JP2007001001A - 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Ｗの切断を行うとき、前記駆動ホイール２９の回転方向への振動と従動ホイール３１の回転方向への振動とがほぼ反転した位相を示すための強制振動を前記駆動ホイール２９に付与してワークＷの切断を行う。そして、前記駆動ホイール２９を回転方向に振動するために、周波数が１１６Ｈｚ〜１３５Ｈｚのパルス、望ましくは１２７Ｈｚのパルスを前記駆動ホイール２９を回転駆動するための駆動モータ３７に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１２に概念的、概略的に示すように、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ス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、ワークの切断加工時の騒音発生の抑制効果は多少とも向上するものの、帯鋸刃の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を行うとき、前記駆動ホイールの回転方向への振動と従動ホイールの回転方向への振動とがほぼ反転した位相を示すための強制縦振動を前記駆動ホイール又は従動ホイール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、前記切断加工方法において、前記駆動ホイールを回転方向に振動させるために、周波数が１１６Ｈｚ〜１３５Ｈｚのパルス，望ましくは１２７Ｈｚのパルスを前記駆動ホイールを回転駆動するための駆動モータに印加することを特徴とするものである。

また、前記帯鋸刃による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振幅と従動ホイール側での帯鋸刃の振幅との比率が約１になるように、前記駆動ホイール又は従動ホイールの一方を回転方向へ強制的に振動させて、前記帯鋸刃を主分力方向に振動させ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縦振動を前記帯鋸刃に付与して、前記駆動ホイールと従動ホイールとの間に前記主分力方向の振動の節を形成し、この節の部分において摩擦形ビビリ振動を遮断して、ワークの切断加工時における摩擦形ビビリ振動を抑制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を行うとき、前記帯鋸刃へ付与した縦方向の強制縦振動の節を、前記ワークの切断幅のほぼ中央部に生じさせ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、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するためのモータと、前記駆動ホイールの回転方向への振動と従動ホイールの回転方向への振動とがほぼ反転した位相を示すための振動を前記駆動ホイールに付与するための強制振動付与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節が生じ、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（すなわち帯鋸刃１３の回転方向又は走行方向の振動であって縦振動である）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縦振動を前記帯鋸刃１３に付与するための強制振動付与手段を備えている。すなわち、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）を前記モータ３７に印加している。

上述のように、モータ３７に立上り、立下りが急峻な矩形波パルスを印加して、モータ３７の回転を回転方向へ瞬間的に増速し、また回転を減速することを交互に繰り返して振動を付与すると、駆動ホイール２９の回転方向への増速、減速の繰り返しによる振動が帯鋸刃１３を介して従動ホイール３１へ伝達される。そして、印加する前記パルスが適正周波数のとき、記駆動ホイール２９側での帯鋸刃１３の主分力方向（回転方向）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となるものである。

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（瞬間的に）に加速すること、減速することを交互に繰り返すと、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の延び等により、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。

すなわち、駆動ホイール２９を回転駆動するための前記モータ３７の回転速度を瞬間的に加速し、減速することを繰り返すために、前記モータ３７に矩形波パルスを印加して回転速度を瞬間的に加速すると、帯鋸刃１３の下側（ワークＷを切断する側）では瞬間的に引っ張られる傾向にあり、帯鋸刃１３の上側では瞬間的に圧縮される傾向にある。そして、次の瞬間には、前記引っ張りや圧縮が解消されることになって、帯鋸刃１３の走行方向（主分力方向、縦方向）の振動を生じる。そして、上記主分力方向の振動が従動ホイール３１に伝達されて、従動ホイール３１は回転方向に振動することになる。

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によって空切削時（エアーカット時）の駆動ホイール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（モータ３７にパルスを印加して、帯鋸刃１３に強制的に付与した縦振動、すなわち強制縦振動による主分力方向の振動）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（強制縦振動による主分力方向の振動）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（強制縦振動による主分力方向の振動）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（強制縦振動による主分力方向の振動）が検出された。

上述のように、駆動ホイール２９側の強制縦振動による主分力方向の振動（波形Ｂ１）と従動ホイール３１側の強制縦振動による主分力方向の振動（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（強制縦振動による主分力方向の振動による波形）が検出された。

上記説明より理解されるように、帯鋸刃支持系の固有振動数以上のパルスをモータ３７に付与し、上記モータ３７の回転速度を瞬間的に加速、減速することを交互に繰り返して駆動ホイール２９の回転方向（帯鋸刃の主分力方向）への振動を強制的に付与すると、帯鋸刃１３を介して従動回転される従動ホイール３１には、駆動ホイール２９の回転方向の強制縦振動に対して約１８０°位相が反転した回転方向の振動（帯鋸刃の主分力方向の振動）を生じることになる。

