JP2018031644A

JP2018031644A - 鋼種判定システム及び鋼種判定方法

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Publication number: JP2018031644A
Application number: JP2016163442A
Authority: JP
Inventors: 隆之赤羽; Takayuki Akaha
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2018-03-01

Abstract

【課題】火花試験と蛍光Ｘ線分析の両方による鋼種判定のための広いエリアを必要としないで、かつ火花試験及び蛍光Ｘ線分析を精度良く行うことができる鋼種判定システムを提供する。【解決手段】鋼種判定システム１は、照射部６ａと受光部６ｂを有し、照射部６ａによるＸ線を鋼材ＳＳに照射して受光部６ｂによりＸ線が照射された鋼材ＳＳから発生する蛍光Ｘ線を受光し、受光した前記蛍光Ｘ線に基づいて鋼材ＳＳの種類を判定するための蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析器６と、蛍光Ｘ線分析器６が搭載されたステージ８とを有する。ステージ８は、鋼材ＳＳに対する火花試験を行った後に、グラインダ砥石９により研削された研削面ＧＳと、蛍光Ｘ線分析器６による蛍光Ｘ線分析が可能な分析可能領域ＭＲとを近づけるように、蛍光Ｘ線分析器６を移動させる。蛍光Ｘ線分析器６は、その移動後に、蛍光Ｘ線分析を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼種判定システム及び鋼種判定方法に関し、特に、火花試験と蛍光Ｘ線分析を行う鋼種判定システム及び鋼種判定方法に関する。

従来より、鋼材を摩擦したときに生じる火花の状態から鋼材の材質すなわち成分を判定する火花試験が行われている。火花の状態から鋼材の材質を判定する方法には、鋼材を摩擦したときに生じる火花を撮像し、得られた火花を含む画像を画像処理して鋼材の材質を判定する装置が提案されている。

さらに、鋼材にＸ線を照射し、Ｘ線が照射された鋼材から発生する蛍光Ｘ線の波長や強度に基づいて鋼種を判定するための蛍光Ｘ線分析も行われている。

また、特開２０１３−２２８３８５号公報に開示のように、火花試験と蛍光Ｘ線分析の両方を行って鋼種の判定精度を高める鋼種判定方法の技術も提案されている。

特開２０１３−２２８３８５号公報

しかし、上記提案に開示の技術の場合、火花試験と蛍光Ｘ線分析の２つを行うために、例えば火花試験を行った後に、搬送経路の下流にある蛍光Ｘ線分析を行う場所へ鋼材を搬送して蛍光Ｘ線分析を行わなければならない。そのため、火花試験を行う場所から蛍光Ｘ線分析を行う場所へ鋼材を搬送しなければならず、２つの鋼種判定のために広いエリアが必要となる。

また、蛍光Ｘ線分析器は、火花試験においてグラインダによって研削されて形成された研削面にＸ線を当てて蛍光Ｘ線分析を行う。

しかし、鋼材には種々のサイズがあるため、鋼材が蛍光Ｘ線分析を行う場所へ搬送されたときに、その鋼材の研削面が蛍光Ｘ線分析器に対して適切な分析可能領域にない場合もあり、分析可能領域内に鋼材を位置決めさせて精度良く鋼種判定をするために、鋼材が搬送された後に、鋼材の位置決め装置あるいは位置決め制御が必要となるという問題もある。

そこで、本発明は、火花試験と蛍光Ｘ線分析の両方による鋼種判定のための広いエリアを必要としないで、かつ火花試験及び蛍光Ｘ線分析を精度良く行うことができる鋼種判定システム及び鋼種判定方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、鋼材を所定の搬送方向に搬送する搬送装置により搬送された前記鋼材にグラインダ砥石を押し付けて前記鋼材から発生する火花を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した前記火花の形状を画像処理により認識することにより前記鋼材の種類を判定する第１の鋼種判定部とを有し、前記鋼材の種類を判定するための火花試験を行う火花試験部と、Ｘ線照射部と蛍光Ｘ線受光部を有し、前記Ｘ線照射部によるＸ線を前記鋼材に照射して前記蛍光Ｘ線受光部により前記Ｘ線が照射された前記鋼材から発生する蛍光Ｘ線を受光し、受光した前記蛍光Ｘ線に基づいて前記鋼材の種類を判定するための蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析部と、前記鋼材に対する前記火花試験を行った後に、前記グラインダ砥石により研削された研削面と、前記蛍光Ｘ線分析部による前記蛍光Ｘ線分析が可能な分析可能領域とを近づけるように、前記鋼材と前記蛍光Ｘ線分析部の少なくとも一方を相対的に移動させる移動装置と、を有し、前記蛍光Ｘ線分析部は、前記移動装置により移動された前記鋼材と前記蛍光Ｘ線分析部の少なくとも一方が移動した後に、前記蛍光Ｘ線分析を行う鋼種判定システムを提供することができる。

