特許 7591968 金属製ワークの前処理方法及び金属製ワーク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-21

(45)【発行日】2024-11-29

(54)【発明の名称】金属製ワークの前処理方法及び金属製ワーク

(51)【国際特許分類】

   B21C 51/00 20060101AFI20241122BHJP

   C22F 1/00 20060101ALI20241122BHJP

【ＦＩ】

B21C51/00 B

C22F1/00 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021070935

(22)【出願日】2021-04-20

(65)【公開番号】P2022165551

(43)【公開日】2022-11-01

【審査請求日】2023-11-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000006943

【氏名又は名称】リョービ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117204

【弁理士】

【氏名又は名称】岩田 徳哉

(72)【発明者】

【氏名】加戸 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】新田 真

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０５９７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３６４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－００１４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８７７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０５３９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２５９４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５３９３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｃ ５１／００

Ｂ２１Ｄ ２２／００ － ２４／００

Ｃ２２Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属製ワークの前処理方法であって、
熱処理前のワークにベース識別子を付ける識別子付与工程と、
ベース識別子の上に、熱処理によって色が不可逆的に変化するマークを付けるマーキング工程と、
ベース識別子の上にマークが正常に付けられているか否かをセンサーによりチェックするチェック工程と、を備え、
チェック工程において、センサーがベース識別子を読み取ることができないときには、マークが正常に付けられていると判定し、センサーがベース識別子を読み取ることができるときには、マークが正常に付けられていないと判定する、金属製ワークの前処理方法。

【請求項2】

識別子付与工程において、ワークにベース識別子とは別に製品識別子を更に付ける、請求項１記載の金属製ワークの前処理方法。

【請求項3】

熱処理前のワークであって、
熱処理によって色が不可逆的に変化するマークと、マークが正常に付けられているか否かをセンサーによりチェックするためのベース識別子と、を備え、
マークは、ベース識別子の上に設けられ、センサーがベース識別子を読み取りできないようにベース識別子の少なくとも一部を覆い隠している、金属製ワーク。

【請求項4】

ベース識別子とは別に製品識別子が更に設けられている、請求項３記載の金属製ワーク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属製ワークの前処理方法と、金属製ワークに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば鋳造製のワークは、各種の熱処理が施されるが、ワークが熱処理されたものか、あるいは、熱処理されていないものであるかを判別する必要がある。このような熱処理の有無について下記特許文献１では、ワークに単色の光を照射し、ワークの表面で反射した光の光量から熱処理の有無を判別している。しかしながら、ワークの形状や表面状態によって、光量の閾値を設定しなければならない等、判別方法が複雑である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１５１３８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、ワークのトレーサビリティを容易に確保することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る金属製ワークの前処理方法は、熱処理前のワークに、熱処理によって色が不可逆的に変化するマークを付けるマーキング工程を備えている。

【0006】

この方法によれば、ワークにマークが付けられる。ワークは、その後、熱処理される。熱処理によってマークの色が変化する。マークの色が変化していれば、そのワークは熱処理されていることになる。逆に、マークの色が変化していなければ、そのワークは熱処理されていないことになる。ワークに付けられたマークの色を確認することによって、ワークが熱処理されたものか、あるいは、熱処理されていないものかを判別することができる。

【0007】

また、本発明に係る金属製ワークの前処理方法は、熱処理前のワークにベース識別子を付ける識別子付与工程と、ベース識別子の上に、熱処理によって色が不可逆的に変化するマークを付けるマーキング工程と、ベース識別子の上にマークが正常に付けられているか否かをセンサーによりチェックするチェック工程と、を備え、チェック工程において、センサーがベース識別子を読み取ることができないときには、マークが正常に付けられていると判定し、センサーがベース識別子を読み取ることができるときには、マークが正常に付けられていないと判定する。

【0008】

この方法によれば、ワークにベース識別子が付けられ、そのベース識別子の上にマークが付けられる。その後、チェック工程において、センサーがベース識別子を読み取れなかった場合には、ベース識別子の上にマークが正常に付けられていると判定される。その後、ワークは、熱処理される。熱処理によってマークの色が変化する。マークの色が変化していれば、そのワークは熱処理されていることになる。逆に、マークの色が変化していなければ、そのワークは熱処理されていないことになる。ワークに付けられたマークの色を確認することによって、ワークが熱処理されたものか、あるいは、熱処理されていないものかを判別することができる。一方、熱処理前のチェック工程において、センサーがベース識別子を読み取った場合には、ベース識別子の上にマークが正常に付けられていないと判定される。そして、そのワークは熱処理工程には送られない。このように、ベース識別子の上にマークを付けると共にセンサーでチェックすることにより、マークの付け忘れを容易に判定することができる。そして、マークが付けられていないワークが熱処理されることを未然に防止することができる。

