JP2006326823A - 帯鋸盤によるワークの切断加工方法及び帯鋸盤 - Google Patents

Abstract

【課題】帯鋸刃のビビリ振動による騒音を抑制してのワークの切断加工方法及び帯鋸盤を提供する。
【解決手段】駆動ホイール２９と従動ホイール３１とに掛回したエンドレス状の帯鋸刃１３によってワークの切断加工を行うとき、駆動ホイール２９側での帯鋸刃１３の主分力方向の振動と従動ホイール３１側での帯鋸刃１３の主分力方向の振動とがほぼ反転した位相を示す強制振動を帯鋸刃１３に付与してワークの切断を行うものである。そして、前記駆動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動と前記従動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動とがほぼ反転した位相関係にするために、前記駆動ホイールを駆動するためのモータに、帯鋸刃支持系の固有振動数以上のパルスを印加するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯鋸刃を備えた帯鋸盤によるワークの切断加工方法及びその切断加工方法に使用する帯鋸盤に係り、さらに詳細には、帯鋸刃のビビリ振動を抑制してのワークの切断加工方法及びその帯鋸盤に関する。

帯鋸盤には竪型帯鋸盤と横型帯鋸盤とがあるが、理解を容易にするために、横型帯鋸盤を例示して全体的構成について概略的に説明すると、図６に示すように、横型帯鋸盤１は、ベース３を備えており、このベース３上には切断すべきワークＷを固定自在のバイス装置５が装着してある。このバイス装置５は、ワークＷを支持するバイスベッド７上に固定バイスジョー９Ａと可動バイスジョー９Ｂとを対向して備えた構成であって、前記可動バイスジョー９Ｂを作動するための油圧シリンダ１１を備えている。そして、前記ベース３上には、前記ワークＷを切断するための帯鋸刃１３を備えた鋸刃ハウジング１５が前記ワークＷに対して相対的に接近離反する方向、すなわち図示例では上下方向に移動自在に設けられている。

すなわち、この例においては、前記ベース３上に立設したガイドポスト１７に、前記鋸刃ハウジング１５に一体的に備えた昇降部材１９が上下動自在に案内されている。そして、前記鋸刃ハウジング１５をワークＷに対して接近離反する方向、すなわち上下方向に移動するために、切込み作動装置の一例として昇降用油圧シリンダ２１が設けられている。さらに、横型帯鋸盤１には、ワークＷに対する帯鋸刃１３の切込み位置を検出するために、前記鋸刃ハウジング１５の上下動位置を検出してワークＷに対する帯鋸刃１３の切込み位置を検出するための切込み位置検出装置２３が設けられている。

上記切込み位置検出装置２３は、例えばガイドポスト１７に設けた上下方向のリニアスケールと検出ヘッドの構成や、ラックに噛合したピニオンによってロータリーエンコーダを回転する構成等とすることができ、鋸刃ハウジング１５が上下方向に揺動する形式においては鋸刃ハウジングのヒンジ部にロータリーエンコーダを設ける構成とすることができるものであり、種々の構成が採用されている。

前記鋸刃ハウジング１５は左右方向に長いビーム部材２５の左右両側部にホイールハウジング２７Ａ，２７Ｂを備えた構成であって、一方のホイールハウジング２７Ａ内には駆動ホイール２９を回転自在に備え、他方のホイールハウジング２７Ｂ内には従動ホイール３１を回転自在に備えた構成である。そして、前記駆動ホイール２９と従動ホイール３１とに前記帯鋸刃１３を掛回した構成であって、前記両ホイールハウジング２７Ａ，２７Ｂの間には、帯鋸刃１３における歯先をワークＷの方向に指向して帯鋸刃１３を案内保持する帯鋸刃案内装置３３が設けられている。

上述したごとき横型帯鋸盤１の構成は公知であるので、前記構成による作用の説明は省略する。

前記構成において、ＣＮＣなどのごとき制御装置３５の制御の下に、ホイールハウジング２７Ａに装着したモータ３７を回転駆動して駆動ホイール２９を回転し、帯鋸刃１３を回転走行した状態において鋸刃ハウジング１５を下降することにより、帯鋸刃１３によってワークＷの切断加工が行われる。

