JP4855802B2 - 長尺形材加工装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一定の断面形状を有する長尺形材を加工するための長尺形材加工装置及び方法に関する。

ＩビームやＨ形鋼のような長尺形材を加工する装置として、特許文献１、２が既に開示されている。

特許文献１の“ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ”（回転可能な取扱い装置）は、図７に示すように、Ｉビーム５４の両端近くを支持する位置決めユニット５０、５１からなる。位置決めユニット５０は、駆動ローラユニット５３上に取付けられる。また、位置決めユニット５１はこれと接触する従動ローラユニット５４上に取付けられ、摩擦力で同期して回転するものである。

特許文献２の「構造物鋼材の支持装置」は、図８に示すように、基台６１と、この基台上に配設された複数の支持ローラ６６，６７と、この支持ローラ上に自転可能に載置されかつ一部を開閉できるようにしたリング状枠体６８と、このリング状枠体の外周囲に係合してリング状枠体を回転する回転駆動機構と、リング状枠体の内側に設けられＨ形鋼等の構造物鋼材をリング状枠体の中心部に保持固定する機構とを備えたものである。

また、アルミサッシのような異形長尺形材の加工装置として、特許文献３、４が既に開示されている。

特許文献３の「被加工物の固定方法および装置」は、図９に示すように、被加工物を受ける受け台７４と被加工物を押圧するクランパー７５を備え、クランパー７５は、受け台に対して進退し被加工物を押圧する押圧部７１を備え、押圧部７１を風船としたものである。

特許文献４の「長尺薄肉形材の加工装置と加工設備」は、図１０に示すように、断面形状が一定または長さ方向に間隔を隔てた箇所に同一断面形状を有する長尺薄肉形材を同一断面形状の２箇所で水平に保持する長尺薄肉形材クランプ装置８０を備え、該長尺薄肉形材クランプ装置８０は、同一の挟持装置８２を備えた駆動クランプ装置８０Ａと従動クランプ装置８０Ｂとからなり、駆動クランプ装置は長尺薄肉形材の長さ方向に延びる水平軸Ｏを中心に長尺薄肉形材を回転駆動し、従動クランプ装置は前記水平軸を中心に長尺薄肉形材に従動して空転するものである。

米国特許第３５２１８７５号明細書、“ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ” 実願昭５４−１４８２８５号公報、「構造物鋼材の支持装置」 特開平１０−１５６６５１号公報、「被加工物の固定方法および装置」 特開２００２−３０１６３１号公報、「長尺薄肉形材の加工装置と加工設備」

上述した従来の長尺形材加工装置には、以下の問題点があった。
（１） 特許文献１、２の装置の場合、被加工物を固定するために、その断面形状に合わせた専用治具を必要とする。
（２） 特許文献３の装置の場合、機枠７７及び回転体７８の約１／４が切欠かれているので、１回転のうち約１／４の加工ができない。そのため、全周面に加工する場合には、被加工物の反転作業が必要になる。
（３） 特許文献４の装置の場合、反転作業なしで、全周面に加工できるが、被加工物の搬入・搬出を長手方向に行なう必要があるため、作業スペースが被加工物の全長の約２倍必要になる。
（４） また、特許文献１〜４の装置では、特に、被加工物の挟持部は挟持装置と加工装置が干渉するため挟持部自体の加工が困難であり、少なくとも自動運転ではできない。

本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、被加工物が異形長尺形材であっても、その断面形状に合わせた専用治具が不要であり、長尺形材の全周面に加工する場合でも被加工物の反転作業が不要であり、長尺形材の搬入・搬出に余分なスペースを必要とせず、長尺形材の挟持部の加工が自動運転で可能であり、これにより搬入・搬出以外の異形長尺形材の加工を自動化することができる長尺形材加工装置及び方法を提供することにある。

