JPH11333624A - 丸鋸切断機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 丸鋸切断機の切削中の丸鋸のびびり振動を除
去して、切削精度を高めると共に丸鋸の寿命を高め、騒
音の発生を安価に抑制する。 【解決手段】 金属材質の被削材の切断において、電動
モータ２１の回転を歯車機構を含む減速機構により減速
して主軸２３に伝達し、主軸の一端に取り付けられた丸
鋸２８により切削を行うとき、丸鋸の外径をＤ（ｍ
ｍ）、回転数をＮ（ｒｐｍ）、接線方向の分力である一
刃当りの切削力をＦ（ｋｇｆ）としたときの主軸の慣性
モーメントＩ（ｋｇｆ・ｍ・ｓｅｃ² ）を、Ｆ×（Ｄ／
２）／［１０００×２５０×（Ｎ／６０）² ］以上とし
た。これにより、被削材の切削始めと、終わり部分の切
削関与歯数Ｚｉが１．０以下の領域において、断続的な
切削抵抗により主軸に掛かる切削トルクに対して、慣性
モーメントが大きいため、主軸の回転変動は微小とな
る。同様にＺｉが大きい領域において再生びびりが抑制
される。その結果、切断面の精度と刃物寿命が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、丸鋸切断機に係
り、特に金属被削材の切断において発生するびびり振動
を防止する丸鋸切断機に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の丸鋸切断機は、低速度、高トル
クで丸鋸を回転させるために、電動モータの回転を、プ
ーリ及び、ギアボックス内に設けた歯車機構を介して減
速させて主軸に伝達し、主軸のギアボックスから突出し
た一端に丸鋸を取り付け、主軸を低速高トルクで回転さ
せて金属被削材の切断を行っている。この丸鋸切断機
は、上記のように回転伝達部分に歯車を用いているた
め、歯車のバックラッシがある。そのため、丸鋸による
１カット毎の切り始め時と、切り終り時において、切削
関与歯数Ｚｉが０〜１．０の範囲では、鋸歯が被削材に
食い込むときと抜き出るときに、歯車のバックラッシ分
の回転変動が起きる。また、Ｚｉが大きい場合にも、歯
車の回転変動を伴った本体送り方向の自励振動である再
生びびりが発生する場合がある。このような歯車の回転
変動により、丸鋸にびびり振動が発生し、切削精度を悪
くすると共に、刃先の損傷、欠損等により丸鋸の寿命を
低下させ、さらに振動騒音により作業環境を悪化させて
いた。

【０００３】かかる歯車の回転変動を防止する丸鋸切断
機として、例えば実公昭６２−２８３３４号公報に示す
ように、丸鋸の両側に押え片を設け、一方の押え片に油
圧シリンダを作動させて、切削を開始する前から摩擦力
を作用させることにより、動力系のバックラッシを除去
しながら切削を開始して、途中からタイマにより摩擦力
を解除させるものが知られている。また、他の丸鋸切断
機としては、実公平７−４８３３９号公報に示すよう
に、丸鋸を取り付ける主軸に、歯車を介して制御軸を直
結し、制御軸にブレーキ装置を設けている。そして、丸
鋸による切削開始から切削終了までの間、ブレーキ力を
電磁比例弁によって電気的に制御しながら、駆動系の歯
車のバックラッシを抑制して、切削中の丸鋸のびびり振
動を除去するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記丸鋸切断
機の場合、いずれも切断の始めと終わりに、駆動系へブ
レーキ力を作用させて、歯車のバックラッシを強制的に
除去しようとするものであり、切削動力をロスさせなが
ら切削を行うようになっている。そのため、機械構造が
複雑になると共に、電気制御構成も必要であるため、機
械が高価になると共に、保守の手間が煩雑になるという
問題がある。本発明は、上記問題を解決しようとするも
ので、切削中の丸鋸のびびり振動を除去して、切削精度
を高めると共に丸鋸の寿命を高め、かつ騒音の発生を安
価に抑制できる丸鋸切断機を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に上記請求項１の発明の構成上の特徴は、電動モータの
回転を歯車機構等からなる減速機構により減速して主軸
に伝達し、主軸の一端に取り付けられた丸鋸により切削
を行う丸鋸切断機において、丸鋸の外径をＤ（ｍｍ）、
回転数をＮ（ｒｐｍ）、接線方向の分力である一刃当り
の切削力をＦ（ｋｇｆ）としたときの主軸の慣性モーメ
ントＩ（ｋｇｆ・ｍ・ｓｅｃ² ）を、Ｉ≧Ｆ×（Ｄ／
２）／［１０００×２５０×（Ｎ／６０）² ］としたこ
とにある。

