WO2023224089A1 - 加工機 - Google Patents

Abstract

測定部（３０）は、搬送される材料（Ｗ）に対して接触する第１ローラ（３２）と、搬送方向（Ｆｄ）において第１ローラ（３２）よりも下流側に設けられ、搬送される材料（Ｗ）に対して接触する第２ローラ（３３）と、第１ローラ（３２）と第２ローラ（３３）との間に設けられ、搬送方向（Ｆｄ）と直交する方向から材料（Ｗ）に検出光を照射することで搬送量を測定するセンサ（３５）と、を含む。センサ（３５）は、第１ローラ（３２）及び第２ローラ（３３）の共通接線（Ｃｔ）に対して所定の距離（Ｌｓ）だけ離れた位置から検出光を照射する。

Description

加工機

　本開示は、加工機に関する。

　形綱などの材料に対して穿孔加工、切断加工などの加工を行う加工機が知られている。この類の加工機は、材料を所定の搬送量だけ搬送すると、材料の搬送を停止して材料の位置決めを行い、材料に対して必要な加工を行う。加工を精度よく行うためには、材料の搬送量を精度よく測定する必要がある。

　特許文献１には、長尺の材料の搬送量を測定する測長装置が開示されている。この測長装置は、搬送される長尺の材料に対して測長ディスクの外周面を接触させ、材料の搬送に伴って回転する測長ディスクの回転量を測定する。測長装置は、測長ディスクの回転量及び外周面の円周長さに基づいて、材料の搬送量を測定する。

　特許文献２には、鋼材の長さを測定するレーザードップラー速度計を備える鋼材測長装置が開示されている。鋼材の曲がりが大きい場合などは、鋼材の蛇行量が大きくなり、レーザーが鋼材への焦点位置を外れてしまい、正常な測定を行うことができなくなる。そこで、鋼材測長装置は、鋼材の蛇行量に従って、鋼材に対するレーザードップラー速度計のレーザー照射位置を制御する。

特開２０００－２７５０３７号公報 特開２０１７－１５０９７３号公報

　しかしながら、特許文献１に開示される手法は、材料と測長ディスクとの間に発生する滑りの問題は解決されておらず、測定精度に課題が残る。一方、特許文献２に開示される手法は、測定精度の向上を見込むことができるものの、材料の曲がりを検出して、レーザードップラー速度計のヘッドを移動させる必要がある。

　本実施形態の一態様は、搬送方向に沿って搬送された材料に対して加工を行う加工部と、搬送される材料の搬送量を測定する測定部と、を備え、測定部は、搬送される材料に対して接触する第１接触部材と、搬送方向において第１接触部材よりも下流側に設けられ、搬送される材料に対して接触する第２接触部材と、第１接触部材と第２接触部材との間に設けられ、搬送方向と直交する方向から材料に検出光を照射することで搬送量を測定するセンサと、を含み、センサは、第１接触部材及び第２接触部材の共通接線に対して所定の距離だけ離れた位置から検出光を照射する。

　本実施形態の一態様によれば、第１ローラ、第２ローラ、及びセンサの相対的な位置関係が常に維持される。これにより、材料の曲がりを検出することなく、材料に対して所定の距離だけ離れた位置から材料に対して検出光を照射することができる。

　本実施形態の一態様によれば、搬送される材料の搬送量を精度よく測定することができる。

図１は、第１の実施形態に係る加工機の構成を示す上面図である。 図２は、測定部の構成を模式的に示す説明図である。 図３は、測定部の水平方向への回動動作を示す説明図である。 図４は、第１の実施形態に係る加工機が備える測定部の変形例を示す図である。 図５は、第２の実施形態に係る加工機が備える測定部及び移動機構の構成を示す側面図である。 図６は、第２の実施形態に係る加工機が備える測定部及び移動機構の構成を示す上面図である。 図７は、測定部の動作を示すフローチャートである。 図８は、第３の実施形態に加工機１の構成を示す説明図である。 図９は、センサを配置可能な領域を示す説明図である。 図１０は、第３の実施形態に係る加工機が備える測定部の変形例を示す説明図である。

　以下、図面を参照し、本実施形態に係る加工機について説明する。

（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る加工機の構成を示す上面図である。図２は、測定部の構成を模式的に示す説明図である。加工機の構成を説明するにあたり、方向の定義として、左右方向、前後方向、及び上下方向（図面における紙面垂直方向）を用いる。左右方向及び前後方向は水平方向において直交する２つの方向に対応し、上下方向は鉛直方向に対応する。ただし、これらの方向は、本実施形態に係る加工機を説明するために、便宜的に定義された方向に過ぎない。

　本実施形態に係る加工機１は、搬送方向Ｆｄに沿って搬送された材料Ｗに対して加工を行う加工部１０、１１と、搬送される材料Ｗの搬送量を測定する測定部３０と、を備えている。測定部３０は、搬送される材料Ｗに対して接触する第１ローラ３２と、搬送方向Ｆｄにおいて第１ローラ３２よりも下流側に設けられ、搬送される材料Ｗに対して接触する第２ローラ３３と、搬送方向Ｆｄと直交する方向から材料Ｗに検出光を照射することで搬送量を測定するセンサ３５と、を含む。センサ３５は、第１ローラ３２及び第２ローラ３３の共通接線Ｃｔに対して所定の距離Ｌｓだけ離れた位置から検出光を照射する。

　以下、第１の実施形態に係る加工機１の詳細を説明する。本実施形態に係る加工機１は、長尺の材料Ｗの搬送及び位置決め、位置決めされた材料Ｗに対して穿孔加工を行う穴あけ機である。加工機１における材料Ｗの搬送は、材料Ｗの長手方向が前後方向に沿うような向きで、後側から前側に向かって行われる。加工対象となる材料Ｗは、一方向に長手となる長尺な材料であり、例えばＨ形綱である。Ｈ形鋼は、Ｉビーム、Ｈビーム、Ｗビーム、ユニバーサル・ビーム、Ｒｏｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｊｏｉｓｔ (ＲＳＪ)、ｄｏｕｂｌｅ－Ｔとも称し、断面がＩまたはＨ型のビームである。