前記帯鋸刃１３は、当該帯鋸刃１３の幅方向の一側に多数の鋸歯を適宜間隔に備えた構成であって、各鋸歯でもってワークＷの切削を行うことによりワークの切断加工が行われるものである。この際、各鋸歯に作用する切削抵抗は、例えば各鋸歯の摩耗などによって一様ではなく、切削抵抗の変動により帯鋸刃１３の走行方向（主分力方向）に振動（縦振動）を生じ易く、極端な騒音を伴うビビリ振動に発達することがある。

上記ビビリ振動等による騒音を抑制するために、従来は、機械剛性を上げることや、帯鋸刃を防振ローラによって挟み込んだり、カバーでもって騒音が外部へ漏れるのを防止することなどの種々の対策が採られている。しかし、従来の構成においては縦振動に起因するビビリ振動を抑制するには限界があった。

ところで、本発明に関係ある先行例として特許文献１がある。
特開２００４−２８４００６号公報

上記特許文献１に記載の構成においては、帯鋸刃を回動駆動するための制御モータにパルスを印加して帯鋸刃の走行速度を振動化してワークの切断加工を行うものである。このように、帯鋸刃の走行速度を振動化すると、ワークの切断加工が、従来の一般的な帯鋸盤による切断加工よりも良好に行われると共に、騒音発生が抑制されるものである。

すなわち、帯鋸刃の走行速度を振動化することにより、ワークの切断加工及び騒音発生の抑制効果は多少向上するものの、帯鋸刃の縦振動に起因するビビリ振動をより効果的に抑制することが望まれていた。

本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、駆動ホイールと従動ホイールとに掛回したエンドレス状の帯鋸刃によってワークの切断加工を行うとき、前記駆動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動と従動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動とがほぼ反転した位相を示す強制振動を前記帯鋸刃に付与してワークの切断を行うことを特徴とするものである。

また、前記ワークの切断加工方法において、前記駆動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動と前記従動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動とがほぼ反転した位相関係にするために、前記駆動ホイールを駆動するためのモータに、帯鋸刃支持系の固有振動数以上のパルスを印加することを特徴とするものである。

また、駆動ホイールと従動ホイールとに掛回したエンドレス状の帯鋸刃によってワークの切断加工を行う帯鋸盤であって、前記駆動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動と従動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動とがほぼ反転した位相を示す強制振動を前記帯鋸刃に付与する手段を備えていることを特徴とするものである。

また、駆動ホイールと従動ホイールとに掛回したエンドレス状の帯鋸刃を備えた帯鋸盤であって、前記駆動ホイールを回転駆動するためのモータと、前記従動ホイールを回転するためのモータ又は前記従動ホイールを制動するための制動手段とにパルスを印加するためのパルス印加手段を備えていることを特徴とするものである。

また、駆動ホイールと従動ホイールとに掛回したエンドレス状の帯鋸刃を備えた帯鋸盤であって、前記駆動ホイール又は従動ホイール或は帯鋸刃自体に間欠的に加速又は減速を瞬間的に行うための制御手段を備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、駆動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動と従動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動とがほぼ反転した位相を示す振動としてあるので、帯鋸刃によるワークの切削領域付近では互いの振動を打ち消し合う作用が生じ、ビビリ振動を効果的に抑制することができる。

以下、図面を用いて本発明に係る実施形態について説明するに、前述した従来の構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。

図１を参照するに、図１に示す構成においては、前記駆動ホイール２９側での帯鋸刃１３の主分力方向の振動と前記従動ホイール３１側での帯鋸刃１３の主分力方向の振動とがほぼ反転した位相を示す強制振動を前記帯鋸刃１３に付与するために、前記制御装置３５に備えたパルス印加手段（図１には図示省略）により、前記モータ３７に対して駆動ホイール２９，従動ホイール３１及び帯鋸刃１３をも含めたシステムすなわち帯鋸刃支持系の固有振動数以上のパルス（上記固有振動数の周期よりも小さな周期のパルス）を印加して、前記駆動ホイール２９側での帯鋸刃１３の主分力方向の振動と前記従動ホイール３１側での帯鋸刃１３の主分力方向の振動とをほぼ反転した位相としているものである。

