JP2002001654A

JP2002001654A - 鋸歯自動研削盤

Info

Publication number: JP2002001654A
Application number: JP2000185514A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Fujii; 義久藤井; Yutaka Sawada; 豊澤田; Hitoshi Kitamura; 均北村; Jun Murabayashi; 順村林
Original assignee: OHMI KINZOKU KOGYO CO Ltd
Current assignee: OHMI KINZOKU KOGYO CO Ltd
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2002-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】熟練工の存在を必要とすることなしに、高能
率、高精度及び高品位の鋸歯研削を可能とする鋸歯自動
研削盤を提供する。【解決手段】帯鋸２の鋸歯を研削する鋸歯自動研削盤
１において、鋸歯研削時に発生する振動を振動センサに
よって検出する。この検出された振動パターンに基づい
て、砥石６７の鋸歯に対する接触、鋸歯形状、研削周回
の終了を認識する。これら認識により、砥石６７の移動
軌跡の変更または調整を行うことで、鋸歯の形状に適合
した鋸歯研削作業が自動的に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯鋸や丸鋸等の鋸
歯を研削するための鋸歯自動研削盤に係る。特に、本発
明は、熟練工の存在を必要とすることなしに、高能率、
高精度及び高品位の鋸歯研削を可能とするための対策に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平５−１７７４３
２号公報に開示されているように、使用後の帯鋸や丸鋸
等の鋸歯を研削して再生するための鋸歯研削盤が知られ
ている。この種の鋸歯研削盤の一般的な研削動作につい
て説明すると、鋸歯が上側を向くように鋸がセットさ
れ、その上方から砥石が鋸歯に近づいて研削を行うよう
になっている。この砥石は、砥石駆動機構に取り付けら
れており、高速回転すると共に、鋸歯の形状に沿った所
定の軌跡上を移動する。これにより、砥石が鋸歯の端縁
を予め設定された研削量だけ研削することによって鋭利
な歯先が得られるようになっている。

【０００３】また、一歯の研削が終了すると、次の鋸歯
を研削すべく歯の送り動作が行われる。一般には、この
歯の送り動作と砥石の研削動作とはカム機構によって連
繋されている。つまり、研削動作が終了した後に、一定
量（鋸歯の１ピッチ分）だけ歯を送って、次の歯が砥石
に対向するようにしている。この研削動作と送り動作と
が交互に行われ、これら動作が鋸の歯数だけ繰り返され
ると一周回の研削動作が終了する。このような研削動作
を複数周回（例えば３周回または４周回）行うことによ
り、所定の研削量だけ研削が行われて鋭利な歯型が得ら
れ、鋸歯が再生される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現在、鋸歯
研削の作業現場では、経験豊かで、高い技能をもつ所謂
熟練工（目立て士）が、鋸歯の歯型や摩耗状態を把握し
た上で、これまでの経験や勘に基づいて鋸歯研削盤を使
用した鋸歯の研削作業を行っている。つまり、鋸歯の研
削の良し悪しは熟練工の技能に委ねられているのが実状
である。

【０００５】ところが、近年、これら熟練工の高齢化と
後継者不足は深刻になりつつあり、木材加工機械メー
カ、工具刃物の製造業者や研磨業者にあっては、熟練工
の引退と共に廃業・転業を余儀なく迫られるケースも少
なくない。

【０００６】この状況に鑑みて、本発明の発明者らは、
熟練工の技術保存やデータベース化、体系化と伝承や、
熟練技能を制御技術に移植した機械開発の必要性を見出
した。

【０００７】具体的には、日進月歩する人工知能の一端
をなす高度な情報処理技術を、これら熟練工の技能の保
存、汎用化および普及に役立てることに着目した。

【０００８】特に、多様で複雑な性質を持つ木材を、常
に最適な条件のもとで加工する必要がある木材加工関連
の分野にあっては、このような、いわばエキスパートの
五感をコンピュータ及びプログラムの形式で昇華させる
ことへの期待は大きく、今後、鋸歯研削の作業現場での
技能レベルの維持と向上とを図るためには、熟練工の技
術保存やデータベース化等を行うことは不可欠なもので
あることを本発明の発明者らは見出したのである。

【０００９】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、熟練工の存在を必要
とすることなしに、高能率、高精度及び高品位の鋸歯研
削を可能とする鋸歯自動研削盤を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記の目的を達成するために、本発明は、砥石による鋸
歯の研削時に発生する振動または音を検出して、そのパ
ターン認識による加工状態の自動認識機能を備えさせ、
この加工状態に応じて研削条件の最適化を図ることがで
きるようにした鋸歯自動研削盤を実現したものである。

【００１１】−解決手段− 具体的に、第１の解決手段は、鋸歯研削用の砥石を備
え、鋸上の複数の鋸歯をこの砥石によって順に研削して
いく鋸歯自動研削盤を前提とする。この鋸歯自動研削盤
に対し、検出手段、研削状態認識手段及び制御手段を備
えさせている。検出手段は、鋸歯研削時に発生する振動
または音を検出するものである。研削状態認識手段は、
検出手段の出力を受けて、砥石による鋸歯の研削状態を
認識するものである。制御手段は、研削状態認識手段の
出力を受け、その出力に基づいて砥石の鋸歯研削動作を
制御するものである。

【００１２】この特定事項により、砥石によって鋸歯を
研削する際、この両者の接触により振動及び音が発生す
る。この振動や音は鋸歯の研削状態によって異なったも
のとなる。つまり、この振動や音は鋸歯の研削状態を反
映したものとなる。例えば、鋸歯に対する砥石の当たり
が強すぎる場合には、比較的大きな振動や音が発生し、
鋸歯に対する砥石の当たりが弱すぎる場合には、比較的
小さな振動や音が発生するなどといった状況になる。こ
のため、検出手段によって鋸歯研削時に発生する振動ま
たは音を検出することで、砥石による鋸歯の研削状態を
研削状態認識手段によって認識することが可能となる。
そして、この認識された鋸歯の研削状態に基づいて制御
手段が砥石の鋸歯研削動作を制御することにより、鋸歯
の形状や摩耗の程度に応じた最適な鋸歯研削動作を行わ
せることが可能となる。このようにして、熟練工の存在
を必要とすることなしに、高能率、高精度及び高品位の
鋸歯研削を行うことが可能となる。

