JP2012101263A

JP2012101263A - 線材切断装置

Info

Publication number: JP2012101263A
Application number: JP2010253396A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Nishio; 達哉西尾; Keizo Tamaru; 敬三田丸
Original assignee: Asahi Sunac Corp
Current assignee: Asahi Sunac Corp
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2012-05-31

Abstract

【課題】線材の移送長を高精度に測定して確実にワークの良否を判定でき、高速動作にも十分に追従し、耐油性能及び耐振性性能などの信頼面や価格面で従来よりも優れた線材切断装置を提供する。
【解決手段】線材Ｍを移送する移送手段２と、線材を切断してワークを製作する切断手段３と、線材の移送長を測定する測長手段４と、測長手段４からの検出信号Ｓに基づいてワークの良否を判定する判定手段５とを備え、測長手段４は、線材に押圧されて移送方向に移動可能であるとともに付勢部材４４により移送方向と逆方向に付勢される金属製のセンサピン４３と、センサピン４３の位置を示す検出信号を送出する渦電流損式センサ４５とを有し、判定手段５は、線材がセンサピンを押圧しつつ静止している時間帯に渦電流損式センサ４５から複数個の検出信号を受け取り平均処理して線材の移送長を求め、求めた移送長を予め設定した許容範囲と比較してワークの良否を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属線などの線材を所定長に切断する線材切断装置に関し、より詳細には、切断により製作されるワークの良否判定手段に関する。

パンチとダイスを有して圧造加工を行う圧造機は、線材を所定長に切断してワークを製作する線材切断装置を備える場合が多い。線材切断装置は、金属線などの線材を所定長ずつ間欠に移送する移送部と、線材を切断するカッター部とを備え、圧造機構と共通の駆動源または独立した駆動源により駆動されるのが一般的である。移送部の機構としては、往復送り機構及びローラ送り機構が知られている。往復送り機構は、可動グリッパ及び固定グリッパを有し、可動グリッパは線材を把持して移送方向に所定長移動した後に線材を解放して逆方向に戻り、固定グリッパは解放された線材がずれないように保持する。ローラ送り機構は、一対以上の対向する円板状のローラを備え、ローラが回転することにより外周部で挟持した線材を押し出して移送する。また、カッター部は、円筒状の固定刃及び可動刃を備え、両刃の軸心を揃えて線材を挿通させた後、可動刃が線材に交差しながら往復動して線材を剪断する構造が採用されている。

この種の線材切断装置では、切断により製作されるワークの良否判定を行うために、各種の装置が開発されている。例えば、特許文献１に開示された切断機構の短寸材検出装置は、線材が当接するストッパを線材の長さ方向に移動可能とし、ストッパの位置を測定するセンサとタイミング処理装置と比較装置とを設けている。これにより、切断が行われる直前にセンサがストッパの位置を測定して、線材がバウンドして後戻りしたときに製作される短寸材を確実に検出できる、とされている。特許文献１の短寸材検出装置は、往復送り機構と組み合わせて用いられる場合が多い。

一方、ローラ送り機構では、金属製のストッパと線材の間に電圧を加えて通電の有無を検出する技術が多用されている。この技術では、非通電時には線材がストッパに当接していないため異常と判定し、通電時には正常と判定している。

実開平５−２８５３２号公報

ところで、特許文献１の短寸材検出装置では、ストッパの位置を測定するセンサとして、従来から差動トランス式のリニアセンサを用いていたが、問題が生じている。差動トランス式センサは、応答性能が１０Ｈｚ程度と低く、ストッパへの当接時の振動などにより精度が低下しがちで、また高速動作に追従できなくなる不具合があった。さらに、差動トランス式センサは高価である上にセンサが大きく、コスト面や配置の制約で中小形の圧造機に取り付けることが難しく、耐油性能や耐振性能も必ずしも十分とは言えなかった。

一方、ストッパと線材の間の通電の有無を検出する技術は、比較的安価ではあるが、線材がバウンドしたタイミングで誤って判定したり、線材端面の凹凸に起因する接触不良などで確実な合否判定ができなかったりした。

本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、線材の移送長を高精度に測定して確実にワークの良否を判定でき、高速動作にも十分に追従し、耐油性能及び耐振性性能などの信頼面や価格面で従来よりも優れた線材切断装置を提供することを課題とする。

