JPH08174415A - 自動疵取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークに曲がり・ねじれがあっても正確に疵
取り工具を位置決めして確実にワーク表面の疵を除去す
ることができる自動疵取り装置を提供する。 【構成】 疵取り研削装置２に対して、探傷装置９４か
らビレットＢＬ上に座標基準をとった疵情報と材料情報
が送信される。レーザ光源３０，ＣＣＤカメラ４８，画
像処理装置２８からなるビレット形状検出装置９０から
の情報も制御回路部９２に取り込まれ、入力されたデー
タを用いて、予め記憶された補正量算出式に基づいて水
平位置補正量の演算処理が行われる。求められた水平位
置補正量のデータは、制御信号として幅方向駆動位置決
め装置６２に送信され、サーボモータ７２でボールねじ
６４が回転して幅方向移動キャリッジ６０が左右にスラ
イドし、演算された水平位置に位置決めされる。そし
て、研削砥石３４が下降して、ビレットＢＬに当たった
ところで所定の押し付け荷重で研削が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワーク表面の疵を自動
的に研削砥石，切削工具等の疵取り工具で加工して除去
するための自動疵取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生産加工工程においては、ワークの表面
に存在する種々の疵（割れ，孔等を含む）の除去が必要
になる。例えば、連続鋳造法で製造された普通鋼，特殊
鋼，ステンレス鋼等の鋼塊の表面には、種々の疵が存在
している場合がある。このような疵を鋼塊の表面に残し
たまま圧延加工等の後加工を施すと、疵が拡大されて、
得られる製品の歩留りや品質を低下させることになる。
かかる不具合を防ぐために、圧延加工等に先立って鋼塊
の表面の疵を除去することが必要になる。このようなワ
ーク表面の疵を除去するための方法として、従来は、オ
ペレータが研削装置を手動運転して疵のある箇所に研削
砥石を移動させ、疵の範囲や深さに応じてワーク表面を
研削して、疵の除去を行っていた。しかし、かかる従来
の方法では、常時オペレータが研削砥石の位置や姿勢を
変える操作を行って研削しなければならず、多大の人的
労力と時間を必要とし、さらにオペレータは研削中に激
しい粉塵に晒されて悪い作業環境に置かれるという問題
があった。特に、深い疵を研削して除去する場合には、
長時間の作業が必要となり、オペレータの負担が大きか
った。

【０００３】そこで、ワーク表面の疵を除去するための
工程を自動化することによって、オペレータの作業を不
要として上記の諸問題を解決するための装置が開発され
ている。本出願人等は、このような自動疵取り装置につ
いて、先に出願（出願番号特願平６−１０１１３６号）
をしている。この出願に係る自動疵取り研削装置におい
ては、以下のようにして、ワーク表面の疵が自動的に研
削除去される。まず、疵情報入力手段によって、ワーク
表面に存在する疵の位置，深さ等についての情報が入力
される。この入力された情報に基づいて、疵取り条件決
定手段において、疵を除去するための疵取りの条件（研
削砥石の移動量，研削荷重，研削方向，研削回数等）が
決定される。そして、疵取り条件決定手段で決定された
条件に基づいて、疵取り制御手段によって研削砥石を作
動させるための制御信号が出力され、出力された制御信
号に基づいて、砥石移動機構によって研削砥石を回転さ
せながら移動させてワーク表面が研削され、ワーク表面
の疵が除去される。このようにして、特願平６−１０１
１３６号に係る自動疵取り研削装置においては、ワーク
表面の疵を除去するための疵取り工程が、自動的に実行
される。

【０００４】この自動疵取り装置における疵情報の入力
の方法について、図１０を参照して説明する。図１０に
おいては、ワークとして角棒状の鋼材（以下、「ビレッ
ト」ともいう。）を対象とした場合が示されている。図
１０（Ａ）に示されるように、ワークであるビレットＢ
Ｌの表面に存在する疵ＦＬ（ここでは、見やすくするた
めに疵ＦＬの深さを誇張して図示している。以下、他の
図においても同じ。）の位置情報は、ビレットＢＬの角
Ｒ部を基準として指定される。図１０（Ｂ）に示される
ように、この角Ｒ部を座標原点とする座標系における疵
ＦＬの位置が、疵マップ１００として与えられる。すな
わち、図１０（Ｃ）に示されるように、それぞれの疵Ｆ
Ｌごとに、座標原点からの幅方向の距離Ｗと、疵ＦＬの
始点までの長さ方向の距離Ｌｓ，終点までの距離Ｌｅ
が、疵マップ１００の形式で疵情報入力手段によって自
動疵取り研削装置に入力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、連続鋳
造法等で製造されたビレットＢＬには、図１１（Ａ）に
示されるように、曲がりやねじれが存在する場合が多
い。かかるビレットＢＬの表面の疵ＦＬについて、図１
０のような疵マップ１００に基づいて自動疵取りを行う
場合には、以下のような問題が生ずる。自動疵取り工程
においては、図１０（Ａ）に示されるように、研削砥石
１３４は基準となる角Ｒ部から疵マップ１００に示され
る幅Ｗだけ水平方向に移動して位置決めされ、そこから
垂直に下降してビレットＢＬに当接したところで疵取り
研削が行われる。ここで、疵マップ１００は、ビレット
ＢＬの角Ｒ部を座標原点とする座標系上の座標として与
えられている。従って、図１１（Ｂ）に示されるよう
に、実線で示される曲がり・ねじれのないビレットＢＬ
の場合には正確に疵ＦＬ上に研削砥石１３４が位置決め
されるが、想像線で示される曲がり・ねじれがあるビレ
ットＢＬの場合には、距離Ｗ１０だけ水平位置がずれ
る。さらに、この距離Ｗ１０だけ研削砥石１３４を水平
方向に位置修正したとしても、図１１（Ｃ）に示される
ように、ビレットＢＬのねじれのために、研削砥石１３
４は疵ＦＬからずれた点Ｐ１０に当接してしまう。

