发明内容
本发明是为解决上述问题而完成的,所以其第一目的是提供一可实现驱动系统构成的简化,也可容易地进行易产生加工硬化的工件的切割加工的锯床、切割加工方法及减小噪音的方法。
本发明的第二目的是提供一种可抑制在工件切割加工时由工件和带锯齿间的互相摩擦所引起的带锯齿的纵向振动,并可减小由纵向振动所引起的噪音的锯床、切割加工方法及减小噪音的方法。
为实现上述目的,根据本发明的第一方案的带锯床是配备有用于环绕环状带锯齿的驱动轮和从动轮的带锯床,具有上述驱动轮或从动轮的至少一方与控制马达的输出轴直接连接的构成。
根据本发明的第二方案的带锯床,在上述第一方案的带锯床的基础上,将控制马达的输出轴配置于设置在支撑上述控制马达的马达基座上的筒状的轴承部内,驱动轮可自由旋转地被支撑于上述轴承部上。
根据本发明的第三方案的带锯床,在上述第一方案或第二方案的带锯床的基础上,配备有用于控制上述控制马达的旋转速度的旋转速度控制单元、在该旋转速度控制单元的控制下驱动上述控制马达的马达驱动器以及为了使在上述旋转速度控制单元的控制下旋转的上述控制马达的旋转速度振动化而用于对上述马达驱动器施加脉冲的脉冲发生单元。
根据本发明的第四方案的带锯床,在上述第一方案至第三方案中任一方案的带锯床的基础上,上述脉冲发生单元施加的脉冲的频率为数Hz~数百Hz的低频。
根据本发明的第五方案的带锯床,在上述第一方案至第四方案中任一方案的带锯床的基础上,配备有用于检测带锯齿相对于工件的切入位置的切入位置检测单元、根据该切入位置检测单元检测的切入位置和工件的形状及尺寸计算切削长度的切削长度计算单元、对应于该切削长度计算单元计算的切削长度计算锯速并向旋转速度控制单元输出旋转速度指令的锯速计算单元。
根据本发明的第六方案的带锯床构成如下,在上述第一方案至第五方案中任一方案的带锯床的基础上,具有用于控制带锯齿相对于工件的切入速度的切入速度控制单元,在所述脉冲发生单元输出的脉冲下降时,在所述切入速度控制单元的控制下,带锯齿相对于工件的切入速度瞬间增加。
根据本发明的第七方案的切割加工方法,行进移动带锯床中设置的环状带锯齿以进行工件的切割加工,振动地控制所述带锯齿的行进速度以进行工件的切割。
根据本发明的第八方案的切割加工方法,在上述第七方案的切割加工方法的基础上,振动地控制上述带锯齿相对于工件的切入速度以进行工件的切割。
根据本发明的第九方案的切割加工方法,在上述第七方案或第八方案的切割加工方法的基础上,在对工件的切割开始初期及切割末期中将带锯齿的行进速度及相对于工件的切入速度控制成低速以进行工件的切割。
如上所述,根据本发明的第一方案至第九方案的锯床及切割加工方法,由于是具有将驱动轮和控制马达的输出轴直接连接的构成,所以可实现驱动系统构成的简化。而且,由于使带锯齿的行进速度振动化以进行工件的切割加工,所以成为由振动切削的切割加工,即使是易产生加工硬化的工件的切割加工也可容易地进行。
根据本发明的第十方案的切割加工方法,当在设定的加工条件下控制控制马达的旋转以旋转锯齿从而进行工件的切割加工时,在检测出基准值或以上的噪音、锯齿的磨损或切削阻力的情况下,由脉冲发生单元向马达驱动器施加脉冲,使所述控制马达的旋转速度振动化以使所述锯齿的旋转振动化,从而继续工件的切割加工。
根据本发明的第十一方案的切割加工方法,当在设定的加工条件下控制控制马达的旋转以旋转锯齿且同时由切入速度控制单元控制所述锯齿相对于工件的切入速度从而进行工件的切割加工时,在检测出基准值或以上的噪音、锯齿的磨损或切削阻力的情况下,由脉冲发生单元向马达驱动器施加例如波形为矩形波的脉冲,在使所述控制马达的旋转速度振动化以使所述锯齿的旋转振动化的同时,使所述切入速度振动化,从而继续工件的切割加工。
根据本发明的第十二方案的锯床,包括:由控制马达直接旋转的锯齿;用于控制所述控制马达的旋转速度的旋转速度控制单元;在该旋转速度控制单元的控制下驱动所述控制马达的马达驱动器;为了使在所述旋转速度控制单元的控制下旋转的所述控制马达的旋转速度振动化,用于对所述马达驱动器施加脉冲的脉冲发生单元;用于检测在工件切割时的噪音的噪音检测单元、用于检测锯齿磨损的磨损检测单元或用于检测切削阻力的切削阻力检测单元;以及将噪音检测值、磨损检测值或切削阻力检测值与基准值进行比较的比较单元。
根据本发明的第十三方案的锯床构成如下,在上述第十二方案的锯床的基础上,配备有用于控制锯齿相对于工件的切入速度的切入速度控制单元,对应于上述脉冲发生单元输出的脉冲,在上述切入速度控制单元的控制下,瞬间增加锯齿相对于工件的切入速度。
根据本发明的第十四方案的锯床,在上述第十二方案或第十三方案的锯床的基础上,上述脉冲发生单元施加的脉冲的频率是数Hz~数百Hz的低频。
如上所述,根据本发明的第十方案至第十四方案的锯床及切割加工方法,在噪音为基准值或以上时,或在锯齿磨损为基准值或以上时,又或切削阻力为基准值或以上时,由于使带锯齿的行进速度振动化以进行工件的切割加工,所以成为振动切削的切割加工,可在抑制噪音产生的同时,容易地进行易发生加工硬化的工件的切割加工,可实现切割效率的提高。
根据本发明的第十五方案的减小噪音的方法,减小带锯床的工件切割加工时带锯齿的纵向振动产生噪音,在所述带锯齿上进行急剧加速、减速以使所述带锯齿的旋转速度振动化,从而减小带锯齿的纵向振动所产生的噪音。
