JP6740493B1

JP6740493B1 - ワーク支持装置、アンローディング装置、ローディング装置及び長尺ワーク加工装置

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Publication number: JP6740493B1
Application number: JP2019571766A
Authority: JP
Inventors: 計介蔭山; 和弥島本; 啓太八谷
Original assignee: Yamazaki Mazak Corp
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2020-08-12
Anticipated expiration: 2039-06-25
Also published as: CN113165128B; EP3925730A4; WO2020261400A1; JPWO2020261400A1; EP3925730A1; US20220105597A1; US11992913B2; EP3925730B1; CN113165128A

Abstract

本発明は、長尺ワークを長手方向に搬送する際に支持するワーク支持装置である。この装置は、上記長手方向に沿ったシャフト回転軸周りに回転するシャフト部材と、シャフト回転軸と直交する直交面内にあるローラ回転軸周りに回転し、かつ長尺ワークの側面に接触して支持する支持ローラを有する少なくとも１つの支持部材と、これらと対応して設けられ、かつ少なくとも１つの支持部材に一端が取り付けられて所定の伸縮軸方向に進退する進退機構と、少なくとも１つの支持部材に一端が回動自在に取り付けられ、かつ上記シャフト部材の側面に他端が回動自在に取り付けられて供回りするコネクティングロッドと、を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、長尺ワークを支持するワーク支持装置、アンローディング装置、ローディング装置及び長尺ワーク加工装置に関する。

金属板等のワークに熱エネルギーを照射して非接触の熱加工を行う装置として、レーザやプラズマあるいは電子ビーム等を用いた加工装置が知られている。これらの加工装置において、例えば棒状あるいはパイプ状の形状を有する長尺のワークを切断あるいはその一部を除去する加工を行う場合、加工装置の加工領域に対して、長尺のワークを搬入するローディング機構と、熱加工されたワークを搬出するアンローディング機構とを設けることがある。このとき、ローディング機構及びアンローディング機構には、長尺のワークを傷つけずかつ精度よく搬送及び支持することが求められる。

このような加工装置の１つとして、例えば特許文献１には、支持すべきワークと接触する接触部が当該ワークの軸方向に対して直交する方向と略平行な線状もしくは帯状とされた第１支持部材、第２支持部材及び第３支持部材と、これらの高さを調整する高さ調整手段及び互いの相対位置を調整する位置調整手段と、を備え、第１支持部材及び第２支持部材の接触部がワークを挟んで略Ｖ字状に配置されるとともに、第３支持部材の接触部が上記第１支持部材及び第２支持部材の接触部のそれぞれに挟まれかつ交差するように配置されたワーク支持装置を含むレーザ加工装置が開示されている。

特許文献１に開示されたレーザ加工装置によれば、搬送される長尺のワークが丸パイプや角パイプのいずれであっても対応が可能になるとともに、長尺のワークの外径が変更された場合でも３点で支持することができるとされている。

特開２０１０−１７９４４９号公報

特許文献１に開示されたレーザ加工装置のワーク支持装置では、第１〜第３支持部材は、それぞれハウジングブラケットに取り付けられるとともに、当該ハウジングブラケットを角度可変にハウジングベースにボルト固定することにより、これらの支持部材のハウジングベースに対する角度を調整できるように構成されている。しかしながら、ワークの大きさ（特に外径）が変更された場合に第１〜第３支持部材の取付角度を変更しようとすると、それぞれの支持部材を個別に手作業で調整する必要があるため、角度調整に多くの工数がかかってしまうという問題がある。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、長尺ワークに接触する支持部材の位置調整を、容易かつ正確に行うことができるワーク支持装置及びこれを備えた長尺ワーク加工装置を提供することにある。

本発明の第一の側面によれば、長尺ワークを支持するワーク支持装置であって、上記長尺ワークの長手方向に沿ったシャフト回転軸周りに回転するシャフト部材と、シャフト回転軸と直交する直交面内にあるローラ回転軸周りに回転し、かつ長尺ワークに接触して支持する支持ローラを有する少なくとも１つの支持部材と、これら少なくとも１つの支持部材に一端が取り付けられて所定の伸縮軸方向に進退する進退機構と、少なくとも１つの支持部材に一端が回動自在に取り付けられ、かつシャフト部材に他端が回動自在に取り付けられたコネクティングロッドと、を含んでいる。

また、本発明の第二の側面によれば、アンローディング装置あるいはローディング装置であって、上記のワーク支持装置を、シャフト部材の回転軸方向を同一方向として複数整列して配置している。

また、本発明の第三の側面によれば、長尺ワーク加工装置であって、長尺ワークを非接触で加工する加工機構と、上記アンローディング装置と、を備えている。このとき、上記ローディング装置をさらに備えてもよい。

かかる発明によれば、長尺ワークに接触する支持部材の位置調整を、容易かつ正確に行うことができる。

本発明の代表的な一例によるワーク支持装置を適用した長尺ワーク加工装置の概要を示す側面図である。実施例１によるワーク支持装置の概要を示す斜視図である。実施例１によるワーク支持装置の動きの一例を示す正面図である。実施例１によるワーク支持装置の動きの一例を示す正面図である。実施例１によるワーク支持装置の動きの一例を示す正面図である。実施例２によるワーク支持装置の概要を示す斜視図及び上面図である。実施例２によるワーク支持装置の概要を示す斜視図及び上面図である。実施例３によるワーク支持装置の概要を示す斜視図及び上面図である。実施例３によるワーク支持装置の概要を示す斜視図及び上面図である。実施例３によるワーク支持装置の動きの一例を示す正面図である。実施例３によるワーク支持装置の動きの一例を示す正面図である。実施例３によるワーク支持装置の動きの一例を示す正面図である。実施例３によるワーク支持装置を直列に複数配置したときの適用例を示す斜視図である。実施例４によるワーク支持装置の概要を示す斜視図である。実施例４によるワーク支持装置の適用例を示す斜視図である。