本発明によれば、一定の断面形状を有する長尺形材の長さ方向に延びる水平軸Ｏを中心に該長尺形材を回転させて加工する長尺形材加工装置であって、
前記水平軸Ｏの下方に位置し水平軸Ｏに沿って延びるベースフレームと、
該ベースフレーム上の両端部にそれぞれ位置する１対のクランプユニットと、
該クランプユニットの長さ方向内側に位置し、水平軸Ｏに平行に設置された移動ガイドに沿って移動可能であり、長尺形材を２箇所で水平に支持しかつ上下動可能な１対の形材支持ユニットと、
前記ベースフレーム上を水平軸Ｏに平行に設置された移動ガイドに沿って移動可能であり、長尺形材を加工可能な１又は複数の加工ユニットと、を備え、
前記１対のクランプユニットは、長尺形材の両端部外側から内側まで移動可能であり、長尺形材を２箇所で水平に挟持し、前記水平軸Ｏを中心に互いに同期して回転するようになっている、ことを特徴とする長尺形材加工装置が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記クランプユニットは、前記水平軸Ｏを中心に回転可能に支持された内面が円筒形の中空リングと、該中空リングの内面に取付けられ前記水平軸に平行でありかつ互いに交差する２平面を有する交差平面部材と、 該交差平面部材と対向する位置の中空リング内に設けられ、交差平面部材に向けて直径方向に直動されかつ水平軸Ｏに平行な軸を中心に自由に揺動する挟持ヘッドとを備える。

また、前記形材支持ユニットは、軸心を中心に自由回転可能に下端で支持され、互に交叉して上方が開いたＶ字形を形成する１対の自由回転ローラを有し、
該自由回転ローラは、クランプユニットの長さ方向内側において水平軸Ｏに沿って移動可能であり、かつ上下動可能になっており、
自由回転ローラの上昇位置において前記Ｖ字形は、クランプユニットの交差平面部材が下方に位置するときの交差平面部材上面のＶ字形と面一に位置する。

また、前記加工ユニットは、回転工具を高速回転する高速スピンドルと、該回転工具を前記水平軸Ｏに直交する平面内で２次元的に移動する工具移動装置とを備える。

また、前記クランプユニットの水平移動位置と回転角度、及び前記加工ユニットの回転工具の回転数、位置および移動速度などを数値制御するＮＣ制御装置と、前記各ユニットをシーケンス制御するシーケンス制御装置とを備える。

また、前記ベースフレームの一端部に固定され、長尺形材の一端と接触して検出信号を出力する固定側ストッパセンサと、
前記ベースフレームの他端部から一端部に向けて水平軸Ｏに沿って移動可能であり、長尺形材の他端と接触して検出信号を出力する移動側ストッパセンサとを備える、ことが好ましい。

また、本発明によれば、一定の断面形状を有する長尺形材の長さ方向に延びる水平軸Ｏを中心に該長尺形材を回転させて加工する長尺形材加工方法であって、
１対のクランプユニットを、水平軸Ｏに沿って延びるベースフレーム上を長尺形材の両端部外側に水平移動し、
前記クランプユニットの前記長さ方向内側に位置する１対の形材支持ユニットを、長尺形材の両端部より内側に水平移動し、かつ上昇位置に移動し、
長尺形材を上方から搬入して１対の形材支持ユニット上に２箇所で水平に支持し、
前記１対のクランプユニットを、長尺形材の両端部内側に水平移動し、かつ長尺形材を２箇所で水平に挟持し、
前記１対の形材支持ユニットを、下降位置に移動して長尺形材から離隔させ、
前記１対のクランプユニットを、前記水平軸Ｏを中心に互いに同期して所定の位置まで回転し、
１又は複数の加工ユニットを、前記ベースフレーム上を前記長さ方向に水平移動し、
該加工ユニットにより長尺形材を加工する、ことを特徴とする長尺形材加工方法が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記１対の形材支持ユニットを上昇位置に移動して長尺形材を２箇所で水平に支持し、
前記１対のクランプユニットの挟持を開放し、長尺形材の長さ方向に水平移動して、長尺形材を異なる２箇所で水平に挟持し、
前記１対の形材支持ユニットを、下降位置に移動して長尺形材から離隔させる。