【００１３】第２の解決手段は、振動または音を検出す
ることによる鋸歯の研削状態の認識動作の一例である。
つまり、上記第１の解決手段に係る鋸歯自動研削盤にお
いて、鋸歯の研削開始時に、砥石が鋸歯に相対的に近接
していくようにする一方、砥石が鋸歯に接触した際に発
生する振動または音を検出手段が検出し、その検出信号
を研削状態認識手段が受けて鋸歯の位置を認識するよう
にしている。また、上記研削状態認識手段が検出信号を
受信した際の砥石の位置を研削開始位置として制御手段
が砥石の鋸歯研削動作を制御する構成としている。

【００１４】この特定事項により、鋸歯の研削開始時
に、砥石が鋸歯に相対的に近接していき、この砥石が鋸
歯に接触した瞬間に、その接触に起因する振動または音
が発生する。検出手段は、この振動または音を検出した
際に検出信号を研削状態認識手段に出力する。この検出
信号を受けた研削状態認識手段は、その信号を受けた時
点での砥石の位置を確認し、それに基づいて鋸歯の位置
を認識する。これにより、鋸歯の位置に適合した砥石の
移動軌跡を制御手段によって設定することができ、良好
な鋸歯の研削動作を行うことができる。

【００１５】第３の解決手段は、振動または音を検出す
ることによる鋸歯の研削状態の認識動作の他の一例であ
る。つまり、上記第１の解決手段に係る鋸歯自動研削盤
において、鋸上の全ての鋸歯の研削が一通り行われる研
削周回動作を複数周回行うようにする。また、研削状態
認識手段が、振動検出手段からの出力変化によって各研
削周回動作の終了を認識する一方、制御手段が、研削周
回動作の終了後、次の研削周回動作において、砥石を鋸
歯に近づけるよう砥石の移動軌跡を制御する構成として
いる。

【００１６】この特定事項により、砥石による第１周回
目の研削動作が終了すると、再び、第１番目の鋸歯に対
して、それまでと同一の移動軌跡上を鋸歯が移動して研
削を行おうとする。ところが、この第１番目の鋸歯は既
に第１周回目の研削が行われているため、砥石による研
削は殆ど行われず、それに伴って振動や音も殆ど発生し
ない。この振動や音の変化を検出手段が検出し、その検
出信号によって研削状態認識手段は、第１周回目の研削
動作が終了したことを認識する。これにより、制御手段
は、第２周回目の研削動作を行わせるべく、砥石を鋸歯
に近づけるよう砥石の移動軌跡を制御することになる。
これにより、各研削周回においてその開始時に砥石の移
動軌跡が適切に制御され、自動的に各研削周回毎に砥石
の移動軌跡が更新されて所定の研削量ずつ鋸歯の研削が
行われていく。

【００１７】第４の解決手段は、振動または音を検出す
ることによる鋸歯の研削状態の認識動作の更なる他の一
例である。つまり、上記第１の解決手段に係る鋸歯自動
研削盤において、研削状態認識手段が、鋸歯研削時の検
出手段の出力を受けて砥石と鋸歯との接触状態を認識し
て鋸歯の歯形状を確認するようにする。また、制御手段
が、鋸歯の歯形状に沿うように砥石の移動軌跡を制御す
るようにしている。

【００１８】この特定事項により、ある特定の鋸歯に対
して研削動作を行った際、検出手段によって検出された
振動や音のパターンに基づいて、鋸歯の形状を確認する
ことになる。つまり、上述した如く、例えば、鋸歯に対
する砥石の当たりが強すぎる場合には、比較的大きな振
動や音が発生する。従って、この部分での鋸歯形状は、
砥石の移動軌跡とのラップ寸法（この寸法が実際の研削
量となる）がかなり大きい位置にあることが認識でき
る。一方、鋸歯に対する砥石の当たりが弱すぎる場合に
は、比較的小さな振動や音が発生する。従って、この部
分での鋸歯形状は、砥石の移動軌跡とのラップ寸法がか
なり小さい位置にあることが認識できる。このようにし
て、鋸歯の形状を認識し、それに基づいて、制御手段
が、砥石の移動軌跡を鋸歯形状に沿うように制御して、
鋸歯全体を適切な研削量だけ研削することが可能にな
る。

【００１９】第５の解決手段は、上記第１〜第４のうち
何れか一つの解決手段において、砥石を、砥石移動機構
によって所定の移動軌跡を移動可能にする。また、制御
手段が、砥石移動機構をＮＣ制御によって制御すること
により砥石の移動軌跡を制御する構成としている。

【００２０】従来の鋸歯研削盤は、砥石回転軸と連動し
て動く機械式カムによって、砥石と鋸歯の相対運動が連
繋されていた。このため、砥石と鋸歯送りとの相対運動
の微調整が困難で、熟練を要するものであった。また、
精度の高い位置制御を行うことも困難であった。本解決
手段では、砥石の位置制御をＮＣ制御によって行ってい
るため、機械式カムを使用した場合のこれら不具合を解
消できる。また、制御のＮＣ化に伴い、研削作業の分
析、標準化を行うことが可能になり、これまで経験と勘
で処理していた鋸歯研削作業を数値化することができ
る。

【００２１】第６の解決手段は、上記第１〜第５のうち
何れか一つの解決手段において、研削対象を帯鋸の鋸歯
とする。また、この帯鋸を鋸歯が水平方向を向くように
保持する保持手段を備えさせ、この保持手段に保持され
た鋸歯を砥石によって研削するように、制御手段が水平
面内の移動軌跡上で砥石を移動させる構成としている。

【００２２】これまでの鋸歯研削盤は、鋸歯が垂直置き
で重量の大きな砥石が鋸歯に対して間欠的に上下運動す
ることで研削作業を行っていた。このため、機械の振動
が大きいといった課題があると共に、砥石の重量が大き
いために、それを上下運動させる際には重量の影響を大
きく受けて移動軌跡の精度を十分に高めるには限界があ
った。本解決手段では、鋸歯を水平置きとし、砥石を水
平面内で移動させることにより、これら不具合を解消す
ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本形態では、帯鋸の鋸歯を研削す
るための鋸歯自動研削盤に本発明を適用した場合につい
て説明する。

