KR20140060291A - 절단기 - Google Patents

Abstract

절단기(1)는 원반 형상 공구(2)와 톱 헤드(10)와 2쌍의 가이드(3, 4)와 가변 장치(1a)를 갖는다. 원반 형상 공구(2)는 2면을 갖는다. 톱 헤드(10)는 원반 형상 공구(2)를 회전 가능하게 유지한다. 2쌍의 가이드(3, 4)는 톱 헤드(10)에 설치되고, 각 1쌍의 가이드(3, 4)는 원반 형상 공구(2)의 2면에 대면한다. 가변 장치(1a)는 워크(20)가 원반 형상 공구(2)에 의해 절단될 때에 워크(20)가 2쌍의 가이드(3, 4) 사이를 통과하도록 2쌍의 가이드(3, 4)의 거리를 가변시킨다.

Description

절단기{CUTTING MACHINE}

본 발명은 원반 형상 공구를 회전시켜서 원반 형상 공구에 의해 워크를 절단하는 절단기에 관한 것이다.

일본 특허 공개 2004-338081 호 공보에 기재된 절단기는 둥근톱기계이며, 원반 형상 공구를 회전 가능하게 유지하는 톱 헤드(saw head)와, 톱 헤드에 설치되고 원반 형상 공구의 양면에 대면하는 1쌍의 가이드를 갖는다. 가이드는 원반 형상 공구의 직경에 맞춰서 소정 형상의 것이 선택되고, 가이드의 선단부와 원반 형상 공구의 외주 가장자리가 근방이 되도록 세팅된다. 또는 가이드는 톱 헤드에 설치되는 가이드 본체와, 가이드 본체에 경동(傾動) 가능하게 설치되는 유지구와, 유지구에 장착되어서 원반 형상 공구에 대면하는 접촉 부재를 갖고, 접촉 부재의 선단부와 원반 형상 공구의 외주 가장자리가 근방으로 되도록 유지구의 가이드 본체에 대한 각도가 절단 전에 고정된다.

따라서 원반 형상 공구는 워크를 절단할 때 회전축방향으로 휘었을 경우(톱질 중 구부러진 경우)에 휨량이 비교적 큰 원반 형상 공구의 외주 가장자리가 1쌍의 가이드에 의해 그 휨이 규제된다. 결과적으로 워크가 정밀도 좋게 직각으로 절단될 수 있다.

그러나 보다 정밀도 좋게 워크를 절단할 수 있는 절단기가 종래 요망되고 있다. 예를 들면 절단기에 의해 절단되는 워크가 금속 부재이고, 절단된 단편(short piece)이 단조품의 재료로 이용되는 경우에 단조품의 형상이 단편의 형상에 영향을 받는다. 그 때문에 단편의 형상을 보다 정밀도 좋게 형성, 즉 워크의 절단면을 소정 각도로 정밀도 좋고 또한 평활하게 절단할 수 있는 절단기가 종래 필요로 되고 있다.

하나의 특징에 의하면 본 발명은 원반 형상 공구를 회전시켜서 원반 형상 공구에 의해 워크를 절단하는 절단기이다. 절단기는 원반 형상 공구와 톱 헤드와 2쌍의 가이드와 가변 장치를 갖는다. 원반 형상 공구는 2면을 갖는다. 톱 헤드는 원반 형상 공구를 회전 가능하게 유지한다. 2쌍의 가이드는 톱 헤드에 설치되고, 각 쌍의 가이드가 원반 형상 공구의 2면에 대면한다. 가변 장치는 대상물이 원반 형상 공구에 의해 절단될 때에 워크가 2쌍의 가이드 사이를 통과하도록 2쌍의 가이드의 거리를 가변시킨다.

따라서 절단 시에 원반 형상 공구가 회전하면서 워크를 절삭하고, 워크가 2쌍의 가이드 사이를 통과한다. 2쌍의 가이드는 원반 형상 공구의 축방향의 휨(톱질 중 구부러짐)을 워크의 절삭 원호의 양 단측에 있어서 규제한다. 2쌍의 가이드의 거리는 가변이기 때문에 2쌍의 가이드를 워크의 형상에 따라 가변으로 할 수 있다. 그 때문에 워크가 2쌍의 가이드 사이를 통과할 때에 2쌍의 가이드의 거리를 크게 해서 워크가 2쌍의 가이드 사이를 통과하도록 할 수 있다.

한편, 종래의 절단기에서는 워크가 2쌍의 가이드 사이를 통과하도록 최초부터 2쌍의 가이드의 거리가 고정된다. 그 때문에 워크의 최대 직경에 맞춰서 가이드의 거리가 충분히 크게 설정된다. 따라서 종래의 절단기에 비해서 본 발명은 2쌍의 가이드의 거리를 작게 할 수 있다. 2쌍의 가이드의 거리를 작게 함으로써 절삭 위치와 가이드의 거리를 짧게 할 수 있다. 그 때문에 원반 형상 공구의 축방향의 휨, 특히 워크를 절단하는 영역인 2쌍의 가이드 사이에 있어서의 원반 형상 공구의 축방향의 휨을 억제할 수 있다. 이에 따라 원반 형상 공구에 의해 워크의 절단면을 소정 각도로 정밀도 좋고 또한 평활하게 절단할 수 있다.

