JP7345077B1 - 加工機 - Google Patents

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Abstract

【課題】搬送される材料の搬送量を精度よく測定する。【解決手段】測定部30は、搬送される材料Wに対して接触する第1ローラ32と、搬送方向Fdにおいて第1ローラ32よりも下流側に設けられ、搬送される材料Wに対して接触する第2ローラ33と、第1ローラ32と第2ローラ33との間に設けられ、搬送方向Fdと直交する方向から材料Wに検出光を照射することで搬送量を測定するセンサ35と、を含む。センサ35は、第1ローラ32の位置P1及び第2ローラ33の共通接線Ctに対して所定の距離Lsだけ離れた位置から検出光を照射する。【選択図】図2

Description

本発明は、加工機に関する。
形綱などの材料に対して穿孔加工、切断加工などの加工を行う加工機が知られている。この類の加工機は、材料を所定の搬送量だけ搬送すると、材料の搬送を停止して材料の位置決めを行い、材料に対して必要な加工を行う。加工を精度よく行うためには、材料の搬送量を精度よく測定する必要がある。
特許文献1には、長尺の材料の搬送量を測定する測長装置が開示されている。この測長装置は、搬送される長尺の材料に対して測長ディスクの外周面を接触させ、材料の搬送に伴って回転する測長ディスクの回転量を測定する。測長装置は、測長ディスクの回転量及び外周面の円周長さに基づいて、材料の搬送量を測定する。
特許文献2には、鋼材の長さを測定するレーザードップラー速度計を備える鋼材測長装置が開示されている。鋼材の曲がりが大きい場合などは、鋼材の蛇行量が大きくなり、レーザーが鋼材への焦点位置を外れてしまい、正常な測定を行うことができなくなる。そこで、鋼材測長装置は、鋼材の蛇行量に従って、鋼材に対するレーザードップラー速度計のレーザー照射位置を制御する。
特開2000-275037号公報 特開2017-150973号公報
しかしながら、特許文献1に開示される手法は、材料と測長ディスクとの間に発生する滑りの問題は解決されておらず、測定精度に課題が残る。一方、特許文献2に開示される手法は、測定精度の向上を見込むことができるものの、材料の曲がりを検出して、レーザードップラー速度計のヘッドを移動させる必要がある。
本発明の一態様は、搬送方向に沿って搬送された材料に対して加工を行う加工部と、搬送される材料の搬送量を測定する測定部と、を備え、測定部は、搬送される材料に対して接触する第1接触部材と、搬送方向において第1接触部材よりも下流側に設けられ、搬送される材料に対して接触する第2接触部材と、第1接触部材と第2接触部材との間に設けられ、搬送方向と直交する方向から材料に検出光を照射することで搬送量を測定するセンサと、を含み、センサは、第1接触部材及び第2接触部材の共通接線に対して所定の距離だけ離れた位置から検出光を照射する。
本発明の一態様によれば、第1ローラ、第2ローラ、及びセンサの相対的な位置関係が
常に維持される。これにより、材料の曲がりを検出することなく、材料に対して所定の距離だけ離れた位置から材料に対して検出光を照射することができる。
本発明の一態様によれば、搬送される材料の搬送量を精度よく測定することができる。
図1は、第1の実施形態に係る加工機の構成を示す上面図である。 図2は、測定部の構成を模式的に示す説明図である。 図3は、測定部の水平方向への回動動作を示す説明図である。 図4は、第1の実施形態に係る加工機が備える測定部の変形例を示す図である。 図5は、第2の実施形態に係る加工機が備える測定部及び移動機構の構成を示す側面図である。 図6は、第2の実施形態に係る加工機が備える測定部及び移動機構の構成を示す上面図である。 図7は、測定部の動作を示すフローチャートである。 図8は、第3の実施形態に加工機1の構成を示す説明図である。 図9は、センサを配置可能な領域を示す説明図である。 図10は、第3の実施形態に係る加工機が備える測定部の変形例を示す説明図である。
以下、図面を参照し、本実施形態に係る加工機について説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る加工機の構成を示す上面図である。図2は、測定部の構成を模式的に示す説明図である。加工機の構成を説明するにあたり、方向の定義として、左右方向、前後方向、及び上下方向(図面における紙面垂直方向)を用いる。左右方向及び前後方向は水平方向において直交する2つの方向に対応し、上下方向は鉛直方向に対応する。ただし、これらの方向は、本実施形態に係る加工機を説明するために、便宜的に定義された方向に過ぎない。
本実施形態に係る加工機1は、搬送方向Fdに沿って搬送された材料Wに対して加工を行う加工部10、11と、搬送される材料Wの搬送量を測定する測定部30と、を備えている。測定部30は、搬送される材料Wに対して接触する第1ローラ32と、搬送方向Fdにおいて第1ローラ32よりも下流側に設けられ、搬送される材料Wに対して接触する第2ローラ33と、搬送方向Fdと直交する方向から材料Wに検出光を照射することで搬送量を測定するセンサ35と、を含む。センサ35は、第1ローラ32及び第2ローラ33の共通接線Ctに対して所定の距離Lsだけ離れた位置から検出光を照射する。
以下、第1の実施形態に係る加工機1の詳細を説明する。本実施形態に係る加工機1は、長尺の材料Wの搬送及び位置決め、位置決めされた材料Wに対して穿孔加工を行う穴あけ機である。加工機1における材料Wの搬送は、材料Wの長手方向が前後方向に沿うような向きで、後側から前側に向かって行われる。加工対象となる材料Wは、一方向に長手となる長尺な材料であり、例えばH形綱である。H形鋼は、Iビーム、Hビーム、Wビーム、ユニバーサル・ビーム、RolledSteel Joist (RSJ)、double-Tとも称し、断面がIまたはH型のビームである。
