(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯鋸でワークを切断するときの送り速度を決定する方法において、帯鋸の刃とワークとの間の接触する長さと、帯鋸の刃の歯ピッチＴＰとの間の対応関係が予め定められている表を使って帯鋸の刃の歯ピッチＴＰを決定し、ワーク材料特性とワークの形状及び寸法並びに鋸刃の幅に応じて一歯当たりの送りを決定し、ワーク材料の幅及び材料硬度から帯鋸刃速度ＢＳを決定し、その後、前記ワークの高さＨと、前記一歯当たりの送りと、前記ワーク材料の硬度と、前記歯ピッチと、前記帯鋸刃速度ＢＳとから切断時間Ｔを決定して、等式
ＭＨ＝Ｈ／Ｔ
によって前記帯鋸刃の送り速度ＭＨを決定することを特徴とした方法。
【請求項２】
推奨歯ピッチＴＰが２５．４ｍｍ当たりの歯数であって、帯鋸の刃とワークとの間の接触する長さと、帯鋸の刃の歯ピッチＴＰとの間の対応関係が予め定められている表を使って決定されたものであり、Ｋ1が非推奨歯ピッチに対する補償係数であって、前記補償係数は、前記歯ピッチが推奨どおりのとき又は推奨された値より１段階長いものが選択されたときは１に等しく、前記歯ピッチが推奨された値より１段階短いものが選択されたなら１．２５に等しく、推奨された歯ピッチからの１段階を超えた逸脱は許されず、Ｋ2が前記帯鋸の幅の値に対する補償のために経験的に決定された係数であり、Ｓが一歯あたりの公称送りであり、ＨＦがワーク材料の硬度に応じた係数であるときに、等式
Ｔ＝（Ｈ・Ｋ1・Ｋ2）／（３９．７・Ｓ・ＨＦ・ＴＰ・ＢＳ）
によって切断時間Ｔを決定することを特徴とした、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
様々な幅Ｗのワークに適した歯ピッチＴＰについての予め定められた表から前記歯ピッチを決定することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ワークが管形状であり、ＷＴが前記管の壁厚、ｋが前記管の内壁の位置における弦の長さであるとしたときに、等式
Ｗmed＝（２ＷＴ＋ｋ）／２
によって、前記帯鋸の刃と前記ワークとの間の接触する長さの平均値Ｗmedを決定し、その後、様々な平均値Ｗmedに適した歯ピッチについての予め定められた表から歯ピッチＴＰを決定することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項５】
中実のワークと管形状のワークとに同じ表が使用され、前記帯鋸の歯と前記ワークとの接触する長さの前記平均値Ｗmedが管形状のワークのワーク幅Ｗとして使用される、請求項３又は請求項４に記載の方法。
【請求項６】
Ｌ及びＫは定数、Ｗはワークの幅、ＨＦは、Ｙがワーク材料の実際の硬度、Ｙ3が公称硬度、ｘが各タイプの材料に対して経験的に定められる定数、ＳＤがワークの表面欠陥を補償する係数であって、通常は０．３〜１の範囲にあり、非常に悪い表面の場合０．３に等しく、完全な表面の場合１に等しい係数であるとして、等式
ＨＦ＝（（Ｙ3／Ｙ）＋ｘ）／（１＋ｘ）
によって決定される係数であるとき、等式
ＢＳ＝ＥＸＰL-KW・ＨＦ・ＳＤ
によって帯鋸の刃の速度ＢＳを決定することを特徴とする、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
帯鋸でワークを切断するときの送り速度を決定するためのシステムにおいて、帯鋸の刃とワークとの間の接触する長さと、帯鋸の刃の歯ピッチＴＰとの間の対応関係が予め定められている表を使って帯鋸の刃の歯ピッチＴＰを決定するための第１のユニット（６）と、ワークの材料の特性のデータから一歯当たりの公称送りＳを決定し且つ帯鋸の刃の幅のデータから補償係数Ｋ2を決定するための第２のユニット（１２）と、ワークの幅Ｗのデータから帯鋸の刃の速度ＢＳを決定し且つワーク材料の硬度に応じて係数ＨＦを決定するための第３のユニット（２２）と、前記第１のユニット、前記第２のユニット及び前記第３のユニットから得たデータから実際のワークを切断するための切断時間Ｔを演算するための第１の演算ユニット（３０）と、ワークの高さＨ及び前記切断時間Ｔのデータから送り速度ＭＨを演算するための第２の演算ユニット（３２）とが設けられていることを特徴とするシステム。
【請求項８】
前記第１のユニットがメモリを備え、該メモリに、ワークの様々な幅Ｗに適した歯ピッチＴＰについての表が記憶されていることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
