JP2013103316A

JP2013103316A - 金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法及び装置

Info

Publication number: JP2013103316A
Application number: JP2011250316A
Authority: JP
Inventors: Nin Tanaka; 認田中
Original assignee: NIPPON EIKI KK
Current assignee: NIPPON EIKI KK
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-30
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: JP5530997B2

Abstract

【課題】作業効率が良く、自動的に、かつ低コストで金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法及び装置を開発する。
【解決手段】ワーク保持ローラ２ａ、側面ガイドローラ、ワーク旋回駆動ローラ、周縁ガイドローラ、面取り又は開先加工を行うワークカッター１を配置すると共に、ワークを垂直に立てた状態で側面ガイドローラで挟持し、ワーク保持ローラ上に載せてワーク加工位置方向へ移動させ、ワーク両面に配置したワーク旋回駆動ローラ間に押し込むと同時に旋回させつつワークカッター１方向への送り込む。次にワークカッター１へ押付けて切り込みを開始し、所定量の深さまで切り込みが入った時点で周縁ガイドローラに接触させて切り込み量を一定に制限させ、全周の切り込みが終了した時点でワーク旋回駆動ローラを逆回転させ、ワーク保持ローラ２ａに載せて、ワーク加工位置から取り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製円盤状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する方法及び装置に関する。

従来、ワーク特に、金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工することはかなり難しく、ＮＣ制御によるロボット等の複雑な装置を用いて行われている。しかし、一般にバリを除去する程度の金属製ワークの面取り又は開先加工する程度のために、このような高価な装置を使用することはない。したがって、コストを下げるために、ガスバーナを用いた溶削が行われている。

このガスバーナによるバリを除去する溶削には問題があり、金属製のワークに熱影響を与え、金属組織の結晶粒を粗大化し、強度を低下させ、またワークに熱変形を与えるという問題が発生する。
特に、熱影響による変形が生じた場合、それを回復させるためにワーク全体をプレスにより押圧して変形部を修復し、あるいは全く関係のないワークの箇所に熱を加えて逆変形させ、矯正するという手法が採られる。これによっても、加工したワークが、必ずしも元に戻るという保障がなく、さらにコストを上げ、加工時間が長大になるという問題を発生する。

このようなことから、先行技術では倣い方式によるバリ取り装置が提案されている。この装置は、テーブル上Ｘ軸方向へ延伸させたアームをＸ、Ｙ軸方向へ移動可能にし、このアーム片端にテーブル上にセットしたテンプレートに対して接触、離隔自在なスライダを設け、アームの他端に前記テンプレートとほぼ同一形状のバリ取り回転工具を設け、スライタスでテンプレートを倣うとともに、この倣いに基づいて回転工具でワークのバリ取りを行うというものである（特許文献１参照）。

しかし、この装置も位置検出装置やテンプレート等の倣い装置が必要であるためコスト高になることは否めず、また倣い装置や位置決め装置によって、バリ取りの精度が変化するという問題がある。
近年、免震装置として、免震アイソレータの開発が行われている。この免震アイソレータは、ゴムと鋼板を円柱状に積層した建築部材であり、床下の柱に設置して、地震の際の水平方向の揺れを吸収するものである。

最近の巨大地震に伴い、需要が高まっているが、加工精度を高め、生産効率を上げてコストを低減する方向での検討がなされている。しかし、現状では金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工という面から見て、必ずしも好適な状態にあるとは言えない。

本出願人は、先に金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法の発明を提供した（特許文献２）。この場合、従来の方法に比べ格段に精度を向上させ生産性の向上になったが、ワーク自体がリング状であること、ワークが水平に配置されていること、そして適度な面取り又は開先加工行うために、切削位置やガイドローラの位置の精密な調整が必要であるという点で、さらに工夫を有すると言える。

特開２０００−２０２７４０号公報特許第４２３６６２２号公報

本発明で解決しようとする課題は、金属製円盤状ワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工を行うことができる金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法であり、スペースを最小限に留めるとともに、作業効率が良く、自動的に、かつ低コストで金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法及び装置を開発することである。

本発明は、ワークを垂直に立て、このワークに対して、カッター、ワーク駆動ローラ、支持又はワーク送り等に使用するガイドローラの配置を調整することにより、スペースを最小限に留めるとともに、作業効率が良く、かつ低コストで金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法及び装置を提供できるとの知見を得た。

