JP2015517921A - 円形材の面削り作業時に最適の作業条件を提供する面取機及び面削り方法 - Google Patents

Abstract

管材や棒材の面削り作業時に最適の切削条件に該当する位置に被加工物が固定されることができるようにすることにより、円滑な切削作業は勿論のこと、被加工物の原始的な欠陷による加工不良までも最大限防止できる面取機が開示される。本発明による面取機は、上部ガイドの下部面上に被加工物の外周面一部が挿入される切削位置溝が形成され、切削位置溝の中央部が面取カッターの切削端部と一致するように形成される。また、本発明による加工方法は、円形材のある中心線方向に対して面取カッターが垂直に進入し、切削チップの切削端部が中心線と一致する地点まで切削して進入した後、管材を自転させるか管材を中心に面取カッターを公転させて円形材の表面を面削りすることができる。

Description

本発明は、面取機に関し、より詳しくは、管材とカッターの切削位置を最適の条件に合うように提供することにより、管材自体の変形による加工不良を最大限防止できる面取機及び円形材の面削り方法に関するものである。

管材や棒材などは、産業現場や生活で使用するために面取機を用いて切断面の角を削る面取加工がなされる。このような面取加工は、切断面が鋭いため安全上なされる場合もあるが、熔接のためのビード面を形成するためにもなされる。

また、管材や棒材は、角を削る作業の外にも外周面を削り出す面削り作業も面取機を用いて行われる。

よく使用される面取機は、図１に示したように、電動モーターが取り付けられた面取機本体１１と、電動モーターに連結されて回転力が付与され被加工物を切削する面取カッター１２と、面取機本体１１の上部に装着され面取カッター１２の昇降高さを調節する調節レバー１３と、面取作業の便宜を図るために面取カッター１２の下側へ９０゜に折れた状態に装着されるガイド２０とを含んで構成される。また、ガイド２０は、角を削ったり面を削るなど作業変換のために面取カッター１２に対して回動可能な構造を有する。

従って、図２に示したように、ガイド２０を作業に合うように回動させながら、平板の面取り（ａ）及び面削り（ｂ）、管材や棒材の面取り（ｃ）及び面削り（ｄ）など多様な作業の遂行が可能になる。

ここで、他の作業は特に問題ないが、管材や棒材の面削り（ｄ）作業では相当な熟練度が必要となる。即ち、図３に示したように、管材（ｐ）の面削りのためには、先ず（ａ）に示したように、管材（ｐ）の外部から面取カッター１２が進入することになり、次いで（ｂ）に示したように、面取カッター１２が管材（ｐ）と接触する瞬間が管材の面削りの開始となり、（ｃ）に示したように、面取カッター１２がより深く入っていくと、管材（ｐ）の面削り厚さがより厚くなる。

また、図４に示したように、面取カッター１２が円形材（ｐ）の外周面を削りながら矢印方向へ進入して面削りが始まるが、面取カッター１２が円形材（ｐ）の上部面上の中央を超える瞬間からは面削り厚さが徐々に薄くなり、面取カッター１２の中央部と円形材の上部面とが一致する時点では円形材の上部面上が面取カッター１２の切削チップ１２ａとそれ以上接触せず切削がなされない状態で空転するだけである。これは、面取カッター１２が円筒状であり、その円周面に切削チップ１２ａが取り付けられているため、切削面が中央部まで進入すると切削作業はなされなくなるのである。

上述の通り、面取カッターの主軸と円形材の軸中心とが垂直に接する垂直型面取機では、図４に示したように、ガイドに対する面取カッターの高低がいくら一定であるといっても、面取カッターの下部面が円形材に接触した部位によって面削り厚さは勿論のこと、第３図のようにはじめから加工がなされないこともあり得る。

より詳細な説明のために図４よりも更に具体的に示した図５を参考にすると、下側の正面図に示したように、面取カッターが円形材の一側に接する瞬間、切削チップの切削端部が当接した部分によって細い実線で表示されただけ円形材の外部面が削られることになる。これは、図５の上側の平面図に示したように、面取カッターの外周縁一部が円形材と当接する面が切削される面であり、この切削される面から円形材の外周面へ長く延びる斜線部分が一定の切削幅を有しながら以後切削される面になるのである。

もし、このような状態で面取カッターが進行方向へ更に進むと、切削幅も更に広くなり、切削深さ（ｄ）も更に深くなる。これは即ち、作業者の手により面取カッターの進入をどの程度にするかによって切削深さが決まるのであり、肉眼と手の強弱を任意に選択することによって精密な切削深さを設定することはできないことを示す。

