JPH05503467A - ビレットから多数の部片をカッティングするための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ビレットから　の口　をカッチ　ング するための　び 発明の分野 本発明は一般に金属ビレットを幾つかの部片に鋸挽きする分野に関し、特に鍛造 、その他処理のための正確な質量を有する多数の部片を製造するための用途を有 する分野に関する。

発明の背景 ニッケルベース合金部品を鍛造処理によって製造するための先駆体として、先ず 、鍛造処理されるべき粗金素材の多数の部片（Ｍｕｌｔｓ以下マルッと称する） その他部片を製造する必要がある。ある種の鍛造作業のためにはそうしたマルッ は、直径が２から１２インチの範囲で変化しそして長さが２０フイートまでの金 属部片に鋳造、鍛造成いは圧延れ得るビレットからカッティングすることにより 製造される。そうしたビレットは一般に筒形状、四角形状或いは角が丸み付けさ れた四角形状を有し得る。ビレットが肉厚であり且つ長い場合、各々のビレット は明らかに重量が多く従って扱いが容易ではなく、どれをカッティングによって 小分けしてマルッを形成するのは困難である。また、使用される鋸に厳しい応力 を生じさせるのみならず、鋸挽きによって正確な質量を有するマルッとすること は困難であることが分かった。こうした困難さをもたらす一つの原因は、鋸歯を １つの直径に沿ってビレットの全肉厚を通して切断する必要がある場合、鋸歯は ビレットに切り込むに従って結着し及び或は初期のカッティング平面から外れる 傾向を有し得ることによるものである。

従来技術の説明 鋸歯のそうした結着及びずれを回避するために、米国特許第３８３５７４０号及 び第４０５２８２２号の如き特許に於て、カッティングするべきビレットを回転 チャックに挿入し、ビレットが回転する間に鋸歯をビレットの軸と直交する平面 に於てその軸に向けて前進させることによりカッティング作動せしめることが提 案された。

この手順は鋸歯の結着及びずれを最小限化し得るが、そうしたビレット軸に直交 する平面のどのラインに沿ってカッティングするかを決定する上での問題が残る 。ビレットへとカッティングされる金属棒が安価である場合、鋸を或いはビレッ トを保持する回転するチャックを、引き続く鍛造のために要求される質量を有す るマルツ製造のために十分な予備決定距離に於て相対的に移動させるだけで十分 である。その場合、マルツは鍛造のために実際上必要であるよりも幾分多い質量 を有していても構わない。しかしながら、ビレットが特別なニッケルベース合金 から作成され、そしてそれが航空機、ジェット機、ロケットその他精巧な部品へ と鍛造するための、正確に決められた質量のマルツにカッティングされる場合は 、各マルツを所望の部品へと鍛造するための十分な質量を有するものとすること が必須である。一方、他方に於てはビレット材料の廃材を最小限化することが必 要とされる。結局、筒形状その俵形状のマルツの軸方向高さ並びに、ビレットの 軸に直交する平面での正確なラインに沿ってのビレットのカッティングは正確に 決定されるべきである。しかしながら、大抵のビレットが完璧な筒形状或いは矩 形その他規定の断面を有するものとしては形成されてはいないことから、所望さ れるそうした正確な軸方向高さの決定は困難であり得る。ビレットの半径その他 寸法を検出すると共にそれら寸法を、ビレットからカッティングするべきマルツ の正確な高さを決定する上で、所望される正確な質量を有するマルッ製造のため に考慮すべきである。

従来、ビレットの直径その他寸法における変動を考慮する上でのただ一つの努力 は、実質的な寸法上のずれが認められた部分を観察し且つ側径することである。

ビレット材料の密度、その直径その他、仮想標準値からの変動を含む寸法を考慮 することにより、カッティングされるべきビレットの軸方向高さを決定しそして それにより、鋸歯を手動によって位置決めし得る。これに関連して、ビレット回 転に際して鋸歯によって為されるカッティングの深さもまた考慮すべきである。

ビレットの直径がその長さ方向に沿って変化する場合は、カッティングの都度、 鋸歯位置を決定するための再測定及び再計算が必要となる。

この手順が時間浪責的であるばかりか、必要な計算を実施し得る技術者を要する ことは容易に明らかである。

そうした技術者は鋸の位置決め作業をも為さねばならず、或いは鋸オペレーター を増員することが必要となる。現在実施されているような高温の合金をカッティ ングするプロセスは全ての点に於て厄介であり、非効率的であり、時間及び労力 の点でコスト高であり、或いはビレットの軸方向高さがカッティングプロセスの ための鋸のセツティングに際して接近されるのみである場合は無駄が多い。

