JP4271934B2 - 棒材供給機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動旋盤等の工作機械に、被加工材である棒材を供給する棒材供給機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
棒材の先端部分に切削加工を施す自動旋盤に対して、長尺の棒材を自動供給する棒材供給機が知られている。棒材供給機は、加工前に、棒材を自動旋盤の主軸に供給するとき、及び加工後に、残材を排出するとき、棒材をクランプするためのクランプ機構を有する。
【０００３】
棒材は、自動旋盤への供給時には、棒材供給機のフィンガーチャックによりその後端を把持され、その状態で、フィンガーチャックが先端に配置された押棒により、加工中に棒材を回転可能に把持する自動旋盤の主軸チャックまで搬送される。クランプ機構は、フィンガーチャックが棒材を把持できるように、予め棒材をクランプし、押棒により棒材が自動旋盤に供給されるときには、棒材の移動を妨げないように、アンクランプ（解放）する。このクランプ機構は、棒材の供給に同期して作動し、安全上の観点から、クランプしたかどうかを判別する判別手段を備える必要がある。
【０００４】
また、棒材供給機は、自動旋盤まで棒材を案内するガイドレールを有し、このガイドレールに棒材を供給するための供給機構を備える。例えば、特許文献１には、棒材収容部に積載した多数の棒材を取出部材により取り出して、作動位置にある取出ストッパにより棒材の動きを規制しながら傾斜台の上に１本ずつ棒材を載せ、必要な時に、取出ストッパを退避位置まで退避させることにより、傾斜台上の棒材をガイドレールに供給する供給機構が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−８００３号公報
【０００６】
この取出ストッパは、ガイドレールに平行に配置された回転軸に、適当な間隔で離間して複数個取り付けられ、回転軸の回転により、作動位置と退避位置とを移動する。棒材を１本ずつ傾斜台の上に載せるためには、使用する棒材の直径に合わせて、取出ストッパの作動位置を予め調整しておく必要がある。具体的には、使用する棒材の直径が変更されるごとに、複数の取出ストッパについて、回転軸に対する円周方向の取付位置をそれぞれ調整しなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のクランプ機構は、機械的調整部等を含み機構的に複雑であった。さらに、例えば、シリンダ近接スイッチ等を配置して、棒材のクランプ及び棒材のクランプ位置への有無の判別を行う機能を有しているが、一層簡便なクランプ判別手段が望まれていた。
従来の供給機構は、使用する棒材の径に応じて、複数の個々の取出ストッパの位置をそれぞれ調整する必要があり、作業効率が悪かった。
この発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、簡素な構造を有する棒材供給機を提供することを目的とする。
また、本発明は、簡素な構造で、十分な安全性を有する棒材供給機のクランプ機構を提供することを他の目的とする。
さらに、本発明は、簡素な構造で、調整が簡単な棒材供給機の供給機構を提供することを別の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る棒材供給機は、
新たな棒材を補給する時に開閉して補給される棒材を受け入れ、該棒材を自動旋盤の主軸まで案内する略直線状に配置されたガイドレールと、自動旋盤への棒材供給若しくは自動旋盤からの残材排出のために一時的に棒材をクランプするためのクランプ部材と、を備えた棒材供給機であって、
前記ガイドレールと略平行に配置されたカムプレートと、
前記ガイドレールと前記クランプ部材とに対応して前記カムプレートに配置され、前記ガイドレールと前記クランプ部材とをそれぞれ駆動するための複数のカム部材と、
前記カムプレートを前記ガイドレールの長手方向に駆動することにより、前記カム部材を介して、前記クランプ部材を駆動して前記棒材をクランプさせ、棒材補給時に前記ガイドレールを駆動して開閉させるサーボモータと、
を備える、
ことを特徴とする。
【０００９】
棒材を自動旋盤で処理するときの振れを抑制するための振止めブッシュをさらに備え、複数のカム部材の少なくとも１つが、振止めブッシュに対応して前記カムプレートに配置され、振止めブッシュは、当該カム部材を介してサーボモータにより駆動され、棒材の前端部を把持するようにしてもよい。
【００１０】
サーボモータのトルクを制御して、クランプ部材のクランプ力を調整するクランプ調整手段をさらに備えることができる。
【００１１】
サーボモータの帰還信号の出力位置に基づいて、クランプ部材が棒材をクランプしたか否かを判別する判別手段をさらに備えることができる。
【００１２】
クランプ部材が棒材をクランプしたときのサーボモータの帰還信号の出力位置を記憶し、記憶している前回の出力位置と棒材をクランプしたときの出力位置との差が予め定められた許容値を超える場合には、異径材が混入したと判断する異径材判別手段をさらに備えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかる棒材供給機について、以下図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に、自動旋盤２に芯出し調整して取り付けられた棒材供給機１の概略図を示す。
フィンガーチャック５を備えた押棒４が、自動旋盤２の主軸チャック３の回転中心の延長線上にある。即ち、棒材供給機１の軸線と自動旋盤２の主軸チャック３の回転中心線とが共軸になっている。従って、フィンガーチャック５により後端を把持された棒材６は、押棒４により、主軸チャック３の回転中心の延長線に沿って、主軸チャック３まで搬送され得る。
【００１６】
