JP2008119829A - ワークの切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所定の寸法に仕上げた棒状ワークを精確にしかも低コストで切断する切断装置の提供。
【解決手段】 テーブル７には載置板８を交換可能に取着し、載置板上に載せたワーク１の両側を挟み込んでクランプするクランプ部３，３をクランプシリンダーのピストンロッド先端に設けた取着部１０，１０に着脱可能に取付け、複数枚のダイヤモンドカッター４，４・・は駆動モータ１５にて回転する主軸５に取付けられ、駆動モータ１５は上記ダイヤモンドカッター４，４・・を回転しながら昇降動可能な構造としている。
【選択図】 図４

Description

本発明は比較的細長いワークを短く切断する為の切断装置に関するものである。

縦・横及び高さが所定の寸法に仕上げられたワークを複数本の細い角棒に切断することが行われているが、この場合、ワークはカーボンやセラミックで出来ているトレイ(受け台)に接着・固定される。すなわち、トレイにワーク底面を固定し、この状態で該トレイを切断機のテーブル面に位置決めして切断加工が行われる。ところで、ワークをトレイに接着・固定する場合、ホットプレートの上に該トレイとワークを置いて温め、接着剤(ワックス)を接着面に塗布して該ワークをトレイ上面に位置決め・固定する。

この際にワークを接着する力加減やワックスの塗布方法、ワックスの塗布厚さによってワークの位置決め精度が左右される。ワークを固定したトレイはマグネットテーブルに載せて位置決め・固定されるが、マグネットが効かないセラミックトレイなどはテーブル面に固定するに際して特別な治具が必要となる。又、磁気を嫌うワークであれば、マグネットテーブルの利用は出来ないので、治具を用いての位置決め・固定方法が採用される。

そして、ワークが切断された後はトレイから取り除かなくてはならず、その為に高温に加熱して行われ、切断された部材からワックスが洗浄される。一方、トレイにワークを固着して切断する場合、トレイ面にもカッターの切断溝が形成され、該トレイの寿命も短くて、新たなトレイと度々交換しなくてはならない。このように、従来の切断加工には加工前の準備工程並びに加工後の後処理工程が必要となり、コスト高になってしまう。

又、細い棒状のワークを細かく輪切りする切断加工を行う場合にも、該棒状ワークをトレイに接着・固定して該トレイと共に切断することは可能である。しかし、非能率的であると同時に接着する平坦な面を有す角棒であればトレイに接着・固定することも出来るが、丸棒や楕円棒のように湾曲した側面を有す棒状のワークの場合にはトレイ面に接着・固定することが出来ない。

コンピュータや複写機、さらには家電製品などには、小さな部品が数多く使用されている。これら小さな部品は色々な方法で加工され、大半は塑性加工されるが一部は切削加工されている。本発明が対象とする切断加工はその１つであり、具体的な部品を対象とするものではないが、前以て加工した棒状のワークを高精度で効率よく切断することが望まれている。

このように、従来の切断加工には上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこれら問題点であり、棒状のワークをトレイに接着・固定することなく、棒状のワークを両クランプで挟み込んだ状態で、高精度で効率よく切断することが出来る切断装置を提供する。

本発明の切断装置は所定の寸法に仕上げられた棒状のワークを切断することが出来るように構成され、中央には主軸に取付けた複数枚の円盤カッターが配置され、該円盤カッターは上下動することが出来る。すなわち、円盤カッターは高速回転しながら降下することでテーブルに固定されるワークは輪切りされて細かく切断される。ワークはテーブルの載置板上に固定されるが、両側にはクランパーが備えられて所定の位置にクランプされる。ただし、上記円盤カッターが降下することなくワークをクランプしているテーブルを上昇させることも可能である。

各クランパーにはワークに直接当るクランプ部が取付けられ、該クランプ部はワーク形状に応じて交換可能としている。又、ワークは円盤カッターにて切断されるが、クランプ部の一部も同時に切込まれ、その為に適当な時期に交換することが出来る取付け構造としている。そして、ワークを供給して両クランパーにてクランプする為の供給装置を備え、細かく切断されたピースを排出する排出手段を備えている。