加工機1は、左右の加工部10、11を備えている。左右の加工部10、11は、搬送方向Fdと直交する方向である左右方向にかけて間隔を空けて配置されている。左右の加工部10、11は、材料Wを隔てて向かい合うように配置されている。
左側の加工部10は、材料Wの左側面(左側のフランジ)に臨むように配置され、材料Wの左側面に対する穿孔加工を行う。左側の加工部10は、図示しない駆動機構によって、左右方向及び上下方向(紙面垂直方向)に移動することができる。左側の加工部10は、前後方向に対して移動可能に構成されていてもよい。
右側の加工部11は、材料Wの右側面(右側のフランジ)に臨むように配置され、材料Wの右側面に対する穿孔加工を行う。右側の加工部11は、エアシリンダ又は油圧シリンダなどの駆動機構によって、左右方向及び上下方向に移動することができる。右側の加工部11は、前後方向へ移動可能に構成されていてもよい。
左右の加工部10、11は、例えばドリルヘッド装置である。左右の加工部10、11には、図示しないスピンドルが回転自在に支持されており、スピンドルの先端にはドリル10a、11aが装着されている。
なお、図1では省略されているが、加工機1は、材料Wの上面(ウェブ)に臨むように配置され、材料Wの上面に対する穿孔加工を行う上側の加工部を備えている。すなわち、加工機1は、上方向、右方向、及び左方向の3方向から、材料Wに対して穿孔加工を行うことができる。
加工機1は、搬入側及び搬出側の固定バイス13、15と、搬入側及び搬出側の可動バイス12、14と、搬入側及び搬出側のピンチローラ19、21と、搬入側及び搬出側の加圧ローラ18、20とを備えている。
搬入側及び搬出側の固定バイス13、15は、搬送される材料Wを基準に、加工機1の右側に固定的に配置されている。搬入側の固定バイス13は、右側の加工部11よりも搬送方向Fdの上流側、すなわち材料Wの搬入側に配置されている。搬出側の固定バイス15は、右側の加工部11よりも搬送方向Fdの下流側、すなわち材料Wの搬出側に配置されている。
搬入側及び搬出側の可動バイス12、14は、搬入側及び搬出側の固定バイス13、15と対応して設けられている。搬入側の可動バイス12は、左右方向において搬入側の固定バイス13と向かい合うように配置され、搬出側の可動バイス14は、左右方向において搬出側の固定バイス15と向かい合うように配置されている。搬入側及び搬出側の可動バイス12、14は、エアシリンダ又は油圧シリンダなどの駆動装置により、左右方向に移動可能に構成されている。
材料Wに対する加工時、搬入側の可動バイス12は搬入側の固定バイス13に向けて移動させられる。搬入側の可動バイス12及び固定バイス13は、材料Wの加工位置よりも搬入側において材料Wを挟持する。同様に、材料Wに対する加工時、搬出側の可動バイス14は固定バイス15側へと移動させられる。搬出側の可動バイス14及び固定バイス15は、材料Wの加工位置よりも搬出側において材料Wを挟持する。
搬入側及び搬出側のピンチローラ19、21は、搬送される材料Wを基準に、加工機1の右側に固定的に配置されている。搬入側のピンチローラ19は、右側の加工部11よりも搬送方向Fdの上流側に配置され、搬出側のピンチローラ21は、右側の加工部11よりも搬送方向Fdの下流側に配置されている。搬入側及び搬出側のピンチローラ19、21は、モータなどのアクチュエータからの動力を受けて回転駆動する。
搬入側及び搬出側の加圧ローラ18、20は、搬入側及び搬出側のピンチローラ19、21と対応して設けられている。搬入側の加圧ローラ18は、左右方向において搬入側のピンチローラ19と向かい合うように配置され、搬出側の加圧ローラ20は、左右方向において搬出側のピンチローラ21と向かい合うように配置されている。搬入側及び搬出側の加圧ローラ18、20は、搬送方向Fdにかけて間隔を空けて設けられた一対のローラから構成されている。また、搬入側及び搬出側の加圧ローラ18、20は、エアシリンダ又は油圧シリンダなどの駆動装置により、左右方向に移動可能に構成されている。
材料Wの搬送時、搬入側の加圧ローラ18は搬入側のピンチローラ19に向けて移動させられる。搬入側の加圧ローラ18及びピンチローラ19は、材料Wの加工位置よりも搬入側において材料Wを挟持する。そして、搬入側のピンチローラ19を回転駆動することにより、材料Wが搬送方向Fdに沿って搬送される。同様に、材料Wの搬送時、搬出側の加圧ローラ20は搬出側のピンチローラ21に向けて移動させられる。搬出側の加圧ローラ20及びピンチローラ21は、材料Wの加工位置よりも搬出側において材料Wを挟持する。そして、搬出側のピンチローラ21を回転駆動することにより、材料Wが搬送方向Fdに沿って搬送される。
本実施形態の特徴の一つとして、加工機1は、搬送される材料Wの搬送量を測定する測定部30を備えている。測定部30は、搬入側のピンチローラ19よりも搬送方向Fdの上流側と、搬出側のピンチローラ21よりも搬送方向Fdの下流側とにそれぞれ配置されている。個々の測定部30は、材料Wの右側面に臨むように、加工機1の右側に配置されている。本実施形態では、材料Wの右側面がレーザービームの照射面、すなわち測定部30の測定面に相当する。
図2に示すように、測定部30は、保持部材31と、第1ローラ32と、第2ローラ33と、センサ35とを主体に構成されている。
保持部材31は、第1ローラ32、第2ローラ33、及びセンサ35を保持している。