【０００６】また、上記請求項２の発明の構成上の特徴
は、電動モータの回転を歯車機構等からなる減速機構に
より減速して主軸に伝達し、主軸の一端に取り付けられ
た丸鋸により切削を行う丸鋸切断機において、主軸に直
接にまたは主軸を延長した軸にフライホイールを取り付
けることとし、丸鋸の外径をＤ（ｍｍ）、回転数をＮ
（ｒｐｍ）、接線方向の分力である一刃当りの切削力を
Ｆ（ｋｇｆ）としたときのフライホイールを含む主軸全
体の慣性モーメントＩ（ｋｇｆ・ｍ・ｓｅｃ² ）を、Ｉ
≧Ｆ×（Ｄ／２）／［１０００×２５０×（Ｎ／６０）
² ］としたことにある。

【０００７】また、上記請求項３の発明の構成上の特徴
は、電動モータの回転を歯車機構等からなる減速機構に
より減速して主軸に伝達し、主軸の一端に取り付けられ
た丸鋸により切削を行う丸鋸切断機において、丸鋸の外
径をＤ（ｍｍ）、回転数をＮ（ｒｐｍ）、接線方向の分
力である一刃当りの切削力をＦ（ｋｇｆ）としたとき、
電動モータの動力を主軸に伝達する駆動系内で、主軸と
の間にバックラッシがない状態で減速機構を介して主軸
に連動する各回転軸の主軸を含めた主軸換算慣性モーメ
ントの和Ｊ（ｋｇｆ・ｍ・ｓｅｃ² ）を、Ｊ≧Ｆ×（Ｄ
／２）／［１０００×２５０×（Ｎ／６０）² ］とした
ことにある。主軸換算慣性モーメントＪは、Ｊ＝Σ（Ｎ
i ／Ｎ）² Ｊi である。ここで、Ｎは主軸の回転数、Ｎ
i は各回転軸の回転数、Ｊi は各回転軸の慣性モーメン
トである。

【０００８】また、上記請求項４の発明の構成上の特徴
は、電動モータの回転を歯車機構等からなる減速機構に
より減速して主軸に伝達し、該主軸の一端に取り付けら
れた丸鋸により切削を行う丸鋸切断機において、丸鋸の
外径をＤ（ｍｍ）、回転数をＮ（ｒｐｍ）、接線方向の
分力である一刃当りの切削力をＦ（ｋｇｆ）としたと
き、電動モータの動力を主軸に伝達する駆動系内で主軸
との間にバックラッシがない状態で減速機構を介して連
動する各回転軸の主軸を含めた主軸換算慣性モーメント
の和、または駆動系外の従動系内で主軸との間にバック
ラッシがない状態で増減速機構を介して連動する各従動
軸全体の主軸を含む主軸換算慣性モーメントの和のうち
の何れか小さい方の主軸換算慣性モーメントの和Ｊ（ｋ
ｇｆ・ｍ・ｓｅｃ² ）を、Ｊ≧Ｆ×（Ｄ／２）／［１０
００×２５０×（Ｎ／６０）² ］としたことにある。な
お、本明細書でのバックラッシとは、歯車間のバックラ
ッシのみならず、本発明で問題となる回転変動を生じる
伝達機構内の各回転軸の回転の遊びをも意味する。

【０００９】上記のように構成した請求項１〜４の発明
においては、主軸を回転させるための動力は、電動モー
タの出力軸のプーリから、丸鋸を装着する主軸のプーリ
に、ｖベルト等の動力伝達手段（減速機構）により減速
されて伝達されるが、この主軸側のプーリについては、
質量の大きいものにするか、または質量が小さい場合に
はプーリと同軸に質量の大きいフライホイールを装着す
ることにより、主軸の慣性モーメントＩ（ｋｇｆ・ｍ・
ｓｅｃ² ）をＦ×（Ｄ／２）／［１０００×２５０×
（Ｎ／６０）² ］より大きくすることができる。フライ
ホイールの装着は、主軸に直接行う他に、延長した主軸
に行うことができる。

【００１０】また、主軸の慣性モーメントのみではな
く、駆動系内で主軸との間にバックラッシがない状態で
減速機構を介して連動する各軸の主軸を含めた主軸換算
慣性モーメントの和ＪをＦ×（Ｄ／２）／［１０００×
２５０×（Ｎ／６０）² ］より大きくしてもよい。さら
に、駆動系内の主軸慣性モーメントの和と、従動系内で
主軸との間にバックラッシがない状態で増減速機構を介
して連動する各軸の主軸を含む主軸換算慣性モーメント
の和の何れか小さい方の和ＪをＦ×（Ｄ／２）／［１０
００×２５０×（Ｎ／６０）² ］より大きくしてもよ
い。

