テ−ブル９にトラッキングされ移送される。このとき、各疵有り材料８の疵位置情報（疵マップデータ）も各疵有り材料８のトラッキング（順送り）と同期されてトラッキング処理される。
【００４０】
ここで、疵位置情報は、回転型漏洩磁束探傷機４で円周１６分割した疵マップにデータがインプットされ、図２（ｂ）のように表示される。
【００４１】
また、回転型漏洩磁束探傷機４による疵データ採取時に材料１の材料肌ノイズデータを円周８０分割したノイズデータ用マップにインプットするが、この時図３（ａ）が材料直進時のノイズデータの並びであり、材料１がネジして搬送された場合図３（ｂ）のように記録される。このねじれ運動を計測し、図３（ａ）のデータの並びになるように、円周方向に疵マップデータを補正してメモリに記憶される。
【００４２】
記憶された修正後の疵位置座標データを図４に示す。
【００４３】
検査テーブル３の検査速度は、８０〜１２０ｍ／ｍｉｎと早く、また、後面に接触媒質として水を使う回転超音波探傷機６が有るため、正確な原点マーク、あるいはラベル貼りは適用できない。マーキング装置５によるマークは確認用である。
【００４４】
回転型漏洩磁束探傷機４で合格となった材料は、疵無し材料（合格材、手入れ不要材）７として跳ね出されずに直進する。すなわち、疵有り材料（不合格材、手入れ要材）８のみが、跳ね出しテーブル１４上に並ぶライン配置である。疵無し材料（合格材、手入れ不要材）７は、研削テーブル９をスルーさせれば良く、必ずしも良品、不良品を振り分ける必要はないが、効率的にはこのように分けたほうが好ましい。
【００４５】
この疵有り材料（不合格材、手入れ要材）８の修正後の疵位置座標データは、回転型漏洩磁束探傷機４の信号処理装置１５により加工されて記憶され、トラッキングにより疵有り材料（不合格材、手入れ要材）８が研削テーブル９上に来たとき、研削機１１の制御装置に制御信号が送信される。
【００４６】
すなわち、信号処理装置１５に記憶された疵マップ情報により、疵探査機１０が長手方向の疵中心位置に移動し、疵有り材料８は、チャッキング装置１２によりチャッキングされ材料回転装置１３により材料回転されて疵の円周位置を探査確定される。その後、疵有り材料８は疵位置を真上に向けて固定される。しかる後、疵探査機１０と直結された自動研削機１１の研削工具が疵有り材料８に下降し、長手方向に移動しながら疵取りを行なう。
【００４７】
尚、本実施例における信号処理装置１５の主な機能は、疵マップの作成・記憶、疵マップのトラッキング、疵探査機１０の位置コントロール、研削機１１の位置、研削条件のコントロールなどを一括して行なうことである。
【００４８】
【発明の効果】
従来不可能であった高速自動表面疵探査装置と自動研削装置を連動させた表面疵除去作業の自動化が可能となった。これにより従来オペレーターの熟練を要する磁粉探傷による疵見作業・疵除去作業が不要となり、またこれら人の技量に依存していた官能検査、手動疵取り作業が機械化され、見落としなどの作業ミスが軽減され、製品の品質向上に寄与するところ大となった。
【００４９】
さらに、複数個疵が存在する場合であっても、自動研削の位置ずれを起こすことなく、迅速な自動研削を可能とし、より信頼性・生産性の高い自動疵取りシステムの提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】全断面疵探査装置の一例を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】全断面疵探査装置により得られた疵の位置情報（疵マップ）の一例を示す図であり、（ａ）は被探査材料が直進した場合、（ｂ）は被探査材料がねじれ運動した場合をそれぞれ示す図である。
【図３】全断面疵探査装置により得られた表面肌ノイズデータの一例を示す図であり、（ａ）は被探査材料が直進した場合、（ｂ）は被探査材料がねじれ運動した場合をそれぞれ示す図である。
【図４】修正後の疵位置情報（疵マップ）の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施例を示すレイアウト図である。
【符号の説明】
１…材料（丸棒鋼）［ワーク］
２…デバリングテーブル
３…検査テーブル
４…回転型漏洩磁束探傷機
５…マーキング装置
６…回転超音波探傷機
７…疵無し材料（合格材、手入れ不要材）
８…疵有り材料（不合格材、手入れ要材）
９…研削テーブル
１０…疵探査機
１１…自動研削機
１２…チャッキング装置
１３…材料回転装置
１４…跳ね出しテーブル
１５…信号処理装置
１６…クランプ装置
【図１】
0003663050.tif 000002
【図２】
0003663050.tif 000003
【図３】
0003663050.tif 000004
【図４】
0003663050.tif 000005
【図５】
0003663050.tif 000006