【０００６】このように、従来の自動疵取り装置では、
曲がりやねじれを有するワークの疵を確実に除去できな
いという問題点があった。これに対して、疵マップ１０
０に示される疵位置の周辺を幅広く何回も研削したり、
ワーク表面を全面にわたって研削するという方法で対応
することも考えられるが、かかる疵取り方法は著しく不
経済であり、非効率的である。そこで、本出願の請求項
１，請求項３，請求項５及び請求項６に係る発明におい
ては、曲がりを有するワークについてもワーク表面の疵
を確実に除去することができる自動疵取り装置を提供す
ることを目的とする。また、請求項２及び請求項４に係
る発明においては、ねじれを有するワークについてもワ
ーク表面の疵を確実に除去することができる自動疵取り
装置を提供することを目的とする。

【０００７】さらに、請求項３，請求項５及び請求項６
に係る発明においては、曲がりを有するワークについて
の曲がり量の測定を容易に行うことができる自動疵取り
装置を提供することを目的とする。また、請求項４に係
る発明においては、ねじれを有するワークについてのね
じれ角の測定を容易に行うことができる自動疵取り装置
を提供することを目的とする。さらに、請求項５及び請
求項６に係る発明においては、曲がり量の測定の基準と
なる点の検出を容易に行うことができる自動疵取り装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１に係る発
明においては、上記課題を解決するために、ワーク表面
の疵を疵取り工具で疵取り加工して除去する自動疵取り
装置であって、前記ワーク表面に存在する疵の位置につ
いての情報を前記ワーク表面に沿った座標系を基準とし
た座標データとして入力する疵位置データ入力手段と、
前記ワークの位置を測定するワーク位置測定手段と、該
測定されたワーク位置と前記入力された疵位置データと
から前記疵取り工具で疵取り加工を行うべき位置を算出
する疵取り加工位置算出手段とを有することを特徴とす
る自動疵取り装置を創出した。ここで、「疵」には、
「割れ」や「孔」等も含まれる。また、「疵取り工具」
には、研削砥石等の研削工具，フライス等の切削工具等
が含まれる。

【０００９】また、請求項２に係る発明においては、上
記課題を解決するために、ワーク表面の疵を疵取り工具
で疵取り加工して除去する自動疵取り装置であって、前
記ワーク表面に存在する疵の位置についての情報を前記
ワーク表面に沿った座標系を基準とした座標データとし
て入力する疵位置データ入力手段と、前記ワークのねじ
れ角を測定するワークねじれ角測定手段と、該測定され
たワークねじれ角と前記入力された疵位置データとから
前記疵取り工具で疵取り加工を行うべき位置を算出する
疵取り加工位置算出手段とを有することを特徴とする自
動疵取り装置を創出した。

【００１０】また、請求項３に係る発明においては、上
記課題を解決するために、請求項１に記載された自動疵
取り装置であって、前記ワーク位置測定手段は、前記ワ
ーク表面に細線を投影する細線投影手段と、該投影され
た細線を撮像する撮像手段とを有し、該撮像された細線
の端部の位置を検出することによって前記ワーク位置を
測定することを特徴とする自動疵取り装置を創出した。
ここで、「細線投影手段」には、レーザ光やＬＥＤ光等
をスリットを通して平面状のスリット光としたものや、
レーザ光やＬＥＤ光等をポリゴンミラー等の光走査機構
で一定の直線上を走査させるもの等、あるいは逆に直線
状の影を投影する手段等が含まれる。また、「撮像手
段」には、ＣＣＤカメラ，８ミリ撮影機等が含まれる。

【００１１】また、請求項４に係る発明においては、上
記課題を解決するために、請求項２に記載された自動疵
取り装置であって、前記ワークねじれ角測定手段は、前
記ワーク表面に細線を投影する細線投影手段と、該投影
された細線を撮像する撮像手段とを有し、該撮像された
細線の傾きを算出することによって前記ワークねじれ角
を測定することを特徴とする自動疵取り装置を創出し
た。

【００１２】また、請求項５に係る発明においては、上
記課題を解決するために、請求項３に記載された自動疵
取り装置であって、前記撮像手段はその撮像中心線が前
記ワーク表面に投影される細線を含む垂直面に対して所
定の角度を有するように取り付けられており、前記ワー
クの上面に投影された細線の直線部の終点を探索するこ
とによって前記ワークの端部を検出することを特徴とす
る自動疵取り装置を創出した。

【００１３】また、請求項６に係る発明においては、上
記課題を解決するために、請求項５に記載された自動疵
取り装置であって、前記撮像手段は、前記所定の角度に
加えて、その撮像中心線が前記ワーク表面に投影される
細線に垂直な面に対して一定の角度を有するように取り
付けられており、前記撮像された細線の上下方向の極大
点を探索することによって前記ワークの端部を検出する
ことを特徴とする自動疵取り装置を創出した。

【００１４】

【作用】さて、請求項１の発明に係る自動疵取り装置
は、ワーク表面の疵を疵取り工具で疵取り加工して除去
する自動疵取り装置である。この自動疵取り装置におい
ては、疵位置データ入力手段によって、ワーク表面に存
在する疵の位置についての情報が、ワーク表面に沿った
座標系を基準とした座標データとして入力される。ま
た、ワーク位置測定手段によってワークの位置が測定さ
れるが、このときワークに曲がりがある場合には、その
曲がりをも含んだワークの絶対座標系における位置が測
定される。そして、測定されたワーク位置と入力された
疵位置データとから、疵取り加工位置算出手段によっ
て、疵取り工具で疵取り加工を行うべき位置が算出され
る。これによって、ワークに曲がりがある場合には曲が
りをも含んだ加工位置が算出されて、その位置に疵取り
工具が位置決めされて疵取り加工が行われる。従って、
ワークに曲がりがある場合においても疵取り工具を正確
にワーク表面の疵の存在する位置に当接させることがで
き、常に確実に疵取り加工を行うことができる。このよ
うにして、曲がりを有するワークについても確実にワー
ク表面の疵を除去することができる自動疵取り装置とな
る。