本発明の線材切断装置は、線材を所定長ずつ間欠に移送する移送手段と、移送された前記線材を切断してワークを製作する切断手段と、前記線材の移送長を測定して検出信号を送出する測長手段と、前記測長手段からの前記検出信号に基づいて前記ワークの良否を判定する判定手段と、を備える線材切断装置であって、前記測長手段は、その一端が前記線材に押圧されて移送方向に移動可能であるとともに付勢部材により移送方向と逆方向に付勢される金属製のセンサピンと、前記センサピンの他端の移送方向の位置を示す検出信号を送出する渦電流損式センサと、を有し、前記判定手段は、移送された前記線材が前記センサピンを押圧しつつ静止している時間帯に前記渦電流損式センサから複数個の検出信号を受け取り、前記複数個の検出信号を平均処理して前記線材の前記移送長を求め、求めた前記移送長を予め設定した許容範囲と比較して前記ワークの良否を判定することを特徴とする。

さらに、前記センサピンは、前記その一端に前記線材の前端面に正対しかつ前記線材の断面形状よりも大きな被押圧面を有することが好ましい。

さらに、前記移送方向の長さが異なる複数のセンサピンを交換可能とするピン交換手段、及び前記測長手段と前記切断手段との移送方向の距離を変更可能とする距離変更手段の少なくとも一方を備えることが好ましい。

また、前記移送手段は、基部に配設され線材を把持及び解放する固定グリッパと、該固定グリッパに対して前記所定長だけ往復動するように前記基部に配設され往動方向で前記線材を把持し復動方向で前記線材を解放する可動グリッパとを有する往復送り機構である、ことでもよい。

本発明の線材切断装置では、測長手段は、金属製のセンサピンとセンサピンの位置を示す検出信号を送出する渦電流損式センサとを有し、判定手段は、線材が静止している時間帯に複数個の検出信号を受け取り平均処理して線材の移送長を求めてワークの良否を判定する。渦電流損式センサは、高周波発振に基づいた検出方式であるため、従来の差動トランス式センサと比較して高速応答による高精度化が可能となり、高速動作にも十分に追従できる。また、センサが高速応答であるので、判定手段は複数個の検出信号の平均処理を行って安定した移送長を求めることができる。さらに、渦電流損式センサは金属製のセンサピンの他端の位置を検出するので、センサピンの形状と材質によって検出感度が定まり、線材の材質や太さなどの影響を受けない。以上の総合的な効果により、線材の移送長を高精度に測定でき、確実にワークの良否を判定できる。また、渦電流損式センサは、ポットコア、ボビン及びコイルなどで構成され、非接触検出方式であるため容易に耐油性能や耐振性能を確保でき、かつ構造が簡易で安価である。

さらに、線材の断面形状よりも大きな被押圧面を有する態様では、線材の前端面に切断時の剪断ストレスで生じた凹凸があっても最先端部分に基づいて毎回の移送長が測定されるので、再現性が良好となり高精度な測定が行える。

さらに、ピン交換手段及び距離変更手段の少なくとも一方を備える態様では、製作するワークの形状に応じて線材を移送する所定長を自在に調整でき、調整作業も簡易である。

さらに、移送手段として固定グリッパおよび可動グリッパを有する往復送り機構を備える態様では、短寸材の原因となる移送長の不足だけでなく、移送長の超過も高精度に測定でき、確実にワークの良否を判定できる。

本発明の実施形態の線材切断装置を模式的に説明する図である。判定手段が受け取る各種情報を用いて線材切断装置の動作を説明する図である。判定手段が線材の移送長を求める処理内容を説明する図である。切断手段によって剪断された線材の前端面の表面状態の一例を説明する図である。

本発明を実施するための形態を、図１〜図４を参考にして説明する。図１は、本発明の実施形態の線材切断装置１を模式的に説明する図である。線材切断装置１は、図略の圧造機に付設され、図に例示される断面円形の長尺の線材Ｍを所定長に切断してワークを製作するものである。製作したワークは、図略のトランスファ装置によって圧造機構に搬入され、圧造工程が行われるようになっている。図示されるように、線材切断装置１は、移送手段２、切断手段３、測長手段４、判定手段５、及び基台６などで構成されている。基台６は、圧造機のフレームの一部であり、各手段２〜５を所定の位置に動作可能に支持している。

