JP3011009B2

JP3011009B2 - 自走式疵取り装置

Info

Publication number: JP3011009B2
Application number: JP3049294A
Authority: JP
Inventors: 宏優林; 友章佐藤; 勝美生澤
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 2000-02-21
Anticipated expiration: 2015-02-21
Also published as: JPH07237107A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、厚板鋼材の表面に分散
して存在する疵の手入を自動的に行う自走式疵取り装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】厚板鋼材表面に存在する疵手入れ装置の
自動化に関する技術には、例えば、特開昭５１−５８９
８８号公報や特開昭５２−１１１０９３号公報に示すよ
うに、厚板鋼材の両側にレール等のリニアスライド装置
を敷設し、このガイドに沿って厚板の圧延方向（長手方
向）を走行する台車に、幅方向に移動可能なスライダに
１つ又は複数の研削装置を設けた門型研削装置がある。

【０００３】また、例えば、特開昭６２−１２４８６４
号公報にみられるように、事前に厚板鋼材表面の疵位置
を有線を経由して研削装置に入力し、その位置情報のも
とに研削装置を移動させて疵の研削手入を行う自走式表
面疵手入れ装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の門型研削装置
は、装置全体が大型になり、しかも、既存の工場のレイ
アウトを含めたきわめて大掛りな投資を必要とする。

【０００５】また、自走式表面疵手入れ装置は、装置自
体を小型化することができるが、次のような問題があ
る。（１）事前に疵位置を入力する必要があるため、疵手入
れ装置への位置情報及び疵深さ情報の事前計測とその入
力作業などの付随作業を必要とする。（２）疵研削においてぼかし研削を行うことができな
い。

【０００６】（３）疵研削の１行程ごとに装置の姿勢が
傾くため、その都度補正をしなければならず、しかも、
その補正が車輪の昇降を伴なうので補正に時間がかか
り、１つの疵当りの研削時間が長くかかる。（４）装置を疵位置に導く必要性から、厚板鋼材の長手
方向に敷設される台車と軌道レールが必要になり、その
付帯作業が発生する。そして、疵位置情報の精度は、こ
の台車用軌道レールの敷設時精度の影響を受けるため、
厚板サイズの変更や厚板反転時、あるいは新らしい厚板
ごとに設置する必要があり、きわめて煩雑な作業を伴
う。（５）さらに、研削中に経時変化する砥石研削能力に対
する補正がなく、疵深さに対する研削制御に対してその
対策もない。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決すべくなされ
たもので、構成及び取扱いが簡単で小型化でき、その上
厚板鋼板の表面に分散して存在する疵を短時間で高精度
に手入れすることのできる自走式疵取り装置を得ること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る自走式疵取
り装置は、（Ｉ）厚板鋼材表面の疵に対して事前に疵の程度に合わ
せて付けられた疵マークを、該疵マークの大きさからそ
れを研削範囲として認識する機能、前記疵マークを装置
本体の現在位置からの相対位置として認識する機能、及
び前記厚板鋼材のエッジを検出して装置本体の姿勢、位
置等を認識する機能を有する誘導画像処理装置と、（II）この誘導画像処理装置が搭載され、厚板圧延方向
に対して装置本体の姿勢を平行に保ちつつ前記認識され
た複数の疵マーク位置まで移動する走行台車と、（III ）該走行台車に設けられ、前記疵マークを読取っ
て研削条件を認識する画像処理装置と、（IV）前記走行台車の中央部に設けられ、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸
方向に移動可能に取付けられたリニアスライド機構とグ
ラインダ押付圧力制御機構とを有する主疵用研削装置
と、（Ｖ）前記走行台車の前部に設けられ、厚板鋼材のコー
ナ部及び前記主疵用研削装置の死角範囲の研削を行う前
置研削装置とからなるものである。

【０００９】また、上記自走式疵取り装置において、主
疵用研削装置の近傍に、砥石の目詰り除去用のドレッサ
装置を設けたものである。さらに、上記の自走式疵取り
装置において、電源供給用のケーブルフィーダを付設し
たものである。

【００１０】

【作用】誘導画像処理装置は、ＣＣＤカメラで厚板鋼材
の表面前方の状況を画像処理して疵マークを認識し、か
つ、厚板鋼材のエッジラインを抽出して、制御装置によ
りＣＣＤカメラ視野内に点在する疵マーク図形位置の地
図を作成する。制御装置はすべての図形に対して属性を
計算し、その属性データから全図形を、厚板鋼材の長手
方向の左右両端エッジ図形、疵マーク図形、厚板鋼材の
始端、終端エッジ図形等の各種図形に分離認識する。

【００１１】走行台車は厚板鋼材上の板幅のほぼ中央部
にセットされ、前記分離認識した図形データをもとに、
前進する。そして、疵マークを発見すると最短位置にあ
る疵マーク位置まで前進し、停止する。ついで、ＣＣＤ
カメラからなる画像処理装置により疵マークを画像で取
込み、その深さを決定する。そして、主疵用研削装置に
よりグラインダをＸ，Ｙ方向に移動させると共に、押つ
け機構により砥石をＺ方向に移動させて厚板鋼材に押付
け、グラインダを疵マークに対応してＸ，Ｙ，Ｚ方向に
相対移動させて疵のボカシ研削を行う。また、主疵用研
削装置で研削できない研削死角領域は、走行台車の前部
に設けた前置研削装置で研削する。

