(57)【要約】【課題】切断後の重量が所定重量に対して所定範囲内に収まるビレットを精度よく形成することができるビレット製作方法およびビレット製作装置を提供する。【解決手段】外径測定手段５にて軸方向に沿って連続してバー材の外径寸法を測定することができる。演算手段３０にて、あらかじめ初期設定時に入力した情報（ビレット径、狙い切断長さ、狙い重量、ビレット外径補正管理値、目標値等）と外径測定手段５にて測定した外径寸法に基づいて、バー材の外径が補正管理値を外した場合、狙い径に対し実測径の径差分に相当する全長を算出し、所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法を算出することができる。外径測定手段５にて測定した外径寸法に基づいて、補正手段３１にて、演算手段３０にて演算された寸法となるようにせん断切断機２のバー材１の切断位置を補正することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状体からなるバー材を切断して所定重量のビレットを製作するビレット製作方法であって、
軸方向に沿って連続して前記バー材の外径寸法を測定し、この測定した外径寸法に基づいて、前記所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法で前記バー材を切断することを特徴とするビレット製作方法。
【請求項２】
バー材切断前に、あらかじめビレット径、狙い切断長さ、狙い重量、ビレット外径補正管理値、目標値等を設定しておき、軸方向に沿って連続してバー材の外径を測定し、バー材の外径が補正管理値を外した場合、狙い径に対し実測径の径差分に相当する全長を算出し、全長補正後、所定範囲重量内で収まるバー材を切断することを特徴とする請求項１に記載のビレット製作方法。
【請求項３】
棒状体からなるバー材をせん断切断機にて切断して所定重量のビレットを製作するビレット製作装置であって、
軸方向に沿って連続して前記バー材の外径寸法を測定する外径測定手段と、
外径測定手段にて測定した外径寸法に基づいて、前記所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法を算出する演算手段と、
前記演算手段にて演算された軸方向寸法となるように前記せん断切断機のバー材の切断位置を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするビレット製作装置。
【請求項４】
前記外径測定手段が、投光器と、投光器から投光された光を受ける受光器とを備えた光学センサーを用いることを特徴とする請求項３に記載のビレット製作装置。
【請求項５】
前記外径測定手段は、第１の光学センサーと、この第１の光学センサーに対して軸心方向に所定寸だけずれた第２のセンサーとを備えるとともに、各光学センサーの投光器から帯状光が投光され、その帯状光の投光方向が第１の光学センサーと第２の光学センサーとで、周方向に所定角だけずれていることを特徴とする請求項４に記載のビレット製作装置。
【請求項６】
前記第１の光学センサーと第２の光学センサーとの帯状光の投光方向の周方向のずれが９０°であることを特徴とする請求項５に記載のビレット製作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造加工の素材等として用いられるビレットの製作方法およびビレット製作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鍛造製品（例えば等速自在継手）を製造する場合、素材（鍛造素材）として長尺金属棒鋼（バー材）を所定寸に切断したもの（ビレット）を用いる。近年、このような等速自在継手の外輪である鍛造製品の均質化や高精度化の要求によって、鍛造素材であるビレットの重量に高い精度が要求される。
【０００３】
ところが、ビレットの母材となるバー材の外径寸法（断面積）には変動があり、このため、バー材を所定寸に切断してビレットを製作した場合、各ビレットの重量に変動がある。そこで、従来において、ドライブシャフトやプロペラシャフト等に用いられる動力伝達軸を成形することになるビレットを、バー材の形状の変化があっても正確な重量精度で切断できる切断方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
この特許文献１には、図６に示す装置が記載されている。この装置は、バー材１０４の外径を測定する外径測定器１１１で測定し、切断長さを補正装置にフィードバックして補正するものである。
【０００５】
この装置は、切断刃１０１、１０２と、定寸ストッパー１００と、この定寸ストッパー１００にバー材１０４の先端を当接させる送りローラ１０３と、前記外径測定器１１１と、演算器１１２とを備える。すなわち、切断される１本のバー材１０４ごとに、先端部の１か所の断面積を割り出し、バー材１０４の密度などを加味して、所要ビレット重量に対応する切断長を演算器１１２で算出し、定寸ストッパー１００を自動的に移動微調節させて固定した後、バー材１０４を給送し、定寸ストッパー１００に当接させ、ビレットのせん断を行う方式である。