도 1은 절단기의 정면도이다.
도 2는 톱 헤드의 일부 정면도이다.
도 3은 프론트 커버를 열림 위치로 했을 때의 절단기의 일부 사시도이다.
도 4는 절단기의 일부 확대 사시도이다.
도 5는 워크를 절단 개시했을 때의 절단기의 일부 확대 정면도이다.
도 6은 워크를 절단하고 있을 때의 절단기의 일부 확대 정면도이다.
도 7은 도 2의 VII-VII선 단면을 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 8은 상하측의 가이드 사이의 거리와 강성의 관계를 나타내는 선도면이다.
도 9는 다른 형태의 절단기에 의한 가이드와 원반 형상 공구와 워크의 정면도이다.
도 10은 워크를 절단 개시했을 때의 도 9의 절단기에 의한 가이드와 원반 형상 공구와 워크의 정면도이다.
도 11은 도 10보다 워크를 더 절단했을 때의 도 9의 절단기에 의한 가이드와 원반 형상 공구와 워크의 정면도이다.
도 12는 도 11보다 워크를 더 절단했을 때의 도 9의 절단기에 의한 가이드와 원반 형상 공구와 워크의 정면도이다.
도 13은 워크의 절단을 완료했을 때의 도 9의 절단기에 의한 가이드와 원반 형상 공구와 워크의 정면도이다.
도 14는 1쌍의 가이드를 톱 헤드에 이동 불가능하게 장착한 비교 대조인 절단기에 있어서의 가이드와 원반 형상 공구와 워크의 정면도이다.
도 15는 도 9와 도 14의 절단기에 있어서의 워크의 절삭량과 원반 형상 공구의 휨량의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명의 하나의 실시형태를 도 1~8에 따라서 설명한다. 절단기(1)는 도 1에 나타낸 바와 같이 둥근톱기계이며, 베이스(21)와 톱 헤드(10)를 갖는다. 톱 헤드(10)는 베이스(21)에 설치된 레일(26)에 의해 베이스(21)에 대하여 이동 가능하게 장착된다. 톱 헤드(10)는 헤드 본체(22)와 모터(25)를 갖는다. 모터(25)는 벨트(24)와 풀리에 의해 헤드 본체(22)의 구동축(11)과 힘 전달 가능하게 연결된다.

헤드 본체(22)는 도 1, 2에 나타낸 바와 같이 구동축(11)과 백 커버(back cover)(16)와 프론트 커버(front cover)(17)를 갖는다. 구동축(11)에 원반 형상 공구(톱날)(2)가 장착된다. 구동축(11)이 모터(25)로부터의 동력에 의해 축 회전하고, 원반 형상 공구(2)가 구동축(11)을 중심으로 회전한다.

원반 형상 공구(2)는 도 2, 3에 나타낸 바와 같이 원반 형상이며, 중심 영역에 모재(2a), 외주 영역에 절단 영역(2b)을 갖는다. 원반 형상 공구(2)가 둥근톱일 경우 절단 영역(2b)에 초경 합금, 다이아몬드 등의 경질 재료로 이루어지는 복수의 날이 장착된다. 원반 형상 공구(2)가 절단 숫돌일 경우 절단 영역(2b)에 다이아몬드 지립(砥粒), 초경 지립 등이 접착된다.

원반 형상 공구(2)는 두께가 얇은 것이 바람직하다. 원반 형상 공구(2)가 얇음으로써 절단 시에 발생하는 절삭 부스러기의 양이 적어진다. 또한 원반 형상 공구(2)가 얇음으로써 절단 시에 있어서의 절삭 저항이 작아져 절단 시에 필요한 에너지가 작아진다. 그러나 원반 형상 공구(2)가 얇음으로써 원반 형상 공구(2)의 두께 방향의 강성이 낮아져 원반 형상 공구(2)가 절단 시에 축방향으로 휘기 쉬워진다. 이에 대하여 톱 헤드(10)에는 원반 형상 공구(2)의 두께 방향(축방향)의 휨을 억제하는 복수의 가이드(3, 4)가 설치된다.

톱 헤드(10)는 도 3에 나타낸 바와 같이 백 커버(16)와 프론트 커버(17)를 갖는다. 백 커버(16)는 원반 형상 공구(2)를 이면측으로부터 덮는다. 백 커버(16)의 하측 영역에는 장착 부재(6)를 통해 가이드(3b)가 장착된다. 백 커버(16)의 상측 영역에는 가이드(4b)가 이동 가능하게 장착된다.

프론트 커버(17)는 도 3에 나타낸 바와 같이 백 커버(16)에 대하여 일단부가 회전 가능하게 연결된다. 프론트 커버(17)는 회전함으로써 원반 형상 공구(2)의 표면측을 덮는 닫힘 위치와, 원반 형상 공구(2)의 표면측을 개방하는 열림 위치로 이동한다. 프론트 커버(17)의 하측 영역에는 장착 부재(6)를 통해 가이드(3a)가 장착된다. 프론트 커버(17)의 상측 영역에는 가이드(4a)가 이동 가능하게 장착된다.

