(57)【要約】【課題】高精度に帯鋸刃のスリップを検出することが可能な帯鋸装置を提供すること。【解決手段】モータからの動力が動力伝達機構を介して伝えられる駆動側プーリと、従動側プーリと、前記駆動側プーリと前記従動側プーリとの間に巻き掛けられる環状の帯鋸刃とを有する帯鋸装置であって、前記駆動側プーリの回転速度を検出するための駆動側プーリ用回転速度センサと、前記帯鋸刃の速度を検出するための帯鋸刃速度センサと、前記駆動側プーリ用回転速度センサによる検出結果に基づいて算出した第１帯鋸刃推定速度と、前記帯鋸刃速度センサで検出した実測帯鋸刃速度とを比較することで、帯鋸刃のスリップ量を算出するスリップ量算出部とを備えるようにした。【選択図】図１
2019155736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータからの動力が動力伝達機構を介して伝えられる駆動側プーリと、従動側プーリと、前記駆動側プーリと前記従動側プーリとの間に巻き掛けられる環状の帯鋸刃とを有する帯鋸装置であって、
前記駆動側プーリの回転速度を検出するための駆動側プーリ用回転速度センサと、
前記帯鋸刃の速度を検出するための帯鋸刃速度センサと、
前記駆動側プーリ用回転速度センサによる検出結果に基づいて算出した第１帯鋸刃推定速度と、前記帯鋸刃速度センサで検出した実測帯鋸刃速度とを比較することで、帯鋸刃のスリップ量を算出するスリップ量算出部と
を備える帯鋸装置。
【請求項２】
前記従動側プーリの回転速度を検出するための従動側プーリ用回転速度センサを備え、
前記スリップ量算出部は、前記従動側プーリ用回転速度センサによる検出結果に基づいて算出した第２帯鋸刃推定速度と、前記第１帯鋸刃推定速度及び／又は前記実測帯鋸刃速度との比較からも帯鋸刃のスリップ量を算出するようにした
請求項１記載の帯鋸装置。
【請求項３】
前記スリップ量算出部で算出したスリップ量の値が所定の閾値を超えた場合に異常状態であると判定する異常判定部を備える
請求項１又は請求項２に記載の帯鋸装置。
【請求項４】
無負荷状態での前記速度センサの少なくとも１つについての検出結果を予め取得して基準値として記憶させた記憶部を備え、
前記異常判定部は、前記速度センサの少なくとも１つの検出結果を前記基準値と比較して、予め定めた所定の差分値以上の差分が生じている場合に異常状態であると判定するようにした
請求項１から請求項３の何れかに記載の帯鋸装置。
【請求項５】
前記異常判定部において異常と判定された場合に、被削材の送り又は被削材を乗せた送材車の送りを減速又は停止させる制御を行う制御部を備える
請求項１から請求項４の何れかに記載の帯鋸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スリップ量を検出可能な帯鋸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータからの動力が動力伝達機構を介して伝えられる駆動側プーリと、従動側プーリと、駆動側プーリと従動側プーリとの間に巻き掛けられる環状の帯鋸刃とで構成され、駆動側プーリの駆動力によって回転する帯鋸刃によって対象ワークを切断する帯鋸装置が存在する。
【０００３】
このような帯鋸装置は、スプロケットの歯と噛合して回転するチェーンソーの刃の場合とは異なり、２つのプーリの間での張力によって保持されている構成であるため、プーリと帯鋸刃との間でスリップが生じることがある。スリップが多発するとワークの切断に支障を来してしまうため、スリップの生じない駆動が理想的であるが、そのためにはスリップが生じる条件を正確に把握する必要がある。
【０００４】