　加工機１は、左右の加工部１０、１１を備えている。左右の加工部１０、１１は、搬送方向Ｆｄと直交する方向である左右方向にかけて間隔を空けて配置されている。左右の加工部１０、１１は、材料Ｗを隔てて向かい合うように配置されている。

　左側の加工部１０は、材料Ｗの左側面（左側のフランジ）に臨むように配置され、材料Ｗの左側面に対する穿孔加工を行う。左側の加工部１０は、図示しない駆動機構によって、左右方向及び上下方向（紙面垂直方向）に移動することができる。左側の加工部１０は、前後方向に対して移動可能に構成されていてもよい。

　右側の加工部１１は、材料Ｗの右側面（右側のフランジ）に臨むように配置され、材料Ｗの右側面に対する穿孔加工を行う。右側の加工部１１は、エアシリンダ又は油圧シリンダなどの駆動機構によって、左右方向及び上下方向に移動することができる。右側の加工部１１は、前後方向へ移動可能に構成されていてもよい。

　左右の加工部１０、１１は、例えばドリルヘッド装置である。左右の加工部１０、１１には、図示しないスピンドルが回転自在に支持されており、スピンドルの先端にはドリル１０ａ、１１ａが装着されている。

　なお、図１では省略されているが、加工機１は、材料Ｗの上面（ウェブ）に臨むように配置され、材料Ｗの上面に対する穿孔加工を行う上側の加工部を備えている。すなわち、加工機１は、上方向、右方向、及び左方向の３方向から、材料Ｗに対して穿孔加工を行うことができる。

　加工機１は、搬入側及び搬出側の固定バイス１３、１５と、搬入側及び搬出側の可動バイス１２、１４と、搬入側及び搬出側のピンチローラ１９、２１と、搬入側及び搬出側の加圧ローラ１８、２０とを備えている。

　搬入側及び搬出側の固定バイス１３、１５は、搬送される材料Ｗを基準に、加工機１の右側に固定的に配置されている。搬入側の固定バイス１３は、右側の加工部１１よりも搬送方向Ｆｄの上流側、すなわち材料Ｗの搬入側に配置されている。搬出側の固定バイス１５は、右側の加工部１１よりも搬送方向Ｆｄの下流側、すなわち材料Ｗの搬出側に配置されている。

　搬入側及び搬出側の可動バイス１２、１４は、搬入側及び搬出側の固定バイス１３、１５と対応して設けられている。搬入側の可動バイス１２は、左右方向において搬入側の固定バイス１３と向かい合うように配置され、搬出側の可動バイス１４は、左右方向において搬出側の固定バイス１５と向かい合うように配置されている。搬入側及び搬出側の可動バイス１２、１４は、エアシリンダ又は油圧シリンダなどの駆動装置により、左右方向に移動可能に構成されている。

　材料Ｗに対する加工時、搬入側の可動バイス１２は搬入側の固定バイス１３に向けて移動させられる。搬入側の可動バイス１２及び固定バイス１３は、材料Ｗの加工位置よりも搬入側において材料Ｗを挟持する。同様に、材料Ｗに対する加工時、搬出側の可動バイス１４は固定バイス１５側へと移動させられる。搬出側の可動バイス１４及び固定バイス１５は、材料Ｗの加工位置よりも搬出側において材料Ｗを挟持する。

　搬入側及び搬出側のピンチローラ１９、２１は、搬送される材料Ｗを基準に、加工機１の右側に固定的に配置されている。搬入側のピンチローラ１９は、右側の加工部１１よりも搬送方向Ｆｄの上流側に配置され、搬出側のピンチローラ２１は、右側の加工部１１よりも搬送方向Ｆｄの下流側に配置されている。搬入側及び搬出側のピンチローラ１９、２１は、モータなどのアクチュエータからの動力を受けて回転駆動する。

　搬入側及び搬出側の加圧ローラ１８、２０は、搬入側及び搬出側のピンチローラ１９、２１と対応して設けられている。搬入側の加圧ローラ１８は、左右方向において搬入側のピンチローラ１９と向かい合うように配置され、搬出側の加圧ローラ２０は、左右方向において搬出側のピンチローラ２１と向かい合うように配置されている。搬入側及び搬出側の加圧ローラ１８、２０は、搬送方向Ｆｄにかけて間隔を空けて設けられた一対のローラから構成されている。また、搬入側及び搬出側の加圧ローラ１８、２０は、エアシリンダ又は油圧シリンダなどの駆動装置により、左右方向に移動可能に構成されている。

　材料Ｗの搬送時、搬入側の加圧ローラ１８は搬入側のピンチローラ１９に向けて移動させられる。搬入側の加圧ローラ１８及びピンチローラ１９は、材料Ｗの加工位置よりも搬入側において材料Ｗを挟持する。そして、搬入側のピンチローラ１９を回転駆動することにより、材料Ｗが搬送方向Ｆｄに沿って搬送される。同様に、材料Ｗの搬送時、搬出側の加圧ローラ２０は搬出側のピンチローラ２１に向けて移動させられる。搬出側の加圧ローラ２０及びピンチローラ２１は、材料Ｗの加工位置よりも搬出側において材料Ｗを挟持する。そして、搬出側のピンチローラ２１を回転駆動することにより、材料Ｗが搬送方向Ｆｄに沿って搬送される。

