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(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】P2023072572
(43)【公開日】2023-05-24
(54)【発明の名称】棒材切断機及びその異常監視方法
(51)【国際特許分類】
B26D 7/22 20060101AFI20230517BHJP
B26D 3/16 20060101ALI20230517BHJP
B23D 15/04 20060101ALI20230517BHJP
B23Q 17/00 20060101ALI20230517BHJP
B23D 33/00 20060101ALI20230517BHJP
【ＦＩ】
B26D7/22 A
B26D3/16 C
B23D15/04
B23Q17/00 A
B23D33/00 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021185217
(22)【出願日】2021-11-12
(71)【出願人】
【識別番号】000142595
【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所
(71)【出願人】
【識別番号】507305406
【氏名又は名称】株式会社ケイエステック
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中谷 京治
(72)【発明者】
【氏名】大江 謙一
(72)【発明者】
【氏名】牧野 智也
【テーマコード（参考）】
3C021
3C029
3C039
3C051
【Ｆターム（参考）】
3C021HA07
3C021HA08
3C029EE01
3C039AA25
3C051EE02
(57)【要約】
【課題】スライドを昇降動作させて、スライドに取り付けたヘッドで可動刃を駆動し、供給されてくる棒状素材を所定長さに切断する棒材切断機において、棒材切断機における切断不良を自動で判別できるようにする。
【解決手段】棒材切断機１にアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサ２０を設け、ＡＥセンサ２０で得られるＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根、形状係数並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関数の少なくとも１つに閾値を設定し、ＡＥセンサ２０からの素材切断毎の計測値を測定し、測定値を収集し、測定値を閾値と比較し、測定値が閾値の範囲外を所定回数よりも多く超えたときに不良品であると自動で判定する。
【選択図】図１
【解決手段】棒材切断機１にアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサ２０を設け、ＡＥセンサ２０で得られるＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根、形状係数並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関数の少なくとも１つに閾値を設定し、ＡＥセンサ２０からの素材切断毎の計測値を測定し、測定値を収集し、測定値を閾値と比較し、測定値が閾値の範囲外を所定回数よりも多く超えたときに不良品であると自動で判定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スライドを昇降動作させて該スライドに取り付けたヘッドで可動刃を駆動し、供給されてくる棒状素材を所定長さに切断する棒材切断機であって、
上記スライドを昇降駆動する駆動部を有する切断機本体と、
上記切断機本体に設けられ、該切断機本体のアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサと、
上記ＡＥセンサの計測値を、上記棒状素材の切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つに閾値を設定し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に、切断後の素材を不良品と判定する制御部とを備えている
ことを特徴とする棒材切断機。
上記スライドを昇降駆動する駆動部を有する切断機本体と、
上記切断機本体に設けられ、該切断機本体のアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサと、
上記ＡＥセンサの計測値を、上記棒状素材の切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つに閾値を設定し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に、切断後の素材を不良品と判定する制御部とを備えている