백 커버(16)와 프론트 커버(17)에는 도 2, 3에 나타낸 바와 같이 가이드(3, 4)의 거리를 가변으로 하는 가변 장치(1a)가 설치된다. 가변 장치(1a)는 가이드(4)를 톱 헤드(10)에 대하여 이동 가능하게 유지하는 유지 기구(5)와, 가이드(4)를 절단 시에 워크(20)의 형상에 따라 이동시키는 이동 기구(1b)를 갖는다.

유지 기구(5)는 도 3, 7에 나타낸 바와 같이 암(5a)과 레일(5b)과 연결 부재(5c)를 갖는다. 암(5a)은 판 형상이고 원호 형상으로 연장 돌출된다. 레일(5b)에는 원호 형상으로 연장 돌출되는 구멍이 형성되고, 구멍에 암(5a)이 이동 가능하게 삽입된다. 레일(5b)은 프론트 커버(17) 및 백 커버(16)에 장착되어서 암(5a)을 원반 형상 공구(2)의 회전과 동심원 상으로 이동 가능하게 유지한다.

레일(5b)은 도 3, 4, 7에 나타낸 바와 같이 암(5a)을 이면측으로부터 지지하는 이면부(5b1)와, 암(5a)을 표면측으로부터 지지하는 표면부(5b2)와, 암(5a)을 하측으로부터 지지하는 원호 형상의 하부(5b3)와, 암(5a)을 상측으로부터 덮는 원호 형상의 상부(5b4)를 갖는다.

암(5a)의 기단부에는 도 3에 나타낸 바와 같이 연결 부재(5c)가 장착된다. 연결 부재(5c)는 암(5a)으로부터 원반 형상 공구(2)의 지름 방향 바깥쪽으로 연장 돌출된다. 프론트 커버(17)측과 백 커버(16)측에 설치되는 각 연결 부재(5c)는 프론트 커버(17)를 닫힘 위치로 했을 때에 장착구에 의해 일체로 접속된다. 이것에 의해 2개의 암(5a)은 일체로 되어서 톱 헤드(10)에 대하여 이동한다.

암(5a)의 선단부에는 도 7에 나타낸 바와 같이 간극 조정판(9)과 가이드(4)가 장착된다. 간극 조정판(9)과 가이드(4)는 암(5a)의 원반 형상 공구(2)측의 면에 장착된다. 간극 조정판(9)의 두께는 가이드(4)와 원반 형상 공구(2)의 간극의 크기에 의해 결정된다.

가이드(3a, 3b, 4a, 4b)는 도 3, 4에 나타낸 바와 같이 판 형상이며, 원반 형상 공구(2)의 모재(2a)의 표면 또는 이면에 대향하는 가이드면을 갖는다. 가이드(3a, 3b, 4a, 4b)와 원반 형상 공구(2) 사이에는 작은 간극이 형성된다. 1쌍의 가이드(3a, 3b)는 대응하는 높이에 설치되어서 대향하고, 가이드(3a, 3b) 사이에 원반 형상 공구(2)가 설치된다. 1쌍의 가이드(3a, 3b)는 워크(20)보다 하측에 설치되고, 가이드(3a, 3b)의 선단은 원반 형상 공구(2)의 절단 영역(2b)의 근방에 세팅된다.

1쌍의 가이드(4a, 4b)는 도 3, 4에 나타낸 바와 같이 대향하는 위치에 있어서 각 암(5a)에 장착된다. 따라서 1쌍의 가이드(4a, 4b)는 암(5a)과 함께 이동해서 항상 대향하는 관계에 있다. 1쌍의 가이드(4a, 4b) 사이에는 원반 형상 공구(2)가 설치된다. 1쌍의 가이드(4a, 4b)는 다른 1쌍의 가이드(3a, 3b)보다 상방에 위치한다. 1쌍의 가이드(4a, 4b)는 워크(20)를 절단하기 전에 워크(20)와 동일한 높이에 위치하고, 절단 시에 이동 기구(1b)에 의해 상방으로 이동한다. 이것에 의해 상하측의 가이드(3, 4)의 거리가 변화한다.

이동 기구(1b)는 도 3에 나타낸 바와 같이 바이어싱 바디(8)와 슬라이딩 부재(7)를 갖는다. 바이어싱 바디(8)는 공기압을 이용하는 실린더를 갖고, 백 커버(16)의 이면측에 설치된다. 바이어싱 바디(8)는 백 커버(16)에 설치되는 연결 부재(5c)에 연결되어서 연결 부재(5c)를 항상 시계 방향으로 바이어싱한다. 이것에 의해 암(5a)이 바이어싱 바디의 바이어싱 포오스에 의해 시계 방향으로 바이어싱되고, 상측의 가이드(4)가 하측의 가이드(3)를 향해서 바이어싱된다.

