JP3526884B2 - 鋸盤によるワークピースの切削加工方法及び鋸盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ワークピースに鋸刃
で切削加工（切断加工）を行なう際、ワークピースの切
削位置に向けて供給する切削油量を切削長、切削抵抗な
どの変化に応じて調整可能にした鋸盤による切削加工方
法および鋸盤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被削材の切削加工（切断加工）を
行う装置としての鋸盤で、ワークピースに切削加工を行
なっているときに、ワークピースの大きさなどによる切
削長、切削抵抗等の変化に関係なく、ワークピースの切
削位置に向けて絶えず一定の切削油量を供給し切削加工
を行なっているのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したご
とく、従来の方法によると、ワークピースの大きさなど
による切削長の変化に関係なく、絶えず一定の切削油量
を供給しているので、例えば径が大きいワークピースで
は大きな熱量が発生するため、切削油量は大量に必要で
あるが、径が小さいワークピースでは径が大きいワーク
ピースと同等の切削油量は必要でなく、供給過多となっ
ている。このため、切削加工されているワークピースの
近傍に切削油が飛散して、例えば床面を汚したりして悪
環境になり易いという問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】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、鋸盤に備えた鋸刃に
よってワークピースの切削加工を行うとき、前記ワーク
ピースに対する前記鋸刃の切込み位置の変化による切削
長の変化に対応して、前記ワークピースの切削部分へ供
給する切削油の量を適正に制御して切削加工を行う鋸盤
によるワークピースの切削加工方法である。

【０００５】また、本発明は、鋸盤に備えた鋸刃によっ
てワークピースの切削加工を行うとき、切削時における
切削抵抗を検出し、この検出した切削抵抗に対応して、
前記ワークピースの切削部分へ供給する切削油の量を適
正に制御して切削加工を行う鋸盤によるワークピースの
切削加工方法である。

【０００６】

【０００７】また、本発明は、ワークピースに対する鋸
刃の切込み位置を検出するための切込み位置検出装置
と、上記切込み位置検出装置により検出した切込み位置
と前記ワークピースの形状データに基づいて切削長を演
算する切削長算出手段と、切削長と切削油量との関係を
格納しているデータベースと、前記切削長算出手段によ
って算出された切削長と前記データベースのデータに基
づいて前記ワークピースの切削部分へ供給する切削油の
量を制御するための切削油量制御装置と、を備え た構成
である。

【０００８】

【０００９】

【００１０】また、本発明は、ワークピースを切削する
ための鋸刃と、前記ワークピースに対する前記鋸刃の切
込み位置に応じて切削長の変化を直接的に検出する切削
長検出手段と、この切削長検出手段により検出された切
削長に対応して前記ワークピースの切削部分へ供給する
切削油の量を制御される制御弁と、を備えているもので
ある。

【００１１】

【実施例】図１を参照するに、本実施例においては、本
発明を実施する望ましい横型帯鋸盤１を例示するけれど
も、鋸盤としは竪型の帯鋸盤や丸鋸盤等においても容易
に実施可能である。

【００１２】横型帯鋸盤１の主要な構成は既に公知であ
るので、図１には横型帯鋸盤１を概略的に図示し、本実
施例に係る構成について概略的に説明する。

【００１３】横型帯鋸盤１におけるベース３上には、ワ
ークピースＷを挾持固定自在の固定バイスジョー５ｆ、
可動バイスジョー５ｍを備えてなるバイス装置５が装着
してあると共に、切削工具としての鋸刃７を備えたカッ
ティングヘッド９が上下動自在に設けられている。

【００１４】より詳細には、本実施例においては、カッ
ティングヘッド９はヒンジピン１１を介して上下に回動
自在に支承されており、このカッティングヘッド９を上
下動するために、前記ベース３に装着した昇降用油圧シ
リンダ１３のピストンロッド１５がカッティングヘッド
９に枢支連結してある。したがって、上記昇降用油圧シ
リンダ１３に圧油を供給することによりカッティングヘ
ッド９が上昇され、昇降用油圧シリンダ１３から圧油を
排出することによりカッティングヘッド９が上昇位置か
ら下降される。この際、油圧回路（図示省略）における
流量制御弁（図示省略）を適宜に制御して、昇降用油圧
シリンダ１３から排出される圧油の排出量を制御するこ
とにより、カッティングヘッド９の下降速度、換言すれ
ばワークピースＷに対する鋸刃７の切込み速度を制御す
ることができる。

