JP2006123144A

JP2006123144A - 丸鋸切断装置

Info

Publication number: JP2006123144A
Application number: JP2004318187A
Authority: JP
Inventors: Yasuhei Suko; 安平須甲
Original assignee: Sanko Co Ltd
Current assignee: Sanko Co Ltd
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】ワークのセット位置の上方を開放して産業用ロボットなどによるワークのセットが容易に可能となり、高精度にワークを切断することができる丸鋸切断装置を提供する。
【解決手段】傾斜ベース２が架台上に傾斜状態で固定され、傾斜ベース上面の最も低い位置の最低端部上にワークをクランプするクランプ装置９が設けられる。傾斜ベース上に２本の摺動レール３が傾斜方向に沿って敷設され、摺動レール上にスライダ４を介して移動台５が傾斜方向に移動可能に装着される。移動台上には丸鋸ユニット１０の丸鋸軸１１が摺動レールと直角方向に向けモータに連係されて回転駆動可能に軸支される。丸鋸軸１１の先端には丸鋸１３が固定され、傾斜ベース２上の摺動レールに沿ってボールねじ６が回転自在に支持される共に、ボールねじ６に螺合するめねじ部６ｂが移動台５に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製のワークを丸鋸の回転により高精度に切断する丸鋸切断装置に関し、特に産業用ロボットなどによるワークのセット及び回収を容易に行なうことができる丸鋸切断装置に関する。

金属パイプなどの金属ワークを切断する装置として、従来、丸鋸盤が汎用的に使用されている（例えば下記特許文献１などを参照）。この種の丸鋸盤は、通常、ワークを固定するためのテーブルの上方に、丸鋸を回転駆動可能に取り付けた丸鋸ユニットを、支持アームを介して上下動可能に取り付けて構成され、テーブル上に固定されたワークに対し、丸鋸を回転させながら下降させ、ワークを切断するように動作する。

また、別の丸鋸を使用した切断装置として、下記特許文献２のように、水平ベース上にワークを固定する固定台を取り付け、ベースと固定台の上方に台座を介して摺動レールを水平に敷設し、移動台をその摺動レール上に移動可能に装着し、その移動台にモータと丸鋸を取り付けてなる丸鋸切断装置が知られている。この丸鋸切断装置は、丸鋸が移動台の下側に取り付けられ、移動台上に取り付けられたモータにより回転駆動され、下方のテーブル上の固定台の固定されたワークを水平移動する丸鋸により切断する。
特開平７−２５６６０４号公報特開平７−２２７７１４号公報

しかしながら、前者の丸鋸盤は、簡単な構造で小形化されるが故に丸鋸ユニットを支持するアームなどの剛性が低く、それによって丸鋸の切断時に振動（刃振れ）が発生しやすく、切断面が粗くなり高精度の切断ができにくいという課題があった。また、この種の縦型の丸鋸盤は、切断の待機時にも丸鋸ユニットがワークの固定台の前上方に位置するため、例えば産業用ロボットを使用してワークを固定台にセットするような加工ラインでは、丸鋸ユニットが産業用ロボットのマニピュレータの動きの邪魔になり、ワークの自動セットが行いにくいという課題がった。

また、後者の丸鋸切断装置は、ワークを固定する固定台の上方に摺動レールが位置し、その摺動レール上に丸鋸を支持した移動台が移動可能に配設されるため、やはり産業用ロボットを使用してワークを固定台にセットするような加工ラインでは、摺動レールや丸鋸ユニットが産業用ロボットのマニピュレータの動きの邪魔になり、ワークの自動セットが行いにくいという課題がった。また、この種の丸鋸ユニットを水平台上で水平移動させて切断する装置では、水平台の長さが長く必要となって大型化し、広い設置スペースを必要とする課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、ワークのセット位置の上方を開放して産業用ロボットなどによるワークのセットが容易に可能となり、高精度にワークを切断することができる丸鋸切断装置を提供することを目的とする。