슬라이딩 부재(7)는 수지제이며, 도 4, 5에 나타낸 바와 같이 백 커버(16)에 장착된 암(5a)에 장착된다. 슬라이딩 부재(7)는 L자 형상이며 하측부(7a)와 전단부(7b)를 일체로 갖는다. 하측부(7a)는 암(5a)의 선단부의 하측 가장자리에 장착되어서 가이드(4b)보다 하방으로 돌출된다. 전단부(7b)는 암(5a)의 선단부의 전방 가장자리에 장착되어서 가이드(4b)보다 전방[워크(20)의 방향]으로 돌출된다.

가이드(3)는 도 3에 나타낸 바와 같이 볼트(18)에 의해 장착 부재(6)에 장착된다. 볼트(18)에는 구멍이 형성되고, 장착 부재(6)에는 볼트(18)의 구멍에 연통되는 연통 구멍이 형성된다. 장착 부재(6)의 연통 구멍에 공기, 기름 또는 공기와 기름 양쪽이 미스트 상태로 공급된다. 연통 구멍과 볼트(18)의 구멍을 지나서 공기 또는 기름 등이 가이드(3)로부터 원반 형상 공구(2)를 향해서 분출된다. 이것에 의해 원반 형상 공구(2)와 가이드(3)가 접촉했을 때에 발생하는 마찰 저항이 작아진다.

가이드(4)는 도 3, 7에 나타낸 바와 같이 볼트(18)에 의해 암(5a)에 장착된다. 암(5a)에는 볼트(18)의 구멍에 연통되는 연통 구멍이 형성된다. 암(5a)의 연통 구멍에 공기, 기름 또는 공기와 기름 양쪽이 공급된다. 연통 구멍과 볼트(18)의 구멍을 지나서 공기 또는 기름이 가이드(4)로부터 원반 형상 공구(2)를 향해서 분출된다. 이것에 의해 원반 형상 공구(2)와 가이드(4)가 접촉했을 때에 발생하는 마찰 저항이 작아진다.

베이스(21)에는 도 4에 나타낸 바와 같이 워크(20)를 유지하는 바이스 장치(1c)가 설치된다. 바이스 장치(1c)는 하측 턱(12), 상측 턱(15), 고정 턱(13), 가동 턱(14)을 갖는다. 하측 턱(12)은 베이스(21)에 고정되고, 워크(20)를 하측으로부터 지지한다. 상측 턱(15)은 베이스(21)에 대하여 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 워크(20)를 하측 턱(12)을 향해서 압박한다. 고정 턱(13)은 베이스(21)에 고정되고, 워크(20)를 한쪽 방향으로부터 지지한다. 가동 턱(14)은 베이스(21)에 대하여 수평 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 워크(20)를 고정 턱(13)을 향해서 압박한다.

가동 턱(14)에는 도 4, 5에 나타낸 바와 같이 슬릿(14a)과 경사면(14b)이 형성된다. 슬릿(14a)에는 원반 형상 공구(2)가 삽입되어 원반 형상 공구(2)가 워크(20)에 도달하는 것을 허용한다. 경사면(14b)은 가동 턱(14)의 상단면에 형성되고, 상방을 향하고 또한 슬라이딩 부재(7)를 향한다.

워크(20)는 도 4에 나타낸 바와 같이 장척이며, 환봉, 파이프, 판 형상 등이다. 워크(20)는 예를 들면 금속(철강, 비철금속 등), 수지 등으로 성형된다. 절단기(1)에는 워크(20)를 길이 방향으로 송출하는 이송 장치(19)와, 상측 턱(15)과 가동 턱(14)을 이동시키는 해제 장치(도시 생략)와, 이송 장치(19)와 해제 장치를 제어하는 제어 장치(도시 생략)를 갖는다.

제어 장치는 워크(20)로부터 소편(small piece)을 절단한 후에 해제 장치를 제어해서 상측 턱(15)과 가동 턱(14)을 워크(20)로부터 멀어지게 하고, 이송 장치(19)에 의해 워크(20)를 소정 길이 송출하고, 해제 장치를 제어해서 상측 턱(15)과 가동 턱(14)을 워크(20)에 압박한다. 이것에 의해 절단기(1)는 워크(20)로부터 복수의 소편을 연속해서 절단할 수 있다.

절단기(1)에 의해 워크(20)를 절단하는 경우는 도 3에 나타낸 바와 같이 워크(20)를 바이스 장치(1c)에 세팅한다. 구동축(11)에 원반 형상 공구(2)를 세팅하고, 프론트 커버(17)를 닫고, 1쌍의 연결 부재(5c)를 연결한다. 원반 형상 공구(2)를 회전시키고 톱 헤드(10)를 이송 장치(23)에 의해 워크(20)를 향해서 이동시킨다.

도 5, 6에 나타낸 바와 같이 슬라이딩 부재(7)가 가동 턱(14)의 경사면(14b)에 접촉하고, 경사면(14b)을 따라 상방으로 이동한다. 원반 형상 공구(2)가 워크(20)에 접촉하여 워크(20)를 서서히 절단한다. 워크(20)의 절단 개시 시에는 상하측의 가이드(3, 4)의 거리는 비교적 작다.