また、移動側ストッパセンサを、ベースフレームの他端部から一端部に向けて水平軸Ｏに沿って移動し、長尺形材の他端と接触して長尺形材の他端位置を検出し、
更に移動側ストッパセンサを、一端部に向けて水平軸Ｏに沿って移動して、長尺形材を水平移動させ、
前記ベースフレームの一端部に固定された固定側ストッパセンサが、長尺形材の一端と接触したときに移動側ストッパセンサを停止し、これにより長尺形材を位置決めする、ことが好ましい。
なお、センサとして、非接触タイプ（レーザーやフォトトランジスタ、静電容量センサ、渦電流センサなど）を使用する場合は、接触せずに各端部の検出を行うことができる。

上記本発明の装置及び方法によれば、クランプユニットが、中空リングの内面に取付けられた交差平面部材と、交差平面部材に向けて直径方向に直動されかつ水平軸Ｏに平行な軸を中心に自由に揺動する挟持ヘッドとを備えるので、被加工物が異形長尺形材であっても、その断面形状に合わせた専用治具が不要である。

また、切欠部のない円筒形の中空リングが水平軸Ｏを中心に回転可能に支持されているので、３６０度の回転が可能であり、長尺形材の全周面に加工する場合でも被加工物の反転作業が不要である。

また、１対のクランプユニットが、長尺形材の両端部外側まで移動可能であり、両端部外側に水平移動して長尺形材の搬入・搬出ができるので、長尺形材の搬入・搬出に余分なスペースを必要しない。

また、１対の形材支持ユニットを上昇位置に移動して長尺形材を２箇所で水平に支持し、１対のクランプユニットの挟持を開放し、長尺形材の長さ方向に水平移動して、長尺形材を異なる２箇所で水平に挟持し、次いで１対の形材支持ユニットを、下降位置に移動して長尺形材から離隔させることにより、長尺形材の挟持部の加工が自動運転で可能であり、これにより搬入・搬出以外の異形長尺形材の加工を自動化することができる。

以下本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明による長尺形材加工装置の全体斜視図である。本発明の長尺形材加工装置１０は、一定の断面形状を有する長尺形材の長さ方向に延びる水平軸Ｏを中心に長尺形材（図示せず）を回転させて加工する加工装置であり、この図に示すように、ベースフレーム１２、１対のクランプユニット１４、１対の形材支持ユニット１６、及び１又は複数の加工ユニット１８を備える。

ベースフレーム１２は、水平軸Ｏの下方に位置し、水平軸Ｏに沿って延びる。このベースフレーム１２にバックラッシュのないラック・ピニオン機構、例えばトロコイドカムギアランナー１３ａ，１３ｂが配置され、クランプユニット１４、形材支持ユニット１６、加工ユニット１８がベースフレーム１２の一端から他端まで、水平軸Ｏに平行に設置された移動ガイドに沿って移動可能に構成されている。
また、ベースフレーム１２は、定尺ユニット（例えば長さ１ｍ）の複合体で構成されている。このため、被加工物の長さに応じて、ベースフレームの長さの組み換えが可能である。

図２は、本発明の加工装置を構成するクランプユニットと加工ユニットの説明図である。
図１、図２に示すように、１対のクランプユニット１４は、ベースフレーム１２上の両端部にそれぞれ位置する。
各クランプユニット１４は、図２に示すように、内面が円筒形の中空リング１５ａ、互いに交差する２平面を有する交差平面部材１５ｂ、及び水平軸Ｏに平行な軸を中心に自由に揺動する挟持ヘッド１５ｃを備える。

水平軸Ｏは、中空リング１５ａの中心軸であり、中空リング１５ａは、水平軸Ｏを中心に図示しない軸受により回転可能に支持されている。
交差平面部材１５ｂは、中空リング１５ａの内面に図示しないボルトにより着脱可能に取付けられている。また、交差平面部材１５ｂは内側に２平面を有する。この２平面は、水平軸Ｏに平行でありかつ互いに交差してその間にＶ字状の部材支持面を形成している。２平面のなす角度は、９０度が好ましい。

