JP7105433B2 - CUTTING AUXILIARY DEVICE AND WIRE-TYPE CUTTING DEVICE HAVING THE SAME - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 発行所名:近畿大学 理工学部 機械工学科 刊行物名:平成28年度 卒業研究発表会 概要集 発行年月日:平成29年2月8日 〔刊行物等〕 集会名 :平成28年度 卒業研究発表会 開催日 :平成29年2月8日Application of
本発明は、木材、金属、コンクリート等を切断するワイヤー式切断装置の切断補助装置とそれを有するワイヤー式切断装置に係る。 The present invention relates to a cutting auxiliary device for a wire-type cutting device for cutting wood, metal, concrete, etc., and a wire-type cutting device having the same.
構造物を解体する方法には、爆破による解体、重機を用いた破壊による解体、切断による解体等が知られている。このうち、騒音、振動の制限が厳しい地域ではワイヤーソーやウォールソー等の切断装置を用いた切断による解体方法が適している。 Known methods for dismantling structures include demolition by blasting, demolition by destruction using heavy machinery, demolition by cutting, and the like. Among these methods, the dismantling method by cutting using a cutting device such as a wire saw or a wall saw is suitable for areas where restrictions on noise and vibration are strict.
特に、ワイヤーソーを用いた工法は、切断対象の形状に合わせて柔軟に適応させることができるので、大型の構造物はもとより、大型の装置を持ち込めない狭い場所や水中での作業に有用である。また、鉄筋が埋設されたコンクリートも切断することができるため、建築物の解体に用いられる。 In particular, the method using a wire saw can be flexibly adapted to the shape of the object to be cut, so it is useful not only for large structures, but also for work in narrow places where large equipment cannot be brought in, or for underwater work. . It can also cut concrete with embedded reinforcing bars, so it is used for demolition of buildings.
図9に、従来のワイヤーソー装置の例として原子炉遮蔽壁101の切断装置102を示す。
FIG. 9 shows a
原子炉遮蔽壁101は長年に渡って原子炉が発する放射線に晒されている上、内部に鉄筋が密に埋設された鉄とコンクリートとの複合構造を有し、解体作業が極めて困難である。このため、遠隔位置から操作することが可能であり、且つ、正確な切断により周辺に与える影響を最小限に抑えることができる解体工法として、ワイヤーソーを用いた工法が適している。
The
図9(a)を参照して、原子炉遮蔽壁101の前方には可動ガイドプーリー105を昇降操作するための昇降駆動装置103を上端に配した支持柱104が立設されている。昇降駆動装置103により可動ガイドプーリー105が切断位置まで持ち上げられる。支持柱104の近傍にはガイドプーリー移動装置106を備えた支柱107が並設されている。このガイドプーリー移動装置106は、切削量の増大や、可動ガイドプーリー105の高さ変更に伴って変化するワイヤーソー100の張力を、調整用プーリー109の昇降操作により調整するものである。
Referring to FIG. 9(a), in front of the
図9(b)を参照して、ガイドプーリー移動装置106を原子炉遮蔽壁101に向かって進め、ワイヤーソー100を原子炉遮蔽壁101に巻き付かせ、ワイヤーソー100を巡回走行させると、適度な張力を保ちながら可動ガイドプーリー105間に渡された切断域のワイヤーソー100が原子炉遮蔽壁101を切削しながら推し進められる。このようにして、原子炉遮蔽壁101を水平に切断することができる。このような切断装置の構成については、特許文献1に記載がある。
Referring to FIG. 9(b), guide
上記のようにワイヤーソーは、被切断物に対して固定されたプーリーが設けられ、切断が進むと、余長ワイヤーの調整は、調整プーリーの移動によって行われる。しかしながら、このような切断方法では、被切断物に対するワイヤーソーの角度は、切断が進むに従って変化する。 As described above, the wire saw is provided with a pulley fixed to the object to be cut, and as the cutting progresses, the excess length of the wire is adjusted by moving the adjustment pulley. However, in such a cutting method, the angle of the wire saw with respect to the object to be cut changes as the cutting progresses.
被切断物に対してワイヤーソーが固くなければ、特に問題はない。しかし、ワイヤーソーにとっても、固い被切断物の場合は、ワイヤーソーが被切断物に接触する角度を一定の範囲で行わなければ、ワイヤーソー自体の切断という事態も起こり得る。また、被切断物の材質によって、最も早く切断できる角度があり、ワイヤーソーと被切断物の切断角度を一定に保持したいという要望もある。 If the wire saw is not stiff against the object to be cut, there is no particular problem. However, even with the wire saw, if the object to be cut is hard, the wire saw itself may cut the object unless the angle at which the wire saw contacts the object is kept within a certain range. In addition, there is an angle at which the workpiece can be cut most quickly depending on the material of the workpiece, and there is also a demand to keep the cutting angle between the wire saw and the workpiece constant.