第1及び第2ローラ32、33は、上下方向に延在する回転軸周りで回転自在に構成されており、保持部材31に支持されている。第1ローラ32は、第2ローラ33よりも搬送方向Fdの上流側に配置され、第2ローラ33は、第1ローラ32よりも搬送方向Fdの下流側に配置されている。保持部材31に支持された状態で、第1及び第2ローラ32、33の一部は、保持部材31から突出している。
センサ35は、レーザードップラー速度計である。具体的には、センサ35は、レーザー投光面35aから検出光であるレーザービームを、搬送されている材料Wに照射する。レーザービームは、材料Wの搬送方向Fdと直交する方向から材料Wの右側面に対して照射される。センサ35は、レーザービームの焦点位置が、第1ローラ32と第2ローラ33との共通接線Ct上に位置するように配置されている。センサ35は、ドップラー効果により変化したレーザービームの周波数を利用して、材料Wの速度を測定する。センサ35によって測定された材料Wの速度は、加工機1を制御する制御装置100に対して出力される。なお、材料Wの速度と、搬送される材料Wの搬送量(移動量)との間に相関があるため、材料Wの速度を測定することは、搬送される材料Wの搬送量を測定することと等価である。
この測定部30において、センサ35は、第1ローラ32の中心位置P1及び第2ローラ33の中心位置P2から定まる相対的な基準位置P3に配置されている。第1ローラ32、第2ローラ33、及びセンサ35はそれぞれ保持部材31によって保持されているので、第1ローラ32、第2ローラ33、及びセンサ35の相対的な位置関係は常に維持される。このような位置関係が保持されるため、第1ローラ32と第2ローラ33との共通接線Ctと、センサ35のレーザー投光面35aとの間の距離も所定の距離Lsに保たれる。すなわち、センサ35は、第1ローラ32及び第2ローラ33の共通接線Ctに対して所定の距離Lsだけ離れた位置から検出光を照射する。センサ35(レーザー投光面35a)と共通接線Ctとの距離が距離Lsである状態において、センサ35から射出されるレーザービームの焦点位置は共通接線Ct上に位置する。また、図2に示す例では、便宜上、センサ35の中心が基準位置P3にある状態を示している。しかしながら、レーザー投光面35aが共通接線Ctに対して距離Lsだけ離れるようにセンサ35が配置されていればよく、このような状態を満たす限り、センサ35の中心以外の位置が基準位置P3にあってもよい。
距離Lsは、材料Wの速度を測定するために必要なセンサ固有の距離となる。センサ35は、レーザードップラー速度計以外にも、後述するように画像を利用するものであってもよい。したがって、距離Ls及び基準位置P3は、センサ35の種類に応じて変動するパラメータとなる。センサ35の種類が変われば、センサ35の配置も変化することは言うまでもない。
測定部30の保持部材31は、シリンダブラケット36を介して、油圧シリンダ又はエアシリンダのピストンロッド37と連結されている。測定部30の保持部材31は、ピストンロッド37からの力を受けて、材料W側へと押圧されている。これにより、第1ローラ32及び第2ローラ33は、材料Wに対して接触する。
図3は、測定部の水平方向への回動動作を示す説明図である。測定部30のシリンダブラケット36と、ピストンロッド37との連結は、上下方向に挿通されたピン38によって行われている。これにより、測定部30は、ピン38を中心に水平回動することができる。このため、材料Wの側面に歪みがあるような場合でも、測定部30が水平回動することで、測定部30が材料Wの側面に追従し、第1及び第2ローラ32、33が材料Wにそれぞれ接触することができる。
このような構成の加工機1によれば、制御装置100によって加工機1の動作が制御される。そして、材料Wの搬送時、制御装置100の制御のもと、測定部30からレーザービームが照射され、材料Wの搬送量が測定される。
図2に示すように、測定部30はピストンロッド37によって材料W側へと押圧されているため、第1ローラ32及び第2ローラ33は材料Wに対して接触する。そのため、第1及び第2ローラ32、33の中心位置P1、P2から材料Wまでの距離Lrは常に一定となる。また、第1ローラ32と第2ローラ33との距離に比し材料Wの全長は十分に長いため、仮に材料Wに曲がりが生じているような場合であっても、第1ローラ32と第2ローラ33との間で見たときには、材料Wの側面は直線とみなすことができる。よって、第1ローラ32と第2ローラ33との共通接線Ctは、材料Wの側面と一致する。
加えて、第1ローラ32、第2ローラ33、及びセンサ35の相対的な位置関係は常に維持される。したがって、センサ35から、第1ローラ32と第2ローラ33との共通接線Ct、すなわち材料Wまでの距離Lsは、材料Wの曲がりに拘わらず、常に一定に維持される。加えて、センサ35から照射されるレーザービームの方向は、材料Wの搬送方向と直交するように維持される。したがって、センサ35は、材料Wに対して所定の距離Lsだけ離れた位置から材料Wに対して直角にレーザービームを照射することが保証される。これにより、測定部30は、搬送される材料Wの搬送量を精度よく測定することができる。
制御装置100は、測定部30によって測定される搬送量に基づいて材料Wの搬送量が目標距離に到達したことを判断すると、材料Wの搬送を停止する。つぎに、制御装置100は、加工部10、11を動作させ、材料Wに対して所定の穿孔加工を行う。そして、材料Wの加工が終了すると、制御装置100は、材料Wの搬送を再開する。