すなわち、モータ３７の回転による帯鋸刃１３の駆動走行時に、上記モータ３７に前記帯鋸刃支持系の固有振動数以上のパルスを印加して急激に加減速する（強制振動する）と、帯鋸刃１３を回転伝達手段として従動回転する従動ホイール３１は、従動ホイール３１自体の慣性力と帯鋸刃１３の延びにより、瞬間的に駆動ホイール２９の回転に追従しない時間が発生する。そこで、前記固有振動数以上の振動数で加減速を行うべくパルスをモータ３７に印加し、例えばロータリーパルスエンコーダ、タコゼネレータ等のごとき適宜の回転検出手段３０Ａによって駆動ホイール２９の回転速度を検出すると、波形Ａに示すように、モータ３７に印加されたパルスに対応した速度変化（強制振動による主分力方向の縦振動）が検出された。そして、駆動ホイール２９とワークＷとの間（駆動ホイール２９側）での帯鋸刃１３の回転速度を回転検出手段３０Ｂによって検出すると、波形Ｂ１に示されるように、前記波形Ａとほぼ同位相の波形（強制振動による主分力方向の縦振動）が検出された。

そして、回転検出手段３０Ｃによって従動ホイール３１の回転速度を検出すると、波形Ｂ２に示されるように、前記波形Ａとほぼ逆位相（ほぼ１８０°反転した位相）の波形（強制振動による主分力方向の縦振動）が検出された。また、回転検出手段３０Ｄによって従動ホイール３１とワークＷとの間（従動ホイール３１側）での帯鋸刃１３の回転速度を検出すると、波形Ｂ３に示されるように、前記波形Ａとほぼ逆位相の波形（強制振動による主分力方向の縦振動）が検出された。上述のように、駆動ホイール２９側の強制振動による主分力方向の縦振動（波形Ｂ１）と従動ホイール３１側の強制振動による主分力方向の縦振動（波形Ｂ３）はほぼ反転した位相を示す波形であるから、前記駆動ホイール２９と従動ホイール３１とのほぼ中間領域、すなわちワークＷの切断領域の縦振動を検出すべく、回転検出手段３０ＥによってワークＷに近接した位置での帯鋸刃１３の回転速度を検出すると、波形Ｂ４に示すように、前記波形Ｂ１と波形Ｂ３との打消し作用によって減衰した波形（強制振動による主分力方向の縦振動による波形）が検出された。すなわちビビリ振動がより効果的に抑制されていることが確認できた。

上記説明により理解されるように、帯鋸刃１３によってワークＷの切削を行うときのビビリ振動を抑制するには、駆動ホイール２９側の帯鋸刃１３の主分力方向の振動と、従動ホイール３１側の帯鋸刃１３の主分力方向の振動とがほぼ逆位相（ほぼ１８０°反転した位相）となるように、帯鋸刃１３に強制振動（走行方向（主分力方向）の縦振動）を付与すれば良いことになる。上記強制振動を付与する構成としては、前述したごとく、モータ３７に固有振動数以上のパルスを印加する構成に代えて、次のごとき構成とすることも可能である。

図２を参照するに、この図２に示し概念的に示した実施形態においては、駆動ホイール２９を回転するためのモータ３７と同様のモータ３９が従動ホイール３１に連動連結してある。そして前記制御装置３５の制御の下にモータ３７，３９を同期回転している状態にあるとき、前記モータ３７，３９等にそれぞれ逆位相のパルスを印加するためのパルス印加手段を備えている。すなわち、パルス発生手段４１において発生したパルスを一方のモータ３７（３９）に印加し、かつ他方のモータ３９（３７）には、前記パルスを反転手段４３により反転して印加する構成である。

上記構成により、同期回転している一方のモータ３７（３９）には正のパルスが印加され、他方のモータ３９（３７）には反転した負のパルスが印加される。したがって、例えば一方のモータ３７が正パルスの印加によって一瞬的に強制的に増速されるのに対して他方のモータ３９は負パルスの印加によって一瞬的に強制的に減速される。よって、一方のモータ３７の回転によって帯鋸刃１３は一瞬的に強制的に増速されることとなり、他方のモータ３９の回転によって帯鋸刃１３は一瞬的に強制的に減速されることになる。