発明の概要 本発明は、ビレットの全長さに渡り鋸歯のセツティングが自動的に決定され且つ 設定され得るシステムに従って作業される装置を提供する。本発明の装置はビレ ットの各々の端部から個別のマルッをカッティングするために容易に適合され得 る。それにより本発明の装置は、現在の方法及び装置によって達成され得るより も更に有効且つ高率的に個々のカッティング作業を達成し得るのみならず、単一 の装置がビレットの各端部から同時に２つのマルツをカッティングすることによ り、長いビレットから任意の一定数のマルツを切り離すために要する時間が大幅 に短縮される。

本発明の装置はビレットを受け且つそれを予備決定された回転速度で回転させる ようになっているチャックの周囲に中心付けされる。そのように回転されるビレ ットはチャックを貫いて挿通されそれにより、ビレットの一端がチャックの回転 軸に沿って伸延される。望ましくはロール支持手段が設けられそれによりビレッ トの前記伸延された端部が回転のために支持され得る。しかしながら本発明は、 ビレットの２つの端部を対向方向に於てチャックから軸方向に伸延させる状態で チャックの中心に配置するべく構成され得る。ビレットをそのように配設するに 際しては、ビレットの各端部は個別のカッティング作業のために回転自在に支持 されるべきである。

カッティングを達成するために、チャック及びそこにクランプされるビレットの 軸と離間して平行な軌道が設けられる。カッティングが単一の鋸歯或いは研磨デ ィスクによってチャックの一方側だけに於て為される場合、前記軌道はチャック の中心から外側の、チャックから突出するビレット端部を僅かに越えた位置へと 伸延されるだけである。一方、カッティングがビレットの各端部にて同時に為さ れる場合は、軌道もまた、チャックの反対側の、ビレットの他方の端部を越える 位置へと伸延される。

軌道に沿ってその端部及びチャック間を摺動するキャリヤ一部材が設けられる。

このキャリヤ一部材は、これをトラックに沿って移動させそしてトラックに沿っ た任意の固定位置に配置するためのモーターその他駆動手段を設は得る。キャリ ヤ一部材には液圧或いは電気的手段によってビレットの軸方向に接近或いは離間 する方向へと移動し得る鋸歯或いは研磨ディスクもまた担持される。キャリヤ一 部材の、チャックに面する側の鋸歯に隣り合う位置にはセンサートランスデユー サ−もまた配設される。該センサートランスデユーサ−はビレットの外側表面と 回転状態及び載！状態での接触を為すためにビレットの軸と直行するラインに沿 って伸延される。このセンサートランスデユーサ−はビレットの直径その他仮想 寸法における任意の偏倚に対して応答自在であり、それにより、ビレットの直径 その他仮想寸法に関するデータ、そしてそうした仮想値からの任意の偏倚データ をよりＮ　ＰＣの如きコンピューターに提供する。これらのデータはコンピュー ターに入力されることにより、ビレットの密度及び鋸歯による切込予想深さを考 慮したプログラムをして、ビレットの所望される正確な軸方向高さを決定可能な らしめ、また、その決定に際し、キャリヤ一部材を軌道に沿って移動させ且つキ ャリヤ一部材をビレットに隣り合う位置にセットするためのサーボを駆動可能な らしめる。キャリヤ一部材がビレットに隣り合う位置にセットされると、鋸歯が ビレットの半径と一致するラインに沿って前進され、回転するビレットはカッテ ィングされ、所望の正確な質量を有するマルツが製造される。

回転するビレットの両端からのマルツ製造が所望される場合、鋸歯及び、コンピ ューターにリンクされたセンサートランスデユーサ−を具備する類似のキャリヤ 一部材がチャックの両側に設けられる。

当業者には、本発明の装置及び方法が高温合金材料から成るビレットの、引き続 く鍛造作業のための正確な質量を有するマルツへのカッティングが著しく容易化 されることを理解されよう。ビレット直径その他寸法状の変動に関するデータが コンピューターに入力される結果、各々のマルツの軸方向高さが正確に算出され るのみならず、マルツのカッティングが完了すると直ちにキャリヤ一部材が移動 して鋸歯が次のマルッをカッティングするための位置にセットされる。更には１ 本発明の装置は、ビレットの両端から、ビレットをその中央に配設し得るチャッ クに向けての同時カッティングを提供させるために容易に適合され得る。かくし て本発明の装置及び方法によれば、ビレットからの正確に寸法付けされたマルッ のカッティング速度が著しく増大され、また装置を現在使用される方法に従うビ レットカッティングのために必要な程度の技術を持たない単独のオペレーターに よって取り扱い可能である。従って、現在無駄にされている材料のかなりが節約 されるのみならず、カッティングを達成するための労働コストの節約が果たされ 、またカッティング速度は現在の方法のそれの数倍となる。しかしながらこうし た操作に加え、正確に寸法付けされたマルッがカッティングされることがら一般 に、マルッ質量を鍛造のために受容され得る範囲に減らすだめの加工が完全に不 要化される。