さらに具体的には、次に説明する棒材供給機１の供給機構が、予めストックしておいた棒材を順次自動旋盤２に供給するために、後述するガイドレール内に、棒材を１本ずつ供給する。次いで、供給された棒材をフィンガーチャック５により把持し、押棒４を駆動して把持した棒材を自動旋盤２に向かってガイドレール内を移動させ、自動旋盤２の主軸チャック３まで搬送する。このとき、後述するクランプ機構は、ガイドレール内に供給された棒材をフィンガーチャック５により把持するときに、棒材の把持を円滑かつ確実にするために、当該棒材を一時的にクランプする。
以下に、供給機構の構成及びその動作、クランプ機構の構成及びその動作について、それぞれ説明する。
【００１７】
（供給機構）
図２は、棒材供給機１の供給機構２０の斜視図を模式的に示す。
【００１８】
供給機構２０は、爪部材２１、アーム部２２、調整軸２３、締付部材２５、回転レバー２６、材料棚２７、ストッパ２８、ガイドレール２９から構成される。爪部材２１、アーム部２２、締付部材２５、回転レバー２６から構成される供給機構２０の複数のユニットは、棒材供給機１の軸線方向（調整軸２３の長手方向）に沿って離間して配置される。
【００１９】
爪部材２１は、回転レバー２６により上下に動かされる。材料供給時には、爪部材２１は、回転レバー２６により下方に押圧されて、材料棚２７に並べられた棒材のストッパ側（下流側）から１番目と２番目の棒材の間にその先端部を挿入する。これにより、ストッパ２８が開放されたときには、下から２番目以降の棒材の移動を防止し、下から１番目の棒材のみがガイドレール２９内に落下される。
【００２０】
アーム部２２は、爪部材２１を回転可能に軸支する。また、アーム部２２は、調整軸２３に固定され、調整軸２３の円周方向の角度（回転角度）を調整することにより、その位置を調節される。
【００２１】
調整軸２３は、締付部材２５を介して支持部材に取り付けられる。調整軸２３は、締付部材２５を所定の工具（例えば、締付レバー）で緩めることにより、回転可能になる。従って、調整軸２３に固定されたアーム部２２の位置を、使用する棒材の外径に応じて変更可能にする。
【００２２】
締付部材２５は、調整軸２３を支持部材に固定する。前述したように、締付部材２５を所定の工具で緩めることにより、調整軸２３を回転可能とすることができる。
【００２３】
材料棚２７は、ガイドレール２９に対して略平行に傾斜して配置され、供給する棒材を載置する。
【００２４】
ストッパ２８は、材料棚の下流側の縁部に配置され、棒材供給時以外には閉鎖されている。ストッパ２８は、ガイドレール２９に向かって傾斜した材料棚２７の下流側で、傾斜に従ってガイドレール２９に向かって移動しようとする棒材を棚面上に保持する。
【００２５】
ガイドレール２９は、供給された棒材を、自動旋盤２まで案内する。
【００２６】
（供給機構の動作）
次に、供給機構２０の動作について簡単に説明する。
【００２７】
まず、使用する棒材の外径に合わせて、アーム部２２の位置を調整するために、締付部材２５を所定の工具で緩め、調整軸２３を回転可能とする。次いで、レンチ、回転レバー等の汎用若しくは専用工具を用いて、調整軸２３を回転させ、爪部材２１の先端部が所定位置になるように、アーム部２２の位置を調整する。この後、再度、所定の工具を用いて、締付部材２５を締め付け、調整軸２３を支持部材に固定する。このとき、アーム部２２は、調整軸２３に固定されているので、複数の爪部材２１に対応して複数のアーム部２２が存在するが、これらを個々に調整する必要はなく、調整軸２３を回転させるだけで、全ての爪部材２１（及びアーム部２２）を所望の位置に設定することができる。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、材料供給時以外には、供給機構２０は、ストッパ２８を閉鎖し、回転レバー２６を回転させて、爪部材２１を棒材の上方に待機させる。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、材料供給時には、供給機構２０は、まず、回転レバー２６を回転させ爪部材２１を下方に押圧しながら、ストッパ２８を下限にして、材料棚２７に並べられた棒材の下から１番目と２番目の棒材の間に複数の爪部材２１の先端部を挿入する。次いで、供給機構２０は、長い棒材を複数の爪部材２１により保持した状態で、ストッパ２８を開放して、下から１番目の棒材のみをガイドレール２９内へ落下させる。
【００３０】
（クランプ機構）
図４にクランプ機構を取り付けた概略全体図を示す。
【００３１】
クランプ機構３０は、上部クランプ部材３１、下部クランプ部材３２、ガイドバー３３、カムフォロア３４、カム３５、カムプレート３６、ブラケット３７、駆動モータ３８、送りネジ３９から構成される。また、カムプレート３６には、ガイドレールａ〜ｃ及び後ガイドレールを動かすためのカムａ〜ｆが配置されている。ガイドレール、並びに後ガイドレールは、カムプレートの移動に伴って各カムフォロアがカム山に沿って移動するので、各カムフォロアの動きを介して、作動することになる。
【００３２】
図５は、図４において矢印Ａ方向からみたクランプ機構３０の詳細図である。図５に示すように、上下クランプ部材３１，３２は、ガイドバー３３に沿って移動可能に配置されている。
【００３３】
また、カムフォロア３４は、上下クランプ部材３１，３２にそれぞれ固定されている。図５（ａ）は、カムフォロア３４がカム３５の溝の平坦部にあるときのクランプ機構３０の状態を示す。また、図５（ｂ）は、カムプレート３６が移動して、カムフォロア３４がカム３５の溝の傾斜部に存在するときのクランプ機構の状態を示す。図５（ａ）及び（ｂ）を参照して、カムフォロア３４がカム３５の溝の傾斜部に存在するときには、上部クランプ部材３１は下方に、下部クランプ部材３２は上方に、それぞれガイドバー３３に沿って移動している。このように、カムプレート３６の移動に伴って、カムフォロア３４がカム３５の溝に沿って移動するとき、上下クランプ部材３１，３２も、それぞれガイドバー３３に沿って、上下に移動可能である。
【００３４】
断面が凹形状の上部材料支持部材４１が上部クランプ部材３１に、断面が凸形状の下部材料支持部材４２が下部クランプ部材３２に、それぞれ固定される。これらの上下の材料支持部材４１，４２は、上下のクランプ部材３１，３２と共に動き、所定位置で棒材をクランプする。
【００３５】
