JP4256865B2

JP4256865B2 - 棒材供給機の棒材搬送量検出装置

Info

Publication number: JP4256865B2
Application number: JP2005236808A
Authority: JP
Inventors: 光義山口
Original assignee: 株式会社アルプスツール
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2016-04-11
Also published as: JP2006007416A

Description

本発明は、旋盤等の棒材加工機に棒材を自動供給する棒材供給機の棒材搬送量検出装置に関する。

棒材供給機は、棒材の搬送方向に伸びる送りチェーンに取付けられた押し棒の先端のグリッパで棒材の後端を把持し、該送りチェーンを送りモータで駆動することにより、該棒材をその延長線上に配置された棒材加工機へと連続的に送り込むようにした装置である。

棒材供給機で棒材を送る際、何等かの原因で押し棒の移動する距離が適正移動距離よりも小さくなったり又はストッパ（図２参照）の脱落等により適正移動距離よりも大きくなったりした場合、棒材が適正長さよりも短い長さしか送られず又は適正長さよりも長く送られてしまう。そのような場合には旋盤等の加工機で加工しても不良品となってしまう。

そのような不都合を回避するため、従来、カウンタにより押し棒の移動開始時点からその移動距離ｄを計数し、適正移動距離Ｄ（図２参照）よりも短い移動距離ｄ₁ （図２参照）のプリセット値で信号を出力するようにし、またプリセット値以上押し棒が移動するのに要する時間経過後にタイマが作動するようにしておき、上記カウンタが上記プリセット値による信号を出力する前にタイマが作動すると送り異常と判断するようなことが試みられている。また、カウンタにより押し棒の移動開始時点からその移動距離ｄを計数し、適正移動距離Ｄよりも長い移動距離ｄ₂（図２参照）のプリセット値で信号を出力するようにしておき、カウンタがこのプリセット値を計数すると送り異常と判断するようなことが試みられている。

ところが、上記従来の送り異常を検知する手段によれば、（Ｄ−ｄ₁ ）又は（ｄ₂ −Ｄ）の範囲であれば「正常」と判断されるので、旋盤のストッパに切粉等が付着したため棒材がストッパに完全に当たらない場合、（Ｄ−ｄ₁）又は（ｄ₂ −Ｄ）の範囲で棒材の送りが停止した場合等においても加工が実施されてしまう。この加工品は不良品であるが、良品中に混入した場合は目視による判別は困難であり、結果的に全品再検査を必要とするなど多大な労力を費やさざるを得ない。

また、従来押し棒の移動距離ｄは、押し棒の送りチェーンのスプロケットホイールに対してロータリエンコーダを配置しそのロータリエンコーダの回転によって検出しているので、棒材の先端が旋盤のストッパーに突き当たる時にスプロケットホイールが送りチェーンの弛み分だけ巻き上げると、棒材の移動距離≠ロータリエンコーダの計測値となり、適正な加工が困難になるおそれがある。

従って、本発明はそのような問題点を解決することができる手段を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、棒材（１４）を製品に加工するための送り出しにおいて棒材（１４）の後端を先端のグリッパ（１３）で把持すると共に駆動装置の駆動力により棒材（１４）の先端が主軸の前に配置されたストッパ（１６）に当たるまで製品の長さに相当する適正移動距離（Ｄ）だけ棒材（１４）を長手方向に搬送する押し棒（１２）と、上記棒材（１４）の移動距離として上記押し棒（１２）の移動距離（ｄ）を検出する移動距離検出手段とを具備した棒材供給機の棒材搬送量検出装置において、上記移動距離検出手段により検出された棒材（１４）の移動距離が上記適正移動距離（Ｄ）より小さい場合に、所定時間内で上記押し棒（１２）に前進と後退とのインチング動作を行わせてストッパ（１６）に対して棒材（１４）を前進及び後退させ、棒材（１４）の先端を上記ストッパ（１６）に当てるインチング手段を具備した構成を採用する。
請求項２の発明は、請求項１に記載の棒材供給機の棒材搬送量検出装置において、上記棒材の移動距離が上記適正移動距離より小さいと上記移動距離検出手段が検出した場合に搬送量不足のアラーム処理を行うアラーム手段を具備した構成を採用する。

