(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に複数の加工部品をそれぞれの間に一定幅の切断代を介在させて加工してなるマルチ加工ワークを、回転主軸と軸直角方向に相対移動可能にした切断装置のテーブル上に固着されるワーク切断用治具に、上記回転主軸と平行に、かつ軸方向に位置調整可能に支持し、
ついでテーブルまたは回転主軸を回転主軸の軸直角方向に相対移動して、上記ワーク切断用治具上のマルチ加工ワークの先端側の切断位置を回転主軸の側方に設けたカメラにて撮像し、その撮像により得られるワークデータをあらかじめ設定したワークデータと照合し、
この照合データに基づいてワーク切断用治具上のマルチ加工ワークを軸方向に移動して、このマルチ加工ワークの先端側の切断位置が回転主軸に取り付けた回転刃による切断位置になるように位置調整し、
ついでテーブルまたは回転主軸を回転主軸の直角方向に相対移動して、回転している回転刃にてマルチ加工ワークの先端側の切断位置の切断代にて切断して先端側の加工部品を切断し、
上記テーブルまたは回転主軸を回転主軸の軸直角方向に相対移動して、マルチ加工ワークの切断位置をカメラにて撮像する工程から回転刃にてマルチ加工ワークを先端側の切断位置にて切断する工程を、マルチ加工ワークに切断すべき加工部品がなくなるまで繰り返す
ことを特徴とする加工部品の生産方法。
【請求項２】
マルチ加工ワークの長手方向に加工されている各加工部品ごとの切断位置の間隔が同一であることを特徴とする請求項１記載の加工部品の生産方法。
【請求項３】
マルチ加工ワークの長手方向に加工されている各加工部品が１個ごとあるいは複数個ごとに異なることを特徴とする請求項１記載の加工部品の生産方法。
【請求項４】
マルチ加工ワークの長手方向に加工されている各加工部品が幅もしくは厚さが異なることを特徴とする請求項１記載の加工部品の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少量多種の加工部品を生産する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
少量多種の加工部品を生産する場合、例えば平鋼を用いた材料を加工部品の長さに合わせて切断し、この個々の切断材料に対して加工処理を施すことで、最終部品形状に仕上げる方法がとられている。
【０００３】
この場合、加工部品の１個ごとの材料取りを行わなければならず、これの材料に長尺の平鋼を用いた場合、この平鋼を各加工部品に応じた所定の長さに切断するために、ワーク切断用治具を用いて、切断機に取り付け取り外しを行い、さらに切断された材料に所定の加工を施すための加工において、加工機への治具を用いた取り付け取り外し工程と、各表面の仕上げ加工や、その他の加工を行うための加工機への治具を用いた取り付け取り外し工程と、多くの加工工程を経ることとなり、多くの加工時間と労力を必要とし、これが部品単価を引き上げる結果となっている問題がある。
【０００４】
これらのことに対する従来技術においては、切断面の仕上げ加工を不要とする技術（特許文献１）や、連続切断のための定寸送り技術（特許文献２）が、さらに画像処理にてワークを確認して鋸刃の送りや切り込み速度を制御するようにした技術（特許文献３）等が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２１３４４号公報
【特許文献２】特開平１１−３３８２１号公報
【特許文献３】特開平２−２４０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１，２に開示された技術にあっては、個々の部品の材料取りを行う工程においての技術であり、一部の加工を省く、または一部時間を短縮するなどの効果はあるが、部品を１個ずつ加工する方法の範囲内のものであり、加工段取りや加工工程の削減に大きな効果が得られるものではなかった。
【０００７】
また、特許文献３に開示されたものも、やはり部品を１個ずつ加工するためのものであり、上記と同様に加工段取りや加工工程の削減に大きな効果が得られなかった。
【０００８】