【0009】

特に、識別子付与工程において、ワークにベース識別子とは別に製品識別子を更に付けることが好ましい。この方法によれば、識別子付与工程において、ワークには、製品識別子とベース識別子が付けられる。その後、ベース識別子の上にはマークが付けられるが、製品識別子の上にはマークが付けられない。そのため、ワークのトレーサビリティがより一層確保される。

【0010】

また本発明に係る金属製ワークは、熱処理によって色が不可逆的に変化するマークが設けられている。

【0011】

この構成によれば、熱処理によってマークの色が変化する。マークの色が変化していれば、そのワークは熱処理されていることになる。逆に、マークの色が変化していなければ、そのワークは熱処理されていないことになる。ワークに付けられたマークの色を確認することによって、ワークが熱処理されたものか、あるいは、熱処理されていないものかを判別することができる。

【0012】

また本発明に係る金属製ワークは、ベース識別子と、ベース識別子の上に設けられ、センサーがベース識別子を読み取りできないようにベース識別子の少なくとも一部を覆い隠すマークと、を備えている。

【0013】

この構成によれば、ベース識別子の少なくとも一部がマークによって覆い隠されており、センサーはベース識別子を読み取ることができない。そのため、センサーによって、マークがワークに付けられているか否かを容易に判別できる。熱処理前の状態においては、ベース識別子の上にマークが付けられていることにより、マークの付け忘れをセンサーによって容易にチェックできる。また、熱処理後においては、ベース識別子とその上に残っているマークによって、ワークが正規の工程を経たものであることを表示でき、容易に確認できる。

【発明の効果】

【0014】

以上のように、ワークのトレーサビリティを容易に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態におけるワークの製造工程を示すフローチャート。

【図2】同ワークの平面図。

【図3】図２のＡ部拡大図であって、（ａ）は熱処理前の状態を示し、（ｂ）は熱処理後の状態を示す。

【図4】（ａ）は、本発明の一実施形態における前処理方法の識別子付与工程を示す斜視図、（ｂ）は、識別子付与工程後のワークの要部拡大図。

【図5】同前処理方法のマーキング工程を示す斜視図。

【図6】（ａ）乃至（ｃ）は、マーキング工程後のワークの要部拡大図。

【図7】（ａ）及び（ｂ）は、同前処理方法のチェック工程を示す斜視図。

【図8】同チェック工程のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態に係る金属製ワークの前処理方法と金属製ワークについて図面を参酌しつつ説明する。図１にワーク１の製造方法の一例を示している。ワーク１は、鋳造製や鍛造製等、種々であってよいが、本実施形態のワーク１は、鋳造製であり、特にはダイカスト製である。ワーク１の材質も任意であるが、例えばアルミニウム合金である。製造方法は、鋳造工程１０と、識別子付与工程である刻印工程１１と、マーキング工程１２と、熱処理前の第一チェック工程１３と、熱処理工程１４と、熱処理後の第二チェック工程１５を有している。本実施形態において、刻印工程１１とマーキング工程１２と第一チェック工程１３が、熱処理前に行われる前処理方法である。

【0017】

＜ワーク１＞
ワーク１の形状は、種々であってよく、その大きさも種々であってよい。ワーク１の一例を図２に示している。ワーク１の表面には、製品コード２と製品記号３とベースコード４が設けられている。製品コード２と製品記号３とベースコード４は、刻印工程１１においてワーク１に刻印されたものである。製品コード２と製品記号３とベースコード４は、ワーク１の表面のうち機械加工されない素材面（鋳造面）に設けられるが、機械加工された加工面に設けられてもよい。

【0018】

＜製品コード２＞
製品コード２は、個々のワーク１を識別するためのものであり、製品識別子である。製品コード２は、二次元コードであることが好ましい。製品コード２は、スタック型でもよいし、マトリクス型でもよいが、好ましくはマトリクス型であり、更に好ましくはデータマトリックスコードである。製品コード２は、後述する第二センサー２２（コードリーダー）で読み取られる。製品コード２の情報には、例えば製品の種類を示す番号や、ワーク１個々の番号、製造場所、製造日等がある。

【0019】

＜製品記号３＞
製品記号３は、例えば数字やアルファベットであって、製品コード２と共に製品識別子である。製品記号３は、作業者が目視により確認可能である。製品記号３が示す情報は、例えば製品コード２の情報のうちの一部であってもよいし、製品コード２とは異なる情報であってもよい。製品コード２とは別に製品記号３がワーク１に付けられていることが好ましく、作業者が目視によってワーク１の各種の情報を読み取ることができる。

