JPH06254836A - 石材または石材類似物加工機における負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 石材または石材類似物の加工において、負荷
に応じた加工送り速度やダイヤモンド工具の周速を自動
制御して、ダイヤモンド工具の破損を防止する。 【構成】 加工送りされる加工ヘッド支持部材（１５）
に、ダイヤモンドブレード（２０）を回転可能に支持し
た加工ヘッド（１９）を、送り方向と平行する方向に摺
動可能に支持し、この加工ヘッド支持部材（１５）と加
工ヘッド（１９）との間に、２つの部材を弾性部材を介
して、送り方向に対して変位可能にに組み合わせた負荷
変動順応手段と、この負荷変動順応手段の変位を検出す
る負荷変動検出手段を介在設置して、この負荷変動検出
手段の検出値にもとづいて、加工ヘッド支持部材（１
５）及び加工ヘッド（１９）の送り速度またはダイヤモ
ンドブレード（２０）の周速を自動制御して、ダイヤモ
ンドブレード（２０）に過負荷がかからないようにした
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石材や石材類似物たる
煉瓦やコンクリート等の加工において、千差万別な高度
や密度に対応して自動的に加工の送り速度や加工工具の
周速をコントロールする、石材または石材類似物加工機
における負荷制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石材や石材類似物の切断や研磨等の加工
にはダイヤモンド工具を使用して冷却水を流しながら加
工するのが一般的であるが、ダイヤモンド工具は高価な
ものであるから適正な使用条件によって長く使用するこ
とが加工コストを低減するために必要である。

【０００３】しかしながら、石材や石材類似物の性質は
千差万別であり、被加工物に対する適切な加工条件を求
めることは至難の業であり、例えば花崗岩をダイヤモン
ドブレードにより切断するときには一般的に知られてい
る表１に示す如き目安を基準とし、加工技術者の経験を
加味して切込み量と送り速度とダイヤモンドブレードの
周速を決めて加工が行われていた。

【０００４】 表 １ 花崗岩（白）の一般的な切断条件 ──────────────────────── 砥粒 ＭＢＳ−７０ ──────────────────────── ブレード直径 (m/m) １０１６〜１２７０ ──────────────────────── ブレード周速 (m/sec) ２５〜２６ ──────────────────────── 切込み量 (mm) ８〜１０ ──────────────────────── 送り速度 (m/min) ２〜３ ──────────────────────── 切断率 (cm²/min) ２００〜２４０ ────────────────────────

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】こうした従来の加工方
法は、最初に定めた一定の加工条件で最後まで加工が行
われるため、設定条件を誤って過負荷になったり、被加
工材（特に石材）が中途で性質が変わって硬くなった場
合にダイヤモンドブレードに無理な負荷が掛かって、高
価なダイヤモンドブレードが破損する場合があり大きな
損害を受けるといった問題があった。

【０００６】本発明は、上記した従来の問題点を解消す
るために、ダイヤモンド工具への負荷に応じて、送り速
度やダイヤモンド工具の周速を自動的に調整して、ダイ
ヤモンド工具の過負荷による破損を防止し、安全かつ効
率よく加工することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するため
のこの発明は、サーボモータにより駆動される送りねじ
棒と、この送りねじ棒に平行な第１ガイドレールとを備
えている加工ヘッド支持ビームに、上記送りねじ棒に螺
合する送りめねじを有する加工ヘッド支持部材を、上記
第１ガイドレールに沿って移動自在に支持し、この加工
ヘッド支持部材に、上記第１ガイドレールと平行する第
２ガイドレールを設け、この第２ガイドレールに、加工
工具を備えている加工ヘッドを摺動可能に支持し、この
加工ヘッドと上記加工ヘッド支持部材との間に、２つの
部材を弾性部材を介して摺動方向に対して変位可能に組
み合わせた負荷変動順応手段と、この負荷変動順応手段
の変位を検出する負荷変動検出手段とを介在設置して、
この負荷変動検出手段の検出値により前記送りねじ棒お
よびまたは前記加工刃物の回転速度を制御すべく構成し
た、石材または石材類似物加工機における負荷制御装置
である。