本発明に係る丸鋸切断装置は、傾斜ベースが架台上に傾斜状態で固定され、該傾斜ベース上面の最も低い位置の最低端部上にワークをクランプするクランプ部が設けられ、該傾斜ベース上に２本の摺動レールが傾斜方向に沿って敷設され、該摺動レール上にスライダを介して移動台が傾斜方向に移動可能に装着され、該移動台上には丸鋸ユニットの丸鋸軸が該摺動レールと直角方向に向けモータに連係されて回転駆動可能に軸支され、該丸鋸軸の先端には丸鋸が固定され、該傾斜ベース上の該摺動レールに沿ってボールねじが回転自在に支持される共に、該ボールねじに螺合するめねじ部が該移動台に固定され、該ボールねじを回転駆動する移動用モータが該傾斜ベースに取り付けられ、該移動台上で回転駆動される丸鋸が、該移動台と共に該傾斜ベール上を斜め下方に移動して、該傾斜ベースの最低端部のクランプ部にクランプされたワークを切断することを特徴とする。

ここで、上記クランプ部には、ワークを挿入するための挿入孔を水平方向に有し、挿入孔の周囲に配置した複数のクランプ爪を挿入孔の径方向に移動させてワークを水平にクランプするクランプ装置を、最低端部の縁部に配設し、上記丸鋸軸の中心から傾斜ベース上までの垂線の長さとクランプ装置のクランプ中心位置から傾斜ベース上までの垂線の長さを等しく設定することが好ましい。また、上記傾斜ベースの最低端部に隣接して、上部を開口し切削油を回収するための切削油容器を配置し、切削油容器の上部に網状トレイを着脱可能に配設することができる。

さらに、上記移動用モータと丸鋸用モータを制御するために数値制御盤を設け、数値制御盤には、丸鋸の刃径と刃数、丸鋸の回転速度、１刃当りの移動台の送り量を設定する設定手段が設けられ、これらの設定値に基づき該移動用モータが制御され、ワークの切り込み開始時と切断終了時近傍ではワークの中間部より遅く移動台の送り速度が制御されるように構成することができる。

このような構成の丸鋸切断装置では、ワークをクランプするクランプ位置が傾斜ベース上の最も低い最低端部に位置し、丸鋸ユニットを含む移動台は傾斜ベース上の斜め上方に位置させておくことができるため、クランプ位置の上方は開放状態となる。このため、産業用ロボットがワークを把持して搬入する際、何の障害もなくワークを容易にクランプ部の上方からクランプ位置にセットすることができる。丸鋸ユニットを回転駆動して切断に入ると、ボールねじがモータに回転駆動されて移動台が摺動レール上を斜め下方に摺動し、移動台上で回転する丸鋸が、クランプ部に把持されるワークに切り込み、切断される。移動台と丸鋸ユニットは摺動レール上をスライダを介して斜め下方に摺動しながら、回転する丸鋸によりワークが切断されるため、丸鋸の移動が振動を伴わずに円滑に行なわれ、精度の高い切断を行なうことができる。

ワークをクランプするクランプ部でクランプ装置が使用される場合、クランプ装置は、傾斜ベースの最低端部の縁部でワークの端部を水平に把持するため、切断されたワークの製品部或は残渣は傾斜ベース上に落下する。傾斜ベース上は斜めに傾斜しているから、傾斜側の下方にシュートなどを介して収納箱を設置しておけば、ワークの製品部或は残渣を収納箱内に自動落下させることができ、効率良く切断作業を行うことができる。また、切断の際に切削油を使用する場合、切断の際の切り粉は切削油と共に傾斜ベース上に流下するが、傾斜ベースの最低端部に隣接して、上部開口を有した網状トレイ付きの切削油容器を設けておけば、切り粉と切削油はベース上に溜まることなく、容易に分離して容器に回収することができ、移動台の移動などの動きが切り粉により阻害されることを防止することができる。

