JP5443933B2 - 釘打ち機 - Google Patents

Description

本発明は金釘、ステープル等のための釘打ち機に関する。

従来、釘打ち機として、特許文献１に記載の如くに、釘を保持する釘保持装置と、釘保持装置に保持されている釘をワークに打込むハンマーと、ハンマーの駆動装置とを有してなるものがある。この釘打ち機では、釘打ち不良を検出可能にするため、金属センサを付帯するとともに、金属センサの移動機構にストロークセンサを設けている。釘打ち機による釘打ち完了後に、金属センサをワーク上の釘打ち位置へ移動させる。釘が供給されずに、釘打ち機が空打ち動作していた場合には、金属センサが応答せず釘がないことが検知される。釘が最後まで打込まれずに浮き上がっている場合には、金属センサが釘に衝突して移動できず、ストロークセンサによって打込み不良が検知される。

特開平8-174381

しかしながら、特許文献１に記載の釘打ち機では、釘１がワーク２Ａ、２Ｂに最後まで打込まれていても、図２（Ｂ）に示す如くの釘外れ、又は図２（Ｃ）に示す如くの木材割れを生じている釘打ち不良については検出できない。

本発明の課題は、釘打ち機において、釘打ち品質を高精度に検査することにある。

請求項１の発明は、釘を保持する釘保持装置と、釘保持装置に保持されている釘をワークに打込むハンマーと、ハンマーの駆動装置とを有してなる釘打ち機において、ハンマーにかかる釘打ち荷重を検出する荷重検出センサと、ハンマーの位置を検出するハンマー位置検出センサと、荷重検出センサとハンマー位置検出センサの検出データを取得し、釘打ち荷重とハンマーの位置の推移に基づいて釘打ち品質を判別する判別手段とを有してなり、前記判別手段が、釘がワークに打込み完了したときの釘打ち完了荷重Ｐeを設定し、この釘打ち完了荷重Ｐeに到達したときのハンマーの位置Ｌeを採取するとともに、釘をワークに打込む中間段階における釘打ち荷重をチェックするハンマーの位置Ｌを設定し、このハンマーの位置Ｌにおける打込み荷重Ｐを採取し、前記のハンマーの位置Ｌe、打込み荷重Ｐを、釘がワークに良好に打込まれた正常時におけるそれらのＬe、Ｐの合格データＬea、Ｐaに対比して釘打ち品質を判別するようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記判別手段が、前記釘をワークに打込む中間段階における釘打ち荷重をチェックするハンマーの位置Ｌ1、Ｌ2の２点を設定し、このハンマーの位置Ｌ1、Ｌ2における打込み荷重Ｐ1、Ｐ2を採取し、前記のハンマーの位置Ｌe、打込み荷重Ｐ1、Ｐ2を、釘がワークに良好に打込まれた正常時におけるそれらのＬe、Ｐ1、Ｐ2の合格データＬea、Ｐ1a、Ｐ2aに対比して釘打ち品質を判別するようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項２の発明において更に、前記判別手段が、釘打ち品質の合格判別条件として、ＬeがＬea以上、Ｐ1がＰ1a以上、Ｐ2がＰ2a以上、Ｐ2−Ｐ1が一定値以上とするようにしたものである。

（請求項１）
(a)釘打ち機において、荷重検出センサとハンマー位置検出センサと判別手段を有することにより、判別手段が荷重検出センサとハンマー位置検出センサの検出データを取得し、釘打ち荷重とハンマーの位置の推移に基づいて釘打ち品質を判別する。これにより、釘外れや木材割れ等の釘打ち不良も検出できる。

(b)判別手段が、釘がワークに打込み完了したときの釘打ち完了荷重Ｐeを設定し、この釘打ち完了荷重Ｐeに到達したときのハンマーの位置Ｌeを採取するとともに、釘をワークに打込む中間段階における釘打ち荷重をチェックするハンマーの位置Ｌを設定し、このハンマーの位置Ｌにおける打込み荷重Ｐを採取し、前記のハンマーの位置Ｌe、打込み荷重Ｐを、釘がワークに良好に打込まれた正常時におけるそれらのＬe、Ｐの合格データＬea、Ｐaに対比して釘打ち品質を判別することにより、釘打ち品質を高精度に検査できる。

