JP7026928B2

JP7026928B2 - 材料供給方法及び材料供給システム

Info

Publication number: JP7026928B2
Application number: JP2017160464A
Authority: JP
Inventors: 司西野入
Original assignee: 株式会社アルプスツール
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2037-08-23
Also published as: JP2019038053A

Description

本発明は、材料供給機により送出される材料の送出不足を判断可能な材料供給方法等に関する。

従来から棒材等の材料を加工する材料加工装置が知られている。この種の材料加工装置は、材料を加工機に送出して供給する材料供給機と、供給された材料を加工する旋盤等の加工機と、を備えている。

材料供給機は、一例として、モータ等の駆動源によって加工機の主軸線に沿って移動するフィードロッドを備え、このフィードロッドの先端部に材料を把持して一定の送出量で加工機側に供給する（特許文献１及び特許文献２参照）。

材料の送出量は、例えば、加工機側に設けられているストッパの位置に設定され、材料供給機は、材料の先端がこのストッパに当接するまで材料を送り出す。また、加工機は、材料供給機により供給された材料を切削バイトにより切削加工した後、突っ切りバイトによって切断する。

特許第３３７８３６６号公報特許第３７４０２１０号公報

ところで、この種の材料供給機は、寸足らずの加工品の混入を防止するために、加工機側に送出する材料の送出量を検出し、この送出量を送出不足の設定値と比較することによって送出不良の有無を判断し、送出不良と判断された場合には、加工機による材料の加工を停止させる。

上述した従来の材料供給機は、例えば、材料の送出量をフィードロッドの送出量を検出するため、送り出し不足の設定値を製品毎の加工長さに応じて設定する必要があった。

そこで、本発明は上記問題を課題の一例として為されたもので、従来とは異なる方式で寸足らずの製品の混入を容易に防止できる材料供給方法等を提供することを第１の目的とするとともに、製品毎の加工長さに応じて送出不足の設定値を設定する必要のない材料供給方法等を提供することを第２の目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の材料供給方法は、材料（Ｂ１）を加工機側少なくとも一定の送出量以上に送出した後、送出した前記材料を押し戻して加工機（１）に前記材料を一定の送出量で供給する材料供給方法であって、前記材料が押し戻されたか否かを検出し、前記材料が押し戻されていない場合に前記材料の送出量の異常と判断することを特徴とする。

また、請求項２に記載の材料供給システムは、材料を加工機側に少なくとも一定の送出量以上に送出する送出手段（３０）と、送出した材料を押し戻す押し戻し手段（２０）と、を備え、前記材料を送出後、送出した前記材料を押し戻して加工機に前記材料を一定の送出量で供給する材料供給システム（１００）であって、前記材料の押戻量を検出する検出手段（３８）と、前記検出された押戻量に基いて前記材料が押し戻されたか否かを判断するとともに、前記材料が押し戻されない場合に前記材料の送出量の異常と判断する判断手段（５２）と、を備えていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の材料供給システムは、請求項２に記載の材料供給システムにおいて、前記判断手段は、前記検出手段により検出された押戻量が所定の閾値よりも小さい場合に前記材料の送出量の異常と判断することを特徴とする。

また、請求項４に記載の材料供給システムは、請求項２、又は請求項３に記載の材料供給システムにおいて、前記材料の送出量の異常と判断された際に、前記材料の加工が停止されることを特徴とする。

本発明によれば、材料を加工機側に送出した後、押し戻した材料の押戻量によって材料の加工前に材料の送出不良を判断するため、寸足らずの製品の混入を容易に防止することができる。

また、材料の押戻量が所定の閾値未満である場合に材料の送出不良を判断するため、製品毎の加工長さに応じて送り出し不足の設定値を設定する必要がない。

材料加工装置の概略図である。材料加工装置の概略構成図である。材料加工装置の制御ブロック図である。材料加工装置の動作例を示す構成図である。材料加工装置の動作例を示すフローチャート図である。材料加工装置の第２の動作例を示す構成図である。材料加工装置の第３の動作例を示す構成図である。

以下、本願の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下の材料加工装置１００の説明において、便宜的に図１に示す左右方向を材料加工装置１００の前後方向として説明する。