本発明は、この知見にもとづいて、
１）垂直に立てた金属製円盤状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する方法であって、ワーク保持ローラ、ワークの両側面に配置した側面ガイドローラ、ワークの両面に配置したワーク旋回駆動ローラ、ワークの周縁を保持する周縁ガイドローラ、ワークの面取り又は開先加工を行うワークカッターを、ワークの加工位置に、所定の間隔を置いて配置すると共に、まず金属製円盤状ワークを垂直に立てた状態で、側面ガイドローラで挟持し、前記ワーク保持ローラ上に載せて、ワーク加工位置の方向へワークを移動させ、予め旋回させたワークの両面に配置したワーク旋回駆動ローラ間に押し込むと同時に旋回させながらワークをワークカッター方向への送り込みを行い、次にワークカッターへワークを押付けて切り込みを開始し、所定量の深さまで切り込みが入った時点で周縁ガイドローラに接触させて切り込み量を一定に制限させ、次に全周の切り込みが終了した時点で、前記ワーク旋回駆動ローラを逆回転させ、前記ワーク保持ローラに載せて、ワーク加工位置から取り出すことを特徴とする金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法、を提供する。

また、本発明は、
２）金属製円盤状ワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工を行うことを特徴とする請求項１記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法
３）切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線とワークの周縁の交点をＡとし、ワーク保持ローラの保持面をＢとした場合、Ｂの位置よりもＡの位置を低位とすることを特徴とする上記１）又は２）記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法
４）切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線に対して、ワーク保持ローラの反対側に、周縁ガイドローラを１又は複数個配置して切り込みを行うことを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一項に記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法、を提供する。

また、本発明は、
５）垂直に立てた金属製円盤状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する装置であって、ワークの外周縁の下方を部分的に保持するワーク保持ローラ、ワークの両面に配置した側面ガイドローラ、ワークの両側面に配置した正逆回転可能な１対のワーク旋回駆動ローラ、ワークの面取り又は開先加工を行うワークカッター、ワークの移動方向に対向する位置であり、かつ切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る水平線上の位置に配置した周縁ガイドローラを備えており、前記ワーク保持ローラ、ワーク旋回駆動ローラ、ワークカッター、周縁ガイドローラは、それぞれこの順序にワーク加工方向に配列され、かつ一定の幅を持った垂直な平面上に定配置されており、金属製円盤状ワークを垂直に立てた状態で、前記側面ガイドローラで挟持しながら前記ワーク保持ローラ上に載せて、ワーク加工位置の方向へワークを移動させる装置を有することを特徴とする金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置、を提供する。

また、本発明は、
６）切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線とワークの周縁の交点をＡとし、ワーク保持ローラの保持面をＢとした場合、Ｂの位置よりもＡの位置を低位とすることを特徴とする上記６）記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置
７）切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線に対して、ワーク保持ローラの反対側に、周縁ガイドローラを１又は複数個配置して切り込みを行うことを特徴とする上記５）〜６）のいずれか一項に記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置
８）ワークの両面に配置した正逆回転可能な１対のワーク旋回駆動ローラを、切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線の位置であり、かつワークの面取り又は開先加工を行うワークカッターよりも低位置に配置することを特徴とする上記５）〜７）のいずれか一項に記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置
９）切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る水平線以外の位置に、少なくとも１の周縁ガイドローラを配置することを特徴とする上記５）〜８）のいずれか一項に記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置
１０）ワークの面取り又は開先加工を行うワークカッターを、切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る水平線よりも下方であり、かつ前記ワーク旋回駆動ローラよりも上方の位置で、ワークの縁部に接触させて配置することを特徴とする上記５）〜９）のいずれか一項に記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置、を提供する。

垂直に立てた金属製円盤状ワークの回転中心を決定せずに、自動的に面取り又は開先加工を行うことができる金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法及び装置であり、これによって、複雑かつ高価な倣い装置や位置決め装置が不要となり、またワークの大きさに応じて、カッター、ワーク駆動ローラ、支持又はワーク送り等に使用するガイドローラの配置を調整することにより、スペースを最小限に留めるとともに、作業効率が良く、かつ低コストで金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工ができるという優れた効果を有する。