【００１１】上記のように、主軸の慣性モーメント、主
軸換算慣性モーメントの和を大きくすることにより、回
転変動が発生し易い丸鋸切断機による被削材の切削始め
と終わり部分の切削関与歯数Ｚｉが１．０以下の領域に
おいて、回転変動を抑えることができる。すなわち、断
続的な切削抵抗により主軸に掛かる切削力Ｆに対して、
主軸の慣性モーメントＩあるいは主軸換算慣性モーメン
トの和Ｊを、Ｆ×（Ｄ／２）／［１０００×２５０×
（Ｎ／６０）² ］より大きくすることにより、主軸の回
転変動は微小となり、それに対して機械本体の振動減衰
の方が大きくなるので、切削中のびびり振動の発生が抑
制され、切断面の精度と刃物寿命を大幅に向上させるこ
とができる。また、切削関与歯数Ｚｉが大きいときに発
生する再生びびり振動または連成びびり振動に対して
も、慣性モーメントを大きくすることにより、その発生
を抑制することができる。

【００１２】上記慣性モーメントＩ（Ｊ）の根拠につい
て説明する。主軸の慣性モーメントＩ（ｋｇｆ・ｍ・ｓ
ｅｃ² ）については、よく知られているように下記数１
が成り立つ。

【００１３】

【数１】 Ｔ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ

【００１４】ただし、Ｔ（ｋｇｆ・ｍ）はトルクであ
り、ω＝２π（Ｎ／６０）は回転の角速度であり、ｄω
／ｄｔ（ｒａｄ／ｓｅｃ² ）は角加速度である。鋸刃
が、被削材を切削するときの一刃当りの最大の力をＦ
（ｋｇｆ）とすると、変動トルクＴは、数２のようにな
る。

【００１５】

【数２】 Ｔ＝Ｆ×（Ｄ／２）／１０００

【００１６】ただし、Ｄ（ｍｍ）は鋸の外直径である。
このトルク変動によって主軸の回転数が上記角加速度ｄ
ω／ｄｔで変動する。上記数１、数２を用いて関係要因
を無次元化すると下記数３のようになる。

【００１７】

【数３】 Ｋ＝Ｆ×（Ｄ／２）／［１０００×Ｉ×（Ｎ
／６０）²］

【００１８】ただし、Ｋは定数である。上記数３におい
て、定数Ｋを適正な値とすることにより、下記数４が得
られる。

【００１９】

【数４】 Ｉ≧Ｆ×（Ｄ／２）／［１０００×Ｋ×（Ｎ
／６０）²］

【００２０】すなわち、定数Ｋとして適正な値を決定す
ることにより、慣性モーメントＩが数４を満たすように
させることができ、その場合には、切削力による歯車の
回転変動が生じない。その結果、上記したように、機械
本体の振動減衰の方が大きくなるので、切削中のびびり
振動の発生が抑制され、切断面の精度と刃物寿命を大幅
に向上させることができる。なお、上記の関係について
は、主軸換算慣性モーメントＪについても同様に適用さ
れる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例として、スライド式及
びスイング式の２種類の丸鋸切断機により、定数Ｋを決
定する例を図面を用いて説明する。図１及び図２は、ス
ライド式の丸鋸切断機Ａを正面図及び平面図により示し
たものである。丸鋸切断機Ａは、横長の立体形状の機台
１１を設けている。機台１１上面右側（以後、左右方向
については、機台１１の正面から視た方向とする）に
は、横長の立体形状のベッド１２が、左右方向の略２／
３を占めて載置されており、ベッド１２の上面には前後
一対の左右方向に延びたレール１３が設けられている。
ベッド１２上には、横長の立体形状の移動台１４が、底
面に設けた溝（図示しない）をレール１３に嵌合させる
ことにより左右に摺動可能に載置されている。ベッド１
２の右側面の前後略中間位置から前方側には、駆動支持
部１５がベッド１２の上端から突出し移動台１４に対向
して固定されている。