図１に示すように、材料加工装置１００（本願の材料供給システム）は、加工材料としての例えば棒材Ｂ１を加工する旋盤等の加工機１と、この加工機１の隣に近接して配置され、加工機１に棒材Ｂ１を供給する材料供給機２と、を備えている。

図１及び図２に示すように、加工機１は、棒材Ｂ１が通過可能な筒状の主軸１１と、主軸１１に取り付けられ、この棒材Ｂ１を把持するチャック１２と、棒材Ｂ１を切削加工する図示しない切削バイトや突っ切りバイト等を備えている。また、チャック１２は、主軸１１とともに回転し、主軸線Ａ１を中心に回転可能である。

そして、棒材Ｂ１は、切削バイトによる切削加工時に、チャック１２によって把持され主軸１１の回転とともに回転される。

また、加工機１には、材料供給機２により送出された棒材Ｂ１を製品加工に必要な棒材Ｂ１の先端位置（以下、「原点位置Ｘ」と称する。）まで押し戻すストッパ２０（本願の押し戻し手段）が設けられている。なお、この原点位置Ｘは、製品毎の加工長さに応じて設定される。

このストッパ２０は、例えば、加工機１の主軸１１と同心状に配置されており、主軸線Ａ１に沿って往復運動可能に駆動され、棒材Ｂ１の先端部に当接させる当接部２２と、この当接部２２に図示しない支持体を介して取り付けられるモータ等の駆動源２３と、を備えている。なお、本実施形態では、ストッパ２０を単独で配置した一例を示しているが、旋盤等の加工機１に設けられているタレットにストッパ２０を取り付けても構わない。この場合には、このタレットを直接移動させ、材料Ｂ１を材料供給機２側に押し戻せばよい。

本実施形態のストッパ２０の当接部２２は、図４（ｂ）に示すように、初期状態において、材料供給機２に対して原点位置Ｘよりも遠く離れた棒材送出位置Ｙに位置決めされ、材料供給機２から棒材Ｂ１が送出された後、図４（ｃ）に示すように、駆動源２３の駆動により、棒材Ｂ１を材料供給機２側に押し戻すようにして原点位置Ｘまで移動される。なお、このストッパ２０の当接部２２の位置は、後述する制御装置５０の制御実行用プログラムにより適宜設定される。また、本実施形態の棒材送出位置Ｙは、少なくとも材料供給機２に対して原点位置Ｘよりも遠くに設定される。

次に、図２に示すように、材料供給機２は、図示しないが棒材Ｂ１を収容する棚と、主軸線Ａ１上において当該棚から棒材Ｂ１を受け取り、加工機１に棒材Ｂ１を搬送する搬送装置３０（本願の送出手段）と、を備える。

搬送装置３０は、主軸１１の主軸線Ａ１にセンタリングされたフィードロッド３１と、主軸線Ａ１に沿ってフィードロッド３１を移動させる移動機構部４０と、この移動機構部４０を介してフィードロッド３１を駆動するモータ等の駆動源３２と、を備えている。

フィードロッド３１は、図示しない本体フレーム上に固定されたガイドレールによって、前後方向に往復運動可能に案内され、駆動源３２による駆動力をフィードロッド３１に伝達することで、フィードロッド３１を主軸線Ａ１に沿って移動可能であり、棒材Ｂ１を一定の送出量で加工機１に供給する。

フィードロッド３１は、主軸線Ａ１に沿って延びる軸３１ｂを備え、その先端部には棒材Ｂ１の後端を把持可能なフィンガーチャック３１ａが取り付けられ、棚から主軸線Ａ１上に供給された棒材Ｂ１の後端をフィンガーチャック３１ａによって把持する。

移動機構部４０は、フィードロッド３１の後部に取り付けられたスライダ３３と、スライダ３３を前後方向に駆動する駆動機構部４１を備える。

駆動機構部４１は、スライダ３３が取り付けられたドライブチェーン３５と、ドライブチェーン３５が架け渡された駆動スプロケット３６及び従動スプロケット３７と、を備え、この駆動機構部４１は、駆動スプロケット３６に駆動伝達機構４２を介して接続されたモータ等の駆動源３２と、接続されている。