金属製円盤状ワークを定常回転させ、ワークの外周縁を面取り又は開先加工する装置の斜視図である。金属製円盤状ワークを定常回転させ、ワークの外周縁を面取り又は開先加工する装置の正面図である。金属製円盤状ワークを定常回転させ、ワークの外周縁を面取り又は開先加工する装置の側面図である。金属製円盤状ワークの外周縁を面取り又は開先加工の一例を示す説明図である。ワーク５の面取り又は開先加工を行うワークカッターの一例を示す図である。金属製円盤状ワーク５をワーク保持ローラと側面ガイドローラで保持した様子を示す図である。金属製円盤状ワークの送り込みを行う工程の説明図である。金属製円盤状ワークの切り込み開始する工程の説明図である。金属製円盤状ワークの、定常回転と切り込みを行う工程の説明図である。ワークの切り込みが終了した時点で、垂直に立てた金属製円盤状ワークの取り出しを行う工程の説明図である。

次に、図面に基づいて本発明の具体例を示すが、以下に示す図面に基づく説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本願発明はこれらの具体例に制限されるものではない。すなわち、本願発明の技術思想の基づく変形、実施態様、装置は全て本願発明に包含されるものである。

図１は、垂直に立てた状態で、金属製円盤状ワーク５を定常回転させ、ワークの外周縁を面取り又は開先加工する様子を示す説明図（正面図）である。金属製円盤状ワーク５は、通常厚さが３〜１０ｔで６００φ〜１５００φの鋼板が使用される。この材料と寸法は適宜変更できる。
この図１の斜視図Ａ、正面図Ｂ、側面図Ｃに示すように、ワーク保持ローラ２ａ又は周縁ガイドローラ２ｂと側面ガイドローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、ワークカッター１の位置を、ワーク５の外形に応じて調節する。必要に応じて、図７〜図１０に示す周縁ガイドローラ２ｃを含め、複数個の周縁ガイドローラを配置することもできる。

金属製円盤状ワーク５の外周縁を面取り又は開先加工の一例を、図２に示す。この図２は、ワーク５の外周縁の部分断面図であり、左は未加工状態、右が加工した面取り又は開先部の形状を示す。面取り又は開先部の形状は、必要に応じて適宜変更できる。
図５に、ワーク５の面取り又は開先加工を行うワークカッター１の一例を示す。このカッター１の配置と形状の変更は、任意である。
図６は、金属製円盤状ワーク５を、ワーク保持ローラ２ａと側面ガイドローラ３ａで支持した様子を示す部分断面図である。

図１〜図３は、本願発明の一例を示す装置の斜視図、正面図、側面図をそれぞれ示す。これらの図１〜図３及び図６〜図１０に示すように、ワーク５の外周縁の下方を部分的に保持するワーク保持ローラ２ａ、ワーク５の両面に配置した側面ガイドローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、ワーク５の両側面に配置した正逆回転可能な１対のワーク旋回駆動ローラ４、ワーク５の面取り又は開先加工を行うワークカッター１、ワーク５の移動方向に対向する位置に配置した縁部を支持する周縁ガイドローラ２ｂを備えている。図中、符号７はワークカッター１のカッター駆動モータ、符号６はワーク旋回駆動ローラ４の送り駆動モータを示す。

図１では、周縁ガイドローラ２ｂは、切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワーク５の中心を通る水平線上の右端に配置されている。この周縁ガイドローラ２ｂの配置は、ワーク５の移動方向に対向する位置であれば、設置位置は任意であるが、金属製円盤状ワーク５の中心を通る水平線上の右端に配置すると、ワーク５の安定性が高くなる効果がある。

前記ワーク保持ローラ２ａ、ワーク旋回駆動ローラ４、ワークカッター１、周縁ガイドローラ２ｂは、それぞれこの順序にワーク加工方向に配列され、かつ一定の幅を持った垂直な平面上に定配置されている。そして、金属製円盤状ワークを垂直に立てた状態で、前記側面ガイドローラ３ａ、３ｂ、３ｃで挟持しながら、前記ワーク保持ローラ２ａ上で転送させて、ワーク加工位置の方向へワークを移動させる。

ワーク５の送り込みの様子を、図７に示す。図７において、ワーク５は左側から、本発明の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置へ挿入（侵入）させるが、ワーク保持ローラ２ａの手前まで、ワーク５を傾斜させたレール（図示せず）に乗せて搬入させると、ワーク保持ローラ２ａを回転（転動）しながら、図７の右方向へ移動する。
この時点から、自動運転が開始されると言える。そして、側面ガイドローラ３ａに挟まれながら回転し、ワーク旋回駆動ローラ４に到達する。これによって、このワーク旋回駆動ローラ４により、さらに回転の駆動力を与えられ、図８に至る。