移送手段２は、可動グリッパ２１と固定グリッパ２２とを備える往復送り機構で構成されている。可動グリッパ２１は、圧造機の駆動軸に連動駆動されて、基台６に設けられた可動レール６１上を移送方向（図中の矢印Ｘ１方向）に間欠的に往復移動するようになっている。固定グリッパ２２は、可動グリッパ２１の移送先方向（図中の左方向）に配置され、基台６に固定されている。可動グリッパ２１及び固定グリッパ２２は、油圧制御により線材Ｍを把持及び開放する図略のフィンガ部を有している。可動グリッパ２１は、線材Ｍを把持して図中の右方から左方向へと移送方向に所定長だけ移動し、その後線材Ｍを解放して逆方向に戻る。固定グリッパ２２は、移送された線材Ｍがずれないように保持する。

切断手段３は、線材Ｍを切断するカッター部であり、固定グリッパ２２よりも移送先方向に配置されている。切断手段３は、円筒状の固定刃３１及び可動刃３２と、圧造機の駆動軸に連動駆動される図略のカッター駆動部とで構成されている。固定刃３１は基台６に固定されており、可動刃３２はカッター駆動部に駆動されて線材Ｍと直交する図中Ｙ方向に間欠的に往復動するようになっている。そして、固定刃３１及び可動刃３２の軸心を揃えて線材Ｍを挿通させた後、可動刃３２が線材Ｍに交差しながら往復動することで線材Ｍを剪断できるように構成されている。

測長手段４は、切断手段３はよりもさらに移送先方向に配置されている。測長手段４は、ベース部材４１、保持筒４２、センサピン４３、付勢ばね４４、及び渦電流損式センサ４５で構成されている。ベース部材４１は、基台６上に設けられた図略のガイドレールに案内されて移送方向に移動可能とされ、かつ移動した任意の位置に固定できるように形成されている。ベース部材４１を移動することにより、測長手段４と切断手段３との移送方向の距離ＬＭを自在に変更してワークの所定長に対応でき、換言すれば本発明の距離変更手段を備えている。ベース部材４１の上側には、保持筒４２及び渦電流損式センサ４５が固定されている。

保持筒４２は略筒状で、その軸心が切断手段３の軸心に一致するように配置されている。保持筒４２の切断手段３に対向する側（図中の右側）は広く開口して、後述するセンサピン４３の交換が行えるようになっている。保持筒４２の切断手段３に対向しない側（図中の左側）の端面には、半径方向内向きに延びる内フランジ部４２１が形成されている。

保持筒４２の内部には、図中矢印Ｘ２で示される移送方向に移動可能にセンサピン４３が保持されている。センサピン４３は、高い透磁率及び導電率を有する鋼材などの金属製とされ、細径の軸部４３１と太径の被押圧部４３２で一体に形成されている。被押圧部４３２は、軸部４３１の切断手段３に近い側に同軸に形成されており、切断手段３及び線材Ｍの前端面に正対する被押圧面４３３を有している。被押圧面４３３は円形平面状であり、その直径は線材Ｍの外径よりも大とされ、線材Ｍの最先端部分が当接するようになっている。センサピン４３は、移送方向の長さＬＰが異なる複数本が用意され、ワークの所定長に対応して交換可能とされ、換言すればピン交換手段を備えている。

また、被押圧部４３２と保持筒４２の内フランジ部４２１との間に軸部４３１を周回して、コイル状の付勢ばね４４が配設されている。付勢ばね４４は、内フランジ部４２１を支点として、センサピン４３を移送方向と逆方向（図中では右方向）に付勢している。

渦電流損式センサ４５は、センサピン４３の移送先方向の他端に対向して配置されている。渦電流損式センサ４５は、図略のポットコア、ボビン及びコイルなどで構成されている。コイルに約２００ｋＨｚの高周波電流を流して高周波磁界を発生すると、接近したセンサピン４３に渦電流が発生してコイルのインピーダンスが変化するので、センサピン４３の他端の位置、すなわちセンサピン４３との距離を検出することができる。また、渦電流損式センサ４５の検出感度は、センサピン４３の形状と材質によって定まる。そして、渦電流損式センサ４５は、センサピン４３との距離を示す検出波形信号Ｓを判定手段５に送出する。

判定手段５は、コンピュータを内蔵してソフトウェアで動作する電子計測制御装置である。判定手段５は、渦電流損式センサ４５から前述の検出波形信号Ｓを受け取る。さらに、判定手段５は、図略の電子カムから移送手段２の可動グリッパ２１の移動位置情報、可動グリッパ２１及び固定グリッパ２２のフィンガ部の動作情報、ならびに切断手段３の可動刃３２の動作位置情報を受け取る。図２は、判定手段５が受け取る各種情報を用いて線材切断装置１の動作を説明する図である。図中の横軸は共通の時間軸ｔであり、図示されたグラフは上から順に圧造機駆動軸の回転位相Ａ、可動グリッパ２１の移動位置Ｂ、可動グリッパ２１のフィンガ部の動作情報Ｃ、固定グリッパ２２のフィンガ部の動作情報Ｄ、可動刃３２の動作位置Ｅ、及び判定手段５の検出信号Ｓ１〜Ｓ５を示している。

