JP4574797B2 - 長尺帯状ワークの加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、長尺帯状のワークを工作機械で加工する長尺帯状ワークの加工方法に関する。特に、タービン発電機に用いられるロータコイルや、原子炉の制御棒の駆動機構に用いられるガイドチューブを形成するための長尺帯状のワークの加工に適した加工方法にかかり、前記ワークを自動的にワーク加工領域に搬入し、複数台の加工手段によって前記ワークを両側から同時に加工し、加工の終了した前記ワークを前記ワーク加工領域から自動的に搬出することができるようにした長尺帯状ワークの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、タービン発電機に用いられるロータコイルや原子炉の制御棒の駆動機構に用いられるガイドチューブは、通常、長尺帯状のワーク（鋼帯）を加工して形成される。
図１１（ａ）〜（ｃ）に、前記長尺帯状のワークに施す孔加工（ａ）や溝加工（ｂ）、端部加工（ｃ）の一例を示す。
従来、このような加工は、長尺帯状ワーク（以下、ワークと記載する）を搬送する搬送装置の両側に、図１１に示したような孔加工、溝加工、端部加工等を行う加工手段のほかに、バリ取りや仕上げ加工を行う加工手段を複数台配置し、ワークを長手方向に送るとともに所定位置に位置決めして、前記加工手段で所定の加工を順番に行っていた。
【０００３】
しかしながら、上記従来の加工方法によると、１０ｍ前後の長尺帯状のワークを搬送するために、長い搬送路を有する搬送コンベアが必要になるうえ、長尺帯状ワークの加工装置が大型化して装置コストも高くなるという問題があった。
また、孔加工や溝加工、端部加工、バリ取り加工、仕上げ加工等を行うたびに長尺のワークを位置決めしなければならず、加工に長時間を費やして加工コストも高くなるという問題があった。
さらに、長尺帯状ワークの加工装置へのワークの搬入や搬出及び加工等の一部が作業者の人手によって行われているため、作業効率が低く、その分加工コストが増大するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、ロータコイルやガイドチューブのような製品を形成するための長尺帯状のワークを加工する一連の作業を自動化し、小さいスペースで効率良く加工を行うことができる長尺帯状ワークの加工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、所定位置に保持した長尺帯状のワークに、工作機械で所定の加工を施す長尺帯状ワークの加工方法において、前記ワークの加工を行うワーク加工領域に該ワークの長手方向に延びるガイドレールを配置し、個別のＮＣ装置とそれらの上位の制御手段によって制御され、加工範囲が相互に重なりあっている複数の加工手段を前記ガイドレールに沿って移動自在に配置し、複数の前記ワークを貯蔵するワークストッカから、前記ワーク加工領域に前記ワークを搬入し、前記ワーク加工領域内で、対向する長辺が上下に位置するように前記ワークを垂直に立ててクランプし、垂直に立ててクランプした前記ワークの両面側で、前記上位の制御手段により作成された加工スケジュールに従って、前記加工手段を前記ガイドレールに沿って前記ワークの長手方向に移動させながら、複数の加工を同時に行い、加工の終了した前記ワークを、前記ワーク加工領域から搬出する方法である。
【０００６】
この方法によれば、長尺帯状ワークの加工を自動的に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
また、垂直に立てた状態でワークを位置決めし、ワークの両側から、ワークの長手方向に沿って移動する複数の加工手段で、複数の加工部位を同時に加工するようにしているので、加工のためにワークを長手方向に送る必要がなくなり、装置の省スペース化を図ることができるほか、加工時間の短縮を図ることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記上位の制御手段が、前記加工範囲が重複する部分については、前記加工範囲が重なる複数の前記加工手段のうちの一つで加工させる方法である。
この方法によれば、各加工手段に対する加工の割り付けの自由度が増し、加工手段の待機時間の短縮を図って加工のさらなる効率化を図ることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記上位の制御手段が加工範囲が互いに重なる複数の加工手段について、前記加工手段の加工プログラムから前記加工手段が他の加工手段と干渉するかどうかを予測し、干渉が生じると判断した場合には、干渉する加工手段のうちの一方の加工を継続させるとともに他方の加工手段の加工を待機させる方法としてある。
この方法によれば、干渉が生じた場合の一方の加工手段の待機時間を最短にすることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記ワーク加工領域の外部にワーク反転手段を設け、前記ワークの一側の加工が終了した後に、前記ワークの上下をこのワーク反転手段によって入れ換え、前記ワークの他側の加工を行う方法である。
この方法によれば、ワークの上下を反転して加工する必要がある場合に、ワークの自動反転を行って、加工を継続することができる。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、前記上位の制御手段が前記長尺帯状ワークの形成に必要な加工形態ごとに個別加工プログラムを予め作成し、前記ワークの各々について前記加工形態を組み合わせて前記ワークの加工スケジュールを作成し、この加工スケジュールに基づいて各前記加工手段が分担する前記加工形態を割り付け、前記加工スケジュール及び割り付けられた前記加工形態に対応する前記個別加工プログラムから各加工手段ごとに前記ワークを加工するための加工プログラムを作成し、作成した前記加工プログラムを各前記加工手段に配信する方法である。
この方法によれば、各加工手段の待機時間が可能な限り短い加工スケジュールを予め作成しておくことで、加工の効率化を図ることができる
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記上位の制御手段が前記ワークの各々について、前記加工形態の組み合わせ及び前記加工手段に割り付ける前記加工形態を異ならせて前記加工スケジュールを複数作成し、この複数の加工スケジュールをシミュレートして最も加工時間の短い加工スケジュールを検索し、この検索によって割り出された加工スケジュールにしたがって前記加工プログラムを作成する方法である。
この方法によれば、各加工手段の待機時間が短い、最適な加工スケジュールを自動的に作成することができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、前記ワーク加工領域で前記ワークをクランプするワーククランパを複数準備するとともに、前記ワーククランパのうち前記ワーク加工領域の端部に位置する前記ワーククランパを前記ワークの長手方向に移動自在にして、前記ワークの端部の任意位置をクランプすることができるようにした方法である。
この方法によれば、ワークの端部を所定の長さ切断したり、ワークの端部を加工する際に、ワークの端部を確実にワーククランパでクランプして良好な切断や加工を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の長尺帯状ワーク加工方法の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図１〜図４を参照しながら、本発明の加工方法に基づいてワークの加工を行う長尺帯状ワークの加工装置の構成を説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態にかかる長尺帯状ワークの加工装置の構成を説明する平面図で、図１がワーク加工装置の一側の半分を、図２が他側の半分を示している。また、図３は、図１及び図２の長尺帯状ワークの加工装置の側面図、図４は、ワーククランパにクランプされたワーク及びこのワークに対する加工手段の配置を説明する側面図である。
なお、以下の説明では、説明の便宜のために、図１及び図２の紙面の左右方向をＸ方向、図１及び図２の紙面の上下方向をＺ方向、図１及び図２の紙面に直交する方向をＹ方向とする。
【００１４】
［装置の全体構成の説明］
長尺帯状ワークの加工装置１００は、ロータコイルやガイドチューブ等を形成するための長尺帯状のワークＷを複数貯蔵するワークストッカ１１０と、長尺帯状ワークの加工装置１００のほぼ中央のワーク加工領域Ａに設けられ、加工すべきワークＷを垂直に立てた状態でクランプするワーククランパ１３０と、このワーククランパ１３０の両側に配置され、ワークＷに向けてＺ方向に進退移動しながらワークＷを加工する加工手段としてのマシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６と、このマシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６をワーククランパ１３０にクランプされたワークＷの長手方向（Ｘ方向）に沿って移動させるガイド１６０と、加工が終了したワークＷを長尺帯状ワークの加工装置１００から搬出する排出コンベア１７０と、ワークストッカ１１０からワークＷを一つずつ取り出してワーク加工領域Ａまで搬送し、加工の終了したワークＷをワーク加工領域Ａから排出コンベア１７０まで搬送するワーク搬送部１８０（図３参照）と、ワークＷの上下の反転を行うワーク反転部２１０と、これら各部の動作の制御を行う制御システムとを有している。
