(57)【要約】【課題】  長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材を切断することができる切断砥石を用いた棒状鋼材切断装置を提供する。【解決手段】  切断砥石３６の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位をその切断砥石３６の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置５８が設けられ、交換判定手段６８により、その変位検出装置５８により検出された、切断砥石３６の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいてその切断砥石３６の交換判定が行われることから、交換判定された切断砥石３６を新しい正常な切断砥石に交換することができるので、長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材３８を切断することができる。【選択図】    図２
2006341329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動された円板状の切断砥石の外周縁を棒状鋼材の側面に押圧することにより該棒状鋼材を切断する棒状鋼材切断装置であって、
前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位を該切断砥石の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置と、
該変位検出装置により検出された、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいて、該切断砥石の交換判定を行う交換判定手段と
を、含むことを特徴とする棒状鋼材切断装置。
【請求項２】
前記切断砥石を前記棒状鋼材の長手方向に平行な軸心まわりに回転駆動する回転駆動装置と、
該回転駆動装置を前記棒状鋼材に対して接近離隔方向に移動させる移動装置と、
前記棒状鋼材の切断待機状態では該切断砥石の外周縁が予め設定された切断待機位置に位置させ、切断に際しては該切断砥石の外周縁が該切断待機位置から所定の移動ストロークだけ往復移動させる移動制御手段とを含み、
前記変位検出装置は、前記待機位置における前記切断砥石の外周部位の回転軸心方向の変位を検出するものであることを特徴とする請求項１の棒状鋼材切断装置。
【請求項３】
前記切断砥石の周速が予め設定された一定速度となるように前記回転駆動装置を制御する回転速度制御手段を含むことを特徴とする請求項２の棒状鋼材切断装置。
【請求項４】
前記交換判定手段は、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位のうちの少なくとも１部位の変位が予め設定された判定値を越えた場合に前記切断砥石の交換判定を行うものである請求項１乃至３のいずれかの棒状鋼材切断装置。
【請求項５】
前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期よりも短い測定周期で該切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものである請求項１乃至４のいずれかの棒状鋼材切断装置。
【請求項６】
前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期の整数分の１の測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものである請求項５の棒状鋼材切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的大径の棒状鋼材を切断砥石を用いて切断する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば４０ｍｍφ〜１００ｍｍφ程度の径を有する比較的大径の棒状鋼材においては、予め定められた長さ寸法となるように切断して出荷される。この棒状鋼材の切断には、一般に、一対の切断刃（バイト）を用いたシャー切断法、円形の切断砥石や切断鋸を高速回転させて切断する回転工具切断法などが用いられる。
【０００３】
上記シャー切断法では、短時間にて切断できる利点があるが、一対の切断刃に挟まれて棒状鋼材の端面に圧縮変形が発生して断面寸法が変化するという問題がある。これに対し、回転工具切断法では、回転工具によって鋼材が切断されるので、切削される時間がある程度必要となるが、棒状鋼材の端面形状に変化がなく、切断端面の品質がよいという利点がある。
【０００４】
上記回転工具切断法を用いた棒状鋼材切断装置の一種に、たとえば特許文献１に記載された回転砥石を用いた材料切断装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−６９５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１にて提案されている棒状鋼材切断装置では、切断中において切断砥石の反りが発生してする場合があるので、必ずしも切断端面が長手方向に対して直角且つ平坦面とならず、斜め切断や割損（寸法不足）による不良がある割合で発生し、棒状鋼材の製造過程における問題であった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであって、その目的とするところは、長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材を切断することができる切断砥石を用いた棒状鋼材切断装置を提供することにある。
【０００７】
