KR20080014999A

KR20080014999A - 띠톱반에 의한 공작물의 절단 가공 방법 및 띠톱반

Info

Publication number: KR20080014999A
Application number: KR1020077028798A
Authority: KR
Inventors: 도루 도키와
Original assignee: 가부시키가이샤 아마다
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2008-02-15
Also published as: US7546788B2; US20090013840A1; EP2000242B1; EP2000242A2; US20130152751A1; KR101032356B1; EP1897645A1; EP1897645B1; EP2000242A3; WO2006126548A1; US20110197730A1; US20090007437A1; KR100966750B1; TW200706289A; KR20080052689A; EP1897645A4; TWI294805B

Abstract

구동휠(29)과 종동휠(31)에 감겨진 엔들리스형(endless type)의 띠톱날(13)에 의해 공작물 W의 절단을 행할 때, 구동휠(29)의 회전 방향으로의 진동과 종동휠(31)의 회전 방향으로의 진동이 거의 반전한 위상을 나타내는 강제 진동을 구동휠(29)에 부여하여 공작물 W의 절단을 행한다. 그리고, 구동휠(29)을 회전 방향으로 진동시키기 위하여, 주파수가 116Hz ∼ 135Hz의 펄스, 바람직하게는 127Hz의 펄스를 구동휠(29)을 회전 구동시키기 위한 구동 모터(37)에 인가하는 절단 가공 방법.

Description

띠톱반에 의한 공작물의 절단 가공 방법 및 띠톱반{METHOD OF CUTTING WORK BY BAND-SAW MACHINE AND BAND-SAW MACHINE}

본 발명은, 띠톱날을 구비한 띠톱반에 의한 공작물의 절단 가공 방법 및 그 절단 가공 방법에 사용하는 띠톱반에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 띠톱날의 채터 진동(chatter vibration)을 억제한 공작물의 절단 가공 방법 및 그 띠톱반에 관한 것이다.

띠톱반에는 종형 띠톱반과 횡형 띠톱반이 있지만, 이해를 용이하게 하기 위하여, 횡형 띠톱반을 예시하여 전체적 구성에 대하여 개략적으로 설명하면, 도 1에 개념적 및 개략적으로 나타낸 바와 같이, 횡형 띠톱반(1)은, 베이스(3)를 구비하고 있고, 이 베이스(3) 상에는 절단할 공작물 W를 고정시킬 수 있는 바이스 장치(5)가 장착되어 있다. 이 바이스 장치(5)는, 공작물 W를 지지하는 바이스 베드(7) 상에 고정 바이스 죠(9A)와 가동 바이스 죠(9B)를 대향하여 구비한 구성으로서, 상기 가동 바이스 죠(9B)를 작동하기 위한 유압 실린더(11)를 구비하고 있다. 그리고, 상기 베이스(3) 상에는, 상기 공작물 W를 절단하기 위한 띠톱날(13)을 구비한 톱날 하우징(15)이 상기 공작물 W에 대하여 상대적으로 접근 이반되는 방향, 즉 도시한 예에서는 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.

즉, 이 예에서는, 베이스(3) 상에 세워져서 설치된 가이드 포스트(17)에, 상기 톱날 하우징(15)에 일체적으로 구비된 승강 부재(19)가 상하 이동될 수 있도록 안내되고 있다. 그리고, 톱날 하우징(15)이 공작물 W에 대하여 접근 이반되는 방향, 즉 상하 방향으로 이동하므로, 절삭(cut-in) 작동 장치의 일례로서 승강용 유압 실린더(21)가 설치되어 있다. 또한, 횡형 띠톱반(1)에는, 공작물 W에 대한 띠톱날(13)의 절삭 위치를 검출하기 위하여, 상기 톱날 하우징(15)의 상하 이동 위치를 검출하여 공작물 W에 대한 띠톱날(13)의 절삭 위치를 검출하기 위한 절삭 위치 검출 장치(23)가 설치되어 있다.

상기 절삭 위치 검출 장치(23)는, 예를 들면, 가이드 포스트(17)에 설치한 상하 방향의 리니어 스케일과 검출 헤드로 된 구성이나, 랙에 서로 맞물린 피니언에 의해 로터리 인코더를 회전하는 구성 등으로 할 수 있고, 톱날 하우징(15)이 상하 방향으로 요동하는 형식에 있어서는 톱날 하우징의 경첩부에 로터리 인코더를 설치하는 구성으로 할 수 있으며, 각종 구성이 채용되고 있다.

톱날 하우징(15)은 좌우 방향으로 긴 빔 부재(25)의 좌우 양 측부에 휠 하우징(27A, 27B)을 구비한 구성으로서, 한쪽의 휠 하우징(27A) 내에는 구동휠(29)을 회전 가능하게 구비하고, 다른 쪽의 휠 하우징(27B) 내에는 종동휠(31)을 회전 가능하게 구비한 구성이다. 그리고, 구동휠(29)과 종동휠(31)에 상기 띠톱날(13)을 감은 구성으로서, 양 측 휠 하우징(27A, 27B) 사이에는, 띠톱날(13)에서의 날끝을 공작물 W의 방향으로 지향하여 띠톱날(13)을 안내 유지하는 띠톱날 안내 장치(33)가 설치되어 있다.

전술한 바와 같이 횡형 띠톱반(1)의 구성은 공지되어 있으므로, 이러한 구성에 의한 작용의 설명은 생략한다.

전술한 구성에서, CNC 등과 같은 제어 장치(35)의 제어 하에, 휠 하우징(27A)에 장착한 모터(37)를 회전 구동하여 구동휠(29)을 회전시키고, 띠톱날(13)을 회전 주행한 상태에서 톱날 하우징(15)을 하강시킴으로써, 띠톱날(13)에 의해 공작물 W의 절단 가공이 행해진다.

상기 띠톱날(13)은, 상기 띠톱날(13)의 폭 방향의 일 측에 다수의 톱니를 적절한 간격으로 구비한 구성으로서, 각 톱니로 공작물 W의 절삭을 행함으로써 공작물의 절단 가공이 행해지는 것이다. 이 때, 각 톱니에 작용하는 절삭 저항은, 예를 들면, 각 톱니의 마모 등에 의해 늘 동일하지는 않고, 절삭 저항의 변동에 의해 띠톱날(13)의 주행 방향(주분력(主分力) 방향)으로 진동(세로 진동)이 생기기 쉽고, 극단적인 소음에 따른 채터 진동으로 발달하는 경우가 있다.

상기 채터 진동 등에 의한 소음을 억제하기 위하여, 종래에는, 기계 강성을 올리거나, 띠톱날을 진동 방지 롤러에 의해 끼워넣거나, 커버로 소음이 외부로 누출되는 것을 방지하는 등의 각종 대책이 채용되고 있다. 그러나, 종래의 구성에서는 상기 세로 진동 등에 기인하는 채터 진동을 억제하는 데는 한계가 있었다.

그런데, 본 발명에 관련된 선행예로서 일본국 특허 공보의 일본국 특개 2004-284006호 공보(특허 문헌 1)가 존재한다.

상기 특허 문헌 1에 기재된 구성에 있어서는, 띠톱날을 회동 구동시키기 위한 제어 모터에 펄스를 인가하여 띠톱날의 주행 속도를 진동화하여 공작물의 절단 가공을 행하고 있다. 이와 같이, 띠톱날의 주행 속도를 진동화하면, 띠톱날에 의한 진동 절삭에 해당하는 것으로서, 공작물의 절단 가공이, 종래의 일반적인 띠톱반에 의한 절단 가공보다 양호하게 행해지는 동시에, 소음 발생이 억제된다.

