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帯鋸製材の挽き材面に現れる洗濯板症状の原因と対策

洗濯板症状(トラ肌)  washboarding      
原因     帯鋸が共振して自励振動を起こしている。

      
 木材のwashboarding   金属切削のwashboarding
解決策   共振条件を変えることにより防ぐ
解決策

  更新日 2006年9月27日
弊社はランダムピッチ帯鋸を採用しました。
これまでの目立機での再研磨可能(特許出願中)
ピッチ28世ら35惜瑤32世ら39世良堙間隔
通常の鋸歯は32 32 32 のように同じ間隔(ユニホームピッチ
これまでの不等歯型  ピッチ 22 20 18 25 27mmの繰り返し
のように周期的(インターバルピッチ

   
   ドイツ WIUS社製インターバルピッチ

  更新日 2006年5月10日
特殊形状刃を鋸歯2〜3個間隔に装着して共振を防ぐ
    更新日 2005年7月5日
澄川技研さん提案   インサートチップ刃の先端角を35度程度にする。
              (歯背角を28度程度にする)

  更新日 2004年10月29日
田村商店さん提案   インサートチップ刃の長さを6ミリに削る。
          追加      製材機の帯鋸速度を変える。(プーリー径1100ミリ 750回転を850回転に)

タジミ加工さん提案  インサートチップ刃タイプB30個に5個程度タイプAをランダムに混ぜる。

  更新日 2004年9月17日
    挽材中に発生する帯のこの自励振動
 帯のこ挽材中の自励振動が発生する条件は、帯のこ固有振動数より
鋸歯通過周波数が大きい時だけ発生する。自励振動状態では、のこ歯が材に
切込む振動の周波数が小さいために、切削の進行につれて振動が遅れていく。
挽材面に生じる凸凹の幾何学的模様は前方に傾斜した状態になる。のこ歯通過周波数と
固有振動数の差が大きいほど傾斜がたってくる。
 実際の挽材において、挽材の厚さは一定ではない。挽材の厚さが大きくなると帯のこの
自由長さが短くなり、固有振動数は増大する。そのため、のこ歯通過周波数が
固有振動数より僅かに高い状態になると自励振動が生じてしまう。帯のこに与える緊張力も
被削材厚さと同様な傾向で自励振動が生じると予測される。
 帯のこ盤には、挽き曲がりを止めるためのセリ装置がある。セリが振動を抑える機能を
持っている。セリが帯のこの振動モードの節ではなく、腹に位置し、帯のこ面との隙間が
ごく僅かであれば、振動モードを形成できず、自励振動が発生しないと予測される。
 しかし、セリは帯のことの接触により磨耗し、適正な隙間の管理は難しく、
特定の振動モードにのみしか効果をもたない。帯のこの挽材中の自励振動は
各のこ歯が時間間隔一定で切削抵抗を発生させることによる。のこ歯は規則正しく配列
されているため、振動を効率よく成長させている。
参考文献 
  木材工業Vol.54, No.6, 1999
 横地秀行  木村志郎     レイノルズ・オカイ
  名古屋大学農学部     ガーナ大学林業研究所

   更新日 2004年9月10日
       帯鋸の動持性
 切削中に生じる自励振動および挽き材面に発生する洗濯板状の凸凹
       レイノルズ オカイ ,木村志郎,横地秀行
          (名古屋大学農学部)
1.のこ歯通過周波数が帯のこ固有振動数よりもわずかに高い場合、のこ歯側面の横方向
切削抵抗の方向と帯のこ振動の瞬間運動方向が同一となり、帯のこに自励振動が生じた。
2.被削材の上部および下部で測定した帯のこ振動数は等しく、上部をスパン長さとして求
めた理論計算値にほぼ一致した。
3.帯のこに自励振動が生じると、挽き材面全体に洗濯板状の凸凹を生じた。挽き材面に
発生する洗濯板状の凸凹の送り方向の波長Aと切削方向の波長Bは、Fを送り速度、Gを
のこ歯通過周波数、Hを帯のこの固有振動数、Pを歯のピッチとすると、
A=F/(G-H)、B=PG/Hで表される
4.洗濯板状の凸凹のパターンの傾き角θは、θ=arctan[(G-H)PG/FH)]で
表わされる。
5.送りテーブル高さを固定した場合、挽材厚さの増加に伴って、上部のこ車と帯のことの
接点と挽材上面間の帯のこ自由部の長さが減少し、その部分の固有振動数は増加した。
6.挽材厚さが変化しても、送りテーブル高さを調節することによって、帯のこ自由部分の
長さを一定になるようにすると、固有振動数は一定となった。
7.送りテーブル高さを固定した場合、挽材厚さの増加に伴って、自励振動や洗濯板状の
凸凹が挽材面に発生するのこ車回転数は増加した。
8.自励振動や洗濯板状の凸凹が挽材面に発生しかかった場合、のこ車回転数を
下げるか、テーブル位置を上げるかによって、発生を防ぐことができる。
9.材厚さによる支持条件の変化はなく、帯のこ自由部分の長ささえ分かれば、帯のこ
自由部分の固有振動数は容易に求まる。

 ベルトの振動  [参考文献 応用力学公演 山下美徳(名古屋帝国大学)昭和15年]
  結論 
 ベルトやロープで動力を伝達する場合の様に二つの車の間にかけられて
走っている弦の振動は、ベルトの振動の周期と継ぎ目に於いて起される周期力の周期とが
 一致しない時には振動は起こらない。
 もし、ベルトの振動の周期とほぼ一致する周期力が弦に作用する場合には、激しい
振動が起きる。継ぎ目による周期力はベルトが一回転するもののほかにその1/2、1/3
等2次3次その他の高次の周期を有する力をも含み、それらが総てベルトの振動の
原因となることが認められた。
 ベルト等が運転中時に激しい共鳴振動を起こす事があるが、これを除くには外力の周期と
ベルトの周期を一致させない様にすればよいのであるから、普通よく行われるように
ベルトの張力を変える等の方法は最も実行し易い方法である。


<岩崎目立加工所> [http://metate.co.jp/]
お問い合わせ:info@metate.co.jp