JP2009148851A

JP2009148851A - 加工方法と加工装置

Info

Publication number: JP2009148851A
Application number: JP2007328632A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yanase; 哲夫柳瀬
Original assignee: Frontier Co Ltd
Current assignee: Frontier Co Ltd
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】簡単な構成でスペースをとらず、ワークの加工位置を自動的に決定し、ワークの損傷を抑えて正確な位置で加工処理を行うことができる加工方法と加工装置を提供する。
【解決手段】固定されたワーク１２に沿って移動しながら加工する加工ユニット１８と、ワーク１２の長さを検出するための移動可能な測長ユニット２３を有する。測長ユニット２３の当接部である可動ストッパ３７が、ワーク１２に当接したことにより、測長ユニット２３の駆動モータ２９の駆動電流の増加を検知して、測長ユニット２３の測長原点４６からの移動距離を検出する。操作盤３０の制御装置が、測長ユニット２３の移動距離を基にワーク１２の長さを演算し、演算したワーク１２の長さに基づいてワーク１２の端部から加工位置までの距離を算出する。加工ユニット１８は、算出された数値の位置に移動し、ワーク１２に加工処理を施す。
【選択図】図１

Description

この発明は、長尺部材に切欠きや透孔等を形成する加工方法と加工装置に関する。

従来、アルミサッシの框等として使用される長尺材のワークに、透孔等を形成する加工装置がある。このような加工装置では、加工型材であるワークの全長が毎回異なるため、全長を毎回測定し、その都度ワークの一方の端部から透孔までの距離を作業者が計算し、その値を加工装置に入力していた。そして、加工装置は、入力された数値に基づいてワークを走行させ又は人手により移動させ、孔明けドリル装置やプレス装置等に挿入し、加工するものであった。

また、例えば特許文献１に開示されている長尺材加工装置は、長尺材のワークを搬入するワークテーブルの一端に、長尺材加工機が設けられている。ワークテーブルの長手方向に沿う一方の側縁部には基準ローラがほぼ等間隔で設けられ、反対の側縁部にはワークを基準ローラに押し付けるサイドクランパのプッシャーがほぼ等間隔で設けられている。ワークテーブルの長尺材加工機と反対側の端部には、ワークの端部を保持するワーククランパが設けられている。ワーククランパは、制御部に制御されたサーボモータによりワークテーブルの長手方向に沿って自走し、サーボモータの回転からワークグランパの位置が検出されるようになっている。この加工装置によれば、クランプされたワークを所定長さ送り、長尺加工機の下方に挿入し、所定位置に穴明けや切断加工を行うことができる。
特開平６−１５５１４９号公報

上記従来の技術の場合、ワークを測長し、その端部から加工位置までの距離を作業者が計算し、その都度加工装置に入力するという手間がかかり、特に加工箇所が多いと面倒なものであった。また固定された加工装置に対して、ワークを自動または手動で長手方向に移動させるため、作業スペースを広く必要とし、移動中にワークが他部材に接触して傷がつくおそれがあった。

この発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でスペースをとらず、ワークの加工位置を自動的に決定し、ワークの損傷を抑えて正確な位置で加工処理を行うことができる加工方法と加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、固定されたワークに沿って移動しながら加工する加工ユニットと、前記ワークの長さを検出するための移動可能な測長ユニットを設け、前記測長ユニットの当接部が前記ワークに当接したことにより、前記測長ユニットの駆動モータの駆動電流の増加を検知して、前記測長ユニットの測長原点からの移動距離を検出し、この移動距離を基に前記ワークの長さを演算し、演算した前記ワークの長さに基づいて前記ワークの端部から加工位置までの距離を算出し、前記加工ユニットは算出された数値の位置に移動しワークに加工処理を施す加工方法である。