【００１２】ドレッサ装置を設けた場合は、主疵用研削
装置のグラインダの砥石が目詰りしたときは、グライン
ダをドレッサ側に退避させて砥石目のドレッシングを行
う。

【００１３】大容量のグラインダに給電するキャブタイ
ヤケーブルは、重量が大でかつ長いため、厚板鋼板上を
引きずったり、ケーブルが装置にからんだりする。これ
を防止するため、ケーブルフィーダを付設して高所から
自走式疵取り装置に給電する。

【００１４】

【実施例】

実施例１図１は本発明に係る自走式疵取り装置の第１の実施例の
概要を示す斜視図、図２はその正面図、図３は底面図で
ある。図において、１は自走式疵取り装置で、走行台車
２の下面には全方向移動機構３が設けられている。この
全方向移動機構３は、図３に示すように、前車輪５ａ，
５ｂ、車輪駆動機構７ａ、操舵機構８ａ及びこれら車輪
駆動機構７ａと操舵機構８ａの出力を前車輪５ａ，５ｂ
に伝達する伝達機構９ａ，９ｂとからなる前部車輪機構
４ａと、後車輪６ａ，６ｂ、車輪駆動機構７ｂ、操舵機
構８ｂ及び伝達機構９ｃ，９ｄとからなる後部車輪機構
４ｂとにより構成されている。

【００１５】伝達機構９ａ〜９ｄは図４に示すように、
歯車１１と一体的に構成された動力伝達筒１０と、軸受
を介して動力伝達筒１０内に回転可能に支持され、動力
伝達筒１０外において歯車１３が取付けられた動力伝達
軸１２と、動力伝達筒１０内において動力伝達軸１２に
固定された傘歯車１４と、動力伝達軸１２と直交して設
けられ、一端に傘歯車１４と噛合う傘歯車１５を有し、
他端に動力伝達筒１０外において車輪５ａが取付けられ
た回転軸１６とからなり、歯車１３は車輪駆動機構７ａ
に連結された歯車１７と噛合い、歯車１１は操舵機構８
ａに連結された歯車１８と噛合っている。したがって、
操舵角速度と駆動速度は、動力伝達軸１２と車輪５ａの
距離ｒ₁と車輪５ａの半径ｒ₂との比と、傘歯車１４と
１５のギア比が同じ場合、互いに干渉せずに車輪５ａ，
５ｂ，６ａ，６ｂに伝達することができる。

【００１６】上述のように操舵系は、前部車輪機構４ａ
と後部車輪機構４ｂにそれぞれ独立して操舵機構８ａ，
８ｂが装備されており、各左右の車輪５ａと５ｂ、６ａ
と６ｂは同位相で制御される。なお、操舵機構を全車輪
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂにそれぞれ１個ずつ計４個装備
し、全車輪５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂがそれぞれ独立の操
舵角を設定しうるようにしてもよい。

【００１７】図３の全方向移動機構３により、例えば、
図５（ａ）に示すように、前輪操舵角と後輪操舵角を同
位相で動作させると、操舵を行なっても走行台車２の姿
勢はほとんど変化しないため、車体の姿勢を保ちつつ走
行台車２を操舵角方向に移動させることができる（全方
向移動モード）。また、図５（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、必要により前輪５ａ，５ｂと後輪６ａ，６ｂの操舵
角を変えて走行台車２の姿勢等を制御することもできる
（自動車モード／旋回モード）。

【００１８】車輪駆動機構７ａ，７ｂは前部車輪機構４
ａ及び後部車輪機構４ｂにそれぞれ１個装備しており、
前後の車輪駆動機構７ａ，７ｂは同期制御される。前部
車輪機構４ａ及び後部車輪機構４ｂは左右の車輪５ａ，
５ｂ，６ａ，６ｂがともに駆動されるが、必要に応じ
て、左右の車輪５ａと５ｂ、６ａと６ｂをクラッチによ
り切り離し、前後対角の位置の片側の車輪のみ駆動する
ようにしてもよい。なお、本発明に係る自走式疵取り装
置は、厚板（最大厚さ８０ｍｍ）に乗上げるため、厚板
段差乗り越えのために車輪５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの外
周には複数個の溝１９が設けられており、この溝１９に
厚板のエッジを引掛けて段差を乗越え、走行台車２ごと
厚板上に乗上げられるようになっている。

【００１９】再び図１、図２において、２１は走行台車
２のほぼ中央部において、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能に
設置されたリニアスライド機構、２２はリニアスライド
機構２１に装着された主グラインダ、２３は例えばボー
ルねじを利用したグラインダ押付け機構で、これらによ
り主疵用研削装置２０を構成している。２５は走行台車
２の前面側に設けられた前置研削装置で、Ｘ，Ｚ方向に
移動可能なリニアスライド機構２６、グラインダ２７及
びグラインダ押付け機構２８からなっている。

