JPH02235537A - 自動疵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、線材を伸線加工するときに、線材表面の疵を
自動的に除去する装置の改良に関する。

【従来の技術】

たとえばベアリング用ボールの製造のために工具鋼の線
材を冷間で伸線するに当っては、線材の表面にある疵を
切削除去しなければならない。 この作業を自動的に行なう装置が種々開発ざれ、実用ざ
れている。 在来の自動疵取装置は、一般に工具を線材の疵のある位
置において回転させ、全周にわたり切削を行なう方式を
とっていたから、疵が深いときは線材に大きなくびれが
生じて断線の原因となるほか、歩留りが低下して高価な
材料を加工する場合にはコスト高を招く。　従って、疵
の除去のための切削は、必要な限度で行なうことが望ま
しい。 発明者らの一人は、他の共同研究者とともに、この要望
にこたえる自動疵取装置を開発して、すでに開示した（
実開昭６３−４１４１８号）。 その装置は、第１図に示ずように、走行する線材（１）
の表面疵を検出し、検出した疵に関する情報を電気信号
として出力する探傷殿構（４）、工具を線材の周囲に回
転させて疵の上に位置させ、半径方向に進退させること
によって疵の部分だけを切削する疵取機構（６）、およ
び上記探傷機構からの信号を受けて疵取機構を制御する
制郭機構（５）から本質的に成っている。　第１図にお
いて、（２）は線材をコイルから繰り出すためのペイオ
フスタンドであり、（３）は、伸線ダイス（Ｄ１，Ｄ２
，Ｄ３）で伸線ざれた線材を再びコイルに巻き取るため
のティクアップスタンドである。 疵取機構の構造は、第２図に示すように、線材（１）に
対して油圧により進退して切削する工具（６３）と支持
ロールの組を、矢印の方向に回転可能に設けたものでお
る。 上記の装置にあいては、疵の位置に関ずる信号をパルス
で出力し、それにより疵取機構のステッピングモータを
回転させて工具の位置を定めるとともに、ステッピング
モータの回転量を読み取るエンコーダをもそなえ、上記
パルス信号に従って忠実に回転したか否かを、閉ループ
を形成して確認することにより動作の確実をはかってい
る。 ［発明が解決しようとする課題１ 本発明の目的は、上記したざきの本案の装置をさらに改
良し、疵取りのための切削を必要最少限に止めて実施す
ることのできる自動疵取装置を提供することにある。 ［課題を解決するための手段】 本発明の自動疵取装置は、第１図に示したような、線材
の伸線加工に当ってその表面の疵を自動的に除去する装
置であって、走行する線材の表面疵を検出し、検出した
疵に関する情報を信号として出力する探傷機構（４）、
工具を線材の周囲に回転させて疵の上に位置させ、半径
方向に進退させることによって疵の部分だけを切削する
、第２図に示したような疵取機構（６）；および上記探
傷機構からの信号を受けて疵取機構を制御する制′ａ機
構（５）から本質的に成る自動疵取装置において、疵の
位置、深さおよび長さに対応した信号を出力し、それに
従って工具を駆動するように構成したことを特徴とする
。　疵の検出には、回転探＠機、たとえば単数または複
数の回転プローブを用いた渦流探傷機や、交流漏洩磁束
探傷機の類を使用すればよい。 ダイスＤ１は通常の伸線ダイスまたは若干低い減面率の
伸線ダイスであり、Ｄ２はスキンパスダイスであり、Ｄ
３は疵取により変形した部分の真円度を回復するために
通す仕上げダイスである。 このように、探傷機構と疵取機崩との間に伸線ダイスを
そなえた場合は、減面に伴う疵の長さの増加、疵位置の
変化および線材走行速度の増大を演算し、探傷機構から
の信号を加工して疵取機構に送る機能を制御機構に与え
る。 第１図の主要部、すなわち探傷機構（４）、制御機構（
５）および疵取機構（６）の部分について、代表的な構
成例の詳細を示せば、第３図のようになる。　第３図に
おいて、探傷機構（４）は、プローブ（４３》の回転を
制御する回転制御器（４１）、回転探傷機（４２）およ
びそこからの出力を処理して疵信号（ＳＫ）として制御
機構に与えるための信号処理器（４４）からなる。 疵取機構（６）は、切削工具（６３）、それを駆動する