したがって、一方のモータ３７によって回転される駆動ホイール２９によって帯鋸刃１３に強制的に付与される縦振動と、他方のモータ３９によって回転される従動ホイール３１によって帯鋸刃１３に強制的に付与される縦振動とはほぼ１８０°反転した位相を示すことになる。上述のように位相が互いに逆の駆動ホイール２９側の主分力方向の振動と従動ホイール３１側の主分力方向の振動は、駆動ホイール２９と従動ホイール３１との間のワーク切断領域付近において互いに打ち消し合うこととなり、主分力方向の振動が抑制されるものである。すなわち帯鋸刃１３のビビリ振動が抑制されることとなり、騒音が解消されるものである。

ところで、前記説明においては、駆動ホイール２９を回転するモータ３７と従動ホイール３１を回転するモータ３９とに１８０°位相を反転したパルス（逆位相のパルス）を印加して、モータ３９を一瞬的に強制的に増減速する場合について説明したが、前記モータ３９に代えて、例えば制動装置４３を採用した構成とすることも可能である。このように、制動装置４３を採用した構成においては、前記パルス発生手段４１において発生したパルスを、反転することなくそのまま印加すれば良いものである。

すなわち、上記構成においては、パルス発生手段４１で発生したパルスをモータ３７と制動装置４３とに同時に印加すると、モータ３７においては瞬間的に強制的に増速され、制動装置４３は従動ホイール４３の回転を瞬間的に強制的に制動し減速するので、前述同様の作用，効果を奏し得るものである。

さらに、帯鋸刃１３に強制的に縦振動（主分力方向の振動）を付与する構成としては、図３に示すように、帯鋸刃１３の一部に湾曲部を強制的に形成することを周期的に又はランダムに繰り返すピンチローラユニット３２を複数備えた攻勢とすることも可能である。このように、ピンチローラユニット３２を備えた構成においては、ピンチローラユニット３２によって帯鋸刃１３の湾曲を瞬間的に繰り返すことにより、帯鋸刃１３に瞬間的な増速、減速を付与して強制的に縦振動を付与することができ、前述同様にビビリ振動を抑制することができるものである。

前記説明より理解されるように、帯鋸刃１３によってワークＷの切断加工時に帯鋸刃１３に生じた走行方向（主分力方向）のビビリ振動を抑制するには、帯鋸刃１３を瞬間的に強制的に増速又は減速して帯鋸刃１３に縦振動を付与すれば良いものである。したがって、例えば図４に示すように、帯鋸盤の機体に備えた例えばソレノイドあるいは圧電アクチュエータ等のごとき適宜のアクチュエータ４７の作動によって制動子４９を駆動ホイール２９又は従動ホイール３１の適宜一方又は両方に同時に又は僅かにタイミングをずらして押圧して、瞬間的に制動して一瞬的に強制的に減速する構成を採用することも可能である。また、帯鋸刃１３を一瞬的に強制的に減速する構成としては、図４に示すように、前記機体側の複数箇所に備えたアクチュエータ５１のタイミングをずらして瞬間的に開閉動作されるクランプ５３によって、走行している帯鋸刃１３を一瞬的にクランプ、アンクランプする構成とすることも可能である。

さらには、図５に示すように、駆動ホイール２９及び／又は従動ホイール３１と同軸に一体的に回転する回転ホイール５５を備え、この回転ホイール５５の周面に適宜間隔に多数備えた突出部（突起部）５７と当接して出没自在なピン又はボールプランジャ５９をスプリングなどのごとき弾性部材６１によって突出する方向へ付勢して備えたプランジャ装置６３を機体側に備えた構成とすることも可能である。

上記構成によれば、回転ホイール５５に備えた突出部５７がプランジャ装置６３におけるプランジャ５９に当接するごとに回転ホイール５５の回転が減速される。そして、弾性部材６１の付勢力に抗してプランジャ５９を押圧し、このプランジャ５９を突出部５７が乗り越えると通常の回転速度に復帰される。したがって、前記回転ホイール５５は瞬間的に増減速することを繰り返して回転されるものであるから、この回転ホイール５５と一体的に回転する駆動ホイール２９及び／又は従動ホイール３１も回転ホイール５５と同様の回転をすることとなり、掛回してある帯鋸刃１３に強制的に縦振動を付与することができるものである。

