JP6418512B2 - 長尺形材を鋸引きするための方法及び長尺形材をクロスカットするための機械 - Google Patents

Description

本発明は、長尺形材を鋸引きするための方法に関する。この方法では、丸鋸の環状の外周に沿って歯が配置されている丸鋸が回転し、この丸鋸が自由に回転する位置から長尺形材の外壁へとずらされ、ゼロ位置歯が最初の歯として外壁材料に切り込む。

本発明はまた長尺形材の断片をクロスカットするための機械に関する。この機械は長尺形材のための保持具と、丸鋸の環状の外周に沿って歯が配置されている丸鋸と、保持具方向へ丸鋸を送る送り装置とを備えている。

長尺形材の断片をクロスカットする方法及びそのために使用される機械は、従来技術では管切断機の形で当然ながら十分に公知である。

上述の管切断機で不都合なことは、使用される円形の鋸刃自身が、方向性品質が高い場合、それほど正確に平坦には形成されず、横方向の振れが見られることである。管切断機内で丸鋸が回転する場合、上記の振れによって鋸歯が、丸鋸回転軸に沿って同じように前後にいくらか飛ぶ。またどの歯が最初の歯として管の外壁に当たるのかは偶然に生じる。これは特に、方向性品質が高い場合に簡単に鋸刃が側方に可動であり、すでに最初の歯が小さな鋸溝を長尺形材の外壁に切削し、それによって後続の鋸引き過程のための鋸溝の方向が実質的に決まるため不都合である。歯の横方向の振れによって、不都合にも鋸溝が傾斜してしまう。鋸刃は静的なものではなく、温度、負荷及び摩耗によって変化する。

特許文献１では、その周囲に沿ってダイアモンド体が備えられた環状の鋸刃が開示されている。円周方向に連続する２つのセクタがそれぞれ１つの軸振れ偏差エリアを形成し、連続する軸振れ偏差エリアが、中心面から見て異なった側に向けられている。

特許文献２では、機械鋸が開示されている。ここでは、形材が常に垂直方向に挟み込まれた後端とその前範囲との間でトラッキングレベルで定義された状態になるよう、形材の段階的なトラッキング中に転がり摩擦の下で、挟み込まれた後端の段階的なトラッキング運動が妨げられずに同時に最適なサポートが保証されるように支えられる。

特許文献３は、連続する材料ピースを収容するための機械に関する。この機械は往復台ユニット及び所与の経路を往復運動するための往復台ユニット用装置と、切刃及び切刃をキャリアに支承する装置とを備え、切刃を動かすための装置が半径方向内側へ軸に向かって備えられ、切刃がこの軸の周りを回転し、上述の経路を切断し、それによって切刃がこの経路切断中に、直線上を、上述の経路に対して横向きに動く。

独国特許出願公開第１０２００６０００２９７号明細書 独国特許第４３０８０３２号明細書 独国特許第６９１０３０３３号明細書

本発明の課題の第一の観点は、可能な限り垂直に長尺形材を切断することを可能にする、長尺形材の断片をクロスカットするための方法を提供することであり、及び本発明の課題の第二の観点は、長尺形材の外壁を可能な限り垂直に切断することを可能にする機械を提供することである。

第一の観点の課題は、請求項１の特徴によって特徴づけられた、冒頭に上げられた方法によって解決される。

長尺形材とは、好ましくは金属製又は主として金属からなる、管又は中実形材であると理解される。これらは長手方向に対して垂直の断面が環状であることが好ましいが、しかしまた他の断面も考え得る。

本発明により、丸鋸の自由回転中に歯の横方向の振れが特定され、及び横方向の振れが最小の歯が、好ましくは横方向の振れが全くない歯が特定され、及び特定された歯がゼロ位置歯として使用される。

本発明は、ほとんどすべての場合で、丸鋸が両方向に、理想的なゼロ位置から外へ曲がっているという考えを使用する。いくつかの鋸歯は、右側又は左側への横方向の振れを有している。すなわち丸鋸回転時は、ゼロ位置からの最小の偏差を備えた少なくとも１つの、実際にはそれどころか少なくとも２つの歯で、横方向の振れが最小か、好ましくはまったく横方向の振れを備えていない。本発明はさらに、自由回転中の丸鋸の歯の横方向の振れを本来の切削過程の直前に特定すること、及び横方向の振れが最小の歯を特定すること、及び特定した歯をゼロ位置歯として使用すること、つまりまさにそのゼロ位置歯を最初の歯として、本来の切削過程中に長尺形材の外壁の材料に切り込ませる、という考えを使用する。ゼロ位置歯によってすでに約０．０５ｍｍ〜０．３５ｍｍの小さい鋸溝が外壁にできているため、鋸溝の方向が決まり、丸鋸が柔軟であるために、回転軸に沿ってさらなる切削過程のために鋸溝全体の方向が決まる。本発明は長尺形材の長手方向に対して鋸溝をほぼ垂直に、好ましくは正確に垂直に切り込むことを可能にする。長尺形材の長手方向と丸鋸の回転軸は、好ましくは互いに平行に配置されている。

