(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持可能に形成されたバイスと、ワークを切断加工する鋸刃と、この鋸刃を回転駆動する主軸モータと、前記鋸刃が回転可能に取り付けられた鋸刃保持部と、前記鋸刃の表面近傍に取り付けられ前記鋸刃の振れを検知する変位検知装置と、前記鋸刃保持部またはワークを加工方向に送る送りモータと、前記鋸刃保持部の位置を検出する鋸刃位置検出装置と、前記鋸刃の位相を検出する鋸刃位相検出装置と、前記鋸刃位相検出装置と前記鋸刃位置検出装置及び前記変位検知装置の各々からの入力信号を処理し前記鋸刃の前記ワークに対する加工開始位置を制御するモータ制御装置と、前記モータ制御装置から出力された制御信号により前記主軸モータを駆動する主軸モータ駆動装置と、前記モータ制御装置から出力された制御信号により前記送りモータを制御する送りモータ駆動装置とを備えた鋸刃回転位相制御加工装置において、
前記モータ制御装置は、前記鋸刃位相検出装置と前記鋸刃位置検出装置及び前記変位検知装置からの信号により、前記送りモータを制御することにより前記ワークへの前記鋸刃の切り込みの位相を制御可能に設けられ、前記鋸刃の振れが最小の前記鋸刃の位相で、前記鋸刃が前記ワークへ切り込みを開始するように、前記主軸モータ駆動装置及び前記送りモータ駆動装置を制御する鋸刃回転位相制御加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転する鋸刃によりワークに切断加工等を施す鋸刃回転位相制御加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長尺なワークなどを切断する切断加工装置は、一般に、丸鋸などの鋸刃を回転させることにより切断している。この鋸刃は、薄い金属円盤状に形成されているため、完全な平面に形成されておらず、僅かな反り等の歪みを有しており、高速に回転させることによる振れも生じていた。
【０００３】
一方、旋盤装置などでは、切削加工の精度を向上させる方法として、特許文献１では、ワークの切削加工を行う場合、切削する際に発生する撓みや振動を低減する旋盤加工装置が開示されている。その他、特許文献２では、旋削などの加工を行う際に、主軸モータの位相を検出し駆動装置の位相あわせを行う装置を有し、動作の効率を向上させた旋盤装置なども開示されている。
【特許文献１】特開平５−２４５７０１号公報
【特許文献２】特開平１０−１１３８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術では、ワークの切断の際、鋸刃は円形に形成された中心部を軸支されて、回転しており、僅かな振れを有した状態でワークに切り込むことになる。この状態でワークに切り込むと、切断路に曲がりが発生し、切込時と切断完了時の位置に僅かな位置ずれが発生し、加工精度が落ちるという問題があった。近年、ワークの加工精度は、例えば数μｍ程度の非常に高精度な加工が要求される場合が多くなり、ワークを鋸刃で切断する際にも精度の高い加工が求められていた。
【０００５】
ここで、鋸刃５２によるワーク５０の切断精度について考えると、一般にワーク５０の切断に用いる鋸刃５２は、図４に示すように、軸支された鋸刃５２の平面中央を回転軸５４として、全体が僅かに歪んでおり、完全な平面が形成されていない。そこで、鋸刃５２の振れを検知するために、鋸刃５２が取り付けられた加工装置に、鋸刃５２の表面近傍に変位検知装置５６を取り付け、ワーク５０を切断線５８に沿って切断し、鋸刃５２の振れを変位検知装置５６により検出し記録した。その結果を図５のグラフに示す。
【０００６】
図５に示すグラフのＹ軸方向は、ワーク５０の切断方向と直角方向であり鋸刃５２の振れ方向を表し、Ｘ軸方向は時間である。ここでは、ワーク５０に対する切り込み位置の異なる３つのサンプルを並べて表示した。このグラフから、ワーク５０に鋸刃５２が切り込むことにより、鋸刃５２の振れ幅ｃが小さくなり加工が終了すると、再び振れ幅が大きくなっていることが分かる。図５のグラフに示すａ−ｂ間はワーク５０の切断開始から終了までの期間である。
【０００７】
また、ワーク５０への切込開始時と完了時では、切断位置にずれが生じ、ワーク５０へ切り込みを始める鋸刃５２の切り込み位置によっても異なることが分かる。例えば、グラフに示すＮｏ．３の軌跡では、ワーク５０に鋸刃５２が切り込み始めると、鋸刃５２の振れが小さくなり、切断完了位置では切り込み初めより僅かに切断位置のずれが生じている。一方、Ｎｏ．２では、Ｎｏ．３の鋸刃５２の切込位置を０°とすると、鋸刃５２の振れの波形から、ワーク５０への切込位置が鋸刃円周上で約９０°位相がずれた位置から切り込んでいる。この場合、鋸刃５２の振れ幅が変化すると同時に、切断完了時の位置が、切込開始位置よりＮｏ３に比べ僅かに多く偏っている。さらに、Ｎｏ．１では、ワーク５０への切込位置をＮｏ．３に対して、振れの波形の位置から、鋸刃円周上で約１８０°位相がずれた位置から切り込まれており、Ｎｏ．２に比べさらに多く、切込初め位置と切断完了時の位置にずれが生じている。