【００１５】また、請求項２に記載された自動疵取り装
置においては、疵位置データ入力手段によって、ワーク
表面に存在する疵の位置についての情報がワーク表面に
沿った座標系を基準とした座標データとして入力され
る。また、ワークねじれ角測定手段によってワークのね
じれ角が測定される。そして、測定されたワークねじれ
角と入力された疵位置データとから、疵取り加工位置算
出手段によって、疵取り工具で疵取り加工を行うべき位
置が算出される。これによって、ワークにねじれがある
場合にはそのねじれ角をも考慮した加工位置が算出され
て、その位置に疵取り工具が位置決めされて疵取り加工
が行われる。従って、ワークにねじれがある場合におい
ても疵取り工具を正確にワーク表面の疵の存在する位置
に当接させて疵取り加工を行うことができ、常に確実に
疵取り加工を行うことができる。このようにして、ねじ
れを有するワークについても確実にワーク表面の疵を除
去することができる自動疵取り装置となる。

【００１６】また、請求項３に記載された自動疵取り装
置においては、請求項１の自動疵取り装置におけるワー
ク位置測定手段として、ワーク表面に細線を投影する細
線投影手段と、投影された細線を撮像する撮像手段とを
有している。そして、撮像された細線の端部の位置を検
出することによって、ワーク位置が測定される。こうし
て撮像された細線の端部の位置を、曲がりのない基準の
ワークの場合の端部の位置と比較することによってワー
クの曲がり量が算出され、この曲がり量に応じて正確な
加工位置が算出される。そして、その位置に疵取り工具
が位置決めされて疵取り加工が行われる。このようにし
て、曲がりを有するワークについての曲がり量の測定を
容易に行うことができる自動疵取り装置となる。

【００１７】さらに、請求項４に記載された自動疵取り
装置においては、請求項２の自動疵取り装置におけるワ
ークねじれ角測定手段として、ワーク表面に細線を投影
する細線投影手段と、投影された細線を撮像する撮像手
段とを有している。そして、撮像された細線の傾きを算
出することによって、ワークねじれ角が測定される。こ
うして測定されたワークねじれ角に応じて正確な加工位
置が算出され、その位置に疵取り工具が位置決めされて
疵取り加工が行われる。このようにして、ねじれを有す
るワークについてのねじれ角の測定を容易に行うことが
できる自動疵取り装置となる。

【００１８】さらに、請求項５に記載された自動疵取り
装置においては、請求項３の自動疵取り装置において、
撮像手段の撮像中心線が、ワーク表面に投影される細線
を含む垂直面に対して所定の角度（以下、「迎角」とい
う。）を有するように取り付けられている。ワーク表面
に投影された細線は、迎角のない場合すなわち真上から
撮像した場合には直線として見えるが、迎角があるため
にワーク表面の角部で細線が曲がって見えることにな
る。従って、ワークの上面に投影された細線の直線部の
終点を探索することによって、ワークの角部（端部）を
検出することができる。このようにして、曲がり量の測
定の基準となる点の検出を容易に行うことができる自動
疵取り装置となる。

【００１９】さらに、請求項６に記載された自動疵取り
装置においては、請求項５の自動疵取り装置において、
撮像手段の撮像中心線が、前記の迎角に加えて、ワーク
表面に投影される細線に垂直な面に対して一定の角度
（以下、「変角」という。）を有するように取り付けら
れている。この変角があることによってワークは常に傾
いて撮像され、ワーク表面に投影された細線は「へ」の
字型に見えることになる。従って、ワークの角部（端
部）は常に撮像された細線の上下方向の極大点に位置す
ることになるので、この極大点を探索することによっ
て、ワークの角部（端部）を検出することができる。こ
のようにして、曲がり量の測定の基準となる点の検出を
さらに容易に行うことができる自動疵取り装置となる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明を具現化した一実施例につい
て、図１〜図９を参照しつつ説明する。まず、本発明に
係る自動疵取り装置の一実施例の機械的な構造につい
て、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１は、自動疵
取り装置の一実施例としての疵取り研削装置２の全体構
成を示す正面図である。また、図２は疵取り研削装置２
の主要部の構造を示す正面図であり、図３はその側面図
である。図１に示されるように、この疵取り研削装置２
は、床面４に固定された一対の支持台６Ａ，６Ｂの間に
水平に渡された一対の走行ビーム８Ａ，８Ｂを有してい
る。この走行ビーム８Ａ，８Ｂ上に、水平方向に移動可
能に研削機１０が設けられている。また、走行ビーム８
Ａ，８Ｂの下には研削台１２が床面４に固定されてお
り、この研削台１２上に、疵取りされるワークとなる特
殊鋼ビレット（以下、単に「ビレット」ともいう。）Ｂ
Ｌが四対の固定治具１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで
固定される。ビレットＢＬは、連続的に鋳造された鋼塊
が一定の長さで剪断又はガス切断されてなる角棒状の鋼
材である。研削機１０は、画像処理装置２８と研削砥石
３４を備えており、研削台１２上に固定されたビレット
ＢＬの形状等を画像処理装置２８で測定して、研削砥石
３４をビレットＢＬの表面疵の位置に正確に位置決めし
て、研削による表面疵の除去を行う。

【００２１】次に、研削機１０の詳細な構造について、
図２及び図３を参照して説明する。図２（Ａ）に示され
るように、研削機１０は研削機本体１４とその走行機
構、画像処理装置２８及びその関連装置、研削砥石３４
及びその移動機構・駆動機構を中心として構成されてい
る。研削機本体１４は、前後の走行車輪５２Ａ，５３Ａ
によって、走行ビーム８Ａ上に固定された走行レール４
２Ａ上を走行する。また、図３に示されるように、走行
ビーム８Ｂ上にも走行レール４２Ｂが固定されており、
この走行レール４２Ｂ上を走行する前部の走行車輪５２
Ｂと図示しない後部の走行車輪が研削機本体１４に設け
られている。これらの走行車輪５２Ａ，５３Ａ等は、図
２（Ａ）に示される走行駆動機構２６によって回転駆動
される。さらに、図２（Ａ）及び図３に示されるよう
に、走行レール４２Ａ，４２Ｂを挟むようにして、研削
機本体１４の前後，左右に一対ずつのガイドローラ２４
Ａ，２４Ｂ，４４Ａ等が設けられている。また、図２
（Ａ）に示されるように、研削機本体１４の前後端に
は、ショックダンパ２２，４６がそれぞれ設けられてい
る。