そして、モータ（駆動源３２）を駆動して、駆動伝達機構４２を介して駆動スプロケット３６を回転させ、従動スプロケット３７と協働してドライブチェーン３５を回転させ、スライド３３を前後方向に走行させる。

また、駆動伝達機構４２は、例えば、一対のプーリ３２ａと、駆動ベルト３９によって構成され、駆動源３２による駆動力を駆動スプロケット３６に伝達する。

また、駆動スプロケット３６の軸には、駆動スプロケット３６と同期して回転するように連結したロータリーエンコーダ３８（本願の検出手段）が取り付けられており、このロータリーエンコーダ３８によりフィードロッド３１の移動位置や移動量、すなわち、棒材Ｂ１の送出量が検出される。また、このロータリーエンコーダ３８は、従動スプロケット３７に取り付けても構わない。

また、ロータリーエンコーダ３８は、駆動スプロケット３６の回転角変位量に応じて所定数のパルス信号を出力し、後述する加工機用制御部５１は、このパルス信号をカウントして棒材の搬送量を算出する。このロータリーエンコーダ３８のカウント機能は、以下の説明において「カウンタ」と称する場合がある。

なお、駆動機構部４１や駆動伝達機構４２は特に本実施形態の構成に限定されるものではなく、一般的に公知な機構を用いることができる。具体的には、ドライブチェーン３５や駆動ベルト３９は、一般的に公知な各種ベルトやチェーン類でも構わない。また、本実施形態では、プーリを変速装置として用いているが、歯車列の変速機構等であっても構わないし、駆動源３２で直接、駆動スプロケット３６を駆動させても構わない。

また、図３に示すように、材料加工装置１００は、加工機１、材料供給機２を制御する制御装置５０を備える。制御装置５０は、加工機１に設けられたチャック１２や切削又は突っ切りバイト等のバイト類１４、駆動源２３等の各構成部材を制御する加工機用制御部５１と、材料供給機２に設けられた駆動源３２、ロータリーエンコーダ３８等の各構成部材を制御する材料供給機用制御部５２と、を備えている。加工機用制御部５１と材料供給機用制御部５２とは、有線又は無線で通信可能である。

加工機用制御部５１と材料供給機用制御部５２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等有する。ＲＯＭは制御実行用プログラムが格納され、ＣＰＵは制御プログラムにしたがって実行される。ＲＡＭは制御に必要なデータを一時的に格納する。なお、原点位置Ｘや棒材の送出位置Ｙは、製品の加工長さ等に基いて適宜設定される。

そして、例えば、加工機用制御部５１は、チャック１２の開閉、ストッパ２０の移動、切削又は突っ切りバイト等のバイト類１４の移動動作について指令を発する。一方、材料供給機用制御部５２は、駆動源３２やロータリーエンコーダ３８の動作について指令を発する。また、ロータリーエンコーダ３８のパルス信号をカウント（計数）するとともに、その計数情報（計測値）に基づいて棒材Ｂ１の送出不足（異常）の有無を判断する。

次に、図１～図５を参照して材料加工装置１００の動作例について説明する。なお、本実施形態の材料加工装置１００は、加工用の棒材Ｂ１を規定の長さ（原点位置Ｘ）を超えて送出した後、その棒材Ｂ１を押し戻すことで棒材Ｂ１を一定の送出量で加工機１に供給した後、棒材Ｂ１を加工する。また、本実施形態の棒材送出位置Ｙは、製品毎に規定される原点位置Ｘよりも遠くに適宜設定され、棒材Ｂ１の送出によって移動する棒材Ｂ１の先端位置が位置決めされる。

まず、加工機１及び材料供給機２を作動可能な状態として、図示しない駆動源を作動して棚から棒材Ｂ１を搬送装置３０に供給（図２参照）した後、駆動源２３を駆動し、図４（ａ）に示すように、ストッパ２０の当接部２２を移動させ、棒材送出位置Ｙに位置決めする（ステップＳ１０１）。

次に、加工機１のチャック１２を開き（ステップＳ１０２）、主軸１１内に棒材Ｂ１を挿入可能にする。

次に、ロータリーエンコーダ３８のカウンタを開始させるとともに、駆動源３２を駆動し、駆動スプロケット３６を回転させ、ドライブチェーン３５によりスライダ３３を加工機１側に向けて移動させ、図４（ｂ）に示すように、棒材Ｂ１を加工機１側に送り出す(ステップＳ１０３）。なお、棒材Ｂ１は、その後端部が、スライダ３３と連結されたフィードロッド３１に有するフィンガーチャック３１ａにより把持される。