図８にワーク５が至った時点で、図５に示すワークカッター１による切り込みが開始される。以上の工程から明らかなように、回転中心を決定せずに切り込み加工が行われる。これが本願発明の大きな特徴の一つである。
これによって、素材の切り出し精度や真円度に影響され難いという特徴を持つ。また、以上の工程から、ワーク５のセットが簡単であり、短時間に行うことができるという効果を有する。

定常回転の様子を図９に示す。図８と同じ構図になるが、所定の深さ（規定する深さ）にまで、切り込みが入ると、定常回転となり、ワーク５の周縁は、周縁ガイドローラ２ｂに接触し、それ以上の切り込みが制限され、切り込みが終了する。

本発明において、切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線とワークの周縁の交点をＡとし、ワーク保持ローラの保持面をＢとした場合、Ｂの位置よりもＡの位置を低位とすることができる。これによって、図８に示す切り込み開始時及び図９に示す定常回転時には、ワーク保持ローラ２ａに乗るワーク５は、図８、図９の右側、すなわちワークカッター１方向に重力がかかるようになっている。

ワーク旋回駆動ローラ４により、ワーク５は図のように、ワークカッター１方向に押し付けられているが、この重力によっても、ワークカッター１方向に、押し付け力が付加される構造となっている。したがって、万が一、ワーク旋回駆動ローラ４の回転力が不足した場合でも、ワーク１は、ワークカッター１から離脱することがない。

切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワーク５の中心を通る垂線に対して、ワーク保持ローラ２ａの反対側に、周縁ガイドローラを１又は複数個配置することができる。図７〜図１０では、周縁ガイドローラ２ｂを１個配置しているが、ワークの径が大きい場合には、これをさらに増やすことができる。

通常、ワーク５の両面に配置した正逆回転可能な１対のワーク旋回駆動ローラ４を、切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワーク５の中心を通る垂線の位置であり、かつワーク５の面取り又は開先加工を行うワークカッター１よりも低位置に配置するのが良いが、これはワークの径に応じて、任意に変えることができ、特に制限があるものではない。比較的小型のワーク１の場合には、前記の位置に配置すると、安定した面取り又は開先加工を行うことができる。

また、図８及び図９に示すように、上記の説明では、切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワーク５の中心を通る水平線の位置に周縁ガイドローラ２ｂを配置した例を説明したが、それ以外の位置に、周縁ガイドローラを配置することもできる。また、この位置は、金属製円盤状ワーク５の径の大きさにより、任意に調節することができる。

通常、ワーク５の面取り又は開先加工を行うワークカッター１を、切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワーク５の中心を通る水平線よりも下方であり、かつ前記ワーク旋回駆動ローラ４よりも上方の位置で、ワークの縁部に接触させて配置するのが良いが、この配置も適宜選択でき、また金属製円盤状ワーク５の径に応じて、配置を調節できる。上記の配置は、安定した面取り又は開先加工を行う点で、有利な配置と言える。

上記の通り、本願発明は、垂直に立てた金属製円盤状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する方法であるが、切り粉が下方に落ちるので、ワークカッター１やワーク５に切り粉の噛み込みが無くなるという大きな利点がある。また、ワーク５の両面をワークカッター１で同時に加工、すなわち円盤の外周を同時に開先加工ができ、またそれを外部から監視又は観察することができるという利点がある。

次に、ワーク５の切り込みが終了した時点で、垂直に立てた金属製円盤状ワーク５の取り出しを行う。この様子を図１０に示す。これも亦、自動的に行うことができる。取り出しに際しては、ワーク旋回駆動ローラ４を逆回転させる。ワーク保持ローラ２ａの回転に、やや抵抗があるので、このワーク保持ローラ２ａを乗り越えて（若干の高低差があるのでそれを乗り越えて）、金属製円盤状ワーク５は、ワークカッター１から離脱する方向へ移動する。
さらにワーク５がワーク保持ローラ２ａから離脱したところに、溝付きレール（図示せず）を配置して、図１０の左方向へ移動させれば、容易に取り出しを行うことができる。これによって、外周縁を面取り又は開先加工した金属製円盤状ワークを得ることができる。