【００２２】研削機本体１４の下部には、画像処理装置
２８と光源部３０が取り付けられている。これらの構造
の詳細について、図２（Ｂ）を参照して説明する。図２
（Ｂ）に示されるように、画像処理装置２８はＣＣＤカ
メラ４８を内蔵しており、光源部３０は半導体レーザ
（Laser Diode,以下「ＬＤ」とも略する。）５０を内蔵
している。ＬＤ５０から出射されたレーザ光は、図示し
ないシリンドリカルレンズとスリットを通過することに
よって、図２（Ｂ）の紙面に垂直な方向に拡げられると
ともに、図２（Ｂ）の左右方向の幅が極めて狭い平面状
のスリット光となる。このスリット光がビレットＢＬの
上面に照射されることによって、ビレットＢＬ上に細い
光のラインが描かれ、この光のラインがＣＣＤカメラ４
８によって撮像される。ＣＣＤカメラ４８は、撮像レン
ズの中心軸が、光源部３０から照射されるスリット光の
面に対して３５°の角度をなすように取り付けられてい
る。

【００２３】研削機本体１４には、砥石保持機構３８に
よって研削砥石３４が取り付けられている。砥石保持機
構３８は砥石回転用モータ４０とギアボックス３６を備
えており、砥石回転用モータ４０の回転力がギアボック
ス３６によって伝達されて研削砥石３４が回転する。ま
た、砥石保持機構３８は図示しない砥石変角機構を備え
ており、図２（Ａ）に実線及び隠れ線で示されるような
研削砥石３４の面が紙面に垂直な状態から、想像線で示
されるような研削砥石３４の面が紙面に平行な状態まで
角度を変えられるようになっている。図２（Ｂ）にも、
研削砥石３４の面が紙面に垂直な状態と、紙面に平行な
状態とが描かれている。砥石保持機構３８は研削機本体
１４に対して昇降可能に取り付けられており、研削機本
体１４の上部に設けられた昇降駆動装置２０及び圧着用
油圧シリンダ１８によって昇降する。圧着用油圧シリン
ダ１８は、研削砥石３４をワーク（本実施例ではビレッ
トＢＬ）に押し付ける圧力を調節するためのものであ
る。研削砥石３４の押し付け圧力は、ロードセル荷重検
出器１６によって測定される。さらに、研削機本体１４
の下端には砥石径検出装置３２が設けられており、研削
加工における研削砥石３４の磨耗に伴う砥石径の変化を
検出する。この砥石径検出装置３２は研削砥石３４を挟
んで設けられた一対の投光器と受光器を有しており、投
光器から照射される光が遮られる高さに基づいて砥石径
を測定する。

【００２４】次に、ビレットＢＬの幅方向に対する研削
砥石３４の位置を調整する機構について、図３を参照し
て説明する。図３に示されるように、研削機本体１４に
は左右の走行支持部５４Ａ，５４Ｂが固定されている。
走行支持部５４Ａには前記の走行車輪５２Ａとガイドロ
ーラ２４Ａが回転可能に取り付けられており、走行支持
部５４Ｂには走行車輪５２Ｂとガイドローラ２４Ｂが回
転可能に取り付けられている。走行支持部５４Ａ，５４
Ｂ上には上部ガイド取付部材５６Ａ，５６Ｂがそれぞれ
固定されており、これらの上部ガイド取付部材５６Ａと
５６Ｂの間には上部幅方向ガイド５８が固定されてい
る。また、研削機本体１４の下部には下部ガイド取付部
材６６Ａ，６６Ｂがそれぞれ固定されており、これらの
下部ガイド取付部材６６Ａと６６Ｂの間には下部幅方向
ガイド６８が固定されている。そして、上部幅方向ガイ
ド５８及び下部幅方向ガイド６８には、幅方向移動キャ
リッジ６０が図の左右方向にスライド可能に取り付けら
れている。上述した昇降駆動装置２０，圧着用油圧シリ
ンダ１８，ロードセル荷重検出器１６，砥石保持機構３
８は、全てこの幅方向移動キャリッジ６０に取り付けら
れている。

【００２５】一方、研削機本体１４には幅方向位置決め
駆動装置６２が取り付けられており、この幅方向位置決
め駆動装置６２のボールねじ６４が、幅方向移動キャリ
ッジ６０に固定されたボールねじナット７０に噛み合っ
ている。従って、幅方向位置決め駆動装置６２が作動し
てボールねじ６４が回転することによって、幅方向移動
キャリッジ６０が研削機本体１４に対して図３の左右方
向にスライドする。以上説明した構造によって、研削台
１２に固定治具１２ｄ等で固定されたビレットＢＬに対
して、研削砥石３４が三次元の各方向に移動する。すな
わち、研削機１０が走行レール４２Ａ，４２Ｂ上を走行
することによって、ビレットＢＬの長手方向（図３の紙
面に垂直な方向）に研削砥石３４が水平移動する。ま
た、幅方向移動キャリッジ６０が上下の幅方向ガイド５
８，６８上をスライドすることによって、ビレットＢＬ
の幅方向（図３の左右方向）に研削砥石３４が水平移動
する。さらに、砥石保持機構３８が幅方向移動キャリッ
ジ６０に対して昇降することによって、ビレットＢＬに
対して研削砥石３４が昇降する。