また、この動作によって、棒材Ｂ１は、その先端部が棒材送出位置Ｙに位置決めされるまで移動される。このとき、棒材Ｂ１の先端部はストッパ２０の当接部２２に当接する。

次に、フィードロッド３１の停止をロータリーエンコーダ３８の停止によって確認する。そして、フィードロッド３１の停止を確認した場合には、ロータリーエンコーダ３８から出力されるパルス信号を計測し、フィードロッド３１の移動位置を示す計測値Ｃを取得する（ステップＳ１０４）。なお、フィードロッド３１の停止が確認できない場合には、ロータリーエンコーダ３８の停止が確認されるまで待機する。

次に、駆動源２３を駆動して、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、ストッパ２０の当接部２２を後退させ、棒材Ｂ１を材料供給機２側へ向かって移動させ、原点位置Ｘにストッパ２０の当接部２２を位置決めする（ステップＳ１０５）。

次に、フィードロッド３１の停止を確認する。そして、フィードロッド３１の停止を確認した場合には、ロータリーエンコーダ３８から出力されるパルス信号を計測し、フィードロッド３１の移動位置を示す計測値Ｄを取得する（ステップＳ１０６）。なお、フィードロッド３１の停止が確認できない場合には、停止を確認するまで待機する。

次に、ロータリーエンコーダ３８から出力されたパルス信号の計測値Ｃ、Ｄに基いて計測される棒材Ｂ１の押戻量Ｓが所定の閾値Ｚ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。その結果、閾値Ｚより押戻量Ｓが小さければ棒材Ｂ１の送出に関して送出異常と判断し、閾値以上であれば棒材Ｂ１の送出に関して正常であると判断する。

そして、送出異常と判断した場合、材料加工装置１００の作動を停止させ（ステップＳ１０８）、処理を終了する。

一方、正常であると判断した場合には、図４（ｄ）に示すように、加工機１のチャック１２を閉じ、ロータリーエンコーダ３８から出力されたパルス信号の計測値をリセットして（ステップＳ１０９）切削加工を開始する（ステップＳ１１０）。

次に、加工終了を確認した後、フィードロッド３１を初期位置に戻し、ステップＳ１０１に戻り、処理を続行する。

このように本実施形態の材料加工装置は、棒材Ｂ１を加工機側に送出するフィードロッド３１と、送出した棒材Ｂ１を押し戻すストッパ２０と、を備え、棒材Ｂ１を送出後、送出した棒材Ｂ１をストッパ２０により押し戻すことで加工機１に棒材Ｂ１を一定の送出量で供給するものであって、ロータリーエンコーダ３８により棒材Ｂ１の押戻量を検出し、その検出された押戻量が閾値より小さい場合に棒材Ｂ１の送出異常と判断し、棒材の加工処理を停止する。

したがって、切削加工を行う前に、棒材Ｂ１の送出異常を検出することができ、寸足らずの製品の混入を容易に防止できる。また、設定された閾値以上の材料の移動を確認することによって材料の送出が正常であると判断するため、製品毎の加工長さに応じて閾値を設定する必要がなくなり、複数種類の加工品を製造する際の設定工数や設定時間の短縮化を図れる。

次に、図６を参照して、材料加工装置の第２の動作例を説明する。なお、本実施例の材料加工装置１００の動作は図４に示す動作例と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、図６は送出された棒材Ｂ１がストッパに当接しない場合の動作例である。

本実施形態の材料加工装置１００は、例えば、図６（ｂ）に示すように、何らかの原因により棒材Ｂ１が棒材送出位置Ｙまで送出されずに棒材Ｂ１の送出不良が生じた場合であっても、ストッパ２０の押し戻し範囲（Ｘ－Ｙ間）に棒材Ｂ１が送出されていれば、ストッパ２０の移動により、図６（ｃ）に示すように、棒材Ｂ１の先端部は原点位置Ｘに位置決めされるので、図６（ｄ）に示すように、チャック１２を閉じて棒材Ｂ１の加工処理を開始することができる。