【０００８】また、前記負荷変動順応手段を、シリンダ
内のピストンの前後にスプリングを介在させた構成と
し、前記シリンダとピストンロッドとを前記加工ヘッド
支持部材と前記加工ヘッドとのどちらかにそれぞれ固定
した、石材または石材類似物加工機における負荷制御装
置である。

【０００９】また、前記負荷変動検出手段を、ボールね
じナットと、このボールねじナットに螺合するボールね
じ棒と、このボールねじ棒の一端に連結したロータリー
エンコーダとにより構成して、このロータリーエンコー
ダを前記加工ヘッド支持部材に、前記ボールねじナット
を前記加工ヘッドにそれぞれ固定した、石材または石材
類似物加工機における負荷制御装置である。

【００１０】

【作用】ダイヤモンドブレードで石材または石材類似物
を切断する場合は、被加工物の性質にに適した切込み量
と送り速度とダイヤモンドブレードの周速を設定して切
断加工に入るが、加工条件の設定が適正であり、かつ加
工中のダイヤモンドブレードにかかる負荷が一定であれ
ば、負荷変動順応手段はピストンとシリンダとが一定の
位置関係を保って加工ヘッドと加工ヘッド支持部材が一
体的に送りねじ棒によって一定速度で送られるが、加工
条件の設定を誤ったり加工中に石材の性質の変化した部
分があるとダイヤモンドブレードの受ける抵抗が変化し
て、負荷変動順応手段のスプリングによって均衡を保っ
ているピストンとシリンダの関係位置が変化して加工ヘ
ッド支持部材に対する加工ヘッドの位置がずれる。

【００１１】そうすると、負荷変動検出手段の加工ヘッ
ド側に取り付けてあるボールねじナットが、加工ヘッド
支持部材側に取り付けられているロータリーエンコーダ
と一体のボールねじ棒に沿って移動してボールねじ棒を
回転させることとなり、このボールねじ棒の回転角度と
回転方向をロータリーエンコーダが検出して、制御手段
を介して負荷に適した送り速度やダイヤモンドブレード
の周速を変更すべく送りねじ棒を駆動するサーボモータ
やダイヤモンドブレードを駆動するブレードモータの回
転数を変えて、常に被加工物の性質に合った加工条件に
自動的にコントロールするものである。

【００１２】

【実施例】以下この発明を、例示図面を参照として詳細
説明する。図１は本発明石材または石材類似物加工機の
一例として示した石材切断機の全体正面図であり、図２
は図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【００１３】図において、（１）は基礎で、左右一対が
平行して所定の長さに構築してあり、この基礎（１）上
にレール台（２），（２）が平行に取り付けられ、さら
にこのレール台（２），（２）上に摺動レール（３），
（３）とラック（４），（４）が並列して平行に取り付
けてある。

【００１４】この一対の摺動レール（３），（３）上
に、横長な本体ビーム（５）の両端に取り付けた本体ビ
ーム支持部材（６），（６）が摺動自在に載架され、こ
の本体支持部材（６），（６）に取り付けられているギ
ヤードモータ（７），（７）により駆動されるピニオン
（８），（８）がラック（４），（４）に噛み合って、
ギヤードモータ（７），（７）の駆動により、本体ビー
ム（５）と本体ビーム支持部材（６），（６）が摺動レ
ール（３），（３）に沿って前後に移動する。

【００１５】（９）は加工ヘッド支持ビームで、本体ビ
ーム（５）と平行していて、その両端に昇降部材（１
０），（１０）が、加工ヘッド支持ビーム（９）ととも
に門型を形成すべく垂下して取り付けてあり、この昇降
部材（１０），（１０）が本体ビーム支持部材（６），
（６）に昇降自在に支持され、その上端に昇降用モータ
（１１），（１１）が取り付けてある。

【００１６】加工ヘッド支持ビーム（９）には、長手方
向〔摺動レール（３），（３）と直交する方向〕に沿っ
てボールねじからなる送りねじ棒（１２）が取り付けて
あり、サーボモータ（１３）により駆動される。さら
に、加工ヘッド支持ビーム（９）の下面には、送りねじ
棒（１２）と平行する２本の第１ガイドレール（１
４），（１４）が長手方向に沿って平行して取り付けて
ある。