長尺形材は、好ましくは中実形材又は管であり、好ましくは金属製形材である。

好都合には、自由回転中に連続した横方向の歯の振れが、位置が固定された間隔センサと比較して測定され、及び連続して丸鋸の角度位置が測定され、及び測定値から、丸鋸の横方向の振れ・角度位置グラフが特定され、このグラフから横方向の振れが最小の歯が特定される。丸鋸が通常右及び左の横方向の振れを示すため、グラフは少なくとも２つのゼロ交差を備えている。好ましくはグラフのゼロ交差の角度位置が特定され、及びこの角度位置に付属している丸鋸のゼロ位置歯が算出される。ゼロ位置歯は最初の歯として、長尺形材の外壁に切り込む。

本発明による方法は、制御された鋸引き過程を前提としている。丸鋸の位置は、好ましくは従来技術で公知のＮＣ制御を使用して特定され、丸鋸は同じくＮＣ制御された送り運動で長尺形材の外壁の方向に送られる。鋸刃駆動も送り運動駆動もそれぞれ１つのＮＣ軸である。

間隔センサは、送り運動中も丸鋸の回転軸に対して間隔を一定に保って位置決めされ、及び理想的なゼロ位置からのセンサの距離が知られており、あらかじめ設定される。そのために、好ましくは丸鋸のゼロ位置が算出される。好ましくは送り運動と丸鋸の回転が、横方向の振れが最小の歯がゼロ位置歯になるように制御される。

好ましくは、鋸引きに後続する別の長尺形材の鋸引きの前に、横方向の振れが最小の歯を特定し、ゼロ位置歯として使用する。ゼロ歯は鋸引き過程ごとに変わる。なぜなら鋸刃は静的ではなく、温度、負荷、摩耗によって、鋸引き過程ごとにいくらか変化し得るからである。これによって最適な切断が各鋸引き過程ごとに得られる。

好都合には、後続の鋸引きのために、鋸のゼロ位置歯が、最も広く間隔を空けて後続するゼロ位置歯に特定される。直接連続する鋸引き過程のゼロ歯は、わずかに、少ない数の歯だけ、又はただ１つの歯だけずれているか、又は歯がまったくずれていない。一般に鋸刃１枚当たり２つのゼロ歯があるため、ゼロ歯は交互に使用されるか、又は少なくとも使用されるゼロ位置歯から最も遠く離れたゼロ位置歯が直接連続する鋸引き過程で使用される。

第二の観点の課題は、請求項７の特徴により特徴づけられた、冒頭に上げられた機械によって解決される。

本発明によれば、回転軸に沿って側方に、丸鋸の歯の隣に間隔センサが配置されている。このセンサは丸鋸の刃の方に向けられており、刃の横方向の振れを丸鋸の自由回転中に測定し、間隔センサと接続されて間隔センサの測定値を送ることが可能な評価装置を備えている。

間隔センサは、好ましくは回転軸に対して調節可能であり、特に回転軸に対して垂直に調節可能に配置されている。間隔センサは、所与の丸鋸タイプにより、丸鋸の厚みの半分超の間隔を空け、長手方向に側方へずらされ、通り過ぎる丸鋸の歯の隣になるよう、配置されている。丸鋸の回転軸及び長尺形材の長手方向は、好ましくは互いに平行に配置されている。

間隔センサと回転軸との間隔は、丸鋸タイプに適合される。

本発明による機械の好ましい一実施形態では、角度測定装置が丸鋸の回転位置のために備えられ、この角度測定装置が評価装置と接続され、この評価装置で丸鋸の横方向の振れ・角度位置グラフが計算可能であり、及びこのグラフを使ってゼロ位置歯が決定可能である。本発明による機械はしたがって、横方向の振れ・角度位置グラフのゼロ位置を特定することで、横方向の振れなしの角度位置が特定され、及び角度位置に割り当てられた歯が特定され、この歯がゼロ位置歯として選択されることを可能にする。そのために、好ましくは丸鋸回転のため及び送り運動のための制御が備えられ、長尺形材の外壁の材料に切り込むゼロ位置歯を最初の歯として選択する。