本発明の一態様によれば、鋼材を所定の搬送方向に搬送する搬送装置により搬送された前記鋼材にグラインダ砥石を押し付けて前記鋼材から発生する火花を撮像部により撮像し、撮像した前記火花の形状を画像処理により認識することにより前記鋼材の種類を判定し、前記鋼材に対する前記火花試験を行った後に、前記グラインダ砥石により研削された研削面と、前記蛍光Ｘ線分析部による前記蛍光Ｘ線分析が可能な分析可能領域とを近づけるように、前記鋼材と前記蛍光Ｘ線分析部の少なくとも一方を相対的に移動し、前記移動装置により移動された前記鋼材と前記蛍光Ｘ線分析部の少なくとも一方が移動した後に、Ｘ線照射部と蛍光Ｘ線受光部を有する蛍光Ｘ線分析部により、前記Ｘ線照射部によるＸ線を前記鋼材に照射して前記蛍光Ｘ線受光部により前記Ｘ線が照射された前記鋼材から発生する蛍光Ｘ線を受光し、受光した前記蛍光Ｘ線に基づいて前記鋼材の種類を判定する鋼種判定方法を提供することができる。

本発明によれば、火花試験と蛍光Ｘ線分析の両方による鋼種判定のための広いエリアを必要としないで、かつ火花試験及び蛍光Ｘ線分析を精度良く行うことができる鋼種判定システムを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係わる鋼種判定システムの構成を示す構成図である。本発明の第１の実施の形態に係わる、検査場所を水平方向から見た各種装置の配置を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係わる、ステージ上の蛍光Ｘ線分析器６と、鋼材ＳＳの研削面の位置関係を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係わる鋼種判定システムの動作制御の流れの例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係わる、火花試験が行われているときの検査場所の平面図である。本発明の第１の実施の形態に係わる、火花試験が行われているときの検査場所の側面図である。本発明の第１の実施の形態に係わる、蛍光Ｘ線分析が行われているときの検査場所の平面図である。本発明の第２の実施の形態に係わる鋼種判定システムの構成を示す構成図である。本発明の第２の実施の形態に係わる、検査場所を水平方向から見た各種装置の配置を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係わる、テーブル上の蛍光Ｘ線分析器６と、鋼材ＳＳの研削面の位置関係を示す斜視図である。本発明の第２の発明の実施の形態に係わる、鋼種判定システムの動作制御の流れの例を示すフローチャートである。本発明の第２の発明の実施の形態に係わる、火花試験が行われているときの検査場所の平面図である。本発明の第２の発明の実施の形態に係わる、火花試験が行われているときの検査場所の側面図である。本発明の第２の発明の実施の形態に係わる、蛍光Ｘ線分析が行われているときの検査場所の側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
（全体構成）
図１は、本実施の形態に係わる鋼種判定システムの構成を示す構成図である。図１では、鋼材を搬送されて鋼材判定が行われる検査場所が、上から見た平面図で示されている。図２は、検査場所を水平方向から見た各種装置の配置を示す図である。

鋼種判定システム１は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略す）２と、搬送制御装置３と、撮像装置４と、画像処理装置５と、蛍光Ｘ線分析器６と、テーブル７と、ステージ８と、グラインダ砥石（以下、グラインダという）９とを含んで構成されている。

ＰＣ２は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含み、システム全体の制御と、鋼種の判定処理と、判定結果情報の管理とを行う。各種処理のためのプログラム及びデータがＲＯＭやハードディスク装置等のメモリ装置２ａに記憶されており、ＣＰＵがメモリ装置２ａから各種プログラムを読み出して実行することにより、システム全体の制御、鋼種の判定処理及び判定結果情報の管理を行う。

搬送制御装置３は、搬送ラインに沿って配置された複数の搬送ローラ１０の駆動を制御する。複数の搬送ローラ１０は、鋼材ＳＳを搬送する搬送コンベイヤを構成する。搬送制御装置３は、ＰＣ２からの搬送制御信号に基づいて、各搬送ローラ１０へ駆動信号あるいは停止信号を出力する。

鋼材ＳＳは、ここでは、円柱形状を有する部材である。鋼材ＳＳは、複数の搬送ローラ１０上に載せられて、各搬送ローラ１０の回転により、搬送方向ＣＤに沿って上流側から下流側へ搬送される。図示しないが、鋼材ＳＳが搬送ラインに沿って適切に搬送されるように鋼材ＳＳの向きをガイドする複数のガイド部材が搬送ローラ１０の近傍に設けられている。

撮像装置４は、ＣＣＤ等の撮像素子を含み、搬送方向ＣＤに沿って搬送される被検査対象である鋼材ＳＳを、回転するグラインダ９により摩耗させたときにその鋼材ＳＳから発生する火花を撮像できるように配置される。撮像装置４は、一点鎖線で示す範囲を撮像し、複数の流線を含む火花画像の撮像信号を生成し、画像処理装置５へ出力する。よって、撮像装置４は、鋼材ＳＳを所定の搬送方向ＣＤに搬送する搬送装置により搬送された鋼材ＳＳにグラインダ９を押し付けて鋼材ＳＳから発生する火花を撮像する撮像部を構成する。