【００１７】（１５）は加工ヘッド支持部材で、図２お
よび図２をＢ−Ｂ線方向に見た図３並びに同じく図２を
Ｃ−Ｃ線方向に見た図５に示す如く、上面の両端部に取
り付けてある第１摺動部材（１６），（１６）が第１ガ
イドレール（１４），（１４）に係合して、この第１ガ
イドレール（１４），（１４）に沿って摺動自在に支持
されるとともに、この加工ヘッド支持部材（１５）の一
端部に送りねじ棒（１２）に螺合するボールねじナット
からなる送りめねじ（１７）が取り付けてあって、送り
ねじ棒（１２）の回転によって送りめねじ（１７）を介
して加工ヘッド支持部材（１５）が第１ガイドレール
（１４），（１４）に沿って摺動するものである。さら
に、この加工ヘッド支持部材（１５）の下面には、２本
の平行する第２ガイドレール（１８），（１８）が、第
１ガイドレール（１４），（１４）に平行して取り付け
てある。

【００１８】（１９）は加工ヘッドであって、その構成
は、加工ヘッド基板（１９ａ）の下面にブレード軸受
（１９ｂ）とブレードモータ（１９ｃ）が取り付けてあ
って、ベルト（１９ｄ）とプーリー（１９ｅ）とブレー
ド軸受（１９ｂ）内に組み込まれている歯車（図示省
略）を経て駆動されるブレード軸（１９ｆ）からなり、
このブレード軸（１９ｆ）にダイヤモンドブレード（２
０）が取り付けてある。

【００１９】加工ヘッド基板（１９ａ）の上面の両端部
に、第２ガイドレール（１８），（１８）に係合する第
２摺動部材（２１），（２１）が取り付けてあって、こ
の第２摺動部材により加工ヘッド（１９）が第２ガイド
レール（１８），（１８）に沿って摺動可能に加工ヘッ
ド支持部材（１５）に支持されている。

【００２０】（２２）は負荷変動順応手段で、その詳細
を図４に示し、シリンダ（２２ａ）の内部でピストン
（２２ｂ）の前後に、コイルスプリング（２２ｃ），
（２２ｃ）が或る程度圧縮された状態で介在してあり、
ピストンロッド（２２ｄ）の先端に取付けブラケット
（２２ｅ）の先端を取り付けた構成を持ち、図３に示す
如くシリンダ（２２ａ）の軸心を加工ヘッド（１９）の
スライド方向と一致させて、シリンダ（２２ａ）を加工
ヘッド支持部材（１５）の側面に取り付け、取付ブラケ
ット（２２ｅ）を加工ヘッド基板（１９ａ）の側面に取
り付けてある。なお、コイルスプリング（２２ｃ）に代
えて硬質ゴムの如き弾性部材を使用する場合もある。

【００２１】この負荷変動順応手段（２２）により、加
工ヘッド支持部材（１５）と加工ヘッド（１９）との、
第２ガイドレール（１８）に沿う方向の摺動はコイルス
プリング（２２ｃ）を介して弾力的に連結されているこ
とになる。

【００２２】（２３）は負荷変動検出手段で、その詳細
を図６に示し、ボールねじ棒（２３ａ）の一端をベアリ
ング（２３ｂ）に支持させてロータリーエンコーダ（２
３ｃ）の主軸に取り付け、ボールねじ棒（２３ａ）にボ
ールねじナット（２３ｄ）を螺合した構成を持ち、図５
に示す如くボールねじ棒（２３ａ）の軸心を加工ヘッド
（１９）のスライド方向と一致させて、ロータリーエン
コーダ（２３ｃ）を加工ヘッド支持部材（１５）の側面
に取り付け、ボールねじナット（２３ｄ）を加工ヘッド
基板（１９ａ）の側面に取り付けてある。

【００２３】（２４）はワーク台で、上面に石材（２
５）が載せられており、前後・左右に微調整可能に構成
されている。

【００２４】以上で構成の説明を終わり、続いて作用を
説明する。第１図の状態にあって、サーボモータ（１
３）により駆動される送りねじ棒（１２）の回転によ
り、この送りねじ棒（１２）に螺合している送りめねじ
（１７）が送りねじ棒（１２）に沿って移動するから、
送りめねじ（１７）と一体に結合している加工ヘッド支
持部材（１５）が、第１ガイドレール（１４）に第１摺
動部材（１６）が係合して摺動自在に支持されているこ
とにより、第１ガイドレール（１４）に沿って加工ヘッ
ド支持ビーム（９）の長手方向に移動する。

