(57)【要約】【課題】孔あけと孔あけられた孔の皿面取りを単一のバンドソーにより一工程で行いコストの低減を図る。【解決手段】一方の側端部分に孔あけ用刃部２を有する環状帯材３からなり、該環状帯材３の他方の側端部側を孔あけ用刃部より外方向に膨出させて段部５を形成して皿面取り部を設け、該皿面取り部の外面に皿面取り用刃部４を有する孔あけ用バンドソー１であって、このバンドソー１を異形孔形状に保持した状態で被加工物に押し付けることによって前記孔あけ用刃部２で孔あけし、次いでこの孔の縁部を皿面取り用刃部４で皿面取りする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の側端部分に孔あけ用刃部を有する環状帯材からなり、該環状帯材は他方の側端部側を孔あけ用刃部より外方向に膨出させて形成した段部に皿面取り部が設けられており、該皿面取り部の外面に皿面取り用刃部を有することを特徴とする孔あけ用バンドソー。
【請求項２】
環状帯材がニッケル製である請求項１記載の孔あけ用バンドソー。
【請求項３】
請求項１または２の孔あけ用バンドソーを複数本の回転シャフトで張架することによって孔あけ形状を形成し、該バンドソーを回転走行させながら被加工物に押し当てて孔あけ用刃部で孔あけし、次いでバンドソーの皿面取り用刃部で孔の縁部の皿面取りを行うことを特徴とする孔あけ方法。
【請求項４】
同じ孔あけ形状を有する孔あけ用バンドソーを被加工物の両側に対称に配置し、一方のバンドソーで被加工物の片側から所定の深さまでの孔あけと孔の皿面取りとを行った後、他方のバンドソーを被加工物の反対側から押し当てて残り部分の孔あけと孔の皿面取りとを行う請求項３記載の孔あけ方法。
【請求項５】
被加工物がガラス板である請求項３または４記載の孔あけ方法。
【請求項６】
一方の側端部分に孔あけ用刃部を有する環状帯材の他方の側端側を外方向に膨らませた段部に皿面取り部が設けられており、該皿面取り部の外面に皿面取り用刃部を有するバンドソーと、該バンドソーを孔あけ形状に張架するための複数本の回転シャフトと、回転シャフトの少なくとも一本を駆動シャフトとしてバンドソーを回転走行させる駆動モータと、バンドソーを被加工物に対し昇降させる駆動源とを具備することを特徴とする孔あけ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、孔あけ用バンドソーと、それを用いた孔あけ方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス板等の硬脆材に例えば長円やその他各種形状の孔あけをすることは、材質面からかなり制約を受ける。このような方法の一つとして、エンドレスの帯材の端部に砥粒を被着して刃部を形成したバンドソーすなわちバンドソードリルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このバンドソーは、図７に示す如く例えばステンレス鋼からなる環状の帯材１２に刃部１３を形成したしたもので、刃部１３は通常ダイヤモンド砥粒を電着して形成している。この場合、帯材は環状の周方向と直交する幅方向に平坦な面からなっており、刃部はこの幅方向の一方の側端部分に形成されている。この帯材を複数の回転シャフト１４で張架することによって刃部１３をあける孔の形状に保持し、この状態で帯材１２を回転シャフト１４により回転走行させ、その刃部１３を被加工物１０に垂直に押し付けて孔あけする。
【０００４】
このようにして刃部により切り抜かれた孔の縁部は直角に尖がっているために、従来の孔あけ装置には面取り装置が設けられており、孔あけ後に被加工物を孔あけステージから面取りステージに搬送して、または被加工物に対し孔あけ装置と面取り装置とを入れ替えて、孔の縁部を面取する。このような孔の周縁部の面取りは、通常皿面取りと呼ばれており、硬脆の被加工物における孔あけ加工にとって極めて重要である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２１９５２５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバンドソーは、上記したように孔あけ装置のほかに面取り装置を別装置として設置する必要があった。また、孔あけと皿面取りとを別工程で行うため、孔あけした被加工物を面取り装置に移し変えてセットする作業が、またこのように被加工物を動かさないときには孔あけ後に面取り装置を孔あけ装置と入れ替える作業が必要であった。