【００１５】
［ワークストッカ］
この実施形態のワークストッカ１１０は、例えば、幅４０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ１０ｍの長尺帯状のワークＷを、水平に重ねた状態で８列２０段（合計１６０枚）に貯蔵することができる。
このワークストッカ１１０に貯蔵されるワークＷには、ワークＷの寸法や加工形態（孔加工、溝加工等）に応じて番号又は記号が付されている。この番号や記号は、ワークストッカ１１０におけるワークＷの貯蔵位置に対応している。そして、ワークストッカ１１０におけるワークＷごとの前記貯蔵位置は、後述する制御システムによって各ワークＷごとに管理される。
【００１６】
［ワーククランパ］
長尺帯状ワークの加工装置１００のほぼ中央には、Ｘ方向にベッド１０１が配置されている。そして、このベッド１０１のほぼ中央に、ワークＷの加工を行う領域であるワーク加工領域Ａが設けられる。このワーククランパ１３０は、このワーク加工領域Ａ内で、長尺帯状のワークＷを、向かい合う長辺の一方を上に、他方を下にした垂直状態でクランプする。
ワーククランパ１３０は、図４に示すように、ワークＷの長手方向に沿って形成された固定側クランパ１３２と、この固定側クランパ１３２に対してＺ方向に進退移動自在な可動側クランパ１３３とを有する。可動側クランパ１３３は、ワークＷを長手方向に沿って複数箇所（例えば２０箇所）で、ワークＷの下側縁をクランプすることができるように、固定側クランパ１３２に対向して複数設けられる。
【００１７】
固定側クランパ１３２には、ワークＷのＹ方向及びＺ方向の位置決めを行うＹ方向ゲージ部１３２ａ及びＺ方向ゲージ部１３２ｂが形成されている。そして、固定側クランパ１３２と可動側クランパ１３３とでワークＷを挟持する際に、ワークＷがＹ方向ゲージ部１３２ａ及びＺ方向ゲージ部１３２ｂに当接してワークＷのＹ方向及びＺ方向の位置決めが行われる。
【００１８】
この実施形態では、ワーククランパ１３０のＸ方向両端側に、ワークＷの両端を把持する第２のワーククランパ１４１，１４２が設けられる。
この第２のワーククランパ１４１，１４２は、ワーククランパ１３０と同様に固定側クランパと可動側クランパとを有し、かつ、ワーククランパ１３０の端部に接触した位置と前記端部から離間した位置との間で、Ｘ方向に移動自在である。
第２のワーククランパ１４１，１４２は、ワークＷの端部を切断して端面加工をする際などに、ワーククランパ１３０の端部から離間する方向に移動して、ワーククランパ１３０の端部と第２のワーククランパ１４１，１４２との間に、ワークＷを切断する部分を位置させる。
これにより、ワークＷを切断する際にも、ワークＷの端部をしっかりとクランプしてワークＷの端部を確実に切断することができる。
【００１９】
[加工手段の説明]
図１及び図２に示すように、ベッド１０１上のワーククランパ１３０の両側には、ワーククランパ１３０にクランプされたワークＷの長手方向に沿ったＸ方向に、ガイドレール１６０が敷設されている。
マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６は、例えば、重複する加工範囲で干渉が生じた場合の優先度に応じて、図１及び図２に示すように配置される。
すなわち、排出コンベア１７０側にマシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ３，ＭＣ４の４台が配置され、ワークストッカ１１０側にマシニングセンタＭＣ５，ＭＣ６の２台が配置される。また、排出コンベア１７０側では、マシニングセンタＭＣ３，ＭＣ４の両側にマシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２が配置される。
【００２０】
各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６は、ガイドレール１６０に案内されながらＸ方向に移動する図示しない往復台の上に載置され、かつ、この往復台の上にＺ方向に移動自在に設けられる。各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６のＸ方向及びＺ方向の移動及び加工の制御は、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６に設けられたＮＣ装置２０１によって行われる。
【００２１】
この実施形態では、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の各々が加工できる範囲、すなわち、ワークＷの加工範囲を互いに重ならせている。
図５に、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工範囲を部分的に重ならせた一例を示す。図示の例では、ワークＷに形成すべき孔１〜１０のうち、孔ｈ２，ｈ３，ｈ４についてはマシニングセンタＭＣ１及びＭＣ３の双方で加工が可能であり、孔ｈ７，ｈ８，ｈ９，ｈ１０については、マシニングセンタＭＣ３及びＭＣ４の双方で加工が可能である。
このように各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工範囲を互いに重ならせることで、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６への加工の割り付けの自由度が高まり、マシニングセンタＭＣ１〜６の待機時間が短縮されるように加工スケジュールを作成することが可能になる。
【００２２】
［搬出部の説明］
ワーク加工領域Ａ（図１及び図２参照）で加工の終了したワークＷは、ワーク搬送部１８０によって排出コンベア１７０に搬送される。この排出コンベア１７０は、マシニングセンタＭＣ１〜４の後方に設けられ、この上にワークＷを載置して長尺帯状ワークの加工装置１００から次工程に搬出する。
【００２３】
［ワーク搬送部］
図３に示すように、ワーク搬送部１８０は、ワークストッカ１１０の上方から排出コンベア１７０の上方までＺ方向に設けられたガイドレール１８２と、このガイドレール１８２に沿って移動する移動体１８５と、この移動体１８５に設けられ、開閉自在な把持爪でワークＷを把持するワーク把持部１８６と、移動体１８５に設けられ、ワーク把持部１８６を昇降させる昇降手段１９０とを有している。
ワーク把持部１８６は、長尺帯状のワークＷを確実に把持し、かつ、撓みを可能な限り小さくして搬送することができるように、ワークＷの長手方向（Ｘ方向）に沿って複数設けるのが好ましい。
【００２４】
［反転部の説明］
図４で説明したようなワーククランパ１３０においては、ワークＷの下端縁近傍をクランパ１３２，１３３でクランプしているため、この部分に孔や溝を加工すべき部分が位置していると、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６で加工することができない。
そこで、この実施形態では、図１及び図２に示すように、ワークストッカ１１０とベッド１０１との間に、ワークＷの上下を反転するためのワーク反転部２１０を設けている。
【００２５】
図６に、ワーク反転部２１０の説明図を示す。
ワーク反転部２１０は、アーム２１７と、このアーム２１７に支持された軸２１３によって反転自在に設けられた載置台２１１と、この載置台２１１に設けられ、載置台２１１上で開閉してワークＷをクランプ・アンクランプする開閉爪２１５とを有している。このようなワーク反転部２１０は、Ｘ方向に沿って、ワーク搬送部１８０の把持爪１８６と干渉しない適宜の間隔で、複数設けられる。
ワーク反転部２１０は、図６（ａ）に示すように、初期状態において載置台２１１をワークストッカ１１０側を向けていて、この状態でワーク搬送部１８０のワーク把持部１８６からワークＷを受け取る。そして、図６（ｂ）に示すように、図示しない駆動体の駆動によて載置台２１１がワーククランパ１３０側に回動し、ワークＷの上下を反転してワーク搬送部１８０に受け渡す。
【００２６】
なお、この実施形態では、長尺帯状のワークＷを、水平に重ねた状態で貯蔵しているので、ワーククランパ１３０にワークＷを受け渡す前に、水平状態のワークＷを垂直状態に姿勢変更する必要があるが、このような姿勢変更も、上記したワーク反転部２１０によって行うことができる。
図７に、ワーク反転台を使って姿勢変更を行う場合における、ワークストッカから排出コンベアまでのワークの流れを説明する概略側面図を示す。
図７（ａ）に示すように、ワークストッカ１１０には、ワークＷが水平状態に複数枚積層して蓄積されている。
ワーク搬送部１８０は、把持爪１８６ａ，１８６ｂを大きく開いて把持爪１８６ａ，１８６ｂの間に最上層のワークＷを位置させる。そして、把持爪１８６ａ，１８６ｂを閉じてワークＷを把持し、水平状態を維持したまま、ワーク反転部２１０まで搬送する。
【００２７】
ワーク反転部２１０は、ワーク載置台２１１を水平状態にして待機している。
