応用課程 開発課題20周年史

234 ５．自動材料切断装置の詳細 図 6 に材料供給と切断部の部分拡大図を示す．自動 材料切断装置は，6つのユニット（1.材料供給ユニット 2.材料固定ユニット 3.切断ユニット 4.切削油ユニ ット 5.本体ユニット 6.自動制御ユニット）から構 成されている． 図5 材料供給と切断部周辺拡大 5.1 材料供給ユニット 切断する材料を投入して自動バイスへと送るための ユニットである．エアシリンダで材料をクランプして， 現品票に記載の製品指示寸法をバーコードで読み取り， サーボモータにより指定位置まで自動で移動させる． 位置決め精度は±0.02㎜以下である． 5.2 材料固定ユニット 切断加工時に材料が動かない容易固定するためのユ ニットである．バイスに設けたスリットを刃が通過す ることにより材料を刃の両側から固定している．固定 にはエアシリンダを用いており，側面と上面からの 2 方向で固定することで振動を抑制している． 5.3 切断ユニット 鋸刃回転部と鋸刃送り部とから構成されており，鋸 刃の回転は，三相モータ（出力750[W]）の動力をプー リによりベルトで伝達させている．鋸刃の送りには， 三相モータをインバータ制御により送り速度を可変で きるように制御している． 切断する材料の面の平面度を向上させるために鋸刃 の振れを抑制する必要がある．そのため様々な案を検 討した結果，独自のアイデアとして，図 6 に示すよう な振れ止め機構を新たに開発した．この振れ止めは， 図7に示すように，回転刃の両側からPTFEパッドのシ リンダを配置して刃を挟んでいる状態である．エア注 入口からエア圧によりシリンダを刃に押し付けながら 鋸刃を回転させることで振れを抑制することができる 構造となっている．エア圧を調整することで実験を重 ね，0.2[MPa]が最適値であることを確認した． 図6 切断ユニット鋸刃振れ止め機構 図7 鋸刃振れ止め機構詳細 5.4 切削油ユニット 切断加工時には，切削油を用いて加工を行う．切 削油には水溶性切削油を使用している．図 6 に示すよ うに切削油は刃の回転上部からクーラントとして装置 下部に配置したオイルパンから，ポンプにより供給さ れる．目的としては，刃の冷却と潤滑もあるが，一番 大事なのは切削した切りくずの除去である．切りくず が切断面に付着すると表面にキズを付けることになる ため切削後の刃に付着した切りくずを完全に除去する ことが必要となるため、クーラントを用いている．ま た，併用してエアブローによるエア噴射で刃に付着し た切りくずを除去している． 取り除いた切りくずは，切削油とともに回収される オイルパン上の金属フィルタにて切りくずを分別して 収集して回収できる構造としている． 5.5 本体ユニット 装置本体は，強度剛性を必要とすることから，角パ イプ（□40 ㎜×ｔ4.5 ㎜）を溶接により接合してフレ ーム構造を構築することで強度剛性を確保した．（昨年 度は市販の作業台を本体フレームに採用していたため に振動が大きく強度不足であった） 5.6 制御ユニット 制御ユニットは，制御盤内に配置された PLC を中心 とする構成と，データベースからバーコードリーダで 読み込むシングルボードコンピュータによる情報処理 部の構成となっている． PLCとPCとの通信にはシリアル通信を用いて寸法デ ータの送信や加工状況をモニタリングして作業者に開 切断ユニット (鋸刃回転,鋸刃送り) 材料固定ユニット （自動バイス） 材料供給ユニット （ワークフィーダ） 制御 ユニット 切削油ユニット （クーラント） 本体ユニット （フレーム） エア注入 口 シリンダ 234