【００２２】駆動支持部１５は、底板１５ａと、底板１
５ａの左右両端に立設された一対の平行な側板１５ｂ，
１５ｃとを備えており、左側板１５ｂによりベッド１２
に固定されている。右側板１５ｃの右側にはサーボモー
タ１６が回転軸を左方向に向けて固定され、左側板１５
ｂにはボールネジ１７が板を貫通して水平に固定されて
おり、サーボモータ１６とボールネジ１７とがそれぞれ
のプーリ（図示しない）にＶベルト１８を介装すること
により連結されている。これにより、サーボモータ１６
の回転がボールネジ１７において直線運動に変換され
て、ボールネジ１７の直進力により移動台１４が横方向
移動するようになっている。

【００２３】移動台１４の上面右側位置には、減速機付
きの電動モータ２１が回転軸を後方向に向けて載置固定
されており、回転軸には駆動プーリ２２が取り付けられ
ている。移動台１４の左端側の上下中間位置には、主軸
２３が前後方向に貫通して設けられており、その後端
は、移動台１４の後端に設けた軸受け２４に回動可能に
支持されている。主軸２３の移動台１４後面からの突出
位置には、従動プーリ２５が固定されている。従動プー
リ２５は、質量が大きくて慣性モーメントが大きくされ
ている。駆動プーリ２２と従動プーリ２５には、Ｖベル
ト２６が介装されており、これにより電動モータ２１の
回転力が主軸２３に伝達される。主軸２３は、移動台１
４前面からわずかに突出しており、突出端にはフランジ
２７ａ，２７ｂに挟持されて超硬刃丸鋸（以下、丸鋸と
記す）２８が固定ボルト２７ｃにより固定されている。
さらに、移動台１４の上側面の前側左端位置には、加速
度センサ３７が取り付けられており、丸鋸２８付近の移
動台１４の送り方向の加速度を検出できるようになって
いる。

【００２４】機台１１上面の左前端位置には、図２に示
すように、被削材Ｍを固定するためのバイス台３１が、
ベッド１２の左側面に接して載置されている。バイス台
３１は、右側の固定台３２と左側の可動台３３とを設け
ており、固定台３２及び可動台３３には丸鋸２８の進行
方向に、丸鋸２８が通過する溝が形成されている。可動
台３３の左方向には、可動台３３を移動させる油圧シリ
ンダ３４が機台１１に載置されている。

【００２５】バイス台３１の前方には、図２に示すよう
に、被削材Ｍを供給するローラを有する供給台３５が設
けられている。供給台３５には、固定台３２及び可動台
３３に密接して、被削材を定寸切断するための定寸装置
３６が設けられており、被削材Ｍを所定寸法送材するよ
うになっている。なお、丸鋸切断機Ａにおいて、従動プ
ーリ２５の質量が小さいときは、図２に点線で示すよう
に、フライホイール２９を従動プーリ２５と並列に主軸
２３に固定することができる。

【００２６】つぎに、スイング式の丸鋸切断機Ｂを、図
３、図４の正面図及び一部破断面図（図３のＩ−Ｉ線方
向）により説明する。丸鋸切断機Ｂは、箱状の機台４１
を設けている。機台４１は、右下位置にて支持台４２に
より回動可能に支持されている。機台４１の上部には箱
形のギアボックス５０が載置固定されている。ギアボッ
クス５０は、前側壁５１ａ、後側壁５１ｂ，右側壁５１
ｃ、左側壁５１ｄ、上面壁５１ｅ及び底面壁５１ｆによ
って囲まれた中空形状である（以後、左右方向について
は、機台４１の正面から視た方向とする）。ギアボック
ス５０の前後中間位置には、仕切壁５２が一体で設けら
れており、ギアボックス５０内を前側室Ｒ1 と、後側室
Ｒ2 に区分している。

【００２７】後側室Ｒ2 の下端近傍の前面側から視た中
央位置には、仕切壁５２と後側壁５１ｂを前後に貫通し
た貫通孔５２ａ，５１ｂ1 が形成されており、貫通孔５
２ａ，５１ｂ1 には回転軸５３がベアリングを介して回
転可能かつ軸方向に移動不能に支持されている。回転軸
５３は、一端が後側壁５１ｂから外部に突出しており、
突出端にはプーリ５４が固定されており、また後側室Ｒ
2 内の部分にはピニオン５３ａが固着されている。

【００２８】ギアボックス５０の上記回転軸５３取付位
置の略上部の上下中間位置には、仕切壁５２を前後に貫
通した貫通孔５２ｂが設けられており、さらに前側壁５
１ａ及び後側壁５１ｂには支持凹部５１ａ1 ，５１ｂ2
が設けられている。貫通孔５２ｂ及び支持凹部５１ａ1
，５１ｂ2 には、回転軸５５がベアリングによって回
転可能かつ軸方向に移動不能に支持されている。回転軸
５５の、上記回転軸５３のピニオン５３ａとの対応位置
には歯車５６が設けられており、ピニオン５３ａに噛み
合わされている。また、回転軸５５の前側室Ｒ1 側に
は、ピニオン５５ａが設けられている。

