JPS6058801B2 - 長尺物の定寸加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、長尺の物品の長さを迅速かつ正確に測定す
ると共に加工する方法に関する。

長尺の物品、例えば棒鋼、型鋼、帯鋼のような金属材
、木材、織物、紙、プラスチックシート、 フィルム等
を一定の長さ毎に加工（例えば切断、穿孔、溝切り、溶
接、罫書きなど）する必要は工業上履々発生することで
あるが、その位置決め及び加工を迅速かつ正確に行うこ
とは非常に困難である。

特に位置決めの基本となる測長作業は、小形の物品であ
ればブロックケージ等により、またより大形の物品でも
測長機を用いることにより、ミクロン単位の測定を行う
のは不可能ではないが、これらを現場に持ちこんで長尺
物の測長に利用することは、測定用機器の価格、手数、
等の点から可能性がない。より近年に至り、ファイバー
スコープ、レーザー光、ホログラフイーなどのオプトエ
レクトロニクスを駆使した測定機も開発されているが、
いづれも高価である上に振動や温度に敏感であるから、
これまた現場用に適したものとはいえない。このため、
一般には、巻尺、一定長の標準スケールなどが多用され
ているが、スケール自身の低精度に加えて、操作に熟練
を必要とするところから、測長結果のバラツキが非常に
大・きく、延いては不良品発生率の増大、コストアップ
等の原因となつていた。 本発明は、上述のような欠点
を改良し、長尺の被加工物を迅速かつ高精度に測長し、
更に誤差を最少限にして加工する手段を提供するもので
あ、る。

本発明者は、この目的を達成するために鋭意研究を進
める過程で、被加工物を一定長の標尺に沿つて移動をさ
せながら被加工物の前端部から上記標尺の長さ毎に被加
工物にマークを付与する操作を繰返し、最後に標尺の長
さに満たない残部の長さを正確に測定することによつて
所期の長さを求める方法を多数回反復実験したところ、
意外なことに誤差の累増は殆んど認められず、誤差長を
横軸に、回数を縦軸にして画いたヒストグラムはシャー
プな正規分布を示すことが判つた。

これは一見常識に反することであるが、この原因は各単
位測定時毎の誤差が互いに相殺されることによるものと
思われる。そしてこの結果から更に研究を進めた結果、
センサー、マーカー及び加工具の相対位置が常に一定で
あるならば、多数回に及ぶ単位長の測定を反復しても、
誤差の累計はせいせい±０．１Ｔｆｒ！ｎ又はそれ以下
であり、これに加工具の振動による誤差を加えても、誤
差の総計はたかが±０．２ＴｎＩｎ以内に留まることが
見出された。本発明の骨子は、被加工物の全長を一定長
毎に分割すると共に当該一定長Ｌ毎にマークを付与して
、このマークの総数ｎを数えること及びもし最後のマー
クと被加工物の後端との間に当該一定長に充たない残余
長があるときには、この残余長１を正確に測定し、総長
（ＮＬ，＋Ｉ）の点を求めて加工用マークを附し、この
マークの位置で加工具を作動させることである。この方
式によれば、基準となる一定長（標尺長）を比較的小さ
く選ふことができるので、正確な標尺を安価に製作する
ことができ、またセンサー、マーカー及び加工具の相対
位置を確実に規定できるのて誤差がきわめて小さい利点
がある。さて、上記構想のうち、総長（ＮＬ＋ｌ）の測
長手段は下記のいづれかの手段によつて達成される。

（４）標尺を固定し、被加工物を該標尺に対し平行移動
させる方法。

（Ｂ）被加工物を固定し、標尺を該被加工物に対し平行
移動させる方法。

（Ｃ）標尺と被加工物を平行に反対方向へ移動させる方
法。

以上いづれの場合にも、尺は原則として被加工・物の少
くとも前端部を検出する機能及び被加工物に対し、その
前端部（計測開始端）から標尺間隔毎に順次位置記録用
のマークを付与する機能、及び残余長１を求めるめの機
能を有すべきである。