ことを特徴とする棒材切断機。
【請求項2】
上記制御部が、上記収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさを閾値とする場合、良品のＡＥ波形が発生する第１区間と、該第１区間の後の所定時間における第２区間とで、異なる大きさの閾値を設定するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の棒材切断機。
ことを特徴とする請求項１に記載の棒材切断機。
【請求項3】
上記制御部が、上記棒状素材の品種毎に上記閾値を登録可能である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の棒材切断機。
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の棒材切断機。
【請求項4】
上記制御部が、切断後の素材を不良品と判定したときに上記切断機本体を停止する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の棒材切断機。
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の棒材切断機。
【請求項5】
上記制御部の判定に合わせ、不良品を良品と選別するための選別シュートを備えている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の棒材切断機。
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の棒材切断機。
【請求項6】
スライドを昇降動作させて該スライドに取り付けたヘッドで可動刃を駆動し、供給されてくる棒状素材を所定長さに切断する棒材切断機の切断異常監視方法であって、
棒材切断機に該棒材切断機のアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサを設けるセンサ設置工程と、
上記ＡＥセンサの計測値を、上記棒状素材の切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つの閾値する閾値設定工程と、
上記ＡＥセンサからの素材切断毎の計測値を測定し、測定値を収集する測定工程と、
上記測定工程で測定値を上記閾値と比較し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に、切断後の素材を不良品であると自動で判定する不良品判定工程とを含む
ことを特徴とする棒材切断機の異常監視方法。
棒材切断機に該棒材切断機のアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサを設けるセンサ設置工程と、
上記ＡＥセンサの計測値を、上記棒状素材の切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つの閾値する閾値設定工程と、
上記ＡＥセンサからの素材切断毎の計測値を測定し、測定値を収集する測定工程と、
上記測定工程で測定値を上記閾値と比較し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に、切断後の素材を不良品であると自動で判定する不良品判定工程とを含む
ことを特徴とする棒材切断機の異常監視方法。
【請求項7】
上記制御部が、上記収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさを閾値とする場合、良品のＡＥ波形が発生する第１区間と、該第１区間の後の所定時間における第２区間とで、異なる大きさの閾値を設定するように構成されている
ことを特徴とする請求項６に記載の異常監視方法。
ことを特徴とする請求項６に記載の異常監視方法。
【請求項8】
上記不良品判定工程で切断後の素材を不良品と判定したときに、上記切断機本体を即時停止し、不良品の混入を防ぐ
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の棒材切断機の異常監視方法。
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の棒材切断機の異常監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、棒材切断機及びその異常監視方法に関し、特にＡＥ（アコースティックエミッション）法を利用したものに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１のような、棒材を切る固定刃及び可動刃と、可動刃に与えるべき昇降運動をスライダに発生させる往復運動機構と、スライダの昇降運動を可動刃に伝達する間欠駆動機構と、切断される棒材を供給する送り手段と、棒材の供給状況に基づいて間欠駆動機構の動きを制御する制御手段を備える棒材切断機が知られている。
