JP2010197213A - 丸棒材の切削及び検査のための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ精度よく、丸棒鋼３２の切削及び検査がなされる装置２の提供。
【解決手段】装置２は、フレーム４、第一レール６、第二レール８、駆動部１０、従動部１２、切削機１４、ボールネジ１６、ナット１８、検出器２０及び測定機２２を備えている。駆動部１０と従動部１２とにより、丸棒鋼３２が回転させられる。切削機１４は、第一レール６に沿って移動しうる。切削機１４は、バイト５４を備えている。このバイト５４により、丸棒鋼３２の表面が切削される。ボールネジ１６とナット１８とにより、検出器２０が移動しうる。この検出器２０により、丸棒鋼３２の表面疵が検出される。測定機６４は、第二レール８に沿って移動しうる。測定機２２は、投受光部６４を備えている。投受光部６４からは、丸棒鋼３２に向けてレーザービームが発せられる。このレーザービームにより、丸棒鋼３２の寸法が測定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、丸棒材の表面切削とこの丸棒材の品質検査とを行う装置に関する。

大径の丸棒鋼の製造では、精錬、造塊等の工程を経て得られた鋼塊に、鍛造、圧延等の塑性加工が施される。この塑性加工は、熱間でなされる。得られた丸棒鋼の表面には、塑性加工時の熱の影響で、脱炭層が形成される。丸棒鋼の表面にはさらに、鋼塊に由来する疵や、塑性加工によって生じた疵が存在する。

丸棒鋼の表面が切削されることにより、脱炭層及び表面疵が除去されうる。除去には、ターニングが用いられている。ターニングでは、丸棒鋼の表面にバイトが押し当てられる。バイトは、丸棒鋼の長手方向に移動する。一方、丸棒鋼は回転させられる。この移動と回転とにより、丸棒鋼の表面全体に渡って切削がなされる。

ターニングの後、丸棒鋼の品質が検査される。検査項目としては、表面疵の有無、内部疵の有無及び寸法が例示される。表面疵の検査には、漏洩磁束探傷法が適している。一方、内部疵の検査には、超音波探傷法が適している。漏洩磁束探傷法の一例が、特開２００２−２５０７１７公報に開示されている。超音波探傷法の一例が、特開２００７−３０９６６４公報に開示されている。

特開２００２−２５０７１７公報 特開２００７−３０９６６４公報

漏洩磁束探傷法では、丸棒鋼に対してプローブが相対的に回転する。一般的には、固定された丸棒鋼に対してプローブが回転する。大径の丸棒鋼の検査に漏洩磁束探傷法が適用される場合、プローブの回転半径が大きく設定される必要があり、大がかりな装置が必要である。かかる事情から、大径の丸棒鋼の表面疵検査は目視でなされているのが実情である。プローブが固定されて丸棒鋼が回転すれば、大がかりな装置は必要ない。しかし、この場合は丸棒鋼を回転させる装置が必要であり、しかもこの装置への丸棒鋼のセッティングが必要である。

超音波探傷では、丸棒鋼に対してプローブが相対的に回転する。一般的には、固定された丸棒鋼に対してプローブが回転する。大径の丸棒鋼の検査に超音波探傷が適用される場合、プローブの回転半径が大きく設定される必要があり、大がかりな装置が必要である。かかる事情から、大径の丸棒鋼の内部疵検査には、ハンディタイプのプローブが用いられている。プローブが固定されて丸棒鋼が回転すれば、大がかりな装置は必要ない。しかし、この場合は丸棒鋼を回転させる装置が必要であり、しかもこの装置への丸棒鋼のセッティングが必要である。

本発明の目的は、容易かつ精度よく、丸棒材の切削及び検査がなされる装置の提供にある。

本発明に係る装置は、
（１）丸棒材を把持してこの丸棒材を周方向に回転させるための回転機、
（２）上記丸棒材に当接する切削工具を有しており、この丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動することで丸棒材の表面を切削する切削機
及び
（３）上記丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動することでこの丸棒材の疵を検出する検出器
を備える。この装置により、丸棒材の切削及び検査がなされる。

好ましい検出器は、漏洩磁束探傷法のためのプローブ、超音波探傷法のためのプローブ又は渦流探傷法のためのプローブである。

好ましくは、この装置は、
（４）丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動することでこの丸棒材の寸法を測定する測定機
をさらに備える。