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、切断中において切断砥石の反りが発生する場合は、切断前において切断砥石の外周側部位であって円周方向の少なくとも１部位が回転軸心方向に変位しているという現象を見出した。本発明はそのような知見に基づいて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、請求項１に係る発明の要旨とするところは、回転駆動された円板状の切断砥石の外周縁を棒状鋼材の側面に押圧することによりその棒状鋼材を切断する棒状鋼材切断装置であって、(a) 前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位をその切断砥石の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置と、(b) その変位検出装置により検出された、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいて、その切断砥石の交換判定を行う交換判定手段とを、含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に係る発明において、(a) 前記切断砥石を前記棒状鋼材の長手方向に平行な軸心まわりに回転駆動する回転駆動装置と、(b) その回転駆動装置を前記棒状鋼材に対して接近離隔方向に移動させる移動装置と、(c) 前記棒状鋼材の切断待機状態ではその切断砥石の外周縁が予め設定された切断待機位置に位置させ、切断に際してはその切断砥石の外周縁がその切断待機位置から所定の移動ストロークだけ往復移動させる移動制御手段とを含み、(d) 前記変位検出装置は、前記待機位置における前記切断砥石の外周部位の回転軸心方向の変位を検出するものであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、前記請求項２に係る発明において、前記切断砥石の周速が予め設定された一定速度となるように前記回転駆動装置を制御する回転速度制御手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、前記請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、前記交換判定手段は、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位のうちの少なくとも１部位の変位が予め設定された判定値を越えた場合に前記切断砥石の交換判定を行うものであることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る発明は、前記請求項１乃至４のいずれかの発明において、前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期よりも短い測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期の整数分の１の測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位をその切断砥石の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置が設けられ、交換判定手段により、その変位検出装置により検出された、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいてその切断砥石の交換判定が行われることから、交換判定された切断砥石を新しい正常な切断砥石に交換することができるので、長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材を切断することができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、(a) 前記切断砥石を前記棒状鋼材の長手方向に平行な軸心まわりに回転駆動する回転駆動装置と、(b) その回転駆動装置を前記棒状鋼材に対して接近離隔方向に移動させる移動装置と、(c) 前記棒状鋼材の切断待機状態ではその切断砥石の外周縁が予め設定された切断待機位置に位置させ、切断に際してはその切断砥石の外周縁がその切断待機位置から所定の移動ストロークだけ往動させた後復動させる移動制御手段とを含み、(d) 前記変位検出装置は、位置固定に設けられて、前記待機位置における前記切断砥石の外周部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石の摩耗によってその径が減少しても、位置固定の変位検出装置によって切断砥石の外周縁の回転軸心方向の変位が検出可能となる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明によれば、回転速度制御手段によって前記切断砥石の周速が予め設定された一定速度となるように前記回転駆動装置が制御されるので、切断砥石の摩耗によってその径が減少しても、切断砥石の周縁部の速度が一定の状態で棒状鋼材が切断される利点がある。
【００１７】
また、請求項４に係る発明によれば、前記交換判定手段は、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位のうちの少なくとも１部位の変位が予め設定された判定値を越えた場合に前記切断砥石の交換判定を行うものであることから、従来では判定不能であった局部的な回転軸心方向の変位に起因する切断中の切断砥石の反りの発生が好適に防止される。
【００１８】
また、請求項５に係る発明によれば、前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期よりも短い測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位が検出される。
【００１９】
また、請求項６に係る発明によれば、前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期の整数分の１の測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位が等角度間隔で検出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下において、本発明の１実施例である棒状鋼材切断装置１０を図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２は、棒状鋼材切断装置１０の構成を説明するための正面図および平面図である。