挟持ヘッド１５ｃは、交差平面部材１５ｂと対向する位置の中空リング内に設けられ、交差平面部材に向けて直動シリンダ（例えばエアシリンダ）により直径方向に直動される。また、この挟持ヘッド１５ｃは、水平軸Ｏに平行なピンを中心に自由に揺動できるようになっている。更に、挟持ヘッド１５ｃの交差平面部材側には、長尺形材１を傷付けないように弾性部材（例えばウレタンゴム）が取付けられている。

１対のクランプユニット１４は更に、中空リング１５ａに固定されたウォームホィールとこれと噛合するウォームを有するウォーム駆動装置（図示せず）を備え、交差平面部材１５ｂと挟持ヘッド１５ｃの間に挟持された長尺形材１を水平軸Ｏを中心に数値制御により３６０度自由に回転するようになっている。

上述した構成により、長尺形材１が複雑な異形断面であっても２平面上の接触点と挟持ヘッド１５ｃの接触点（弾性部材）の少なくとも３点が長尺形材１に接触し、加工時の加工抵抗に耐えるように確実に長尺形材を固定することができる。
また、１対のクランプユニット１４は、長尺形材の両端部外側から内側までトロコイドカムギアランナー１３ｂとこれと歯合する駆動装置１４ａによりベースユニット上を一端から他端までエンドレスで移動可能である。また、長尺形材１を２箇所で水平に挟持し、２個のサーボモータ（図示せず）により同期駆動し、水平軸Ｏを中心に互いに同期して３６０°回転できるようになっている。

図３は、本発明の加工装置を構成する形材支持ユニットの正面図である。
図１に示すように、１対の形材支持ユニット１６は、クランプユニット１４の長さ方向内側に位置し、水平軸Ｏに沿って移動可能であり、長尺形材を２箇所で水平に支持しかつ上下動可能に構成されている。
図３に示すように、形材支持ユニット１６は、軸心を中心に自由回転可能に下端で支持され、互に交叉して上方が開いたＶ字形を形成する１対の自由回転ローラ１７ａを有する。
自由回転ローラ１７ａは、クランプユニット１４の長さ方向内側において水平軸Ｏに沿って移動可能であり、かつ昇降アクチュエータ１７ｂにより上下動可能になっている。
また、自由回転ローラ１７ａの上昇位置において１対の自由回転ローラ１７ａの上面で形成されるＶ字形は、クランプユニット１４の交差平面部材１５ｂが回転して下方に位置するときの交差平面部材１５ｂ上面のＶ字形と面一に位置するようになっている。
更に、１対の形材支持ユニット１６は、長尺形材の両端部外側から内側までバックラッシュのないラック・ピニオン機構（例えばトロコイドカムギアランナー１３ａ）とこれと歯合する駆動装置１６ａによりベースユニット上を一端から他端までエンドレスで移動可能である。

上述した構成により、自由回転ローラ１７ａが上昇位置に移動し、クランプユニット１４の交差平面部材１５ｂが回転して下方に位置するときには、１対の自由回転ローラ１７ａの上面で形成されるＶ字形と、交差平面部材１５ｂ上面のＶ字形とが面一となるので、同一の長尺形材１を２点で安定して支持しながら、クランプユニット１４と形材支持ユニット１６との間で、支持を交換することができる。

図１において、１又は複数の加工ユニット１８は、ベースフレーム１２上を水平軸Ｏに沿ってバックラッシュのないラック・ピニオン機構（例えばトロコイドカムギアランナー１３ａ）とこれと歯合する駆動装置１８ａにより移動可能に構成されている。

図１及び図２において、加工ユニット１８は、３軸駆動のミーリングユニットであり、最高回転数６０，０００ｒｐｍ又はそれ以上の高速スピンドルを搭載し、Ｘ軸、Ｚ軸及びベースユニット１２上をエンドレスで移動可能（Ｙ軸）に構成されている。
加工ユニット１８は、回転工具２を高速回転する高速スピンドル１９ａと工具移動装置１９ｂとを備える。