工具駆動機（６２）、および制御機構からの制御信号に
従って工具駆動機を制御する駆動制御器（６１）からな
る。 制御機構（５）は、第３図では、制御部（５１）および
設定表示部（５２）からなることだけ示したが、詳細を
説明すれば第４図のようになる。 制御部（５１）には、信＠処理装置（４４）からの疵信
号（ＳＫ）、回転探傷Ｉｌｌ（４２）の１回転ごとに、
たとえば近接スイッチなどから発生する回転周期信号（
ＳＹ）、および測長用オンラインパルスジエネレータ（
７）からの測長パルス信号（ＰＧ）が入力される。 疵信号（ＳＫ）は、たとえば４個のセンサブローブの発
する微弱な信号を、増幅、フィルターＳ／Ｎ比向上など
の処理を行なって、それぞれのチャンネルで（この場合
４本のチャンネルで）入ってくる。　それぞれの疵信号
は、ピークホールド回路（５１’ｌ）、アナログ・デジ
タル変換器（Ａ／Ｄ＞をへて、バスライン（５１３）に
出力ざれる。 回転周期信号（ＳＹ）は、マルチプライア（５１４）に
入力され、そこで線材外側の円周を区分する適当な数た
とえば３２に分割ざれて、円周分割タイミングパルスが
そこから発生する。　それによって、疵信号がプローブ
の回転円周上の、換言すれば線材外周上のどの位置のも
のでおるかを確認するための基準が与えられる。 一方、測長オンラインパルスジエネレータ（７）からの
測長パルス信号（ＰＧ）は、たとえば１Ｍの長さを測定
するごとに１パルスとして与えられ、デバイダ（５１５
）によって、たとえば５分割される。　従ってその場合
は、線材の艮ざ方向に５簡をひとつの単位として取汲い
、疵の評価を行なう。 マルチプライア（５１４）ｅよびデバイダ（５１５）の
出力は、インターフェース（Ｉ／Ｏ）を通してバスライ
ン（５１３）に共有ざれる。 演算は、マイクロプロセッサＭＰＬＩたとえば６８００
０により、メモリの助けを借りて行なう。 メモリは、起動用および演算式を書き込んでおくＲＯＭ
と、入力されたデータを演算しメモリ空間上に作表する
ＲＡＭとからなる。　疵取機構を制御するための演算結
果は、インターフェース■／０を通して、信＠ＳＡおよ
びＳＢとして出力される。 疵取機構を機能させるための初期条件設定値の入力と表
示は、第４図でＩ／Ｏを通してバスライン（５１３）に
接続ざれたに設定表示部（５２）において行なう。　設
定表示部（５２）は、ディスプレイ（５２１）およびプ
リセット（５２２）からなる。 ディスプレイ（５２１）の具体例は、第５図に示した、
円周上に配列した複数の表示手段たとえばＬＥＤと、疵
の深さと長さとの組み合わせで評価した４種のグレード
の疵の検出回数を表示するカウンタと、パラメータ設定
値を表示する画面、たとえばＣＲＴをそなえたものであ
る。　上記のＬＥＤは、線材の外周を区分した数に対応
した数、この場合は３２個を並べる。　ＬＥＤサークル
の最上部のものは伸線ざれる線材断面の上端を、右横端
のものは線材の出口側からみた断面の右端をそれぞれあ
らわし、回転探傷機のセンサブローブが線材の周囲を回
転して表面の疵を検出ずるたびに、その疵位置に対応し
た位置にめるＬＥＤがフラッシュする。 第５図のパラメータ設定値として設定した線材外径は、
副長パルスジエネレータ（７）の位置における値、つま
り伸線前の値で必って、ダイス（Ｄ１およびＤ２）を通
過することにより外径が小さくなるとともに線材の長さ
が伸長するから、探傷機構（４）で検出した疵の線材上
の位置と疵取機構（６）で疵取りをすべき位置とは異な
ってくる。　厳密にいえば、第１図における回転探傷様
のセンサブローブの中心と疵取工具の線材接触位置との
間隔Ｌを、測長パルスジエネレータ（７）で測長した値
に対して補正しなければならない。 被加工線材の外径をＤ、疵取機構に入る線材の外径をｄ
とするとき、各線径ごとのｄ／Ｄ＝Ｋの値に対応するＬ
の補正値をあらかじめ算出し、その表をＲＯＭに入れて
おくことによって、線材外径Ｄを入力すればＫ値を読み
出してＬ値補正を自動的に行なうことができる。 第５図のパラメータ設定値のひとつ「疵分離定数」とは
、自動疵取を行なうときの線材外側の円周上の各区分間
の分解能を意味する。　回転探傷機のセンサブローブは
、たとえば４個使用した場合は、第６図に示すように線