【００２０】３０ａ，３０ｂは走行台車２の前面両側に
取付けられた照明灯、３１は走行台車２上に搭載された
制御装置、３２は電源給電部、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ
は誘導画像処理装置を構成する前方誘導用ＣＣＤカメラ
（以下前方ＣＣＤカメラという）。３６は主疵用研削装
置２０の上方に設置された画像処理装置を構成する疵マ
ーク認識用ＣＣＤカメラ（以下疵マークＣＣＤカメラと
いう）である。なお、３７は主グラインダ２２の反対側
端部において、走行台車２の下面に取付けられたドレッ
サ装置で、走行台車２に回動可能に装着されたリンク機
構３８、その先端部に装着されたドレッサ用ブリックス
３９及びリンク機構３８の駆動モータ４０から構成され
ており、不使用時は矢印ａ方向に回動して退避させるよ
うになっている。

【００２１】次に、図６〜図１０を参照して本発明装置
の疵手入れ作業の誘導制御及び研削作業について説明す
る。

【００２２】［画像認識処理作業］本発明に係る自走式
疵取り装置１（以下、本装置という）の最前部には、前
方ＣＣＤカメラ３５ａ〜３５ｃと、照明灯３０ａ，３０
ｂが取付けられており、この前方ＣＣＤカメラ３５ａ〜
３５ｃで前方の状況を画像処理することにより、厚板Ｔ
の表面上の移動目標点（この場合は、あらかじめ疵の程
度にあわせて付けられた疵マーク）を認識し、かつ、厚
板Ｔのエッジラインを抽出して、本装置１に設けられて
いる制御装置３１により、前方ＣＣＤカメラ３５ａ〜３
５ｃの視野内の厚板表面に点在する疵マーク図形位置の
地図を作成する。

【００２３】制御装置３１は、前方ＣＣＤカメラ３５ａ
〜３５ｃで前方の状態を画像データとして取込み、取込
んだ画像データを特長抽出のため、全画像に対して微分
処理を施す。そして、微分処理された画像に対して特定
シキイ値で２値化処理し、２値化後の画像データを図形
として認識する。そのすべての図形に対して属性（図形
重心座標、端点座標、長さ、面積、傾き、形状、パター
ン等）を計算する。その属性データから、予め決められ
たルールにより、全図形を、厚板Ｔの長手方向の左右両
端エッジ図形、疵マーク図形、厚板始端エッジ図形、厚
板終端エッジ図形等の各種図形に分離認識する。

【００２４】［板乗り上げ及び疵発見行動］走行台車２
は、疵手入れヤードに置かれた厚板Ｔの端部へマニュア
ル操作により誘導する（図９）。なお、事前に厚板Ｔの
厚さ、幅、長手方向などの情報を制御装置３１に送信
し、記憶させておく（但し、本発明装置は、前述のよう
に２値化した図形から、厚板Ｔの長さ、幅等は画像処理
又は変位センサ等により手入作業行動中に計測するの
で、これらのデータを事前に記憶させておく必然性はな
い）。そして、マニュアル操作により、走行台車２を厚
板Ｔの端部近傍まで移動し、ほぼ長手方向と平行な姿勢
で厚板Ｔの幅のほぼ中央部にセットする（図８、図１
０）。

【００２５】ここで、走行台車２を自動運転モードに切
換える（図９）。本装置は、前述のように前方ＣＣＤカ
メラ３５ａ〜３５ｃにより前方視野範囲内（前方視野
は、本装置が疵手入れ対象とする厚板全種−例えば最大
板厚４．５ｍ−に対応し、本装置が板幅の中央部に位置
する場合、厚板の長手方向の左右板エッジＥを認識でき
るものとする）の画像を認識することができる。そし
て、前述の画像認識処理により厚板始端エッジと、左右
エッジＥとを他の図形と分離して認識し、それらのデー
タをもとに前進する。

【００２６】前進時には前輪５ａ，５ｂの操舵のみを行
ない後輪６ａ，６ｂの操舵は行なわず（以下自動車モー
ドという）、厚板長手方向の左右のエッジラインＥの何
れか一方のエッジラインの傾きに合わせて、本装置１の
姿勢を制御する（図８、図９）。ついで、厚板Ｔの始端
エッジから厚板Ｔ上に乗上げる。そして、自動走行開始
位置で厚板始端エッジまでの距離に、さらに、本装置１
が厚板Ｔに乗上げできるまでの距離などから決定された
所定の計画距離を、車輪に取付けたエンコーダ（図示せ
ず）で管理しながら前進する。本装置１が完全に厚板Ｔ
上に乗上げたかどうかは、装置後輪６ａ，６ｂの後方に
取付けられた接触変位計（図示せず）により、走行台車
２を前後に繰返し移動させて確認動作を行うとともに、
厚板手入作業の開始位置を確認する。