さらに、移動用モータと丸鋸用モータを制御するために数値制御盤を設け、数値制御盤の設定手段には、丸鋸の刃径と刃数、丸鋸の回転速度、及び１刃当りの移動台の送り量などを設定し、これらの設定値に基づき移動用モータを制御して、ワークの切り込み開始時と切断終了時近傍では、移動台の送り速度をワークの中間部より遅く制御すれば、特にワークをパイプとする場合、バリの生じない高精度の切断を行なうことができ、丸鋸の寿命も伸ばすことができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は丸鋸切断装置の正面図を示し、図２はその背面図を、図３は図１におけるＡ−Ａ矢視平面図を示している。丸鋸切断装置の架台１は、図１に示すように、図の左側で低く、その右側で高く段違い状に形成され、その高低を設けた架台1上に、傾斜ベース２が左側で低く、右側で高くするように、傾斜して固定されている。

傾斜ベース２の水平面に対する傾斜角度は、ここでは約３０°に設定されているが、２０°〜４５°の範囲の任意の角度とすることができる。傾斜ベース２は厚い板厚の金属板から形成され、図１の左側の最も低い最低端部の後方縁部にクランプ装置９が取り付けられ、傾斜ベース上の最低端部近傍がクランプ部となっている。クランプ装置９は、中央にワークを挿入して保持する挿入孔９ａを水平方向に有して構成され、挿入孔９ａ内に複数のクランプ爪９ｂが孔の半径方向に移動可能に設けられている。

これらのクランプ爪９ｂは、突出して取り付けた流体圧シリンダ９ｃにより半径方向に摺動して縮径と拡径動作を行い、挿入孔９ａ内に挿入されたワークを水平状態でクランプする。このクランプ装置９は図３に示すように、傾斜ベース２の最低端部近傍において、後方の縁部上に固定され、クランプ装置９の直前部がワークを切断するエリアとなっている。

傾斜ベース２上には傾斜方向に沿って、つまり最低端部から高端部にかけて２本の摺動レール３が平行に敷設されている。この摺動レール３の両側部にはスライダ用の係合溝が長手方向に沿って形成されている。移動台５の底部には２対のスライダ４が固定され、それらのスライダ４が２本の摺動レール３に摺動係合し、移動台５はスライダ４を介して摺動レール３上に摺動可能に装着される。傾斜ベース２、傾斜ベース２に固定される摺動レール３、摺動レール３に係合するスライダ４、及びスライダ４上に固定される移動台５は、何れも充分に高い剛性をもった金属部材から形成され、切断時に生じやすい振動を防止している。

移動台５は傾斜ベース２の摺動レール３上を傾斜方向に沿って移動する構造であり、その駆動機構としてボールねじ６が使用される。このために、傾斜ベース２の右端つまり高端部上にボールねじ支持部７が固定され、そのボールねじ支持部７にボールねじ６がベアリングを介して回転自在に支持され、ボールねじ６は摺動レール３に沿って移動台５の移動方向に配設されている。ボールねじ６の先端にはプーリ６ｃが固定され、傾斜ベース２の下側に移動用モータ８が取り付けられ、モータ８の回転軸の固定されたプーリ８ａとボールねじ６のプーリ６ｃ間にタイミングベルト８ｂが掛け渡される。

このように傾斜ベース２に取り付けられた移動用モータ８により、ボールねじ６が回転駆動されるが、ボールねじ６のスクリューシャフト６ａに螺合しためねじ部６ｂが移動台５上に固定されることにより、移動台５は、移動用モータ８の回転によって、ボールねじ６を介して、傾斜した摺動レール３上を移動する。移動用モータ８としては、例えばロータリエンコーダ付きのサーボモータが使用され、移動台３の移動量は、この回転数検出機能とサーボ機能を備えた移動用モータ８により後述のように数値制御される。

移動台５上には、丸鋸１３を回転駆動する丸鋸ユニット１０が搭載される。丸鋸ユニット１０は、丸鋸用モータ１６の駆動により複数のタイミングベルトと中間軸１５などを介して丸鋸１３を回転駆動するように構成される。丸鋸１３を先端に固定した丸鋸軸１１は、移動台５上に移動方向と直角つまり摺動レール３と直角方向に向けて、軸受部１２によって軸支されている。丸鋸１３としては、例えば刃径４００ｍｍ、刃数２４０個のものが使用されるが、切断時の振動を最小に抑えるため、丸鋸軸１１には充分に大きな剛性を有した例えば直径６０ｍｍの軸が使用され、この丸鋸軸１１は外径１００ｍｍの大形の軸受部１２により軸支される。また、丸鋸１３の中心位置の傾斜ベース２からの距離つまり丸鋸軸１１の中心から傾斜ベース２上への垂線の長さが、クランプ装置９の中心位置つまり挿入孔９ａの中心位置から傾斜ベース２への垂線の長さと同じになるように、丸鋸軸１１とクランプ装置９は、傾斜ベース２上に取り付けられている。