カム３５は、カムプレート３６に螺号により固定され一体となっている。
【００３６】
カムプレート３６は、ブラケット３７を介し、送りネジナットと一体になっている。図５を参照して、前述したように、カムプレート３６には、クランプ機構３０用のカム３５以外に、ガイドレールａ〜ｃ及び後ガイドレールを動かすためのカムａ〜ｆが配置されている。
【００３７】
駆動モータ３８は、サーボモータ４５及び制御装置５０から構成される。図６に駆動モータの構成図を示す。制御装置５０は、エンコーダ５１、制御部５２、サーボアンプ部５３、記憶部５４、演算部５５から構成される。
【００３８】
エンコーダ５１は、サーボモータ４５の出力位置を検出する。エンコーダ５１は、検出した位置信号を制御部５２に送信する。
【００３９】
制御部５２は、エンコーダ５１から受信した位置信号を位置帰還信号として処理する。一方、制御部５２は、位置指令信号を生成する（この位置指令信号は、外部から受信してもよい）。制御部５２は、位置指令信号と位置帰還信号とに基づいて位置偏差を求め、当該位置偏差をサーボゲイン倍して出力信号を生成し、サーボアンプ部５３に送信する。
【００４０】
制御部５２は、サーボアンプ部５３からトルク検出信号を受信し、所定範囲のトルクとなるように、サーボアンプ部５３の駆動信号を制御する。このとき、サーボモータのトルクは、棒材クランプ力と対応するので、結果として、制御部５２は、棒材クランプ力を所定範囲に調整することができる。
【００４１】
制御部５２は、位置帰還信号に基づいて出力位置を求める。求めた出力位置は、カム３５の位置即ち上下クランプ部材３１，３２の上下位置と対応するので、制御部５２は、棒材クランプ動作において、実際に上下クランプ部材３１，３２が棒材をクランプしたか否かを判別することができる。
また、制御部５２は、出力位置を示す信号を演算部５５に送信する。
【００４２】
サーボアンプ部５３は、受信した出力信号に基づいて、駆動信号を生成し、当該駆動信号によりサーボモータ４５を駆動する。サーボアンプ部５３は、サーボモータ４５に発生するトルクを検出する。
【００４３】
記憶部５４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを備える。記憶部５４は、制御部５２が位置帰還信号に基づいて特定した出力位置を記憶する。また、記憶部５４は、予め定められた許容値（異径材の判断基準）を記憶する。
【００４４】
演算部５５は、棒材クランプ動作で実際に棒材をクランプしたときのサーボモータ４５の位置帰還信号から特定した出力位置を制御部５２から受信し、記憶部５４に記憶された前回の出力位置と比較する。演算部５５は、この比較値が前述した許容値を外れた場合には、異径材が混入したことを判別して、停止信号を制御部５２に送信する。この場合、制御部５２は、サーボモータ４５の駆動を停止する信号をサーボアンプ部５３に送信してクランプ動作を停止させる。
【００４５】
駆動モータ３８は、送りネジナット及びブラケット３７を介して、カムプレート３６を駆動する。前述したように、カムプレート３６には、カム３５及びカムａ〜ｇが固定されているので、カムプレート３６の動きに伴って、クランプ機構３０及びガイドレールａ〜ｃ、並びに後ガイドレールも作動する。
【００４６】
送りネジ３９は、サーボモータのシャフトに嵌合される。さらに、送りネジ３９は、送りネジナットを介してブラケット３７と嵌合する。即ち、送りネジ３９は、モータの駆動力をブラケット３７を介して、カムプレート３６に伝達する。
【００４７】
（クランプ機構の動作）
図７は、クランプ機構の動作を棒材供給機全体の動作と共に示した模式図である。
【００４８】
まず、初期状態では、図７（ａ）に示すように、棒材が供給機構２０により、ガイドレール内に供給された状態である。このとき、図５（ａ）を参照して、カムプレート３６は、矢印Ｂの方向に移動し、これに伴ってカムフォロア３４は、カム３５の溝の平坦部の端部に存在する。従って、図７（ａ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２はアンクランプされている。
【００４９】
次いで、図５（ｂ）を参照して、図示しない駆動モータにより、カムプレート３６が矢印Ｃの方向に移動し、カムフォロア３４は、カム３５の溝の傾斜部の所定位置（棒材の外径によりその位置は異なる）に存在する。従って、図７（ｂ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は棒材をクランプする。
【００５０】
次に、図７（ｃ）に示すように、先端にフィンガーチャックが配置された押棒が図示しない駆動部により駆動され、棒材の後端をフィンガーチャックが把持する。このとき、図５（ｂ）において、カムフォロア３４の位置は、カム３５の溝の傾斜部の所定位置で変化しない。従って、図７（ｃ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は棒材をクランプしたままである。
【００５１】
この後、図５（ａ）を参照して、カムプレート３６が矢印Ｂの方向に移動し、カムフォロア３４は、カム３５の溝の平坦部に存在する。従って、図７（ｄ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は棒材をアンクランプする。このとき、棒材の後端を把持するフィンガーチャックを有する押棒は、図示しない自動旋盤に棒材を供給する。
【００５２】
図７（ｄ）の状態で、棒材の先端部の切削加工が終了し、加工部分が自動旋盤内に取り出されると、図７（ｅ）に示すように、フィンガーチャックに把持された残材がクランプ可能な位置まで、押棒が後退する。このとき、図５（ａ）において、カムフォロア３４は、カム３５の溝の平坦部にあって変化しない。従って、図７（ｅ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２はアンクランプ状態のままである。
【００５３】
次いで、図５（ｂ）において、カムプレート３６が矢印Ｃの方向に移動し、カムフォロア３４は、カム３５の溝の傾斜部の所定位置に移動する。従って、図７（ｆ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は残材をクランプする。