【０００６】
また、この特許文献１には、切断前に棒鋼材の外径を外径測定装置により測定し、棒鋼材の外径からビレットの目標重量値に対応する切断長さを暫定的に決定して棒鋼材を切断する方法は記載されている。この場合、切断されたビレットの重量を計量器で計測し、ビレットの計測重量値と予め設定された目標重量値の重量誤差量から棒鋼材の切断長さを計算し、この計算結果により重量誤差量に対応するように長さの修正を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許２６９１２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記図６に示すものでは、切断される１本の棒鋼材の先端部１か所に対する外径寸法の測定（断面積の割り出し）を行うものである。このため、ビレットの軸方向に沿って外径寸法が変動している場合、その切断されたビレットの重量は、所定の重量にならない。
【０００９】
また、切断長さを暫定的に決定して前記棒鋼材を切断して前記ビレットとし、切断された前記ビレットの重量を計量器で計測するものでは、切断後のビレットを重量測定器で計測して、重量で管理するものである。
【００１０】
この場合、一旦切断されて重量が測定されたものが、規定の重量でない場合、そのビレットは不良品として扱われ、不良品パレットに流されることになる。このため、生産性に劣るものとなっている。
【００１１】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、切断後の重量が所定重量に対して所定範囲内に収まるビレットを精度よく形成することができるビレット製作方法およびビレット製作装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のビレット製作方法は、棒状体からなるバー材を切断して所定重量のビレットを製作するビレット製作方法であって、軸方向に沿って連続して前記バー材の外径寸法を測定し、この測定した外径寸法に基づいて、前記所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法で前記バー材を切断するものである。ここで、所定重量とは、鍛造製品を成形する際に必要な重量であり、また、前記所定範囲とは、このように製作されたビレットを、例えば等速自在継手などの鍛造製品を成形する際に、製品として許容される範囲である。このため、所定重量に一致した重量で切断できる場合もある。
【００１３】
本発明のビレット製作方法によれば、軸方向に沿って連続して測定したバー材の外径寸法に基づいて、所定重量から切断全長を算出でき、所定重量範囲内に収まる軸方向寸法でバー材を切断することができる。
【００１４】
バー材切断前に、あらかじめビレット径、狙い切断長さ、狙い重量、ビレット外径補正管理値、目標値等を設定しておき、軸方向に沿って連続してバー材の外径を測定し、バー材の外径が補正管理値を外した場合、狙い径に対し実測径の径差分に相当する全長を算出し、全長補正後、所定範囲重量内で収まるバー材を切断できる。また、この補正管理値や目標値は、任意に変更が可能である。
【００１５】
すなわち、バー材全域を測定することにより、狙い重量に対して個々のビレット全長補正が可能となり、狙い重量相当のビレットが順次切断していくことができる。しかし、全数のビレットで全長補正をしてしまうと生産性が悪化してしまうので、前記に記載した、外径補正管理値を超えた場合のみ、全長補正することで、生産性と品質の両方を得ることができる。
【００１６】
本発明のビレット製作装置は、棒状体からなるバー材をせん断切断機にて切断して所定重量のビレットを製作するビレット製作装置であって、軸方向に沿って連続して前記バー材の外径寸法を測定する外径測定手段と、外径測定手段にて測定した外径寸法に基づいて、前記所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法を算出する演算手段と、前記演算手段にて演算された寸法となるように前記せん断切断機のバー材の切断位置を補正する補正手段とを備えたものである。
【００１７】
本発明のビレット製作装置によれば、外径測定手段にて軸方向に沿って連続してバー材の外径寸法を測定することができる。演算手段にて、外径測定手段にて測定した外径寸法に基づいて、外径補正管理値を超えた場合のみ、狙い径に対し実測径の径差分に相当する全長を算出することができる。補正手段にて、せん断外径補正値部位がせん断位置に到達した際、プレスが一時停止し、演算手段にて演算された寸法となるようにせん断切断機のバー材の切断位置を補正することができる。このため、この装置では、せん断切断機のバー材の切断位置は、所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法となるように補正されるので、安定した重量のものを順次切断していくことができる。