【0003】
従来、アコースティック・エミッション（ＡＥ）とは、振動周波数よりも高い領域の周波数(６０ｋＨｚ～１ＭＨｚ程度)であり、材料が変形又は亀裂が発生する際に、材料に蓄えられていた歪エネルギーを弾性波として放出する現象である。この弾性波を材料の表面等に設置した変換子すなわちＡＥセンサで検出し、信号処理を行うことにより、材料の破壊過程を評価する手法がＡＥ法である。材料により発生する周波数が異なり、鉄の場合６０～１５０ｋＨｚである。ＡＥ波は弾性限度内でほとんどないが、材料の降伏点に近付くと、大きなＡＥ波が発生する。また、ＡＥ波は主に超音波領域の高い周波数成分を持つことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１０－１７９４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１のような棒材切断機では、棒材を切断した際に、様々な原因により、切断部に割れが生じ、その切断不良品が製品ビレットとして混入することがある。
【0006】
このような切断不良品の混入を防ぐには、切断後のビレットを検査する必要がある。
【0007】
しかしながら、切断不良品の有無を全数検査で判別する場合、多大な人的労力を必要とする。一方で、切断不良品の有無を抜き取り検査で判別する場合、不良品の混入は回避できない。
【0008】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、棒材切断機における切断不良を自動で判別できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するために、この発明では、ＡＥ波を即時処理するようにした。
【0010】
具体的には、第１の発明では、スライドを昇降動作させて該スライドに取り付けたヘッドで可動刃を駆動し、供給されてくる棒状素材を所定長さに切断する棒材切断機を対象とし、
この棒材切断機は、
上記スライドを昇降駆動する駆動部を有する切断機本体と、
上記切断機本体に設けられ、該切断機本体のアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサと、
上記ＡＥセンサの計測値を、上記棒状素材の切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つに閾値を設定し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に、切断後の素材を不良品と判定する制御部とを備えている。
この棒材切断機は、
上記スライドを昇降駆動する駆動部を有する切断機本体と、
上記切断機本体に設けられ、該切断機本体のアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサと、
上記ＡＥセンサの計測値を、上記棒状素材の切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つに閾値を設定し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に、切断後の素材を不良品と判定する制御部とを備えている。
【0011】
上記の構成によると、棒状素材の切断異常が発生するときには、ＡＥ波が正常時よりも大きくなる傾向になる。このため、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根（ＲＭＳ）の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つに閾値を設定し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に不良品が発生したと判定するようにすることで、不良品が発生したことを自動で検出できる。よって、人手で全数検査を行う必要がなくなる。
【0012】
第２の発明では、第１の発明において、
上記制御部が、上記収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさを閾値とする場合、良品のＡＥ波形が発生する第１区間と、該第１区間の後の所定時間における第２区間とで、異なる大きさの閾値を設定するように構成されている。
上記制御部が、上記収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさを閾値とする場合、良品のＡＥ波形が発生する第１区間と、該第１区間の後の所定時間における第２区間とで、異なる大きさの閾値を設定するように構成されている。
【0013】
上記の構成によると、第１区間の切断時では、良品においても比較的大きなＡＥ波が発生するので、閾値をそれよりも大きくせざるを得ないが、良品の切断時よりも遅れて発生するＡＥ波の第２区間では、良品ではＡＥ波はほとんど発生しないため、閾値を小さくできる。このように２区間に分けることで不良品の発見精度が向上する。
