JP7090505B2 - 長尺物の加工方法及び加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、寸法の長い鋼板などの長尺物の被加工物に穴開等の所定の加工を行う加工方法及び加工装置に関する。

従来から、長尺物の加工物（例えば、寸法の大きな鋼板）を加工する場合に、加工物の端面を基準にしてプレス等で穴開け加工することがある。このような場合に、加工物の寸法が長いため、その端面は、図６のようにその加工物ｗの長さ１０ｍ当り５ｍｍ程度のウネリ（以下、ウネリには反り形状も含めるものとする）を有するものがある。そのような状態の加工物ｗに穴開加工を行うと以下のような問題が発生する。図６に従ってその問題について説明する。図６は、従来の方法で穴開加工を行った後に曲げ加工を行った状態を模式的に示したものである。図６に示したとおり加工物ｗにはウネリがあり、そのウネリが大きいと基準ブロック９１０（基準位置）で加工物を位置決めして加工装置で穴ｈを加工した際に、端面から穴ｈまでの距離はｄ２からＤ２までの間でバラツキが生じる。このため穴開加工時及び加工物ｗを破線Ｃで曲げ加工等すると穴ｈと端面までの距離もｄ２からＤ２でバラツキが生じる。破線Ｃから端面Ｔまでの距離Ｄ３も変わってしまう。このバラツキの幅（ｄ２からＤ２）が製品の規定値の範囲外になっていると製品は不良品となってしまう。加工に使用した材料は、長尺の鋼板であり高価である。従ってその損失は大きい。
以上の事情から加工物ｗにウネリが有っても規定値を満足する製品が得られるような加工を行う加工方法及び加工装置が求められていた。

本発明は、上記のような長尺物の被加工物の端面にウネリ等の寸法的な問題があっても、被加工物の端面からの寸法を規定値におさめるための長尺物の加工方法及び加工装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するための第１発明の加工方法は、以下の特徴を有する。
長尺物の被加工物の加工方法であって、
前記被加工物の端面を２個以上設けた基準ブロックに突き当てる工程（１）と、
前記工程（１）の後に、前記被加工物の端面位置を測定する工程（２）と、
前記工程（２）により得られた前記被加工物の複数個所の端面位置データから、端面位置に対する加工位置の補正データを演算手段にて演算処理する工程（３）と、
前記工程（３）で演算処理された加工位置の前記補正データに基づき所定の加工を行う工程（４）と
を含む。

第1発明の加工方法は、以下の効果が発現する。
加工する長尺物の被加工物の端面を２個以上の基準ブロックに突き当てし、位置決めする。その後に加工装置に設けられた端面位置を測定する測定装置により被加工物の端面位置を測定する。これにより被加工物の端面の形状を測定することができる。この複数個の端面位置の測定データを演算手段で演算処理し、その測定結果に基づきその加工位置を補正し穴開加工等を行う。被加工物の端面にウネリがあっても穴開加工した被加工物及びその後の加工が施された製品を規定値におさめることができる。

上記課題を解決するための第２発明の加工装置は以下の特徴を有している。
長尺物の被加工物の加工装置であって、
前記被加工物の長尺側の端面に突き当てる２個以上の基準ブロックと、
前記基準ブロックに突き当てした前記被加工物の端面位置を測定する測定装置と、
前記測定装置にて測定し得られた複数個所の前記被加工物の端面位置データに基づき端面位置に対する加工位置の補正データを演算処理する演算手段と
を備え、
前記演算手段で演算処理された加工位置の前記補正データに基づき所定の加工を行う。

第２発明の加工装置によれば、第1発明と同様の効果が発現する。更にその加工方法を長尺物のＨ鋼や角パイプにも適用可能である。

第３発明の加工装置は、第２発明において以下の特徴を有する。
前記測定装置は、1個とし前記被加工物の長尺側に沿って移動させ被加工物の複数個所の端面位置データを測定する。

