JP2020028931A - 開先加工装置及び開先加工装置の使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の管体が平板で接続されたパネル材における管体の開先加工において、複数の管体間で、管体の開先位置を揃えることができる開先加工装置及びその使用方法を提供する。【解決手段】複数の管体９１が接続されたパネル材９の管体９１を加工する開先加工装置１であって、管体９１をクランプするクランプ部材２と、管体９１の開先加工を行う切削部材３と、切削部材３を管体９１に対して接近、離間させる方向に移動させる移動部材４と、複数の管体９１の開先が揃うよう決定された管体９１それぞれの目標クランプ位置と、クランプ部材２が管体９１をクランプしたときの実際のクランプ位置である実クランプ位置との差異を認識する認識部材５と、その差異に基づき、切削部材３の切削量を算出して、算出された切削量だけ切削部材３を管体９１に向けて移動させるよう移動部材４を制御する制御部６と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、管体を加工する開先加工装置及びその使用方法に関する。

従来、特許文献１に示されるように、複数の管体が平板で接続されたパネル材は、工場において管体の開先加工を行った後、現地において、その開先加工部を溶接することによってパネル材同士が接続されていた。

特開平１０−２８１７３１号公報

ここで、複数の管体が平板で接続されたパネル材は、管体同士が平板で溶接接続された際、管体が若干変形することがあり、その状態でそれぞれの管体をクランプして開先加工を行うと、複数の管体間で開先位置が軸方向にずれるという課題がある。開先位置が軸方向に所定以上ずれてしまうと、現地において、開先加工部を溶接接続することが困難となる。

そこで本発明では、複数の管体が平板で接続されたパネル材における管体の開先加工において、複数の管体間で、管体の開先位置を揃えることができる開先加工装置及びその使用方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様は、複数の管体が接続されたパネル材の管体を加工する開先加工装置であって、
前記管体をクランプするクランプ部材と、
前記管体の開先加工を行う切削部材と、
前記切削部材を前記管体に対して接近、離間させる方向に移動させる移動部材と、
複数の前記管体の開先が揃うよう決定された前記管体それぞれの目標クランプ位置と、前記クランプ部材が前記管体をクランプしたときの実際のクランプ位置である実クランプ位置との差異を認識する認識部材と、
前記差異に基づき、前記切削部材の切削量を算出して、算出された切削量だけ前記切削部材を前記管体に向けて移動させるよう前記移動部材を制御する制御部と、を備えている。

前記構成によれば、目標クランプ位置と実クランプ位置を差異に基づき、切削部材を管体に向けて移動させるので、実際に管体をクランプしたときのクランプ位置のずれによる開先位置のずれを訂正することができ、複数の管体間で、管体の開先位置を揃えることができる。

前記第１態様は、さらに、次のような構成を備えるのが好ましい。

（１）前記移動部材は、前記切削部材を移動させるモータを備えており、
前記モータは、サーボモータである。

（２）前記認識部材は、画像センサを備えている。

（３）前記クランプ部材は、前記開先加工装置の構造部材にフローティング支持されている。

（４）前記構成（３）において、前記クランプ部材を前記開先加工装置の構造部材に固定する固定部材を備えている。

前記構成（１）によれば、切削部材の移動にサーボモータを使用するので、切削部材の位置調整を容易に行うことができる。

前記構成（２）によれば、画像センサによって目標クランプ位置と実クランプ位置との差異を認識するので、認識する差異の精度を向上させることができる。

前記構成（３）によれば、クランプ部材はフローティング支持されているので、クランプ部材が管体をクランプする際、管体が変形等していても、それに合わせてクランプ部材を変位させることができ、管体を容易にクランプすることができる。

前記構成（４）によれば、クランプ部材が管体をクランプしていないときに、クランプ部材を開先加工装置の構造部材に固定でき、クランプ部材が揺動することを防止できる。

本発明の第２態様は、複数の管体が接続されたパネル材の管体を加工する開先加工装置の使用方法であって、
前記開先加工装置は、
前記管体をクランプするクランプ部材と、
前記管体の開先加工を行う切削部材と、
前記切削部材を前記管体に対して接近、離間させる方向に移動させる移動部材と、
複数の前記管体の開先が揃うよう決定された前記管体それぞれの目標クランプ位置と、前記クランプ部材が前記管体をクランプしたときの実際のクランプ位置である実クランプ位置との差異を認識する認識部材と、
前記開先加工装置を制御する制御部と、を備えており、
複数の前記管体の開先が揃うよう前記管体それぞれの目標クランプ位置を決定し、
前記管体を前記クランプ部材でクランプし、
前記認識部材で前記差異を認識し、
前記差異に基づき、前記切削部材の切削量を算出して、算出された切削量だけ前記切削部材を前記管体に向けて移動させ、
前記切削部材で前記管体の開先加工を行う。