ＷＴが管の壁厚、ｋが管の内壁の位置における弦の長さを指すとき、前記第１のユニットが、管形状のワークの場合に、等式
Ｗmed＝（２ＷＴ＋ｋ）／２
に従って、前記表から前記ワークに適した歯ピッチＴＰを決定するために使用される帯鋸の刃と材料との間で接触する長さの平均値Ｗmedを演算するために設けられた第１の演算ユニットを備えることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
Ｙがワーク材料の実際の硬度、Ｙ3が材料の公称硬度、ｘが各材料に対して経験的に定められた固有の定数であるとしたとき、前記第３のユニットが、等式
ＨＦ＝（（Ｙ3／Ｙ）＋ｘ）／（１＋ｘ）
によって係数ＨＦを決定するための第２の演算ユニットを備えることを特徴とする、請求項７から請求項９の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
コンピュータ上で実行されるときに、供給された入力データから、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の方法に従ってワークを切断するときの帯鋸の送り速度の値を決定するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、帯鋸によってワークを切断するときの送り速度を決定するための方法及びシステムに関する。また、本発明は、当該方法を利用し当該システムを実現するときに使用され得るコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
今日、帯鋸は、大体において、工業的に金属棒の切断を行うために使用される。したがって、切断データが最適に決定されることが極めて重要である。この場合、切断データは、歯材料や工具形状のような工具タイプの選択、帯速度、歯のピッチ、送り速度又は貫入速度、切断時間を意味する。非最適なデータが選択されると、結果的に、帯の耐久性が短くなったり、平坦な切断ができなかったり、切断表面が粗くなったり、歯が破損したり、非経済的な切断になったり等する。
【０００３】
今日、工業上、切断データを決定するために最も一般的に行われる方法は、ワークの断面積に基づいてなされるものである。経験から、各材料に適した切断速度を決定してきた。今日、切断データの典型的な決定は、以下のようにして行われ得る。
【０００４】
直径１００ｍｍのステンレス（ＳＳ２３４３）棒が切断されるとする。簡単な表を調べると、ＳＳ２３４３は切断速度２５〜３５ｃｍ2／分で切断されるべきであることが分かる。ちょっとした労力で、棒の最小断面積は、Ａ＝Πｒ2＝７８ｃｍ2であると演算され、さらに、最小切断時間は７８／３５〜７８／２５＝２．２３〜３．２４分であると演算される。この方法の発展型もある。例えば、棒の直径に応じて、異なる切断速度が与えられる場合もある。
【０００５】
これらの演算は、帯鋸刃の幅、ワーク材料の硬度、鋸盤の条件等のような幾つかの因子が省略されていることから、弱点を含んでいる。しかしながら、最も重大な脱落は、断面形状を参照していないことである。
【０００６】
第１の顧客が太さ１００ｍｍの棒を切断し、第２の顧客は、外径２００ｍｍ、内径１７４ｍｍの管を切断し、第３の顧客は３００ｍｍ×３８ｍｍの長方形断面の厚板を切断すると仮定する。３人の顧客全てのワークは、同じ７８ｃｍ2の断面を有し、上記決定方法に従って、２．２３〜３．２４分の切断時間で切断される。各顧客が使用すべき切断データを決定するもっと改良された方法を必要とすることは明らかである。
【０００７】
本発明の目的は、帯鋸用の切断データを決定するにあたっての上述の不利点を改善することにある。
【０００８】
この目的は、請求項１に記載の方法、請求項７に記載のシステム及び請求項１１に記載のコンピュータプログラムで達せられる。
【０００９】
本発明は、様々なタイプのワーク及び材料に対する最適な切断データを決定するにあたって、関連する量の大部分を考慮するようにした一層の改良を施された技術を提供する。
【００１０】
管を切断するときの最適な歯ピッチを決定するための多少複雑な経験的線図が多数存在する。本発明の有利な実施形態によれば、帯鋸刃とワークとの間で接触する長さの平均値Ｗmedは以下の等式によって決定される。
Ｗmed＝（２ＷＴ＋ｋ）／２
ここで、ＷＴは管の壁厚を指し、ｋは内壁の位置における弦の長さを指す。その後、様々な平均値Ｗmedに適した歯ピッチについての予め定められた表から歯ピッチが決定される。一緒に保持された管の束を切断するときにも、上記等式を使用することができる。