そして、この状態で、ワーク搬送部１８０からワークＷを受け取り、クランプ爪２１５でワークＷをクランプする。
図７（ｂ）に示すように、ワーク反転部２１０は、クランプ爪２１５でワークＷをクランプした後、左右いずれかの方へワーク載置台２１１を回動させてワークＷを垂直に立てた状態にする。ワーク搬送部１８０は、垂直状態に姿勢が変更されたワークＷをワーク反転部２１０から受け取って、ワーク加工領域Ａに搬入する。以後の加工及びワークＷの反転については、先の実施形態と同じである。
【００２８】
加工の終了したワークＷは、ワーク搬送部１８０によってワーク加工領域Ａから搬出され、ワーク反転部２１０まで搬送される。図７（ｃ）に示すように、ワーク反転部２１０は、ワーク載置台２１１をワークストッカ１１０又はワーク加工領域Ａ側に回動させた状態で待機している。この状態で、ワーク搬送部１８０からワーク反転部２１０にワークＷが受け渡される。
ワークＷを受け取ったワーク反転部２１０は、ワーク載置台２１１を回動させてワークＷを水平状態にし、ワーク搬送部１８０に受け渡す。
ワーク搬送部１８０は、ワークＷを水平状態で把持して、排出コンベア１７０まで搬送し、図７（ｄ）に示すように、水平状態のまま排出コンベア１７０の上に載置する。
【００２９】
［制御装置の説明］
次に、本発明の長尺帯状ワークの加工装置１００を動作させるための、制御システムの構成を説明する。
図８に、制御システムのブロック図を示す。
この実施形態の制御システムは、ワークＷ及びワークＷごとの加工形状を管理するホストコンピュータ２３２と、ワークＷに施す加工形態に応じた工具準備リストファイルを有する段取りプログラマブルコントローラ（ＰＣ）２３３と、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６によるワークＷの加工及びワークＷの搬出入を総合的に管理するシステム管理用コンピュータ２３８とから概略構成される。ホストコンピュータ２３２、プログラマブルコントローラ（ＰＣ）２３３及びシステム管理用コンピュータ２３８は、共通のバス２３１に接続される。
ホストコンピュータ２３２から出力されるワークＷ及びワークＷに施すべき加工に関する指令にしたがって、段取りＰＣ２３３が工具を準備し、システム管理用コンピュータ２３８がマシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６、ワーク搬送部１８０及びワーククランパ１３０等の動作を管理する。
【００３０】
［ホストコンピュータ］
ホストコンピュータ２３２は、ワークＷの種類，素材山積みデータ及び各ワークＷごとの加工形態を記憶する形状パターンファイル管理部を有する。例えば、ロータコイルやガイドチューブ等の製品の生産を管理する生産管理プログラムによってワークの加工順序が指定されると、この加工順序に応じた順番でワークＷを加工するように、システム管理用コンピュータ２３８の要求によりデータを出力する。
【００３１】
［段取りＰＣ］
段取りＰＣ２３３は、工具の準備作業を行うツールプリセッタ２３４に接続されている。この、ツールプリセッタ２３４は、段取りＰＣ２３３の指令に基づいて加工形態に応じた工具の準備を行うとともに、工具長や工具径の測定及び設定を行う。
【００３２】
［システム管理用コンピュータ］
システム管理用コンピュータ２３８は、長尺帯状ワークの加工装置１００の起動及び停止等を制御する集中操作盤２４０と、ワーク搬送部１８０の制御を行うローダ制御盤２４２と、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６のそれぞれに搭載されたＮＣ装置２０１とに接続されている。
ワークＷ及び当該ワークＷの加工形態に基づいてシステム管理用コンピュータ２３８で作成されたＮＣプログラムは、通信線２３９を介して各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６のＮＣ装置２０１に分配される。各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６は、分配されたＮＣプログラムにしたがって所定の加工を行う。
各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工進捗や現在位置などの情報は、通信線２３９を介して、システム管理用コンピュータ２３８に送信される。システム管理用コンピュータ２３８は、送信されたこれら情報に基づいて、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６のＸ方向及びＺ方向の移動を管理する。
【００３３】
［作用の説明］
以下、図９及び図１０のフローチャートを参照しながら、上記構成の本発明のロータリコイル加工装置１００による加工の手順を説明する。
まず、加工開始前の準備段階における手順を、図９のフローチャートにしたがって説明する。
ワークストッカ１１０に貯蔵されているワークＷ、貯蔵されているワークＷの加工の順序、各ワークＷの各部の寸法、加工の種類及び形態等に関するデータは、予めホストコンピュータ２３２の記憶手段に格納されている。
長尺帯状ワークの加工装置１００を起動すると、最初に加工すべきワークＷが前記記憶手段から読み出されるとともに、当該ワークＷに関連する各種データが、システム管理用コンピュータ２３８に送信される（ステップＳ１１）。
【００３４】
段取りＰＣ２３４は、システム管理用コンピュータ２３８との通信により、ＭＣ１〜６で使用する工具の準備作業を制御し、ツールプリセッタによって測定された工具データを受信する。
システム管理用コンピュータ２３８では、例えば、孔や溝の加工順序や当該孔や溝を加工するための加工プログラム及びワーククランパとの干渉が生じた場合の加工順序を含めた加工プログラムが、ホストコンピュータ２３２から入力された前記各種データから、ワークＷの加工に必要な加工スケジュールを作成し（ステップＳ１２）、この加工スケジュールに基づいて、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６のＮＣプログラムが作成される（ステップＳ１３）。
このＮＣプログラムは、ワークＷにおける各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工分担に応じて各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６ごとに作成され、通信線２３９を介して、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６に配信される（ステップＳ１４）。
【００３５】
なお、ステップＳ１２における加工スケジュールの作成にあたっては、例えば、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６が分担すべき孔や溝などの加工の割り付け、加工の順序、干渉が生じた場合の優先性などの諸条件を種々に変更して、複数の加工スケジュールを作成し、この加工スケジュールに基づいて加工をシミュレートして、最も加工時間が短くなる加工スケジュールを選択するとよい。
【００３６】
システム管理用コンピュータ２３８は、ホストコンピュータ２３２からの素材山積みデータに基づき、ローダ制御装置２４２にワークＷの搬送指令を出力する（ステップＳ１５）。ローダ制御装置２４２は、ワークストッカ１１０の所定位置にワークＷがあるかどうかを判断し（ステップＳ１６）、ワークＷが無い場合には、ワーク搬送部１８０によるワークＷの搬送作業を停止させる（ステップＳ１７）。ワークＷが所定位置にある場合には、ワーク搬送部１８０は、前記搬送指令に基づいて、ワークＷをワーク加工領域Ａまで搬送する（ステップＳ１８）。
ワーク搬送部１８０によってワーク加工領域ＡにワークＷが搬送されてくると、ローダ制御装置２４２により、ワーククランパ１３０にワーククランプ指令を出力し、これによってワークＷがワーククランパ１３０にクランプされる。ワーク搬送部１８０によるワークＷの搬送作業が終了した後に、ワーク加工領域Ａに、加工順序に応じたワークＷが存在するか否かが、マシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２又はマシニングセンタＭＣ４に設けられたセンサにより判断される（ステップＳ２０）。加工順序に基づいたワークＷが存在していないと判断した場合には、当該ワークＷを強制搬出し（ステップＳ２１）、長尺帯状ワークの加工装置１００を停止させる。
【００３７】
ワーク加工領域Ａに、加工順序に応じたワークＷが存在するかどうかは、ワークＷの各部の寸法、例えば、全長、全幅及び厚さなどの計測を行うことによって判断することができる。また、この計測によって、加工順序に応じたワークＷが存在している場合には、ワークＷのＸ，Ｙ，Ｚ方向の基準座標位置を決定することができる。