【０００８】
このことから、図４に示すような鋸刃５２が有する僅かな歪みにより、ワーク５０への切り込み位置が、その後の切断精度に影響することが分かる。しかし、鋸刃５２は薄い金属板から形成されるため、歪みをまったく無くして面振れを完全に押さえるには限界があった。
【０００９】
この発明は、上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、使用する鋸刃の歪みの小さい位置等からワークへ切り込みを開始することができ、高い精度で切断加工可能であり、複数切断加工しても加工精度のバラツキが少ない鋸刃回転位相制御加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、ワークを把持可能に形成されたバイスと、ワークを切断加工する鋸刃と、この鋸刃を回転駆動する主軸モータと、前記鋸刃が回転可能に取り付けられた鋸刃保持部と、前記鋸刃の表面近傍に取り付けられ前記鋸刃の振れを検知する変位検知装置と、前記鋸刃保持部またはワークを加工方向に送る送りモータと、前記鋸刃保持部の位置を検出する鋸刃位置検出装置と、前記鋸刃の位相を検出する鋸刃位相検出装置と、前記鋸刃位相検出装置と前記鋸刃位置検出装置及び前記変位検知装置の各々からの入力信号を処理し前記鋸刃の前記ワークに対する加工開始位置を制御するモータ制御装置と、前記モータ制御装置から出力された制御信号により前記主軸モータを駆動する主軸モータ駆動装置と、前記モータ制御装置から出力された制御信号により前記送りモータを制御する送りモータ駆動装置とを備えた鋸刃回転位相制御加工装置である。
【００１１】
前記モータ制御装置は、前記鋸刃位相検出装置と鋸刃位置検出装置及び変位検知装置からの信号により、前記送りモータを制御することにより前記ワークへの前記鋸刃の切り込みの位相を制御可能に設けられ、前記鋸刃の振れが最小の前記鋸刃の位相で、前記鋸刃が前記ワークへ切り込みを開始するように、前記主軸モータ駆動装置及び前記送りモータ駆動装置を制御するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の鋸刃回転位相制御加工装置によれば、使用する鋸刃の反りや歪みの小さい鋸刃位相を検知し、その鋸刃の最適な切り込み位相の位置からワークへ切り込むことができるため、切断面の加工精度のバラツキも少なく、高い精度で切断加工可能なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の鋸刃回転位相制御加工装置の一実施形態について、図１〜図３を基にして説明する。この実施形態の加工装置１０は、図１、図２に示すように、切断方向に工具である鋸刃３０を送る送りモータ１４が取り付けられ、送りモータ１４の軸１４ａは連結部１６を介して送り軸１８に連結されている。この送り軸１８には、例えばボールねじが設けられ、鋸刃保持部２０内に設けられた螺子部２１へ螺合され、送り軸１８の回転により鋸刃保持部２０が移動可能に形成されている。
【００１４】
この鋸刃保持部２０には、主軸モータ２２と変速機２４が設けられ、鋸刃保持部２０内部で主軸モータ２２の軸に変速機２４が連結されている。この変速機２４に主軸２６が連結され、鋸刃保持部２０の側面から突出し、鋸刃取付部２８となっている。そして、この鋸刃取付部２８に円盤状の鋸刃３０が固定されている。
【００１５】
鋸刃３０の端部近傍には、鋸刃３０の表面３０ａに対面して変位センサ等の変位検知装置３２が設けられている。変位検知装置３２は、鋸刃３０との間隔を検知し、鋸刃３０の振れ幅を示す信号が、後述するモータ制御装置３８へ入力可能に形成されている。また、鋸刃３０の送り方向の対向位置には、図１、図２に示すように、長尺なワーク１２の長手方向に対して直角にワーク１２を把持するバイス３４が設けられている。
【００１６】
この実施形態の加工装置１０には、図３に示すように、鋸刃保持部２０の鋸刃３０の位置を検出する鋸刃位置検出装置である鋸刃位置検出エンコーダ３６が設けられている。鋸刃位置検出エンコーダ３６は、送りモータ１４による送り量を検知するもので、その位置検出信号を、モータ制御装置３８または送りモータ駆動装置４８へ入力可能に処理して出力する。さらに、主軸モータ２２には、主軸モータの回転を検出する主軸モータ回転検出装置４０が取り付けられている。主軸モータ回転検出装置４０は、主軸モータ２２の回転を制御するもので、その検出信号をモータ制御装置３８または主軸モータ駆動装置４６へ入力可能に処理して出力する。
