(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺のワークを把持及び開放する把持装置と、
該把持装置からワーク前端部が突出した状態で前記把持装置に把持されたワークに対して、ワーク前端部を所定形状に切削するＮＣ加工、及び、ＮＣ加工済みのワーク前端部をワークの未加工部分から切り離す加工を一単位とする切削加工を行う切削装置と、
前記把持装置に至る導入路を備え、該導入路に沿ってワークを前進及び後退させるワーク送り装置と、
ワークを載置する載置台、及び、該載置台の上でワークをクランプする複数のクランプ装置を備え、断面寸法の異なるワークを含む複数のワークを保持するワークストッカと、
ワークを把持するアームを備え、前記ワークストッカから前記導入路までワークを搬送する往路搬送、及び、前記導入路から前記ワークストッカまでワークを搬送する復路搬送が可能な搬送装置と、
前記把持装置、前記切削装置、前記ワーク送り装置、前記クランプ装置、及び、前記搬送装置の動作を制御する制御手段とを具備し、
該制御手段は、
前記一単位の切削加工の終了後、同一のワークから次の単位の切削加工を行う場合は、前記把持装置にワークを開放させた状態で前記ワーク送り装置によってワークを前記導入路に沿って前進させ、ワーク前端部が前記把持装置から突出した状態で前記把持装置にワークを把持させ、前記切削装置によって次の単位の切削加工を行わせる一方で、
前記一単位の切削加工の終了後、別異のワークから次の単位の切削加工を行う場合は、前記把持装置にワークを開放させた状態で前記ワーク送り装置によってワークを前記導入路に沿って後退させ、前記導入路上のワークを前記搬送装置によって前記ワークストッカまで復路搬送させ、別異のワークを前記搬送装置によって前記ワークストッカから前記導入路まで往路搬送させ、
前記ワークストッカに保持させるワークの長さを初期ワーク長さとして取得し、取得した前記初期ワーク長さに基づき往路搬送のために前記アームにワークを把持させる位置を決定すると共に、切削加工後のワークの長さを加工後ワーク長さとして取得し、取得した加工後ワーク長さに基づき復路搬送のために前記アームにワークを把持させる位置を決定する
ことを特徴とする加工システム。
【請求項２】
前記クランプ装置は、
前記載置台の上面に対して垂直な面を有するストッパ、及び、該ストッパ方向にロッドを進退させるシリンダ装置を備え、
前記制御手段は、
前記クランプ装置がワークをクランプする際の前記ロッドの検知に基づき、ワーク幅を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の加工システム。
【請求項３】
前記アームは、
鉛直方向に延びるアーム基体、該アーム基体の下端から垂直に突出したワーク載置部、及び、該ワーク載置部に対して昇降ロッドを昇降させるアーム用シリンダ装置を備え、
前記制御手段は、
前記アームがワークを把持する際の前記昇降ロッドの検知に基づき、ワーク高さを取得する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工システム。
【請求項４】
前記ワークストッカは、それぞれ一つのワークを保持するストックポジションを複数備えると共に、
該ストックポジションに保持される前のワークの全てが一旦保持される準備用ステージを備え、
該準備用ステージから前記ストックポジションまでワークは前記搬送装置によって搬送され、前記ワーク高さは、前記準備用ステージにおいて前記アームがワークを把持する際に取得される
ことを特徴とする請求項３に記載の加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型部品のＮＣ加工に適した長尺のワークの加工システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、製造しようとする部品の大きさに合わせて材料を切り出し、その端部をチャックに把持させた上で所定角度回転させ、その角度位置を保持した状態で、回転工具によってＮＣ加工する加工装置が実施されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような加工装置では、チャックの把持代（はじしろ）は加工することができないため、その部分の材料は廃棄対象となる。航空機部品など大型の部品を製造する場合、ワークが大型であれば把持代となる部分も大きくなるため、資源としての無駄、及び、経済的な無駄が著しいものとなる。
【０００４】
そこで、本出願人は過去に、長尺のワークを先送りしながら加工する加工方法及び加工装置を提案している（特許文献２参照）。この加工装置は、図５に示すように、断面矩形の長尺のワークＷを把持する把持装置１１０と、把持装置１１０に至る導入路１２１に沿ってワークＷを長軸方向に前進させるワーク送り装置１２０と、ワークＷを加工する多軸ロボット１３０を備えている。かかる構成の加工装置１００では、次の加工方法で加工が行われる。まず、ワークＷの前端部Ｅが把持装置１１０から突出する状態で、ワークＷを把持装置１１０に把持させる。そして、把持装置１１０から突出している部分のワークＷを多軸ロボット１３０で加工し、加工が終了したら、ワークＷから加工済みの前端部Ｅを切り離す。その後、把持装置１１０によるワークＷの把持を解除し、ワーク送り装置１２０でワークＷを前進させ、ワークＷの未加工部分を把持装置１１０から突出させる。この新たに突出した前端部のワークが、次に加工される部分となり、多軸ロボット１３０による加工が行われる。このような加工を、長尺のワークＷを一方向に前進させつつ繰り返すことにより、多数の部品が連続的に製造される。