【0014】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記制御部が、棒状素材の品種毎に上記閾値を登録可能である構成とする。
上記制御部が、棒状素材の品種毎に上記閾値を登録可能である構成とする。
【0015】
上記の構成によると、棒状素材の品種が変われば、切断時に発生するＡＥの傾向も変わってくるので、棒状素材の品種毎にそれぞれ対応する閾値を登録しておけば、品種が変わる毎に対応する最適な閾値で不良品判定を行える。
【0016】
第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
上記制御部が、切断後の素材を不良品と判定したときに上記切断機本体を停止する構成とする。
上記制御部が、切断後の素材を不良品と判定したときに上記切断機本体を停止する構成とする。
【0017】
上記の構成によると、棒状素材の切断毎に不良品が発生していないかを自動的に検査し、不良品が発生したときに切断機本体を停止させることで、不良品発生時以外は、自動で検査を継続すればよく、最小限の人員で棒材切断機を駆動できる。
【0018】
第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、
上記制御部の良品不良品の判定に合わせ、不良品を良品と選別するための選別シュートを備える構成とする。
上記制御部の良品不良品の判定に合わせ、不良品を良品と選別するための選別シュートを備える構成とする。
【0019】
上記の構成によると、不良品を選別シュートで、良品とは異なる排出ルートとすることで、切断機本体を止めることなく、連続して棒材切断機を稼働できる。
【0020】
第６の発明では、スライドを昇降動作させて該スライドに取り付けたヘッドで可動刃を駆動し、供給されてくる棒状素材を所定長さに切断する棒材切断機の切断異常監視方法を対象とし、
上記棒材切断機の異常監視方法は、
棒材切断機に該棒材切断機のアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサを設けるセンサ設置工程と、
上記ＡＥセンサの計測値を、上記棒状素材の切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つの閾値する閾値設定工程と、
上記ＡＥセンサからの素材切断毎の計測値を測定し、測定値を収集する測定工程と、
上記測定工程で測定値を上記閾値と比較し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に、切断後の素材を不良品であると自動で判定する不良品判定工程とを含む構成とする。
上記棒材切断機の異常監視方法は、
棒材切断機に該棒材切断機のアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサを設けるセンサ設置工程と、
上記ＡＥセンサの計測値を、上記棒状素材の切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つの閾値する閾値設定工程と、
上記ＡＥセンサからの素材切断毎の計測値を測定し、測定値を収集する測定工程と、
上記測定工程で測定値を上記閾値と比較し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に、切断後の素材を不良品であると自動で判定する不良品判定工程とを含む構成とする。
【0021】
上記の構成によると、棒状素材の切断異常が発生するときには、ＡＥ波が正常時よりも大きくなる傾向になる。このため、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根（ＲＭＳ）の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つに閾値を設定し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に不良品が発生したと判定するようにすることで、不良品が発生したことを自動で検出できる。よって、人手で全数検査を行う必要がなくなる。
【0022】
第７の発明では、第６の発明において、
上記制御部が、上記収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさを閾値とする場合、良品のＡＥ波形が発生する第１区間と、該第１区間の後の所定時間における第２区間とで、異なる大きさの閾値を設定するように構成されている。
上記制御部が、上記収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさを閾値とする場合、良品のＡＥ波形が発生する第１区間と、該第１区間の後の所定時間における第２区間とで、異なる大きさの閾値を設定するように構成されている。