【００５４】
次に、図７（ｇ）に示すように、フィンガーチャックが残材を解放した後、先端にフィンガーチャックが配置された押棒が図示しない駆動部により駆動され、所定位置まで後退する。このとき、図５（ｂ）において、カムフォロア３４の位置は、カム３５の溝の傾斜部の所定位置で変化しない。従って、図７（ｇ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は残材をクランプしたままである。
【００５５】
この後、図５（ａ）において、カム３５が矢印Ｂの方向に移動し、カムフォロア３４は、カム３５の溝の平坦部に存在する。従って、図７（ｈ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は残材をアンクランプする。このとき、排出された残材は、所定の方法により回収される。
【００５６】
以上説明したように、上記の実施形態によれば、異なる外径を有する棒材を使用する場合に、複数の爪部材に対応する複数のアーム部を個々に調整する必要はなく、複数のアーム部が固定された調整軸を回転させるだけで、全ての爪部材を所望の位置に設定することができる。
【００５７】
また、上記の実施形態によれば、カムプレートをサーボモータで駆動し、このカムプレートの動きに同期して、カムプレートに取り付けられたカムを介して、クランプ機構、ガイドレール等が動かされる。従って、クランプ機構の駆動部を、他の構成部品の駆動部と兼用することが可能で、装置の簡素化を図ることができる。また、サーボモータの位置帰還信号に基づいて、棒材クランプ動作で、実際に棒材をクランプしたか否かを判別する。さらに、前回の位置帰還信号と比較することにより、異径材が混入した場合でもそのことを検知することができる。以上のように予防安全の観点からも有利である。
【００５８】
本発明は、上記の実施形態に限定されず、その応用及び変形等は任意である。例えば、上記の説明では、棒材供給機１は、振止めブッシュを備えていない。しかし、必要に応じて、工作中の棒材の振動や暴れ等を防止するために、図４に示すカムプレート３６に沿って自動旋盤側の先端部に振止めブッシュを配置することができる。このとき、クランプ機構３０及びガイドレールａ〜ｃ等と同様に、カムプレート３６に振止めブッシュに対応するカムを取り付け、カムプレート３６の動きに伴って、振止めブッシュを作動させることができる。振止めブッシュ専用の駆動部が省略されるので、装置の簡素化が可能である。
【００５９】
上記実施の形態では、駆動モータは、制御装置を備えると説明した。この制御装置の構成は、上記の実施形態に限定されず任意である。さらに、制御装置は、例えば、装置全体を制御する主制御部に統合することもできる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、簡素な構造を有する棒材供給機を提供することができる。
また、簡素な構造で、十分な安全性を有する棒材供給機のクランプ機構を提供することができる。
さらに、簡素な構造で、調整が簡単な棒材供給機の供給機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる棒材供給機を自動旋盤に芯出し据付した状態を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる棒材供給機の供給機構の概略を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、棒材供給時以外の供給機構の位置を示す概略断面図である。
（ｂ）は、棒材供給時の供給機構の位置を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる棒材供給機のクランプ機構の概略を示す斜視図である。
【図５】図４のクランプ機構を矢印Ａ方向からみたクランプ機構の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかるクランプ機構の駆動モータの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかるクランプ機構の動作を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 棒材供給機
２ 自動旋盤
３ 主軸チャック
２０ 供給機構
２１ 爪部材
２２ アーム部
２３ 調整軸
２５ 締付部材
２６ 回転レバー
２７ 材料棚
２８ ストッパ
２９ ガイドレール
３０ クランプ機構
３１ 上部クランプ部材
３２ 下部クランプ部材
３３ ガイドバー
３４ カムフォロア
３５ カム
３６ カムプレート
３７ ブラケット
３８ 駆動モータ
３９ 送りネジ
４１ 上部材料支持部材
４２ 下部材料支持部材
４５ サーボモータ
５０ 制御装置
５１ エンコーダ
５２ 制御部
５３ サーボアンプ部
５４ 記憶部
５５ 演算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動旋盤等の工作機械に、被加工材である棒材を供給する棒材供給機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
棒材の先端部分に切削加工を施す自動旋盤に対して、長尺の棒材を自動供給する棒材供給機が知られている。棒材供給機は、加工前に、棒材を自動旋盤の主軸に供給するとき、及び加工後に、残材を排出するとき、棒材をクランプするためのクランプ機構を有する。
【０００３】
棒材は、自動旋盤への供給時には、棒材供給機のフィンガーチャックによりその後端を把持され、その状態で、フィンガーチャックが先端に配置された押棒により、加工中に棒材を回転可能に把持する自動旋盤の主軸チャックまで搬送される。クランプ機構は、フィンガーチャックが棒材を把持できるように、予め棒材をクランプし、押棒により棒材が自動旋盤に供給されるときには、棒材の移動を妨げないように、アンクランプ（解放）する。このクランプ機構は、棒材の供給に同期して作動し、安全上の観点から、クランプしたかどうかを判別する判別手段を備える必要がある。