【００２６】次に、ビレットＢＬの全周にわたって表面
疵を除去する手順について、図４を参照して説明する。
まず、図４（Ａ）に示されるように、ビレットＢＬが研
削台１２上に水平に固定され、ビレットＢＬの上面の疵
ＦＬ（図においては疵の深さが誇張して描かれてい
る。）が除去される。すなわち、後述する手順によって
疵ＦＬの上に研削砥石３４が正しく位置決めされ、研削
砥石３４が回転することによって、表面疵ＦＬが研削除
去される。次に、図４（Ｂ）に示されるように、研削台
１２上のビレットＢＬが、四面がそれぞれ研削台１２の
面に対して約４５°の角度をなすように回動されて固定
される。そして、ビレットＢＬの上角部の疵ＦＬが研削
砥石３４によって研削除去される。続いて、研削台１２
上のビレットＢＬがさらに約４５°回転されて固定さ
れ、上面になった面の表面疵ＦＬが研削除去される。以
下同様にして、ビレットＢＬを４５°ずつ回転させなが
ら平面とコーナー部の疵の除去が交互に行われる。こう
して、ビレットＢＬの四面と四つのコーナー部の表面疵
が除去されて、一本のビレットＢＬの疵取り研削処理が
終了する。

【００２７】次に、ビレットＢＬの形状（曲がり・ねじ
れ）を測定することによって、表面疵ＦＬの位置に正確
に研削砥石３４を移動させる手順について、図５〜図９
を参照して説明する。まず、ビレットＢＬの形状を測定
する方法について、図５〜図７を参照して説明する。図
５〜図７は、ＣＣＤカメラ４８によるビレットＢＬの撮
像方法及び撮像された画面を示す図である。図５（Ａ）
に示されるように、ＬＤ５０から出射された平面状のス
リット光５０ａがビレットＢＬに当てられて、ビレット
ＢＬの上面に細い光のライン（以下、「輪郭線」とい
う。）８２が描かれる。この輪郭線８２がＣＣＤカメラ
４８によって撮像される。先に説明したように、ＣＣＤ
カメラ４８の撮像レンズの中心軸とスリット光５０ａの
面との成す角度（以下、「カメラ迎角」という。）は３
５°である。そして、ＣＣＤカメラ４８は、この迎角３
５°の面内でさらに垂直方向から約２２°傾いて取り付
けられている。この角度を、以下、「カメラ変角」とい
う。この約２２°のカメラ変角があるために、図５
（Ｂ）に示されるように、撮像画面８０内に表れる輪郭
線８２は傾いて見えることになる。図６は、コーナー部
を研削するために図４（Ｂ）に示されるように約４５°
傾けて固定されたビレットＢＬを撮像した場合を示して
いる。カメラ変角を約２２°としたのは、図５に示され
る平面研削の場合と図６に示されるコーナー部研削の場
合とで、撮像画面８０内のＸ軸８０ｘ，Ｙ軸８０ｙと輪
郭線８２との成す角度が余り変わらないようにするため
である。

【００２８】さて、こうして撮像された輪郭線８２から
ビレットＢＬの曲がり量及びねじれ角を測定する方法に
ついて、図７を参照して説明する。以下の手順は、画像
処理装置２８内において実行される。ここでは、平面研
削の場合（図４（Ａ），図５に示される場合）について
説明する。まず、図７（Ａ）に示されるように、撮像画
面８０内において、Ｘ軸８０ｘを輪郭線８２のコーナー
部に接する位置まで上下に移動させる。このときのＸ軸
８０ｘの撮像画面８０内での上下方向の座標を、Ｙｍｉ
ｎとする。続いて、この接点８２ａを通る位置までＹ軸
８０ｙを左右に移動させて、このときのＹ軸８０ｙの水
平方向の座標をＸｍｉｎとする。この接点８２ａを、測
定原点（ＤＸ，ＤＹ）とする。すなわち、ＤＸ＝Ｘｍｉ
ｎ，ＤＹ＝Ｙｍｉｎである。本実施例においては、約２
２°のカメラ変角を持たせているために、以上の操作に
よってビレットＢＬのコーナー部の一点が必ず測定原点
となる。この測定原点８２ａの座標（ＤＸ，ＤＹ）を、
予め測定された曲がり・ねじれのない基準ビレットにつ
いての測定原点の座標と比較することによって、その撮
像位置におけるビレットＢＬの曲がり量を求めることが
できる。なお、ビレットＢＬにねじれがあると、Ｘ軸８
０ｘが輪郭線８２に接する位置がビレットＢＬの角Ｒ部
の範囲内でずれ、従って測定原点８２ａの座標もずれる
ことになる。しかし、このずれは、後で図８，図９につ
いて説明する補正式の中でねじれ角に応じて補正係数と
して取り込まれるため、曲がり量に基づく補正は接点８
２ａの位置がずれても常に正確に行われる。

【００２９】続いて、図７（Ｂ）に示されるように、測
定原点８２ａから右回りにビレットＢＬの上面の輪郭線
８２に沿って、一定間隔で輪郭点の抽出操作を行う。こ
うして抽出された輪郭点のうちの二点（Ｘｍ，Ｙｍ），
（Ｘｎ，Ｙｎ）から、次式（１）によって、撮像画面８
０内での輪郭線８２の傾斜角θが求められる。 θ＝Ａｒｃｔａｎ｛（Ｙｍ−Ｙｎ）／（Ｘｍ−Ｘｎ）｝ … （１） この傾斜角θを、予め測定された曲がり・ねじれのない
基準ビレットについての傾斜角と比較することによっ
て、その撮像位置におけるビレットＢＬのねじれ角を求
めることができる。