【０００７】
このため、従来のバンドソーは孔あけ装置と面取り装置の両方を製作するために経費が高騰するばりでなく、装置が大型化および複雑化し広い設置面積を要するという問題があった。また、孔あけと面取りとを別工程で分けて行うために作業が煩雑化して生産性が低下し、製品コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
一方、バンドソーに刃部を形成する際、環状帯材にダイヤモンド砥粒を電着により形成した場合には、刃部はほぼ均一の厚さに形成される。これに対し、環状帯材にダイヤモンド砥粒を接着して刃部を形成する場合には、厚さを変えることは比較的容易にできる。しかし、段部を有しない環状帯材にダイヤモンド砥粒を所定の厚さに接着して段部状の皿面取り用刃部を形成した場合には、刃部の厚さが非常に増大し、しかも帯材が彎曲した状態で回転走行するために刃部が脱落しやすい。したがって、従来、孔あけ用刃部と皿面取り用刃部を一つのバンドソーに形成することは困難であった。
【０００９】
本発明の目的は、バンドソーによる孔あけにおける上記課題を解消し、孔あけ特に異形の孔あけと皿面取りとを単一の装置および工程で実施できるバンドソー、およびこのバンドソーを用いる孔あけ方法と装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決する手段】
本発明は、前記目的を達成するために種々検討した結果、環状帯材の孔あけ用刃部を設けていない側端部側を外方向に膨らませて環状帯材の周方向に沿って段部を設け、この段部の外面に皿面取り用刃部を設けることにより、一つのバンドソーで孔あけ特に真円以外の長円やその他各種形状の異形の孔あけと皿面取りが、できることを見出し得られたもので、以下に記述するバンドソーおよびそれを用いた孔あけ方法と装置とを提供する。
１．一方の側端部分に孔あけ用刃部を有する環状帯材からなり、該環状帯材は他方の側端部側を孔あけ用刃部より外方向に膨出させて形成した段部に皿面取り部が設けられており、該皿面取り部の外面に皿面取り用刃部を有することを特徴とする孔あけ用バンドソー。
２．環状帯材がニッケル製である上記１の孔あけ用バンドソー。
３．上記１または２のいずれか一つの孔あけ用バンドソーを複数本の回転シャフトで張架することによって孔あけ形状を形成し、該バンドソーを回転走行させながら孔あけ用刃部を被加工物に押し当てて孔あけし、次いでバンドソーの皿面取り用刃部で孔の皿面取りを行う孔あけ方法。
４．同じ孔あけ形状を有する孔あけ用バンドソーを被加工物の両側に対称に配置し、一方のバンドソーで被加工物の片側から所定の深さまでの孔あけと孔の皿面取りとを行った後、他方のバンドソーを被加工物の反対側から押し当てて残り部分の孔あけと孔の皿面取りとを行う上記３の孔あけ方法。
５．被加工物がガラス板である上記３または４の孔あけ方法。
６．一方の側端部分に孔あけ用刃部を有する環状帯材の他方の側端側を外方向に膨らませた段部に皿面取り部が設けられており、該皿面取り部の外面に皿面取り用刃部を有するバンドソーと、該バンドソーを孔あけ形状に張架するための複数本の回転シャフトと、回転シャフトの少なくとも一本を駆動シャフトとしてバンドソーを回転走行させる駆動モータと、バンドソーを被加工物に対し昇降させる駆動源とを具備する孔あけ装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１は本発明に係わるバンドソーの好ましい実施例の斜視図である。バンドソー１は環状帯材（単に帯材とすることもある）３に孔あけ用刃部２と皿面取り用刃部４を形成したもので、ガラスやセラミックス等の硬脆質の被加工物に孔あけと皿面取りができる。環状帯材３は、強靭で薄肉の金属材料から所定の幅に形成されたエンドレスの帯材で、その幅方向における一方の側端部（図１では下端部）に孔あけ用刃部２が形成されている。この孔あけ用刃部２は、環状帯材３の前記側端部の側面と端面に形成されており、従来のバンドソーと実質同一である。
【００１２】