帯鋸装置におけるスリップを検出するための技術としては、例えば、特許文献１が挙げられる。この特許文献１では、駆動側プーリと従動側プーリの両方の回転速度を検出することで、駆動モータの回転速度低下によるプーリの回転数低下をスリップと誤検出することを防止するようにした帯鋸刃のスリップ検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２-１５７７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、駆動モータの回転速度低下によるプーリの回転数低下をスリップと誤検出することは防止することができるが、駆動側プーリと従動側プーリの両方で同時にスリップが発生した場合についてはスリップを検出することができない等、全てのスリップを検出することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、高精度に帯鋸刃のスリップを検出することが可能な帯鋸装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る帯鋸装置は、モータからの動力が動力伝達機構を介して伝えられる駆動側プーリと、従動側プーリと、前記駆動側プーリと前記従動側プーリとの間に巻き掛けられる環状の帯鋸刃とを有する帯鋸装置であって、前記駆動側プーリの回転速度を検出するための駆動側プーリ用回転速度センサと、前記帯鋸刃の速度を検出するための帯鋸刃速度センサと、前記駆動側プーリ用回転速度センサによる検出結果に基づいて算出した第１帯鋸刃推定速度と、前記帯鋸刃速度センサで検出した実測帯鋸刃速度とを比較することで、帯鋸刃のスリップ量を算出するスリップ量算出部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る帯鋸装置は、前記従動側プーリの回転速度を検出するための従動側プーリ用回転速度センサを備え、前記スリップ量算出部は、前記従動側プーリ用回転速度センサによる検出結果に基づいて算出した第２帯鋸刃推定速度と、前記第１帯鋸刃推定速度及び／又は前記実測帯鋸刃速度との比較からも帯鋸刃のスリップ量を算出するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る帯鋸装置は、前記スリップ量算出部で算出したスリップ量の値が所定の閾値を超えた場合に異常状態であると判定する異常判定部を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る帯鋸装置は、無負荷状態での前記速度センサの少なくとも１つについての検出結果を予め取得して基準値として記憶させた記憶部を備え、前記異常判定部は、前記速度センサの少なくとも１つの検出結果を前記基準値と比較して、予め定めた所定の差分値以上の差分が生じている場合に異常状態であると判定するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る帯鋸装置は、前記異常判定部において異常と判定された場合に、被削材の送り又は被削材を乗せた送材車の送りを，減速又は停止させる制御を行う制御部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、駆動側プーリ用回転速度センサによる検出結果に基づいて算出した第１帯鋸刃推定速度と、帯鋸刃速度センサで検出した実測帯鋸刃速度とを比較することで、帯鋸刃のスリップ量を算出するようにしたので、高精度に帯鋸刃のスリップを検出することが可能となる。スリップの発生を正確に検出することにより、帯鋸刃のスクイ角及び帯鋸装置の張力などの設定事項に検出結果を利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る帯鋸装置１０の構成を表した説明図である。
【図２】本発明に係る帯鋸装置１０の検出装置３０の構成を表したブロック図である。
【図３】帯鋸刃の仕様の一例及び実験条件を表した説明図である。
【図４】実験時のモータの消費電力を表したグラフである。
【図５】実験時の駆動側プーリ１１の回転速度から推定した第１帯鋸刃推定速度を表したグラフである。
【図６】実験時の従動側プーリ１２の回転速度から推定した第２帯鋸刃推定速度を表したグラフである。
【図７】実験時の帯鋸刃速度の実測値を表したグラフである。
【図８】実験時の第１帯鋸刃推定速度と第２帯鋸刃推定速度から求めた延べスリップ量を表したグラフである。