【００２４】−鋸歯自動研削盤の全体構成説明− 図１は本形態に係る鋸歯自動研削盤１の一部を仮想線で
示す正面図であって、セットされた帯鋸２を一点鎖線で
示している。図２は本鋸歯自動研削盤１の一部を仮想線
で示す平面図である。図３は図２におけるIII矢視図で
ある。

【００２５】これら図に示すように、本鋸歯自動研削盤
１は、ベース台３上に、鋸歯クランプユニット４（図１
及び図２では仮想線で示している）、鋸歯送りユニット
５及び研削ユニット６がそれぞれ搭載されて構成されて
いる。以下、各部について説明する。

【００２６】−ベース台３の構成説明− ベース台３は、上面が水平に延びる平坦面で形成されて
おり、この上面に上記鋸歯クランプユニット４、鋸歯送
りユニット５及び研削ユニット６が取り付けられてい
る。

【００２７】また、このベース台３の前面（図３におけ
る左側面）には、セットされた帯鋸２の一部をガイドす
るための凹陥部３１が形成されている。この凹陥部３１
の底部には図１の紙面に直交する方向に延びる軸心回り
に回転自在な複数本（本形態では３本）のコンベアロー
ラ３２，３２，３２が設けられている。これらコンベア
ローラ３２，３２，３２上に帯鋸２の一部が支持される
ことにより、この帯鋸２をその長手方向に移動自在にガ
イドするようになっている。

【００２８】また、ベース台３の両側には、上記と同様
に図１の紙面に直交する方向に延びる軸心回りに回転自
在なコンベアローラ７１，７１，…を備えたガイド台
７，７が配設されている。これらガイド台７，７に備え
られたコンベアローラ７１，７１，…は、上記ベース台
３のコンベアローラ３２と同一高さ位置に配置されてお
り、このベース台３のコンベアローラ３２と協働して帯
鋸２を移動自在にガイドする構成となっている。尚、図
１における左右両端のコンベアローラ７１，７１は、帯
鋸２が当接していないが、図１に示すものよりも長尺の
帯鋸がセットされた際には、この帯鋸が当接し、この帯
鋸をガイドすることになる。

【００２９】更に、上記各ガイド台７，７の上方には水
平方向に延びる鋸受けレール７２，７２が配設されてい
る。この鋸受けレール７２には複数のガイドタワー７
３，７３，…が取り付けられている。これらガイドタワ
ー７３，７３，…それぞれの上端部には帯鋸２の一部を
上下両側から挟持してガイドするためのガイドローラ対
７４が備えられている。

【００３０】このような構成により、本鋸歯自動研削盤
１にセットされた帯鋸２は、各コンベアローラ３２，３
２，…，７１，７１，…及びガイドローラ対７４，７
４，…によってガイドされ、その長手方向に移動自在
（図１の矢印参照）に支持されている。

【００３１】−鋸歯クランプユニット４の構成説明− 鋸歯クランプユニット４は、図３に示すように、鋸受け
台４１と、昇降ユニット４２とを備えて構成されてい
る。以下、各部について説明する。

【００３２】鋸受け台４１は、ベース台３の上面におけ
る手前側端（図３の左側端）に載置されている。この鋸
受け台４１は、台本体４３と、この台本体４３上に取り
付けられた鋸歯ガイド４４とを備えている。台本体４３
には、進退移動用のハンドル４３ａが設けられている。
つまり、このハンドル４３ａを操作することにより、台
本体４３が図３の左右方向に移動して鋸歯のクランプ位
置を微調整できるようになっている。鋸歯ガイド４４
は、鋸歯の下面に当接して、この鋸歯を支持するもので
ある。このため、この鋸歯ガイド４４は台本体４３の幅
寸法よりも長尺に設定されており（図２に示すように、
ベース台３の幅寸法と略同寸法に設定されており）、鋸
歯を支持する面積が大きく確保できるようになってい
る。

【００３３】昇降ユニット４２は、上記鋸歯ガイド４４
との間で鋸歯をクランプするクランプ板４５を備え、こ
のクランプ板４５を昇降させることによって鋸歯のクラ
ンプ状態とクランプ解除状態とが切り換えられるように
なっている。具体的には、図４（図４ａは昇降ユニット
４２の平面図、図４ｂはその正面図）にも示すように、
左右一対のスライドタワー４６，４６を備えており、こ
れら各スライドタワー４６，４６の上端にはエアシリン
ダ４６ａ，４６ａが取り付けられている。また、各スラ
イドタワー４６，４６には、昇降フレーム４７が架設さ
れている。この昇降フレーム４７は、スライドタワー４
６，４６に備えられたスライダ４６ｂ，４６ｂによって
上下方向への移動が自在に支持されていると共に、上記
エアシリンダ４６ａ，４６ａから延びるロッド４６ｃ，
４６ｃの下端に接続されている。このため、この昇降フ
レーム４７はエアシリンダ４６ａ，４６ａの駆動に伴っ
てスライダ４６ｂ，４６ｂに沿って上下移動可能に構成
されている（図４ｂの矢印参照）。

【００３４】昇降フレーム４７には連結パネル４８が取
り付けられている。この連結パネル４８は昇降フレーム
４７から垂下するものであって、その下端に上記クラン
プ板４５が取り付けられている。これにより、上記昇降
フレーム４７の上下移動に伴ってクランプ板４５が連結
パネル４８と共に昇降し、下降位置においては、上記鋸
歯ガイド４４との間で鋸歯をクランプする一方、上昇位
置においては、このクランプ状態を解除するようになっ
ている。

【００３５】また、連結パネル４８の中央部には開口４
８ａが形成されており、鋸歯の研削時に連結パネル４８
が研削ユニット６の砥石６７に干渉しないようになって
いる。

【００３６】−鋸歯送りユニット５の構成説明− 鋸歯送りユニット５は、１個の鋸歯の研削が終了した後
に、帯鋸２を鋸歯の１ピッチ分だけ送って、次の鋸歯を
研削ユニット６に対向させるためのものである。具体的
には、図２に示すように、鋸歯送り台５１上に、水平方
向にスライド移動するスライダ５２が取り付けられてお
り、このスライダ５２に送り爪ユニット５３が支持され
ている。この送り爪ユニット５３は、鉛直軸回りに回動
自在に支持されたユニット本体５４と、このユニット本
体５４から研削ユニット６側に向かって水平方向に延び
るアーム５５と、そのアーム５５の先端に立設された送
り爪５６とを備えている。