ワイヤーソーと被切断物の切断角度を一定に保持するには、被切断物に対して固定されたプーリーの位置を適宜変更する必要があり、大変手間のかかる作業であった。 In order to keep the cutting angle between the wire saw and the object to be cut constant, it is necessary to appropriately change the position of the pulley fixed to the object to be cut, which is a very troublesome task.
本発明は上記の課題に鑑みて想到されたものであり、被切断物とワイヤーソーの切断角度を一定に保持する切断補助装置(それを有する切断装置を含む)を提供するものである。さらに、本発明に係る切断補助装置(それを有する切断装置)は、切断の進行に伴い、適切な切断角度を制御することもできる。 The present invention has been conceived in view of the above problems, and provides a cutting assist device (including a cutting device having the same) that maintains a constant cutting angle between an object to be cut and a wire saw. Furthermore, the assisting device for cutting (the cutting device having it) according to the present invention can also control an appropriate cutting angle as the cutting progresses.
より具体的に本発明に係る切断補助装置は、
ワイヤー式切断装置のワイヤーと被切断物との角度を調整する切断補助装置であって、
機構部と制御部を有し、
前記機構部は、
フレームと、
前記フレームに上下端が固定支持されたネジ棒と、
前記ネジ棒上を往復する駆動部と、
前記駆動部に設けられ、上下に配置された一対の可動プーリーと、
前記可動プーリーの一方の枢軸に設けられ軸回転トルクが90~300mN・mであるポテンショメーターと前記ポテンショメーターの軸に取り付けられたセンサアームおよび前記センサアームの先端に回転可能に配置され前記ワイヤーに接触されるローラで構成され、
前記可動プーリーにワイヤーが巻き付く角度を測定する角度センサを有し、
前記制御部は、
前記角度センサの値に基づいて前記駆動部を移動させることを特徴とする。
More specifically, the cutting assist device according to the present invention includes:
A cutting auxiliary device for adjusting an angle between a wire of a wire cutting device and an object to be cut,
It has a mechanism part and a control part,
The mechanism unit is
a frame;
a threaded rod whose upper and lower ends are fixedly supported by the frame;
a drive unit that reciprocates on the threaded rod;
a pair of vertically arranged movable pulleys provided in the drive unit;
A potentiometer provided on one pivot of the movable pulley and having a rotational torque of 90 to 300 mN·m; a sensor arm attached to the shaft of the potentiometer; consists of rollers that
Having an angle sensor that measures the angle at which the wire winds around the movable pulley,
The control unit
The driving unit is moved based on the value of the angle sensor.
また、本発明に係るワイヤー式切断装置は、上記の切断補助装置を有するワイヤー式切断装置である。 A wire-type cutting device according to the present invention is a wire-type cutting device having the above-described cutting auxiliary device.
本発明に係る切断補助装置は、被切断物にワイヤーソーが繰り出される(若しくは繰り込まれる)直前(若しくは直後)の可動プーリーの高さを、ワイヤーソーが繰り出される(若しくは繰り込まれる)角度に応じて自動的に変えるので、常に被切断物とワイヤーソーの切断角度を一定の範囲に維持することができる。また、プーリーの高さを手動で変更する必要がなく、いわゆるワイヤーの架け替え作業を行う必要がないので、作業が効率化する。 In the cutting assist device according to the present invention, the height of the movable pulley immediately before (or immediately after) the wire saw is paid out (or retracted) to the object to be cut is adjusted to the angle at which the wire saw is paid out (or retracted). The cutting angle between the object to be cut and the wire saw can be maintained within a certain range at all times. In addition, since there is no need to manually change the height of the pulley, and there is no need to perform so-called wire replacement work, the work becomes more efficient.
以下に本発明に係る切断補助装置およびそれを有するワイヤー式切断装置について図面および実施例を示し説明を行う。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態および一実施例を例示するものであり、本発明が以下の説明に限定されるものではない。以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変することができる。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A cutting auxiliary device according to the present invention and a wire-type cutting device having the same will be described below with reference to drawings and embodiments. In addition, the following description illustrates one embodiment and one example of the present invention, and the present invention is not limited to the following description. The following description can be modified without departing from the spirit of the invention.
