特開 2022-170455 鋼材自動識別装置及び鋼材自動識別方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022170455

(43)【公開日】2022-11-10

(54)【発明の名称】鋼材自動識別装置及び鋼材自動識別方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/202 20190101AFI20221102BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20221102BHJP

   B24B 41/04 20060101ALI20221102BHJP

【ＦＩ】

G01N33/202

B24B49/12

B24B41/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021076594

(22)【出願日】2021-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000125370

【氏名又は名称】学校法人東京理科大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 宏

(72)【発明者】

【氏名】岡本 天駆

【テーマコード（参考）】

2G055

3C034

【Ｆターム（参考）】

2G055AA03

2G055BA01

2G055EA06

2G055FA02

3C034AA07

3C034BB13

3C034BB37

3C034BB93

3C034CA22

3C034CA30

3C034CB20

(57)【要約】

【課題】火花による鋼材の成分識別を自動的に行う鋼材自動識別装置及び鋼材自動識別方法を提供する。
【解決手段】鋼材自動識別装置１０では、グラインダ１１０を支持するグラインダ昇降装置９０を二軸調整装置１６で鋼材２２に対して所定位置に位置決めする。この状態で、グラインダ昇降装置９０によってグラインダ１１０を鋼材２２側に下降させ、グラインダ１１０を鋼材２２に摺接させることで発生する火花をハイスピードカメラ１３４で撮影し、制御部（１５０）で撮影された火花撮像画像から鋼材成分識別部（２２０）で鋼材２２の成分を識別する。すなわち、従来、人手で行われていた火花による鋼材の成分識別を自動で行うことができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼材に対して回転しながら摺接することにより当該鋼材を研削するグラインダと、
前記グラインダを支持し、前記グラインダを前記鋼材に対して昇降させるグラインダ昇降装置と、
前記グラインダ昇降装置を支持し、前記鋼材に対して前記グラインダ昇降装置を所定位置に位置決めする位置調整装置と、
前記グラインダ昇降装置によって前記グラインダを前記鋼材に摺接させることで発生する火花を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置で撮像された前記火花の撮像画像から前記鋼材の成分を識別する鋼材成分識別装置と、
を備える鋼材自動識別装置。

【請求項2】

前記鋼材の上面に対して前記グラインダの砥石の外周面である研削面が正対するように前記グラインダ昇降装置の傾斜角度を調整する角度調整機構を備える請求項１記載の鋼材自動識別装置。

【請求項3】

前記角度調整機構は、前記鋼材の延在方向における異なる位置で前記グラインダ昇降装置の下端にそれぞれ回転自在に設けられた２個のローラと、
前記２個のローラの中点を回転中心として揺動可能に前記グラインダ昇降装置を支持する支持部材と、
前記支持部材を下降させることにより前記グラインダ昇降装置を前記鋼材の上面側に付勢する昇降装置と、
を備える請求項２記載の鋼材自動識別装置。

【請求項4】

前記鋼材の端面に設けられた当該鋼材の個体識別符号を読み取る読取装置を備える請求項１～３のいずれか１項記載の鋼材自動識別装置。

【請求項5】

前記位置調整装置は、前記読取装置を前記端面に対して所定位置に位置決めする請求項４記載の鋼材自動識別装置。

【請求項6】

前記読取装置は、前記端面に光を照射する光源と、
前記光が照射された前記端面を撮影する読取カメラと、
前記読取カメラで撮影された撮像画像から前記個体識別符号を識別する個体識別部と、
を備える請求項４又は５項記載の鋼材自動識別装置。

【請求項7】

前記光源は、前記端面に対してそれぞれ異なる直角４方向から前記光を照射する４個の光源から構成された請求項６記載の鋼材自動識別装置。

【請求項8】

前記読取装置には反射鏡が設けられており、前記光は前記光源から反射鏡で反射されて前記端面に照射される請求項６又は７記載の鋼材自動識別装置。

【請求項9】

前記位置調整装置は、前記鋼材の延在方向と、前記延在方向に直交する当該鋼材の搬送方向と、に少なくとも前記グラインダ昇降装置を位置決め調整可能である請求項１～８のいずれか１項記載の鋼材自動識別装置。

【請求項10】

前記位置調整装置は、前記鋼材の延在方向と、前記延在方向に直交する当該鋼材の搬送方向と、前記搬送方向と前記延在方向に直交する上下方向と、に少なくとも前記グラインダ昇降装置を位置決め調整可能である請求項１～８のいずれか１項記載の鋼材自動識別装置。

【請求項11】

前記位置調整装置は、前記鋼材の搬送方向位置を検出する第１センサと、前記鋼材の端面の延在方向位置を検出する第２センサと、を備える請求項１～１０のいずれか１項記載の鋼材自動識別装置。

【請求項12】

前記位置調整装置は、前記鋼材の上下方向位置を検出する第３センサをさらに備える請求項１～１１のいずれか１項記載の鋼材自動識別装置。

【請求項13】

鋼材に対してグラインダを所定位置に位置決めする工程と、
前記グラインダを前記鋼材に対して接近させ、前記グラインダが前記鋼材に対して回転しながら摺接することにより当該鋼材を研削する工程と、
前記グラインダを前記鋼材に摺接させることで発生する火花を撮影する工程と、
前記火花の撮像画像から前記鋼材の成分を識別する工程と、
を備える鋼材自動識別方法。

【請求項14】

前記鋼材の上面に対して前記グラインダの砥石の外周面である研削面が正対するように前記グラインダの傾斜角度を調整する工程を備える請求項１３記載の鋼材自動識別方法。

【請求項15】

前記鋼材の端面に設けられた当該鋼材の個体識別符号を読み取る工程を備える請求項１３又は１４記載の鋼材自動識別方法。

【請求項16】

前記個体識別符号を読み取る工程は、前記端面に対して光を照射する工程と、
前記光が照射された前記端面を撮影する工程と、
前記端面の撮像画像から前記個体識別符号を検出する工程と、
を含む請求項１５記載の鋼材自動識別方法。

【請求項17】

前記光を照射する工程は、前記端面に対してそれぞれ異なる直角４方向から光が照射される工程である請求項１６記載の鋼材自動識別方法。

【請求項18】

前記光を照射する光源と前記端面を撮影する読取カメラとを備える読取装置は、前記端面に対して所定位置に位置決めされる請求項１６又は１７記載の鋼材自動識別方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼材自動識別装置及び鋼材自動識別方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼材に対して人手によってグラインダを摺接させ、発生する火花を観察することによって、鋼材の成分を識別することが行われている。

【0003】

しかし、熟練した技術者の退職等によってその技量が伝承されにくくなるという不都合や、技術者の技量に依存しているため、個々の技術者の技量によって識別性が異なるという不都合があった。

【0004】

そこで、グラインダを鋼材に摺接させたことによって発生する火花を撮影し、その撮影画像に基づいて鋼材の成分を推定する方法等が提案されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０-９４３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、搬送されてくる鋼材の成分を連続的に識別する装置を考えた場合には、装置の前に位置する識別対象の鋼材の位置が装置に対してばらつくおそれがあり、これらに対処することが必要となる。

【0007】

本発明は上記事実を考慮し、火花による鋼材の成分識別を自動的に行う鋼材自動識別装置及び鋼材自動識別方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１記載の鋼材自動識別装置は、鋼材に対して回転しながら摺接することにより当該鋼材を研削するグラインダと、前記グラインダを支持し、前記グラインダを前記鋼材に対して昇降させるグラインダ昇降装置と、前記グラインダ昇降装置を支持し、前記鋼材に対して前記グラインダ昇降装置を所定位置に位置決めする位置調整装置と、前記グラインダ昇降装置によって前記グラインダを前記鋼材に摺接させることで発生する火花を撮影する撮影装置と、前記撮影装置で撮像された前記火花の撮像画像から前記鋼材の成分を識別する鋼材成分識別装置と、を備える。

【0009】

この鋼材自動識別装置では、グラインダを支持するグラインダ昇降装置を位置調整装置で鋼材に対して所定位置に位置決めする。したがって、装置に対する鋼材の位置にばらつきがあっても、鋼材に対してグラインダ昇降装置（に支持されたグラインダ）を所定位置に位置決めすることができる。