本発明のバンドソー１は、この環状帯材３の他方の側端部側を孔あけ用刃部２より外方向に膨出させて膨出部６を形成し、この膨出部６の下部に形成される段部５によって皿面取り部を設けており、この皿面取り部の外面に皿面取り用刃部４を有している。
【００１３】
前記環状帯材３の材質としては、ニッケル、ＳＵＳ（ステンレス鋼）などが使用可能であるが、特に強靭で可撓性に優れたニッケルが好ましく使用できる。この帯材の好ましい厚さとしては、約０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲が選択できる。この厚さが薄すぎると所望の強度が得られなくなり、また厚すぎると可撓性がわるくなるので好ましくない。被加工物の種類や切り抜く孔の大きさなどにより、適正な厚さの帯材を用いる。また、環状帯材３の幅は被加工物の厚さや孔の大きさなどによって決め、環状帯材３の周寸法は主に切り抜く孔の大きさと形状によって決める。
【００１４】
本発明において皿面取り部となる段部５は、図２に示すように孔あけ用刃部２の刃先からｄだけ離隔して設ける。ここで、ｄは孔あけ用刃部２の刃先から段部５の下部までの長さである。被加工物例えばガラス板１０の片側から孔あけするときのバンドソーでは、ｄをガラス板１０の厚さとほぼ同一またはそれ以上にする。こうすることにより、孔あけ用刃部２で切り抜かれた孔の縁部を、バンドソーにかかる負荷を増大させずに孔あけに引き続いて皿面取り用刃部４で面取りできるからである。ｄを必要以上に大きくして段部５を設けることは、環状帯材３の孔あけ形状の安定性と孔あけの作業性が悪くなるので好ましくない。
【００１５】
なお、図示しないが同じ孔あけ形状を有するバンドソーを被加工物の上下に対称に配置して、両側から孔あけと皿面取りを行う方法がある。この方法は、下方のバンドソーで被加工物の所定の深さ例えば約下半分まで孔あけすると同時に、その孔の縁部を皿面取りした後、上方のバンドソーでその残りの部分の孔あけとあけられた孔の上縁部の皿面取りを行うもので、被加工物にあけられた孔の上下縁部を皿面取りできる。この場合、被加工物の上下に配置するバンドソーの形状は通常同じであるが、孔部部分が切り抜かれ後に容易に落ちるようにするため、下方のバンドソーの形状を上方のバンドソーの形状より僅かに大きくすることが好ましい。同じ孔あけ形状を有するバンドソーとは、このように孔あけ形状が実質的に同じであることを意味している。
【００１６】
上記バンドソーでは、上下のバンドソーが両側からそれぞれ分担して孔あけするので、ｄは板厚の約１／２またはそれより若干小さくてもよい。このように被加工物の孔あけと皿面取りを両側から行うときのバンドソーは、帯材の幅が片側から行うバンドソーより短縮できるので、作業の安定性が向上し、品質のよい孔あけと皿面取りが得られる。
【００１７】
また、環状帯材３の幅方向断面における段部５の形状は、矩形孔９の皿面取り形状を考慮して決める。この形状としては、主に段部５の傾斜角度θと段幅ｈ（図２参照）を挙げることができ、θが大きくなるほど面取り角度が緩やかな皿面取りとなる。
【００１８】
前記孔あけ用刃部２および皿面取り用刃部４は、環状帯材３にダイヤモンド砥粒を通常は電着により形成できる。それは、ダイヤモンド砥粒を環状帯材３の表面に均一かつ緻密に被着できる点で優れているからである。
【００１９】
環状帯材３に前記刃部を形成する場合、孔あけ用刃部２は被加工物を切り抜いて孔あけするために、図２に示す如く環状帯材３の側端部分の端面および内外面に形成するのが好ましい。これに対し、皿面取り用刃部４は段部５によって設けられる皿面取り部の外面に形成されている。そして、バンドソー１が彎曲しやすいように、これらの刃部は図１に例示する如く環状帯材３の周方向に所定の間隔を設けて形成するのが好ましい。
【００２０】
本例では、孔あけ用刃部２と皿面取り用刃部４との間に刃部を形成しない領域ａを設けているが、皿面取り用刃部４を帯材の外面の孔あけ用刃部２に連続して形成し、刃部を段部５から端部までの領域全体に形成してもよい。本発明において、皿面取り用刃部４はこのように孔あけ用刃部２に隣接して設けられる。
【００２１】
好ましい環状帯材３の膨出部６には、図１に示すように爪孔２４を設けている。この場合には帯材を回転走行させる駆動シャフト側に爪を設け、この爪を前記爪孔２４に係合させることによって、バンドソー１を駆動シャフトで回転走行させるとき帯材の滑りを防止し、かつ駆動シャフトの回転力を環状帯材３に確実に伝達できる。