(実施の形態1)
図1に本発明に係るワイヤー式切断装置1(以下単に「切断装置1」と呼ぶ。)の構成を示す。本発明に係る切断装置1はその切断対象が、建築物や構造物(以下建築物等と呼ぶ)である。切断装置1は、本体10と切断補助装置20で構成されている。本体10は、従来知られているワイヤー式切断装置であってよい。具体的には、モータ(図示せず)と、メインプーリー12と、補助プーリー14および電源ユニット(図示せず)を有する。ワイヤーソーは、ダイヤモンドワイヤー8(単に「ワイヤー8」という。)が用いられる。ダイヤモンドワイヤー8は、金属線の周囲を、ダイヤモンド粉を含有する特殊樹脂で覆ったものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of a wire-type cutting device 1 (hereinafter simply referred to as "
切断補助装置20は、本体10から繰り出されたワイヤー8の走行方向を変更し、被切断物9に繰り出す。切断補助装置20は、そのための可動プーリー22が備えられている。また、切断補助装置20には、可動プーリー22から繰り出されるワイヤー8の角度を検知する角度センサ24が備えられている。つまり、切断補助装置20は、可動プーリー22から繰り出されるワイヤー8の角度を検出し、この角度が所定の角度になるように、可動プーリー22の位置を変更する。
The
なお、切断補助装置20から見ると、ワイヤー8を被切断物9に向かって繰り出すのも、被切断物9からワイヤー8を繰り込むのも、ワイヤー8の走行方向が異なるだけで、同じ意味である。本実施の形態では、切断補助装置20から被切断物9に対してワイヤー8を繰り出すとして説明を行うが、被切断物9を切断した後のワイヤー8を繰り込むとしてもよい。
From the standpoint of the cutting
次に図2に切断補助装置20の詳細な構成を示す。切断補助装置20は、機構部50と制御部60を有する。なお、図示しない電源ユニットを有している。機構部50は、フレーム30と、ネジ棒32と、筐体34と、可動プーリー22と、角度センサ24を有する。
Next, FIG. 2 shows a detailed configuration of the cutting assist
図3に筐体34の内部構成を示す。筐体34には、モータ40と、モータ側プーリー42と、伝達ベルト44と、ナット部46と、ナット側プーリー48が備えられている。また筐体34には、アーム35を介して可動プーリー22が結合されている。また、アーム35には、可動プーリー22から繰り出されるワイヤー8の角度を検出する角度センサ24も備えられている。
FIG. 3 shows the internal configuration of the
まず、図2を参照する。フレーム30は、上部30a及び下部30bと、サイド部30cで構成される。上部30a及び下部30bは、パイプ材や板材で構成されていてよい。またサイド部30cは、上部30a及び下部30bを固定する構造である。上部30a、下部30b、サイド部30cによって、フレーム30は剛性を確保する。
First, refer to FIG. The
フレーム30にはネジ棒32の上下端が固定される。ネジ棒32は、ネジが切られた棒材である。フレーム30の上部30a及び下部30bには、ネジ棒32を固定するための、受け部(図示せず)が形成される。受け部は、ネジ棒32が回転することなく、フレーム30に対して固定されていれば、特に構造は限定されない。ネジ棒32上を筐体34内に配置されたナット部46(図3参照)が回転することで、筐体34自体がネジ棒32上を昇降する。
Upper and lower ends of a threaded
ネジ棒32のネジのリード(ネジが1回転したときに進む距離)は、狭ければ可動プーリー22(筐体34)の移動量の精度を高くすることができる。一方ナット部46がネジ棒32を進むために必要なトルクは大きくなる。逆にネジ棒32のリードが広ければ、可動プーリー22(筐体34)の移動量の精度は落ちるが、ナット部46がネジ棒32を進むために必要なトルクは低くてよい。
If the lead of the screw of the threaded rod 32 (the distance the screw advances when it rotates once) is narrow, the accuracy of the amount of movement of the movable pulley 22 (housing 34) can be increased. On the other hand, the torque required for the
本発明の場合は、可動プーリー22が大きな力でワイヤー8に引かれるので、ナット部46のナット46n(図4参照)がネジ棒32を進むためのトルクはできるだけ低い方がよい。したがって、リードは、好ましくは4mm~16mmがよい。この範囲のリードでは、ナット46nは、固定されていなければ、ネジ棒32上を回転しながら自然に下降する程度のリードである。
In the case of the present invention, since the
フレーム30には上部30aおよび下部30bの間にリニアレール30Rが配置されている。リニアレール30Rの数は限定されない。好ましくは2本配置されているのがよい。しかし、少なくとも1本以上配置されていればよい。筐体34は、筐体34に設けられた突起(図示せず)でリニアレール30Rに係合し、昇降する。すなわち、筐体34は、リニアレール30Rに移動可能に係合している。
A