図２において、可動グリッパ２１が時刻ｔ１〜ｔ２の間に線材Ｍを把持し、固定グリッパ２２が時刻ｔ３〜ｔ４の間に線材Ｍを解放すると、可動グリッパ２１は時刻ｔ４から線材Ｍの移送を始めて時刻ｔ５までに所定長Ｌ０だけ移動する。その後、固定グリッパ２２が時刻ｔ５〜ｔ８の間に線材Ｍを把持すると、可動グリッパ２１は時刻ｔ１０〜ｔ１１の間に線材Ｍを解放し、時刻ｔ１１以降で逆方向に戻ってゆく。一方、可動刃３２は、時刻ｔ１０〜ｔ１２の間に往動して線材Ｍを切断する。ここで、判定手段５は、時刻ｔ５〜ｔ１０の間のさらに限られた測定可能時間Ｔａｂ内に、渦電流損式センサ４５の検出波形信号Ｓから複数個の検出信号Ｓ１〜Ｓ５を読み取る。

図３は、判定手段５が線材Ｍの移送長Ｌａｂを求める処理内容を説明する図である。図中の横軸は図２中の共通の時間軸ｔを拡大したものであり、上側のグラフは測定可能時間Ｔａｂの時間帯を負論理で示し、下側のグラフは検出波形信号Ｓ及び検出信号Ｓ１〜Ｓ５を示している。固定グリッパ２２が時刻ｔ５で線材Ｍの把持を開始すると、線材Ｍの揺動により直後の検出波形信号Ｓが上下に振動する。このため、判定手段５は時刻ｔ５以降に一定の除外時間Ｔｅｘを設定し、除外時間Ｔｅｘを経過した後の時刻ｔ６から可動グリッパ２１が線材Ｍの解放を開始する時刻ｔ１０までの間を測定可能時間Ｔａｂとする。実際には、時刻ｔ５および時刻ｔ１０のタイミング情報は電子カムから受け取るので、カム信号のばらつきなどの原因により測定可能時間Ｔａｂは変動し、最小で時刻ｔ７〜ｔ９までの最小測定可能時間Ｔｍｉｎとなる。最小測定可能時間Ｔｍｉｎ内では、線材Ｍ及びセンサピ４３は静止しており、検出波形信号Ｓは安定している。

判定手段５は、最小測定可能時間Ｔｍｉｎの間に検出波形信号Ｓから複数個（図の例では５個）の検出信号Ｓ１〜Ｓ５を読み取る。判定手段５は、複数個の検出信号Ｓ１〜Ｓ５を平均処理した平均検出信号Ｓａｖを求め、物理量に変換することでセンサピン４３との距離を求め、対応する線材Ｍの移送長Ｌａｖを求める。さらに、判定手段５は、実測した移送長Ｌａｖを許容範囲と比較して、切断されたワークの良否を判定する。許容範囲は、製作するワークに対応する前記の所定長Ｌ０を基準として許容誤差を見込んだ範囲であり、予め判定手段５の内部メモリに設定されたものである。

次に、上述のように構成された実施形態の線材切断装置１の作用および効果について説明する。図２の時刻ｔ４〜ｔ５の間に可動グリッパ２１が線材Ｍを移送すると、線材Ｍの前端面はセンサピン４３の被押圧面４３３に当接して押動する。これにより、センサピン４３は移送方向に移動して渦電流損式センサ４５２に接近する。センサピン４３と渦電流損式センサ４５２との距離は、線材Ｍの移送長に応じて変化する。そして、図３に示されるように、移送された線材Ｍがセンサピン４３を押圧しつつ静止している測定可能時間Ｔａｂの時間帯に、判定手段５は渦電流損式センサ４５から複数個の検出信号Ｓ１〜Ｓ５を受け取り、平均処理して実際の移送長Ｌａｖを求める。