このような構成の測定部30を備える加工機1によれば、以下の示す効果を奏する。すなわち、レーザードップラー速度計であるセンサ35は、材料Wとの距離が変化したり、材料Wの搬送方向Fdに対してレーザービームが直角に照射されなかったりした場合に測定誤差が生じてしまう。この点、本実施形態によれば、第1ローラ32、第2ローラ33、及びセンサ35の相対的な位置関係は常に維持される。これにより、材料Wに対して所定の距離Lsだけ離れた位置から材料Wに対して直角にレーザービームを照射することが保証される。したがって、測定部30は、簡素な構成でありながら、搬送される材料Wの搬送量を精度よく測定することができる。
本実施形態において、測定部30は、第1ローラ32及び第2ローラ33を保持するとともに、基準位置P3にセンサ35を保持する保持部材31と、保持部材31を材料W側に押圧することで、第1ローラ32及び第2ローラ33を材料Wに接触させるピストンロッド37とを更に含んでいる。
この構成によれば、第1及び第2ローラ32、33の中心位置P1、P2から材料Wまでの距離Lrは常に一定となる。また、第1ローラ32と第2ローラ33との共通接線Ctは、材料Wの側面と一致する。このため、センサ35から材料Wまでの距離Lsは、材料Wの曲がりに拘わらず、常に一定に維持される。したがって、測定部30は、搬送される材料Wの搬送量を精度よく測定することができる。
本実施形態において、測定部30の保持部材31は、ピストンロッド37に対して回動可能に連結されている。
この構成によれば、材料Wの曲がりに追従して保持部材31を回動させることができる。これにより、第1及び第2ローラ32、33を材料Wに対して常に接触した状態に維持することができる。センサ35から材料Wまでの距離Lsは、材料Wの曲がりに拘わらず、常に一定に維持される。したがって、測定部30は、搬送される材料Wの搬送量を精度よく測定することができる。
なお、保持部材31を押圧する押圧部材としてピストンロッド37を例示したが、これに限定されない。例えばボールねじ機構などを利用してもよい。
なお、本実施形態では、材料Wに接触する第1及び第2接触部材として、保持部材31に回転自在に支持された第1及び第2ローラ32、33を例示した。しかしながら、搬送される材料に対して接触する接触部材であるなら、ローラであることに限らない。ただし、第1及び第2ローラ32、33を備える構成であれば、材料Wの搬送に追従して回転することができるので、摩擦抵抗の軽減や、材料Wに発生する傷などを抑制することができる。
本実施形態において、測定部30は、搬送方向Fdにおいて搬入側のピンチローラ19よりも上流側、及び搬送方向Fdにおいて搬出側のピンチローラ21よりも下流側にそれぞれ設けられている。
この構成によれば、ピンチローラ19、21と加圧ローラ18、20とで材料Wを加圧しているため、搬入側のピンチローラ19及び加圧ローラ18と、搬出側のピンチローラ21及び加圧ローラ20との間では、材料Wが保持され、材料Wの曲がりが矯正される。しかしながら、搬入側のピンチローラ19よりも上流側、或いは、搬出側のピンチローラ21よりも下流側では、このような矯正機能が働かない。そのため、本実施形態に示すように、第1及び第2ローラ32、33を材料Wに接触させることで、センサ35と材料Wとの距離Lsを一定に維持しつつ、材料Wに対して直角にレーザービームを照射することができる。
例えば、キャリッジの把持部で材料Wを保持し、キャリッジを走行させることで材料Wの搬送を行う方法が知られている。しかしながら、搬送方向Fdと平行にキャリッジを走行させる必要があるため、キャリッジの走行軸のある側から、材料Wを搬入することが難しく、機械のラインレイアウトに制限が出るという不都合がある。この点、本実施形態では、搬入側及び搬出側のピンチローラ19、21を回転駆動して材料Wを搬送しているので、このような不都合を解消することができる。
なお、測定部30は、搬送方向Fdにおいて搬入側のピンチローラ19よりも上流側、及び搬送方向Fdにおいて搬出側のピンチローラ21よりも下流側のいずれか一方のみに設けられる構成であってもよい。
図4は、第1の実施形態に係る加工機が備える測定部の変形例を示す図である。上述した実施形態では、センサ35と材料Wとの距離を保証するために専用の第1及び第2ローラ32、33を利用している。しかしながら、図4に示す変形例では、加圧ローラ40を構成する第1及び第2ローラ40a、40bが、センサ40cと材料Wとの距離Lsを保証するための一対のローラを構成している。具体的には、センサ40cは、第1ローラ40aの位置及び第2ローラ40bの位置から定まる相対的な基準位置に配置されており、第1及び第2ローラ40a、40bを保持する保持部材40dに保持されている。
この構成によれば、測定部の第1及び第2ローラは、搬入側の加圧ローラ40を構成する一対のローラ40a、40bによって構成されている。上述した実施形態と同様の効果を奏するとともに、加圧ローラ40に対してセンサ40cを搭載することができるので、部品点数の削減を図ることがきる。
なお、搬出側の加圧ローラ42も、搬入側の加圧ローラ40と同様の構成としてもよい。すなわち、測定部の第1及び第2ローラは、搬出側の加圧ローラ42を構成する一対のローラ42a、42bによって構成されていてもよい。
(第2の実施形態)
以下、図5及び図6を参照し、第2の実施形態に係る加工機1について説明する。第2の実施形態の特徴は、材料Wの搬送量を測定する測定部30が上下動自在に構成されている点にある。ここで、図5は、第2の実施形態に係る加工機が備える測定部及び移動機構の構成を示す側面図である。図6は、第2の実施形態に係る加工機が備える測定部及び移動機構の構成を示す上面図である。第1の実施形態と共通する構成についての説明は省略し、以下相違点を中心に説明を行う。