【０００４】
また、棒材供給機は、自動旋盤まで棒材を案内するガイドレールを有し、このガイドレールに棒材を供給するための供給機構を備える。例えば、特許文献１には、棒材収容部に積載した多数の棒材を取出部材により取り出して、作動位置にある取出ストッパにより棒材の動きを規制しながら傾斜台の上に１本ずつ棒材を載せ、必要な時に、取出ストッパを退避位置まで退避させることにより、傾斜台上の棒材をガイドレールに供給する供給機構が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−８００３号公報
【０００６】
この取出ストッパは、ガイドレールに平行に配置された回転軸に、適当な間隔で離間して複数個取り付けられ、回転軸の回転により、作動位置と退避位置とを移動する。棒材を１本ずつ傾斜台の上に載せるためには、使用する棒材の直径に合わせて、取出ストッパの作動位置を予め調整しておく必要がある。具体的には、使用する棒材の直径が変更されるごとに、複数の取出ストッパについて、回転軸に対する円周方向の取付位置をそれぞれ調整しなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のクランプ機構は、機械的調整部等を含み機構的に複雑であった。さらに、例えば、シリンダ近接スイッチ等を配置して、棒材のクランプ及び棒材のクランプ位置への有無の判別を行う機能を有しているが、一層簡便なクランプ判別手段が望まれていた。
従来の供給機構は、使用する棒材の径に応じて、複数の個々の取出ストッパの位置をそれぞれ調整する必要があり、作業効率が悪かった。
この発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、簡素な構造を有する棒材供給機を提供することを目的とする。
また、本発明は、簡素な構造で、十分な安全性を有する棒材供給機のクランプ機構を提供することを他の目的とする。
さらに、本発明は、簡素な構造で、調整が簡単な棒材供給機の供給機構を提供することを別の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る棒材供給機は、
新たな棒材を補給する時に開閉して補給される棒材を受け入れ、該棒材を自動旋盤の主軸まで案内する略直線状に配置されたガイドレールと、自動旋盤への棒材供給若しくは自動旋盤からの残材排出のために一時的に棒材をクランプするためのクランプ部材と、を備えた棒材供給機であって、
前記ガイドレールと略平行に配置されたカムプレートと、
前記ガイドレールと前記クランプ部材とに対応して前記カムプレートに配置され、前記ガイドレールと前記クランプ部材とをそれぞれ駆動するための複数のカム部材と、
前記カムプレートを前記ガイドレールの長手方向に駆動することにより、前記カム部材を介して、前記クランプ部材を駆動して前記棒材をクランプさせ、棒材補給時に前記ガイドレールを駆動して開閉させるサーボモータと、
を備える、
ことを特徴とする。
【０００９】
棒材を自動旋盤で処理するときの振れを抑制するための振止めブッシュをさらに備え、複数のカム部材の少なくとも１つが、振止めブッシュに対応して前記カムプレートに配置され、振止めブッシュは、当該カム部材を介してサーボモータにより駆動され、棒材の前端部を把持するようにしてもよい。
【００１０】
サーボモータのトルクを制御して、クランプ部材のクランプ力を調整するクランプ調整手段をさらに備えることができる。
【００１１】
サーボモータの帰還信号の出力位置に基づいて、クランプ部材が棒材をクランプしたか否かを判別する判別手段をさらに備えることができる。
【００１２】
クランプ部材が棒材をクランプしたときのサーボモータの帰還信号の出力位置を記憶し、記憶している前回の出力位置と棒材をクランプしたときの出力位置との差が予め定められた許容値を超える場合には、異径材が混入したと判断する異径材判別手段をさらに備えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかる棒材供給機について、以下図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に、自動旋盤２に芯出し調整して取り付けられた棒材供給機１の概略図を示す。
フィンガーチャック５を備えた押棒４が、自動旋盤２の主軸チャック３の回転中心の延長線上にある。即ち、棒材供給機１の軸線と自動旋盤２の主軸チャック３の回転中心線とが共軸になっている。従って、フィンガーチャック５により後端を把持された棒材６は、押棒４により、主軸チャック３の回転中心の延長線に沿って、主軸チャック３まで搬送され得る。
【００１６】
さらに具体的には、次に説明する棒材供給機１の供給機構が、予めストックしておいた棒材を順次自動旋盤２に供給するために、後述するガイドレール内に、棒材を１本ずつ供給する。次いで、供給された棒材をフィンガーチャック５により把持し、押棒４を駆動して把持した棒材を自動旋盤２に向かってガイドレール内を移動させ、自動旋盤２の主軸チャック３まで搬送する。このとき、後述するクランプ機構は、ガイドレール内に供給された棒材をフィンガーチャック５により把持するときに、棒材の把持を円滑かつ確実にするために、当該棒材を一時的にクランプする。
以下に、供給機構の構成及びその動作、クランプ機構の構成及びその動作について、それぞれ説明する。
【００１７】
（供給機構）
図２は、棒材供給機１の供給機構２０の斜視図を模式的に示す。
【００１８】
供給機構２０は、爪部材２１、アーム部２２、調整軸２３、締付部材２５、回転レバー２６、材料棚２７、ストッパ２８、ガイドレール２９から構成される。爪部材２１、アーム部２２、締付部材２５、回転レバー２６から構成される供給機構２０の複数のユニットは、棒材供給機１の軸線方向（調整軸２３の長手方向）に沿って離間して配置される。
【００１９】