【0020】

＜ベースコード４＞
ベースコード４は、製品コード２とは異なるコードであって、ベース識別子である。ベースコード４は、製品コード２の近くに配置されることが好ましいが、離れていてもよい。ベースコード４は、後述する第二センサー２２で読み取り可能なものである。ベースコード４は、二次元コードであることが好ましい。ベースコード４は、製品コード２と同じ種類の二次元コードであってもよいし、製品コード２とは異なる種類の二次元コードであってもよいが、好ましくは製品コード２とは異なる種類の二次元コードである。ベースコード４は、スタック型でもよいし、マトリクス型でもよいが、好ましくはマトリクス型であり、更に好ましくはクイックレスポンスコードである。ベースコード４の情報は、ワーク１に関連するものであってもよいし、関連しないものであってもよい。ベースコード４の情報は、例えば、数字や文字であってよく、例えば一つのアルファベットや数字であってもよい。

【0021】

＜マーク５＞
図３のように、ベースコード４の上にマーク５が付けられている。マーク５は、ベースコード４の少なくとも一部を覆い隠している。マーク５は、ベースコード４が第二センサー２２によって読み取ることができないように、ベースコード４の上に付けられている。マーク５は、ベースコード４の全体を覆い隠していてもよいし、ベースコード４の一部のみを覆い隠していてもよいが、少なくとも第二センサー２２による読み取りが不可となる程度にベースコード４を覆い隠している。従って、マーク５は、ベースコード４の読み取りを不可とする程度の色彩を有している。マーク５は、種々の態様で設けられてよいが、好ましくは、塗布される。

【0022】

マーク５の色は、ワーク１の熱処理によって不可逆的に変化する。図３（ａ）は、マーク５の色が変化する前の状態であり、図３（ｂ）はマーク５の色が変化した後の状態である。マーク５は、熱処理前においてその存在が視認可能であって、且つ、熱処理後においてもその存在が視認可能である。即ち、マーク５は、色が変化する前の状態と色が変化した後の状態の何れにおいても、その存在が視認可能である。マーク５は、不透明のものが好ましい。マーク５の色の変化は、色相、明度、彩度の何れの変化であってよい。マーク５の色は、有彩色であることが好ましい。マーク５の塗料は、油性でも水性でもよいが好ましくは油性である。マーク５の塗料の着色剤は染料でも顔料でもよいが、色が変化しやすいことから好ましくは染料である。マーク５の塗布には、例えば、三菱鉛筆（株）の商品名「ペイントマーカー」が好適である。

【0023】

＜刻印工程１１＞
図４（ａ）に刻印工程１１を示している。尚、ワーク１は簡略化して示している。ワーク１は、鋳造後に冷却され、その後、刻印工程１１に送られる。刻印工程１１において、刻印装置２０によってワーク１の表面に、製品コード２と製品記号３とベースコード４がレーザーマーキングにより刻印される。図４（ｂ）に、ワーク１に刻印された製品コード２と製品記号３とベースコード４を示している。製品コード２と製品記号３とベースコード４は、一つの刻印装置２０によって刻印されることが好ましいが、二つ以上の刻印装置２０によって刻印されてもよい。また、刻印装置２０には、第一センサー２１（コードリーダー）が設けられていることが好ましい。第一センサー２１は、ワーク１に製品コード２と製品記号３とベースコード４が刻印されているか否かを検査する。仮に、ワーク１に製品コード２と製品記号３とベースコード４のうちの何れかがワーク１に刻印されていない場合には、第一センサー２１はエラー信号を出力する。エラー信号が出力された場合には、例えば警告音やエラーメッセージが出されることが好ましい。製品コード２や製品記号３、ベースコード４の何れかがワーク１に刻印されていない場合には、そのワーク１は次のマーキング工程１２には送られない。

【0024】

＜マーキング工程１２＞
第一センサー２１によって製品コード２と製品記号３とベースコード４がワーク１に刻印されていることが確認された後、ワーク１はマーキング工程１２へ送られる。図５にマーキング工程１２を示している。マーキング工程１２において、ワーク１のベースコード４の上にマーカー３０によってマーク５が付けられる。尚、マーク５の塗布は、自動でも手動でもよい。

【0025】

図６にマーキング工程１２後のワーク１の識別表示部分を示している。図６（ａ）は、ベースコード４の上にマーク５が正常に塗布されたＯＫ状態を示している。図６（ｂ）は、ベースコード４から離れた箇所にマーク５が塗布されたＮＧ状態を示している。図６（ｃ）は、マーク５の塗布が行われなかったＮＧ状態を示している。