【００１５】前記ワークピースＷに対する鋸刃７の切込
み位置を検出するために、切込み位置検出装置２３が設
けられている。すなわちこの実施例においては、前記ヒ
ンジピン１１にセクターギア２５が取付けてあり、この
セクターギア２５には、ロータリーエンコーダ２７にお
けるギアが噛合してある。そして、上記ロータリーエン
コーダ２７は、インタフェース２９を介してＣＮＣなど
のごとき制御装置１９に接続してある。

【００１６】したがって、カッティングヘッド９の上下
動に連動してロータリーエンコーダ２７が回転されるの
で、ロータリーエンコーダ２７から出力されるパルス数
を計数し、適宜に演算処理することにより、カッティン
グヘッド９の上下動位置、すなわちワークピースＷに対
する鋸刃７の切込み位置を正確に検出することができ
る。なお、本実施例においては切込み位置はヒンジピン
１１のヒンジ角で検出されるものである。

【００１７】前記カッティングヘッド９には、鋸刃７を
掛回するための駆動ホイール３１が駆動軸３３を介して
回転自在に支承されると共に、従動ホイール３５が従動
軸３７を介して回転自在に支承されている。したがっ
て、駆動ホイール３１を適宜に駆動して、鋸刃７を走行
駆動せしめると共に、前述したようにカッティングヘッ
ド９を下降してワークピースＷに対して鋸刃７が切込み
を行なうことにより、ワークピースＷの切削加工が行な
われる。

【００１８】上記駆動ホイール３１を回転駆動するため
に、駆動軸３３はベルト伝動機構のごとき伝動機構３９
を介してサーボモータ４１の出力軸４３と連動連結して
ある。上記サーボモータ４１の回転を制御して鋸刃７の
移動速度（切削速度）を制御するために、サーボモータ
４１には回転制御装置４５が接続してある。この回転制
御装置４５は前記制御装置１９に接続してあり、制御装
置１９から入力される制御データに基づいてサーボモー
タ４１の回転を制御するよう構成してある。

【００１９】前記鋸刃７によるワークピースＷの切削時
における切削抵抗の主分力（鋸刃７の走行方向の切削抵
抗）を検出するために、前記サーボモータ４１の出力軸
４３には、例えばトルク検出器のごとき回転センサ４７
が設けられており、この回転センサ４７は、インタフェ
ース４９を介して前記制御装置１９に接続してある。

【００２０】したがって、鋸刃７によりワークピースＷ
の切削を行なっているときに、切削抵抗の変化によりサ
ーボモータ４１の回転が変化すると、この回転の変化が
回転センサ４７によって検出される。そして、回転セン
サ４７からは切削抵抗の主分力に応じた信号が出力さ
れ、インタフェース４９を介して制御装置１９に入力さ
れるので、適宜に演算処理することにより、切削抵抗の
主分力が検出される。なお、切削抵抗の主分力を検出す
る構成としては、サーボモータ４１の電流、電力等を検
出する構成とすることも可能である。

【００２１】さらに前記横型帯鋸盤１には、鋸刃７がワ
ークピースＷを切削する切削領域において鋸刃７の歯先
を垂直下方向へ向けて案内する可動鋸刃ガイド５１ｍ
が、ワークピースＷの径あるいは幅に応じて固定鋸刃ガ
イド５１ｆとの間隔を調節可能に設けられている。

【００２２】鋸刃ガイド５１ｍ，５１ｆには、鋸刃７を
挾持して案内する側面ガイド（図示省略）が設けられて
いると共に、鋸刃７の背面を案内支持する背面押え部材
５３が上下動可能に設けられている。この背面押え部材
５３は、鋸刃７の背面に当接されている。上記背面押え
部材５３の上面には、例えば圧電素子、ロードセル等の
ごとき背分力検出センサ５７が設けられている。この背
分力検出センサ５７は、インタフェース５９を介して制
御装置１９に接続してある。