そして、駆動ホイール２９，従動ホイール３１に掛回した帯鋸刃１３は、駆動ホイール２９の回転方向の振動及び従動ホイール３１の回転方向の振動の影響を受けて、帯鋸刃１３の駆動ホイール２９側においては、駆動ホイール２９の回転方向の振動にほぼ等しい位相の縦振動（主分力方向の振動）を生じ、帯鋸刃１３の従動ホイール３１側においては、従動ホイール３１の回転方向の振動にほぼ等しい位相の縦振動（主分力方向の振動）を生じることになる。すなわち帯鋸刃１３の駆動ホイール２９側及び従動ホイール３１側にはそれぞれ位相がほぼ反転した主分力方向の振動が発生する。

そして、帯鋸刃１３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とが交差する位置（駆動ホイール２９と従動ホイール３１との中間位置）では相互の振動が打ち消し合って振動のない領域，すなわち節（ノード）ができた状態となる。このように、駆動ホイール２９と従動ホイール３１との間に、帯鋸刃１３の主分力方向（回転方向）の振動の節が形成されると、駆動ホイール２９と従動ホイール３１との間で往復する傾向にある帯鋸刃１３自体の縦振動を断ち切る形となり、摩擦形ビビリ振動を抑制することができるものである。

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に強制縦振動（走行方向（主分力方向）の振動）を付与すれば良いことになる。そこで、駆動モータ３７を回転方向に瞬間的に加速することと減速することを交互に繰り返して振動して、ビビリ振動による騒音を抑制するために、駆動モータ３７へ付与するパルスの適正周波数を確認するために実験を行った。

ところで、帯鋸刃１３としては、鋸幅寸法２７ｍｍ，厚さ寸法０．９５ｍｍの帯鋸刃から鋸幅寸法８０ｍｍ，厚さ寸法１．６ｍｍまでの帯鋸刃が一般的である。この種の帯鋸刃によってワークの切削を行うと、切削抵抗の変動を受けて走行方向に振動を生じ易いものである。この走行方向の振動によって摩擦形ビビリ振動を誘発し、帯鋸刃１３における鋸歯先の摩耗に伴って極めて不快な騒音を発することが知られている。上記不快な騒音の周波数，すなわち摩擦形ビビリ振動による周波数は、帯鋸刃の数種によっても異なるが、経験的に７００Ｈｚ〜２００００Ｈｚ程度であることが知られている。

実験に当たっては、鋸幅寸法６７ｍｍ，厚さ寸法１．６ｍｍの帯鋸刃を用い、鋸速５２ｍ／ｍｉｎの条件で振動を測定（検出）した。そして、帯鋸刃の走行方向の速度変化（駆動ホイール２９の回転方向の速度変化）が±８ｍ／ｍｉｎとなるように、駆動モータ３７にパルスを付与してパルス鋸速変動（±８ｍ／ｍｉｎのこと）を行った。すなわち、駆動ホイール３７の回転方向の振動によって帯鋸刃が瞬間的に加速、減速される速度は±８ｍ／ｍｉｎである。

まず、ワークＷの切削時とワークＷの切削を行うことのない無負荷時の状態（エアーカット時）との比較を行うために、次の各箇所において帯鋸刃１３の走行方向（主分力方向）の振動の検出を行った。すなわち、図２に示す位置Ｘ１は駆動ホイール２９の位置、Ｘ２は、駆動ホイール側の帯鋸刃案内装置３３と駆動ホイール２９との間の位置，Ｘ３は上記帯鋸刃案内装置３３と駆動ホイール２９との間で前記帯鋸刃案内装置３３に近接した位置である。Ｘ４は従動ホイール３１側の帯鋸刃案内装置３３とワークＷとの間の位置、Ｘ５は従動ホイール３１と従動ホイール３１側の帯鋸刃案内装置３３との間で、この帯鋸刃案内装置３３に近接した位置である。さらに、Ｘ６は従動ホイール３１と前記帯鋸刃案内装置３３との間の位置で、Ｘ７は従動ホイール３１の位置である。

実験にあたり、鋸速５２ｍ／ｍｉｎで一定回転（モータ３７にパルスを付与することのない状態）したときの位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６及びＸ７での主分力方向の振動を測定し、位置Ｘ１における主分力方向の振動と各位置Ｘ２〜Ｘ７における主分力方向の振動とを対比すると、図２の表の一段目に示されるとおりであった。すなわち、モータ３７が一定回転であることにより、位置Ｘ１〜Ｘ７においては雑音的に多少の振動はあるものの、大きく変化する振動が検出されることなく一定回転である。