【0010】

この状態で、グラインダ昇降装置によってグラインダを鋼材側に下降させ、グランダを鋼材に摺接させることで発生する火花を撮影装置で撮影し、撮影装置で撮影された火花撮像画像から鋼材成分識別装置で鋼材の成分を識別する。

【0011】

すなわち、従来、人手で行われていた火花による鋼材の成分識別を自動で行うことができる。

【0012】

請求項２記載の鋼材自動識別装置は、請求項１記載の鋼材自動識別装置において、前記鋼材の前記端面側の上面に対して前記グラインダの砥石の外周面である研削面が正対するように前記グラインダ昇降装置の傾斜角度を調整する角度調整機構を備える。

【0013】

この鋼材自動識別装置では、鋼材が延在方向に沿って上下方向に反っていた場合でも、グラインダ昇降装置のグラインダの砥石の外周面である研削面が鋼材の上面に正対するように角度調整機構でグラインダ昇降装置の傾斜角度を調整可能である。すなわち、識別対象の鋼材が延在方向に沿って上下方向に反っているか否かに拘らず、グラインダ昇降装置に支持されたグラインダの砥石の外周面（研削面）が鋼材の上面に正対した状態に常に位置決めされる。したがって、グラインダ昇降装置で下降されたグランダが鋼材の上面に摺接した際に発生する火花形状が一定となり、鋼材成分識別装置で精度良く鋼材の成分が識別される。

【0014】

請求項３記載の鋼材自動識別装置は、請求項２記載の鋼材自動識別装置において、前記角度調整機構は、前記鋼材の延在方向における異なる位置で前記グラインダ昇降装置の下端にそれぞれ回転自在に設けられた２個のローラと、前記２個のローラの中点を回転中心として揺動可能に前記グラインダ昇降装置を支持する支持部材と、前記支持部材を下降させることにより前記グラインダ昇降装置を前記鋼材の上面側に付勢する昇降装置と、を備える。

【0015】

この鋼材自動識別装置は、位置調整装置で鋼材（の上面）に対してグラインダ昇降装置を位置決めする際、昇降装置によって支持部材を下降させることでグラインダ昇降装置が鋼材の上面側に付勢される。これにより、グラインダ昇降装置の下端にある２個のローラが鋼材の上面に当接することでグラインダ昇降装置（グラインダ）の角度調整を行う。

【0016】

例えば、鋼材の延在方向の端部が上下方向に反っていた場合、グラインダ昇降装置の位置決め時に延在方向の異なる位置にそれぞれ設けられたローラの一方のローラが鋼材の上面に当接する。これにより、当接した一方のローラからグラインダ昇降装置に鋼材からの反力が入力され、２個のローラの中点を中心にして支持部材に支持されたグラインダ昇降装置が揺動し、他方のローラが鋼材の上面に当接するまでグラインダ昇降装置が傾斜する。

【0017】

すなわち、反った鋼材の上面に対してグラインダの砥石の外周面である研削面が正対するように、グラインダ昇降装置が傾けられる。

【0018】

この結果、グラインダ昇降装置によってグラインダが鋼材の上面に摺接される際、その摺接具合が一定となり、発生する火花形状が一定となり、鋼材の成分識別精度が向上する。

【0019】

ところで、「鋼材の上面側に付勢する」には、鋼材の上面側に押し付けることだけではなく、鋼材の上面にグラインダ昇降装置を落下させることも含まれる。

【0020】

請求項４記載の鋼材自動識別装置は、請求項１～３のいずれか１項記載の鋼材自動識別装置において、前記鋼材の端面に設けられた当該鋼材の個体識別符号を読み取る読取装置を備える。

【0021】

この鋼材自動識別装置は、読取装置によって鋼材の端面に設けられた鋼材の個体識別符号を読み取るため、個体識別符号とその成分とを関連づけて記録することが可能となる。

【0022】

請求項５記載の鋼材自動識別装置は、請求項４記載の鋼材自動識別装置において、前記位置調整装置は、前記読取装置を前記鋼材の端面に対して所定位置に位置決めする。

【0023】

この鋼材自動識別装置では、位置調整装置がグラインダを昇降させるグラインダ昇降装置を位置決めするだけでなく、読取装置を個体識別符号が設けられた端面に対して位置決めする。

【0024】

すなわち、位置調整装置で鋼材に対するグラインダの摺接位置を位置決めするだけでなく、鋼材の端面に対する読取装置の位置決めも行う。

【0025】

このように、位置調整装置で鋼材の端面に対して読取装置が所定位置に位置決めされているため、読取装置は鋼材の端面に設けられた個体識別符号を確実に読み取ることができる。

【0026】

請求項６記載の鋼材自動識別装置は、請求項４又は５記載の鋼材自動識別装置において、前記読取装置は、前記端面に光を照射する光源と、前記光が照射された前記端面を撮影する読取カメラと、前記読取カメラで撮影された撮像画像から前記個体識別符号を識別する個体識別部と、を備える。

【0027】

この鋼材自動識別装置は、読取装置において、光源の光で鋼材の端面を照射し、読取カメラで光で照射された鋼材の端面を撮影し、個体識別部で端面の撮像画像データから個体識別符号を検出している。

【0028】

このように、鋼材自動識別装置は、鋼材の個体識別符号を読み出すことにより、個体識別符号と火花から識別した鋼材の成分を関連付けて記録することが可能となる。

【0029】

請求項７記載の鋼材自動識別装置は、請求項６記載の鋼材自動識別装置において、前記光源は、前記端面に対してそれぞれ異なる直角４方向から光を照射する４個の光源から構成されている。

【0030】

この鋼材自動識別装置では、読取装置の光源は、鋼材の端面を異なる直角４方向から照射する４個の光源から構成されている。

【0031】

ここで、「直角４方向」とは、鋼材の端面を鋼材の延在方向から視た場合に、４個の光源から端面に照射する方向が相互に直角をなすように異なる４方向から照射されている場合を意味する。

【0032】

このように、読取装置の４個の光源から鋼材の端面に照射される光の方向が直角４方向にされているため、鋼材の切断加工時等に鋼材の端面に形成された斜め方向の多数の傷の存在にも拘わらず、個体識別符号を検出することが可能となる。

【0033】

請求項８記載の鋼材自動識別装置は、請求項６又は７記載の鋼材自動識別装置において、前記読取装置には反射鏡が設けられており、前記光は前記光源から反射鏡で反射されて前記端面に照射される。

【0034】

この鋼材自動識別装置では、読取装置の４個の光源から照射された光は反射鏡で反射されて鋼材の端面に照射される。したがって、４個の光源をコンパクトに配置することができ、読取装置を小型化することができる。

【0035】

請求項９記載の鋼材自動識別装置は、請求項１～８のいずれか１項記載の鋼材自動識別装置において、前記位置調整装置は、前記鋼材の延在方向と、前記延在方向に直交する当該鋼材の搬送方向と、に少なくとも前記グラインダ昇降装置を位置決め調整可能である。

【0036】

この鋼材自動識別装置では、位置調整装置において、グラインダを昇降させるグラインダ昇降装置を鋼材の搬送方向及び鋼材の延在方向に移動させて鋼材に対して所定位置に位置決めすることができる。また、位置調整装置は、グラインダ昇降装置と共に読取装置を鋼材の搬送方向及び延在方向に移動させることで、読取装置を鋼材の端面に対して所定位置に位置決めすることができる。

【0037】

請求項１０記載の鋼材自動識別装置は、請求項１～８のいずれか１項記載の鋼材自動識別装置において、前記位置調整装置は、前記鋼材の延在方向と、前記延在方向に直交する当該鋼材の搬送方向と、前記搬送方向と前記延在方向に直交する上下方向と、に少なくとも前記グラインダ昇降装置を位置決め調整可能である。

【0038】

この鋼材自動識別装置では、位置調整装置において、グラインダを昇降させるグラインダ昇降装置を鋼材の搬送方向、鋼材の延在方向及び上下方向に移動させて鋼材に対して所定位置に位置決めすることができる。また、位置決め装置は、グラインダ昇降装置と共に読取装置を鋼材の搬送方向、延在方向及び上下方向に移動させることで、読取装置を鋼材の端面に対して所定位置に位置決めすることができる。