【０００５】
従って、本出願人の提案による上記の加工方法及び加工装置によれば、把持装置によるワークの把持代は、ワークの先送りによって次に加工される部分となる。これにより、把持代が廃棄対象となる無駄を低減し、長尺のワークの全体を有効に利用して、部品を加工することができる。
【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、航空機や自動車などの大型部品を製造する場合は、ネジやボルトなど単一形状の部品を多量に製造する場合とは異なり、形状や大きさの相違する多品種の部品を、一つの加工装置で加工できることが要請される。そのため、寸法が大きく相違する複数種類の部品を製造する場合、単一のワークを先送りしつつ加工すると、寸法が小さい部品の加工に際しては切除される部分が多くなる。すなわち、上記の加工方法及び加工装置は、把持代が廃棄対象となる無駄を低減できる一方で、加工すべき部品の寸法が大きく相違する場合に、加工により切除される部分の無駄が大きくなる点で、改善の余地があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、ワークの把持代が廃棄対象となる無駄を低減できると共に、加工すべき部品の寸法が種々であっても、加工により切除される部分を低減することが可能な長尺のワークの加工システムの提供を、課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明にかかる長尺のワークの加工システムは、
「長尺のワークを把持及び開放する把持装置と、
該把持装置からワーク前端部が突出した状態で前記把持装置に把持されたワークに対して、ワーク前端部を所定形状に切削するＮＣ加工、及び、ＮＣ加工済みのワーク前端部をワークの未加工部分から切り離す加工を一単位とする切削加工を行う切削装置と、
前記把持装置に至る導入路を備え、該導入路に沿ってワークを前進及び後退させるワーク送り装置と、
ワークを載置する載置台、及び、該載置台の上でワークをクランプする複数のクランプ装置を備え、断面寸法の異なるワークを含む複数のワークを保持するワークストッカと、
ワークを把持するアームを備え、前記ワークストッカから前記導入路までワークを搬送する往路搬送、及び、前記導入路から前記ワークストッカまでワークを搬送する復路搬送が可能な搬送装置と、
前記把持装置、前記切削装置、前記ワーク送り装置、前記クランプ装置、及び、前記搬送装置の動作を制御する制御手段とを具備し、
該制御手段は、
前記一単位の切削加工の終了後、同一のワークから次の単位の切削加工を行う場合は、前記把持装置にワークを開放させた状態で前記ワーク送り装置によってワークを前記導入路に沿って前進させ、ワーク前端部が前記把持装置から突出した状態で前記把持装置にワークを把持させ、前記切削装置によって次の単位の切削加工を行わせる一方で、
前記一単位の切削加工の終了後、別異のワークから次の単位の切削加工を行う場合は、前記把持装置にワークを開放させた状態で前記ワーク送り装置によってワークを前記導入路に沿って後退させ、前記導入路上のワークを前記搬送装置によって前記ワークストッカまで復路搬送させ、別異のワークを前記搬送装置によって前記ワークストッカから前記導入路まで往路搬送させ、
前記ワークストッカに保持させるワークの長さを初期ワーク長さとして取得し、取得した前記初期ワーク長さに基づき往路搬送のために前記アームにワークを把持させる位置を決定すると共に、切削加工後のワークの長さを加工後ワーク長さとして取得し、取得した加工後ワーク長さに基づき復路搬送のために前記アームにワークを把持させる位置を決定する」ものである。
【０００９】
上記構成の本発明によれば、断面寸法の異なるワークを含む複数のワークをワークストッカに保持させ、切削加工のために準備しておくことができ、且つ、未加工部分の残るワークを、切削加工が施される場所からワークストッカまで戻すことが可能である。そのため、次に切削加工すべき部品のサイズがワークの断面寸法に比して小さい場合など、切削により除かれる部分が大きくなる場合は、そのワークの切削加工を中断してワークストッカに戻し、部品のサイズに適した断面寸法のワークを、切削加工が施される場所まで新たに移動させることができる。そして、未加工部分の残るワークはワークストッカに保持させておき、そのワークから製造するのに適したサイズの部品を次に切削加工する際に、再びワークストッカから切削加工が施される場所まで移動させることができる。これにより、長尺のワークを先送りしつつ切削加工することによってワークの把持代が廃棄対象となる無駄を低減できることに加え、製造すべき部品のサイズ・形状が種々の場合に、部品ごとに適した断面寸法のワークを選択することが可能であり、切削加工により切除される部分の無駄を低減することができる。
【００１０】
従来、長尺のワークを先送りしながら加工し、且つ、場合によっては未加工部分が残っている状態のワークをワークストッカに戻すというような発想はなかった。また、長尺のワークの場合、ワークストッカから加工装置まで、或いは、加工装置からワークストッカまで、コンベア等でワークの長軸方向に沿って搬送しようとすると、非常に広大な敷地面積が必要となってしまう。これに対し本発明では、アームでワークを把持して搬送する搬送装置を採用しているため、ワークストッカから加工装置まで、及び、加工装置からワークストッカまでワークを搬送するために必要なスペースを、最小限に近いものにとどめることが可能である。
