CN102355975B - 管体切断装置和管体切断方法 - Google Patents

Abstract

通过第1传动齿轮列(9)向主轴体(1)供应马达(50)的旋转，通过第2传动齿轮列(10)和交错联轴器(7)以主轴体(1)的3/4的转速向偏心轴体(2)供应马达(50)的旋转。由于马达(50)的驱动，内刃(3)在从偏心轴(30)进一步偏移了规定长度(L)圆周上以与偏心轴(30)同方向移动，偏心轴(30)在偏移了规定长度(L)的圆周上移动。内刃(3)在管体(W)外周面的多个位置上将圆周面的一部分露出于管体(W)外部的同时旋转，同时进行移动。

Description

管体切断装置和管体切断方法

技术领域

本发明涉及一种将薄壁管体在轴向的任意切断位置切断的管体切断装置和管体切断方法。 

背景技术

规定长度的金属制薄壁管体以如下方式制造：将比规定长度更长的金属薄板以使平行的两个端面互相接近的方式弯曲而使其成为圆形后，再对两个端面之间进行熔接从而做成圆筒形状的管体，并以规定长度将其切断。作为用于切断管体的管体切断装置，有使抵接于管体外周面的切断用车刀向管体内部在管体半径方向上移动的装置。(例如，参照专利文献1)。 

然而，如果想要用从管体外周面向内部移动切断用车刀的装置来切断强度弱的薄壁管体，薄壁管体就会在半径方向发生变形，产品圆度降低。因此，作为用于切断薄壁管体的现有的管体切断装置提出了如下装置：将外刃以接触于薄壁管体外周面的方式配置并在薄壁管体内部配置内刃，旋转内刃的同时使其向薄壁管体外侧移动。 

例如，可以考虑通过使用中空轴体和倾斜凸轮来向内刃提供回转力的同时提供管体半径方向的移动力。中空轴体与管体保持同轴而插入于管体内，并在中空轴体内通过保持构件对内刃进行轴支承使其在轴向规定位置沿着半径方向自由移动，并在内部具有抵接于保持构件并在轴向上移动自如的倾斜凸轮。如果使中空轴体旋转的同时使倾斜凸轮在中空轴体的轴向上移动，则管体半径方向的保持构件和倾斜凸轮之间的抵接位置产生位移，从而内刃旋转的同时沿着管体的半径方向移动。 

不过，要使中空轴体旋转的同时在中空轴体内部使倾斜凸轮在轴向上移动，在插入管体内部的中空轴体的结构变复杂、变大，因此不能适用于直径为100mm左右的较小直径的薄壁管体的切断，其中， 所述中空轴体对内刃模具进行轴支承以使其在管体半径方向上自由移动。 

另外，作为使内刃旋转的同时沿着管体半径方向移动的结构，也可以考虑使用在与管体轴向垂直相交的面内自由摇动地被支承的连杆机构，但在该情况下，使连杆机构进行动作的结构变复杂、变大，因此不适合用来切断较小直径的薄壁管体。 

因此，申请人提出了使用设置在管体外部的驱动机构使内刃旋转的同时使其在沿着管体半径方向移动的管体切断装置和管体切断方法(参照专利文献2)。在专利文献2记述的发明中，作为使内刃旋转的同时沿着管体半径方向移动的驱动机构，使用了由环形齿轮和行星齿轮构成的行星齿轮机构。 

如果使行星齿轮沿着环形齿轮的节圆公转移动，则行星齿轮由于与环形齿轮之间的齿数差，将以比公转时的角速度更快的角速度自转。由于行星齿轮的自转，对内刃进行轴支承的第二轴相对于第一轴偏心而旋转，在被第二轴进行轴支承的内刃外周面，离管体中心最远部分的位置渐渐发生变化。 

在内刃外周面离管体中心最远部分的位置从管体中心向分离的方向进一步移动，由此，内刃外圆周与管体内周面抵接之后露出于管体外侧，从而在与外刃之间管体被切断。 

使环形齿轮的齿数为Z1、环形齿轮和行星齿轮之间的齿数差为Z2，行星齿轮只公转NP(但是，NP＝Z1/Z2)回时内刃回到初始位置。在此期间，内刃的一部分在沿着管体圆周面的N个位置上露出于管体外侧，结果管体在整个圆周上被切断。 