【００３０】次に、ビレットＢＬの曲がり・ねじれの測
定結果から研削砥石３４の位置を補正するための機構の
全体構成について、図８を参照して説明する。図８は、
研削砥石３４の位置を補正する機構の全体構成を示す模
式図である。図８に示されるように、疵取り研削装置２
とは別に設けられた探傷装置９４から、表面疵の位置・
深さ等についての疵情報とワークの材料情報が疵取り研
削装置２の制御回路部９２に送信される。ここで、探傷
装置９４から送信される表面疵の位置の情報は、図１０
に示されるような、ワーク（ビレットＢＬ）上に座標基
準をとった疵マップ１００である。また、上述したレー
ザ光源３０，ＣＣＤカメラ４８，画像処理装置２８から
なるビレット形状検出装置９０からの情報も、制御回路
部９２に取り込まれる。この制御回路部９２は、中央処
理装置（ＣＰＵ）とＲＡＭ，ＲＯＭのメモリ装置を中心
とするコンピュータシステムであり、入力されたデータ
に基づいて演算処理を行う。制御回路部９２における演
算処理によって求められた位置補正量のデータは、制御
信号として、上述した幅方向駆動位置決め装置６２に送
信される。

【００３１】幅方向駆動位置決め装置６２は、サーボモ
ータの制御・駆動回路９６とサーボモータ７２からな
り、このサーボモータ７２によって前述の如くボールね
じ６４が回転して幅方向移動キャリッジ６０が左右にス
ライドする。このように、本実施例においては、研削砥
石３４の水平方向の位置のみが補正される。ビレットＢ
Ｌの曲がり・ねじれによって表面疵の位置が上下方向に
ずれていても、図２（Ａ）の昇降駆動装置２０によって
研削砥石３４を下降させて、ビレットＢＬに当たったと
ころで圧着用油圧シリンダ１８とロードセル荷重検出器
１６で所定の押し付け荷重に調節して研削すれば良いか
らである。従って、位置補正量の算出に当たっては、探
傷装置９４から入力された疵位置座標のうち幅方向の座
標Ｘ１のみが用いられる。

【００３２】次に、ビレット形状検出装置９０によるビ
レットＢＬの形状（曲がり・ねじれ）の測定結果から研
削砥石３４の位置補正量を算出する手順について、図８
及び図９を参照して説明する。図９（Ａ）は、ＣＣＤカ
メラ４８による撮像画面８０を示す図である。図９
（Ａ）に想像線８４で示されるのは曲がり・ねじれのな
いビレットを撮像した場合に撮像画面８０上に表れる輪
郭線であり、実線８２で示されるのは曲がり及びねじれ
を有する実際のビレットを撮像した輪郭線である。ただ
し、図９（Ａ）においては、見やすくするために、スリ
ット光５０ａが当たらないため実際には輪郭線として表
れないビレットの下部までも示している。ここで、輪郭
線８４で示される理想的なビレットの上面を示す線と撮
像画面８０のＸ軸８０ｘとの成す角度は１８°であり、
図５（Ａ）に示されるカメラ変角約２２°と一致してい
ない。これは、図５（Ａ）に示されるようにカメラ迎角
が３５°あるために、ＣＣＤカメラ４８による撮像画面
８０においては、ビレットの上面を示す輪郭線８２とＸ
軸８０ｘとの成す角度が実際より小さく見えることによ
る。

【００３３】さて、図９（Ａ）に示されるように、曲が
り・ねじれのあるビレットの輪郭線８２における測定原
点８２ａの座標（ＤＸ，ＤＹ）は、理想的な輪郭線８４
における測定原点（基準原点）の座標からずれる。本実
施例においては、基準原点の座標が（３７０，１６０）
となるように、ＣＣＤカメラ４８と研削台１２の中心位
置との関係を調整している。この画面８０上における基
準原点と測定原点とのＸ座標及びＹ座標の差は、それぞ
れ（３７０−ＤＸ），（ＤＹ−１６０）となる。ここ
で、カメラ変角に基づく輪郭線８２，８４の傾きがある
ために、ビレットＢＬの水平方向のずれは単純に（３７
０−ＤＸ）から求めることはできない。すなわち、図９
（Ａ）に示されるように、（３７０−ＤＸ），（ＤＹ−
１６０）から求められる基準ビレット水平方向のベクト
ル成分８６ｘ，８６ｙが、実際のビレットＢＬの水平方
向のずれとして効いてくる。これらのベクトル成分８６
ｘ，８６ｙは、理論的には幾何学的に算出することも可
能であるが、本実施例においては実際に種々の曲がり・
ねじれを有するビレットＢＬの疵取りを行った実験結果
から経験的に補正式を求めている。

【００３４】すなわち、図８に示されるように、右方向
への補正値を（＋）とし左方向への補正値を（−）とす
ると、測定原点８２ａのＸ座標ＤＸに基づく水平方向の
砥石位置補正値Ｘｃ（ＤＸ）は、次式（２）で求められ
る。 Ｘｃ（ＤＸ）＝｛（３７０−ＤＸ）×１０／１８｝ … （２） 同様に、測定原点８２ａのＹ座標ＤＹに基づく水平方向
の砥石位置補正値Ｘｃ（ＤＹ）は、次式（３）で求めら
れる。 Ｘｃ（ＤＹ）＝｛（ＤＹ−１６０）×１／８｝ … （３） これらの式に現れる係数「１０／１８」，「１／８」
は、いずれも多数のビレットＢＬの疵取りを行った実験
結果から経験的に求められた補正係数である。

【００３５】次に、ビレットＢＬのねじれによる研削砥
石３４の当接位置のずれについて、図９（Ｂ）を参照し
て説明する。図９（Ｂ）は、ビレットＢＬのねじれによ
る研削砥石３４の当接位置のずれを示す図である。ねじ
れがないビレットＢＬａの場合には、研削砥石３４の中
心線３５が表面疵ＦＬａを通る位置に研削砥石３４を水
平移動させてそのまま下降させれば、研削砥石３４ａは
正確に表面疵ＦＬａに当たる。しかし、右回りにねじれ
ているビレットＢＬｂの場合には、中心線３５が表面疵
ＦＬｂを通る位置から研削砥石３４を下降させると、表
面疵ＦＬｂから左側にずれた位置Ｇｂに研削砥石３４ｂ
が当たる。また、左回りにねじれているビレットＢＬｃ
の場合には、中心線３５が表面疵ＦＬｃを通る位置から
研削砥石３４を下降させると、表面疵ＦＬｃから右側に
ずれた位置Ｇｃに当たってしまう。従って、ビレットＢ
Ｌにねじれがある場合にも、研削砥石３４の水平位置を
補正する必要がある。ビレットＢＬのねじれは、撮像画
面８０上の輪郭線８２の傾斜角θとして表れるので、こ
のθの値と、ねじれがない場合の輪郭線８４の傾斜角１
８°との差に応じて水平位置を補正すれば良い。