好都合には、後続の鋸引きのために、鋸引きのゼロ位置歯から最も間隔を空けた位置にある後続のゼロ位置歯を特定する制御を許容する。ゼロ歯を切り替えることにより、その摩耗が減少される。

上述のすべての機械は、前述の方法の１つ又は複数を実施するために適している。

本発明は、実施例を使用して３つの図で説明される。

横方向の振れのある３つの異なった回転位置で保持具内に入れられた丸鋸の模式的側面図である。 図１の丸鋸の横方向の振れ・角度位置グラフである。 さまざまな鋸溝を備えた金属管の図である。

図１は円形の周囲に沿った丸鋸２を備えた保持具１の側面図である。丸鋸２は、図１には図示していない管切断機の一部である。丸鋸２は、地面側が図１で金属管３の上方に位置決めされている。丸鋸２は、図１には図示していない管切断機の構成要素である。丸鋸２は、ＮＣ制御されている。保持具１の角度位置、及び保持具１内で保持具に対して回転しないよう固定されて挟み込まれた丸鋸２の角度位置は、ＮＣ制御によって特定可能である。さらにＮＣ制御により、保持具１の送り運動によってクロスカットしたい金属管３の前に丸鋸２を押し出すことが可能である。送り運動方向Ｖは、ここではクロスカットしたい金属管３の長手方向Ｌに対して垂直に配置されている。送り運動中、丸鋸２は最初金属管３と接触せずに自由に回転しているが、丸鋸２の歯６が金属管３と接触して鋸引き法の本来の切削過程が始まるまで前に押し出される。

図１に示された丸鋸２は、市販のほとんどの丸鋸２と同様、いわゆる横方向の振れｄを有している。横方向の振れｄとは、理想的で平坦な丸鋸２の形状からの偏差であると理解される。丸鋸２は、正しく保持具１内に挟み込まれている場合でも、どの角度位置でも金属管３の外壁に対して正確に垂直に向けられるわけではなく、丸鋸２の角度位置αによって、外壁に最も近い歯６が横方向の振れｄを、すなわちゼロ位置からの偏差を備えている。ゼロ位置は垂直線によって決まり、この垂直線は理想的に平坦な丸鋸２の保持具１内に固定された位置によって決まる。横方向の振れのない丸鋸２のゼロ位置は、図１では点線で描かれた丸鋸２で示されている。

さらに、図１には同じ丸鋸２の２つの角度位置αが、直線で描かれた丸鋸２で示されている。直線で描かれた丸鋸２は、横方向の振れｄによって目立っている。丸鋸２の隣には、丸鋸２回転軸の方向にずらされて間隔センサ４が備えられている。この場合これは誘導式間隔センサ４で、歯６と間隔センサ４との間隔は０．１マイクロメータの範囲で正確に決められている。間隔センサ４により１．０ミリ秒毎に測定値を記録することが可能になり、その結果丸鋸２の回転数が３００ｒｐｍで１回転当たり約２００の測定点が得られる。間隔センサ４は、丸鋸２の歯６の理想的なゼロ位置からの距離を測定するように調整されている。制御に応じて、もっと短いサイクルも可能である。

図２は、丸鋸２が完全に回転する際の、丸鋸２の角度位置αに応じた横方向の振れｄの原理曲線を示している。図２に示されたグラフは記録された測定値の補間によって生じる。図２は、特に、４つの異なる角度位置α１、α２、ａ３、ａ４に対して横方向の振れｄが存在しないこと、すなわちこの角度位置α１、α２、ａ３、ａ４において、間隔センサ４の横をかすめる歯６が横方向の振れｄを備えていないことを示している。横方向の振れｄが最小であるか又は全くない歯６は、ここではゼロ歯Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４として示されている。図示されていない評価装置により、ゼロ歯Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４の１つが、切削過程中に、最初の歯６として、金属管３の外表面に当たり、金属管３の外表面の材料が削られるように、丸鋸２を制御することが可能になる。歯６当たりの送り運動は、送り運動方向Ｖに約０．０５〜０．３５ｍｍである。最初の歯６が金属管３に鋸溝７方向をあらかじめ設定するので、この歯６が横方向の振れｄを備えていないことは、正確に正方形の断面が金属管３の外壁に設けられるために決定的である。丸鋸２は側方に簡単に曲がりやすいため、最初の歯６によってあらかじめ設定された鋸溝７の方向は、鋸溝７の全体方向を決める。