【００２５】そして、加工ヘッド支持部材（１５）に取
り付けた第２ガイドレール（１８）に第２摺動部材（２
１）が係合して摺動可能に支持されている加工ヘッド
（１９）が、負荷変動順応手段（２２）と、負荷変動検
出手段（２３）とにより連結されて加工ヘッド支持部材
（１５）と一体的に移動する。

【００２６】こうして、加工ヘッド（１９）がダイヤモ
ンドブレード（２０）を回転させながら、図１のＰ矢印
の方向に移動して石材（２５）の切断を始める。このと
き、切削部に冷却水を注いでダイヤモンドブレード（２
０）の加熱による損傷を防ぐのであるが、図には注水装
置を省略している。

【００２７】切断中ダイヤモンドブレード（２０）にか
かる負荷が一定であれば、送りねじ棒（１２）の回転速
度は一定で、加工ヘッド支持部材（１５）と加工ヘッド
（１９）は一定の関係位置を保って送り速度は一定であ
り、ダイヤモンドブレード（２０）の周速も一定で切断
加工が進行する。

【００２８】石材が、予測したより硬かったり、切断加
工中に石材性質が変化して、ダイヤモンドブレード（２
０）にかかる切断抵抗が増えると、その過大な切断抵抗
は加工ヘッド（１９）に直接伝わって、この加工ヘッド
（１９）に連結されている負荷変動順応手段（２２）の
ピストン（２２ｂ）が、反ロッド側に介在しているコイ
ルスプリング（２２ｃ）を圧縮しながらシリンダ（２２
ａ）に対して移動して、ダイヤモンドブレード（２０）
を含めて加工ヘッド（１９）の進行速度をにぶらせるこ
ととなる。

【００２９】こうして、一定速度で進行している加工ヘ
ッド支持部材（１５）の進行に対して、加工ヘッド（１
９）の進行が遅れて両者間に第２ガイドレール（１８）
に沿ってズレが生じると、負荷変動検出手段（２３）の
加工ヘッド支持部材（１５）側に取り付けられているボ
ールねじ棒（２３ａ）と加工ヘッド（１９）側に取り付
けられているボールねじナット（２３ｄ）との螺合関係
位置が変化する。

【００３０】この螺合関係位置の変化は、固定している
ボールねじナット（２３ｄ）は回転せず、ベアリング
（２３ｂ）により回転自在に支持されているボールねじ
棒（２３ａ）が回転し、この回転の方向と回転角度をロ
ータリーエンコーダ（２３ｃ）が検出して、その情報を
制御装置（図示省略）を経由してサーボモータ（１３）
に回転数を落とすように指令し、送りねじ棒（１２）の
回転を落として、加工ヘッド（１９）の送り速度を適正
な負荷となるように調整するものである。

【００３１】以上は送り速度の調整について述べたが、
石材の性質に適したダイヤモンドブレード（２０）の周
速を調整することもでき、この場合はロータリーエンコ
ーダ（２３ｃ）が検出した情報に基づいてブレードモー
タ（１９ｃ）の回転を落とすものである。また、ダイヤ
モンドブレード（２０）の送り速度と周速の両方を同時
に調整する場合もある。

