JP5184056B2 - 横型帯鋸盤における切断加工終了点検出方法 - Google Patents

Description

本発明は横型帯鋸盤における切断加工終了点検出方法に関する。

カッティングヘッドが垂直方向に昇降するようにした横型帯鋸盤においては、形鋼の縦板厚部（フランジ部）または横板厚部（ウェブ部）の切断長の変化が切削加工に与える影響を緩和すべく、また適正で効率的な加工条件範囲を広げることや、Ｈ形鋼のウェブ部の切断時の鋸刃の挟み込み（狭窄）を防止するために、帯鋸刃の走行方向が水平方向に対して若干傾斜するように傾斜角αが設けてある（例えば、特許文献１）。

このような横型帯鋸盤において、切断加工するワークの幅が変化した場合には、ワークの幅に合わせて帯鋸刃の下降端位置を自動的に設定すべく、前記帯鋸刃の傾斜角αにほぼ一致する斜面を備えたドグプレートを移動バイスジョーに設け、このドグプレートに係合自在なリミットスイッチを前記カッティングヘッド側に設け、帯鋸刃の下降端位置を自動的に設定することが行われている。

一方、上述の特許文献１のような垂直昇降タイプの横型帯鋸盤におけるカッティングヘッドを旋回自在に設け、ワークの角度切りを可能にしたものもある（例えば、特許文献２）。
特開平０９−２０１７１９号公報 特開平０８−２１５９３０号公報

図３〜図５は、カッティングヘッド１０１を旋回自在に設けた従来の横型帯鋸盤１００の概略図を示したものであり、この横型帯鋸盤１００の基台１０３上には基準固定バイス１０５と、カッティングヘッド１０１と共に旋回中心Ｏを中心として旋回自在に設けた可動バイス１０７とが設けてある。

可動バイス１０７はシリンダ１０９により基準固定バイス１０５に対して接近離反自在に設けてあり、また、前記基台１０３上に立設したガイドポスト１１１にはカッティングヘッド１０１が昇降自在に設けてある。そしてこのカッティングヘッド１０１には、駆動ホール１１５と従動ホイール１１７との間に回転駆動自在に設けた帯鋸刃ＢＬが巻回されている。

基準固定バイス１０５と可動バイス１０７間に挟持固定されたワークＷをカッティングヘッド１０１を旋回させて角度切りを行う場合には、ワークＷをクランプするバイス幅が旋回角度θに応じてワーク幅Ａ１より大きくなる。

すなわち、図３に示す通常の切断（旋回角度θが０度の場合）においては、基準固定バイス１０５と可動バイス１０７に挟持固定されるワーク幅Ａ１とバイス幅（可動バイスのワークに対する接触面と旋回中心Ｏとの距離）は同一のＡ１となる。

しかし、カッティングヘッド１０１の旋回角度がθ度の場合におけるバイス幅は、図４に示すように、可動バイス１０７のクランプジョーの帯鋸刃ＢＬから最も離隔した位置をクランプポイント（定点）Ｐとし、このクランプポイント（定点）Ｐと帯鋸刃ＢＬとの間の距離をＤとするとき、クランプポイント（定点）Ｐと旋回中心Ｏの間の距離がバイス幅Ａ３となる。また、このときの実際の切断幅はＡ３より小さいＡ２となる。

すなわち、バイス幅Ａ３と実際の切断幅Ａ２との間には余分な空切削区間Ｅ（Ａ３−Ａ２）を生ずることになる。この余分な空切削区間Ｅは、
［数１］
Ｅ＝Ａ３−Ａ２＝Ｄ・tanθ・・・（１）
として求められる。したがって実際の切断幅Ａ２は、
［数２］
Ａ２＝Ａ３−Ｄ・tanθ・・・（２）
として求められる。