【0039】

請求項１１記載の鋼材自動識別装置は、請求項１～１０のいずれか１項記載の鋼材自動識別装置において、前記位置調整装置は、前記鋼材の搬送方向位置を検出する第１センサと、前記鋼材の端面の延在方向位置を検出する第２センサと、を備える。

【0040】

この鋼材自動識別装置では、位置調整装置は、第１センサによって鋼材の搬送方向位置を検出し、この検出に基づいて搬送方向において鋼材に対してグラインダ昇降装置（及び読取装置）を所定位置に位置決めする。また、位置調整装置は、第２センサによって鋼材（の端面）の延在方向位置を検出し、この検出に基づいて延在方向において鋼材に対してグラインダ昇降装置（及び読取装置）を所定位置に位置決めする。

【0041】

請求項１２記載の鋼材自動識別装置は、請求項１～１１のいずれか１項記載の鋼材自動識別装置において、前記位置調整装置は、前記鋼材の上下方向位置を検出する第３センサをさらに備える。

【0042】

この鋼材自動識別装置では、位置調整装置は、第３センサによって鋼材の上下方向位置を検出し、この検出に基づいて上下方向において鋼材に対してグラインダ昇降装置（及び読取装置）を所定位置に位置決めする。

【0043】

請求項１３記載の鋼材自動識別方法は、鋼材に対してグラインダを所定位置に位置決めする工程と、前記グラインダを前記鋼材に対して接近させ、前記グラインダが前記鋼材に対して回転しながら摺接することにより当該鋼材を研削する工程と、前記グラインダを前記鋼材に摺接させることで発生する火花を撮影する工程と、前記火花の撮像画像から前記鋼材の成分を識別する工程と、を備える。

【0044】

この鋼材自動識別方法は、鋼材に対してグラインダを位置決めした後、回転しているグラインダを鋼材に摺接させることによって生ずる火花を撮影する。この火花の撮像画像から鋼材の成分を識別する。

【0045】

すなわち、この鋼材自動識別方法では、鋼材の成分を自動的に識別することができる。

【0046】

請求項１４記載の鋼材自動識別方法では、請求項１３記載の鋼材自動識別方法において、前記鋼材の上面に対して前記グラインダの砥石の外周面である研削面が正対するように調整する工程を備える。

【0047】

この鋼材自動識別方法では、鋼材が延在方向に沿って上下方向に反っていた場合でも、グラインダの砥石の外周面である研削面が鋼材の上面に正対するように調整可能である。すなわち、識別対象である鋼材が延在方向に沿って上下方向に反っているか否かに拘らず、常にグラインダの砥石の外周面（研削面）が鋼材の上面に正対した状態に位置決めされている。したがって、グランダが鋼材の上面に摺接した際に発生する火花形状が一定となり、鋼材成分識別装置で精度良く鋼材の成分が識別される。

【0048】

請求項１５記載の鋼材自動識別方法では、請求項１３又は１４記載の鋼材自動識別方法において、前記鋼材の端面に設けられた当該鋼材の個体識別符号を読み取る工程を備える。

【0049】

この鋼材自動識別方法では、鋼材の端面に設けられた鋼材の個体識別符号を読み取るため、個体識別符号と鋼材の組成を関連づけて記憶することで、個々の鋼材とその成分との組み合わせを確実に識別することができる。

【0050】

請求項１６記載の鋼材自動識別方法は、請求項１５記載の鋼材自動識別方法において、前記個体識別符号を読み取る工程は、前記端面に対して光を照射する工程と、前記光が照射された前記端面を撮影する工程と、前記端面の撮像画像から前記個体識別符号を検出する工程と、を含む。

【0051】

この鋼材自動識別方法では、鋼材の端面を光で照射し、照射された鋼材の端面を撮影し、撮影された端面の撮像画像データから個体識別部で個体識別符号を検出している。

【0052】

このように、鋼材自動識別方法では、鋼材の個体識別符号を検出することにより、個体識別符号と火花から識別した鋼材の成分を関連付けて記録することが可能となる。

【0053】

請求項１７記載の鋼材自動識別方法は、請求項１６記載の鋼材自動識別方法において、前記光を照射する工程は、前記端面に対して直角４方向から光が照射される工程である。

【0054】

この鋼材自動識別方法では、鋼材の端面を異なる直角４方向から光で照射する。

【0055】

ここで、「直角４方向」とは、鋼材の端面を鋼材の延在方向から視た場合に、端面に照射する方向が相互に直角をなすように異なる４方向から照射されている場合を意味する。

【0056】

このように、直角４方向から鋼材の端面に光が照射されているため、鋼材の端面に鋼材の切断加工時等に形成された斜め方向の多数の傷の存在にも拘わらず、個体識別符号を検出することが可能となる。

【0057】

請求項１８記載の鋼材自動識別方法は、請求項１６又は１７記載の鋼材自動識別方法において、前記光を照射する光源と前記端面を撮影する読取カメラとを備える読取装置は、前記鋼材の前記端面に対して所定位置に位置決めされる。

【0058】

この鋼材自動識別方法は、グラインダを鋼材に対して所定位置に位置決めするだけでなく、個体識別符号が設けられた端面に対して読取装置を所定位置に位置決めする。

【0059】

このように、鋼材の端面に対して光源と読取カメラを有する読取装置が所定位置に位置決めされるため、光源からの光が照射された端面を読取カメラで撮影することで、読取装置は鋼材の端面に設けられた個体識別符号を確実に検出することができる。

【発明の効果】

【0060】

以上説明したように、本発明に係る鋼材自動識別装置及び鋼材自動識別方法によれば、鋼材の成分を自動的に識別することができる。

【図面の簡単な説明】

【0061】

【図1】第１実施形態に係る鋼材自動識別装置の使用状態を示す斜視図である。

【図2】第１実施形態に係る鋼材自動識別装置の二軸調整装置を説明する平面図である。

【図3】第１実施形態に係る火花試験装置を模式的に示す斜視図である。

【図4】第１実施形態に係る端面読取装置を模式的に示す斜視図である。

【図5】第１実施形態に係る端面読取装置を模式的に示す平断面図である。

【図6】鋼材の端面に刻印された個体識別符号を示す正面図である。

【図7】第１実施形態に係る鋼材自動識別装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図8】第１実施形態に係る制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図9】第１実施形態に係る制御部の機能構成を示すブロック図である。

【図10】第１実施形態に係る鋼材自動識別装置における角度調整時の動作説明図である。

【図11】第１実施形態に係る鋼材自動識別装置における角度調整時の動作説明図である。

【図12】第１実施形態に係る鋼材自動識別装置における火花撮影時を模式的に説明する図である。

【図13】第２実施形態に係る鋼材自動識別装置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0062】

[第１実施形態]
第１実施形態に係る鋼材自動識別装置について、図１～図１２を参照して説明する。なお、各図において、鋼材の搬送方向を矢印Ｘ方向（以下、「Ｘ方向」という場合がある）、鋼材搬送方向に直交する鋼材の延在方向を矢印Ｙ方向（以下、「Ｙ方向」という場合がある）、Ｘ方向及びＹ方向に直交する上下方向を矢印Ｚ方向（以下、「Ｚ方向」という場合がある）とする。

【0063】

鋼材自動識別装置１０は、図１に示すように、火花試験装置１２と、端面読取装置１４と、火花試験装置１２と端面読取装置１４とを後述する鋼材２２に対して位置決めする二軸調整装置１６と、フレーム体１８と、を有する。

【0064】

なお、端面読取装置１４が「読取装置」に相当する。また、二軸調整装置１６が「位置調整装置」に相当する。

【0065】

鋼材自動識別装置１０は、図１に示すように、コンベア２０上に搬送されてくる鋼材２２に対向して配置されている。

【0066】

（フレーム体）
フレーム体１８は、基台３０と、基台３０の上部に配設される第１フレーム体３２と、火花試験装置１２と端面読取装置１４を支持する第２フレーム体３４と、を有する。