즉, 띠톱날의 주행 속도를 진동화함으로써, 공작물의 절단 가공 시의 소음 발생의 억제 효과는 약간은 향상되기는 하나, 띠톱날의 세로 진동(주분력 방향의 진동)에 기인하는 채터 진동을 보다 효과적으로 억제하는 것이 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은, 띠톱날의 채터 진동을 억제할 수 있는 공작물의 절단 가공 방법 및 그 띠톱반을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형(endless type)의 띠톱날에 의해 공작물의 절단 가공을 행할 때, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동이 거의 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 강제 진동을 상기 띠톱날에 부여하여 공작물의 절단을 행한다.

상기 제1 태양으로부터 종속되는 본 발명의 제2 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 상기 제1 태양의 구성에 있어서, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동과 상기 종동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동을 거의 반전한 위상으로 하기 위하여, 상기 구동휠을 구동시키기 위한 모터에, 띠톱날 지지계의 고유 진동수 이상의 펄스를 인가한다.

상기 제1 태양으로부터 종속되는 본 발명의 제3 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 전술한 구성에 있어서, 공작물의 절단 가공 시에 띠톱날의 채터 진동을 검출하고, 이 검출한 채터 진동을 반전한 위상의 진동을 상기 띠톱날에 부여한다.

본 발명의 제4 태양에 따른 띠톱반은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날을 구비한 띠톱반으로서, 상기 구동휠을 회전 구동시키기 위한 모터와, 상기 종동휠을 회전시키기 위한 모터 또는 상기 종동휠을 제동하기 위한 제동 수단에 펄스를 인가하기 위한 펄스 인가 수단을 구비하고 있다.

본 발명의 제5 태양에 따르는 띠톱반은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날을 구비한 띠톱반으로서, 상기 띠톱날의 채터 진동을 검출하기 위한 채터 진동 검출 수단과, 이 채터 진동 검출 수단에 의해 검출한 채터 진동의 위상을 반전시킨 진동을 상기 띠톱날에 강제적으로 부여하기 위한 진동 부여 수단을 구비하고 있다.

본 발명의 제6 태양에 따른 띠톱반은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날을 구비한 띠톱반으로서, 상기 구동휠 또는 종동휠, 혹은 띠톱날 자체에 간헐적으로 가속 또는 감속을 순간적으로 행하기 위한 제어 수단을 구비하고 있다.

본 발명의 제1 태양 내지 제6 태양에 의하면, 구동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동이 거의 반전한 위상을 나타내는 진동으로 되어 있으므로, 띠톱날에 의한 공작물의 절삭 영역 부근에서는 서로의 진동을 상쇄하는 작용이 생기고, 채터 진동을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 제7 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단 가공을 행할 때, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동이 거의 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 강제 진동을 상기 띠톱날에 부여하여 공작물의 절단을 행한다.

상기 제7 태양으로부터 종속되는 본 발명의 제8 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 전술한 구성에 있어서, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동과 상기 종동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동을 거의 반전한 위상 관계로 하기 위하여, 상기 구동휠을 구동시키기 위한 모터에, 띠톱날 지지계의 고유 진동수 이상의 펄스를 인가한다.

본 발명의 제9 태양에 따른 띠톱반은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단 가공을 행하는 띠톱반으로서, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동이 거의 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 강제 진동을 상기 띠톱날에 부여하는 수단을 구비하고 있다.

본 발명의 제7 태양 내지 제9 태양에 의하면, 구동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동이 반전한 위상을 나타내는 진동으로 되어 있으므로, 띠톱날에 의한 공작물의 절삭 영역 부근에서는 서로의 진동을 상쇄하는 작용이 생기고, 채터 진동을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 제10 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단을 행할 때, 상기 구동휠의 회전 방향으로의 진동과 종동휠의 회전 방향으로의 진동이 거의 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 강제 세로 진동을 상기 구동휠 또는 종동휠에 부여하여 공작물의 절단을 행한다.

상기 제10 태양으로부터 종속되는 본 발명의 제11 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 전술한 구성에 있어서, 상기 구동휠을 회전 방향으로 진동시키기 위하여, 주파수가 116Hz ∼ 135Hz인 펄스, 바람직하게는 127Hz의 펄스를 상기 구동휠을 회전 구동시키기 위한 구동 모터에 인가한다.

상기 제10 태양으로부터 종속되는 본 발명의 제12 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 전술한 구성에 있어서, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 진폭과 종동휠 측에서의 띠톱날의 진폭의 비율이 약 1이 되도록, 상기 구동휠 또는 종동휠 중 한쪽을 회전 방향으로 강제적으로 진동시켜서, 상기 띠톱날을 주분력 방향으로 진동시킨다.

본 발명의 제13 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단 가공을 행할 때, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동이 거의 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 강제 세로 진동을 상기 띠톱날에 부여하여, 상기 구동휠과 종동휠 사이에 상기 주분력 방향의 진동 마디를 형성하고, 이 마디의 부분에서 마찰형 채터 진동을 차단하여, 공작물의 절단 가공 시에서의 마찰형 채터 진동을 억제한다.

본 발명의 제14 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단을 행할 때, 상기 띠톱날에 부여한 세로 방향의 강제 세로 진동의 마디를, 상기 공작물의 절단폭의 거의 중앙부에 생기게 하여 공작물의 절단을 행한다.

본 발명의 제15 태양에 따른 띠톱반은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날을 구비한 띠톱반으로서, 상기 구동휠을 회전시키기 위한 모터와, 상기 구동휠의 회전 방향으로의 진동과 종동휠의 회전 방향으로의 진동이 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 진동을 상기 구동휠에 부여하기 위한 강제 진동 부여 수단을 구비하고 있다.

본 발명의 제10 태양 내지 제15 태양에 의하면, 구동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동이 반전한 위상을 나타내는 진동으로 되어 있으므로, 띠톱날에 의한 공작물의 절삭 영역 부근에서는 서로의 진동을 상쇄하는 마디가 생기고, 채터 진동을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 제16 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단을 행할 때, 상기 구동휠 측의 띠톱날의 세로 진동과 종동휠 측의 띠톱날의 세로 진동이 거의 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 강제 세로 진동을 상기 띠톱날에 부여하여, 상기 구동휠과 종동휠 사이에 상기 띠톱날의 세로 진동의 마디를 형성하고, 이 마디의 부분에서 마찰형 채터 진동을 차단하여, 공작물의 절단 가공 시에서의 마찰형 채터 진동을 억제한다.

상기 제16 태양으로부터 종속되는 본 발명의 제17 태양에 따른 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법은, 전술한 구성에 있어서, 상기 띠톱날에 부여한 세로 방향의 강제 세로 진동의 마디를, 상기 공작물의 절단폭의 거의 중앙부에 생기게 하여 공작물의 절단을 행한다.

본 발명의 제16 태양 및 제17 태양에 의하면, 구동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동이 거의 반전한 위상을 나타내는 진동으로 되어 있으므로, 띠톱날에 의한 공작물의 절삭 영역 부근에서는 서로의 진동을 상쇄하는 마디가 생기고, 채터 진동을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1은 종래의 횡형 띠톱반의 전체적 구성을 개략적으로 나타낸 설명도이다.

도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 띠톱반의 주요한 구성을 개념적 및 개략적으로 나타낸 구성 설명도이다.

도 3의 (A) 및 도 3의 (B)는, 모터에 각 주파수의 펄스를 인가하여 모터의 회전을 진동화하여 공(空) 절삭을 행했을 때의 각 개소의 띠톱날의 회전 방향(주분력 방향)의 진동을 나타내는 측정 결과의 설명도이다.