画像処理装置５は、撮像装置４からの撮像信号に基づいて火花画像の画像信号を生成し、ＰＣ２へ出力する。ＰＣ２では、火花画像を解析して鋼種を判定する解析プログラムがメモリ装置２ａに記憶されている。ＰＣ２は、その解析プログラムを用いて火花画像から火花の形状を認識して鋼種を判定する。すなわち、ＰＣ２が、撮像装置４が撮像した火花の形状を画像処理により認識することにより鋼材ＳＳの種類を判定する鋼種判定部を構成する。よって、撮像装置４とＰＣ２とが、鋼材ＳＳの種類を判定するための火花試験を行う火花試験部を構成する。

蛍光Ｘ線分析器６は、図１に示すように、搬送方向ＣＤにおいて、グラインダ９の回転軸９ａよりも上流側に配置されている。
蛍光Ｘ線分析器６は、Ｘ線を照射するＸ線照射部である照射部６ａと、蛍光Ｘ線を受光する蛍光Ｘ線受光部である受光部６ｂを有し、ＰＣ２からの制御信号に応じて動作する。蛍光Ｘ線分析器６は、受光部６ｂで受光した蛍光Ｘ線量から演算して求めた各種元素の含有データを、ＰＣ２へ出力する。ＰＣ２は、受信した含有データに基づいて鋼材ＳＳの種類を判定する。すなわち、蛍光Ｘ線分析器６は、照射部６ａと受光部６ｂを有し、照射部６ａによるＸ線を鋼材ＳＳに照射して受光部６ｂによりＸ線が照射された鋼材ＳＳから発生する蛍光Ｘ線を受光し、受光した蛍光Ｘ線に基づいて鋼材ＳＳの種類を判定するための蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析部を構成する。

撮像装置４と蛍光Ｘ線分析器６は、ステージ８上に搭載されている。なお、撮像装置４は、テーブル７上に搭載されてもよい。
テーブル７は、板状部材であり、複数の支持部材７ａにより床１２上に支持されて固定されている。テーブル７には、グラインダ９が突出可能な開口部７ｂが形成されている。

テーブル７上には、可動式のステージ８が搭載されている。ステージ８には、グラインダ９が突出可能な開口部８ａが形成されている。ステージ８は、ステージ駆動装置８ｂにより、鋼材の搬送方向ＣＤに対して直交する水平方向ＨＤに移動可能となっている。ステージ駆動装置８ｂは、例えばエアシリンダあるいは油圧シリンダを有し、空気圧あるいは油圧により、ステージ８を二位置間で移動させる。

ステージ８の開口部８ａとテーブル７の開口部７ｂが、上から垂直方向に見たときに、同じ位置にあるときに、グラインダ９の上部先端部分が、開口部７ｂと８ａを通ってステージ８の上面より上に突出可能となっている。

グラインダ９は、円柱形状を有し、搬送方向ＣＤに直交する水平方向に回転軸９ａ回りに回転可能となっている。
さらに、グラインダ９は、床１２に設置され固定されたグラインダ制御装置９ｂによって、グラインダ９の回転と垂直方向ＶＤの上下動作が可能となっている。

各搬送ローラ１０が搬送ローラ支持部材１０ａによって支持されて、搬送方向ＣＤに対して直交する水平方向ＨＤに平行な軸回りに回転可能に配置されている。
ＰＣ２は、搬送制御装置３、画像処理装置５、蛍光Ｘ線分析器６、ステージ駆動装置８ｂ及びグラインダ制御装置９ｂと電気的に通信可能に接続されている。ＰＣ２は、搬送制御装置３等の各装置へ制御信号を送信することによって各装置の動作を制御する。

次に、グラインダ９によって研削される鋼材ＳＳの研削面と蛍光Ｘ線分析器６の分析可能領域との位置関係について説明する。
図３は、ステージ８上の蛍光Ｘ線分析器６と、鋼材ＳＳの研削面の位置関係を示す斜視図である。なお、図３では、撮像装置４は図示していない。

ステージ８が水平方向ＨＤに所定の距離Ｄだけ移動すると、蛍光Ｘ線分析器６は、ステージ８の移動と共に移動する。蛍光Ｘ線分析器６が所定の距離Ｄだけ移動すると、蛍光Ｘ線分析器６の分析可能領域ＭＲ（一点鎖線で示す）内に、鋼材ＳＳのグラインダ９によって形成された研削面ＧＳが入るように、ステージ８上における蛍光Ｘ線分析器６の位置と向きが設定されて、蛍光Ｘ線分析器６はステージ８に対して固定されている。