一般的に、長尺ワークを加工する場合、当該長尺ワークを加工装置の加工領域に送り込む際に、ローディング機構に長尺ワークの一端を保持する第１チャックが設けられ、加工装置には加工領域の直前で長尺ワークを保持する第２チャックが設けられる。第２チャックは、長尺ワークの側面をローラ等により保持することで、長尺ワークを保持しつつその長手方向に送ることができる構造を有している。

このような構成により長尺ワークの加工を行う場合、長尺ワークを加工領域側に繰り出すと、繰り出された側の長尺ワークの端部は梁状の自由端となるため、繰り出し時や回転時の長尺ワークに振動が発生してしまうという問題がある。このような問題を解消するために、繰り出された側の長尺ワークＷの側部（側面）を支持する支持装置を配置して長尺ワークＷの振動の発生を抑制する手法が採用されている。

しかしながら、この手法は、例えば特許文献１に開示された支持装置で支持部材の位置や角度を手作業により調整する際に時間を要するとともに、位置又は角度の精度を確保するのが困難である。また、位置又は角度の固定をボルト等の締結部材により行うため、支持装置全体の剛性が低下してしまうこととなる。

そこで、本発明の実施形態におけるワーク支持装置は、シャフト部材の回転をコネクティングロッドを介して進退機構に伝達し、この進退機構に取り付けた支持部材を動かす構造としたことにより、支持部材の位置や角度の調整をシャフト部材の回転角度の制御のみで容易に実施できるとともに、位置決めに締結部材を用いないため装置全体の剛性を確保したものである。なお、発明者によって認識された事項の記述は、実施形態におけるワーク支持装置についての理解を深めるために参考として記載されたものであり、公知技術を示すものではない。

＜実施例１＞
図１は、本発明の代表的な一例によるワーク支持装置を適用した長尺ワーク加工装置の概要を示す側面図である。図１に示すように、長尺ワーク加工装置１は、長尺ワークＷを熱加工する加工機構１０と、当該加工装置１０に長尺ワークＷを送り込むローディング装置２０と、加工後の長尺ワークＷを排出するアンローディング機構３０と、からなる。

加工機構１０は、加工ヘッド１６と、加工領域Ｂを含む加工ベース１２と、加工ベース１２に取り付けられてＹＺ方向に加工ヘッド１６を移動させる移動機構１４と、加工領域Ｂの直前で長尺ワークＷをクランプ１８ａで長手方向軸Ａ周りに回転自在に保持する保持機構１８と、を含む。加工ヘッド１６は、例えば、長尺ワークＷに熱エネルギーを照射して非接触の熱加工を行うものであって、レーザ加工ヘッドやプラズマ加工ヘッドあるいは電子ビーム加工ヘッドが例示できる。

加工機構１０では、後述するローディング機構２０から送られてくる長尺ワークＷを、保持機構１８のクランプ１８ａで位置決め保持した状態で、加工ヘッド１６から加工領域Ｂに照射される熱エネルギーにより長尺ワークＷを加工する。このとき、加工領域ＢでのＹＺ面内の加工原点（基準点）は、当該ＹＺ面と長手方向軸Ａとの交差点に設定される。そして、加工された長尺ワークＷの一部は、後段のアンローディング機構３０に送られる。

アンローディング機構３０は、アンローディングベース３２と、上面に少なくとも１つのアンローディング側のワーク支持装置１００を備えたテーブル３４と、当該テーブル３４を上下動させる昇降機構３６と、を含む。アンローディング機構３０は、加工機構１０で加工された長尺ワークＷを受け取り、長尺ワーク加工装置１の外部に搬出する機能を有する。さらに、長尺ワークＷの側面（下面）は、少なくとも１つのワーク支持装置１００により支持された状態となるため、送り時や回転時の振動の発生が抑制される。このとき、ワーク支持装置１００に支持された長尺ワークＷの長手方向軸Ａは、当該長尺ワークＷの外径（あるいは外接円の径）とは無関係に、常に一定の高さ（図６Ａ〜図６Ｃの符号ＨＣ参照）となるように支持される。

ローディング機構２０は、ローディングベース２２と、当該ローディングベース２２上で加工機構１０に向けて延びるガイドレール２４と、ガイドレール２４上を走行する走行機構２６と、走行機構２６の加工機構１０側に取り付けられたチャック機構２８と、チャック機構２８の加工機構１０側にガイドレール２４に沿って配置された少なくとも１つのローディング側のワーク支持装置１００と、を含む。チャック機構２８は、長尺ワークＷの一端を把持するチャック２８ａを備えるとともに、チャック２８ａを長尺ワークＷの搬送方向である長手方向軸Ａ周りに回転させる機能を有する。