도 4의 (A) 및 도 4의 (B)는, 모터에 각 주파수의 펄스를 인가하여 모터의 회전을 진동화하여 공작물의 실제 절삭을 행했을 때의 각 개소의 띠톱날의 회전 방향의 진동을 나타내는 측정 결과의 설명도이다.

도 5의 (A), 도 5의 (B) 및 도 5의 (C)는, 공작물의 실제 절삭 시의 소음치의 측정 결과의 설명도이다.

도 6의 (A) 및 도 6의 (B)는, 공작물의 실제 절삭 시의 소음치의 측정 결과의 설명도이다.

도 7의 (A) 및 도 7의 (B)는, 공작물의 실제 절삭 시의 소음치의 측정 결과의 설명도이다.

도 8의 (A), 도 8의 (B) 및 도 8의 (C)는, 측정 결과에 의한 위상 곡선, 공진 곡선 및 소음치의 관계를 나타내는 설명도이다.

도 9는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 띠톱반의 주요한 구성을 개념적 및 개략적으로 나타낸 구성 설명도이다.

도 10은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 띠톱반의 주요한 구성을 개념적 및 개략적으로 나타낸 구성 설명도이다.

도 11은, 구동휠 또는 종동휠, 혹은 띠톱날을 순간적으로 제동하여 감속시키는 경우의 구성을 나타낸 설명도이다.

도 12는, 구동휠 또는 종동휠, 혹은 띠톱날을 순간적으로 제동하여 감속시키는 경우의 구성을 나타낸 설명도이다.

도 13은, 본 발명의 제4 실시예에 따른 띠톱반의 주요한 구성을 개념적 및 개략적으로 나타낸 구성 설명도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 설명하지만, 전술한 종래의 구성 요소와 동일 기능을 가지는 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.

도 2를 참조하면, 도 2에 나타낸 구성에서는, 구동휠(29) 측에서의 띠톱날(13)의 주분력 방향(회전 방향, 주행 방향)의 진동(즉 띠톱날(13)의 회전 방향 또는 주행 방향의 진동이며 세로 진동이다)과 종동휠(31) 측에서의 띠톱날(13)의 주분력 방향의 진동이 거의 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 강제 세로 진동을 띠톱날(13)에 부여하기 위한 강제 진동 부여 수단을 구비하고 있다. 즉, 제어 장치(35)에 구비한 펄스 인가 수단(도 2에는 도시하지 않음)에 의해, 모터(37)에 대하여 구동휠(29), 종동휠(31) 및 띠톱날(13)도 포함한 시스템, 즉 띠톱날 지지계의 고유 진동수 이상의 펄스( 고유 진동수의 주기보다 작은 주기의 펄스)를 모터(37)에 인가하고 있다.

전술한 바와 같이, 모터(37)에 상승 및 하강이 급준한 직사각형파 펄스를 인가하여, 모터(37)의 회전을 회전 방향으로 순간적으로 증속하고, 또한 회전을 감속하는 것을 교대로 반복하여 진동을 부여하면, 구동휠(29)의 회전 방향으로의 증속과 감속의 반복에 의한 진동이 띠톱날(13)을 통하여 종동휠(31)에 전달된다. 그리고, 인가하는 펄스가 적정 주파수 일 때, 구동휠(29) 측에서의 띠톱날(13)의 주분력 방향(회전 방향)의 진동과 종동휠(31) 측에서의 띠톱날(13)의 주분력 방향의 진동이 거의 반전한 위상이 된다.

즉, 모터(37)의 회전에 의한 띠톱날(13)의 구동 주행시에, 모터(37)에 띠톱날 지지계의 고유 진동수 이상의 펄스를 인가하여 급격하게(순간적으로) 가속하고, 감속하는 것을 교대로 계속하면, 띠톱날(13)을 회전 전달 수단으로 하여 종동 회전하는 종동휠(31)은, 종동휠(31) 자체의 관성력과 띠톱날(13)의 늘어남 등에 의해, 순간적으로 구동휠(29)의 회전에 추종하지 않는 시간이 발생한다.

즉, 구동휠(29)을 회전 구동시키기 위한 모터(37)의 회전 속도를 순간적으로 가속하고, 감속하는 것을 반복하기 위하여, 모터(37)에 직사각형파 펄스를 인가하여 회전 속도를 순간적으로 가속하면, 띠톱날(13)의 하측(공작물 W를 절단하는 측)에서는 순간적으로 인장(引張)되는 경향이 있고, 띠톱날(13)의 상측에서는 순간적으로 압축되는 경향이 있다. 그리고, 다음 순간에는, 인장이나 압축이 해소되게 됨으로써, 띠톱날(13)의 주행 방향(주분력 방향, 세로 방향)의 진동이 생긴다. 그리고, 주분력 방향의 진동이 종동휠(31)에 전달되어서, 종동휠(31)은 회전 방향으로 진동하게 된다.

그래서, 고유 진동수 이상의 진동수로 가속 및 감속를 행하도록 펄스를 모터(37)에 인가하고, 예를 들면, 로터리 펄스 인코더, 타코제네레이터 등과 같은 적합한 회전 검출 수단(30A)에 의해 공 절삭시(에어 컷 시)의 구동휠(29)의 회전 속도를 검출하면, 파형 A에 나타낸 바와 같이, 모터(37)에 인가된 펄스에 대응한 속도 변화(모터(37)에 펄스를 인가하여, 띠톱날(13)에 강제적으로 부여한 세로 진동, 즉 강제 세로 진동에 의한 주분력 방향의 진동)가 검출되었다. 그리고, 구동휠(29)과 공작물 W 사이(구동휠(29) 측)에서의 띠톱날(13)의 회전 속도를 회전 검출 수단(30B)에 의해 검출하면, 파형 B1에 나타낸 바와 같이, 파형 A와 거의 동일한 위상의 파형(강제 세로 진동에 의한 주분력 방향의 진동)이 검출되었다.

환언하면, 모터(37)의 회전에 의한 띠톱날(13)의 구동 주행시에, 모터(37)에 띠톱날 지지계의 고유 진동수 이상의 펄스를 인가하여 급격하게 가속 및 감속하면(강제 진동하면), 띠톱날(13)을 회전 전달 수단으로 하여 종동 회전하는 종동휠(31)은, 종동휠(31) 자체의 관성력과 띠톱날(13)의 늘어남에 의해, 순간적으로 구동휠(29)의 회전에 추종하지 않는 시간이 발생한다. 그래서, 고유 진동수 이상의 진동수로 가감 속도를 행하도록 펄스를 모터(37)에 인가하고, 예를 들면, 로터리 펄스 인코더, 타코제네레이터 등과 같은 적절한 회전 검출 수단(30A)에 의해 구동휠(29)의 회전 속도를 검출하면, 파형 A에 나타낸 바와 같이, 모터(37)에 인가된 펄스에 대응한 속도 변화(강제 진동에 의한 주분력 방향의 세로 진동)가 검출되었다. 그리고, 구동휠(29)과 공작물 W 사이(구동휠(29) 측)에서의 띠톱날(13)의 회전 속도를 회전 검출 수단(30)에 의해 검출하면, 파형 B1에 나타낸 바와 같이, 파형 A와 같은 위상의 파형(강제 진동에 의한 주분력 방향의 세로 진동)이 검출되었다.

