JP2014087893A

JP2014087893A - 丸鋸切断機

Info

Publication number: JP2014087893A
Application number: JP2012239695A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yonezawa; 公志米沢; Yoshimasa Nakamiya; 吉雅中宮
Original assignee: Takeda Machinery Co Ltd
Current assignee: Takeda Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JP5785924B2

Abstract

【課題】丸鋸刃を効率よく冷却して、切削速度を上げて生産性の向上を図る。
【解決手段】丸鋸６を冷却する冷却装置９を備え、丸鋸６を回転させながら移動させてワークＷを切断する丸鋸切断機１０において、冷却装置９は、丸鋸６を移動させる移動体４に固定された固定部材８と、固定部材８に接続され、常温の高圧エアから高温エアと低温エアを発生させるボルテックスチューブ７とを備え、ボルテックスチューブ７のヘッド部７ｂの高圧エア供給口７ｃに高圧エアが供給され、ボルテックスチューブ７の一端に配設された高温エア吹出口７ｅから高温エアを大気中へ放出し、ボルテックスチューブ７の他端に配設された低温エア吹出口７ｇから低温エアを吹き出し、固定部材８に設けられた貫通孔８ｅの一端部に低温エア吹出口７ｇが接続され、貫通孔８ｅの他端部にノズル８ｂが装着され、ノズル８ｂから丸鋸６に向かって低温エアを吹き出すことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、丸鋸を冷却する冷却装置を備えた丸鋸切断機に関する。

丸鋸切断機の丸鋸が鋼材を切断する場合、丸鋸の丸鋸刃には高温の切削熱が発生する。そのため、丸鋸刃の硬度がこの切削熱によって軟化しないように、これまで、クーラント液が供給されてきた。クーラント液を供給して加工する方法をウェット加工という。
図４は、従来の丸鋸切断機の丸鋸を冷却する冷却方法を示す側面図である。
図４に示すように、丸鋸切断機２１の丸鋸１１は、フレーム１２に軸支されて回転駆動される。丸鋸１１は、切断位置に固定したワークＷに対し、回転しながら移動して切断加工を行う。丸鋸カバー１３は、丸鋸１１の後方を覆うようにフレーム１２に設けられている。水溜め１４は、この丸鋸カバー１３を延設している。クーラント水を溜めた水溜め１４は、丸鋸１１の各鋸刃１８が十分に浸漬し得る深さに形成されている。
このように、従来の丸鋸は、切削しながら各鋸刃１８を水溜め１４内のクーラント液に浸漬させて冷却する。この冷却方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、前記冷却方法は、切削しながら各鋸刃１８を水溜め１４内のクーラント水に浸漬させる方法であるが、この浸漬方法ではクーラント水のＰＨ管理を必要とし、ＰＨ管理を怠ると腐敗が進むため、丸鋸切断機が汚れやすいという問題があった。

また、近年、環境問題の高まりによりクーラント水の使用の見直しが迫られているため、クーラント水を使用しないドライ加工が注目されている。このドライ加工ではクーラント水に比べて冷却効果が劣り、刃物寿命が短くなる等の問題があるため、微量の切削液をミスト状に散布するセミドライ加工が広く行われている。

特開２００１−３５３６１６号公報（段落［０００５］、図１参照）

しかしながら、近時、さらなる加工効率と生産性の向上が求められている。現状の技術レベルに満足することなく、丸鋸刃をより積極的に冷却して切削速度を上げての生産性の向上と、工具寿命の延長、そして、加工精度の向上等を可能にする技術革新（イノベーション）が必要とされている。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決するために創案されたものであり、丸鋸刃をより積極的に効率よく冷却し、切削速度を上げての生産性の向上と、工具寿命の延長と、加工精度の向上を図ると共に、環境にやさしい丸鋸切断機を提供することを課題とする。