図５を参照するに、カッティングヘッド１０１の旋回角度が０度の場合の帯鋸刃ＢＬの切断に必要な降下量Ｌ１は、
［数３］
Ｌ１＝Ｈ＋Ａ１・tanα・・・（３）
ここに、図５におけるΔＨ１は、ΔＨ１＝Ａ１・tanαとして求められる。また、旋回角度がθ度のときの必要な降下量Ｌθは、
［数４］
Ｌθ＝Ｈ＋Ａ２・tanα
＝Ｈ＋（Ａ３−Ｄ・tanθ）・tanα・・・（４）
であるが、従来技術の場合には切断に必要な降下量Ｌ３は、
［数５］
Ｌ３＝Ｈ＋Ａ３・tanα・・・（５）
となる。したがって、前記（２）式を参照すれば、余分な空切削区間は「Ｌ３−Ｌθ」として求められ、
［数６］
Ｌ３−Ｌθ＝Ａ３・tanα−Ａ２・tanα
＝（Ａ３−Ａ２）・tanα
＝Ｄ・tanθ・tanα・・・（６）
の長さが無駄な空切削区間となる。

本発明は上述の如き従来技術の問題を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、切断終了後の余分な空切削区間をなくすことで、角度切り時の切削効率を向上すると共に、従来の切断加工終了点検出用のドグプレートや検出手段を不要とする横型帯鋸盤における切断加工終了点検出方法を提供することである。

上述の課題である空切削区間をなくすための解決手段として、請求項１に記載の横型帯鋸盤における切断加工終了点検出方法は、横型帯鋸盤における切断加工終了点検出方法にして、カッティングヘッドの旋回角度θと、鋸刃傾斜角α、ワーク幅Ａ１、ワーク高さＨ、帯鋸刃の走行中心位置から前記旋回角度θ時の移動バイスジョーのクランプポイントまでの固定値である距離Ｄおよび前記旋回角度θ時のクランプ幅Ａ３とにより、前記旋回角度θ時における実際の切断幅Ａ２を切断するのに必要な切断開始位置から切断終了位置までの帯鋸刃の降下量Ｌθを計算式、Ｌθ＝Ｈ＋（Ａ３−Ｄ・tanθ）・tanαにより演算して求め、前記降下量Ｌを検出したら切断降下を終了させ、余分な空切削区間距離「（Ａ３−Ａ２）・tanα」分の距離の降下動作をなくしたことを要旨とするものである。

本発明によれば、切断終了後の余分な空切削区間をなくすことで、角度切り時の切削効率が向上する。また、カッティングヘッドを旋回自在に設けた垂直昇降タイプの横型帯鋸盤において、帯鋸刃の切断加工終了点検出用の帯鋸刃傾斜角αにほぼ一致する斜面を備えたドグプレートやリミットスイッチ等を必要としないので横型帯鋸盤の構造が簡単になりコストダウンができる。

以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。

第１図、第２図を参照するに、本発明に係る横型帯鋸盤１は、概略的には、ベース３上にピン５を旋回中心として水平に旋回自在に支承された機台７と、機台７の上方に上下動自在に設けられたカッティングヘッド９より構成されている。

なお、上記機台７の旋回は、適宜に設けられた旋回作動装置（図示省略）を操作することによって行われるものであるが、その詳細については説明を省略する。

前記ベース３の前後部には、例えばＨ形鋼のごとき長尺のワークＷを支持し移送するための支持ローラ１１を支持するローラスタンド１３がそれぞれ立設されており、前側のローラスタンド１３には、支持ローラ１１を回転せしめて送材作用を行うための送材用ハンドル１５が設けられている。なお、詳細な図示は省略するけれども、上記送材用ハンドル１５を回すことにより、前後の支持ローラ１１がチェーン等を介して回転され、前後方向へのワークＷの送材を行い得るように構成されている。