（請求項２）
(c)判別手段が、上述(b)において、釘をワークに打込む中間段階における釘打ち荷重をチェックするハンマーの位置Ｌ1、Ｌ2の２点を設定し、このハンマーの位置Ｌ1、Ｌ2における打込み荷重Ｐ1、Ｐ2を採取し、前記のハンマーの位置Ｌe、打込み荷重Ｐ1、Ｐ2を、釘がワークに良好に打込まれた正常時におけるそれらのＬe、Ｐ1、Ｐ2の合格データＬea、Ｐ1a、Ｐ2aに対比して釘打ち品質を判別することにより、釘打ち品質を確実に高精度に検査できる。

（請求項３）
(d)判別手段が、上述(c)において、釘打ち品質の合格判別条件として、ＬeがＬea以上、Ｐ1がＰ1a以上、Ｐ2がＰ2a以上、Ｐ2−Ｐ1が一定値以上とすることにより、釘打ち品質を一層確実に高精度に検査できる。

図１は釘打ち機を示す模式図である。 図２は釘打ち状態を示し、（Ａ）は正常な釘打ち状態を示す模式図、（Ｂ）は釘外れを示す模式図、（Ｃ）は材料割れを示す模式図である。 図３は釘打ち合格データを示す線図である。 図４は釘無しの場合の釘打ちデータを示す模式図である。 図５は釘打ち未了の場合の釘打ちデータを示す模式図である。 図６は釘外れの場合の釘打ちデータを示す模式図である。 図７は木材割れの場合の釘打ちデータを示す模式図である。 図８は釘打ち品質判別手段へのデータ採取方法を示す模式図である。

図１に示す釘打ち機１０は、被打込み材たる釘１（ステープルでも可）を保持する釘保持装置１１と、釘保持装置１１に保持されている釘１をワーク２Ａ、２Ｂに打込むハンマー１２と、ハンマー１２の駆動装置１３とを有する。

釘保持装置１１は釘１を保持する筒状ガイド１１Ａを有する。この筒状ガイド１１Ａには、釘１の自動供給機構が接続されても良い。

ハンマー１２は釘１より硬質で、打込み動作の繰り返しによっても変形しない材質からなることが好ましい。釘１が鉄釘であれば、ハンマー１２は焼入鋼、工具鋼、金型材等が好ましい。

駆動装置１３はハンマー１２に対し概ね直線的に駆動力を伝達できるものであれば良く、空圧シリンダ、油圧シリンダ、電動シリンダ等のシリンダ１３Ａ、又はモータ等の直線動機構により構成される。

釘打ち機１０は、ハンマー１２にかかる釘打ち荷重を検出する荷重検出センサ２１と、ハンマー１２の位置を検出するハンマー位置検出センサ２２とを有する。

荷重検出センサ２１は、ハンマー１２による釘打込み時の反力を検出できれば何でも良い。釘１が鉄釘であれば、最大荷重500kg、分解能1％程度の検出能力があれば良い。荷重検出センサ２１の取付位置も、反力を測定できる部位であれば、図１に示す駆動装置１３（シリンダ１３Ａ）の固定部でも、シリンダ１３Ａへのハンマー１２の取付部でも、ハンマー１２の打込み側先端等のいずれの部位でも良い。

ハンマー位置検出センサ２２は、ハンマー１２の位置を検出できるものであれば、光学式、磁気式等のエンコーダ、歪みゲージ式のリニアゲージ、ポテンションメータ等の何でも良い。このとき、ハンマー１２による打込み速度を考慮し、最低でも1mm単位でのデータ収集が可能十分なサンプリング速度を確保する必要がある。例えば、打込み時のハンマー１２の移動ストロークが50mmとし、0.1秒で打込みを完了させるときには、500Hz以上のサンプリング速度が必要になる。

釘打ち機１０は、荷重検出センサ２１とハンマー位置検出センサ２２の検出データを取得し、釘打ち荷重とハンマーの位置の推移に基づいて釘打ち品質を判別する判別手段３０を有する。判別手段３０は、荷重検出センサ２１とハンマー位置検出センサ２２の各検出信号をＡ／Ｄ変換器３１を経由して演算装置３２に取込み、演算装置３２において取得した検出データから特定情報を抽出採取して打込みの良否、釘打ち品質の合格判別を行なう。演算装置３２による合格判別結果を表示器３３に表示する。判別手段３０は、パソコン、シーケンサ等のいずれでも良い。