【図９】実験時の第１帯鋸刃推定速度と帯鋸刃速度の実測値から求めた延べスリップ量を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照しながら、第１の実施の形態に係る帯鋸装置の例について説明する。図１は、本発明に係る帯鋸装置１０の構成を表した説明図である。図１に示すように、帯鋸装置１０は、駆動側プーリ１１（下プーリともいう）と、従動側プーリ１２（上プーリともいう）と、駆動側プーリ１１と従動側プーリ１２との間に環状の帯鋸刃１３が所定のテンションが掛かった状態で巻き掛けられている。駆動側プーリ１１及び従動側プーリ１２は円筒形状からなり、円筒箇所に対して帯鋸刃１３が巻き掛けられる。駆動側プーリ１１には、動力伝達機構１４を介してモータ１５からの動力が伝達されて回転動力を得る。図１の例では、動力伝達機構としてＶベルトを適用している。モータ１５に供給される電源については、電流・電圧センサ１６において電流値及び電圧値を検出する。
【００１６】
また、図１に示すように、駆動側プーリ用回転速度センサ１７により、駆動側プーリ１１の回転軸と平行な方向から駆動側プーリ１１の回転速度を検出する。同様に、従動側プーリ用回転速度センサ１８により、従動側プーリ１２の回転軸と平行な方向から従動側プーリ１２の回転速度を検出する。また、帯鋸刃速度センサ１９により、帯鋸刃１３の帯に対して垂直な方向から帯鋸刃１３の速度を検出する。これらの駆動側プーリ用回転速度センサ１７、従動側プーリ用回転速度センサ１８、及び、帯鋸刃速度センサ１９は、それぞれ速度を検出可能であればどのような構成であってもよいが、例えば、レーザセンサによって検出対象からのレーザ光の反射或いは通過を検出することで検出対象の回転速度を検出するロータリーエンコーダであってもよい。駆動側プーリ用回転速度センサ１７及び従動側プーリ用回転速度センサ１８は、駆動側プーリ１１と従動側プーリ１２のそれぞれに形成されているスポーク部分と、スポークとスポークの間の凹部とで反射光が異なることを利用して所定時間のパルス数に基づいて回転速度を検出する。帯鋸刃速度センサ１９は、帯鋸刃１３の帯部分に所定間隔で開けられた孔２０部分にレーザ光を照射し、レーザ光が孔２０を通過した場合に受信側で通過光を検出する。帯鋸刃の速度センサとして、帯鋸刃１３の帯部分に設けた刻印をカウントする方法、帯鋸歯が通過したことを検出する方法であってもよい。これらの通過光を検出する時間間隔から帯鋸刃１３の速度を検出する。
【００１７】
帯鋸装置１０で切削する場合、作業用テーブル２１に送材長さの計測のためのスケール２２を設け、作業用テーブル２１の上に送材車２３を介して送材テーブル２４を載置し、その送材テーブル２４の上に切削対象としての被削材２５を載置する。被削材２５が載置された送材テーブル２４を押し棒２６によって押し出して駆動されている帯鋸刃１３に接触させて切削を行う。
【００１８】
また、帯鋸装置１０は、検出装置３０を備えている。図２は、本発明に係る帯鋸装置１０の検出装置３０の構成を表したブロック図である。この図２に示すように、検出装置３０は、電流情報取得部３１と、電圧情報取得部３２と、駆動側プーリ回転速度取得部３３と、従動側プーリ回転速度取得部３４と、帯鋸刃速度取得部３５と、スリップ量算出部３６と、異常判定部３７と、記憶部３８とを備えている。
【００１９】
電流情報取得部３１は、電流・電圧センサ16の検出結果としての電流値を取得する機能を有する。
【００２０】
電圧情報取得部３２は、電流・電圧センサ16の検出結果としての電圧値を取得する機能を有する。
【００２１】
駆動側プーリ回転速度取得部３３は、駆動側プーリ用回転速度センサ１７の検出結果としての駆動側プーリの回転速度を取得する機能を有する。
【００２２】
従動側プーリ回転速度取得部３４は、従動側プーリ用回転速度センサ１８の検出結果としての従動側プーリの回転速度を取得する機能を有する。
【００２３】
帯鋸刃速度取得部３５は、帯鋸刃速度センサ１９の検出結果としての帯鋸刃速度を取得する機能を有する。
【００２４】