【0023】
上記の構成によると、第１区間の切断時では、良品においても比較的大きなＡＥ波が発生するので、閾値をそれよりも大きくせざるを得ないが、良品の切断時よりも遅れて発生するＡＥ波の第２区間では、良品ではＡＥ波はほとんど発生しないため、閾値を小さくできる。このように２区間に分けることで不良品の発見精度が向上する。
【0024】
第８の発明では、第６又は第７の発明において、
上記不良品判定工程で切断後の素材を不良品と判定したときに、上記切断機本体を即時停止し、不良品の混入を防ぐ構成とする。
上記不良品判定工程で切断後の素材を不良品と判定したときに、上記切断機本体を即時停止し、不良品の混入を防ぐ構成とする。
【0025】
上記の構成によると、棒状素材の切断毎に不良品が発生していないかを自動的に検査し、不良品が発生したときに切断機本体を停止させることで、不良品発生時以外は、自動で検査を継続すればよく、最小限の人員で棒材切断機を駆動できる。
【発明の効果】
【0026】
以上説明したように、本発明によれば、ＡＥセンサの計測値を、棒状素材の切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つに閾値を設定し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に不良品が発生したと判定するようにしたので、棒材切断機における切断不良を自動で判別できる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明に実施形態に係る棒材切断機を一部拡大して示す正面図である。
【図2】本発明に実施形態に係る棒材切断機を示す正面図である。
【図3】本発明に実施形態に係る棒材切断機を示す平面図である。
【図4】ディスプレイにおけるグラフ表示時の各横軸／縦軸の最小／最大値を設定する画面を示す図である。
【図5A】波形の閾値を設定する画面を示す図である。
【図5B】時間と波形の関係を示すグラフである。
【図6A】ＲＭＳの閾値をインプットする画面を示す図である。
【図6B】直径５０ｍｍのときのＲＭＳの分布を示すグラフである。
【図6C】直径５８ｍｍのときのＲＭＳの分布を示すグラフである。
【図7A】形状係数の閾値をインプットする画面を示す図である。
【図7B】直径５０ｍｍのときの形状係数の分布を示すグラフである。
【図7C】直径５８ｍｍのときの形状係数の分布を示すグラフである。
【図8A】ＲＭＳ及び形状係数の相関関係における閾値をインプットする画面を示す図である。
【図8B】直径５０ｍｍのときのＲＭＳ及び形状係数の相関関係を示すグラフである。
【図8C】直径５８ｍｍのときのＲＭＳ及び形状係数の相関関係を示すグラフである。
【図9】本発明の実施形態に係る棒材切断機の異常監視方法のフローチャートである。
【図10A】切断前の切断部及びその周辺を拡大して示す断面図である。
【図10B】切断後の切断部及びその周辺を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0029】
－棒材切断機の構成－
図１～図３は、本発明の実施形態の棒材切断機１の概要を示し、この棒材切断機１は、スライド３を昇降動作させてスライド３に取り付けたヘッド３ａ（図１０Ａ参照）で可動刃を駆動し、供給されてくる棒状素材Ｍを所定長さに切断するように構成されている。
図１～図３は、本発明の実施形態の棒材切断機１の概要を示し、この棒材切断機１は、スライド３を昇降動作させてスライド３に取り付けたヘッド３ａ（図１０Ａ参照）で可動刃を駆動し、供給されてくる棒状素材Ｍを所定長さに切断するように構成されている。
【0030】
棒材切断機１は、詳しくは図示しないが、サーボモータ等の駆動部（図示せず）の動力を利用してスライド３を昇降動作させる切断機本体２を備えている。
【0031】
棒状素材Ｍは、例えば、中実断面円形の、クロムモリブデン鋼、機械構造用炭素鋼等の金属よりなる。棒材切断機１の外径は、切断機本体２の切断部１０の切断能力にもよるが、例えば直径２５ｍｍ～１００ｍｍ程度である。棒材切断機１の基本的な構成は、特に限定されないが、例えば、この棒材切断機１は、スライド３の下方にダイセット１６（図１０Ａに示す）などを送り込むダイセット装置４と、スライド３の下方に棒状素材Ｍを供給する材料供給ローラ装置５と、スライド３の下方の切断部へ棒状素材Ｍを確実に送り込むピンチローラ装置６と、良品と不良品とを選別する選別シュート７と、選別された素材を蓄えるピット８と、供給されてきた棒状部材Ｍを設定長さで切断する切断部１０とを備えている。
【0032】
図１０Ａ及び図１０Ｂに拡大して示すように、例えば、切断部１０は、上下に稼働する可動刃１２と、可動刃１２と協働して棒状部材Ｍを切断する固定刃１３とを備えている。供給されてきた棒状部材Ｍの先端は、固定刃１３の端面から所定値に位置決めされた定寸ストッパ１４に当接するようになっており、切断後の棒状部材Ｍは、押出機構１５で押し出されて選別シュート７に排出されるようになっている。なお、この切断部１０の構成は、特許文献１と同様のヘッド部分が回動する間欠駆動方式の構成でもよい。