図３は、１つの金属管３に描かれた２つの考え得る鋸溝７、８を示している。鋸溝８は、従来の方法で丸鋸２によって生じさせられ、そのゼロ位置歯Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４が横方向の振れｄを備え、破線で描かれた第二の鋸溝７は切削工程で生じさせられ、ここではゼロ位置歯Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４が横方向の振れｄを備えていない。

１ 保持具
２ 丸鋸
３ 金属管
４ 間隔センサ
６ 歯
７ 鋸溝
８ 鋸溝
α 角度
α１ 角度位置
α２ 角度位置
α３ 角度位置
α４ 角度位置
ｄ 横方向の振れ
Ｖ 送り運動方向
Ｌ 長手方向
Ｚ１ ゼロ位置歯
Ｚ２ ゼロ位置歯
Ｚ３ ゼロ位置歯
Ｚ４ ゼロ位置歯

Claims (9)

1. 丸鋸（２）の環状の外周に沿って配置されている歯（６）を備えた丸鋸（２）が自由に回転されることで長尺形材（３）を鋸引きする方法であって、前記丸鋸（２）が自由回転位置から前記長尺形材（３）の外壁へと押し出され、及びゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）が前記歯（６）の最初の歯として外壁材料に切り込む方法において、前記丸鋸（２）の自由回転中に歯（６）の横方向の振れ（ｄ）が特定され、及び横方向の振れ（ｄ）が最小の歯（６）が特定され、及びゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）として使用され、
   前記ゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）は、前記丸鋸（２）が回転する際の前記丸鋸（２）において、横方向の振れ（ｄ）が最小である角度位置（α１、α２、α３、α４）に対応する前記歯（６）である、
   ことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記歯（６）の横方向の振れ（ｄ）が、回転中に位置が固定された間隔センサ（４）によって連続的に測定され、及び前記丸鋸（２）の角度位置（α）が連続的に測定され、前記丸鋸（２）の横方向の振れ・角度位置グラフが特定され、及びグラフから横方向の振れ（ｄ）が最小の歯（６）が特定されることを特徴とする方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法であって、前記丸鋸（２）の送り運動及び回転が、最小の横方向の振れ（ｄ）を備えている前記歯（６）がゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）になるよう制御されることを特徴とする方法。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の方法であって、前記丸鋸（２）のゼロ位置が算出されることを特徴とする方法。
5. 請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の方法であって、鋸引きに後続する別の長尺形材（３）の鋸引きの前に、横方向の振れ（ｄ）が最小の歯（６）が特定され、及びゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）として使用されることを特徴とする方法。
6. 請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の方法であって、後続の鋸引きのために鋸引きのゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）から最も距離の離れた後続ゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）が決められることを特徴とする方法。
7. 長尺形材（３）を断片にクロスカットするための機械であって、前記丸鋸（２）の環状の外周に配置されている歯（６）を備えた前記丸鋸（２）と、前記丸鋸（２）を保持する保持具（１）とを備え、前記丸鋸（２）の送り運動方向（Ｖ）が前記長尺形材（３）の長手方向に対して垂直である機械において、回転軸に沿って側方に、前記丸鋸（２）の前記歯（６）の隣に配置されている間隔センサ（４）が前記丸鋸（２）の前記歯（６）の方に向けられており、及び該間隔センサが前記歯（６）の横方向の振れ（ｄ）を前記丸鋸（２）の自由回転中に測定し、前記間隔センサ（４）と接続された評価装置に前記間隔センサ（４）の測定値が供給可能であり、
   前記丸鋸（２）の回転位置のための角度測定装置が、前記評価装置と接続され、該評価装置によって前記丸鋸（２）の横方向の振れ・角度位置グラフが計算可能であり、及び該グラフを使ってゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）が決定可能であり、
   前記ゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）は、前記丸鋸（２）が回転する際の前記丸鋸（２）において、横方向の振れ（ｄ）が最小である角度位置（α１、α２、α３、α４）に対応する前記歯（６）である、
   ことを特徴とする機械。
8. 請求項７記載の機械であって、前記丸鋸（２）の回転及び送り運動のための制御が、前記長尺形材（３）の外壁の材料に切り込む前記ゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）を最初の歯（６）として選択することを特徴とする機械。
9. 請求項７又は８に記載の機械であって、前記制御が、後続の鋸引きのために前記鋸引きの前記ゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）から最も距離の離れたゼロ位置歯（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）を決めることを特徴とする方法。

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