【００２７】次に、走行台車２を微速前進（走行１０ｍ
／ｍｉｎ以下）させ、再び前方ＣＣＤカメラ３５ａ〜３
５ｃにより視野範囲内の画像を認識し、前述の処理によ
り各図形を認識する。この処理で以下の特性データを処
理する（図９、図１０）。（１）視野中心位置を本装置の中心線上の点とし、これ
を基準にして視野基準中心位置０からの板エッジライン
Ｅまでの距離（左右のエッジラインを認識していれば両
方）を認識する。（２）板エッジラインＥの傾きから本装置の姿勢を認識
する。

【００２８】上記２つのデータにより、自動車モード、
全方向移動モード及び旋回移動モードにより、本装置を
厚板中央部Ｏ及びエッジ部Ｅと平行になるように姿勢を
制御しながら前進する。以後この動作を疵マーク発見ま
で繰返す。そして、視野内に疵マークを発見すると、発
見した疵マークＡ〜Ｄ（図１０）のうち、本装置からも
っとも距離が近い疵マークＡの位置まで前進する（但
し、視野内に再びその疵マークが入る位置までとす
る）。

【００２９】［疵発見後の疵手入れ定型作業パターン−
１］発見してから疵マーク図形の近傍位置までの本装置
の前進行動制御は、車輪に設けたエンコーダにより距離
を制御する。本装置はそのポイントでいったん停止し、
再び画像認識を行ない、疵マーク図形及び板エッジライ
ン図形を分離認識する。そして、疵マーク図形の位置を
本装置の基準点からの相対的な位置（図形重心位置＝中
心位置）として認識する。

【００３０】このとき、疵マークの端点、長さ、面積、
マーク図形のパターン、傾き等を認識した疵マークへの
移動順番、移動経路などの行動計画立案用のデータと
し、現在の本装置位置と各疵マーク図形Ａ〜Ｄの位置と
の関係、及び疵マークの大きさ（研削範囲）から、移動
順番（移動経路）を決定する。このときの、本装置の疵
マーク方向への移動動作は、本装置と板エッジラインと
の平行姿勢を保ちつつ移動する全方向移動モードで行
う。

【００３１】経路決定後、本装置は疵マークの第１目標
Ａに移動する。移動目標までの操舵角度及び移動距離を
計算し、操舵軸及び駆動軸に設けたエンコーダにより目
標方向に前後車輪とも操舵する。そして、操舵角を固定
し、そのままの状態で駆動軸を所定の距離だけ回転させ
る。全方向移動モードでは、常に次の移動目標に操舵を
合わせて移動するというように、２点間の移動に帰結さ
せる。

【００３２】移動目標に到達したときは後述の疵手入れ
動作を行ない、ついで、その位置から次の疵マークの目
標Ｂ位置まで移動する。この一連の動作は、行動経路を
決定したときに視野内に存在したすべての疵マーク図形
（Ａ〜Ｄ）への移動が完了するまで繰り返し行う。そし
て、最後の移動目標（Ｄ）到達後、再び厚板中央部に板
エッジと平行を保ちつつ移動する。そのときの位置は、
前回の行動計画を樹てたときの視野の長手方向の境界端
（視野の境界位置）の厚板中央位置である。その後は再
び疵発見動作に戻り、厚板中央部を前進する。そして、
疵マークを発見したならば、上述の疵手入れ定型行動パ
ターン−１を繰り返す。

【００３３】［疵手入れ定型行動パターン−１における
特殊行動］疵手入れ行動パターン−１の動作のうち、次
の疵マークに対しては、本装置の行動計画に対して別の
動作が付帯されるものとする。まず、疵マークの内中心
位置が板エッジＥに近いものは、これをスキップする。
また、疵マーク図形の属性計算データから、本装置が搭
載する主疵用研削装置２０の研削範囲を超える大きなも
のは、疵手入れ作業を数回に分けて行う必要がある。そ
のため、このような大きな疵マーク図形については、１
つの疵マーク図形に対し、研削分割に合わせて複数の移
動目標点を分割設定する。即ち、疵マークから読取った
研削範囲と、本装置搭載の主疵用研削装置２０の研削可
能範囲とから判断し、本装置をその大きな疵の最初の研
削開始ポイントに移動して疵手入れ動作を行ない、次
に、その疵の手入れやり残し位置に移動して複数回の研
削により疵手入れを行う。

【００３４】［疵手入れ動作及び疵深さ認識画像処理］
本装置が行動計画により決定された疵マークの位置に到
達したのち（到達時には、本装置の中央部に搭載してい
る主疵用研削装置２０の研削範囲中央部に移動目標点−
疵マーク位置−がセットされるように、移動目標点は決
められているものとする）、主疵用研削装置２０の上部
に取付けられた疵マークＣＣＤカメラ３６により疵マー
クを画像で取込み、２値化処理により疵マーク幅を認識
する。そして、認識した疵マーク幅の値から、制御装置
３１内に予め入力されている疵マーク幅と疵深さ情報の
テーブルから、認識した疵マークの深さを決定する。