根据本发明的第十六方案的减小噪音的方法,在上述第十五方案的减小噪音的方法的基础上,通过向用于旋转驱动带锯齿的控制马达施加脉冲进行所述带锯齿的急剧加速、减速。
根据本发明的第十七方案的减小噪音的方法是,在上述第十五方案或第十六方案的减小噪音的方法的基础上,调整向所述控制马达施加的矩形脉冲的频率以求出适当的频率,施加该求出的适当频率的矩形脉冲的带锯床减小噪音的方法。
根据本发明的第十八方案的锯床,包括:用于旋转带锯床的驱动轮的控制马达;用于控制所述控制马达的旋转速度的旋转速度控制单元;在该旋转速度控制单元的控制下驱动所述控制马达的马达驱动器;为了使在所述旋转速度控制单元的控制下旋转的所述控制马达的旋转急剧加速、减速,用于对所述马达驱动器施加脉冲的脉冲发生单元;以及用于调整所述脉冲发生单元施加的脉冲的频率的频率调整单元。
根据本发明的第十九方案的锯床,在上述第十八方案的锯床的基础上,包括:检测在工件切割加工时的噪音的噪音检测单元;进行由所述噪音检测单元检测的噪音的频率分析的频率分析单元;以及对应地存储噪音的频带和要施加的脉冲的频带的噪音数据表。
根据本发明的第二十方案的锯床构成如下,在上述第十八方案或第十九方案的锯床的基础上,包括:对所述脉冲发生单元施加的脉冲的频率和所述噪音检测单元检测的噪音水平建立关联并进行存储的存储单元;以及用于将所述存储单元中存储的噪音水平和所述噪音检测单元检测的新的噪音水平进行比较,从而计算最小的噪音水平的比较单元。
根据本发明的第二十一方案的锯床构成如下,在上述第十八方案至第二十方案中任一方案的锯床的基础上,包括对应地存储所述比较单元计算的最小噪音水平的脉冲的频率和作为噪音减小的对象的噪音的频率的存储器。
如上所述,根据本发明的第十五方案至第二十一方案的减小噪音的方法及锯床,通过急剧增加、减小带锯齿的旋转速度,可使带锯齿的旋转速度振动化,成为用带锯齿进行振动切削的状态,可抑制在工件的切割加工时因工件和带锯齿的互相摩擦所引起的带锯齿的纵向振动,从而可减小由纵向振动所引起的噪音。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。
虽然带锯床(锯床)有立式带锯床和卧式带锯床,但为易于理解,则以卧式带锯床为例对整体构成概括地说明,如图3所示,卧式带锯床101配备有基座103,该基座103上安装有自由固定要切割工件W的台钳装置105。该台钳装置105具有在支撑工件W的台钳床107上相对地配备有固定台钳钳口109A和可动台钳钳口109B的构成,配备有用于使上述可动台钳钳口109B动作的液压缸111。而且,上述基座103上方配备有用于切割上述工件W的带锯齿113,作为锯座(カツテイングヘツド)的锯齿罩115在相对接近及远离上述工件W的方向上即在图示实例中上下方向上自由移动地设置。
即,在实施例中,与上述锯齿罩115一体化地配备的升降部件119在上述基座103上直立设置的导引柱117上可上下移动地被导引。而且,为在接近及远离工件W的方向即上下方向上移动上述锯齿罩115,作为切入动作装置的一个实例设置有升降用液压缸121。再有,卧式带锯床101中为了检测带锯齿113相对于工件W的切入位置,设有用于通过检测上述锯齿罩115的上下移动位置而检测带锯齿113相对于工件W的切入位置的切入位置检测装置123。
上述切入位置检测装置123可以做成例如导引柱117上所设的上下方向的线位移传感器和检测头的构成、或通过与齿条啮合的小齿轮来使回转式编码器旋转的构成等,就锯齿罩115进行上下方向的摆动的形式而言,也可以做成锯齿罩的铰链部上设有回转式编码器的构成,还可以采用许多构成。
上述锯齿罩115具有在左右方向较长的横梁部件125的左右两侧部配备有轮罩127A、127B的构成,具有一侧轮罩127A内可自由旋转地配备有驱动轮129且另一侧轮罩127B内可自由旋转地配备有从动轮131的构成。而且,具有在上述驱动轮129和从动轮131上环绕有上述带锯齿113的构成,上述两轮罩127A、127B之间设有使带锯齿113的齿尖指向工件W的方向并导引保持带锯齿113的带锯齿导引装置133。
在本实施例中,如图2所示,采用如伺服马达等的控制马达139作为用于旋转驱动上述驱动轮129的马达,该控制马达139的输出轴141与上述驱动轮129直接连接。
更详细地,上述控制马达139通过螺栓等安装件安装到安装于上述锯齿罩115上的马达基座143上,在该马达基座143上所配备的圆筒状的轴承部145内配置有上述输出轴141。而且,上述轴承部145中,通过配置于外周上的轴承147可自由旋转地支撑上述驱动轮129,与该驱动轮129一体配备的轮盖149和上述输出轴141通过多个例如螺栓等的连接固定件一体地连接起来。
根据上述构成,如果旋转驱动控制马达139,则与输出轴141一体地直接连接的驱动轮129一体地旋转,环绕驱动轮129和从动轮131的带锯齿113被驱动行进,从而进行工件W的切割加工(切削加工)。而且,由于在工件W的切割加工时径向负荷由马达基座143的轴承部145承受,所以控制马达139中的输出轴141上没有径向负荷作用,且可问题进行光滑的旋转。