更に、図６に示したように、面取カッターの切削チップが円形材の中心線を越えて加工すると仮定すれば、切削チップと円形材が当接した部分は斜線で表示されているように切削作業がなされるが、切削チップのない中央部分は反対方向斜線のように切削作業がなされない。図６のような状況は、切削チップと円形材が最初に交接したときの状況であり、円形材が更に回るか又は面取カッターが更に進行すれば、追加の切削作業がなされず、円形材と面取カッターの非切削区間に負荷が発生するか面取機が跳ねるなどの問題が生じ得る。

上述のような問題を解決するために、図７に示したように、下側へ延びたガイド２０ｂに動くガイドロ−ル２２を装着し、このガイドロ−ル２２は面取カッター１２の切削位置を選定した後に管材（ｐ）の外周面に密着されるように固定されて面削り作業の補助手段としても使用される。

しかし、上記のようなガイドロ−ル２２は、作業方法の改善策にはなり得たが、管材（ｐ）の不可避な欠陷にまで対処することはできなかった。即ち、図８に示したように、管材（ｐ）の両側に密着されて滑りながら動くガイドロ−ル２２は、もし管材（ｐ）が図示したように楕円形の場合は、その曲率に沿って更に上がったり下がったりして面取カッター１２の切削位置を変化させる。

管材（ｐ）は楕円形の場合だけでなく凹凸でもあり得る。このように管材が楕円形や凹凸の場合の欠陷は思ったよりも相当多いのが現実であるが、このような問題による面取加工の不良は管材である原資材自体の変形による問題であるため、使用分野では大したことではないと考える傾向がある。

本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、管材や棒材の面削り作業時に最適の切削条件に該当する位置に被加工物が固定されることができるようにすることにより、円滑な切削作業は勿論のこと、被加工物の源泉的な欠陷による加工不良までも最大限防止できる面取機及び円形材の面削り方法を提供することにある。

上記のような課題を解決するために、本発明による面取機は、
被加工物である円形材の軸中心に対して垂直に配置され回転しながらその下部面上の外周縁で円形材を面削り又は面取りする面取カッターを有する面取機本体と、面取機本体の下部に結合される上部ガイドとを含む面取機において、
上部ガイドの下部面上には円形材の外周面一部が挿入される切削位置溝が形成され、切削位置溝の中央部が面取カッターの縁に形成された切削チップの切削端部と一致するように形成される面取機を提供する。

この時、切削位置溝は、その両端がラウンディングされるか、三角形状にされ得る。

そして、上部ガイドには相互直交される下部ガイドが形成され、下部ガイドには下側へ湾曲した半円形態のガイド溝が形成され、ガイド溝には一対のガイドロ−ルが選択的に固定可能に結合されることができる。

また、ガイドは面取カッターを中心に回動されることもできる。

または、本発明による加工方法は、
下部面上の外周縁に切削チップが装着され垂直に配置されながら回転する面取カッターと、面取カッターに隣接して結合され被加工物の外部をガイドするように備えられた上部ガイドとを含み、上部ガイドの下部面上には切削チップの切削端部の延長線上に切削位置溝が形成された面取機を用いて円形材を面取りするか表面を面削りする加工方法において、
円形材の軸中心が面取カッターの軸方向と垂直になるように配置した後、円形材のある中心線方向に対して面取カッターが垂直に進入し、切削チップの切削端部が中心線と一致する地点まで切削して進入した状態で面取カッターがそれ以上進入しないように円形材の中心線外側が切削位置溝に挿入された状態で、円形材を自転させるか円形材を中心に面取機を公転させて円形材を面取りするか表面を面削りする加工方法を提供する。

上述のように、本発明による面取機は、面取カッターの切削端部と被加工物の中心線が直角に交差するように切削位置溝が形成されることにより、切削効率及び一定の面削り厚さを提供することができるとの利点がある。

本発明による切削位置溝は、管材や棒材の面削り作業中に被加工物の原始的な欠陷さえも克服して所望の加工厚さを均一に提供することができる利点がある。

一般的に使用される面取機を示した図面である。 図１に示されている面取機を用いて加工できる作業を示した図面である。 管材や棒材の面削り作業の進行順序を示した図面である。 管材や棒材の面削り作業に対する問題点を示した図面である。 図４で提示した問題点をより具体的に示した図面である。 図５よりも面削り作業が更に進行された状態を示した図面である。 図４乃至図６の問題点を解決するための面取機を示した図面である。 図７に示した面取機でも解決できない加工の問題点を示した図面である。 本発明による面取機を示した斜視図である。 本発明による面取機の作用を説明するために上部ガイドの上部から見た図面である。 本発明による面取機の最適作用状態を示した図面である。 本発明による円形材の面削り方法を例示した図面である。

