JPS603529B2 - 板状体自動加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、鋼材などの板状体を板状体加工機械例えば
シャリング機械に自動的に位置制御して加工工具で加工
作業例えば切断刃でシャリング作業を行う方法に係り、
特に板状体のたわみによる寸法誤差の補正を可能とした
方法に関する。

従来、板状体をシャリング機械に供給して、シャリング
作業を行なう場合は、切断個所をけがいて、このけがき
線にシャリング機械の刃を合せ、切断していた。しかも
これらの作業は人手で行なわれ、切断精度や作業能率も
悪く、また危険を伴なうものである。そこで、板状体を
保持具で保持し、この保持臭をシャリング機械の刃に対
して自動的に位置制御して、前述問題点を解決せんとす
るこころみがなされ、そのような自動シャリング装置は
、この出願の出願人がすでに出願した。

ところで、板状体を保持する保持臭としては、真空力ま
たは磁力で板状体を保持する保持臭が公知であり、前述
した自動シャリング装置にも使用しうるものである。

しかしながら、このような保持具は板状体を損傷しない
利点を有する一方、横方向の保持力を充分大とすること
が困難であり、特に大重量の板状体を移動して位置決め
するときに大なる加速度を加えると、板状体と保持具と
の間がすべるおそれもある。一方、板状体の縁をクラン
プ機構で挟持する保持具にあっては、保持力を相当大と
することができ、前述問題点は解決するが、クランプ機
構は、板状体の下部にクランプ爪を構成する必要があり
、少なくともこの爪の厚さだけ板状体を床から浮かせる
必要がある。このため、板状体後縁のクランプ機構の爪
から、シャリング機械の刃迄の両支持間で、板状体が重
力によってたわむ。このたわみによって、板状体前縁の
位置が若干後退し、この後退寸法は切断精度上無視でき
ない。すなわち、現在の技術水準をもってすれば、保持
具（板状体）を自動的に位置制御する場合の、停止位置
精度は、０．２〜０．３肋にすることは困難なことでは
ない。一方、例えば板状体として、厚さ１．２肋の鋼板
を使用し、前述両支持間の距離が約ｌｍのときは、前述
重力によるたわみの量は１４柳となり、鋼板前緑におけ
る後退寸法（偏差）は０．５肋となる。従ってこの影響
は無硯することができないのである。そこでこの発明に
あっては、板状体をシャリング機械の刃に自動的に位置
制御する場合に、この自動制御のプログラム中に、前述
板状体前縁の後退による偏差を修正するステップを含め
ることにより、前述問題点を解決せんとするものである
。

この発明の他の目的や特長は、以下のさらに詳細な説明
によって、逐次明らかにされる。以下この発明の一実施
例を図面を参照して説明する。

まず、この発明の背景となる、かっこの発明を実施して
有効な、自動シャリング装置について説明するが、この
発明をこの実施の形態に限定するものではない。なお、
前述自動シャリング装置をあらわす第１図においては、
図において右方を前、左方を後、向うを左、手前を右と
称することとする。

１は公知のシャリング機械である。

そして、ｌａは下部固定刃、ｌｂは上部可動刃、ｌｃは
可動押え板である。固定刃ｌａの後方には、板状体Ｐを
支承する支承床ｌｄが設けられる。２は板状体Ｐを支承
する支承床の一部として構成されるフリーコンベア装鷹
である。

フリーコンベア装置２は、その上面に公知の、前後左右
に転敷可能な転勤体２ａを行列してならべる。そしてそ
の上面の高さは、支承床ｌｄと同一高さとする。また装
置２にはその前端にストツパ２ｂ、左端に前後してスト
ツパ２ｃ，２ｄを設ける。ストッパ２ｂ，２ｃ，２ｄは
いずれも通常は転勤体２ｄ上面より没入しているが、こ
の自動シャリング装置を制御するコンピュータＣからの
指令により、その上端は図示２点鎖線のように転動体２
ｄ上面より突出しうるように構成されている。３は板状
体Ｐの後縁を挟持するべくした挟持手段である。

挟持手段３は、本体３ａに一体に下部クランプ爪３ｂを
設け、上部クランプ爪３ｃを本体３ａに関着３ｄする。
本体３ａと爪３ｃ間にはアクチュェータ３ｅを悶着して
、このアクチュェータ３ｅの作動によって爪３ｂ，３ｃ
を開閉するクランプ機構を構成する。４は第１移動体で
ある。