【００３５】疵の研削範囲は、前方ＣＣＤカメラ３５ａ
〜３５ｂが認識した疵マークの端点間で形成される範囲
を研削範囲とする。研削開始位置及び研削パターンは、
疵マークで示される研削範囲と、疵マーク幅から求めら
れる研削深さとにより、走行台車２の行動計画とともに
研削作業計画として作成される。

【００３６】［研削作業］本装置が疵マーク図形に設定
された移動目標点に到達後、本装置に搭載した主疵用研
削装置２０により疵手入れ作業を行う。この場合、次の
点を考慮して、各疵マークに対する研削作業計画を樹て
る。（１）疵マーク図形から認識した疵手入れ深さに合わせ
て研削する。（２）疵手入れのための研削は、研削境界線を滑らかに
するぼかし研削を行う。（３）主砥石２２ａの形状変化（砥石形の減少）及び主
砥石２２ａの目詰りによる砥粒の研削能率低下に対する
対策を行う。（４）主疵用研削装置２０の可動範囲内の疵手入れ作業
と、範囲外手入れを区別する。

【００３７】本装置に搭載の主疵用研削装置２０は、次
のようなものである。グラインダ２２はオフセット砥石
及びカップ型砥石２２ａを使用する高周波グラインダ又
は電子グラインダを用いており、その特性は、許容負荷
範囲内では研削時においても主砥石２２ａの回転数が減
速しないものである（回転数は常に一定）。グラインダ
２２の主砥石２２ａを厚板Ｔの表面に押しつける押しつ
け機構２３は、例えば、図１１に示すように、ボールね
じを利用したリニアガイドのような剛性の高いもので、
サーボモータ等で垂直方向（Ｚ軸方向）の高さ位置を制
御しながら主砥石２２ａを厚板表面に垂直に押付ける。

【００３８】このときの押しつけ力はほぼ〜１５ｋｇ重
程度であり、この押しつけ力が常に一定になるようにグ
ラインダ２２の垂直方向位置を制御する。即ち、研削中
にこの押しつけ力又は押しつけ力と相関のあるグライン
ダ状態量（グラインダ負荷電流等）を計測し、グライン
ダ２２の高さ位置制御サーボ機構にフィードバックさせ
る。これにより、主砥石２２ａの径が研削中に減少して
も、その減少分を補正しながら、常にグラインダ２２の
押しつけ力を一定に保つことができる。一方、グライン
ダ２２の押しつけ力と研削深さはほぼ比例関係にあり、
押しつけ力又は押しつけ力と相関にあるグラインダ状態
量を制御することにより、研削深さを制御することがで
きる。

【００３９】主疵用研削装置２０を用いたぼかし研削
は、次のような制御によって行う。先ず、グラインダ２
の垂直方向の制御は、グラインダの押しつけ力が一定に
なるように、グラインダ垂直軸方向の位置制御を行う。

【００４０】このグラインダ２２は、図１１に示すよう
に、グランイダ２２の垂直方向をＺ軸、グラインダ２２
の送り方向をＸ軸、グラインダ２２のピッチ方向をＹ軸
とすると、Ｘ軸を研削開始位置（事前に作業計画により
決定されている）よりも手前の位置から動作させ、ちょ
うどグラインダ２２が研削開始位置に到達したときに、
主砥石２２ａが厚板面に接地研削するようにＺ軸を下降
させる。そのまま、Ｚ軸を所定速度で所定の研削範囲の
長さ分移動させる。そして、研削終了位置近くでＺ軸を
徐々に上昇させ、ちょうど研削終了位置に主砥石２２ａ
が到達したときに、主砥石２２ａが厚板面から離れて上
昇し、研削終了後もＸ軸、Ｚ軸とも所定の位置に達する
まで動作する。主砥石２２ａが厚板Ｔに接地して研削中
は、所定の押しつけ力でグラインダ２２の研削量を制御
するように、Ｚ軸を制御する。

【００４１】グラインダ２２の押しつけ力が常に一定に
なるようにＺ軸を制御すると、単位時間当りの研削量が
一定となる。したがって、Ｘ軸の速度を様々なパターン
で制御することにより、研削断面パターンを作り出すこ
とができる。基本的なパターンは、図１１に示すような
Ｘ軸の一定速度パターン、及び研削開始間際と終了間際
のＸ軸速度を速くし、Ｘ軸作動範囲の中間部で速度を遅
くするパターンがある。このように、Ｘ軸とＺ軸を制御
することにより、図１１に示すように、グラインダ２２
の研削開始及び終了時の段差が発生しない研削断面のぼ
かし研削を行うことができる。

【００４２】一方、グラインダ２２をＸ軸方向に移動さ
せて研削すると、約１０ｍｍ〜２５ｍｍの幅で研削され
る。このため、ある程度の面積を研削するには、図１２
に示すように、所定のピッチＰで研削位置をＹ軸方向に
ずらして研削する必要がある。このとき、ピッチＰの間
隔を適当に変化させて研削領域を重ね合わせると、研削
量を制御できる。即ち、本装置搭載の主疵用研削装置２
２は、Ｙ軸方向については次の手順でぼかし研削を行
う。