【００３７】図５に示すように、この送り爪５６は鋸歯
２１の歯底部分に当接している。また、上記スライダ５
２のスライド移動は図示しないサーボモータによって行
われると共にそのスライド移動量は鋸歯２１，２１，…
の１ピッチ分に設定されている。このため、このスライ
ダ５２がスライド移動すると、送り爪５６が鋸歯２１の
歯底部分を図５の右方向に押圧して鋸歯２１，２１，…
の１ピッチ分だけ帯鋸２を送り、次の鋸歯２１が研削ユ
ニット６に対向するようになっている。尚、図５に一点
鎖線で示す矢印はユニット本体５４のスライド移動方向
を示している。

【００３８】また、上記ユニット本体５４は、スプリン
グなどの手段によって図５における時計回り方向への付
勢力が付与されている。これにより、送り爪５６が鋸歯
２１の歯底部分の所定位置に押圧され、送り爪５６の鋸
歯２１に対する相対位置が位置決めされるようになって
いる。また、帯鋸２の送り動作を行った後に送り爪５６
を初期位置に戻す際には、ユニット本体５４が、上記付
勢力に抗して図中反時計回り方向に回動することで送り
爪５６が鋸歯２１に引掛かることなしに初期位置（鋸歯
２１の歯底部分に押圧される位置）に戻るようになって
いる。

【００３９】−研削ユニット６の構成説明− 図２に示すように、研削ユニット６は、ＸＹテーブル６
１と、このＸＹテーブル６１上に搭載されたスピンドル
モータ６２とを備えて構成されている。

【００４０】ＸＹテーブル６１は、ベース台３の上面に
固定されたＸ軸ガイド６３上にスライド移動自在に載置
されたＸ軸テーブル６４と、このＸ軸テーブル６４の上
面に形成されたＹ軸ガイド６４ａ上にスライド移動自在
に載置されたＹ軸テーブル６５とを備えている。また、
各テーブル６４，６５にはサーボモータ６６，６６から
延びるスライドロッド６６ａ，６６ａが連結されてお
り、これらサーボモータ６６，６６の駆動に伴って各テ
ーブル６４，６５がスライド移動可能となっている。

【００４１】スピンドルモータ６２は、その回転軸が、
上記各テーブル６４，６５のスライド方向に対して傾斜
した水平方向に設定されており、その回転軸の先端部分
には鋸歯研削用の砥石６７が取り付けられている。つま
り、各サーボモータ６６，６６の駆動に伴う各テーブル
６４，６５のスライド移動により、砥石６７の鋸歯２１
に対する相対位置を制御し、この砥石６７を鋸歯２１の
歯型に沿った所定の軌跡上を移動させることで鋸歯２１
の研削が行われるようになっている。図５の破線の矢印
は、鋸歯研削時における砥石６７の移動軌跡を示してい
る。また、この砥石６７の回転軸の高さ位置は、上記鋸
歯クランプユニット４によってクランプされた鋸歯２１
の高さ位置に一致している。

【００４２】−制御系の説明− 本形態の特徴の一つとして、図６（帯鋸２のクランプ状
態を鋸歯２１側から見た側面図）に示すように、本鋸歯
自動研削盤１における鋸歯ガイド４４の下面には振動セ
ンサ８が設けられている。この振動センサ８は、砥石６
７による鋸歯２１の研削作業時に発生する振動を検出
し、その振動信号を発信するものである。

【００４３】図７は、本鋸歯自動研削盤１の制御系を示
すブロック図である。上記振動センサ８から出力された
振動信号は研削状態認識手段としてのパターン認識制御
部９１に送信される。具体的には、この振動信号は、ア
ンプによる増幅及びノイズフィルタによるフィルタ処理
がなされた後に、Ａ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換が行わ
れてパターン認識制御部９１に送信されるようになって
いる（上記アンプ、ノイズフィルタ及びＡ／Ｄ変換器は
図示省略）。

【００４４】このパターン認識制御部９１は、上記振動
センサ８からの振動信号を受けて、砥石６７による鋸歯
２１の研削状態を認識するものである。具体的には、鋸
歯２１の研削開始時において、砥石６７が鋸歯２１に接
触した際に発生する振動に起因する振動信号に基づいて
鋸歯２１の位置を認識したり、鋸歯２１の研削が複数周
回に亘って行われる際に、上記振動信号に基づいて研削
周回動作の終了及び次の研削周回動作の開始を認識した
り、更には、上記振動信号に基づいて鋸歯２１の歯形状
（摩耗状態を含む）を認識するようになっている。

【００４５】また、このパターン認識制御部９１は、上
記認識に基づく認識信号を制御手段としてのＮＣ制御部
９２に出力する。このＮＣ制御部９２は、上記パターン
認識制御部９１からの認識信号に基づいて砥石６７の鋸
歯研削動作を制御するものである。具体的には、上記各
サーボモータ６６，６６の駆動制御を行って各テーブル
６４，６５のスライド移動を制御し、これによって砥石
６７の移動軌跡を適切に調整する。例えば、各テーブル
６４，６５のストローク範囲を５０mmとし、その位置精
度を０．１〜１μｍ程度の高い精度でＮＣ制御を行うよ
うになっている。また、各テーブル６４，６５の最高移
動速度は２００mm／ｓに設定されている。これら数値
は、一例であってこれに限定されるものではない。ま
た、このＮＣ制御部９２は、スピンドルモータ６２の回
転数制御も行うようになっている。

【００４６】また、このＮＣ制御部９２は、鋸歯送りユ
ニット５のサーボモータ５７及び鋸歯クランプユニット
４のエアシリンダ４６ａ，４６ａの制御も同時に行うよ
うになっている。つまり、１個の鋸歯２１の研削が終了
した時点で鋸歯送りユニット５のサーボモータ５７を駆
動させて、帯鋸２を鋸歯２１，２１，…の１ピッチ分だ
け送って、次の鋸歯２１を研削ユニット６に対向させ
る。また、この帯鋸２の送り動作時には、鋸歯クランプ
ユニット４のエアシリンダ４６ａ，４６ａを駆動させて
昇降フレーム４７を上昇させ、鋸歯２１のクランプ状態
を解除する一方、次の鋸歯２１が研削ユニット６に対向
する位置まで送られた際には、再び、鋸歯クランプユニ
ット４のエアシリンダ４６ａ，４６ａを駆動させて昇降
フレーム４７を下降させ、鋸歯２１をクランプするよう
になっている。