【００１１】
加えて、本発明ではアームでワークを把持して搬送するが、切削加工が行われたワークは加工前より短くなる。上記構成の本発明では、初期ワーク長さを取得し、これに応じて往路搬送の際にアームでワークを把持する位置を決定すると共に、加工後ワーク長さを取得し、これに応じて復路搬送の際にアームでワークを把持する位置を決定するため、常にワークの長さに適した位置でワークが把持され、搬送される。なお、「初期ワーク長さ」及び「加工後ワーク長さ」は、それぞれリニアエンコーダを使用して検出することができる。或いは、初期ワーク長さと切削加工に用いたＮＣデータに基づき、「加工後ワーク長さ」を算出することが可能である。
【００１２】
本発明にかかる長尺のワークの加工システムは、上記構成に加え、「前記クランプ装置は、前記載置台の上面に対して垂直な面を有するストッパ、及び、該ストッパ方向にロッドを進退させるシリンダ装置を備え、前記制御手段は、前記クランプ装置がワークをクランプする際の前記ロッドの検知に基づき、ワーク幅を取得する」ものとすることができる。
【００１３】
上記構成により、ワークをワークストッカに保持させるに当たり、ワークをクランプ装置にクランプさせる動作に伴って、ワーク幅（厚さ）を取得することができる。そのため、ワーク幅を計測する動作が別途必要とされることがなく、簡易である。加えて、ワークストッカに保持される複数のワーク幅を、それぞれ加工システムの制御手段に記憶させて管理することが可能となるため、製造すべき部品に適した断面寸法のワークの選択が、容易なものとなる。
【００１４】
本発明にかかる長尺のワークの加工システムは、上記構成に加え、「前記アームは、鉛直方向に延びるアーム基体、該アーム基体の下端から垂直に突出したワーク載置部、及び、該ワーク載置部に対して昇降ロッドを昇降させるアーム用シリンダ装置を備え、前記制御手段は、前記アームがワークを把持する際の前記昇降ロッドの検知に基づき、ワーク高さを取得する」ものとすることができる。
【００１５】
上記構成により、ワークをアームで把持する動作に伴って、ワーク高さを取得することができる。そのため、ワーク高さを計測する動作が、別途必要とされることがなく、簡易である。加えて、複数のワーク高さを、それぞれ加工システムの制御手段に記憶させて管理することが可能となるため、製造すべき部品に適した断面寸法のワークの選択が、容易なものとなる。
【００１６】
本発明にかかる長尺のワークの加工システムは、上記構成に加え、「前記ワークストッカは、それぞれ一つのワークを保持するストックポジションを複数備えると共に、該ストックポジションに保持される前のワークの全てが一旦保持される準備用ステージを備え、該準備用ステージから前記ストックポジションまでワークは前記搬送装置によって搬送され、前記ワーク高さは、前記準備用ステージにおいて前記アームがワークを把持する際に取得される」ものとすることができる。
【００１７】
上記構成により、ワークストッカに保持される複数のワークは、一旦準備用ステージに保持され、その後にそれぞれを保持させるストックポジションにセットされる。そして、準備用ステージからストックポジションに搬送するに当たり、ワークをアームで把持する動作に伴って、ワーク高さが取得される。すなわち、ワーク高さは、ワークをストックポジションにセットする前に取得される。従って、ストックポジションに保持される複数のワーク高さを、それぞれストックポジションに対応させて加工システムの制御手段に記憶させて管理することが可能となるため、製造すべき部品に適した断面寸法のワークの選択が、より容易なものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の効果として、ワークの把持代が廃棄対象となる無駄を低減できると共に、加工すべき部品の寸法が種々であっても、加工により切除される部分を低減することが可能な長尺ワークの加工システムの提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の加工システムの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の加工システムのクランプ装置及び搬送装置を説明する部分側面図である。
【図３】図１の加工システムにおける復路搬送を説明する斜視図である。
【図４】図１の加工システムのワーク送り装置及び把持装置の斜視図である。
【図５】従来の加工装置（特許文献２）の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態である加工システムについて、図１乃至図５に基づいて説明する。
【００２１】