ここで、線材Ｍの前端面の表面状態について説明する。図４は、切断手段３によって剪断された線材Ｍの前端面の表面状態の一例を説明する図である。線材Ｍの前端面は、可動刃３２が当たった側から順にダレ部Ｍ１、剪断面Ｍ２、破断面Ｍ３、及びバリ部Ｍ４の４表面状態に区分される。このうち、鋭利に剪断されて光沢を放つ滑らかな剪断面Ｍ２が、通常最も突出して最先端部分となる。線材Ｍの素材が引き千切られて形成される破断面Ｍ３は微小な凹凸を有し、ダレ部Ｍ１やバリ部Ｍ４も非平面となるが、通常は剪断面Ｍ２よりも後退する。したがって、本実施形態によれば、最先端部分となる剪断面Ｍ２が被押圧面４３３に当接して毎回の移送長Ｌａｖが測定されるので、再現性が良好となり高精度な測定が行える。

本実施形態の渦電流損式センサ４５は、約２００ｋＨｚの高周波電流を用いた検出方式であるため、従来の差動トランス式センサと比較して高速応答による高精度化が可能となり、高速動作にも十分に追従できる。また、渦電流損式センサ４５が高速応答であるので、判定手段５は最小測定可能時間Ｔｍｉｎ内に複数個の検出信号Ｓ１〜Ｓ５を求め平均処理を行って安定した移送長Ｌａｖを求めることができる。さらに、渦電流損式センサ４５の検出感度は、センサピン４３の形状と材質によって定まり、線材Ｍの材質や太さなどの影響を受けない。以上の総合的な効果により、線材Ｍの移送長Ｌａｖを高精度に測定でき、確実にワークの良否を判定できる。また、渦電流損式センサは、ポットコア、ボビン及びコイルなどで構成され、非接触検出方式であるため容易に耐油性能や耐振性能を確保でき、かつ構造が簡易で安価である。

さらに、ピン交換手段により移送方向の長さＬＰが異なる複数本のセンサピン４３を交換可能であり、かつ、距離変更手段により測長手段４と切断手段３との移送方向の距離ＬＭを自在に変更できる。したがって、製作するワークの形状に応じて所定長Ｌ０を自在に調整でき、調整作業も簡易である。

１：線材切断装置
２：移送手段２１：可動グリッパ２２：固定グリッパ２
３：切断手段３１：固定刃３２：可動刃
４：測長手段
４１：ベース部材
４２：保持筒４２１：内フランジ部
４３：センサピン４３１：軸部４３２：被押圧部４３３：被押圧面
４４：付勢ばね
４５：渦電流損式センサ
５：判定手段
６：基台６１：可動レール
Ｍ：線材Ｍ１：ダレ部Ｍ２：剪断面Ｍ３：破断面Ｍ４：バリ部
Ｓ：検出波形信号Ｓ１〜Ｓ５：検出信号
Ｔｅｘ：除外時間Ｔａｂ：測定可能時間Ｔｍｉｎ：最小測定可能時間

Claims

線材を所定長ずつ間欠に移送する移送手段と、移送された前記線材を切断してワークを製作する切断手段と、前記線材の移送長を測定して検出信号を送出する測長手段と、前記測長手段からの前記検出信号に基づいて前記ワークの良否を判定する判定手段と、を備える線材切断装置であって、
前記測長手段は、その一端が前記線材に押圧されて移送方向に移動可能であるとともに付勢部材により移送方向と逆方向に付勢される金属製のセンサピンと、前記センサピンの他端の移送方向の位置を示す検出信号を送出する渦電流損式センサと、を有し、
前記判定手段は、移送された前記線材が前記センサピンを押圧しつつ静止している時間帯に前記渦電流損式センサから複数個の検出信号を受け取り、前記複数個の検出信号を平均処理して前記線材の前記移送長を求め、求めた前記移送長を予め設定した許容範囲と比較して前記ワークの良否を判定することを特徴とする線材切断装置。
前記センサピンは、前記その一端に前記線材の前端面に正対しかつ前記線材の断面形状よりも大きな被押圧面を有する請求項１に記載の線材切断装置。
前記移送方向の長さが異なる複数のセンサピンを交換可能とするピン交換手段、及び前記測長手段と前記切断手段との移送方向の距離を変更可能とする距離変更手段の少なくとも一方を備える請求項１または２に記載の線材切断装置。
前記移送手段は、基部に配設され線材を把持及び解放する固定グリッパと、該固定グリッパに対して前記所定長だけ往復動するように前記基部に配設され往動方向で前記線材を把持し復動方向で前記線材を解放する可動グリッパとを有する往復送り機構である請求項１〜３のいずれか一項に記載の線材切断装置。