为进行上述带锯床101的控制,配备了如CNC装置的控制装置151。如图4只简要、概括地表示了主要部分那样,该控制装置151配备有根据由作为用于检测带锯齿113相对于工件W的切入位置的切入位置检测单元的上述切入位置检测装置123所检测的检测位置和由输入单元181预先输入的某工件W的形状、尺寸来计算工件W的切削长度的切削长度计算单元153。
再有,上述控制装置151配备有根据上述切削长度计算单元153的计算结果来计算带锯齿113的行进速度的锯速计算单元155。该锯速计算单元155从对应于工件W材质预先数据化并存储切削长度和锯速的关系的锯速数据表157,对应于工件W材质和切削长度检索合适的锯速。
上述控制装置151中配备有用于根据上述锯速计算单元155的计算结果来控制上述控制马达139的旋转速度的旋转速度控制单元159,在该旋转速度控制单元159的控制下通过马达驱动器161来控制控制马达139的旋转速度。而且,为振动化上述控制马达139的旋转速度,配备有用于对上述马达驱动器161施加作为脉冲的一个实例的矩形脉冲的作为脉冲发生单元的一实例的矩形脉冲发生单元163。
上述矩形脉冲发生单元163如下地使带锯齿113的速度振动化,例如使在上述旋转速度控制单元159的控制下以一定旋转速度旋转的控制马达139的旋转速度振动化,以一定速度行进的带锯齿113在带锯齿113的行进方向(前进方向)上振动。换言之,例如以一定速度行进的带锯齿113瞬间改变锯速以正好进行振动切削。
再有,上述控制装置151中具有控制作为切入动作装置的一个实例的上述升降用液压缸121的动作并用于控制带锯齿113相对于工件W的切入速度的切入速度控制单元165。上述切入速度控制单元165在切入动作装置由流体压力缸构成的情况下配备有流量控制阀,在切入动作装置由通过例如伺服马达驱动而旋转的滚珠丝杠等构成的情况下配备有控制该伺服马达的旋转速度的旋转速度控制单元。
根据上述构成,如果在旋转驱动控制马达139的同时使切入动作装置121动作从而开始工件W的切割加工,则通过切入位置检测单元123可检测带锯齿113相对于工件W的切入位置,所以与现有的一般带锯床同样,在带锯齿113接近工件W前以高速进行切入(空切削),一旦带锯齿113接近工件W则将切入速度控制为低速,以该低速的切入速度进行带锯齿113对工件W的切削。
这时,在带锯齿113接触工件W且到刚切入的切削开始初期为在旋转速度控制单元159的控制下将带锯齿113的行进速度控制为低速的阶段。即,在带锯齿113对工件W的切入开始时,将切入速度及锯速控制为低速以不产生因锯齿上急剧地作用较大的负荷而产生齿缺损。而且,在由带锯齿113对工件W的切割末期,为抑制飞边的产生,将带锯齿113的行进速度及对工件的切入速度控制为低速。
带锯齿113对工件W的切入位置由切入位置检测单元123检测,根据该已检测的切入位置由切削长度计算单元153来计算工件W的切削长度。而且,根据该计算结果由锯速计算单元155来计算对应于切削长度的锯速,在旋转速度控制单元159的控制下将锯速控制为对应于工件W的切削长度的锯速。
如上所述,在旋转速度控制单元159的控制下,通过马达驱动器161来控制控制马达139的旋转速度,在带锯齿113行进而进行工件W的切割时,若从矩形脉冲发生单元163产生矩形脉冲并施加于马达驱动器161,则可使控制马达139的旋转速度振动化。
即,如果当控制马达139处于如图5A所示以一定速度旋转的状态时,从上述矩形脉冲产生装置163向马达驱动器161施加如图5B、图5D所示上升陡峭的矩形脉冲,则控制马达139的旋转速度如图5C、图5E所示般瞬间增加。相反地,如果向马达驱动器161施加下降陡峭的矩形脉冲,则控制马达139的旋转速度瞬间减小。因此,如果从上述矩形脉冲发生单元163向马达驱动器161施加矩形脉冲,则可使上述控制马达139的旋转速度振动化,从而可使带锯齿113的行进速度振动化。
即,在由带锯齿113进行工件W的切削时,带锯齿113在行进方向(移动方向)上振动,且处于正好进行振动切削的状态。因此,在带锯齿113瞬间加速时,处于急剧猛烈移动的状态,可效率良好地进行工件W的切削。
再有,作为施加的脉冲可以只是“+”侧的脉冲也可以只是“-”侧的脉冲,而且,如果是上升、下降陡峭的波形,并不限于矩形脉冲,如图3、图6A、图6B及图6C所示,也可以是在矩形脉冲的角度模糊的状态下而成的近似的正弦波脉冲。
在一般的机床中,在相对于旋转的工件移动切削工具以进行工件的振动切削的情况下,向上述切削工具施加数kHz的高频脉冲以进行切削工具的微小振动。在带锯床中,在使带锯齿113的行进速度振动化的情况下,需要对用于旋转驱动带锯齿113的控制马达139的旋转速度振动化。
但是,在带锯床中,环绕有带锯齿113的驱动轮129的重量大从而惯性大,所以即使向马达驱动器161施加如上所述的高频脉冲,也不能按目的使控制马达139的旋转速度振动化。于是,为了使控制马达139的旋转速度振动化而使带锯齿113的行进速度振动化,最好是数Hz~数百Hz、较理想的是100Hz左右的低频,并且,向马达驱动器161施加上升、下降明确的矩形脉冲。
即,通过从矩形脉冲发生单元163向马达驱动器161施加低频矩形脉冲,可使控制马达139的旋转速度、带锯齿113的行进速度振动化。