【００２９】ギアボックス５０の上記回転軸５５の略右
側位置には、前側壁５１ａと仕切壁５２を前後に貫通し
た貫通孔５１ａ2 ，５２ｃが形成されており、貫通孔５
１ａ2 ，５２ｃには主軸５７がベアリングによって回転
可能かつ軸方向に移動不能に支持されている。主軸５７
は、一端が前側壁５１ａから前方に突出しており、突出
部分の前側壁５１ａ近傍位置にはフランジに挟まれて丸
鋸５８が固定されている。主軸５７の突出先端位置に
は、円盤形のフライホイール５９がねじ止めにより取り
付けられている。また、主軸５７の、上記回転軸５５の
ピニオン５５ａとの対応位置には、歯車５７ａが設けら
れておりピニオン５５ａに噛み合わされている。なお、
仕切壁５２には、上記各貫通孔の他に、図示しない多数
の貫通孔が形成されており、前後側室Ｒ1 ，Ｒ2 間が連
通するようになっている。

【００３０】ギアボックス５０の上側面５１ｅには、取
付部６１が設けられており、取付部６１は、前後一対の
支持部６１ａと、支持部６１ａに回転可能に取り付けら
れ回転軸６１ｂと、回転軸６１ｂに取り付けられた円筒
軸６１ｃとを設けている。そして、円筒軸６１ｃには、
丸鋸切断機の右方にて他所に固定された油圧シリンダ６
２のロッド６３の先端が挿着固定されている。油圧シリ
ンダ６２のロッド６３の伸縮によりギアボックス５０が
押されて、支持台４２を中心として回動するようにされ
ている。また、ギアボックス５０の上側面５１ｅ前端に
は、加速度センサ６５が取り付けられており、丸鋸５８
付近のギアボックス５０の送り方向の加速度を検出する
ようになっている。

【００３１】機台４１の左側部には、電動モータ７１が
取り付けられている。電動モータ７１の背面側に突出し
た軸７２にはプーリ７３が固定されており、プーリ７３
及び上記プーリ５４にはＶベルト７４が巻装されてい
る。これにより、電動モータ７１の回転が、回転軸５
３、回転軸５５を経て主軸５７に伝達され、丸鋸５８を
回転させるようになっている。そして、ギアボックス５
０内には、潤滑油が充填されており、前後側室Ｒ1 ，Ｒ
2 内を循環するようになっている。

【００３２】試験結果 上記丸鋸切断機Ａ，Ｂを用い、鋸刃として以下のＣ、Ｃ
１，Ｃ２，Ｄ，Ｅの５種類を用い、かつ主軸にフライホ
イールを取り付けた場合と取り付けない場合において、
切断条件ＳZ ＝０．０８ｍｍ／刃によって、被削材Ｓ４
５Ｃ，φ５０ｍｍを切断した試験結果について説明す
る。 鋸刃Ｃ …φＤ３６０ｍｍ×Ｔ２．５ｍｍ×Ｚ６０刃、
溝付刃型、新品刃 鋸刃Ｃ１…φＤ３６０ｍｍ×Ｔ２．５ｍｍ×Ｚ６０刃、
溝付刃型、摩耗刃 鋸刃Ｃ２…φＤ３６０ｍｍ×Ｔ２．５ｍｍ×Ｚ６０刃、
溝付刃型、別の摩耗刃 鋸刃Ｄ …φＤ２００ｍｍ×Ｔ１．６ｍｍ×Ｚ４７刃、
特殊刃型、新品刃 鋸刃Ｅ …φＤ２８０ｍｍ×Ｔ２．０ｍｍ×Ｚ６０刃、
溝付刃型、新品刃

【００３３】１．フライホイールを取り付けない場合の
切断試験結果 丸鋸切断機Ａにおいて、フライホイール２９がなく、か
つ従動プーリ２５を外してフライホイール効果の少ない
プーリに取り替えた場合の、主軸２３の正回転方向の慣
性モーメントＩは、０．００１（ｋｇｆ・ｍ・ｓｅｃ
² ）である。また、丸鋸切断機Ｂにおいて、延長軸と共
にフライホイール５９を外した場合の、主軸５７の正回
転方向の慣性モーメントＩは、０．０００１（ｋｇｆ・
ｍ・ｓｅｃ² ）である。その結果、主軸と他の軸との間
にバックラッシがある状態では、上記全ての場合に、全
ての回転領域において、切断初期と終端部においてびび
り振動が発生した。また、Ｚi の大きな領域において
も、振動が大きく、場合によって再生びびり振動や連成
びびり振動が発生した。