回転工具２は、例えば、ドリル、エンドミル、砥石等である。また回転工具２は、導電性砥石からなり、電解ドレッシング装置を備えることが好ましい。

工具移動装置１９ｂは、回転工具２を水平軸Ｏに直交する平面（Ｘ−Ｚ平面）内で２次元的に移動する。
なお、加工ユニット１８は、ラインレイアウト、加工タクトタイムに応じて複数個搭載するのがよい。

上述した構成により、加工ユニット１８をベースユニット１２上の任意の位置まで移動させ、さらに回転工具２をＸ−Ｚ平面内で２次元的に移動することにより、長尺形材１を加工することができる。

本発明の長尺形材加工装置１０は、更に、ＮＣ制御装置２０とシーケンス制御装置２２を備える。ＮＣ制御装置２０は、クランプユニット１４の水平移動位置、移動速度および回転角度、及び加工ユニット１８の回転工具２の回転数、位置および移動速度などを数値制御する。また、シーケンス制御装置２２は、前記各ユニット１２，１４，１６，１８をシーケンス制御する。

クランプユニット１４、形材支持ユニット１６、加工ユニット１８の駆動に必要な動力を発生させる電力線、および駆動の指令を伝達する信号線は、水平軸Ｏの移動ガイドに沿ってそれぞれの駆動に支障なく設置され、クランプユニット１４、形材支持ユニット１６、加工ユニット１８はそれぞれ給電手段（ブラシ等）を介して各電力・信号等を取得し、ＮＣ制御装置２０およびシーケンス制御装置２２により制御・駆動される。
また、信号線に関しては、無線ＬＡＮを使用することで、給電手段を用いずに制御することができ、その場合は、電力線のみ、移動ガイドに沿って設置すれば良い。

加工ユニット１８が複数台搭載する場合は、回転工具の回転軸がＺ方向に平行なタイプ（縦型）と、Ｘ軸に平行なタイプ（横型）を混在させ、また複数台同時に加工することができる。

また、クランプユニット１４、形材支持ユニット１６、および固定側ストッパセンサ２４、移動側ストッパセンサ２６の移動において、各ユニット及びセンサは互いに干渉しないように構成する。
例えば、１対のクランプユニットと１対の形材支持ユニットが位置決め時に互いに干渉しない（ぶつからない）ように予めＮＣプログラムで、ベースフレーム上の移動ガイド中の移動可能な範囲を指定することができるが、各ユニット間の座標情報を交換することで、簡易なプログラムにより干渉を避けることができる。
例えば、一方のクランプユニットと、それに近い側の形材支持ユニットのそれぞれの座標の差分を、それぞれのユニットの長さ（水平軸Ｏに沿った方向の）以上に取ることを条件とすること、また形材支持ユニット間の距離も同様の条件とすること、さらにクランプユニット間の距離が自身の長さと形材支持ユニット間の距離と自身の長さを考慮して成り立つ距離関係である条件とすること、等を含むアルゴリズムを予めＮＣ装置に既成プログラムとして構築することで、干渉を自動的に防ぐ動作が可能となる。

また、加工ユニットを１台使用する場合、それが１対のクランプユニットの内側か外側かの場合とで、それぞれ上述の考え方を応用して、クランプユニットとの干渉を防ぐ。つまり、加工ユニットがクランプユニット間にある場合は、クランプユニット間の距離が自身の長さと加工ユニットの長さの和以上になければならず、また加工ユニットがクランプユニットの外側にある場合は、ベースフレームの端部あるいはストッパセンサと、加工ユニットに近いクランプユニット間の距離が、それぞれストッパセンサと加工ユニットの長さの和以上か、加工ユニットの長さ以上か、とする事、等を条件とするアルゴリズムを取る。

複数台の加工ユニットを設置した場合も、同様の概念により干渉を避けるアルゴリズムを構成するが、各ユニット、センサに、予め移動可能な範囲をパラメータとして設定することで、上述の条件判断なしに、より高速に駆動することもできる。これらは、プログラムの簡易性や効率等により判断して選択するとともに、加工ユニットの設置台数によるプログラム作成も定式化できる。
例えば、複数台加工ユニットを設置する場合は、各加工ユニットの加工守備範囲を決めて、それぞれの加工ユニット毎のプログラムを作成しても良く、また、１つのプログラム（つまり１台の加工ユニットが広範囲に移動して加工する動作を想定）を作成して、複数台の加工ユニットを設置した場合は、それぞれの加工ユニットの守備範囲に応じてプログラムを自動分割し、同時駆動を可能とするアルゴリズムが可能である。