この残余長１を求める手段も下記のいづれかの方法によ
り達成される。（１）標尺又はその少くとも一方の端部
（標点）を可動式とし、これらの標尺又は標点に被加工
物における最後のマーク点から加工予定位置までの距離
１を測定させる方法。

（１１）固定（長さ一定）の標尺以外に別個の遊尺を設
け、これにより（１）と同様にＩを測定させる方法。

ノ 以上（１），（Ｉｉ）の両型式とも残余長１の測長
が開始される際の標尺と被加工物の位置関係により次の
３種の亜型が存在しうる。

（ａ） 最終マークＭｎが標尺の前端位置（第１標点位
置）に達したとき、標尺全体又は標尺の後端の第２標点
が長さＩだけ前進する場合。

（ａ″）最終マークＭｎが標尺の前端位置に達したとき
、標尺全体又は標尺の前端の第１標点が長さ（Ｌ−１）
だけを後退する場合。

（ｂ）最終マークの１つ手前のマーク（Ｍｎ−１）が標
尺の前端位置（第１標点位置）に達したとき、標尺全体
又は標尺の後端の第２標点が長さ１だけ後退する場合。

型（１１）の場合も状況は（ｉ）と同様であつて、最終
マークＭｎ又はその一つ手前のマーク（Ｍｎ−１）が第
１標点位置に到達したとき、遊尺の前進又は後退により
長さ（Ｉ又はＬ−１）が測られる。添附第１図及び２図
は以上の諸形式の原理を図解したものである。第１図（
型式（１））において、基準長Ｌを有する標尺（４）の
前端位置（第１標点）にセンサＳが、後端位置（２標点
）にマーカーＭが置かれる。

第１段階ではどの形式ても被加工物Ｂの前端ＢｆはＡの
前端Ｍと同一線上に在る。その後Ｂは矢印方向へ送られ
、マーカーＭによつて前端Ｂｆから距離Ｌを隔てる毎に
順次マークＭｌ，Ｍ２，Ｍ３・・・・・・附され、予定
マーク総数ｎに対応するマークＭｎがセンサＳと同一線
上まで来たときＢの送りは停止される（第■段階）。こ
の後亜型（１−ａ）では標尺Ａ（又はマーカーＭは定寸
移動機構により（Ｌ−１）の長さだけ前進し、Ｂ上に加
工指示マークｍを附する（第■階）。一方亜型（１−ａ
゛）では標尺Ａ（又はセンサＳ）は距離１だけ後退し、
Ｂ上にマークｍを記す（故にこの場合はセンサＳは検出
機能の他マーク機能を具備している必要がある。）。次
に亜型（１−ｂ）では、第■段階において、被加工物Ｂ
の移動はセンサＳが予定マーク総数より１つ少い（ｎ−
１）に対応するマーク（Ｍｎ−１）と一線上に並んだと
きＢの移動は中断され（即ち、このときマークＭｎはマ
ーカーと同一線上に在る）、その後標尺（又はマーカー
Ｍ）は距離１だけ後退し、予定加工位置に加工指示マー
クを附する。そして以上いづれの場合も、マーキング後
標尺又は標点は原位置まで戻る。型（Ｉｉ）の場合も前
型と殆んど同じであるが、この場合は標尺Ａは固定して
おり、その代りマーカー付遊尺Ｍ″が標尺と平行に動く
。型（Ｉｉ−ａ）ではＭ″はＡの両端又は中間に対応す
る任意の一定位置に位置し、被加工物がセンサＳとマー
クＭｎが一線に並ぶ位置で静止してから、Ｍ″は加工予
定位置まで所定の距離を移動してマークｍを施す。また
型（Ｉｉ−ｂ）ではＭ″は標尺Ｓの後端Ｓｒと対応する
位置にあり、被加工物がセンサＳとマーク（Ｍｎ−１）
が一線に並ぶ位置で静止してから、Ｍ″は加工予定位置
まで距離１を後退しマーーク付加する。そしてマーキン
グが終れば原位置まで戻る。以上の説明から明らかなよ
うに、本発明の基礎となる測長方法は他にも若干の変形
が可能でない訳ではなく、例えば型（１−ｂ）において
、被加工物の送りをＭｎ−２の点（即ちＭｎ−１の１つ
手前の点）で停止し、その代り標尺ＡをＬ＋ｌの長さだ
け後退させることもできるが、これはＮＣ装置の行程を
長くして費用を高くするのみならす、ＮＣの長大化によ
る精度低下、測長時間及び原位置までの復帰時間の徒長
などのデメリツトを招くので改悪と云える。