材（１）の周囲を回転し、その軌跡は第７図Ａに鎖線で
示したようになる。　線材（１）の表面に疵（１１）が
あると、その上を通過したセンサブローブ（４３）から
第７図Ａに実線で示した信号が出力ざれる。　この信号
は、前記したようにＳ／Ｎ比向上のため、第７図Ｂのよ
うにフィルターを通り、第７図Ｃのように反転されたの
ち（これが前記のピークホールド５１１に入力ざれる単
極撮幅アナログ波形である）、Ａ／Ｄ変換を受ける。　
このとき、一対の疵信号が微分ざれて複数の減衰振動波
形にざれ、Ｓ／Ｓ比の向上とひきかえにセンサプローブ
軌跡円周上の長さに換算した疵信号占有長さ（ｔＷ）が
増大して、二以上の疵信号の間の分解能が低下する。 実操業においては、疵取機構の機械的応答追従性も問題
であり、線材外周上に並列して疵が存在するときは深い
疵の除去を優先し、浅い疵は疵取り対象から外さなけれ
ばならない。　深い疵にごく近接して並行に浅い疵が存
在する場合は、前者を除去するために疵取工具が線材に
接触したとき、刃先が線材外周において占める有効切削
幅の中に後者が含まれていれば、同時に切削除去するこ
とが可能である。　これらの条件を考慮に入れて、疵分
離定数を設定する。

【作　用】

以下、フローチャートを参照しつつ、本発明のソフト面
を説明する。 制御機構におけるメインルーチンは、第８図に示すよう
に、１　１　０ｍｓｅｃ割込み」、「３２分割割込み」
およびｒ５ｓ＋＋割込み」の３種であって、これらは、
第９図に示すように機能する。　すなわち、「パラメー
タ設定」において、 「線材外径」を入力することにより、前記したように減
面率に応じたＬ値の補正の演算が行なわれる。 「疵分離定数」を入力することによって、線材外側の円
周上の疵の判定および後記するピークテーブル書き込゜
みが制御ざれる。 「深い（浅い）疵閾値レベル」を入力することによって
、深い（浅い）疵信号振幅の弁別限界が設定ざれる。 伸線作業は、コイルオンライン（線材検出および伸線機
オン）一回転探傷機定常回転チェックー疵取機構オンー
の順でスタートする。 定常状態においては、割込みルーチン群を実行し、探傷
ループにより疵表示を行なう。　その内容は、前記した
ＬＥＤフラッシュによる疵位置のリアルタイム表示に加
えて、疵の累計を積算表示すること、・および設定条件
の違いをＭＰＵが検知してエラーメッセージとして表示
することである。 「１０ＴｒＬＳｅＣ割込み」は、線材の長さ方向におけ
る疵情報を定期的に整理統合するための作業で、疵取機
構の機械的応答性が見掛け上は影響ないとした場合、伸
線速度が１５０ｍ／分であれば、線材長さ方向には２５
＃がひとつの単位となる。 すなわち分解能２５ｍということになる。 ”ＩＯｍｓｅｃ割込みで制御機５溝から疵取機構に与え
られる指示は、第１０図に示すように、疵取工具の線材
の周囲での回転の方向および角度、疵の有無および深さ
にもとづく切削深さ、ならびに切削の直前および直俊に
おける曲加工および俊加工であって、これらは５履割込
みでタイミングをはかつて伝達ざれる。　それとともに
、設定ずみの線材外径の値から、Ｌ値補正にもとづいて
切削タイミングを適正にするための信号遅延用シフトレ
ジスタ長の演算および読込みを行ない、次の割込みのた
めのタイミング調整を行なってリターンする。 ３２分割割込みは、第１１図のフローで行ない、線材の
円周方向にあける疵データを周期的に整理、統合する。 　すでに述べたように、３２分割割込みのタイミングは
、回転探傷機の回転数が変動して回転周期信号（ＳＹ）
の周期に変化があっても、ＳＹを３２分割するようなパ
ルスを発生させて行なう。 このルーチンの主な機能には、上記の円周方向の疵デー
タ整理に加えて、線材の速度の変化を監視することが含
まれる。　すなわち、線材の長さ５酎の移動と３２分割
の一周完了とが一致するか否かをしらへ、不一致の場合
は前回の一周のデータと比較するとともに、次回と比較
して補間を行ない、伸線速度が初期設定値より低下した
場合は、円周データオーバーのメッセージを表示する。 円周上の疵データを読み込んで、リターンする。 データ読み込みの例を示せば、第１表の「円周上疵デー