【００３４】２．主軸にフライホイールを取り付けた場
合の切断試験結果 丸鋸切断機Ａ，Ｂの主軸にフライホイールを取り付けた
場合あるいは、フライホイールと同様の効果のあるプー
リを取り付けた場合である。この条件で、切断初期や切
断の終端時、あるいはこれらの中間位置の切断時に、び
びり振動が発生しない最低の回転数をＮcrとすると、下
記表１に示す結果となった。表１において、Ｋは数３に
示す定数であり、Ｉは主軸の慣性モーメントである。

【００３５】

【表１】

【００３６】Ｋの値は、主軸の回転粘性（主軸とハウジ
ングとの間の締め付けや、油膜等による粘性作用）にも
影響されて変動したと考えられる。以上の結果も含め
て、種々の切断試験を行った結果、定数Ｋ＝２５０であ
って、かつ主軸の慣性モーメントＩが上記数４に基づく
下記数５の関係にあれば、切削による歯車の回転変動は
なくなることが明らかにされた。

【００３７】

【数５】 Ｉ≧Ｆ×（Ｄ／２）／［１０００×２５０×
（Ｎ／６０）²］

【００３８】３．丸鋸切断機Ａによる試験 丸鋸切断機Ａにおいて、表１の条件２に示すようなフラ
イホイールの効果が小さい場合（フライホイールがない
場合）、及び主軸２３にフライホイール２９を取り付け
て効果を大きくした場合の切断結果を図５及び図６にそ
れぞれ示す。ここでは、主軸２３の回転数Ｎ（ｒｐｍ）
と最大加速度Ｇ−ｒｍｓの関係について示す。

【００３９】図５から明らかなように、フライホイール
の効果が小さい場合は、Ｎ＝３５ｒｐｍ以下で、切り始
めのバックラッシによるびびり振動が発生している。一
方、フライホイールの効果が大きい場合は、図６に示す
ように、Ｎ＝１５ｒｐｍ以下でないと、切り始めのバッ
クラッシによるびびり振動は発生しない。

【００４０】４．丸鋸切断機Ｂによる試験 丸鋸切断機Ｂにおいて、フライホイールのない状態（主
軸の延長部も無い）での切断結果、及び表１の条件６に
示すような、主軸５７を延長してその先端にフライホイ
ール５９を取り付けた場合の切断結果を図７及び図８に
それぞれ示す。ここでは主軸の回転数と最大加速度の関
係について示す。

【００４１】図７に示すように、フライホイールの効果
がない場合は、切断初期や切り終わりはもとより、これ
らの中間位置でも切断振動が大きくなっている。一方、
フライホイールの効果が大きい条件６の場合は、図８に
示すように、Ｎ＝６０ｒｐｍ以下では、切断初期に歯車
のバックラッシによるびびり振動が発生するが、７５ｒ
ｐｍ以上の回転数領域では、切断初期はもとより、切断
の中央でも切断振動が非常に小さくなった。このとき
の、定数Ｋの値は、１９８であった。

【００４２】５．切断力変動の大きいパイプ材の丸鋸切
断機Ｂによる切断試験 丸鋸切断機Ｂを用い、鋸刃として上記Ｄを用い、かつ主
軸５７にフライホイール５９を取り付けた上記条件６の
場合と取り付けない場合において、切断条件ＳZ ＝０．
０８ｍｍ／刃によって、切断変動の大きい被削材ＳＴＫ
Ｍ１３Ａ，φ４５ｍｍ×ｔ５ｍｍのパイプ材を切断した
試験結果について説明する。図９に示すように、フライ
ホイールを取り付けた場合（図示実線）、フライホイー
ルが無い場合（図示点線）に比べて、切断振動が極端に
小さくなっている。また、条件７によって同様の試験を
行った結果、図示しないが、フライホイールの効果が確
認された。