すなわち、蛍光Ｘ線分析器６は、蛍光Ｘ線分析時に、鋼材ＳＳを研削するためにグラインダ９が鋼材ＳＳに押し付けられた方向に向けて、Ｘ線を照射するように配置されている。さらに、移動装置により、分析可能領域ＭＲを研削面ＧＳに近づけるように、蛍光Ｘ線分析器６をスライドさせて移動させ、グラインダ９が鋼材ＳＳに押し付けられた方向に向けてＸ線を照射する。

図３では、二点鎖線で示すように、グラインダ９がステージ８の開口部８ａから突出した状態で回転して、グラインダ９の周面が鋼材ＳＳの一部を研削して、鋼材ＳＳに研削面ＧＳ（斜線で示す）を形成する。

回転するグラインダ９は、火花試験時に鋼材ＳＳに押し付けられる。グラインダ９は、火花試験が終了すると、グラインダ制御装置９ｂによって床１２に向けて下降する。グラインダ９が所定位置まで下降すると、ステージ８がステージ駆動装置８ｂによって水平方向ＨＤに所定の距離Ｄだけ移動する。

そのステージ８が所定の距離Ｄだけ移動したときに、上述したように、分析対象の各種元素の分析を正しくできる蛍光Ｘ線分析器６の分析可能領域ＭＲ内に研削面ＧＳが入るように、蛍光Ｘ線分析器６はステージ８上に搭載されて固定される。研削面ＧＳは、鋼材ＳＳの表面が削られて、酸化した表面でなく、酸化していない表面である。よって、搬送される表面が酸化した鋼材ＳＳの中身が露出して、その露出した表面にＸ線が照射されるので、蛍光Ｘ線分析の判定精度が高い。

分析可能領域ＭＲは、蛍光Ｘ線分析器６の照射部６ａと受光部６ｂが配設された面から、所定の奥行きと所定の幅と所定の高さにより規定される空間領域である。
（動作）
次に、鋼種判定システム１の動作について説明する。

図４は、鋼種判定システムの動作制御の流れの例を示すフローチャートである。
ＰＣ２は、ステージ８及びグラインダ９を初期位置に配置する初期位置設定処理を行う（ステップ（以下Ｓと略す）１）。初期位置設定処理では、ＰＣ２は、ステージ駆動装置８ｂに制御信号を出力して、ステージ８の開口部８ａとテーブル７の開口部７ｂが、垂直方向から見たときに、同じ位置になるようにステージ８の位置を制御する。さらに、ＰＣ２は、グラインダ制御装置９ｂに制御信号を出力して、グラインダ９をステージ８の開口部８ａから突出させる。

次に、ＰＣ２は、搬送制御装置３を制御して、鋼材ＳＳを火花試験及び蛍光Ｘ線分析を行うテーブル７の近傍まで移動させ、鋼材ＳＳを所定の位置に配置する（Ｓ２）。鋼材ＳＳは、図示しないセンサにより、鋼材ＳＳの先端部がテーブル７の近傍にきたことが検出されると、ＰＣ２は、図示しないストッパ部材を搬送ライン上に突出させて鋼材ＳＳを止める。

Ｓ２の後、ＰＣ２は、火花試験を実行する（Ｓ３）。ＰＣ２は、ストッパ部材を搬送ラインから移動させて、グラインダ制御装置９ｂを制御してグラインダ９を所定の方向に回転させ、かつテーブル７の近傍の搬送ローラ１０を回転させて鋼材ＳＳをグラインダ９の周面に押し当てながら、撮像装置４によって、鋼材ＳＳとグラインダ９との摩擦によって発生する鋼材ＳＳの火花を撮像する。撮像装置４の撮像信号は、画像処理装置５に入力されて、画像処理装置５は、火花画像の画像信号を生成し、ＰＣ２へ出力する。

図５は、火花試験が行われているときの検査場所の平面図である。図６は、火花試験が行われているときの検査場所の側面図である。
ＰＣ２は、入力された火花画像に対して、所定の画像処理を施して、火花の形状から鋼材ＳＳの種類を判定する。

Ｓ３の後、ＰＣ２は、ステージ８を移動する（Ｓ４）。具体的には、ＰＣ２は、火花試験の終了に合わせて、テーブル７の上流側の複数の搬送ローラ１０の回転を停止すると共に、グラインダ制御装置９ｂに制御信号を出力して、グラインダ９の回転も停止する。さらに、ＰＣ２は、グラインダ９をステージ８の開口部８ａ内から引き出すようにグラインダ９を降下させる。その後に、ＰＣ２は、ステージ駆動装置８ｂに制御信号を出力して、ステージ８を水平方向ＨＤに所定の距離Ｄだけ移動させる。

なお、火花試験が終了した後、テーブル７の上流側の複数の搬送ローラ１０の回転を停止するが、火花試験の終わった鋼材ＳＳを固定し、次に行われる蛍光Ｘ線分析のときに、研削面ＧＳの位置がずれないようにするために、鋼材ＳＳをクランプするクランプ機構あるいは鋼材ＳＳを押圧する押圧機構を設けても良い。