また本発明は、床面に載置される枠体と、前記枠体の所定位置で所定間隔に位置して長尺部材であるワークを保持する複数本の材料受けと、前記枠体に取り付けられ前記材料受けを昇降させる昇降シリンダと、前記ワークの一端部が当接する固定ストッパと、前記ワークに対して前記固定ストッパの反対側端部から当接する可動ストッパと、前記ワークに沿って走行する加工ユニットと、この加工ユニットを前記ワークに沿って移動させる加工ユニット駆動モータと、前記可動ストッパが設けられ前記加工ユニットと共に前記ワーク近傍まで走行する測長ユニットと、この測長ユニットを前記ワークに沿って移動させる測長ユニット駆動モータと、前記測長ユニットの前記可動ストッパが前記ワークの端部に当接したことにより前記測長ユニット駆動モータの駆動電流の増加を検知して、前記ワークの加工位置を自動的に演算する制御装置とが設けられ、前記制御装置は、前記測長ユニット駆動モータの駆動電流の増加を検知して前記ワークの前記測長ユニットの測長原点からの移動距離を求め、この移動距離を基に前記ワークの長さを演算し、演算した前記ワークの長さに基づいて前記ワークの端部から加工位置までの距離を算出し、前記加工ユニットは演算された数値の位置に移動して前記ワークに加工処理を施す加工装置である。

前記材料受け及び昇降シリンダは３本以上設けられ、前記材料受けは前記昇降シリンダにより、前記加工ユニットが接近すると下降し通過すると上昇し、前記加工ユニットを前記ワークに沿って円滑に通過させるものである。

前記測長ユニットには、前記ワーク端部を検知して前記可動ストッパが前記ワーク端部に当接する前に前記測長ユニット駆動モータを減速させる減速用端部検知センサを備えたものである。

前記加工ユニットには複数個の加工機が設けられ、前記ワークを互いに平行に保持して同時加工可能であるとともに、前記測長ユニットの前記ワーク側近傍には複数の端部検知近接スイッチが設けられ、長さが異なる複数の前記ワークを前記材料受けに載置されたことを検知して、加工不可とするものである。例えば、同じ長さの２本のワークを同時に加工し、アルミサッシ等の一対の縦框とするものであり、縦框と横框が混載された場合は、加工不可とするものである。

本発明の加工方法と加工装置は、作業効率が良好で、正確な位置で加工処理を行うことができる。自動的にワークの測長を行い、加工位置をワークの端部からの距離で演算し、正確に短時間で加工処理を行うことができる。さらに、加工装置が加工位置に移動するため、ワークは走行させずに所定位置で保持され、作業スペースが少なくて良く、ワークの移動による損傷がなく品質を低下させることがなく、且つ大きなワークの加工中の移動がなく安全である。

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図４はこの発明の実施形態を示すもので、この実施形態の加工方法と加工装置１０は、アルミサッシ等の金属製の建材として使用される長尺材のワーク１２に、孔明けや切欠きの加工を自動で行うものである。加工装置１０に、ワーク１２を所定の位置に例えば２本並列に自動または手動で挿入し、２本同時に孔明け、切欠き等の加工を自動で行い、排出は手動で行うものである。そして、ワーク１２の全長を自動測定し演算にて孔寸法を定め、全自動にて加工することができる。

加工装置１０は、床面に載置される立方体状の枠体１４が設けられ、立方体状の上面外周部を形成する枠体１４は、一方向に長い矩形に組み立てられている。枠体１４の、長手方向の一方の端部には、枠体１４の長手方向に対してほぼ直角に交差する板部材である固定ストッパ１６が設けられている。固定ストッパ１６の側方には、ワーク１２の設置確認及び固定側端部検知用の近接スイッチ１７が設けられ、さらに、ワーク１２の端部を保持するクランプシリンダ１９が２個設けられている。近接スイッチ１７により、２本同時加工する際に、長さが異なるワーク１２を設置した場合や、全長に誤差があった場合、１本しかワーク１２を設置してない場合を検知することができる。近接スイッチ１７とクランプシリンダ１９は、枠体１４の長手方向に対して直角の短辺側に並べられて設けられている。

枠体１４の、固定ストッパ１６とは反対側の端部の少し内側には、自走可能な加工ユニット１８が設けられている。加工ユニット１８には、切欠きや打ち抜き用の油圧プレス２０が設けられ、油圧プレス２０の近傍には、孔明けドリル装置２２が設けられている。孔明けドリル装置２２は、枠体１４の長手方向に対してほぼ直角に一対並べられて設けられている。枠体１４の端部には、加工ユニット１８を移動させる駆動モータである加工ユニット駆動サーボモータ２１が設けられている。さらに、枠体１４の側方には、油圧プレス２０等に油圧を供給する油圧ユニット２５が設けられている。