【0033】
図１に示すように、切断機本体２における、例えば、ボルスタ側（ベース側）には、切断機本体２のアコースティックエミッションを計測するＡＥセンサ２０が設けられている。このＡＥセンサ２０の種類については特に限定されず、１つでも複数でもよい。要は、棒状素材Ｍの切断に伴うアコースティックエミッションをリアルタイムで検知できる位置にＡＥセンサ２０を設けるとよい。
【0034】
棒材切断機１は、さらに、ＡＥセンサ２０の計測値を、棒状素材Ｍの切断毎に収集すると共に、棒材切断機１全体の制御を行う制御部２５を備えている。
【0035】
制御部２５は、例えば、サンプリング周波数１０ＭＨｚの８チャンネル同時測定が可能なＥＣＵ（エッジコンピュータユニット）２１、ＥＣＵコントロール用ＰＣ２２、ディスプレイ２３、棒材切断機１全体の制御を行うＰＬＣ２４（プログラマブルコントローラ）等を含む。
【0036】
なお、図示しないが、切断機本体２には、荷重計が設けられており、ボルスタ側が受ける切断時の切断荷重を検出し、その信号を、ＥＣＵ２１を介してＰＣ２２に送信するようになっていてもよい。これは、後述する判定プロセスには直接関与しないが、切断荷重がどの状態のときにＡＥ波形が出ているかを把握するための確認目的として利用してもよい。
【0037】
詳しくは後述するが、制御部２５は、ＡＥセンサ２０の計測値を、棒状素材Ｍの切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根（ＲＭＳ）の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つに閾値を設定し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に、切断後の素材を不良品と判定するように構成されている。
【0038】
－棒材切断機の異常監視方法－
次に、本実施形態に係る棒材切断機の異常監視方法について図９等を用いて説明する。
次に、本実施形態に係る棒材切断機の異常監視方法について図９等を用いて説明する。
【0039】
最初に閾値決定プロセスについて説明する。この閾値決定プロセス自体は、同じ棒状部材Ｍであれば、毎回行う必要はなく、閾値を流用できる場合には、後述する材料切断プロセスのみを行ってもよい。
【0040】
閾値設定工程において、ステップＳ０１で、ディスプレイ２３の画面を見ながら、ＰＣ２２を用いて棒状部材Ｍの品番を入力する。
【0041】
次いで、ステップＳ０２において、切断材料を搬入する。具体的には、材料供給ローラ装置５によって連続した断面円形の棒状素材Ｍが供給される。
【0042】
供給されてきた棒状素材Ｍは、ピンチローラ装置６の４本のローラで切断部１０に確実に送り込まれる。棒状素材Ｍは、定寸ストッパ１４に当接した状態で止まる。
【0043】
次いで、ステップＳ０３で、切断が開始される。図１０Ａに示すように、定寸ストッパ１４に当接した状態の、固定刃１３の切断面から所定長さの棒状部材Ｍが切断対象となる。
【0044】
次に、ステップＳ０４において、図１０Ｂに示すように、スライド３が下降し、直立した状態のヘッド３ａで可動刃１２を押し下げ、固定刃１３と協働して棒状素材Ｍを定寸ストッパ１４までの距離で設定された長さに切断する。切断された定寸の棒状部材Ｍは、選別シュート７を通ってピット８に搬出される。
【0045】
次いで、ステップＳ０５において、スライド３が上昇し、図１０Ａに示すように、再びピンチローラ装置６にて棒状部材Ｍが定寸ストッパ１４に当接するまで供給される。
【0046】
このステップＳ０４からステップＳ０５までの間に、ステップＳ０６の測定工程において、ＡＥセンサ２０により、ＡＥ波が取得される。なお、棒状部材Ｍが定寸ストッパ１４に当接したときのストッパ衝突時に発生したＡＥ波は、切断精度とは無関係であるため、その値は考慮しない。
【0047】
図１に示すように、この取得されたＡＥ波の信号は、ＰＣ２２に送信され、ステップＳ０７においてＡＥ波解析が行われる。
【0048】
次いで、ステップＳ０８において、図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ｂ、図６Ｃ、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、ＡＥ波形の大きさ、形状係数及び二乗平均平方根（以下、ＲＭＳ）が取得される。また、図８Ｂ及び図８Ｃに示すような形状係数とＲＭＳとの相関関係を表すデータも取得される。
【0049】
変量xのデータ xi (i = 1, 2, …, n) に対して、x の二乗平均平方根ＲＭＳは、次の式で定義される。ここで、x は、ＡＥ波形の大きさで、ｎ がＡＥ波形のサンプリングデータ数である。