本発明に係る丸棒材の製造方法は、
（ａ）回転機に丸棒材を把持させてこの回転機によって丸棒材を周方向に回転させつつ、切削工具を有する切削機を丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動させて、この丸棒材の表面を切削する工程
及び
（ｂ）上記回転機に丸棒材を把持させたままでこの回転機によって丸棒材を周方向に回転させつつ、検出器を丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動させて、この丸棒材の疵を検出する工程
を含む。

好ましくは、この製造方法は、
（ｃ）上記回転機に丸棒材を把持させたままでこの回転機によって丸棒材を周方向に回転させつつ、測定機を丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動させて、この丸棒材の寸法を測定する工程
をさらに含む。

本発明に係る装置により、容易に、かつ精度よく、丸棒材の品質が検査されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る装置が丸棒鋼と共に示された正面図である。 図２は、図１の装置が丸棒鋼と共に示された平面図である。 図３は、図１の装置の測定機が丸棒鋼と共に示された側面図である。 図４は、図１から３の装置が用いられた丸棒鋼の製造方法が示されたフロー図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１及び２に示された装置２は、フレーム４、第一レール６、第二レール８、駆動部１０、従動部１２、切削機１４、ボールネジ１６、ナット１８、検出器２０及び測定機２２を備えている。

フレーム４は、ベース２４、第一支柱２６、第二支柱２８及び第三支柱３０からなる。第一支柱２６及び第三支柱３０は、それぞれ、ベース２４から起立している。第一支柱２６、第二支柱２８及び第三支柱３０は、それぞれ、ベース２４に堅固に固定されている。第二支柱２８は、丸棒鋼３２の長さに応じてこの丸棒鋼３２の長手方向に移動しうるように、ベース２４に取り付けられている。第一支柱２６は、ベース２４の左端に位置している。第三支柱３０は、ベース２４の右端に位置している。第二支柱２８は、第一支柱２６と第三支柱３０との間であって、第三支柱３０に近い位置にある。

第一レール６及び第二レール８は、ベース２４の上に載置されている。第一レール６及び第二レール８は、ベース２４に固定されている。第一レール６及び第二レール８は、丸棒鋼３２に平行な方向に延在している。

駆動部１０は、軸受け３４を介して第一支柱２６に取り付けられている。駆動部１０は、チャック３６と軸３８とを備えている。チャック３６は、軸３８に固定されている。チャック３６により、丸棒鋼３２の左端４０が把持されている。軸３８は、図示されないモーターに連結されている。

従動部１２は、軸受け４２を介して第二支柱２８に取り付けられている。従動部１２は、ニードル４４と軸４６とを備えている。ニードル４４は、軸４６に固定されている。ニードル４４の先端は、丸棒鋼３２の右端４８に差し込まれている。ニードル４４の先端位置は、丸棒鋼３２のセンターと一致している。軸４６は、第二支柱２８に対して回転自在である。

駆動部１０と従動部１２とは、回転機５０を構成する。前述されたモーターが回転することにより、駆動部１０が回転する。駆動部１０の回転により、丸棒鋼３２が周方向に回転させられる。従動部１２は、丸棒鋼３２に追従して回転する。

切削機１４は、本体５２とバイト５４（切削工具）とを備えている。本体５２は、第一レール６に取り付けられている。本体５２は、第一レール６に対してスライドしうる。本体５２は、第一レール６に案内されつつ、移動しうる。移動は、図示されない駆動手段によって達成される。この移動は、丸棒鋼３２に平行な方向になされる。換言すれば、切削機１４は、丸棒鋼３２の長手方向に移動しうる。図２において二点鎖線で示されるように、切削機１４は、丸棒鋼３２の左端４０から右端４８にまで移動しうる。バイト５４は、本体５２に取り付けられている。図２から明らかなように、バイト５４は丸棒鋼３２の外周面に当接している。

ボールネジ１６の左端は、軸受け５６を介して第一支柱２６に取り付けられている。ボールネジ１６の右端は、軸受け５８を介して第三支柱３０に取り付けられている。ボールネジ１６の表面には、螺旋状の溝６０が刻まれている。

ナット１８は、ボールネジ１６を包んでいる。ナット１８の内周面は、ボールネジ１６と係合している。ボールネジ１６とナット１８とにより、ボールネジ−ナット機構が構成されている。図示されないモーターが回転することにより、ボールネジ１６が回転する。ボールネジ１６の正回転により、ナット１８は丸棒鋼３２の左端４０から右端４８に向かう方向に移動する。ボールネジ１６の逆回転により、ナット１８は丸棒鋼３２の右端４８から左端４０に向かう方向に移動する。図２において二点鎖線で示されるように、ナット１８は、丸棒鋼３２の左端４０から右端４８にまで移動しうる。

