円形材料供給装置
【課題】 バー材等の円形材料を１本ずつ供給することができ、円形材料の直径が変わっても段取り換えをする必要がない円形材料供給装置を提供する。
【解決手段】 傾斜平面１０ａ上に複数の円形材料Ｂが並べて載置される材料棚１０と、傾斜平面１０ａの上位側端の下方に設けられた円形材料供給先部材１１と、傾斜平面１０ａ上に並ぶ複数の円形材料Ｂを、傾斜平面１０ａの下位側から上位側に向けて送る送り手段１２とを有する。傾斜平面１０ａにおける上位側端から円形材料Ｂの直径Ｄよりも短い距離Ｌにある検知位置Ｐに、送り手段１２による送り方向の先頭の円形材料Ｂが位置することを、検知手段１３で検知する。検知手段１３が円形材料Ｂを検知してから、検知位置Ｐから傾斜平面１０ａの上位側端までの距離以上で、かつ円形材料Ｂの直径Ｄ以下の距離Ｌだけ円形材料Ｂを送るように、送り手段１２を送り作動させる。
【解決手段】 傾斜平面１０ａ上に複数の円形材料Ｂが並べて載置される材料棚１０と、傾斜平面１０ａの上位側端の下方に設けられた円形材料供給先部材１１と、傾斜平面１０ａ上に並ぶ複数の円形材料Ｂを、傾斜平面１０ａの下位側から上位側に向けて送る送り手段１２とを有する。傾斜平面１０ａにおける上位側端から円形材料Ｂの直径Ｄよりも短い距離Ｌにある検知位置Ｐに、送り手段１２による送り方向の先頭の円形材料Ｂが位置することを、検知手段１３で検知する。検知手段１３が円形材料Ｂを検知してから、検知位置Ｐから傾斜平面１０ａの上位側端までの距離以上で、かつ円形材料Ｂの直径Ｄ以下の距離Ｌだけ円形材料Ｂを送るように、送り手段１２を送り作動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、丸棒材等の円形材料を１本ずつ供給する円形材料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種製品の円形部品を製造するに場合に、丸棒材やパイプ等のバー材を所定の長さのワークに切断し、このワークを旋盤等により加工することが行われている。このような円形部品の製造設備には、バー材切断用カッタにバー材を１本ずつ供給するためのバー材供給装置が設けられている（例えば特許文献１）。従来のバー材供給装置は、傾斜した材料棚の上にバー材が軸心を平行に揃えて載置されており、材料棚の低位側端からバー材を転がり落として供給する構成であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５７−２０２６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のバー材供給装置は、材料棚の低位側端に、材料棚からのバー材の転がり落ちを防止し、必要に応じて材料棚からバー材を１本ずつ取り出すストッパが設けられている。このストッパは、例えば、バー材の軸心と平行な中心軸回りに回転する爪を有し、通常時は前記爪によりバー材が落下しないように受け止め、その状態から爪を１回転させると、その間に材料棚の低位側先端に位置する１本のバー材だけが材料棚から転がり落ちるというものである。この構成のバー材供給装置の場合、材料棚からバー材が転がり落ちるのに要する時間はバー材の直径によって異なるため、扱うバー材の直径が変わると、それに応じてストッパの爪も取り換えなければならない。この段取り換えの間、製造設備の運転を停止しなければならず、運転時間ロスが問題となっていた。
【０００５】
この発明の目的は、バー材等の円形材料を１本ずつ供給することができ、円形材料の直径が変わっても段取り換えをする必要がない円形材料供給装置を提供することである。
この発明の他の目的は、簡素な構成の円形材料供給装置とすることである。
この発明のさらに他の目的は、安価に製作できる円形材料供給装置とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の円形材料供給装置は、水平に対して傾斜する傾斜平面上に複数の円形材料が並べて載置される材料棚と、前記材料棚の傾斜平面の上位側端の下方に設けられた円形材料供給先部材と、前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料を、傾斜平面の下位側から上位側に向けて送る送り手段と、前記傾斜平面における上位側端から円形材料の直径よりも短い距離にある検知位置に、前記送り手段による送り方向の先頭の円形材料が位置することを検知する検知手段と、前記検知手段が円形材料を検知してから、前記検知位置から前記傾斜平面の上位側端までの距離以上で、かつ円形材料の直径以下の距離だけ円形材料を送るように前記送り手段を送り作動させる制御手段とを有する。
【０００７】
この構成の円形材料供給装置によると、材料棚の傾斜平面上に複数の円形材料が並べて載置される。送り手段により、材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料を、傾斜平面の下位側から上位側に向けて送る。送り方向先頭の円形材料が検知位置に位置することを検知手段が検知すると、その時点から、検知位置から前記傾斜平面の上位側端までの距離以上で、かつ円形材料の直径以下の距離だけ円形材料を送る。それにより、送り方向先頭の円形材料が材料棚の上位側端から落下し、円形材料供給先部材に供給される。上記送り手段の動作は、制御手段により制御される。
【０００８】
直径が異なる複数種の円形材料が材料棚の傾斜平面上に並んでいる場合は、検知手段が送り方向先端の円形材料を検知してから円形材料を送る距離を、最小直径の円形材料の直径以下とする。このように設定することにより、どの直径の円形材料についても確実に材料棚から円形材料供給先部材に供給することができ、かつ直径の小さい円形材料を２本以上まとめて供給してしまうことが防がれる。よって、円形材料の直径によって段取り換えをする必要がなく、運転時間ロスを減少させることができる。
【０００９】
この発明において、前記送り手段は、前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料のうち最下位の円形材料を押して、各円形材料を転がしながら送るものであって良い。
この構成であれば、材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料のうち最下位の円形材料を押す１つの駆動源だけを設けるだけでよいので、簡素な構成とすることができる。
【００１０】
この発明において、前記円形材料は、前記送り手段による送り方向と直交する方向に長いバー材であっても良い。その場合、前記検知手段を、バー材である円形材料の重量を検出することで、円形材料が前記検知位置に位置することを検知する重量センサとすることができる。上記重量センサは、重量が作用したことを検出できるものであればよく、圧力センサも含むものとする。また、重量を量的に測定するものではなく、重量の大きさに応じてオン・オフ出力するものであってもよい。
円形材料がバー材であっても、送り手段により良好に送ることができる。円形材料がバー材である場合、軸心方向に長い分だけ重量が重く、重量センサによる検知が容易である。重量センサは比較的安価であるので、円形材料供給装置全体のコストダウンが可能になる。また、円形材料は円周方向の１点で傾斜平面と接するため、この接触点に円形材料の全重量が作用する。そのため、検知位置に円形材料に位置することを重量センサで簡単に検出できる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の円形材料供給装置は、水平に対して傾斜する傾斜平面上に複数の円形材料が並べて載置される材料棚と、前記材料棚の傾斜平面の上位側端の下方に設けられた円形材料供給先部材と、前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料を、傾斜平面の下位側から上位側に向けて送る送り手段と、前記傾斜平面における上位側端から円形材料の直径よりも短い距離にある検知位置に、前記送り手段による送り方向の先頭の円形材料が位置することを検知する検知手段と、前記検知手段が円形材料を検知してから、前記検知位置から前記傾斜平面の上位側端までの距離以上で、かつ円形材料の直径以下の距離だけ円形材料を送るように前記送り手段を送り作動させる制御手段とを有するため、バー材等の円形材料を１本ずつ供給することができ、円形材料の直径が変わっても段取り換えをする必要がない。