이어서 도 5, 6에 나타낸 바와 같이 슬라이딩 부재(7)가 워크(20)의 외주면에 접촉하고, 워크(20)의 외주면을 따라 상방으로 이동한다. 이것에 의해 암(5a)이 도 3의 바이어싱 바디(8)의 바이어싱 포오스에 저항해서 이동하고, 상측의 가이드(4)가 상방으로 이동한다. 상측의 가이드(4)는 워크(20)의 외표면으로부터의 거리를 소정량으로 유지하면서 워크(20)의 외형을 따라 이동한다. 그 때문에 가이드(4)는 워크(20)에 접촉하지 않고 워크(20)의 외주면으로부터 대략 소정 거리에서 이동한다.

상하측의 가이드(3, 4)의 거리는 도 5, 6에 나타낸 바와 같이 절단 시에 서서히 커져 상하측의 가이드(3, 4) 사이에 워크(20)가 들어가는 것을 허용한다. 원반 형상 공구(2)는 절단 영역(2b)이 워크(20)를 관통함으로써 워크(20)를 절단한다.

원반 형상 공구(2)는 마모 등에 의해 절삭력의 표면측과 이면측의 밸런스가 무너짐으로써 축방향으로 흔들릴 수 있다. 원반 형상 공구(2)가 축방향으로 흔들렸을 경우 모재(2a)가 가이드(3, 4)에 접촉해서 원반 형상 공구(2)의 축방향의 흔들림이 가이드(3, 4)에 의해 규제된다.

워크(20)로부터 소편을 절단한 후 제어 장치가 이송 장치(23)를 제어해서 톱 헤드(10)를 원래의 위치로 되돌린다. 암(5a)이 바이어싱 바디(8)에 의해 이동하고, 상측의 가이드(4)가 하측의 가이드(3)를 향해서 이동한다. 제어 장치가 해제 장치와 이송 장치(19)를 제어해서 워크(20)가 길이 방향으로 이동하고, 워크(20)가 바이스 장치(1c)에 의해 재차 유지된다. 워크(20)를 상술한 것과 마찬가지로 절단해서 워크(20)로부터 복수의 소편을 절단한다. 워크(20)의 소편은 예를 들면 단조품을 성형할 때의 재료에 사용된다.

절단기(1)에 의해 실험을 시행했다. 실험에서는 원반 형상 공구(2)로서 팁소(tip saw)(외경 300㎜, 날 두께 1.1㎜, 모재 두께 0.8㎜, 구멍 지름 40㎜, 날수 60), 워크(20)로서 알루미늄 합금(JIS 규격 표시의 A6061), 직경 70㎜를 준비했다. 절삭조건은 1250rpm, 이송 0.025㎜/날, 가이드(3, 4)와 모재(2a)의 클리어런스를 0.01㎜로 설정했다.

절단기(1)로 워크(20)를 절단할 경우 상측의 가이드(4)가 상방으로 이동하고, 상하측의 가이드(3, 4)의 간격이 60㎜~98㎜ 사이를 이동했다. 절단기(1)로 워크(20)를 절단한 후에 워크(20)의 절단면을 측정했다. 그 결과, 워크(20)의 절단면의 구부러짐은 0.057㎜였다. 비교의 실험으로서 가이드(3, 4)의 간격을 100㎜로 유지하고 워크(20)를 절단했다. 비교 실험에 있어서의 워크(20)의 절단면의 구부러짐은 0.094㎜였다. 따라서 상하측의 가이드(3, 4)의 간격을 가변으로 함으로써 워크(20)의 절단면을 평활하게 절단할 수 있는 것을 알 수 있었다.

도 8은 실험 결과이며, 원반 형상 공구(2)의 강성과 상하측의 가이드(3, 4) 사이의 거리의 관계를 나타낸다. 실험에서는 상하측의 가이드(3, 4)의 거리를 소정 거리로 설정하고, 원반 형상 공구(2)에 가이드(3, 4)를 향해서 힘을 가하고, 원반 형상 공구(2)의 가이드(3)와 가이드(4)의 중간 위치에 있어서의 축방향(두께방향)의 강성(1㎜ 변형시키기 위한 힘)을 측정하고, 도 8에 측정 결과를 정리했다. 도 8에 나타낸 바와 같이 가이드(3, 4)의 거리가 작을수록 원반 형상 공구(2)의 강성이 커서 원반 형상 공구(2)가 변형되기 어려운 것을 알 수 있다. 따라서 가이드(3, 4)의 거리를 가능한 한 작게 하면서 워크(20)를 절단하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 그 때문에 본 형태의 절단기(1)에 의하면, 가이드(3, 4)의 거리를 비교적 작게 하면서 워크(20)를 절단할 수 있기 때문에 워크(20)를 정밀도 좋게 절단할 수 있는 것을 알 수 있다.

한편, 종래와 같이 가이드를 고정할 경우, 예를 들면 상하측의 가이드를 고정할 경우 상하측의 가이드의 거리를 적어도 워크(20)가 통과할 수 있는 거리 이상으로 설정할 필요가 있다. 또한 워크(20) 직경의 불균일을 고려해서 상하측의 가이드의 거리를 워크(20)의 직경보다 크게 설정할 필요가 있다. 그 때문에 가이드를 고정하는 절단기에서는 원반 형상 공구(2)의 강성이 낮아져 워크(20)의 절단면을 소정 각도(통상은 직각)로 하는 것이 용이하지 않고, 또한 절단면을 평활하게 형성하는 것이 용이하지 않다.