그리고, 회전 검출 수단(3OC)에 의해 종동휠(31)의 회전 속도를 검출하면, 파형 B2에 나타낸 바와 같이, 파형 A와 거의 역위상(거의 180°반전한 위상)의 파형(강제 세로 진동에 의한 주분력 방향의 진동)이 검출되었다. 또한, 회전 검출 수단(30D)에 의해 종동휠(31)과 공작물 W 사이(종동휠(31) 측)에서의 띠톱날(13)의 회전 속도를 검출하면, 파형 B3에 나타낸 바와 같이, 파형 A와 거의 역위상의 파형(강제 세로 진동에 의한 주분력 방향의 진동)이 검출되었다.

전술한 바와 같이, 구동휠(29) 측의 강제 세로 진동에 의한 주분력 방향의 진동(파형 B1)과 종동휠(31) 측의 강제 세로 진동에 의한 주분력 방향의 진동(파형 B3)은 거의 반전한 위상을 나타내는 파형이므로, 구동휠(29)과 종동휠(31)의 거의 중간 영역, 즉 공작물 W의 절단 영역의 세로 진동을 검출하기 위하여, 회전 검출 수단(30E)에 의해 공작물 W에 근접한 위치에서의 띠톱날(13)의 회전 속도를 검출하면, 파형 B4에 나타낸 바와 같이, 파형 B1과 파형 B3의 상쇄 작용에 의해 감쇠한 파형(강제 세로 진동에 의한 주분력 방향의 진동에 의한 파형)이 검출되었다. 즉 채터 진동이 보다 효과적으로 억제되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

전술한 설명에서 이해될 수 있는 바와 같이, 띠톱날 지지계의 고유 진동수 이상의 펄스를 모터(37)에 부여하고, 모터(37)의 회전 속도를 순간적인 가속과 감속을 교대로 반복하여 구동휠(29)의 회전 방향(띠톱날의 주분력 방향)으로의 진동을 강제적으로 부여하면, 띠톱날(13)을 통하여 종동 회전되는 종동휠(31)에는, 구동휠(29)의 회전 방향의 강제 세로 진동에 대하여 약 180° 반전한 회전 방향의 진동(띠톱날의 주분력 방향의 진동)이 생기게 된다.

환언하면, 띠톱날(13)에 의해 공작물 W의 절삭을 행할 때의 채터 진동을 억제하기 위해서는, 구동휠(29) 측의 띠톱날(13)의 주분력 방향의 진동과 종동휠(31) 측의 띠톱날(13)의 주분력 방향의 진동이 거의 역위상(거의 180° 반전한 위상)이 되도록, 띠톱날(13)에 강제 진동(주행 방향(주분력 방향)의 세로 진동)을 부여하면 된다.

그리고, 구동휠(29) 및 종동휠(31)에 감겨진 띠톱날(13)은, 구동휠(29)의 회전 방향의 진동 및 종동휠(31)의 회전 방향의 진동의 영향을 받아, 띠톱날(13)의 구동휠(29) 측에서는, 구동휠(29)의 회전 방향의 진동과 거의 동일한 위상의 세로 진동(주분력 방향의 진동)이 생기고, 띠톱날(13)의 종동휠(31) 측에서는, 종동휠(31)의 회전 방향의 진동과 거의 동일한 위상의 세로 진동(주분력 방향의 진동)이 생기게 된다. 즉, 띠톱날(13)의 구동휠(29) 측 및 종동휠(31) 측에는 각각 위상이 반전한 주분력 방향의 진동이 발생한다.

그리고, 띠톱날(13)의 구동휠(29) 측의 주분력 방향의 진동과 종동휠(31) 측의 주분력 방향의 진동이 교차하는 위치(구동휠(29)과 종동휠(31)의 중간 위치)에서는 서로의 진동이 상쇄되어 진동이 없는 영역, 즉 마디(노드)가 생긴 상태로 된다. 이와 같이, 구동휠(29)과 종동휠(31) 사이에, 띠톱날(13)의 주분력 방향(회전 방향)의 진동의 마디가 형성되면, 구동휠(29)과 종동휠(31) 사이에서 왕복하는 경향이 있는 띠톱날(13) 자체의 세로 진동을 단절하는 형태로 되고, 마찰형 채터 진동을 억제할 수 있다.

전술한 설명에 의해 이해할 수 있는 바와 같이, 띠톱날(13)에 의해 공작물 W의 절삭을 행할 때의 채터 진동을 억제하기 위해서는, 구동휠(29) 측의 띠톱날(13)의 주분력 방향의 진동과 종동휠(31) 측의 띠톱날(13)의 주분력 방향의 진동이 거의 역위상(거의 180°반전한 위상)이 되도록, 띠톱날(13)에 강제 세로 진동(주행 방향(주분력 방향)의 진동)을 부여하면 된다. 그래서, 구동 모터(37)를 회전 방향으로 순간적으로 가속하는 것과 감속하는 것을 교대로 반복하여 진동시켜서, 채터 진동에 의한 소음을 억제하기 위하여, 구동 모터(37)에 부여하는 펄스의 적정 주파수를 확인하기 위한 실험을 행하였다.

그런데, 띠톱날(13)로서는, 톱폭 치수 27mm, 두께 치수 0.95mm의 띠톱날로부터 톱폭치수 80mm, 두께 치수 1.6mm까지의 띠톱날이 일반적이다. 이 종류의 띠톱날에 의해 공작물의 절삭을 행하면, 절삭 저항의 변동을 받아 주행 방향으로 진동이 생기기 쉽게 된다. 이 주행 방향의 진동에 의해 마찰형 채터 진동을 유발하여, 띠톱날(13)에서의 톱니 끝의 마모에 따라 매우 불쾌한 소음을 발하는 것이 알려져 있다. 이러한 불쾌한 소음의 주파수, 즉 마찰형 채터 진동에 의한 주파수는, 띠톱날의 종류에 따라서도 상이하지만, 경험적으로 700Hz ∼ 20000Hz정도인 것이 알려져 있다.

실험에서는, 톱폭 치수 67mm, 두께 치수 1.6mm의 띠톱날을 사용하고, 톱 속도 52m/min의 조건으로 진동을 측정(검출)했다. 그리고, 띠톱날의 주행 방향의 속도 변화(구동휠(29)의 회전 방향의 속도 변화)가 ±8m/min가 되도록, 구동 모터(37)에 펄스를 부여하여 펄스 톱 속도 변동(±8m/min)을 행하였다. 즉, 구동휠(37)의 회전 방향의 진동에 의해 띠톱날이 순간적으로 가속 및 감속되는 속도는 ±8m/min이다.

먼저, 공작물 W의 절삭시와 공작물 W의 절삭을 행하지 않는 무부하 시의 상태(에어 컷 시)와의 비교를 행하기 위하여, 다음의 각 개소에 있어서 띠톱날(13)의 주행 방향(주분력 방향)의 진동의 검출을 행하였다. 즉, 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 나타낸 위치 X1은 구동휠(29)의 위치, X2는 구동휠 측의 띠톱날 안내 장치(33)와 구동휠(29) 사이의 위치, X3는 띠톱날 안내 장치(33)와 구동휠(29) 사이에서 띠톱날 안내 장치(33)에 근접한 위치이다. X4는 종동휠(31) 측의 띠톱날 안 내 장치(33)와 공작물 W 사이의 위치, X5는 종동휠(31)과 종동휠(31) 측의 띠톱날 안내 장치(33) 사이에서, 이 띠톱날 안내 장치(33)에 근접한 위치이다. 또한, X6는 종동휠(31)과 띠톱날 안내 장치(33) 사이의 위치이며, X7은 종동휠(31)의 위치이다.