【００１７】
また、鋸刃保持部２０の主軸２６に設けられた鋸刃取り付け部２８近傍には、鋸刃３０の回転位相を検出する鋸刃位相検出装置である鋸刃位相検出ロータリエンコーダ４２が設けられている。この鋸刃位相検出ロータリエンコーダ４２は、その位相検出信号をモータ制御装置３８へ入力可能に処理して出力する。
【００１８】
モータ制御装置３８は、上記入力信号を基にして演算処理を行い、主軸モータ駆動装置４６へ主軸モータ２２の動作制御信号を出力する。同時に、送りモータ駆動装置４８へは、送りモータ１４への動作制御信号を出力する。そして、主軸モータ駆動装置４６及び送りモータ駆動装置４８は、モータ制御装置３８からの動作制御信号に従い、主軸モータ２２及び送りモータ１４を各々動作可能に形成されている。
【００１９】
次に、この加工装置の使用方法について説明する。この加工装置１０により切断加工するワーク１２を加工する前に、取り付けられた鋸刃３０の振れ特性を事前に登録する。まず、鋸刃取り付け部２８に鋸刃３０を取り付け、鋸刃３０を空転させて、鋸刃３０の振れ特性を登録する。すると、この鋸刃３０の空転により検出された鋸刃３０の振れ特性は、変位検知装置３２により振れ幅として検出されて、モータ制御装置３８の記憶部に登録される。
【００２０】
続いて、切断加工を行う本来のワーク１２をバイス３４に把持させて、切断加工を開始する。このとき、モータ制御装置３８は、鋸刃位置検出エンコーダ３６と主軸モータ回転検出装置４０及び鋸刃位相検出ロータリエンコーダ４２からの検出信号を基に、主軸モータ駆動装置４６及び送りモータ駆動装置４８に動作制御信号を出力する。そして、主軸モータ２２及び送りモータ２４が同期制御され、鋸刃３０の振れの少ない位相からワークへの切り込みが開始され、切断加工が施される。
【００２１】
この実施形態の加工装置１０によれば、使用する鋸刃３０の振れ特性に合わせて、振れの小さい位置からワーク１２に切り込むことができるため、薄い金属板により形成された鋸刃３０でも、切断開始から完了まで高い精度により切断加工が可能なものである。また、切断加工の継続により鋸刃３０の歪み量や位置が変化していくが、定期的またはワークの変更の度に、鋸刃３０の振れを測定し登録して加工を行うことにより、振れ測定の度に鋸刃３０の振れの少ない位相位置からワーク１２へ切り込み可能となり、多数のワーク１２を切断する場合でも、切り込み開始位置と切断完了位置の誤差変化が少なく、切断面の加工精度のバラツキが小さいものとすることができる。また、ワーク１２のローディング中に振れ測定を行うことにより、時間のロスがない。
【００２２】
なお、この発明の鋸刃回転位相制御加工装置は上記実施形態に限定されるものではなく、鋸刃がワークに対して移動するほか、ワークが鋸刃に対して移動して加工が行われる場合にも適用可能なものである。また、回転する鋸刃により、バイスに把持されたワークを切断可能に形成されていればよいため、鋸刃の大きさやバイスの形状等はワーク素材に合わせて、適宜設定可能なものである。さらに、距離検知装置は、変位センサ以外にレーザ変位計等のセンサや、その他の位置検知装置を利用することでき、各部材の形状や素材など適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施形態の加工装置の側面を示す概略側面図である。
【図２】この実施形態の加工装置の概略上面図である。
【図３】この実施形態の加工装置の制御部の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】ワークを切断する回転鋸刃の振れ状態を示す模式図である。
【図５】ワークの切断開始から完了までの回転鋸刃の振れ状態を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１０  加工装置
１２  ワーク
１４  送りモータ
１６  連結部
１８  送り軸
２０  鋸刃保持部
２２  主軸モータ
３０  鋸刃
３２  変位検知装置
３４  バイス
３６  鋸刃位置検出エンコーダ
３８  モータ制御装置
４０  主軸モータ回転検出装置
４２  鋸刃位相検出ロータリエンコーダ
４６  主軸モータ駆動装置
４８  送りモータ駆動装置
【図１】
0004430008.tif 000002
【図２】
0004430008.tif 000003
【図３】
0004430008.tif 000004
【図４】
0004430008.tif 000005
【図５】
0004430008.tif 000006