이상과 같이 절단기(1)는 도 1, 2에 나타낸 바와 같이 원반 형상 공구(2)와 톱 헤드(10)와 2쌍의 가이드(3, 4)와 가변 장치(1a)를 갖는다. 원반 형상 공구(2)는 2면을 갖는다. 톱 헤드(10)는 원반 형상 공구(2)를 회전 가능하게 유지한다. 2쌍의 가이드(3, 4)는 톱 헤드(10)에 설치되고, 각 쌍의 가이드(3, 4)가 원반 형상 공구(2)의 2면에 대면한다. 가변 장치(1a)는 워크(20)가 원반 형상 공구(2)에 의해 절단될 때에 워크(20)가 2쌍의 가이드(3, 4) 사이를 통과하도록 2쌍의 가이드(3, 4)의 거리를 가변시킨다.

따라서 절단 시에 원반 형상 공구(2)가 회전하면서 워크(20)를 절삭하고, 워크(20)가 2쌍의 가이드(3, 4) 사이를 통과한다. 2쌍의 가이드(3, 4)는 원반 형상 공구(2)의 축방향의 휨(톱질 중 구부러짐)을 워크(20)의 양측(상하)에 있어서 규제한다. 또한 2쌍의 가이드(3, 4)의 거리는 가변이기 때문에 2쌍의 가이드(3, 4)를 워크(20)의 형상에 따라 가변으로 할 수 있다. 그 때문에 워크(20)가 2쌍의 가이드(3, 4) 사이를 통과할 때에 2쌍의 가이드(3, 4)의 거리를 크게 해서 워크(20)가 2쌍의 가이드(3, 4) 사이를 통과하도록 할 수 있다.

한편, 종래의 절단기에서는 워크(20)가 2쌍의 가이드 사이를 통과하도록 최초부터 2쌍의 가이드의 거리가 고정된다. 그 때문에 워크(20)의 최대 직경에 맞춰서 가이드의 거리가 충분히 크게 설정된다. 따라서 종래의 절단기에 비해서 본 형태는 2쌍의 가이드(3, 4)의 거리를 작게 할 수 있다. 2쌍의 가이드(3, 4)의 거리를 작게 함으로써 절삭 위치와 가이드(3, 4)의 거리를 짧게 할 수 있다. 그 때문에 원반 형상 공구(2)의 축방향의 휨, 특히 워크(20)를 절단하는 영역인 2쌍의 가이드 사이에 있어서의 원반 형상 공구의 축방향의 휨을 억제할 수 있다. 이에 따라 원반 형상 공구에 의해 워크의 절단면을 소정 각도로 정밀도 좋고 또한 평활하게 절단할 수 있다.

가변 장치(1a)는 도 3에 나타낸 바와 같이 유지 기구(5)와 이동 기구(1b)를 더 갖는다. 유지 기구(5)는 1쌍의 가이드(4)를 톱 헤드(10)에 대하여 이동 가능하게 유지한다. 이동 기구(1b)는 1쌍의 가이드(4)를 원반 형상 공구(2)에 의해 절단되는 워크(20)의 형상에 따라 이동시킨다. 따라서 절단 시에 워크(20)가 2쌍의 가이드(3, 4) 사이를 통과하고, 2쌍의 가이드(3, 4)의 거리가 워크(20)의 형상에 따라 변화한다. 이것에 의해 2쌍의 가이드(3, 4)는 절단 시에 있어서 워크(20)에 대하여 비교적 가까이 위치할 수 있다.

이동 기구(1b)는 도 3에 나타낸 바와 같이 바이어싱 바디(8)와 슬라이딩 부재(7)를 더 갖는다. 바이어싱 바디(8)는 2쌍의 가이드(3, 4)의 거리를 작게 하는 방향으로 1쌍의 가이드(4)를 바이어싱한다. 슬라이딩 부재(7)는 1쌍의 가이드(4)에 설치되고 원반 형상 공구(2)에 의해 절단되는 워크(20)에 접촉해서 슬라이딩된다. 따라서 2쌍의 가이드(3, 4)는 절단 전에 바이어싱 바디(8)에 의해 거리가 가장 작아진다. 절단 시에 2쌍의 가이드(3, 4) 사이를 워크(20)가 통과함으로써 슬라이딩 부재(7)가 워크(20)에 접촉한다. 바이어싱 바디(8)의 바이어싱 포오스에 저항해서 슬라이딩 부재(7)와 함께 가이드(4)가 이동하여 2쌍의 가이드(3, 4)의 거리가 커진다. 그 때문에 2쌍의 가이드(3, 4)의 거리는 워크(20)의 형상에 따라 변화한다.