本実施形態に係る加工機1は、測定部30を上下方向に移動させる移動機構60を備えている。移動機構60は、センサブラケット61と、サーボモータ65と、保持用シリンダ68と、ポスト70とを主体に構成されている。
センサブラケット61は、測定部30を保持している。本実施形態では、ピストンロッド37を備えるシリンダ39がセンサブラケット61に固定されており、測定部30は、シリンダ39及びシリンダブラケット36を介して、センサブラケット61に保持されている。
センサブラケット61は、ポスト70に取り付けられた、上下方向に延在するガイド部材71に沿って、上下方向に移動可能に構成されている。センサブラケット61の右側の端部には、上下方向に沿ってラック62が設けられている。
サーボモータ65は、センサブラケット61を上下方向に移動させるアクチュエータである。サーボモータ65は、ポスト70に取り付けられている。サーボモータ65のモータ軸の先端にはピニオンギア66が設けられている。このピニオンギア66は、センサブラケット61の端部に設置されたラック62に噛合されている。サーボモータ65のピニオンギア66が回転すると、ラック62を備えるセンサブラケット61が上下方向に移動する。このセンサブラケット61の移動に連動するように、測定部30も上下方向に移動する。
保持用シリンダ68は、ポスト70に固定されている。保持用シリンダ68は、油圧又は空気圧シリンダである。保持用シリンダ68のピストンロッド68aを延伸させると、ピストンロッド68aと固定プレート69との間にセンサブラケット61が挟持される。これにより、センサブラケット61を固定することができる。固定プレート69は、ポスト70に固定されている。
センサブラケット61は自重によって下方向への力を受けるものの、サーボモータ65に内蔵されたブレーキ機能によって下方向への移動を規制することができる。しかしながら、バックラッシュ分の隙間が存在するため、材料Wの搬送時の振動によって、センサブラケット61の振動が上下方向に発生する。このため、レーザービームを照射し測定を行う測定部30では、振動によって測定精度が低下する可能性がある。
そこで、移動機構60は、センサブラケット61の振動を抑制するために、センサブラケット61を固定する保持用シリンダ68を備えている。測定部30のセンサ35は軽量であるため、振動しやすく微細な振動が測定誤差に繋がってしまうことがある。保持用シリンダ68によって、位置決めした状態でセンサブラケット61の位置を保持することで、測定部30を静止させることができる。これにより、振動に起因する測定誤差の発生を抑制することができる。
ポスト70は、加工機1の基台2に対して取り付けられている。ポスト70の下端はプレート状に形成されており、加工機1の基台2に対して面接触した状態で配置されている。ポスト70は、上下方向に沿って直線状に延在する平面部70aを備えている。この平面部70aには、上述したガイド部材71が配置されている。
ポスト70は、センサブラケット61を介して測定部30が搭載される部材である。このため、加工機1の基台2に生じる振動が測定部30に伝わることを抑制するために、制振材73を介してポスト70を取り付けることが好ましい。制振材73は、振動を吸収する部材であり、例えば樹脂で形成されている。制振材73は、例えばウレタンフォームなどで形成されている。
つぎに、図7を参照し、測定部30の動作について説明する。図7は、測定部の動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御装置100によって実行される。
まず、ステップS10において、制御装置100は、材料Wの情報を読み込む。材料Wの情報は、材料Wの測定を行うときの測定部30の上下方向の位置を決定するための情報であり、形状及びサイズが含まれる。また、材料Wの情報には、材料Wに対して予め加工が施されている場合には、その加工位置の情報が含まれる。材料Wの情報は、メモリなどに予め設定されている。
材料Wの情報には、加工部10、11による加工位置の情報が含まれてもよい。加工部10、11による加工位置の情報は、搬出側のピンチローラ21よりも搬送方向Fdの下流側に配置された測定部30に対する上下方向の位置決めを行う情報として利用することができる。
ステップS11において、制御装置100は、材料の情報に基づいて、目標座標を算出する。この目標座標は、測定部30が材料Wの測定を行うための最適な、上下方向の位置を示すものである。例えば、制御装置100は、材料の情報と目標座標とが対応付けられたマップ又は演算式を予め保持しており、材料の情報から目標座標を算出する。
ステップS12において、制御装置100は、サーボモータ65を駆動して、測定部30を目標座標に位置決めする。
ステップS13において、制御装置100は、保持用シリンダ68を動作させて、センサブラケット61を固定する。
ステップS14において、制御装置100は、シリンダ39を動作させて、測定部30の第1及び第2ローラ32、33を材料Wに接触させる。
以上に示す工程を経て、制御装置100は、材料Wの搬送時、測定部30からレーザービームを照射して、材料Wの搬送量を測定する。
このように本実施形態によれば、加工機1は、レーザービームが照射される材料Wの測定面に沿って、センサ35を上下方向に移動させる移動機構60を備えている。加工機1が取り扱う材料Wには、様々な種類がある。例えば、コラムと呼ばれる角型鋼管などであれば、材料Wの上下端にR形状が存在する。また、材料Wの測定面には、加工による穴などが存在することがある。そのため、測定部30のセンサ35が測定を精度よく行うためには、材料Wの適切な位置にレーザービームを照射する必要がある。この点、本実施形態に係る加工機1によれば、移動機構60によってセンサ35の上下方向の位置を調整することができる。これにより、材料毎に、測定に適した位置に測定部30の位置を切り替えることができるので、測定部30による測定を精度よく行うことができる。