　本実施形態の特徴の一つとして、加工機１は、搬送される材料Ｗの搬送量を測定する測定部３０を備えている。測定部３０は、搬入側のピンチローラ１９よりも搬送方向Ｆｄの上流側と、搬出側のピンチローラ２１よりも搬送方向Ｆｄの下流側とにそれぞれ配置されている。個々の測定部３０は、材料Ｗの右側面に臨むように、加工機１の右側に配置されている。本実施形態では、材料Ｗの右側面がレーザービームの照射面、すなわち測定部３０の測定面に相当する。

　図２に示すように、測定部３０は、保持部材３１と、第１ローラ３２と、第２ローラ３３と、センサ３５とを主体に構成されている。

　保持部材３１は、第１ローラ３２、第２ローラ３３、及びセンサ３５を保持している。

　第１及び第２ローラ３２、３３は、上下方向に延在する回転軸周りで回転自在に構成されており、保持部材３１に支持されている。第１ローラ３２は、第２ローラ３３よりも搬送方向Ｆｄの上流側に配置され、第２ローラ３３は、第１ローラ３２よりも搬送方向Ｆｄの下流側に配置されている。保持部材３１に支持された状態で、第１及び第２ローラ３２、３３の一部は、保持部材３１から突出している。

　センサ３５は、レーザードップラー速度計である。具体的には、センサ３５は、レーザー投光面３５ａから検出光であるレーザービームを、搬送されている材料Ｗに照射する。レーザービームは、材料Ｗの搬送方向Ｆｄと直交する方向から材料Ｗの右側面に対して照射される。センサ３５は、レーザービームの焦点位置が、第１ローラ３２と第２ローラ３３との共通接線Ｃｔ上に位置するように配置されている。センサ３５は、所定周波数の２つのレーザービームを、角度をつけて同一焦点位置に照射する。ドップラー効果により変化したレーザービームの周波数を利用して、センサ３５は、僅かな周波数差から得られるビート信号に基づいて材料Ｗの速度を測定する。センサ３５によって測定された材料Ｗの速度は、加工機１を制御する制御装置１００に対して出力される。なお、材料Ｗの速度と、搬送される材料Ｗの搬送量（移動量）との間に相関があるため、材料Ｗの速度を測定することは、搬送される材料Ｗの搬送量を測定することと等価である。

　この測定部３０において、センサ３５は、第１ローラ３２の中心位置Ｐ１及び第２ローラ３３の中心位置Ｐ２から定まる相対的な基準位置Ｐ３に配置されている。第１ローラ３２、第２ローラ３３、及びセンサ３５はそれぞれ保持部材３１によって保持されているので、第１ローラ３２、第２ローラ３３、及びセンサ３５の相対的な位置関係は常に維持される。このような位置関係が保持されるため、第１ローラ３２と第２ローラ３３との共通接線Ｃｔと、センサ３５のレーザー投光面３５ａとの間の距離も所定の距離Ｌｓに保たれる。すなわち、センサ３５は、第１ローラ３２及び第２ローラ３３の共通接線Ｃｔに対して所定の距離Ｌｓだけ離れた位置から検出光を照射する。センサ３５（レーザー投光面３５ａ）と共通接線Ｃｔとの距離が距離Ｌｓである状態において、センサ３５から射出されるレーザービームの焦点位置は共通接線Ｃｔ上に位置する。また、図２に示す例では、便宜上、センサ３５の中心が基準位置Ｐ３にある状態を示している。しかしながら、レーザー投光面３５ａが共通接線Ｃｔに対して距離Ｌｓだけ離れるようにセンサ３５が配置されていればよく、このような状態を満たす限り、センサ３５の中心以外の位置が基準位置Ｐ３にあってもよい。

　距離Ｌｓは、材料Ｗの速度を測定するために必要なセンサ固有の距離となる。センサ３５は、レーザードップラー速度計以外にも、後述するように画像を利用するものであってもよい。したがって、距離Ｌｓ及び基準位置Ｐ３は、センサ３５の種類に応じて変動するパラメータとなる。センサ３５の種類が変われば、センサ３５の配置も変化することは言うまでもない。

　測定部３０の保持部材３１は、シリンダブラケット３６を介して、油圧シリンダ又はエアシリンダのピストンロッド３７と連結されている。測定部３０の保持部材３１は、ピストンロッド３７からの力を受けて、材料Ｗ側へと押圧されている。これにより、第１ローラ３２及び第２ローラ３３は、材料Ｗに対して接触する。

　図３は、測定部の水平方向への回動動作を示す説明図である。測定部３０のシリンダブラケット３６と、ピストンロッド３７との連結は、上下方向に挿通されたピン３８によって行われている。これにより、測定部３０は、ピン３８を中心に水平回動することができる。このため、材料Ｗの側面に歪みがあるような場合でも、測定部３０が水平回動することで、測定部３０が材料Ｗの側面に追従し、第１及び第２ローラ３２、３３が材料Ｗにそれぞれ接触することができる。

　このような構成の加工機１によれば、制御装置１００によって加工機１の動作が制御される。そして、材料Ｗの搬送時、制御装置１００の制御のもと、測定部３０からレーザービームが照射され、材料Ｗの搬送量が測定される。

　図２に示すように、測定部３０はピストンロッド３７によって材料Ｗ側へと押圧されているため、第１ローラ３２及び第２ローラ３３は材料Ｗに対して接触する。そのため、第１及び第２ローラ３２、３３の中心位置Ｐ１、Ｐ２から材料Ｗまでの距離Ｌｒは一定となる。また、第１ローラ３２と第２ローラ３３との距離に比し材料Ｗの全長は十分に長いため、仮に材料Ｗに曲がりが生じているような場合であっても、第１ローラ３２と第２ローラ３３との間で見たときには、材料Ｗの側面は直線とみなすことができる。よって、第１ローラ３２と第２ローラ３３との共通接線Ｃｔは、基本的に材料Ｗの側面と一致する。