现有技术文献： 

专利文献 

专利文献1：特开平7-136981号公报 

专利文献2：专利第4264908号公报 

发明内容

发明要解决的课题 

专利文献2的发明中，管体内无需设置复杂的机构，因此能够进行较小直径的薄壁管体的切断。但是，专利文献2记述的发明在使用 行星齿轮机构来旋转内刃的同时在管体半径方向移动，因此需要设置环形齿轮和行星齿轮之间的节圆直径差为内刃的半径方向的移动量的2倍，无法充分放大齿数差Z2。因此，内刃切断管体整个圆周需要很长时间。 

另外，在设计上难以使环形齿轮和行星齿轮的各齿数为齿数差Z2的整数倍。因此，为了使行星齿轮的公转位置及早返回初始位置，需要逆旋转行星齿轮，从而控制变得复杂。 

其结果，在专利文献2的发明中存在无法在短时间内将长尺寸管体在轴向的多个位置上连续切断的问题。 

本发明的目的在于提供一种管体切断装置和管体切断方法，该管体切断装置和管体切断方法能在短时间内切断管体整个圆周，且无需使内刃运转的机构恢复初始位置的操作，并能实现将长尺寸管体在轴向的多个位置上连续切断操作的短时化。 

解决课题的方法 

为了解决上述课题，本发明的管体切断装置具备内刃、第1和第2外刃、驱动源、主轴体、偏心轴体、旋转传递单元。内刃呈圆盘状，其在管体内部被旋转轴进行轴支承，该旋转轴从偏心轴沿着第2半径方向偏移了规定长度，该偏心轴从主轴沿着管体的第1半径方向偏移了规定长度，该规定长度大于管体半径和内刃半径之差，该第2半径方向是与第1半径方向相反的方向。第1和第2外刃呈其内周面在整个圆周上抵接于管体外周面的环状，并以使在管体的轴向上互相对置的各侧面的位置分别与内刃的两侧面的位置大致一致的方式配置。驱动源输出旋转。主轴体，其将开口端侧插入管体内部，并在露出在管体外部的基端侧以主轴为中心自由旋转地被支承，在从主轴偏移了规定长度的位置具有向两端开口的圆形剖面的贯通孔。偏心轴体，呈圆柱状，其被贯通孔进行轴支撑，而且在管体内部，以使内刃的中心位置与主轴的位置一致的方式将所属内刃固定于从主轴体的开口端露出的第1端部，并使第2端部露出于管体的外部。旋转传递单元，其以N比M(N和M为自然数)比率分别向主轴体的基端侧和偏心轴体的第2端部传递驱动源的旋转。 

在该构成中，驱动源的旋转在需切断的管体外部，以N比M的 比率分别被传递至主轴体和从主轴体偏移了规定长度的偏心轴体。偏心轴体通过主轴体的旋转在从主轴分离规定长度的圆周上移动N转的期间，固定于偏心轴体的内刃在从偏心轴体中心分离规定长度的圆周上移动M转。内刃以相对于主轴双重偏移的状态旋转的同时进行移动，并且由于规定长度大于管体半径和内刃半径之差，因此偏心轴体移动N转的期间，内刃圆周面的一部分在管体圆周方向的互不相同的多个位置上旋转的同时多次从内部向外部露出。由此，管体通过内刃和外刃在整个圆周上被切断。管体内的内部只插入有对偏心轴体进行轴支撑的主轴体，无需设置复杂的机构。 

在该构成中，优选地，旋转传递单元包括：第1传动部，其以第1减速比向主轴体传递驱动源的旋转；中间轴体，其以主轴为中心可旋转地被进行轴支撑；第2传动部，其以第1减速比的M/N的减速比向中间轴体传递驱动源的旋转；交错联轴器，时常向偏心轴体传递中间轴体的旋转。在管体外部，能容易地以N比M的比率分别向主轴体和偏心轴体供应驱动源的旋转，并能简化结构。 

另外，优选地，交错联轴器包括：以同心状固定在中间轴体的第1圆盘，和以同心状固定在偏心轴上且只在第1圆盘上沿着通过偏心轴的直径方向滑动的第2圆盘。能容易地从主轴体的驱动源向偏心轴体供应旋转，该偏心轴体在从主轴体偏移的圆周上移动。 