실험에서, 톱 속도 52m/min로 일정하게 회전(모터(37)에 펄스를 부여하지 않는 상태)했을 때의 위치 X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7에서의 주분력 방향의 진동을 측정하고, 위치 X1에서의 주분력 방향의 진동과 각 위치 X2 ∼ X7에서의 주분력 방향의 진동을 대비하면, 도 3의 (B)의 표의 1단째에 나타낸 바와 같다. 즉, 모터(37)가 일정하게 회전하므로, 위치 X1 ∼ X7에서는 잡음적으로 다소의 진동은 있지만, 크게 변화하는 진동이 검출되지 않고 일정하게 회전한다.

다음에, 모터(37)에 회전 방향(띠톱날의 주분력 방향)의 진동을 부여하기 위하여, 모터(37)에 58Hz의 직사각형파 펄스를 인가하면, 도 3의 (B)의 표의 2단째에 나타낸 바와 같다. 위치 X1에서의 위상과 위치 X2 ∼ X7에서의 위상은 거의 일치한 진동이었다. 다음에, 공진점(고유 진동수)인 88Hz의 펄스를 구동 모터(37)에 부여하여 진동화하면, 도 3의 (B)의 표의 3단째에 나타낸 바와 같다. 즉, 이 경우, 구동휠(29)의 위치 X1에서는 외관상 진동하고 있지 않고, 일정하게 회전할 때와 거의 동일하다. 그러나, 위치 X2 ∼ X7 측으로 위치가 바뀌면 점차 진폭이 커지고, 공진(共振)하고 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 고유 진동수 이상의 진동을 부여하기 위하여, 모터(37)에 102Hz의 펄스를 인가하여 모터(37)의 회전을 진동화한 경우에는, 도 3의 (B)의 표의 4단째 에 나타낸 바와 같다. 이 경우, 위치 X1에서의 진동에 대하여, 위치 X2 및 위치 X3(공작물 W와 구동휠(29) 사이의 위치)에서의 진동은 억제되어 있고, 위치 X4 ∼ X7에서 진동이 점차 커지고 있다. 그리고, 위치 X1에서의 진동과 대비하면, 표로부터 명백한 바와 같이 위상이 거의 반전하고 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 모터(37)에 116Hz의 펄스를 인가하여 모터(37)의 회전을 진동화한 경우에는, 도 3의 (B)의 표의 5단째에 나타나 있는 바와 같다. 이 경우 위치 X1에서의 진동과, 위치 X2 및 위치 X3에서의 진동을 대비하면, 위상이 일치하고 있다. 그리고, 위치 X4 ∼ X7에서의 진동의 위상은 위치 X1에서의 진동에 대하여 거의 반전한 위상을 나타내는 진동이며, 위치 X4 ∼ X7에서 진동은 점차로 커지고 있다. 이로부터, 위치 X3와 위치 X4 사이에서 띠톱날의 주분력 방향의 진동의 마디가 생기고 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 구동휠(29) 측에서의 띠톱날(13)의 진폭과 종동휠(31) 측에서의 띠톱날(13)의 진폭 비율이 1이 되도록, 127Hz의 펄스를 모터(37)에 인가하여 모터(37)의 회전을 진동화한 경우에는, 도 3의 (B)의 표의 6단째에 나타낸 바와 같다. 이 경우, 위치 X1에서의 진동과, 위치 X2 및 위치 X3에서의 진동의 위상은 거의 동일한 위상이며, 위치 X1에서의 진동과 위치 X5 ∼ X7에서의 진동의 위상이 반전하고 있다. 그리고, 위치 X4에서의 진동은 억제된 상태에 있다. 따라서, 이 경우에는, 위치 X4에 근접한 위치에서 공작물 측의 위치에 마디가 생기고 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 진폭 비율이 0.78로 되는 135Hz의 펄스를 모터(37)에 인가하여 모 터(37)의 회전을 진동화한 경우에는, 도 3의 (B)의 표의 7단째에 나타낸 바와 같다. 이 경우, 위치 X1에서의 진동의 위상에 대하여 위치 X2 및 위치 X3에서의 진동의 위상은 거의 동일하며, 위치 X5 ∼ X7에서의 진동의 위상은 위치 X1에서의 진동의 위상에 대하여 반전한 위상을 나타내는 진동이다. 그리고, 위치 X4에서의 진동은 억제된 상태에 있지만, 위치 X1에서의 진동과 위상이 거의 일치하고 있다. 따라서, 위치 X4에 근접한 위치에서 종동휠(31) 측의 위치에 마디가 생기고 있는 것을 알 수 있다.

이상에 의해, 고유 진동수 이상의 펄스를 모터(37)에 인가하여 모터(37)의 회전을 진동화하고, 구동휠의 회전을 진동화하면, 구동휠(29)과 종동휠(31) 사이에, 띠톱날의 주분력 방향의 진동(세로 진동)에 의한 마디가 발생하고, 모터(37)에 인가하는 펄스의 진동수를 점차 크게 하면, 마디의 발생 위치가 구동휠(29) 측으로부터 종동휠(31) 측으로 점차 이동한다. 그리고, 구동휠(29) 측의 띠톱날(13)의 진폭과 종동휠(31) 측의 진폭이 거의 같은 상태, 즉 진폭 비율 1이 되는 127Hz의 펄스를 모터(37)에 인가하여 모터(37)의 회전을 진동화하면, 구동휠(29)과 종동휠(31)의 거의 중앙 위치에 마디를 생기게 할 수 있다.

따라서, 바이스 장치(5)에 의해 공작물 W를 협지하여 공작물 W의 절단을 행할 때, 도 1에 나타낸 공작물 W의 대소에 의해 공작물 W의 좌우 방향의 중심 위치가 좌우 방향으로 변화된 경우라도, 모터(37)에 인가하는 펄스의 주파수를 적정하게 설정함으로써, 공작물 W의 중심 위치(절단폭의 거의 중앙) 부근에 마디를 생기게 할 수 있다. 따라서, 띠톱날(13)의 세로 진동이 억제된 영역에서 공작물 W의 절단을 행하게 되고, 공작물의 절단 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

구동휠(29)과 종동휠(31)의 거의 중앙 위치는 띠톱날(13)에 의해 공작물 W를 절단하는 영역과 거의 일치하므로, 모터(37)에 인가하는 펄스의 주파수는 127Hz를 사이로 하여 116Hz ∼ 135Hz인 것이 바람직하다.

다음에, 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 나타낸 조건과 동일 조건하에, 공작물 W로서 SUS304, 직경 400mm의 환봉(丸棒)을 절삭율 60cm²/min로 실제로 절삭했을 때의 측정 결과는 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 나타내면 바와 같다. 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)로부터 명백한 바와 같이, 공작물 W의 절삭시에 발생하는 마찰형 채터 진동은, 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 나타낸 띠톱날(13)의 주분력 방향의 진동(모터(37)의 회전을 진동화하여 띠톱날(13)에 강제적으로 부여한 강제 세로 진동)에 중첩한 상태에 있다. 그리고, 강제 세로 진동의 마디가, 구동휠(29)과 종동휠(31)의 거의 중앙부에 발생하는 상태, 즉 116Hz의 주파수의 펄스를 모터(37)에 부여하여 모터(37)의 회전을 진동화하면, 채터 진동이 소멸하고 있는 것을 알 수 있다.