　加えて、第１ローラ３２、第２ローラ３３、及びセンサ３５の相対的な位置関係は常に維持される。したがって、センサ３５から、第１ローラ３２と第２ローラ３３との共通接線Ｃｔ、すなわち材料Ｗまでの距離Ｌｓは、一定に維持される。加えて、センサ３５から照射されるレーザービームの方向は、材料Ｗの搬送方向と直交するように維持される。したがって、センサ３５は、材料Ｗに対して所定の距離Ｌｓだけ離れた位置から材料Ｗに対して直角にレーザービームを照射することが保証される。そして、材料Ｗの曲がりなどによって材料Ｗが共通接線Ｃｔから乖離したとしても、材料Ｗは、センサ３５から照射されるレーザービームの焦点深度の範囲に収まる。距離Ｌｓ±（焦点深度／２）の範囲が焦点位置範囲として利用できる。これにより、測定部３０は、搬送される材料Ｗの搬送量を精度よく測定することができる。

　制御装置１００は、測定部３０によって測定される搬送量に基づいて材料Ｗの搬送量が目標距離に到達したことを判断すると、材料Ｗの搬送を停止する。つぎに、制御装置１００は、加工部１０、１１を動作させ、材料Ｗに対して所定の穿孔加工を行う。そして、材料Ｗの加工が終了すると、制御装置１００は、材料Ｗの搬送を再開する。

　このような構成の測定部３０を備える加工機１によれば、以下の示す効果を奏する。すなわち、レーザードップラー速度計であるセンサ３５は、材料Ｗとの距離が変化したり、材料Ｗの搬送方向Ｆｄに対してレーザービームが直角に照射されなかったりした場合に測定誤差が生じてしまう。この点、本実施形態によれば、第１ローラ３２、第２ローラ３３、及びセンサ３５の相対的な位置関係は常に維持される。これにより、材料Ｗに対して所定の距離Ｌｓだけ離れた位置から材料Ｗに対して直角にレーザービームを照射することが保証される。したがって、測定部３０は、簡素な構成でありながら、搬送される材料Ｗの搬送量を精度よく測定することができる。

　本実施形態において、測定部３０は、第１ローラ３２及び第２ローラ３３を保持するとともに、基準位置Ｐ３にセンサ３５を保持する保持部材３１と、保持部材３１を材料Ｗ側に押圧することで、第１ローラ３２及び第２ローラ３３を材料Ｗに接触させるピストンロッド３７とを更に含んでいる。

　この構成によれば、第１及び第２ローラ３２、３３の中心位置Ｐ１、Ｐ２から材料Ｗまでの距離Ｌｒは常に一定となる。また、第１ローラ３２と第２ローラ３３との共通接線Ｃｔは、材料Ｗの側面と一致する。このため、センサ３５から材料Ｗまでの距離Ｌｓは、材料Ｗの曲がりに拘わらず、常に一定に維持される。したがって、測定部３０は、搬送される材料Ｗの搬送量を精度よく測定することができる。

　本実施形態において、測定部３０の保持部材３１は、ピストンロッド３７に対して回動可能に連結されている。

　この構成によれば、材料Ｗの曲がりに追従して保持部材３１を回動させることができる。これにより、第１及び第２ローラ３２、３３を材料Ｗに対して常に接触した状態に維持することができる。センサ３５から材料Ｗまでの距離Ｌｓは、材料Ｗの曲がりに拘わらず、常に一定に維持される。したがって、測定部３０は、搬送される材料Ｗの搬送量を精度よく測定することができる。

　なお、保持部材３１を押圧する押圧部材としてピストンロッド３７を例示したが、これに限定されない。例えばボールねじ機構などを利用してもよい。

　なお、本実施形態では、材料Ｗに接触する第１及び第２接触部材として、保持部材３１に回転自在に支持された第１及び第２ローラ３２、３３を例示した。しかしながら、搬送される材料に対して接触する接触部材であるなら、ローラであることに限らない。ただし、第１及び第２ローラ３２、３３を備える構成であれば、材料Ｗの搬送に追従して回転することができるので、摩擦抵抗の軽減や、材料Ｗに発生する傷などを抑制することができる。

　本実施形態において、測定部３０は、搬送方向Ｆｄにおいて搬入側のピンチローラ１９よりも上流側、及び搬送方向Ｆｄにおいて搬出側のピンチローラ２１よりも下流側にそれぞれ設けられている。

　この構成によれば、ピンチローラ１９、２１と加圧ローラ１８、２０とで材料Ｗを加圧しているため、搬入側のピンチローラ１９及び加圧ローラ１８と、搬出側のピンチローラ２１及び加圧ローラ２０との間では、材料Ｗが保持され、材料Ｗの曲がりが矯正される。しかしながら、搬入側のピンチローラ１９よりも上流側、或いは、搬出側のピンチローラ２１よりも下流側では、このような矯正機能が働かない。そのため、本実施形態に示すように、第１及び第２ローラ３２、３３を材料Ｗに接触させることで、センサ３５と材料Ｗとの距離Ｌｓを一定に維持しつつ、材料Ｗに対して直角にレーザービームを照射することができる。

　例えば、キャリッジの把持部で材料Ｗを保持し、キャリッジを走行させることで材料Ｗの搬送を行う方法が知られている。しかしながら、搬送方向Ｆｄと平行にキャリッジを走行させる必要があるため、キャリッジの走行軸のある側から、材料Ｗを搬入することが難しく、機械のラインレイアウトに制限が出るという不都合がある。この点、本実施形態では、搬入側及び搬出側のピンチローラ１９、２１を回転駆動して材料Ｗを搬送しているので、このような不都合を解消することができる。