筐体34はリニアレール30Rに係合しているので、昇降の精度が高まる。もし、リニアレール30Rがない状態でワイヤー8に掛合されると、ワイヤー8からの張力を全てネジ棒32とナット部46で受けることとなり、ナット部46がネジ棒32上を移動するためのトルクが高くなる。また、ネジ棒32自体にワイヤー8からの張力がすべてかかるので、ネジ棒32が曲がってしまう場合もある。すなわち、リニアレール30Rは、ワイヤー8からネジ棒32にかかる張力を緩和する効果も有する。
Since the
次に図3を参照する。筐体34にはモータ40が固定されている。このモータ40は電磁クラッチモータである。電磁クラッチモータは、電源が切れるとクラッチが入り、モータ40の駆動軸およびモータ側プーリー42は動かなくなる。モータ40の駆動軸には、モータ側プーリー42が貫着されている。モータ側プーリー42は、モータ40の駆動軸と共に回転する。
Reference is now made to FIG. A
筐体34には、ナット部46が固定されている。図4にナット部46の組立図を示す。ナット部46は、上ベアリング46buと下ベアリング46bdの間にナット46nが配置されている。またナット46nの周囲にはナット側プーリー48が配置されている。ナット46nとナット側プーリー48は、外側形状と内側形状が互いに雄雌形状になっており、それぞれを嵌合させることで、ナット46nの中心軸周りの回転運動Tに関しては、固定されている。
A
つまり、ナット側プーリー48が回転すると、ナット46nも回転し、ナット側プーリー48が回転しなければ、ナット46nも回転しない。つまり、電磁クラッチモータであるモータ40の電源が切られると、モータ側プーリー42の動きがロックされ、それに伴いナット側プーリー48の動きもロックされる。
That is, when the
本発明に係る切断補助装置20では、ナット46nは、固定されていなければ、回転しながらネジ棒32を下降する。しかし、モータ40に電磁クラッチモータを使用することで、電源が切れたときでも筐体34は、現在の位置を変えることはない。すなわち、仮に切断中に切断補助装置20の電源が切れたとしても、ワイヤー8が位置を変えることはなく、安全である。
In the
再び図3を参照して、図4で示したナット部46の上ベアリング46buおよび下ベアリング46bdは、筐体34に固定されている。図4で示したナット46nは、ネジ棒32に螺合している。モータ側プーリー42とナット側プーリー48の間には伝達ベルト44が掛合されている。従って、モータ40が回転すると、モータ側プーリー42、伝達ベルト44、ナット側プーリー48、ナット部46と回転が伝わり、ナット部46が回転する。
Referring to FIG. 3 again, the upper bearing 46bu and lower bearing 46bd of the
伝達ベルト44は、内側に歯付きであるのが望ましい。モータ40の駆動軸のトルクをナット側プーリー48に少ないロスで伝達できるからである。また、伝達ベルト44は、樹脂製であるのが望ましい。ここで樹脂製とはゴム材を包含する範囲をいう。切断補助装置20は、筐体34がネジ棒32に沿って、上下することで、可動プーリー22の位置を移動させる。しかし、被切断物9(図1参照)との間での摩擦力が高くなり、筐体34を移動させようとしても、移動できない場合が発生することも考えられる。
The
そのような場合、伝達ベルト44が樹脂製であれば、歯飛びが生じて、それ以上筐体34を移動させる力が働かなくなる。つまり、モータ40とナット側プーリー48の間にクラッチや、非常停止機能を設けなくても、一種の安全機能を設けたことになる。
In such a case, if the
筐体34は背面に突起(図示せず)を有している。この突起は、すでに説明したように、フレーム30(図2参照)に設けられたリニアレール30Rに掛合する。リニアレール30Rは、フレーム30に固定された溝状構造体である。筐体34の突起はリニアレール30Rの溝に掛合する。筐体34は、リニアレール30Rに沿って移動する。リニアレール30Rとネジ棒32は同一方向に配置される。
The
筐体34にはアーム35を介して可動プーリー22が配置される。したがって、筐体34がネジ棒32上を移動すると、可動プーリー22も移動する。この意味で筐体34は、駆動部と呼んでよい。
A
可動プーリー22は2つあれば望ましいが、1つであってもよい。アーム35と可動プーリー22の間は回転可能に連結されているのが望ましい。ワイヤー8を繰り込む方向や繰り出す方向には自由度があるのが望ましいからである。
Two
より好ましくは可動プーリー22は、一対のプーリーが同軸上に配置され、それぞれ回転可能に枢支されているものが望ましい。ある方向からワイヤー8を繰り込み、別の方向にワイヤー8を繰り出せるようにするためである。
More preferably, the
図1を参照して、一対の可動プーリー22は上下に配置される。機能や役割に大きな違いはない。一方の可動プーリー22は本体10に近く、他方のプーリーは被切断物9に近い。本体10に近い側の可動プーリー22は本体10と直接つながっているのではなく、途中に他の固定プーリー(例えば補助プーリー14)が介在する場合がある。一方、被切断物9に近い可動プーリー22は、被切断物9との間に他のプーリーは介在しない。こちら側の可動プーリー22には角度センサ24が配置されている。
Referring to FIG. 1, a pair of
再び図3を参照する。ワイヤー8を送り出す方の可動プーリー22を繰り出し側プーリーと呼び、ワイヤーが送られてくる側のプーリーを繰り込み側プーリーと呼ぶ。ここでは説明のために、下側の可動プーリー22を繰り出し側プーリー22aとし、上側の可動プーリー22を繰り込み側プーリー22bと呼ぶ。もちろん、下側の可動プーリー22を繰り込み側プーリーとし、上側の可動プーリー22を繰り出し側プーリーとしてもよい。ワイヤー8の運転方向が変わるだけだからである。
