JP2009056510A - スチール・ルール抜型の自動曲機 - Google Patents

Abstract

【課題】９０度ほどの大きい折り曲げをした場合でも、ホールドしている送りローラー間の帯刃材のスリップを計算し、設定された寸法どおり曲げられた帯刃材を得ることが出来る自動曲機を提供する。
【解決手段】送りモータの電源を切り、エンコーダーで引っ張られる量を計測し、次に送る量からその引っ張られた量を送る。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙器やダンボール箱の製造において板紙や段ボールなどに所定の切断や折り目を形成するのに使用されるスチール・ルール抜型を製作する自動曲機に係り、より詳しくはスチール・ルール抜型を構成する帯刃材の曲げや切断などを自動的に行う自動曲げ機に関するものである。

近年、１９８８年に水河末弘が世界に先駆けて発表したスチール・ルール抜型の自動曲機（商品名；ＢＢＳ−１０１）を皮切りにその自動曲げ機の進歩には目覚しいものがある。スチール・ルール抜型を構成する帯刃材の切断や曲げ加工を行う自動曲機がある（例えば、特許文献１、２、３，４参照。）

米国特許第６６２９４４２号明細書 Ｐａｒｋ 発明 米国特許第５７８７７５０号明細書 Ｓｏｎｇ 発明 特開平１１−３４７８２８号公報 水河 発明 特開２００１−３１４９３２号公報 山田 発明

自動曲機は大きい円弧を曲げる場合、角度を浅く曲げる場合、その曲げた結果の寸法は与えられた数値に比較すると精度良く曲げることができる。しかし、小円弧、例えば２Ｒ以下の円弧、また角度が深く折る場合、例えば９０度近く折る場合、ノズル３とＣＣＷ曲げツール４０で帯刃材５を曲げた場合、その曲げ圧力は強大で送りローラー６、アイドルローラー６１の間の帯刃材５はたとえ、サーボ曲げモータ７１のトルクを大きくしていても、スリップして引き出される。
当然その結果、折り曲げたものは図２の９０度の角度を折り曲げた後の２つ目の４０ミリの与えられた加工データよりも長くなる。図２は与えられたデータであり、２個の９０度の折角度をもったＣ形形状の図形である。それではレーザー切断加工した溝（Ｋｅｒｆ）に挿入することは不可能である。この引き出される量が与えられた曲げ角度に応じて常に一定があれば、コンピュターに登録しておき、曲げた後で送る４０ミリから差し引くことが可能である。
しかし、折り曲げる帯刃材５はその硬度、胴体の表面処理などのムラがあり、一定ではない。近時、自動曲機の加工精度はより一層精度の高いものが要求されている。

従来、このような問題を解決する手段としての公知例として、特開２０００−１０７８１２と特開２００１−２３９３３９があった。特開２０００−１０７８１２は帯刃材５送り出しはボールスクリュウで送り出す。そのボールスクリュウ装置筐体は架台上のレールに乗り、後部がスプリングで架台に結ばれている。したがって図２のような図形を曲げても引っ張られた量はスプリングが引っ張られ、次の移動の時にスプリングが戻され、正確に与えられたデータの４０ミリの結果を得ることができる。
特開２００１−２３９３３９は本発明と同じく、２個の送りローラー６、アイドルローラー６１で刃材を送る。送りローラー６の軸と図４の送りモータギア７２の軸の間に遊びの空間を設け、トーションスプリングで両者も接続しているのである。図２の図形を曲げると、引き出された量をトーションスプリングが巻かれ、送りローラー６、アイドルローラー６１はサーボモータ７が保持したままで、同じ位置を保っている。２つ目の４０ミリが送り出されると、曲げモータ７１（図示せず）は回るが、帯刃材５はトーションスプリングが元に状態になるまで前進しない。その結果、引き出し量は４０ミリの送りに相殺され、結果として、４０ミリが正確におくられる。

本発明は後者の特開２００１−２３９３３９と同じく２個の送りローラー６、アイドルローラー６１で刃材を送る方式である。しかし、この先発明には以下の問題がある。例えば０．７ミリ厚（２ポイント刃）の帯刃材５を曲げる場合に使用するトーションスプリングを２．１ミリ厚（６ポイント）の帯刃材５を曲げる場合には使用できない。余りに巻きのトーション（Ｔｏｒｓｉｏｎ）の違うスプリングに交換しないと高精度が維持できないのである。したがって、１台の曲機で２ポイント刃と６ポイントの刃をトーションスプリングを交換することなしに加工することは困難である。この交換には１時間はかかってします。これでは実用的でない。