スリップ量算出部３６は、駆動側プーリ回転速度取得部３３で取得した駆動側プーリ１１の回転速度に基づいて算出した第１帯鋸刃推定速度と、帯鋸刃速度取得部３５で取得した実測帯鋸刃速度とを比較することで、帯鋸刃１３のスリップ量を算出する機能を有する。また、従動側プーリ回転速度取得部３４で取得した従動側プーリ１２の回転速度に基づいて算出した第２帯鋸刃推定速度と、実測帯鋸刃速度とを比較することで、帯鋸刃１３のスリップ量を算出する機能も有している。また、第１帯鋸刃推定速度と第２帯鋸刃推定速度とを比較することで、帯鋸刃１３のスリップ量を算出する機能も有している。
【００２５】
異常判定部３７は、スリップ量算出部３６で算出したスリップ量の値が所定の閾値を超えた場合に異常状態であると判定する機能を有する。また、この異常判定部３７は、無負荷状態での各速度センサの少なくとも１つについての検出結果を予め取得して基準値として後述する記憶部３８に記憶させておき、速度センサの少なくとも１つの検出結果を基準値と比較して、予め定めた所定の差分値以上の差分が生じている場合に異常状態であると判定する機能も有している。
【００２６】
記憶部３８は、駆動側プーリ用回転速度センサ１７、従動側プーリ用回転速度センサ１８、及び、帯鋸刃速度センサ１９についてそれぞれ予め取得した無負荷状態での検出結果を基準値として記憶させておく機能を有する。また、検出装置３０において検出した各種のデータを記憶させておく機能も有している。
【００２７】
以上の構成からなる帯鋸装置１０について、実験を行った。図３は、帯鋸刃の仕様の一例及び実験条件を表した説明図である。図３（ａ）に示すように、実験を行う帯鋸刃の仕様は、のこ幅１０２ｍｍ、のこ厚０．８ｍｍ、ピッチ２４．８６ｍｍ（のこ長さを４５５０ｍｍとして歯数１７９で制作）、歯端角５５度、あさり幅１．６ｍｍ、歯の材質がステライト歯とした。
【００２８】
図３（ｂ）には、２つの実験における被削材と切削条件を表している。実験１は、ベイマツ集成材（密度０．５６）を用い、長さ１０００ｍｍ、ひき幅１７６ｍｍ、ひき厚さ２５ｍｍとし、送材方法として、作業テーブル２１上に送材テーブル２４を載せてスケール２２に沿って送材する手法を採用した。また、実験２は、杉生材（密度０．５０）を用い、長さ１０００ｍｍ、ひき幅２５０ｍｍ、ひき厚さ２５ｍｍとし、送材方法として、作業テーブル２１上で送材車２３が走行できるようにして、送材車２３に送材テーブル２４を載せて送材する（スケールの添えなし）手法を採用した。図４〜図９に示すグラフは、それぞれ実験１及び実験２の結果を表したものである。
【００２９】
図４は、実験時のモータの消費電力を表したグラフである。これらは、検出装置３０における電流情報取得部３１及び電圧情報取得部３２で取得した電流値及び電圧値に基づいて算出した電力値を用いている。この図４からも分かるように、実験１と実験２の何れの場合においても、帯鋸刃１３による被削材２５の切削が開始されて負荷が加わると消費電力が上昇していることが分かる。また、送材速度が増加するほど消費電力も増加する傾向が見られた。
【００３０】
図５は、実験時の駆動側プーリ１１の回転速度から推定した第１帯鋸刃推定速度を表したグラフである。図６は、実験時の従動側プーリ１２の回転速度から推定した第２帯鋸刃推定速度を表したグラフである。図７は、実験時の帯鋸刃速度の実測値を表したグラフである。これら図５乃至図７に示すように、帯鋸刃１３の実測帯鋸刃速度と、駆動側プーリ１１の回転速度から推定した第１帯鋸刃推定速度と、従動側プーリ１２の回転速度から推定した第２帯鋸刃推定速度とを得ることができる。
【００３１】
図８は、実験時の第１帯鋸刃推定速度と第２帯鋸刃推定速度から求めた延べスリップ量を表したグラフである。この図８に示す延べスリップ量は、駆動側プーリ１１の回転速度と従動側プーリ１２の回転速度とに基づいて求めたスリップ量であり、この実験１及び実験２においては、大きなスリップ量は検出しなかった。
【００３２】
