(57)【要約】【課題】  加工時に加工場所以外で発生するワークの割れを検出すること。【解決手段】  切断機１のフレームに歪ゲージ４を貼着し、加工時、この歪ゲージ４により検出した信号を、シーケンサー６を構成する微分回路６ｃで微分処理し、この微分処理した波形を、判定回路６ｅで判定する。併せて、歪ゲージ４により検出した原波形を、比較判定回路６ｇで正常な原波形と比較しつつ判定する。両者の判定結果を基にアンド回路６ｈで最終判定する。【効果】  加工時に加工場所以外で発生するワークの割れを容易に、しかも、確実に検出できるようになる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工機のフレームに貼着された歪ゲージより検出した信号を用いて、加工時にワークに発生する割れを検知することを特徴とする割れ検出方法。
【請求項２】
加工機のフレームに貼着する歪ゲージと、この歪ゲージからの検出信号が入力され微分処理する微分回路及びこの微分回路で微分処理した波形を判定する判定回路を備えることを特徴とする割れ検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の割れ検出装置を備えたことを特徴とする加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプレス切断機による切断など被加工物（以下、「ワーク」という。）の加工時にワークに発生する割れを検出する方法及びこの方法を実施する装置並びにこの装置を備えた加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
切断機やプレス機などの加工機を用いてワークを加工する際に発生するワークや工具の割れの検出は、振動法を用いて実施されているが、以下のように複雑な信号処理・検出レベルの設定が必要である。
【０００３】
例えば、工具の折損判別を安価で精度良く行う方法が開示されている。その方法は、ワークを加工する工具による機械振動を加速度センサーで検出し、検出された振動データをフィルタ処理、周波数成分解析し、解析された成分のうちの顕著なピークの和を求め、予め設定された閾値を超えた場合を折損と判断するものである。
【特許文献１】特開平１１−３３８８２号公報
【０００４】
また、歪矯正時のワークの割れ判定を行う方法が開示されている。その方法は、押圧部材によりワークを押圧して歪を矯正する歪矯正装置において、ワークの変位を検出する変位センサーと、押圧中にワークに発生する弾性波を検出するアコースティック・エミッション（以下、「ＡＥ」と略す。）センサーと、ＡＥセンサーの出力信号に所定の処理を施し、処理結果に基づいてワーク内の割れを判定するものである。
【特許文献２】特開２０００−２３３２２４号公報
【０００５】
上記のように、従来のバイト折損検出などはバイト折損時に発生する振動や、ＡＥを検出するものであるが、切断中に同時に発生するワークの割れ信号は切断中の振動・衝撃の信号に重なるため、例えば切断場所の近傍で発生するワークの割れを分離し検出することは困難であるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、加工時に発生するワークの割れ信号は加工中の振動・衝撃の信号に重なって、ワークの割れを分離し検出することが困難である点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
歪ゲージは、冷間鍛造プレス等において鍛造型に異常荷重が加わることにより鍛造型が型割れを発生することのないように、鍛造型に加わる荷重をモニタするためなどに従来から用いられている。
【０００８】
本発明者らは、加工機側に貼着された歪ゲージを用いて、加工機側ではなくワーク側の割れを検出できないかと考え、ワークの割れを検出し得ることを確認し、本発明を完成させたものである。
【０００９】
本発明は、加工機のフレームに貼着された歪ゲージより検出した信号を用いて、加工時にワークに発生する割れを検知することを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シーケンサーによる簡単な演算のみで、加工時に加工場所以外で発生するワークの割れを容易に、しかも、確実に検出できるようになる。
また、判定に際し、原波形と微分処理した波形の両者を用いて行えば、ワークの割れの判定をより確実に行なえるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る割れ検出方法は、加工機のフレームに貼着された歪ゲージより検出した信号を用いて、加工時にワークに発生する割れを検知するものである。
本発明に係る割れ検出方法においては、歪（実応力）を検出するため、振動法やＡＥ法とは異なり、加工中に発生するワークの割れによる信号を加工自体により発生する信号から容易に分離することができ、ワークの割れを判定することができる。
【００１２】