【００２１】
図１および図２において、棒状鋼材切断装置１０は、基台１２と、その基台１２の上において水平に固設された一対の案内レール１４と、その案内レール１４によって１直線方向に案内される長手状の移動台１６と、その移動台１６を往復方向に駆動する駆動装置である油圧シリンダ１８とを備えている。この移動台１６上には、駆動モータ２０と、移動台１６からその長手方向に突き出すように固定された突出フレーム２２と、その突出フレーム２２の先端部に固定され、連結軸２４を介して駆動モータ２０と連結された入力軸２６とその入力軸２６に対して軸心が直交する出力軸２８とを備えたギヤボックス３０とが設けられている。上記基台１２には、移動台１６に固定されたラック３１と噛み合うピニオン３２を備えたロータリエンコーダ３４が設けられており、移動台１６の移動位置が検出されるようになっている。それらロータリエンコーダ３４等は移動位置検出装置として機能している。
【００２２】
上記ギヤボックス３０の出力軸２８には、７００乃至１３００ｍｍφ程度の切断砥石３６が固定され、油圧シリンダ１８によって移動台１６および突出フレーム２２とともにこの切断砥石３６が、後退位置と前進位置との間で水平方向に往復移動させられるようになっている。図１および図２は、前進位置に位置している状態を示している。
【００２３】
本実施例では、前記駆動モータ２０およびギヤボックス３０は、切断砥石３６を棒状鋼材３８の長手方向に平行な軸心まわりに回転駆動する回転駆動装置として機能し、前記油圧シリンダ１８は、その回転駆動装置を棒状鋼材３８に対して接近離隔方向に移動させる移動装置として機能している。
【００２４】
前進位置における突出フレーム２２の下側には、上記移動台１６の移動方向と直交する方向すなわち切断砥石３６の回転軸心に平行な方向に並列する断面円形の複数本の棒状鋼材３８を搬送するための搬送装置４０が設けられている。この棒状鋼材３８は、熱間材であるが冷間材であってもよい。上記搬送装置４０は、棒状鋼材３８を支持し、搬送用電動モータ４２によって回転駆動される複数本の搬送ローラ４４と、搬送ローラ４４上の棒状鋼材３８を所定の切断位置に位置決めするための位置決め装置４６とを備えている。
【００２５】
図１に示すように、上記後退位置と前進位置との間の待機位置における切断砥石３６の外周部までの回転軸心方向の距離Ａを検出するための変位センサ５０が基台１２から突設されたブラケット５２に設けられている。この変位センサ５０は、図３に詳しく示すように、電源ユニット５３から電源を受けて、たとえばレーザ光を照射し且つそのレーザ光の反射光をＣＣＤセンサにより検出することにより切断砥石３６の外周部までの距離Ａに対応する信号を出力する。信号増幅器５４は変位センサ５０からの出力信号を増幅し、モニタ装置５６は増幅された変位センサ５４からの出力信号に基づいて切断砥石３６の外周部までの回転軸心方向の距離Ａを逐次決定し、その距離Ａの変化に基づいて回転軸心方向の変位ΔＡを算出し、その変位ΔＡを表示するとともに、変位ΔＡを表す信号を出力する。本実施例では、上記変位センサ５０、電源ユニット５３、信号増幅器５４、モニタ装置５６が、非接触で切断砥石３６の外周部の回転軸心方向の変位を検出する変位検出装置を構成している。本実施例の変位検出装置５８では、たとえば５００μｓ乃至１ｍｓ以下のサンプリング周期すなわち切断砥石３６の回転周期よりも検出周期以下たとえば整数分の１の短い検出周期を備えており、回転中の切断砥石３６であってもその外周部の複数箇所たとえば１０箇所以上の変位ΔＡが測定され得るようになっている。
【００２６】
上記の棒状鋼材切断装置１０には電子制御装置６０が備えられている。電子制御装置６０は、たとえばＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ、インターフェースを備えたマイクロコンピュータなどから構成されたものであり、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って、ロータリエンコーダ３４からの信号や変位検出装置５８からの信号を処理し、油圧シリンダ１８、駆動モータ２０、搬送用電動モータ４２、位置決め装置４６等を制御する。
【００２７】
図４は、上記予め記憶されたプログラムに従って作動することにより電子制御装置６０に備えられた制御機能の要部を説明するブロック線図である。図４に示すように、電子制御装置６０には、回転速度制御手段６２、移動制御手段６４、搬送制御手段６６、交換判定手段６８等が機能的に設けられている。
【００２８】
回転速度制御手段６２は、切断砥石３６の周速が予め設定された一定の目標速度たとえば８０ｍ／ｓｅｃとなるように駆動モータ２０を制御する。たとえば、予め記憶された関係から切断砥石３６の切断開始時の移動台１６の位置に基づいて切断砥石３６の直径を算出し、周速が目標速度となるようにその直径に基づいて切断砥石３６の回転速度を制御する。上記切断砥石３６の切断開始時期は、たとえば駆動モータ２０の駆動電流の増加開始時点に基づいて判定される。
【００２９】
移動制御手段６４は、棒状鋼材３８の切断前の待機状態ではその切断砥石３６の外周縁が予め設定された切断待機位置に位置させ、切断に際してはその切断砥石３６の外周縁がその切断待機位置から並列する複数本の棒状鋼材３８を切断するために必要な所定の移動ストロークだけ移動させて前進位置へ往動させた後、上記切断待機位置へ復動させる。上記切断待機位置は、たとえば切断砥石３６が棒状鋼材３８を切断する直前の位置である。
【００３０】
搬送制御手段６６は、切断砥石３６が切断待機位置へ位置させられている間に、搬送装置４０の搬送ローラ４４上の棒状鋼材３８をその長手方向に所定寸法移動させ、次の切断位置が切断砥石３６と同じ平面内に位置するように位置決め装置４６により位置決めさせる。
【００３１】