こうしたアルゴリズムにより、本発明は、長尺形材とその加工要件（加工箇所、能率、難易度）に応じて、加工ユニットの台数や縦型、横型の併用などを自在に増減することができる装置および方法を提供するものである。

図４は、本発明の加工装置による長尺形材の複合加工を示す模式図である。
本発明の長尺形材加工装置１０は、更に、上下動可能な固定側ストッパセンサ２４と移動側ストッパセンサ２６を備える。
固定側ストッパセンサ２４は、ベースフレーム１２の一端部に上下動可能に固定され、長尺形材１の一端と接触して検出信号を出力する。移動側ストッパセンサ２６は、ベースフレーム１２の他端部から一端部に向けて水平軸Ｏに沿って移動可能であり、長尺形材１の他端と接触して検出信号を出力するようになっている。また、移動側ストッパセンサ２６は任意の位置で上下動可能に構成されている。
なお、センサとして、非接触タイプ（レーザーやフォトトランジスタ、静電容量センサ、渦電流センサなど）を使用する場合は、接触せずに各端部の検出を行うことができる。

図４（Ａ）は、加工プログラムセッティング時に最適クランプ位置がセットされ、この位置で長尺形材１を２台のクランプユニット１４で水平に挟持し、同一の加工面を４台の加工ユニット１８で同時に加工する複合加工を示している。
また、図４（Ｂ）は、クランプユニット１４で挟持している箇所を加工する際に、同一の長尺形材１をクランプユニット１４と形材支持ユニット１６の両方で安定して支持しながら、一方のクランプユニット１４を移動して加工する状態を示している。

図４に示した加工方法により、長尺形材１の挟持部の加工が可能であり、かつ複数箇所の同時加工により、加工速度を高めることができる。また、これらの加工は、ＮＣ制御装置２０とシーケンス制御装置２２により、自動運転が可能である。

図５は、本発明の加工装置による短尺形材の両端加工を示す模式図である。この図に示すように、長尺形材１が短尺形材である場合でも、一方のクランプユニット１４と一方の形材支持ユニット１６で短尺形材を安定して支持して、短尺形材の両端部を同時に加工することができる。

図６は、本発明による長尺形材加工方法のシーケンス説明図である。本発明の長尺形材加工方法は、この図において、（１）〜（８）の順で実施する。
図６（１）では、長尺形材１の全長Ｌを入力し、間隔が全長Ｌ＋α（余裕量）になるまで、１対のクランプユニット１４を水平軸Ｏに沿って延びるベースフレーム１２上を長尺形材１の両端部外側に水平移動する。また、クランプユニット１４の長さ方向内側に位置する１対の形材支持ユニット１６を、長尺形材１の両端部より内側に水平移動し、かつ上昇位置に移動する。この状態で、長尺形材１を上方から搬入して１対の形材支持ユニット上に２箇所で水平に支持することで、長尺形材１の搬入が完了する。

図６（２）では、１対のクランプユニット１４を長尺形材１の両端部内側に水平移動する。この状態で、移動側ストッパセンサ２６を長尺形材１の右端の手前（例えば１０ｍｍ）まで早送りする。
図６（３）では、移動側ストッパセンサ２６をベースフレームの他端部から一端部に向けて水平軸Ｏに沿って移動し、長尺形材１の図で左端が固定側ストッパセンサ２４の手前（例えば１０ｍｍ）まで長尺形材１を送る。
図６（４）（５）では、固定側ストッパセンサ２４が長尺形材１の左端に接触するまで、移動側ストッパセンサ２６をステップ送りし、図で左端に接触したときに移動側ストッパセンサ２６を停止する。
図６（６）では、１対のクランプユニット１４で長尺形材１を２箇所で水平に挟持（クランプ）する。
図６（７）では、ストッパセンサ２４，２６と１対の形材支持ユニット１６を下降位置に移動して長尺形材１から離隔（解放）する。
図６（８）では、図で左側の加工領域を確保するために、１対のクランプユニット１４で長尺形材１をクランプしたまま移動する。次いで、１又は複数の加工ユニットを、ベースフレーム上を長さ方向に水平移動し、この加工ユニットにより長尺形材１を加工する。