また、本実施形態において、移動機構60は、加工機1の基台2に対して制振材73を介して設けられている。この構成によれば、加工機1から測定部30へと伝わる振動を抑制することができるので、微細な振動が測定誤差に繋がってしまうことを抑制することができる。
また、本実施形態において、加工機1は、材料Wの情報に基づいて移動機構60を制御して、センサ35の上下方向の位置を調整する制御装置100をさらに備えている。この構成によれば、材料Wの情報を考慮して、センサ35の上下方向の位置を調整することができる。これにより、材料Wに対して適当な位置にセンサ35を配置することができるので、センサ35による測定を精度よく行うことができる。
(第3の実施形態)
以下、図8を参照し、第3の実施形態に係る加工機1について説明する。以下、第3の実施形態の特徴は、材料Wの搬送量を測定する測定部50にある。ここで、図8は、第3の実施形態に係る加工機1の構成を示す説明図である。第1の実施形態と共通する構成の説明は省略し、以下相違点を中心に説明を行う。
第3の実施形態において、測定部50は、検出光であるレーザービームを照射し、材料Wの搬送量を測定するセンサ51を備えているが、センサ51と材料Wとの距離Lsを保証するための専用の第1及び第2ローラを備えていない。このため、測定部50は、搬入側及び搬出側のピンチローラ19、21を利用して、センサ51と材料Wとの間の距離Lsを保証することとしている。すなわち、材料Wに接触する第1及び第2接触部材は、搬入側及び搬出側のピンチローラ19、21で構成されている。
センサ51は、搬入側のピンチローラ19と搬出側のピンチローラ21との間に配置されている。このとき、センサ51は、搬入側のピンチローラ19の中心位置P1及び搬出側のピンチローラ21の中心位置P2から定まる相対的な基準位置P3に配置されているこのため、搬入側のピンチローラ19、搬出側のピンチローラ21、及びセンサ51の相対的な位置関係も維持される。このような位置関係が保持されるため、センサ51と、搬入側のピンチローラ19と搬出側のピンチローラ21との共通接線Ctとの距離Lsが一定に保たれる。
材料Wの搬入側は、搬入側のピンチローラ19と搬入側の加圧ローラ18とによって加圧されている。同様に、材料Wの搬出側は、搬出側のピンチローラ21と搬出側の加圧ローラ20とによって加圧されている。これにより、搬入側のピンチローラ19及び加圧ローラ18と、搬出側のピンチローラ21及び加圧ローラ20との間では材料Wの曲がりが矯正される。したがって、材料Wの側面は、搬入側のピンチローラ19と搬出側のピンチローラ21との共通接線Ctに沿って直線状に延在する。
この構成によれば、搬入側のピンチローラ19、搬出側のピンチローラ21、及びセンサ51の相対的な位置関係は常に維持される。これにより、センサ51は、材料Wに対して所定の距離Lsだけ離れた位置から材料Wに対して直角にレーザービームを照射することができる。したがって、測定部50は、簡素な構成でありながら、搬送される材料Wの搬送量を精度よく測定することができる。
特に、搬入側及び搬出側のピンチローラ19、21の間では材料Wの曲がりが矯正され、直線状態が維持されている。このため、センサ51から材料Wまでの距離Lsは、常に一定に維持される。したがって、測定部50は、搬送される材料Wの搬送量を精度よく測定することができる。
なお、右側の加工部11と、センサ51との干渉を避けるため、駆動装置によってセンサ51を移動自在に構成し、加工時には右側の加工部11が材料Wに臨み、搬送時にはセンサ51が材料Wに臨むように、それぞれの場所を切り換えてもよい。もっとも、センサ51は、搬入側のピンチローラ19の中心位置P1及び搬出側のピンチローラ21の中心位置P2から定まる相対的な基準位置P3に配置される必要があるが、このような相対的な位置関係は、少なくとも材料Wの搬送時において満たされていればよい。
なお、上述した実施形態では、加工機1として穴あけ機を例示した。しかしながら、本実施形態の加工機1は、穴あけ機以外にも、帯鋸盤又は丸鋸盤であってもよく、搬送された材料に対して切削加工を行う切削加工機を広く含むことができる。
また、本実施形態では、搬送量を測定するセンサ35、51として、ドップラーレーザ速度計を例示した。しかしながら、センサ35、51は、材料Wに検出光を照射することで搬送量を測定する構成を広く適用することができる。例えば、センサ35、51は、一定間隔で画像を撮像し、時系列の画像に写る材料Wの一致度を判断して距離を計測する構成であってもよい。このような構成の場合、センサ35、51から共通接線Ct(材料W)までの距離Lsは、画像を撮像するカメラの撮影位置が基準になる。
上述した第1及び第2の実施形態では、材料Wの搬送方向Fdにおいて第1ローラ32と第2ローラ33との間にセンサ35が配置されている。しかしながら、センサ35は、第1ローラ32及び第2ローラ33の共通接線Ctに対して所定の距離Lsだけ離れた位置から検出光を照射するように配置されていればよく、第1ローラ32と第2ローラ33との間に配置される必要はない。