【００４３】グラインダ２２のＹ軸方向の研削開始及び
終了間隙と、研削範囲の中間部分とでピッチＰを変化さ
せる。これにより、Ｙ軸方向にも研削境界から研削中心
部にかけて、任意の滑らかな研削形状が形成できる。こ
のとき、グラインダ２２の取付け角度を厚板表面から３
０°以内の傾きとすれば、砥石の曲率により研削境界は
自然にぼかし状態となる。

【００４４】一般に、グラインダ２２の主砥石２２ａ
は、研削を重ねるごとに砥石径の減少（砥石周速低下に
よる研削能力の低下）と、削り金属粉による主砥石２２
ａの目詰りのため、研削能力の低下を招く。このため、
初期のグラインダ押しつけ力の制御をそのまま適用し続
けると、所定の研削深さを研削できなくなってしまう。

【００４５】そこで、本装置においては、所定負荷で平
均的な研削パターンによる研削での経時砥石径減少特性
を、その砥石径減少による研削能力低下特性とともに事
前に実験等で求めておき、制御装置３１内にテーブルデ
ータとして持たせた。そのため、研削作業を負荷・パタ
ーン・累積時間の研削作業実績データとして、各疵手入
れ作業ごとにデータを蓄積し、前述のテーブルデータを
参照し、若し、補正が必要な場合は、グラインダ２２の
Ｘ軸方向速度を修正し、初期と同様の研削能力を確保す
る。

【００４６】また、主砥石２２ａの目詰りによる研削能
力の低下は、砥石径減少のそれよりも影響が大きいの
で、本装置においては、図２に示すように主疵用研削装
置２０の端部側にドレッサ装置３７を設け、一定研削作
業時間ごとにグラインダ２２をドレッサ装置３７側に退
避させ、砥石目のドレッシングを行うようにしている。

【００４７】さらに、Ｘ軸方向の研削範囲は、本装置の
車輪間隔より広く作動できるリニアスライド機構２１に
より、車輪より外側にある疵の研削も可能であり、ま
た、板エッジライン際にある疵も研削することができ
る。また、砥石交換時期についても、研削時間から判断
してオペレータに知らせる機能を備えている。

【００４８】［その他の付帯動作］本装置が厚板長手方
向に沿って疵取り作業を実施し続け、前方ＣＣＤカメラ
３５ａ〜３５ｃによる画像処理で厚板終端エッジを検出
すると、脱輪しない適当な位置で停止し、一たん疵取り
作業を停止する。ここで、全疵位置データと厚板Ｔの始
端、終端エッジ部及び左右の板エッジから、全厚板領域
の地図を作成する。これにより、本装置の主疵用研削装
置で研削できない研削死角領域を決定する。この時点
で、厚板終端エッジ付近の研削死角領域の板表面の疵マ
ークの有無はすでに判定されており、その部分の疵取り
作業は、図１３に示すように、本装置前方に取付けられ
た前置き研削装置２５により疵取りを行う。

【００４９】この前置き研削装置２５には、主疵用研削
装置２０と同様に、Ｘ軸スライド機構２６とＺ軸スライ
ド機構を有し、Ｚ軸はグラインダ２７の押しつけ力を制
御できるもので、主疵用研削装置２０と同様の機能を有
するが、取付けの関係で主疵用研削装置２０より研削能
力は小さい。また、ピッチ方向（Ｙ軸方向）のスライド
機構を備えていないので、走行台車２によりピッチ動作
を代行させており、このため研削能率は劣る。ただし、
死角領域は通常厚板長手方向に対して５００ｍｍ以下で
あり、その上、この領域内に存在する疵は確率的に少な
いので、全作業能率への影響少ない。

【００５０】一方、厚板始端エッジＥ₁付近の死角領域
は、本装置の制御装置３１内に作られた厚板全領域の地
図情報から、その領域の位置を算出する。算出後、本装
置は厚板中央部を自分の姿勢、即ち、横ずれ制御を行い
ながら直後進して適当な位置で停止し、自動又は手動に
より１８０°姿勢を回転させる。そして、前方ＣＣＤカ
メラ３５ａ〜３５ｃにより厚板始端エッジ部Ｅ₁の死角
領域を計測し、若しこの領域に疵マークが存在すれば、
前置き研削装置２５により研削を施す。厚板Ｔの始端、
終端付近の死角領域の疵手入れ研削が終了すれば、厚板
一面の疵手入れを終了する。なお、本装置には、研削負
荷及び総研削時間から砥石２２ａ，２７ａの交換時期を
知らせるようになっている。

【００５１】［疵手入れ定型行動パターン−２］本装置
は、厚板Ｔの板幅、長さにより別の動作パターンを行う
ことができる。例えば、まず最初に厚板表面上の疵位置
を読取るだけの動作を、厚板長手方向全域にわたって行
う。動作は、厚板の板幅中心位置に沿って直進走行しな
がら、画像処理により疵マーク図形位置を認識する。こ
のとき、厚板エッジを画像処理により抽出し、本装置の
姿勢等の修正をはかるものとする。この場合、疵位置は
車輪に取付けられたエンコーダにより求められる走行距
離の形で認識される。このときの疵マーク図形位置は、
厚板表面上の絶対座標系に変換して制御装置３１内に記
憶される。