本発明に係る割れ検出方法において、加工機のフレーム上における歪ゲージの着脱位置は、加工時に発生する歪を検出できる位置であればその位置は問わないが、ワークを加工する工具の近傍に貼着することが好ましい。例えば、上刃と下刃の相対移動によりワークを切断するプレス切断機の場合は、下刃受け台などが好ましい。
【００１３】
ワークに発生する割れの検知は、歪ゲージにより検出した信号の原波形をそのまま用いて判定し行うこともできるが、歪ゲージにより検出した信号を微分処理した波形を判定し行うこともできる。
【００１４】
歪ゲージにより検出した信号を微分処理した波形を判定してワークに発生する割れを検知する場合、例えば微分処理した波形に発生する凸部の閾値を超えた数により行うなどすればよい。
【００１５】
すなわち、微分処理した波形は、切断終了時に凸部が発生するが、加工中にワークの割れが発生した場合には、この割れ発生時にも凸部が発生する。従って、ある閾値を設定した場合に、微分処理した波形中に閾値を超える凸部が２回以上発生した場合は、ワークに割れが発生したと判定することができる。
【００１６】
上記の本発明に係る割れ検出方法は、例えば、加工機のフレームに貼着する歪ゲージと、この歪ゲージからの検出信号が入力され微分処理する微分回路及びこの微分回路で微分処理した波形を判定する判定回路を備える本発明に係る割れ検出装置及び及びこの割れ検出装置を備えた加工機によって実施することができる。
【００１７】
上記の本発明に係る割れ検出方法における判定は、微分処理した波形を用いて行っているが、この微分処理した波形に代えて、２重微分処理した波形を判定することで、ワークに発生する割れを検知しても良い。
【００１８】
２重微分処理した波形は、切断中にワークに割れが発生した場合には、凸部が発生することから、ある閾値を設定した場合に、２重微分処理した波形が閾値を超えた場合には、ワークに割れが発生したと判定することができる。
そして、この割れ検出方法は、上記の本発明に係る割れ検出装置において、微分回路に代えて２重微分回路を設けることによって実施できる。
【００１９】
また、前記判定に際し、前記原波形と前記微分処理或いは２重微分処理した波形の両者を用いて行えば、より確実な判定が可能になる。
また、前記判定は、予め求めておいた正常な原波形、微分処理波形或いは２重微分処理波形と比較しつつ行うようにすれば、より正確な判定が行なえるようになる。
【００２０】
この場合、前記の判定回路に代えて、予め求めておいた正常な原波形、微分処理波形或いは２重微分処理波形と比較しつつ判定する比較判定回路を設けることにより実施できる。
【００２１】
前記微分処理或いは２重微分処理する前に、正規化回路を設けることにより前記歪ゲージにより検出した信号を正規化しておいてもよい。この場合、歪ゲージの貼着位置によって出力電圧が大きく変化する場合にも、割れの検知がより確実に行なえるようになる。
【００２２】
また、前記微分処理或いは２重微分処理する前に、ローパスフィルタを設けることにより前記歪ゲージにより検出した信号の高周波をカットする場合には、上記の割れ検出の判定はより容易に行えるようになる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を図１及び図２に示す１実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る割れ検出装置を備えた本発明に係る切断機を配置した切断ラインの概略図、図２はシーケンサーの演算回路の一例を示した図である。
【００２４】
図１及び図２において、１は上刃と下刃の相対移動によって搬送テーブル２上を送られてくるワーク例えば丸鋼材３を所定の長さにプレス切断する切断機であり、この切断機１のフレームである例えば下刃受け台に歪ゲージ４を貼り付けている。この歪ゲージ４の設置は、ノイズ除去のためホイートストンブリッジ回路による２ゲージ法、或いは、４ゲージ法が採用される。本実施例の装置においては４ゲージ法を採用した。
【００２５】
前記切断機１による丸鋼材３の切断時には、下刃受け台に発生する微小歪はホイートストンブリッジ回路７に入れられた歪ゲージ４で検出され、電気信号として動歪アンプ５に出力され、ここで増幅された後、シーケンサー６に入力される。なお、図２に示されるように、動歪アンプ５にはＬＰＦ（ローパスフィルタ）を設けてもよい。
【００２６】
シーケンサー６に入力された前記電気信号は、例えば図２に示したように、検波回路６ａ、移動平均回路６ｂを経て微分回路６ｃと波形変化量演算回路６ｆに導かれ、微分回路６ｃでは微分処理が施される一方、波形変化量演算回路６ｆでは原波形の変化量が演算される。図２に示した実施例では、更に微分回路６ｃを経て２重微分回路６ｄに導かれ、２重微分処理が施されるものを示している。微分処理された波形を用いる場合は、２重微分回路を経ずに微分回路６ｃから判定回路６ｅに導かれるかたちとすればよい。
【００２７】
丸鋼材３の正常切断時における原波形（Ａ／Ｄ変換後の波形）を図３（ａ）に、移動平均回路６ｂで移動平均処理〔｛ｎ＋（ｎ−１）＋（ｎ−２）｝／３〕された波形を図３（ｂ）に、微分回路６ｃで微分処理された波形を図３（ｃ）に、２重微分回路６ｄで２重微分処理された波形を図３（ｄ）に夫々示す。