【００２３】したがって、ワークピースＷを切削すべ
く、前述したようにカッティングヘッド９を下降せしめ
ると、鋸刃７によるワークピースＷの切削時における切
削抵抗の背分力が検出できる。

【００２４】なお、切削抵抗の背分力は、前記昇降用シ
リンダ１３に圧力計６１を接続し、この圧力計６１をイ
ンタフェース６３を介して制御装置１９に接続する構成
としても検出することができる。

【００２５】前記カッティングヘッド９にはブラケット
６７を介して切削油ノズル６９がワークピースＷの加工
位置に向けて設けられている。この切削油ノズル６９に
は配管７１の一端が接続されていると共に配管７１の他
端は切削油タンク７３に接続されている。前記配管７１
の途中には切削油ノズル６９側から制御弁７５、ポンプ
７７が設けられている。制御弁７５には制御弁７５の開
閉を行なう開閉用モータ７９が、ポンプ７７には駆動モ
ータ８１が連動連結されている。

【００２６】開閉用モータ７９、駆動モータ８１はイン
ターフェース８３，８５を介して前記制御装置１９に接
続されている。この制御装置１９にはワークピースＷに
切削加工を開始してから切削時間を計測するための時計
８７が接続されている。

【００２７】また、制御装置１９には、ワークピースＷ
の材質、形状その他を入力するためのキーボードのごと
き入力装置８９が接続されていると共に、測定された背
分力、主分力などのデータを表示するＣＲＴなどの出力
装置９１が接続されている。

【００２８】さらに、制御装置１９には例えばワークＷ
に切削加工を開始してから切削時間を時計８７で計測す
ると共に前記切込み位置検出装置２３で切込み位置を検
出し、この計測された切削時間、検出された切込み位置
およびワークピースＷの形状などのデータを基にして切
削長を演算処理する切削長算出手段としての切削長算出
装置９３が接続されている。

【００２９】前記制御装置１９にはワークピースＷの材
質、形状などを基にして予め設定された切削条件データ
を格納しておく切削条件メモリ９５が接続されていると
共に、所定の切削時間における切込み位置と切削長との
関係が予め求められて、切込み位置と切削長との関係が
ファイルされた第１データベース９７が接続されてい
る。さらに、制御装置１９には予め設定された切削長と
切削油量との関係がファイルされている第２データベー
タ９９が接続されている。

【００３０】今、入力装置８９から、これから切削加工
すべきワークピースＷの形状並びに材質を制御装置１９
に入力すると、切削条件メモリ９５からこの入力したワ
ークピースＷの形状並びに材質に基づき予め設定された
最適な切削条件が選び出される。上記ワークピースＷ
が、例えば図２に示すような丸棒の場合には、第１、第
２データベース９７，９９からこの入力したワークピー
スＷの形状並びに材質に基づき予め設定された切込み位
置と切削油量との関係が図３のごとく選び出される。

【００３１】このような状態において、切削加工が開始
され、切削加工開始点Ｈ０では切削長は図２に示したご
とく切削長Ｌ＝０であると共に、制御装置１９からイン
タェース８３，８５を介して開閉用モータ７９、駆動モ
ータ８１の少なくとも一方あるいは両方を制御すること
によって制御弁７５、ポンプ７７が制御されて図３に示
したごとく切削油量（圧力、流量）が切削油ノズル６９
からワークピースＷの切削位置（加工位置）にかけられ
る。

【００３２】切削加工が切削加工開始点Ｈ０から開始さ
れると、時計８７で切削時間が計測されると共に切込み
位置検出装置２３で切込み位置が検出されて制御装置１
９から第１データベース９７へ送り込まれてその時の切
込み位置（例えばＨ１，Ｈ２，Ｈ３，…，Ｈｎ）におけ
る切削長（例えばＬ１，Ｌ２，Ｌ３，…，Ｌｎ）が求め
られる。この求められた切削長が第２データベース９９
に送り込まれて、そのときの切削長に対する切削油量が
その都度求められる。