【００１１】
今までは、様々な材料に適した一歯当たりの切断深さは、幅４１ｍｍの鋸刃を用いて中実ワークに鋸を入れることによる経験から決定されてきた。一歯当たりの切断深さは、典型的には、０．００３〜０．００７ｍｍの範囲である。他の帯幅を使用するときには、変化した帯硬さを補償するために、一歯当たりの切断深さを変更しなくてはならない。切断データは、発生する切断力を合理的な制限範囲内に維持するように調整されなくてはならない。例えば、帯鋸の各歯が５０Ｎの垂直方向力を受けさせられ、１０個の歯がワークと同時に係合するとすると、帯は合計で５００Ｎの力を受けることになる。各刃の寸法の場合に、刃は、歪んで曲がった切断を始めるまで所定の力に耐えることができる。
【００１２】
また、経験から、どの帯鋸速度が様々な材料を切断するのに適しているかの情報が与えられている。本発明の１つの有利な実施形態によれば、帯鋸の速度ＢＳは以下の等式によって決定される。
ＢＳ＝ＥＸＰL-KW・ＨＦ・ＳＤ
ここで、Ｌ及びＫは定数、Ｗはワークの幅、ＨＦは以下の等式により決定される係数である。
ＨＦ＝（（Ｙ3／Ｙ）＋ｘ）／（１＋ｘ）
ここで、Ｙはワーク材料の実際の硬度値、Ｙ3は公称硬度、ｘは各材料に対して経験的に決定される定数、ＳＤはワークの表面欠陥を補償するための係数である。
【００１３】
本発明の方法に必要とされる演算は、コンピュータによって行われることが好ましく、したがって、本発明は、コンピュータ上で実行されるときに、当該方法に従ってワークを切断するときの帯鋸の送り速度について供給された入力データから決定を行うコンピュータプログラムをさらに含む。また、本発明によるシステムは、好ましくは、このようにしてプログラムされたコンピュータによって実現され得る。
【００１４】
本発明をより詳しく説明するために、添付図面を参照して例として選択された本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【００１５】
図１のステップ１では、実際のワーク（被加工物）の形状及び寸法から帯鋸の刃の歯ピッチを決定する。中実ワークの場合、それ自体は公知であるように、例えば以下のような表に従って歯ピッチＴＰを決定する。
ＴＰ＝２５．４ｍｍ（１インチ）当たりの歯数      ワークの幅
４                              ５６〜８９ｍｍ
３                              ９０〜１２０ｍｍ
２                            １２１〜１６０ｍｍ
等
【００１６】
管形状のワークの場合、歯ピッチの決定のために使用され得る多少複雑な経験的な線図が伝統的に存在する。しかしながら、本発明は、管形状のワークのための歯ピッチを決定するための演算方法を含んでいる。
【００１７】
よって、帯鋸の最も短い切断長さは壁厚ＷＴの２倍として幾何学的に演算され、帯鋸の刃と管との最も長い係合長さは、管の内壁のちょうど内壁の位置における弦の長さとなる（図２を参照）。次に、等式（１）に従って、平均寸法Ｗmedを演算する。
Ｗmed＝（２ＷＴ＋ｋ）／２                        （１）
【００１８】
次に、このようにして演算された値Ｗmedは、好ましくは中実ワーク用の上述の表と同じ表を用いて、歯ピッチを選択するために使用することができる。
【００１９】
また、一緒に束ねられている複数の管を切断するときの歯ピッチを決定するためにも、上記の等式を使用することができる。
【００２０】
図１のステップ２では、ワークの形状及び寸法、ワークの材料の特性、及び鋸刃の幅から、一歯当たりの送りを決定する。
【００２１】
本発明によれば、演算された一歯当たりの公称送りに、鋸刃の様々な幅を補償するために経験的に決定される係数Ｋ2を掛ける。係数Ｋ2は、典型的には、０．５〜２．０の範囲である。
【００２２】
図１のステップ３では、鋸の帯速度を決定する。帯鋸の速度は、本発明に従って、等式（２）によって演算される。
ＢＳ＝ＥＸＰL-KW・ＨＦ・ＳＤ                    （２）
ここで、Ｌ及びＫは予め経験的に定められた定数、Ｗはワークの幅を指している。ＨＦは等式（３）に従ってワーク材料の硬度によって影響を受ける係数を指す。
ＨＦ＝（（Ｙ3／Ｙ）＋ｘ）／（１＋ｘ）            （３）
ここで、Ｙは材料の実際の硬度、Ｙ3は公称硬度を指す。ｘは各材料に対して経験的に決定された定数を指す。低炭素鋼のような柔らかい材料の場合には、ｘ＝１である。