　なお、測定部３０は、搬送方向Ｆｄにおいて搬入側のピンチローラ１９よりも上流側、及び搬送方向Ｆｄにおいて搬出側のピンチローラ２１よりも下流側のいずれか一方のみに設けられる構成であってもよい。

　図４は、第１の実施形態に係る加工機が備える測定部の変形例を示す図である。上述した実施形態では、センサ３５と材料Ｗとの距離を保証するために専用の第１及び第２ローラ３２、３３を利用している。しかしながら、図４に示す変形例では、加圧ローラ４０を構成する第１及び第２ローラ４０ａ、４０ｂが、センサ４０ｃと材料Ｗとの距離Ｌｓを保証するための一対のローラを構成している。具体的には、センサ４０ｃは、第１ローラ４０ａの位置及び第２ローラ４０ｂの位置から定まる相対的な基準位置に配置されており、第１及び第２ローラ４０ａ、４０ｂを保持する保持部材４０ｄに保持されている。

　この構成によれば、測定部の第１及び第２ローラは、搬入側の加圧ローラ４０を構成する一対のローラ４０ａ、４０ｂによって構成されている。上述した実施形態と同様の効果を奏するとともに、加圧ローラ４０に対してセンサ４０ｃを搭載することができるので、部品点数の削減を図ることがきる。

　なお、搬出側の加圧ローラ４２も、搬入側の加圧ローラ４０と同様の構成としてもよい。すなわち、測定部の第１及び第２ローラは、搬出側の加圧ローラ４２を構成する一対のローラ４２ａ、４２ｂによって構成されていてもよい。

（第２の実施形態）
　以下、図５及び図６を参照し、第２の実施形態に係る加工機１について説明する。第２の実施形態の特徴は、第１の実施形態と共通する材料Ｗの搬送量を測定する測定部３０が上下動自在に構成されている点にある。ここで、図５は、第２の実施形態に係る加工機が備える測定部及び移動機構の構成を示す側面図である。図６は、第２の実施形態に係る加工機が備える測定部及び移動機構の構成を示す上面図である。第１の実施形態と共通する構成についての説明は省略し、以下相違点を中心に説明を行う。

　本実施形態に係る加工機１は、測定部３０を上下方向に移動させる移動機構６０を備えている。移動機構６０は、センサブラケット６１と、サーボモータ６５と、保持用シリンダ６８と、ポスト７０とを主体に構成されている。

　センサブラケット６１は、測定部３０を保持している。本実施形態では、ピストンロッド３７を備えるシリンダ３９がセンサブラケット６１に固定されており、測定部３０は、シリンダ３９及びシリンダブラケット３６を介して、センサブラケット６１に保持されている。

　センサブラケット６１は、ポスト７０に取り付けられた、上下方向に延在するガイド部材７１に沿って、上下方向に移動可能に構成されている。センサブラケット６１の右側の端部には、上下方向に沿ってラック６２が設けられている。

　サーボモータ６５は、センサブラケット６１を上下方向に移動させるアクチュエータである。サーボモータ６５は、ポスト７０に取り付けられている。サーボモータ６５のモータ軸の先端にはピニオンギア６６が設けられている。このピニオンギア６６は、センサブラケット６１の端部に設置されたラック６２に噛合されている。サーボモータ６５のピニオンギア６６が回転すると、ラック６２を備えるセンサブラケット６１が上下方向に移動する。このセンサブラケット６１の移動に連動するように、測定部３０も上下方向に移動する。

　保持用シリンダ６８は、ポスト７０に固定されている。保持用シリンダ６８は、油圧又は空気圧シリンダである。保持用シリンダ６８のピストンロッド６８ａを延伸させると、ピストンロッド６８ａと固定プレート６９との間にセンサブラケット６１が挟持される。これにより、センサブラケット６１を固定することができる。固定プレート６９は、ポスト７０に固定されている。

　センサブラケット６１は自重によって下方向への力を受けるものの、サーボモータ６５に内蔵されたブレーキ機能によって下方向への移動を規制することができる。しかしながら、バックラッシュ分の隙間が存在するため、材料Ｗの搬送時の振動によって、センサブラケット６１の振動が上下方向に発生する。このため、レーザービームを照射し測定を行う測定部３０では、振動によって測定精度が低下する可能性がある。

　そこで、移動機構６０は、センサブラケット６１の振動を抑制するために、センサブラケット６１を固定する保持用シリンダ６８を備えている。測定部３０のセンサ３５は軽量であるため、振動しやすく微細な振動が測定誤差に繋がってしまうことがある。保持用シリンダ６８によって、位置決めした状態でセンサブラケット６１の位置を保持することで、測定部３０を静止させることができる。これにより、振動に起因する測定誤差の発生を抑制することができる。

　ポスト７０は、加工機１の基台２に対して取り付けられている。ポスト７０の下端はプレート状に形成されており、加工機１の基台２に対して面接触した状態で配置されている。ポスト７０は、上下方向に沿って直線状に延在する平面部７０ａを備えている。この平面部７０ａには、上述したガイド部材７１が配置されている。

　ポスト７０は、センサブラケット６１を介して測定部３０が搭載される部材である。このため、加工機１の基台２に生じる振動が測定部３０に伝わることを抑制するために、制振材７３を介してポスト７０を取り付けることが好ましい。制振材７３は、振動を吸収する部材であり、例えば樹脂で形成されている。制振材７３は、例えばウレタンフォームなどで形成されている。

　つぎに、図７を参照し、測定部３０の動作について説明する。図７は、測定部の動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御装置１００によって実行される。

　まず、ステップＳ１０において、制御装置１００は、材料Ｗの情報を読み込む。材料Ｗの情報は、材料Ｗの測定を行うときの測定部３０の上下方向の位置を決定するための情報であり、形状及びサイズが含まれる。また、材料Ｗの情報には、材料Ｗに対して予め加工が施されている場合には、その加工位置の情報が含まれる。材料Ｗの情報は、メモリなどに予め設定されている。