즉, 띠톱날(13)의 구동휠(29)과 종동휠(31)의 거의 중앙부 부근에, 강제 세로 진동에 의한 마디가 생기면, 띠톱날(13)에 마디가 생기고 있는 부근에서 공작물 W의 절삭을 행하게 되므로, 공작물 W를 띠톱날(13)과의 마찰에 의한 채터 진동이 효과적으로 억제된다. 즉, 공작물 W의 절삭시에 발생한 채터 진동은 강제 세로 진동에 중첩한 상태에 있으므로, 채터 진동이 띠톱날(13) 상을 띠톱날(13)의 길이 방향으로 전달될 때, 마디의 위치에서 진동의 전달이 단절되어 채터 진동이 억제된 다. 따라서, 띠톱날(13)에 강제 세로 진동을 부여하여 마디를 생기게 하는 위치는, 중첩한 채터 진동이 구동휠(29)과 종동휠(31) 사이에서 왕복하는 것을 단절시킬 수 있는 위치, 즉 구동휠(29)과 종동휠(31) 사이에서, 채터 진동을 억제할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 모터(37)의 회전을 진동화하고, 구동휠(29)의 회전을 진동화하여 공작물 W의 절삭을 행했을 때 측정한 진동 소음치는, 도 5의 (A) 내지 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같다. 그리고, 도 5의 (A) 내지 도 7의 (B)에서, 「overall: ○○○dB(A)r」은 전체(total) 음압(音壓), 「Mag」는 Magnitude를 의미하고, 측정값의 대소를 나타낸다. 또한, 「Hann」는 Hanning 윈도우라는 창함수를 의미한다. 또한, 「X: ○○○Hz」는 피크 주파수, 「Y: ○○○dB(A)r」은 피크 음압을 나타낸다.

도 5의 (A)는 통상 절삭시(도 4의 (B)의 표의 1단째의 절삭시)의 측정 결과이다. 이 경우, 피크 주파수 875Hz에서 소음치는 약 97.1dB(A)였다. 그리고, 도 4의 (B)의 표의 2단째에 나타낸 바와 같이 58Hz의 펄스를 모터(37)에 인가하여, 모터(37)의 회전을 진동화했을 때 측정한 소음치는 도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이, 피크 주파수는 881.250Hz가 되고, 전체의 소음 파워는 약 96.6dB(A)가 되었다. 마찬가지로, 도 4의 (B)의 표의 3단째에 나타낸 88Hz의 펄스를 모터(37)에 인가하여 진동화했을 때는, 도 5의 (C)에 나타낸 바와 같이, 피크 주파수는 881.250Hz가 되고, 전체의 소음 파워는 약 96.3dB(A)가 되었다.

또한, 도 4의 (B)의 표의 4단째에 나타낸 102Hz의 펄스를 모터(37)에 인가하 여 진동화했을 때는, 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이, 피크 주파수는 881.250Hz가 되고, 전체의 소음 파워는 약 93.8dB(A)가 되었다. 또한, 도 4의 (B)의 표의 5단째의 116Hz, 6단째의 127Hz 및 7단째의 135Hz의 펄스를 모터(37)에 인가하여 진동화했을 때는, 도 6의 (B), 도 7의 (A) 및 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 피크 주파수는, 각각 837.500Hz, 125.000Hz 및 837.500Hz가 되고, 전체의 소음 파워는, 각각 약 78.4dB(A), 약 77dB(A) 및 약 77.9dB(A)가 되었다.

이상과 같은 결과를 정리하면, 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이, 고유 진동수 88Hz의 펄스를 모터(37)에 인가하여 구동휠(29)의 회전을 진동화하면, 구동휠(29) 측과 종동휠(31) 측에서 띠톱날(13)의 주분력 방향의 진동의 위상이, 도 8의 (A)의 위상 곡선으로 나타낸 바와 같이 반전한다. 그리고, 채터 진동에 의한 소음치는, 도 8의 (C)에 나타낸 바와 같이, 고유 진동수 이상의 주파수의 펄스를 모터(37)에 인가하여 모터(37)의 회전을 진동화하면, 급격하게 감소한다. 소음치는, 구동휠(29) 측과 종동휠(31) 측의 띠톱날(13)의 진폭의 비율이 1이 되는 127Hz의 펄스를 모터(37)에 인가하여 모터(37)의 회전을 진동화했을 때 최소로 되고, 통상적인 절삭시의 소음치(약 97.1dB(A))와의 차이는 약 20.1dB(A)이 된다.

따라서, 소음치의 측정 결과로부터, 모터(37)에 인가하는 펄스의 주파수는(모터(37)의 회전을 진동화하기 위해서 인가하는 펄스의 주파수는), 116Hz ∼ 135Hz인 것이 바람직하고, 127Hz가 가장 바람직하다.

그런데, 음압(소음치)(dB)은 다음 식으로 나타낸다.

[식 1]

A(dB) = 20*log₁₀V₂/V₁

(V₁: 기준이 되는 전압, V₂: 측정할 전압)

이에 따라, 본 건에서 20dB 소음치가 낮아지는 것은,

-20dB = 20*log₁₀V₂/V₁

log₁₀V₂/V₁ = -20/20 = -1

10^-1 = V₂/V₁, V₂ = (1/10)·V₁

즉, 소음이 1/10이 되게 된다.

띠톱날(13)의 주분력 방향으로 강제 세로 진동을 부여하는 구성으로서는, 전술한 바와 같이, 모터(37)에 고유 진동수 이상의 펄스를 인가하는 구성 대신, 다음과 같이 구성할 수도 있다. 즉, 도 9를 참조하면, 도 9에 개념적으로 나타낸 실시예에서는, 구동휠(29)을 회전시키기 위한 모터(37)와 마찬가지의 모터(39)가 종동휠(31)에 연동 연결되어 있다. 그리고, 제어 장치(35)의 제어 하에 모터(37, 39)를 동기 회전시키고 있는 상태에 있을 때, 모터(37, 39) 등에 각각 역위상의 펄스를 인가하기 위한 펄스 인가 수단을 구비하고 있다. 즉, 강제 진동 부여 수단으로서의 펄스 발생 수단(41)에서 발생한 직사각형파 펄스를 한쪽의 모터(37 또는 39)에 인가하고, 또한 다른 쪽의 모터(39 또는 37)에는, 직사각형파 펄스를 반전 수단(43)에 의해 반전하여 인가하는 구성이다.

전술한 바와 같은 구성에 의해, 동기 회전하고 있는 한쪽의 모터(37 또는 39)에는 플러스의 펄스가 인가되고, 다른 쪽의 모터(39 또는 37)에는 반전한 마이너스의 펄스가 인가된다. 따라서, 예를 들면, 한쪽의 모터(37)가 플러스 펄스의 인가에 의해 순간적으로 강제적으로 증속되는 것에 비해, 다른 쪽의 모터(39)는 마이너스 펄스의 인가에 의해 순간적으로 강제적으로 감속된다. 따라서, 한쪽의 모터(37)의 회전에 의해 띠톱날(13)은 순간적으로 강제적으로 증속되게 되고, 다른 쪽의 모터(39)의 회전에 의해 띠톱날(13)은 일순간적으로 강제적으로 감속되게 된다.

따라서, 한쪽의 모터(37)에 의해 회전되는 구동휠(29)에 의해 띠톱날(13)에 강제적으로 부여되는 띠톱날(13)의 세로 진동과, 다른 쪽의 모터(39)에 의해 회전되는 종동휠(31)에 의해 띠톱날(13)에 강제적으로 부여되는 세로 진동은 거의 180° 반전한 위상을 나타내게 된다. 전술한 바와 같이 위상이 서로 역(逆)인 구동휠(29) 측의 주분력 방향의 진동(세로 진동)과 종동휠(31) 측의 주분력 방향의 진동(세로 진동)은, 구동휠(29)과 종동휠(3l) 사이의 공작물 절단 영역 부근에서 상쇄하게 되고, 띠톱날(13)의 주분력 방향의 진동(세로 진동)이 억제된다. 즉, 전술한 바와 마찬가지로, 띠톱날(13)의 채터 진동이 억제되게 되고, 소음이 해소된다.