判別手段３０の合格判別動作は以下の手順でなされる。
(1)釘１がワーク２Ａ、２Ｂに打込み完了したときの釘打ち完了荷重Ｐeを設定する。例えば、Ｐe＝200kgとする。

そして、荷重検出センサ２１、ハンマー位置検出センサ２２から取得した検出データを用いて、上記釘打ち完了荷重Ｐeに到達したときのハンマー１２の位置Ｌeを採取する。

釘１をワーク２Ａ、２Ｂに打込む中間段階における釘打ち荷重をチェックするハンマー１２の位置Ｌ1、Ｌ2の２点を設定する。例えば、Ｌ1＝65mm、Ｌ2＝75mmとする。

そして、荷重検出センサ２１、ハンマー位置検出センサ２２から取得した検出データを用いて、上記ハンマー１２の位置Ｌ1、Ｌ2における打込み荷重Ｐ1、Ｐ2を採取する。

(3)上述(1)、(2)で採取したハンマー１２の位置Ｌe、打込み荷重Ｐ1、Ｐ2を、釘１がワーク２Ａ、２Ｂに良好に打込まれた正常時におけるそれらのＬea（例えばＬea＝79mm）、Ｐ1a（例えばＰ1a＝25kg）、Ｐ2a（例えばＰ2a＝25kg）に対比して釘打ち品質を判別する。

このとき、判別手段３０は、釘打ち品質の合格判別条件として、ＬeがＬea以上（79mm以上）、Ｐ1がＰ1a以上（25kg以上）、Ｐ2がＰ2a以上（25kg以上）、Ｐ2−Ｐ1が例えば5kg以上とする。

以下、釘打ち機１０による釘打ち例とその釘打ち品質の良否判別例について説明する。
釘打ち機１０において、ハンマー１２の駆動装置１３としてストローク90mmの圧縮空気駆動のエンコーダ付シリンダを用いる。荷重検出センサ２１として最大測定荷重500kgのロードセルを設置する。荷重検出センサ２１とハンマー位置検出センサ２２の検出信号を5msecのサンプリング速度のＡ／Ｄ変換器３１により演算装置３２に取込む。

この釘打ち機１０により、釘１がワーク２Ａ、２Ｂに良好に打込まれた正常時の検出データ（合格データ）を図３に示す。図３は、横軸にハンマー１２の位置（移動距離）をとり、縦軸に釘打ち荷重をとってグラフ化したものであり、釘打ち荷重とハンマーの位置は以下の如くに推移する。

ハンマー１２が駆動されると、(i)の位置で釘１がワーク２Ａに当たり、(ii)〜(iii)の位置でワーク２Ａを貫通してワーク２Ｂへの打込みが始まる（ワーク２Ａの木材がワーク２Ｂの木材に比べ堅い材料であったため、図３の如くのデータになった）。(iv)の位置で、釘１の打込みが完了し、ハンマー１２自体が打込み対象のワーク２Ａに突当たった状態になる。

釘打ち機１０による釘打ち時に、「釘無し」の場合には、図４に示す如くの検出データになる。ハンマー１２が打込み対象の木材に当たるまで、打込み荷重がほぼゼロのまま推移する。

釘打ち機１０による釘打ち時に、釘１がワーク２Ｂ内の節目等に当たり、最後まで打込まれなかった場合には、図５に示す如くの検出データになる。ハンマー１２の打込み完了位置が図３の正常時と異なるデータになる。

釘打ち機１０による釘打ち時に、「釘外れ」を生じた場合には、図６に示す如くの検出データになる。釘１とワーク２Ｂの木材との摩擦の増加がなくなり、釘１の先端がワーク２Ｂの木材から外れた時点から釘打ち荷重が横ばいになる。

釘打ち機１０による釘打ち時に、ワーク２Ｂの「木材割れ」を生じた場合には、図７に示す如くの検出データになる。木材割れが生じた時点から釘打ち荷重が急に下がり、その後横ばいになる。

判別手段３０にあっては、釘１がワーク２Ａ、２Ｂに良好に打込まれた正常時の合格データ（図３）を基準にして、前述の手順で図８に示す如くに釘打ち品質の良否判別を行なう。