また、請求項３の発明は、請求項１に記載の棒材供給機の棒材搬送量検出装置において、上記移動距離検出手段により検出された上記棒材の移動距離が上記適正移動距離を超える場合に搬送量オーバーのアラーム処理を行うアラーム手段を具備した構成を採用している。
請求項４の発明は、請求項１に記載の棒材供給機の棒材搬送量検出装置において、上記棒材の移動距離が上記適正移動距離と等しい場合であって上記押し棒による送出力が上記棒材に作用している時点でカウンタをリセットし、カウンタをセットする構成を採用している。

本発明によれば、例えば主軸のチャックの開きが悪く棒材の送りが不十分である場合、主軸内に付着した切粉等による棒材の送りが不十分である場合、送りチェーン、ガイドレール等に押し棒が引っ掛かっている場合等であっても、アラーム処理前にインチングにより棒材の送りを修正することができ、従って棒材供給機をできるだけ停止させないようにして稼働率を向上することができる。

また、押し棒の適正移動距離を予め設定し移動距離検出手段により決定した棒材の移動距離が適正移動距離より小さい場合に搬送量不足のアラーム処理を行うので、棒材が適正移動距離に等しい長さだけ送られた場合にのみ棒材を加工することができ、従って良品中に不良品が混じる等の不都合を防止することができる。
また、棒材の移動距離が適正移動距離を超える場合に搬送量オーバーのアラーム処理を行うので、棒材が適正移動距離に等しい長さだけ送られた場合にのみ棒材を加工することができ、従って良品中に不良品が混じる等の不都合を防止することができる。
また、押し棒による送出力が作用している時点でカウンタをリセットし、カウンタをセットするので、材送力が解除された場合に、その反動で押し棒が後退しても、その後退分だけ計測することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

＜実施の形態１＞
図１に示されるように、この棒材供給機２は、旋盤等の棒材加工機１に隣接しており、各種操作を行うための操作パネル３及び棒材供給機全体の制御を行うコントロールボックス４を備えている。

棒材加工機１は、図２及び図３に示されるように、棒材供給機２から供給される棒材１４の先端を受け止めて位置決めするためのストッパ１６、棒材１４を把持する主軸のチャック１９、刃物１８等を備えている。

棒材供給機２の本体は上記棒材加工機１に向かって水平に伸びており、該本体の内部には図２及び図３に示されるような機構が設けられている。すなわち、棒材加工機１の主軸のチャック１９の延長線上に棒材１４の押し棒１２が往復移動可能に配置され、該押し棒１２を駆動するための送りチェーン１１が無端状に配設されている。押し棒１２はその先端に棒材１４の後端を着脱自在に把持するグリッパ１３を有し、後端に上記送りチェーン１１との連結部を有している。この場合、押し棒１２は具体的にはフィードパイプであり、グリッパ１３は具体的にはフィンガーチャックである。送りチェーン１１は、本体内の前後にそれぞれ軸支されたスプロケットホイール９，１０間に掛け渡されており、本体後部に配置された送りモータ５からプーリ６，７及びベルト８を介して動力が伝達されるようになっている。

また、この棒材供給機２における棒材搬送量検出装置は、図２及び図３に示されるように、駆動装置の駆動力により棒材１４をその長手方向に搬送する上記押し棒１２と、押し棒１２の移動距離ｄを検出する移動距離検出手段と、上記移動距離検出手段２０により検出された移動距離ｄが予め設定された適正移動距離Ｄに達しない場合に搬送量不足のアラーム処理を行うアラーム手段とを具備している。