さらに前記ベース３上には、前側の支持ローラ１１の直ぐ後側においてワークＷを挾持固定するためのフロントバイス装置１７が装着されている。このフロントバイス装置１７におけるバイスベッド１９の一側部には、ワークＷの挾持固定を行うための固定バイスジョー２１が固定してあり、さらに、バイスベッド１９上には、固定バイスジョー２１に対して接近離反する方向へ移動自在な可動バイスジョー２３が装着されている。上記可動バイスジョー２３は、バイスベッド１９の側部に装着されたバイスシリンダ２５によって往復動されるものである。

前記固定バイスジョー２１の後端部側は、前記機台７を貫通して僅かに上方に突出した前記ピン５の上端部に固定されている。また、このピン５と後側の前記ローラスタンド１３の間には、基準固定バイスジョー２７が横架支持されている。

前記ピン５は、後述する帯鋸刃によって切断されることのないように、前記カッティングヘッド９が最下降したときにおける帯鋸刃４７の位置よりも低く設けられている。

また前記固定バイスジョー２１と基準固定バイスジョー２７とをピン５に連結した部分は、帯鋸刃との干渉を回避するように、帯鋸刃が進入し得るスリット状に形成されている。さらに前記ピン５の中心は、帯鋸刃が走行する垂直な切断面と、前記固定バイスジョー２１、基準バイスジョー２７の基準面との交点と一致して設けられている。

ワークＷを長手方向に対して適宜に傾斜した角度に切断可能であるように、前記ベース３に旋回自在に支承された前記機台７上には、前記カッティングヘッド９が上下動自在（ワークの切断方向に移動自在）に設けられていると共に、ワークＷの切断位置より後側においてワークＷを挾持固定する旋回バイス装置２９が設けられている。

前記カッティングヘッド９は、機台７に垂直に立設したメインポスト３１に上下動自在に支承されている。より詳細には、カッティングヘッド９は、適宜に傾斜したビーム部材３３の両側にそれぞれハウジング部３５，３７を備えたＣ型状をなしており、各ハウジング部３５，３７内には、駆動軸３９、従動軸４１を介してそれぞれ駆動ホイール４３、従動ホイール４５が回転自在に内装されている。

上記駆動ホイール４３と従動ホイール４５に亘って、ワークＷを切削し切断するためのエンドレス状の帯鋸刃４７が掛回されており、この帯鋸刃４７がワークＷを切削する部分は、前記ビーム部材３３に固定された固定ガイドアーム４９と位置調節自在に支承された可動ガイドアーム５１の下端部に設けられた鋸刃ガイド５３，５５によって垂直にひねり起こされている。

前記カッティングヘッド９をワークＷを切断する方向に往復動（上下動）するために、前記メインポスト３１に近接した位置には、昇降用油圧シリンダ５７が垂直に設けられており、この昇降用シリンダ５７のピストンロッド５９の先端部は、前記ビーム部材３３に設けられたブラケット部６１に連結されている。

また、横型帯鋸盤１を操作するために、前記メインポスト３１の上部にはアーム部材６３を介してＮＣ制御装置６５が設けられている。

前記旋回バイス装置２９は、前記基準固定バイスジョー２７と協働してワークＷの挾持固定を行うもので、この旋回バイス装置２９におけるバイスヘッド６７の上面の一側部は基準固定バイスジョー２７の下面に摺接してある。上記バイスベッド６７の上面の他側部には、前記メインポスト３１から離れた位置においてカッティングヘッド９を適宜に上下に案内るサブガイドポスト６９が立設してあると共に、ワークＷを前記基準固定バイスジョー２７へ挾持固定するための可動バイスジョー７１が往復動自在に設けられている。

上記可動バイスジョー７１を往復動するためのバイスシリンダ７３はサブガイドポスト６９に装着されており、そのピストンロッド７５は適宜に可動バイスジョー７１に連結してある。なお、前記帯鋸刃４７の走行方向は水平面に対して若干の鋸刃傾斜角αが設けてある。

また、帯鋸刃の降下量を検出するための手段として、例えば前記メインポスト３１側にラックを設け、このラックに係合して回転する第１のピニオンギヤを前記ハウジング側（３５，３７）に設け、この第１のピニオンギヤの回転数を検出する第１のロータリーエンコーダ等からなる帯鋸刃降下量検出手段（図示省略）が設けてある。