Refer to FIG. 3 again. The
アーム35の繰り出し側プーリー22aの近傍には、角度センサ24が設けられている。角度センサ24は、ポテンショメータ24aと、センサアーム24bと、ローラ24cで構成されている。ポテンショメータ24aが繰り出し側プーリー22aの枢軸と回転軸を合わせてアーム35に固定されている。また、ポテンショメータ24aの軸にはセンサアーム24bが取りつけられている。センサアーム24bの先端には、ローラ24cが回転可能に配置されている。
An
繰り出し側プーリー22aから繰り出されるワイヤー8は、ローラ24cを接触させておく。ワイヤー8の繰り出し角度が変化すると、センサアーム24bを通じてポテンショメータ24aの軸が回転させられる。ポテンショメータ24aの軸が回転することで、角度の変化を抵抗値の変化として検出することができる。
The
ここでポテンショメータ24aの軸回転トルクは大きいことが望ましい。ワイヤー8を走行させると、ワイヤー8のたわみによる振動が発生する。この振動はセンサアーム24bの先端のローラ24cに力を加える。したがって、ポテンショメータ24aの軸回転トルクが小さければ、この振動に追従してしまうことになる。そうすると、繰り出し角度を決定するのに、ノイズとなる検出角度の値が多くなってしまうからである。
Here, it is desirable that the shaft rotation torque of the
つまり、ポテンショメータ24aの軸回転トルクを大きくすることで、角度の検出に時定数をかけることとなる。具体的には、ポテンショメータ24aの軸回転トルクは、90~300mN・mが好ましく、より好ましくは150~250mN・mである。
That is, by increasing the shaft rotation torque of the
再び図2を参照する。制御部60は、MPU(Micro Processor Unit)とメモリと入出力部65で構成されるコンピューターが好適に利用できる。制御部60は、少なくとも角度センサ24と、モータ40と、上下リミッタ30sとに接続されている。上下リミッタ30sは、筐体34がネジ棒32上で最上位置に来た時と、最下位置に来た時を知らせるためのスイッチである。
Refer to FIG. 2 again. A computer including an MPU (Micro Processor Unit), a memory, and an input/
入出力部65は、制御部60に対して外部から指示を送れるものであれば、特に形状は問わない。また、入出力部65には、表示部が設けられていてもよく、現在の切断補助装置20の状態の表示や、現在のワイヤー8の繰り出し角度を表示させることができる。
The input/
以上の構成を有する切断補助装置20とそれを有する切断装置1の動作について説明する。図1、図2、図3を参照して、本発明に係る切断装置1は、主に被切断物9の近傍に設置される。野外である場合も十分に想定される。切断補助装置20でモータ40が筐体34中に収納されていると、野外や風雨の中での作業でも塵埃をモータ40が噛みこみ、停止するという事態を回避することができる。また、ネジ棒32上を回転移動するナット部46も、筐体34内に配置されていることで、塵埃による影響を極力少なくすることができる。
The operation of the
より詳細に説明する。本発明に係る切断補助装置20では、ネジ棒32自体は回転しない。ネジ棒32を回転させる構成にすると、モータ40等の駆動装置をフレーム30の下部30b若しくは上部30aに配置することとなる。モータ40等をフレーム30の下部30bに配置すると、駆動装置が塵埃を巻き込む原因となる。またモータ40等をフレーム30の上部30aに配置すると、切断補助装置20自体の安定性が悪くなる。つまり、倒れやすくなる。駆動装置を筐体34内に配置するとこのような問題を回避することができる。
A more detailed description will be given. In the
ワイヤー8は、本体10から切断補助装置20に送られ、切断補助装置20から被切断物9を通り、本体10に戻る(ワイヤー8の走行方向は、単に説明のためであり、この方向と逆方向であってもよい。)。本体10と切断補助装置20、被切断物9から本体10の間には、別途固定されたプーリー13、補助プーリー14が介在していてもよい。
The
ワイヤー8の配置が終了したら、切断補助装置20に、切断角度を設定する。設定は、制御部60の入出力部65を介して行う。
After finishing the arrangement of the
次に本体10を駆動させワイヤー8を走行させる。切断補助装置20は、被切断物9を切断する方向に筐体34を移動させる。この移動の際に、ワイヤー8の繰り出し角度を角度センサ24を通じて得る。そして、ワイヤー8の繰り出し角度が所定の角度になったら、筐体34は停止する。筐体34が停止している間は、被切断物9とワイヤー8の切断角度だけで被切断物9は切断されている。
Next, the
切断がすすむと、被切断物9とワイヤー8の角度は浅くなる。そして、所定の角度になったら、再び規定の角度になるまで筐体34を移動させる。
As the cutting progresses, the angle between the
図5(a)に、角度センサ24(図3参照)が測定する角度θと、被切断物9の切断角度φとの関係を示す。図5(b)は、図5(a)の一部拡大図である。被切断物9は断面円形とするが、他の形状であっても、原理は同じである。ワイヤー8は、繰り出し側プーリー22aと被切断物9の接線に沿って走行する。角度センサ24のポテンショメータ24a(図3参照)は、水平からの角度θを計測することができる。角度θを測定角度θと呼ぶ。