【００４７】更に、上記パターン認識制御部９１及びＮ
Ｃ制御部９２は、外部入力手段であるプログラム編集装
置９３からの編集信号を受信可能であり、その編集信号
に基づいて各ユニット５〜７における制御量の変更な
ど、研削動作プログラムの書き換えが可能となってい
る。また、ＮＣ制御部９２にはタッチパネルディスプレ
イ９４が接続されており、現在の鋸歯研削状態の表示や
異常発生の表示、更には各ユニット５〜７の制御量のマ
ニュアル設定等が可能となっている。

【００４８】−鋸歯研削動作の説明− 次に、上述の如く構成された鋸歯自動研削盤１による鋸
歯２１の研削動作について説明する。本研削動作では、
帯鋸２のセッティング動作、パターン設定動作、初動動
作、研削動作、終了動作が順に行われる。以下、各動作
について、図８のフローチャートを用いて説明する。

【００４９】（セッティング動作）セッティング動作
は、本鋸歯自動研削盤１に帯鋸２をセットする動作であ
って、作業者によって行われる。図１に示すように、帯
鋸２の各部を、コンベアローラ３２，３２，…，７１，
７１，…に載置すると共に、ガイドローラ対７４，７
４，…に挟持させる。これにより帯鋸２は、コンベアロ
ーラ３２，３２，…，７１，７１，…及びガイドローラ
対７４，７４，…によってガイドされ、その長手方向に
移動自在（図１の矢印参照）に支持される（ステップＳ
Ｔ１）。この帯鋸２のセットの後、鋸歯送りユニット５
の送り爪５６を鋸歯２１の歯底部分に掛ける。この際、
上述した如く鋸歯送りユニット５のユニット本体５４に
は、送り爪５６が鋸歯２１の歯底部分を押圧する方向の
付勢力が与えられているため、この送り爪５６は、鋸歯
の所定位置に当接することになる（ステップＳＴ２）。

【００５０】その後、本鋸歯自動研削盤１の電源スイッ
チをＯＮし、システムを起動させる（ステップＳＴ
３）。また、必要に応じて、鋸歯クランプユニット４の
ハンドル４３ａを操作して鋸受け台４１の台本体４３を
移動させ、鋸歯２１のクランプすべき位置を微調整する
（ステップＳＴ４）。

【００５１】（パターン設定動作）パターン設定動作
は、タッチパネルディスプレイ９４を作業者が操作する
ことにより、以下の各研削情報が入力されＮＣ制御部９
２に教示される（ステップＳＴ５）。

【００５２】・帯鋸２の長さ寸法・鋸歯のピッチ・歯型データ番号・研削周回数・研削の程度（研削量）ここで、歯型データ番号の教示動作は、複数種類の歯型
のデータが図示しないメモリ内に予め格納されており、
今回セットされた帯鋸２の鋸歯のタイプをその中から選
出するものである。

【００５３】また、上記メモリ内に複数の研削パターン
を格納しておき、今回セットされた帯鋸２の鋸歯２１の
歯型や摩耗の程度に応じて研削パターンを選出するよう
にしてもよい。例えば、図９に示すように、予め用意さ
れた４つの研削パターンから一つを選出するようにす
る。この図９に示す各パターンは、実線で示す研削前の
鋸歯２１の形状に対して、破線で示すような研削動作を
行うことを示している。パターンＡは歯底部分の研削量
を他の分よりも多くするものである。パターンＢは歯喉
部分の研削量を他の分よりも多くするものである。パタ
ーンＣは歯背部分の研削量を他の分よりも多くするもの
である。パターンＤは歯先部分の研削量を他の分よりも
多くするものである。

【００５４】（初動動作）初動動作では、本研削盤１の
研削開始スイッチがＯＮされることにより行われる。こ
の動作の開始時には、鋸歯送りユニット５が起動し、サ
ーボモータ５７の駆動に伴って鋸歯の１ピッチ分だけス
ライダ５２がスライド移動する（ステップＳＴ６）。こ
れにより、送り爪５６が鋸歯２１の歯底部分を押圧して
鋸歯の１ピッチ分だけ帯鋸２を送り、次の鋸歯２１が研
削ユニット６に対向する。

【００５５】その後、鋸歯クランプユニット４のエアシ
リンダ４６ａ，４６ａの駆動に伴ってクランプ板４５が
下降し、このクランプ板４５と鋸歯ガイド４４との間で
鋸歯２１がクランプされる。

【００５６】このようにして鋸歯２１が位置決めされた
状態でスピンドルモータ６２が起動して砥石６７が回転
する（ステップＳＴ７）。これに伴い、研削ユニット６
のサーボモータ６６，６６が駆動して、砥石６７が鋸歯
２１の歯型の形状と同一の軌跡上を移動しながら鋸歯に
徐々に近付いていく（ステップＳＴ８）。そして、ステ
ップＳＴ９では、振動センサ８による振動発生の検出動
作が開始される。つまり、砥石６７が鋸歯２１に接触し
た際に発生する振動を振動センサ８によって検出可能な
状態にする。砥石６７が、鋸歯２１に次第に近付き、鋸
歯２１に接触した時点で、その接触に伴う振動が発生す
る（ステップＳＴ１０で振動有りと判定）。振動センサ
８は、この振動を検出し、パターン認識制御部９１に検
出信号を送信する。この検出信号を受けたパターン認識
制御部９１は、この振動の発生時点での砥石６７の位置
を鋸歯研削動作の開始点として認識する（ステップＳＴ
１１）。尚、この場合、異常な振動が発生し、それが振
動センサ８によって検出された場合には、本研削盤１を
直ちに停止して（ステップＳＴ２６）、タッチパネルデ
ィスプレイ９４等の表示部分に異常発生の警報を行う。