【0026】

＜第一チェック工程１３＞
マーキング工程１２の後、ワーク１は第一チェック工程１３に送られる。第一チェック工程１３は、熱処理前において、ワーク１にマーク５が付けられているか否かをチェックする工程である。詳細には、第一チェック工程１３では、ワーク１のベースコード４の上にマーク５が正常に付けられているか否かがチェックされる。

【0027】

図７（ａ）のように、第二センサー２２の前にワーク１が配置される。第二センサー２２は、ベースコード４の読み取りを試みる。図６（ａ）のようにベースコード４の上にマーク５が正常に付けられている場合には、第二センサー２２は、マーク５に邪魔されて、ベースコード４を読み取ることができない。一方、図６（ｂ）のようにベースコード４から離れた位置にマーク５が付けられている場合や、図６（ｃ）のようにマーク５が付けられていない場合には、第二センサー２２はベースコード４を読み取ることができる。

【0028】

図８に第一チェック工程１３のフローチャートを示している。まず、上述のように第二センサー２２によってベースコード４の読み取りを行う（Ｓ１）。第二センサー２２がベースコード４を読み取ることができない場合には、ベースコード４の上にマーク５が正常に付けられていると判定する。即ち、マーキングＯＫと判定し（Ｓ２）、次の製品コード２の読み取りへと進む（Ｓ４）。一方、第二センサー２２がベースコード４を読み取ることができた場合には、マーク５が正常に付けられていないと判定する。即ち、マーキングＮＧと判定する（Ｓ３）。

【0029】

第二センサー２２がベースコード４を読み取ると、第二センサー２２からベースコード４の情報がコンピューター２３に送られる。コンピューター２３は、ベースコード４の情報を受け取ると、マーキングＮＧと判定し、表示画面にエラーを表示させると共に、警告音を出力する。作業者は、表示画面のエラー表示及び警告音によって、マーク５が正常に付けられていないと判断でき、ワーク１にマーク５を正常に付け、その後、再び、ベースコード４の読み取りを行う。

【0030】

第二センサー２２がベースコード４を読み取れない場合、第二センサー２２からベースコード４の情報がコンピューター２３に送られない。その場合、コンピューター２３は、マーキングＯＫと判定する。表示画面には例えば「マーキングＯＫ」と表示され、作業者はその表示画面を見て、次の製品コード２の読み取りへと作業を進める。

【0031】

マーキングＯＫと判定された場合、作業者は、続いて、図７（ｂ）のように、第二センサー２２の前に製品コード２を位置させて、第二センサー２２に製品コード２を読み取らせる。上述のように、刻印工程１１において第一センサー２１が製品コード２を読み取ることによって、ワーク１に製品コード２が刻印されていることは既に確認されている。そのため、第一チェック工程１３において、製品コード２を第二センサー２２で読み取ることは、再度の確認となるが、万一、刻印工程１１の後に何らかの理由によって製品コード２に傷が付いたり、製品コード２に汚れが付着したりした場合には、それを確認することができる。

【0032】

第二センサー２２が製品コード２を読み取ると、第二センサー２２から製品コード２の情報がコンピューター２３に送られて、製品コード２がコンピューター２３の記憶装置に登録され保存される。仮に、第二センサー２２が製品コード２を読み取れない場合、第二センサー２２から製品コード２の情報がコンピューター２３に送られず、コンピューター２３は、エラーと判定し、例えば表示画面にその旨を表示する。作業者は、ワーク１の製品コード２を目視確認して、例えば、製品コード２に傷が付いている場合には、そのワーク１をＮＧ品として破棄する。また、作業者は、製品コード２に汚れが付着している場合には、その汚れを除去した上で再度第二センサー２２によって製品コード２の読み取りを行う。第二センサー２２で何度かの読み取りを試みた上でも尚読み取ることができない場合には、作業者は、そのワーク１をＮＧ品として破棄する。以上で、第一チェック工程１３が終了する。

【0033】

尚、上記説明では、ベースコード４の読み取りと製品コード２の読み取りを別々に行っていたが、第二センサー２２によるベースコード４と製品コード２の読み取りを一度に行って、ベースコード４の読み取りのＯＫとＮＧの判定と、製品コード２の読み取りのＯＫとＮＧの判定を連続的に行ってもよい。例えば、ベースコード４の読み取りができずに製品コード２の読み取りができた場合をＯＫ品と判定し、それ以外はＮＧ品と判定するようにしてもよい。ＮＧ品と判定する場合において、ベースコード４の読み取りができたという場合と、製品コード２の読み取りができなかったという場合を分けて表示画面に表示することによって、ＮＧ品と判定した理由が作業者にわかるようにしてもよい。