【００３３】各切込み位置における求められた切削油量
に基づきインタフェース８３，８５を介して開閉用モー
タ７９、駆動モータ８１の回転を制御することにより制
御弁７５、ポンプ７７が制御され、切削長に対応した切
削油量（圧力、流量）が切削油ノズル６９からワークピ
ースＷの各切削位置にかけられるのである。

【００３４】このように、ワークピースＷの切削加工が
開始され、切削加工中における図２に示したごとき、予
め設定した各切込み位置を切込み位置検出装置２３で検
出し、この検出された各切込み位置に基づき、図３に示
した関係から切削油量を求め、さらに制御弁７５、ポン
プ７７を制御することによって切削油ノズル６９から切
削油の量をワークピースＷの各切削位置に連続的あるい
は断続的にかけることができる。

【００３５】したがって、ワークピースＷの切削長或は
ワークピースＷに対する切込み位置に応じての切削油量
が切削位置へ供給されることとなり、切削油がワークピ
ースＷの近傍例えば床面まで飛散せず汚れないで済み、
良好な環境をもって切削加工を行なうことができる。さ
らにワークピースＷに最適な切削油の量がかけられるの
でワークピースＷ並びに鋸刃７の良好な冷却作用が行な
われると共に、切削油の使用量の無駄がなくなり、しか
も切削油量の使用量を従来よりも減少させることができ
る。

【００３６】なお、切削油の供給量の制御は、切削長の
変化に応じて時々刻々制御しても良いし、切削長が所定
の割合あるいは所定長さ変化する毎に時々制御しても良
いものである。

【００３７】また、ワークピースＷの切削を行なう際
に、所定位置における切削長、切削抵抗、鋸速または切
込み速度あるいはこれらのファクターをいくつか組合せ
たものを上述した各検出装置で検出する。この検出され
た検出データと、予め設定されている切削長、切削抵
抗、鋸速、切込み速度あるいはいくつか組合せたものと
切削油量との関係データとを比較して適正な切削油量に
変化させて切削するようにしてもよい。この場合、切削
抵抗、鋸速、切込み速度が大きくなると、発熱も大きく
なるので、切削油の量もそれぞれの増大に応じて多くす
ることが望ましいものである。

【００３８】ワークピースＷの切削時における切削抵抗
は、ワークピースの形状、寸法等が同一であっても、ワ
ークピースＷの材質により相違するものであり、易削材
よりも難削材ほど切削抵抗が大きくなり発熱も大きくな
るので、難削材ほど切削油を多く切削部へ供給すること
が望ましい。すなわち、ワークピースＷの材質に応じて
切削油の量を制御することが望ましいものである。

【００３９】さらに、所定位置における切断面積または
工具摩耗量の累積を算出する。この算出された算出デー
タと、予め設定されている切断面積、工具摩耗量と切削
油量との関係データとを比較して適正な切削油量を変化
させて切削するようにしてもよい。この場合、切断面
積、工具摩耗量の増大に応じて切削油量を増加すること
が望ましい。これらは、上述した実施例と同様の効果を
奏するものである。

【００４０】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜の変更を行なうことによって、そ
の他の態様で実施し得るものである。例えば、検出され
た各切込み位置における切削長を第１データベース９７
に予め格納した切込み位置と切削長との関係で求める例
で説明したが、検出された各切込み位置に基づき、その
都度切削長算出装置９３により演算処理して求めても構
わない。鋸刃７の違い（切粉の形状違い）や鋸刃７の摩
耗量を検出して切削油量を変化させ制御しても対応可能
である。さらに、ワークピースＷに対する切削工具の切
削作動開始時からタイマーなどで適宜時間経過後に切削
部へ供給する切削油の量を連続的あるいは断続的に変化
させつつ切削を行なうようにしても対応可能である。