　材料Ｗの情報には、加工部１０、１１による加工位置の情報が含まれてもよい。加工部１０、１１による加工位置の情報は、搬出側のピンチローラ２１よりも搬送方向Ｆｄの下流側に配置された測定部３０に対する上下方向の位置決めを行う情報として利用することができる。

　ステップＳ１１において、制御装置１００は、材料の情報に基づいて、目標座標を算出する。この目標座標は、測定部３０が材料Ｗの測定を行うための最適な、上下方向の位置を示すものである。例えば、制御装置１００は、材料の情報と目標座標とが対応付けられたマップ又は演算式を予め保持しており、材料の情報から目標座標を算出する。

　ステップＳ１２において、制御装置１００は、サーボモータ６５を駆動して、測定部３０を目標座標に位置決めする。

　ステップＳ１３において、制御装置１００は、保持用シリンダ６８を動作させて、センサブラケット６１を固定する。

　ステップＳ１４において、制御装置１００は、シリンダ３９を動作させて、測定部３０の第１及び第２ローラ３２、３３を材料Ｗに接触させる。

　以上に示す工程を経て、制御装置１００は、材料Ｗの搬送時、測定部３０からレーザービームを照射して、材料Ｗの搬送量を測定する。

　このように本実施形態によれば、加工機１は、レーザービームが照射される材料Ｗの測定面に沿って、センサ３５を上下方向に移動させる移動機構６０を備えている。加工機１が取り扱う材料Ｗには、様々な種類がある。例えば、コラムと呼ばれる角型鋼管などであれば、材料Ｗの上下端にＲ形状が存在する。また、材料Ｗの測定面には、加工による穴などが存在することがある。そのため、測定部３０のセンサ３５が測定を精度よく行うためには、材料Ｗの適切な位置にレーザービームを照射する必要がある。この点、本実施形態に係る加工機１によれば、移動機構６０によってセンサ３５の上下方向の位置を調整することができる。これにより、材料毎に、測定に適した位置に測定部３０の位置を切り替えることができるので、測定部３０による測定を精度よく行うことができる。

　また、本実施形態において、移動機構６０は、加工機１の基台２に対して制振材７３を介して設けられている。この構成によれば、加工機１から測定部３０へと伝わる振動を抑制することができるので、微細な振動が測定誤差に繋がってしまうことを抑制することができる。

　また、本実施形態において、加工機１は、材料Ｗの情報に基づいて移動機構６０を制御して、センサ３５の上下方向の位置を調整する制御装置１００をさらに備えている。この構成によれば、材料Ｗの情報を考慮して、センサ３５の上下方向の位置を調整することができる。これにより、材料Ｗに対して適当な位置にセンサ３５を配置することができるので、センサ３５による測定を精度よく行うことができる。

（第３の実施形態）
　以下、図８を参照し、第３の実施形態に係る加工機１について説明する。以下、第３の実施形態の特徴は、材料Ｗの搬送量を測定する測定部５０にある。ここで、図８は、第３の実施形態に係る加工機１の構成を示す説明図である。第１の実施形態と共通する構成の説明は省略し、以下相違点を中心に説明を行う。

　第３の実施形態において、測定部５０は、検出光であるレーザービームを照射し、材料Ｗの搬送量を測定するセンサ５１を備えているが、センサ５１と材料Ｗとの距離Ｌｓを保証するための専用の第１及び第２ローラを備えていない。このため、測定部５０は、搬入側及び搬出側のピンチローラ１９、２１を利用して、センサ５１と材料Ｗとの間の距離Ｌｓを保証することとしている。すなわち、材料Ｗに接触する第１及び第２接触部材は、搬入側及び搬出側のピンチローラ１９、２１で構成されている。

　センサ５１は、搬入側のピンチローラ１９と搬出側のピンチローラ２１との間に配置されている。このとき、センサ５１は、搬入側のピンチローラ１９の中心位置Ｐ１及び搬出側のピンチローラ２１の中心位置Ｐ２から定まる相対的な基準位置Ｐ３に配置されているこのため、搬入側のピンチローラ１９、搬出側のピンチローラ２１、及びセンサ５１の相対的な位置関係も維持される。このような位置関係が保持されるため、センサ５１と、搬入側のピンチローラ１９と搬出側のピンチローラ２１との共通接線Ｃｔとの距離Ｌｓが一定に保たれる。

　材料Ｗの搬入側は、搬入側のピンチローラ１９と搬入側の加圧ローラ１８とによって加圧されている。同様に、材料Ｗの搬出側は、搬出側のピンチローラ２１と搬出側の加圧ローラ２０とによって加圧されている。これにより、搬入側のピンチローラ１９及び加圧ローラ１８と、搬出側のピンチローラ２１及び加圧ローラ２０との間では材料Ｗの曲がりが矯正される。したがって、材料Ｗの側面は、搬入側のピンチローラ１９と搬出側のピンチローラ２１との共通接線Ｃｔに沿って直線状に延在する。

　この構成によれば、搬入側のピンチローラ１９、搬出側のピンチローラ２１、及びセンサ５１の相対的な位置関係は常に維持される。これにより、センサ５１は、材料Ｗに対して所定の距離Ｌｓだけ離れた位置から材料Ｗに対して直角にレーザービームを照射することができる。したがって、測定部５０は、簡素な構成でありながら、搬送される材料Ｗの搬送量を精度よく測定することができる。

　特に、搬入側及び搬出側のピンチローラ１９、２１の間では材料Ｗの曲がりが矯正され、直線状態が維持されている。このため、センサ５１から材料Ｗまでの距離Ｌｓは、常に一定に維持される。したがって、測定部５０は、搬送される材料Ｗの搬送量を精度よく測定することができる。