図９は、実験時の第１帯鋸刃推定速度と実測帯鋸刃速度とから求めた延べスリップ量を表したグラフである。この図９に示す延べスリップ量は、実測帯鋸刃速度と駆動側プーリ１１の回転速度とに基づいて求めたスリップ量であり、実験１の切削長さ３００ｍｍ〜６００ｍｍのときにスリップが発生したことが分かる。図８に示す駆動側プーリ１１の回転速度と従動側プーリ１２の回転速度とに基づくスリップの検出では発見できなかったスリップの発生を、実測帯鋸刃速度と駆動側プーリ１１の回転速度とに基づく検出では発見することができたことが分かる。
【００３３】
図９のように、検出装置３０のスリップ量算出部３６でスリップの発生が確認された場合、そのスリップ量が所定の閾値を超えた場合には、検出装置３０の異常判定部３７において異常状態であると判定する。異常状態と判定された場合には、アラーム、ＬＥＤの点灯など何等かの通知手段によって通知を行うようにしてもよい。
【００３４】
また、電流・電圧センサ１６、駆動側プーリ用回転速度センサ１７、従動側プーリ用回転速度センサ１８、及び、帯鋸刃速度センサ１９の各センサについて、無負荷状態での検出結果を予め取得して基準値として記憶部３８に記憶させておき、異常判定部３７において、各センサの検出結果を基準値と比較して、予め定めた所定の差分値以上の差分が生じている場合に異常状態であると判定するようにすることで、スリップが発生していない状況においても異常を検出することができる。この場合にも、アラーム、ＬＥＤの点灯など何等かの通知手段によって通知を行うようにしてもよい。
【００３５】
以上のように、本発明に係る帯鋸装置１０によれば、少なくとも、駆動側プーリ用回転速度センサ１７による検出結果に基づいて算出した第１帯鋸刃推定速度と、帯鋸刃速度センサ１９で検出した実測帯鋸刃速度とを比較することで、高精度に帯鋸刃１３のスリップを検出することが可能となる。スリップの発生を正確に検出することにより、帯鋸刃１３のスクイ角及び帯鋸装置１０の張力などの設定事項に検出結果を利用することが可能となる。
【００３６】
前記第１の実施の形態においては、帯鋸装置１０が備える検出装置３０のスリップ量算出部３６においてスリップの発生を検出して、算出されたスリップ量が所定の閾値を超えていた場合には検出装置３０の異常判定部３７において異常状態であると判定する構成としていたが、さらに、異常判定部３７において異常状態であると判定された場合には、モータ１５の出力を低下させる又はモータ１５を停止させる制御を行う制御部を備えるようにしてもよい。また、被削材２５の送り又は送材車２３の送りを電子制御可能な構成とすることも可能であり、そのような構成を採用した状況において、異常判定部３７において異常状態であると判定された場合には、被削材２５の送り又は送材車２３の送りを、減速又は停止させる制御を行う制御部を備えるようにしてもよい。スリップの発生している状況は、摩擦が大きく、摩擦によって熱が生じ、その熱で帯鋸刃１３に歪みが生じて挽き曲がりの原因にもなるので、被削材２５の送り又は送材車２３の送りを，減速又は停止させることで、歪みの発生を防止して曲がりを抑制する効果も得られる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  帯鋸装置
１１  駆動側プーリ
１２  従動側プーリ
１３  帯鋸刃
１４  動力伝達機構
１５  モータ
１６  電流・電圧センサ
１７  駆動側プーリ用回転速度センサ
１８  従動側プーリ用回転速度センサ
１９  帯鋸刃速度センサ
２０  孔
２１  作業用テーブル
２２  スケール
２３  送材車
２４  送材テーブル
２５  被削材
２６  押し棒
３０  検出装置
３１  電流情報取得部
３２  電圧情報取得部
３３  駆動側プーリ回転速度取得部
３４  従動側プーリ回転速度取得部
３５  帯鋸刃速度取得部
３６  スリップ量算出部
３７  異常判定部
３８  記憶部
【図１】
2019155736.tif 000003
【図２】
2019155736.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019155736.tif 000008
【図７】
2019155736.tif 000009
【図８】
2019155736.tif 000010
【図９】
2019155736.tif 000011