【0034】

＜熱処理工程１４＞
第一チェック工程１３を通過したワーク１は、その後、熱処理される。熱処理は、種々のものであってよいが、例えば、Ｔ６処理である。例えば、１００℃から２００℃の温度で数時間の処理が施される。その熱処理時の温度及び時間によって、マーク５の色は、図３（ａ）から図３（ｂ）のように変化する。例えば、マーク５の色は薄くなり、一例としては、変化前が青色で、変化後は、青色が薄くなって水色となる。マーク５の色は、一旦変化すると、ワーク１の温度が熱処理前の元の温度、例えば常温に戻っても、元の色には戻らない。マーク５の色が変化しても、マーク５によってベースコード４が覆い隠されていて、コードリーダー（センサー）によってベースコード４を読み取ることはできない。

【0035】

＜第二チェック工程１５＞
第二チェック工程１５は、熱処理後に、ワーク１のマーク５の色をチェックする工程である。マーク５の色は例えば目視により確認できる。尚、マーク５の色を例えば画像処理によって自動確認してもよい。作業者は、マーク５の色を目視確認することにより、ワーク１が熱処理されているものか、あるいは、熱処理されていないものかを容易に判別することができる。マーク５の色が変化後の色であるならば、ワーク１は熱処理されたものということになる。一方、マーク５の色が変化前の色のままであるならば、ワーク１は熱処理されていないものということになる。マーク５の色を見ることによって、ワーク１の熱処理の有無を簡易に判別することができる。

【0036】

以上のように、ワーク１に熱処理の有無を判別するためのマーク５が設けられているので、マーク５によってワーク１の熱処理の有無を容易に判別することができる。例えば、熱処理されているワーク１の群の中に熱処理されていないワーク１が紛れ込んでいたとしても、熱処理されていないワーク１を容易に見つけ出すことができる。

【0037】

また、マーク５の色が熱処理の有無によって不可逆的に変化するので、熱処理前においてもマーク５が付けられていることを確認することができると共に、熱処理後においても、マーク５が付けられていることを確認することができる。仮に、マーク５の色が熱処理前や熱処理後において透明となるようなものであれば、マーク５の存在がわかりにくい、マーク５が付け忘れられたものか否かを判別することが困難となるが、熱処理の前後においてマーク５の存在が確認できるので、マーク５の付け忘れが確実に防止される。そして、マーク５の色の変化という簡単な指標によって熱処理の有無を容易に判別することができる。また、熱処理後のワーク１に、色が変化したマーク５が存在することによって、ワーク１が熱処理されたものであることをマーク５の存在によって容易に把握することができる。

【0038】

更に、マーク５がベースコード４の上に付けられているので、ベースコード４の読み取りの有無によって、マーク５の付け忘れを容易且つ確実にチェックすることができる。しかも、ベースコード４が読み取れない場合にマーク５が正常に付けられていると判断するため、短い時間でチェックすることができる。特に、ベースコード４がクイックレスポンスコードであると、マーク５がベースコード４の小さな領域を覆う場合であっても、ベースコード４が読み取り不可となるため、マーク５をベースコード４の上に塗布する作業が楽になる。また、自動でマーキングを行う場合も、マーク５の塗布不良が減少する。更に、熱処理後においては、ベースコード４とその上に残っているマーク５の存在によって、ワーク１が正規の熱処理工程を経たものであることを表示できる。ベースコード４とその上のマーク５の存在を容易に目視確認でき、それによって、ワーク１が正規に熱処理されたものであることを瞬時に確認できる。特に、製品コード２や製品記号３の隣りにベースコード４及びマーク５は配置されているので、ベースコード４及びマーク５を探す必要がなく、製品コード２や製品記号３を確認する際に、容易且つ確実にベースコード４及びマーク５の存在に気付くことができる。このようにしてワーク１のトレーサビリティが確保される。

【符号の説明】

【0039】

１ ワーク
２ 製品コード（製品識別子）
３ 製品記号（製品識別子）
４ ベースコード（ベース識別子）
５ マーク
１０ 鋳造工程
１１ 刻印工程（識別子付与工程）
１２ マーキング工程
１３ 第一チェック工程
１４ 熱処理工程
１５ 第二チェック工程
２０ 刻印装置
２１ 第一センサー
２２ 第二センサー
２３ コンピューター
３０ マーカー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】