交換判定手段６８は、変位検出装置５８により検出された、切断砥石３６の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいて、その切断砥石３６の交換判定を行う。たとえば、交換判定手段６８は、切断砥石３６の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位変位ΔＡのうちの少なくとも１部位の変位ΔＡ（回転軸心方向の変形量）が予め設定された判定値Ｊたとえば１ｍｍを越えた場合に切断砥石３６の交換判定を行い、その交換判定結果を表示し、且つ信号にて出力する。
【００３２】
上述のように、本実施例によれば、切断砥石３６の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位をその切断砥石３６の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置５８が設けられ、交換判定手段６８により、その変位検出装置５８により検出された、切断砥石３６の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいてその切断砥石３６の交換判定が行われることから、交換判定された切断砥石３６を新しい正常な切断砥石に交換することができるので、長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材を切断することができる。このため、棒状鋼材３８の端面品質が向上し、切断砥石３６の反りに起因する棒状鋼材３８の斜め切りをオフラインにより手直しするための工数が大幅に減少するとともに、交換判定に基づく切断砥石３６の事前の交換によって棒状鋼材切断装置１０の稼働率が向上するという優れた効果が得られた。
【００３３】
また、本実施例によれば、(a) 切断砥石３６を棒状鋼材３８の長手方向に平行な軸心まわりに回転駆動する駆動モータ（回転駆動装置）２０と、(b) その駆動モータ２０を棒状鋼材３８に対して接近離隔方向に移動させる油圧シリンダ（移動装置）１８と、(c) 棒状鋼材３８の切断待機状態では切断砥石３６の外周縁が予め設定された切断待機位置に位置させ、切断に際しては切断砥石３６の外周縁がその切断待機位置から所定の移動ストロークだけ往動した後復動させる移動制御手段６４とを含み、(d) 前記変位検出装置５８は、位置固定に設けられて、前記待機位置における切断砥石３６の外周部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石３６の摩耗によってその径が減少しても、位置固定の変位検出装置５８によって切断砥石３６の外周縁の回転軸心方向の変位が検出可能となる。
【００３４】
また、本実施例によれば、回転速度制御手段６２によって切断砥石３６の周速が予め設定された一定速度となるように駆動モータ（回転駆動装置）２０が制御されるので、切断砥石３６の摩耗によってその径が減少しても、切断砥石３６の周縁部の速度が一定の状態で棒状鋼材３８が切断される利点がある。
【００３５】
また、本実施例によれば、交換判定手段６８は、切断砥石３６の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位のうちの少なくとも１部位の変位が予め設定された判定値を越えた場合に切断砥石３６の交換判定を行うものであることから、従来では判定不能であった局部的な回転軸心方向の変位に起因する切断中の切断砥石３６の反りの発生が好適に防止される。
【００３６】
また、本実施例によれば、変位検出装置５８は、切断砥石３６の回転周期よりも短い測定周期でその切断砥石３６の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石３６の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位ΔＡが検出される。
【００３７】
また、本実施例によれば、変位検出装置５８は、切断砥石３６の回転周期の整数分の１の測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石３６の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位ΔＡが等角度間隔で検出される。
【００３８】
以上、本発明を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００３９】
たとえば、前述の実施例において、変位センサ５０はブラケット５２を介して基台１２に固定されることにより位置固定とされていたが、移動台１６或いはそれに固定された突出フレーム２２などに固定されてもよい。
【００４０】
また、前述の実施例において、変位検出装置５８は、切断砥石３６の回転周期よりも数分の１以下の短い検出周期を備えており、回転中の切断砥石３６であってもその外周部の複数箇所たとえば１０箇所以上の変位ΔＡが測定され得るようになっていたが、必ずしもそのような短い回転周期でなくてもよい。
【００４１】
また、前述の変位センサ５０はレーザ光を照射したときの切断砥石３６からの反射光に基づいて距離Ａおよび変位ΔＡを検出するものであったが、超音波を用いるなど他の原理によって検出するものであってもよい。
【００４２】
また、前述の棒状鋼材３８は断面円形であったが、断面矩形であっても差し支えない。
【００４３】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例である棒状鋼材切断装置の構成を説明するための正面図である。
【図２】図１の実施例の棒状鋼材切断装置の平面図である。
【図３】図１の実施例の棒状鋼材切断装置に設けられた変位検出装置の構成を説明する図である。
【図４】図２の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０：棒状鋼材切断装置
１８：油圧シリンダ（移動装置）
２０：駆動モータ（回転駆動装置）
３６：切断砥石
３８：棒状鋼材
５８：変位検出装置
６２：回転速度制御手段
６４：移動制御手段
６８：交換判定手段
【図１】
2006341329.tif 000003
【図２】
2006341329.tif 000004
【図３】
2006341329.tif 000005
【図４】
2006341329.tif 000006