上記駆動装置は、上記送りモータ５、送りチェーン１１、プーリ６，７、ベルト８等で構成されてなるもので、押し棒１２を往復移動させるためのものである。

上記移動距離検出手段は、図３に示されるように、上記スプロケットホイール９の軸に連結されたロータリエンコーダ２０をその主体とするもので、該ロータリエンコーダ２０からのパルス信号を入力装置２１を介しマイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵという。）２２で処理するようになっている。ロータリエンコーダ２０は、上記プーリ７の回転角変位量に応じて所定数のパルス信号を出力するようになっている。このパルス信号は、例えば２０００パルス／１回転である。このパルス信号により示される上記プーリ７の回転角変位量は、それぞれ送りチェーン１１の直線変位量、押し棒の移動距離ｄ、棒材１４の直線変位量に等しい。

上記ＣＰＵ２２は、ロータリエンコーダ２０の出力パルス信号をカウントして棒材１４の搬送量を算出するといった算出手段としての機能を有する（以下、当該機能を「カウンタ」と称する。）。ＣＰＵ２２の記憶部には、図２に示されるような適正移動距離Ｄすなわち加工時の棒材設定長さが記憶されている。ＣＰＵ２２は所定の表示装置３４と入力キーボード３５とを具備している。

上記アラーム手段は、ＣＰＵ２２から出力される処理信号を出力装置２３を介し外部に出力し、上記送りモータ５の停止、上記刃物１８の棒材１４からの引き離し、警報の発生等を行わせるようになっている。

なお、入力装置２１、ＣＰＵ２２及び出力装置２３は上記コントロールボックス４内に納められ、表示装置３４及び入力キーボード３５は上記操作パネル３に配置されている。

次に、この棒材供給機の棒材搬送量検出装置のより具体的な構成についてＣＰＵ２２におけるアラーム処理手順と共に図２，図３及び図９を参照して説明する。

図２に示されるように、上記適正移動距離Ｄは刃物１８からストッパ１６までの距離であり、製品長さを決めるため切断する刃物１８の幅ａと製品加工長さｂに等しい。

まず、操作者が、操作パネル３から、押し棒１２の適正移動距離Ｄすなわち加工時の棒材設定長さと、適正移動距離Ｄよりも長い移動距離ｄ₂ の各設定値を設定する（ステップ１０１）。次に、加工機側からチャック開信号が入力されると（ステップ１０２，ＹＥＳ）、押し棒１２が前進を開始する（ステップ１０３）。

この時、ロータリエンコーダ２０のカウント値である押し棒１２の移動距離ｄが移動距離ｄ₂ すなわち棒材１４の有効加工長さをオーバーしたか否かを判断し（ステップ１０４）、カウント値が設定値以上の場合（ステップ１０４，ＹＥＳ）には送出量オーバーのアラームが出力される（ステップ１０５）。これにより、送りモータ５の緊急停止、刃物１８の棒材１４からの離反、警報等の措置がなされることとなる。

一方、カウント値が設定値に達しない場合（ステップ１０４，ＮＯ）、ＣＰＵ２２が送出完了信号が出力されたか否かを判断する（ステップ１０６）。送出完了信号は、チャック開信号入力時から２〜３秒後に、棒材供給機２から棒材加工機１に供給される。送出完了信号が出力されている場合（ステップ１０６，ＹＥＳ）には、チャック開信号がオフか否かを判断する（ステップ１０７）。

チャック開信号がオフであると判断する場合（ステップ１０７，ＹＥＳ）、ＣＰＵ２２は、押し棒１２の移動距離ｄが適正移動距離Ｄに達しているか否かを判断し（ステップ１０８）、達していないと判断した場合（ステップ１０８，ＮＯ）には、送出量不足のアラームが出力される（ステップ１０９）。これにより、上記と同様な警報等の措置がなされる。送出量不足は、棒材が送り出されなかった場合、ストッパ１６に切粉等が付着した場合等に生じる。