【００１２】
前記送り手段は、前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料のうち最下位の円形材料を押して、各円形材料を転がしながら送るものである場合は、簡素な構成の円形材料供給装置とすることができる。
【００１３】
前記円形材料は、前記送り手段による送り方向と直交する方向に長いバー材であり、前記検知手段は、バー材である円形材料の重量を検出することで、円形材料が前記検知位置に位置することを検知する重量センサである場合は、円形材料供給装置を安価に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の一実施形態にかかる円形材料供給装置を備えた円形部品製造設備の平面図である。
【図２】（Ａ）は同円形部品製造設備の円形材料供給装置およびバー材切断装置の一部の側面図、（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ異なる状態を示す部分図である。
【図３】同円形部品製造設備の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】同円形材料供給装置の動作説明図である。
【図５】同バー材切断装置のカッタの側面図である。
【図６】同円形部品製造設備のローダおよび工作機械の斜視図である。
【図７】同ローダの側面図である。
【図８】バー材切断時におけるバー材切断装置およびローダの動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、この発明にかかる円形材料供給装置を備えた円形部品製造設備の平面図である。この円形部品製造設備は、円形材料である長尺なバー材Ｂを所定の長さのワークＷに切断し、そのワークＷを加工して円形部品にする設備である。円形部品製造設備は、円形材料であるバー材Ｂを１本ずつ供給する円形材料供給装置１と、バー材Ｂを先端側から所定の長さに切断するバー材切断装置２と、切断により得られたワークＷを次工程に搬送するローダ３と、次工程に設置されてワークＷを加工する工作機械４とを備える。工作機械４は、例えば旋盤であり、ワークＷに対し切削加工を施す。
【００１６】
図１および図２に示すように、円形材料供給装置１は、上面が水平に対して傾斜する傾斜平面１０ａとされた材料棚１０と、この材料棚１０の近傍で傾斜平面１０ａの上位側端の下方に設けられた円形材料供給先部材１１と、材料棚１０の傾斜平面１０ａ上に並ぶバー材Ｂを傾斜平面１０ａの下位側から上位側に向けて送る供給用送り手段１２とでなる。なお、円形材料供給先部材１１は、バー材切断装置２の一構成要素でもある。
【００１７】
円形材料供給先部材１１は、上面にＶ状の溝１１ａが形成された前後方向（Ｚ軸方向）に長い部材である。材料棚１０の上面のうち傾斜平面１０ａの上位側端を越えた反対側部分は、傾斜平面１０ａと逆向きに傾斜する案内斜面１０ｂになっている。この案内斜面１０ｂは、円形材料供給先部材１１の溝１１ａを構成する材料棚１０側の斜面１１ａａとほぼ同じ傾斜である。
【００１８】
供給用送り手段１２は、傾斜平面１０ａの等高線方向である前後方向（Ｚ軸方向）に長い板状のプッシャ１２ａと、このプッシャ１２ａを傾斜平面１０ａの傾斜方向である左右方向（Ｘ軸方向）に沿って進退させる供給用送り駆動源１２ｂとでなる。供給用送り駆動源１２ｂは、例えば直線作動する電動シリンダ等の電動アクチュエータである。供給用送り駆動源１２ｂによりプッシャ１２ａを進退させることで、傾斜平面１０ａ上の複数のバー材Ｂのうち最下位のバー材Ｂをプッシャ１２ａが押して、各バー材Ｂを転がしながら上位側へ送る。
【００１９】
材料棚１０の傾斜平面１０ａにおける上位側端からバー材Ｂの直径Ｄよりも短い距離Ｌの位置に検知位置Ｐが設定され、この検知位置Ｐに、バー材Ｂが位置することを検知する検知手段１３が設けられている。正確には、検知手段１３は、検知位置Ｐを通る傾斜平面１０ａの垂線上にバー材Ｂの中心Ｏが位置することを検知する。傾斜平面１０ａの上位側端から検知位置Ｐまでの距離Ｌは、図２（Ｂ）のように直径が小さいバー材Ｂを扱う場合も、直径Ｄ以下とする。図２（Ｃ）のように直径Ｄ１〜Ｄ３が異なる複数種のバー材Ｂを扱う場合は、距離Ｌを最小直径のバー材Ｂの直径Ｄ１より短くする。
【００２０】
上記検知手段１３は、例えば検知位置Ｐに作用する重量を検出する重量センサとすることができる。バー材Ｂは円周方向の１点で傾斜平面１０ａと接するため、傾斜平面１０ａに対するバー材Ｂの接点が検知位置Ｐに位置したときに、重量センサがバー材Ｂを検出する。検知位置Ｐの位置を前記設定としたことにより、検知位置Ｐで検知されるバー材Ｂは送り方向先頭のものに限定される。重量センサは、重量を量的に測定するものではなく、重量の大きさに応じてオン・オフ出力するものであってもよい。重量センサには、圧力センサも含まれる。検知手段１３としては、重量センサ以外に、レーザ変位計も用いることができる。
【００２１】
前記供給用送り手段１２の供給用送り駆動源１２ｂは、円形部品製造設備制御装置６０（図３）の一部である供給制御手段１５により制御される。図３に示すように、供給制御手段１５は、前記検知手段１３からの出力信号に応じて供給用送り駆動源１２ｂに出力する供給コントローラ１６と、送り量記憶手段１７とを備える。送り量記憶手段１７は、検知手段１３がバー材Ｂを検知した時点からの、供給用送り手段１２によりバー材Ｂを送る送り量を記憶する。その送り量は、検知位置Ｐから傾斜平面１０ａの上位側端までの距離Ｌ以上で、かつバー材Ｂの直径Ｄ以下の距離とされる。送り量記憶手段１７に記憶される送り量は、扱うバー材Ｂの直径等に合わせて書き換え可能である。
【００２２】
供給コントローラ１６は、外部からの送り命令信号により、供給用送り駆動源１２ｂに出力して傾斜平面１０ａ上の各バー材Ｂを上位側に向けて送り、検知手段１３がバー材Ｂを検知すると、その時点から送り量記憶手段１７に記憶された送り量だけ各バー材Ｂを送るように供給用送り駆動源１２ｂを制御する。前記送り命令信号は、人為操作による信号であってもよく、あるいは後述する送り・切断制御手段１７からの信号であってもよい。
【００２３】
円形材料供給装置１の動作を説明する。供給コントローラ１６が送り命令信号を受けると、供給用送り駆動源１２ｂに出力して傾斜平面１０ａ上の各バー材Ｂを上位側に向けて送る（図４（Ａ））。それにより、送り方向先頭のバー材Ｂが検知位置Ｐに到達し、検知手段１３がその送り方向先頭のバー材Ｂを検知する（図４（Ｂ））。この検知手段１３がバー材Ｂを検知した時点から、前記送り量記憶手段１７に記憶された送り量だけバー材Ｂを送る。その送り量は、傾斜平面１０ａの上位側端までの距離Ｌ以上で、かつバー材Ｂの直径Ｄ以下の距離である。それにより、送り方向先頭のバー材Ｂが傾斜平面１０ａの上位側端を乗り越えて、案内斜面１０ｂを転がり落ちる（図４（Ｃ））。転がり落ちたバー材Ｂは、円形材料供給先部材１１に受けられ、Ｖ状の溝１１ａに嵌り込んだ状態に保持される。
【００２４】
検知手段１３が送り方向先端のバー材Ｂを検知してからバー材Ｂを送る距離を、扱う複数種のバー材Ｂのうち最小直径のバー材Ｂの直径以下に設定しているため、図２（Ａ）のように直径の大きいバー材Ｂを供給するときも、図２（Ｂ）のように直径の小さいバー材Ｂを供給するときも、確実に材料棚１０から円形材料供給先部材１１に供給することができる。また、直径の小さいバー材Ｂを２本以上まとめて供給してしまうこともない。さらに、図２（Ｃ）のように、直径が異なる複数種のバー材Ｂを混在させて供給することもできる。このため、バー材Ｂの直径によって段取り換えをする必要がなく、運転時間ロスを減少させることができる。