【0067】

第１フレーム体３２は、図１に示すように、基台３０の上部に配設される略矩形状のフレーム体である。第１フレーム体３２の上端には、第１フレーム体３２に対して第２フレーム体３４をＸ方向及びＹ方向に変位自在に支持する二軸調整装置１６が設けられている。

【0068】

［二軸調整装置］
二軸調整装置１６は、図２に示すように、第２フレーム体３４をＹ方向に変位させるＹ方向変位機構５６と、Ｘ方向に変位させるＸ方向変位機構５８と、を有する。

【0069】

Ｙ方向変位機構５６は、ステッピングモータ４２と、駆動プーリ３８Ａと、従動プーリ３８Ｂと、タイミングベルト４０と、プレート３９Ａ、３９Ｂと、ガイドフレーム３６Ａ、３６Ｂと、を有する。

【0070】

ガイドフレーム３６Ａ、３６Ｂは、図１に示すように、第１フレーム体３２の上端でそれぞれＹ方向に延在するＹ方向フレーム３２Ａ、３２Ｂの上部に配設され、Ｙ方向に延在している。

【0071】

一対のガイドフレーム３６Ａ、３６Ｂは、図２に示すように、プレート３９Ａ、３９Ｂがそれぞれ嵌合されている。すなわち、プレート３９Ａ、３９Ｂは、ガイドフレーム３６Ａ、３６Ｂに沿ってＸ方向に変位可能とされている。

【0072】

また、プレート３９Ａ、３９Ｂ同士は、後述するガイドシャフト４４Ａ、４４Ｂで連結されており、一体的に変位可能とされている。

【0073】

一方、第１フレーム体３２の上端に設けられたＹ方向フレーム３２Ａ、３２Ｂの端部同士をＸ方向に連結するＸ方向フレーム３２Ｃ、３２Ｄの上部には、回転自在に軸支された駆動プーリ３８Ａ、従動プーリ３８Ｂがそれぞれ配設されている。駆動プーリ３８Ａと従動プーリ３８Ｂの間には、タイミングベルト４０が巻き掛けられている。なお、Ｘ方向フレーム３２Ｃの上部に設けられたステッピングモータ４２の駆動によって駆動プーリ３８Ａが回転駆動され、タイミングベルト４０が回転する構成である。

【0074】

また、プレート３９Ａは、タイミングベルト４０と連結されており、タイミングベルト４０の回転変位により、プレート３９Ａと、プレート３９Ａとガイドシャフト４４Ａ、４４Ｂを介して連結されているプレート３９Ｂが一体的にＹ方向に変位可能に構成されている。

【0075】

なお、後述するように、ガイドシャフト４４Ａ、４４Ｂが第２フレーム体３４を支持している構成であるため、ステッピングモータ４２の駆動によりプレート３９Ａ、３９ＢがＹ方向に変位すると、第２フレーム体３４がＹ方向に変位される構成である。

【0076】

一方、Ｘ方向変位機構５８は、ステッピングモータ５４と、駆動プーリ５０Ｂと、従動プーリ５０Ａと、タイミングベルト５２と、ガイド部材４８Ａ、４８Ｂと、ガイドシャフト４４Ａ、４４Ｂと、を有する。

【0077】

Ｘ方向に延在する一対のガイドシャフト４４Ａ、４４Ｂは、一対のプレート３９Ａ、３９Ｂ間に配設されている。

【0078】

一対のガイド部材４８Ａ、４８Ｂは、第２フレーム体３４の上端に取り付けられた取付プレート４６に取り付けられており、一対のガイドシャフト４４Ａ、４４Ｂが挿通されている。すなわち、第２フレーム体３４は、ガイドシャフト４４Ａ、４４Ｂに案内されてＸ方向に変位自在とされている。

【0079】

また、駆動プーリ５０Ｂと、従動プーリ５０Ａがそれぞれプレート３９Ａ、３９Ｂに回転自在に軸支されている。駆動プーリ５０Ｂ、従動プーリ５０Ａ間には、タイミングベルト５２が巻き掛けられている。なお、プレート３９Ｂに取り付けられたステッピングモータ５４の駆動によって駆動プーリ５０Ｂが回転駆動され、タイミングベルト５２が回転変位する構成である。

【0080】

さらに、取付プレート４６は、タイミングベルト４０と連結されており、タイミングベルト４０の回転変位により、取付プレート４６、すなわち第２フレーム体３４がＸ方向に変位可能に構成されている。

【0081】

第２フレーム体３４も、略矩形体形状に形成されており、上下方向に延在する４本のＺ方向フレーム３４Ａ～３４Ｄのうち、鋼材２２の搬送方向下流側に位置するＺ方向フレーム３４Ａ、３４Ｂに火花試験装置１２が取り付けられている。

【0082】

また、第２フレーム体３４の下端に設けられ、鋼材２２側のＸ方向フレーム３４Ｅに端面読取装置１４が支持されている。

【0083】

したがって、二軸調整装置１６のステッピングモータ５４、４２を駆動することにより、第２フレーム体３４、すなわち火花試験装置１２と端面読取装置１４をＸ方向及びＹ方向に変位可能とされている。

【0084】

（火花試験装置）
火花試験装置１２は、図１に示すように、第２フレーム体３４のＺ方向フレーム３４Ａ、３４Ｂに取付ボード６０が取り付けられることによって、支持されている。

【0085】

火花試験装置１２は、図３に示すように、角度調整機構７０と、グラインダ昇降装置９０と、グラインダ１１０とを有する。

【0086】

角度調整機構７０は、揺動機構７１と、揺動機構昇降装置２５０とを有する。なお、揺動機構昇降装置２５０が「昇降装置」に相当する。

【0087】

先ず、揺動機構昇降装置２５０について説明する。

【0088】

揺動機構昇降装置２５０は、取付ボード６０上に設けられている。

【0089】

取付ボード６０には、Ｚ方向に延在する一対のリニアガイドレール６２Ａ、６２Ｂが設けられており、揺動機構７１（後述する支持プレート７２）をＺ方向に案内する構成である。

【0090】

また、揺動機構昇降装置２５０は、支持プレート７２を昇降させるための昇降モータ２５２と、ウォームギア２５４と、プーリ２５６、２５８、２６０、２６２（以下、「プーリ２５６～２６２」という場合がある）と、カウンタウェイト２６４と、これらを接続するワイヤ２６６、２６８と、を有する。

【0091】

取付ボード６０に配設された昇降モータ２５２は、その駆動軸２７０がウォームギア２５４と噛合されており、昇降モータ２５２の駆動によりウォームギア２５４が回転される構成である。

【0092】

一方、取付ボード６０には、Ｚ方向に延在するリニアガイドレール２７２が設けられており、リニアガイドレール２７２によってカウンタウェイト２６４がＺ方向に案内される構成である。

【0093】

ウォームギア２５４とカウンタウェイト２６４は、取付ボード６０の下端に設けられたプーリ２５６、２５８に巻き掛けられたワイヤ２６６で連結されている。

【0094】

また、カウンタウェイト２６４と支持プレート７２は、取付ボード６０の上端に設けられた一対のプーリ２６０、２６２に巻き掛けられたワイヤ２６８で連結されている。

【0095】

したがって、昇降モータ２５２を駆動することにより、ウォームギア２５４が回転してワイヤ２６６が巻き取られ、又は引き出され、カウンタウェイト２６４がリニアガイドレール２７２に案内されてＺ方向に下降又は上昇すると共に、揺動機構７１（支持プレート７２）がリニアガイドレール６２Ａ、６２Ｂに案内されてＺ方向に上昇又は下降（引き落とされる）構成である。

【0096】

揺動機構７１は、支持プレート７２と、湾曲ガイドレール７４と、揺動プレート７６と、揺動プレート７６の下端に設けられた一対のローラ７８と、を有する。

【0097】

なお、支持プレート７２が「支持部材」に相当する。

【0098】

支持プレート７２は、リニアガイドレール６２Ａ、６２Ｂに変位自在に支持されており、取付ボード６０上をＺ方向に変位自在とされている。また、上記のように揺動機構昇降装置２５０のワイヤ２６８の一端が背面側で係止されており、昇降モータ２５２の駆動でＺ方向に上昇、又は下降（引き落とされる）構成である。