検出器２０は、ナット１８の下面に固定されている。検出器２０は、丸棒鋼３２の真上に位置している。検出器２０は、丸棒鋼３２とは離間している。ナット１８の移動に伴って、検出器２０も移動する。移動の方向は、丸棒鋼３２の長手方向である。検出器２０は、丸棒鋼３２の左端４０から右端４８にまで移動しうる。この実施形態では、検出器２０は、漏洩磁束探傷法のためのプローブである。この検出器２０は、丸棒鋼３２から漏洩する磁束を検出しうる。

測定機２２は、本体６２と投受光部６４とを備えている。本体６２は、第二レール８に取り付けられている。本体６２は、第二レール８に対してスライドしうる。本体６２は、第二レール８に案内されつつ、移動しうる。移動は、図示されない駆動手段によって達成される。この移動は、丸棒鋼３２に平行な方向になされる。換言すれば、測定機２２は、丸棒鋼３２の長手方向に移動しうる。図２において二点鎖線で示されるように、測定機２２は、丸棒鋼３２の左端４０から右端４８にまで移動しうる。

図３は、図１の装置２の測定機２２が示された側面図である。図３に示されるように、投受光部６４からは、丸棒鋼３２に向けてレーザービーム６６が投光される。このビーム６６は、丸棒鋼３２で反射され、投受光部６４にて受光される。投光と受光とのタイムラグに基づき、距離Ｌ１が計測されうる。距離Ｌ２は予め判明しているので、距離Ｌ２から距離Ｌ１が減じられることにより、丸棒鋼３２の半径Ｒが算出されうる。

図４は、図１から３の装置２が用いられた丸棒鋼３２の製造方法が示されたフロー図である。この製造方法では、母材が準備される（ＳＴＥＰ１）。この母材は、熱間圧延又は熱間鍛造と、熱処理と、プレス又はロールによる矯正とを経て得られる。本明細書では、この母材自体も、「丸棒鋼」と称される。装置２の初期状態においては、切削機１４、検出器２０及び測定機２２は、それぞれ、左端４０の近傍に位置させられる。

丸棒鋼３２は、回転機５０に取り付けられる（ＳＴＥＰ２）。具体的には、丸棒鋼３２の右端４８のセンターにニードル４４の先端が差し込まれつつ、チャック３６によって丸棒鋼３２の左端４０が把持される。モーターの回転により、丸棒鋼３２が回転させられる（ＳＴＥＰ３）。

この丸棒鋼３２の表面が、切削機１４によって切削される（ＳＴＥＰ４）。具体的には、バイト５４が丸棒鋼３２の表面に押圧されつつ、切削機１４が右端４８に向かって移動する。丸棒鋼３２の回転と切削機１４の移動とにより、丸棒鋼３２のほぼ全面にわたり、切削がなされる。切削により、脱炭層が除去される。切削により、表面疵も除去される。切削後は、切削機１４は右端４８の近傍に位置している。

切削後、丸棒鋼３２の回転が停止される（ＳＴＥＰ５）。そして、丸棒鋼３２の表面の切り屑が除去される（ＳＴＥＰ６）。丸棒鋼３２は、回転機５０から外されることなく、再度回転させられる（ＳＴＥＰ７）。この丸棒鋼３２に対し、漏洩磁束探傷法による表面疵の検査がなされる（ＳＴＥＰ８）。具体的には、丸棒鋼３２が励磁される。励磁により、表面疵の近傍において磁束が空間に漏洩する。一方、モーターの回転によってボールネジ１６が回転し、検出器２０が右端４８に向かって移動する。空間に漏洩した磁束は、検出器２０によって検出される。丸棒鋼３２の回転と検出器２０の移動とにより、丸棒鋼３２のほぼ全面にわたり、検査がなされる。検査後は、検出器２０は右端４８の近傍に位置している。

この丸棒鋼３２に対し、寸法の測定がなされる（ＳＴＥＰ９）。具体的には、測定機２２が右端４８に向かって移動する。前述の通り、投受光部６４によるビーム６６の投光及び受光により、丸棒鋼３２の半径が測定される。丸棒鋼３２の回転と測定機２２の移動とにより、丸棒鋼３２のほぼ全体にわたり、測定がなされる。測定後は、測定機２２は右端４８の近傍に位置している。表面疵の検査（ＳＴＥＰ８）と、寸法の測定（ＳＴＥＰ９）とが、同時になされてもよい。