請求項１に係る丸鋸切断機（１０）の発明は、丸鋸（６）を冷却する冷却装置（９）を備え、前記丸鋸（６）を回転させながら移動させてワーク（Ｗ）を切断する丸鋸切断機（１０）において、前記冷却装置（９）は、丸鋸（６）を移動させる移動体（４）に固定された固定部材（８）と、前記固定部材（８）に接続され、常温の高圧エア（ＡＩＲ）から高温エア（ＨＯＴ）と低温エア（ＣＯＬＤ）を発生させるボルテックスチューブ（７）と、を備え、前記ボルテックスチューブ（７）のヘッド部（７ｂ）の高圧エア供給口（７ｃ）に高圧エア（ＡＩＲ）が供給され、前記ボルテックスチューブ（７）の一端に配設された高温エア吹出口（７ｅ）から前記高温エア（ＨＯＴ）を大気中へ放出し、前記ボルテックスチューブ（７）の他端に配設された低温エア吹出口（７ｇ）から前記低温エア（ＣＯＬＤ）を吹き出し、前記固定部材（８）に設けられた貫通孔（８ｅ）の一端部に前記低温エア吹出口（７ｇ）が接続され、前記貫通孔（８ｅ）の他端部にノズル（８ｂ）が装着され、前記ノズル（８ｂ）から丸鋸（６）に向かって前記低温エア（ＣＯＬＤ）を吹き出すことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、冷却装置であるボルテックスチューブと固定部材を備えたことにより、固定部材は、低温エアを吹き付けるノズルの位置を調整することができる。つまり、従来の水溜めによる冷却方法では、位置調整は一切できず、丸鋸の下部に限定されていたが、ボルテックスチューブと固定部材の冷却装置は、固定部材の取付位置を変えることができ、丸鋸の下方に限定することがなく、例えば丸鋸の上方に配置することができる。
また、固定部材に設けられた貫通孔の一端部にボルテックスチューブの低温エア吹出口が接続されるので、ボルテックスチューブを片持ち支持で固定することができる。さらに、貫通孔の他端部にノズルが装着されたことにより、ノズルから丸鋸に向かって低温エアを吹き出すことができる。

また、ボルテックスチューブは、常温の高圧エアを供給すると、高温エアと低温エアに分離し、ボルテックスチューブに配設された低温エア吹出口から常温よりはるかに低温の低温エアを吹き出すことができるため、この低温エアを丸鋸の冷却用としてより積極的に活用することにより、丸鋸切断機のさらなる加工効率と生産性の向上ができる。
さらに、従来のセミドライ加工と比較すると、低温エアを丸鋸に吹き付けるボルテックスチューブによる冷却の方が、冷却効率が高いため、丸鋸による切削速度の増大を可能とし、切削速度を上げての生産性の向上と、工具寿命の延長ができる丸鋸切断機を提供することができる。
また、低温エアの吹き付けのため、機械が汚れず、腐敗もないことから、環境にやさしい丸鋸切断機を提供することができる。
また、ボルテックスチューブには、可動部がないため、故障がなく、構造がシンプルでコンパクトであり、安価な冷却装置を提供することができる。

（ａ）は丸鋸切断機の全景を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ矢視図である。図１（ｂ）に示すＢ部拡大図である。図２に示す冷却装置であるボルテックスチューブの拡大断面図である。従来の丸鋸切断機の丸鋸を冷却する冷却方法を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ｂ）に示すように、丸鋸切断機１０は、丸鋸６を回転させながら移動させてワークＷを切断する切断機である。
丸鋸切断機１０は、ベッド１の一端に、回動軸３を中心にして揺動する揺動アーム４が設けられている。この揺動アーム４は図示しない空圧シリンダによって回動軸３を中心にして揺動させる。また、揺動アーム４の下部には、回転自在に支持する主軸５が設けられ、この主軸５に丸鋸６が装着されている。主軸モータ６ｍは、揺動アーム４の上端に設けられたベース４ａに載置され、主軸モータ６ｍの回転は、図示しないプーリとベルトを介しての主軸５に伝達され、丸鋸６を回転する。
また、ワークＷを固定するバイス１９は、ワークＷの切断部の近傍に配置されている。