まず、合格データより、正常時の釘打ち完了荷重Ｐe＝200kgとし、この釘打ち完了荷重Ｐeに到達したときのハンマー１２の位置Ｌeの合格データをＬea＝79mmとする。また、釘打ち荷重をチェックするハンマー１２の位置をＬ1＝65mm、Ｌ2＝75mmとし、このハンマー１２の位置Ｌ1、Ｌ2における打込み荷重Ｐ1、Ｐ2の合格データをＰ1a＝25kg、Ｐ2a＝25kgとする。

そして、釘打ち機１０による各釘打ち時における検出データから採取される上述のＬe、Ｐ1、Ｐ2を上述の合格データＬea、Ｐ1a、Ｐ2aに対比し、それらの各釘打ち時における釘打ち品質の良否判別を行なう。このとき、釘打ち品質の合格判別条件は、前述の如く、ＬeがＬea以上（79mm以上）、Ｐ1がＰ1a以上（25kg以上）、Ｐ2がＰ2a以上（25kg以上）、Ｐ2−Ｐ1が例えば5kg以上とする。

従って、前述の図３〜図７の各釘打ち時に、それらの検出データに上述の合格判別条件を照らし、それらの釘打ち品質の良否を判別すれば、以下の通りになる（表１）。

（図３の検出データ）
Ｌe＝80mmであり、これはＬea（＝79mm）以上であってＯＫ、Ｐ1＝87kgであり、これはＰ1a（＝25kg）以上であってＯＫ、Ｐ2＝102kgであり、これはＰ2a（＝25kg）以上であってＯＫ、Ｐ2−Ｐ1＝15kgが5kg以上であってＯＫであり、全合格判別条件がＯＫで満たされる。即ち、図３の釘打ち時の釘打ち品質は「合格」である。

（図４の検出データ）
Ｌe＝80mmがＬea以上であってＯＫ、Ｐ1＝0kgがＰ1a以上でなくＮＧ、Ｐ2＝0kgがＰ2a以上でなくＮＧ、Ｐ2−Ｐ1＝0kgが5kg以上でなくＮＧであり、全合格判別条件を満たさない。即ち、図４の釘打ち時の釘打ち品質は「釘無し」である。

（図５の検出データ）
Ｌe＝75mmがＬea以上でなくＮＧ、Ｐ1＝87kgがＰ1a以上であってＯＫ、Ｐ2＝280kgがＰ2a以上であってＯＫ、Ｐ2−Ｐ1＝163kgが5kg以上であってＯＫであり、全合格判別条件を満たさない。即ち、図５の釘打ち時の釘打ち品質は「釘打ち未了」である。

（図６の検出データ）
Ｌe＝80mmがＬea以上であってＯＫ、Ｐ1＝82kgがＰ1a以上であってＯＫ、Ｐ2＝81kgがＰ2a以上であってＯＫ、Ｐ2−Ｐ1＝−1kgが5kg以上でなくＮＧであり、全合格判別条件を満たさない。即ち、図６の釘打ち時の釘打ち品質は「釘外れ」である。

（図７の検出データ）
Ｌe＝80mmがＬea以上であってＯＫ、Ｐ1＝48kgがＰ1a以上であってＯＫ、Ｐ2＝47kgがＰ2a以上であってＯＫ、Ｐ2−Ｐ1＝−1kgが5kg以上でなくＮＧであり、全合格判別条件を満たさない。即ち、図７の釘打ち時の釘打ち品質は「材料割れ」である。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)釘打ち機１０において、荷重検出センサ２１とハンマー位置検出センサ２２と判別手段３０を有することにより、判別手段３０が荷重検出センサ２１とハンマー位置検出センサ２２の検出データを取得し、釘打ち荷重とハンマーの位置の推移に基づいて釘打ち品質を判別する。これにより、釘外れや木材割れ等の釘打ち不良も検出できる。