丸棒鋼３２の回転が停止され（ＳＴＥＰ１０）、丸棒鋼３２が回転機５０から取り外される（ＳＴＥＰ１１）。必要に応じ、この丸棒鋼３２に補修が施され、出荷される。丸棒鋼３２が回転機５０に取り付けられたままで、この丸棒鋼３２の補修がなされてもよい。補修不可能な表面疵を有する丸棒鋼３２は、スクラップとして利用される。寸法の精度が大幅に劣る丸棒鋼３２も、スクラップとして利用される。

漏洩磁束探傷法では、丸棒鋼３２と検出器２０とが相対的に回転する必要がある。図１から３に示された装置２では、丸棒鋼３２が回転し、検出器２０は回転しない。従って、検出器２０を回転させるための大がかりな機器は不要である。この装置２により、大径の丸棒鋼３２であっても、容易にかつ小さなスペースで表面疵の検査がなされうる。この検査の精度は高い。この装置２は、外径が２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下である丸棒鋼３２に、特に適している。

この製造方法では、切削（ＳＴＥＰ４）のための回転機５０が、表面疵の検査（ＳＴＥＰ８）にも用いられる。この回転機５０はさらに、寸法の測定（ＳＴＥＰ９）にも用いられる。従って、多数の回転機５０が準備される必要がない。

この製造方法では、切削（ＳＴＥＰ４）の後、回転機５０から丸棒鋼３２が取り外されることなく、この丸棒鋼３２が表面疵の検査（ＳＴＥＰ８）及び寸法の測定（ＳＴＥＰ９）に供される。従って、回転機５０への丸棒鋼３２の取り付け作業は１回のみであり、回転機５０からの丸棒鋼３２の取り外し作業も１回のみである。

検出器２０として、超音波探傷法のためのプローブが用いられてもよい。超音波探傷法では、プローブから発せられた超音波が丸棒鋼３２に入射する。丸棒鋼３２に内部疵がある場合は、入射波がこの内部疵で反射される。反射波がプローブで感知されることで、内部疵が検出される。丸棒鋼３２の回転と検出器２０の移動とにより、丸棒鋼３２のほぼ全体にわたり、検査がなされる。検出器２０として、渦流探傷機のプローブが用いられてもよい。装置２が、２種以上のプローブを備えてもよい。

以上説明された装置は、種々の材質の丸棒材の切削及び検査に用いられうる。

２・・・装置
４・・・フレーム
６・・・第一レール
８・・・第二レール
１０・・・駆動部
１２・・・従動部
１４・・・切削機
１６・・・ボールネジ
１８・・・ナット
２０・・・検出器
２２・・・測定機
２４・・・ベース
２６・・・第一支柱
２８・・・第二支柱
３０・・・第三支柱
３２・・・丸棒鋼
３６・・・チャック
４４・・・ニードル
５０・・・回転機
５４・・・バイト
６０・・・溝
６４・・・投受光部
６６・・・レーザービーム

Claims (5)

1. 丸棒材を把持してこの丸棒材を周方向に回転させるための回転機、
   上記丸棒材に当接する切削工具を有しており、この丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動することで丸棒材の表面を切削する切削機
   及び
   上記丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動することでこの丸棒材の疵を検出する検出器
   を備えた丸棒材の切削及び検査のための装置。
2. 上記検出器が、漏洩磁束探傷法のためのプローブ、超音波探傷法のためのプローブ又は渦流探傷法のためのプローブである請求項１に記載の装置。
3. 上記丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動することでこの丸棒材の寸法を測定する測定機をさらに備えた請求項１又は２に記載の装置。
4. 回転機に丸棒材を把持させてこの回転機によって丸棒材を周方向に回転させつつ、切削工具を有する切削機を丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動させて、この丸棒材の表面を切削する工程
   及び
   上記回転機に丸棒材を把持させたままでこの回転機によって丸棒材を周方向に回転させつつ、検出器を丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動させて、この丸棒材の疵を検出する工程
   を含む丸棒材の製造方法。
5. 上記回転機に丸棒材を把持させたままでこの回転機によって丸棒材を周方向に回転させつつ、測定機を丸棒材に対して丸棒材の長手方向に相対移動させて、この丸棒材の寸法を測定する工程
   をさらに含む請求項４に記載の製造方法。

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