ローディング機構２０では、長尺ワークＷの一端をチャック機構２８で把持しつつ走行機構２６をガイドレール２４に沿って走行させる、すなわちＸ方向に移動させることにより、長尺ワークＷを加工機構１０に送り込む。このとき、長尺ワークＷの側面（下面）は、ガイドレール２４に沿って配置された少なくとも１つのワーク支持装置１００により支持された状態となるため、送り時や回転時の振動の発生が抑制される。このとき、ワーク支持装置１００に支持された長尺ワークＷの長手方向軸Ａは、上記したチャック２８ａの回転中心（図示せず）と一致するように支持される。

次に、図２及び図３を用いて、実施例１によるワーク支持装置の概要を説明する。実施例１によるワーク支持装置１００は、長尺ワークＷを下側から支持する構成を備えている。なお、以下の実施例においては、アンローディング機構に設けられるワーク支持装置について説明し、同様の構成を備えるローディング機構に設けられるワーク支持装置についての説明は省略する。

図２は、実施例１によるワーク支持装置の概要を示す斜視図である。図２に示すように、実施例１によるワーク支持装置１００は、支持ベース１０２と、当該支持ベース１０２に長尺ワークＷの長手方向軸Ａ（図２に示すＸ方向）に沿って取り付けられたシャフト部材１１０と、当該シャフト部材１１０と直交する直交面内（ＹＺ面内）にあるＹ方向のローラ回転軸（Ｃ１軸）周りに回転する支持ローラ１１２と、支持ローラ１１２が上面に回転自在に取り付けられた支持部材（第１支持部材）１１４と、一端が支持部材１１４に取り付けられるとともに他端が支持ベース１０２に取り付けられて所定の伸縮軸方向（Ｚ方向あるいは鉛直方向）に進退する進退機構（第１進退機構）１１６と、一端が支持部材１１４に取り付けられるとともに他端がシャフト部材１１０に取り付けられて供回りするコネクティングロッド（第１コネクティングロッド）１１８と、を含む。

シャフト部材１１０は、その両端に配置された軸受１１０ａを介して支持ベース１０２の上面に取り付けられており、長尺ワークＷの長手方向軸Ａ（図１のＸ方向に沿う方向）に沿ったシャフト回転軸Ｃ周りに回転自在とされている。進退機構（第１進退機構）１１６は、例えば支持部材（第１支持部材）１１４の両端に取り付けられた一対のシリンダ機構であって、支持ローラ１１２の位置を上下動させるとともに、当該支持ローラ１１２が受ける長尺ローラＷからの荷重を受ける機能を有する。

図３は、実施例１によるワーク支持装置の動きの一例を示す正面図である。図３Ａに示すように、コネクティングロッド（第１コネクティングロッド）１１８は、シャフト部材１１０の外周面に取り付けられた第１ロッド部材１１８ａと、支持部材１１４に取り付けられた第２ロッド部材１１８ｂと、がリンク機構をなすように構成されている。

第２ロッド部材１１８ｂはその一端が支持部材１１４に回動自在に取り付けられており、第１ロッド部材１１８ａがシャフト部材１１０と供回りすることにより、コネクティングロッド１１８のＺ方向の長さが変化する。これにより、コネクティングロッド１１８は、シャフト部材１１０と直交する直交面内（ＹＺ面内）で動くように構成されるとともに、支持ローラ１１２が小径の長尺ワークＷを支持する高さＨ１の位置に支持部材１１４を位置させることができる。

また、図３Ｂに示すように、シャフト部材１１０の回転角度を調整して、第１ロッド部材１１８ａの回動位置を調整することにより、支持部材１１４の位置を高さＨ２の位置に変更することもできる。これにより、図３Ａで示した場合より径の大きな長尺ワークＷを支持するようにセッティング変更できる。

さらに、図３Ｃに示すように、シャフト部材１１０を回転させて第１ロッド部材１１８ａの回動位置を調整することにより、支持部材１１４の位置を高さＨ３の位置に変更することもできる。これにより、図３Ｂで示した場合よりさらに径の大きな長尺ワークＷを支持するようにセッティング変更できる。

かかる構成により、本発明の実施例１によるワーク支持装置１００は、シャフト部材１１０の回転が進退機構１１６及びコネクティングロッド１１８を介して直線運動として支持部材１１４に伝達されることにより、シャフト回転軸Ｃと直交する直交面内で支持部材１１４が移動して位置決めされることになるため、長尺ワークＷに接触する支持ローラ１１２の位置調整を、手動で締結固定する手間を省くとともに正確に行うことができる。また、長尺ワークＷの搬送時に、支持ローラ１１２が長尺ワークＷの側面と回転しつつ接触するため、長尺ワークＷあるいは支持ローラ１１２の接触面が摩耗することがない。なお、シャフト部材１１０の回転はモータ等を用いて機械式に行ってもよく、またハンドル等を用いて手動で行ってもよい。

＜実施例２＞
次に、図４を用いて、実施例２によるワーク支持装置の概要を説明する。実施例２によるワーク支持装置２００は、対向する２つの支持ローラ２２２、２３２により、長尺ワークＷを下側から２点支持する構成を備えている。