【００２５】
供給用送り手段１２は、材料棚１０の傾斜平面１０ａ上に並ぶ複数のバー材Ｂのうち最下位のバー材Ｂを押して、各バー材Ｂを転がしながら送る構成とした。そのため、傾斜平面１０ａ上の最下位のバー材Ｂを押す１つの駆動源だけを設けるだけでよく、簡素な構成とすることができる。また、検知手段１３を重量センサとすれば、バー材Ｂの検知が良好に行われると共に、コストダウンが可能である。
【００２６】
図１および図２において、バー材切断装置２は、前記円形材料供給先部材１１と、この円形材料供給先部材１１上のバー材Ｂを軸心方向に送る切断用送り手段２１と、バー材Ｂの先端付近を固定するクランプ手段２２と、このクランプ手段２２による固定位置よりも先端側でバー材Ｂを切断するカッタ２３とを備える。
【００２７】
切断用送り手段２１は、円形材料供給先部材１１の溝１１ａ内に配置されたプッシャ２１ａと、このプッシャ２１ａを円形材料供給先部材１１上のバー材Ｂの軸心方向である前後方向（Ｚ軸方向）に沿って進退させる切断用送り駆動源２１ｂとでなる。切断用送り駆動源２１ｂは、例えば直線作動する電動シリンダ等の電動アクチュエータである。切断用送り駆動源２１ｂによりプッシャ２１ａを進退させることで、円形材料供給先部材１１上のバー材Ｂの後端をプッシャ２１ａが押して、バー材Ｂを溝１１ａに沿って滑らせながら送る。プッシャ２１ａは上下に長く形成してあるため、直径の大小にかかわらずバー材Ｂも確実に送ることができる。
【００２８】
クランプ手段２２は、円形材料供給先部材１１の上方に配置され下面が逆Ｖ状の押え具２２ａと、この押え具２２ａを昇降させるクランプ駆動源２２ｂとを備える。クランプ駆動源２２ｂは、例えば直線作動する電動シリンダ等の電動アクチュエータである。クランプ駆動源２２ｂにより押え具２２ａを下降させて円形材料供給先部材１１上のバー材Ｂに対し押し当てることで、円形材料供給先部材１１と押え具２２ａとでバー材Ｂを挟み込んで固定する。
【００２９】
図１および図５に示すように、カッタ２３は、回転軸２３ａに取付けられた回転刃２３ｂと、この回転刃２３ｂを回転駆動する電動モータからなるカッタ回転駆動源２３ｃと、これら回転刃２３ｂおよびカッタ回転駆動源２３ｃを載せたカッタ台２３ｄと、このカッタ台２３ｄを円形材料供給先部材１１上のバー材Ｂの軸心と直交する方向である左右方向（Ｘ軸方向）に進退させるカッタ進退駆動源２３ｅとを備える。
【００３０】
上記バー材切断装置２の各駆動源２１ｂ，２２ｂ，２３ｃ，２３ｅは、円形部品製造設備制御装置６０（図３）の一部である送り・切断制御手段２５により制御される。図３に示すように、送り・切断制御手段２５は、コンピュータによる数値制御式のものであり、切断プログラム２６をＣＰＵやメモリ等からなる演算制御部２７で実行してバー材切断装置２の動作を制御する。切断プログラム２６には、切断用送り駆動源２１ｂを駆動してバー材Ｂを前後方向（Ｚ軸方向）に送る切断送り命令と、クランク駆動源２２ｂを駆動してバー材Ｂの固定および解除を行うクランプ命令と、カッタ回転駆動源２３ｃおよびカッタ進退駆動源２３ｅを駆動して回転刃２３ｂによりバー材Ｂを切断する切断命令等の命令群が記述されている。演算制御部２７は、切断プログラム２６を解読し、上記命令に対応して各駆動源２１ｂ，２２ｂ，２３ｃ，２３ｅに出力する。
【００３１】
送り・切断制御手段２５には、後記ローダ制御手段４２からの信号を入力する入力部２８が設けられ、この入力部２８に入力される信号を用いて一連の制御を行う。ローダ制御手段４２からの信号は、具体的には、Ｚ軸負荷検出手段５５からの信号であり、ローダヘッド３５が受けるＺ軸方向の負荷を示す信号である。送り・切断制御手段２５による一連の制御は、ローダ制御手段４２を連携して行われる。概略的には、ローダ制御手段４２により、バー材送り手段２１によって送られるバー材Ｂの軸心の延長線上の定められた位置に後記ローダヘッド３５を停止させるようにローダ３を制御し、送り・切断制御手段２５により、バー材送り手段２１により送られるバー材Ｂの先端がローダヘッド３５に当接した時に、バー材送り手段２１の作動を停止させて、カッタ２３によりバー材Ｂの先端部分を切断するように、バー材送り手段２１およびカッタ２３を制御するというものである。詳しい動作については、後で説明する。
【００３２】
ローダ３はガントリ式のものであって、図１、図６、および図７に示すように、架設レール３１に沿って走行する走行台３２に、前後移動台３３を介して昇降ロッド３４を昇降可能に設け、昇降ロッド３４の下端にローダヘッド３５が設けてある。ローダヘッド３５には、２個のローダチャック３６が、工作機械４の主軸チャック７０（図１、図６、図７）に対面する前向き姿勢と下向き姿勢とに設けられている。各ローダチャック３６の位置は入れ替え可能である。走行台３２の走行（Ｘ軸方向移動）、前後移動台３３の前後移動（Ｚ軸方向移動）、および昇降ロッド３４の昇降（Ｙ軸方向移動）は、それぞれ移動駆動源３７，３８，３９の駆動で行われる。また、各ローダチャック３６のチャック爪３６ａの開閉は、チャック開閉駆動源４０（図３）の駆動で行われる。上記各駆動源３７，３８，３９，４０は、サーボモータである。
【００３３】
この実施形態の場合、工作機械４は、タレット式の平行２軸型の旋盤であり、主軸チャック７０およびタレット式の刃物台７１を２組備え、かつワーク反転装置７２を有している。ワーク反転装置７２は、２個の反転装置チャック７２ａ，７２ｂを有している。
【００３４】
ローダ３の各駆動源３７，３８，３９，４０は、円形部品製造設備制御装置６０（図３）の一部であるローダ制御手段４２により制御される。図３に示すように、ローダ制御手段４２は、コンピュータによる数値制御式のものであり、ローダプログラム４３をＣＰＵやメモリ等からなる演算制御部４４で実行してローダ３の動作を制御するものとしてある。ローダプログラム４３は、ローダヘッド３５を各位置に移動させる移動命令と、ローダヘッド３５のローダチャック３６を開閉させるチャック命令等の各種シーケンス制御命令等が記述されている。演算制御部４４は、ローダプログラム４３を解読し、各移動命令に対応する命令を各軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のサーボコントローラ４５，４６，４７に出力すると共に、ローダプログラム４３におけるチャック命令をチャック開閉制御部４８に出力する。チャック開閉制御部４８は、ローダチャック３６の開閉を制御する制御部である。
【００３５】
各軸のサーボコントローラ４５，４６，４７の制御により、上記各軸の移動駆動源３７，３８，３９が駆動される。各移動駆動源３７，３８，３９は、パルスコーダ等からなる位置検出器３７ａ，３８ａ，３９ａを有する。サーボコントローラ４５，４６，４７は、位置検出器３７ａ，３８ａ，３９ａの検出値を用いて位置フィードバック制御を行う。各移動駆動源３７，３８，３９の駆動系には、トルク検出手段５０，５１，５２が設けられている。これらトルク検出手段５０，５１，５２は、例えば各軸の移動駆動源３７，３８，３９に供給する電流を検出する電流計等からなる。各トルク検出手段５０，５１，５２の検出トルクは、後で説明する確認動作のための制御の他に、ローダ３の制御にも用いられる。例えば、ローダヘッド３５が異物に衝突した場合に生じる過負荷を検知してローダ３を停止させる制御や、ローダヘッド３５の停止位置の教示等に利用される。
【００３６】
ローダ制御手段４２は、上記ローダヘッド３５を移動させる制御およびローダチャック３６を開閉させる制御等からなる一般的なワーク搬入動作のための制御の他に、確認動作のための制御を行う。すなわち、ローダプログラム４３は、搬入動作を命令する搬入動作のプログラム部分４３Ａと、確認動作を命令する確認動作のプログラム部分４３Ｂとを含む。
【００３７】