すなわち、火花試験の終了後、蛍光Ｘ線分析器６を移動する前に、クランプ機構あるいは押圧機構により、鋼材ＳＳを固定するようにしてもよい。
その結果、蛍光Ｘ線分析器６は、図７で示した位置に配置される。図７は、蛍光Ｘ線分析が行われているときの検査場所の平面図である。

そして、ＰＣ２は、蛍光Ｘ線分析を実行する（Ｓ５）。鋼材ＳＳの研削面ＧＳは、蛍光Ｘ線分析器６の分析可能領域ＭＲ内にあるので、照射部６ａからのＸ線が照射された鋼材ＳＳの研削面ＧＳから発生する蛍光Ｘ線が受光部６ｂにおいて受光され、蛍光Ｘ線分析器６は、精度良く鋼種の判定を行うことはできる。

すなわち、ステージ８及びステージ駆動装置８ｂは、鋼材ＳＳに対する火花試験を行った後に、グラインダ９により研削された研削面ＧＳと、蛍光Ｘ線分析器６による蛍光Ｘ線分析が可能な分析可能領域ＭＲとを近づけるように、蛍光Ｘ線分析器６を移動させる移動装置を構成する。そして、蛍光Ｘ線分析器６は、ステージ８及びステージ駆動装置８ｂにより移動された蛍光Ｘ線分析器６が移動した後に、蛍光Ｘ線分析を行い、ＰＣ２は、その分析結果から鋼材ＳＳの種類の判定を行う。

Ｓ５の後、ＰＣ２は、ステージ８を元の位置へ移動させる（Ｓ６）。ステージ駆動装置８ｂに制御信号を出力して、ステージ８を水平方向ＨＤに所定の距離Ｄだけ戻すように移動させて、ステージ８を元の位置へ移動する。

Ｓ６の後、ＰＣ２は、鋼種判定の終わった鋼材ＳＳを搬送方向ＣＤに沿って搬送する（Ｓ７）。
Ｓ１からＳ７の処理が、１つの鋼材ＳＳに対して実行され、２つの判定結果、すなわち火花試験による判定結果と、蛍光Ｘ線分析による判定結果とに基づいて、鋼材ＳＳの鋼種の判定を正確に行うことができる。

次々と搬送される鋼材ＳＳの中から、鋼種の判定が必要な鋼材ＳＳがテーブル７の近傍に搬送されてくると、上述したＳ１からＳ７のシーケンス処理が実行される。
以上のように、上述した実施の形態によれば、火花試験と蛍光Ｘ線分析の両方による鋼種判定のための広いエリアを必要としないで、かつ火花試験及び蛍光Ｘ線分析を精度良く行うことができる鋼種判定システム及び鋼種判定方法を実現することができる。

特に、火花試験の後に、鋼材ＳＳを移動することなく、火花試験が行われた場所で、蛍光Ｘ線分析が行われるので、試験及び分析が一箇所で実施されるので、鋼種判定システム全体が小型化できるだけでなく、鋼種判定のための時間が短くなるという効果もある。

また、蛍光Ｘ線分析する場合、火花試験時に研削された研削面に対してＸ線を正しく照射しなければならないが、本実施の形態では、火花試験後に鋼材ＳＳに対して蛍光Ｘ線分析器がスライドするように移動するので、鋼材ＳＳの研削面を蛍光Ｘ線分析器の分析可能領域に正確に配置させることができる。

なお、上述した実施の形態では、火花試験後に蛍光Ｘ線分析器が、研削面に近づくようにスライドして移動するが、鋼材の研削面が蛍光Ｘ線分析器の分析可能領域に近づくように、鋼材を移動するようにしてもよい。例えば、ステージ８がスライド移動しないで、鋼材ＳＳを移動させて、鋼材の研削面が蛍光Ｘ線分析器の分析可能領域に近づくようにしてもよい。

すなわち、鋼材ＳＳに対する火花試験を行った後に、移動装置により、グラインダ９により研削された研削面ＧＳと、蛍光Ｘ線分析器６による蛍光Ｘ線分析が可能な分析可能領域ＭＲとを近づけるように、鋼材ＳＳと蛍光Ｘ線分析器６の少なくとも一方を相対的に移動させるようにし、蛍光Ｘ線分析器６は、その移動装置により移動された鋼材ＳＳと蛍光Ｘ線分析器６の少なくとも一方が移動した後に、蛍光Ｘ線分析を行う。
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、火花試験が行われた鋼材は動かずに、蛍光Ｘ線分析器がスライドして移動して、研削面が蛍光Ｘ線分析の可能な分析可能領域に入るようにしているが、本実施の形態では、鋼材を動かすと共に、蛍光Ｘ線分析器を研削面に近づけるように動かす。
（構成）
本実施の形態の鋼種判定システムの構成は、第１の実施の形態の鋼種判定システムの構成と略同じであるので、同じ構成要素については、同一の符号を用いて説明は省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。