【００２８】
この図３に示したように、正常に切断された場合には、微分処理された波形（図３（ｃ）参照）の閾値を超える凸部は、切断完了時の１箇所だけであり、切断中に割れの検出信号は出力されない。また、２重微分処理された波形（図３（ｄ）参照）では、切断完了時にも閾値を超える凸部は検出されない。
【００２９】
一方、切断時、丸鋼材３に割れが発生した場合には、前記原波形には図４（ａ）に示したように、切断中に波形が変化すると共に、微分処理された波形にも、図４（ｂ）に示したように、切断中に閾値を超える凸部が検出され、閾値を超える凸部は切断完了時と合わせて２箇所になる。なお、図４に対応する正常切断時の波形を図５に示す。
【００３０】
また、同様に、切断時、丸鋼材３に割れが発生した場合には、図６に示したように、切断中に、前記原波形の変化と共に２重微分処理された波形に凸部が検出される。従って、２重微分処理波形に閾値を設定しておくことで、２重微分処理波形においてこの閾値を超えた凸部が検出できれば、割れの発生と判断できることになる。なお、図６に対応する正常切断時の波形を図７に示す。
【００３１】
そこで、例えば前記微分回路６ｃで微分処理した波形または２重微分回路６ｄで２重微分した波形を判定回路６ｅに入力し、これらの波形を基にこの判定回路６ｅで、所定の閾値を超える凸部の個数をカウントし、この凸部の個数により割れの有無を判定する。
【００３２】
また、前記判定回路６ｅでの判定に加えて、波形変化量演算回路６ｆで原波形の変化量を演算し、これを比較判定回路６ｇに入力して正常な原波形と比較しつつ分析することで、この原波形の変化量を基に比較判定回路６ｇで丸鋼材３の割れを判断することもできる。
【００３３】
そして、前記判定回路６ｅ及び比較判定回路６ｇでの各判定結果を基にアンド回路６ｈで最終判定することで、丸鋼材３に発生した割れを、容易にしかも確実に検出できるようになる。割れが検出された場合には、例えば警報装置８等に外部出力される。
【００３４】
上記の実施例は本発明の割れ検出装置を備えた本発明の加工機で本発明方法により割れを検出するものについて説明したが、本発明の割れ検出装置や加工機以外の装置等を用いて本発明方法を実施するなど、本発明の技術的思想の範囲に属するものであれば、上記実施例に限らないことは言うまでもない。
【００３５】
例えば上記実施例では歪ゲージ４を下刃受け台に貼り付けているが、このような場合、下刃の座りによって歪ゲージ４の出力電圧が大きく変化し、検出ミスになる虞がある。
【００３６】
従って、このような位置に歪ゲージ４を貼り付ける場合には、例えば図２の移動平均回路６ｂの後に波形を正規化する正規化回路（図示省略）を追加することで、割れの検出がより確実になる。
【００３７】
また、シーケンサー６に入力する前に例えば１００Ｈｚ〜３００Ｈｚのローパスフィルターをかけ、高周波をカットした信号とすれば、上記の判定はより容易に行えるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、シーケンサーによる簡単な演算のみで、加工時に加工場所以外で発生するワークの割れを容易に、しかも、確実に検出でき、また、判定に際し、原波形と微分処理した波形の両者を用いて行えば、ワークの割れ判定をより確実に行なえ、特にプレス切断機を使用した加工物の割れ判定に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る割れ検出装置を備えた本発明に係る切断機を配置した切断ラインの概略図である。
【図２】シーケンサーの演算回路の一例を示した図である。
【図３】丸鋼材の正常切断時における波形を示した図で、（ａ）は原波形（Ａ／Ｄ変換後の波形）、（ｂ）は移動平均処理した波形、（ｃ）は微分処理した波形、（ｄ）は２重微分処理した波形を示す図である。
【図４】切断時、丸鋼材に割れが発生した場合の波形を示した図で、（ａ）は原波形（Ａ／Ｄ変換後の波形）、（ｂ）は微分処理された波形を示す図である。
【図５】丸鋼材の正常切断時における図４に対応する図である。
【図６】切断時、丸鋼材に割れが発生した場合の原波形と２重微分処理された波形を示す図である。
【図７】丸鋼材の正常切断時における図６に対応する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    切断機
３    丸鋼材
４    歪ゲージ
６    シーケンサー
６ｃ  微分回路
６ｄ  ２重微分回路
６ｅ  判定回路
６ｆ  波形変化量演算回路
６ｇ  比較判定回路
６ｈ  アンド回路
【図１】
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【図２】
2005074457.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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