ワークＷの計測は、専用の計測装置をワーク加工領域Ａに設けることによって行ってもよいが、この実施形態では、マシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ４の主軸２０５に、自動工具交換装置（ＡＴＣ）によってタッチセンサを自動装着している。そして、マシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ４を移動させて、前記タッチセンサをＸ，Ｙ，Ｚの各方向からワークＷの所定部位に接触させ、このときのマシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ４の座標位置からワークＷの各部の寸法を割り出すとともに、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工の基準となる基準座標位置を割り出す。
【００３８】
この計測の結果、搬入されたワークＷが加工すべきワークＷと一致していなければ、ワークＷはワーク加工領域Ａから強制的に排出される（ステップＳ２１）。
ワークＷが一致していれば、次に、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６ごとに、ワークＷを加工するための座標系が設定される（ステップＳ２２）。
以上の手順が終了すると、システム管理用コンピュータ２３８から各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６に送信された加工データにより、ワークＷの加工が開始される（ステップＳ２３）。
【００３９】
次に、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６によるワークＷの加工の手順を、図１０のフローチャートにしたがって説明する。
加工開始指令（ステップＳ３０）により、ＮＣプログラムにしたがって、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６により加工が実行される。ワークＷの加工は、ＮＣ加工プログラムが所定長さ分ずつバッファに読み込まれることで実行される（ステップＳ３１）。
【００４０】
システム管理用コンピュータ２３８は、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の現在位置を常に監視している。そして、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工プログラムと各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の現在位置とから、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の干渉を判断する（ステップＳ３２）。この結果、このまま加工を続行すると、干渉が生じると判断（ステップＳ３３）したマシニングセンタについては、干渉するおそれがなくなるまで待機させ、他方のマシニングセンタについては加工を継続させる（ステップＳ３４）。一定時間経過後に、再びマシニングセンタの現在位置を確認し、干渉チェック（ステップＳ３２）を行う。この結果、干渉のおそれが無くなっていれば、待機状態を解除して、ワークＷの加工を行う（ステップＳ３５）。
例えば、マシニングセンタＭＣ１とマシニングセンタＭＣ３とが互いに重複する領域を加工する場合において、マシニングセンタＭＣ３が次の加工を行うべく前記重複する領域に移動すれば、現在加工を行っているマシニングセンタＭＣ１と干渉すると判断した場合には、予め優先順位が上位に設定されているマシニングセンタＭＣ１の加工を継続し、マシニングセンタＭＣ３を待機させる。
【００４１】
次に、ワークＷの加工が終了したかどうかを加工プログラムの中から判断し（ステップＳ３６）、加工が終了していなければ、引き続き次のＮＣプログラムの読み込みを行ってマシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６による加工を行う。
加工が終了していれば、ワークＷの反転加工を行うかどうかを判断し（ステップＳ３７）、反転加工するのであれば、ワークＷをワーク搬送部１８０でワーク反転部２１０まで搬送して（ステップＳ４０）、ワークＷを反転させる（ステップＳ４１）。ワーク搬送部１８０は、反転されたワークＷを把持してワーク加工領域Ａまで搬送し、ワーククランパ１３０に受け渡す（ステップＳ４２）。以後、ワークＷの他方側の加工が、ステップＳ３１〜Ｓ３５の手順にしたがって行われる。
【００４２】
ワークＷの反転加工を行わないのであれば、加工を終了し（ステップＳ３８）、ワーク搬送部１８０でワークＷをコンベア１７０まで搬送して次工程にワークＷを払い出す（ステップＳ４９）。
以後、ワークＷごとに上記の手順を繰り返す。
【００４３】
本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態により限定されるものではない。
例えば、ワークの加工を行う加工手段はマシニングセンタであるとして説明したが、Ｘ方向及びＺ方向に移動してワークを両側から加工できるものであれば、マシニングセンタに限らず他の加工手段であってよい。
【００４４】
また、加工手段は必ずしもＺ方向に移動する必要はなく、工具を装着した主軸がＺ方向に進退移動するように構成してもよい。
さらに、加工手段であるマシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６を、ワーククランパ１３０の両側に６台設けるものとして説明したが、２台〜５台又は７台以上の加工手段を、ワーククランパ１３０の両側に適宜に分配して配置するものとしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークをワーク加工領域に位置決めして加工を行うので、ワークを長手方向に送る必要がなく、長尺帯状ワークの加工装置の省スペース化を図ることができる。
また、複数の加工手段が、ワーク加工領域に垂直に立てた状態で位置決めしたワークを両側から同時に加工するので、一つのワークを短時間で加工することができ、加工コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる長尺帯状ワークの加工装置の構成を説明する平面図で、ワーク加工装置の一側の半分を示している。
【図２】本発明の一実施形態にかかる長尺帯状ワークの加工装置の構成を説明する平面図で、ワーク加工装置の他側の半分を示している。
【図３】図１及び図２の長尺帯状ワークの加工装置の側面図である。
【図４】ワーククランパにクランプされたワーク及びそのワークに対する加工手段の配置を説明する側面図である。
【図５】マシニングセンタの加工範囲を重複させた場合の一例で、マシニングセンタＭＣ３の加工範囲にマシニングセンタＭＣ１とマシニングセンタＭＣ４の加工範囲を重複させた場合を示している。
【図６】ワーク反転部の説明図で、（ａ）は反転前のものを、（ｂ）は反転後のものを示している。
【図７】ワーク反転台を使って姿勢変更を行う場合における、ワークストッカから排出コンベアまでのワークの流れを説明する概略側面図である。
【図８】本発明における制御システムの構成を説明するブロック図である。
【図９】本発明の加工方法によるワークの加工の手順を説明するためのフローチャートで、ワーク加工前の準備段階のものである。
【図１０】本発明の加工方法によるワークの加工の手順を説明するためのフローチャートで、ワークの加工段階のものである。
【図１１】長尺帯状のワークに施される孔加工（ａ）、溝加工（ｂ）及び端部加工（ｃ）の一例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 長尺帯状ワークの加工装置
１１０ ワークストッカ
１３０ ワーククランパ
１６０ ガイドレール
１７０ 排出コンベア
１８０ ワーク搬送部
２１０ ワーク反転部
Ａ ワーク加工領域
ＭＣ マシニングセンタ
Ｗ ワーク
【産業上の利用分野】
本発明は、長尺帯状のワークを工作機械で加工する長尺帯状ワークの加工方法に関する。特に、タービン発電機に用いられるロータコイルや、原子炉の制御棒の駆動機構に用いられるガイドチューブを形成するための長尺帯状のワークの加工に適した加工方法にかかり、前記ワークを自動的にワーク加工領域に搬入し、複数台の加工手段によって前記ワークを両側から同時に加工し、加工の終了した前記ワークを前記ワーク加工領域から自動的に搬出することができるようにした長尺帯状ワークの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、タービン発電機に用いられるロータコイルや原子炉の制御棒の駆動機構に用いられるガイドチューブは、通常、長尺帯状のワーク（鋼帯）を加工して形成される。
図１１（ａ）〜（ｃ）に、前記長尺帯状のワークに施す孔加工（ａ）や溝加工（ｂ）、端部加工（ｃ）の一例を示す。
従来、このような加工は、長尺帯状ワーク（以下、ワークと記載する）を搬送する搬送装置の両側に、図１１に示したような孔加工、溝加工、端部加工等を行う加工手段のほかに、バリ取りや仕上げ加工を行う加工手段を複数台配置し、ワークを長手方向に送るとともに所定位置に位置決めして、前記加工手段で所定の加工を順番に行っていた。
【０００３】
しかしながら、上記従来の加工方法によると、１０ｍ前後の長尺帯状のワークを搬送するために、長い搬送路を有する搬送コンベアが必要になるうえ、長尺帯状ワークの加工装置が大型化して装置コストも高くなるという問題があった。
また、孔加工や溝加工、端部加工、バリ取り加工、仕上げ加工等を行うたびに長尺のワークを位置決めしなければならず、加工に長時間を費やして加工コストも高くなるという問題があった。