したがって、棒材Ｂ１の送出量は、少なくとも棒材Ｂ１の先端部が原点位置Ｘを超えていればよく、適宜設定されるものであって、棒材送出位置Ｙは、搬送装置３０による棒材Ｂ１の送出量に関係なく設定しても構わない。

すなわち、棒材Ｂ１の先端部は、棒材送出位置Ｙに位置決めされたストッパ２０の当接部２２に対して必ずしも接触させる必要はない。

次に、図７を参照して、材料加工装置１００の第３の動作例を説明する。なお、本実施例の材料加工装置１００の動作は図４に示す動作例と同じであるため、詳細な説明は省略する。図７は送出された棒材Ｂ１がストッパに当接しない場合の動作例であって、何らかの原因により、図７（ｂ）に示すように、搬送装置３０により送出された棒材Ｂ１の先端部が原点位置Ｘまで送出されない場合の動作例である。

本実施形態の材料加工装置１００は、図７（ｃ）に示すように、棒材Ｂ１の送出動作を行った後に、ストッパ２０の当接部２２を押し戻して原点位置Ｘに位置決めしても、当接部２２が棒材Ｂ１に接触しない。そして、このまま加工機１による加工処理が行われた場合には、寸足らずの製品となってしまい製品不良が生じる。

したがって、このような製品不良を防止すべく、本実施形態の材料加工装置１００は、図５に示すステップＳ１０７において、ロータリーエンコーダ３８から出力されたパルス信号の計測値Ｃ、Ｄに基いて計測される棒材Ｂ１の押戻量Ｓが所定の閾値よりも大きいか否かを判断する他に、棒材Ｂ１の押戻量Ｓが０であるか否かを判断し、押戻量が０である（棒材Ｂ１が押し戻されていない）場合にも棒材Ｂ１の送出に関して送出異常と判断することが好ましい。

このように、ロータリーエンコーダ３８から出力されるパルス信号の計測値によって、少なくとも棒材Ｂ１が移動したか否かを判断することで、切削加工を行う前に、棒材Ｂ１の送出不足（送出異常）を検出することができ、寸足らずの製品の混入を容易に防止することができる。

なお、本願は本実施形態に限定されるものではなく、種々の形態にて実施することが可能である。例えば、本実施形態では、ロータリーエンコーダ３８により棒材の移動量や原点位置Ｘ、又は棒材送出位置Ｙを検出可能であるが、機械的なリミットスイッチ等を用いてもよく、それらの検出手段は、公知の部材を用いても構わない。

また、本実施形態では、加工用の材料として円柱状の棒材を適用しているが、棒材に限定されるものではなく、断面が楕円形状、多角形状、又は中空状の部材等であっても構わない。

Ｂ１材料
１加工機
２材料供給機
２０ストッパ
３０搬送装置
３８ロータリーエンコーダ
５２材料供給機用制御部
１００材料加工装置

Claims

材料を加工機側に少なくとも一定の送出量以上に送出した後、送出した前記材料を押し戻して加工機に前記材料を一定の送出量で供給する材料供給方法であって、
前記材料が押し戻されたか否かを検出し、前記材料が押し戻されていない場合に前記材料の送出量の異常と判断することを特徴とする材料供給方法。
材料を加工機側に少なくとも一定の送出量以上に送出する送出手段と、送出した材料を押し戻す押し戻し手段と、を備え、前記材料を送出後、送出した前記材料を押し戻して加工機に前記材料を一定の送出量で供給する材料供給システムであって、
前記材料の加工前に前記材料の押戻量を検出する検出手段と、
前記検出された押戻量に基いて前記材料が押し戻されたか否かを判断するとともに、前記材料が押し戻されない場合に前記材料の送出量の異常と判断する判断手段と、
を備えていることを特徴とする材料供給システム。
前記判断手段は、前記検出手段により検出された押戻量が所定の閾値よりも小さい場合に前記材料の送出量の異常と判断することを特徴とする請求項２に記載の材料供給システム。
前記材料の送出量の異常と判断された際に、前記材料の加工が停止されることを特徴とする請求項２、又は請求項３に記載の材料供給システム。