本実施形態の加工システムは、長尺のワークを把持及び開放する把持装置４と、把持装置４からワーク前端部が突出した状態で把持装置４に把持されたワークに対して、ワーク前端部を所定形状に切削するＮＣ加工、及び、ＮＣ加工済みのワーク前端部をワークの未加工部分から切り離す加工を一単位とする切削加工を行う切削装置（図示しない）と、把持装置４に至る導入路７０を備え、導入路７０に沿ってワークを前進及び後退させるワーク送り装置３と、ワークをクランプするクランプ装置２０を複数備え、断面寸法の異なるワークを含む複数のワークを保持するワークストッカ１と、ワークを把持するアーム３０を備え、ワークストッカ１から導入路７０までワークを搬送する往路搬送、及び、導入路７０からワークストッカ１までワークを搬送する復路搬送が可能な搬送装置２と、把持装置４、切削装置、ワーク送り装置３、クランプ装置２０、及び、搬送装置２の動作を制御する制御手段とを具備している。
【００２２】
以下では、ワーク送り装置３の導入路７０の延びる方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交する二方向のうち、上下方向（鉛直方向）をＺ軸方向、残る一方向をＹ軸方向と称して説明する。
【００２３】
ワークストッカ１は、主に図１に示すように、導入路７０に並設された架台１７上に設けられており、ワークＷを載置する載置台１３と、載置台１３の上でワークＷをクランプする複数のクランプ装置２０を備えている。載置台１３は、架台１７のフレームに横架されＹ軸方向に延びる長尺の角棒状部材で構成され、複数本が間隔をあけてＸ軸方向に並設されている。それぞれの載置台１３上には、複数かつ同数のクランプ装置２０が設けられている。ここで、一つの載置台１３に設けられたクランプ装置２０の数をＮ個とし、導入路７０に近い方から一番目・・Ｎ番目と数えることとすると、それぞれの載置台１３におけるｎ番目（ｎ＝１〜Ｎ）のクランプ装置２０は、何れもＹ座標が同一となる位置に取り付けられている。これにより、それぞれの載置台１３におけるｎ番目のクランプ装置２０によって、一本の長尺のワークＷをクランプさせることができ、ワークストッカ１ではそれぞれ長軸方向をＸ軸と一致させたＮ個のワークＷを保持することができる。
【００２４】
なお、本実施形態では、載置台１３の数が５本で、一つの載置台１３につき１１個のクランプ装置２０が設けられた場合（Ｎ＝１１）を例示している。すなわち、ワークストッカ１では、最大５個のクランプ装置２０でクランプされる長尺のワークＷを、１１個まで保持することができる。以下では、一本のワークＷを保持可能な一組（本実施形態では５個一組）のクランプ装置２０によって一つのワークＷが保持される位置を、それぞれ「ストックポジション１１」と称する。各ストックポジション１１は、ポジション番号によって識別することができる。
【００２５】
それぞれのクランプ装置２０は、主に図２に示すように、載置台１３の上面に対して垂直な平板状のストッパ２１と、ストッパ２１に向かってロッド２６を進退させるシリンダ装置２５を備えている。
【００２６】
本実施形態のワークストッカ１は、１１個のストックポジション１１に加えて、ワーク送り装置３とは反対側においてストックポジション１１に並設された準備用ステージ１０を備えている。この準備用ステージ１０は、ストックポジション１１に保持される前のワークＷの全てが一旦保持される構成であり、Ｘ軸方向に延びる長尺の支持材１５上に、間隔をあけて並設された複数の載置台１４と、それぞれの載置台１４の上に設けられた、上記と同様の構成のクランプ装置２０とを備えている。ここで、準備用ステージ１０の載置台１４は、ストックポジション１１の載置台１３と、個数及びそれぞれのＸ座標が同一である。
【００２７】
また、準備用ステージ１０の載置台１４を支持する支持材１５は、モータ（図示しない）の駆動によりＹ軸方向に延びるレール１６に沿ってスライドすることにより、最端のストックポジション１１に近接したストックポジション近接位置と、最端のストックポジション１１から離隔したストックポジション離隔位置に変位可能である。
【００２８】
一方、搬送装置２は、ワークＷを把持する一対のアーム３０と、アーム３０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向に移動させるアーム移動機構とを備えている。ここで、アーム移動機構は主に、一対の桁材４０、第一スライダ５０、及び、第二スライダ６０により構成されている。具体的に説明すると、一対の桁材４０は、主に図１に示すように、加工装置の設置面から立設された支柱１８の上端、及び、ワークストッカ１の架台１７から上方に立設された支柱１９の上端間に、Ｙ軸方向に延びるように架渡されている。そして、一対の桁材４０の上面には、それぞれＹ軸方向に延びるレール４１が設けられている。なお、図１は、桁材４０の一部を切り欠いた状態で図示している。
【００２９】
一対の桁材４０には、長尺角棒状の第一スライダ５０が架渡されており、第一スライダ５０の両端には桁材４０のレール４１上を転動する車輪５５が取り付けられている。かかる構成により、モータ（図示しない）の駆動による車輪５５の回転に伴い、第一スライダ５０は桁材４０に沿ってＹ軸方向に往復動する。ここで、第一スライダ５０が移動可能な範囲は、桁材４０の長さと桁材４０への第一スライダ５０の架渡位置により定まるが、ワーク送り装置３の導入路７０の上方、ワークストッカ１のストックポジション１１の上方、及び、ストックポジション近接位置にある準備用ステージ１０の上方をカバーできる範囲で、第一スライダ５０が移動可能な設定とされている。なお、ストックポジション離隔位置では、準備用ステージ１０の上方は開放している。
【００３０】