そして、本発明の切断はクランプ部にてテーブルの載置板上に固定されたワークを上方から降下する円盤カッターにて行われ、又はテーブルを上昇することで行われる。その為に、切込みが深くなることで駆動モータには大きな負荷が作用し、円盤カッターも変形する。これが切断精度に悪影響を及ぼす為に、駆動モータを駆動する電流を検出して負荷が一定以上に大きくならないように円盤カッターの送り速度又はテーブルの送り速度を制御している。

このように、本発明ではワークを両クランパーにてクランプし、該ワークを細かく輪切りすることが出来、従来のようにワークをトレイに接着・固定する必要はなく、効率的に切断作業を行うことが出来る。そして、該ワークの断面形状は四角形に限らず、円形や楕円形のような湾曲した側面を有すワークであっても適当な形状のクランプ部を取付けることで正しくクランプして切断を行い得る。

従って、従来のようなトレイに接着・固定する方法に比較して効率よく切断でき、準備作業及び後処理作業は不要となる。その為に、切断に要する作業工数は極端に少なくなり、切断されるワークは安くなる。又、ワックスの塗布量や塗布方法が切断精度に影響されることもなく、高精度の切断が効率よく行われる。

そして、本発明では駆動モータを駆動する電流を検出して、切断負荷が一定以上に大きくならないようにしている為に、円盤カッターの変形及び発熱に基づく熱変形を抑制できる。その為に、ワークの切断精度は高くなり、円盤カッターの寿命も伸びる。

図１は本発明が対象とするワーク１ａ，１ｂを表しており、(ａ)に示すワーク１ａは正方形断面の棒材であり、その一辺は１０ｍｍで長さは２０ｍｍ〜５０ｍｍとしている。この棒材ワーク１ａを点線で示す箇所を切断して細かいピース２ａ，２ａ・・に輪切りされる。そして、(ｂ)に示すワーク１ｂは円形断面の棒材であり、その直径は１０ｍｍで長さは２０ｍｍ〜５０ｍｍとし、点線で示す箇所が切断されて細かい複数のピース２ｂ，２ｂ・・に輪切りされる。

このように細い棒材ワーク１ａ，１ｂをさらに小さなピース２ａ，２ａ・・、及び２ｂ，２ｂ・・に切断するに際して、両側面がクランプされる。そして、クランプされた状態で複数の円盤状ダイヤモンドカッターにて切断される。図２はワーク１ａがクランプされた状態を表しているが、ワーク１ａの側面はクランプ部３，３にて挟み込まれてクランプ・固定される。

ワーク１ａの上方にはダイヤモンドカッター４が配置され、このダイヤモンドカッター４は高速で回転すると共に降下する。従って、ワーク１ａは該ダイヤモンドカッター４，４・・・にて細かく切断される。ダイヤモンドカッター４は主軸５に取付けられ、この場合、複数枚のダイヤモンドカッター４，４・・が主軸５に取付けられることで、ワーク１ａは複数のピース２ａ，２ａ・・に一度に輪切りされる。ここで、ワーク１ａの横寸法が３０ｍｍ、４０ｍｍ・・と大きくなって長方形断面の棒材の場合には、ダイヤモンドカッター４を回転しながら降下するだけでは切残しが発生する。この場合には、ワーク１ａを取付けているテーブル又はダイヤモンドカッター４を水平移動させることが出来る。