【0099】

また、支持プレート７２のリニアガイドレール６２Ａ、６２Ｂ側と反対側の面には、後述する一対のローラ７８Ａ、７８Ｂ（の回転軸）の中点を中心とした円弧形状とされた湾曲ガイドレール７４が設けられている。

【0100】

さらに、湾曲ガイドレール７４には、揺動プレート７６が図示しない一対のローラを介して揺動自在に支持されている。

【0101】

揺動プレート７６は、背面（支持プレート７２）側に設けられた図示しない一対のコイルスプリングによって水平状態（図３の状態）に復帰するように構成されている。

【0102】

また、揺動プレート７６の下端から下方に延在する一対の脚部８０Ａ、８０Ｂの下端には、それぞれ回転自在なローラ７８Ａ、７８Ｂが設けられている。

【0103】

次に、グラインダ昇降装置９０について説明する。

【0104】

グラインダ昇降装置９０は、揺動プレート７６上に設けられている。

【0105】

具体的には、揺動プレート７６上に、Ｚ方向に延在する一対のリニアガイドレール９２Ａ、９２Ｂが配設されている。リニアガイドレール９２Ａには、グラインダ１１０を保持する保持部材９４が取り付けられており、Ｚ方向に変位自在とされている。一方、リニアガイドレール９２Ｂには、カウンタウェイト９６が取り付けられており、Ｚ方向に変位自在とされている。

【0106】

カウンタウェイト９６は、グラインダ１１０及び保持部材９４の質量を相殺できる質量とされている。

【0107】

また、保持部材９４とカウンタウェイト９６は、一対のガイドプーリ９８Ａ、９８Ｂに巻き掛けられたワイヤ１００で連結されている。

【0108】

さらに、保持部材９４は、上端側から下方に定荷重バネ１０２で下方に引っ張られている。

【0109】

また、揺動プレート７６の略中央には、Ｚ方向に延在するリニアガイドレール１０４が配設されている。リニアガイドレール１０４には、ストッパ１０６が取り付けられており、ストッパ１０６がＺ方向に変位自在とされている。ストッパ１０６の下部にはウェイト１０７が取り付けられている。ストッパ１０６は、カウンタウェイト９６の上面に当接されている。

【0110】

したがって、カウンタウェイト９６が定荷重バネ１０２の張力により上方に移動する、すなわちグラインダ１１０が下方に移動することがストッパ１０６及びウェイト１０７で阻止されている構成である。

【0111】

なお、ストッパ１０６は、ソレノイド１０８のロッド１０９の下端に取り付けられており、ソレノイド１０８が通電されることによりロッド１０９が収縮されてストッパ１０６が上方に移動することにより、ストッパ１０６に係止されたカウンタウェイト９６が上方に移動、すなわちグラインダ１１０が下方に移動される構成である。

【0112】

なお、ソレノイド１０８は、後述する制御部１５０からの制御信号によって通電される構成である。

【0113】

グラインダ１１０は、グラインダモータ１１２と、円板状である砥石１１４とを有する。グラインダ昇降装置９０によって回転している砥石１１４の外周面である研削面が鋼材２２の上面２２Ｂに摺接することによって、火花を発生させる構成である。

【0114】

（端面読取装置）
端面読取装置１４は、図４及び図５に示すように、一方（鋼材２２側）が開口された矩形体の箱体１２０であり、鋼材側と反対側のＹ方向端面１２０Ａに鋼材２２の端面２２Ａに刻印された個体識別符号（以下、「個体ＩＤ」という）１４０（図６参照）を撮影する撮影カメラ１２２と、端面２２ＡまでのＹ方向距離を計測する超音波距離センサ１２４が設けられている。

【0115】

なお、撮影カメラ１２２が「読取カメラ」に相当する。また、超音波距離センサ１２４が「第２センサ」に相当する。

【0116】

撮影カメラ１２２は、後述する制御部１５０から制御信号によって端面２２Ａを撮影し、その撮像画像データを制御部１５０に送信する構成である。

【0117】

また、超音波距離センサ１２４は、鋼材２２の端面２２Ａに向かって超音波Ｕを発信し、その反射波が受信するまでの時間から鋼材２２の端面２２ＡまでのＹ方向距離を検出し、その検出結果を制御部１５０に送信する構成である。

【0118】

一方、図５に示すように、箱体１２０の一対のＸ方向端面１２０Ｂ、１２０Ｃの内側にはそれぞれ鏡１２６Ｂ、１２６Ｃが取り付けられている。

【0119】

なお、鏡１２６Ｂ、１２６Ｃが「反射鏡」に相当する。

【0120】

さらに、図４及び図５に示すように、箱体１２０の開口部近傍には、四個のＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄが配設されている。ＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄからの照射光Ｌは、それぞれ鏡１２６Ｂ又は鏡１２６Ｃで反射されて端面２２Ａに直角４方向から入射されるように構成されている。

【0121】

ここで、「直角４方向から照射」とは、鋼材の延在方向（Ｙ方向）から視て端面２２Ａに対して異なる４方向から光が照射されると共に、隣接する光の照射方向が９０度なすことである。

【0122】

なお、ＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄが「光源」に相当する。

【0123】

ＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｂは、後述する制御部１５０からの制御信号により点灯され、鋼材２２の端面２２Ａを直角４方向から照射する構成（図４、図５ 破線Ｌ参照）である。

【0124】

さらに、箱体１２０のＸ方向端面１２０Ｃの外側には、図５に示すように、電光センサ１３０が配設されており、照射した光の反射光の受光度合いの変化から鋼材２２の角（Ｘ方向端面）のＸ方向位置を検出する構成となっている。

【0125】

なお、電光センサ１３０が「第１センサ」に相当する。

【0126】

電光センサ１３０も、後述する制御部１５０に検出結果を送信する構成である。

【0127】

なお、鋼材２２の端面２２Ａに形成される個体ＩＤ１４０は、図６に示すように、アルファベッドで二段に記載されている。

【0128】

図１に示すように、第２フレーム体３４の上部からＸ方向に延在する支持バー１３２の先端には、下方を向けたハイスピードカメラ１３４が配置されている。このハイスピードカメラ１３４のＹ方向位置は、グラインダ１１０のＹ方向位置と同一とされている。すなわち、後述するようにグラインダ１１０が鋼材２２の上面２２Ｂに摺接することにより発生する火花を撮影可能な位置に配置されている。

【0129】

なお、ハイスピードカメラ１３４も後述する制御部１５０から制御信号に基づいて火花を撮影すると共に、火花の撮像画像データを制御部１５０に送信する構成である。

【0130】

また、ハイスピードカメラ１３４が「撮影装置」に相当する。

【0131】

（制御部）
制御部１５０は、図７に示すように、超音波距離センサ１２４や電光センサ１３０から検出信号を受信すると共に、これの検出信号に基づいてステッピングモータ４２、５４を駆動制御して火花試験装置１２及び端面読取装置１４を鋼材２２に対して所定位置に位置決めするものである。また、制御部１５０は、昇降モータ２５２を駆動制御することにより揺動機構７１を昇降させる（グラインダ昇降装置９０の角度調整を行う）と共に、ソレノイド１０８に駆動信号を出力することでグラインダ１１０を昇降させるものである。

【0132】

さらに、制御部１５０は、ハイスピードカメラ１３４の撮像画像データを取り込むことにより、火花の撮像画像データを取得し、この火花撮像画像データ基づいて鋼材２２の成分を判定するものである。また、制御部１５０は、ＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄから照射された鋼材２２の端面２２Ａの画像データを撮影カメラ１２２から取得することにより、端面２２Ａに刻印された個体ＩＤ１４０を検出するものである。

【0133】

制御部１５０は、図８に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１５０Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１５０Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１５０Ｃ、ストレージ１５０Ｄ、入出力Ｉ／Ｆ１５０Ｅを含んで構成されている。ＣＰＵ１５０Ａ、ＲＯＭ１５０Ｂ、ＲＡＭ１５０Ｃ、ストレージ１５０Ｄ及び入出力Ｉ／Ｆ１５０Ｅは、バス１５０Ｆを介して相互に通信可能に接続されている。