移動台５上には、丸鋸軸１１の軸受部１２に隣接して中間軸１５の軸受部１５ｃが固定され、中間軸１５の中央にプーリ部１５ｂが設けられ、このプーリ部１５ｂと丸鋸軸１１のプーリ１４との間にタイミングベルト１７が掛け渡される。さらに、中間軸１５の軸受部１５ｃに隣接して丸鋸用モータ１６が移動台５上に取り付けられる。丸鋸用モータ１６の回転軸にプーリ１６ａが固定され、このプーリ１６ａと中間軸１５の大プーリ１５ａ間にタイミングベルト１６ｂが掛け渡される。この中間軸１５の使用により、丸鋸用モータ１６の回転は、丸鋸の実用上の最適速度に減速され、回転トルクも充分に増大することになる。丸鋸用モータ１６にはサーボモータが使用され、数値入力により設定した回転数で丸鋸１３は回転駆動される。

上述のように、この丸鋸切断装置の動作は数値制御盤によって制御される。数値制御盤２０は、マイクロコンピュータを主要部として構成され、ＣＰＵ２０ａは予めＲＯＭ２０ｂに格納されたプログラムに基づき、ワークエリアとなるＲＡＭ２０ｃのメモリ領域を使用して、ワークの切断制御処理を実行する。この数値制御盤２０には、各種の設定値を入力するスイッチ類、入力した数値を表示する表示器２０ｄ、各種ワークの切断条件を設定記憶するハードディスクなどの記憶装置２０ｅ等が内蔵されている。制御盤２０に入力する設定値としては、例えばワークを金属パイプとする場合、ワークの外径、ワークの厚さ、丸鋸１３の刃径（外径）と刃数、丸鋸１３の回転数、及び１刃当りの送り量（丸鋸の１刃が切削動作する際の移動台５の移動距離）があり、運転の前に予め設定入力される。例えば、外径５５ｍｍ、肉厚１．１ｍｍの金属パイプをワークとする場合、刃径４００ｍｍで刃数２４０個の丸鋸を使用し、回転数３００ｒｐｍで切断する。そして、この場合、１刃当りの送り量は例えば０．０２ｍｍに設定される。

図１に示すように、傾斜ベース２の左側に切削油容器２１が設置される。切削油容器２１は傾斜ベース２の最低端部の隣接位置に設置され、傾斜ベース２より流れ落ちた切削油を、その上部開口で受けるようにしている。また、切削油容器２１の開口部には網状トレイ２２が取り外し可能に設けられ、その網状トレイ２２内に切粉を残し、回収した切削油を下方の容器内に溜めるようにしている。また、切断された製品部或は残渣を回収するために、傾斜ベース２の最低端部にシュートを取り付け、そのシュートの下側に回収箱を設置して、切断後の製品部または残渣を回収する。

次に、上記構成の丸鋸切断装置を使用して、外径５５ｍｍ、肉厚１．１ｍｍの金属パイプを切断する場合を例にとって説明する。数値制御盤２０には、上記のように、ワークの外径５５ｍｍ、肉厚１．１ｍｍ、刃径４００ｍｍ、刃数２４０個、回転数３００ｒｐｍ、１刃当りの送り量０．０２ｍｍを設定入力する。

図６に示すように、ワークＷは産業用ロボット３０によってクランプ装置９のクランプ位置に挿入される。産業用ロボット３０は、傾斜ベース２の最低端部の近傍に配置され、そのマニュプレータによりワークＷを把持して、クランプ装置９の挿入孔９ａ内に挿入し、クランプ装置９の流体圧シリンダ９ｃを動作させてワークＷをクランプする。このワークＷのセット時、クランプ装置９の上方は図１のように開放されているため、産業用ロボット３０は、そのマニュプレータを使用して上方からクランプ位置にワークを搬入する際、他の部材に干渉することなく、容易にワークをセットしクランプさせることができる。