送出完了信号が出力され（ステップ１０６，ＹＥＳ）、チャック開信号がオフになると（ステップ１０７，ＹＥＳ）、カウンタのリセットとセットとがなされ（ステップ１１０，１１１）、押し棒１２による送出力がオフとされ（ステップ１１２）、棒材１４の加工が行われる（ステップ１１３）。製品加工が終了した後（ステップ１１４）、上記ステップ１０２〜１１３が繰り返される。

なお、ステップ１０８で適正移動距離Ｄを検出した後、押し棒１２による材送力が作用している時点でカウンタをリセットし（ステップ１１０）、直ちにカウンタをセット（ステップ１１１）するので、材送力が解除された場合に（ステップ１１２）、その反動で押し棒１２が後退しても、その後退分だけ計測することができる。例えば、リセット位置を０とし、後退した距離をマイナス量として計測することができる。また、加工中における押し棒１２の移動距離も同様にして表示することができる。

このように構成することで、寸法不良の製品加工を未然に防止することができ、刃物１８の破損等を防止することができる。

＜実施の形態２＞
この棒材供給機２の棒材搬送量検出装置は上記実施の形態１におけると略同様であり、図２及び図３に示されるように、駆動装置の駆動力により棒材１４をその長手方向に搬送する押し棒１２と、上記押し棒１２の移動距離ｄを検出する移動距離検出手段とを具備するが、上記押し棒１２の搬送開始から所定時間経過後、上記移動距離検出手段により検出された移動距離ｄが予め設定された適正移動距離Ｄよりも小さい場合に上記押し棒１２に前進と後退のインチング動作を行わせるインチング手段を具備した点において相違している。

上記インチング手段は、上記ＣＰＵ２２の出力信号により出力装置２３を介して送りモータ５を小刻みに正逆転させ、押し棒１２を前方と後方とに寸動させるようになっている。

この棒材供給機２の棒材搬送量検出装置のより具体的な構成について、そのＣＰＵ２２における処理手順と共に図２，図３及び図１０に基づき説明する。まず、操作者が、操作パネル３から、押し棒１２の適正移動距離Ｄすなわち加工時の棒材設定長さと、適正移動距離Ｄよりも長い移動距離ｄ₂ とを設定する（ステップ２０１）。次に、加工機１からチャック開信号が入力されると（ステップ２０２，ＹＥＳ）、押し棒１２が前進を開始する（ステップ２０３）。

この時、ロータリエンコーダ２０のカウント値である押し棒１２の移動距離ｄが移動距離ｄ₂ すなわち棒材１４の有効加工長さをオーバーしたか否かを判断し（ステップ２０４）、カウント値が設定値以上の場合（ステップ２０４，ＹＥＳ）は送出量オーバーのアラームが出力される（ステップ２０５）。これにより、送りモータ５の緊急停止、刃物１８の棒材１４からの離反、警報等の措置がなされることとなる。

一方、カウント値が設定値に達しない場合（ステップ２０４，ＮＯ）、ＣＰＵ２２が送出が完了したか否かを判断する（ステップ２０６）。送出完了か否かはチャック開信号入力時より２〜３秒後にタイマのタイムアップによりＣＰＵ２２内で判断する。送出完了の場合（ステップ２０６，ＹＥＳ）はインチング（寸動）時間制御タイマがタイムアップしたか否かを判断し（ステップ２０７）、タイムアップの場合（ステップ２０７，ＹＥＳ）は送出時間オーバーのアラームが出力される（ステップ２０８）。これにより、上述したと同様に送りモータ５の停止操作等がなされる。