爪部材２１は、回転レバー２６により上下に動かされる。材料供給時には、爪部材２１は、回転レバー２６により下方に押圧されて、材料棚２７に並べられた棒材のストッパ側（下流側）から１番目と２番目の棒材の間にその先端部を挿入する。これにより、ストッパ２８が開放されたときには、下から２番目以降の棒材の移動を防止し、下から１番目の棒材のみがガイドレール２９内に落下される。
【００２０】
アーム部２２は、爪部材２１を回転可能に軸支する。また、アーム部２２は、調整軸２３に固定され、調整軸２３の円周方向の角度（回転角度）を調整することにより、その位置を調節される。
【００２１】
調整軸２３は、締付部材２５を介して支持部材に取り付けられる。調整軸２３は、締付部材２５を所定の工具（例えば、締付レバー）で緩めることにより、回転可能になる。従って、調整軸２３に固定されたアーム部２２の位置を、使用する棒材の外径に応じて変更可能にする。
【００２２】
締付部材２５は、調整軸２３を支持部材に固定する。前述したように、締付部材２５を所定の工具で緩めることにより、調整軸２３を回転可能とすることができる。
【００２３】
材料棚２７は、ガイドレール２９に対して略平行に傾斜して配置され、供給する棒材を載置する。
【００２４】
ストッパ２８は、材料棚の下流側の縁部に配置され、棒材供給時以外には閉鎖されている。ストッパ２８は、ガイドレール２９に向かって傾斜した材料棚２７の下流側で、傾斜に従ってガイドレール２９に向かって移動しようとする棒材を棚面上に保持する。
【００２５】
ガイドレール２９は、供給された棒材を、自動旋盤２まで案内する。
【００２６】
（供給機構の動作）
次に、供給機構２０の動作について簡単に説明する。
【００２７】
まず、使用する棒材の外径に合わせて、アーム部２２の位置を調整するために、締付部材２５を所定の工具で緩め、調整軸２３を回転可能とする。次いで、レンチ、回転レバー等の汎用若しくは専用工具を用いて、調整軸２３を回転させ、爪部材２１の先端部が所定位置になるように、アーム部２２の位置を調整する。この後、再度、所定の工具を用いて、締付部材２５を締め付け、調整軸２３を支持部材に固定する。このとき、アーム部２２は、調整軸２３に固定されているので、複数の爪部材２１に対応して複数のアーム部２２が存在するが、これらを個々に調整する必要はなく、調整軸２３を回転させるだけで、全ての爪部材２１（及びアーム部２２）を所望の位置に設定することができる。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、材料供給時以外には、供給機構２０は、ストッパ２８を閉鎖し、回転レバー２６を回転させて、爪部材２１を棒材の上方に待機させる。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、材料供給時には、供給機構２０は、まず、回転レバー２６を回転させ爪部材２１を下方に押圧しながら、ストッパ２８を下限にして、材料棚２７に並べられた棒材の下から１番目と２番目の棒材の間に複数の爪部材２１の先端部を挿入する。次いで、供給機構２０は、長い棒材を複数の爪部材２１により保持した状態で、ストッパ２８を開放して、下から１番目の棒材のみをガイドレール２９内へ落下させる。
【００３０】
（クランプ機構）
図４にクランプ機構を取り付けた概略全体図を示す。
【００３１】
クランプ機構３０は、上部クランプ部材３１、下部クランプ部材３２、ガイドバー３３、カムフォロア３４、カム３５、カムプレート３６、ブラケット３７、駆動モータ３８、送りネジ３９から構成される。また、カムプレート３６には、ガイドレールａ〜ｃ及び後ガイドレールを動かすためのカムａ〜ｆが配置されている。ガイドレール、並びに後ガイドレールは、カムプレートの移動に伴って各カムフォロアがカム山に沿って移動するので、各カムフォロアの動きを介して、作動することになる。
【００３２】
図５は、図４において矢印Ａ方向からみたクランプ機構３０の詳細図である。図５に示すように、上下クランプ部材３１，３２は、ガイドバー３３に沿って移動可能に配置されている。
【００３３】
また、カムフォロア３４は、上下クランプ部材３１，３２にそれぞれ固定されている。図５（ａ）は、カムフォロア３４がカム３５の溝の平坦部にあるときのクランプ機構３０の状態を示す。また、図５（ｂ）は、カムプレート３６が移動して、カムフォロア３４がカム３５の溝の傾斜部に存在するときのクランプ機構の状態を示す。図５（ａ）及び（ｂ）を参照して、カムフォロア３４がカム３５の溝の傾斜部に存在するときには、上部クランプ部材３１は下方に、下部クランプ部材３２は上方に、それぞれガイドバー３３に沿って移動している。このように、カムプレート３６の移動に伴って、カムフォロア３４がカム３５の溝に沿って移動するとき、上下クランプ部材３１，３２も、それぞれガイドバー３３に沿って、上下に移動可能である。
【００３４】
断面が凹形状の上部材料支持部材４１が上部クランプ部材３１に、断面が凸形状の下部材料支持部材４２が下部クランプ部材３２に、それぞれ固定される。これらの上下の材料支持部材４１，４２は、上下のクランプ部材３１，３２と共に動き、所定位置で棒材をクランプする。
【００３５】
カム３５は、カムプレート３６に螺号により固定され一体となっている。
【００３６】
カムプレート３６は、ブラケット３７を介し、送りネジナットと一体になっている。図５を参照して、前述したように、カムプレート３６には、クランプ機構３０用のカム３５以外に、ガイドレールａ〜ｃ及び後ガイドレールを動かすためのカムａ〜ｆが配置されている。
【００３７】
駆動モータ３８は、サーボモータ４５及び制御装置５０から構成される。図６に駆動モータの構成図を示す。制御装置５０は、エンコーダ５１、制御部５２、サーボアンプ部５３、記憶部５４、演算部５５から構成される。
【００３８】
エンコーダ５１は、サーボモータ４５の出力位置を検出する。エンコーダ５１は、検出した位置信号を制御部５２に送信する。
【００３９】
制御部５２は、エンコーダ５１から受信した位置信号を位置帰還信号として処理する。一方、制御部５２は、位置指令信号を生成する（この位置指令信号は、外部から受信してもよい）。制御部５２は、位置指令信号と位置帰還信号とに基づいて位置偏差を求め、当該位置偏差をサーボゲイン倍して出力信号を生成し、サーボアンプ部５３に送信する。