自動曲機は最近では１台の機械で厚みの異なる帯刃材５、また高さの異なる帯刃材５を曲げることを要求される場合がある。これは色々な帯刃材５に応じて、それぞれの機械を投資することは困難であるからである。例えば０．７ミリ厚（２ポイント刃）の帯刃材５から２．１ミリ厚（６ポイント）の帯刃材５を曲げることを要求される場合がある。３倍の厚みの刃を曲げなければならない。
また高さについても通常の帯刃材５は２３．８ミリである。高い帯刃材５は２インチ（５０．８ミリ）のものがある。高さで約２倍である。厚みと高さで考慮すると６倍の帯刃材５を曲げなければならない。送りモータ７、曲げモータ７１は６倍の能力のものを準備できるが１個のトーションスプリングはすべての帯刃材５で本発明が目的とする曲げの長さ調整に対応できない。

本発明は公知例のように機械的なスブリングを使用することなしに、電気的に処理をして、この大角度の曲げによる引き出し量の処理をして、結果として、図２の与えられたデータと同じ寸法のものを得ようとしたものである。

急角度を曲げた時、送りモータ７の電源をオフにするか、帯刃材５がローラー６，６１間でスリップしない程度にトルクを弱くし、曲げ終わると送りモータ・エンコーダ８に引っ張りだされた量をコントローラー１０に返す。次に送り出す予定の長さから、引っ張りだされた量をコントローラー１０の中で演算して引き、その量を帯刃材５を送り出すことにより、曲げた結果が与えられた長さに等しくしようとしたものである。

本発明は上記構成のように送りモータ・エンコーダ８に引き出され量を常にコントローラー１０に返し、次に送る量からその引き出され量を引き算するプログラムを組み込んでいるので、簡単に与えられたデータに長さを合致させることができる。

本発明は上記構成のように送りモータ・エンコーダ８に引き出され量を常にコントローラー１０に返し、次に送る量からその引き出され量を引き算するプログラムを組み込んでいるので、２ポイントの帯刃材５でも６ポイントの帯刃材５でも１台の機械で先公知例のようにトーションスプリングを使用した機械的な調整でないので装置を取り替えることなく電気的に電圧を変更してトルクを増減できる。

図１は公知例ＵＳＰ６１５８２６４の曲げ部分の平面断面構造である。帯刃材５をノズル３より通す。後方の送りローラー６とアイドルローラー６１により帯刃材５は前方に押し出される。送りローラー６は図４に見られるように、送りモータギア７２を介して送りモータ７により回転させられる。送りモータ７には直結してその回転量を監視する送りモータエンコーダ８が備えられている。
送りモータ７と送りモータエンコーダ８は送りモータドライバー９により制御されている。送りモータドライバー９はコントローラー１０により制御されている。パソコンなどの外部入出力機器からの命令がコントローラー１０に送られる。例えば４０ミリ前進の命令がコントローラーに送られると、送りモータドライバー９は送りモータ７に対して４０ミリに相当するパルスの前進回転を命令する。送りモータ７が回転すると送りローラー６が回転し帯刃材５を前進させる。送りモータエンコーダ８は送り量パルスをカウントし、回転量を監視する。正常に４０ミリに相当するパルスが終了すると送りモータドライバー９は送りモータ７に停止の命令を送る。送りローラー６が停止し、４０ミリの前進が完了する。
これと同様に、曲げモータ７１（図示されず）と曲げモータエンコーダ８１は曲げモータドライバー９１により制御されている。曲げモータドライバー９１はコントローラー１０により制御されている。パソコンなどの外部入出力機器からの命令がコントローラー１０に送られる。例えば９０度の折り曲げの命令がコントローラーに送られると、曲げモータドライバー９１は曲げモータ７１に対して９０度に相当するパルスの回転を命令する。曲げモータ７１が回転するとＣＣＷ曲げツール４０が回転し帯刃材５の胴体に打ちつけ、帯刃材５は折れ曲がる。曲げモータエンコーダ８１は送り量パルスをカウントし、回転量を監視する。正常に９０度折り曲げに相当するパルスが終了すると曲げモータドライバー９１は曲げモータ７１に停止の命令を送る。曲げモータ７１が停止し、９０度の折り曲げが完了する。

その後、２つ目の４０ミリの送りをするためにはＣＣＷ曲げツール４０がノズル３をふさいでいるので、ＣＣＷ曲げツール４０の待機位置まで逆回転の命令を送る。（図５−３から図５−４参照。）折りについては「折り角度学習表」というデータベースをパソコンに持たせる。厳密に言うと、帯刃材５の胴体のスプリングバックがあるので、何回か実際にトライして、各角度の折りを計測して、「折り角度学習表」にパルス量で保存しておき、後日の作業で同じ折り角度が求められた時、折り作業の角度に相当するパルスを「折り角度学習表」から参照して、コントローラーに送る。その結果、先に経験保存した結果の角度が再現できる。