本発明は上記のことに鑑みなされたもので、少量多種の加工部品を、無駄な加工を排除して、１品ごとの受注生産においても大量生産に準じた効率での生産が可能になるようにした加工部品の生産方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る加工部品の生産方法は、長手方向に複数の加工部品をそれぞれの間に一定幅の切断代を介在させて加工してなるマルチ加工ワークを、回転主軸と軸直角方向に相対移動可能にした切断装置のテーブル上に固着されるワーク切断用治具に、上記回転主軸と平行に、かつ軸方向に位置調整可能に支持し、ついでテーブルまたは回転主軸を回転主軸の軸直角方向に相対移動して、上記ワーク切断用治具上のマルチ加工ワークの先端側の切断位置を回転主軸の側方に設けたカメラにて撮像し、その撮像により得られるワークデータをあらかじめ設定したワークデータと照合し、この照合データに基づいてワーク切断用治具上のマルチ加工ワークを軸方向に移動して、このマルチ加工ワークの先端側の切断位置が回転主軸に取り付けた回転刃による切断位置になるように位置調整し、ついでテーブルまたは回転主軸を回転主軸の直角方向に相対移動して、回転している回転刃にてマルチ加工ワークの先端側の切断位置の切断代にて切断して先端側の加工部品を切断し、上記テーブルまたは回転主軸を回転主軸の軸直角方向に相対移動して、マルチ加工ワークの切断位置をカメラにて撮像する工程から回転刃にてマルチ加工ワークを先端側の切断位置にて切断する工程を、マルチ加工ワークに切断すべき加工部品がなくなるまで繰り返すようにした。
【００１０】
そして上記加工部品の生産方法において、マルチ加工ワークの長手方向に加工されている各加工部品ごとの切断位置の間隔が同一であり、またマルチ加工ワークの長手方向に加工されている各加工部品が１個ごとあるいは複数個ごとに異なり、さらにマルチ加工ワークの長手方向に加工されている各加工部品が幅もしくは厚さが異なるようにした。
【発明の効果】
【００１１】
上記した本発明に係る加工部品の生産方法によれば、少量多種の加工部品を、無駄な加工を排除して、１品ごとの受注生産においても大量生産に準じた効率で生産が可能になって大きな経済的効果を得ることができる。上記少量多種の加工部品は、マルチ加工ワークとして加工段取りすることができることにより、加工工数においての無駄な時間を大幅に削減することができる。
【００１２】
マルチ加工ワークにおいて、複数の加工部品をマシニングセンタ等の加工装置にて同時加工できることにより、また加工部品１個ごとの切断代による切断加工が切断面双方の各面の仕上げ加工を兼ねることになり、両端面に仕上げ加工を必要とする加工部品の加工時間を大幅に短縮することができる。
【００１３】
さらに本発明によれば、マルチ加工ワークの各加工部品の切断位置をカメラによる撮像により確認しながら切断加工が行われるため、累積誤差が発生せずに加工部品１個ごとに均一で精度のよい加工が可能となり、また作業者の目視による確認作業が不要となって作業者の負担を軽減することができる。
【００１４】
その上、マルチ加工ワークからの加工であるため、自動運転時間の割合を増やすことができ、省力効果を得ることができる。また、ワークのセット自体も自動化することで無人運転なども計画することができると共に、さらに大きな省力効果を生むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】マルチ加工ワークの一例を示す平面図である。
【図２】切断装置を一部省略して概略的に示す側面図である。
【図３】切断装置を概略的に示す平面図である。
【図４】切断装置を一部省略して概略的に示す正面図である。
【図５】本発明方法の動作フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図面を参照して以下に説明する。
【００１７】