図面の説明 第１図は本発明の好ましい具体例の構成を部分的に概略的に示した側面図である 。

第２図は第１図を線２−２で切断した部分側面図である。

具体例の詳細な説明 図面に於て、参照番号１０はｌＮＣ０７１８の如きニッケルベース合金から成る ビレットを表す。該ビレットは第２図に示されるように全体的に断面が円形であ る。

ビレット１０は、その各々がビレット１０の軸１６と平行な軸１４．１４ａを中 心として回転するロール１２によって支持される。ビレット１０はチャツク１８ 内部でその中心に配置される。チャック１８はモーター（図示せず）によって駆 動され、チャック１８がビレットｌＯの中央部分１０ａの周囲をクランプした場 合にやはり軸１６を中心として回転される。

ビレット１０のカッティングは鋸挽き装置２０によって達成される。該鋸挽き装 置はビレット１０から離間されるがしかしビレット１０と平行に伸延する軌道２ ４に沿って設けられ且つそこに沿って移動され得る。

鋸挽き装置２ｏの配列構成は第２図に最も良く示される。鋸挽き装置ｊ２０は台 座２６によって支持された一対の前記軌道２４に沿って摺動するようになってい るキャリヤー２２上に取付けられる。軌道２４はビレットの軸インクされるべき ビレット長さ部分に於て伸延される。

か（して軌道はチャック１８の概略口の部分に於て終端される。

実際の鋸取付は部にはキャリヤー２２の上部に固定された裏当て部分或いは溶接 部２８が含まれる。該溶接部２８は４５度のオーダーの傾斜面３０を具備し、こ の傾斜面上にはシャフト３６上を往復動するようになっている空気圧シリンダー ３４のための支持体３２が固着される。空気圧シリンダーの、該空気圧シリンダ ーと共に往復作動する側壁３８には副支持プレー１−４０が固着される。副支持 プレート４０の下方部分４４に横架された筒状支承体４２に於て軸４６が回転自 在に担持される。軸４６の一端４８にはモーター５２からの駆動ベルト５０が掛 けられる。モーター５２は副支持プレート４０と共に往復作動するために該副支 持プレート４０にもまた取付けられる。円形の鋸歯５４が軸４６の各端部に設け られ、軸４６がモーター５２によって駆動される際に共に回転する。

軌道或いはガイドウェー２４に沿ってのキャリヤー２２の移動は、スクリュー５ ７に結合された可逆式駆動モーター５６によって達成される。前記スクリュー５ ７はその内側端部５７ａが支承体５９ａのチャック１８の口部１８ａの後方に取 付けられ、外側端部が支持支承体５９ｂに取付けられる。可逆式モーター５６は ギヤトレーン６１によってスクリューを駆動するために該スクリューに取付は得 、それにより該スクリューをして僅かづつ双方向にゆっくりと回転可能ならしめ る。可逆式モーター５６を断続しまたギヤトレーン６１を通して所望通りに回転 させるためのサーボコントローラー５８が設けられる。

スクリュー５７は、キャリヤー２２から懸架され且つ固定されたナツト２２ａと 称する部材に通される。ナツト２２ａはスクリュー５７のねじ、＠　５７　ｃと 合致するねじ膚を具備する。それにより、スクリュー５７が回転することによっ てナツト２２ａがスクリュー５７に沿って移動されそれにより、ナツト２２ａに 付設されたキャリヤー２２は軌道２４に沿って対応状態で移動せしめられる。か くして、可逆式モーター５６が作動するとキャリヤー２２は軌道２４に沿った各 方向に制御される状態で僅かづつ移動せしめられる。

可逆式モーター５６を作動しそれによりキャリヤー２２を位置決めするためにサ ーボコントローラー５８が設けられる。このサーボコントローラー５８はコンピ ューター制御デバイス６０から発せられる電気的指令信号に対し応答自在である 。