【００２３】
図３には、材料のブリネル硬度の関数として、係数ＨＦの変化が示されている。この材料の公称硬度である硬度が約２６０の場合に、ＨＦ＝１となる。硬度１５０の材料の場合、係数ＨＦは約１．５まで増加する。すなわち、より高い帯鋸刃速度ＢＳが許容される。
【００２４】
ＳＤは、ワークの存在し得る表面欠陥を補償するための係数である。ＳＤは、通常、０．３〜１の範囲である。完全な表面の場合、ＳＤ＝１であり、非常に悪い表面の場合、ＳＤ＝０．３である。すなわち、帯鋸速度ＢＳは、この場合、完全な表面における速度の３０％に過ぎなくなる。
【００２５】
図１のステップ４では、切断時間Ｔ及び送り速度すなわち貫入速度ＭＨを演算する。
【００２６】
ワークを完全に切断するのに要される時間である切断時間Ｔは等式（４）によって与えられる。
Ｔ＝Ｈ・Ｋ1・Ｋ2／（３９．７・Ｓ・ＨＦ・ＴＰ・ＢＳ）      （４）
ここで、Ｈはワークの高さ、Ｋ1は歯ピッチに応じた係数を指す。係数Ｋ1は歯ピッチが推奨通りのときは１に等しくなり、歯ピッチが推奨された値より１段階短く選択されたとしたなら１．２５に等しくなる。本発明によれば、推奨された歯ピッチより１段階長い又は１段階短い歯ピッチを選択することが許容される。推奨された歯ピッチが３ＴＰＩであるなら、４又は２ＴＰＩを許容することができる（上記の表を参照）。１段階短い歯ピッチ、すなわち４ＴＰＩが選択されたなら、より多くの歯が材料と接触してより大きな力を生じさせることから、切断時間Ｔは２５％長くなる。より長い歯ピッチが選択されたなら、補償は必要とされない。推奨された歯ピッチから１段階より大きく外れることは許されない。
【００２７】
等式（４）の他の係数は上記で定義されている。
【００２８】
切断時間Ｔ及びワークの高さの値から、送り速度ＭＨ、すなわち鋸刃を下げるときの垂直方向速度、を等式（５）から演算する。
ＭＨ＝Ｈ／Ｔ                                      （５）
【００２９】
図４は、本発明によるシステムの１つの実施形態をブロック図で示している。よって、このシステムは、ワークの形状及び寸法についての情報から帯鋸の刃の歯ピッチＴＰを決定するためのユニット６を備えている。ユニット６は、ワークの様々な幅Ｗに適した歯ピッチＴＰについての表が記憶されているメモリ８を備えている。ユニット６は、さらに、帯鋸の刃が材料と接触する長さの平均Ｗmedを演算するために考案された演算ユニット１０を備えている。このように記載された平均長さＷmedは、記憶された表から適した歯ピッチＴＰを決定するために使用される。
【００３０】
システムは、さらに、一歯当たりの適した送りの決定のための第２のユニット１２を備えている。１４では、このようにして、ワークの材料についてのデータから一歯当たりの公称送りＳが決定される。
【００３１】
ユニット１２内の２０では、上述したように、帯鋸の刃の様々な幅を補償するために、係数Ｋ2が決定される。
【００３２】
システムは、さらに、上記等式（２）、定数Ｌ及びＫ、係数ＨＦ及び係数ＳＤから、使用されるべき帯鋸速度ＢＳを演算するためのユニット２２を備えている。ユニット２２は、材料に対する硬度値Ｙ及びＹ3と定数ｘとから上記の等式（３）に従って係数ＨＦを演算するための演算ユニット２６を備えている。帯鋸速度ＢＳの演算は演算ユニット２８内で行われる。
【００３３】
次に、上記等式（４）に従って、演算ユニット３０内で、切断時間Ｔが演算され、その後、上記等式（５）に従って、送り速度又は貫入速度ＭＨが演算ユニット３２内で演算される。
【００３４】
上述した送り速度ＭＨを決定するためのシステムは、上述した演算を行うようにプログラムされたコンピュータによって実現され得ることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による帯鋸切断用の切断データの決定のための原理ブロック図を示している。
【図２】  本発明に従って使用される平均切断幅の決定を説明している管形状のワークの断面を示している。
【図３】  帯鋸速度を決定するにあたってワーク材料の硬度を考慮する係数ＨＦの変化を示している。
【図４】  本発明によるシステムの実施形態をブロック図で示している。
【図１】
0004490040.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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