図２に示すように、主軸モータ６ｍが回転起動すると、図示しないプーリとベルトを介して主軸５が回転し、丸鋸６が回転する。回転した丸鋸６は、図示しない空圧シリンダの駆動により揺動アーム４が回動軸３を中心に反時計回りにα度（約３０度）回動させて移動し、ワークＷを切断する。
また、冷却装置９は、丸鋸６を移動させる移動体（揺動アーム）４に設けられている。

＜冷却装置の構成＞
冷却装置９は、丸鋸６を移動させる揺動アーム４に固定された固定部材８と、固定部材８に接続され、低温エアを発生させるボルテックスチューブ７とを備え、ボルテックスチューブ７の高圧エア供給口７ｃに高圧エアＡＩＲが接続されて構成されている。

＜ボルテックスチューブの構成＞
図３は、ボルテックスチューブ７の断面図である。ボルテックスチューブ７は、常温の高圧エアＡＩＲを供給することにより、低温エアＣＯＬＤと高温エアＨＯＴとに分離し、両端部の吹出口から吹き出すことができる。
ボルテックスチューブ７は、円筒状に形成されたチューブ７ａと、チューブ７ａの一端（図３の右側）には高圧エアＡＩＲを取り入れる拡径したリング状のスペースが設けられたヘッド部７ｂと、このヘッド部７ｂにチューブ７ａに直交するように設けられた高圧エア供給口７ｃが突設されている。
また、ヘッド部７ｂの他端（図３の右側）には、低温エアＣＯＬＤがヘッド部７ｂを通り抜けて吹き出すことができる低温エア吹出部７ｆおよび低温エア吹出口７ｇが延設されている。
また、このチューブ７ａの一端（図３の左側）が拡径して設けられた高温エアＨＯＴを吹出する高温エア吹出部７ｄと、高温エア吹出部７ｄ内に設けられたバルブ７ｋと、チューブ７ａの上流側に設けられた高圧エア供給口７ｃと、から構成されている。
さらに、高温エア吹出部７ｄの先端には、消音用のマフラー７ｍ（図２参照）が接続されている。

＜チューブの構成＞
図３に示すように、チューブ７ａはパイプ状に形成され、高圧エアＡＩＲは、ヘッド部７ｂの高圧エア供給口７ｃからチューブ７ａに、接線方向から流入する。
これにより、高圧エアＡＩＲは、渦状に高速回転し、一端に向かって高速で流れる。
チューブ７ａの分離スペース７ｈは、流入した高圧エアＡＩＲを、高温エアＨＯＴと低温エアＣＯＬＤとに分離するスペースとなっている。

＜ヘッド部の構成＞
ヘッド部７ｂは、チューブ７ａの他端に設けられている。ヘッド部７ｂには、チューブ７ａの長手方向に直交する方向に高圧エア供給口７ｃが設けられ、ここから、例えば、コンプレッサによって作成された高圧エアＡＩＲが供給される。
高圧エアＡＩＲの気圧は、ここでは０．５〜０．７ＭＰａ（５〜７ｋｇ／ｃｍ^２）が好適である。当然ながら、ボルテックスチューブ７に供給する高圧エアＡＩＲは、フィルターで圧縮空気の清浄を行い、レギュレータで圧力の調整を行うとよい。

＜高温エア吹出部の構成＞
図３に示すように、高温エア吹出部７ｄは、ヘッド部７ｂよりチューブ７ａの一端が高温エアＨＯＴを吹き出す吹出部である。また、高温エア吹出部７ｄの中に、上流方向にバルブ７ｋが設けられている。
渦状に高速で流れる高温エアＨＯＴは、高温エア吹出部７ｄの高温エア吹出口７ｅより、マフラー７ｍ（図２参照）を介して、そのまま大気に放出される。