유지 기구(5)는 도 3에 나타낸 바와 같이 암(5a)과 레일(5b)을 더 갖는다. 암(5a)에는 1쌍의 가이드(4)가 장착된다. 레일(5b)은 암(5a)이 원반 형상 공구(2)의 중심의 동심원에 있어서 이동하도록 암(5a)을 유지한다. 따라서 가이드(4)가 유지 기구(5)에 의해 원반 형상 공구(2)와 동심원 형상으로 이동한다. 그 때문에 가이드(4)가 절단 영역(2b)을 따라 이동하도록 세팅된다. 이것에 의해 가이드(4)가 항상 절단 영역(2b)의 근방 위치에 있어서 원반 형상 공구(2)의 축방향의 흔들림을 억제할 수 있다. 이렇게 하여 원반 형상 공구(2)의 축방향의 흔들림을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 형태를 상기 구조를 참조해서 설명했지만, 본 발명의 목적을 일탈하지 않으면서 다양한 교대, 개량, 변경이 가능한 것은 당업자라면 명백하다. 따라서 본 발명의 형태는 첨부된 청구항의 정신과 목적을 일탈하지 않는 모든 교대, 개량, 변경을 포함할 수 있다. 예를 들면 본 발명의 형태는 상기 특별한 구조에 한정되지 않고 하기와 같이 변경이 가능하다.

도 1~8에 나타낸 절단기 대신에 도 9~13에 나타낸 절단기라도 좋다. 도 9~13에 나타낸 절단기는 1쌍의 가이드(30)와 다른 1쌍의 가이드(31)와 도시 생략한 가변 장치를 갖는다. 각 쌍의 가이드(30, 31)는 각각 톱 헤드(10)에 대하여 이동 가능하게 설치된다. 가변 장치는 유지 기구와 이동 기구를 갖는다. 유지 기구는 가이드(30, 31)를 톱 헤드(10)에 대하여 이동 가능하게 유지한다. 이동 기구는 가이드(30, 31)를 절단 시에 워크(20)의 형상에 따라 이동시킨다.

도 9~13에 나타낸 가이드(30, 31)에는 제 1 돌출부(30a, 31a)와 제 2 돌출부(30b, 31b)와 오목부(30c, 31c)가 형성된다. 제 1 돌출부(30a, 31a)는 원반 형상 공구(2)의 절단 영역(2b)측의 가이드(30, 31)의 일단부로부터 다른 가이드(30, 31)를 향해서 돌출된다. 제 2 돌출부(30b, 31b)는 원반 형상 공구(2)의 중심측의 가이드(30, 31)의 일단부로부터 다른 가이드(30, 31)를 향해서 돌출된다. 오목부(30c, 31c)는 워크(20)의 외형에 대응하는 형상이다. 오목부(30c, 31c)는 워크(20)의 형상보다 크고, 예를 들면 워크(20)의 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는다. 이것에 의해 오목부(30c, 31c) 사이에 워크(20)가 수용된다.

도 9~11에 나타낸 바와 같이 톱 헤드(10)를 워크(20)를 향해서 이동시키면 가이드(30)가 워크(20)의 형상에 맞춰서 상방으로 이동한다. 가이드(31)가 하방으로 이동하고, 가이드(30, 31) 사이의 거리가 서서히 커진다. 도 12, 13에 나타낸 바와 같이 워크(20)의 중심이 제 1 돌출부(30a, 31a)를 연결한 선을 넘은 후에는 가이드(30)가 워크(20)의 형상에 맞춰서 하방으로 이동하고, 가이드(31)가 상방으로 이동한다. 이것에 의해 가이드(30, 31) 사이의 거리가 서서히 작아진다.

도 9~13에 나타낸 절단기로 워크(20)를 절단했을 경우의 워크(20)의 절삭량과 원반 형상 공구(2)의 휨량을 해석해서 도 15의 각 점(34)으로 나타냈다. 도 15에 나타낸 휨량은 원반 형상 공구(2)의 선단부이고 또한 가이드(30, 31) 사이에 있어서의 최대의 휨량이다. 도 9에 나타낸 절단기의 비교를 위해 도 14에 나타낸 절단기를 상정했다. 도 14에 나타낸 절단기의 절삭량과 원반 형상 공구(2)의 휨량을 해석해서 도 15의 각 점(35)으로 나타냈다.

도 14의 절단기는 1쌍의 가이드(32)와 다른 1쌍의 가이드(33)를 갖는다. 각 쌍의 가이드(32, 33)가 각각 톱 헤드(10)에 이동 불가능하게 장착된다. 가이드(32, 33)의 거리는 상정하는 워크(20)의 최대 직경보다 커지도록 고정된다. 따라서 가이드(32, 33)의 거리는 절단 시에 있어서 항상 일정하게 유지된다.

도 15에 나타낸 바와 같이 동일 절삭량에 있어서의 휨량은 도 14에 나타낸 절단기에 있어서의 각 점(35)에 비해서 도 9에 나타낸 절단기에 있어서의 각 점(34)이 작다. 절삭량의 최초와 최후의 시점에 있어서의 점(34)과 점(35)은 모두 휨량이 제로다. 휨량의 피크값은 각 점(35)에 비해서 각 점(34)에 있어서 작다. 피크값이 지속되는 시간은 각 점(35)에 비해서 각 점(34)에 있어서 짧다. 절삭 초기의 휨량의 상승률은 각 점(35)에 비해서 각 점(34)에 있어서 작고, 그 차가 크다.