加工ユニット１８の、枠体１４端部側には、加工ユニット１８に隣接して測長ユニット２３が設けられている。測長ユニット２３には、測長ユニット２３がワーク１２端部近傍に来たことにより減速させる減速用端部検知センサである減速用光電スイッチ２４が一対設けられ、さらにワーク１２の端部検知近接スイッチ２６が２個設けられている。減速用光電スイッチ２４及び端部検知近接スイッチ２６は、枠体１４の長手方向に対してほぼ直角に一対並べられて設けられている。近接スイッチ２６のワーク１２側には、ワーク１２の端部に当接する当接部である可動ストッパ３７が、測長ユニット２３と一体に設けられている。さらに、測長ユニット２３の駆動モータである測長ユニット駆動サーボモータ２９が加工ユニット駆動サーボモータ２１と並んで設けられている。

枠体１４の、固定ストッパ１６と加工ユニット１８の間には、ワーク１２を受ける材料受け２７と材料受け２７を上下動させる昇降シリンダ２８が４箇所に設けられている。材料受け２７と昇降シリンダ２８は、各ワーク１２に４個、計８個設けられている。材料受け２７は、加工ユニット１８が接近すると昇降シリンダ２８により下降し通過すると上昇するように後述する操作盤３０内の制御装置により制御される。

加工ユニット１８の手前側の近傍には、図４に示す操作盤３０が設けられている。操作盤３０は、測長ユニット２３の可動ストッパ３７がワーク１２の端部に当接したことにより測長ユニット駆動モータ２９の駆動電流の増加を検知して、ワーク１２の加工位置を自動的に演算する制御装置であるシーケンサを内蔵している。この処理は、制御装置により測長ユニット駆動モータ２９の駆動電流の増加を検知すると、測長ユニット２３の測長原点からの移動距離を求め、この移動距離を基にワーク１２の長さを演算し、演算したワーク１２の長さに基づいて、ワーク１２の端部から加工位置までの距離を算出する。その数値ｈ、操作盤３０の表示器３２で表示される。操作盤３０は、例えば図４に示すように構成される。

操作盤３０の側方には、電源スイッチ３１と、手動自動の切替スイッチ３３、及び非常停止スイッチ３５が設けられている。下寄りの位置には、加工パターン切替スイッチ３４が設けられ、アルミサッシの中桟の本数にあわせて３種類の加工パターンが設定される。加工パターン切替スイッチ３４の横には、段取り釦３６が設けられている。段取り釦３６をＯＮにすると、加工ユニット１８が所定のスタート位置に移動し、セットされる。段取り釦３６は、加工パターン切替スイッチ３４の選択された原点位置にある場合は点灯、移動中は点滅、加工パターン切替スイッチ３４の選択された原点位置にない場合は消灯する。段取り釦３６が点灯していないと、加工開始できない。なお、加工装置１０には、予め、第１原点、第２原点、第３原点と機械原点が設定されている。

表示器３２は、タッチパネルでもよい。表示器３２に、中桟取付加工回数や目標生産本数、生産加工本数を表示し、各数値を画面のタッチにより設定できるものでもよい。また、表示器３２にコメント欄を設け、「自動起動」、「ＯＫ」、「自動運転中」等の文字を表示してもよい。また、ワーク１２が１本の場合は、タッチパネルで選択するようにしても良い。

段取り釦３６の隣には、ワーク１２の標準、特別寸法を選択するワーク選択スイッチ３８が設けられている。ワーク選択スイッチ３８の切換により、標準寸法の場合の自動運転と、特別寸法の場合の自動運転が切り替えられる。特別寸法の場合、表示器３２のタッチパネルから、加工パターンを手入力することができる。