円弧を形成する方法は上記の「送り−折り−待機位置まで逆回転」を繰り返し、円弧を形成する。例えば９０度の１０ミリ半径の円弧を形成する方法は、１ミリ送り、９０度１０ミリ半径の全長を１ミリで割った回数、「送り−折り−待機位置まで逆回転」を繰り返す。折りの角度は９０度を叩く回数で割った角度に相当する量のパルスを回転させる。帯刃材５の胴体のスプリングバックがあるので、何回か実際にトライして、９０度の１０ミリ半径の円弧が結果として得られるパルスをパソコンに各円弧、角度の表（「円弧角度学習表」と言う）に保存しておく。
円弧は厳密に言うと、完全な円弧でなく、「ポリライン円弧」である。帯刃材５の胴体は「ポリライン円弧」であるが、刃先は円弧にかぎなく近いものになっている。

本発明は上記の特開２００１−２３９３３９の方法の改良発明である。大きい円弧では問題にならないが、図２のように９０度の折りの場合、図５−３の状態になり、前に引きずり出される。例えば２ポイントの帯刃材５であれば９０度に折ると、０．２ミリ程度前に引っ張られる。ＣＣＷ曲げツール４０が待機位置に帰っても、折り曲げられた部分はノズル３に引っかかる。本来送りモータドライバー９は停止でホールドの状態にある。そこで送りモータドライバー９は引きずり出された量０．２ミリを修正しようと逆回転しようとする。しかし折り曲げられた部分がノズル３に引っかかり戻ることが出来ない。またはホールドのトルクが強いと、帯刃材５は送りローラー６とアイドルローラー６１の間で０．２ミリだけスリップして前進する。２つ目の４０ミリを送ると、この４０ミリは、結果として４０．２ミリになる。
これでは問題なので、本発明では図５−３の状態の時、送りモータ７の電源を切断するか、電源をオンしていても、送りモータ７がホールドしない程度にトルクを弱めた状態にする。ＣＣＷ曲げツール４０が９０度曲げると、０．２ミリ引っ張り出される。送りローラー６、送りモータ７は回転し、送りモータエンコーダ８は０．２ミリに相当するパルスを計測する。ＣＣＷ曲げツール４０が待機位置に戻ると、２つ目の４０ミリ送る命令を出す前にコントローラーで「４０ミリ−０．２ミリ＝３９．８ミリ」を計算し、３９．８ミリを送る命令を出す。この一連の計測、計算のプログラムをコントローラー１０で実行させる。結果として、２つ目の４０ミリは正確な結果が得られる。与えられたデータのとおりの曲げが可能になる。
図５−５から図５−７は同様に２つ目の９０度の折りを、結果として、完全な３つ目の４０ミリを得る作業を示している。

図５の実施例は円弧でなく、折りについての説明をしているが、円弧の場合も同様である。例えば２ミリ径の９０度の円弧の場合、通常「叩き−０．５ミリ送り」の「ポリライン」の作業をする。この場合、７回叩く。１回の叩き角度はスプリングバックがあるので１４度程度になる。このような場合でもノズル３の当たる部分の帯刃材５は、丁度、人間がお辞儀をした時のように、帯刃材５の内側に「皺」がより、これがノズル３に引っかかる。その結果、長さに精度が出なくなることがある。このような場合も引き出された量を送りモータエンコーダ８で計測し、次に送る量（０．５ミリ）から差し引いた量を送れば、完全な２ミリ径の９０度の円弧の長さを得ることができる。

先行技術の自動曲げ機の曲げ部分平面断面図である。 本発明の曲機で曲げられるべき材料の平面図である。 本発明の曲機の曲げ部分を制御する電気回路図である。 本発明の刃材を送るモータ、ローラーの正面断面図である。

符号の説明

ノズル３
ＣＷ曲げツール４
ＣＣＷ曲げツール４０
帯刃材５
送りローラー６
アイドルローラー６１
送りモータ７
曲げモータ７１
送りモータギア７２
送りモータエンコーダ８
曲げモータエンコーダ８１
送りモータドライバー９
曲げモータドライバー９１
コントローラー１０

Claims (1)

1. コントローラー１０により制御せられた送りモータドライバー９と送りモータ７、その送り量を監視する送りモータエンコーダ８により送りローラー６を回転させ、帯刃材５を送り先端のノズル３から出し、またコントローラー１０により制御せられた曲げモータドライバー９１と曲げモータ７１、その曲げ量を監視する曲げモータエンコーダ８１によりＣＣＷ曲げツール４０を回転させ、帯刃材５を曲げる自動曲機において、以下の構成を持つ。
   ａ）急角度を曲げた時、送りモータ７の電源をオフにするか、帯刃材５がローラー６，６１間でスリップしない程度にトルクを弱くし、曲げ終わると送りモータ・エンコーダ８に引っ張りだされた量をコントローラー１０に返す。
   ｂ）次に送り出す予定の長さから、引っ張りだされた量を引いた長さをコントローラー１０で計算し、帯刃材５を送り出すことを特徴とした自動曲機。

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