そして手段３は移動体４の前免に上下に設けた案内４ａ
に摺動自在に嫁袋これ、手段３と移動体４間に設けられ
たァクチュェー夕４ｂによって、手段３の上下位置が制
御される。５は垂直軸まわりに旋回する旋回腕である。

そして移動体４は旋回腕５の下面に水平に設けた案内５
ａに摺動自在に鉄装され、移動体４、腕５間に設けられ
たアクチュヱータ５ｂによって、移動体４の案内５ａ方
向の位置が制御される。なおこの位置制御は、図示しな
いェンコーダからの検出値とコンピュータＣからの指令
値とを比較して行なわれる。６は第２移動体である。

そして腕５は移動体６と垂直軸６ａによって結合され、
腕５が旋回自在である。移動体６には扇形平歯車６ｄが
園設され、これが腕５に固設された油圧モータ５ｃによ
って回転するピニオン５ｄと噛合して、腕５の旋回角を
制御する。７は第３移動体である。

そして移動体６は移動体７の下面に前後方向に延びた案
内７ａに摺敷自在に鉄装される。移動体７には４個所に
チェンスプロケット７ｂ，７ｂ，７ｂ，７ｂが鞠着され
、チェン７ｃが移動体６の前端から後端にわたって、チ
エンスプロケツト７ｂ，７ｂ，７ｂ，７ｂを経由して巻
掛けられる。１個のスプロケツト７ｂは、油圧モータ７
ｄによって回転され、それにより移動体６は前後方向に
移動可能であり、位置制御される。

この位置制御は、図示しないェンコーダからの検出値と
コンピュータＣからの指令値とを比較して行なわれる。
８は固定枠であり、その下部は左右方向に案内８ａ，８
ａが設けられ、移動体７が摺動自在に嫁装される。

そして図示しない動力によって移動体７の左右位置が位
置制御される。なおこの位置制御は、図示しないェンコ
ーダからの検出値とコンピュータＣからの指令値とを比
較して行なわれる。そしてコンピュータＣに設定したプ
ログラムに従って、板状体Ｐの前後左右および旋回角が
位置制御され、プログラムどおりの寸法切断が実行され
る。

コンピュータＣには、プログラムのうち、各種シャリン
グ作業に共通なシステムプログラムがあらかじめ記憶さ
れる。そして、ユーザは、シャリング作業の各々に必要
なユーザプログラムをコンピュータＣに記憶させる。こ
の発明の要旨は前述システムプログラムの一部を構成す
るものである。以下この発明の一実施例としての前述シ
ステムプログラムの一部を詳述する前に、前述板状体の
重力によるたわみによる、偏差量を求める手法につき述
べる。今第２図のように、板状体Ｐを、一端を手段３で
固定、他端を刃ｌａで支持されたときの、位置ｘ（第２
図において手段３による固定機から距離ｘの位鷹）にお
ける重力によるたわみ量Ｗは材料力学の教えるところに
より、Ｗ＝使皿工Ｌ．〆．（２で一５そｘ＋３〆２ ）
…｛１１但し、ｑ・・・単位面積当りの荷重そ・・・板
状体Ｐの挟持個所と切断刃間の直線距離Ｄ…曲げ剛性の
常数 このたわみ状態における、手段３から刃ｌａ迄の板状体
Ｐの実際長さＳは、線積分により、Ｓ＝′多ノー十〔Ｗ
′＜Ｘ）〕２ｄＸ‐‐‐‐‐‐【２１｛２｝式の計算を
簡単にするため、板状体Ｐのたわみ曲線の形状を第２図
破線のように近似すれば、Ｓ＝夕（１一松）十２・ノ（
ａ・そ）２ 十Ｗｍａｘ２………‘３’但し、Ｗｍａｘ
は最大たわみ量であって、材料力学の教えるところによ
り、Ｗ側：誌．１１７十１６棚．そ４肌【４１４０９６ ＝ｋ舎 （ただし、舷ま材料力学上定まる定数、ｈ‘ま板状体Ｐ
の板厚）ａは、距離夕を１としたときの、板状体Ｐの刃
ｌａによる支持点と最大たわみ位置との間の距離の比で
あって、材料力学の教えるところにより、１十Ｊ黍ａ＝
−−−一”…【５１ １６ 前述【２｝および剛式はいずれもそが与えられてＳを求
める式である。