【００４３】６．丸鋸切断機Ａの従動軸にフライホイー
ルを取り付けた場合の切断試験 丸鋸切断機Ａにおいて、図１０に示すように、主軸２３
に歯車８１ａ，８１ｂを介して連結された従動軸８２を
設け、さらに従動軸８２に歯車８３ａ，８３ｂ，８３ｃ
を介して連結された最終の従動軸８４にフライホイール
８５とブレーキ装置８６が取り付けられている。これに
より、主軸２３と従動軸８２及び従動軸８４との間には
歯車のバックラッシが取り除かれている。この従動軸系
の主軸換算慣性モーメントは、０．０３２０ｋｇｆ・ｍ
・ｓｅｃ² であり、主軸間にバックラッシが除かれてい
る駆動系の主軸換算慣性モーメントは、０．０３０５ｋ
ｇｆ・ｍ・ｓｅｃ² である。本例では、Ｖベルトは剛体
ではないので、出力軸については主軸換算モーメントに
は含めていない。

【００４４】この丸鋸切断機Ａを用い、鋸刃としてＤを
用い、切断条件ＳZ ＝０．０７ｍｍ／刃によって、被削
材Ｓ４５Ｃ，φ７０ｍｍを切断した試験を行った。その
結果、Ｎ＝５５ｒｐｍ以下で、切り始めと切り終わり
に、バックラッシによるびびり振動が発生するが、Ｎ＝
６０ｒｐｍ以上では、バックラッシによるびびり振動は
発生しなかった。上記２つの慣性モーメントの内の小さ
い方（０．０３２０）についてＫを算出すると、Ｋ＝２
１３となり、上記数５の関係を満足し、実験結果と一致
した。

【００４５】従動軸にフライホイールを取り付ける例と
しては、図１０に示した他に、図１１に示すように、従
動軸８２上にフライホイール８７を取り付けるようにす
ることもできる。また、図１１（ｂ）では、主軸２３側
の駆動軸８８にもフライホイール８９が取り付けられた
例を示している。

【００４６】なお、上記実施例において、鋸刃の歯形が
特殊であり刃によって切削力Ｆが変動する場合は、その
最大値を用いる。また、実際の設計時においては、切削
力Ｆの値を鋸刃の寿命時で考えている。さらに、鋸径が
変化する場合には、Ｄの値として最大鋸径を用いる。

【００４７】なお、本発明においては、慣性モーメント
については、数５に示すとおりであり、慣性モーメント
は大きいほどびびり振動防止には効果的であるが、慣性
モーメントを大きくするためにフライホイールを重くす
る等を行うと、切断機の剛性を上げる必要が生じ、切断
機の重量が大きくなりすぎる場合がある。従って、慣性
モーメントを大きくし過ぎないためには、上記数５に従
うと共に下記数６の条件を付加することが望ましい。各
回転軸の慣性モーメントの計算には、軸自体をはじめ、
プーリ、歯車、電動モータ等をも当然考慮する。

【００４８】

【数６】 Ｉ≦３｛Ｆ×（Ｄ／２）／［１０００×２５
０×（Ｎ／６０）²］｝

【００４９】なお、上記実施例の１〜５の場合において
も、従動軸にブレーキ装置をつけても、本発明を適用で
きる。また、丸鋸切断機の具体的構成については、上記
Ａ，Ｂで示したものに限るものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である丸鋸切断機Ａを概略的
に示す正面図である。