如上所述,在从矩形脉冲发生单元163向马达驱动器161施加矩形脉冲,使带锯齿113的行进速度振动化以进行工件W的切削时,在从上述矩形脉冲发生单元163施加矩形脉冲时,当矩形脉冲上升时锯速瞬间急剧增加,当矩形脉冲下降时锯速瞬间急剧减小。
因此,在从上述矩形脉冲发生单元163向马达驱动器161施加的矩形脉冲下降时,若由切入速度控制单元165控制切入动作装置121,使带锯齿113相对于工件W的切入速度瞬间急剧增大,则带锯齿113相对于工件W的锯齿的切入可良好地进行。
即,在使带锯齿113在行进方向上振动的同时,较理想的是使带锯齿113相对于工件W的切入速度也振动化。这时,通过在带锯齿113的行进速度成为低速时使带锯齿113相对于工件W的切入速度急剧增加,可有效进行锯齿对工件W的切入。这时,即使是在工件W中产生加工硬化层的情况下,锯齿的前端也可破坏上述加工硬化层并较深地切入工件W,所以即使是易于产生加工硬化层的工件也可容易地切削。
再有,通过提高锯齿对工件的切入性,可抑制由带锯齿与工件W相互摩擦所引起的噪音产生,可比以往更安静地进行工件的切割加工,同时能更好地切割切割面。
如上述说明可以理解的那样,由于是采用控制马达139作为在带锯床中用于旋转驱动轮129的马达,并使该控制马达139的输出轴141和上述驱动轮129直接连接的构成,所以构成简单,同时,旋转系统的惯性力矩变小,带锯齿113的行进速度的控制性提高,带锯齿113的行进速度的振动化变得容易。
再有,本发明并不只限于如上所述的实施例,通过适当的变更能以其它方式实施。例如,也可以构成如下:不只是驱动轮129、从动轮131也可以与其它控制马达直接连接,从而驱动轮129及从动轮131分别由不同的控制马达驱动。
根据如上构成,可使控制马达更小型化,惯性力矩更小,从而进一步提高控制性。这时,即可以是同步控制两个控制马达的构成,也可以是只向一个控制马达施加矩形脉冲的构成。
再有,在上述说明中,作为带锯床虽然举例的是卧式带锯床,但即使是立式带锯床也可同样地实施。
其次,说明本发明的第二实施例。
本实施例是改变本发明第一实施例的控制装置151的一部分的例子。如图7所示,本发明第二实施例的控制装置251将旋转速度控制单元159置换成锯速控制单元259,将矩形脉冲发生单元163置换为振动信号施加单元263。即使是在该实施例中,也可取得与第一实施例同样的效果。
再有,对本发明的第三实施例进行说明。本发明的第三实施例涉及由锯床进行的工件的切割加工方法及锯床,更具体地,涉及例如在工件的切割加工时,噪音、锯齿磨损或切削阻力等在基准值或以上的情况下,使锯齿的旋转速度振动化以继续工件的切割加工的切割加工方法及锯床。以下参照附图详细地进行说明。
在本实施例中,采用如伺服马达等控制马达作为用于旋转驱动驱动轮129的马达335,将该控制马达335的输出轴和上述驱动轮129不通过减速机构等地直接连接。即具有用控制马达335直接驱动锯齿113旋转的构成。再有,在锯齿113为圆锯的情况下,成为控制马达335的输出轴和圆锯直接连接的形态。
为进行上述锯齿101的控制,配备有如图8所示的CNN装置的控制装置337。如图中简要、概括所示的主要部分那样,该控制装置337配备有根据由作为用于检测锯齿113相对于工件W的切入位置的切入位置检测单元的上述切入位置检测装置323所检测的检测位置和预先输入的工件W的形状、尺寸来计算工件W的切削长度的切削长度计算单元339。
再有,上述控制装置337配备有根据上述切削长度计算单元339的计算结果来计算锯齿113的行进速度的锯速计算单元341。该锯速计算单元341从对应于工件W材质预先数据化并存储切削长度和锯速的关系的锯速数据表343,对应于工件W材质和切削长度检索合适的锯速。
而且,上述控制装置337中配备有用于根据上述锯速计算单元341的计算结果控制上述控制马达335的旋转速度的旋转速度控制单元345,在该旋转速度控制单元345的控制下通过马达驱动器347控制控制马达335的旋转速度。而且,为使上述控制单元335的旋转速度振动化,配备有用于对上述马达驱动器367施加作为上升、下降陡峭的波形的一个实例的矩形脉冲的矩形脉冲发生单元349。
上述矩形脉冲发生单元349如下地使带锯齿113的速度振动化,例如使在上述旋转速度控制单元345的控制下以一定旋转速度旋转的控制马达335的旋转速度振动化,以一定速度行进的带锯齿113在带锯齿113的旋转方向(前进方向)上振动。换言之,例如以一定速度行进的带锯齿113瞬间地改变锯速以正好进行振动切削。
再有,上述控制装置337中配备有控制作为切入动作装置的一个实例的上述升降用液压缸321的动作,并用于控制带锯齿113相对于工件W的切入速度的切入速度控制单元351。上述切入速度控制单元351在切入动作装置由流体压力缸构成的情况下是控制流量控制阀的单元,在切入动作装置由通过例如伺服马达驱动而旋转的滚珠丝杠等构成的情况下,是配备有进行控制该伺服马达的旋转速度的旋转速度控制单元。
根据上述构成,如果在旋转驱动控制马达335的同时使切入动作装置321动作并开始工件W的切割加工,则用切入位置检测单元323可检测锯齿113相对于工件W的切入位置,所以与现有的一般锯床同样,在锯齿113接近工件W前以高速进行切入(空切削),一旦锯齿113接近工件W,则将切入速度控制为低速,以该低速的切入速度进行带锯齿113对工件W的切削。