また、バイス幅（図４の例ではＡ３）を検出するため、例えば、前記可動バイスジョー７１側に第２のピニオンギヤを備えた第２のロータリーエンコーダを設け、前記旋回バイス装置２９におけるバイスヘッド６７側に前記第２のピニオンギヤの係合するラック等を設けてなるバイス幅検出手段（図示省略）が設けてある。

上述の帯鋸刃降下量検出手段およびバイス幅検出手段からの検出信号は前記ＮＣ制御装置６５に入力されて、横型帯鋸盤１が加工プログラムに従って適宜に制御されるようになっている。

以上のごとき構成において、送材用ハンドル１５を適宜に回してワークＷの送材を適宜に行った後に、フロントバイス装置１７および旋回バイス装置２９によってワークＷの挾持固定を行い、その後に駆動ホイール４３の回転により帯鋸刃４７を走行せしめつつ、カッティングヘッド９を下降することにより、ワークＷの切断が行われる。

上記のようにカッティングヘッド９をワークＷの切断方向へ移動してワークＷの切断を行うとき、旋回バイス装置２９の旋回角度が０度のとき、すなわち、通常の切断加工の場合、ワークＷの切断幅が大きく、例えば第１図に示されるように、切断幅がＡであるときには、帯鋸刃４７をａ 位置まで移動する必要がある。また切断幅がＢであるときにはｂ位置まで、さらに切断幅がＣであるときにはｃ位置まで移動する必要がある。

換言すれば、ワークＷの切断幅が小さいときには、必ずしもカッティングヘッド９を最終位置まで移動する必要がなく、ワークＷの切断終了位置で復帰せしめることが作業能率が向上する。

また、旋回角度がθ度である場合には、無駄な空切削区間「Ｄ・tanθ・tanα」生じるため、実際の切断幅Ａ２を切断するのに必要な切断開始位置から切断終了位置までの帯鋸刃の降下量Ｌθを計算式、Ｌθ＝Ｈ＋（Ａ３−Ｄ・tanθ）・tanαにより演算して求め、切断開始位置からの降下量Ｌθが、「Ｈ＋（Ａ３−Ｄ・tanθ）・tanα」となったことを、前記帯鋸刃降下量検出手段により検出したら切断降下を終了させ、ワークＷの切断終了位置で帯鋸刃を上限位置へ復帰させる。

なお、旋回角度θ時のクランプ幅Ａ３は前記バイス幅検出手段により検出され、移動バイスジョーのクランプポイントまでの距離Ｄと、ワーク高さＨおよび鋸刃傾斜角αは既知である。また、ワークＷの高さＨは横型帯鋸盤１に公知の高さ計測器（図示省略）を設けることにより自動的に求めるようにすることもできる。

本願発明によれば、例えば、最も余分な空切削区間距離が出やすい、角６００mm×厚さ３６mmのコラム材を、Ｄ＝１９０[mm]、旋回角度θ＝４５°、鋸刃傾斜角α＝１０°でカッティングヘッドの降下速度が４５[mm/min]ので切断する場合の空切削区間距離は、（６）式から、Ｄ・tanθ・tanα＝１９０×tan４５°×tan１０°＝３３．５[mm]、よって、無駄な切削時間は３３．５[mm]／４５[mm/min]＝４４．６７秒となる。すなわち、１カット当たり約４５秒の切削時間を節約できることになる。

上述の実施の形態ではワークの寸法を不定とした場合であって、旋回角度θが与えられたときに、ワークＷを機械にセットして旋回角度θ時のクランプ幅Ａ３をバイス幅検出手段により測定し、固定値であるＤとワークセット時に決まる高さＨと、また事前の計測から算出される鋸刃傾斜角αとによって、実際の切断幅Ａ２を切断するのに必要な切断開始位置から切断終了位置までの帯鋸刃の降下量Ｌθを計算式、Ｌθ＝Ｈ＋（Ａ３−Ｄ・tanθ）・tanαにより演算するものであったが以下の様にすることもできる。