可動の鋸挽き装置にはフィーラーアーム（ｆｅｅｌｅｒ　ａｒｍ）もまた設けら れる。該フィーラーアームは、その一端がビレット１０の半径方向外側且つ上方 に配置され得るよう、キャリヤー２２から水平方向に伸延する状態でキャリヤー ２２に固定される。フィーラーア−ムロ２の突出端部６６における通路６４には センサープローブ６８が摺動し得る状態で且つ緩く、その下端７０がビレット１ ０の外側表面と接触し得る状態で座着される。センサープローブ６８は通路６４ に於て、ビレットの仮想半径を表し得るマーカー７２に関して予備決定範囲内で 上下に浮動するべく配設される。マーカー７２に関してのセンサープローブ６８ の移動の情報はフイーラーアーム６２に設けたワイヤレス式のデータリンクプロ セッサー７４によってコンピューター制御デバイス６０に伝送される。コンピュ ーター制御デバイス６０ば、センサープローブ６８の位置に関する情報を受け取 るに際し、ビレット１０の端部に関する、予備決定質量のマルツを製造するため の鋸歯５４の正確な位！を決定するべくプログラムされる。

そうした決定がコンピューター制御デバイス６０によって為されると、サーボコ ントローラー５８に伝送するための電気的制御信号が発生される。サーボコント ローラー５８は、その電気的制御信号に応答して可逆式モーター５６を起動し、 キャリヤー２２を軌道或いはガイドウェー２４に沿って移動させ、鋸歯をビレッ ト軸１６を横断する正しい平面に配設する。鋸歯が配設されると装置のオペレー ターは先ずモーター５２をスイッチオンしくもし予め回転されていなかった場合 ）、鋸歯を回転させる。そして次に制御レバー３５を押して空気圧シリンダー３ ４を作動させそれにより、鍵支持プレート４０をビレット１０に向けて半径方向 に前進させ、鋸歯５４を回転するビレット１０との接触状態に持ち来す、ビレッ トはチャック１８によって回転されるに従い、鋸歯５４がビレット軸１６の接近 位置に達するまで円周方向にカッティングされ、そこでカッティングは完了され 、所望の質量のマルツが製造される。

実際的な使用に於てはコンピューター制御デバイス６０は、初期に於てサーボコ ントローラー５８の信号により、キャリヤー２２を軌道上での、ビレットの外側 端部１０’の位置に対しセンサープローブ６８が配された段位置へと移動させる 。その位置からキャリヤー２２はチャック１８に向けて後方へと移動され、従っ てセンサー−プローブ６８は回転するビレット１０に沿って前進され、ビレット の仮想寸法からの変動を検知する。センサープローブ６８がカッティングされる べきビレットの長さを検知するに必要なだけ移動されると、キャリヤー２２は鋸 歯５４をビレット１０のカッティングするべき平面位置に配設するべく後方に移 動され、次いでオペレーターが先に説明された様式に於てカッティングを達成す る。

本発明は第１図の右側に示される装置を使用して実施され得るが、所望であれば 、また長いビレットのカッティングにおける効率を改善するためには、第１図の 右側に示される装置を、部分的に例示されるように左側に対向状態で複製し得る 。そうした二重式配列構成を使用することによりチャック１８、支持ローラー１ ２そして軌道２４は単に互いに一体の延長体とし得るが、各鍵装置２０、キャリ ヤー２２、コンピューター制御デバイス６０、サーボコントローラー５８、可逆 式モーター５６、ギヤトレーン６１そしてスクリュー５７ｃは望ましくはべこの ものとされる。これにより、ビレット１０の各端部から同時にマルツをカッティ ングするために独立状態で作動され得る。こうした二重式の鋸挽き作業により、 長いビレットからマルツをカッティングするための時間は有効に半分とされ得る 。