【００２２】
図３はバンドソーの他の実施例である。本例のバンドソーは、環状帯材３の孔あけ用刃部２を有していない方の側端部を外方向に膨出させて段部５を形成し、この段部５の外面に皿面取り用刃部４を設けて皿面取り部としている。したがって、このバンドソーでは図１のバンドソー１のように膨出部を有していないが、環状帯材３の段部５に皿面取り用刃部４を図１の例と同様に孔あけ用刃部２に隣接して設けることができる。そして、段部５と孔あけ用刃部２の間の環状帯材３を回転シャフトで保持することによって、バンドソーを所望の切り抜き孔形状に張架できる。
【００２３】
次に、図４に従って前記のバンドソー１を用いて異形の孔あけを行う方法について説明する。図４は、例えばガラス板１０に矩形孔９を図１のバンドソー１で切り抜き、更にこの矩形孔９の上縁部を皿面取りする場合であり、孔あけ用刃部２および皿面取り用刃部４等の図示は省略している。孔あけ用刃部２による孔あけの基本は、これまでのバンドソーによる孔あけと実質同じである。本例においてバンドソー１は、４本の回転シャフト７によって環状帯材の主に膨出部６に内側から適度のテンションを付与して保持される。すなわち、バンドソー１の環状帯材は回転シャフト７によって張架される。
【００２４】
バンドソー１の孔あけ形状は、回転シャフト７の配置位置により得ることができる。本例では４本の回転シャフト７を矩形孔９に合わせて配置し、バンドソー１の下端部分に形成した孔あけ用刃部を矩形孔９に一致させている。そして、この孔あけ形状は、帯材に付与される前記テンションにより孔あけ作業中も乱れることなく保持できる。回転シャフト７によって保持されたバンドソー１は、回転シャフト７から回転力を受けて例えば矢印方向に回転するようになっている。この場合、４本の回転シャフト７の１本だけを駆動シャフトにして駆動させることもできるが、できるだけ多数の回転シャフト７を使用して駆動するのが好ましい。また、駆動シャフトの回転力を確実にバンドソー１に伝達するために、駆動シャフトに送り爪を設け、一方バンドソー１の環状帯材にはこの爪と噛み合う爪孔（図１の２４）を設けることができるのは、前述した通りである。さらに、バンドソー１の軸方向におけるずれは、回転シャフト７に設けたストッパー８によって防いでいる。
【００２５】
図４には示してないが、バンドソー１の回転シャフト７と回転シャフト７の間の部分を、刃部が設けられていない部分にガイドシャフトやガイドローラなどを設けて保持することによって、バンドソー１の孔あけ形状をより正確に保つことができる。特に、回転シャフト７で保持していない部分のバンドソー１を、一対のベアリングローラで両側から挟持し、更にこの挟持部分付近のバンドソー１の上端面に接してベアリングローラを設けて孔あけ中のバンドソー１の上端を上方から押えることによって、バンソー１の形状の乱れや回転シャフト７の軸方向におけるずれを一層安定して防止できる。
【００２６】
バンドソー１でガラス板１０に矩形孔９をあけるときは、回転シャフト７によって矩形孔９と同じ形状に保持した状態で回転走行しているバンドソー１を下降させてガラス板１０に押し当て、その孔あけ用刃部でガラス板１を切削することによって矩形孔９を切り抜く。その後、バンドソー１を更に下降させると、図２の如く環状帯材３の段部５の皿面取り部が矩形孔９の上縁部に接触し、皿面取り用刃部４が矩形孔９の周縁を皿面取りする。これにより、ガラス板１０の矩形孔９の上縁部は、図５に示す如く尖鋭な角部が面取りされて皿面取り形状１１となる。
【００２７】
本発明において孔あけ形状は、形状が単純なときは回転シャフト７の配置位置と設置数および回転シャフト７の径により適宜変えることができる。例えば図４の回転シャフト７が４本の場合でも、その配置位置を変えることによって正方形状や更に細長の矩形状の孔あけが可能となり、また２本の回転シャフト７でバンドソー１を保持すれば長円形状にでき、３本の回転シャフト７で保持すれば三角形状が得られる。さらに、回転シャフト７を増すことにより多角形または複雑な形状の孔あけが可能となり、かつ同時にこれらの孔の上縁部を皿面取りできる。また、バンドソー１を被加工物の上下に設置し、両側から孔あけすると、孔の下縁部も同じように皿面取りできる。