5A shows the relationship between the angle θ measured by the angle sensor 24 (see FIG. 3) and the cutting angle φ of the
ここで、繰り出し側プーリー22aの半径をRとし、角度センサ24のローラ24cの半径をr、センサアーム24bの長さをRamとする。センサアーム24bの仮想延長線とワイヤー8の交点を交点aとする。交点aとローラ24cの中心との距離をramとする。また、繰り出し側プーリー22aとワイヤー8の接点を点b、繰り出し側プーリー22aの中心を点o、ローラ24cの中心を点o’とする。
Let R be the radius of the feed-out
被切断物9にワイヤー8が接する点の接線からの角度を「切断角度」と呼ぶ。また、繰り出し側プーリー22aにワイヤー8が接する点の接線からの角度を「繰り出し角度」とする。明らかに切断角度と繰り出し角度は同じである。これをφとする。
The angle from the tangential line of the point where the
なお、ワイヤー8の走行方向が逆であり、本実施の形態でいう繰り出し側プーリー22aが繰り込み側プーリーとなった場合は、角度φは「繰り込み角度」と呼んでよい。切断角度φは、角度センサ24で計測できる測定角度θに基づく角度をいい、本実施の形態の場合は、繰り出し角度をいう。実施の形態2では、繰り出し角度と繰り込み角度の両方を角度センサ24で測定することができるが、この場合は、切断角度は、繰り出し角度と繰り込み角度のように区別する。
In addition, when the running direction of the
図5(b)を参照して、三角形aobと三角形ao’cとの関係より、ram:(Ram+ram)=r:Rであるので、ram=(r/(R+r))×Ramである(「/」は除算を表し、「×」は積算を表す)。したがって、cosβ=R/(Ram+ram)である。すなわち、角度β(∠aob)は、設計で決めることができる繰り出し側プーリー22aの半径R、センサアーム24bの長さRam、ローラ24cの半径rから一意に求めることができる。
Referring to FIG. 5(b), from the relationship between triangle aob and triangle ao'c, ram:(Ram+ram)=r:R, so ram=(r/(R+r))×Ram (" "/" represents division and "x" represents integration). Therefore, cos β=R/(Ram+ram). That is, the angle β (∠aob) can be uniquely obtained from the radius R of the
切断角度φは、90-αで求めることができ、αはβ-θで求めることができる。上記のように、角度βは既知であるので、角度センサ24が測定する角度θから、切断角度(=繰り出し角度)φを求めることができる。
The cutting angle φ can be obtained by 90−α, and α can be obtained by β−θ. Since the angle β is known as described above, the cutting angle (=extension angle) φ can be obtained from the angle θ measured by the
切断補助装置20は、この角度センサ24の測定角度θを常に維持した状態で切断を行うことができる。すなわち、切断角度φを一定に維持したまま切断を進めることができる。
The cutting
図6にこの様子を示す。図6(a)は、切断開始の状態を示す。被切断物9の上端にワイヤー8が接している。図6(b)を参照して、切断が進むと角度センサ24の測定角度θは、浅くなっていく。すると、繰り出し側プーリー22aは、角度センサ24の測定角度θが所定の値になるまで矢印Bの分だけ下降する。
FIG. 6 shows this situation. FIG. 6(a) shows the state of starting cutting. A
図7には、この時の制御部60が行う処理のフローを示す。処理が始まると(ステップS100)、初期設定を行う(ステップS102)。初期設定として、少なくとも切断角度φを設定する。
FIG. 7 shows the flow of processing performed by the
その他、切断距離や切断方向(筐体34の移動方向)などを入力することもできる。ここでは、ワイヤー8を被切断物9の上からかけて切断するので、筐体34は下方移動させる。しかし、ワイヤー8を被切断物9の下からかけて、筐体34を上昇させながら切断する場合もある。
In addition, it is also possible to input the cutting distance, the cutting direction (moving direction of the housing 34), and the like. Here, since the
切断角度φは、角度センサ24の測定角度θの目標角度θ1であってもよい。なお、切断前には、ワイヤー8は、切断角度φより浅い角度に設定されているとする。
The cutting angle φ may be the target angle θ1 of the measured angle θ of the
また、以下の説明では、制御部60は角度センサ24の測定角度θによって判断しているものとして説明を行う。ただし、測定角度θと切断角度φは一意に変換することができるので、以下の説明は切断角度φで制御されているとしてもよい。