前記構成によれば、目標クランプ位置と実クランプ位置を差異に基づき、切削部材を管体に向けて移動させるので、実際に管体をクランプしたときのクランプ位置のずれによる開先位置のずれを訂正することができ、複数の管体間で、管体の開先位置を揃えることができる。

前記第２態様は、さらに、次のような構成を備えるのが好ましい。

（５）前記移動部材は、前記切削部材を移動させるモータを備えており、
前記モータは、サーボモータであり、
前記制御部は、前記切削部材が前記管体に当接するまでの前記切削部材の移動速度を、前記管体に当接後の前記切削部材の移動速度より速くする。

前記構成（５）によれば、サーボモータを使用して、切削部材が管体に当接するまでの切削部材の移動速度を、管体に当接後の切削部材の移動速度より速くすることによって、切削部材が切削を始めるまでの時間を短縮することができ、作業効率を向上させることができる。

本発明によると、複数の管体が平板で接続されたパネル材における管体の開先加工において、複数の管体間で、管体の開先位置を揃えることができる開先加工装置及びその使用方法を提供できる。

本発明の実施形態に係る開先加工装置の概略図である。 開先加工装置が加工するパネル材の斜視図である。 パネル材の上面図である。 図２のIV矢視図である。 パネル材に開先加工装置を設定した状態の開先加工装置の概略図である。 クランプ部材により管体をクランプした状態の開先加工装置の概略図である。 切削部材が管体に当接した状態の開先加工装置の概略図である。

図１は、本発明の実施形態に係る開先加工装置の概略図である。図１に示されるように、開先加工装置１は、処理材であるパネル材９の管体９１をクランプするクランプ部材２と、管体９１の開先加工を行う切削部材３と、切削部材３を管体９１に対して接近、離間させる方向に移動させる移動部材４と、クランプ部材２が管体９１をクランプしたときの実際のクランプ位置である実クランプ位置を認識する認識部材５と、開先加工装置１の作動を制御する制御部６と、を備えている。

図２は、開先加工装置１が加工するパネル材の斜視図であり、図３は、パネル材の上面図、図４は、図２のIV矢視図である。図２〜図４に示されるように、開先加工装置１によって加工されるパネル材９は、複数の管体９１が管体９１の軸方向に垂直な方向に並んでおり、管体９１同士は平板９２で溶接接続されている。開先加工装置１は、このようなパネル材９の各管体９１の端部の開先位置を揃えるよう、各管体９１の開先加工を行う装置である。

クランプ部材２は、上クランプ２１と、下クランプ２２とを備えており、上クランプ２１と下クランプ２２とで上下より管体９１をクランプすることにより、管体９１を挟持するようになっている。上クランプ２１及び下クランプ２２は、それぞれ、開先加工装置１の構造部材１１に、フローティングバネ１２によってフローティング支持されている。そして、上クランプ２１及び下クランプ２２は、管体９１をクランプしないときは、固定部材１３によって、構造部材１１に固定されるようになっている。したがって、クランプ部材２は、管体９１をクランプしないときは固定部材１３によって固定され、クランプするときのみ、固定が解除され、フローティング状態で管体９１をクランプするようになっている。管体９１は、平板９２との溶接によって熱歪が発生し、管体９１同士で軸中心がずれることが想定される。この場合、同じように管体９１をクランプしようとしても、管体９１の熱変形によって実クランプ位置がずれる。

切削部材３は、回転軸３１と、回転軸３１の先端に取り付けられた刃部３２とを備えており、回転軸３１が回転することにより刃部３２が回転し、刃部３２が管体９１の開先加工を行うようになっている。

移動部材４は、開先加工装置１の構造部材１１に取り付けられており、切削部材３を管体９１に対して接近、離間させるよう、回転軸３１の軸方向に切削部材３を移動させるようになっている。移動部材４は、モータ４１を備えており、モータ４１はサーボモータである。