【００４１】また、ワークピースＷの径、大きさが変っ
た場合には鋸刃ガイド５１ｍまたはバイスジョー５ｍを
自動的にあるいは手動で調整するので、その調整時に、
ワークピースＷの径、大きさに対応して切削油の供給量
を自動的あるいは手動的に調整することが望ましい。

【００４２】この場合、例えば上記鋸刃ガイド５１ｍま
たはバイスジョー５ｍと適宜に連動して上記鋸刃ガイド
５１ｍ又はバイスジョー５ｍの位置を検出し、その検出
位置に応じて前記制御弁７５の開度あるいはモータ８１
の回転を制御する構成とすることが望ましい。この場
合、図４に示すように（図４にはバイスジョー５ｍの場
合を示す）、上記鋸刃ガイド５１ｍ又はバイスジョー５
ｍに例えばラック、ピニオン等を介して適宜に連動して
位置を検出するセンサＳを設け、このセンサＳの検出値
に基いて前記制御装置１９が前述したようにモータ７
９，８１を制御する構成によって容易に行ない得るもの
である。

【００４３】また、上記センサＳに代えて制御弁７５が
鋸刃ガイド又はバイスジョーの位置変化に直接連動する
構成とすることも可能である。この場合、上記センサＳ
に代えて制御弁７５を設ければ良いものである。さら
に、連動機構としては、ラック、ピニオンに限ることな
く、例えばリンク機構、カム機構などの適宜の連動機構
を採用することも可能である。

【００４４】さらに、図５に示すように、ワークピース
Ｗの切削長を直接的に検出して制御弁７５の開度を制御
する構成とすることも可能である。この図５の実施例に
おいては、鋸刃ガイド５１ｍ，５１ｆの適宜一方に取付
けたブラケット１０１に鋸刃７と平行なガイド１０３を
設け、このガイド１０３に先端部がワークピースＷに接
触自在のスライダ１０５を摺動可能に支持してある。

【００４５】上記スライダ１０５の先端部には接触ロー
ラ１０７が回転自在に取付けてあり、かつ張設したスプ
リング１０９によってスライダ１０５はワークピースＷ
の方向へ常に付勢されている。そして、上記スライダ１
０５には例えばパルスエンコーダのごとき検出器１１１
の回転軸に取付けたピニオン、ローラのごとき回転子１
１３が圧接してある。

【００４６】上記構成により、スライダ１０５の移動量
を検出器１１１により直接的に検出することができる。
換言すれば、鋸刃ガイド５１ｍ，５１ｆが下降してワー
クピースＷに対する鋸刃７の切込みが進行するに従っ
て、スライダ１０５がワークピースＷの外形に応じて移
動することとなり、このスライダ１０５の移動量を検出
器１１１により検出することにより、ワークピースＷの
切削長の変化を検出できることとなる。

【００４７】したがって、前記検出器１１１の検出に応
じて前記制御弁７５の開度を制御することにより、切削
長の変化に対応してワークピースＷの切削部分へ供給す
る切削油の量を制御できるものである。

【００４８】また、上記検出器１１１に代えて制御弁７
５を直接設けて、前記スライダ１０５と制御弁７５が直
接連動する構成とすることも可能である。

【００４９】なお、例えば丸棒のごとく断面形状が中央
を境界として対称形であり、切削長の変化態様が中央を
境にして対称形である場合には、中央部までの切削長の
変化を制御装置のメモリに記憶し、中央部から後半の切
削時には、上記メモリの記憶を逆に実行する態様とする
ことも可能である。なお、この場合、切削長の検出は、
前半だけで良いことは勿論である。

【００５０】また、鋸刃ガイド又はバイスジョーの位置
変化に対応して、切削油ノズル６９の位置を変えて最適
な切削位置に切削油量をかけるようにすることも望まし
いものである。なお、切削油ノズル６９の位置は、従来
と同様に鋸刃ガイドに設けても良いものである。

【００５１】なお、ワークピースとしてパイプやＨ形鋼
などの場合は、その形状、大きさ、肉厚などをデータベ
ース化しておくことにより、切削工具が所定位置に位置
するときの切削長を演算することができる。また切削工
具の位置と切削長との関係を予めデータベース化してお
くこともできる。よって、ワークピースの形状等が種々
の場合にも、切削長、切削位置等に対応して切削油量を
制御することができる。