なお、突出部５７とプランジャ装置６３とを設ける位置は相対的なものであり、回転ホイール５５に多数のプランジャ装置６３を備えて、機体側に突出部５７を設ける構成とすることも可能である。さらに、前記構成において、回転ホイール５５と回転ホイール５５を支軸した回転軸との間にトーションスプリング等を介在すると共に上記回転軸に対して回転ホイール５５を僅かに回動自在な構成とすることも可能である。このような構成とすることにより、前記突出部５７がプランジャ５９に当接したときに前記トーションスプリングが蓄勢され、突出部５７がプランジャ５９を乗り越えたときに前記トーションスプリングの蓄勢が瞬間的に解放されて回転ホイール５５が回転方向へ強制的に増速される。したがって、この増速された回転時の回転ホイール５５が駆動ホイール２９又従動ホイール３１の一部と当接して、駆動ホイール２９又は従動ホイール３１を一瞬的に強制的に増速することも可能である。

上記構成とすることにより、回転ホイール５５によって帯鋸刃１３に対して帯鋸刃１３の走行方向に一瞬的に強制的に減速，増速する振動を付与できることとなるものであり、帯鋸刃１３のビビリ振動を抑制することができるものである。

また、帯鋸刃１３のビビリ振動を抑制するために、帯鋸刃１３に縦振動を強制的に付与する構成としては、駆動ホイール２９及び／又は従動ホイール３１の一方又は両方にハンマー等の打撃子によって回転方向の衝撃（打圧）を付与する構成とすることも可能である。すなわち、帯鋸刃１３のビビリ振動を抑制するために、帯鋸刃１３に縦振動を強制的に付与する構成としては種々の構成を採用することが可能である。

本発明の実施形態に係る帯鋸盤の主要な構成を概念的、概略的に示した構成説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る帯鋸盤の主要な構成を概念的、概略的に示した構成説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る帯鋸盤の主要な構成を概念的、概略的に示した構成説明図である。 駆動ホイール又は従動ホイール或は帯鋸刃を一瞬的に制動し減速する場合の構成を示す説明図である。 駆動ホイール又は従動ホイール或は帯鋸刃を一瞬的に制動し減速する場合の構成を示す説明図である。 従来の横型帯鋸盤の全体的構成を概略的に示す説明図である。

符号の説明

１３ 帯鋸刃
１５ 鋸刃ハウジング
２９ 駆動ホイール
３１ 従動ホイール
３７，３９ モータ
４１ パルス発生手段
４３ 制動装置
４７ アクチュエータ
４９ 制動子
５３ クランプ
５５ 回転ホイール
６３ プランジャ装置

Claims (5)

1. 駆動ホイールと従動ホイールとに掛回したエンドレス状の帯鋸刃によってワークの切断加工を行うとき、前記駆動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動と従動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動とがほぼ反転した位相を示す強制振動を前記帯鋸刃に付与してワークの切断を行うことを特徴とする帯鋸刃によるワークの切断加工方法。
2. 請求項１に記載のワークの切断加工方法において、前記駆動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動と前記従動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動とがほぼ反転した位相関係にするために、前記駆動ホイールを駆動するためのモータに、帯鋸刃支持系の固有振動数以上のパルスを印加することを特徴とする帯鋸刃によるワークの切断加工方法。
3. 駆動ホイールと従動ホイールとに掛回したエンドレス状の帯鋸刃によってワークの切断加工を行う帯鋸盤であって、前記駆動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動と従動ホイール側での帯鋸刃の主分力方向の振動とがほぼ反転した位相を示す強制振動を前記帯鋸刃に付与する手段を備えていることを特徴とする帯鋸盤。
4. 駆動ホイールと従動ホイールとに掛回したエンドレス状の帯鋸刃を備えた帯鋸盤であって、前記駆動ホイールを回転駆動するためのモータと、前記従動ホイールを回転するためのモータ又は前記従動ホイールを制動するための制動手段とにパルスを印加するためのパルス印加手段を備えていることを特徴とする帯鋸盤。
5. 駆動ホイールと従動ホイールとに掛回したエンドレス状の帯鋸刃を備えた帯鋸盤であって、前記駆動ホイール又は従動ホイール或は帯鋸刃自体に間欠的に加速又は減速を瞬間的に行うための制御手段を備えていることを特徴とする帯鋸盤。

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