この発明においては希望するＳｏに対応するそを求めた
いのであるが、計算を簡単にするために、下記する解法
を採用した。すなわち、第３図に示すように、希望する
Ｓｏに対応するそｏを求めるのに、まず、そをＳｏとお
く。そしてそのときのＳの値すなわちＳｂを求める。次
にＳｂの点におけるＳ＝ｆ（Ｚ）の微係数Ｓ′を求める
。この微係数Ｓ′より（Ｓｂ−Ｓｏ）に対応するその偏
差量△そを求め、ク′ｏ＝Ｓｏ−△＊＊そを指令値とす
る。ここでＳ′は数学の教えるところにより次式で与え
られる。

・ Ｓ′＝クゾａ．の２十ＷｍａＸｚ（ノ（ａ・夕）２ 十
Ｗｍａｘ２十６・Ｗｍａ×２）…イ６）実際には板状体
Ｐは、床ｌｄまたは手段３に支えられる場合があり、こ
のときにはたわみ量Ｗはある一定値Ｗｏとなり、偏差量
△そも一定値となる。

そ′。

：Ｓ。−△とｈここで△〆ｈは前述一定修正値であり、
これは板状体Ｐの厚さ毎に計算し決定うるものである。

次に以上の計算に基づき、板状体Ｐのたわみによる制御
位置の修正を行なう手法につき説明する。第４図は前述
したシステムブ。

グラムの一部を説明するフローチャートであり、ユーザ
プログラムに従ってある厚さｈの板状体を長さＳｏに位
置制御する場合において、まず目標値Ｓｏおよび板厚ｈ
を設定する。

別に、板厚ｈ‘こ対して、ＷｍａｘがＷｏとなるときの
、板状体Ｐの実際長さＳａをあらかじめ、テーブルにし
ておき（この際板状体Ｐを例えば鋼板として）、このテ
ーブルを参照して、板厚ｈに対するＳａを求める。

次にＳｏ＜Ｓａを判断する。

ＹＥＳならば前述式■のれこＳｏを代入してＷｍａｘを
求める。

、に前段で求めたＷｍａｘを使用して、 （前述の式｛３’の変形） により板状体Ｐの近似長さＳｂを求める。

次に前段で求めた夕＝Ｓｏの点における船／ｄ〆（ここ
でのま手段３と刃ｌａ間の直線距離）の値ｆ′（Ｓｏ）
すなわち〔式｛６｝の変形〕を計算する。

次に（Ｓｂ−Ｓ。

）ｆ雫寿を計算して偏差値△夕を求める。Ｓｏ−△〆を
計算して指令値とする。

またＳｏ＜ＳａでＮＯの場合は、別に用意したテーブル
により、そのときの板厚ｈに対応する偏差値△〆を求め
る。

以上のステップを含む、この実施例の作用につき述べる
。

初めにコンピュータＣからの指令により、ストツパ２ｂ
，２ｃ，２ｄが図示２点鎖線のように突出する。

そして、切断する板状体Ｐを装置２上におき、図示しな
い手段でその前および左縁をストツパ２ｂ，２ｃ，２ｄ
に当接し、板状体Ｐを原点に位置合せする。ついで、コ
ンピュータＣからの位置制御指令により、手段３の位置
が制御され、アクチュェータ３ｅの制御により、爪３ｃ
を開閉して、図示２点鎖線のように、手段３は板状体Ｐ
の後縁を扱持する。この際、手段３の下部クランプ爪３
ｂは、行列をなした転勤体２ａの間に没入するようにし
て作動させる必要がある。かくして、手段３が、板状体
Ｐを被持した状態を原点として、コンピュータＣにより
手段３すなわち板状体Ｐをある長さだけ前後左右に位置
を移動または軸６ａまわりに旋回して、切断すべき個所
を刃ｌａ，ｌｂに合せる。