(b)判別手段３０が、釘１がワーク２Ａ、２Ｂに打込み完了したときの釘打ち完了荷重Ｐeを設定し、この釘打ち完了荷重Ｐeに到達したときのハンマー１２の位置Ｌeを採取するとともに、釘１をワーク２Ａ、２Ｂに打込む中間段階における釘打ち荷重をチェックするハンマー１２の位置Ｌ1、Ｌ2の２点を設定し、このハンマー１２の位置Ｌ1、Ｌ2における打込み荷重Ｐ1、Ｐ2を採取し、前記のハンマー１２の位置Ｌe、打込み荷重Ｐ1、Ｐ2を、釘１がワーク２Ａ、２Ｂに良好に打込まれた正常時におけるそれらのＬe、Ｐ1、Ｐ2の合格データＬea、Ｐ1a、Ｐ2aに対比して釘打ち品質を判別することにより、釘打ち品質を確実に高精度に検査できる。

(c)判別手段３０が、上述(b)において、釘打ち品質の合格判別条件として、ＬeがＬea以上、Ｐ1がＰ1a以上、Ｐ2がＰ2a以上、Ｐ2−Ｐ1が一定値以上とすることにより、釘打ち品質を一層確実に高精度に検査できる。

尚、本発明にあっては、前記判別手段が、釘がワークに打込み完了したときの釘打ち完了荷重Ｐeを設定し、この釘打ち完了荷重Ｐeに到達したときのハンマーの位置Ｌeを採取するとともに、釘をワークに打込む中間段階における釘打ち荷重をチェックするハンマーの位置Ｌを設定し、このハンマーの位置Ｌにおける打込み荷重Ｐを採取し、前記のハンマーの位置Ｌe、打込み荷重Ｐを、釘がワークに良好に打込まれた正常時におけるそれらのＬe、Ｐの合格データＬea、Ｐaに対比して釘打ち品質を判別することもできる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

本発明は、荷重検出センサとハンマー位置検出センサの検出データを取得し、釘打ち荷重とハンマーの位置の推移に基づいて釘打ち品質を判別する。これにより、釘打ち品質を高精度に検査、管理できる。特に、釘打ち部の裏面観察をしないと発見できない釘外れや、目視判断が困難であった木材割れ等の釘打ち不良も検出できる。釘打ち製品の信頼性を格段に向上させることができる。

１ 釘
２Ａ、２Ｂ ワーク
１０ 釘打ち機
１１ 釘保持装置
１２ ハンマー
１３ 駆動装置
２１ 荷重検出センサ
２２ ハンマー位置検出センサ
３０ 判別手段

Claims (3)

1. 釘を保持する釘保持装置と、
   釘保持装置に保持されている釘をワークに打込むハンマーと、
   ハンマーの駆動装置とを有してなる釘打ち機において、
   ハンマーにかかる釘打ち荷重を検出する荷重検出センサと、
   ハンマーの位置を検出するハンマー位置検出センサと、
   荷重検出センサとハンマー位置検出センサの検出データを取得し、釘打ち荷重とハンマーの位置の推移に基づいて釘打ち品質を判別する判別手段とを有してなり、
   前記判別手段が、
   釘がワークに打込み完了したときの釘打ち完了荷重Ｐeを設定し、この釘打ち完了荷重Ｐeに到達したときのハンマーの位置Ｌeを採取するとともに、
   釘をワークに打込む中間段階における釘打ち荷重をチェックするハンマーの位置Ｌを設定し、このハンマーの位置Ｌにおける打込み荷重Ｐを採取し、
   前記のハンマーの位置Ｌe、打込み荷重Ｐを、釘がワークに良好に打込まれた正常時におけるそれらのＬe、Ｐの合格データＬea、Ｐaに対比して釘打ち品質を判別することを特徴とする釘打ち機。
2. 前記判別手段が、
   前記釘をワークに打込む中間段階における釘打ち荷重をチェックするハンマーの位置Ｌ1、Ｌ2の２点を設定し、このハンマーの位置Ｌ1、Ｌ2における打込み荷重Ｐ1、Ｐ2を採取し、
   前記のハンマーの位置Ｌe、打込み荷重Ｐ1、Ｐ2を、釘がワークに良好に打込まれた正常時におけるそれらのＬe、Ｐ1、Ｐ2の合格データＬea、Ｐ1a、Ｐ2aに対比して釘打ち品質を判別する請求項１に記載の釘打ち機。
3. 前記判別手段が、
   釘打ち品質の合格判別条件として、ＬeがＬea以上、Ｐ1がＰ1a以上、Ｐ2がＰ2a以上、Ｐ2−Ｐ1が一定値以上とする請求項２に記載の釘打ち機。

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