그런데, 전술한 설명에서는, 구동휠(29)을 회전시키는 모터(37)와 종동휠(31)을 회전시키는 모터(39)에 180°위상 반전한 펄스(역위상의 펄스)를 인가하여, 모터(39)를 순간적으로 강제적으로 증속 및 감속을 교대로 반복하는 경우에 대하여 설명하였으나, 모터(39) 대신, 예를 들면, 제동 장치(43)를 채용한 구성으로 할 수도 있다. 이와 같이, 제동 장치(43)를 채용한 구성에서는, 펄스 발생 수 단(41)에서 발생한 펄스를, 반전하지 않고 그대로 인가하면 된다.

즉, 전술한 구성에 있어서는, 펄스 발생 수단(41)에서 발생한 펄스를 모터(37)와 제동 장치(43)에 동시에 인가하면, 모터(37)는 순간적으로 강제적으로 증속되고, 제동 장치(43)는 종동휠(43)의 회전을 순간적으로 강제적으로 제동하여 감속시키므로, 순간적으로 증속하는 것과 감속하는 것이 교대로 반복되게 되고, 전술한 바와 마찬가지의 작용 및 효과를 얻을 수 있다.

또한, 띠톱날(13)에 강제적으로 세로 진동(주분력 방향의 진동)을 부여하는 구성으로서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 띠톱날(13)의 일부에 만곡부를 강제적으로 형성하는 것을 주기적으로 또는 랜덤하게 반복하는 핀치 롤러 유닛(32)을 복수개 구비한 구성으로 할 수도 있다. 이와 같이, 핀치 롤러 유닛(32)을 구비한 구성에서는, 핀치 롤러 유닛(32)에 의해 띠톱날(13)의 만곡을 순간적으로 반복 형성함으로써, 띠톱날(13)에 순간적인 증속 및 감속을 반복적으로 부여하여 강제적으로 세로 진동을 부여할 수 있고, 전술한 바와 마찬가지로 채터 진동을 억제할 수 있다.

전술한 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 띠톱날(13)에 의해 공작물 W의 절단 가공 시에 띠톱날(13)에 생긴 주행 방향(주분력 방향)의 채터 진동(세로 진동)을 억제하기 위해서는, 띠톱날(13)을 순간적으로 강제적으로 증속 및 감속을 반복하여 띠톱날(13)에 주분력 방향의 진동을 부여하면 된다. 따라서, 예를 들면, 도 11에 나타낸 바와 같이, 띠톱반의 기체(機體)에 구비한, 예를 들면, 솔레노이드 또는 압전 액츄에이터 등과 같은 적절한 액츄에이터(47)의 작동에 의해 제동자(49) 를 구동휠(29) 또는 종동휠(31) 중 적절한 한쪽 또는 양쪽에 동시에, 또는 약간 타이밍이 어긋나게 가압하여, 순간적으로 제동하여 순간적으로 강제적으로 감속하는 것을 반복하는 구성을 채용할 수도 있다. 또한, 띠톱날(13)을 순간적으로 강제적으로 감속하는 구성으로서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 기체 측의 복수 개소에 구비한 액츄에이터(51)의 타이밍을 어긋나게 하여 순간적으로 개폐 동작되는 클램프(53)에 의해, 주행하고 있는 띠톱날(13)을 순간적으로 클램핑 및 언클램핑을 반복하는 구성으로 할 수도 있다.

또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 구동휠(29) 및/또는 종동휠(31)과 동일 축에 일체적으로 회전하는 회전 휠(55)을 구비하고, 이 회전 휠(55)의 둘레면에 적정 간격으로 다수 구비한 돌출부(돌기부)(57)에 맞닿아서 출몰 가능한 핀 또는 볼 플런저(59, ball plunger)를 스프링 등과 같은 탄성 부재(61)에 의해 돌출하는 방향으로 가압하여 구비한 플런저 장치(63)를 기체 측에 구비한 구성으로 할 수도 있다.

전술한 구성에 의하면, 회전 휠(55)에 구비된 돌출부(57)가 플런저 장치(63)에서의 플런저(59)에 맞닿을 때마다 회전 휠(55)의 회전이 순간적으로 감속된다. 그리고, 탄성 부재(61)의 가압력에 저항하여 플런저(59)를 가압하고, 이 플런저(59)를 돌출부(57)가 타고 넘으면 통상의 회전 속도로 복귀된다. 따라서, 회전 휠(55)은 순간적으로 증속 및 감속을 반복하여 회전하므로, 이 회전 휠(55)과 일체적으로 회전하는 구동휠(29) 및/또는 종동휠(31)도 회전 휠(55)과 마찬가지의 회전을 하게 되어, 감겨져 있는 띠톱날(13)에 강제적으로 세로 진동을 부여할 수 있다.

그리고, 돌출부(57)와 플런저 장치(63)를 설치하는 위치는 상대적이며, 회전 휠(55)에 다수의 플런저 장치(63)를 구비하여, 기체 측으로 돌출부(57)를 설치하는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 전술한 구성에 있어서, 회전 휠(55)과, 회전 휠(55)을 지지축으로 하는 회전축 사이에 토션 스프링(torsion spring) 등을 개재시키고, 회전축에 대하여 회전 휠(55)을 약간 회동시킬 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 돌출부(57)가 플런저(59)에 맞닿았을 때 토션 스프링이 압축되어 탄성 에너지가 축적되고, 돌출부(57)가 플런저(59) 타고 넘었을 때 압축된 토션 스프링이 순간적으로 해방되어 회전 휠(55)이 회전 방향으로 강제적으로 증속된다. 따라서, 이 증속 회전시의 회전 휠(55)이 구동휠(29) 또는 종동휠(31)의 일부와 맞닿아서, 구동휠(29) 또는 종동휠(31)을 순간적으로 강제 증속시킬 수도 있다.

전술한 바와 같은 구성으로 함으로써, 회전 휠(55)에 의해 띠톱날(13)에 대하여 띠톱날(13)의 주행 방향으로 순간적으로 강제 감속 및 강제 증속을 반복하여 진동을 부여할 수 있게 되며, 전술한 바와 마찬가지로 띠톱날(13)의 채터 진동을 억제할 수 있다.

또한, 띠톱날(13)의 채터 진동을 억제하기 위하여, 띠톱날(13)에 세로 진동을 강제적으로 부여하는 구성으로서는, 구동휠(29) 및/또는 종동휠(31) 중 한쪽 또는 양쪽에 해머 등의 타격자에 의해 회전 방향의 충격(타압)을 부여하는 구성으로 할 수도 있다. 즉, 띠톱날(13)의 채터 진동을 억제하기 위하여, 띠톱날(13)에 세로 진동을 강제적으로 부여하는 구성으로서는 다양한 구성을 채용할 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다. 이 실시예는, 띠톱날(13)의 채터 진동을 검출하기 위한 채터 진동 검출 수단(45)을 설치한 구성으로 되어 있다. 이 채터 진동 검출 수단(45)은, 전술한 회전 검출 수단과 동일한 구성을 가지며, 펄스 발생 수단(41)에 전기적으로 접속하고 있다.