第一スライダ５０の上面及び一方の側面には、主に図２に示すように、それぞれＸ軸方向に延びるレール５６，５７が形成されており、これらのレール５６，５７に沿って移動する第二スライダ６０が、二つ取り付けられている。具体的には、第二スライダ６０は第一スライダ５０の上面に平行な天板６１及び第一スライダ５０の側面に平行な側板６２で構成されて逆Ｌ字形を呈している。そして、天板６１において第一スライダ５０の上面と対面する面には、レール５６と係合する溝を有する係合部６６が形成されており、側板６２において第一スライダ５０の側面と対面する面には、レール５７と係合する溝を有する係合部６７が形成されている。かかる構成により、二つの第二スライダ６０は、それぞれモータ５９の駆動により、レール５６，５７に沿ってＸ軸方向に往復動する。
【００３１】
一方、一対のアーム３０は、それぞれ角棒状で長軸方向を鉛直方向と一致させたアーム基体３１と、アーム基体３１の下端から垂直に突出してアーム基体３１とＬ字を形成する平板状のワーク載置部３２と、ワーク載置部３２に向かって昇降する昇降ロッド３６と、昇降ロッド３６を駆動するアーム用シリンダ装置３５とを備えている。加えて、アーム基体３１においてワーク載置部３２が突出した側の側面（ロッド及びシリンダ装置が設けられている側面）とは反対側の側面には、アーム基体３１の長軸方向に延びるレール３８が形成されている。そして、このレール３８と係合する溝を有する係合部６８が、第二スライダ６０の側板６２において第一スライダ５０と対面する面とは反対側の面に設けられている。かかる構成により、アーム３０は、モータ３９の駆動により係合部６８にレール３８を係合させた状態で、Ｚ軸方向に摺動する。
【００３２】
以上のように、一対のアーム３０は、第二スライダ６０に対して摺動してＺ軸方向に往復動すると共に、第二スライダ６０を介してＸ軸方向に往復動し、第一スライダ５０を介してＹ軸方向に往復動する。なお、第一スライダ５０のＹ軸方向の移動距離、第二スライダ６０のＸ軸方向の移動距離、アーム３０のＺ軸方向の昇降距離は、何れもロータリーエンコーダやリニアエンコーダを用いて検出可能である。
【００３３】
把持装置４は、図４に示すように、導入路７０の上流端に設けられており、ワークを載置する水平な載置面９１と、シリンダ装置９５によって駆動されて昇降し、降下によりワークを載置面９１に押圧する第一押圧体（図面に表れていない）と、シリンダ装置９７によって駆動されて進退し、前進により載置面９１に垂直な面９２にワークを押圧する第二押圧体９８とを備えている。すなわち、把持装置４では、載置面９１と第一押圧体、及び、載置面９１に垂直な面９２と第二押圧体９８との間で、ワークを把持することができる。
【００３４】
ワーク送り装置３は、主に図４に示すように、導入路７０と、導入路７０に沿って移動可能なワーク端挟持装置８０を備えている。より詳細には、導入路７０は、回転軸の方向をＹ軸方向に一致させた円筒状のローラ７１を複数連設することにより形成されている。ここで、導入路７０は、連設されたローラ７１の稜線の集合として得られる仮想的な面であり、把持装置４の載置面９１と同一高さの面である。
【００３５】
また、多数のローラ７１によって形成される導入路７０には、処々にローラ７１が存在しない空隙部７３があり、ここにワーク搬送装置２２のアーム３０が進入可能である。ここで、空隙部７３がｍ個で、一対のアーム３０の一方は常に１番目の空隙部に進入させることとすると、一対のアーム３０間の距離は（ｍ−１）通りの距離をとり得る。すなわち、一対のアーム３０間の距離は、最短で１番目の空隙部と２番目の空隙部との距離であり、最長で１番目の空隙部とｍ番目の空隙部との距離である。
【００３６】
ワーク送り装置３におけるワーク端挟持装置８０は、導入路７０に交差するように伸びてワークの後端に当接可能なワーク押し部材８１を備えている。導入路７０の片側にはＸ軸方向にラック（図示しない）が形成されており、モータ（図示しない）によって駆動されるピニオン（図示しない）とラックとの噛み合いにより、ワーク押し部材８１は導入路７０に沿って把持装置４に向かって前進し、または、把持装置４から後退する。
【００３７】
なお、ワーク押し部材８１には、ワークの後端でワークを左右から挟持可能な一対の挟持部材８２が取り付けられており、一対の挟持部材８２はそれぞれシリンダ装置８５によって駆動されるロッド８６の進退に伴い、導入路７０に直交するレールに沿って離隔接近する。従って、シリンダ装置８５の駆動により一対の挟持部材８２を互いに接近させることにより、ワークの後端をしっかりと挟持することができ、その状態で、ワーク押し部材８１は導入路７０に沿って移動することができる。
【００３８】
また、本実施形態の加工システムは、図示しないコンピュータを備えており、コンピュータはハード構成として、中央処理装置、主記憶装置、補助記憶装置を備えている。主記憶装置には、コンピュータを上記の制御手段として機能させるプログラムを記憶させることができる。また、補助記憶装置には、ワークの寸法をストックポジションの番号と関連付けたデータベースを記憶させることができる。なお、コンピュータは、データの入力や種々の指令を入力するためのキーボードやポンティングデバイス等の入力装置、及び、加工システムにおける各構成の動作状況等を出力させる、モニタやプリンタ等の出力装置を備えている。
【００３９】
次に、本実施形態の加工システムを使用して行われる長尺のワークの加工方法について、制御手段による制御に基づく各構成（クランプ装置２０、搬送装置２、ワーク送り装置３、把持装置４、切削装置）の動作を含めて説明する。