【００３６】すなわち、傾斜角θが１８°より大きい場
合には右回りにねじれているのであるから、研削砥石３
４の水平位置を右方向に補正すれば良い。また、θが１
８°より小さい場合には左回りにねじれているのである
から、研削砥石３４の水平位置を左方向に補正すれば良
い。図８に示されるように、右方向への補正値を（＋）
とし左方向への補正値を（−）とすると、傾斜角θに基
づく水平方向の砥石位置補正値Ｘｃ（θ）は、次式
（４）で求められる。 Ｘｃ（θ）＝｛（θ−１８）×６｝×（砥石径／５４０） … （４） 式（４）に現れる係数「６」は、多数のビレットＢＬの
疵取りを行った実験結果から経験的に求められた補正係
数である。この補正係数「６」を掛けることによって、
ビレットＢＬのねじれによる測定原点８２ａのずれの影
響も取り込まれている。また、「砥石径」は、砥石径検
出装置３２で測定された砥石径をｍｍで示した値であ
り、「５４０」は未使用の研削砥石３４の径が５４０ｍ
ｍであることを意味している。この項「砥石径／５４
０」を掛けることによって、研削砥石３４の磨耗に伴う
砥石径の変化の影響が打ち消される。

【００３７】さらに、図８に示されるように、疵取り研
削装置２の位置決め原点７４から疵座標の原点であるビ
レットＢＬの左コーナー部までの距離は、位置決め原点
７４から砥石台１２の中心線までの距離（本実施例では
１５０ｍｍ）から、ビレットＢＬの幅（本実施例では１
５３ｍｍ）の１／２を差し引いた値となる。ただし、砥
石台１２の中心線と、その上に固定されたビレットＢＬ
の幅方向の中心線は一致しているものとする。以上よ
り、位置決め原点７４から疵ＦＬの位置までの正しい水
平移動量Ｘｃは、上式（２）〜（４）で求められる各値
を用いて次式（５）で与えられる。 Ｘｃ〔ｍｍ〕＝１５０−（１５３／２）＋Ｘ１ ＋Ｘｃ（ＤＹ）＋Ｘｃ（ＤＹ）＋Ｘｃ（θ） … （５）

【００３８】こうして算出された水平移動量Ｘｃだけボ
ールねじ６４が回転し、幅方向移動キャリッジ６０がス
ライドして、研削砥石３４が正しい水平位置に位置決め
される。そして、昇降駆動装置２０によって研削砥石３
４が下降して、ビレットＢＬに当たったところで圧着用
油圧シリンダ１８とロードセル荷重検出器１６によって
所定の押し付け荷重で研削が行われ、疵ＦＬが自動的に
研削除去される。このようにして、本実施例の自動疵取
り装置２においては、ビレットＢＬに曲がり・ねじれが
あっても、正確に研削砥石３４を位置決めして、確実に
ビレットＢＬ表面の疵ＦＬを除去することができる。な
お、図２（Ｂ）に示されるように、研削砥石３４の中心
線とＬＤ５０から出射されるスリット光とは距離Ｌ１だ
け離れている。従って、形状検出装置９０で測定される
ビレットＢＬの形状は、研削砥石３４の直下の形状とは
厳密には異なるものとなる。しかし、通常のビレットＢ
Ｌの曲がり・ねじれの程度に対して距離Ｌ１は充分小さ
いので、測定されたビレットＢＬの形状は、研削砥石３
４の直下の形状とほぼ一致する。従って、そのまま研削
砥石３４を疵ＦＬ上に下降させて研削を行っても、実用
上支障はない。なお、より精密に疵取り加工を行う場合
は、まず図２の左方向に研削機１０を距離Ｌ１スライド
させて疵ＦＬの直上にスリット光を当てて測定を行い、
その後研削機１０を右方向に距離Ｌ１だけ戻して研削砥
石３４を下降させれば良い。

【００３９】本実施例においては、本発明の自動疵取り
装置を特殊鋼ビレットの表面疵の研削工程に適用した場
合について説明したが、その他のいかなる形状あるいは
材質のワークの表面疵の除去にも適用することができ
る。例えば、形状としては角棒形状のビレット以外にも
直方体形状のスラブ等、また材質としては炭素鋼等の鋳
造物，アルミニウム合金やマグネシウム合金等の非鉄鋳
物，陶磁器等のセラミックス，木材，プラスティックや
ゴム等のような、表面に存在する疵を研削，切削等の加
工によって除去できる素材についても、同様に適用でき
る。また、研削砥石３４についても通常の砥石に限られ
ることなく、研削対象となるワークの材質に応じて、例
えばダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等
の砥粒や、ビトリファイド砥石, レジノイド砥石, ゴム
砥石, 等で形成された研削工具等の、他の研削材を用い
ることもできる。さらに、本実施例における迎角（３５
°），変角（約２２°）等の値は一例を示すものであ
り、研削されるワークの大きさ，形状，材質や研削砥石
の厚さ・径等の条件に応じて、種々の適切な値を選定で
きる。自動疵取り装置のその他の部分の構造，形状，大
きさ，配置，数，材質等についても、本実施例に限定さ
れるものではない。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の発明においては、ワークの位
置を測定する手段と、測定されたワーク位置と入力され
た疵位置データとから疵取り工具で疵取り加工を行うべ
き位置を算出する手段とを有する自動疵取り装置を創出
したために、曲がりを有するワークについてもワーク表
面の疵を確実に除去することができる。これによって、
変形を有するワークについても自動的に疵取りを行うこ
とができる実用的な自動疵取り装置となる。