　なお、右側の加工部１１と、センサ５１との干渉を避けるため、駆動装置によってセンサ５１を移動自在に構成し、加工時には右側の加工部１１が材料Ｗに臨み、搬送時にはセンサ５１が材料Ｗに臨むように、それぞれの場所を切り換えてもよい。もっとも、センサ５１は、搬入側のピンチローラ１９の中心位置Ｐ１及び搬出側のピンチローラ２１の中心位置Ｐ２から定まる相対的な基準位置Ｐ３に配置される必要があるが、このような相対的な位置関係は、少なくとも材料Ｗの搬送時において満たされていればよい。

　なお、上述した実施形態では、加工機１として穴あけ機を例示した。しかしながら、本実施形態の加工機１は、穴あけ機以外にも、帯鋸盤又は丸鋸盤であってもよく、搬送された材料に対して切削加工を行う切削加工機を広く含むことができる。

　また、本実施形態では、搬送量を測定するセンサ３５、５１として、ドップラーレーザ速度計を例示した。しかしながら、センサ３５、５１は、材料Ｗに検出光を照射することで搬送量を測定する構成を広く適用することができる。例えば、センサ３５、５１は、一定間隔で画像を撮像し、時系列の画像に写る材料Ｗの一致度を判断して距離を計測する構成であってもよい。このような構成の場合、センサ３５、５１から共通接線Ｃｔ（材料Ｗ）までの距離Ｌｓは、画像を撮像するカメラの撮影位置が基準になる。

　上述した第１及び第２の実施形態では、材料Ｗの搬送方向Ｆｄにおいて第１ローラ３２と第２ローラ３３との間にセンサ３５が配置されている。しかしながら、センサ３５は、第１ローラ３２及び第２ローラ３３の共通接線Ｃｔに対して所定の距離Ｌｓだけ離れた位置から検出光を照射するように配置されていればよく、第１ローラ３２と第２ローラ３３との間に配置される必要はない。

　図９は、センサを配置可能な領域を示す説明図である。以下、第１の実施形態を例に、センサ３５を配置可能な領域Ａを説明する。第１の実施形態で述べたように、第１ローラ３２と第２ローラ３３との間の距離に比べて材料Ｗの全長は十分に長い。そのため、仮に材料Ｗに曲がりが生じているような場合であっても、第１ローラ３２と第２ローラ３３との間では、材料Ｗの側面は概ね直線となり、材料Ｗの側面は共通接線Ｃｔに沿って直線状に延在する。よって、センサ３５と材料Ｗとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。また、材料Ｗの一部が共通接線Ｃｔから乖離するような曲がりが材料Ｗに発生しているような場合であっても、第１ローラ３２と第２ローラ３３との間で見たときには、材料Ｗの乖離幅は僅かなものとなる。よって、材料Ｗが共通接線Ｃｔから乖離したとしても、材料Ｗは、センサ３５から照射されるレーザービームの焦点深度Ｄｆの範囲に収まる。このため、センサ３５が第１ローラ３２と第２ローラ３３との間にあれば、センサ３５は、搬送される材料Ｗの搬送量を精度よく測定することができる。

　また、材料Ｗの曲がりは材料Ｗの全長に比べて十分に小さいので、第１ローラ３２と第２ローラ３３との間の範囲外であっても、第１ローラ３２及び第２ローラ３３から大きく離れない場合には、材料Ｗと共通接線Ｃｔとの間には乖離は十分に小さい。共通接線Ｃｔに対する材料Ｗの乖離が小さい範囲であれば、材料Ｗはレーザービームの焦点深度Ｄｆの範囲に収まることとなる。このため、センサ３５が第１ローラ３２と第２ローラ３３との間の範囲外にあったとしても、センサ３５は、搬送される材料Ｗの搬送量を精度よく測定することができる。

　このように、センサ３５は、センサ３５からレーザービームが照射される材料Ｗの測定面が、レーザービームの焦点深度Ｄｆ内に含まれる領域Ａに配置されていればよい。これにより、材料Ｗの曲がりに起因して、材料Ｗが共通接線Ｃｔから乖離したとしても、領域Ａにおける材料Ｗの乖離幅は、レーザービームの焦点深度Ｄｆの範囲内に収まることとなる。その結果、センサ３５は、搬送される材料Ｗの搬送量を精度よく測定することができる。この領域Ａは、センサ３５から照射されるレーザービームの焦点深度Ｄｆ、加工機１で使用される材料Ｗの最大長、製造時に許容される材料Ｗの曲がり量などの情報から決定される。

　領域Ａにおけるセンサの配置は、図４に示す第１の実施形態の変形例についても適用可能である。すなわち、センサ４０ｃは、加圧ローラ４０を構成する第１及び第２ローラ４０ａ、４０ｂの共通接線に対して所定の距離Ｌｓだけ離れた位置からレーザービームを照射すればよく、センサ４０ｃは、第１ローラ４０ａと第２ローラ４０ｂとの間よりも外側にあってもよい。

　図１０は、第３の実施形態に係る加工機が備える測定部の変形例を示す説明図である。図１０に示すように、領域Ａにおけるセンサの配置は、上述した第３の実施形態に適用してもよい。すなわち、センサ５１は、搬入側のピンチローラ１９と搬出側のピンチローラ２１との共通接線Ｃｔに対して所定の距離Ｌｓだけ離れた位置からレーザービームを照射すればよく、センサ５１は、搬入側のピンチローラ１９と搬出側のピンチローラ２１との外側にあってもよい。図１０に示す例では、搬入側のピンチローラ１９よりも上流側にセンサ５１を含む測定部５０が設けられた状態が示されている。