第３発明の加工装置においては、被加工物の長尺側の端面の位置は１個の測定装置を移動させながら複数箇所測定し、端面の形状を測定する。被加工物の性状やロットにより測定箇所を適宜増減させることができる。従って端面の形状をより正確に測定することが可能となる。このような測定方法により測定された端面位置測定データに基づき加工位置を補正して加工するので、製品の加工精度は更に向上する。

第４発明の加工装置は、第２発明において以下の特徴を有する。
前記測定装置は、２個以上複数個設け前記被加工物の端面位置を同時に測定する。

第４発明の加工装置は、端面位置の測定装置を複数個設けているので同時に測定することが可能であり製品の加工時間を短縮することができ、生産性が向上する。

第５発明の加工装置は、第２発明から第４発明のいずれかにおいて以下の特徴を有する。
前記測定装置で測定された前記端面位置データの最大値と最小値の差をウネリ量とし、そのウネリ量に閾値を設け、ウネリ量が閾値よりも大きい場合には、当該被加工物は加工前に不合格品と判断する機能を有している。

第５発明の加工装置は、演算手段で演算処理された端面位置の測定データに基づきその端面位置の基準ブロックに対する相対位置からその最大値と最小値の差をウネリ量とし、そのウネリ量がある所定の閾値内にあるか否か判定することができる。そのウネリ量が閾値を超えた場合は、加工する位置データを補正して加工することが不可能であることから加工をせず、被加工物を加工装置から払い出しをする。このような被加工物は、加工していないので、ウネリ量が適正になるように修正しリサイクルすることが可能であり歩留まりが向上する。

本発明の加工方法及び加工装置にて加工する製品の一例の説明図である。 本発明の加工装置の概略図である。 本発明の加工装置に使用される端面位置測定装置の説明図である。 本発明の加工装置にセットした被加工物の端面の測定方法の説明図である。 被加工物への加工位置の補正データの作成方法及び加工方法の説明図。 従来の加工方法の説明図である。

次に、本発明の実施の形態例を図により説明する。
図１は本発明の加工方法及び加工装置にて加工する製品の一例の説明図、図２は本発明の加工装置の概略図、図３は本発明の加工装置に使用される端面位置測定装置の説明図、図４は本発明の加工装置にセットした被加工物の端面の測定方法の説明図、図５は被加工物への加工位置の補正データの作成方法及び加工方法の説明図、図６は従来の加工方法の説明図である。

＜１＞被加工物Ｗ
本発明の加工方法及び加工装置にて加工する被加工物Ｗは図１（ａ）に示した長尺物の鋼板を例に説明する。被加工物Ｗには反り等のウネリが有るが、図１（ａ）ではウネリが無い状態で被加工物Ｗの形状を描いている。長尺側の長さは約１０ｍから１５ｍ程度であり、幅は１ｍ程度である。この長尺物の被加工物Ｗは、長尺側の端面Ｔから所定寸法Ｌ１の位置に穴Ｈが複数個所加工されたものである。製品は、例えば、この穴開けを行った被加工物Ｗを端面位置からＬ２の位置（図１（ａ）の破線Ｃの位置）で曲げ加工を行い図１（ｂ）のように断面がコの字状を呈する部材である。但し被加工物Ｗの端面にはウネリ量Ｕが有るので、穴Ｈの端面Ｔからの位置もｌ_２からＬ２の幅でバラバラとなってしまう。この被加工物Ｗの端面のウネリ量Ｕは、被加工物Ｗの長尺側の寸法１０ｍから１５ｍ程度に対して数ｍｍ程度であるが、５ｍｍを超えると穴開加工そのもの及び後工程（曲げ加工等）に悪影響を与え、Ｌ１寸法やＬ２寸法が規定値外となり製品は不良品となる。図１（ｂ）では、被加工物の端面のウネリが存在するので、加工後の形状を誇張して山形になるように描いている。以降の本発明の加工方法及び加工装置の説明は、図１（ａ）の状態の被加工物を対象にして行う。尚本発明の加工方法及び加工装置は、図１（ａ）に示した板状の長尺物の被加工物に限定されるのもではなく、長尺物のＨ鋼や角パイプ等にも適用可能である。