上述した本発明の装置及び方法によれば、クランプユニット１４が、中空リング１５ａの内面に取付けられた交差平面部材１５ｂと、交差平面部材１５ｂに向けて直径方向に直動されかつ水平軸Ｏに平行な軸を中心に自由に揺動する挟持ヘッド１５ｃとを備えるので、被加工物が異形長尺形材１であっても、その断面形状に合わせた専用治具が不要である。

また、切欠部のない円筒形の中空リング１５ａが水平軸Ｏを中心に回転可能に支持されているので、３６０度の回転が可能であり、長尺形材１の全周面に加工する場合でも被加工物の反転作業が不要である。

また、１対のクランプユニット１４が、長尺形材１の両端部外側まで移動可能であり、両端部外側に水平移動して長尺形材１の搬入・搬出ができるので、長尺形材１の搬入・搬出に余分なスペースを必要しない。

また、１対の形材支持ユニット１６を上昇位置に移動して長尺形材１を２箇所で水平に支持し、１対のクランプユニット１４の挟持を開放し、長尺形材１の長さ方向に水平移動して、長尺形材１を異なる２箇所で水平に挟持し、次いで１対の形材支持ユニット１６を、下降位置に移動して長尺形材１から離隔させることにより、長尺形材１の挟持部の加工が自動運転で可能であり、これにより搬入・搬出以外の異形長尺形材の加工を自動化することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。

本発明による長尺形材加工装置の全体斜視図である。 本発明の加工装置を構成するクランプユニットと加工ユニットの説明図である。 本発明の加工装置を構成する形材支持ユニットの正面図である。 本発明の加工装置による長尺形材の複合加工を示す模式図である。 本発明の加工装置による短尺形材の両端加工を示す模式図である。 本発明による長尺形材加工方法のシーケンス説明図である。 特許文献１の装置の模式図である。 特許文献２の装置の模式図である。 特許文献３の装置の模式図である。 特許文献４の装置の模式図である。

符号の説明

１ 長尺形材、２ 回転工具、
１０ 長尺形材加工装置、１２ ベースフレーム、
１３ａ，１３ｂ トロコイドカムギアランナー、
１４ クランプユニット、１５ａ 中空リング、
１５ｂ 交差平面部材、１５ｃ 挟持ヘッド、
１６ 形材支持ユニット、１７ａ 自由回転ローラ、
１７ｂ 昇降アクチュエータ、１８ 加工ユニット、
１９ａ 高速スピンドル、１９ｂ 工具移動装置、
２０ ＮＣ制御装置、２２ シーケンス制御装置、
２４ 固定側ストッパセンサ、２６ 移動側ストッパセンサ

Claims (8)