以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施例による最適の作業条件を提供する面取機を説明する。

図９を参考にすると、本発明による面取機１００は、背景技術で説明したように、面取機本体１０と、該面取機本体１０に装着され高速回転する面取カッター１２と、面取機本体１０の下部に結合される“┐”状のガイド１１０、１２０とを基本として構成される。この時、面取作業が機械に力を込めてなされる作業であるため、面取機本体１０に補助取っ手３０が更に装着されて使用されてもよい。

本発明による面取機１００は、円形材と面取カッター１２が切削作業のためにどの位置で切削されるのが最適の条件なのかを提示しようとするものであり、このような作業条件の提示を装置を通して達成しようとすることに特徴がある。

通常、ガイドは、面取カッター１２と平行な方向に形成された上部ガイド１１０と、面取カッター１２と直交する方向に形成された下部ガイド１２０とを含んで構成される。このような上部ガイド１１０に切削位置溝１１２が形成され、下部ガイド１２０には弧状に動くガイドロ−ル１３０が形成される。

先ず、切削位置溝１１２は上部ガイド１１０の下部面上に凹んで形成されるもので、管材や棒材などのような円形材を加工する際に、この切削位置溝１１２に円形材を密着させて一定量固定するようにする部分である。

このような切削位置溝１１２は、図１０に示したように、その中央部が面取カッター１２の切削チップの先端と一致するように形成される。このように形成する理由は、この切削位置溝１１２に管材や棒材などの円形材（ｐ）が密着されると、その円形材（ｐ）の上部側最上端が切削位置溝１１２の中央と一致し、これは即ち管材の最上端が面取カッター１２の切削チップの先端と一致するようにするためである。

全ての加工は被加工物と機械が水平に進入しながら被加工物とカッターは直角に接するように作業するのが最も効率的で加工品質も向上できる。しかし、既存の面取機や加工方法では、このような切削位置を探そうとする努力もなく、ただ切削チップが所望の厚さに進入することを考慮しただけであった。

即ち、既存では円形材（ｐ）の切削部位とカッター１２の位置を肉眼で確認しながら大まかに合わせ、その位置を固定するためにガイドロ−ルを用いた。そのため、既存の方式では円形材の面削りは精密加工に問題があり、面取機を用いた作業は大部分が平面の面取りや面削り及び円形材の面取りに使用するだけであった。

しかし、図１１のように切削チップの切削端部が円形材の中心線と一致した状態で加工することができれば、最小限の切削深さ（ｄ）で切削幅を最大限広げて加工することができ、切削深さの誤差もなく、切削品質も向上するはずである。即ち、円形材の表面を面削りする図１１のように、切削チップと円形材の中心で切削される面とが直角をなすのが最も理想的な状態であるが、この地点を正確に一致させることは肉眼と手の感覚だけでは不可能である。

従って、本発明は、このように面取カッターと円形材とが垂直に接するようになされた面取機において、最適の切削条件である切削チップ１２ａの切削端部が円形材（ｐ）の中心と一致した状態で切削加工が可能なように上部ガイドに切削位置溝が設定されるものである。説明したように、切削位置溝１１２は切削チップ１２ａの切削端部が円形材（ｐ）の中心と正確に一致するようにすることが最も望ましいが、その誤差を考慮しないわけにはいかない。即ち、できれば正確な位置を選択するのが最も望ましいが、パイプの口径によって少しずつ差があり得るものの数ｍｍ程度の誤差は発生し得る。

このように本発明では、この切削位置を上部ガイド１１０の下部面上に固定的に形成しておくことにより、全ての管材はこの切削位置溝１１２にその一部が係って一定量固定される効果が得られる。勿論、直径の小さい管材や棒材は密着される面積が広いことから、大きく固定される力が発生し、直径の大きい管材や棒材は密着される面積が狭いことから、より小さく固定される力が発生する。しかし、一部でも係ったら、これは上から押す力によって相当な固定力が発生し得る。

本発明による円形材の面削り方法は、図１２（ａ）に示したように、円形材（ｐ）の外周面上に任意の点（ＯＰ）を定め、円形材（ｐ）の中心からこの任意点（ＯＰ）を通る線を中心線（ＣＬ）という時、面取カッター１２は切削厚さだけ任意点（ＯＰ）から下降した状態で外部から進入し、切削チップ１２ａの切削端部が図１２（ｂ）に示したように、中心線（ＣＬ）と接する地点までだけ進入してその位置で円形材（ｐ）が自転するか面取カッター１２が円形材を中心に公転して面削り作業を行う。