認識部材５は、開先加工装置１の構造部材１１に取り付けられており、クランプ部材２が管体９１をクランプしたときの実クランプ位置を認識するようになっている。また、管体９１を開先加工する前に、複数の管体９１の開先が揃うよう管体９１それぞれの目標クランプ位置を決定しており、認識部材５は、目標クランプ位置と実クランプ位置との差異、具体的には、クランプ位置の軸方向のずれ量を認識するようになっている。認識部材５は、画像センサを備えており、画像センサによって、目標クランプ位置、実クランプ位置及び目標クランプ位置と実クランプ位置との差異を認識する。

制御部６は、開先加工装置１内又は開先加工装置１外に設けられ、開先加工装置１の作動全体を制御するようになっている。制御部６は、クランプ部材２の作動、切削部材３の作動、移動部材４の作動及び認識部材５の作動に加え、例えば、認識部材５が認識した目標クランプ位置と実クランプ位置との差異に基づき、切削部材３の切削量を算出して、算出された切削量だけ切削部材３を管体９１に向けて移動させるよう移動部材４を制御する。

開先加工装置１は、次のように作動するようになっている。

図１に示されるように、開先加工装置１でパネル材９の管体９１を加工する前に、管体９１の開先が揃うよう、各管体９１の目標クランプ位置Ｍ１を決定し、各管体９１に目標クランプ位置Ｍ１を記す。

図５に示されるように、パネル材９に開先加工装置１を設定する。

図６に示されるように、開先加工装置１の制御部６は、固定部材１３によるクランプ部材２の固定を解除し、クランプ部材２により管体９１をクランプする。

認識部材５は、クランプ部材２による管体９１の実クランプ位置Ｍ２を認識し、さらに、目標クランプ位置Ｍ１と実クランプ位置Ｍ２との差異を認識する。

制御部６は、認識部材５が認識した目標クランプ位置Ｍ１と実クランプ位置Ｍ２との差異に基づき、切削部材３の切削量を算出する。

そして、制御部６は、移動部材４によって、待機位置にある切削部材３を、切削部材３が管体９１に当接するまで移動させる。その後、制御部６は、移動部材４によって、切削部材３を管体９１に当接した位置から算出された切削量だけ、管体９１に向けて移動させる。

切削部材３の移動において、制御部６は、切削部材３が管体９１に当接するまでの切削部材３の移動速度（第１移動速度）を、管体９１に当接後の切削部材３の移動速度（第２移動速度）より速くするように、移動部材４を制御する。なお、第２移動速度は、開先加工速度に対応する。

図７に示されるように、切削部材３が管体９１に当接すると、切削部材３の移動速度（第２移動速度）を、第１移動速度より遅くして、算出された切削量だけ、切削部材３を管体９１に向けて移動させ、切削部材３によって管体９１の開先を加工する。

管体９１の開先加工が終了すると、制御部６は、移動部材４によって、切削部材３を管体９１から離れる方向に移動させる。

切削部材３が待機位置に戻ると、制御部６は、クランプ部材２による管体９１のクランプを解除し、固定部材１３によって、クランプ部材２を開先加工装置１の構造部材１１に固定する。

そして、次の管体９１の開先加工に移る。次の管体９１においても、上記と同様に開先加工を行う。このようにして、パネル材９における全ての管体９１の開先加工を行う。

前記構成の開先加工装置１０によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）制御部６は、目標クランプ位置Ｍ１と実クランプ位置Ｍ２を差異に基づき、切削部材３を管体９１に向けて移動させるので、実際に管体９１をクランプしたときのクランプ位置のずれによる開先位置のずれを訂正することができ、複数の管体９１間で、管体９１の開先位置を揃えることができる。

（２）移動部材４は、モータ４１を備えており、モータ４１はサーボモータであり、切削部材３の移動にサーボモータを使用するので、切削部材３の位置調整を容易に行うことができる。

（３）認識部材５は、画像センサを備えており、画像センサによって目標クランプ位置Ｍ１と実クランプ位置Ｍ２との差異を認識するので、認識する差異の精度を向上させることができる。

（４）クランプ部材２は、開先加工装置１の構造部材１１にフローティング支持されているので、クランプ部材２が管体９１をクランプする際、管体９１が溶接等により変形等していても、それに合わせてクランプ部材２を変位させることができ、管体９１を容易にクランプすることができる。

（５）クランプ部材２を開先加工装置１の構造部材１１に固定する固定部材１３を備えているので、クランプ部材２が管体９１をクランプしていないときに、クランプ部材２を開先加工装置１の構造部材１１に固定でき、クランプ部材２が揺動することを防止できる。