図８は、本実施の形態に係わる鋼種判定システムの構成を示す構成図である。図８では、鋼材を搬送されて鋼材判定が行われる検査場所は、上から見た平面図で示されている。図９は、検査場所を水平方向から見た各種装置の配置を示す図である。

本実施の形態に係わる鋼種判定システム１Ａは、ステージ８を有しておらず、テーブル７Ａ上には、撮像装置４のみが搭載されている。テーブル７Ａは、グラインダ９が突出するための開口部７Ａａを有している。

また、蛍光Ｘ線分析器６は、図９に示すように、天井２１に固定された分析器昇降装置２２の先端部すなわち下端部に固定されており、垂直方向ＶＤに上下可能となっている。分析器昇降装置２２の昇降動作は、ＰＣ２によって制御される。

ＰＣ２には、外部から、例えば鋼材の生産ライン制御システムから、鋼種の判定を行うテーブル７Ａに搬送されてくる鋼材の種類情報ＩＦが入力される。ＰＣ２のメモリ装置２ａには、種類情報ＩＦに応じた鋼材ＳＳの直径データが記憶されている。なお、種類情報ＩＦが鋼材ＳＳの直径データを含んでいてもよい。

鋼材ＳＳの搬送ラインのテーブル７Ａの上流側には、複数の回動装置２３が、搬送ローラ１０の間に配設されている。各回動装置２３は、一対のローラ２４とモータ（図示せず）とを有し、各ローラ２４は、円柱形状を有し、円柱の軸回りに回動可能となっている。一対のローラ２４の２つの軸間の距離は、鋼材ＳＳの軸が一対のローラ２４の２つの軸に平行な状態で、鋼材ＳＳが一対のローラ２４によって支持可能な距離である。各ローラ２４の回動軸が鋼材ＳＳの搬送方向ＣＤに平行になるように、回動装置２３は、配設されている。

各回動装置２３は、ローラ昇降装置２５によって、垂直方向に上下可能となっている。ローラ昇降装置２５の昇降動作は、ＰＣ２によって制御される。
各回動装置２３がローラ昇降装置２５によって上昇すると、鋼材ＳＳの側面が一対のローラ２４の側面によって支持された状態となる。

図１０は、テーブル７Ａ上の蛍光Ｘ線分析器６と、鋼材ＳＳの研削面の位置関係を示す斜視図である。
蛍光Ｘ線分析器６は、分析器昇降装置２２によって、垂直方向ＶＤに上下可能であり、蛍光Ｘ線分析を実行するために、鋼材ＳＳの種類に応じて決定される距離ｄ１だけ下降する。蛍光Ｘ線分析器６が距離ｄ１だけ下降すると、蛍光Ｘ線分析器６の分析可能領域ＭＲ内に研削面ＧＳが入る。

後述するように、鋼材ＳＳは、火花試験が終了すると、ローラ２４の回動により研削面ＧＳが天井方向に向くように、鋼材ＳＳは、所定の角度θ１だけ軸回りに回動される。図１０では、天井方向を向いた研削面ＧＳ１は、点線で示されている。
（動作）
次に、鋼種判定システム１Ａの動作について説明する。

図１１は、鋼種判定システムの動作制御の流れの例を示すフローチャートである。
ＰＣ２は、グラインダ９を初期位置に配置する初期位置設定処理を行う（Ｓ１１）。初期位置設定処理では、ＰＣ２は、グラインダ制御装置９ｂに制御信号を出力して、グラインダ９をテーブル７Ａの開口部７Ａａから突出させる。

次に、ＰＣ２は、搬送制御装置３を制御して、鋼材ＳＳを火花試験及び蛍光Ｘ線分析を行うテーブル７Ａの近傍まで移動させ、鋼材ＳＳを所定の位置に配置する（Ｓ１２）。鋼材ＳＳは、図示しないセンサにより検出されるので、鋼材ＳＳの先端部がテーブル７Ａの近傍にきたことが検出されると、ＰＣ２は、図示しないストッパ部材を搬送ライン上に突出させて鋼材ＳＳを止める。

Ｓ１２の後、ＰＣ２は、火花試験を実行する（Ｓ１３）。ＰＣ２は、ストッパ部材を搬送ラインから移動させて、グラインダ制御装置９ｂを制御してグラインダ９を所定の方向に回転させ、かつテーブル７Ａの近傍の搬送ローラ１０を回転させながら、撮像装置４によって、鋼材ＳＳとグラインダ９との摩擦によって発生する鋼材ＳＳの火花を撮像する。撮像装置４の撮像信号は、画像処理装置５に入力されて、画像処理装置５は、火花画像の画像信号を生成し、ＰＣ２へ出力する。
図１２は、火花試験が行われているときの検査場所の平面図である。図１３は、火花試験が行われているときの検査場所の側面図である。