確認動作のプログラム部分４３Ｂは、工作機械４の主軸チャック７０に保持されたワークＷの端面にローダヘッド３５の一部を当て付ける搬入確認動作と、切断用送り手段２１によって送られるバー材Ｂの軸心の延長線上の定められた位置にローダヘッド３５を停止させる定寸確認動作とを行わせる。確認動作のプログラム部分４３Ｂは、上記搬入確認動作および定寸確認動作を行わせる命令群の一部として、Ｚ軸方向の軸移動命令を有している。この軸移動命令の移動先となるＺ軸位置は、搬入確認動作についてはワークＷの軸方向寸法に対応し、定寸確認動作についてはバー材Ｂの切断長さに対応する。
【００３８】
ローダ制御手段４２には、ローダヘッド３５が受けるＺ軸方向の負荷を検出するＺ軸負荷検出手段５５が設けられている。Ｚ軸方向の負荷は、Ｚ軸移動駆動源３７の負荷トルクから求められる。Ｚ軸負荷検出手段５５は、検出負荷の変化より、搬入確認動作時においてワークＷのＺ方向位置を検出し、かつ定寸確認動作時においてバー材Ｂの先端位置を検出するものである。詳しくは、Ｚ軸負荷検出手段５５は、搬入確認動作時には、Ｚ軸移動駆動源３７に対するトルク検出手段５２の検出値を監視し、設定トルクに達すると、ローダヘッド３５がワーク端面に当たったと判定する。同様に、定寸確認動作時には、Ｚ軸移動駆動源３７に対するトルク検出手段５２の検出値を監視し、設定トルクに達すると、ローダヘッド３５にバー材Ｂの先端が当たったと判定する。上記各設定トルクは、予め試験運転等で得たデータによって、適切な値をオペレータが選択し、設定しておく。
【００３９】
また、ローダ制御手段４２には、ワークＷが工作機械４の主軸チャック７０に密着して保持されているか否かを判定するワーク着座判定手段５６が設けられている。このワーク着座判定手段５６は、ローダプログラム４３における確認動作のプログラム部分４３Ｂの命令により、ローダヘッド３５が工作機械４の主軸チャック７０に保持されているワークＷに向かってＺ軸方向移動しているときに、命令されたＺ軸位置に達するまでにＺ軸負荷検出手段５５によりワークＷに当たったと検出されると、着座不良と判定する。命令されたＺ軸位置に達したか否かは、例えばＺ軸サーボコントローラ４７における位置偏差が零となったことで確認する。ワーク着座判定手段５６は、着座不良と判定した場合に、アラーム信号等を出力する。
【００４０】
送り・切断制御手段２５およびローダ制御手段４２によるバー材切断装置２およびローダ３の動作を説明する。
【００４１】
ローダ制御手段４２の制御により各軸の移動駆動源３７，３８，３９に出力して、ローダ３のローダヘッド３５を、バー材送り手段２１によって送られるバー材Ｂの軸心の延長線上の定められた位置に停止させておく。その状態で、送り・切断制御手段２５の制御により切断用送り駆動源２１ｂに出力して、円形材料供給先部材１１上のバー材ＢをＺ軸方向の前方へ送る。すると、バー材Ｂの先端がローダヘッド３５に当接する（図８（Ａ））。この例では、ローダヘッド３５に設けられたローダチャック３６のチャック爪３６ａに当接する。バー材Ｂの先端がローダヘッド３５に当接したことは、Ｚ軸負荷検出手段５５に検出される。これにより、カッタ刃２３ｂのＺ方向位置からバー材Ｂの先端までの距離Ｈが目標とするワークＷの長さであることを確認する定寸確認動作が完了する。バー材Ｂの先端がローダヘッド３５に当接したことがＺ軸負荷検出手段５５により検出されない場合は、定寸確認動作が未完了として、以下の動作を停止する。
【００４２】
定寸確認動作が完了すると、送り・切断制御手段２５の制御によりクランプ駆動源２２ｂに出力して、クランプ手段２２の押え具２２ａを下降させ、円形材料供給先部材１１と押え具２２ａとでバー材Ｂを挟み込んで固定する。さらに、ローダ制御手段４２の制御によりＹ軸移動駆動源３８およびＺ軸移動駆動源３９に出力してローダヘッド３５の位置を変えると共に、チャック開閉用駆動源４０に出力して、ローダチャック３６でバー材Ｂの先端を把持する（図８（Ｂ））。
【００４３】
そして、送り・切断制御手段２５の制御によりカッタ回転駆動源２３ｃに出力して、回転刃２３ｂを回転させると共に、カッタ進退駆動源２３ｅに出力して、カッタ台２３ｄ（図４）をバー材Ｂ側に前進させて、バー材Ｂを切断する（図８（Ｃ））。なお、図８（Ａ）〜（Ｄ）では、図を分かり易くするために、回転刃２３ｂがバー材Ｂの上方に配置され上下に進退するように図示されているが、実際には、回転刃２３ｂは紙面の手前側に配置され紙面と直交する方向に進退する。
【００４４】
カッタ２３によるバー材切断動作が終了すると、ローダ制御手段４２の制御によりＺ軸移動駆動源３９に出力して、ローダチャック３５を前方へ移動させ、切断されたワークＷをバー材Ｂから引き離す（図８（Ｄ））。このとき、Ｚ軸負荷検出手段５５によりＺ方向の負荷が検出される場合は、切断が完全に行われていないものとして、引き離し動作を停止する。
【００４５】
バー材ＢからワークＷが引き離されると、ローダ制御手段４２の制御により各軸の移動駆動源３７，３８，３９に出力して、工作機械４の主軸チャック７０とのワーク受渡し位置までローダヘッド３５を移動させる。ワーク受渡し位置は、図７に鎖線で示されている。この後、主軸チャック７０が閉じ、ワークＷを保持する。ローダヘッド３５をワーク受け渡し位置へ移動させるに際して、ローダチャック３５を最終的にＺ方向移動させるときに、前記ワーク着座判定手段５６によりワークＷが主軸チャック７０に正しく着座したか否かが判定される。そして、正しく着座している場合は、工作機械４による加工を行い、正しく着座しない場合は、工作機械４による加工を停止する。
【００４６】
上述したように、ローダ３のローダヘッド３５を利用して、カッタ２１によるバー材切断時のバー材Ｂの位置決めを行うため、別に定寸機構が不要である。また、切断されたワークＷをバー材Ｂに位置決めに利用したローダヘッド３５のローダチャック３６が受け取り、そのまま次工程である工作機械４に搬送するため、カッタ２３からワークＷを取出す取出し装置も不要である。さらに、ローダ制御手段４２のＺ軸負荷検出手段５５を利用してバー材Ｂの切断確認が行われるため、別に切断確認手段が不要である。これらのことから、コスト低減が図れる。ローダ制御手段４２の制御により、バー材Ｂの切断長さに応じてローダヘッド３５を動作させることができるため、バー材Ｂの直径や切断長さが変わっても、そのための段取り換えを特別にする必要がない。そのため、稼働率の向上を図ることができる
【００４７】
円形部品製造設備制御装置６０は、前記供給制御手段１５、送り・切断制御手段２５、およびローダ制御手段４２の他に、工作機械４を制御する工作機械制御手段（図示せず）を含む。これらの制御手段が互いに連係して制御を行うことにより、円形材料供給装置１、バー材切断装置２、ローダ３、および工作機械４が一連の動作を行う。
【００４８】
この実施形態では、円形材料が長尺なバー材Ｂである場合を示すが、この発明の円形材料供給装置は、円形材料が軸方向長さの短い円柱状の部材や球体である場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…円形材料供給装置
２…バー材切断装置
３…ローダ
４…工作機械
１０…材料棚
１０ａ…傾斜平面
１１…円形材料供給先部材
１２…供給用送り手段
１３…検知手段
１５…供給制御手段
Ｐ…検知位置
Ｂ…バー材（円形材料）
Ｗ…ワーク
【技術分野】
【０００１】