丸鋸切断装置の起動スイッチがオンされると、丸鋸用モータ１６が起動して丸鋸１３を設定された回転速度（例えば３００ｒｐｍ）で回転駆動すると共に、移動用モータ８が起動して、ボールねじ６を回転駆動し、ボールねじ６の回転によりめねじ部６ｂを介して移動台５が傾斜ベース２上の摺動レール３上を斜め下方に移動する。装置の停止状態では、移動台５は、傾斜ベース２上の上方位置の原点位置で停止し、その停止位置からワークＷの直前位置（丸鋸が切り込む直前位置）まで切断時の送り速度より速い初期速度で移動する。

ワークＷの直前位置までの移動距離は、ボールねじ６の回転数つまり移動用モータ８の回転数により検出され、丸鋸１３がワークＷの直前に達したとき、移動用モータ８は数値制御盤２０の制御により切断速度に調整される。つまり、初期移動により丸鋸１３がワークＷの直前に達すると、移動用モータ８は予め設定された１刃当たりの送り量（例えば０．０２ｍｍ）の１／２の送り量（０．０１ｍｍ）に減速して送るように、移動用モータ８の回転数が制御される。

ここで、上記の設定値から、丸鋸１３の回転数は５回転／秒、ワークに切り込む丸鋸１３の刃数は１２００個／秒となるから、１刃当たりの送り量が０．０２ｍｍであると、移動台５の移動速度は２４ｍｍ／秒となる。したがって、ワークＷの切断を開始する際、その移動速度の１／２の速度１２ｍｍ／秒で移動台５は移動するように制御される。そして、この減速された１／２の移動速度は、丸鋸１３がワークＷの直径の約１／５の位置まで続き、丸鋸１３の切り込み位置がワークＷの直径の約１／５に達した時点で、設定された１刃当たりの送り量が０．０２ｍｍの速度、つまり２４ｍｍ／秒の移動速度となる。そして、その１刃当たりの送り量が０．０２ｍｍの送り速度で移動台５が進み、丸鋸１３がワークＷの直径の約４／５に達した時点で、再び、１刃当たりの送り量が０．０１ｍｍとなるように減速された速度１２ｍｍ／秒で移動し、ワークＷの切断を終了する。

このように、ワークＷが金属パイプの場合、その切断開始当初は、設定した１刃当たりの送り量の１／２の速度つまり低速で丸鋸１３が切り込みを開始し、ワークＷの中間部では設定された１刃当たりの設定送り量で丸鋸１３を送り、切断終了部分では、再び設定した１刃当たりの送り量の１／２の速度に減速して丸鋸１３を送るため、ワークＷの切断当初と切断終了部分で生じやすいバリの発生を効果的に防止することができる。また、切断開始当初と切断終了時に丸鋸１３の送り速度を減速することにより、丸鋸１３の切断負荷を軽減して丸鋸１３の寿命を伸ばすことができる。

さらに、丸鋸ユニット１０を搭載する移動台５は、充分な剛性を有した傾斜ベール２上に固定された摺動レール３上にスライダ４を介して係合し、斜め下方に円滑に摺動しながら、切断が行なわれるため、切断時の丸鋸１３に生じやすい振動が効果的に抑制され、高い精度でワークＷの切断を行なうことができる。

移動台５がワークＷの切断終了位置まで移動して切断が終了したとき、移動用モータ８と丸鋸用モータ１６は停止し、その後、移動用モータ８は上記とは逆方向に回転して、ボールねじ６を逆方向に回転駆動し、これにより、移動台５は傾斜ベース２の摺動レール３上を斜め上方に原点位置まで移動し、１回の切断工程が終了する。

切断中は、通常、図示しないノズルから切削油が切断箇所に流され、切粉が切削油と共に落下するが、このような切粉と切削油は、傾斜ベース２上の最低端部を流下してその下の切削油容器２１内に網状トレイ２２を通して入り、切粉は網状トレイ２２上に残り、切削油は容器内に回収される。また、切断された製品部或は残渣は、傾斜ベース２の最低端部近傍に落下し、その下方に設けたシュートを通して収容箱などに自動的に回収される。