ここで、制御板３０によるパターン選択が間違っている場合について例をあげて説明する。中桟本数３で１０００ｍｍのワーク１２を投入した場合、中桟本数選択３の最小長さである２０４５ｍｍ以下なので、可動ストッパ３７が２０４５ｍｍの時点で両端近傍の近接スイッチ１７，２６がＯＮしていないため、加工パターン段取りミスとなる。また、加工本数２を選択した場合、手前と奥の両方をセットされると両端前後各２個全ての近接スイッチ１７，２６がＯＮとなり、加工が開始される。即ち、全ての近接スイッチ１７，２６がＯＮの状態でなければ、加工開始しない。加工パターンが間違っている場合も、加工本数１同様、加工開始しない。

そして、枠体１４の両サイド及び奥側は安全カバー４０で囲い、手前側にはエリアセンサ４１が設けられ、エリア検出面４１ａ内への侵入を検知している。エリアセンサ４１の外側手前に両手押し起動ボタン４２が取り付けられている。自走式の加工ユニット１８の位置決めは、図示しないラックアンドピニオンで行われ、図示しないサーボモータにより駆動されている。

加工ユニット１８の近傍には、加工ユニット移動原点４４が設けられている。測長ユニット２３の近傍には、測長原点４６が設けられている。

次にこの実施形態の加工装置１０の加工方法の動作について説明する。まず、ワーク１２を、固定ストッパ１６に突き当て挿入し、両手押し起動ボタン４２を押して、起動する。加工ユニット１８と測長ユニット２３が一緒にワーク１２近傍へ移動する。加工ユニット１８が加工ユニット移動原点４４（プレス最小寸法加工位置３９６ｍｍ）に来るまで移動する。測長ユニット２３がワーク１２に接近すると減速用光電スイッチ２４がＯＮとなり、減速する。そして、測長ユニット２３の可動ストッパ３７がワーク端１２の端部に当接すると、制御装置は、測長ユニット駆動モータ２９の駆動電流の増加を検知する。これにより、測長ユニット２３の測長原点４６からの移動距離を求め、この移動距離を基にワーク１２の長さを演算し、演算したワーク１２の長さに基づいて、ワーク１２の端部から加工位置までの距離、及びピッチも演算され表示器３２に表示される。そして、測長ユニット２３は、この位置で待機する。

一方、加工ユニット１８は、一旦固定ストッパ１６側に移動し、演算された加工位置に順に移動する。加工位置に到達すると、切欠きプレスを行い、さらに定寸送り後、切欠きプレスを行った位置に段付きドリルにて孔加工を行う。中桟本数に応じて移動と加工を繰り返す。加工が終了した後、ワーク１２を図示しないクランプ装置でクランプする。加工ユニット１８、測長ユニット２３が所定の原点に戻る。ワーク１２のクランプを解除し、ワーク１２を取り出す。

なお、ワーク１２の形状は1種類とし、全長は適宜変更であり、同時加工２本の寸法誤差は例えば±０．５とする。また、ワーク１２を保持する材料受け２７は、加工ユニット１８が接近すると昇降シリンダ２８により下降し、加工ユニット１８が通過すると上昇し再びワーク１２を保持する。これを４個のシリンダ２８が順番に繰り返し、ワーク１２を確実に保持しながら加工ユニット１８を支障なく通過させる。

次に、加工装置１０の仕様例について説明する。例えば、サイクルタイムは、全長Ｌ＝２７００ｍｍで４５〜５０ｓｅｃ（段取り時間含まず、実働とする）、位置決め方式はラックアンドピニオンで、サーボモータ駆動である。表示方式は、タッチパネル、モノクロ、５．７インチである。安全対策は、所定の基準に基づくエリアセンサ検出面４１ａによるエリア検知方式である。位置決めは、ボールねじ方式でも良い。

この実施形態の加工方法と加工装置１０によれば、自動的にワーク１２の測長を行い、加工位置をワーク１２の端部からの距離で演算し、正確に加工処理を行うことができる。これにより、作業スペースを取らず、作業効率も良く、加工ピッチも自動的に算出され、効率的な加工処理を行うことができる。また、加工ユニット１８が加工位置に移動するためワーク１２は走行させずに所定位置で保持されるため、走行による傷を付けることがなく、さらに長尺のワークが移動するものではないので、加工スペースが少なくて良く、作業も安全である。さらに、２本のワークを同時に加工し、アルミサッシ等の一対の縦框とすることができ、建材の製造に便利である。