【００４０】
まず、ワークストッカ１におけるワークの保持について説明する。各ストックポジション１１に保持させるワークは、ストックポジション１１に保持させる前に、一旦準備用ステージ１０に運ばれる。その際、準備用ステージ１０はストックポジション離隔位置に変位させておく。この位置では準備用ステージ１０の上方は開放しているため、クレーン等を使用して準備用ステージ１０までワークを運ぶことができる。準備用ステージ１０では、初期ワーク長さを計測することができる。例えば、準備用ステージ１０においてＸ軸方向に設けられたリニアエンコーダにより初期ワーク長さが計測され、計測された値は自動的にコンピュータに送信される。そして、ワークを保持させるストックポジション１１の番号を入力することにより、計測された初期ワーク長さはストックポジション１１の番号と関連付けて、コンピュータの補助記憶装置に記憶される。
【００４１】
また、準備用ステージ１０では、ワークはクランプ装置２０によってクランプされる。すなわち、ストッパ２１とロッド２６との間にワークを位置させた状態で、ロッド２６を前進させてワークをストッパ２１に対して押圧することにより、ワークがクランプされる。この際、ロッド２６が前進した距離あるいは前進後のロッド２６の位置がセンサで検知され、検知された値とストッパ２１の位置に基づいてコンピュータはワーク幅（厚さ）を算出する。算出されたワーク幅は、このワークを保持させるストックポジション１１の番号と関連付けて、補助記憶装置に記憶される。
【００４２】
ワークを準備用ステージ１０からストックポジション１１に搬送する際は、まず、支持材１５をレール１６に沿ってスライドさせ、準備用ステージ１０をストックポジション離隔位置からストックポジション近接位置に変位させる。次に、アーム３０をＹ軸方向に沿って移動させ、ストックポジション近接位置にある準備用ステージ１０の上方に位置させる。これと同時に、先に計測されてコンピュータに記憶された初期ワーク長さに応じて、一対のアーム３０はそれぞれＸ軸方向に沿って移動する。アーム３０は、隣接する載置台１４の間でワークの下方に形成された空間にワーク載置部３２を進入させるため、一対のアーム３０間の距離は、複数の載置台１４の距離関係に規制される。本実施形態では、一対のアーム３０が取り得る距離と初期ワーク長さとを対比し、一対のアーム３０間の距離が最も初期ワーク長さに近い距離となるように、換言すれば、一対のアーム３０間の距離が最も長くなるように、一対のアーム３０の間隔が調整される。
【００４３】
次に、アーム３０はＺ軸方向に沿って移動し、ワーク載置部３２の上面（以下、アーム３０における「Ｚ軸基準面」と称することがある）の高さがワークの底面より所定高さ（以下、「干渉回避高さ」と称する）低くなるまで降下する。なお、干渉回避高さは、例えば５ｍｍとすることができる。
【００４４】
この状態でアーム３０は更にＹ軸方向に移動し、アーム基体３１の正面側の側面（以下、アーム３０における「Ｙ軸基準面」と称することがある）とワークの側面とを一致させる。引き続いて、アーム３０がＺ軸方向に干渉回避高さ分上昇すると、ワーク載置部３２がワークの底面に当てがわれた状態となる。この状態で、アーム用シリンダ装置３５の駆動により昇降ロッド３６を降下させると、ワークは昇降ロッド３６によってワーク載置部３２に押圧され、昇降ロッド３６とワーク載置部３２との間にしっかりと把持される。
【００４５】
このように、アーム３０でワークを把持した際、昇降ロッド３６が降下した距離あるいは降下後のロッド３６の位置をセンサで検知し、検知された値とワーク載置部３２の上面の高さ（載置台１４の上面の高さに等しい）に基づいて、コンピュータはワーク高さを算出する。算出されたワーク高さは、このワークを保持させるストックポジション１１の番号と関連付けて、補助記憶装置に記憶される。
【００４６】
上記の動作を経て、ワークはアーム３０に把持されたため、クランプ装置２０ではロッド２６を後退させてワークのクランプを解除する。その後、アーム３０はＺ軸方向に沿って上昇端まで上昇し、その高さで指定された番号のストックポジション１１まで、Ｙ軸方向に沿って移動する。
【００４７】
指定された番号のストックポジション１１の上方に達したら、アーム３０はＺ軸方向に沿って降下し、Ｚ軸基準面の高さを載置台１３の上面の高さと一致させる。この状態で、クランプ装置２０によってワークをクランプする。引き続いて、アーム３０の昇降ロッド３６を上昇させ、アーム３０によるワークの把持を解除する。その後、アーム３０は、Ｚ軸基準面がワークＷの底面より干渉回避高さ分低くなるまでＺ軸方向に降下し、ワーク載置部３２がワークと干渉しない位置までＹ軸方向に沿って移動（後退）した後、Ｚ軸方向に沿って上昇端まで上昇する。
【００４８】
準備用ステージ１０からストックポジション１１にワークを搬送する上記の動作を、複数のワークについて繰り返すことにより、複数のワークをストックポジション１１に保持させることができる。ここで、各ストックポジション１１には、断面寸法の相違するワークを保持させることができる。そして、ストックポジション１１にワークを保持させる前に行われる、クランプ装置２０によるワークのクランプ、及び、アーム３０によるワークの把持に伴って、それぞれワーク幅及び高さを取得することができるため、ワークの断面寸法をストックポジション１１の番号と関連付けて、コンピュータに記憶させることができる。