図４は、実施例２によるワーク支持装置の概要を示す斜視図及び上面図である。図４Ａに示すように、実施例２によるワーク支持装置２００は、実施例１の場合と同様に、支持ベース２０２と、当該支持ベース２０２の長手方向軸Ａ（Ｘ方向）に沿って取り付けられたシャフト部材２１０と、当該シャフト部材２１０と直交する直交面内（ＹＺ面内）にあるローラ回転軸Ｃ２周りに回転する支持ローラ２２２と、支持ローラ２２２が上面に回転自在に取り付けられた支持部材（第２支持部材）２２４と、一端が支持部材２２４に取り付けられるとともに他端が支持ベース２０２に取り付けられて所定の伸縮軸方向（ローラ回転軸Ｃ２に直交する方向）に進退する進退機構（第２進退機構）２２６と、一端が支持部材２２４に取り付けられるとともに他端がシャフト部材２１０に取り付けられたコネクティングロッド（第２コネクティングロッド）２２８と、シャフト部材２１０を通る鉛直面を挟んで対向配置され、シャフト部材２１０と直交するＹＺ面内にあるローラ回転軸Ｃ３周りに回転する支持ローラ２３２と、支持ローラ２３２が上面に回転自在に取り付けられた支持部材（第３支持部材）２３４と、一端が支持部材２３４に取り付けられるとともに他端が支持ベース２０２に取り付けられて所定の伸縮軸方向（ローラ回転軸Ｃ３に直交する方向）に進退する進退機構（第３進退機構）２３６と、一端が支持部材２３４に取り付けられるとともに他端がシャフト部材２１０に取り付けられて供回りするコネクティングロッド（第３コネクティングロッド）２３８と、を含む。

図４Ｂに示すように、シャフト部材２１０は、その両端に配置された軸受２１０ａを介して支持ベース２０２の上面に取り付けられており、長尺ワークＷの長手方向軸Ａ（図１のＸ方向に沿う方向）に沿ったシャフト回転軸Ｃ周りに回転自在とされている。また、進退機構（第２進退機構）２２６は、例えばシリンダ機構であって、支持ベース２０２に立設されている屈曲部材２２７を介して、その伸縮方向の支持ベース２０２（シャフト回転軸Ｃを含む水平面）とのなす角度がθとなるように取り付けられている。

同様に、進退機構（第３進退機構）２３６は、例えばシリンダ機構であって、支持ベース２０２に立設されている屈曲部材２３７を介して、その伸縮方向の支持ベース２０２とのなす角度がθとなるように取り付けられている。これらの構成により、支持部材２２４、２３４は、シャフト回転軸Ｃを含む水平面とのなす角度θがそれぞれ等しくなるように配置される。このとき、角度θは例えば４５°とされる。

また、コネクティングロッド（第２コネクティングロッド）２２８は、シャフト部材２１０の外周面に取り付けられた第１ロッド部材２２８ａと、支持部材２２４に取り付けられた第２ロッド部材２２８ｂと、がリンク機構をなすように構成されている。同様に、コネクティングロッド（第３コネクティングロッド）２３８は、シャフト部材２１０の外周面に取り付けられた第１ロッド部材２３８ａと、支持部材２３４に取り付けられた第２ロッド部材２３８ｂと、がリンク機構をなすように構成されている。これにより、コネクティングロッド２２８、２３８は、図２に示したコネクティングロッド１１８と同様に、シャフト部材１１０と直交する直交面内（ＹＺ面内）で動く。

かかる構成により、本発明の実施例２によるワーク支持装置２００は、実施例１によるワーク支持装置１００で得られた効果に加えて、シャフト部材２１０の回転が進退機構２２６、２３６及びコネクティングロッド２２８、２３８を介して直線運動として支持部材２２４、２３４に伝達されることにより、シャフト回転軸Ｃと直交する直交面内で支持部材２２４、２３４を同時に位置調整できる。また、進退機構２２６、２３６の支持ベース２０２とのなす角度θが等しくなるように設定されているため、２つの支持ローラ２２２、２３２の移動量が同一になって調整が容易になり調整時間が短縮できるとともに、２つの支持ローラ２２２、２３２が加工装置１０による加工中も長尺ワークＷを２点で支持するため、長尺ワークＷを長手方向軸Ａ周りに回転させつつ加工する場合であってもその支持状態が安定する。さらに、長尺ワークＷの外径（あるいは外接円の半径）が変更された場合であっても、２つの支持ローラ２２２、２３２が長尺ワークＷの外側から側面に向けて接近するため、長手方向軸Ａの高さ位置を変更することなく長尺ワークＷを支持することが可能となる。

＜実施例３＞
次に、図５〜図７を用いて、実施例３によるワーク支持装置の概要を説明する。実施例３によるワーク支持装置３００は、３つの支持ローラ３１２、３２２、３３２により、長尺ワークＷを下側から３点支持する構成を備えている。すなわち、図２に示した実施例１によるワーク支持装置１００と、図４に示した実施例２によるワーク支持装置２００とを組み合わせたものである。