【００４０】
制御部５２は、サーボアンプ部５３からトルク検出信号を受信し、所定範囲のトルクとなるように、サーボアンプ部５３の駆動信号を制御する。このとき、サーボモータのトルクは、棒材クランプ力と対応するので、結果として、制御部５２は、棒材クランプ力を所定範囲に調整することができる。
【００４１】
制御部５２は、位置帰還信号に基づいて出力位置を求める。求めた出力位置は、カム３５の位置即ち上下クランプ部材３１，３２の上下位置と対応するので、制御部５２は、棒材クランプ動作において、実際に上下クランプ部材３１，３２が棒材をクランプしたか否かを判別することができる。
また、制御部５２は、出力位置を示す信号を演算部５５に送信する。
【００４２】
サーボアンプ部５３は、受信した出力信号に基づいて、駆動信号を生成し、当該駆動信号によりサーボモータ４５を駆動する。サーボアンプ部５３は、サーボモータ４５に発生するトルクを検出する。
【００４３】
記憶部５４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを備える。記憶部５４は、制御部５２が位置帰還信号に基づいて特定した出力位置を記憶する。また、記憶部５４は、予め定められた許容値（異径材の判断基準）を記憶する。
【００４４】
演算部５５は、棒材クランプ動作で実際に棒材をクランプしたときのサーボモータ４５の位置帰還信号から特定した出力位置を制御部５２から受信し、記憶部５４に記憶された前回の出力位置と比較する。演算部５５は、この比較値が前述した許容値を外れた場合には、異径材が混入したことを判別して、停止信号を制御部５２に送信する。この場合、制御部５２は、サーボモータ４５の駆動を停止する信号をサーボアンプ部５３に送信してクランプ動作を停止させる。
【００４５】
駆動モータ３８は、送りネジナット及びブラケット３７を介して、カムプレート３６を駆動する。前述したように、カムプレート３６には、カム３５及びカムａ〜ｇが固定されているので、カムプレート３６の動きに伴って、クランプ機構３０及びガイドレールａ〜ｃ、並びに後ガイドレールも作動する。
【００４６】
送りネジ３９は、サーボモータのシャフトに嵌合される。さらに、送りネジ３９は、送りネジナットを介してブラケット３７と嵌合する。即ち、送りネジ３９は、モータの駆動力をブラケット３７を介して、カムプレート３６に伝達する。
【００４７】
（クランプ機構の動作）
図７は、クランプ機構の動作を棒材供給機全体の動作と共に示した模式図である。
【００４８】
まず、初期状態では、図７（ａ）に示すように、棒材が供給機構２０により、ガイドレール内に供給された状態である。このとき、図５（ａ）を参照して、カムプレート３６は、矢印Ｂの方向に移動し、これに伴ってカムフォロア３４は、カム３５の溝の平坦部の端部に存在する。従って、図７（ａ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２はアンクランプされている。
【００４９】
次いで、図５（ｂ）を参照して、図示しない駆動モータにより、カムプレート３６が矢印Ｃの方向に移動し、カムフォロア３４は、カム３５の溝の傾斜部の所定位置（棒材の外径によりその位置は異なる）に存在する。従って、図７（ｂ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は棒材をクランプする。
【００５０】
次に、図７（ｃ）に示すように、先端にフィンガーチャックが配置された押棒が図示しない駆動部により駆動され、棒材の後端をフィンガーチャックが把持する。このとき、図５（ｂ）において、カムフォロア３４の位置は、カム３５の溝の傾斜部の所定位置で変化しない。従って、図７（ｃ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は棒材をクランプしたままである。
【００５１】
この後、図５（ａ）を参照して、カムプレート３６が矢印Ｂの方向に移動し、カムフォロア３４は、カム３５の溝の平坦部に存在する。従って、図７（ｄ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は棒材をアンクランプする。このとき、棒材の後端を把持するフィンガーチャックを有する押棒は、図示しない自動旋盤に棒材を供給する。
【００５２】
図７（ｄ）の状態で、棒材の先端部の切削加工が終了し、加工部分が自動旋盤内に取り出されると、図７（ｅ）に示すように、フィンガーチャックに把持された残材がクランプ可能な位置まで、押棒が後退する。このとき、図５（ａ）において、カムフォロア３４は、カム３５の溝の平坦部にあって変化しない。従って、図７（ｅ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２はアンクランプ状態のままである。
【００５３】
次いで、図５（ｂ）において、カムプレート３６が矢印Ｃの方向に移動し、カムフォロア３４は、カム３５の溝の傾斜部の所定位置に移動する。従って、図７（ｆ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は残材をクランプする。
【００５４】
次に、図７（ｇ）に示すように、フィンガーチャックが残材を解放した後、先端にフィンガーチャックが配置された押棒が図示しない駆動部により駆動され、所定位置まで後退する。このとき、図５（ｂ）において、カムフォロア３４の位置は、カム３５の溝の傾斜部の所定位置で変化しない。従って、図７（ｇ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は残材をクランプしたままである。
【００５５】
この後、図５（ａ）において、カム３５が矢印Ｂの方向に移動し、カムフォロア３４は、カム３５の溝の平坦部に存在する。従って、図７（ｈ）に示すように、上下のクランプ部材３１，３２は残材をアンクランプする。このとき、排出された残材は、所定の方法により回収される。
【００５６】
以上説明したように、上記の実施形態によれば、異なる外径を有する棒材を使用する場合に、複数の爪部材に対応する複数のアーム部を個々に調整する必要はなく、複数のアーム部が固定された調整軸を回転させるだけで、全ての爪部材を所望の位置に設定することができる。