【００５７】（研削動作）研削動作では、上記初動動作
で認識された開始点を基準にして鋸歯２１の歯型に沿う
ように砥石６７が所定の軌跡上を移動しながら鋸歯２
１，２１，…を順に研削していく（図５に破線で示す矢
印参照）。具体的には、先ず、１周回目の切り込み量を
自動設定する（ステップＳＴ１２）。この切り込み量
は、例えば上記設定された研削量を研削周回数で除した
値に設定される。

【００５８】この切り込み量を設定した後、鋸歯送りユ
ニット５が起動し、サーボモータ５７の駆動に伴って鋸
歯２１の１ピッチ分だけスライダ５２がスライド移動す
る。これにより、送り爪５６が鋸歯２１の歯底部分を押
圧して鋸歯２１の１ピッチ分だけ帯鋸２を送り、次の鋸
歯２１が研削ユニット６に対向する（ステップＳＴ１
３）。この状態で、上記認識された鋸歯研削動作の開始
点を基準に、砥石６７による鋸歯２１の研削が行われる
（ステップＳＴ１４）。

【００５９】この１つの鋸歯２１を研削している際、そ
の間に発生する振動を振動センサ８が検出し、その振動
パターンをパターン認識部９１が記憶して学習する（ス
テップＳＴ１５）。このような学習動作を所定の歯数
（例えば連続する１０個の歯）に対して行う（ステップ
ＳＴ１３〜１６の繰り返し）。

【００６０】この学習により、今回設定した砥石６７の
移動軌跡が適切であったか否かを判定する。具体的に
は、ＮＣ制御部９２内のメモリに予め格納されている最
適振動パターンと、実際の各鋸歯研削時の振動パターン
とを比較して、今回設定した砥石６７の移動軌跡が適切
であったか否かを判定し、両振動パターンが略一致する
場合には、砥石６７の移動軌跡が適切であったと判断し
て、そのまま後続の鋸歯の研削を行っていく。例えば、
帯鋸２の総歯数が２００である場合には、上記学習に使
用した第１番目から第１０番目までの鋸歯２１，２１，
…以降の歯である第１１番目から第２００番目までの鋸
歯２１，２１，…に対して研削を行っていく。

【００６１】一方、今回設定した砥石６７の移動軌跡が
適切でないと判断した場合には、鋸歯２１の歯型に応じ
た軌跡上を砥石６７が移動するように、砥石６７の移動
軌跡を変更する。具体的には、例えば上記各学習におい
て発生する振動が大きい部分では、砥石６７の鋸歯２１
に対する当たりが強すぎる、つまり、研削量が大きすぎ
るとして、この部分での砥石６７の送り込み量（鋸歯２
１に向かう方向への移動量）を少なくするよう補正す
る。一方、発生する振動が小さい部分では、砥石６７の
鋸歯２１に対する当たりが弱すぎる、つまり、研削量が
小さすぎるとして、この部分での砥石６７の送り込み量
を多くするよう補正する。このようにして、砥石６７の
移動軌跡を自動的に補正した後、後続の鋸歯２１の研削
を行っていく。つまり、上記学習時の動作と同様に、鋸
歯２１の送り動作と研削動作とを交互に行って各鋸歯２
１，２１，…を順に研削していく（ステップＳＴ１７，
１８）。尚、本鋸歯自動研削盤１では、この移動軌跡の
補正をタッチパネルディスプレイ９４の操作によって手
動補正することもできるようになっている。

【００６２】そして、全ての鋸歯２１，２１，…の研削
が一通り終わって、第１番目の鋸歯２１の研削が行われ
る際、この鋸歯２１は既に所定量の研削が終了したもの
であるため、上記軌跡上を移動する砥石６７は殆ど鋸歯
２１に接触することがない。つまり、この際に発生する
振動は、それまでの鋸歯２１の研削時に発生していた振
動とは大きく異なることになる。即ち、振動センサ８で
検出される振動パターンが大きく異なることになり、そ
れをパターン認識部９１が認識して、第１周回目の研削
が終了したことを確認する（ステップＳＴ１９）。

【００６３】この確認が行われると、第２周回目の研削
動作が開始される。この第２周回目の研削動作において
も上述と同様のステップＳＴ１２〜ステップＳＴ１８の
研削動作が行われる。つまり、鋸歯２１に対する切り込
み量を設定した後、所定数の鋸歯２１，２１，…に対し
て研削を行い、その際の振動パターンを学習し、その学
習結果に基づいて、後続の鋸歯２１，２１，…の研削を
行っていく。

【００６４】このような研削周回動作が所定回数（ステ
ップＳＴ５のパターン設定で入力した研削回数）だけ行
われるとステップＳＴ２０以降の終了動作に移る。

【００６５】（終了動作）終了動作では、研削ユニット
６の各テーブル６４，６５を退避させて初期位置に戻し
（ステップＳＴ２０）、スピンドルモータ６２を停止さ
せて砥石６７の回転を停止させる（ステップＳＴ２
１）。それに伴い、鋸歯送りユニット５も停止させて、
鋸歯２１の送り動作を終了させ（ステップＳＴ２２）、
本研削盤１の電源スイッチをＯＦＦし（ステップＳＴ２
３）、手動操作によって鋸歯２１から送り爪５６を外す
（ステップＳＴ２４）。その後に、帯鋸２を本研削盤１
から取り出す（ステップＳＴ２５）ことにより鋸歯研削
動作が終了する。

【００６６】−実施形態の効果− このように、本形態の鋸歯自動研削盤１によれば、振動
センサ８によって鋸歯研削時に発生する振動パターンを
検出することで、鋸歯研削状態を認識し、それに基づい
て砥石６７の移動制御等を行っている。このため、鋸歯
２１の形状や摩耗の程度に応じた最適な鋸歯研削動作を
行わせることが可能となる。その結果、熟練工の存在を
必要とすることなしに、高能率、高精度及び高品位の鋸
歯研削を行うことができる。