1. 一定の断面形状を有する長尺形材の長さ方向に延びる水平軸Ｏを中心に該長尺形材を回転させて加工する長尺形材加工装置であって、
   前記水平軸Ｏの下方に位置し水平軸Ｏに沿って延びるベースフレームと、
   該ベースフレーム上の両端部にそれぞれ位置する１対のクランプユニットと、
   該クランプユニットの長さ方向内側に位置し、水平軸Ｏに平行に設置された移動ガイドに沿って移動可能であり、長尺形材を２箇所で水平に支持しかつ上下動可能な１対の形材支持ユニットと、
   前記ベースフレーム上を水平軸Ｏに平行に設置された移動ガイドに沿って移動可能であり、長尺形材を加工可能な１又は複数の加工ユニットと、
   前記ベースフレームの一端部に固定され、長尺形材の一端と接触して検出信号を出力する固定側ストッパセンサと、
   前記ベースフレームの他端部から一端部に向けて水平軸Ｏに沿って移動可能であり、長尺形材の他端と接触して検出信号を出力する移動側ストッパセンサと、を備え、
   前記１対のクランプユニットは、長尺形材の両端部外側から内側まで移動可能であり、長尺形材を２箇所で水平に挟持し、前記水平軸Ｏを中心に互いに同期して回転するようになっている、ことを特徴とする長尺形材加工装置。
2. 前記クランプユニットは、前記水平軸Ｏを中心に回転可能に支持された内面が円筒形の中空リングと、該中空リングの内面に取付けられ前記水平軸に平行でありかつ互いに交差する２平面を有する交差平面部材と、該交差平面部材と対向する位置の中空リング内に設けられ、交差平面部材に向けて直径方向に直動されかつ水平軸Ｏに平行な軸を中心に自由に揺動する挟持ヘッドとを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の長尺形材加工装置。
3. 前記形材支持ユニットは、軸心を中心に自由回転可能に下端で支持され、互に交叉して上方が開いたＶ字形を形成する１対の自由回転ローラを有し、
   該自由回転ローラは、クランプユニットの長さ方向内側において水平軸Ｏに沿って移動可能であり、かつ上下動可能になっており、
   自由回転ローラの上昇位置において前記Ｖ字形は、クランプユニットの交差平面部材が下方に位置するときの交差平面部材上面のＶ字形と面一に位置する、ことを特徴とする請求項２に記載の長尺形材加工装置。
4. 前記加工ユニットは、回転工具を高速回転する高速スピンドルと、該回転工具を前記水平軸Ｏに直交する平面内で２次元的に移動する工具移動装置とを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の長尺形材加工装置。
5. 前記クランプユニットの水平移動位置と回転角度、及び前記加工ユニットの回転工具の位置を数値制御するＮＣ制御装置と、前記各ユニットをシーケンス制御するシーケンス制御装置とを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の長尺形材加工装置。
6. 一定の断面形状を有する長尺形材の長さ方向に延びる水平軸Ｏを中心に該長尺形材を回転させて加工する長尺形材加工方法であって、
   １対のクランプユニットを、水平軸Ｏに沿って延びるベースフレーム上を長尺形材の両端部外側に水平移動し、
   前記クランプユニットの前記長さ方向内側に位置する１対の形材支持ユニットを、長尺形材の両端部より内側に水平移動し、かつ上昇位置に移動し、
   長尺形材を上方から搬入して１対の形材支持ユニット上に２箇所で水平に支持し、
   前記１対のクランプユニットを、長尺形材の両端部内側に水平移動し、かつ長尺形材を２箇所で水平に挟持し、
   前記１対の形材支持ユニットを、下降位置に移動して長尺形材から離隔させ、
   前記１対のクランプユニットを、前記水平軸Ｏを中心に互いに同期して所定の位置まで回転し、
   １又は複数の加工ユニットを、前記ベースフレーム上を前記長さ方向に水平移動し、
   該加工ユニットにより長尺形材を加工する、ことを特徴とする長尺形材加工方法。
7. 前記１対の形材支持ユニットを上昇位置に移動して長尺形材を２箇所で水平に支持し、
   前記１対のクランプユニットの挟持を開放し、長尺形材の長さ方向に水平移動して、長尺形材を異なる２箇所で水平に挟持し、
   前記１対の形材支持ユニットを、下降位置に移動して長尺形材から離隔させる、ことを特徴とする請求項６に記載の長尺形材加工方法。
8. 移動側ストッパセンサを、ベースフレームの他端部から一端部に向けて水平軸Ｏに沿って移動し、長尺形材の他端と接触して長尺形材の他端位置を検出し、
   更に移動側ストッパセンサを、一端部に向けて水平軸Ｏに沿って移動して、長尺形材を水平移動させ、
   前記ベースフレームの一端部に固定された固定側ストッパセンサが、長尺形材の一端と接触したときに移動側ストッパセンサを停止し、これにより長尺形材を位置決めする、ことを特徴とする請求項６に記載の長尺形材加工方法。

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