【0050】
【数1】
【0051】
つまり、xi２の算術平均の平方根が x のＲＭＳとなる。
【0052】
形状係数は、下記式で表される。形状係数は、絶対値の平均で除算されたＲＭＳでもある。形状係数は信号の形状に依存するが、信号の次元には依存しない。
【0053】
【数2】
【0054】
次いで、ステップＳ０９において、目視による良否判定が行われる。具体的には、まず、図４で、各表示画面における縦軸及び横軸の最小値及び最大値を入力してグラフの拡大表示を行う。そして、ピット８に搬出された棒状部材Ｍを検査したときに、切断面に割れ、欠け、などがある場合、不良品と考えられる。そのような不良品と、割れ、欠けなどのない良品との間での違いから、図５Ｂに示すように、ＡＥ波が極端に大きくなる部分で上閾値及び下閾値を設定する。
【0055】
これは、図５Ｃに示すように、２つの区間で分けてもよい。実際には、図５Ｃのように不良品と良品との計測値はディスプレイ２３上で重ねて表示はされないが、理解のために良品のＡＥ波と不良品のＡＥ波とを同時に表示している。なお、色分けなどを行って同時に表示できるようにしてもよい。制御部２５は、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさを閾値とする場合、良品のＡＥ波形が発生する第１区間Ａと、この第１区間Ａの後の所定時間における第２区間Ｂとで、異なる大きさの閾値を設定する。設定自体は、図５Ａに示すような画面を見ながら、それぞれの閾値とその超える回数を設定する。これは不良品が発生したときのＡＥ波形の分布状態から設定することができる。
【0056】
同様にＲＭＳに関しては、例えば、図６Ｂの直径５０ｍｍの場合と図６Ｃの直径５８ｍｍの場合とが測定されたとする。図６Ｂでは、図示する領域内で良品が得られ、その領域を外れると、不良品が得られたことを示す。図６Ｃの場合、グラフに現れる値では、閾値を明確に判別できなかった。そして、図６Ｂで得られた傾向から、直径５０ｍｍの場合には、図６Ａの画面を見ながら、縦軸又は横軸の最小値及び最大値を入力して形状係数に関する閾値を設定し登録する。この場合は、縦軸も横軸も同じＲＭＳ値なので、縦軸か横軸のいずれか一方のみをインプットすればよい。直径５８ｍｍの場合は、ＲＭＳに関する閾値は判別できないので、入力しない。
【0057】
同様に形状係数に関しては、例えば、図７Ｂの直径５０ｍｍの場合と図７Ｃの直径５８ｍｍの場合とが測定されたとする。図７Ｃでは、図示する領域内で良品が得られ、それよりも小さくなると、不良品が得られた。図７Ｂの場合、不良品の値と良品の値とが混在し、閾値を判別ができなかった。そして、図７Ｃで得られた傾向から、直径５８ｍｍの場合には、図７Ａの画面を見ながら、縦軸又は横軸の最小値及び最大値を入力して形状係数に関する閾値を設定し登録する。この場合は、縦軸も横軸も同じ形状係数なので、縦軸か横軸のいずれか一方のみをインプットすればよい。直径５０ｍｍの場合は、形状係数に関する閾値は入力しない。
【0058】
上述したように、ＲＭＳや形状係数のみでは、閾値を判別できない場合もあることから、ＲＭＳと形状係数の相関関係から閾値を決定することも有効である。具体的には、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、良品と不良品とを区切ることができる領域を特定する。それは、図８Ａに示すように横軸のＲＭＳの最小値と最大値並びに縦軸の形状係数の下側の最小値、最大値及び上側の最小値、最大値をそれぞれ入力して登録することで、例えば、平行四辺形や台形のエリアが閾値として登録される。
【0059】
品番に対する判別閾値登録として、閾値は波形、ＲＭＳ、形状係数、ＲＭＳ及び形状係数の相関関係毎に複数の設定を可能とする。そして、複数設定された閾値から、「規定値と使用」にチェックがついた閾値を実際の計測時の閾値として使用する。これらの閾値は品番毎に管理する。
【0060】
このような工程により、ＡＥ波形の大きさ並びに形状係数及びＲＭＳの相関関係の閾値が決定され、ＰＣ２２に登録される。この閾値設定工程を何度か繰り返し、閾値の精度を上げるようにしてもよい。繰り返す場合、後述するステップＳ２０において、閾値以内であることが判明した棒状部材Ｍは、ステップＳ２１で良品としてして搬出されるようにしてもよい。
【0061】
続いて材料切断プロセスについて説明する。上述したように、閾値が予め設定されている場合には、閾値決定プロセスを行わずに材料切断プロセスから行う。
【0062】
ステップＳ１１において、品番を入力する。これにより、ＰＬＣ２４から判別モデル品番指令がＰＣ２２へ送られる。これらの情報は適宜ディスプレイ２３に表示される。ＰＣ２２のキーボードから品番を直接入力してもよい。品番から登録されている閾値が自動で設定されるようにしてもよい。
【0063】
次いで、ステップＳ１２において、材料を搬入する。具体的には、材料供給ローラ装置５を連続した断面円形の棒状素材Ｍが供給される。