さらに、長尺帯状ワークの加工装置へのワークの搬入や搬出及び加工等の一部が作業者の人手によって行われているため、作業効率が低く、その分加工コストが増大するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、ロータコイルやガイドチューブのような製品を形成するための長尺帯状のワークを加工する一連の作業を自動化し、小さいスペースで効率良く加工を行うことができる長尺帯状ワークの加工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、所定位置に保持した長尺帯状のワークに、工作機械で所定の加工を施す長尺帯状ワークの加工方法において、前記ワークの加工を行うワーク加工領域に該ワークの長手方向に延びるガイドレールを配置し、個別のＮＣ装置とそれらの上位の制御手段によって制御され、加工範囲が相互に重なりあっている複数の加工手段を前記ガイドレールに沿って移動自在に配置し、複数の前記ワークを貯蔵するワークストッカから、前記ワーク加工領域に前記ワークを搬入し、前記ワーク加工領域内で、対向する長辺が上下に位置するように前記ワークを垂直に立ててクランプし、垂直に立ててクランプした前記ワークの両面側で、前記上位の制御手段により作成された加工スケジュールに従って、前記加工手段を前記ガイドレールに沿って前記ワークの長手方向に移動させながら、複数の加工を同時に行い、加工の終了した前記ワークを、前記ワーク加工領域から搬出する方法である。
【０００６】
この方法によれば、長尺帯状ワークの加工を自動的に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
また、垂直に立てた状態でワークを位置決めし、ワークの両側から、ワークの長手方向に沿って移動する複数の加工手段で、複数の加工部位を同時に加工するようにしているので、加工のためにワークを長手方向に送る必要がなくなり、装置の省スペース化を図ることができるほか、加工時間の短縮を図ることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記上位の制御手段が、前記加工範囲が重複する部分については、前記加工範囲が重なる複数の前記加工手段のうちの一つで加工させる方法である。
この方法によれば、各加工手段に対する加工の割り付けの自由度が増し、加工手段の待機時間の短縮を図って加工のさらなる効率化を図ることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記上位の制御手段が加工範囲が互いに重なる複数の加工手段について、前記加工手段の加工プログラムから前記加工手段が他の加工手段と干渉するかどうかを予測し、干渉が生じると判断した場合には、干渉する加工手段のうちの一方の加工を継続させるとともに他方の加工手段の加工を待機させる方法としてある。
この方法によれば、干渉が生じた場合の一方の加工手段の待機時間を最短にすることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記ワーク加工領域の外部にワーク反転手段を設け、前記ワークの一側の加工が終了した後に、前記ワークの上下をこのワーク反転手段によって入れ換え、前記ワークの他側の加工を行う方法である。
この方法によれば、ワークの上下を反転して加工する必要がある場合に、ワークの自動反転を行って、加工を継続することができる。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、前記上位の制御手段が前記長尺帯状ワークの形成に必要な加工形態ごとに個別加工プログラムを予め作成し、前記ワークの各々について前記加工形態を組み合わせて前記ワークの加工スケジュールを作成し、この加工スケジュールに基づいて各前記加工手段が分担する前記加工形態を割り付け、前記加工スケジュール及び割り付けられた前記加工形態に対応する前記個別加工プログラムから各加工手段ごとに前記ワークを加工するための加工プログラムを作成し、作成した前記加工プログラムを各前記加工手段に配信する方法である。
この方法によれば、各加工手段の待機時間が可能な限り短い加工スケジュールを予め作成しておくことで、加工の効率化を図ることができる
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記上位の制御手段が前記ワークの各々について、前記加工形態の組み合わせ及び前記加工手段に割り付ける前記加工形態を異ならせて前記加工スケジュールを複数作成し、この複数の加工スケジュールをシミュレートして最も加工時間の短い加工スケジュールを検索し、この検索によって割り出された加工スケジュールにしたがって前記加工プログラムを作成する方法である。
この方法によれば、各加工手段の待機時間が短い、最適な加工スケジュールを自動的に作成することができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、前記ワーク加工領域で前記ワークをクランプするワーククランパを複数準備するとともに、前記ワーククランパのうち前記ワーク加工領域の端部に位置する前記ワーククランパを前記ワークの長手方向に移動自在にして、前記ワークの端部の任意位置をクランプすることができるようにした方法である。
この方法によれば、ワークの端部を所定の長さ切断したり、ワークの端部を加工する際に、ワークの端部を確実にワーククランパでクランプして良好な切断や加工を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の長尺帯状ワーク加工方法の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図１〜図４を参照しながら、本発明の加工方法に基づいてワークの加工を行う長尺帯状ワークの加工装置の構成を説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態にかかる長尺帯状ワークの加工装置の構成を説明する平面図で、図１がワーク加工装置の一側の半分を、図２が他側の半分を示している。また、図３は、図１及び図２の長尺帯状ワークの加工装置の側面図、図４は、ワーククランパにクランプされたワーク及びこのワークに対する加工手段の配置を説明する側面図である。
なお、以下の説明では、説明の便宜のために、図１及び図２の紙面の左右方向をＸ方向、図１及び図２の紙面の上下方向をＺ方向、図１及び図２の紙面に直交する方向をＹ方向とする。
【００１４】
［装置の全体構成の説明］
長尺帯状ワークの加工装置１００は、ロータコイルやガイドチューブ等を形成するための長尺帯状のワークＷを複数貯蔵するワークストッカ１１０と、長尺帯状ワークの加工装置１００のほぼ中央のワーク加工領域Ａに設けられ、加工すべきワークＷを垂直に立てた状態でクランプするワーククランパ１３０と、このワーククランパ１３０の両側に配置され、ワークＷに向けてＺ方向に進退移動しながらワークＷを加工する加工手段としてのマシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６と、このマシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６をワーククランパ１３０にクランプされたワークＷの長手方向（Ｘ方向）に沿って移動させるガイド１６０と、加工が終了したワークＷを長尺帯状ワークの加工装置１００から搬出する排出コンベア１７０と、ワークストッカ１１０からワークＷを一つずつ取り出してワーク加工領域Ａまで搬送し、加工の終了したワークＷをワーク加工領域Ａから排出コンベア１７０まで搬送するワーク搬送部１８０（図３参照）と、ワークＷの上下の反転を行うワーク反転部２１０と、これら各部の動作の制御を行う制御システムとを有している。
【００１５】
［ワークストッカ］
この実施形態のワークストッカ１１０は、例えば、幅４０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ１０ｍの長尺帯状のワークＷを、水平に重ねた状態で８列２０段（合計１６０枚）に貯蔵することができる。
このワークストッカ１１０に貯蔵されるワークＷには、ワークＷの寸法や加工形態（孔加工、溝加工等）に応じて番号又は記号が付されている。この番号や記号は、ワークストッカ１１０におけるワークＷの貯蔵位置に対応している。そして、ワークストッカ１１０におけるワークＷごとの前記貯蔵位置は、後述する制御システムによって各ワークＷごとに管理される。
【００１６】
［ワーククランパ］
長尺帯状ワークの加工装置１００のほぼ中央には、Ｘ方向にベッド１０１が配置されている。そして、このベッド１０１のほぼ中央に、ワークＷの加工を行う領域であるワーク加工領域Ａが設けられる。このワーククランパ１３０は、このワーク加工領域Ａ内で、長尺帯状のワークＷを、向かい合う長辺の一方を上に、他方を下にした垂直状態でクランプする。
ワーククランパ１３０は、図４に示すように、ワークＷの長手方向に沿って形成された固定側クランパ１３２と、この固定側クランパ１３２に対してＺ方向に進退移動自在な可動側クランパ１３３とを有する。可動側クランパ１３３は、ワークＷを長手方向に沿って複数箇所（例えば２０箇所）で、ワークＷの下側縁をクランプすることができるように、固定側クランパ１３２に対向して複数設けられる。