測長のためのＮＣの行程を極短にするという見地から、
異つた１の値を有する多種類の対象に対し最も有効てあ
るのは恐らく亜型１１−ａの中で、マーカーの定位置を
標尺間の丁度中間に置く方法であろう。なお、型（Ｉｉ
）ではマーカーＭ″に直接加工ヘッドの役目を与えるこ
とも可能であり、この方式では、加工ヘッドが直接被加
工位置まで移動するので、加工指示マーク付与する動作
が不必要となる。故に本発明において、加工指示用のマ
ークを付するという意味は、このようにマーカー自身が
加工ヘッドを兼ねている場合に、加工ヘッドの動作によ
り事実上マーキングする場合をも包含するものであるこ
とを了解されるべきである。以上見たように、本発明方
法の基本てある測長方法にとつて下可欠であるのは、型
（１）では長さＬの標尺（又は間隔Ｌの２標点）と標尺
の前端（第１標点）位置のセンサと標尺の後端（第２標
点）位置のマーカー（型１−ａではさらに標尺の前端位
置の加工指示用マーカー）と、標尺（又は標点）を定寸
移動させるためのＮＣ機構と、被加工物の送り機構とで
あ。

型（１ｉ）の場合は、標尺の後端のマーカーは定寸移動
機構を備えるマーカー（遊尺）により代替される。前述
した型Ｃは測定時間を短縮するためには役立つけれども
、装置が複雑となり、かつ若干の精度低下が避けられな
い。型Ｂは加工装置全体を動かす必要を生じるので、そ
の応用対象は被加工物の移送が困難であるような特殊な
場合に限られよう。本発明に係る加工手段は金属、プラ
スチック、ゴム、布、紙、ガラス、その他のあらゆる長
尺の固形素材又は材料に対適用できる。

加工手段としても、切断、剪断、溶断、穿孔、鋲打ち、
溝切り、溶接、ブレス、接着、貼着その他通常の加工手
段の殆んどが実施可能である。加工の位置は精度的に標
尺位置であるのが好ましいが、加工位置の種類によつて
は、センサから任意の前方位置に置かれることができる
。この場合でもセンサが指示マークｍを検知すると同時
に後方のマーカー位置で最初のカウントマークＭ１が施
されることに変りはない。本発明において重要な作用を
有するのはセンサｌである。

センサは被加工物の前端部を検出すると共にマークを検
出するためのものであるが、これには、加工対象物の材
質、形状、等に応じて、任意に光、磁気、電波、放射線
、流体圧等の物理力を惑知する素子が使われる。例えば
被加工物の端・部の検出には、光学的センサー（例えば
ＣｄＳダイオード、光電管など）、空気圧センサーなど
の利用が最も一般的であるが、精密なリミットスイッチ
や電磁誘導センサーも利用される。一方、マークの検出
にも施されたマークの種類に応じて種々）のセンサーが
使用される。磁気センサー（例えば磁気近接スイッチ）
はマークが磁気である場合、最も簡便な方法であり、マ
ークが瞬間的に附される結果、慣性などによる誤差の発
生を極小にできる利点がある。但し、この磁気検出法は
、非帯磁性の被加工物に対しては直接利用できないので
、その場合は磁性インクを用いてマークしたり、被加工
物中に強磁性体の粉末又は線を埋めこんだり、あるいは
被加工物上に強磁性体の箔を貼りつけたりする必要があ
る。マーカーは第２標点位置（標尺の後端の位置）にお
いて被加工物にカウント用及び加工指示用の任意の標識
を附す目的で設けられる。

マーキングの方法は、被加工物の材質、形状、大きさ等
に応じて種々の物理化学手段の中から適当なものが選択
されるが、もちろん被加工物を損傷したり、その商品価
値を減じるものであつてはならない。