【0064】
供給されてきた棒状素材Ｍは、ピンチローラ装置６の４本のローラで切断部に確実に送り込まれる。棒状素材Ｍは、定寸ストッパ１４に当接した状態で止まっている。
【0065】
次いで、ステップＳ１３で切断が開始される。
【0066】
次に、ステップＳ１４において、スライド３が下降し、直立した状態のヘッド３ａで可動刃１２を押し下げ、固定刃１３と協働して棒状素材Ｍを定寸ストッパ１４までの距離で設定された長さに切断する。
【0067】
次いで、ステップＳ１５において、スライド３が上昇し、再びピンチローラ装置６にて材料が挿入される。
【0068】
このステップＳ１４からステップＳ１５までの間に、ステップＳ０６の測定工程において、ＡＥセンサ２０により、ＡＥ波が取得される。この取得されたＡＥ波の信号は、ＰＣ２２に送信され、ステップＳ０７においてＡＥ波解析が行われる。
【0069】
【0070】
次いで、ステップＳ２０において、閾値判定が行われる。具体的には、ＡＥ波形、ＲＭＳ、形状係数並びにＲＭＳ及び形状係数の相関関係が、閾値を超えた回数が所定回数以上の場合、ステップＳ２２に進み、不良品と見なし、ステップＳ２３で棒材切断機１を停止する。これにより、切断した棒状部材Ｍは、不良品として他の良品の収容されるピット８に収容しない。この場合、棒材切断機１を停止することなく、不良品は、自動で選別シュートにより、不良品用のピット８に搬出されるようにしてもよい。不良品が発生する原因が判明した場合には、原因を解決した後に、再び棒材切断機１を稼働させる。
【0071】
良品の場合は、ステップＳ２１で切断後の棒状部材Ｍが良品として選別シュート７を通ってピット８に搬出され、再びステップＳ１４に戻って棒状部材Ｍの切断が繰り返される。
【0072】
なお、良品／不良品の判断は、いずれか単独の閾値が所定回数を超えた場合に不良品としてもよいし、複数の閾値で閾値を超えた回数の合計が所定回数を超えた場合に不良品としてもよい。
【0073】
このように、本実施形態では、棒状素材Ｍの切断毎に少なくとも１つの閾値を超えたときに、不良品が発生したことを自動で検出できる。このため、人手で全数検査を行う必要がなくなる。
【0074】
また、制御部２５が、棒状素材Ｍの品種毎に閾値を登録可能としたので、棒状素材Ｍの品種が変われば、切断時に発生するＡＥの傾向も変わってくるので、棒状素材Ｍの品種毎にそれぞれ対応する閾値を登録しておけば、品種が変わる毎に対応する閾値で不良品判定を行える。
【0075】
また、制御部２５が、切断後の素材を不良品と判定したときに切断機本体２を即時停止する構成としたことにより、棒状素材Ｍの切断毎に不良品が発生していないかを自動的に検査し、不良品が発生したときに切断機本体２を停止させることで、不良品発生時以外は、自動で検査を継続すればよく、最小限の人員で棒材切断機１を駆動できる。
【0076】
さらに、制御部２５の良品／不良品の判定に合わせ、不良品を良品と選別するための選別シュートを設け、良品とは異なる排出ルートとすることで、切断機本体２を止めることなく、連続して棒材切断機を稼働できる。
【0077】
以上説明したように、本発明によれば、ＡＥセンサ２０の計測値を、棒状素材Ｍの切断毎に収集し、収集したＡＥ波形の、時間軸による波形の大きさ、二乗平均平方根の値、形状係数の値並びに二乗平均平方根及び形状係数の相関関係の少なくとも１つに閾値を設定し、閾値外となった回数が所定回数を超えた場合に、切断後の素材を不良品と判定するようにしているので、棒材切断機１における切断不良を自動で判別できる。
【0078】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【0079】
すなわち、上記実施形態では、閾値として４つの閾値を設定したが、設定する閾値の数は限定されず、また、１つの閾値のみを選んでその閾値を所定回数超えた場合に不良品と判定するようにしてもよい。
【0080】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【符号の説明】
【0081】
１ 棒材切断機
２ 切断機本体
３ スライド
３ａ ヘッド
４ ダイセット装置
５ 材料供給ローラ装置
６ ピンチローラ装置
７ 選別シュート
８ ピット
１２ 可動刃
１３ 固定刃
１４ 定寸ストッパ
２０ ＡＥセンサ
２１ ＥＣＵ
２２ ＥＣＵコントロール用ＰＣ
２３ ディスプレイ
２４ ＰＬＣ
２５ 制御部
２ 切断機本体
３ スライド
３ａ ヘッド
４ ダイセット装置
５ 材料供給ローラ装置
６ ピンチローラ装置
７ 選別シュート
８ ピット
１２ 可動刃
１３ 固定刃
１４ 定寸ストッパ
２０ ＡＥセンサ
２１ ＥＣＵ
２２ ＥＣＵコントロール用ＰＣ
２３ ディスプレイ
２４ ＰＬＣ
２５ 制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10A】
【図10B】