次に、モータ３７に回転方向（帯鋸刃の主分力方向）の振動を付与するために、モータ３７に５８Ｈｚの矩形波パルスを印加すると、図２の表の２段目に示されるとおりであった。位置Ｘ１での位相と位置Ｘ２〜Ｘ７での位相はほぼ一致した振動であった。次に、共振点（固有振動数）である８８Ｈｚのパルスを駆動モータ３７に付与して振動化すると、図２の表の３段目に示すとおりであった。すなわち、この場合、駆動ホイール２９の位置Ｘ１においては見かけ上振動しておらず、一定回転の時とほぼ同一である。しかし、位置Ｘ２〜Ｘ７側へ位置が変わると次第に振幅が大きくなり、共振していることがわかる。

次に、固有振動数以上の振動を付与すべく、モータ３７に１０２Ｈｚのパルスを印加してモータ３７の回転を振動化した場合は、図２の表の４段目に示すとおりである。この場合、位置Ｘ１での振動に対し、位置Ｘ２，Ｘ３（ワークＷと駆動ホイール２９との間の位置）での振動は抑制されており、位置Ｘ４〜Ｘ７において振動が次第に大きくなっている。そして、位置Ｘ１での振動と対比すると、表より明らかなように位相がほぼ反転していることがわかる。

次に、モータ３７に１１６Ｈｚのパルスを印加してモータ３７の回転を振動化した場合は、図２の表の５段目に示されているとおりであった。この場合位置Ｘ１での振動と位置Ｘ２，Ｘ３での振動を対比すると、位相はほぼ一致している。そして、位置Ｘ４〜Ｘ７での振動の位相は位置Ｘ１での振動に対してほぼ反転した位相を示す振動であって、位置Ｘ４〜Ｘ７において振動は次第に大きくなっている。上記により、位置Ｘ３と位置Ｘ４との間において帯鋸刃の主分力方向の振動の節が生じていることがわかる。

次に、駆動ホイール２９側での帯鋸刃１３の振幅と従動ホイール３１側での帯鋸刃１３の振幅の比率が１となるように、１２７Ｈｚのパルスをモータ３７に印加してモータ３７の回転を振動化した場合は、図２の表の６段目に示すとおりであった。この場合、位置Ｘ１での振動と位置Ｘ２，Ｘ３での振動の位相はほぼ同位相であり、位置Ｘ１での振動と位置Ｘ５〜Ｘ７での振動の位相はほぼ反転している。そして位置Ｘ４での振動は抑制された状態にある。したがって、この場合には、位置Ｘ４に近接した位置でワーク側の位置に節が生じていることがわかる。

次に、前記振幅比率が０．７８となる１３５Ｈｚのパルスをモータ３７に印加してモータ３７の回転を振動化した場合は、図２の表の７段目に示すとおりである。この場合、位置Ｘ１での振動の位相に対して位置Ｘ２，Ｘ３での振動の位相はほぼ同一であり、位置Ｘ５〜Ｘ７での振動の位相は位置Ｘ１での振動の位相に対して反転した位相を示す振動である。そして、位置Ｘ４での振動は抑制された状態にあるが、位置Ｘ１での振動と位相がほぼ一致している。したがって、位置Ｘ４に近接した位置で従動ホイール３１側の位置に節が生じていることがわかる。

以上のことにより、固有振動数以上のパルスをモータ３７に印加してモータ３７の回転を振動化し、駆動ホイールの回転を振動化すると、駆動ホイール２９と従動ホイール３１との間に、帯鋸刃の主分力方向の振動（縦振動）による節が発生し、モータ３７へ印加するパルスの振動数を次第に大きくすると、節の発生位置を駆動ホイール２９側から従動ホイール３１側に次第に移動する。そして、駆動ホイール２９側の帯鋸刃１３の振幅と従動ホイール３１側の振幅がほぼ等しい状態、すなわち振幅比率１となる１２７Ｈｚのパルスをモータ３７へ印加してモータ３７の回転を振動化すると、駆動ホイール２９と従動ホイール３１とのほぼ中央位置に節を生じさせることができる。