这时,在锯齿113接触工件W且到刚切入的切削开始初期是在旋转速度控制单元345的控制下将锯齿113的行进速度控制为低速的阶段。即,在带锯齿113对工件W开始切入时,将切入速度及锯速控制为低速以不产生因锯齿上急剧地作用较大的负荷而出现的齿缺损。而且,在由锯齿113所进行的工件W的切割末期,为抑制飞边的产生,将带锯齿113的行进速度及对工件的切入速度控制为低速。
带锯齿113对工件W的切入位置由切入位置检测单元323检测,并根据该检测的切入位置由切削长度计算单元339计算工件W的切削长度。并且,根据该计算结果由锯速计算单元341计算对应于切削长度的锯速(旋转速度),在旋转速度控制单元345的控制下将锯速控制为对应于工件W的切削长度的锯速。
如上所述,在旋转速度控制单元345的控制下通过马达驱动器347控制控制马达335的旋转速度,并使锯齿113行进以进行工件W的切割时,若从矩形脉冲发生单元351产生矩形脉冲并施加于马达驱动器347,则可使控制马达335的旋转速度振动化。
即,如果当控制马达335处于例如以一定速度旋转的状态时,从上述矩形脉冲产生装置351向马达驱动器347施加“+”的矩形脉冲,则控制马达335的旋转速度瞬间增加。相反地,如果向马达驱动器347施加“-”的矩形脉冲,则控制马达335的旋转速度瞬间减小。因此,如果从上述矩形脉冲发生单元351向马达驱动器347施加矩形脉冲,则可使上述控制马达335的旋转速度瞬间增加、减小而振动化,从而可使锯齿113的行进速度振动化。
即,在由锯齿113进行工件W的切削时,锯齿113在旋转方向(移动方向)上振动,处于正好进行振动切削的状态。因此,在锯齿113瞬间加速时,处于急剧猛烈移动的状态,可效率良好地进行工件W的切削。
在一般的机床中,在相对于旋转的工件移动切削工具以进行工件的振动切削的情况下,向上述切削工具施加数kHz的高频脉冲以进行切削工具的微小振动。在锯床中使锯齿113的行进速度振动化的情况下,需要振动化用于旋转驱动锯齿113的控制马达335的旋转速度。
但是,例如在带锯床中环绕有带锯齿113的驱动轮129的重量大而惯性大,并且,在控制马达335的输出轴上直接连接有圆锯的构成中,圆锯惯性大,所以即使向马达驱动器347施加如上所述的高频脉冲,也不能按目的使控制马达335的旋转速度振动化。于是,为了使控制马达335的旋转速度振动化而使带锯齿113的行进速度振动化,最好是数Hz~数百Hz的低频,并且是向马达驱动器347施加上升、下降陡峭的矩形脉冲。再有,作为数Hz~数百Hz的低频,如果是波形上升、下降陡峭的脉冲,则也可以是例如梯形波或正弦波等。
即,通过从矩形脉冲发生单元349向马达驱动器347施加低频矩形脉冲,可使控制马达335的旋转速度、锯齿113的旋转速度振动化。
如上所述,在从矩形脉冲发生单元349向马达驱动器347施加矩形脉冲,使带锯齿113的旋转速度振动化以进行工件W的切削时,在从上述矩形脉冲发生单元349施加矩形脉冲时,当矩形脉冲上升时锯速急剧瞬间增加,当矩形脉冲下降时锯速急剧瞬间减小。
因此,在从上述矩形脉冲发生单元349向马达驱动器347施加的矩形脉冲下降时,由切入速度控制单元351控制切入动作装置321,使带锯齿113相对于工件W的切入速度瞬间急剧增大,从而锯齿113相对于工件W的锯齿切入可良好进行。
即,最好是在使带锯齿113在旋转方向上振动的同时,使锯齿113相对于工件W的切入速度也振动化。这时,通过在锯齿113的旋转速度成为低速时使锯齿113相对于工件W的切入速度急剧增加,可有效进行锯床对工件W的切入。这时,即使是工件W中产生加工硬化层的情况下,锯齿前端也可破坏上述加工硬化层而较深地切入工件W,所以即使是易于产生加工硬化层的工件也可容易地切削。
进而,通过提高锯齿对工件的切入性,可抑制由带锯齿与工件W相互摩擦所引起的噪音产生,并可比以往更安静地进行工件的切割加工,能更好地切割切割面。
如所理解的那样,通过从矩形脉冲产生装置349对马达驱动器347施加矩形脉冲可使锯齿113的旋转速度振动化,可由锯齿113振动切削地进行工件W的切割加工。但是,为了用通常的加工条件来进行工件W的切割加工,例如,可将根据预先设定的加工条件而编制的加工程序由输入单元353存储到存储单元355中,并根据该存储的加工条件控制上述控制马达335的旋转,使锯齿113旋转,从而进行与以往相同的工件W的切割加工,这时没必要故意使锯齿113的旋转速度振动化。
如果由于反复进行工件W的切割而使锯齿113的齿尖磨损,则锯齿113对工件W的切入性降低,有时会出现锯齿113成为与工件W摩擦的状态,工件W的切断部产生加工硬化层。如果如上所述在切割部产生加工硬化层,则有时因工件W和锯齿113的互相摩擦而产生噪音。
于是,在锯齿113上产生齿尖的磨损而发出噪音时,或在切削阻力变大时,为如上所述使锯齿113的旋转速度振动化,上述控制装置337上连接有噪音检测单元357、磨损检测单元359、切削阻力检测单元361。于是,上述控制装置337中配备有将上述各检测单元357、359、361的检测值和存储于上述存储单元355中的各基准值进行比较的比较单元363。