【００６７】また、高精度２軸テーブルを用いたＮＣ制
御によって砥石６７と鋸歯２１との相対運動を行うよう
にしたことにより、位置決め精度を０．１μｍ程度の高
い精度（従来の研削盤に比べて１０倍以上の精度）で研
削動作を行うことが可能である。従来の機械式カムの場
合には研削中の帯鋸２の厚み方向の保持位置の僅かなず
れによって形成される歯型が非対称になってしまう可能
性があったが、本形態によればこれを確実に回避するこ
とができる。また、従来の機械式カムでは、鋸歯の送り
量は一定であったため、ピッチが等間隔の鋸歯を有する
鋸にしか適用できなかった。本形態の研削盤では、この
鋸歯の送り量もＮＣ制御によって自由に変更することが
可能である。このため、ピッチが不等間隔の鋸歯２１を
有する鋸２であってもその全ての鋸歯２１，２１，…の
研削が可能である。更に、制御のＮＣ化に伴い、研削作
業を分析し、標準化することによって制御プログラムの
構築が可能である。その結果、これまで経験と勘で処理
していた作業を数値化することができ、研削作業の標準
化を促進することができる。一方、研削条件の設定やパ
ターン認識の学習条件を熟練工が設定するようにした場
合には、その熟練工の技能を機械制御に転嫁・移植する
ことが可能となる。また、機械操作や研削条件の設定は
タッチパネルディスプレイ９４によって行うが、操作及
び条件設定は、研削の基本を修得すれば、未熟練工でも
容易に技術修得することが可能である。更には、砥石６
７の移動速度を最大毎秒２００ｍｍ（研削時）としたた
め、比較的短時間で高精度の研削が可能になり、鋸歯研
削作業の高効率化を図ることができる。

【００６８】加えて、帯鋸２を水平置きとし、砥石６７
の移動を水平面内で行えるようにしたため、従来機に比
べて振動の低減を図ることができると共に、砥石６７の
重量の影響を大きく受けることのない高い精度で砥石６
７を所定の軌跡上で移動させることができ、これによっ
ても高精度及び高品位の鋸歯研削を行うことができる。
また、このように帯鋸２を水平置きにしたことで、作業
者は、研削状態を監視したり砥石の調整作業を行う際に
深く屈むといった動作は必要なくなる。このため、作業
性が良好になり、使い勝手の良い鋸歯自動研削盤１を提
供することができる。更に、この水平置きに伴い、従来
機に比べて作業者は砥石から離れた位置での上記作業を
行うことが可能になり、安全性の向上を図ることもでき
る。

【００６９】−その他の実施形態− 上述した実施形態では、帯鋸２の鋸歯２１を研削するた
めの鋸歯自動研削盤１に本発明を適用した場合について
説明した。本発明は、これに限らず、丸鋸等、その他の
鋸の鋸歯を研削するための鋸歯自動研削盤に適用するこ
とも可能である。

【００７０】また、上記実施形態では、振動センサ８を
鋸歯ガイド４４の下面に取り付けていた。本発明は、こ
れに限らず、砥石６７による鋸歯２１の研削作業時に発
生する振動を検出可能な箇所であれば如何なる箇所に配
置してもよい。但し、振動の検出精度を高めるためには
できるだけ砥石６７と鋸歯２１との接触点に近い位置に
配置することが好ましい。また、場合によっては、振動
センサ８を研削盤１に配置するのではなく、帯鋸２に直
接取り付けて、この帯鋸２に発生する振動を検出するよ
うにしてもよい。更に、本発明は、振動の検出によって
鋸歯研削状態を認識するものに限らず、この研削時の音
を検出することによって鋸歯研削状態を認識するように
してもよい。この場合、砥石６７と鋸歯２１との接触点
付近にマイクロフォンを設置し、このマイクロフォンに
よって研削音を検出することによって研削状態を認識す
ることになる。

【００７１】更に、本鋸歯自動研削盤１にはドレッシン
グ装置を装備させることも可能である。そして、このド
レッシング装置の制御をもＮＣ化すれば、ドレッシング
作業の標準化及び自動化を図ることができる。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が発揮される。

【００７３】請求項１記載の発明では、鋸歯研削時に発
生する振動または音を検出することで鋸歯の研削状態を
認識し、それに基づいて砥石の鋸歯研削動作を制御する
ようにしている。このため、鋸歯の形状や摩耗の程度に
応じた最適な鋸歯研削動作を行わせることが可能とな
り、熟練工の存在を必要とすることなしに、高能率、高
精度及び高品位の鋸歯研削を行うことができる。つま
り、従来の帯鋸歯研削盤では、主軸である砥石回転軸と
連動して動く機械式カムによって、砥石と鋸歯の相対運
動が連繋されるようになっていたため、カムの調整には
熟練を要していた。さらに研削状態の監視や砥石の動き
の微調整にも熟練が必要で、かつ砥石が高速回転するた
め、作業の安全性確保のためには特別の注意力が要求さ
れていた。従って、熟練工でなければ良好な鋸歯研削作
業を行うことができなかった。本発明では、これらの課
題を解消することができ、従来の機械カム式では実現で
きなかった歯型のバリエーションや高品質研削仕上げ
を、熟練工の存在を必要とすることなしに実現すること
ができる。また、形状精度の高い歯先を再生することが
可能となるため、工具寿命が向上し、工具交換の回数が
減少して、生産コストの削減及び能率の向上を図ること
もできる。

【００７４】請求項２記載の発明では、鋸歯の研削開始
時に、砥石が鋸歯に接触した際に発生する振動または音
を検出し、これによって鋸歯の位置を認識するようにし
ている。このため、鋸歯の位置に適合した砥石の移動軌
跡を設定することが可能となり、良好な鋸歯の研削動作
と研削条件の自動調整が可能となって研削加工の能率を
飛躍的に向上させることができる。

【００７５】請求項３記載の発明では、鋸歯の研削周回
動作を複数周回行う場合において、振動または音の変化
によって各研削周回動作の終了を認識するようにしてい
る。このため、各研削周回においてその開始時に砥石の
移動軌跡が適切に制御され、自動的に各研削周回毎に砥
石の移動軌跡が更新されて所定の研削量ずつ鋸歯の研削
を行わせることが可能になる。

【００７６】請求項４記載の発明では、研削時の振動ま
たは音の検出によって砥石と鋸歯との接触状態を認識し
て鋸歯の歯形状を確認するようにしている。このため、
砥石の移動軌跡を鋸歯形状に適合させることができ、高
能率、高精度及び高品位の鋸歯研削を確実に行うことが
できる。