もちろんこのときは、手段３は、床ｌｄもしくは装置２
の上面より上方に位置させねばならず、そのため図示実
線のように、板状体Ｐは重力によるたわみを生じる。図
においては、板状体Ｐがたわんで下面が床ｌｄに接し、
たわみ量ＷがＷｏとなった状態が示されている。そこで
、コンピュータＣによる前述位置決め時において、前述
ステップによる偏差量△〆が計算され、この偏差量△夕
によって修正された位置指令値がコンピュ−タＣから出
力し、応じて、モータ７ｄやアクチュェータ５ｂが制御
され、手段３が前後に移動し、その移動位置は図示しな
いェンコーダにより、コンピュータＣにフイードバツク
し、正確な位置制御が行なわれる。

この発明は前述実施例のほか、この発明の技術的思想の
範囲内における、各構成の均等との置換も、またこの発
明の技術的範囲に含まれるものである。

すなわち、コンピュータＣおよびシステムプログラムの
代りに特にこの発明方法を実施するための演算回路を構
成して置き換えることも、当業者にとって容易であろう
。この発明は前述したように、水平に挟持手段３および
刃ｌａで支承された板状体ＰのたわみＷによる、前端の
位置偏差△夕が、そのときの板厚ｈや支穣個所間の距離
のこよって異なるという、自然法則を利用し、プログラ
ムにおいて△そを計算してー指令装置を補正し、正確な
加工を行なうという、手法の因果関係を用いた制御を行
なっているので、オペレータは、コンピュータＣに対す
るユーザプログラム設定時に、板厚ｈや距離夕をインプ
ットするのみで、正確な加工を自動的に行ないうる、特
有かつ顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明の一実施例を示し、第１図はこ
の発明に使用して有効なシャリング装置の側面図、第２
図，第３図は計算式に対する説明図、第４図はフローチ
ャートである。 １…シャリング機械、ｌａ…下部固定刃、ｌｂ．・．上
部可定刃、ｌｄ・・・支承床、２・・・フリーコンベァ
装置（支承床の一部を構成）、３・・・挟持手段、Ｐ・
・・板状体。 第２図 第３図 図 桃 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 板状体加工機械の加工工具に、板状体をその一側部
   を挾持した状態で位置制御して供給し、加工を行なうに
   際し、前記板状体の板厚ｈおよび前記挾持個所と加工工
   具間の直線距離ｌより、前記板状体のたわみによる板状
   体前縁すなわち前記板状体の反挾持側端の後退による位
   置偏差Δｌを計算し、前記位置制御において前記偏差Δ
   ｌを修正することを特長とする、板状体自動加工方法。 ２ 板状体の一側部は挾持し、その反挾持側は、前記板
   状体を支承する支承床を付属した板状体加工機械の加工
   工具の下部固定刃で支承して位置制御するに際し、前記
   位置制御におけるプログラムは、下記するステツプを含
   むことを特長とする、板状体自動加工方法。（イ） 前
   記挾持個所と加工工具間の、前記板状体の目標長さＳｏ
   および板厚ｈを設定する。 （ロ） 別に用意したテーブルを参照して、板厚ｈで、
   前記板状体の挾持個所と加工工具間の最大たわみ量Ｗｍ
   ａｘが前記挾持個所と加工工具を結ぶ直線と前記支承床
   間の距離Ｗｏとなるとき、前記板状体の、前記挾持個所
   と加工工具間の長さＳａを選出する。 （ハ） Ｓｏ＜Ｓａを判断する。 （ニ） Ｙｅｓであれば、Ｗｍａｘ＝ｋ（Ｓｏ＾４）／
   （ｈ＾２）（ここでｋは常数）として、Ｗｍａｘを計算
   する。 （ホ） （ニ）におけるＷｍａｘを使用して、▲数式、
   化学式、表等があります▼ として板状体の近似長さＳ
   ｂを求める。 （ヘ） （ホ）で求めたＳｂの、ｌ＝Ｓｏの点における
   ｄｓ／ｄｌ（ここではｌは前記挾持個所と加工工具間の
   直線距離）の値を▲数式、化学式、表等があります▼ として計算する。 （ト） Δｌ＝（Ｓｂ−Ｓｏ）×１／（ｆ′（Ｓｏ））
   として偏差Δｌを求める。 （チ） Ｓｏ−Δｌを計算して、この値を修正された位
   置指令値として出力する。 （リ） 前記（ハ）の判断結果、Ｎｏであれば、テーブ
   ルを参照して板厚ｈでの修正量Δｌを求めて、Ｓｏ−Δ
   ｌを計算し、この値を修正された位値指令値として出力
   する。