適当と考えられるのは、強磁性体に対しては、磁気コー
ドの印加であり、また非磁性体に対ては塗料、インク、
磁性インク等によるスタンプ、噴射等の方法である。マ
ーキングは、作業を迅速に行い、かつ、できれは被加工
物とセンサーを絶えず相対的に移動させながら測長する
ことができるように、瞬間的に施されるものであること
が好ましい。

また一方、マーク測長誤差、加工具作動誤差を最小にす
るためにマーク幅が狭いのが好適である。被加工物とセ
ンサーとを相対的に移動させながら測長する場合には、
センサーの位置とマークの位置とを調整して、検知とマ
ーキングとの時間的なずれを修正することも場合によつ
ては必要である。

また誤差を極力減少させるため、必要に応じて被加工物
と標尺との相対速度を速めたり、遅くしたりすることも
考慮すべきである。マークの幅は、極力小さくするとが
誤差を抑制する意味で好適であるが、全く幅のないマー
クはありえないので、マークの幅のどの位置で検知及び
加工具の作動をさせるかを予め設定しておくのがよい。

またマークの検知位置と加工具の作動位置の調整も同様
に予め行つておくことが好まし．い。マークと対応する
センサーの関係について代表な例を以下に掲げる。

以上の他多数の組み合わせがあるが、Ｘ線又はＣＯ９Ｏ
などのγ線を利用する方法は、人体に対するノ影響を考
えると余りよい手段とは云えないので、その応用は特殊
な場合（例えは銅の棒、板の加工）に限られよう。

これに反し、例えば蛍光染料によるマークは事実上マー
クの存在を目立たせないので、外観の重視される対象物
に対して特に有・利である。なお、加工手段の対象が例
えば穿孔や溶接のように対象物表面の傷を問題としない
ような場合には、放電穿孔のような対象物の表面に目印
用の傷を与える手段も実用上考慮されてよいことである
。本発明に係る定寸加工手段は、前記の如く全ゆる有形
長尺物に適用できるが、対象物がゴム、布帛のような柔
軟な素材である場合、又はロールに巻かれた薄鉄板やス
プリングのようにカーリングを生じ易い材料である場む
には、被加工物に一定のテンションを与えて曲がりによ
る誤差を減少させるのが望ましい。

また対象物が重量物である場合は、最終マークが終つた
瞬間に対象物の送りを停止させる際の慣性誤差の極減に
工夫が必要である。このため、測長装置を含む加工装置
の全重量が被加工物のそれより小さい場合には、型式Ｂ
に従つて加工装置を移動可能とする方が有利てある場合
もある。以下本発明加工手段を伝導用ベルト生地の定寸
切断に利用する例について説明するが、これは単に例示
であつて、発明思想の外延を限定する趣旨ではない。

第３図は本発明に基くベルト定寸切断装置の正面図、第
４図は同じくその平面図である。

台形の架台１の前方（図の右方）には被加工物（ベルト
ニ５）送り出しローラー２，２゛が、後方には引き取り
ローラー３，３″が、また架台１の上面には、前方から
後方にかけてＮＣ装置１０及びカッター台８が設けられ
る。ＮＣ装置１０は両端の軸承１１，１「に支持された
スクリュー１２と、この軸に嵌められた移動可能の磁性
インク式マーカー１３とからなり、１３はＮＣサーボモ
ーター１４により駆動せしめられて軸１２上を左右に摺
動する。ディスク型カッター４，４″は駆動用モーター
７と共にテーブル８上に載せられレール６上を台面を横
ぎる方向に摺動しうる。そして図示のカッター４，４″
の係合線とマーカー１３の中心線間が標尺Ｌを構成する
。切断さるべきベルト５は巻取マンドレル１６に巻きつ
けられ、送り出しローラー２，２″を経てカッター４，
４″の方へ送られる。