図9は、センサを配置可能な領域を示す説明図である。以下、第1の実施形態を例に、センサ35を配置可能な領域Aを説明する。第1の実施形態で述べたように、第1ローラ32と第2ローラ33との間の距離に比べて材料Wの全長は十分に長い。そのため、仮に材料Wに曲がりが生じているような場合であっても、第1ローラ32と第2ローラ33との間では、材料Wの側面は概ね直線となり、材料Wの側面は共通接線Ctに沿って直線状に延在する。よって、センサ35と材料Wとの間の距離Lsは一定に保たれる。また、材料Wの一部が共通接線Ctから乖離するような曲がりが材料Wに発生しているような場合であっても、第1ローラ32と第2ローラ33との間で見たときには、材料Wの乖離幅は僅かなものとなる。よって、材料Wが共通接線Ctから乖離したとしても、材料Wは、センサ35から照射されるレーザービームの焦点深度Dfの範囲に収まる。このため、センサ35が第1ローラ32と第2ローラ33との間にあれば、センサ35は、搬送される材料Wの搬送量を精度よく測定することができる。
また、材料Wの曲がりは材料Wの全長に比べて十分に小さいので、第1ローラ32と第2ローラ33との間の範囲外であっても、第1ローラ32及び第2ローラ33から大きく離れない場合には、材料Wと共通接線Ctとの間には乖離は十分に小さい。共通接線Ctに対する材料Wの乖離が小さい範囲であれば、材料Wはレーザービームの焦点深度Dfの範囲に収まることとなる。このため、センサ35が第1ローラ32と第2ローラ33との間の範囲外にあったとしても、センサ35は、搬送される材料Wの搬送量を精度よく測定することができる。
このように、センサ35は、センサ35からレーザービームが照射される材料Wの測定面が、レーザービームの焦点深度Df内に含まれる領域Aに配置されていればよい。これにより、材料Wの曲がりに起因して、材料Wが共通接線Ctから乖離したとしても、領域Aにおける材料Wの乖離幅は、レーザービームの焦点深度Dfの範囲内に収まることとなる。その結果、センサ35は、搬送される材料Wの搬送量を精度よく測定することができる。この領域Aは、センサ35から照射されるレーザービームの焦点深度Df、加工機1で使用される材料Wの最大長、製造時に許容される材料Wの曲がり量などの情報から決定される。
領域Aにおけるセンサの配置は、図4に示す第1の実施形態の変形例についても適用可能である。すなわち、センサ40cは、加圧ローラ40を構成する第1及び第2ローラ40a、40bの共通接線に対して所定の距離Lsだけ離れた位置からレーザービームを照射すればよく、センサ40cは、第1ローラ40aと第2ローラ40bとの間よりも外側にあってもよい。
図10は、第3の実施形態に係る加工機が備える測定部の変形例を示す説明図である。図10に示すように、領域Aにおけるセンサの配置は、上述した第3の実施形態に適用してもよい。すなわち、センサ51は、搬入側のピンチローラ19と搬出側のピンチローラ21との共通接線Ctに対して所定の距離Lsだけ離れた位置からレーザービームを照射すればよく、センサ51は、搬入側のピンチローラ19と搬出側のピンチローラ21との外側にあってもよい。図10に示す例では、搬入側のピンチローラ19よりも上流側にセンサ51を含む測定部50が設けられた状態が示されている。
また、図10に示すように、加工機1は、測定部50を上下方向に移動させる移動機構60を備えていてもよい。移動機構60は、センサブラケット61と、サーボモータ65と、保持用シリンダ(図示せず)と、ポスト70とを主体に構成されており、その詳細については第2の実施形態に示す移動機構60と同様である。もっとも、移動機構60は、搬入側のピンチローラ19と搬出側のピンチローラ21との間に設けられた測定部50に対して適用されてもよい。
上記のように、本実施形態を記載したが、この実施形態の一部をなす論述及び図面はこの実施形態を限定するものであると理解すべきではない。この実施形態から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
1 加工機
10、11 加工部
10a、11a ドリル
12、14 可動バイス
13、15 固定バイス
18、20 加圧ローラ(第1接触部材、第2接触部材)
19、21 ピンチローラ
30 測定部
31 保持部材
32 第1ローラ(第1接触部材)
33 第2ローラ(第2接触部材)
35 センサ
36 シリンダブラケット
27 ピストンロッド(押圧部材)
38 ピン
40、42 加圧ローラ(測定部)
40a 第1ローラ(第1接触部材)
40b 第2ローラ(第2接触部材)
50 測定部
51 センサ
60 移動機構
61 センサブラケット
65 サーボモータ
68 保持用シリンダ
70 ポスト
73 制振材

Claims (15)

  1. 搬送方向に沿って搬送された材料に対して加工を行う加工部と、
    搬送される前記材料の搬送量を測定する測定部と、を備え、
    前記測定部は、
    搬送される前記材料に対して接触する第1接触部材と、
    前記搬送方向において前記第1接触部材よりも下流側に設けられ、搬送される前記材料に対して接触する第2接触部材と、
    前記搬送方向と直交する方向から前記材料に検出光を照射することで前記搬送量を測定するセンサと、を含み、
    前記センサは、
    前記第1接触部材及び前記第2接触部材の共通接線に対して所定の距離だけ離れた位置から前記検出光を照射し、
    前記測定部は、
    前記第1接触部材及び前記第2接触部材を保持するとともに、前記所定の距離だけ離れた位置に前記センサを保持する保持部材と、
    前記保持部材を前記材料側に押圧することで、前記第1接触部材及び前記第2接触部材を前記材料に接触させる押圧部材と、を更に含む
    加工機。
  2. 前記保持部材は、前記押圧部材に対して回動可能に連結されている