【0134】

ＣＰＵ１５０Ａは、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ１５０Ａは、ＲＯＭ１５０Ｂからプログラムを読み出し、ＲＡＭ１５０Ｃを作業領域としてプログラムを実行する。本実施形態では、ＲＯＭ１５０Ｂに実行プログラムが記憶されている。

【0135】

ＲＯＭ１５０Ｂは、各種プログラム及び各種データを記憶している。ＲＡＭ１５０Ｃは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。

【0136】

ストレージ１５０Ｄには、火花形状（例えば、破裂形状）と鋼材の成分（例えば、炭素含有量）との関係を記録したテーブル等が格納されている。

【0137】

入出力Ｉ／Ｆ１５０Ｅは、制御部１５０がステッピングモータ４２、５２、昇降モータ２５２、ソレノイド１０８、グラインダモータ１１２、超音波距離センサ１２４、電光センサ１３０、ハイスピードカメラ１３４、撮影カメラ１２２等と入出力するためのインタ－フェイスである。

【0138】

図９は、制御部１５０の機能構成の例を示すブロック図である。制御部１５０は、Ｘ方向距離調整部１６０と、Ｙ方向距離調整部１７０と、端面画像取得部１８０と、個体ＩＤ検出部１９０と、角度調整部２００と、火花撮影部２１０と、鋼材成分識別部２２０と、記憶部２３０と、を有する。各機能構成は、ＣＰＵ１５０ＡがＲＯＭ１５０Ｂに記憶された実行プログラムを読み出し、これを実行することによって実現される。

【0139】

なお、個体ＩＤ検出部１９０が「個体識別部」に相当する。また、鋼材成分識別部２２０が「鋼材成分識別装置」に相当する。

【0140】

Ｘ方向距離調整部１６０は、電光センサ１３０からの検出信号により鋼材２２の端面２２Ａの角（Ｘ方向側端部）が検出されるまでステッピングモータ５４に駆動信号を出力して、第２フレーム体３４をＸ方向の所定位置に移動調整するものである。

【0141】

Ｙ方向距離調整部１７０は、超音波距離センサ１２４からの検出信号により鋼材２２の端面２２Ａとの距離を検出し、端面２２Ａまでの距離が所定距離になるまでステッピングモータ４２に駆動信号を出力して、第２フレーム体３４を鋼材２２（の端面２２Ａ）に対してＹ方向の所定位置に移動調整するものである。

【0142】

端面画像取得部１８０は、鋼材２２の端面２２Ａに対して所定位置に位置決めされた第２フレーム体３４（に支持された端面読取装置１４）で、ＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄが点灯制御されると共に、この光で照射された鋼材２２の端面２２Ａを撮影カメラ１２２で撮影した端面画像データを読む込む構成である。

【0143】

個体ＩＤ検出部１９０は、端面画像データから端面２２Ａに刻印された個体ＩＤ１４０を検出する構成である。

【0144】

角度調整部２００は、鋼材２２の端面２２Ａに対して所定位置に位置決めされた第２フレーム体３４に支持された火花試験装置１２の昇降モータ２５２に駆動信号を出力し、揺動機構７１（グラインダ昇降装置９０）を下降させる。これにより、ローラ７８Ａ、７８Ｂを鋼材２２の上面２２Ｂに当接させることで、グラインダ昇降装置９０に保持されたグラインダ１１０を上面２２Ｂに正対させる構成である。

【0145】

火花撮影部２１０は、グラインダ昇降装置９０（グラインダ１１０）が鋼材２２の上面２２Ｂに対して正対するように角度調整された後、ソレノイド１０８に駆動信号を出力すると共にグラインダモータ１１２に駆動信号を出力することで、回転するグラインダ１１０を下降させ、鋼材２２の上面２２Ｂにグラインダ１１０を摺接させることで火花を発生させる。この火花をハイスピードカメラ１３４で撮影し、その火花撮像画像データを制御部１５０に出力させる構成である。

【0146】

鋼材成分識別部２２０は、火花撮像画像データから鋼材の成分を識別する構成である。例えば、ストレージ１５０Ｄに格納されたテーブルに基づき、火花の破裂形状等から鋼材の炭素含有量を識別するものである。

【0147】

記憶部２３０は、このようにして検出された鋼材２２の個体ＩＤ１４０と識別された鋼材の成分を関連づけてストレージ１５０Ｄに記憶させる構成である。

【0148】

（作用）
このように構成された鋼材自動識別装置１０の作用について説明する。

【0149】

鋼材自動識別装置１０では、コンベア２０によって搬送されている鋼材２２が鋼材自動識別装置１０の正面で停止される。

【0150】

ここで、油圧シリンダ２４が一定量ストロークすることで、鋼材２２の端面２２Ａ側が所定（一定）の高さに位置決めされる。

【0151】

この状態で、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、Ｙ方向距離調整部１７０で、超音波距離センサ１２４の出力信号に基づいて端面２２ＡとのＹ方向距離を確認し、端面２２Ａとの距離が所定距離となるようにステッピングモータ４２に駆動信号を出力する。ステッピングモータ４２の駆動によりタイミングベルト４０が回転され第２フレーム体３４が変位されることにより、第２フレーム体３４（火花試験装置１２及び端面読取装置１４）が鋼材２２の端面２２Ａに対して所定のＹ方向距離の位置に位置決めされる。

【0152】

次に、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、Ｘ方向距離調整部１６０で、ステッピングモータ５４に駆動信号を出力する。ステッピングモータ５４の駆動によりタイミングベルト５２が回転され、第２フレーム体３４（端面読取装置１４）がＸ方向に移動される。これにより、端面読取装置１４（箱体１２０）の側面に取り付けられた電光センサ１３０からの検出信号に基づいて鋼材２２の搬送方向上流側端部が検出されたタイミングで、ステッピングモータ５４に駆動停止信号が出力され、第２フレーム体３４の変位が停止される。この結果、鋼材２２の端面２２Ａに対して第２フレーム体３４が所定のＸ方向距離の位置に位置決めされる。すなわち、端面２２Ａの正面に端面読取装置１４が位置することになる。また、鋼材２２の上面２２Ｂ上に火花試験装置１２が位置することになる。

【0153】

続いて、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、端面画像取得部１８０で、ＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄに点灯信号を出力する。これにより、図４に示すように、ＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄから照射された光は、鏡１２６Ｂ又は鏡１２６Ｃで反射され、端面２２Ａに対して直角４方向から照射される。

【0154】

また、本実施形態では、Ｙ方向から視てＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄから端面２２Ａに照射される光Ｌは、図６に示すように、それぞれ水平方向から４５度ずつずれた直角４方向から照射されている。なお、図６では、照射方向を理解し易くするために端面２２Ａの外側に光Ｌの照射方向を矢印で記載している。

【0155】

続いて、直角４方向から光で照射された端面２２Ａが撮影カメラ１２２で撮影され、端面撮像画像データが撮影カメラ１２２から制御部１５０に出力される。

【0156】

なお、鋼材２２（の端面２２Ａ）に対してＸ方向、Ｙ方向に位置調整されているため、端面２２Ａの正面に端面読取装置１４が配置されると共に、端面２２Ａに刻印された個体ＩＤ１４０を確実に撮影することができる。

【0157】

次に、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、個体ＩＤ検出部１９０で、端面撮像データに基づいて個体ＩＤ１４０を検出する。端面２２Ａには、図６に示すように、斜め方向に形成された多数の切削痕１４２が形成されているが、Ｙ方向から視て直角４方向から端面２２ＡをＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄからの照射光Ｌを照射しているため、撮影カメラ１２２の端面撮像画像から切削痕１４２による影響（影）が低減されて、個体ＩＤ１４０の符号認識性が向上し、個体ＩＤ１４０を精度良く検出することができる。