なお、上記実施形態では、ワークＷをクランプ装置９によりクランプして切断を行なったが、クランプ装置を使用せずに、ワークに応じた形状の治具を傾斜ベース２の最低端部近傍に固定しておき、その治具上にワークを載置して固定し、切断することもできる。

以上のように、この丸鋸切断装置によれば、移動台を傾斜ベース上の斜め上方に位置させておくことができるため、クランプ位置の上方は開放状態となり、産業用ロボットなどがワークを把持して搬入する際、何の障害もなくワークを容易にクランプ部の上方からクランプ位置にセットすることができる。さらに、従来の縦型の丸鋸盤に比べ、遥かに高い剛性をもって丸鋸ユニット及びその移動機構を構成することができ、移動台及び丸鋸ユニットを斜め下方に摺動させながら切断するため、切断時に生じやすい丸鋸の振動を効果的に抑制し、精度の高い切断を行なうことができる。また、傾斜ベースは、従来の同じ長さの水平ベースをもつ切断装置に比べ、設置スペースを小さくすることができ、また、切断により発生する切削油、切粉、残渣などの回収も良好に行なうことができる。

本発明の一実施形態を示す丸鋸切断装置の正面図である。同丸鋸切断装置の背面図である。同丸鋸切断装置のＡ−Ａ矢視平面図である。同丸鋸切断装置のＢ−Ｂ矢視右側面図である。同丸鋸切断装置の左側面図である。使用状態を示す丸鋸切断装置の正面図である。

符号の説明

２−傾斜ベース
３−摺動レール
５−移動台
６−ボールねじ
９−クランプ装置
１０−丸鋸ユニット
１３−丸鋸

Claims

傾斜ベースが架台上に傾斜状態で固定され、該傾斜ベース上面の最も低い位置の最低端部上にワークをクランプするクランプ部が設けられ、該傾斜ベース上に２本の摺動レールが傾斜方向に沿って敷設され、該摺動レール上にスライダを介して移動台が傾斜方向に移動可能に装着され、該移動台上には丸鋸ユニットの丸鋸軸が該摺動レールと直角方向に向けモータに連係されて回転駆動可能に軸支され、該丸鋸軸の先端には丸鋸が固定され、該傾斜ベース上の該摺動レールに沿ってボールねじが回転自在に支持される共に、該ボールねじに螺合するめねじ部が該移動台に固定され、該ボールねじを回転駆動する移動用モータが該傾斜ベースに取り付けられ、該移動台上で回転駆動される丸鋸が、該移動台と共に該傾斜ベール上を斜め下方に移動して、該傾斜ベースの最低端部のクランプ部にクランプされたワークを切断することを特徴とする丸鋸切断装置。
前記クランプ部には、ワークを挿入するための挿入孔を水平方向に有し、該挿入孔の周囲に配置した複数のクランプ爪を該挿入孔の径方向に移動させてワークを水平にクランプするクランプ装置が、前記傾斜ベース上の縁部に配設され、前記丸鋸軸の中心から前記傾斜ベース上までの垂線の長さと該クランプ装置のクランプ中心位置から該傾斜ベース上までの垂線の長さが等しく設定されることを特徴とする請求項１記載の丸鋸切断装置。
前記傾斜ベースの最低端部に隣接して、上部を開口し切削油を回収するための切削油容器が配置され、切削油容器の上に網状トレイが着脱可能に配設されたことを特徴とする請求項１記載の丸鋸切断装置。
前記移動用モータと丸鋸用モータを制御するために数値制御盤が設けられ、該数値制御盤には、丸鋸の刃径と刃数、丸鋸の回転速度、１刃当りの移動台の送り量を設定する設定手段が設けられ、これらの設定値に基づき該移動用モータが制御され、ワークの切り込み開始時と切断終了時近傍ではワークの中間部より遅く移動台の送り速度が制御されることを特徴とする請求項１記載の丸鋸切断装置。