上述噪音检测单元357是由例如麦克风等构成的单元,将其配置于适于检测在由上述锯齿113切割工件W时所产生的噪音的位置。
上述磨损检测单元359用于检测锯齿113的齿尖磨损,所以可采用与锯齿113的旋转速度共振、由摄像单元拍摄锯齿113的齿尖并进行图像处理的构成。
上述切削阻力检测单元361可采用检测上述控制马达335的转矩的转矩传感器或检测控制马达335的电流的电流计等。
通过上述构成,将由噪音检测单元357检测的检测值和存储单元355中预先存储的基准值在比较单元363中进行比较,当上述检测值比基准值大时,或在将由上述磨损检测单元359检测的检测值和基准值进行比较且检测值比基准值大时,亦或在将由上述切削阻力检测单元361检测的检测值和基准值进行比较且检测值比基准值大时,如上所述,通过从矩形脉冲发生单元349向上述马达驱动器347施加矩形脉冲,可使控制马达335的旋转速度振动化,从而使锯齿113的旋转速度振动化。并且,如上所述,可使锯齿113对工件W的切入速度振动化。
因此,在抑制锯齿113的齿尖磨损而噪音增大的同时,还可抑制切削效率下降。即,即使是在具有产生噪音倾向的情况下也可抑制噪音的产生,从而可解决如上述的现有问题。
如图8中假象线所示,在具有通过马达驱动器365、控制马达367来使上述切入动作装置321动作的构成的情况下,也可以是将上述矩形脉冲发生单元349中产生的矩形脉冲用变换器369反向矩形脉冲再施加到上述马达驱动器365的构成。
再有,在上述第三实施例的说明中,作为带锯床虽然举例了卧式带锯床来,但当然立式带锯床也可以,即使是对于圆锯床也能同样地实施。
其次,说明本发明的第四实施例。本发明的第四实施例涉及减小例如在卧式带锯床或立式带锯床等的带锯床中产生的噪音的方法及其带锯床,更具体地是,涉及减小带锯齿的纵向振动所产生的噪音的方法及带锯床。下面参照附图进行详细说明。
上述轮罩127A的背面安装有用于旋转驱动上述驱动轮129(图3)的如伺服马达等的控制马达435,该马达435的输出轴141和上述驱动轮129不通过减速机构而直接连接。
为进行上述带锯床101的控制,配备了如CNC装置的控制装置439。如图9中只简要地、概括地表示主要部分那样,该控制装置439配备有根据由作为用于检测带锯齿113相对于工件W的切入位置的切入位置检测单元的上述切入位置检测装置423所检测的检测位置和由输入单元440所预先输入的工件W的形状、尺寸来计算工件W的切削长度的切削长度计算单元441。
进而,上述控制装置439配备有根据上述切削长度计算单元441的计算结果来计算带锯齿113的行进速度(旋转速度)的锯速计算单元443。该锯速计算单元443从对应于工件W材质预先数据化并存储切削长度和锯速的关系的锯速数据表445,对应于工件W材质和切削长度检索合适的锯速。
上述控制装置439中配备有用于根据上述锯速计算单元443的计算结果控制上述控制马达435的旋转速度的旋转速度控制单元447,在该旋转速度控制单元447的控制下通过马达驱动器449控制控制马达435的旋转速度。并且,为使上述控制马达435的旋转速度急剧地增加、减小而使旋转速度振动化,配备有用于对上述马达驱动器449施加作为上升、下降陡峭的脉冲的一个实例的矩形脉冲的矩形脉冲发生单元451。
上述矩形脉冲发生单元451如下地使带锯齿113的速度振动化,例如使在上述旋转速度控制单元447的控制下以一定旋转速度旋转的控制马达435的旋转速度振动化,以一定速度行进的带锯齿113在带锯齿113的行进方向(前进方向)上振动。换言之,例如使以一定速度行进旋转的带锯齿113急剧加速、减速而使旋转速度振动化,以瞬间改变锯速使得用带锯齿113正好进行振动切削。
进而,上述控制装置439配备有控制作为切入动作装置的一个实例的上述升降用液压缸421的动作,并用于控制带锯齿113相对于工件W的切入速度的切入速度控制单元453。上述切入速度控制单元453在切入动作装置由流体压力缸构成的情况下配备有控制流量控制阀的单元,在切入动作装置由用例如伺服马达驱动而旋转的滚珠丝杠等构成的情况下配备有控制该伺服马达的旋转速度的旋转速度控制单元。
根据上述构成,如果在旋转驱动控制马达435的同时使切入动作装置421动作并开始工件W的切割加工,则用切入位置检测单元423可检测带锯齿113相对于工件W的切入位置,所以与现有的一般带锯床同样,在带锯齿113接近工件W前以高速进行切入(空切削),一旦带锯齿113接近工件W,则将切入速度控制为低速,以该低速的切入速度进行带锯齿113对工件W的切削。
这时,带锯齿113接触工件W且到刚切入的切削开始初期是在旋转速度控制单元447的控制下带锯齿113的行进速度控制为低速以不产生锯齿缺损。即,在带锯齿113对工件W开始切入时,将切入速度及锯速控制为低速以不产生因锯齿上急剧地作用较大的负荷而出现齿缺损。而且,在由带锯齿113所进行的工件W的切割末期,为抑制飞边的产生,将带锯齿113的行进速度及对工件的切入速度控制为低速。
带锯齿113对工件W的切入位置由切入位置检测单元423检测,根据该检测的切入位置由切削长度计算单元441计算工件W的切削长度。并且,根据该计算结果由锯速计算单元443计算对应于切削长度的锯速,在旋转速度控制单元447的控制下将锯速控制为对应于工件W的切削长度的锯速。