なお、この発明の加工方法と加工装置は、上記実施形態に限定されず、適宜変更可能であり、加工装置にセットするワークの数や長さは、適宜変更可能である。加工ユニットに設ける油圧シリンダや電動ドリルの構造や数も、加工する形状に合わせて自由に変更することができる。ワークを保持する材料受けやシリンダの数も適宜変更可能である。加工ユニットと測長ユニットを走行させる手段も、上記のラックアンドピニオンをサーボモータで駆動する手段以外でもよい。操作盤の構造も適宜変更可能である。

この発明の一実施形態の加工装置の平面図である。この実施形態の加工装置の正面図である。この実施形態の加工装置の右側面図である。この実施形態の加工装置の操作盤を示す正面図である。

符号の説明

１０加工装置
１２ワーク
１４枠体
１６固定ストッパ
１７，２６近接スイッチ
１８加工ユニット
１９クランプシリンダ
２０油圧プレス
２１加工ユニット駆動サーボモータ
２３測長ユニット
２４減速用光電スイッチ
２７材料受け
２８昇降シリンダ
２９測長ユニット駆動サーボモータ
３０操作盤
３７可動ストッパ
４４加工ユニット移動原点
４６測長原点

Claims

固定されたワークに沿って移動しながら加工する加工ユニットと、前記ワークの長さを検出するための移動可能な測長ユニットを設け、前記測長ユニットの当接部が前記ワークに当接したことにより、前記測長ユニットの駆動モータの駆動電流の増加を検知して、前記測長ユニットの測長原点からの移動距離を検出し、この移動距離を基に前記ワークの長さを演算し、演算した前記ワークの長さに基づいて前記ワークの端部から加工位置までの距離を算出し、前記加工ユニットは算出された数値の位置に移動しワークに加工処理を施すことを特徴とする加工方法。
床面に載置される枠体と、前記枠体の所定位置で所定間隔に位置して長尺部材であるワークを保持する複数本の材料受けと、前記枠体に取り付けられ前記材料受けを昇降させる昇降シリンダと、前記ワークの一端部が当接する固定ストッパと、前記ワークに対して前記固定ストッパの反対側端部から当接する可動ストッパと、前記ワークに沿って走行する加工ユニットと、この加工ユニットを前記ワークに沿って移動させる加工ユニット駆動モータと、前記可動ストッパが設けられ前記加工ユニットと共に前記ワーク近傍まで走行する測長ユニットと、この測長ユニットを前記ワークに沿って移動させる測長ユニット駆動モータと、前記測長ユニットの前記可動ストッパが前記ワークの端部に当接したことにより前記測長ユニット駆動モータの駆動電流の増加を検知して、前記ワークの加工位置を自動的に演算する制御装置とが設けられ、前記制御装置は、前記測長ユニット駆動モータの駆動電流の増加を検知して前記ワークの前記測長ユニットの測長原点からの移動距離を求め、この移動距離を基に前記ワークの長さを演算し、演算した前記ワークの長さに基づいて前記ワークの端部から加工位置までの距離を算出し、前記加工ユニットは演算された数値の位置に移動して前記ワークに加工処理を施すことを特徴とする加工装置。
前記材料受け及び昇降シリンダは３本以上設けられ、前記材料受けは前記昇降シリンダにより、前記加工ユニットが接近すると下降し通過すると上昇し、前記加工ユニットを前記ワークに沿って円滑に通過させることを特徴とする請求項２記載の加工装置。
前記測長ユニットには、前記ワーク端部を検知して前記可動ストッパが前記ワーク端部に当接する前に前記測長ユニット駆動モータを減速させる減速用端部検知センサを備えたことを特徴とする請求項２記載の加工装置。
前記加工ユニットには複数個の加工機が設けられ、前記ワークを互いに平行に保持して同時加工可能であるとともに、前記測長ユニットの前記ワーク側近傍には複数の端部検知近接スイッチが設けられ、長さが異なる複数の前記ワークを前記材料受けに載置されたことを検知して、加工不可とすることを特徴とする請求項２記載の加工装置。