【００１７】
固定側クランパ１３２には、ワークＷのＹ方向及びＺ方向の位置決めを行うＹ方向ゲージ部１３２ａ及びＺ方向ゲージ部１３２ｂが形成されている。そして、固定側クランパ１３２と可動側クランパ１３３とでワークＷを挟持する際に、ワークＷがＹ方向ゲージ部１３２ａ及びＺ方向ゲージ部１３２ｂに当接してワークＷのＹ方向及びＺ方向の位置決めが行われる。
【００１８】
この実施形態では、ワーククランパ１３０のＸ方向両端側に、ワークＷの両端を把持する第２のワーククランパ１４１，１４２が設けられる。
この第２のワーククランパ１４１，１４２は、ワーククランパ１３０と同様に固定側クランパと可動側クランパとを有し、かつ、ワーククランパ１３０の端部に接触した位置と前記端部から離間した位置との間で、Ｘ方向に移動自在である。
第２のワーククランパ１４１，１４２は、ワークＷの端部を切断して端面加工をする際などに、ワーククランパ１３０の端部から離間する方向に移動して、ワーククランパ１３０の端部と第２のワーククランパ１４１，１４２との間に、ワークＷを切断する部分を位置させる。
これにより、ワークＷを切断する際にも、ワークＷの端部をしっかりとクランプしてワークＷの端部を確実に切断することができる。
【００１９】
[加工手段の説明]
図１及び図２に示すように、ベッド１０１上のワーククランパ１３０の両側には、ワーククランパ１３０にクランプされたワークＷの長手方向に沿ったＸ方向に、ガイドレール１６０が敷設されている。
マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６は、例えば、重複する加工範囲で干渉が生じた場合の優先度に応じて、図１及び図２に示すように配置される。
すなわち、排出コンベア１７０側にマシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ３，ＭＣ４の４台が配置され、ワークストッカ１１０側にマシニングセンタＭＣ５，ＭＣ６の２台が配置される。また、排出コンベア１７０側では、マシニングセンタＭＣ３，ＭＣ４の両側にマシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２が配置される。
【００２０】
各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６は、ガイドレール１６０に案内されながらＸ方向に移動する図示しない往復台の上に載置され、かつ、この往復台の上にＺ方向に移動自在に設けられる。各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６のＸ方向及びＺ方向の移動及び加工の制御は、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６に設けられたＮＣ装置２０１によって行われる。
【００２１】
この実施形態では、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の各々が加工できる範囲、すなわち、ワークＷの加工範囲を互いに重ならせている。
図５に、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工範囲を部分的に重ならせた一例を示す。図示の例では、ワークＷに形成すべき孔１〜１０のうち、孔ｈ２，ｈ３，ｈ４についてはマシニングセンタＭＣ１及びＭＣ３の双方で加工が可能であり、孔ｈ７，ｈ８，ｈ９，ｈ１０については、マシニングセンタＭＣ３及びＭＣ４の双方で加工が可能である。
このように各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工範囲を互いに重ならせることで、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６への加工の割り付けの自由度が高まり、マシニングセンタＭＣ１〜６の待機時間が短縮されるように加工スケジュールを作成することが可能になる。
【００２２】
［搬出部の説明］
ワーク加工領域Ａ（図１及び図２参照）で加工の終了したワークＷは、ワーク搬送部１８０によって排出コンベア１７０に搬送される。この排出コンベア１７０は、マシニングセンタＭＣ１〜４の後方に設けられ、この上にワークＷを載置して長尺帯状ワークの加工装置１００から次工程に搬出する。
【００２３】
［ワーク搬送部］
図３に示すように、ワーク搬送部１８０は、ワークストッカ１１０の上方から排出コンベア１７０の上方までＺ方向に設けられたガイドレール１８２と、このガイドレール１８２に沿って移動する移動体１８５と、この移動体１８５に設けられ、開閉自在な把持爪でワークＷを把持するワーク把持部１８６と、移動体１８５に設けられ、ワーク把持部１８６を昇降させる昇降手段１９０とを有している。
ワーク把持部１８６は、長尺帯状のワークＷを確実に把持し、かつ、撓みを可能な限り小さくして搬送することができるように、ワークＷの長手方向（Ｘ方向）に沿って複数設けるのが好ましい。
【００２４】
［反転部の説明］
図４で説明したようなワーククランパ１３０においては、ワークＷの下端縁近傍をクランパ１３２，１３３でクランプしているため、この部分に孔や溝を加工すべき部分が位置していると、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６で加工することができない。
そこで、この実施形態では、図１及び図２に示すように、ワークストッカ１１０とベッド１０１との間に、ワークＷの上下を反転するためのワーク反転部２１０を設けている。
【００２５】
図６に、ワーク反転部２１０の説明図を示す。
ワーク反転部２１０は、アーム２１７と、このアーム２１７に支持された軸２１３によって反転自在に設けられた載置台２１１と、この載置台２１１に設けられ、載置台２１１上で開閉してワークＷをクランプ・アンクランプする開閉爪２１５とを有している。このようなワーク反転部２１０は、Ｘ方向に沿って、ワーク搬送部１８０の把持爪１８６と干渉しない適宜の間隔で、複数設けられる。
ワーク反転部２１０は、図６（ａ）に示すように、初期状態において載置台２１１をワークストッカ１１０側を向けていて、この状態でワーク搬送部１８０のワーク把持部１８６からワークＷを受け取る。そして、図６（ｂ）に示すように、図示しない駆動体の駆動によて載置台２１１がワーククランパ１３０側に回動し、ワークＷの上下を反転してワーク搬送部１８０に受け渡す。
【００２６】
なお、この実施形態では、長尺帯状のワークＷを、水平に重ねた状態で貯蔵しているので、ワーククランパ１３０にワークＷを受け渡す前に、水平状態のワークＷを垂直状態に姿勢変更する必要があるが、このような姿勢変更も、上記したワーク反転部２１０によって行うことができる。
図７に、ワーク反転台を使って姿勢変更を行う場合における、ワークストッカから排出コンベアまでのワークの流れを説明する概略側面図を示す。
図７（ａ）に示すように、ワークストッカ１１０には、ワークＷが水平状態に複数枚積層して蓄積されている。
ワーク搬送部１８０は、把持爪１８６ａ，１８６ｂを大きく開いて把持爪１８６ａ，１８６ｂの間に最上層のワークＷを位置させる。そして、把持爪１８６ａ，１８６ｂを閉じてワークＷを把持し、水平状態を維持したまま、ワーク反転部２１０まで搬送する。
【００２７】
ワーク反転部２１０は、ワーク載置台２１１を水平状態にして待機している。
そして、この状態で、ワーク搬送部１８０からワークＷを受け取り、クランプ爪２１５でワークＷをクランプする。
図７（ｂ）に示すように、ワーク反転部２１０は、クランプ爪２１５でワークＷをクランプした後、左右いずれかの方へワーク載置台２１１を回動させてワークＷを垂直に立てた状態にする。ワーク搬送部１８０は、垂直状態に姿勢が変更されたワークＷをワーク反転部２１０から受け取って、ワーク加工領域Ａに搬入する。以後の加工及びワークＷの反転については、先の実施形態と同じである。
【００２８】
加工の終了したワークＷは、ワーク搬送部１８０によってワーク加工領域Ａから搬出され、ワーク反転部２１０まで搬送される。図７（ｃ）に示すように、ワーク反転部２１０は、ワーク載置台２１１をワークストッカ１１０又はワーク加工領域Ａ側に回動させた状態で待機している。この状態で、ワーク搬送部１８０からワーク反転部２１０にワークＷが受け渡される。
ワークＷを受け取ったワーク反転部２１０は、ワーク載置台２１１を回動させてワークＷを水平状態にし、ワーク搬送部１８０に受け渡す。
ワーク搬送部１８０は、ワークＷを水平状態で把持して、排出コンベア１７０まで搬送し、図７（ｄ）に示すように、水平状態のまま排出コンベア１７０の上に載置する。
【００２９】
［制御装置の説明］
次に、本発明の長尺帯状ワークの加工装置１００を動作させるための、制御システムの構成を説明する。
図８に、制御システムのブロック図を示す。
この実施形態の制御システムは、ワークＷ及びワークＷごとの加工形状を管理するホストコンピュータ２３２と、ワークＷに施す加工形態に応じた工具準備リストファイルを有する段取りプログラマブルコントローラ（ＰＣ）２３３と、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６によるワークＷの加工及びワークＷの搬出入を総合的に管理するシステム管理用コンピュータ２３８とから概略構成される。ホストコンピュータ２３２、プログラマブルコントローラ（ＰＣ）２３３及びシステム管理用コンピュータ２３８は、共通のバス２３１に接続される。