本発明による切削位置溝１１２は、上記のような切削位置の提供だけでなく、管材や棒材などの円形材に原始的欠陷がある時にも、これによる影響を低減して高品質の加工を行なえるようにする。

即ち、既存ではガイドロ−ルにだけ依存して加工するため、面取カッター１２が切削する位置とガイドロ−ルが密着されている位置とが相当遠く離れていて、切削される位置に関係なくガイドロ−ルの位置状況（曲率、凹凸など）によって面取カッター１２が上下して均一な厚さに切削されなくなる。

しかし、本発明による面取機１００は、基礎的な切削位置の基準は切削位置溝１１２が提供するため、この切削位置溝１１２と直下部にある面取カッター１２が管材や棒材などの円形材の曲率や凹凸などによって同一に動くことになり、これによって面削り厚さの均一性が得られるようになる。

このような切削位置溝１１２は、円形材の上部面上一部が少し入れる程度の幅であれば十分であり、この切削位置溝１１２の両端はラウンディングされていることが被加工物に対するスクラッチの防止及び摩擦の低減をもたらし、多様な直径を有する被加工物に適用されるために三角形状に提供されることが望ましい。

本発明による下部ガイド１２０は下側に湾曲した半円形状に形成され、この下部ガイド１２０に装着されているガイドロ−ル１３０は弧状に動くように構成されていて、加工に用いられる円形材の大きい規格変化にも十分に適用できる。従って、下部ガイド１２０にはガイドロ−ル１３０が移動可能な円弧のガイド溝１２２が形成され、ガイドロ−ル１３０の後側にはこのガイド溝１２２に選択的に着脱可能なように締結手段（図示せず）が形成されることができる。

本発明による面取機１００は、切削位置溝１１２が第１の切削位置提供手段となり、ガイドロ−ル１３０が補助的な手段となるため、ガイドロ−ル１３０の構成は時には必要条件ではない場合もあり得る。

添付図面には詳細に示されていないが、本発明による面取機１００が、面取り作業のためにガイド１１０、１２０が面取カッター１２を基準に回動できる構造を有し得ることは当然のことである。

上記では本発明の望ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野における熟練した当業者は特許請求範囲に記載されている本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることを理解するはずである。

Claims (6)

1. 被加工物である円形材の軸中心に対して垂直に配置され回転しながらその下部面上の外周縁で上記円形材を面削り又は面取りする面取カッター１２を有する面取機本体１１と、上記面取機本体１１の下部に結合される上部ガイド１１０とを含む面取機において、
   上記上部ガイド１１０の下部面上には上記円形材の外周面一部が挿入される切削位置溝１１２が形成され、上記切削位置溝１１２の中央部が上記面取カッター１２の縁に形成された切削チップ１２ａの切削端部と一致するように形成されることを特徴とする面取機。
2. 上記切削位置溝１１２は、その両端がラウンディングされることを特徴とする請求項１に記載の面取機。
3. 上記切削位置溝１１２は、三角形状にされることを特徴とする請求項１又は２に記載の面取機。
4. 上記上部ガイド１１０には相互直交される下部ガイド１２０が形成され、上記下部ガイド１２０には下側へ湾曲した半円形態のガイド溝１２２が形成され、上記ガイド溝１２２には一対のガイドロ−ル１３０が選択的に固定可能に結合されることを特徴とする請求項３に記載の面取機。
5. 上記ガイド１１０，１２０は、上記面取カッター１２を中心に回動されることを特徴とする請求項４に記載の面取機。
6. 下部面上の外周縁に切削チップ１２ａが装着され垂直に配置されながら回転する面取カッター１２と、上記面取カッター１２に隣接して結合され被加工物の外部をガイドするように備えられた上部ガイド１１０とを含み、上記上部ガイド１１０の下部面上には上記切削チップ１２ａの切削端部の延長線上に切削位置溝１１２が形成された面取機１００を用いて円形材を面取りするか表面を面削りする加工方法において、
   上記円形材の軸中心が上記面取カッター１２の軸方向と垂直になるように配置した後、上記円形材のある中心線（ＣＬ）方向に対して上記面取カッター１２が垂直に進入し、上記切削チップ１２ａの切削端部が上記中心線（ＣＬ）と一致する地点まで切削して進入した状態で上記面取カッター１２がそれ以上進入しないように上記円形材の中心線（ＣＬ）外側が上記切削位置溝１１２に挿入された状態で、上記円形材を自転させるか上記円形材を中心に上記面取機１００を公転させることを特徴とする円形材を面取りするか表面を面削りする加工方法。

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