インチング時間制御タイマがタイムアップしていない場合（ステップ２０７，ＮＯ）は、押し棒１２の移動距離ｄが適正移動距離Ｄに達しているか否かを判断し（ステップ２０９）、達していないと判断した場合（ステップ２０９，ＮＯ）には、押し棒１２をインチング動作させる。すなわち、まず押し棒１２の前進を停止させ（ステップ２１０）、次に後退側にインチングさせた後（ステップ２１１）、停止させ（ステップ２１２）、前進させる（ステップ２０３）。このインチング動作を押し棒１２の移動距離ｄが適正移動距離Ｄに到達するまでインチング時間制御タイマのセット時間内で繰り返す。

押し棒１２の移動距離ｄが適正移動距離Ｄに到達した場合は（ステップ２０９，ＹＥＳ）、送出完了信号を出力する（ステップ２１３）。送出完了信号は、棒材供給機２から棒材加工機１に供給される。送出完了信号が出力されている場合（ステップ２１３，ＹＥＳ）には、チャック開信号がオフか否かを判断し（ステップ２１４）、チャック開信号がオフであると判断する場合は（ステップ２１４，ＹＥＳ）、材送力が解除される前にカウンタのリセットとセットとを行なう（ステップ２１５，２１６）。その後、押し棒１２による送出力がオフとされ（ステップ２１７）、棒材１４の加工が行われる（ステップ２１８）。製品加工が終了すると（ステップ２１９）、上記ステップ２０２〜２１９が繰り返される。

なお、上記実施の形態１又は２のいずれにおいても押し棒１２の駆動を送りチェーン１１以外の手段によって行うことができ、例えばリードネジによって押し棒１２を駆動し、リードネジを回転させる送りモータにエンコーダ２０を取り付けるようにしてもよい。

＜実施の形態３＞
この棒材供給機は、図４に示されるように、その本体中に水平に配置された基台３６を有し、該基台３６上に同じく水平に支持された押し棒用ガイドレール３７を有している。該押し棒用ガイドレール３７の上には押し棒１２が前後の押し棒用スライダ３８，３９を介して保持されている。各押し棒用スライダ３８，３９は無端状の送りチェーン１１により駆動されるようになっており、送りチェーン１１は押し棒用ガイドレール３７の前後にそれぞれ軸支されたスプロケットホイール１０，９に掛け渡されている。送りチェーン１１は、上記基台３６上に配置された送りモータ５からプーリ６，７及びベルト８を介して後側のスプロケットホイール９に動力が伝達されることにより駆動されるようになっている。

この棒材供給機の棒材搬送量検出装置における移動距離検出手段は、上記押し棒１２に連動するようになっている。具体的には、図４乃至図８に示されるように、ワイヤ、ケーブル等の伸縮し難い線材等からなる無端体４０が後側の押し棒用スライダ３９に連結され、押し棒用ガイドレール３７の前後端のブラケット４１，４２上に軸支されたガイドプーリ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ間に掛け渡されている。この場合、ガイドプーリ４３ｂ，４３ｃのみ設け他のガイドプーリ４３ａ，４３ｄは省略してもよく、または四個以上設けるようにしてもよい。また、上記基台３６上にはブラケット４４を介しロータリエンコーダ２０が取り付けられており、該ロータリエンコーダ２０の軸端に固着されたエンコーダ用プーリ４５に上記無端体４０が掛けられている。このため、送りチェーン１１の駆動により押し棒１２が押し棒用ガイドレール３７上を前後方向に移動すると、押し棒１２の移動に伴って無端体４０もガイドプーリ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄに案内されつつ走行しロータリエンコーダ２０を回転させることとなる。