図５は、実施例３によるワーク支持装置の概要を示す斜視図及び上面図である。図５Ａに示すように、実施例３によるワーク支持装置３００は、支持ベース３０２と、当該支持ベース３０２の長手方向軸Ａ（Ｘ方向）に沿って取り付けられたシャフト部材３１０と、当該シャフト部材３１０と直交する直交面内（ＹＺ面内）にあるＹ方向のローラ回転軸（Ｃ１軸）周りに回転する支持ローラ３１２と、支持ローラ３１２が上面に回転自在に取り付けられた支持部材（第１支持部材）３１４と、一端が支持部材３１４に取り付けられるとともに他端が支持ベース３０２に取り付けられて所定の伸縮軸方向（Ｚ方向）に進退する進退機構（第１進退機構）３１６と、一端が支持部材３１４に取り付けられるとともに他端がシャフト部材３１０に取り付けられて供回りするコネクティングロッド（第１コネクティングロッド）３１８と、シャフト部材３１０と直交する直交面内（ＹＺ面内）にあるローラ回転軸Ｃ２周りに回転する支持ローラ３２２と、支持ローラ３２２が上面に回転自在に取り付けられた支持部材（第２支持部材）３２４と、一端が支持部材２２４に取り付けられるとともに他端が支持ベース３０２に取り付けられて所定の伸縮軸方向（ローラ回転軸Ｃ２に直交する方向）に進退する進退機構（第２進退機構）３２６と、一端が支持部材３２４に取り付けられるとともに他端がシャフト部材３１０に取り付けられて供回りするコネクティングロッド（第２コネクティングロッド）３２８と、シャフト部材３１０を通る鉛直面を挟んで対向配置され、シャフト部材３１０と直交する直交面内（ＹＺ面内）にあるローラ回転軸Ｃ３周りに回転する支持ローラ３３２と、支持ローラ３３２が上面に回転自在に取り付けられた支持部材（第３支持部材）３３４と、一端が支持部材３３４に取り付けられるとともに他端が支持ベース３０２に取り付けられて所定の伸縮軸方向（ローラ回転軸Ｃ３に直交する方向）に進退する進退機構（第３進退機構）３３６と、一端が支持部材３３４に取り付けられるとともに他端がシャフト部材３１０に取り付けられて供回りするコネクティングロッド（第３コネクティングロッド）３３８と、を含む。

図５Ｂに示すように、シャフト部材３１０は、その両端に配置された軸受３１０ａを介して支持ベース３０２の上面に取り付けられており、長尺ワークＷの搬送方向（図１のＸ方向に沿う方向）に沿ったシャフト回転軸Ｃ周りに回転自在とされている。進退機構（第１進退機構）３１６は、実施例１と同様に、例えば支持部材３１４の両端に取り付けられた一対のシリンダ機構であって、支持ローラ３１２の位置を上下動させるとともに、当該支持ローラ３１２が受ける長尺ローラＷからの荷重を受ける機能を有する。

一方、第２進退機構３２６、第３進退機構３３６は、実施例２と同様に、支持ベース３０２に立設されている屈曲部材３２７、３３７を介して、その伸縮方向の支持ベース３０２（シャフト回転軸Ｃを含む水平面）とのなす角度がそれぞれθとなるように取り付けられたシリンダ機構として構成される。これらの構成により、支持部材３２４、３３４は、シャフト回転軸Ｃを含む水平面に対してなす角度θがそれぞれ等しくなるように配置される。このとき、角度θは例えば４５°とされる。

第１コネクティングロッド３１８、第２コネクティングロッド３２８、第３コネクティングロッド３３８は、シャフト部材３１０の外周面にそれぞれ取り付けられた第１ロッド部材３１８ａ、３２８ａ、３３８ａと、支持部材３１４、３２４、３３４に回動自在に取り付けられた第２ロッド部材３１８ｂ、３２８ｂ、３３８ｂと、がリンク機構をなすように構成されている。そして、第１ロッド部材３１８ａ、３２８ａ、３３８ａがシャフト部材３１０と供回りすることで、コネクティングロッド３１８、３２８、３３８のＺ方向の長さが変化する。これにより、コネクティングロッド３１８、３２８、３３８は、シャフト部材３１０と直交する直交面内（ＹＺ面内）で動くように構成されるとともに、支持ローラ３１２、３２２、３３２が長尺ワークＷに接触して支持する高さ位置を決定することができる。

図６は、実施例３によるワーク支持装置の動きの一例を示す正面図である。図６Ａに示すように、シャフト部材３１０を回転させて、コネクティングロッド３１８を伸ばすことにより、支持部材３１４の高さ位置がＨ１となるように設定する。このとき、コネクティングロッド３２８、３３８も同時に伸ばされることとなり、支持部材３２４と３３４との間隔が狭まる方向に移動する。その結果として、小径の長尺ワークＷ１を３点支持する位置に支持部材３１４、３２４、３３４を配置することができる。そして、ワーク支持装置３００に支持された長尺ワークＷ１は、その長手方向軸Ａの支持ベース３０２の底面からの高さがＨＣとなるように支持される。

また、図６Ｂに示すように、シャフト部材３１０の回転角度を調整して、第１ロッド部材３１８ａの回動位置を調整することにより、支持部材３１４の位置を高さＨ２の位置に変更することもできる。このとき、第１ロッド部材３２８ａ、３３８ａの回動位置も同時に調整されることとなり、支持部材３２４と３３４との間隔がやや広がった位置に決定される。その結果として、図６Ａで示した場合より径の大きな長尺ワークＷ１を３点支持する位置に支持部材３１４、３２４、３３４をセッティング変更することができる。そして、ワーク支持装置３００に支持された長尺ワークＷ１は、その外径が変更されたとしても、長手方向軸Ａの支持ベース３０２の底面からの高さがＨＣで一定となるように支持される。これは、断面形状が円形以外の長尺ワークＷ２の場合でも同様となる。

さらに、図６Ｃに示すように、シャフト部材３１０の回転角度を調整して、第１ロッド部材３１８ａの回動位置を調整することにより、支持部材３１４の位置を高さＨ３の位置に変更することもできる。このとき、第１ロッド部材３２８ａ、３３８ａの回動位置も同時に調整されることとなり、支持部材３２４と３３４との間隔がさらに広がった位置に決定される。その結果として、図６Ｂで示した場合よりさらに径の大きな長尺ワークＷ１を３点支持する位置に支持部材３１４、３２４、３３４をセッティング変更することができる。そして、図６Ｂの場合と同様に、ワーク支持装置３００に支持された長尺ワークＷ１は、その外径が変更されたとしても、長手方向軸Ａの支持ベース３０２の底面からの高さがＨＣで一定となるように支持される。