以下、本発明の切断方法を説明する。
(１)ワークの供給
ワーク１はダイヤモンドカッター４の下方に設けているテーブルに供給される。ここで、該テーブルへの具体的な供給方法は限定しないことにする。例えば、図３に示す供給方法はワーク１の両側面６，６を挟み込み、ダイヤモンドカッター４の真下と成る矢印方向へ移動する。(ｂ)のように所定の位置へ移動したワーク１は挟まれた状態に保たれる。そして、(ｃ)に示すように、両側からピストンロッド９，９が伸びて、ワーク１はクランプされる。ここで、テーブル中央には載置板８が固定され、供給されるワーク１は該載置板８の上に載置される。
(２)クランプ
ピストンロッド９，９の先端には取着部１０，１０が取付けられ、この取着部１０，１０にはワーク１を直接掴むクランプ部３，３が固定されている。クランプ部３，３の高さはワーク１より低くなっている為に、供給装置のクランパーが邪魔にならないようにワーク１をクランプ・固定する。クランプ部３，３にてクランプされたところで供給装置のクランプは解除され、ワーク１は(ｃ)に示すように載置板８に載ってダイヤモンドカッター４の真下に固定される。
(３)切断
図３(ｃ)のようにクランプされたワーク１は前記図２に示すダイヤモンドカッター４にて切断される。該ダイヤモンドカッター４は高速で回転しながら降下し、降下に伴ってワーク１は切断される。この際、ワーク１をクランプしている両クランプ部３，３の一部にはダイヤモンドカーター４が切り込まれ、テーブル７に取付けられている載置板８の表面も一部切込まれるがテーブル面が切断されることはない。

本発明のダイヤモンドカッター４は回転しながら真下へ降下することでワーク１は切断されるが、その切断精度は高くなる。すなわち、定位置にあるダイヤモンドカッター４に対してテーブルに固定したワークを水平移動させる場合には、切断箇所がダイヤモンドカッター中心から偏心する為に切断精度は低下するが、真下へ降下して切断することで切断箇所がダイヤモンドカッターの中心軸線上にある為に高い切断精度が得られる。
(４)排出
ワーク１の切断が完了したところでダイヤモンドカッター４は上昇し、そして切断されたピース２，２・・はクランプが解除されると同時に排出される。
勿論、排出手段は存在する。例えば、供給時に使用したクランパーにて再びクランプして排出することが出来、又はクランプを解除してテーブルの載置板８に置かれたピースを、押し出し具にてテーブルの外へ排出することも可能となる。

図４、図５、図６は本発明に係る切断装置の外観を表している実施例である。同図の１はワーク、４は円盤状ダイヤモンドカッター、３はクランプ部、１１，１２はクランプシリンダーをそれぞれ表している。切断装置の本体フレーム１４には駆動モータ１５を備え、該駆動モータ１５の主軸５に複数枚のダイヤモンドカッター４，４・・が取付けられている。

そして、本体フレーム１４の上部正面側にはテーブルフレーム１６が取付けられ、該テーブルフレーム１６の上端にはテーブル７が設けられている。同図に示す切断装置のテーブル７は定位置に固定した構造であって、上記駆動モータ１５が上下動することが出来る構造と成っている。すなわち、ダイヤモンドカッター４は回転しながら降下して真下にクランプされているワーク１が切断される。

一方、駆動モータ１５を降下させる代わりに、テーブル７を上昇させることも可能であり、定位置で回転しているダイヤモンドカッター４に対してテーブル７を上昇させることでワーク１を切断できる。何れの場合であっても、ワーク１は図３(ｃ)のようにクランプされている。

図４に示す正面図から明らかなように、両側にはクランプシリンダー１１，１２を備え、ワーク１を供給装置のプッシャーにて正面から押圧してスライドさせ、後方に設けたストッパーに当接する。この状態で両側の上記クランプシリンダー１１，１２が作動して両クランプ部３，３にてワーク１はクランプされる。ダイヤモンドカッター４は駆動モータ１５にて高速回転すると共に下方へ降下し、ワーク１が細かく切断される。テーブル７には載置板８を取付けている為に、ダイヤモンドカッター４にて載置板８の一部は切込まれるが、テーブル面をキズ付けることなくワーク１を切断できる。