【図２】同丸鋸切断機Ａを示す平面図である。

【図３】他の実施例である丸鋸切断機Ｂを概略的に示す
正面図である。

【図４】同丸鋸切断機Ｂを示す図３のＩ−Ｉ線方向の断
面図である。

【図５】丸鋸切断機Ａにフライホイールを取り付けない
場合の、被削材切断における主軸の回転数と鋸刃の最大
加速度との関係を示すグラフである。

【図６】丸鋸切断機Ａにフライホイールを取り付けた場
合（条件１）の、被削材切断における主軸の回転数と鋸
刃の最大加速度との関係を示すグラフである。

【図７】丸鋸切断機Ｂにフライホイールを取り付けない
場合の、被削材切断における主軸の回転数と鋸刃の最大
加速度との関係を示すグラフである。

【図８】丸鋸切断機Ｂにフライホイールを取り付けた場
合（条件６）の、被削材切断における主軸の回転数と鋸
刃の最大加速度との関係を示すグラフである。

【図９】丸鋸切断機Ｂによる切断力変動の大きい被削材
切断における主軸の回転数と鋸刃の最大加速度との関係
を示すグラフである。

【図１０】丸鋸切断機Ａの従動軸にフライホイールを取
り付けた構成を説明する説明図である。

【図１１】丸鋸切断機Ａの従動軸にフライホイールを取
り付ける他の例を説明する説明図である。

【符号の説明】

１１…機台、１２…ベッド、１４…移動台、１５…駆動
支持部、１６…サーボモータ、１７…ボールネジ、１８
…Ｖベルト、２１…電動モータ、２２…駆動プーリ、２
３…主軸、２５…従動プーリ、２６…Ｖベルト、２８…
超硬刃丸鋸、２９…フライホイール、３１…バイス台、
３２…固定台、３３…可動台、３４…油圧シリンダ、３
５…供給台、３７…加速度センサ、４１…機台、４２…
支持台、５０…ギアボックス、５１ａ…前側壁、５１ｂ
…後側壁、５２…仕切壁、５３…回転軸、５４…プー
リ、５５…回転軸、５７…主軸、５８…丸鋸、５９…フ
ライホイール、６１…取付部、６２…油圧シリンダ、６
３…ロッド、６５…加速度センサ、７１…電動モータ、
７３…プーリ、７４…Ｖベルト、８２，８４…従動軸、
８５，８７…フライホイール、Ｍ…被削材、Ａ…スライ
ド式丸鋸切断機、Ｂ…スイング式丸鋸切断機。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータの回転を歯車機構等からなる
   減速機構により減速して主軸に伝達し、該主軸の一端に
   取り付けられた丸鋸により切削を行う丸鋸切断機におい
   て、 前記丸鋸の外径をＤ（ｍｍ）、回転数をＮ（ｒｐｍ）、
   接線方向の分力である一刃当りの切削力をＦ（ｋｇｆ）
   としたときの前記主軸の慣性モーメントＩ（ｋｇｆ・ｍ
   ・ｓｅｃ² ）を、Ｉ≧Ｆ×（Ｄ／２）／［１０００×２
   ５０×（Ｎ／６０）² ］としたことを特徴とする丸鋸切
   断機。
2. 【請求項２】 電動モータの回転を歯車機構等からなる
   減速機構により減速して主軸に伝達し、該主軸の一端に
   取り付けられた丸鋸により切削を行う丸鋸切断機におい
   て、 前記主軸に直接にまたは該主軸を延長した軸にフライホ
   イールを取り付けることとし、 前記丸鋸の外径をＤ（ｍｍ）、回転数をＮ（ｒｐｍ）、
   接線方向の分力である一刃当りの切削力をＦ（ｋｇｆ）
   としたときの前記フライホイールを含む前記主軸全体の
   慣性モーメントＩ（ｋｇｆ・ｍ・ｓｅｃ² ）を、Ｉ≧Ｆ
   ×（Ｄ／２）／［１０００×２５０×（Ｎ／６０）² ］
   としたことを特徴とする丸鋸切断機。
3. 【請求項３】 電動モータの回転を歯車機構等からなる
   減速機構により減速して主軸に伝達し、該主軸の一端に
   取り付けられた丸鋸により切削を行う丸鋸切断機におい
   て、 前記丸鋸の外径をＤ（ｍｍ）、回転数をＮ（ｒｐｍ）、
   接線方向の分力である一刃当りの切削力をＦ（ｋｇｆ）
   としたとき、 前記電動モータの動力を前記主軸に伝達する駆動系内
   で、該主軸との間にバックラッシがない状態で減速機構
   を介して連動する各回転軸の該主軸を含めた主軸換算慣
   性モーメントの和Ｊ（ｋｇｆ・ｍ・ｓｅｃ² ）を、Ｊ≧
   Ｆ×（Ｄ／２）／［１０００×２５０×（Ｎ／６０）
   ² ］としたことを特徴とする丸鋸切断機。
4. 【請求項４】 電動モータの回転を歯車機構等からなる
   減速機構により減速して主軸に伝達し、該主軸の一端に
   取り付けられた丸鋸により切削を行う丸鋸切断機におい
   て、 前記丸鋸の外径をＤ（ｍｍ）、回転数をＮ（ｒｐｍ）、
   接線方向の分力である一刃当りの切削力をＦ（ｋｇｆ）
   としたとき、 前記電動モータの動力を前記主軸に伝達する駆動系内
   で、該主軸との間にバックラッシがない状態で減速機構
   を介して連動する各回転軸の該主軸を含めた主軸換算慣
   性モーメントの和、または前記駆動系外の従動系内で前
   記主軸との間にバックラッシがない状態で増減速機構を
   介して連動する各従動軸全体の該主軸を含めた主軸換算
   慣性モーメントの和のうちの何れか小さい方の主軸換算
   慣性モーメントの和Ｊ（ｋｇｆ・ｍ・ｓｅｃ² ）を、Ｊ
   ≧Ｆ×（Ｄ／２）／［１０００×２５０×（Ｎ／６０）
   ² ］としたことを特徴とする丸鋸切断機。