【００４９】
次に、ワークストッカ１からワーク送り装置３の導入路７０まで、ワークを搬送（往路搬送）する動作について説明する。導入路７０まで搬送するワークは、製造する部品の寸法及び形状に基づいて、切削により廃棄対象となる部分が少ない断面寸法のワークが選択される。選択されたワークを保持しているストックポジション１１の番号が入力されると、アーム３０はその番号のストックポジション１１の上方まで、上昇端の高さでＹ軸方向に移動する。これと同時に、アーム３０はＸ軸方向に移動し、ストックポジション１１の番号に関連付けて記憶されている初期ワーク長さに基づいて、一対のアーム３０の間隔を調整する。本実施形態では、導入路７０の複数の空隙部７３間の距離に応じて一対のアーム３０がとり得る距離のうち、最も初期ワーク長さに近い距離となるように、換言すれば、一対のアーム３０間の距離が最も長くなるように、一対のアーム３０の間隔が調整される。
【００５０】
その後、上記と同様に、Ｚ軸基準面が載置面９１より干渉回避高さ分低くなるまでＺ軸方向にアーム３０降下、Ｙ軸基準面がワークの側面と一致するまでＹ軸方向にアーム３０移動、Ｚ軸方向に干渉回避高さ分アーム３０上昇、昇降ロッド３６の降下によるワークの把持、クランプ装置２０におけるワークのクランプ解除、Ｚ軸方向に上昇端までアーム３０上昇、の順に動作する。
【００５１】
ワークを把持したアーム３０は、Ｚ軸方向における上昇端の高さで、導入路７０の上方までＹ軸方向に移動する。導入路７０の上方に達したら、アーム３０はＺ軸基準面が導入路７０の高さと一致するまでＺ軸方向に降下する。このとき、アーム３０は、導入路７０においてローラ７１のない空隙部７３に進入し、アーム３０に把持されたワークはローラ７１上に載置される。
【００５２】
ワークがローラ７１上に載置されると、ワーク端挟持装置８０が導入路７０に沿って前進し、ワークの後端を挟持する。その後は、昇降ロッド３６の上昇によるワーク把持の解除、Ｚ軸基準面が導入路７０より干渉回避高さ分低くなるまでＺ軸方向にアーム３０降下、ワーク載置部３２がワークと干渉しない位置までＹ軸方向にアーム３０移動、Ｚ軸方向に上昇端までアーム３０上昇、の順に動作する。
【００５３】
その後、アーム３０は待機位置で待機する。本実施形態では、アーム３０の待機位置は、Ｘ軸及びＹ軸については直前の移動の終了位置とし、Ｚ軸については上昇端としている。
【００５４】
導入路７０上にワークが搬送されると、ワーク送り装置３は導入路７０に沿ってワークを前進させ、ワーク前端部を把持装置４から突出させる。そして、第一押圧体の降下及び第二押圧体９８の前進により、把持装置４にワークを把持させる。この状態で、切削装置によってワーク前端部のＮＣ加工が行われる。
【００５５】
ワークのＮＣ加工がほぼ終了し、加工済みのワークが未加工部分と僅かな接合部分（ミクロジョイント）のみでつながった状態となると、図示しないワーク受け取り装置のワーク受け用プレートが前進してワーク前端部の下方に位置する。この状態で、切削装置によってミクロジョイントが切断され、加工済みのワーク前端部は、ワーク受け用プレート上に載置される。これにより、ＮＣ加工から切り離し加工までの、一単位の切削加工が終了する。その後、第一押圧体の上昇及び第二押圧体９８の後退により、把持装置４におけるワークの把持が解除される。
【００５６】
次の単位の切削加工を同一のワークで行う場合は、ワーク送り装置３によってワークの後端を押し、導入路７０に沿ってワークを更に前進させる。これにより、先の単位の切削加工の際に把持代であった未加工部分が、次に切削加工されるワーク前端部として把持装置４から突出し、その状態でワークが把持装置４に把持される。以降は上記の動作により、次の単位の切削加工が行われる。そして、この動作を繰り返すことにより、一つの長尺のワークについて複数単位の切削加工を連続的に行い、複数の部品を連続的に製造することができる。
【００５７】
一方、次に切削加工する部品が小型の場合など、同一のワークから切削加工したのでは切除される部分が大きい場合は、現時点で導入路７０上にあるワークはワークストッカ１に戻し、次の単位の切削加工は別異のワークについて行う。この場合、ワークの後端を挟持したワーク端挟持装置８０を後退させることにより、ワークを導入路７０に沿って後退させる。
【００５８】
導入路７０上にあるワークをワークストッカ１に戻す搬送（復路搬送）では、導入路７０の上方で待機しているアーム３０をＺ軸方向に降下させる。このとき、ワークは切削加工によって短くなっているため、アーム３０をＸ軸方向に移動させることにより、加工後ワーク長さに応じてアーム３０の間隔が調整される。ここで、加工後ワーク長さは、導入路７０にリニアエンコーダを設けることにより、ワークを導入路７０に沿って後退させる際に計測することができる。或いは、初期ワーク長さ及びワークに対して行ったＮＣ加工のＮＣデータに基づいて、加工後ワーク長さを算出することができる。そして、コンピュータは、導入路７０の複数の空隙部７３間の距離に応じて一対のアーム３０がとり得る距離のうち、最も加工後ワーク長さに近い距離を一対のアーム３０間の距離として決定し、アーム３０をＸ軸方向に移動させる。従って、ワークが短くなっている復路搬送では、図３に示すように、同一のワークを往路搬送したときより、一対のアーム３０の間隔が小さくなる。
【００５９】