この際ロール２と２″との回転数に若干の差異があるた
め、ベルト５には一定のテンションが加わる結果、カー
リングが矯正される。ベルト５の先端がカッター４，４
″の係合線（カッターの作用線）に達すると、テーブル
８上に設けられたフォトセンサ１５がベルト５の前端を
検知してマーカ１３を動作させ、５に第１カウントマー
クＭ１を附する。ベルトが引き続き送られるとその先端
は引き取りロール３，３″間で引つ張られ、続いて巻取
りマンドレル１７に巻きつく。この間、第１マークＭ１
がセンサ１５の位置に達すると、同位置で磁気センサ（
図示せず）により本マークが知されると同時に、マーカ
ーによりその後引続き後のマークＭ２，Ｍ３，Ｍ４・・
・・・・Ｍｎが附され、最後のマークＭｎがセンサ１５
の位置に達したときベルト５の移動が停止されると同時
にマーカー１３が鎖線位置まで長さ１だけ後退し加工マ
ークｍを附けた後直ちに実線位置まで前進する。続いて
ベルトの移動が再開され、マークｍがセンサ１５の位置
に達したときカッター４，４″がモーター７により互に
逆方向に回転せしめられながらテーブル８がレール６上
を矢印の向きに移動し、ベルト５をマークｍの部分で横
断し切断させる。この切断が終つたとき、続くベルト５
にはマーカー１３によにりマークＭ１が附されており、
以後同様にベルトの移動→カウントマーク（Ｍ２・・・
・Ｍｎ）の付与→ベルト停止→マーカーの後退、カウン
トマークｍの付与→マーカー復帰・ベルト移動再開→ベ
ルト停止→カッター作動（切断）の一連のプロセスが反
復して行われる。以上の全操作は、コントロールパネル
１８内に組みこまれた電子回路により制御され、カウン
トマークの総数が予定数ｎに達したとき、ベルトの移動
が中断されると同時にマーカーが所定の長さＩだけ後退
してカウントマークｍを打ち、再びベルトが前進してｍ
がフォトセンサ位置（第１標点位置）に達したとき再び
ベルトの前進を止めると共にカッター及びカッターテー
ブルに作動開始の信号を送るよう制御される。

一般のＮＣ装置と同様、コンピューターへの入力はパン
チカード又は穿孔テープ等により与えられ、ベルトの切
断予定長に応じ、一連の動作が自由に墨更されうる。な
お、実際の設計では、マーカー用磁性インクの色は、加
工されるベルトの色調に応じ選択できるようにしておく
のが好ましい。第５図は以上の諸動作に用いる電気的プ
ログラムの一例を示す。

以上詳述したように、本発明は長尺物を一定の寸法毎に
、迅速かつ正確に加工するという目的に使用して非常に
効果があり、工業上多大の価値を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の基礎となる測長手段の原理
を示す説明図、第３図及び第４図は本発明手段を長尺ベ
ルトの定寸切断に利用するための装置の概略を示す正面
図及び平面図、第５図は前２図の装置の動作を例示する
電気的プログラムの１例である。 図中主要な符号の意味は以下のとおりニー〔第１図〜第
２図）、Ａ・・・・・・標尺、Ｂ・・・・・・被加工物
、ノＳ・・・・・・センサ、Ｍ・・・・・・マーカー、
Ｍ″・・・・・遊尺。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工物を移動させる装置と、被加工物の移動方向
   に沿つて存在する長さＬの標尺と、標尺の前端位置に設
   けられた被加工物の前端及び被加工物に施されたマーク
   を検出するためのセンサと、標尺の前端位置又はそれよ
   り前方に設けられた加工装置と、施されたマーク数を積
   算する装置と、標尺の後端位置に設けられた定寸移動機
   能付マーカーとから成り、前記マーカーは、積算された
   マークの総数が予定数ｎ又はそれより１つ少ない数に達
   したとき、予定長（ｎＬ＋ｌ、但しｌは端数長）におけ
   るｌ＝０のときはそのまま、ｌが実数のときは最終マー
   ク点から後方、距離ｌを隔てる位置まで移動して加工指
   示マークを附すようにされていることを特徴とする長尺
   物の定寸加工装置。 ２ マーカーが標尺自体に取りつけられている特許請求
   の範囲第１項記載の加工装置。 ３ マーカーが標尺と別個に存在する特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ４ マーカーが加工ヘッドを兼ねている特許請求の範囲
   第１項記載の装置。