本发明的管体切断方法包括3个步骤。第1步骤，是在需切断的管体的内部将圆盘状的内刃配置于特定部位的步骤，该特定部位是指从偏心轴到偏心位置之间的部位，该偏心轴是从所述管体的中心轴即主轴沿着管体的第1半径方向偏移了规定长度的轴，该偏心位置是沿着与第1半径方向相反的第2半径方向偏移了规定长度的位置，该规定长度大于管体的半径和内刃的半径之差。第2步骤，是将第1和第2外刃以其内周面在整个圆周上抵接于管体外周面且使其在管体轴向的互相对置的各侧面的位置与内刃两侧面的位置大致一致的方式配置的步骤。第3步骤，是在使偏心轴以主轴为中心旋转N转(N为自然数)期间，使内刃以偏心轴为中心旋转M转(M为与N不同的自然数)的步骤。 

发明效果 

若采用本发明，能够在短时间内切断管体整个圆周，且无需使内 刃运转的机构恢复初始位置的操作，并能实现将长尺寸管体在轴向的多个位置上连续切断的操作短时化。 

附图说明

图1是本发明的实施方案的管体切断装置的侧面剖面图。 

图2是表示同一管体切断装置的交错联轴器的立体图。 

图3是表示同一管体切断装置的主轴体、偏心轴体和内刃的移动的图。 

附图标记 

1-主轴体 

2-偏心轴体 

3-内刃 

4、5-外刃 

6-中间轴体 

7-交错联轴器 

8-驱动轴体 

9-第1传动齿轮列(第1传动部) 

10-第2传动齿轮列(第2传动部) 

11-基端 

12-开口端 

50-马达(驱动源) 

100-管体切断装置 

W工件(管体) 

具体实施方式

下面，参照附图对该发明实施方案的管体切断装置进行说明。 

如图1所示，该发明实施方案的管体切断装置100，作为一例，用于由不锈钢等金属制的薄壁管体的工件W制造规定长度的管体产品的制造操作，其具备：主轴体1，偏心轴体2，内刃3，外刃4、5，中间轴体6，交错联轴器7，驱动轴体8，第1传动齿轮列9，第2传动齿轮列10，马达50。 

主轴体1是比工件W直径更小的管体，在从主轴体1的开口端12到轴向的中间部之间将工件W外嵌。在主轴体1的基端11侧形成有隔着凸缘部13而直径扩大的轴支承部14。主轴体1的轴支承部14的外周面由轴承部111进行轴支承。轴承部111具备轴承34、35并固定于前面侧的构架101。在主轴体1上形成有基端11和开口端12开口的贯通孔15。贯通孔15的中心轴和偏心轴30一致，该偏心轴30从主轴体1的中心轴即主轴20偏移规定长度L。在主轴体1的外周面的基端11侧的整个圆周上形成有制动器16。制动器16用于确定从开口端12侧外嵌的工件W的位置。 

偏心轴体2旋转自如地嵌入主轴体1的贯通孔15。偏心轴体2的基端21侧形成有直径顺次扩大的台阶部24和大径部25。就偏心轴体2而言，其台阶部24和大径部25的外周面通过轴承31-33被轴支承在轴支承部14上。在偏心轴体2的开口端22形成有小径轴部26。轴部26的中心轴从偏心轴30偏移规定长度L，并在初始位置与主轴20一致。 

内刃3呈中空圆盘状，外嵌于偏心轴体2的轴部26。内刃3通过夹具27、固定螺栓28和锁紧螺母29固定于偏心轴体2的开口端22。内刃3的外径略小于管体W的内径。此外，规定长度L大于管体W的半径和内刃3的半径之差。 

外刃4和5是本发明的第1和第2外刃，各呈环状，且其内周面在整个圆周上抵接于管体W的外周面。外刃4和外刃5配置在如下位置：其各自的对向面在主轴L的方向上与内刃3两面的位置大致一致。作为一个实施例，外刃4、5分别以左右两分开而构成，并且在内周面抵接于管体W的外周面的位置和在水平方向上与管体W的外周面的位置不重复的位置之间自由移动。 