Further, in the following description, it is assumed that the
目標角度θ1が入力され、切断が開始されると、制御部60は、筐体34内のモータ40を駆動させて、可動プーリー22を徐々に移動させる(ステップS104)。なお、ここで移動させるとは可動プーリー22を下げるということである。可動プーリー22を下げるというのは、筐体34自体を下げるということである。筐体34が下降する際には、微小距離ΔLが下がる毎に、切断が完了したか否かを判断する(ステップS106)。微小距離ΔLは予め設計値で決める値であってよい。また、初期設定時に決める値としてもよい。
When the target angle θ1 is input and cutting is started, the
切断が完了した場合(ステップS106のY分岐)は、そこで下降を停止する(ステップS120)。その場合に、切断が終了した旨の表示を入出力部65に示してもよい。
When the cutting is completed (Y branch of step S106), the descent is stopped there (step S120). In that case, the input/
切断が完了していない場合(ステップS106のN分岐)は、測定角度θがθ1以上になったか否かを判断する(ステップS108)。測定角度θがθ1以上でない場合(ステップS108のN分岐)は、ステップS104に戻って可動プーリー22の下降を続ける。
If the cutting has not been completed (N branch of step S106), it is determined whether or not the measured angle θ is greater than or equal to θ1 (step S108). If the measured angle θ is not equal to or greater than θ1 (N branch of step S108), the process returns to step S104 and the
ワイヤー8が被切断物9に当接し、さらに可動プーリー22が下がると、測定角度θは大きくなる。測定角度θがθ1以上になったら(ステップS108のY分岐)、次に測定角度θがθ1-Δθより小さくなるか否かを判断する(ステップS110)。そして、測定角度θがθ1-Δθより大きい間(ステップS110のN分岐)は、この判断を繰り返す。これは、角度センサ24の測定角度θがθ1からθ1-Δθの範囲の間は、可動プーリー22が一定の位置に維持されることを意味する。すなわち、測定角度θに対してΔθの精度で切断角度φは一定に維持される。
When the
測定角度θがθ1-Δθより小さくなったら(ステップS110のY分岐)、再びステップS104に戻って可動プーリー22の下降を続ける。以上のように、本発明に係る切断補助装置20を含む切断装置1は、被切断物9に対する切断角度φを一定の幅に保持したまま切断を進めることができる。
When the measured angle θ becomes smaller than θ1−Δθ (Y branch of step S110), the process returns to step S104 and the
(実施の形態2)
図8に、本発明に係る切断装置の変形例を示す。本実施の形態に係る切断装置1bは、実施の形態1で説明した切断補助装置20の機構部50を2台有する。それぞれ第1機構部50aと第2機構部50bとする。制御部60は1台である。すなわち、1つの制御部60で2台の機構部を制御する。
(Embodiment 2)
FIG. 8 shows a modification of the cutting device according to the invention. A cutting device 1b according to the present embodiment has two
以上のような構成を有する切断補助装置20の動作について説明する。ワイヤー8は本体10から第1機構部50aを経て被切断物9を通過し、第2機構部50bを通って、本体10に戻る。第1機構部50aでは被切断物9にワイヤー8を繰り出す際の繰り出し角度φ1を第1機構部50aの角度センサ24による測定値から計測する。一方、第2機構部50bでは、被切断物9からのワイヤー8の繰り込み角度φ2を第2機構部50bの角度センサ24による測定値から計測する。
The operation of the cutting
このような構成にすることで、被切断物9に対して繰り出し角度φ1と繰り込み角度φ2をそれぞれ別に設定および制御することができる。すなわち、繰り出し角度φ1と繰り込み角度φ2を一定にして切断を進めることができる。また、切断の進み程度によって、繰り出し角度φ1と繰り込み角度φ2を変えるといった制御も可能となる。
With such a configuration, it is possible to separately set and control the delivery angle φ1 and the delivery angle φ2 with respect to the
このような制御は、特に被切断物9の切り始めにおいて有効である。例えば、切断の最初は、切断痕を残すために、繰り出し角度φ1を深くし、繰り込み角度φ2を浅く設定するといったことが行われる。そして、一度切断痕ができれば、繰り込み角度φ2も深くする。
Such control is particularly effective at the start of cutting the