ホストコンピュータ２３２から出力されるワークＷ及びワークＷに施すべき加工に関する指令にしたがって、段取りＰＣ２３３が工具を準備し、システム管理用コンピュータ２３８がマシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６、ワーク搬送部１８０及びワーククランパ１３０等の動作を管理する。
【００３０】
［ホストコンピュータ］
ホストコンピュータ２３２は、ワークＷの種類，素材山積みデータ及び各ワークＷごとの加工形態を記憶する形状パターンファイル管理部を有する。例えば、ロータコイルやガイドチューブ等の製品の生産を管理する生産管理プログラムによってワークの加工順序が指定されると、この加工順序に応じた順番でワークＷを加工するように、システム管理用コンピュータ２３８の要求によりデータを出力する。
【００３１】
［段取りＰＣ］
段取りＰＣ２３３は、工具の準備作業を行うツールプリセッタ２３４に接続されている。この、ツールプリセッタ２３４は、段取りＰＣ２３３の指令に基づいて加工形態に応じた工具の準備を行うとともに、工具長や工具径の測定及び設定を行う。
【００３２】
［システム管理用コンピュータ］
システム管理用コンピュータ２３８は、長尺帯状ワークの加工装置１００の起動及び停止等を制御する集中操作盤２４０と、ワーク搬送部１８０の制御を行うローダ制御盤２４２と、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６のそれぞれに搭載されたＮＣ装置２０１とに接続されている。
ワークＷ及び当該ワークＷの加工形態に基づいてシステム管理用コンピュータ２３８で作成されたＮＣプログラムは、通信線２３９を介して各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６のＮＣ装置２０１に分配される。各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６は、分配されたＮＣプログラムにしたがって所定の加工を行う。
各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工進捗や現在位置などの情報は、通信線２３９を介して、システム管理用コンピュータ２３８に送信される。システム管理用コンピュータ２３８は、送信されたこれら情報に基づいて、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６のＸ方向及びＺ方向の移動を管理する。
【００３３】
［作用の説明］
以下、図９及び図１０のフローチャートを参照しながら、上記構成の本発明のロータリコイル加工装置１００による加工の手順を説明する。
まず、加工開始前の準備段階における手順を、図９のフローチャートにしたがって説明する。
ワークストッカ１１０に貯蔵されているワークＷ、貯蔵されているワークＷの加工の順序、各ワークＷの各部の寸法、加工の種類及び形態等に関するデータは、予めホストコンピュータ２３２の記憶手段に格納されている。
長尺帯状ワークの加工装置１００を起動すると、最初に加工すべきワークＷが前記記憶手段から読み出されるとともに、当該ワークＷに関連する各種データが、システム管理用コンピュータ２３８に送信される（ステップＳ１１）。
【００３４】
段取りＰＣ２３４は、システム管理用コンピュータ２３８との通信により、ＭＣ１〜６で使用する工具の準備作業を制御し、ツールプリセッタによって測定された工具データを受信する。
システム管理用コンピュータ２３８では、例えば、孔や溝の加工順序や当該孔や溝を加工するための加工プログラム及びワーククランパとの干渉が生じた場合の加工順序を含めた加工プログラムが、ホストコンピュータ２３２から入力された前記各種データから、ワークＷの加工に必要な加工スケジュールを作成し（ステップＳ１２）、この加工スケジュールに基づいて、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６のＮＣプログラムが作成される（ステップＳ１３）。
このＮＣプログラムは、ワークＷにおける各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工分担に応じて各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６ごとに作成され、通信線２３９を介して、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６に配信される（ステップＳ１４）。
【００３５】
なお、ステップＳ１２における加工スケジュールの作成にあたっては、例えば、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６が分担すべき孔や溝などの加工の割り付け、加工の順序、干渉が生じた場合の優先性などの諸条件を種々に変更して、複数の加工スケジュールを作成し、この加工スケジュールに基づいて加工をシミュレートして、最も加工時間が短くなる加工スケジュールを選択するとよい。
【００３６】
システム管理用コンピュータ２３８は、ホストコンピュータ２３２からの素材山積みデータに基づき、ローダ制御装置２４２にワークＷの搬送指令を出力する（ステップＳ１５）。ローダ制御装置２４２は、ワークストッカ１１０の所定位置にワークＷがあるかどうかを判断し（ステップＳ１６）、ワークＷが無い場合には、ワーク搬送部１８０によるワークＷの搬送作業を停止させる（ステップＳ１７）。ワークＷが所定位置にある場合には、ワーク搬送部１８０は、前記搬送指令に基づいて、ワークＷをワーク加工領域Ａまで搬送する（ステップＳ１８）。
ワーク搬送部１８０によってワーク加工領域ＡにワークＷが搬送されてくると、ローダ制御装置２４２により、ワーククランパ１３０にワーククランプ指令を出力し、これによってワークＷがワーククランパ１３０にクランプされる。ワーク搬送部１８０によるワークＷの搬送作業が終了した後に、ワーク加工領域Ａに、加工順序に応じたワークＷが存在するか否かが、マシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２又はマシニングセンタＭＣ４に設けられたセンサにより判断される（ステップＳ２０）。加工順序に基づいたワークＷが存在していないと判断した場合には、当該ワークＷを強制搬出し（ステップＳ２１）、長尺帯状ワークの加工装置１００を停止させる。
【００３７】
ワーク加工領域Ａに、加工順序に応じたワークＷが存在するかどうかは、ワークＷの各部の寸法、例えば、全長、全幅及び厚さなどの計測を行うことによって判断することができる。また、この計測によって、加工順序に応じたワークＷが存在している場合には、ワークＷのＸ，Ｙ，Ｚ方向の基準座標位置を決定することができる。
ワークＷの計測は、専用の計測装置をワーク加工領域Ａに設けることによって行ってもよいが、この実施形態では、マシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ４の主軸２０５に、自動工具交換装置（ＡＴＣ）によってタッチセンサを自動装着している。そして、マシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ４を移動させて、前記タッチセンサをＸ，Ｙ，Ｚの各方向からワークＷの所定部位に接触させ、このときのマシニングセンタＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ４の座標位置からワークＷの各部の寸法を割り出すとともに、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工の基準となる基準座標位置を割り出す。
【００３８】
この計測の結果、搬入されたワークＷが加工すべきワークＷと一致していなければ、ワークＷはワーク加工領域Ａから強制的に排出される（ステップＳ２１）。
ワークＷが一致していれば、次に、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６ごとに、ワークＷを加工するための座標系が設定される（ステップＳ２２）。
以上の手順が終了すると、システム管理用コンピュータ２３８から各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６に送信された加工データにより、ワークＷの加工が開始される（ステップＳ２３）。
【００３９】
次に、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６によるワークＷの加工の手順を、図１０のフローチャートにしたがって説明する。
加工開始指令（ステップＳ３０）により、ＮＣプログラムにしたがって、マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６により加工が実行される。ワークＷの加工は、ＮＣ加工プログラムが所定長さ分ずつバッファに読み込まれることで実行される（ステップＳ３１）。
【００４０】