＜２＞加工装置の構成
本発明の加工方法を使用した加工装置の構成を図２により説明する。図２において、１０は本発明の加工装置である。加工装置１０は、加工部（穴開部）１００、投入部２００、払出部３００及び演算手段４００から構成されている。加工部１００は、被加工物Ｗに穴Ｈ等の加工を行う部位であり、プレス装置でもある。投入部２００には、被加工物Ｗの位置決め、端面位置の測定、及び被加工物Ｗのクランプ及び位置決め移動を行う部位である。払出部３００は、加工部１００にて加工完了した被加工物Ｗを後工程に払出す機能を有している。

投入部２００は、被加工物Ｗの長尺側の端面位置決め用の基準ブロック２１０、端面位置測定装置２２０、クランプ装置２５０、及び図示されていない被加工物Ｗの支持部が設けられている。基準ブロック２１０は、本図では２個設けられているが、2個以上複数個設けても良い。端面位置測定装置２２０は、本図では８個個設けられているがこれに限定されるものではなく、被加工物Ｗの長尺側の寸法に応じて適宜増減させれば良い。端面位置測定装置の構成は別途詳述する。クランプ装置２５０は、本図では３個設けているが、被加工物Ｗの長尺側の寸法に応じて適宜増減させれば良い。クランプ装置２５０は、キャリッジ２４０に設けられている。キャリッジ２４０は、図中のＸ方向とＹ方向に移動可能なレールを投入部２００と払出部３００のベース上に設け、クランプした後の被加工物ＷをＸ方向とＹ方向に移動させて所定の位置に穴開け加工する。尚本図では、Ｘ方向に走行させるレール２３０のみを描いている。

払出部３００には、ベース上に搬出用のローラコンベア３１０が設けられている。

＜３＞端面位置測定装置
図３により、本発明の加工装置に使われる被加工物Ｗの端面位置測定装置について説明する。図３は、端面位置測定装置が上昇し被加工物Ｗの端面Ｔと接触した状態を示している。本装置２２０は、投入部２００のベース上に８個設けている。上昇下降するアクチュエーター２２１をベース上に固定する。アクチュエーター２２１の上部に前進後退するアクチュエーター２２２とリニアスケール等の位置検出器２２３が配置されている。アクチュエーター２２２には、同時に前進後退するピン２２４が設けられている。アクチュエーター２２１が上昇した状態で、アクチュエーター２２２が前進するとピン２２４が被加工物Ｗの端面Ｔに接触する。その時に位置検出器２２３からパルス等が出力され端面位置データとして出力される。複数個（本図では８個）設けた端面位置測定装置から複数個の端面位置データが表示装置等に出力され、それらを演算手段にて演算処理する。

端面位置測定装置は、図２に示すように複数個を固定して設けても良いし、１個の端面測定装置２２０を走行レール上を移動させて被加工物Ｗの長尺側の端面位置を複数箇所測定する形態でも良い。

＜４＞被加工物の端面位置の測定方法
被加工物の端面位置は、以下の様に測定する。図４に示すように、投入部２００に被加工物Ｗが投入されると、図示しないプッシャー装置により被加工物Ｗの長尺側の端面は基準ブロック２１０に押し付けられる。この状態の被加工物Ｗの端面を端面位置測定装置２２０が作動し測定する。ピン２２４が端面Ｔに接触し被加工物Ｗの端面位置が測定される。測定値は、基準ブロック２１０に対する被加工物Ｗの出入量として測定される。図５に示すようにｅ１からｅ８として測定され表示装置等に出力される。その測定値は、演算手段４００にて演算処理される。演算手段４００では、例えばピン２２４が基準ブロックを通過して被加工物Ｗの端面に接触した場合に正の値、基準ブロックに対して手前位置で接触した場合は負の値として演算処理される。被加工物Ｗの端面位置の測定値ｅ１からｅ８の中で最大値と最小値の差をウネリ量Ｕと定義する。