【００７７】請求項５記載の発明では、砥石の移動機構
の制御をＮＣ化している。従来の鋸歯研削盤は、砥石回
転軸と連動して動く機械式カムによって、砥石と鋸歯の
相対運動が連繋されていた。このため、砥石と鋸歯送り
との相対運動の微調整が困難で、熟練を要するものであ
った。また、精度の高い位置制御を行うことも困難であ
った。本発明では、機械式カムを使用した場合のこれら
不具合を解消できる。また、制御のＮＣ化に伴い、研削
作業の分析、標準化を行うことが可能になり、これまで
経験と勘で処理していた鋸歯研削作業を数値化すること
ができる。更に、制御のＮＣ化に伴い、研削作業を分析
し、標準化することによって制御プログラムの構築が可
能となる。また、このＮＣ化によって多様な歯型に対応
した研削動作を得ることができ、簡単なプログラム変更
で容易に多様な歯型を創り出すことが可能になる。更
に、このＮＣ化によって鋸の送りと研削プロセスを分離
することができ、鋸歯のピッチに依存せず、砥石のパス
のタイミングや速度を調整することができる。また、鋸
歯に対して複数回の研削動作を行って所定の形状に再生
する場合、従来の機械式カムでは各周回毎に各鋸歯を１
回ずつの研削することになる。つまり、研削回数だけ鋸
を周回させる必要があった。本発明では、制御をＮＣ化
しているため、１つの鋸歯に対して連続して複数回の研
削を行うことが可能であり、１周回で、それぞれの鋸歯
に対して複数回の研削を行って所定形状の鋸歯を再生す
るといった動作を実現することが可能であり、研削動作
の効率化を図って研削時間を短縮化することができる。

【００７８】請求項６記載の発明では、帯鋸を鋸歯が水
平方向を向くように保持すると共に、水平面内の移動軌
跡上で砥石を移動させて鋸歯を研削するようにしてい
る。これまでの鋸歯研削盤は、鋸歯が垂直置きで重量の
大きな砥石が鋸歯に対して間欠的に上下運動することで
研削作業を行っていた。このため、機械の振動が大きい
といった課題があると共に、砥石の重量が大きいため
に、それを上下運動させる際には重量の影響を大きく受
けて移動軌跡の精度を十分に高めるには限界があった。
本発明では、鋸歯を水平置きとし、砥石を水平面内で移
動させることにより、これら不具合を解消することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る鋸歯自動研削盤の一部を仮想線
で示す正面図である。

【図２】鋸歯自動研削盤の一部を仮想線で示す平面図で
ある。

【図３】図２におけるIII矢視図である。

【図４】（ａ）は昇降ユニットの平面図、（ｂ）はその
正面図である。

【図５】砥石及び送り爪の動作を説明するための鋸歯ク
ランプ部分の平面図である。

【図６】帯鋸のクランプ状態を鋸歯側から見た側面図で
ある。

【図７】鋸歯自動研削盤の制御系を示すブロック図であ
る。

【図８】鋸歯研削動作を説明するためのフローチャート
図である。

【図９】メモリに格納された研削パターンを示す図であ
る。

【符号の説明】

１鋸歯自動研削盤２帯鋸２１鋸歯８振動センサ（検出手段）９１パターン認識部（研削状態認識手段）９２ＮＣ制御部（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村林順滋賀県彦根市西沼波町308 近江金属工業株式会社内Ｆターム(参考） 3C034 AA11 BB92 CA24 CB01 DD07 3C058 AA03 AA11 AA13 AA16 AC02 BA09 BB06 CB01 CB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋸歯研削用の砥石を備え、鋸上の複数の
鋸歯をこの砥石によって順に研削していく鋸歯自動研削
盤において、鋸歯研削時に発生する振動または音を検出する検出手段
と、この検出手段の出力を受けて、砥石による鋸歯の研削状
態を認識する研削状態認識手段と、この研削状態認識手段の出力を受け、その出力に基づい
て砥石の鋸歯研削動作を制御する制御手段とを備えてい
ることを特徴とする鋸歯自動研削盤。
【請求項２】請求項１記載の鋸歯自動研削盤におい
て、鋸歯の研削開始時には、砥石が鋸歯に相対的に近接して
いくようになっている一方、砥石が鋸歯に接触した際に発生する振動または音を検出
手段が検出し、その検出信号を研削状態認識手段が受け
て鋸歯の位置を認識し、制御手段は、上記研削状態認識手段が検出信号を受信し
た際の砥石の位置を研削開始位置として砥石の鋸歯研削
動作を制御する構成とされていることを特徴とする鋸歯
自動研削盤。
【請求項３】請求項１記載の鋸歯自動研削盤におい
て、鋸上の全ての鋸歯の研削が一通り行われる研削周回動作
が複数周回行われるようになっており、研削状態認識手段は、振動検出手段からの出力変化によ
って各研削周回動作の終了を認識する一方、制御手段は、研削周回動作の終了後、次の研削周回動作
において、砥石を鋸歯に近づけるよう砥石の移動軌跡を
制御する構成とされていることを特徴とする鋸歯自動研
削盤。
【請求項４】請求項１記載の鋸歯自動研削盤におい
て、研削状態認識手段は、鋸歯研削時の検出手段の出力を受
けて砥石と鋸歯との接触状態を認識して鋸歯の歯形状を
確認するようになっており、制御手段は、鋸歯の歯形状に沿うように砥石の移動軌跡
を制御する構成とされていることを特徴とする鋸歯自動
研削盤。
【請求項５】請求項１〜請求項４のうち何れか一つに
記載の鋸歯自動研削盤において、砥石は、砥石移動機構によって所定の移動軌跡を移動可
能となっており、制御手段は、砥石移動機構をＮＣ制御によって制御する
ことにより砥石の移動軌跡を制御する構成とされている
ことを特徴とする鋸歯自動研削盤。
【請求項６】請求項１〜請求項５のうち何れか一つに
記載の鋸歯自動研削盤において、研削対象は帯鋸の鋸歯であって、この帯鋸を鋸歯が水平方向を向くように保持する保持手
段を備えており、この保持手段に保持された鋸歯を砥石
によって研削するように、制御手段は水平面内の移動軌
跡上で砥石を移動させる構成となっていることを特徴と
する鋸歯自動研削盤。