システム管理用コンピュータ２３８は、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の現在位置を常に監視している。そして、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の加工プログラムと各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の現在位置とから、各マシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６の干渉を判断する（ステップＳ３２）。この結果、このまま加工を続行すると、干渉が生じると判断（ステップＳ３３）したマシニングセンタについては、干渉するおそれがなくなるまで待機させ、他方のマシニングセンタについては加工を継続させる（ステップＳ３４）。一定時間経過後に、再びマシニングセンタの現在位置を確認し、干渉チェック（ステップＳ３２）を行う。この結果、干渉のおそれが無くなっていれば、待機状態を解除して、ワークＷの加工を行う（ステップＳ３５）。
例えば、マシニングセンタＭＣ１とマシニングセンタＭＣ３とが互いに重複する領域を加工する場合において、マシニングセンタＭＣ３が次の加工を行うべく前記重複する領域に移動すれば、現在加工を行っているマシニングセンタＭＣ１と干渉すると判断した場合には、予め優先順位が上位に設定されているマシニングセンタＭＣ１の加工を継続し、マシニングセンタＭＣ３を待機させる。
【００４１】
次に、ワークＷの加工が終了したかどうかを加工プログラムの中から判断し（ステップＳ３６）、加工が終了していなければ、引き続き次のＮＣプログラムの読み込みを行ってマシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６による加工を行う。
加工が終了していれば、ワークＷの反転加工を行うかどうかを判断し（ステップＳ３７）、反転加工するのであれば、ワークＷをワーク搬送部１８０でワーク反転部２１０まで搬送して（ステップＳ４０）、ワークＷを反転させる（ステップＳ４１）。ワーク搬送部１８０は、反転されたワークＷを把持してワーク加工領域Ａまで搬送し、ワーククランパ１３０に受け渡す（ステップＳ４２）。以後、ワークＷの他方側の加工が、ステップＳ３１〜Ｓ３５の手順にしたがって行われる。
【００４２】
ワークＷの反転加工を行わないのであれば、加工を終了し（ステップＳ３８）、ワーク搬送部１８０でワークＷをコンベア１７０まで搬送して次工程にワークＷを払い出す（ステップＳ４９）。
以後、ワークＷごとに上記の手順を繰り返す。
【００４３】
本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態により限定されるものではない。
例えば、ワークの加工を行う加工手段はマシニングセンタであるとして説明したが、Ｘ方向及びＺ方向に移動してワークを両側から加工できるものであれば、マシニングセンタに限らず他の加工手段であってよい。
【００４４】
また、加工手段は必ずしもＺ方向に移動する必要はなく、工具を装着した主軸がＺ方向に進退移動するように構成してもよい。
さらに、加工手段であるマシニングセンタＭＣ１〜ＭＣ６を、ワーククランパ１３０の両側に６台設けるものとして説明したが、２台〜５台又は７台以上の加工手段を、ワーククランパ１３０の両側に適宜に分配して配置するものとしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークをワーク加工領域に位置決めして加工を行うので、ワークを長手方向に送る必要がなく、長尺帯状ワークの加工装置の省スペース化を図ることができる。
また、複数の加工手段が、ワーク加工領域に垂直に立てた状態で位置決めしたワークを両側から同時に加工するので、一つのワークを短時間で加工することができ、加工コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる長尺帯状ワークの加工装置の構成を説明する平面図で、ワーク加工装置の一側の半分を示している。
【図２】本発明の一実施形態にかかる長尺帯状ワークの加工装置の構成を説明する平面図で、ワーク加工装置の他側の半分を示している。
【図３】図１及び図２の長尺帯状ワークの加工装置の側面図である。
【図４】ワーククランパにクランプされたワーク及びそのワークに対する加工手段の配置を説明する側面図である。
【図５】マシニングセンタの加工範囲を重複させた場合の一例で、マシニングセンタＭＣ３の加工範囲にマシニングセンタＭＣ１とマシニングセンタＭＣ４の加工範囲を重複させた場合を示している。
【図６】ワーク反転部の説明図で、（ａ）は反転前のものを、（ｂ）は反転後のものを示している。
【図７】ワーク反転台を使って姿勢変更を行う場合における、ワークストッカから排出コンベアまでのワークの流れを説明する概略側面図である。
【図８】本発明における制御システムの構成を説明するブロック図である。
【図９】本発明の加工方法によるワークの加工の手順を説明するためのフローチャートで、ワーク加工前の準備段階のものである。
【図１０】本発明の加工方法によるワークの加工の手順を説明するためのフローチャートで、ワークの加工段階のものである。
【図１１】長尺帯状のワークに施される孔加工（ａ）、溝加工（ｂ）及び端部加工（ｃ）の一例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 長尺帯状ワークの加工装置
１１０ ワークストッカ
１３０ ワーククランパ
１６０ ガイドレール
１７０ 排出コンベア
１８０ ワーク搬送部
２１０ ワーク反転部
Ａ ワーク加工領域
ＭＣ マシニングセンタ
Ｗ ワーク
Claims (7)
- 所定位置に保持した長尺帯状のワークに、工作機械で所定の加工を施す長尺帯状ワークの加工方法において、
前記ワークの加工を行うワーク加工領域に該ワークの長手方向に延びるガイドレールを配置し、
個別のＮＣ装置とそれらの上位の制御手段によって制御され、加工範囲が相互に重なりあっている複数の加工手段を前記ガイドレールに沿って移動自在に配置し、
複数の前記ワークを貯蔵するワークストッカから、前記ワーク加工領域に前記ワークを搬入し、
前記ワーク加工領域内で、対向する長辺が上下に位置するように前記ワークを垂直に立ててクランプし、
垂直に立ててクランプした前記ワークの両面側で、前記上位の制御手段により作成された加工スケジュールに従って、前記加工手段を前記ガイドレールに沿って前記ワークの長手方向に移動させながら、複数の加工を同時に行い、
加工の終了した前記ワークを、前記ワーク加工領域から搬出すること、
を特徴とする長尺帯状ワークの加工方法。 - 前記上位の制御手段は、前記加工範囲が重複する部分については、前記加工範囲が重なる複数の前記加工手段のうちの一つで加工させることを特徴とする請求項１に記載の長尺帯状ワークの加工方法。
- 前記上位の制御手段は、加工範囲が互いに重なる複数の加工手段について、前記加工手段の加工プログラムから前記加工手段が他の加工手段と干渉するかどうかを予測し、干渉が生じると判断した場合には、予め設定された優先順位にしたがって、干渉する加工手段のうちの一方の加工を継続させるとともに他方の加工手段の加工を待機させることを特徴とする請求項２に記載の長尺帯状ワークの加工方法。
- 前記ワーク加工領域の外部にワーク反転手段を設け、前記ワークの一側の加工が終了した後に、前記ワークの上下をこのワーク反転手段によって入れ換え、前記ワークの他側の加工を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の長尺帯状ワークの加工方法。
- 前記上位の制御手段は、必要な加工形態ごとに個別加工プログラムを予め作成し、前記ワークの各々について前記加工形態を組み合わせて前記ワークの加工スケジュールを作成し、この加工スケジュールに基づいて各前記加工手段が分担する前記加工形態を割り付け、前記加工スケジュール及び割り付けられた前記加工形態に対応する前記個別加工プログラムから各加工手段ごとに前記ワークを加工するための加工プログラムを作成し、作成した前記加工プログラムを各前記加工手段に配信することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の長尺帯状ワークの加工方法。
- 前記上位の制御手段は、前記ワークの各々について、前記加工形態の組み合わせ及び前記加工手段に割り付ける前記加工形態を異ならせて前記加工スケジュールを複数作成し、この複数の加工スケジュールをシミュレートして最も加工時間の短い加工スケジュールを検索し、この検索によって割り出された前記加工スケジュールにしたがって前記加工プログラムを作成することを特徴とする請求項５に記載の長尺帯状ワークの加工方法。
- 前記ワーク加工領域で前記ワークをクランプするワーククランパを複数準備するとともに、前記ワーククランパのうち前記ワーク加工領域の端部に位置する前記ワーククランパを前記ワークの長手方向に移動自在にして、前記ワークの端部の任意位置をクランプすることができるようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の長尺帯状ワークの加工方法。
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