この発明は、丸棒材等の円形材料を１本ずつ供給する円形材料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種製品の円形部品を製造するに場合に、丸棒材やパイプ等のバー材を所定の長さのワークに切断し、このワークを旋盤等により加工することが行われている。このような円形部品の製造設備には、バー材切断用カッタにバー材を１本ずつ供給するためのバー材供給装置が設けられている（例えば特許文献１）。従来のバー材供給装置は、傾斜した材料棚の上にバー材が軸心を平行に揃えて載置されており、材料棚の低位側端からバー材を転がり落として供給する構成であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５７−２０２６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のバー材供給装置は、材料棚の低位側端に、材料棚からのバー材の転がり落ちを防止し、必要に応じて材料棚からバー材を１本ずつ取り出すストッパが設けられている。このストッパは、例えば、バー材の軸心と平行な中心軸回りに回転する爪を有し、通常時は前記爪によりバー材が落下しないように受け止め、その状態から爪を１回転させると、その間に材料棚の低位側先端に位置する１本のバー材だけが材料棚から転がり落ちるというものである。この構成のバー材供給装置の場合、材料棚からバー材が転がり落ちるのに要する時間はバー材の直径によって異なるため、扱うバー材の直径が変わると、それに応じてストッパの爪も取り換えなければならない。この段取り換えの間、製造設備の運転を停止しなければならず、運転時間ロスが問題となっていた。
【０００５】
この発明の目的は、バー材等の円形材料を１本ずつ供給することができ、円形材料の直径が変わっても段取り換えをする必要がない円形材料供給装置を提供することである。
この発明の他の目的は、簡素な構成の円形材料供給装置とすることである。
この発明のさらに他の目的は、安価に製作できる円形材料供給装置とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の円形材料供給装置は、水平に対して傾斜する傾斜平面上に複数の円形材料が並べて載置される材料棚と、前記材料棚の傾斜平面の上位側端の下方に設けられた円形材料供給先部材と、前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料を、傾斜平面の下位側から上位側に向けて送る送り手段と、前記傾斜平面における上位側端から円形材料の直径よりも短い距離にある検知位置に、前記送り手段による送り方向の先頭の円形材料が位置することを検知する検知手段と、前記検知手段が円形材料を検知してから、前記検知位置から前記傾斜平面の上位側端までの距離以上で、かつ円形材料の直径以下の距離だけ円形材料を送るように前記送り手段を送り作動させる制御手段とを有する。
【０００７】
この構成の円形材料供給装置によると、材料棚の傾斜平面上に複数の円形材料が並べて載置される。送り手段により、材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料を、傾斜平面の下位側から上位側に向けて送る。送り方向先頭の円形材料が検知位置に位置することを検知手段が検知すると、その時点から、検知位置から前記傾斜平面の上位側端までの距離以上で、かつ円形材料の直径以下の距離だけ円形材料を送る。それにより、送り方向先頭の円形材料が材料棚の上位側端から落下し、円形材料供給先部材に供給される。上記送り手段の動作は、制御手段により制御される。
【０００８】
直径が異なる複数種の円形材料が材料棚の傾斜平面上に並んでいる場合は、検知手段が送り方向先端の円形材料を検知してから円形材料を送る距離を、最小直径の円形材料の直径以下とする。このように設定することにより、どの直径の円形材料についても確実に材料棚から円形材料供給先部材に供給することができ、かつ直径の小さい円形材料を２本以上まとめて供給してしまうことが防がれる。よって、円形材料の直径によって段取り換えをする必要がなく、運転時間ロスを減少させることができる。
【０００９】
この発明において、前記送り手段は、前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料のうち最下位の円形材料を押して、各円形材料を転がしながら送るものであって良い。
この構成であれば、材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料のうち最下位の円形材料を押す１つの駆動源だけを設けるだけでよいので、簡素な構成とすることができる。
【００１０】
この発明において、前記円形材料は、前記送り手段による送り方向と直交する方向に長いバー材であっても良い。その場合、前記検知手段を、バー材である円形材料の重量を検出することで、円形材料が前記検知位置に位置することを検知する重量センサとすることができる。上記重量センサは、重量が作用したことを検出できるものであればよく、圧力センサも含むものとする。また、重量を量的に測定するものではなく、重量の大きさに応じてオン・オフ出力するものであってもよい。
円形材料がバー材であっても、送り手段により良好に送ることができる。円形材料がバー材である場合、軸心方向に長い分だけ重量が重く、重量センサによる検知が容易である。重量センサは比較的安価であるので、円形材料供給装置全体のコストダウンが可能になる。また、円形材料は円周方向の１点で傾斜平面と接するため、この接触点に円形材料の全重量が作用する。そのため、検知位置に円形材料に位置することを重量センサで簡単に検出できる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の円形材料供給装置は、水平に対して傾斜する傾斜平面上に複数の円形材料が並べて載置される材料棚と、前記材料棚の傾斜平面の上位側端の下方に設けられた円形材料供給先部材と、前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料を、傾斜平面の下位側から上位側に向けて送る送り手段と、前記傾斜平面における上位側端から円形材料の直径よりも短い距離にある検知位置に、前記送り手段による送り方向の先頭の円形材料が位置することを検知する検知手段と、前記検知手段が円形材料を検知してから、前記検知位置から前記傾斜平面の上位側端までの距離以上で、かつ円形材料の直径以下の距離だけ円形材料を送るように前記送り手段を送り作動させる制御手段とを有するため、バー材等の円形材料を１本ずつ供給することができ、円形材料の直径が変わっても段取り換えをする必要がない。
【００１２】
前記送り手段は、前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料のうち最下位の円形材料を押して、各円形材料を転がしながら送るものである場合は、簡素な構成の円形材料供給装置とすることができる。
【００１３】
前記円形材料は、前記送り手段による送り方向と直交する方向に長いバー材であり、前記検知手段は、バー材である円形材料の重量を検出することで、円形材料が前記検知位置に位置することを検知する重量センサである場合は、円形材料供給装置を安価に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の一実施形態にかかる円形材料供給装置を備えた円形部品製造設備の平面図である。
【図２】（Ａ）は同円形部品製造設備の円形材料供給装置およびバー材切断装置の一部の側面図、（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ異なる状態を示す部分図である。
【図３】同円形部品製造設備の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】同円形材料供給装置の動作説明図である。
【図５】同バー材切断装置のカッタの側面図である。
【図６】同円形部品製造設備のローダおよび工作機械の斜視図である。
【図７】同ローダの側面図である。
【図８】バー材切断時におけるバー材切断装置およびローダの動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、この発明にかかる円形材料供給装置を備えた円形部品製造設備の平面図である。この円形部品製造設備は、円形材料である長尺なバー材Ｂを所定の長さのワークＷに切断し、そのワークＷを加工して円形部品にする設備である。円形部品製造設備は、円形材料であるバー材Ｂを１本ずつ供給する円形材料供給装置１と、バー材Ｂを先端側から所定の長さに切断するバー材切断装置２と、切断により得られたワークＷを次工程に搬送するローダ３と、次工程に設置されてワークＷを加工する工作機械４とを備える。工作機械４は、例えば旋盤であり、ワークＷに対し切削加工を施す。