ワーク１はクランプ部３，３にて強固にクランプされている為に、所定の寸法に精確に切断される。そして、切断されたピース２，２・・は排出手段にてテーブルから排出され、再び別のワーク１が供給される。ここで、排出手段としては特に限定しないことにするが、最も汎用的な方法としてはロボットのアームにて摘み出すことが出来る。

図７は円形断面のワーク１をクランプ部３，３にクランプした場合を示している。ワーク１は円形断面の棒材である為に、クランプ部３，３の先端面はＶ形を成し、ワーク１は位置ズレすることなく固定される。クランプ部３はクランプシリンダー１１，１２のピストンロッド先端に設けた取着部１０に取付けられている。取付け構造は色々あって限定しないが、ネジ止めや接着剤が使用される。

ダイヤモンドカッター４にてワーク１を切断する場合、ワーク１を固定しているクランプ部３，３の一部も切り込まれて切り込み溝が形成される。同じく、ワーク１を載置している載置板８の表面も切込まれる。従って、クランプ部３，３、及び載置板８は定期的に交換しなくてはならない。その為に、取着部１０、及びテーブル７への着脱が簡単に行える取付け構造としている。ここで、クランプ部３及び載置板８の材質はダイヤモンドカッター４の寿命に影響の少ない材質でクランプした際のワーク１の位置決め精度の低下をもたらさない材質、例えばカーボンなどが使用される。

このように、クランプ部３，３に挟まれてクランプされたワーク１は回転しながら降下するダイヤモンドカッターにて切断される。切断開始時はワーク１との切断域は僅かであるが、降下するにしたがって拡大し、その結果、切断抵抗が増大する。切断抵抗の増大にて非常に薄いダイヤモンドカッター４を変形し、発熱も増大する。その影響としてワーク１の切断精度が低下してしまう。

本発明では、この切断抵抗が一定以上に大きくならないように制御している。すなわち、切断抵抗の増大は駆動モータ１５が回転するに必要な電流の増加を招く為に、該電流が一定以上にならないようにダイヤモンドカッター４の切込み速度(降下速度)を制御することが出来る。

本発明に係る切断装置にて切断されるワーク形状。 クランプされたワークを切断する場合。 テーブルにワークをセッティングする工程。 切断装置の正面図。 切断装置の平面図。 切断装置の側面図。 円形断面のワークをクランプした場合。

符号の説明

１ ワーク
２ ピース
３ クランプ部
４ ダイヤモンドカッター
５ 主軸
６ 側面
７ テーブル
８ 載置板
９ ピストンロッド
10 取着部
11 クランプシリンダー
12 クランプシリンダー
14 本体フレーム
15 駆動モータ
16 テーブルフレーム

Claims (4)

1. 所定の寸法に仕上げた棒状ワークを輪切りする切断装置において、テーブルには載置板を交換可能に取着し、載置板上に載せたワークの両側を挟み込んでクランプするクランプ部をクランプシリンダーのピストンロッド先端に設けた取着部に着脱可能に取付け、複数枚の円盤カッターは駆動モータにて回転する主軸に取付けられ、駆動モータは上記円盤カッターを回転しながら昇降動可能な構造としたことを特徴とするワークの切断装置。
2. 所定の寸法に仕上げた棒状ワークを輪切りする切断装置において、テーブルには載置板を交換可能に取着し、載置板上に載せたワークの両側を挟み込んでクランプするクランプ部をクランプシリンダーのピストンロッド先端に設けた取着部に着脱可能に取付け、複数枚の円盤カッターは駆動モータにて回転する主軸に取付けられ、駆動モータにて回転する上記円盤カッターにクランプされたワークを押し当てて切断することが出来るようにテーブルを昇降動可能な構造としたことを特徴とするワークの切断装置。
3. 上記円板カッターとしてダイヤモンドカッターを使用した請求項１、又は請求項２記載のワークの切断装置。
4. 上記クランプ部及び載置板の材質として、ダイヤモンドカッターの寿命に影響が少ないと共にクランプした際のワークの位置決め精度の低下をもたらさないようにカーボンを用いた請求項３記載のワークの切断装置。

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