＜低温エア吹出部の構成＞
図３に示すように、低温エア吹出部７ｆは、チューブ７ａの他端に設けられたヘッド部７ｂから、さらに外側（右側）に突出させて設けられた一つのノズルである。
チューブ７ａ内を渦状に流れる高温エアＨＯＴの中心は遠心力により空洞になる。高温エアＨＯＴの一部は、バルブ７ｋに衝突するとＵターンし、渦状の中心部分では低圧になり、しかも膨張するため、低温エアとなって高温エアの中心部の空洞を通って低温エア吹出部７ｆの低温エア吹出口７ｇより低温エアＣＯＬＤとして吹き出される。
また、図２に示すように、高温エア吹出部７ｄには、調整ツマミ７ｎが設けられている。この調整ツマミ７ｎによりバルブ７ｋの開閉を行い、一部高温エアＨＯＴを大気に放出する。この調整ツマミ７ｎはこの他に、低温エアＣＯＬＤの最低温度の調整と、低温エアＣＯＬＤの風量の調整もできる。

＜固定部材の構成＞
図２に示すように、丸鋸６を移動させる揺動アーム４には、固定部材８が設けられ、この固定部材８にボルテックスチューブ７が固定されている。固定部材８は、貫通孔８ｅが設けられたブラケット８ａと、貫通孔８ｅの一端部に連結部材のニップル８ｃとエルボ８ｄを介してボルテックスチューブ７の低温エア吹出口７ｇが接続され、貫通孔８ｅの他端部にはノズル８ｂが装着されている。
なお、ここでは、主軸モータ６ｍを支持するベース４ａにボルテックスチューブ７が干渉するため、ニップル８ｃとエルボ８ｄの連結部材を設けて干渉をクリアしているが、干渉がなければ、エルボ８ｄを不要にしてもよい。

＜ボルテックスチューブの動作＞
続いて、ボルテックスチューブ７の動作について説明する。
図３に示すように、高圧エアＡＩＲは、ヘッド部７ｂの高圧エア供給口７ｃからチューブ７ａに、接線方向から流入する。このチューブ７ａに流入した高圧エアＡＩＲは、ヘッド部７ｂのリング状のスペースで方向転換させられて、チューブ７ａの分離スペース７ｈの内壁面７ｉに沿って高速回転する渦流となって高温エア吹出部７ｄに向かい、高温エア吹出口７ｅから高温エアＨＯＴとなって大気中に放出される。
また、分離スペース７ｈの内壁面７ｉに沿って高速回転する渦流の一部は、高温エア吹出部７ｄに設けられたバルブ７ｋによって、残った高温エアの流れは反転し、中心部を通って逆方向へ進む。高速回転する渦流が遠心力の作用により中心部が空洞状態となることによって、バルブ７ｋによって流れを反転させられた高温エアＨＯＴは、渦状の中心部分では低圧になり、しかも膨張するため、低温エアＣＯＬＤとなってチューブ７ａの中心部を通り、低温エア吹出口７ｇから低温エアを吹き出す。

丸鋸切断機によるパイプ切断の動作を説明する。
図１（ａ）に示すように、丸鋸切断機１０の操作盤１ａは、正面の左端部に配置されており、ＮＣプログラムが入力されて、自動運転を可能にしている。
＜丸鋸切断機によるパイプ切断の動作＞
１．起動釦を押すと、ＮＣプログラムがスタートし、丸鋸６が回転する。切削速度は従来の切削速度の２倍とする。
２．ボルテックスチューブ７のヘッド部７ｂの高圧エア供給口７ｃに高圧エアＡＩＲが供給されると、低温エアＣＯＬＤが固定部材８のノズル８ｂから丸鋸刃６ａに吹き付ける。
３．オートローダ（図示せず）がワークＷを搬入する。
４．繰り出されたストッパ（図示せず）にワークＷの端面が当接し、位置を合わせる。
５．バイス１９を切粉エアブローする
６．グリッパ（図示せず）で掴んで位置決めをする。
７．バイス１９でワークＷをクランプする。
８．揺動アーム４の下部に配置した空圧シリンダ（図示せず）が駆動して回動軸３を中心に揺動アーム４を回動させ、丸鋸６が例えば３０度回動してワークＷを切断し、元の位置にもどる。
９．バイス１９をアンクランプする。

端材・製品長さが短い場合は、１０〜１４工程で終了となる。
１０．排出シュータ（図示せず）が起動し、ワーク排出先を切り替える。
１１．グリッパ（図示せず）で端材・製品を押し出して、排出シュータで払い出す。
１２．ボルテックスチューブ７を停止する。
１３．丸鋸６の回転を停止する。
１４．自動電源遮断装置が起動し、機械の電源を落して、終了となる。