【００５７】
また、上記の実施形態によれば、カムプレートをサーボモータで駆動し、このカムプレートの動きに同期して、カムプレートに取り付けられたカムを介して、クランプ機構、ガイドレール等が動かされる。従って、クランプ機構の駆動部を、他の構成部品の駆動部と兼用することが可能で、装置の簡素化を図ることができる。また、サーボモータの位置帰還信号に基づいて、棒材クランプ動作で、実際に棒材をクランプしたか否かを判別する。さらに、前回の位置帰還信号と比較することにより、異径材が混入した場合でもそのことを検知することができる。以上のように予防安全の観点からも有利である。
【００５８】
本発明は、上記の実施形態に限定されず、その応用及び変形等は任意である。例えば、上記の説明では、棒材供給機１は、振止めブッシュを備えていない。しかし、必要に応じて、工作中の棒材の振動や暴れ等を防止するために、図４に示すカムプレート３６に沿って自動旋盤側の先端部に振止めブッシュを配置することができる。このとき、クランプ機構３０及びガイドレールａ〜ｃ等と同様に、カムプレート３６に振止めブッシュに対応するカムを取り付け、カムプレート３６の動きに伴って、振止めブッシュを作動させることができる。振止めブッシュ専用の駆動部が省略されるので、装置の簡素化が可能である。
【００５９】
上記実施の形態では、駆動モータは、制御装置を備えると説明した。この制御装置の構成は、上記の実施形態に限定されず任意である。さらに、制御装置は、例えば、装置全体を制御する主制御部に統合することもできる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、簡素な構造を有する棒材供給機を提供することができる。
また、簡素な構造で、十分な安全性を有する棒材供給機のクランプ機構を提供することができる。
さらに、簡素な構造で、調整が簡単な棒材供給機の供給機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる棒材供給機を自動旋盤に芯出し据付した状態を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる棒材供給機の供給機構の概略を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、棒材供給時以外の供給機構の位置を示す概略断面図である。
（ｂ）は、棒材供給時の供給機構の位置を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる棒材供給機のクランプ機構の概略を示す斜視図である。
【図５】図４のクランプ機構を矢印Ａ方向からみたクランプ機構の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかるクランプ機構の駆動モータの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかるクランプ機構の動作を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 棒材供給機
２ 自動旋盤
３ 主軸チャック
２０ 供給機構
２１ 爪部材
２２ アーム部
２３ 調整軸
２５ 締付部材
２６ 回転レバー
２７ 材料棚
２８ ストッパ
２９ ガイドレール
３０ クランプ機構
３１ 上部クランプ部材
３２ 下部クランプ部材
３３ ガイドバー
３４ カムフォロア
３５ カム
３６ カムプレート
３７ ブラケット
３８ 駆動モータ
３９ 送りネジ
４１ 上部材料支持部材
４２ 下部材料支持部材
４５ サーボモータ
５０ 制御装置
５１ エンコーダ
５２ 制御部
５３ サーボアンプ部
５４ 記憶部
５５ 演算部
Claims (5)
- 新たな棒材を補給する時に開閉して補給される棒材を受け入れ、該棒材を自動旋盤の主軸まで案内する略直線状に配置されたガイドレールと、自動旋盤への棒材供給若しくは自動旋盤からの残材排出のために一時的に棒材をクランプするためのクランプ部材と、を備えた棒材供給機であって、
前記ガイドレールと略平行に配置されたカムプレートと、
前記ガイドレールと前記クランプ部材とに対応して前記カムプレートに配置され、前記ガイドレールと前記クランプ部材とをそれぞれ駆動するための複数のカム部材と、
前記カムプレートを前記ガイドレールの長手方向に駆動することにより、前記カム部材を介して、前記クランプ部材を駆動して前記棒材をクランプさせ、棒材補給時に前記ガイドレールを駆動して開閉させるサーボモータと、
を備える、
ことを特徴とする棒材供給機。 - 棒材を自動旋盤で処理するときに振れを抑制するために該棒材を保持する振止めブッシュをさらに備え、
前記複数のカム部材の少なくとも１つが、前記振止めブッシュに対応して前記カムプレートに配置され、
前記振止めブッシュは、当該カム部材を介して前記サーボモータにより駆動され、棒材の前端部を把持する、
ことを特徴とする請求項１に記載の棒材供給機。 - 前記サーボモータのトルクを制御して、前記クランプ部材のクランプ力を調整するクランプ調整手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の棒材供給機。 - 前記サーボモータの帰還信号の出力位置に基づいて、前記クランプ部材が棒材をクランプしたか否かを判別する判別手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の棒材供給機。 - 前記クランプ部材が棒材をクランプしたときの前記サーボモータの帰還信号の出力位置を記憶し、記憶している前回の出力位置と棒材をクランプしたときの出力位置との差が予め定められた許容値を超える場合には、異径材が混入したと判断する異径材判別手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項４に記載の棒材供給機。
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