如上所述,在旋转速度控制单元447的控制下通过马达驱动器449控制控制马达435的旋转速度,使带锯齿113行进以进行工件W的切割,这时从矩形脉冲发生单元451产生矩形脉冲并施加于马达驱动器449上,则可使控制马达435的旋转速度急剧增加、减小以进行振动化。
即,如果当控制马达435处于例如以一定速度旋转的状态时,从上述矩形脉冲产生装置451向马达驱动器449施加“+”的矩形脉冲,则控制马达435的旋转速度瞬间增加。相反地,如果向马达驱动器449施加“-”的矩形脉冲,则控制马达435的旋转速度瞬间减小。因此,如果从上述矩形脉冲发生单元451向马达驱动器449施加矩形脉冲,则可使上述控制马达435的旋转速度振动化,从而可使带锯齿113的行进速度振动化。
即,在由带锯齿113进行工件W的切削时,带锯齿113在行进方向(移动方向)上振动,且处于正好进行振动切削的状态。因此,在带锯齿113瞬间加速时,处于急剧猛烈移动的状态,可效率良好地进行工件W的切削。
在一般的机床中,在相对于旋转的工件移动切削工具以进行工件的振动切削的情况下,向上述切削工具施加数kHz的高频脉冲以进行切削工具的微小振动。在带锯床中使带锯齿113的行进速度振动化的情况下,需要振动化用于旋转驱动带锯齿113的控制马达439的旋转速度。
但是,在带锯床中,环绕有带锯齿113的驱动轮129的重量大而惯性大,所以即使向马达驱动器449施加如上所述的高频脉冲,也不能按目的使控制马达435的旋转速度振动化。于是,为了使控制马达435的旋转速度振动化而使带锯齿113的行进速度振动化,最好为数Hz~数百Hz的低频,并且是向马达驱动器449施加上升、下降陡峭的矩形脉冲。再有,作为数Hz~数百Hz的低频,如果是波形上升、下降陡峭的脉冲,则波形也可是例如梯形波或正弦波等。
即,通过从矩形脉冲发生单元451向马达驱动器449施加低频矩形脉冲,可使控制马达435的旋转速度、带锯齿113的行进速度振动化。
如上所述,在从矩形脉冲发生单元451向马达驱动器449施加矩形脉冲,使带锯齿113的行进速度振动化以进行工件W的切削时,在从上述矩形脉冲发生单元451施加矩形脉冲时,当矩形脉冲上升时锯速突然急剧增加,当矩形脉冲下降时锯速急剧瞬间减小。
因此,在从上述矩形脉冲发生单元451向马达驱动器449施加的矩形脉冲下降时,由切入速度控制单元453控制切入动作装置421,使带锯齿113相对于工件W的切入速度瞬间急剧增大,则带锯齿113相对于工件W的锯齿切入可良好进行。
即,最好是在使带锯齿113在行进方向上振动的同时,也使带锯齿113相对于工件W的切入速度振动化。这时,通过在带锯齿113的行进速度成为低速时使带锯齿113相对于工件W的切入速度急剧增加,可有效进行锯齿对工件W的切入。这时,即使是工件W中产生加工硬化层的情况下,锯齿前端也可破坏上述加工硬化层并较深地切入工件W,所以即使是易于产生加工硬化层的工件也可容易地切削。
进而,通过提高锯齿对工件的切入性,可抑制由带锯齿与工件W相互摩擦所引起的噪音产生,可比以往更安静地进行工件的切割加工,同时能更良好地切割切割面。
如由上述说明可以理解的那样,由于是采用控制马达435作为用于在带锯床中旋转驱动轮129的马达,并使该控制马达435的输出轴141和上述驱动轮129直接连接的构成,所以构成简单,同时旋转系统的惯性力矩变小,带锯齿113的行进速度的控制性提高,带锯齿113的行进速度的振动化变得容易。
如所理解的那样,通过对在旋转速度控制单元447的控制下而旋转控制的控制马达435施加来自矩形脉冲发生单元451的矩形脉冲,使上述控制马达435的旋转速度急剧增加、减小以使控制马达435的旋转速度振动化,可抑制减小在工件W的切割加工时带锯齿113的纵向振动所引起的噪音产生。
由于带锯床101的带锯齿113的纵向振动是环绕上述驱动轮129和从动轮131的带锯齿113的固有频率,从而是在根本意义被决定的。该固有频率的频带因带锯齿113的板厚和带宽等带锯齿尺寸、上述从动轮131拉伸带锯齿113时的张力以及上述驱动轮129和从动轮131之间的轮间距离而变化,作为各带锯床101的固有振动模式,其为1200Hz~2000Hz左右。
这里,在配备有用于检测在由带锯床101进行工件W的切割加工时的噪音的如麦克风等的噪音检测单元455的同时,上述控制装置439配备有进行由上述噪音检测单元455检测的噪音频率分析的频率分析单元457。再有,上述控制装置439配备有噪音数据表459。
上述噪音数据表459是将噪音振动模式1200Hz~2000Hz划分成例如1200Hz~1400Hz、1401Hz~1600Hz、1601Hz~1800Hz、1801Hz~2000Hz的多个频带并按各划分的频带带有对应地存储要施加矩形脉冲的频带的数据表,噪音的各频带和矩形脉冲的频带间的对应通过预先试验地求得而带有的。
此处,参照图10及图11来说明在施加脉冲以进行切削时所计测的噪音值的实验数据。