タテーブル」のとありでおり、これを具象化したモデル
が第１７図である。　第１７図の円筒は矢印の方向に回
転し、その１回転が回転探＠機の１回転に相当する。　
表示方向の区分が順次にコラム１，２．３・・・どなっ
ていて、円筒が１回転するごとにコラム２に蓄えられて
いたデータがコラム３に移動し、コラム３のデータは仙
の作表枠に移される。　このようにして蓄えたデータは
累計され、第２表の「円周上疵データ累計テーブル」が
できる。　この累計値から疵の（深さ）×（長さ）の情
報を得て、疵取機溝への制御信号を出す。　第２表の具
象化モデルが、第１８図である。 ｒ５ｍ割込み」は、第１２図のフローを実行するもので
必って、円周上疵データ累計から円周上最大疵の検出、
疵の深さと円周アドレスの決定、切削すべき疵長さの判
定、あよび疵取工具を適切なタイミングで作動させるた
めのシフトレジスタ信号遅延を行なう。　元疵マツブの
作成は、線材の長さ方向５ｍＩｒＩごとの、かつ円周を
３２分割したアドレスごとに、疵のデータを書き込んで
行なう。 円周データの累計は、上記したとおりでおる。 第１２図において、「円周最大疵検出」のザブルーチン
は、第１３図のフローに従う。　最大疵の判定は、ピー
クテーブルを作成して行なう。 円周上のどのアドレスで大きな疵があるかを判定して記
憶し、第５表に示す第一のピークテーブルをつくるとと
もに、中位の疵について判定して、第６表に示す第二の
ピークテーブルをつくる。 第５表のピーク位置と第６表のピーク位置とが疵分離定
数以内であれば第一のピークテーブルのピークで代表さ
せ、疵分離定数を超えるへだたりがあれば、別に記憶す
る。　このようにして得た円周アドレスと長さ方向アド
レスの組み合わせで疵ピーク位置を定め、第３表に示す
ような疵ピーク位置マップテーブルを作成する。 「疵深さ・円周アドレス決定」のサブルーチンは、第１
４図のフローをもつ。　この作業は、まず第５図の設定
パラメータを読み、疵ピーク位置マップ（第３表）と比
較して、第４表に示す元疵実データテーブルに書き込む
。　第４表のコラム８のアドレスは、たとえば１０２４
、すなわち５Ｘ　１　０２４＝５　１　２０　（ｍ）の
長さにわたって線材の疵の分布に関する情報を蓄積し、
５１２５ｓに至ったときアドレスを１に更新するように
設計する。 「疵長さ判定」のサブルーチンは、第１５図のフローに
従い、疵の深さと長さとを組み合わせて判定する。　判
定は、疵ピーク位置マップテーブル（第３表）、元疵実
データテーブルを照合しながら、パラメータとして設定
した深い（浅い）疵選別の閾値レベルと比較することに
より行なう。 このようにして判定した疵の深さと長さの結果にもとづ
き、疵取機構を線材移動速度と同調ざせて作動ざぜるた
めに出す疵取信号の遅延を行なう、「シフトレジスタ処
理」のサブルーチンを、第１６図のフローで実施する。 制Ｉａ機構の制御部（５１）から疵取機構の駆動制御器
（６１）に送られる指令、それと逆方向のアンサ（アク
ノレツジ）のタイミングを、第１９図のチャート上段に
示す。　同図の下段は、上段の指令が疵取工具（６３）
を動かして線材の疵を切削する状況を示す。　線材（１
）の疵（１１）に対して、破線で示した部分を切削する
ことによってこれを除去する。 このとき、前加工のため切削開始（工具の前進開始）の
指令信号の立上りを５〜１０ＴｒＬＳｅＣ、深い疵の場
合は１０〜１２ｍｓｅｃ早くなるよう、遅延時間を短縮
させる。　この時間の調節により、疵の深い浅いに応じ
て切削開始の時期を適切に定めるわけである。 後加工は、切削工具の後退に要する時間を利用して行な
う。 円周上疵データ テーブル ＊疵信号振幅のＡ／Ｄ変換値 ピークテーブル１ 円周上疵データ累計 テーブル ピークテーブル２ ［発明の効果１ 本発明の線材白動疵取菰置により、伸線ざれる線材の表
面疵の切削除去を、必要最少限の部分の切削によって実
施できる。　従って、減面の度合が線材の各部によって
大きく異なったり、くびれのため断線したりすることは
なく、全長にわたって均一な伸線が行なえる。　材料の
歩留りは限界まで高められ、とくに高価な高合金工具鋼