    請求項記載の加工機。
  3. 前記第1接触部材は、
    前記保持部材に回転自在に支持された第1ローラであり、
    前記第2接触部材は、
    前記保持部材に回転自在に支持された第2ローラである
    請求項記載の加工機。
  4. 前記搬送方向において前記加工部よりも上流側に設けられ、回転駆動される搬入側のピンチローラと、
    前記材料を隔てて前記搬入側のピンチローラと対向する位置に設けられ、前記搬入側のピンチローラとの間で前記材料を挟持する搬入側の加圧ローラと、
    前記搬送方向において前記加工部よりも下流側に設けられ、回転駆動される搬出側のピンチローラと、
    前記材料を隔てて前記搬出側のピンチローラと対向する位置に設けられ、前記搬出側のピンチローラとの間で前記材料を挟持する搬出側の加圧ローラと、を更に備え、
    前記測定部は、
    前記搬送方向において前記搬入側のピンチローラよりも上流側、及び前記搬送方向において前記搬出側のピンチローラよりも下流側の少なくとも一方に設けられている
    請求項からいずれか一項記載の加工機。
  5. 前記搬送方向において前記加工部よりも上流側に設けられ、回転駆動される搬入側のピンチローラと、
    前記材料を隔てて前記搬入側のピンチローラと対向する位置に設けられ、前記搬入側のピンチローラとの間で前記材料を挟持する、一対のローラからなる搬入側の加圧ローラと、を更に有し、
    前記測定部の前記第1及び第2接触部材は、
    前記搬入側の加圧ローラを構成する前記一対のローラによって構成される
    請求項記載の加工機。
  6. 前記搬送方向において前記加工部よりも下流側に設けられ、回転駆動される搬出側のピンチローラと、
    前記材料を隔てて前記搬出側のピンチローラと対向する位置に設けられ、前記搬出側のピンチローラとの間で前記材料を挟持する、一対のローラからなる搬出側の加圧ローラと、を更に有し、
    前記測定部の前記第1及び第2接触部材は、
    前記搬出側の加圧ローラを構成する前記一対のローラによって構成される
    請求項又は記載の加工機。
  7. 搬送方向に沿って搬送された材料に対して加工を行う加工部と、
    搬送される前記材料の搬送量を測定する測定部と、
    前記搬送方向において前記加工部よりも上流側に設けられる搬入側の加圧ローラと、
    前記搬送方向において前記加工部よりも下流側に設けられる搬出側の加圧ローラと、
    前記材料を隔てて前記搬入側の加圧ローラと対向する位置に設けられて前記搬入側の加圧ローラとの間で前記材料を挟持するとともに、回転駆動される搬入側のピンチローラと、
    前記材料を隔てて前記搬出側の加圧ローラと対向する位置に設けられて前記搬出側の加圧ローラとの間で前記材料を挟持するとともに、回転駆動される搬出側のピンチローラと、を備え、
    前記測定部は、
    搬送される前記材料に対して接触する第1接触部材と、
    前記搬送方向において前記第1接触部材よりも下流側に設けられ、搬送される前記材料に対して接触する第2接触部材と、
    前記搬送方向と直交する方向から前記材料に検出光を照射することで前記搬送量を測定するセンサと、を含み、
    前記センサは、
    前記第1接触部材及び前記第2接触部材の共通接線に対して所定の距離だけ離れた位置から前記検出光を照射し、
    前記第1接触部材は、
    前記搬入側のピンチローラによって構成され、
    前記第2接触部材は、
    前記搬出側のピンチローラによって構成される
    加工機。
  8. 前記センサは、前記第1接触部材と前記第2接触部材との間に設けられる
    請求項1、2、及び7いずれか一項記載の加工機。
  9. 前記センサは、前記センサから前記検出光が照射される前記材料の測定面が、前記検出光の焦点深度内に含まれる領域に配置されている
    請求項1、2、及び7いずれか一項記載の加工機。
  10. 前記検出光が照射される前記材料の測定面に沿って、前記センサを上下方向に移動させる移動機構をさらに備える
    請求項記載の加工機。
  11. 前記移動機構は、加工機の基台に対して制振材を介して設けられている
    請求項10記載の加工機。
  12. 前記材料の情報に基づいて前記移動機構を制御して、前記センサの上下方向の位置を調整する制御装置をさらに備える
    請求項10記載の加工機。
  13. 搬送方向に沿って搬送された材料に対して加工を行う加工部と、
    搬送される前記材料の搬送量を測定する測定部と、を備え、
    前記測定部は、
    搬送される前記材料に対して接触する第1接触部材と、
    前記搬送方向において前記第1接触部材よりも下流側に設けられ、搬送される前記材料に対して接触する第2接触部材と、
    前記搬送方向と直交する方向から前記材料に検出光を照射することで前記搬送量を測定するセンサと、
    前記検出光が照射される前記材料の測定面に沿って、前記センサを上下方向に移動させる移動機構と、を含み、
    前記センサは、
    前記第1接触部材及び前記第2接触部材の共通接線に対して所定の距離だけ離れた位置から前記検出光を照射する
    加工機。
  14. 前記移動機構は、加工機の基台に対して制振材を介して設けられている
    請求項13記載の加工機。
  15. 前記材料の情報に基づいて前記移動機構を制御して、前記センサの上下方向の位置を調整する制御装置をさらに備える
    請求項13記載の加工機。
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