ＰＣ２は、入力された火花画像に対して、所定の画像処理を施して、火花の形状から鋼材ＳＳの種類を判定する。
Ｓ１３の後、ＰＣ２は、回動装置２３を所定の距離ＤＤだけ上昇させる（Ｓ１４）。所定の距離ＤＤは、一対のローラ２４の側面が鋼材ＳＳの側面に当接するまでの距離である。

また、Ｓ１４の後に、ＰＣ２は、回動装置２３の各ローラ２４を、鋼材ＳＳの種類に応じた角度θ２だけ回転させる（Ｓ１５）。その結果、ここでは、回動装置２３の各ローラ２４が鋼材ＳＳの種類に応じた所定の角度θ２だけ回動すると、鋼材ＳＳが所定の角度θ１、ここでは１８０度だけ軸回りに回動し、鋼材ＳＳの研削面ＧＳは、天井に向けて配置される。

また、Ｓ１５の後に、ＰＣ２は、蛍光Ｘ線分析器６を所定の距離ｄ１だけ降下させる（Ｓ１６）。距離ｄ１は、鋼材ＳＳの直径によって異なるので、ＰＣ２は、鋼材の種類情報ＩＦに基づいて距離ｄ１を算出する。距離ｄ１は、蛍光Ｘ線分析器６の分析可能領域ＭＲ内に、研削面ＧＳが入るようにする距離である。

よって、分析器昇降装置２２は、鋼材ＳＳに対する火花試験を行った後に、グラインダ９により研削された研削面ＧＳと、蛍光Ｘ線分析器６による蛍光Ｘ線分析が可能な分析可能領域ＭＲとを近づけるように、蛍光Ｘ線分析器６を移動させる移動装置を構成する。さらに、複数の回動装置２３も、研削面ＧＳを蛍光Ｘ線分析器６の分析可能領域ＭＲに移動するように、鋼材ＳＳを動かす移動装置を構成し、円柱形状の鋼材ＳＳを軸回りに所定の角度θ１だけ回動させるために、ローラ２４を鋼材ＳＳの直径に応じた角度θ２の回動量だけ回動させる。その回動量は、鋼材ＳＳの種類情報に基づいて決定される。

なお、研削面ＧＳを天井に向けて配置した後、鋼材ＳＳを固定するために、鋼材ＳＳをクランプするクランプ機構あるいは鋼材ＳＳを押圧する押圧機構を設けても良い。
その結果、蛍光Ｘ線分析器６は、図１０で示した位置に配置される。

図１４は、蛍光Ｘ線分析が行われているときの検査場所の側面図である。
そして、ＰＣ２は、蛍光Ｘ線分析を実行する（Ｓ１７）。鋼材ＳＳの研削面ＧＳは、蛍光Ｘ線分析器６の分析可能領域ＭＲ内にあるので、照射部６ａからのＸ線が照射された鋼材ＳＳの研削面ＧＳから発生する蛍光Ｘ線が受光部６ｂにおいて受光され、蛍光Ｘ線分析器６の出力データに基づいて、ＰＣ２は、精度良く鋼種の判定を行うことができる。

Ｓ１７の後、ＰＣ２は、回動装置２３を所定の距離ＤＤだけ降下させ、元の位置へ移動させる（Ｓ１８）。
さらに、ＰＣ２は、蛍光Ｘ線分析器６を距離ｄ１だけ上昇させ、元の位置へ移動させる（Ｓ１９）。

Ｓ１９の後、ＰＣ２は、鋼種判定の終わった鋼材ＳＳを搬送方向ＣＤに沿って搬送する（Ｓ２０）。
以上のように、上述した実施の形態によれば、火花試験と蛍光Ｘ線分析の両方による鋼種判定のための広いエリアを必要としないで、かつ火花試験及び蛍光Ｘ線分析を精度良く行うことができる鋼種判定システム及び鋼種判定方法を実現することができる。

また、蛍光Ｘ線分析する場合、火花試験で研削された研削面に対してＸ線を正しく照射しなければならないが、本実施の形態では、火花試験後に鋼材ＳＳは軸回りに回動して、蛍光Ｘ線分析器が降下するように移動するので、鋼材ＳＳの研削面を蛍光Ｘ線分析器の分析可能領域に正確に配置させることができる。

なお、上述した例では、各ローラ２４の回動量は、鋼材ＳＳの直径が一意に決まる鋼材情報に基づいて決定しているが、鋼材ＳＳを撮像装置で撮像し、撮像して得られた画像の画像データに基づいて、鋼材ＳＳの直径を算出し、算出した直径データに基づいて、各ローラ２４の回動量を決定するようにしてもよい。撮像装置は、ＣＣＤ等のイメージセンサで、鋼材ＳＳの直径は撮像信号から得られた画像データから画像解析によって算出してもよいし、レーザスキャナなどによって鋼材の直径を計測するようにしてもよい。