【0158】

続いて、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、角度調整部２００で、昇降モータ２５２に駆動信号を出力する。これにより、昇降モータ２５２の駆動軸２７０に噛合されたウォームギア２５４が回転し、ワイヤ２６６を巻き取る。これにより、ワイヤ２６６で連結されたカウンタウェイト２６４がリニアガイドレール２７２に案内されて下降すると共に、カウンタウェイト２６４とワイヤ２６８を介して連結された支持プレート７２（揺動機構７１）がリニアガイドレール６２Ａ、６２Ｂに案内されて上昇する。

【0159】

ここで、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、角度調整部２００で昇降モータ２５２に逆回転駆動信号を出力する。これにより、昇降モータ２５２の駆動軸２７０に噛合されたウォームギア２５４が逆回転し、ワイヤ２６６を送り出す（弛ませる）。これにより、揺動機構７１とカウンタウェイト２６４との質量差に基づいて、カウンタウェイト２６４がリニアガイドレール２７２に案内されて上昇すると共に、支持プレート７２（揺動機構７１）がリニアガイドレール６２Ａ、６２Ｂに案内されて鋼材２２の上面２２Ｂ側に下降（落下）する。

【0160】

ここで、鋼材２２の端部（端面２２Ａ側）が上方に撓んでいた場合、支持プレート７２に支持されたグラインダ昇降装置９０の下端に設けられた一対ローラ７８Ａ、７８Ｂのうち、端面２２Ａ側に位置するローラ７８Ａが鋼材２２の上面２２Ｂに当接する（図１０参照）。

【0161】

さらに、支持プレート７２が下降（落下）することにより、ローラ７８Ａからの反力がグラインダ昇降装置９０に入力される。この結果、湾曲ガイドレール７４に沿ってローラ７８Ａ、７８Ｂの中点を中心として揺動可能に支持されたグラインダ昇降装置９０は、湾曲ガイドレール７４に沿って他方のローラ７８Ｂが鋼材２２の上面２２Ｂに当接するまで揺動され、端面２２Ａと反対側に傾斜される（図１１参照）。この結果、鋼材２２の上面２２Ｂが端面２２Ａ側で上方に撓んでいても、撓んだ上面２２Ｂとグラインダ１１０の砥石１１４の研削面が正対するようにグラインダ昇降装置９０が傾斜させられる。

【0162】

次に、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、火花撮影部２１０で、グラインダ昇降装置９０のソレノイド１０８に駆動信号が出力される。これにより、ソレノイド１０８に通電され、ロッド１０９が収縮することにより、ロッド１０９の先端に取りけられたストッパ１０６がリニアガイドレール１０４に案内されて上昇する。

【0163】

この結果、図１２に示すように、ストッパ１０６に係止されていたカウンタウェイト９６が定荷重バネ１０２の張力によりリニアガイドレール９２Ｂに沿って上昇する。すなわち、カウンタウェイト９６とワイヤ１００を介して連結された保持部材９４及びグラインダ１１０が下降され、グラインダ１１０の砥石１１４が鋼材２２の上面２２Ｂに摺接される。

【0164】

これにより、発生した火花Ｓを、グラインダ１１０の砥石１１４が鋼材２２の上面２２Ｂと摺接する位置とＹ方向位置が同一でＸ方向下流側に位置するハイスピードカメラ１３４で撮影し（撮影範囲Ａ）、その火花撮像画像データを制御部１５０に出力する。

【0165】

続いて、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、鋼材成分識別部２２０で、火花撮像画像に基づいて鋼材２２の成分を識別する。具体的には、ストレージ１５０Ｄに格納された火花形状と鋼材成分との関係が記録されたテーブルを参照して鋼材２２の成分を識別する。例えば、鋼材２２が炭素鋼であれば、炭素含有量が識別され、鋼材の種類が識別される。

【0166】

この火花撮像画像から鋼材成分を識別する方法は、特に限定するものではなく、自動的に識別できる公知の方法であれば、種類は問わない。

【0167】

最後に、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、記憶部２３０で、検出された鋼材２２の個体ＩＤ１４０と、識別された鋼材の成分（又は鋼材の種類）を関連づけてストレージ１５０Ｄに記憶していく。

【0168】

なお、一つの鋼材２２についての一連の処理が終了すると、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、ソレノイド１０８に駆動信号を出力してロッド１０９を伸長させることにより、ストッパ１０６が定荷重バネ１０２の張力に抗してカウンタウェイト９６を押し下げる。

【0169】

これにより、グラインダ昇降装置９０の保持部材９４及びグラインダ１１０が上昇し、グラインダ１１０が鋼材２２の上面２２Ｂから離間する。

【0170】

さらに、制御部１５０のＣＰＵ１５０Ａは、昇降モータ２５２に駆動信号を出力することによって揺動機構７１（グラインダ昇降装置９０）を上昇させる。この結果、一対のローラ７８Ａ、７８Ｂが鋼材２２の上面２２Ｂから離間する。この際、グラインダ昇降装置９０は図示しないコイルスプリング等によって元位置復帰が可能な構成とされており、一対のローラ７８Ａ、７８Ｂが水平となるようにグラインダ昇降装置９０が初期姿勢に復帰する。

【0171】

［効果］
このように本実施形態に係る鋼材自動識別装置１０は、鋼材２２の端面２２Ａの位置が鋼材毎にＸ方向やＹ方向でずれていても、超音波距離センサ１２４や電光センサ１３０の出力信号に基づいてステッピングモータ４２、５４を駆動制御することで、鋼材２２に対して第２フレーム体３４（火花試験装置１２と端面読取装置１４）をＸ方向及びＹ方向で正確に位置決め可能である。

【0172】

したがって、鋼材２２に対してグラインダ昇降装置９０を正確に位置決めして、グラインダ昇降装置９０に保持されたグラインダ１１０を鋼材２２の上面に摺接することができ、火花を発生させることができる。

【0173】

特に、鋼材２２が端面２２Ａ側に向かって上下方向に撓んでいる場合、鋼材２２の上面２２Ｂがグラインダ１１０の砥石１１４に対して正対しなくなるが、角度調整機構７０を設けているため、一対のローラ７８Ａ、７８Ｂを上面２２Ｂに当接させるだけで、グラインダ昇降装置９０が揺動（傾斜）してグラインダ１１０の砥石１１４（の外周面（研削面））を上面２２Ｂに正対させることができる。

【0174】

したがって、グラインダ昇降装置９０によってグラインダ１１０を鋼材２２の上面２２Ｂに向かって下降させ、摺接させた場合に発生する火花形状が一定となり、鋼材２２の成分識別の精度が向上する。

【0175】

なお、鋼材２２のＺ方向の位置決めは、油圧シリンダ２４が鋼材２２の端面２２Ａ側を一定の高さに上昇させることで、第２フレーム体３４の位置合わせを不要としている。

【0176】

また、鋼材自動識別装置１０では、端面読取装置１４を鋼材２２の端面２２Ａに対して正確に位置決めしているため、端面読取装置１４に設けられた撮影カメラ１２２で端面２２Ａに刻印された個体ＩＤ１４０を確実に撮影可能とされている。

【0177】

特に、端面読取装置１４の位置調整を火花試験装置１２と第２フレーム体３４として一体的に行っているため、それぞれの位置調整を個別に行う場合と比較して構成が簡略化されている。

【0178】

さらに、端面２２Ａに刻印された個体ＩＤ１４０に対してＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄから直角４方向の照射光を照射しているため、端面２２Ａに形成された切削痕１４２等の影響を抑制して端面撮像画像から精度良く個体ＩＤ１４０を検出可能となる。

【0179】

特に、端面読取装置１４は、略矩形状のＸ方向端面１２０Ｂ、１２０Ｃの内側に鏡１２６Ｂ、１２６Ｃを設け、ＬＥＤ１２８Ａ～１２８Ｄからの各照射光が鏡１２６Ｂ、１２６Ｃで反射されて端面２２Ａに入射される構成としたため、端面読取装置１４をコンパクトに形成することができる。

【0180】

［第２実施形態］
第２実施形態に係る鋼材自動識別装置１０Ａでは、火花試験装置と読取装置が三軸調整される構成である。なお、第１実施形態に係る鋼材自動識別装置１０と同様の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。また、図１３では、火花試験装置１２は、取付ボードのみを図示し、その他を省略している。