【００５２】また、切削開始時から所定時間経過後にお
ける切削工具の切削位置も予めデータベース化しておく
ことが可能であるので、切削時間と切削油量との関係を
データベース化することができ、切削時間に対応して切
削油量を制御することができる。

【００５３】さらに、切削油としてはクーラントなどの
液体の他にオイルミストであっても対応可能である。

【００５４】前述したように、ノズル６９からワークピ
ースＷの切削位置へ切削油を噴射するとき、前記制御弁
７５の開度または噴射する切削油量を表示装置（図示省
略）に表示することが望ましい。このように構成するこ
とにより、切削油量を目視により確認することができ
る。

【００５５】

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、この発明によれば、鋸刃によってワークピー
スの切削加工を行なうときに、切削長の変化に対応して
適正量 の切削油をワークピースの加工位置に供給するこ
とができ、切削油の飛散を抑制でき、良好な環境でもっ
て切削加工を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を横型帯鋸盤に実施した場合を示し、
帯鋸盤を概略的に示すと共に制御系をブロック化して示
した概念的な構成ブロック図である。

【図２】ワークピースに切削加工を行なう際の切込み位
置と切削長を説明する説明図である。

【図３】第１データベースに予め設定して格納されてい
る一例のワークピースにおける切込み位置と切削油量と
の関係を示す説明図である。

【図４】ワークピースの大きさに対応して切削油量を制
御する構成の１例を示す説明図である。

【図５】切削長の変化を検出する１例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 横型帯鋸盤 ７ 鋸刃 ２１ ＣＰＵ ２３ 切込み位置検出装置 ２７ ロータリーエンコーダ ６９ 切削油ノズル ７５ 制御弁 ７７ ポンプ ７９ 開閉用モータ ８１ 駆動モータ ８７ 時計 ８９ 入力装置 ９３ 演算処理装置 ９５ 切削条件メモリ ９７ 第１データベース ９９ 第２データベース

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋸盤に備えた鋸刃（７）によってワーク
   ピース（Ｗ）の切削加工を行うとき、前記ワークピース
   （Ｗ）に対する前記鋸刃（７）の切込み位置の変化によ
   る切削長の変化に対応して、前記ワークピース（Ｗ）の
   切削部分へ供給する切削油の量を適正に制御して切削加
   工を行うことを特徴とする鋸盤によるワークピースの切
   削加工方法。
2. 【請求項２】 鋸盤に備えた鋸刃（７）によってワーク
   ピース（Ｗ）の切削加工を行うとき、切削時における切
   削抵抗を検出し、この検出した切削抵抗に対応して、前
   記ワークピース（Ｗ）の切削部分へ供給する切削油の量
   を適正に制御して切削加工を行うことを特徴とする鋸盤
   によるワークピースの切削加工方法。
3. 【請求項３】 ワークピース（Ｗ）に対する鋸刃（７）
   の切込み位置を検出するための切込み位置検出装置（２
   ３）と、上記切込み位置検出装置（２３）により検出し
   た切込み位置と前記ワークピース（Ｗ）の形状データに
   基づいて切削長を演算する切削長算出手段と、切削長と
   切削油量との関係を格納しているデータベース（９７）
   と、前記切削長算出手段によって算出された切削長と前
   記データベース（９７）のデータに基づいて前記ワーク
   ピース（Ｗ）の切削部分へ供給する切削油の量を制御す
   るための切削油量制御装置と、を備えていることを特徴
   とする鋸盤。
4. 【請求項４】 ワークピース（Ｗ）を切削するための鋸
   刃（７）と、前記ワークピース（Ｗ）に対する前記鋸刃
   （７）の切込み位置に応じて切削長の変化を直接的に検
   出する切削長検出手段と、この切削長検出手段により検
   出された切削長に対応して前記ワークピース（Ｗ）の切
   削部分へ供給する切削油の量を制御される制御弁と、を
   備えていることを特徴とする鋸盤。