【００３２】また、加工中に石材が切削しやすい性質に
変化した場合は、上記とは逆にダイヤモンドブレード
（２０）の受ける負荷が減じるため、負荷変動順応手段
（２２）のピストン（２２ｂ）により押圧されている反
ロッド側のコイルスプリング（２２ｃ）の弾力がピスト
ン（２２ｂ）を押し戻す方向に作用して、ピストンロッ
ド（２２ｄ）が連結されている加工ヘッド（１９）を送
り方向に押し進めて送り速度を速めることとなり、この
加工ヘッド（１９）の動きによって回転する負荷変動検
出手段（２３）のボールねじ棒（２３ａ）の回転方向が
前記した過負荷の場合と逆方向となるため、これをロー
タリーエンコーダ（２３ｃ）が検出して制御装置を介し
てサーボモータ（１３）またはブレードモータ（１９
ｃ）の回転を速める方向に制御して、ダイヤモンドブレ
ード（２０）の送り速度または周速を速めて切断加工効
率を高めるものである。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したこの発明に係わる石材また
は石材類似物加工機における負荷制御装置によれば、加
工ヘッドが加工ヘッド支持部材に送り方向に対して摺動
可能に支持され、この加工ヘッドと加工ヘッド支持部材
との間に、負荷変動順応手段と負荷変動検出手段とを介
在設置したことにより、過負荷の場合加工ヘッド支持部
材に対する加工ヘッドの位置が負荷変動順応手段によっ
て変動するのを負荷変動検出手段が検出して、送り駆動
源を制御して送り速度を負荷に対して適正に自動修正
し、または加工工具の駆動源を制御して加工工具の周速
を負荷に対して適正に自動修正することが可能となり、
過負荷による高価なダイヤモンド工具の破損を未然に防
止して長く使用に耐え、結果的に石材および石材類似物
の加工コストの低減を果たせるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】石材または石材類似物加工機の全体正面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線における拡大断面図である。

【図３】図２をＢ−Ｂ線方向に見た図である。

【図４】図３の負荷変動順応手段（２２）の一部切断詳
細図である。

【図５】図２をＣ−Ｃ線方向に見た図である。

【図６】図５の負荷変動検出手段（２３）の縦断詳細図
である。

【符号の説明】

９ 加工ヘッド支持ビーム １２ 送りねじ棒 １３ サーボモータ １４ 第１ガイドレール １５ 加工ヘッド支持部材 １６ 第１摺動部材 １７ 送りめねじ １８ 第２ガイドレール １９ 加工ヘッド ２０ ダイヤモンドブレード ２１ 第２摺動部材 ２２ 負荷変動順応手段 ２２ａ シリンダ ２２ｂ ピストン ２２ｃ コイルスプリング ２２ｄ ピストンロッド ２２ｅ 取付ブラケット ２３ 負荷変動検出手段 ２３ａ ボールねじ棒 ２３ｂ ベアリング ２３ｃ ロータリーエンコーダ ２３ｄ ボールねじナット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモータにより駆動される送りねじ
   棒と、該送りねじ棒に平行な第１ガイドレールとを備え
   ている加工ヘッド支持ビームに、上記送りねじ棒に螺合
   する送りめねじを有する加工ヘッド支持部材を、上記第
   １ガイドレールに沿って移動自在に支持し、該加工ヘッ
   ド支持部材に、上記第１ガイドレールと平行する第２ガ
   イドレールを設け、該第２ガイドレールに、加工工具を
   備えている加工ヘッドを摺動可能に支持し、該加工ヘッ
   ドと上記加工ヘッド支持部材との間に、２つの部材を弾
   性部材を介して摺動方向に変位可能に組み合わせた負荷
   変動順応手段と、該負荷変動順応手段の変位を検出する
   負荷変動検出手段とを介在設置して、該負荷変動検出手
   段の検出値により前記送りねじ棒およびまたは前記加工
   刃物の回転速度を制御すべく構成したことをと特徴とす
   る、石材または石材類似物加工機における負荷制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記負荷変動順応手段を、シリンダ内の
   ピストンの前後にスプリングを介在させた構成とし、前
   記シリンダとピストンロッドとを前記加工ヘッド支持部
   材と前記加工ヘッドとのどちらかにそれぞれ固定した、
   請求項１記載の石材または石材類似物加工機における負
   荷制御装置。
3. 【請求項３】 前記負荷変動検出手段を、ボールねじナ
   ットと、該ボールねじナットに螺合するボールねじ棒
   と、該ボールねじ棒の一端に連結したロータリーエンコ
   ーダとにより構成して、該ロータリーエンコーダを前記
   加工ヘッド支持部材に、前記ボールねじナットを前記加
   工ヘッドにそれぞれ固定した、請求項１記載の石材また
   は石材類似物加工機における負荷制御装置。