本発明に係る加工部品の生産には、例えば長尺の平鋼材を用いる。そして図１に示すように、この平鋼材１にマシニングセンタ等の加工装置にて所定の構成の複数種類の加工部品２ａ，２ｂ，２ｃ…を長手方向に順次、あるいは同時にマルチ加工する。この構成部品をマルチ加工ワークＡとする。このとき、各加工部品はそれぞれ所定の長さ寸法で加工されるが、各加工部品の境界部において、例えば２ｍｍの切断代ａがとられている。なお、図１において各加工部材の長さ寸法は、各加工部品の種類ごとに固有の長さ寸法となっている。また、上記複数の加工部品のそれぞれは同一種類のものであってもよい。
【００１８】
このマルチ加工ワークＡの各加工部品２ａ，２ｂ，２ｃ…は、図２〜図４にて示される切断装置３にて各加工部品の長さごとに自動的に切断されるようになっている。
【００１９】
上記切断装置３の概略的な構成を図２〜図４にて説明する。
【００２０】
この切断装置３の構成は、基本的には横フライス盤の構成となっていて、コラム４の前側に設けられたベッド５上にサドル６が回転主軸７の軸方向（Ｘ方向）に移動可能に搭載されており、このサドル６上にテーブル８が回転主軸７の軸直角方向（Ｙ方向）に移動可能に搭載されている。このテーブル８の上面にワーク切断用治具９の基台１０が、テーブル８の上面に設けた溝１１に係合した係合片を介して固着されている。回転主軸７には回転刃となる丸鋸１２が取り付けられている。
【００２１】
上記サドル６はサドル用モータ１３にてベッド５上でＸ方向に移動されるようになっており、テーブル８はテーブル用モータ１４にてサドル６上でＹ方向に移動されるようになっている。なお、このテーブル用モータ１４は、サドル用モータ１３と共にベッド５側に設けた例を図示したが、このテーブル用モータ１４は通常の横フライス盤のようにサドル６の一側端部に設け、このモータにてテーブル８をサドル６に対してＹ方向に移動するようにしてもよい。
【００２２】
ワーク切断用治具９は、マルチ加工ワークＡを回転主軸７と平行に支持すると共に係脱可能にクランプし、かつマルチ加工ワークＡの先端側の加工部品の切断位置を上記丸鋸１２の下側に位置するにようにＸ方向に移動して、このマルチ加工ワークＡのＸ方向の位置決めができるようになっている。この実施の形態において、回転主軸７に近い方を先端側、遠い方を基端側という。
【００２３】
図中１５はマルチ加工ワークＡの基端部を受ける基端部受け台であり、この基端部受け台１５上に基端部クランプ１６が設けてある。この受け台１５は基台１０に対してＸ方向に移動可能に支持されている。１７は丸鋸１２の位置より基端側にずれた位置にてマルチ加工ワークＡの先端部を受ける先端部受け台であり、この受け台１７は基台１０に固着されている。１８はねじ杆であり、このねじ杆１８は上記基端部受け台１５に螺合貫通し、先端部が上記先端部受け台１７に回転自在に結合されている。上記ねじ杆１８のねじには一例としてボールねじが用いられている。そしてこのねじ杆１８の基端部は、基台１０に固着したブラケット１９に回転自在に支持されており、基端にはワーク送りモータ２０が連結されている。
【００２４】
基台１０の先端部には、マルチ加工ワークＡの先端側で丸鋸１２にて切り落とされる側をクランプする切り落とし側クランプ２１と、切り落とし側より基端側をクランプするワーククランプ２２とがＸ方向に離隔されて基台１０側に固着して設けてある。
【００２５】
各クランプ２１，２２はそれぞれ１対のクランプ部材２３ａ，２３ｂと、これを作動する油圧シリンダ２４ａ，２４ｂとからなっている。
【００２６】
回転主軸７のＸ方向に対して直角方向の側方部には、切断装置３のコラム４に支持してカメラ２５が下側へ向けて設けてあり、このカメラ２５の下側にマルチ加工ワークＡの切断加工部が移動してきたときに、この部分の画像が図示しない制御装置に取り入れられるようになっている。
【００２７】
２６はタッチパネルであり、このタッチパネル２６の操作により、上記制御装置を介して上記各モータ１３，１４，２０及びクランプ１６，２１，２２が下記するような所定の動作を行うようになっている。この動作を図５に示した動作フローに従って説明する。
【００２８】
まずタッチパネル２６の電源ボタンを押して電源をＯＮ（ステップ１）することにより、各モータ１３，１４，２０及び各クランプの油圧シリンダが作動して、図２〜図４に示すようにサドル６、テーブル８及び基端部受け台１５が原点位置に戻り、これと共にワーク切断用治具９の各クランプ１６，２１，２２が解放状態の原点位置に復帰する（ステップ２）。