【0181】

鋼材自動識別装置１０Ａは、図１３に示すように、三軸調整装置３５２が設けられているものである。

【0182】

鋼材自動識別装置１０Ａは、第１フレーム体３００と、第２フレーム体３０２と、第３フレーム体３０４と、を有する。

【0183】

第３フレーム体３０４が火花試験装置１２と端面読取装置１４を支持しているものであり、この第３フレーム体３０４を三軸調整装置３５２、すなわち、Ｘ方向変位機構５８、Ｙ方向変位機構５６、Ｚ方向変位機構３５４で三軸調整するものである。

【0184】

先ず、Ｚ方向変位機構３５４について説明する。

【0185】

Ｚ方向変位機構３５４は、第１フレーム体３００に設けられている。第１フレーム体３００は、矩形状の底部３１０から上方に延在する２対の縦棒３１２Ａ、３１２Ｂ、３１４Ａ、３１４Ｂを有する。一対の縦棒３１２Ａ、３１２Ｂと一対の縦棒３１４Ａ、３１４Ｂの上端間には、上板３１６が配設されている。

【0186】

上板３１６のＸ方向端部と底部３１０のＸ方向端部間には、Ｚ方向に延在する一対のガイドシャフト３１８Ａ、３１８Ｂ、３２０Ａ、３２０Ｂがそれぞれ配設されている。

【0187】

ガイドシャフト３１８Ａ、３１８Ｂは、第２フレーム体３０２の係合部３２２Ａに挿通されている。同様に、ガイドシャフト３２０Ａ、３２０Ｂは、第２フレーム体３０２の係合部３２２Ｂに挿通されている。すなわち、ガイドシャフト３１８Ａ、３１８Ｂ、３２０Ａ、３２０Ｂは、係合部３２２Ａ、３２２Ｂ、すなわち第２フレーム体３０２をＺ方向に案内する構成である。

【0188】

また、ガイドシャフト３１８Ａ、３１８Ｂ間及びガイドシャフト３２０Ａ、３２０Ｂには、それぞれＺ方向に延在するボールネジ軸３２４Ａ、３２４Ｂが配設されており、それぞれ係合部３２２Ａ、３２２Ｂに螺合されている。

【0189】

また、ボールネジ軸３２４Ａ、３２４Ｂの上端は、上板３１６上にＸ方向に延在するシャフト３２６のＸ方向両端部にそれぞれ設けられた傘歯車３２８Ａ、３２８Ｂを介して噛合されている。

【0190】

上板３１６上には、ステッピングモータ３３０が設けられており、ステッピングモータ３３０の駆動軸がシャフト３２６に設けられたウォームギア３３２と噛合されている。

【0191】

すなわち、ステッピングモータ３３０の駆動によってシャフト３２６を介してボールネジ軸３２４Ａ、３２４Ｂが回転し、係合部３２２Ａ、３２２Ｂ、すなわち第２フレーム体３０２がＺ方向に変位する構成である。

【0192】

第２フレーム体３０２には、第１実施形態と略同様のＸ方向変位機構５８、Ｙ方向変位機構５６が設けられている。

【0193】

先ず、Ｘ方向変位機構５８から説明する。

【0194】

矩形体形状の第２フレーム体３０２のＹ方向両端部には、Ｘ方向に延在する一対のガイドシャフト４４Ａ１、４４Ａ２と、ガイドシャフト４４Ｂ１、４４Ｂ２が配設されており、係合部材３４０Ａ、３４０Ｂがそれぞれ挿通されている。係合部材３４０Ａ、３４０Ｂは、Ｙ方向に延在するガイドシャフト３５６Ａ、３５６Ｂで連結されている。

【0195】

また、第２フレーム体３０２の鋼材２２側のＹ方向端部には、ステッピングモータ５４とタイミングベルト５２等からなる変位機構が設けられており、タイミングベルト５２に係合部材３４０Ｂが固定されているため、ステッピングモータ５４の駆動により係合部材３４０Ａ、３４０ＢがＸ方向に変位する構成である。

【0196】

次に、Ｙ方向変位機構５６について説明する。

【0197】

係合部材３４０Ａ、３４０Ｂ間を連結するガイドシャフト３５６Ａ、３５６Ｂは、第３フレーム体３０４が挿通されている。また、係合部材３４０Ａ、３４０Ｂ間には、ステッピングモータ４２とタイミングベルト４０が配設されており、タイミングベルト４０に第３フレーム体３０４が固定されているため、ステッピングモータ４２の駆動により第３フレーム体３０４がＹ方向に変位する構成である。

【0198】

なお、第３フレーム体３０４には、鋼材自動識別装置１０と同様に火花試験装置１２と端面読取装置１４が取り付けられている。

【0199】

さらに、第３フレーム体３０４には、鋼材２２の上面２２ＢとのＺ方向距離を検出する超音波距離センサ３５０が配設されている。

【0200】

なお、超音波距離センサ３５０が「第３センサ」に相当する。

【0201】

したがって、制御部１５０は、端面読取装置１４に設けられた超音波距離センサ１２４と電光センサ１３０の検出信号に基づいてステッピングモータ４２及びステッピングモータ５４を駆動することによって第３フレーム体３０４をＹ方向及びＸ方向に調整すると共に、超音波距離センサ３５０の検出信号に基づいてステッピングモータ３３０を駆動して第３フレーム体３０４をＺ方向に変位させる（調整する）ことができる。

【0202】

鋼材自動識別装置１０Ａは、第１実施形態の鋼材自動識別装置１０と同様の作用効果を奏すると共に、次のような作用効果がある。

【0203】

すなわち、鋼材自動識別装置１０Ａに対する鋼材２２（の端面２２Ａ）のＸ方向、Ｙ方向の位置ずれのみならず、鋼材２２のＺ方向の位置ずれに対しても火花試験装置１２（グラインダ１１０）と、端面読取装置１４を精度良く位置決めすることができる。

【0204】

また、鋼材２２の搬送装置側に油圧シリンダ２４を不要とすることができる。

【0205】

（その他）
本実施形態の鋼材自動識別装置１０において、火花試験装置１２と端面読取装置１４をＸ方向、Ｙ方向に変位させる構成は一例であり、両者を両方向に変位可能であればその構成は問わない。

【0206】

同様に、鋼材自動識別装置１０Ａにおいて、火花試験装置１２と端面読取装置１４をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に変位させる構成は一例であり、両者を３方向に変位可能であればその構成は問わない。

【0207】

また、制御部１５０において、端面撮像画像データから端面２２Ａに刻印された個体ＩＤ１４０を読み取る方法は一例であり、他の公知の方法を用いても良い。

【0208】

さらに、制御部１５０において、火花撮像画像データから鋼材２２の成分を識別する方法も公知の方法であれば特に限定するものではない。

【0209】

さらに、角度調整機構７０においてグラインダ昇降装置９０（グラインダ）を揺動（傾斜）させる構成も、鋼材２２の上面２２Ｂの反り具合に応じてグラインダ昇降装置９０（グラインダ）を揺動（傾斜）させる構成であれば、本実施形態に限定されるものではない。

【0210】

以上、実施形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0211】

１０、１０Ａ 鋼材自動識別装置
１４ 端面読取装置（読取装置）
１６ ２軸調整装置（位置調整装置）
２２ 鋼材
２２Ａ 端面
２２Ｂ 上面
７０ 角度調整機構
７２ 支持プレート（支持部材）
７８Ａ、７８Ｂ ローラ
９０ グラインダ昇降装置
１１０ グラインダ
１２２ 撮影カメラ（読取カメラ）
１２４ 超音波距離センサ（第２センサ）
１２６Ｂ、１２６Ｃ 鏡（反射鏡）
１２８Ａ～１２８Ｄ ＬＥＤ（光源）
１３０ 電光センサ（第１センサ）
１３４ ハイスピードカメラ（撮影装置）
１４０ 個体識別符号
１９０ 個体ＩＤ検出部（個体識別部）
２２０ 鋼材成分識別部（鋼材成分識別装置）
２５０ 揺動機構昇降装置（昇降装置）
３５０ 超音波距離センサ（第３センサ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】