（６）制御部６は、切削部材３が管体９１に当接するまでの切削部材３の移動速度を、管体９１に当接後の切削部材３の移動速度より速くするので、切削部材３が切削を始めるまでの時間を短縮することができ、作業効率を向上させることができる。

上記実施形態では、切削部材３をモータによって移動させるようになっていたが、その他の移動機構、例えば、シリンダによって切削部材３を移動させてもよい。

上記実施形態では、認識部材５は、開先加工装置１の構造部材１１に取り付けられているが、開先加工装置１に含まれる管体９１の測長装置（管体９１の長さを測定する装置）に取り付けられているセンサと共用されてもよく、また、別の支持体（例えば、管体９１を支持する多軸ロボット）の先端部に取り付けられてもよい。

上記実施形態では、認識部材５は画像センサによって目標クランプ位置Ｍ１と実クランプ位置Ｍ２との差異を認識するようになっていたが、その他の認識機構、例えば、光センサ、レーザーセンサ等によって目標クランプ位置Ｍ１と実クランプ位置Ｍ２との差異を認識してもよい。

特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

本発明では、複数の管体が平板で接続されたパネル材における管体の開先加工において、複数の管体間で、管体の開先位置を揃えることができる開先加工装置及びその使用方法を提供できるので、産業上の利用価値が大である。

１ 開先加工装置
１１ 構造部材 １２ フローティングバネ １３ 固定部材
２ クランプ部材
２１ 上クランプ ２２ 下クランプ
３ 切削部材
３１ 回転軸 ３２ 刃部
４ 移動部材
４１ モータ
５ 認識部材
６ 制御部
９ パネル材
９１ 管体
Ｍ１ 目標クランプ位置 Ｍ２ 実クランプ位置

Claims (7)

1. 複数の管体が接続されたパネル材の管体を加工する開先加工装置であって、
   前記管体をクランプするクランプ部材と、
   前記管体の開先加工を行う切削部材と、
   前記切削部材を前記管体に対して接近、離間させる方向に移動させる移動部材と、
   複数の前記管体の開先が揃うよう決定された前記管体それぞれの目標クランプ位置と、前記クランプ部材が前記管体をクランプしたときの実際のクランプ位置である実クランプ位置との差異を認識する認識部材と、
   前記差異に基づき、前記切削部材の切削量を算出して、算出された切削量だけ前記切削部材を前記管体に向けて移動させるよう前記移動部材を制御する制御部と、を備えている、開先加工装置。
2. 前記移動部材は、前記切削部材を移動させるモータを備えており、
   前記モータは、サーボモータである、請求項１記載の開先加工装置。
3. 前記認識部材は、画像センサを備えている、請求項１又は２に記載の開先加工装置。
4. 前記クランプ部材は、前記開先加工装置の構造部材にフローティング支持されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の開先加工装置。
5. 前記クランプ部材を前記開先加工装置の構造部材に固定する固定部材を備えている、請求項４記載の開先加工装置。
6. 複数の管体が接続されたパネル材の管体を加工する開先加工装置の使用方法であって、
   前記開先加工装置は、
   前記管体をクランプするクランプ部材と、
   前記管体の開先加工を行う切削部材と、
   前記切削部材を前記管体に対して接近、離間させる方向に移動させる移動部材と、
   複数の前記管体の開先が揃うよう決定された前記管体それぞれの目標クランプ位置と、前記クランプ部材が前記管体をクランプしたときの実際のクランプ位置である実クランプ位置との差異を認識する認識部材と、
   前記開先加工装置の作動を制御する制御部と、を備えており、
   複数の前記管体の開先が揃うよう前記管体それぞれの目標クランプ位置を決定し、
   前記管体を前記クランプ部材でクランプし、
   前記認識部材で前記差異を認識し、
   前記差異に基づき、前記切削部材の切削量を算出して、算出された切削量だけ前記切削部材を前記管体に向けて移動させ、
   前記切削部材で前記管体の開先加工を行う、開先加工装置の使用方法。
7. 前記移動部材は、前記切削部材を移動させるモータを備えており、
   前記モータは、サーボモータであり、
   前記制御部は、前記切削部材が前記管体に当接するまでの前記切削部材の移動速度を、前記管体に当接後の前記切削部材の移動速度より速くする、請求項６記載の開先加工装置の使用方法。

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