톱질 중 구부러짐량은 절삭량과 휨량의 적분으로부터 구해지고, 도 15에 있어서 영역으로 나타내어진다. 따라서 톱질 중 구부러짐량은 각 점(34)으로 나타내어지는 영역이 각 점(35)으로 나타내어지는 영역보다 작고, 약 4분의 1이 된다. 즉 도 9의 절단기에 있어서의 톱질 중 구부러짐량은 도 15의 절단기에 있어서의 톱질 중 구부러짐량보다 작다. 주요 원인은 도 15로부터 절삭 초기에 있어서의 휨량의 상승률의 차인 것을 알 수 있다.

가변 장치(1a)는 도 3에 나타낸 바와 같이 상측의 가이드(4)를 유지하는 유지 기구(5)와 상측의 가이드(4)를 이동시키는 이동 기구(1b)를 갖고 있어도 좋다. 가변 장치(1a)는 유지 기구(5)와 이동 기구(1b) 대신에 또는 부가하여 하측의 가이드(3)를 이동 가능하게 유지하는 유지 기구와 하측의 가이드(3)를 이동시키는 이동 기구를 갖고 있어도 좋다.

이동 기구(1b)는 바이어싱 바디(8)와 슬라이딩 부재(7)를 갖고 있어도 좋다. 대신에 이동 기구(1b)는 암(5a)을 이동시키는 구동 기구와 구동 기구를 제어하는 제어 장치를 갖고 있어도 좋다. 제어 장치는 미리 입력된 워크의 정보 또는 워크의 형상을 측정하는 센서로부터의 검지 신호에 의거하여 구동 기구를 제어한다. 이것에 의해 암(5a)과 함께 가이드(4)를 워크(20)의 형상에 따라 이동시킬 수 있다.

이동 기구(1b)는 가이드(4)를 워크(20)의 외형을 따라 이동시켜도 좋다. 또는 가이드(4)를 워크(20) 외형의 개략 형상을 따라 이동시켜도 좋다. 또는 가이드(4)를 워크(20)의 형상에 완만하게 추종해서 이동시켜도 좋다.

유지 기구(5)는 가이드(4)를 원반 형상 공구(2)와 동심원 상을 이동 가능하게 유지해도 좋다. 또는 유지 기구(5)는 가이드(4)를 원반 형상 공구(2)와 동심원에 가까운 곡선 또는 직선 상에 있어서 이동 가능하게 유지해도 좋다.

바이어싱 바디(8)는 공기압에 의해 바이어싱 포오스를 발생시키는 실린더를 갖고 있어도 좋다. 또는 바이어싱 바디(8)는 탄성력에 의해 바이어싱 포오스를 발생시키는 스프링 또는 고무여도 좋다. 또는 바이어싱 바디(8)는 가스압에 의해 바이어싱 포오스를 발생시키는 가스 스프링이어도 좋다.

원반 형상 공구(2)는 외주 가장자리에 절단 영역(2b)을 갖고 있어도 좋다. 또는 원반 형상 공구(2)는 내주 가장자리에 절단 영역을 갖고 있어도 좋다.

절단기(1)는 1쌍의 가이드(3, 4)를 2쌍 갖고 있어도 좋다. 또는 절단기(1)는 1쌍의 가이드를 3쌍 이상 갖고 있어도 좋다.

Claims (4)

1. 원반 형상 공구를 회전시켜서 상기 원반 형상 공구에 의해 워크를 절단하는 절단기로서,
   2면을 갖는 원반 형상 공구와, 상기 원반 형상 공구를 회전 가능하게 유지하는 톱 헤드와, 상기 톱 헤드에 설치되는 2쌍의 가이드로서 상기 각 쌍의 가이드가 상기 원반 형상 공구의 상기 2면에 대면하는 상기 2쌍의 가이드와, 상기 원반 형상 공구에 의해 절단될 때에 상기 워크가 상기 2쌍의 가이드 사이를 통과하도록 상기 2쌍의 가이드의 거리를 가변시키는 가변 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 절단기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가변 장치는 적어도 1쌍의 상기 가이드를 상기 톱 헤드에 대하여 이동 가능하게 유지하는 유지 기구와, 상기 적어도 1쌍의 가이드를 상기 원반 형상 공구에 의해 절단될 때에 상기 워크의 형상에 따라 이동시키는 이동 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 절단기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 이동 기구는 상기 2쌍의 가이드의 거리를 작게 하는 방향으로 상기 적어도 1쌍의 가이드를 바이어싱하는 바이어싱 바디와, 상기 적어도 1쌍의 가이드에 설치되어서 상기 원반 형상 공구에 의해 절단될 때에 상기 워크에 접촉해서 슬라이딩하는 슬라이딩 부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 절단기.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 유지 기구는 상기 적어도 1쌍의 상기 가이드가 장착되는 암과, 상기 암이 상기 원반 형상 공구 중심의 동심원에 있어서 이동하도록 상기 암을 유지하는 레일을 갖는 것을 특징으로 하는 절단기.

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