国際調査報告

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．金属から成るビレットを一連の、各々予備決定質量を有する多数の部片に正 確にカッティングするための装置であって、 （ａ）ビレットを把持し且つ第１の水平方向軸を中心として回転させるようにな っており、前記ビレットの一部分を前記第１の水平方向軸に沿って前記チャック から外側に突出する状態とするための回転し得るチャックと、 （ｂ）前記ビレットの一部分の、前記第１の水平方向軸を中心としての回転を支 持するための支持手段と、（ｃ）前記チャックの前記第１の水平方向軸を中心と しての回転を支持するための静止状態の台座と、（ｄ）前記チャックを前記第１ の水平方向軸を中心として回転させるための駆動手段と、 （ｅ）前記第１の水平方向軸と平行に伸延し且つ前記チャックから伸延するビレ ットの一部分からは離間された軌道手段と、 （ｆ）該軌道手段によって支持され且つ該軌道手段に沿って摺動し得るキャリヤ ー手段と、 （ｇ）該キャリヤー手段を前記軌道手段に沿ってその任意の決定された位置へと 移動させ且つその位置に一時的に保持するための駆動手段とを含み、前記キャリ ヤー手段が、 （ｉ）前記第１の水平方向軸と各々平行な一連の軸を中心として回転し得る、被 駆動式の回転カッティングデバイスと （ｉｉ）該被駆動式の回転カッティングデバイスをして前記第１の水平方向軸と 直交する平面に於て前進或いは後退せしめそれにより、被駆動式の回転カッティ ングデバイスが前進すると前記被駆動式の回転カッティングデバイスがそのカッ ティング縁部を回転するビレットに当接させてその内側へと、少なくともその軸 に向けて切り込み、ビレットのカッティングが完了すると前記被駆動式の回転カ ッティングデバイスがビレットから後退され得る、前記被駆動式の回転カッティ ングデバイスをして前進或いは引込みせしめるための手段にして、前記キャリヤ ー手段に固定され前記第１の水平方向軸と平行な面を具備する第１の支持部材と 、前記第１の水平方向軸と平行な面上を前記第１の水平方向軸上に担持され且つ 前記第１の水平方後軸に接近及び離間する状態で直線方向に往復摺動し得る第２ の支持部材にして、カッティングデバイス及びその駆動手段が該第２の支持部材 と共に移動するためにそこに取付けられた前記第２の支持部材と、前記第１の部 材及び第２の部材の双方に連結され、第２の部材を第１の部材に関して往復態様 で駆動させるための流体作動手段とを含む前記被駆動式の回転カッティングデバ イスをして前進或いは後退せしめるための手段と、 （ｉｉｉ）ビレットとの接触状態に維持されそれによりビレットの直径その他仮 想寸法上の変動を検出し、そしてそのようにして決定され且つ検出されたデータ を表示する電気的信号を発生するようになっているトランスデューサーーセンサ ー手段にして、前記ビレットの直径の偏倚に応答する変動が前記電気的信号を定 義する前記偏倚し得るセンサープローブを含む前記トランスデューサーーセンサ ー手段とを含み、 （ｈ）ビレットの前記変動を表すところの前記トランスデューサーーセンサー手 段からのデータを受けるためのコンピューター手段にして、前記軌道手段に沿っ て前記キャリヤー手段を移動させそして一時的に固定するための位置を決定し、 そして前記キャリヤー手段を前記軌道手段上の前記決定位置に正しく配設させ、 予備決定質量を有する多分子量の部片を製造するためのビレットをカッティング するための適宜な電気的指令信号を発生させるために前記データをビレットに関 するその他の仮想データと共に使用するべくプログラムされている前記コンピュ ーター手段と、 （ｉ）コンピューター手段からの電気的指令信号に応答し、キャリヤー手段を移 動させるための手段を起動させてキャリヤー手段を軌道手段上の予備決定位置へ と移動させ該予備決定位置に一時的に固定させるためのサーボ手段と を含み、 カッティング手段を前進或いは後退させるための手段は、カッティング手段を回 転するビレットに対して前進させそして後それを後退させるべく作動され得る、 前記ビレットを一連の、各々予備決定質量を有する多数の部片に正確にカッティ ングするための装置。
2. ２．キャリヤー手段を移動させるための手段は、（ａ）キャリヤー手段がそこに 沿って移動されるところの軌道手段の実質的な長さに渡り伸延する、可逆式のモ ーター駆動スクリュー手段と、 （ｂ）キャリヤー手段に固定され且つ前記可逆式のモーター駆動スクリュー手段 のねじ溝と合致しまた前記スクリュー手段を包囲するねじ溝を具備するナット手 段とを含み、それにより前記スクリュー手段の回転が前記ナット手段及びそれを 付設したキャリヤー手段を軌道手段に沿って移動させる作用を為す 請求の範囲第１項記載の装置。
3. ３．軌道手段は一対の、互いに離間されたレールを含み、該レールは互いに横方 向に離間し更にビレットから横方向に離間され且つ第１の水平方向軸と平行状態 に支持され、またキャリヤー手段は、断面が逆Ｕ字型の胴部にして、前記レール 上を摺動自在でありそしてその側方部分が前記レールの外側側方部の周囲に伸延 される部材を有する胴部を具備し、該胴部のフランジ部が、キャリヤー手段が過 って前記レールから持ち上がらないようにするために前記レールの少なくとも部 分的に下方に伸延されている請求項１の装置。