図７は、実施例３によるワーク支持装置を直列に複数配置したときの適用例を示す斜視図である。図７に示すように、本発明によるワーク支持装置は、シャフト部材を連結して直列に複数配置することができる。例えば、図７では、実施例３によるワーク支持装置３００を３つ直列に配置した場合を示しているが、実施例１あるいは実施例２で示したワーク支持装置１００、２００を直列に複数配置してもよく、これらを複数組み合わせて配置してもよい。

ワーク支持装置３００を直列に複数配置する場合には、例えば、図１に示した長尺ワークＷの長手方向軸Ａ（Ｘ方向）に沿って延びるテーブル３４の上面に、それぞれのシャフト部材３１０のシャフト回転軸Ｃが一致する（同一方向となる）ように連結した状態で、支持ベース３０２に固定された複数のワーク支持装置３００を一列となるように取り付ける。そして、連結したシャフト部材３１０にモータ等の回転駆動機構３８を接続して駆動力を与えることにより、複数のシャフト部材を同時かつ同方向に回転させることができる。これにより、回転駆動機構３８の回転動作を数値制御できるため、複数のワーク支持装置３００に対する支持部材の高さ位置制御も容易となる。

なお、図７に示した例では、複数のワーク支持装置３００におけるシャフト部材３１０を共通の一部材として構成し、このシャフト部材３１０に対して単一の回転駆動機構３９を用いて駆動力を与える場合を示したが、複数のシャフト部材３１０に対して個別の回転駆動機構３９を配置して、それぞれ独立して駆動力を与えるように構成してもよい。

かかる構成により、本発明の実施例３によるワーク支持装置３００は、実施例１及び実施例２による効果に加えて、シャフト部材３１０の回転が進退機構３１６、３２６、３３６及びコネクティングロッド３１８、３２８、３３８を介して直線運動として支持部材３１４、３２４、３３４に伝達されることにより、３つの支持ローラ３１２、３２２、３３２の移動量がシャフト部材３１０の回転量のみで制御できるためその調整時間が短縮できるとともに、３つの支持ローラ３１２、３２２、３３２が加工装置１０による加工中も長尺ワークＷを３点で支持するため、長尺ワークＷの支持状態をさらに安定させることができる。また、底面を支持する支持ローラ３１２と支持ベース３０２とのなす角度θが等しくなるように設定された２つの支持ローラ３２２、３３２とを備えることにより、図６に示すように、断面丸型以外の断面角型やＬ型等の長尺ワークＷ２を任意の角度で安定して支持することも可能となる。

＜実施例４＞
次に、図８及び図９を用いて、実施例４によるワーク支持装置の概要を説明する。実施例４によるワーク支持装置４００は、長尺ワークＷの長手方向軸Ａ（Ｘ方向）に沿った回転軸を有する２つの回動支持ローラ４２２、４３２により、長尺ワークＷを下側から２点支持する構成を備えている。

図８は、実施例４によるワーク支持装置の概要を示す斜視図である。図８に示すように、実施例４によるワーク支持装置４００は、支持ベース４０２と、当該支持ベース４０２の長手方向軸Ａ（Ｘ方向）に沿って取り付けられたシャフト部材４１０と、このシャフト部材４１０と平行な回動ローラ支持軸Ｃ４周りに回転する回転支持ローラ４２２と、回転支持ローラ４２２が側面に回転自在に取り付けられた支持部材（第４支持部材）４２４と、一端が支持部材４２４に取り付けられるとともに他端が支持ベース４０２に取り付けられて所定の伸縮軸方向（シャフト部材４１０と直交するＹＺ面内にある軸方向）に進退する進退機構（第４進退機構）４２６と、一端が支持部材４２４に取り付けられるとともに他端がシャフト部材４１０に取り付けられたコネクティングロッド（第４コネクティングロッド）４２８と、シャフト部材４１０を通る鉛直面を挟んで対向配置され、上記回動ローラ支持軸Ｃ４周りに回転する支持ローラ４３２と、当該支持ローラ４３２が側面に回転自在に取り付けられた支持部材（第５支持部材）４３４と、一端が支持部材４３４に取り付けられるとともに他端が支持ベース４０２に取り付けられて所定の伸縮軸方向（シャフト部材４１０と直交するＹＺ面内にある軸方向）に進退する進退機構（第５進退機構）４３６と、一端が支持部材４３４に取り付けられるとともに他端がシャフト部材４１０に取り付けられたコネクティングロッド（第５コネクティングロッド）４３８と、を含む。

シャフト部材４１０は、その両端に配置された軸受４１０ａを介して支持ベース４０２の上面に取り付けられており、長尺ワークＷの長手方向軸Ａ（図１のＸ方向に沿う方向）に沿ったシャフト回転軸Ｃ周りに回転自在とされている。第４進退機構４２６、第５進退機構４３６は、実施例２と同様に、支持ベース４０２に立設されている屈曲部材４２７、４３７を介して、その伸縮方向の支持ベース４０２（シャフト回転軸Ｃを含む水平面）とのなす角度が、それぞれ図４Ａで示したθと異なる角度となるように取り付けられたシリンダ機構として構成される。これらの構成により、支持部材４２４、４３４は、シャフト回転軸Ｃを含む水平面に対してなす角度がそれぞれ等しくなるように配置される。このとき、支持部材４２４、４３４が支持ベース４０２に対してなす角度は、図４Ａ等で示したθの中間、例えば２２．５°とされる。