【００１８】
外径測定手段が、投光器と、投光器から投光された光を受ける受光器とを備えた光学センサーを用いることができる。この場合、外径測定手段は、第１の光学センサーと、この第１の光学センサーに対して軸心方向に所定寸だけずれた第２のセンサーとを備えるとともに、各光学センサーの投光器から帯状光が投光され、その帯状光の投光方向が第１の光学センサーと第２の光学センサーとで、周方向に所定角だけずれているのが好ましい。また、第１の光学センサーと第２の光学センサーとの帯状光の投光方向の周方向のずれが約９０°である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のビレット製作方法は、所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法でバー材を切断することができ、高品質のビレットを提供できる。このため、このビレットを用いて、鍛造製品（等速自在継手の外側継手部材）を高精度に成形することができる。
【００２０】
基準値に基づいて、前記所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法で前記バー材を切断するようにできるものでは、より安定して高品質のビレットを提供できる。
【００２１】
本発明のビレット製作装置では、せん断切断機のバー材の切断位置は、所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法となるように補正されるので、安定した重量のものを順次切断していくことができ、高品質のビレットを提供できる。
【００２２】
外径測定手段に、投光器と受光器とを備えた光学センサーを用いることができ、外径測定手段を既存のセンサーにて構成でき、低コスト化を図ることができる。また、周方向に９０°ずれて光が照射される一対の光学センサーにて測定されるものでは、外径測定の高精度化を図ることができ、より安定して規格にあった重量のビレットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示すビレット製作装置の側面図である。
【図２】前記図１のブレット製作装置の外径測定手段の正面図である。
【図３】ビレット製作装置に用いられる外径測定手段を構成する光センサの原理説明図である。
【図４】ビレット製作装置の簡略ブロック図である。
【図５】ビレット製作装置を用いたビレット製作方法のフローチャート図である。
【図６】従来のビレット製作装置の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２５】
図１と図２に本発明にかかるビレット製作装置を示し、このビレット製作装置は、長尺状のバー材１を所定寸にせん断切断してビレットを製作するものであり、せん断切断機２と、このせん断切断機２に、加圧給送手段４を介して前記バー材１を供給するためのバー材供給手段３と、加圧給送手段４とバー材供給手段３との間に介在される外径測定手段５とを備える。なお、バー材１の材質は、鍛造製品（例えば、等速自在継手の外側継手部材等）を構成するための種々のものからなる。
【００２６】
せん断切断機２は、図示省略するが、切断刃と、この切断刃に切断の圧力を発生するためのプレス部と、せん断切断の際にバー材１の先端面（切断端面）が当接するストッパーと、このストッパーをバー材１の軸心方向に沿って移動させる駆動手段とを備える。ストッパーは、例えば、平板状の鉛直方向に沿って配設される起立片等にて構成できる。また、このストッパーを駆動する駆動手段は、例えば、シリンダ機構、ボール・ナット機構、リニアガイド機構等の往復動機構にて構成できる。このため、ストッパーにバー材１の先端面（切断端面）が当接している状態で、プレス部によって切断刃に切断の圧力を発生させて、バー材１を切断する。
【００２７】
バー材供給手段３は、基台８と、この基台８上に配置される送りローラ機構（図示省略）とを備える。加圧給送手段４は、バー材１をその軸心方向に沿って加圧して前記ストッパーにバー材１の先端面が当接するまで、バー材１をせん断切断機２側へ、所定高さを維持しつつ搬送する。加圧給送手段４は具体的にはピンチローラ機構にて構成することができる。
【００２８】
外径測定手段５は、図２に示すように、バー材１の軸心方向に沿って所定寸だけずれた一対の光学センサー１０、１１を備えたものである。各光学センサー１０，１１は、レーザ式外径測定器である。このようなレーザ式外径測定器には、レーザビームを等速で平行に走査し、影ができている時間から被測定物の寸法を測定する走査型と、ＬＥＤを使用して被測定物に対する影の光量変化から被測定物の寸法を測定する非走査型の２種に大別できる。
【００２９】