例えば、ワークＷの幅寸法および高さ寸法とが入力値Ａ０およびＨ０として与えられたとき、旋回角度θが与えられた場合、ワークＷの寸法誤差および余裕寸法を合算した幅寸法Ａｅと、高さ寸法Ｈｅとをパラメータとして設定し、ワークＷの幅寸法Ａ１を、Ａ１＝Ａ０＋Ａｅとし、ワークＷの高さ寸法Ｈ１を、Ｈ１＝Ｈ０＋Ｈｅと規定し、前記固定値Ｄと事前の計測から算出される鋸刃傾斜角αとによって、旋回角度θ時のクランプ幅Ａ３と前記帯鋸刃の降下量Ｌθとを演算して求めるよにしても構わない。なお、この場合ワーク寸法を自動または手動で計測するようにしても構わない。

本発明に係る旋回可能なカッティングヘッドを備えた垂直昇降式の横型帯鋸盤の概略説明図（正面図）。 本発明に係る旋回可能な垂直昇降式の横型帯鋸盤の概略説明図（平面図）。 旋回可能なカッティングヘッドを備えた垂直昇降式の従来の横型帯鋸盤での旋回角度が０°の場合のバイスのクランプ状態（クランプ幅（Ａ１））の説明図（平面図）。 図３における横型帯鋸盤のカッティングヘッドをθ°旋回した状態におけるバイスのクランプ幅（Ａ３）と実際の切断幅（Ａ２）の関係を説明する図。 旋回可能なカッティングヘッドを備えた垂直昇降式の従来の横型帯鋸盤での旋回角度が０°の場合における切断に必要な鋸刃帯鋸刃の降下量（Ｌ１）を説明する図。

符号の説明

１ 横型帯鋸盤
３ ベース
５ ピン
７ 機台
９ カッティングヘッド
１１ 支持ローラ
１３ ローラスタンド
１５ 送材用ハンドル
１７ フロントバイス装置
１９ バイスベッド
２１ 固定バイスジョー
２３ 可動バイスジョー
２５ バイスシリンダ
２７ 基準固定バイスジョー
２９ 旋回バイス装置
３１ メインポスト
３３ ビーム部材
３５、３７ ハウジング部
３９ 駆動軸
４１ 従動軸
４３ 駆動ホイール
４５ 従動ホイール
４７ 帯鋸刃
４９ 固定ガイドアーム
５１ 可動ガイドアーム
５３、５５ 鋸刃ガイド
５７ 昇降用油圧シリンダ
５９ ピストンロッド
６１ ブラケット部
６３ アーム部材
６５ ＮＣ制御装置
６７ バイスヘッド
６９ サブガイドポスト
７１ 動バイスジョー
７３ バイスシリンダ
７５ ピストンロッド
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. 横型帯鋸盤における切断加工終了点検出方法にして、カッティングヘッドの旋回角度θと、鋸刃傾斜角α、ワーク幅Ａ１、ワーク高さＨ、帯鋸刃の走行中心位置から前記旋回角度θ時の移動バイスジョーのクランプポイントまでの固定値である距離Ｄおよび前記旋回角度θ時のクランプ幅Ａ３とにより、前記旋回角度θ時における実際の切断幅Ａ２を切断するのに必要な切断開始位置から切断終了位置までの帯鋸刃の降下量Ｌθを計算式、Ｌθ＝Ｈ＋（Ａ３−Ｄ・tanθ）・tanαにより演算して求め、前記降下量Ｌθを検出したら切断降下を終了させ、余分な空切削区間距離「（Ａ３−Ａ２）・tanα」分の距離の降下動作をなくしたことを特徴とする横型帯鋸盤における切断加工終了点検出方法。

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