また、上記エンコーダ用プーリ４５の近傍には無端体４０の弛みを解消し無端体４０を該エンコーダ用プーリ４５に一定巻き掛け角度で巻き付けるためのテンションプーリ４６が配置されている。すなわち、テンションプーリ４６は上記エンコーダ用プーリ４５よりも後方において無端体４０を後方へ引っ張るようになっており、テンションプーリ用スライダ４７上に軸支され、該テンションプーリ用スライダ４７はテンションプーリ用ガイドレール４８上に摺動自在に支持され、該テンションプーリ用ガイドレール４８は上記基台３６上のブラケット４４に片持ち状に固定されている。そして、テンションプーリ用スライダ４７とブラケット４４との間にはガス式スプリング４９が介装されている。該ガス式スプリング４９の付勢力によってテンションプーリ４６は常時走行体に張力を加えるようになっている。ガス式スプリング４９は、シリンダー４９ａ内にガスを封入し、シリンダー４９ａ内のピストンの両側に加わるガス圧の差でピストンロッド４９ｂを一方向に付勢してなるものである。もちろんガス式スプリング４９に代え通常のコイルスプリングを用いることもできる。また、上記エンコーダ用プーリ４５とテンションプーリ４６との位置を入れ替え、ガス式スプリング４９を図５におけると逆向きにセットするようにしてもよい。

しかして、送りチェーン１１の駆動により押し棒１２が前進すると、押し棒１２の進行に伴って無端体４０が走行し、ロータリエンコーダ２０が押し棒１２の移動距離ｄを検出することとなる。このようにロータリエンコーダ２０は押し棒１２に連動するので、押し棒１２の移動距離ｄを正確に検出することができる。

この棒材供給機２における棒材搬送量検出装置のその他の構成は上記実施の形態１又は２と同様であり、上記押し棒１２に連動するロータリエンコーダ２０からの信号が入力装置２１（図３参照）に入力されることになる。

なお、上記押し棒１２の駆動は送りチェーン１１以外の手段によっても行うことができ、例えばリードネジによって送ることもできる。

棒材供給機と棒材加工機の概要を示す正面図である。棒材供給装置の機構の概略図である。棒材搬送量検出装置のブロック図である。棒材供給機の他の実施の形態を示す正面図である。上記棒材供給機のテンションプーリ近傍の部分切欠正面図である。上記棒材供給機のテンションプーリ近傍の部分切欠平面図である。図５中ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。図６中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。棒材搬送量検出装置の処理手順を示すフローチャートである。棒材搬送量検出装置の他の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１２…押し棒
１４…棒材
ｄ…移動距離
Ｄ…適正移動距離

Claims

棒材を製品に加工するための送り出しにおいて棒材の後端を先端のグリッパで把持すると共に駆動装置の駆動力により棒材の先端が主軸の前に配置されたストッパに当たるまで製品の長さに相当する適正移動距離だけ棒材を長手方向に搬送する押し棒と、
上記棒材の移動距離として上記押し棒の移動距離を検出する移動距離検出手段とを具備した棒材供給機の棒材搬送量検出装置において、
上記移動距離検出手段により検出された上記棒材の移動距離が上記適正移動距離より小さい場合に、所定時間内で上記押し棒に前進と後退とのインチング動作を行わせて上記ストッパに対して棒材を前進及び後退させ、棒材の先端を上記ストッパに当てるインチング手段を具備したことを特徴とする棒材供給機の棒材搬送量検出装置。
請求項1に記載の棒材供給機の棒材搬送量検出装置において、上記棒材の移動距離が上記適正移動距離より小さいと上記移動距離検出手段が検出した場合に搬送量不足のアラーム処理を行うアラーム手段を具備したことを特徴とする棒材供給機の棒材搬送量検出装置。
請求項１に記載の棒材供給機の棒材搬送量検出装置において、上記移動距離検出手段により検出された上記棒材の移動距離が上記適正移動距離を超える場合に搬送量オーバーのアラーム処理を行うアラーム手段を具備した棒材供給機の棒材搬送量検出装置。
請求項１に記載の棒材供給機の棒材搬送量検出装置において、上記棒材の移動距離が上記適正移動距離と等しい場合であって上記押し棒による送出力が上記棒材に作用している時点でカウンタをリセットし、カウンタをセットする棒材供給機の棒材搬送量検出装置。