【００４１】また、請求項２に係る発明においては、ワ
ークのねじれ角を測定する手段と、測定されたワークね
じれ角と入力された疵位置データとから疵取り工具で疵
取り加工を行うべき位置を算出する手段とを有する自動
疵取り装置を創出したために、ねじれを有するワークに
ついてもワーク表面の疵を確実に除去できる。これによ
って、変形を有するワークについても自動的に疵取りを
行うことができる実用的な自動疵取り装置となる。

【００４２】さらに、請求項３に係る発明では、細線投
影手段と撮像手段を用いて細線の端部の位置を検出する
ことによってワーク位置を測定する自動疵取り装置を創
出したために、曲がりを有するワークについての曲がり
量の測定を容易に行うことができる。これによって、変
形を有するワークの自動的な疵取りをより容易かつ確実
に行うことができる、極めて実用的な自動疵取り装置と
なる。

【００４３】また、請求項４に係る発明においては、細
線投影手段と撮像手段を用いて細線の傾きを算出するこ
とによってワークねじれ角を測定する自動疵取り装置を
創出したために、ねじれを有するワークについてのねじ
れ角の測定を容易に行うことができる。これによって、
変形を有するワークの自動的な疵取りをより容易かつ確
実に行うことができる、極めて実用的な自動疵取り装置
となる。

【００４４】さらに、請求項５に係る発明においては、
撮像手段を所定の迎角を有するように取り付け、ワーク
の上面に投影された細線の直線部の終点を探索すること
によってワークの端部を検出する自動疵取り装置を創出
したために、曲がり量の測定の基準となる点の検出を容
易に行うことができる。これによって、変形を有するワ
ークの自動的な疵取りをより容易かつ確実に行うことが
できる、極めて実用的な自動疵取り装置となる。

【００４５】さらに、請求項６に係る発明では、撮像手
段を迎角に加えて変角を有するように取り付け、撮像さ
れた細線の極大点を探索することによってワークの端部
を検出する自動疵取り装置を創出したために、曲がり量
の測定の基準となる点の検出をさらに容易に行うことが
できる。これによって、変形を有するワークの自動的な
疵取りをより容易かつ確実に行うことができる、極めて
実用的な自動疵取り装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動疵取り装置の一実施例の全体
構成を示す正面図である。

【図２】自動疵取り装置の一実施例の主要部の構造を示
す正面図である。

【図３】自動疵取り装置の一実施例の主要部の構造を示
す側面図である。

【図４】自動疵取り装置の一実施例における研削砥石に
よる疵取りの方法を示す図である。

【図５】自動疵取り装置の一実施例における撮像方法及
び撮像画面を示す図である。

【図６】自動疵取り装置の一実施例における撮像方法及
び撮像画面を示す図である。

【図７】自動疵取り装置の一実施例における撮像画面を
示す図である。

【図８】自動疵取り装置の一実施例における補正量の算
出方法を示す図である。

【図９】自動疵取り装置の一実施例における補正量の算
出方法を示す図である。

【図１０】従来の自動疵取り装置における疵取り方法を
示す図である。

【図１１】従来の自動疵取り装置における疵取り方法を
示す図である。

【符号の説明】

２ 自動疵取り装置 ３０ 細線投影手段 ３４ 疵取り工具 ４８ 撮像手段 ８２ａ 細線の端部 ９０ ワーク位置測定手段 ９０ ワークねじれ角測定手段 ９２ 疵位置データ入力手段 ９２ 疵取り加工位置算出手段 １００ 座標データ ＢＬ ワーク ＦＬ 疵 θ 細線の傾き

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク表面の疵を疵取り工具で疵取り加
   工して除去する自動疵取り装置であって、 前記ワーク表面に存在する疵の位置についての情報を前
   記ワーク表面に沿った座標系を基準とした座標データと
   して入力する疵位置データ入力手段と、 前記ワークの位置を測定するワーク位置測定手段と、 該測定されたワーク位置と前記入力された疵位置データ
   とから前記疵取り工具で疵取り加工を行うべき位置を算
   出する疵取り加工位置算出手段、とを有することを特徴
   とする自動疵取り装置。
2. 【請求項２】 ワーク表面の疵を疵取り工具で疵取り加
   工して除去する自動疵取り装置であって、 前記ワーク表面に存在する疵の位置についての情報を前
   記ワーク表面に沿った座標系を基準とした座標データと
   して入力する疵位置データ入力手段と、 前記ワークのねじれ角を測定するワークねじれ角測定手
   段と、 該測定されたワークねじれ角と前記入力された疵位置デ
   ータとから前記疵取り工具で疵取り加工を行うべき位置
   を算出する疵取り加工位置算出手段、とを有することを
   特徴とする自動疵取り装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載された自動疵取り装置で
   あって、 前記ワーク位置測定手段は、前記ワーク表面に細線を投
   影する細線投影手段と、該投影された細線を撮像する撮
   像手段とを有し、該撮像された細線の端部の位置を検出
   することによって前記ワーク位置を測定することを特徴
   とする自動疵取り装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載された自動疵取り装置で
   あって、 前記ワークねじれ角測定手段は、前記ワーク表面に細線
   を投影する細線投影手段と、該投影された細線を撮像す
   る撮像手段とを有し、該撮像された細線の傾きを算出す
   ることによって前記ワークねじれ角を測定することを特
   徴とする自動疵取り装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載された自動疵取り装置で
   あって、 前記撮像手段はその撮像中心線が前記ワーク表面に投影
   される細線を含む垂直面に対して所定の角度を有するよ
   うに取り付けられており、前記ワークの上面に投影され
   た細線の直線部の終点を探索することによって前記ワー
   クの端部を検出することを特徴とする自動疵取り装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載された自動疵取り装置で
   あって、 前記撮像手段は、前記所定の角度に加えて、その撮像中
   心線が前記ワーク表面に投影される細線に垂直な面に対
   して一定の角度を有するように取り付けられており、 前記撮像された細線の上下方向の極大点を探索すること
   によって前記ワークの端部を検出することを特徴とする
   自動疵取り装置。