その後は、Ｚ軸基準面が導入路７０より干渉回避高さ分低くなるまでＺ軸方向にアーム３０降下、Ｙ軸基準面がワークの側面と一致するまでＹ軸方向にアーム３０移動、Ｚ軸方向に干渉回避高さ分アーム３０上昇、昇降ロッド３６の降下によるワークの把持、ワーク端挟持装置８０によるワーク後端の挟持の解除、ワーク端挟持装置８０が導入路７０に沿って後退、Ｚ軸方向に上昇端までアーム３０上昇、の順に各構成が動作する。
【００６０】
本実施形態では、未加工部分が残るワークは、ワークストッカ１において加工前に保持されていたストックポジション１１に戻される。そこで次に、アーム３０は、把持しているワークが元々保持されていたストックポジション１１までＹ軸方向に移動する。そして、Ｚ軸基準面が載置台１３の上面と同一の高さとなるまでＺ軸方向にアーム３０降下、クランプ装置２０によるワークのクランプ、昇降ロッド３６の上昇によるワーク把持の解除、Ｚ軸基準面が載置台１３の上面より干渉回避高さ分低くなるまでＺ軸方向にアーム３０降下、ワーク載置部３２がワークと干渉しない位置までＹ軸方向にアーム３０移動、Ｚ軸方向に上昇端までアーム３０上昇、の順に動作する。なお、ストックポジション１１に戻されたワークは、初期の長さより短くなっているが、まだ加工できる部分を有するため、ストックポジション１１で保持され、次にその断面寸法のワークで製造することが適している部品が切削加工される際に選択され、再び導入路７０に搬送（往路搬送）される。
【００６１】
その後、アーム３０は、上述と同様の動作で、別のストックポジション１１に保持されている断面寸法の異なるアーム３０を把持し、導入路７０まで搬送（往路搬送）する。
【００６２】
上記のように、本実施形態の加工システムによれば、長尺のワークを先送りしつつ切削加工することによってワークの把持代が廃棄対象となる無駄を低減できることに加え、製造すべき部品のサイズ・形状が種々の場合に、部品ごとに適した断面寸法のワークを選択することが可能であるため、切削加工により切除される部分の無駄を低減することができる。
【００６３】
また、準備用ステージ１０で初期ワーク長さを計測すると共に、加工後ワーク長さを取得し、往路搬送及び復路搬送の際には、それぞれワークの長さに応じてアーム３０をＸ軸方向に移動させる。これにより、ワークの長さが変化しても、アーム３０によって常に適した位置でワークを把持することができる。
【００６４】
更に、本実施形態では、ワークをストックポジション１１に保持させる前に、準備用ステージ１０に一旦保持させ、ここでワーク幅を取得する。仮に、ストックポジション１１においてワーク幅を取得する場合は、ストックポジション１１ごとに、クランプ装置２０でロッドの前進距離または位置を検知するセンサが必要である。これに対し、本実施形態では、一箇所の準備用ステージ１０においてワーク幅を取得するため、センサの数が少なくて済み、加工システム全体として簡易な構成となる。
【００６５】
また、本実施形態では、準備用ステージ１０からストックポジション１１にワークを搬送するに当たってアーム３０でワークを把持する際に、ワーク高さを取得する。そのため、ストックポジション１１にワークを保持させるのに先立ち、ワーク高さが判明する。これにより、ストックポジション１１の番号と関連付けて、ワーク高さを記憶することができる。すなわち、本実施形態では、ワーク高さ及びワーク幅で特定されるワークの断面寸法を、そのワークが保持されているストックポジション１１の番号と関連付けて記憶し、管理することができるため、製造すべき部品に適した断面寸法のワークを選択する作業が、非常に容易である。
【００６６】
なお、本実施形態の加工システムにより加工する長尺のワークとしては、定尺の金属角材をカットしたワークを好適に使用することができ、例えば、初期ワーク長さ１００ｃｍ〜４５０ｃｍ、ワーク高さ３ｃｍ〜６０ｃｍ、ワーク幅２ｃｍ〜３０ｃｍに設定することができる。
【００６７】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００６８】
例えば、上記では、搬送装置２が一対のアーム３０を備える場合を例示したが、これに限定されず、三以上のアームでワークを把持させても良い。また、上記では、ストックポジション１１の数が１１で、載置台１３及び載置台１４の数が５である場合を例示したが、もちろんこれらの数に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６９】
１  ワークストッカ
２  搬送装置
３  ワーク送り装置
４  把持装置
１０  準備用ステージ
１１  ストックポジション
１３，１４  載置台
２０  クランプ装置
２１  ストッパ（クランプ装置）
２５  シリンダ装置（クランプ装置）
２６  ロッド（クランプ装置）
３０  アーム
３２  ワーク載置部
３５  アーム用シリンダ装置
３６  昇降ロッド
７０  導入路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７０】
【特許文献１】特許第３８０３５１９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１０６１１号公報
【図１】
0005855962.tif 000002
【図２】
0005855962.tif 000003
【図３】
0005855962.tif 000004
【図４】
0005855962.tif 000005
【図５】
0005855962.tif 000006