【００２８】
図６は、本発明に係る孔あけ装置の正面図である。本例の孔あけ装置は、バンドソー１を２本の回転シャフト７で内側から保持して張架することによって長円形の孔あけ形状を形成している。バンドソー１には図１のものを使用しており、回転シャフト７に設けたストッパー８により軸方向の移動を防止している。２本の回転シャフト７は、スライド部材１８に取り付けた支持板２７に軸受により回転自在に軸支されており、ベルト２５によって駆動連結されている。回転シャフト７の１本は、さらにベルト２６を介して前記スライド部材１８にボルト２９で固定した駆動モータ１６に連結されている。これにより２本の回転シャフト７が駆動モータ１６で同時回転され、これらの回転シャフト７によってバンドソー１が確実に回転走行される。
【００２９】
なお、図示はしてないが好ましい実施の形態では、回転シャフト７は支持板２７に対し横方向の位置を微調整できる調整機構を具備している。この調整機構は、バンドソー１の孔あけ形状の調整やバンドソー１のテンションの大きさを加減するのに有効であり、その一例は特許文献１にも示されている。
【００３０】
バンドソー１を装備した前記スライド部材１８は、下端を基台１５に固定して植設した支柱１９に取付け部材２０によって摺動可能に取り付けられ、さらに取付け部材２０をシリンダ２１の往復ロッド２２にネジ２３で連結している。これにより、スライド部材１８は、シリンダ２１の作動によって支柱１９上を昇降する。かくして、スライド部材１８を下げることによって、バンドソー１は基台１５に固定したガラス板１０に対して下降し、その孔あけ用刃部でガラス板１０を切り抜いて孔あけし、更にバンドソー１を押し下げることによって、あけられた孔の上縁部を今度は皿面取り用刃部で皿面取りする。
【００３１】
この場合、ガラス板１０は基台１５に設けた吸盤２８に真空吸着によって固定保持されている。すなわち、前記吸盤２８にはガラス板１０の孔あけを終えたバンドソー１の孔あけ用刃部を受け入れできるように所定の形状の孔部が設けられており、吸盤２８にガラス板１０を載置して減圧することによってガラス板１０を吸着して固定できるようになっている。なお、バンドソー１の昇降用駆動源としては、モータも使用できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係わるバンドソーは、以上に説明した通り、一方の側端部分に孔あけ用刃部を有する環状帯材の、孔あけ用刃部から所定の距離だけ離れた部分を外方向に膨出させて段部を形成し、この段部の外面に皿面取り用刃部を設けているので、孔あけ用刃部で被加工物に孔あけした後、バンドソーを更に被加工物に対して押し下げることにより、引き続いてあけられた孔の縁部を皿面取り用刃部で皿面取りできる。つまり、単一のバンドソーでしかも実質的に一工程で孔あけと皿面取りを行うことができる。
【００３３】
したがって、従来のように孔あけと皿面取りを別々の装置と工程で行うことが解消され、装置の簡素化と加工工程の合理化が得られるので、ガラスやセラミックスなどのような硬脆の被加工物の穿孔とこの孔の縁部の皿面取りを低コストで行うことができ、特に異形孔に対し大きな効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わるバンドソーの斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ部における断面図。
【図３】本発明の他の実施例に係わるバンドソーの斜視図。
【図４】本発明に係わる孔あけ方法の一例を示す鳥瞰説明図。
【図５】図４のＢ−Ｂにおける断面図。
【図６】本発明の実施例に係わる孔あけ装置の正面図。
【図７】従来のバンドソーによる孔あけ方法の説明図。
【符号の説明】
１：バンドソー
２：孔あけ用刃部
３：環状帯材
４：皿面取り用刃部
５：段部
６：膨出部
７：回転シャフト
８：ストッパー
９：矩形孔
１０：ガラス板（被加工物）
１１：皿面取り形状
１５：基台
１６：駆動モータ
１８：スライド部材
１９：支柱
２１：シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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