【００１６】
図１および図２に示すように、円形材料供給装置１は、上面が水平に対して傾斜する傾斜平面１０ａとされた材料棚１０と、この材料棚１０の近傍で傾斜平面１０ａの上位側端の下方に設けられた円形材料供給先部材１１と、材料棚１０の傾斜平面１０ａ上に並ぶバー材Ｂを傾斜平面１０ａの下位側から上位側に向けて送る供給用送り手段１２とでなる。なお、円形材料供給先部材１１は、バー材切断装置２の一構成要素でもある。
【００１７】
円形材料供給先部材１１は、上面にＶ状の溝１１ａが形成された前後方向（Ｚ軸方向）に長い部材である。材料棚１０の上面のうち傾斜平面１０ａの上位側端を越えた反対側部分は、傾斜平面１０ａと逆向きに傾斜する案内斜面１０ｂになっている。この案内斜面１０ｂは、円形材料供給先部材１１の溝１１ａを構成する材料棚１０側の斜面１１ａａとほぼ同じ傾斜である。
【００１８】
供給用送り手段１２は、傾斜平面１０ａの等高線方向である前後方向（Ｚ軸方向）に長い板状のプッシャ１２ａと、このプッシャ１２ａを傾斜平面１０ａの傾斜方向である左右方向（Ｘ軸方向）に沿って進退させる供給用送り駆動源１２ｂとでなる。供給用送り駆動源１２ｂは、例えば直線作動する電動シリンダ等の電動アクチュエータである。供給用送り駆動源１２ｂによりプッシャ１２ａを進退させることで、傾斜平面１０ａ上の複数のバー材Ｂのうち最下位のバー材Ｂをプッシャ１２ａが押して、各バー材Ｂを転がしながら上位側へ送る。
【００１９】
材料棚１０の傾斜平面１０ａにおける上位側端からバー材Ｂの直径Ｄよりも短い距離Ｌの位置に検知位置Ｐが設定され、この検知位置Ｐに、バー材Ｂが位置することを検知する検知手段１３が設けられている。正確には、検知手段１３は、検知位置Ｐを通る傾斜平面１０ａの垂線上にバー材Ｂの中心Ｏが位置することを検知する。傾斜平面１０ａの上位側端から検知位置Ｐまでの距離Ｌは、図２（Ｂ）のように直径が小さいバー材Ｂを扱う場合も、直径Ｄ以下とする。図２（Ｃ）のように直径Ｄ１〜Ｄ３が異なる複数種のバー材Ｂを扱う場合は、距離Ｌを最小直径のバー材Ｂの直径Ｄ１より短くする。
【００２０】
上記検知手段１３は、例えば検知位置Ｐに作用する重量を検出する重量センサとすることができる。バー材Ｂは円周方向の１点で傾斜平面１０ａと接するため、傾斜平面１０ａに対するバー材Ｂの接点が検知位置Ｐに位置したときに、重量センサがバー材Ｂを検出する。検知位置Ｐの位置を前記設定としたことにより、検知位置Ｐで検知されるバー材Ｂは送り方向先頭のものに限定される。重量センサは、重量を量的に測定するものではなく、重量の大きさに応じてオン・オフ出力するものであってもよい。重量センサには、圧力センサも含まれる。検知手段１３としては、重量センサ以外に、レーザ変位計も用いることができる。
【００２１】
前記供給用送り手段１２の供給用送り駆動源１２ｂは、円形部品製造設備制御装置６０（図３）の一部である供給制御手段１５により制御される。図３に示すように、供給制御手段１５は、前記検知手段１３からの出力信号に応じて供給用送り駆動源１２ｂに出力する供給コントローラ１６と、送り量記憶手段１７とを備える。送り量記憶手段１７は、検知手段１３がバー材Ｂを検知した時点からの、供給用送り手段１２によりバー材Ｂを送る送り量を記憶する。その送り量は、検知位置Ｐから傾斜平面１０ａの上位側端までの距離Ｌ以上で、かつバー材Ｂの直径Ｄ以下の距離とされる。送り量記憶手段１７に記憶される送り量は、扱うバー材Ｂの直径等に合わせて書き換え可能である。
【００２２】
供給コントローラ１６は、外部からの送り命令信号により、供給用送り駆動源１２ｂに出力して傾斜平面１０ａ上の各バー材Ｂを上位側に向けて送り、検知手段１３がバー材Ｂを検知すると、その時点から送り量記憶手段１７に記憶された送り量だけ各バー材Ｂを送るように供給用送り駆動源１２ｂを制御する。前記送り命令信号は、人為操作による信号であってもよく、あるいは後述する送り・切断制御手段１７からの信号であってもよい。
【００２３】
円形材料供給装置１の動作を説明する。供給コントローラ１６が送り命令信号を受けると、供給用送り駆動源１２ｂに出力して傾斜平面１０ａ上の各バー材Ｂを上位側に向けて送る（図４（Ａ））。それにより、送り方向先頭のバー材Ｂが検知位置Ｐに到達し、検知手段１３がその送り方向先頭のバー材Ｂを検知する（図４（Ｂ））。この検知手段１３がバー材Ｂを検知した時点から、前記送り量記憶手段１７に記憶された送り量だけバー材Ｂを送る。その送り量は、傾斜平面１０ａの上位側端までの距離Ｌ以上で、かつバー材Ｂの直径Ｄ以下の距離である。それにより、送り方向先頭のバー材Ｂが傾斜平面１０ａの上位側端を乗り越えて、案内斜面１０ｂを転がり落ちる（図４（Ｃ））。転がり落ちたバー材Ｂは、円形材料供給先部材１１に受けられ、Ｖ状の溝１１ａに嵌り込んだ状態に保持される。
【００２４】
検知手段１３が送り方向先端のバー材Ｂを検知してからバー材Ｂを送る距離を、扱う複数種のバー材Ｂのうち最小直径のバー材Ｂの直径以下に設定しているため、図２（Ａ）のように直径の大きいバー材Ｂを供給するときも、図２（Ｂ）のように直径の小さいバー材Ｂを供給するときも、確実に材料棚１０から円形材料供給先部材１１に供給することができる。また、直径の小さいバー材Ｂを２本以上まとめて供給してしまうこともない。さらに、図２（Ｃ）のように、直径が異なる複数種のバー材Ｂを混在させて供給することもできる。このため、バー材Ｂの直径によって段取り換えをする必要がなく、運転時間ロスを減少させることができる。
【００２５】
供給用送り手段１２は、材料棚１０の傾斜平面１０ａ上に並ぶ複数のバー材Ｂのうち最下位のバー材Ｂを押して、各バー材Ｂを転がしながら送る構成とした。そのため、傾斜平面１０ａ上の最下位のバー材Ｂを押す１つの駆動源だけを設けるだけでよく、簡素な構成とすることができる。また、検知手段１３を重量センサとすれば、バー材Ｂの検知が良好に行われると共に、コストダウンが可能である。
【００２６】
図１および図２において、バー材切断装置２は、前記円形材料供給先部材１１と、この円形材料供給先部材１１上のバー材Ｂを軸心方向に送る切断用送り手段２１と、バー材Ｂの先端付近を固定するクランプ手段２２と、このクランプ手段２２による固定位置よりも先端側でバー材Ｂを切断するカッタ２３とを備える。
【００２７】
切断用送り手段２１は、円形材料供給先部材１１の溝１１ａ内に配置されたプッシャ２１ａと、このプッシャ２１ａを円形材料供給先部材１１上のバー材Ｂの軸心方向である前後方向（Ｚ軸方向）に沿って進退させる切断用送り駆動源２１ｂとでなる。切断用送り駆動源２１ｂは、例えば直線作動する電動シリンダ等の電動アクチュエータである。切断用送り駆動源２１ｂによりプッシャ２１ａを進退させることで、円形材料供給先部材１１上のバー材Ｂの後端をプッシャ２１ａが押して、バー材Ｂを溝１１ａに沿って滑らせながら送る。プッシャ２１ａは上下に長く形成してあるため、直径の大小にかかわらずバー材Ｂも確実に送ることができる。
【００２８】
クランプ手段２２は、円形材料供給先部材１１の上方に配置され下面が逆Ｖ状の押え具２２ａと、この押え具２２ａを昇降させるクランプ駆動源２２ｂとを備える。クランプ駆動源２２ｂは、例えば直線作動する電動シリンダ等の電動アクチュエータである。クランプ駆動源２２ｂにより押え具２２ａを下降させて円形材料供給先部材１１上のバー材Ｂに対し押し当てることで、円形材料供給先部材１１と押え具２２ａとでバー材Ｂを挟み込んで固定する。
【００２９】
図１および図５に示すように、カッタ２３は、回転軸２３ａに取付けられた回転刃２３ｂと、この回転刃２３ｂを回転駆動する電動モータからなるカッタ回転駆動源２３ｃと、これら回転刃２３ｂおよびカッタ回転駆動源２３ｃを載せたカッタ台２３ｄと、このカッタ台２３ｄを円形材料供給先部材１１上のバー材Ｂの軸心と直交する方向である左右方向（Ｘ軸方向）に進退させるカッタ進退駆動源２３ｅとを備える。
【００３０】