したがって、バイス装置５によってワークＷを挟持してワークＷの切断を行うとき、図１２に示すワークＷの大小によってワークＷの左右方向の中心位置が左右方向に変化した場合であっても、モータ３７へ印加するパルスの周波数を適正に設定することにより、ワークＷの中心位置（切断幅のほぼ中央）付近に前記節を生じさせることができる。よって、帯鋸刃１３の縦振動が抑制された領域でもってワークＷの切断を行うこととなり、ワークの切断精度をより向上させることができるものである。

前記駆動ホイール２９と従動ホイール３１とのほぼ中央位置は帯鋸刃１３によってワークＷを切断する領域にほぼ一致するものであるから、モータ３７へ印加するパルスの周波数は１２７Ｈｚを間にして１１６Ｈｚ〜１３５Ｈｚであることが望ましいものである。

次に、図２に示した条件と同一条件の下に、ワークＷとしてＳＵＳ３０４，直径４００ｍｍの丸棒を切削率６０ｃｍ² ／ｍｉｎで実際に切削したときの測定結果は図３に示すとおりである。図３より明らかなように、ワークＷの切削時に発生する摩擦形ビビリ振動は、図２に示した帯鋸刃１３の主分力方向の振動（モータ３７の回転を振動化して帯鋸刃１３に強制的に付与した強制縦振動）に重畳した状態にある。そして、強制縦振動の節が、駆動ホイール２９と従動ホイール３１とのほぼ中央部に発生する状態、すなわち１１６Ｈｚの周波数のパルスをモータ３７へ付与してモータ３７の回転を振動化すると、前記ビビリ振動が消滅していることがわかる。

すなわち、帯鋸刃１３の駆動ホイール２９と従動ホイール３１とのほぼ中央部付近に、強制縦振動による節が生じると、帯鋸刃１３に上記節が生じている付近においてワークＷの切削を行うことになるので、ワークＷを帯鋸刃１３との摩擦によるビビリ振動が効果的に抑制されるものである。すなわち、ワークＷの切削時に発生したビビリ振動は強制縦振動に重畳した状態にあるので、ビビリ振動が帯鋸刃１３上を帯鋸刃１３の長手方向へ伝達されるとき、前記節の位置において振動の伝達が断ち切られることとなってビビリ振動が抑制されるものである。したがって、帯鋸刃１３に強制縦振動を付与して節を生じさせる位置は、重畳したビビリ振動が駆動ホイール２９と従動ホイール３１との間で往復することを断ち切ることのできる位置、すなわち駆動ホイール２９と従動ホイール３１との間であれば、ビビリ振動を抑制できることになる。

前述のごとく、モータ３７の回転を振動化し、駆動ホイール２９の回転を振動化して前記ワークＷの切削を行ったときに測定した振動騒音値は、図４〜図６に示すとおりであった。なお、図４〜図６において、「ｏｖｅｒａｌｌ：○○○ｄＢ(A)ｒ」は全体（トータル）の音圧、「Ｍａｇ」はＭａｇｎｉｔｕｄｅを意味し、測定値の大小を表わす。また「Ｈａｎｎ」はＨａｎｎｉｎｇウインドウという窓関数を意味する。さらに「Ｘ：○○○Ｈｚ」はピーク周波数、「Ｙ：○○○ｄＢ(A)ｒ」はピーク音圧を表す。

図４（Ａ）は通常切削時（図３の表の１段目の切削時）の測定結果である。この場合、ピーク周波数８７５Ｈｚにおいて騒音値は約９７．１ｄＢ（Ａ）であった。そして、図３の表の２段目に示すように５８Ｈｚのパルスをモータ３７へ印加して、モータ３７の回転を振動化したときに測定した騒音値は図４（Ｂ）に示すとおりであり、ピーク周波数は８８１．２５０Ｈｚとなり、全体の騒音パワーは約９６．６ｄＢ（Ａ）となった。同様に、図３の表の３段目に示す８８Ｈｚのパルスをモータ３７へ印加して振動化したときは、図４（Ｃ）に示すとおりであり、ピーク周波数は８８１．２５０Ｈｚとなり、全体の騒音パワーは約９６．３ｄＢ（Ａ）となった。

また、図３の表の４段目に示す１０２Ｈｚのパルスをモータ３７に印加して振動化したときには、図５（Ａ）に示すとおりであり、ピーク周波数は８８１．２５０Ｈｚとなり、全体の騒音パワーは約９３．８ｄＢ（Ａ）となった。さらに、図３の表の５段目の１１６Ｈｚ，６段目の１２７Ｈｚ，７段目の１３５Ｈｚのパルスをモータ３７へ印加して振動化したときには、図５（Ｂ），図６（Ａ），（Ｂ）に示すとおりであり、ピーク周波数は、それぞれ８３７．５００Ｈｚ，１２５．０００Ｈｚ，８３７．５００Ｈｚとなり、全体の騒音パワーは、それぞれ約７８．４ｄＢ（Ａ），約７７ｄＢ（Ａ）及び約７７．９ｄＢ（Ａ）となった。