すなわち、このような光学センサーは、図３に示すように、レーザ光またはＬＥＤ光５０を投光する投光器５１と、この投光器５１からのレーザ光またはＬＥＤ光５０を受ける受光器５２とを備えるものである。走査型は、レーザ光５０の走査領域に被測定物５３を位置させ、受光器５２に到達する被測定物５３によって生じる暗部又は明部の１走査時間に対する時間の長さから、被測定物５３の走査方向の外径を測定するものである。また、非走査型では、ＬＥＤ光の受光器５２と被測定物５３を使用し、対象物の影を読み取り寸法を計測する。
【００３０】
この実施形態では、一方の光学センサー１０は、一対の投光器１２ａ、１３ａと一対の受光器１２ｂ、１３ｂとを備え、投光器１２ａ、１３ａからの平行光２０ａ２１ａを受光器１２ｂ、１３ｂにて受けるものである。また、他方の光学センサー１１も、一対の投光器１４ａ、１５ａと一対の受光器１４ｂ、１５ｂとを備え、投光器１４ａ、１５ａからの平行光２０ｂ、２１ｂを受光器１４ｂ、１５ｂにて受けるものである。この光学センサー１０、１１として前記したような走査型であっても、非走査型であってもよい。
【００３１】
図２に示すように、光学センサー１０は鉛直方向に対して投光器１２ａ、１３ａが反時計廻りに４５°ずれている。また、光学センサー１１は鉛直方向に対して投光器１４ａ、１５ａが時計廻りに４５°ずれている。このため、第１の光学センサー１０と第２の光学センサー１１とが周方向に沿って９０°だけずれている。
【００３２】
この場合、設置面Ｓから支持脚２５が立設され、この支持脚２５に保持板２６が立設されて、この保持板２６に光学センサー１０、１１が付設される。バー材１は、この保持板２６の中心部の通過孔２７を通過する。また、バー材１は、光学センサー１０の平行光２０ａと平行光２１ａとの間、かつ光学センサー１１の平行光２０ｂと平行光２１ｂとの間を通過する。
【００３３】
このため、バー材１が保持板２６の通過孔２７を通過することによって、バー材１の外径寸法をその軸心方向に沿って連続して測定することができる。なお、支持脚２５は、基台２５ａと、この基台２５ａから立設される支柱２５ｂとを備える。この場合、基台２５ａには、高さ調整用の脚体２８が付設されている。
【００３４】
ところで、ビレット製作装置には、前記外径測定手段５に加えて、図４に示すように、外径測定手段５にて測定した外径寸法に基づいて、製作すべきビレットの規定された所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法を算出する演算手段３０と、この演算手段３０にて演算された軸方向寸法となるようにせん断切断機２のバー材１の切断位置を補正する補正手段３１とを備える。ここで、所定重量とは、鍛造製品を成形する際に必要な重量であり、また、前記所定範囲とは、このように製作されたビレットを、鍛造製品を成形する際に、製品として許容される範囲である。このため、所定重量に一致した重量で切断できる場合もある。なお、演算手段３０や補正手段３１は例えばマイクロコンピュータ等にて構成することができる。
【００３５】
この場合、バー材１のビレット径、狙い切断長さ、狙い重量、ビレット外径補正管理値、目標値等を設定しておく。そして、演算手段３０では、外径測定手段５にて測定したバー材１の外径寸法が、補正管理値を外した場合、狙い径に対し実測径の径差分に相当する全長を算出、前記所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法に設定することになる。
【００３６】
次に図５のフローチャート図に基づいてこのビレット製作装置を用いたビレット製作方法を説明する。この際、基準外径寸法における製作すべきビレットの規定された重量となる軸方向長さ（所定寸法）を算出しておき、その軸方向長さで切断できるように、せん断切断機２のストッパーの位置を設定しておく。そして、加圧給送手段３を用いて、バー材１をその軸心方向に沿ってバー材１をせん断切断機２側へ、所定高さを維持しつつ搬送する。
【００３７】
このため、一対の光学センサー１０，１１間を通過することになって、ステップＳ１に示すように、外径寸法を測定することになる。そして、ステップＳ２で、このように測定された外径寸法が外径補正管理値を超えていないかが判断される。補正管理値内であれば、ステップＳ３へ移行して、前記したように設定したストッパーにバー材１の先端面に当接させて、バー材１を切断する。すなわち、前記所定寸法（所定寸）で切断する。
【００３８】
また、ステップＳ２で、測定した外径寸法が外径補正管理値を超えている場合、ステップＳ４へ移行して、軸方向に沿って連続して測定した外径寸法に基づいてバー材１の切断長さを演算する。そして、演算手段３０では、外径測定手段５にて測定したバー材１の外径寸法から狙い径に対し径差分に相当する全長を算出することができ、所定範囲内で収まる軸心方向寸法を演算することになる。
【００３９】