また、本発明の面取り又は開先加工方法及び装置は、素材の切り出し精度や真円度に影響され難く、ワークのセットが簡単に行うことができ、ワークを縦型にセットするために、切り粉が下に落ち、カッターやワークに切り粉の噛み込みがなく、ワークの両面を同時に加工できるという利点がある。さらに、設置スペースを小さくすることができ、また面取り又は開先加工の状況が、容易に観察できるという利点もあす。以上より、金属製円盤状ワークの円周部の面取り又は開先加工方法及び装置として最適である。

１：ワークカッター
２ａ：ワーク保持ローラ
２ｂ、２ｃ：周縁ガイドローラ
３ａ、３ｂ、３ｃ：側面ガイドローラ
４：ワーク旋回駆動ローラ
５：金属製円盤状ワーク
６：送り駆動モータ
７：カッター駆動モータ

Claims

垂直に立てた金属製円盤状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する方法であって、ワーク保持ローラ、ワークの両側面に配置した側面ガイドローラ、ワークの両面に配置したワーク旋回駆動ローラ、ワークの周縁を保持する周縁ガイドローラ、ワークの面取り又は開先加工を行うワークカッターを、ワークの加工位置に、所定の間隔を置いて配置すると共に、まず金属製円盤状ワークを垂直に立てた状態で、側面ガイドローラで挟持し、前記ワーク保持ローラ上に載せて、ワーク加工位置の方向へワークを移動させ、予め旋回させたワークの両面に配置したワーク旋回駆動ローラ間に押し込むと同時に旋回させながらワークをワークカッター方向への送り込みを行い、次にワークカッターへワークを押付けて切り込みを開始し、所定量の深さまで切り込みが入った時点で周縁ガイドローラに接触させて切り込み量を一定に制限させ、次に全周の切り込みが終了した時点で、前記ワーク旋回駆動ローラを逆回転させ、前記ワーク保持ローラに載せて、ワーク加工位置から取り出すことを特徴とする金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法。
金属製円盤状ワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工を行うことを特徴とする請求項１記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法。
切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線とワークの周縁の交点をＡとし、ワーク保持ローラの保持面をＢとした場合、Ｂの位置よりもＡの位置を低位とすることを特徴とする請求項１又は２記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法。
切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線に対して、ワーク保持ローラの反対側に、周縁ガイドローラを１又は複数個配置して切り込みを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工方法。
垂直に立てた金属製円盤状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する装置であって、ワークの外周縁の下方を部分的に保持するワーク保持ローラ、ワークの両側面に配置した側面ガイドローラ、ワークの両面に配置した正逆回転可能な１対のワーク旋回駆動ローラ、ワークの面取り又は開先加工を行うワークカッター、ワークの移動方向に対向する位置に配置した周縁ガイドローラを備えており、前記ワーク保持ローラ、ワーク旋回駆動ローラ、ワークカッター、周縁ガイドローラは、それぞれこの順序にワーク加工方向に配列され、かつ一定の幅を持った垂直な平面上に定配置されており、金属製円盤状ワークを垂直に立てた状態で、前記側面ガイドローラで挟持しながら前記ワーク保持ローラ上に載せて、ワーク加工位置の方向へワークを移動させる装置を有することを特徴とする金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置。
切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線とワークの周縁の交点をＡとし、ワーク保持ローラの保持面をＢとした場合、Ｂの位置よりもＡの位置を低位とすることを特徴とする請求項６記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置。
切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線に対して、ワーク保持ローラの反対側に、周縁ガイドローラを１又は複数個配置して切り込みを行うことを特徴とする請求項５〜６のいずれか一項に記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置。
ワークの両面に配置した正逆回転可能な１対のワーク旋回駆動ローラを、切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る垂線の位置であり、かつワークの面取り又は開先加工を行うワークカッターよりも低位置に配置することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置。
切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る水平線以外の位置に、少なくとも１の周縁ガイドローラを配置することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置。
ワークの面取り又は開先加工を行うワークカッターを、切り込みが行われる位置の金属製円盤状ワークの中心を通る水平線よりも下方であり、かつ前記ワーク旋回駆動ローラよりも上方の位置で、ワークの縁部に接触させて配置することを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の金属製円盤状ワークの面取り又は開先加工装置。