使中间轴体6的中心轴与主轴20一致，中间轴体6由具有轴承36、37的轴承部112进行轴支承。轴承部112固定于背面侧的构架102。 

作为一例，交错联轴器7为十字滑块联轴器，如图2所示，由驱动侧圆盘71、中间圆盘72和从动侧圆盘73构成。驱动侧圆盘71以同心状固定于中间轴体6的一端面。从动侧圆盘73通过未图示的楔以同心状固定在嵌入于轴套部732的偏心轴2的基端部。中间圆盘72配置在驱动侧圆盘71和从动侧圆盘73之间。

在与驱动侧圆盘71的中间圆盘72对向的面上突出形成有中心线通过偏心轴30的凸条711。中间圆盘72的与驱动侧圆盘71对置的面上形成有槽721，凸条711沿长尺寸方向可自由滑动地嵌入在该槽721中。在中间圆盘72的与从动侧圆盘73对置的面上形成有凸条722。中间圆盘72上，槽721和凸条722在以主轴20和偏心轴30为法线方向的面内互相垂直相交。在从动侧圆盘73的与中间圆盘72对置的面上形成有槽731，凸条722沿着长尺寸方向自由滑动地嵌入在该槽731。 

驱动侧圆盘71的旋转通过凸条711和槽721的嵌合传递至中间圆盘72。中间圆盘72的旋转通过凸条722和槽731的嵌合传递至从动侧圆盘73。从动侧圆盘73以与驱动侧圆盘71相同转速旋转。 

交错联轴器7不限于通过凸条711、722和槽721、731的嵌合来传递旋转的联轴器，以在互相偏离的两轴之间能传递旋转为条件，也可以是具有圆孔和栓的卡合、连杆机构的联轴器。 

驱动轴体8的两端由轴承部113和轴承部114进行轴支承。轴承部113具有轴承38，固定于构架101。轴承部114具有轴承39、40，固定于构架102。 

第1传动齿轮列9相当于本发明的第1传动部，由齿轮51-53构成，配置在构架101和构架102之间的构架101侧。齿轮51固定于本发明的驱动源马达50的输出轴，与齿轮52啮合。齿轮52经由楔61固定于驱动轴体8的构架101侧端部，并与齿轮51和齿轮53啮合。齿轮53经由楔62固定于主轴体1的基端部，并与齿轮52啮合。作为一例，齿轮52和齿轮53的齿数设定成70。第1传动齿轮列9通过齿轮51-53将马达50的输出轴的旋转供向主轴体1。 

第2传动齿轮列10相当于本发明的第2传动部，由齿轮54、55构成，配置在构架101和构架102之间的构架102侧。齿轮54经由楔63固定于驱动轴8的构架102侧，并与齿轮54啮合。齿轮55经由楔64固定于中间轴6。作为一例，齿轮54的齿数设定成60，齿轮55的齿数设定成80。第2传动齿轮列10通过驱动轴体8和齿轮54、55将马达50的输出轴的旋转供向中间轴体6。 

齿轮52和齿轮53的齿数相同，因此主轴体1与驱动轴体8以相 同速度旋转。齿轮54的齿数为齿轮55的齿数的3/4，因此中间轴体6以驱动轴体8的3/4的速度旋转。因而，由齿轮54、55构成的第2传动齿轮列10以第2传动齿轮列9减速比的3/4的减速比向中间轴体6传递马达50的旋转。 

中间轴体6的旋转经由交错联轴器7传递至偏心轴体2。交错联轴器7将中间轴体6的旋转以相同的转速向偏心轴体2传递。由于主轴体1的旋转，偏心轴体2在以主轴20为中心、半径为规定长度L的圆周上移动。在此期间，从交错联轴器7以主轴体1的转速3/4的速度向偏心轴体2供应旋转，偏心轴体2以主轴体1的转速3/4的速度旋转的同时在以主轴20为中心、半径为规定长度L的圆周上移动。 

对交错联轴器7而言，驱动侧圆盘71的凸条711在中间圆盘72的槽721内沿第一直径方向滑动，且中间圆盘72的凸条722在从动侧圆盘73的槽731内沿与第一直径方向垂直相交的第二直径方向滑动。由此，交错联轴器7与偏心轴体2一起能时常将中间轴体6的旋转作为驱动侧圆盘71的主轴20周围旋转传递至从动侧圆盘73，该从动侧圆盘73在以主轴20为中心、规定长度L为半径的圆周上移动。 