すなわち、機構部を2台配置させることで、被切断物9に対してワイヤー8の繰り出し角度と繰り込み角度を切断作業中にも変化させることができるので、手間がかからず、しかも複雑な切断工程を自動で行うことができる。
That is, by arranging two mechanical units, it is possible to change the feeding angle and feeding angle of the
本発明に係る切断補助装置およびそれを有するワイヤー式切断装置は、ワイヤーソーを使用する際に、好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY A cutting auxiliary device according to the present invention and a wire-type cutting device having the same can be suitably used when using a wire saw.
1、2 切断装置
8 ワイヤー
9 被切断物
10 本体
12 メインプーリー
14 補助プーリー
13 プーリー
20 切断補助装置
22 可動プーリー
24 角度センサ
24a ポテンショメータ
24b センサアーム
24c ローラ
22a 繰り出し側プーリー
22b 繰り込み側プーリー
30 フレーム
32 ネジ棒
34 筐体
35 アーム
30a 上部
30b 下部
30c サイド部
30R リニアレール
30s 上下リミッタ
40 モータ
42 モータ側プーリー
44 伝達ベルト
46 ナット部
48 ナット側プーリー
46n ナット
46bu 上ベアリング
46bd 下ベアリング
50 機構部
60 制御部
65 入出力部
θ 測定角度
φ 切断角度
1, 2
Claims (6)
機構部と制御部を有し、
前記機構部は、
フレームと、
前記フレームに上下端が固定支持されたネジ棒と、
前記ネジ棒上を往復する駆動部と、
前記駆動部に設けられ、上下に配置された一対の可動プーリーと、
前記可動プーリーの一方の枢軸に設けられ軸回転トルクが90~300mN・mであるポテンショメーターと前記ポテンショメーターの軸に取り付けられたセンサアームおよび前記センサアームの先端に回転可能に配置され前記ワイヤーに接触されるローラで構成され、
前記可動プーリーにワイヤーが巻き付く角度を測定する角度センサを有し、
前記制御部は、
前記角度センサの値に基づいて前記駆動部を移動させることを特徴とする切断補助装置。 A cutting auxiliary device for adjusting an angle between a wire of a wire cutting device and an object to be cut,
It has a mechanism part and a control part,
The mechanism unit is
a frame;
a threaded rod whose upper and lower ends are fixedly supported by the frame;
a drive unit that reciprocates on the threaded rod;
a pair of vertically arranged movable pulleys provided in the drive unit;
A potentiometer provided on one pivot of the movable pulley and having a rotational torque of 90 to 300 mN·m; a sensor arm attached to the shaft of the potentiometer; consists of rollers that
Having an angle sensor that measures the angle at which the wire winds around the movable pulley,
The control unit
A cutting assist device, wherein the drive unit is moved based on the value of the angle sensor.
前記可動プーリーと結合された筐体と、
前記ネジ棒に螺合され、前記筐体に回転自在に固定されたナットと、
前記ナットを中心に配置されるナット側プーリーと、
前記筐体に固定されたモータと、
前記モータに貫着されたモータ側プーリーと、
前記ナット側プーリーと前記モータ側プーリーに掛合される伝達ベルトを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1の請求項に記載された切断補助装置。 The drive unit
a housing coupled with the movable pulley;
a nut screwed onto the threaded rod and rotatably fixed to the housing;
a nut-side pulley arranged around the nut;
a motor fixed to the housing;
a motor-side pulley attached to the motor;
4. The assisting device for cutting according to claim 1, further comprising a transmission belt engaged with said nut-side pulley and said motor-side pulley.
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