端材・製品長さが長い場合は、５〜９、１０〜１１を繰り返す。
前記した１２〜１４が停止し、電源を遮断して、終了となる。
なお、切断面のバリ取り工程は省略する。

＜効果＞
冷却装置９を備えた丸鋸切断機１０の効果を説明する。
冷却装置９のボルテックスチューブ７の冷却性能は、ボルテックスチューブ７に常温で、０．５ＭＰａの高圧エアＡＩＲを供給した場合、低温エア吹出口７ｇの吹出温度は、−２０℃であり、従来のエアブローの吹出温度６℃の温度よりも２６度低い。
この低温エアを丸鋸刃６ａに吹き付けて丸鋸刃６ａの切削熱を除去することにより、次の効果を奏する。
１）ハイスの丸鋸による切削速度に対して、約２倍の切削速度で切断加工ができる。
２）丸鋸６の寿命を２倍に延長することができる。
３）バリの発生がなく、切断面の仕上がりがきれい。

なお、本発明はその技術的思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。
丸鋸切断機１０の丸鋸６の移動方法には、丸鋸６を揺動させる揺動型と、丸鋸６を直線方向に移動する直線移動型の２つの方式がある。丸鋸６を使用した丸鋸の切断機であれば、どちらの移動方法であっても構わない。また、この方式以外であっても丸鋸切断機１０ならば、含まれる。
また、丸鋸６に対して、ボルテックスチューブ７の装着本数は一本としたが、ボルテックスチューブ７を２本、３本…、と複数本装着しても構わない。

１ベッド
１ａ操作盤
２ブラケット
３回動軸
４揺動アーム（移動体）
４ａベース
５主軸
６丸鋸
６ａ丸鋸刃
６ｂナット
６ｍ主軸モータ
７ボルテックスチューブ
７ａチューブ
７ｂヘッド部
７ｃ高圧エア供給口
７ｄ高温エア吹出部
７ｅ高温エア吹出口
７ｆ低温エア吹出部
７ｇ低温エア吹出口
７ｈ分離スペース
７ｉ内壁面
７ｋバルブ
７ｍマフラー
７ｎ調整ツマミ
８固定部材
８ａブラケット
８ｂノズル
８ｃニップル（連結部材）
８ｄエルボ（連結部材）
８ｅ貫通孔
９冷却装置
１０丸鋸切断機
１９バイス
ＡＩＲ高圧エア
ＨＯＴ高温エア
ＣＯＬＤ低温エア
Ｗワーク

Claims

丸鋸（６）を冷却する冷却装置（９）を備え、前記丸鋸（６）を回転させながら移動させてワーク（Ｗ）を切断する丸鋸切断機（１０）において、
前記冷却装置（９）は、丸鋸（６）を移動させる移動体（４）に固定された固定部材（８）と、前記固定部材（８）に接続され、常温の高圧エア（ＡＩＲ）から高温エア（ＨＯＴ）と低温エア（ＣＯＬＤ）を発生させるボルテックスチューブ（７）と、を備え、
前記ボルテックスチューブ（７）のヘッド部（７ｂ）の高圧エア供給口（７ｃ）に高圧エア（ＡＩＲ）が供給され、
前記ボルテックスチューブ（７）の一端に配設された高温エア吹出口（７ｅ）から前記高温エア（ＨＯＴ）を大気中へ放出し、
前記ボルテックスチューブ（７）の他端に配設された低温エア吹出口（７ｇ）から前記低温エア（ＣＯＬＤ）を吹き出し、
前記固定部材（８）に設けられた貫通孔（８ｅ）の一端部に前記低温エア吹出口（７ｇ）が接続され、
前記貫通孔（８ｅ）の他端部にノズル（８ｂ）が装着され、前記ノズル（８ｂ）から丸鋸（６）に向かって前記低温エア（ＣＯＬＤ）を吹き出すことを特徴とする丸鋸切断機（１０）。