【００５２】厚板エッジ終端部Ｅ₂を発見すると、疵ス
キャニング動作を終了させる。その後厚板Ｔの始端エッ
ジ部Ｅ₁まで逆直進走行で戻る。そして、全疵位置デー
タをもとに経路計画を樹て、車輪のエンコーダをもとに
厚板Ｔの長手方向のエッジを疵位置まで移動する。各移
動目標到達後、前述の研削手順により疵手入れ作業を行
う。

【００５３】実施例２［自走式疵取り装置のケーブルフィーダ］工場における
本装置の適用イメージを図１４、図１５に示す。本装置
は数ｋｗ程度の容量のグラインダ２２を使用するため、
本装置への電源供給はキャブタイヤケーブルを通じて行
う。しかし、本装置は、厚板Ｔの幅方向及び長手方向に
わたって前後左右に動作し、しかも、厚板長手方向の長
さは〜２５ｍにも達するため、ケーブルの供給長は３０
ｍ以上に達する。このような状況下で、ケーブルを厚板
表面をひきずることなく、水平空間的に本装置の動きに
合わせてケーブルの供給又は巻取りを行わなければなら
ない（ケーブルをひずると、ケーブルの劣化につながる
と共に、本装置の姿勢を１８０°回転すると前方ＣＣＤ
カメラ３５ａ〜３５ｃ及び疵マークＣＣＤカメラ３６に
引っ掛ってしまうため、ケーブルを水平空間で供給する
必要がある。）。

【００５４】そこで、本発明においては、図１４〜図１
６に示すように、本装置１の走行速度に合わせてケーブ
ル６０を自動的に巻取り又は巻戻しするケーブルリール
５２と、ケーブル６０を中間で吊るためのケーブル支持
部材６６を取付けるメッセンジャワイヤ６５が巻かれた
メッセンジャーワイヤリール５３と、中間部にケーブル
張力調整ローラ５５を有し、先端部にケーブル６０とメ
ッセンジャワイヤ６５のガイドローラ５６が設けられ、
高さ位置調整可能なワイヤ供給フレーム５４と、これら
が搭載され、本装置１の走行に合わせてケーブル６０を
供給する方向にこれらを回動させる回転台５１とからな
るケーブルフィーダ５０を設置したものである。なお、
７０は全体を制御する制御装置である。

【００５５】ケーブル支持部材６６の実施例を図１７に
示す。６７は門型の支持体で、上部にはメッセンジャワ
イヤ６５への引掛けフック６８が設けられており、下部
両側には支持腕６９ａ，６９ｂが取付けられていて、支
持体６７の下部及び支持腕６９ａ，６９ｂには、ほぼ１
２０°の間隔でケーブルローラ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ
が回転可能に保持されている。上記のようなケーブル支
持部材６６は、図１８に示すように、その引掛けフック
６８がメッセンジャワイヤ６５に挿通又は引掛けられて
吊下げられ、ケーブルローラ７０ａ〜７０ｃの間にケー
ブル６０が挿入され、支持される。

【００５６】このケーブルフィーダ５０は図１４、図１
５に示すように可搬式になっており、いかなる工場レイ
アウトにも対応できる。そして、ケーブル６０の供給及
び巻取りは張力が一定になるように制御される。しか
し、ケーブル６０の径が大きくなりずぎるため、ケーブ
ル６０自体に強い張力に対する強度をもたせることがで
きないので、ある程度のケーブル６０のたわみは許容す
るものの、たわみによりケーブル６０が厚板Ｔに接しな
いようにするため、図１９に示すように、ケーブルフィ
ーダ５０側のケーブル６０の供給フレーム５４と、装置
１側の電源給電部３２を高い位置にセットする。

【００５７】さらに、ケーブル６０の供給量が多くなっ
た場合は、途中でケーブル６０を吊上げるために、ケー
ブル６０を吊上げるメッセンジャワイヤ６５を、図１７
に示すようにケーブル６０と共に本装置１の動作に合わ
せてケーブル支持部材６６と共に一定間隔で送り出し、
あるいは巻取りを行う。

【００５８】このとき、メッセンジャワイヤ６５には、
ケーブルフィーダ５０の供給フレーム５４の先端部にケ
ーブル支持部材６６の引掛けフック６８を引掛けるため
のワイヤ（図示せず）が一定間隔ごとに複数個取付けら
れており、治具と共にメッセンジャワイヤリール５３に
巻きつけられている。メッセンジャワイヤ６５の先端部
は、本装置側の電源給電部３２に固定されており、メッ
センジャワイヤ６５の張力がケーブル６０のそれよりも
強い張力になるように制御される。そして、ケーブル６
０を吊上げるためのケーブル支持部材６６を送り出し、
ケーブル６０を吊上げる。このとき、ケーブル６０とメ
ッセンジャワイヤ６５はそれぞれ独立して張力制御を行
なっているため、本装置１への供給量と供給速度等との
間にずれが生じても、図１９に示すように、ケーブル６
０とメッセンジャワイヤ６５とは、それぞれが適当にた
わむので問題はない。