전술한 구성에 의해, 채터 진동 검출 수단(45)에 의해 띠톱날(13)의 채터 진동을 검출하면, 피동 파형이 펄스 발생 수단(41)에 입력되고, 이 펄스 발생 수단(41)에 있어서는 입력된 진동 파형을 증폭하여 펄스화하고, 또한 펄스의 위상을 180° 반전한 펄스를 모터(37)에 인가하는 구성이다. 따라서, 모터(37)에 인가되는 펄스에 의해 구동휠(29)은, 채터 진동 검출 수단(45)에 의해 검출한 세로 진동의 위상을 반전한 태양으로 회전 방향으로 진동화되는 것이다. 따라서, 띠톱날(13)에는, 띠톱날(13)의 채터 진동을 상쇄하기 위한 역위상의 세로 진동을 부여하게 되어, 띠톱날(13)의 채터 진동이 억제된다.

그런데, 일반적인 띠톱반의 고유 진동수는 70Hz ∼ 200Hz이므로, 이 범위 내에서, 펄스 발생 수단(41)으로부터 발생하는 펄스의 주기, 진동수 등을 미리 데이터베이스화해 두고, 띠톱날(13)에 의한 공작물 W의 절단 가공 시에 채터 진동에 의한 소음이 생겼을 때, 데이터베이스로부터 적절하게 검색한 진동수의 펄스를 모터에 인가하고, 띠톱날(13)에 대하여 세로 진동으로서 부여하는 것을 수회 반복하고, 채터 진동에 의한 소음이 어느 정도 경감 억제되었을 때, 검색한 진동수의 펄스를 모터에 계속적으로 인가하는 구성으로 할 수도 있다. 즉, 사전에 설정되어 있는 주기의 펄스를 모터에 대하여 시험적으로 인가하여, 채터 진동에 의한 소음의 저감 을 도모한다.

그리고, 일본국 특허 출원 제2005-150053호(2OO5년 5월 23일 출원), 일본국 특허 출원 제2006-005128호(2006년 1월 12일 출원), 일본국 특허 출원 제2006-050617호(2006년 2월 27일 출원) 및 일본국 특허 출원 제2006-050704호(2006년 2월 27일 출원)의 모든 내용이, 참조에 의해 본원 명세서에 포함되어 있다.

본 발명은, 전술한 발명의 실시예의 설명에 한정되지 않고, 적절한 변경을 행함으로써, 그 외의 각종 태양으로 실시할 수도 있다.

Claims

구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형(endless type)의 띠톱날에 의해 공작물의 절단 가공을 행할 때, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동이 거의 반전한 위상을 나타내는 강제 진동을 상기 띠톱날에 부여하여 공작물의 절단을 행하는, 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
제1항에 있어서,

상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동과 상기 종동휠 측에서의 띠톱날의 세로 진동을 거의 반전한 위상으로 하기 위하여, 상기 구동휠을 구동시키기 위한 모터에, 띠톱날 지지계의 고유 진동수 이상의 펄스를 인가하는, 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
제1항에 있어서,

상기 공작물의 절단 가공 시에 띠톱날의 채터 진동(chatter vibration)을 검출하고, 이 검출한 채터 진동을 반전한 위상의 진동을 상기 띠톱날에 부여하는, 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날을 구비한 띠톱반으로서, 상기 구동휠을 회전 구동시키기 위한 모터와, 상기 종동휠을 회전시키기 위한 모터 또는 상기 종동휠을 제동하기 위한 제동 수단에 펄스를 인가하기 위한 펄스 인가 수단을 포함하고 있는, 띠톱반.
구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날을 구비한 띠톱반으로서, 상기 띠톱날의 채터 진동을 검출하기 위한 채터 진동 검출 수단과, 상기 채터 진동 검출 수단에 의해 검출한 채터 진동의 위상을 반전한 진동을 상기 띠톱날에 강제적으로 부여하기 위한 진동 부여 수단을 포함하고 있는, 띠톱반.
구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날을 구비한 띠톱반으로서, 상기 구동휠 또는 종동휠, 혹은 띠톱날 자체에 간헐적으로 가속 또는 감속을 순간적으로 행하기 위한 제어 수단을 포함하고 있는, 띠톱반.
구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단 가공을 행할 때, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동이 거의 반전한 위상을 나타내는 강제 진동을 상기 띠톱날에 부여하여 공작물의 절단을 행하는, 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
제7항에 있어서,

상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동과 상기 종동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동을 거의 반전한 위상 관계로 하기 위하여, 상기 구동휠을 구동시키기 위한 모터에, 띠톱날 지지계의 고유 진동수 이상의 펄스를 인가하는, 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단 가공을 행하는 띠톱반으로서, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동이 거의 반전한 위상을 나타내는 강제 진동을 상기 띠톱날에 부여하는 수단을 포함하고 있는, 띠톱반.
구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단을 행할 때, 상기 구동휠의 회전 방향으로의 진동과 종동휠의 회전 방향으로의 진동이 거의 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 강제 세로 진동을 상기 구동휠 또는 종동휠에 부여하여 공작물의 절단을 행하는, 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
제10항에 있어서,

상기 구동휠을 회전 방향으로 진동시키기 위하여, 주파수가 116Hz ∼ 135Hz의 펄스, 바람직하게는 127Hz의 펄스를, 상기 구동휠을 회전 구동시키기 위한 구동 모터에 인가하는, 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
제10항에 있어서,

상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 진폭과 종동휠 측에서의 띠톱날의 진폭의 비율이 약 1이 되도록, 상기 구동휠 또는 종동휠의 어느 한쪽을 회전 방향으로 강제적으로 진동시켜서, 상기 띠톱날을 주분력 방향으로 진동시키는, 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단 가공을 행할 때, 상기 구동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동과 종동휠 측에서의 띠톱날의 주분력 방향의 진동이 반전한 위상을 나타내는 강제 세로 진동을 상기 띠톱날에 부여하여, 상기 구동휠과 종동휠 사이에 상기 주분력 방향의 진동의 마디를 형성하고, 이 마디의 부분에서 마찰형 채터 진동을 차단하여, 공작물의 절단 가공 시의 마찰형 채터 진동을 억제하는, 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단을 행할 때, 상기 띠톱날에 부여한 세로 방향의 강제 세로 진동의 마디를, 상기 공작물의 절단폭의 거의 중앙부에 생기게 하여 공작물의 절단을 행하는, 띠톱날에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날을 구비한 띠톱반으로서, 상기 구동휠을 회전시키기 위한 모터와, 상기 구동휠의 회전 방향으로의 진동과 종동 휠의 회전 방향으로의 진동이 거의 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 진동을 상기 구동휠에 부여하기 위한 강제 진동 부여 수단을 포함하고 있는, 띠톱반.
구동휠과 종동휠에 감겨진 엔들리스형의 띠톱날에 의해 공작물의 절단을 행할 때, 상기 구동휠 측의 띠톱날의 세로 진동과 종동휠 측의 띠톱날의 세로 진동이 거의 반전한 위상을 나타내도록 하기 위한 강제 세로 진동을 상기 띠톱날에 부여하여, 상기 구동휠과 종동휠 사이에 상기 띠톱날의 세로 진동의 마디를 형성하고, 이 마디의 부분에서 마찰형 채터 진동을 차단하여, 공작물의 절단 가공 시의 마찰형 채터 진동을 억제하는, 띠톱반에 의한 공작물의 절단 가공 방법.
제16항에 있어서,

상기 띠톱날에 부여한 세로 방향의 강제 세로 진동의 마디를, 상기 공작물의 절단폭의 거의 중앙부에 생기게 하여 공작물의 절단을 행하는, 띠톱반에 의한 공작물의 절단 가공 방법.