固定于从偏心轴体2的开口端12突出的轴部26的内刃3，通过偏心轴体2的旋转，在以偏心轴30为中心、半径为规定长度L的圆周上移动。因此，内刃3在从偏心轴30进一步偏移规定长度L的圆周上移动，所述偏心轴30从与管体W中心轴一致的主轴20偏移规定长度L偏心的圆周上移动。 

如图3(A)所示，管体切断装置100中轴部26和内刃3中心的初始位置设定在主轴20上。 

本发明的管体切断方法包括： 

在需切断的管体的内部将圆盘状的内刃配置于特定部位的步骤，该特定部位是指从偏心轴到偏心位置之间的部位，该偏心轴是从上述管体的中心轴即主轴沿着上述管体的第1半径方向偏移了规定长度的轴，该偏心位置是沿着与上述第1半径方向相反的第2半径方向偏移了上述规定长度的位置，该规定长度大于上述管体的半径和上述内刃的半径之差； 

将第1和第2外刃以其内周面在整个圆周上抵接于所述管体外周面且使其在所述管体轴向的互相对置的各侧面的位置与所述内刃两侧面的位置大致一致的方式配置的步骤； 

在使所述偏心轴以所述主轴为中心旋转N转(N为自然数)期间，使所述内刃以所述旋转轴为中心旋转M转(M为自然数)的步骤。 

若采用本发明的管体切断方法，使用管体切断装置100切断管体W时，将内刃3配置在其中心位置与主轴20一致的初始位置。该状态下，通过使外刃4、5向左右移动来使内周面从主轴体1外周面分离，而且将管体W外嵌于主轴体1上，直到一端抵接于制动器16为止。 

由此，内刃3配置于特定部位，该特定部位是指从偏心轴30到偏心位置的部位，该偏心轴30从主轴20沿着管体W的第1半径方向偏移了规定长度L的轴，该偏心位置是沿着与第1半径方向相反的第2半径方向偏移了规定长度L的位置，该规定长度L大于管体W的半径和内刃3的半径之差。 

接着，将各外刃4、5以使其内周面抵接于管体W的外周面的方式进行一体化。由此，外刃4、5以其内周面在整个圆周上抵接于管体W的外周面且使其在管体W的轴向上互相对置的侧面的位置与内刃3两侧面的位置大致一致的方式配置。 

在由外刃4、5把持管体W的状态下，驱动马达50。马达50的输出轴的旋转通过第1传动齿轮列9、第2传动齿轮列10和交错联轴器7供至主轴体1和偏心轴体2。驱动马达50使偏心轴30以主轴20为中心旋转4转，由此内刃3以偏心轴30为中心旋转3转。 

如果从图3(A)所示位置驱动马达50，则内刃3以第2速度在从偏心轴30进一步偏移了规定长度L的圆周上以与偏心轴同方向移动，所述偏心轴30以第1速度在偏离了规定长度L的圆周上移动。第2速度为第1速度的3/4，因此主轴体1进行1-3转旋转时，如图3(E)、(I)、(M)所示，偏心轴体2分别旋转3/4转、3/2转、9/4转。 

由此，内刃3相对于管体W旋转的同时使圆周面位置渐渐变化，并且在管体W外周面的多个位置上将圆周面的一部分露出于管体W的外部的同时移动。如果管体W被夹持在内刃3两侧面和外刃4、5的各对置面之间，则内刃3的圆周面的一部分露出于管体W外部，从而切断管体W。 

主轴体1每旋转1/4转，偏心轴体2旋转3/16转。在图3(P)所示的状态下，主轴体1从图3(A)的初始位置旋转3+3/4转，偏心轴体2从图3(A)的初始位置旋转2+13/16转。如果主轴体1从图3(P)所示的状态再旋转1/4转从而从初始状态旋转4转，则偏心轴体2从初始状态旋转3转，返回图3(A)所示的初始状态。 

主轴体1旋转4转期间，偏心轴体2旋转3转，且在图3(C)和图3(D)之间的位置、图3(E)所示的位置、图3(N)和图3(O)之间的位置这3处，内刃3外周面露出在管体W外部的最外侧。由此，管体W在整个圆周上被完全切断，并且主轴体1和偏心轴体2恢复初始位置。 