その後、ステップＳ５へ移行して、この算出した軸心方向寸法にて切断することになる。すなわち、軸心方向寸法と前記狙い切断長さ（所定寸）とを比較して、算出した軸心方向寸法が狙い切断長さ（所定寸）よりも長ければ、ストッパーを反バー材供給手段側へ、その長い分だけ移動させる。これによって、このストッパーにバー材１の先端面と当接させ、この当接した状態でバー材１が切断されることになる。このため、切断されたビレットは、所定重量（製作すべきビレットの規定された重量）に対して所定範囲内で収まる重量となっている。
【００４０】
また、算出した軸心方向寸法が前記狙い切断長さ（所定寸）よりも短ければ、ストッパーをバー材供給手段側へ、その短い分だけ移動させる。これによって、このストッパーにバー材１の先端面と当接させ、この当接した状態でバー材１が切断されることになる。このため、切断されたビレットは、所定重量（製作すべきビレットの規定された重量）に対して所定範囲内で収まる重量となっている。
【００４１】
このように、ストッパーを移動させる場合には、補正手段３１からせん断切断機２にその補正値が送られることになる。そして、せん断外径補正値部位がせん断位置に到達した際、プレスが上死点で停止することになる。
【００４２】
ステップＳ３及びステップＳ５の後は、ステップＳ６へ移行して、切断作業を終了するか否かを判断する。終了する場合にはこのビレット製作を終了し、終了しない場合には、ステップＳ１に戻って、切断作業を継続する。
【００４３】
本発明のビレット製作方法は、軸方向に沿って連続して測定したバー材の外径寸法に基づいて、所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法でバー材１を切断することができ、高品質のビレットを提供できる。このため、このビレットを用いて、鍛造製品を高精度に成形することができる。
【００４４】
基準値に基づいて、所定重量（製作すべきビレットの規定された重量）に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法で前記バー材１を切断するようにできるものでは、より安定して高品質のビレットを提供できる。
【００４５】
本発明のビレット製作装置では、せん断切断機２のバー材１の切断位置は、所定重量に対して所定範囲内で収まる軸方向寸法となるように補正されるので、安定した重量のものを順次切断していくことができ、高品質のビレットを提供できる。
【００４６】
外径測定手段５に、投光器１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａと受光器１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂとを備えた光学センサー１０、１１を用いることができて、外径測定手段５を既存のセンサーにて構成でき、低コスト化を図ることができる。また、周方向に９０°ずれて光が照射される一対の光学センサー１０、１１にて測定されるものでは、外径測定の高精度化を図ることができ、より安定して所望の重量のビレットを提供できる。
【００４７】
ところで、外径測定手段５にて測定した外径寸法のデータは、せん断切断機２等に設置したデータ蓄積装置（演算手段３０のメモリ部等で構成することができる）に保存することができる。これによって、統計分析やＦＢ情報（フィードバック情報）を確認したり、品質トラブル（外径寸法異常）発生時には警告（警告音を発生させたり、警告灯を点灯させたりする警告）を発するようにでき、さらには、このような異常時には、せん断切断機２側へ情報を転送して、せん断切断機２の駆動を停止することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、外径測定手段５として、前記実施形態では、一対の光学センサー１０、１１を用いたが、いずれか１つの光学センサー１０、１１であってもよい。逆に、３個以上の光学センサーを用いてもよい。また、各センサー１０、１１が、それぞれ、一対ずつの投光器と受光器とを備えたものであったが、1つずつの投光器と受光器とを備えたものであってもよい。一対の光学センサー１０、１１を用いる場合、前記実施形態では、第1の光学センサー１０と第２の光学センサー１１とが、周方向に沿って９０°ずれたものであったが、その周方向のずれとしては周方向に９０°に限るものではない。また、所定重量や所定範囲は、成形される製品に応じて種々変更できる。
【符号の説明】
【００４９】
１     バー材
２     せん断切断機
５     外径測定手段
１０，１１    光学センサー
１２ａ、１３ａ       投光器
１２ｂ、１３ｂ       受光器
１４ａ、１５ａ       投光器
１４ｂ、１５ｂ       受光器
３０   演算手段
３１   補正手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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