首先,图10是在被切削材料为SUS304且直径为200mm、所用锯齿使用SGLB EX 2/3P(44,000cm2后)、基准锯速为40m/min、振动频率为100Hz、切削率为22cm2/min(倍率(オ一バ一ライド)为100%)的条件下进行的实验结果。其是在使锯速变化幅度改变的情况下测量噪音值的结果。再有,锯齿的固有频率为1250Hz。
一方面,图11是在被切削材料为SUS304且直径为200mm、所用锯齿使用SGLB EX 2/3P(44,000cm2后)、锯速为40m/min(±7m/min)、切削率为33cm2/min(倍率为150%)的条件下进行的实验结果。其是在使施加的振动频率改变的情况下测量噪音值的结果。再有,锯齿的固有频率为1250Hz。
根据上述实验结果,通过在70Hz~150Hz附近施加脉冲频率,可具有出现噪音降低效果的倾向。特别地,在100Hz~125Hz范围内可获得显著的效果。
而且,上述控制装置439设有根据由上述频率分析单元457分析的频率及噪音水平检索上述噪音数据表459,并将检索的矩形脉冲的频带输入到上述矩形脉冲发生单元451中的检索单元461,同时配备有具备临时存储由上述频率分析单元457分析的噪音水平的第一、第二存储器463A、463B的存储器463。
进而,上述控制装置439配备有比较在上述第一、第二存储器463A、463B中存储的噪音水平的比较单元465,同时还配备有当上述比较单元465的比较的结果噪音水平为最小时,带有对应地存储由上述频率分析单元457分析的上述频率和由频率变换单元467变换的上述矩形脉冲的频率子噪音数据表469。
在如上的构成中,根据输入单元440输入的工件W的材质、形状、尺寸及预先设定的切削条件,在旋转速度控制单元447的控制下对控制马达435的旋转进行控制,同时根据上述切削条件由切入速度控制单元453对切入动作装置421进行控制,由带锯齿113进行工件W的切割加工,如果上述带锯齿113的磨损逐渐加重,则带锯齿113成为与工件W摩擦的状态,从而逐渐产生噪音。
由噪音检测单元455检测工件W的切割时的上述噪音,将该检测的噪音水平和基准值存储器471中所存储的基准值比较,在检测的噪音水平比基准值大时,从上述矩形脉冲发生单元451向马达驱动器449施加矩形脉冲,如前所述,使控制马达435的旋转速度振动化,从而实现噪音的控制。
即,用频率分析单元457对由上述噪音检测单元455检测的噪音进行频率分析,求出噪音水平最大的频率。于是,将该最大噪音水平存储于存储器463的第一存储器463A中,将该第一存储器463A中存储的噪音水平和上述基准值存储器471中存储的基准值在上述比较单元465中进行比较。
于是,根据由上述频率分析单元457分析的最大噪音水平的固有频率,检索单元461检索噪音数据表459及子噪音数据表469,当可从上述子噪音数据表469检索到与上述固有频率相当的数据时,根据该检索的数据变换上述矩形脉冲发生单元451的矩形脉冲的频率。
在上述子噪音数据表469中不存在与上述固有频率相当的数据的情况下,从上述噪音数据表459检索含有上述固有频率的频带,从带有与该频带对应的矩形脉冲的频带选择期望的频率,使从上述矩形脉冲发生单元451产生的矩形脉冲的频率为上述期望的频率。
然后,用噪音检测单元455检测将上述期望的频率的矩形脉冲施加给上述马达驱动器449以进行工件W的切削时的噪音,将这时的噪音水平存储于上述存储器463的第二存储器463B中,比较存储于第一、第二存储器463A、463B中存储的噪音水平,当第二存储器463B的噪音水平小时将其存储于第一存储器463A中。再有,在最初的比较时,向马达驱动器449施加用于减小噪音水平的矩形脉冲,所以初期存储于第一存储体463A中的噪音水平大于存储于第二存储体463B中的噪音水平。
接着,由频率变换单元467按每一规定频率变换由矩形脉冲发生单元451产生的矩形脉冲的频率,并将每次检测的噪音水平存储于存储器463的第二存储器463B中,通过与第一存储器463A中存储的噪音水平比较来求出最小的噪音水平。于是,使噪音水平成为最小时的矩形脉冲的频率和由上述频率分析单元457分析的上述固有振动频率产生关联并存储于子噪音数据表469中。
如既已理解的那样,由带锯齿113进行工件W的切割加工时产生的噪音由噪音检测单元455检测,该检测的噪音由频率分析单元457进行频率分析,求出噪音水平为最大的固有频率。然后,为减小该固有振动的噪音水平,变换从矩形脉冲发生单元451向马达驱动器449施加的矩形脉冲的频率,且比较按每次变换该矩形脉冲的频率检测的噪音水平,求出最小噪音水平,从而可实现降低噪音的自动化。
即,通过使控制马达435的旋转速度振动化而使带锯齿113的旋转速度振动化,作为进行工件W的振动切削的状态,可抑制并减小由带锯齿113的纵向振动所引起的噪音,所以可比例如在带锯齿是压力接触防振转子的现有构成能更有效地减小由带锯齿的纵向振动所引起的噪音。
再有,日本专利申请第2003-057655号(2003年3月4日申请)、日本专利申请第2003-392256号(2003年11月21日申请)、日本专利申请第2003-435627号(2003年12月26日申请)及日本专利申请第2003-435646号(2003年12月26日申请)的全部内容通过参考并入此说明书。
本发明并不局限于上述发明实施例的说明,通过适当地变更可得到其它多种实施例。