などの加工においては、コスト抑制に１９立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の自動疵取装置について全体の溝成を
示す概念図である。 第２図は、第１図の装置の疵取殿構の構造を示す、線材
出口方向からみた側面図である第３図は、第１図におけ
る主要な機構について、それらの構成を示すブロック図
である。 第４図は、第２図に示した主要な機溝のうちの制御機構
の詳細を示すブロック図でおる。 第５図は、制御機構の設定表示部の具体例を示す図であ
る。 第６図は、回転探傷機のセンサブローブが被加工線材の
周囲を回転する状況を示す斜視図である。 第７図Ａ−Ｃは、疵信号の線材外側円周上における分解
能が低下する現象を説明するものであって、Ａは線材断
面の一部とその周囲を回転するセンサブローブの軌跡に
出力信号波形を重ねて示した図であり、Ｂはフィルター
後の波形、Ｃは反転後の波形をそれぞれ示す図である。 第８図ないし第１２図は、本発明において制御機構を動
かすソフトウエアを説明するフローチャートであって、
第８図はメインルーチンの３種の割込みを示し、第９図
はメインルーチンの機能を示す。　第１０図は１０ｍｓ
ｅｃ割込みのフロー、第１１図は３２分割割込みのフロ
ー、そして第１２図は５ｍ割込みのフローを、それぞれ
示す。 第１３図ないし第１６図は、いずれも第１２図の５ｍ割
込みのサブルーチンであって、第１３図は円周上最大疵
検出、第１４図は疵深ざ・円周上アドレス決定、第１５
図は疵長さ判定、第１６図はシフトレジスタ迅埋のフロ
ーをそれぞれ示す。 第１７図および第１８図は、ともに線材の円周上のアド
レスを示すものであって、第１７図は第１表の円周疵デ
ータテーブルの、第１８図は第２表の円周疵データ累計
テーブルの、それぞれ具象化モデルである。 第１９図は、制ｔｅｉ構から疵取殿構に与えられる制御
信号のタイミングチャートで必って、疵取り切削の状況
をこれに対比して示してある。 １・・・被加工線材　　　　　２・・・ベイオフスタン
ド３・・・テイクアツプスタンド ４・・・探傷機構 ４１・・・回転制御器　　　４２・・・回転探傷機４３
・・・センサプローブ　４４・・・信号処理器５・・・
制御機構 ５１・・・制御部　　　　　５２・・・設定表示部６・
・・疵取機構 ６１・・・駆動装置　　　　６２・・・工具駆動器６３
・−・切削工具 ７・・・測長パルスジエネレータ Ｄ，Ｄ．Ｄ３・・・伸線ダイス ＳＫ・・・疵信号　　　　　　ＳＹ・・・回転周期信号
ＰＧ・・・測長パルス信＠　　　ＳＡ，ＳＢ・・・制御
信号特許出願人　　　原電子測器株式会社 同　　　　　大同特殊鋼株式会社 代理人　　弁理士　　須　賀　総　夫 ＠１！！１ 第４図 第３図 第６図 第７図 第１０図 第８図 第９図 第１１図 第１４図 第１６図 第１５図 第１７図 第１８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）線材の伸線加工に当つてその表面の疵を自動的に
   除去する装置であって、走行する線材の表面疵を検出し
   、検出した疵に関する情報を信号として出力する探傷機
   構、工具を線材の周囲に回転させて疵の上に位置させ、
   半径方向に進退させることによつて疵の部分だけを切削
   する疵取機構、および上記探傷機構からの信号を受けて
   疵取機構を制御する制御機構から本質的に成る自動疵取
   装置において、疵の位置、深さおよび長さに対応した信
   号を出力し、それに従って工具を駆動するように構成し
   たことを特徴とする自動疵取装置。
2. （２）探傷機構と疵取機構との間に伸線ダイスをそなえ
   、減面に伴う疵の長さの増加、疵位置の変化および線材
   走行速度の増大を演算し、探傷機構からの信号を加工し
   て疵取機構に送る機能を制御機構に与えた請求項１の自
   動疵取装置。
3. （３）線材の単位長さごとの円周上で複数の疵が存在す
   る場合、その深さを比較して、最も深い疵から優先的に
   切削するように疵取工具を駆動するように構成した請求
   項１の自動疵取装置。
4. （４）線材の外側の円周を複数に区分し、各区分におけ
   る疵を時々刻々表示する表示灯をそなえた請求項１の自
   動疵取装置。