【００２９】
次に、タッチパネル２６のボタン操作にて先端側の加工部品を切断しようとするマルチ加工ワークＡの種別を選択する（ステップ３）。この種別の選択により、選択された例えば図１に示したマルチ加工ワークＡの形状が制御装置の記憶部にワークデータとして記憶される（ステップ３′）
【００３０】
このステップ３′におけるワークデータは、上記マルチ加工ワークＡを構成する各加工部品のＸ方向のパターンの種別、各加工部品の基準位置、各加工部品の切断ピッチ、切断回数等である。
【００３１】
上記マルチ加工ワークの選択が行われると、ワーク送りモータ２０が作動して基端部受け台１５が選択されたマルチ加工ワークＡの長さに応じたワークセット位置に移動される（ステップ４）。
【００３２】
次に上記ワーク切断用治具９の両受け台１５，１７上に、上記ステップ３にて選択したマルチ加工ワークＡを、これの基端部を基端部受け台１５に合わせて装填し、これの基端部を基端部クランプ１６にて、また先端部をワーククランプ２２にて回転主軸７と平行になるようにクランプする（ステップ５）。その後、タッチパネル２６のボタン操作にて自動運転スタートする（ステップ６）。
【００３３】
するとテーブル用モータ１４が作動して、テーブル８がＹ方向に移動してマルチ加工ワークＡの切断位置がカメラ２５の下側（撮像箇所）へ移動されて切断位置がカメラ２５にて撮像される（ステップ７）。ついでワーク送りモータ２０の送り動作位置からワーク送りモータ２０による送り代、すなわちマルチ加工ワークＡの先端側に切断すべきワークの有無を判断する（ステップ８）。ワーク送り代がない場合は、切断すべきワークがないことになるからそのまま終了となる（ステップ９）。一方、ワーク送りモータ２０による送り代がある場合は、カメラ２５にて撮像してこの切断位置周辺を識別する（ステップ１０）。
【００３４】
ステップ１０にて識別された画像から、マルチ加工ワークＡの切断位置のＸ方向位置が、丸鋸１２による切断位置と一致しているか、ずれているか判断される（ステップ１１）。
【００３５】
このステップ１１にて切断位置がＸ方向にずれていると判断されると、マルチ加工ワークＡの先端側をクランプしているワーククランプ２２を解放すると共に、ステップ１２に移行する。このステップ１２では、上記ステップ１１においての読み取り画像が、上記ステップ３′の部品データのデータベースと照合されて、マルチ加工ワークＡの現在位置と切断位置が演算算出され、ワーク送りモータ２０に送り量データが出力される。そしてこの送り量データにより、ワーク送りモータ２０が作動してねじ杆１８が正転あるいは逆転して、基端部受け台１５がクランプ１６と共にＸ方向に移動して、マルチ加工ワークＡは所定量Ｘ方向に移動される（ステップ１３）。このときにおいて、カメラ２５での読み取り画像との誤差修正の送り動作が繰り返され、上記読み取り画像において切断位置が所定誤差範囲に入った時点で送り量データ出力が完了する。
【００３６】
この状態でステップ１０に戻り、ついでステップ１１にて切断位置が丸鋸１２による切断位置と一致していることが確認されたら、先端側の両クランプ２１，２２をクランプ作動する（ステップ１４）。このとき、上記両クランプ２１，２２の間に切断位置がくるようにする。
【００３７】
上記の各ステップによりマルチ加工ワークＡはワーク切断用治具９に、これの切断位置を丸鋸１２の切断線と一致される状態に自動的にセットされる。
【００３８】
ついで、この状態でテーブル用モータ１４が自動的に作動してテーブル８がＹ方向で、上記ワーク切断用治具９上のマルチ加工ワークＡが切断装置３の回転主軸７を横切る方向に移動することにより、マルチ加工ワークＡは丸鋸１２にて両クランプ２１，２２の間の切断位置にて切断される（ステップ１５）。
【００３９】
上記切断が完了した状態で、切り落とし側クランプ２１を解放し（ステップ１６）、切り落とし側のワークを排出コンベヤ２７上に排出する（ステップ１７）。ついでワーククランプ２２を解放してワーク送りモータ２０を作動して、マルチ加工ワークＡをわずかに後退させて、切断面を丸鋸１２に対して接触回避位置に待避させる（ステップ１８）。このステップ１８により先端側のワークの切断が完了する。そしてその後ステップ７へ戻る。