第４コネクティングロッド４２８、第５コネクティングロッド４２８は、実施例２と同様に、シャフト部材４１０の外周面にそれぞれ取り付けられた第１ロッド部材４２８ａ、４３８ａと、支持部材４２４、４３４に回動自在に取り付けられた第２ロッド部材４２８ｂ、４３８ｂと、がリンク機構をなすように構成されている。そして、第１ロッド部材４２８ａ、４３８ａがシャフト部材４１０と供回りすることで、コネクティングロッド４２８、４３８のＺ方向の長さが変化する。これにより、回動支持ローラ４２２、４３２が長尺ワークＷに接触して支持する高さ位置を決定することができる。

図９は、実施例４によるワーク支持装置の適用例を示す斜視図である。図９に示すように、実施例４によるワーク支持装置４００は、例えば図５で示した実施例３によるワーク支持装置３００とシャフト部材を連結して直列に複数配置することができる。そして、連結したシャフト部材３１０及び４１０にモータ等の回転駆動機構３８を接続して駆動力を与えることにより、複数のシャフト部材を同時かつ同方向に回転させることができる。ここで、図９では、２つのワーク支持装置３００の間にワーク支持装置４００を直列に配置した場合を示しているが、ワーク支持装置３００に代えてワーク支持装置１００、２００を直列に複数配置してもよく、これらを複数組み合わせて配置してもよい。

かかる構成により、本発明の実施例４によるワーク支持装置４００は、支持ベース３０２とのなす角度θが等しくなるように設定された２つの回動支持ローラ４２２、４３２を備えることにより、長尺ワークＷの外径が変更されたとしても、長手方向軸Ａの支持ベース４０２の底面からの高さを一定に維持しつつ、ワーク支持装置２００あるいは３００の支持高さとは異なる高さで長尺ワークＷを２点支持できるとともに、搬送中あるいは加工中に長尺ワークＷがその長手方向軸Ａ周りに回動した場合であっても回動支持ローラ４２２、４３２の支持を維持できる。

なお、さらなる変形例として、例えば、図１においては、アンローディング機構３０に本発明によるワーク支持装置１００を適用した場合を示したが、アンローディング機構３０と同一あるいは共通した構成をローディング機構２０に適用してもよい。すなわち、図１に示すように、図２〜図９に示したワーク支持装置１００〜４００を、ローディング機構２０のローディングベース２２に取り付けてもよい。このとき、ローディングベース２２とワーク支持装置１００〜４００との間に昇降機構（図示せず）を取り付けて、ワーク支持装置１００〜４００を個別に昇降できるように構成してもよい。

以上、本発明による代表的な実施例及びこれに伴う変形例について述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。

１長尺ワーク加工装置
１０加工機構
１２加工ベース
１４移動機構
１６加工ヘッド
１８保持機構
２０ローディング機構
２２ローディングベース
２４ガイドレール
２６走行機構
２８チャック機構
３０アンローディング機構
３２アンローディングベース
３４テーブル
３６昇降機構
３８回転駆動機構
１００、２００、３００、４００ワーク支持装置
１０２、２０２、３０２、４０２支持ベース
１１０、２１０、３１０、４１０シャフト部材
１１２、２１２、３１２支持ローラ
１１４、３１４支持部材（第１支持部材）
１１６、３１６進退機構（第１進退機構）
１１８、３１８コネクティングロッド（第１コネクティングロッド）
２２４、３２４支持部材（第２支持部材）
２２６、３２６進退機構（第２進退機構）
２２８、３２８コネクティングロッド（第２コネクティングロッド）
２３４、３３４支持部材（第３支持部材）
２３６、３３６進退機構（第３進退機構）
２３８、３３８コネクティングロッド（第３コネクティングロッド）
４２４支持部材（第４支持部材）
４２６進退機構（第４進退機構）
４２８コネクティングロッド（第４コネクティングロッド）
４３４支持部材（第４支持部材）
４３６進退機構（第４進退機構）
４３８コネクティングロッド（第４コネクティングロッド）