＜５＞加工位置の補正方法及び被加工物Ｗの加工方法
図５に示すように被加工物Ｗの端面位置を測定した値からウネリ量Ｕを求める。演算手段４００等に、そのウネリ量Ｕの閾値Ｋを設定する。被加工物Ｗの端面形状を測定しウネリ量Ｕが閾値Ｋを超えた場合には、その被加工物Ｗは不良品と判定し加工部１００で加工せず払出部３００から装置外に搬出する。閾値Ｋは、最終製品の要求精度にもよるが目安として被加工物Ｗの長尺側の長さ１０ｍに対して約５ｍｍであるが、これに限定されるものではない。本発明の加工装置は、このように加工前に被加工物Ｗの良否を判定する機能も有している。

被加工物Ｗの端面位置を測定し、ウネリ量Ｕが閾値Ｋ内にあれば、加工部１００で被加工物Ｗに所定の加工を行う。加工部１００で行った加工位置の精度や二次加工後の最終製品の精度を確保するために、演算手段４００内でウネリ量Ｕにより以下の様に加工部１００にて加工する加工の補正データを作成する。その補正方法の一例を説明する。

図５において被加工物Ｗの端面位置の測定値ｅ１からｅ８によりウネリ量Ｕは求められている。そのウネリ量に対して加工部での穴開加工にて要求される被加工物Ｗの規定値を満足させるために補正量Δを演算手段４００内で演算する。補正量Δは、ウネリ量Ｕを整数Ｎで除した値を用いることができる。この整数Ｎは、ウネリ量と製品の規定値等により設定される。このような補正量Δを加味して加工部１００で穴明加工等を行うと被加工物Ｗの精度は規定値以内に確保される。従って後工程で加工された最終製品の精度も規定値以内に確保されることになる。

また本発明の加工装置によれば、図５に示すように被加工物Ｗにウネリが有っても、そのウネリの形状を本発明の加工装置の端面位置測定装置で測定することができる。その測定したウネリ形状に沿って平行（端面Ｔから一定の距離Ｄで）に穴明け加工することもできる。

以上のとおり本発明の加工方法及び加工装置によれば、被加工物Ｗにウネリが有っても、そのウネリ量が一定の範囲内にあれば、加工された被加工物Ｗと最終製品は合格品となり、歩留まりと生産性が格段に向上する。

１０ 加工装置
１００ 加工部
２００ 投入部
２１０ 基準ブロック
２２０ 端面位置測定装置
２３０ 走行レール
２４０ キャリッジ
２５０ クランプ装置
３００ 払出部
３１０ ローラコンベア
４００ 演算手段

Claims (5)

1. 長尺物の被加工物の加工方法であって、
   前記被加工物の端面を２個以上設けた基準ブロックに突き当てる工程（１）と、
   前記工程（１）の後に、前記被加工物の端面位置を測定する工程（２）と、
   前記工程（２）により得られた前記被加工物の複数個所の端面位置データから、端面位置に対する加工位置の補正データを演算手段で演算処理する工程（３）と、
   前記工程（３）で演算処理された加工位置の前記補正データに基づき所定の加工を行う工程（４）と
   を含むことを特徴とする被加工物の加工方法。
2. 長尺物の被加工物の加工装置であって、
   前記被加工物の長尺側の端面に突き当てる２個以上の基準ブロックと、
   前記基準ブロックに突き当てした前記被加工物の端面位置を測定する測定装置と、
   前記測定装置にて測定し得られた複数個所の前記被加工物の端面位置データに基づき端面位置に対する加工位置の補正データを演算処理する演算手段と
   を備え、
   前記演算手段で演算処理された加工位置の前記補正データに基づき所定の加工を行うことを特徴とする加工装置。
3. 前記測定装置は、1個とし前記被加工物の長尺側に沿って移動させ被加工物の複数個所の端面位置データを測定することを特徴とする請求項２に記載の加工装置。
4. 前記測定装置は、２個以上複数個設け前記被加工物の端面位置データを同時に測定することを特徴とする請求項２に記載の加工装置。
5. 前記測定装置で測定された前記端面位置データの最大値と最小値の差をウネリ量とし、そのウネリ量に閾値を設け、ウネリ量が閾値よりも大きい場合には、当該被加工物は加工前に不合格品と判断する機能を有していることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の加工装置。

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