如果切断管体W之后，沿着主轴20向开口端11侧移动制动器16的位置，就能无需进行将装置恢复初始状态的操作而在轴向的多个位置切断管体W。通过反复此过程，能在短时间内容易地将单一管体W制作成轴长较短的多个短管。 

管体W内部只设置内刃3，该内刃3固定于贯通有偏心轴体2的主轴体1和偏心轴体2。因此，就能无需在管体W内部配置复杂的机构而切断细内径的管体W。 

此外，由于主轴体1的外径小于需切断的最小径的管体W，能够通过交换内刃3和外刃4、5来适应需切断的管体W直径的变化。另外，主轴体1和偏心轴体2之间的转速比不限制在4比3，在主轴体1进行自然数转数的旋转期间，偏心轴体2进行与主轴体1不同自然数转数的旋转即可。 

上述的实施方案的均是一个实施例而已，本发明不限定于此，可以在本发明的范围内可以进行多种改变。 

Claims (5)

1.一种管体切断装置，其具备：

圆盘状内刃，其在需切断的管体内部被旋转轴进行轴支承，该旋转轴从偏心轴沿着第2半径方向偏移了规定长度，该偏心轴从主轴沿着所述管体的第1半径方向偏移了所述规定长度，该第2半径方向是与所述第1半径方向相反的方向；

环状的第1和第2外刃，其内周面在整个圆周上抵接于所述管体外周面，并以使在所述管体的轴向上互相对置的各侧面的位置分别与所述内刃的两侧面的位置大致一致的方式配置；

输出旋转的驱动源；

主轴体，其将开口端侧插入所述管体内部，并在露出在所述管体外部的基端侧以所述主轴为中心自由旋转地被支承，在从所述主轴偏移了所述规定长度的位置具有向两端开口的圆形剖面的贯通孔；

圆柱状偏心轴体，其被所述贯通孔进行轴支撑，而且在所述管体内部，以使所述内刃的中心位置与所述主轴的位置一致的方式将所属内刃固定于从所述主轴体的开口端露出的第1端部，并使第2端部露出于所述管体的外部；

旋转传递单元，其分别向所述主轴体的基端侧和所述偏心轴体的第2端部传递所述驱动源的旋转，使得所述主轴体的基端侧和所述偏心轴体的第2端部的转速比为N比M比率；

其中，N和M为自然数，

所述规定长度大于所述管体的半径和所述内刃的半径之差。

2.权利要求1所述的管体切断装置，其中，所述旋转传递单元包括：

第1传动部，其以第1减速比向所述主轴体传递所述驱动源的旋转；

中间轴体，其以所述主轴为中心可旋转地被进行轴支撑；

第2传动部，其以所述第1减速比的M/N的减速比向所述中间轴体传递所述驱动源的旋转；

交错联轴器，时常向所述偏心轴体传递所述中间轴体的旋转。

3.权利要求2所述的管体切断装置，其中所述交错联轴器包括：以同心状固定于所述中间轴体的驱动侧圆盘；以同心状固定于所述偏心轴体的从动侧圆盘；中间圆盘，只在所述驱动侧圆盘的第1直径方向上滑动且只在所述从动侧圆盘的、与所述第1直径方向垂直相交的第2直径方向上滑动。

4.权利要求1至3任一项所述的管体切断装置，所述N为4、所述M为5。

5.一种管体切断方法，其包括：

在需切断的管体的内部将圆盘状的内刃配置于特定部位的步骤，该特定部位是指从偏心轴到偏心位置之间的部位，该偏心轴是从所述管体的中心轴即主轴沿着所述管体的第1半径方向偏移了规定长度的轴，该偏心位置是沿着与所述第1半径方向相反的第2半径方向偏移了所述规定长度的位置，该规定长度大于所述管体的半径和所述内刃的半径之差；

将第1和第2外刃以其内周面在整个圆周上抵接于所述管体外周面且使其在所述管体轴向的互相对置的各侧面的位置与所述内刃两侧面的位置大致一致的方式配置的步骤；

在使所述偏心轴以所述主轴为中心旋转N转期间，使所述内刃以所述偏心轴为中心旋转M转的步骤；

其中，N为自然数，M为与N不同的自然数。

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