Claims

長尺ワークを支持するワーク支持装置であって、
前記長尺ワークの長手方向に沿ったシャフト回転軸周りに回転するシャフト部材と、
前記シャフト部材に与えられたワーク支持部と、を含み、
前記ワーク支持部は、
前記シャフト回転軸と直交する直交面内にあるローラ回転軸周りに回転し、かつ前記長尺ワークに接触して支持する支持ローラを有する支持部材と、
前記支持部材に一端が取り付けられて所定の伸縮軸方向に進退する進退機構と、
前記支持部材に一端が回動自在に取り付けられ、かつ前記シャフト部材に他端が回動自在に取り付けられて供回りするコネクティングロッドと、を含み、
前記シャフト部材に沿って３つの前記ワーク支持部を配置し、
１の前記ワーク支持部の前記進退機構の伸縮軸方向は鉛直方向となるように配置され、
他の２つの前記ワーク支持部の前記進退機構の伸縮軸方向は、それぞれ、前記シャフト回転軸を含む水平面に対してなす角度が等しく、且つ、互いに交差する方向となるように配置されていることを特徴とするワーク支持装置。
前記進退機構及び前記コネクティングロッドは、いずれも前記直交面と平行な面内で動くように配置されている請求項１に記載のワーク支持装置。
前記シャフト回転軸を含む水平面に対してなす角度は４５度である請求項１又は２に記載のワーク支持装置。
前記シャフト部材は回転駆動機構の駆動力によって回転する請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のワーク支持装置。
長尺ワークの長手方向に沿ったシャフト回転軸周りに回転するシャフト部材に与えられたワーク支持部を含むワーク支持装置の複数からなるアンローディング装置であって、
前記ワーク支持部は、
前記長尺ワークに接触して支持する支持ローラを有する支持部材、と、
前記支持部材に一端が取り付けられて所定の伸縮軸方向に進退する進退機構と、
前記支持部材に一端が回動自在に取り付けられ、かつ前記シャフト部材に他端が回動自在に取り付けられて供回りするコネクティングロッドと、を含み、
前記ワーク支持装置のそれぞれの前記シャフト部材の回転軸方向を同一方向として前記ワーク支持装置を整列して配置させた上で、前記ワーク支持装置のそれぞれの前記シャフト部材を共通の一部材としたアンローディング装置。
前記ワーク支持装置の少なくとも１つは、
前記ワーク支持部の前記進退機構の伸縮軸方向が鉛直方向となるように配置されて、前記シャフト回転軸と直交する直交面内にあるローラ回転軸周りに回転する前記支持ローラの位置を上下動させるものである請求項５記載のアンローディング装置。
前記ワーク支持装置の少なくとも１つは、
前記シャフト部材に沿って２つの前記ワーク支持部を配置され、
２つの前記ワーク支持部の前記進退機構の伸縮軸方向は、それぞれ、前記シャフト回転軸を含む水平面に対してなす角度を等しくなるように配置されて、前記シャフト回転軸と直交する直交面内にあるローラ回転軸周りに回転する前記支持ローラの位置を上下動させるものである請求項５又は６に記載のアンローディング装置。
前記ワーク支持装置の少なくとも１つは、
前記シャフト部材に沿って２つの前記ワーク支持部を配置され、
２つの前記ワーク支持部の前記進退機構の伸縮軸方向は、それぞれ、前記シャフト回転軸を含む水平面に対してなす角度を等しくなるように配置されて、前記シャフト回転軸と平行な回動ローラ支持軸周りに回転する前記支持ローラの位置を上下動させるものである請求項６又は７記載のアンローディング装置。
前記シャフト部材は回転駆動機構の駆動力によって回転する請求項５〜８のうちのいずれか１項に記載のアンローディング装置。
長尺ワークの長手方向に沿ったシャフト回転軸周りに回転するシャフト部材に与えられたワーク支持部を含むワーク支持装置の複数からなるローディング装置であって、
前記ワーク支持部は、
前記長尺ワークに接触して支持する支持ローラを有する支持部材、と、
前記支持部材に一端が取り付けられて所定の伸縮軸方向に進退する進退機構と、
前記支持部材に一端が回動自在に取り付けられ、かつ前記シャフト部材に他端が回動自在に取り付けられて供回りするコネクティングロッドと、を含み、
前記ワーク支持装置のそれぞれの前記シャフト部材の回転軸方向を同一方向として前記ワーク支持装置を整列して配置させた上で、前記ワーク支持装置のそれぞれの前記シャフト部材を共通の一部材としたローディング装置。
前記ワーク支持装置の少なくとも１つは、
前記ワーク支持部の前記進退機構の伸縮軸方向が鉛直方向となるように配置されて、前記シャフト回転軸と直交する直交面内にあるローラ回転軸周りに回転する前記支持ローラの位置を上下動させるものである請求項１０記載のローディング装置。
前記ワーク支持装置の少なくとも１つは、
前記シャフト部材に沿って２つの前記ワーク支持部を配置され、
２つの前記ワーク支持部の前記進退機構の伸縮軸方向は、それぞれ、前記シャフト回転軸を含む水平面に対してなす角度を等しくなるように配置されて、前記シャフト回転軸と直交する直交面内にあるローラ回転軸周りに回転する前記支持ローラの位置を上下動させるものである請求項１０又は１１に記載のローディング装置。
前記ワーク支持装置の少なくとも１つは、
前記シャフト部材に沿って２つの前記ワーク支持部を配置され、
２つの前記ワーク支持部の前記進退機構の伸縮軸方向は、それぞれ、前記シャフト回転軸を含む水平面に対してなす角度を等しくなるように配置されて、前記シャフト回転軸と平行な回動ローラ支持軸周りに回転する前記支持ローラの位置を上下動させるものである請求項１１又は１２に記載のローディング装置。
前記シャフト部材は回転駆動機構の駆動力によって回転する請求項１０〜１３のうちのいずれか１項に記載のローディング装置。
長尺ワークを非接触で加工する加工機構と、前記長尺ワークを前記加工機構に送り込むローディング機構と、前記長尺ワークを前記加工機構から排出するアンローディング機構と、を含む長尺ワーク加工装置であって、
前記アンローディング機構に請求項５〜９のいずれか１項に記載のアンローディング装置を与えた長尺ワーク加工装置。
前記ローディング機構に請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のローディング装置を与えた請求項１５に記載の長尺ワーク加工装置。
前記加工機構は、レーザ加工機構である請求項１５又は１６に記載の長尺ワーク加工装置。