　また、図１０に示すように、加工機１は、測定部５０を上下方向に移動させる移動機構６０を備えていてもよい。移動機構６０は、センサブラケット６１と、サーボモータ６５と、保持用シリンダ（図示せず）と、ポスト７０とを主体に構成されており、その詳細については第２の実施形態に示す移動機構６０と同様である。もっとも、移動機構６０は、搬入側のピンチローラ１９と搬出側のピンチローラ２１との間に設けられた測定部５０に対して適用されてもよい。

　上記のように、本実施形態を記載したが、この実施形態の一部をなす論述及び図面はこの実施形態を限定するものであると理解すべきではない。この実施形態から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

　本願の開示は、２０２２年５月２０日に日本国特許庁に出願された特願２０２２－８３１３２号、及び２０２３年４月１７日に日本国特許庁に出願された特願２０２３－６７３７０号に記載の主題と関連しており、それらの全ての開示内容は引用によりここに援用される。

Claims (13)

1. 　搬送方向に沿って搬送された材料に対して加工を行う加工部と、
   　搬送される前記材料の搬送量を測定する測定部と、を備え、
   　前記測定部は、
   　搬送される前記材料に対して接触する第１接触部材と、
   　前記搬送方向において前記第１接触部材よりも下流側に設けられ、搬送される前記材料に対して接触する第２接触部材と、
   　前記搬送方向と直交する方向から前記材料に検出光を照射することで前記搬送量を測定するセンサと、を含み、
   　前記センサは、
   　前記第１接触部材及び前記第２接触部材の共通接線に対して所定の距離だけ離れた位置から前記検出光を照射する
   　加工機。
2. 　前記測定部は、
   　前記第１接触部材及び前記第２接触部材を保持するとともに、前記所定の距離だけ離れた位置に前記センサを保持する保持部材と、
   　前記保持部材を前記材料側に押圧することで、前記第１接触部材及び前記第２接触部材を前記材料に接触させる押圧部材と、
   を更に含む
   　請求項１記載の加工機。
3. 　前記保持部材は、前記押圧部材に対して回動可能に連結されている
   　請求項２記載の加工機。
4. 　前記第１接触部材は、
   　前記保持部材に回転自在に支持された第１ローラであり、
   　前記第２接触部材は、
   　前記保持部材に回転自在に支持された第２ローラである
   　請求項１又は２記載の加工機。
5. 　前記搬送方向において前記加工部よりも上流側に設けられ、回転駆動される搬入側のピンチローラと、
   　前記材料を隔てて前記搬入側のピンチローラと対向する位置に設けられ、前記搬入側のピンチローラとの間で前記材料を挟持する搬入側の加圧ローラと、
   　前記搬送方向において前記加工部よりも下流側に設けられ、回転駆動される搬出側のピンチローラと、
   　前記材料を隔てて前記搬出側のピンチローラと対向する位置に設けられ、前記搬出側のピンチローラとの間で前記材料を挟持する搬出側の加圧ローラと、を更に備え、
   　前記測定部は、
   　前記搬送方向において前記搬入側のピンチローラよりも上流側、及び前記搬送方向において前記搬出側のピンチローラよりも下流側の少なくとも一方に設けられている
   　請求項１から４いずれか一項記載の加工機。
6. 　前記搬送方向において前記加工部よりも上流側に設けられ、回転駆動される搬入側ピンチローラと、
   　前記材料を隔てて前記搬入側のピンチローラと対向する位置に設けられ、前記搬入側のピンチローラとの間で前記材料を挟持する、一対のローラからなる搬入側の加圧ローラと、を更に有し、
   　前記測定部の前記第１及び第２接触部材は、
   　前記搬入側の加圧ローラを構成する前記一対のローラによって構成される
   　請求項１又は２記載の加工機。
7. 　前記搬送方向において前記加工部よりも下流側に設けられ、回転駆動される搬出側のピンチローラと、
   　前記材料を隔てて前記搬出側のピンチローラと対向する位置に設けられ、前記搬出側のピンチローラとの間で前記材料を挟持する、一対のローラからなる搬出側の加圧ローラと、を更に有し、
   　前記測定部の前記第１及び第２接触部材は、
   　前記搬出側の加圧ローラを構成する前記一対のローラによって構成される
   　請求項１、２及び６いずれか一項記載の加工機。
8. 　前記搬送方向において前記加工部よりも上流側に設けられる搬入側の加圧ローラと、
   　前記搬送方向において前記加工部よりも下流側に設けられる搬出側の加圧ローラと、
   　前記材料を隔てて前記搬入側の加圧ローラと対向する位置に設けられて前記搬入側の加圧ローラとの間で前記材料を挟持するとともに、回転駆動される搬入側のピンチローラと、
   　前記材料を隔てて前記搬出側の加圧ローラと対向する位置に設けられて前記搬出側の加圧ローラとの間で前記材料を挟持するとともに、回転駆動される搬出側のピンチローラと、を更に備え、
   　前記第１接触部材は、
   　前記搬入側のピンチローラによって構成され、
   　前記第２接触部材は、
   　前記搬出側のピンチローラによって構成される
   　請求項１記載の加工機。
9. 　前記センサは、前記第１接触部材と前記第２接触部材との間に設けられる
   　請求項１から８いずれか一項記載の加工機。
10. 　前記センサは、前記センサから前記検出光が照射される前記材料の測定面が、前記検出光の焦点深度内に含まれる領域に配置されている
    　請求項１から８いずれか一項記載の加工機。
11. 　前記検出光が照射される前記材料の測定面に沿って、前記センサを上下方向に移動させる移動機構をさらに備える
    　請求項１から１０いずれか一項記載の加工機。
12. 　前記移動機構は、加工機の基台に対して制振材を介して設けられている
    　請求項１１記載の加工機。
13. 　前記材料の情報に基づいて前記移動機構を制御して、前記センサの上下方向の位置を調整する制御装置をさらに備える
    　請求項１１又は１２記載の加工機。

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