上記バー材切断装置２の各駆動源２１ｂ，２２ｂ，２３ｃ，２３ｅは、円形部品製造設備制御装置６０（図３）の一部である送り・切断制御手段２５により制御される。図３に示すように、送り・切断制御手段２５は、コンピュータによる数値制御式のものであり、切断プログラム２６をＣＰＵやメモリ等からなる演算制御部２７で実行してバー材切断装置２の動作を制御する。切断プログラム２６には、切断用送り駆動源２１ｂを駆動してバー材Ｂを前後方向（Ｚ軸方向）に送る切断送り命令と、クランク駆動源２２ｂを駆動してバー材Ｂの固定および解除を行うクランプ命令と、カッタ回転駆動源２３ｃおよびカッタ進退駆動源２３ｅを駆動して回転刃２３ｂによりバー材Ｂを切断する切断命令等の命令群が記述されている。演算制御部２７は、切断プログラム２６を解読し、上記命令に対応して各駆動源２１ｂ，２２ｂ，２３ｃ，２３ｅに出力する。
【００３１】
送り・切断制御手段２５には、後記ローダ制御手段４２からの信号を入力する入力部２８が設けられ、この入力部２８に入力される信号を用いて一連の制御を行う。ローダ制御手段４２からの信号は、具体的には、Ｚ軸負荷検出手段５５からの信号であり、ローダヘッド３５が受けるＺ軸方向の負荷を示す信号である。送り・切断制御手段２５による一連の制御は、ローダ制御手段４２を連携して行われる。概略的には、ローダ制御手段４２により、バー材送り手段２１によって送られるバー材Ｂの軸心の延長線上の定められた位置に後記ローダヘッド３５を停止させるようにローダ３を制御し、送り・切断制御手段２５により、バー材送り手段２１により送られるバー材Ｂの先端がローダヘッド３５に当接した時に、バー材送り手段２１の作動を停止させて、カッタ２３によりバー材Ｂの先端部分を切断するように、バー材送り手段２１およびカッタ２３を制御するというものである。詳しい動作については、後で説明する。
【００３２】
ローダ３はガントリ式のものであって、図１、図６、および図７に示すように、架設レール３１に沿って走行する走行台３２に、前後移動台３３を介して昇降ロッド３４を昇降可能に設け、昇降ロッド３４の下端にローダヘッド３５が設けてある。ローダヘッド３５には、２個のローダチャック３６が、工作機械４の主軸チャック７０（図１、図６、図７）に対面する前向き姿勢と下向き姿勢とに設けられている。各ローダチャック３６の位置は入れ替え可能である。走行台３２の走行（Ｘ軸方向移動）、前後移動台３３の前後移動（Ｚ軸方向移動）、および昇降ロッド３４の昇降（Ｙ軸方向移動）は、それぞれ移動駆動源３７，３８，３９の駆動で行われる。また、各ローダチャック３６のチャック爪３６ａの開閉は、チャック開閉駆動源４０（図３）の駆動で行われる。上記各駆動源３７，３８，３９，４０は、サーボモータである。
【００３３】
この実施形態の場合、工作機械４は、タレット式の平行２軸型の旋盤であり、主軸チャック７０およびタレット式の刃物台７１を２組備え、かつワーク反転装置７２を有している。ワーク反転装置７２は、２個の反転装置チャック７２ａ，７２ｂを有している。
【００３４】
ローダ３の各駆動源３７，３８，３９，４０は、円形部品製造設備制御装置６０（図３）の一部であるローダ制御手段４２により制御される。図３に示すように、ローダ制御手段４２は、コンピュータによる数値制御式のものであり、ローダプログラム４３をＣＰＵやメモリ等からなる演算制御部４４で実行してローダ３の動作を制御するものとしてある。ローダプログラム４３は、ローダヘッド３５を各位置に移動させる移動命令と、ローダヘッド３５のローダチャック３６を開閉させるチャック命令等の各種シーケンス制御命令等が記述されている。演算制御部４４は、ローダプログラム４３を解読し、各移動命令に対応する命令を各軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のサーボコントローラ４５，４６，４７に出力すると共に、ローダプログラム４３におけるチャック命令をチャック開閉制御部４８に出力する。チャック開閉制御部４８は、ローダチャック３６の開閉を制御する制御部である。
【００３５】
各軸のサーボコントローラ４５，４６，４７の制御により、上記各軸の移動駆動源３７，３８，３９が駆動される。各移動駆動源３７，３８，３９は、パルスコーダ等からなる位置検出器３７ａ，３８ａ，３９ａを有する。サーボコントローラ４５，４６，４７は、位置検出器３７ａ，３８ａ，３９ａの検出値を用いて位置フィードバック制御を行う。各移動駆動源３７，３８，３９の駆動系には、トルク検出手段５０，５１，５２が設けられている。これらトルク検出手段５０，５１，５２は、例えば各軸の移動駆動源３７，３８，３９に供給する電流を検出する電流計等からなる。各トルク検出手段５０，５１，５２の検出トルクは、後で説明する確認動作のための制御の他に、ローダ３の制御にも用いられる。例えば、ローダヘッド３５が異物に衝突した場合に生じる過負荷を検知してローダ３を停止させる制御や、ローダヘッド３５の停止位置の教示等に利用される。
【００３６】
ローダ制御手段４２は、上記ローダヘッド３５を移動させる制御およびローダチャック３６を開閉させる制御等からなる一般的なワーク搬入動作のための制御の他に、確認動作のための制御を行う。すなわち、ローダプログラム４３は、搬入動作を命令する搬入動作のプログラム部分４３Ａと、確認動作を命令する確認動作のプログラム部分４３Ｂとを含む。
【００３７】
確認動作のプログラム部分４３Ｂは、工作機械４の主軸チャック７０に保持されたワークＷの端面にローダヘッド３５の一部を当て付ける搬入確認動作と、切断用送り手段２１によって送られるバー材Ｂの軸心の延長線上の定められた位置にローダヘッド３５を停止させる定寸確認動作とを行わせる。確認動作のプログラム部分４３Ｂは、上記搬入確認動作および定寸確認動作を行わせる命令群の一部として、Ｚ軸方向の軸移動命令を有している。この軸移動命令の移動先となるＺ軸位置は、搬入確認動作についてはワークＷの軸方向寸法に対応し、定寸確認動作についてはバー材Ｂの切断長さに対応する。
【００３８】
ローダ制御手段４２には、ローダヘッド３５が受けるＺ軸方向の負荷を検出するＺ軸負荷検出手段５５が設けられている。Ｚ軸方向の負荷は、Ｚ軸移動駆動源３７の負荷トルクから求められる。Ｚ軸負荷検出手段５５は、検出負荷の変化より、搬入確認動作時においてワークＷのＺ方向位置を検出し、かつ定寸確認動作時においてバー材Ｂの先端位置を検出するものである。詳しくは、Ｚ軸負荷検出手段５５は、搬入確認動作時には、Ｚ軸移動駆動源３７に対するトルク検出手段５２の検出値を監視し、設定トルクに達すると、ローダヘッド３５がワーク端面に当たったと判定する。同様に、定寸確認動作時には、Ｚ軸移動駆動源３７に対するトルク検出手段５２の検出値を監視し、設定トルクに達すると、ローダヘッド３５にバー材Ｂの先端が当たったと判定する。上記各設定トルクは、予め試験運転等で得たデータによって、適切な値をオペレータが選択し、設定しておく。
【００３９】
また、ローダ制御手段４２には、ワークＷが工作機械４の主軸チャック７０に密着して保持されているか否かを判定するワーク着座判定手段５６が設けられている。このワーク着座判定手段５６は、ローダプログラム４３における確認動作のプログラム部分４３Ｂの命令により、ローダヘッド３５が工作機械４の主軸チャック７０に保持されているワークＷに向かってＺ軸方向移動しているときに、命令されたＺ軸位置に達するまでにＺ軸負荷検出手段５５によりワークＷに当たったと検出されると、着座不良と判定する。命令されたＺ軸位置に達したか否かは、例えばＺ軸サーボコントローラ４７における位置偏差が零となったことで確認する。ワーク着座判定手段５６は、着座不良と判定した場合に、アラーム信号等を出力する。
【００４０】
送り・切断制御手段２５およびローダ制御手段４２によるバー材切断装置２およびローダ３の動作を説明する。
【００４１】