【００５９】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明に係る厚板
の疵取り装置は、疵マークの大きさからそれを研削範囲
として認識する機能、疵マークを装置本体の現在位置か
らの相対位置として認識する機能、及び厚板鋼材のエッ
ジを検出して装置本体の姿勢、位置等を認識する機能を
有する誘導画像処理装置と、厚板圧延方向に対して装置
本体の姿勢を平行に保ちつつ認識された複数の疵マーク
位置まで移動する走行台車と、この走行台車に設けられ
疵マークを読取って研削条件を認識する画像処理装置
と、走行台車に設けられ、３軸直交位置に取付けられた
リニアスライド機構及びグラインダ押付押圧制御装置を
有する主疵用研削装置と、走行台車の前部に設けられ、
厚板鋼板のコーナ部及び主疵用研削装置の死角範囲の研
削を行う前置研削装置とによって構成したので、構成、
取扱いが簡単で装置を小形化することができ、厚板鋼材
の表面に分散する疵を短時間かつ高精度で手入れするこ
とができる。また、本発明によれば、疵のぼかし研削も
行うことができる。

【００６０】また、上記の自走式疵取り装置において、
主疵用研削装置の近傍にドレッサ装置を設けたので、グ
ラインダの砥石に目詰りを生じたときは、ドレッサ装置
によりドレッシングして研削能力の低下を防止し、ま
た、砥石の寿命を延長することができる。

【００６１】さらに、自走式疵取り装置に給電するケー
ブルのケーブルフィーダを付設することにより、ケーブ
ルを常に高所に保持して厚板鋼板と接触しないようにし
たので、ケーブルの劣化を防止でき、その上走行台車の
自走の際にケーブルがからんだりすることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】一部を省略した図１の正面図である。

【図３】一部を省略した図１の底面図である。

【図４】図３の伝達機構の一部断面斜視図である。

【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図３の全方向移動機
構の作用説明図である。

【図６】本発明の作用説明図である。

【図７】本発明の作用説明図である。

【図８】本発明の作用説明図である。

【図９】本発明の作用説明図である。

【図１０】本発明の作用説明図である。

【図１１】本発明の作用説明図である。

【図１２】本発明の作用説明図である。

【図１３】本発明の作用説明図である。

【図１４】本発明の適用イメージを示す斜視図である。

【図１５】本発明の適用イメージを示す平面図である。

【図１６】ケーブルフィーダの実施例の斜視図である。

【図１７】ケーブル支持部材の実施例の斜視図である。

【図１８】ケーブルフィーダの適用状態を示す斜視図で
ある。

【図１９】ケーブルフィーダの適用状態を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１自走式疵取り装置２走行台車３全方向移動機構４ａ前部車輪機構４ｂ後部車輪機構２０主疵用研削装置２１，２６リニアスライド機構２２，２７グラインダ２３，２８グラインダ押しつけ機構２５前置研削装置３０ａ，３０ｂ照明灯３１制御装置３２電源給電部３５ａ〜３５ｃ前方ＣＣＤカメラ３６疵マークＣＣＤカメラ３７ドレッサ装置５０ケーブルフィーダ６０ケーブル６５メッセンジャワイヤ６６ケーブル支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−34770（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 27/033 B24B 27/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】厚板鋼材の表面に分散して存在する疵の
手入れを行う装置であって、下記（Ｉ）〜（Ｖ）から構成したことを特徴とする自走
式疵取り装置。（Ｉ）厚板鋼材表面の疵に対して事前に疵の程度に合わ
せて付けられた疵マークを、該疵マークの大きさからそ
れを研削範囲として認識する機能、前記疵マークを装置
本体の現在位置からの相対位置として認識する機能、及
び前記厚板鋼材のエッジを検出して装置本体の姿勢、位
置等を認識する機能を有する誘導画像処理装置。（II）該誘導画像処理装置が搭載され、厚板圧延方向に
対して装置本体の姿勢を平行に保ちつつ前記認識された
複数の疵マーク位置まで移動する走行台車。（III ）該走行台車に設けられ、前記疵マークを読取っ
て研削条件を認識する画像処理装置。（IV）前記走行台車の中央部に設けられ、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸
方向に移動可能に取付けられたリニアスライド機構とグ
ラインダ押付圧力制御機構とを有する主疵用研削装置。（Ｖ）前記走行台車の前部に設けられ、厚板鋼材のコー
ナ部及び前記主疵用研削装置の死角範囲の研削を行う前
置研削装置。
【請求項２】前記主疵用研削装置の近傍に、砥石の目
詰り除去用のドレッサ装置を設けたことを特徴とする請
求項１記載の自走式疵取り装置。
【請求項３】電源供給用のケーブルフィーダを付設し
たことを特徴とする請求項１又は２記載の自走式疵取り
装置。