以上のごとき結果をまとめると、図７（Ａ）に示すように、固有振動数８８Ｈｚのパルスをモータ３７に印加して駆動ホイール２９の回転を振動化すると、駆動ホイール２９側と従動ホイール３１側において帯鋸刃１３の主分力方向の振動の位相が、図７（Ａ）の位相曲線で示すように反転する。そして、ビビリ振動による騒音値は、図７（Ｃ）に示すように、固有振動数以上の周波数のパルスをモータ３７に印加してモータ３７の回転を振動化すると、急激に減少する。上記騒音値は、駆動ホイール２９側と従動ホイール３１側の帯鋸刃１３の振幅の比率が１となる１２７Ｈｚのパルスをモータ３７へ印加してモータ３７の回転を振動化したときに最小になり、通常切削時の騒音値（約９７．１ｄＢ（Ａ））との差は約２０．１ｄＢ（Ａ）となるものである。

したがって、騒音値の測定結果から、モータ３７の回転を振動化するために印加するパルスの周波数は１１６Ｈｚ〜１３５Ｈｚであることが望ましく、１２７Ｈｚが最も望ましいものである。

ところで、音圧（騒音値）（ｄＢ）は次式で表わされる。

帯鋸刃１３の主分力方向に強制縦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。すなわち、図８を参照するに、この図８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、強制振動付与手段としてのパルス発生手段４１において発生した矩形波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帯鋸刃１３の縦振動と、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、帯鋸刃１３の主分力方向の振動が抑制されるものである。すなわち前述同様に、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速すること、減速することを交互に繰り返す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、瞬間的に増速することと減速することとが交互に繰り返されることとなり、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９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を複数備えた構成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、減速を繰り返し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すること、減速することを繰り返して帯鋸刃１３に主分力方向の振動を付与すれば良いものである。したがって、例えば図１０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ことを繰り返す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１０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、アンクランプすることを繰り返す構成とすることも可能である。

さらには、図１１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の回転が瞬間的に減速される。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は瞬間的に増速すること、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すること，増速することを繰り返して振動を付与できることとなるものであり、前述同様に帯鋸刃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。 モータに各周波数のパルスを印加してモータの回転を振動化して空切削を行ったときの各箇所の帯鋸刃の回転方向（主分力方向）の振動を示す測定結果の説明図である。 モータに各周波数のパルスを印加してモータの回転を振動化してワークの実切削を行ったときの各箇所の帯鋸刃の回転方向の振動を示す測定結果の説明図である。 ワークの実切削時の騒音値の測定結果の説明図である。 ワークの実切削時の騒音値の測定結果の説明図である。 ワークの実切削時の騒音値の測定結果の説明図である。 測定結果による位相曲線，共振曲線，騒音値の関係を示す説明図である。 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３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 (6)

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を行うとき、前記駆動ホイールの回転方向への振動と従動ホイールの回転方向への振動とがほぼ反転した位相を示すための強制縦振動を前記駆動ホイール又は従動ホイール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、前記駆動ホイールを回転方向に振動させるために、周波数が１１６Ｈｚ〜１３５Ｈｚのパルス、望ましくは１２７Ｈｚのパルスを前記駆動ホイールを回転駆動するための駆動モータに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. 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振幅と従動ホイール側での帯鋸刃の振幅との比率が約１になるように、前記駆動ホイール又は従動ホイールの一方を回転方向へ強制的に振動させて、前記帯鋸刃を主分力方向に振動させ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。
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縦振動を前記帯鋸刃に付与して、前記駆動ホイールと従動ホイールとの間に前記主分力方向の振動の節を形成し、この節の部分において摩擦形ビビリ振動を遮断して、ワークの切断加工時における摩擦形ビビリ振動を抑制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。
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によってワークの切断を行うとき、前記帯鋸刃へ付与した縦方向の強制縦振動の節を、前記ワークの切断幅のほぼ中央部に生じさせ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。
6. 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するためのモータと、前記駆動ホイールの回転方向への振動と従動ホイールの回転方向への振動とがほぼ反転した位相を示すための振動を前記駆動ホイールに付与するための強制振動付与手段を備えていることを特徴とする帯鋸盤。

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