ローダ制御手段４２の制御により各軸の移動駆動源３７，３８，３９に出力して、ローダ３のローダヘッド３５を、バー材送り手段２１によって送られるバー材Ｂの軸心の延長線上の定められた位置に停止させておく。その状態で、送り・切断制御手段２５の制御により切断用送り駆動源２１ｂに出力して、円形材料供給先部材１１上のバー材ＢをＺ軸方向の前方へ送る。すると、バー材Ｂの先端がローダヘッド３５に当接する（図８（Ａ））。この例では、ローダヘッド３５に設けられたローダチャック３６のチャック爪３６ａに当接する。バー材Ｂの先端がローダヘッド３５に当接したことは、Ｚ軸負荷検出手段５５に検出される。これにより、カッタ刃２３ｂのＺ方向位置からバー材Ｂの先端までの距離Ｈが目標とするワークＷの長さであることを確認する定寸確認動作が完了する。バー材Ｂの先端がローダヘッド３５に当接したことがＺ軸負荷検出手段５５により検出されない場合は、定寸確認動作が未完了として、以下の動作を停止する。
【００４２】
定寸確認動作が完了すると、送り・切断制御手段２５の制御によりクランプ駆動源２２ｂに出力して、クランプ手段２２の押え具２２ａを下降させ、円形材料供給先部材１１と押え具２２ａとでバー材Ｂを挟み込んで固定する。さらに、ローダ制御手段４２の制御によりＹ軸移動駆動源３８およびＺ軸移動駆動源３９に出力してローダヘッド３５の位置を変えると共に、チャック開閉用駆動源４０に出力して、ローダチャック３６でバー材Ｂの先端を把持する（図８（Ｂ））。
【００４３】
そして、送り・切断制御手段２５の制御によりカッタ回転駆動源２３ｃに出力して、回転刃２３ｂを回転させると共に、カッタ進退駆動源２３ｅに出力して、カッタ台２３ｄ（図４）をバー材Ｂ側に前進させて、バー材Ｂを切断する（図８（Ｃ））。なお、図８（Ａ）〜（Ｄ）では、図を分かり易くするために、回転刃２３ｂがバー材Ｂの上方に配置され上下に進退するように図示されているが、実際には、回転刃２３ｂは紙面の手前側に配置され紙面と直交する方向に進退する。
【００４４】
カッタ２３によるバー材切断動作が終了すると、ローダ制御手段４２の制御によりＺ軸移動駆動源３９に出力して、ローダチャック３５を前方へ移動させ、切断されたワークＷをバー材Ｂから引き離す（図８（Ｄ））。このとき、Ｚ軸負荷検出手段５５によりＺ方向の負荷が検出される場合は、切断が完全に行われていないものとして、引き離し動作を停止する。
【００４５】
バー材ＢからワークＷが引き離されると、ローダ制御手段４２の制御により各軸の移動駆動源３７，３８，３９に出力して、工作機械４の主軸チャック７０とのワーク受渡し位置までローダヘッド３５を移動させる。ワーク受渡し位置は、図７に鎖線で示されている。この後、主軸チャック７０が閉じ、ワークＷを保持する。ローダヘッド３５をワーク受け渡し位置へ移動させるに際して、ローダチャック３５を最終的にＺ方向移動させるときに、前記ワーク着座判定手段５６によりワークＷが主軸チャック７０に正しく着座したか否かが判定される。そして、正しく着座している場合は、工作機械４による加工を行い、正しく着座しない場合は、工作機械４による加工を停止する。
【００４６】
上述したように、ローダ３のローダヘッド３５を利用して、カッタ２１によるバー材切断時のバー材Ｂの位置決めを行うため、別に定寸機構が不要である。また、切断されたワークＷをバー材Ｂに位置決めに利用したローダヘッド３５のローダチャック３６が受け取り、そのまま次工程である工作機械４に搬送するため、カッタ２３からワークＷを取出す取出し装置も不要である。さらに、ローダ制御手段４２のＺ軸負荷検出手段５５を利用してバー材Ｂの切断確認が行われるため、別に切断確認手段が不要である。これらのことから、コスト低減が図れる。ローダ制御手段４２の制御により、バー材Ｂの切断長さに応じてローダヘッド３５を動作させることができるため、バー材Ｂの直径や切断長さが変わっても、そのための段取り換えを特別にする必要がない。そのため、稼働率の向上を図ることができる
【００４７】
円形部品製造設備制御装置６０は、前記供給制御手段１５、送り・切断制御手段２５、およびローダ制御手段４２の他に、工作機械４を制御する工作機械制御手段（図示せず）を含む。これらの制御手段が互いに連係して制御を行うことにより、円形材料供給装置１、バー材切断装置２、ローダ３、および工作機械４が一連の動作を行う。
【００４８】
この実施形態では、円形材料が長尺なバー材Ｂである場合を示すが、この発明の円形材料供給装置は、円形材料が軸方向長さの短い円柱状の部材や球体である場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…円形材料供給装置
２…バー材切断装置
３…ローダ
４…工作機械
１０…材料棚
１０ａ…傾斜平面
１１…円形材料供給先部材
１２…供給用送り手段
１３…検知手段
１５…供給制御手段
Ｐ…検知位置
Ｂ…バー材（円形材料）
Ｗ…ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に対して傾斜する傾斜平面上に複数の円形材料が並べて載置される材料棚と、
前記材料棚の傾斜平面の上位側端の下方に設けられた円形材料供給先部材と、
前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料を、傾斜平面の下位側から上位側に向けて送る送り手段と、
前記傾斜平面における上位側端から円形材料の直径よりも短い距離にある検知位置に、前記送り手段による送り方向の先頭の円形材料が位置することを検知する検知手段と、
前記検知手段が円形材料を検知してから、前記検知位置から前記傾斜平面の上位側端までの距離以上で、かつ円形材料の直径以下の距離だけ円形材料を送るように前記送り手段を送り作動させる制御手段と、
を有する円形材料供給装置。
【請求項２】
前記送り手段は、前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料のうち最下位の円形材料を押して、各円形材料を転がしながら送るものである請求項１に記載の円形材料供給装置。
【請求項３】
前記円形材料は、前記送り手段による送り方向と直交する方向に長いバー材であり、前記検知手段は、バー材である円形材料の重量を検出することで、円形材料が前記検知位置に位置することを検知する重量センサである請求項１または請求項２に記載の円形材料供給装置。
【請求項１】
水平に対して傾斜する傾斜平面上に複数の円形材料が並べて載置される材料棚と、
前記材料棚の傾斜平面の上位側端の下方に設けられた円形材料供給先部材と、
前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料を、傾斜平面の下位側から上位側に向けて送る送り手段と、
前記傾斜平面における上位側端から円形材料の直径よりも短い距離にある検知位置に、前記送り手段による送り方向の先頭の円形材料が位置することを検知する検知手段と、
前記検知手段が円形材料を検知してから、前記検知位置から前記傾斜平面の上位側端までの距離以上で、かつ円形材料の直径以下の距離だけ円形材料を送るように前記送り手段を送り作動させる制御手段と、
を有する円形材料供給装置。
【請求項２】
前記送り手段は、前記材料棚の傾斜平面上に並ぶ複数の円形材料のうち最下位の円形材料を押して、各円形材料を転がしながら送るものである請求項１に記載の円形材料供給装置。
【請求項３】
前記円形材料は、前記送り手段による送り方向と直交する方向に長いバー材であり、前記検知手段は、バー材である円形材料の重量を検出することで、円形材料が前記検知位置に位置することを検知する重量センサである請求項１または請求項２に記載の円形材料供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１８９４５１（Ｐ２０１１−１８９４５１Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５７１０１（Ｐ２０１０−５７１０１）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
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