すなわち、鋼材ＳＳの回動量は、鋼材ＳＳについて計測された直径情報又は鋼材ＳＳの画像データから算出された直径情報に基づいて決定してもよい。

以上のように、上述した各実施の形態によれば、火花試験と蛍光Ｘ線分析の両方による鋼種判定のための広いエリアを必要としないで、かつ火花試験及び蛍光Ｘ線分析を精度良く行うことができる鋼種判定システム及び鋼種判定方法を実現することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１、１Ａ鋼種判定システム、２ａメモリ装置、３搬送制御装置、４撮像装置、５画像処理装置、６蛍光X線分析器、６ａ照射部、６ｂ受光部、７、７Ａテーブル、７Ａａ開口部、７ａ支持部材、７ｂ開口部、８ステージ、８ａ開口部、８ｂステージ駆動装置、９グラインダ砥石、９ａ回転軸、９ｂグラインダ制御装置、１０搬送ローラ、１０ａ搬送ローラ支持部材、１２床、２１天井、２２分析器昇降装置、２３回動装置、２４ローラ、２５ローラ昇降装置。

Claims

鋼材を所定の搬送方向に搬送する搬送装置により搬送された前記鋼材にグラインダ砥石を押し付けて前記鋼材から発生する火花を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した前記火花の形状を画像処理により認識することにより前記鋼材の種類を判定する第１の鋼種判定部とを有し、前記鋼材の種類を判定するための火花試験を行う火花試験部と、
Ｘ線照射部と蛍光Ｘ線受光部を有し、前記Ｘ線照射部によるＸ線を前記鋼材に照射して前記蛍光Ｘ線受光部により前記Ｘ線が照射された前記鋼材から発生する蛍光Ｘ線を受光し、受光した前記蛍光Ｘ線に基づいて前記鋼材の種類を判定するための蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析部と、
前記鋼材に対する前記火花試験を行った後に、前記グラインダ砥石により研削された研削面と、前記蛍光Ｘ線分析部による前記蛍光Ｘ線分析が可能な分析可能領域とを近づけるように、前記鋼材と前記蛍光Ｘ線分析部の少なくとも一方を相対的に移動させる移動装置と、
を有し、
前記蛍光Ｘ線分析部は、前記移動装置により移動された前記鋼材と前記蛍光Ｘ線分析部の少なくとも一方が移動した後に、前記蛍光Ｘ線分析を行う、
ことを特徴とする鋼種判定システム。
前記蛍光Ｘ線分析部は、蛍光Ｘ線分析時に、前記鋼材を研削するために前記グラインダ砥石が前記鋼材に押し付けられた方向に向けて、前記Ｘ線を照射するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼種判定システム。
前記移動装置は、前記分析可能領域を前記研削面に近づけるように、前記蛍光Ｘ線分析部をスライドさせて移動させ、前記押し付けられた方向に向けて前記Ｘ線を照射することを特徴とする請求項２に記載の鋼種判定システム。
前記移動装置は、前記研削面を前記蛍光Ｘ線分析部の前記分析可能領域に移動するように、前記鋼材を動かすことを特徴とする請求項１に記載の鋼種判定システム。
前記移動装置は、前記円柱形状の前記鋼材を軸回りに回動させることを特徴とする請求項４に記載の鋼種判定システム。
前記鋼材回動量は、前記鋼材の種類情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項５に記載の鋼種判定システム。
前記回動量は、前記鋼材について計測された直径情報又は前記鋼材の画像データから算出された直径情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項５に記載の鋼種判定システム。
前記蛍光Ｘ線分析器は、前記所定の搬送方向において、前記グラインダ砥石の回転軸よりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の鋼種判定システム。
鋼材を所定の搬送方向に搬送する搬送装置により搬送された前記鋼材にグラインダ砥石を押し付けて前記鋼材から発生する火花を撮像部により撮像し、
撮像した前記火花の形状を画像処理により認識することにより前記鋼材の種類を判定し、
前記鋼材に対する前記火花試験を行った後に、前記グラインダ砥石により研削された研削面と、前記蛍光Ｘ線分析部による前記蛍光Ｘ線分析が可能な分析可能領域とを近づけるように、前記鋼材と前記蛍光Ｘ線分析部の少なくとも一方を相対的に移動し、
前記移動装置により移動された前記鋼材と前記蛍光Ｘ線分析部の少なくとも一方が移動した後に、Ｘ線照射部と蛍光Ｘ線受光部を有する蛍光Ｘ線分析部により、前記Ｘ線照射部によるＸ線を前記鋼材に照射して前記蛍光Ｘ線受光部により前記Ｘ線が照射された前記鋼材から発生する蛍光Ｘ線を受光し、
受光した前記蛍光Ｘ線に基づいて前記鋼材の種類を判定することを特徴とする鋼種判定方法。
前記火花試験の終了後、前記鋼材と前記蛍光Ｘ線分析部の少なくとも一方を相対的に移動する前に、前記鋼材を固定することを特徴とする請求項９に記載の鋼種判定方法。