【００４０】
このステップ７では、テーブル用モータ１４が作動してテーブル８がＹ方向の上記加工時の移動方向とは逆方向に移動して、切断端部分がカメラ２５の下側へ移動される。そしてステップ８にて、ワーク送りモータ２０の送り作動位置からワーク切断用治具９にセットされているマルチ加工ワークＡの先端側に切断すべきワークの有無を判断する。そして切断すべきワークがあると判断されると、再び上記ステップ１０からステップ１８の工程により先端側のワークが自動的に切断される。
【００４１】
上記ステップ７からステップ１８が、マルチ加工ワークＡに切断すべきワークがなくなるまで繰り返され、最末端側のワークが切断された状態がステップ８にて判断されてステップ９となって終了される。
【００４２】
上記した実施の形態において、切断装置３に横フライス盤の形態を用いたが、これの基本的な構成としては、丸鋸盤や帯鋸盤などの切断加工機を用いてもよい。そしてこの実施の形態では、回転主軸７に対してテーブル８がＹ方向に移動するようにした切断装置の例を示したが、回転主軸７がテーブル８に対してＹ方向に移動するようにし、あるいは上下方向に移動するようにした切断装置を用いてもよい。また、マルチ加工ワークＡに加工される各加工部品の断面形状は、これの全長にわたって同一のものでなくてもよく、長手方向にわたって幅方向寸法が変化してもよく、この場合、一側面を基準面としてこれを合わせることで、端部の加工処理工程は増加するものの、マルチ加工ワークとして選択することも可能であり、同様のことがワークの厚み方向についても可能である。
【００４３】
また、加工部品の長さの精度、及び加工穴位置から部品端面までの寸法などは切断精度により決定され、切断代ａが２ｍｍ、３ｍｍなどとして切断代を正確に切り落とすことで部品の長さ方向の精度を得ることができる。また切断後の部品寸法を測定し、切断時の加工データと実測値を比較し、その誤差量を補正データとしてデータベースに記憶することで精度のよい端面加工が可能となる。その補正データをマルチ加工ワークの表面への穴加工などの加工の際の加工部品間ピッチを決めるときの補正データとしても用いることで部品精度を高めることができる。
【００４４】
また上記した実施の形態では、マルチ加工ワークＡの形状を撮像するカメラ２５をマルチ加工ワークＡの上側に設けた例を示したが、このカメラ２５による刷像は、マルチ加工ワークＡの横方から行うようにしてもよい。これは加工済みパターンの向きを横方向に向けてクランプ方向を上下方向にするなどして、横方向からカメラ２６による撮像行うようにすることも可能であることによる。
【００４５】
また、本発明方法の動作を制御するタッチパネル２６は、この実施の形態では図３、図４に示すように切断装置３のコラム４に設けた例を示したが、切断装置３から独立した別個の操作しやすいところに設けるようにしてもよい。
【００４６】
さらに、上記動作フローのステップ５にてのマルチ加工ワークＡの装填を、基端部クランプ１６とワーククランプ２２の双方にてクランプするようにしたが、この装填時には基端部クランプ１６によりマルチ加工ワークＡの基端部のみをクランプするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
Ａ…マルチ加工ワーク、１…平鋼、２ａ，２ｂ，２ｃ…加工部品、３…切断装置、４…コラム、５…ベッド、６…サドル、７…回転主軸、８…テーブル、９…ワーク切断用治具、１０…基台、１１…溝、１２…丸鋸、１３…サドル用モータ、１４…テーブル用モータ、１５…基端部受け台、１６…基端部クランプ、１７…先端部受け台、１８…ねじ杆、１９…ブラケット、２０…ワーク送りモータ、２１…切り落とし側クランプ、２２…ワーククランプ、２３ａ，２３ｂ…クランプ部材、２４ａ，２４ｂ…油圧シリンダ、２５…カメラ、２６…タッチパネル、２７…排出コンベヤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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