JP2003200393A - 長尺材の切断方法及び装置 - Google Patents

長尺材の切断方法及び装置

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JP2003200393A
JP2003200393A JP2001396558A JP2001396558A JP2003200393A JP 2003200393 A JP2003200393 A JP 2003200393A JP 2001396558 A JP2001396558 A JP 2001396558A JP 2001396558 A JP2001396558 A JP 2001396558A JP 2003200393 A JP2003200393 A JP 2003200393A
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long
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Hideo Mogi
英雄 茂木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種寸法の複数の製品素材を長尺のワークか
らほぼ同時的に切断分離することのできる切断方法及び
装置を提供する。 【解決手段】 長尺のワークWを複数の製品素材に切断
する方法において、ワークWを軸心回りに回転すると共
に、ワークWの長手方向に配置した複数の切断手段17
のうちワークWの先端側の切断手段17から順次切断を
開始して、複数の切断手段17によってワークWを同時
的に切断加工し、先端側から製品素材を順次切断分離す
る切断方法である。そして、長尺のワークWを所定位置
にて回転するためのワーク回転手段7と、ワークWの切
断を行うためにワークの長手方向に配置された複数の切
断手段17と、ワークWの先端側の切断手段17から順
次切断を開始すべく時間差を付与して前記各切断手段に
送り与えるための時間差送り手段とを備え、切断手段は
ウォータジェットノズルの構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパイプ材や
棒材等の長尺材を複数の適宜寸法の製品素材に切断する
方法及び装置に係り、さらに詳細には、長尺材を複数の
製品素材にほぼ同時的に切断することのできる切断方法
及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】長尺のワークを必要な長さの複数の製品
素材に切断する場合、一般には鋸盤が使用されている。
鋸盤においては、鋸刃による切断位置に近接した位置
に、ワークを挾持固定自在の本体バイス装置を備え、上
記切断位置の後方に、ワークを挾持して前記切断位置へ
送り込み自在の送材バイス装置を前後動自在に備えた構
成である。
【0003】前記構成のごとき鋸盤においては、送材バ
イス装置によってワークを挾持し、ワークの先端部が切
断位置から切断寸法だけ突出するように送材を行うと、
本体バイス装置によってワークの挾持固定が行われると
共に鋸刃によってワークの切断が開始される。このよう
に鋸刃によってワークの切断を行っているとき、送材バ
イス装置は次のワークの切断寸法に対応して後退され、
この後退位置においてワークを挾持して次の送材に待機
した状態にある。
【0004】そして、鋸刃による前記ワークの切断終了
後、本体バイスによるワークの挾持が解放されると、予
めワークを挾持した状態にある送材バイス装置が前進し
ワークの送材を行う。その後、本体バイス装置によって
ワークが再び挾持固定され、前述したごとき動作が繰り
返されて、長尺のワークから所望寸法の製品素材が次々
に切断されることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のごとき従来の鋸
盤による切断加工においては、1つの製品素材を切断す
る毎にワークの送材作用を繰り返すものであるから、比
較的多数の製品素材を切断する場合には、ワークの切断
時間に比較してワークの送材時間が多くなり、能率向上
を図る上において問題がある。
【0006】また、鋸盤によるワークの切断加工におい
ては、鋸刃はワークの直径だけ移動しなければならず切
断時間が長くなると共に切断時にバリを生じるというさ
らなる問題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前述のごとき従
来の問題に鑑みてなされたもので、請求項1に係る発明
は、長尺のワークを複数の製品素材に切断する方法にお
いて、上記ワークを当該ワークの長手方向の軸心回りに
回転すると共に、前記ワークの長手方向に適宜間隔に配
置した複数の切断手段のうち前記ワークの先端側の切断
手段から順次切断を開始して、前記複数の切断手段によ
って前記ワークを同時的に切断加工し、前記先端側から
製品素材を順次切断分離する長尺材の切断方法である。
【0008】請求項2に係る発明は、長尺のワークを所
定位置にて回転するためのワーク回転手段と、前記ワー
クの切断を行うために前記ワークの長手方向に適宜間隔
に配置された複数の切断手段と、前記ワークの先端側の
切断手段から順次切断を開始すべく時間差を付与して前
記各切断手段に送り与えるための時間差送り手段と、を
備えた構成である。
【0009】請求項3に係る発明は、請求項2に記載の
長尺材の切断装置において、前記切断手段はウォータジ
ェットノズルである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1を参照するに、図1は本発明
の実施の形態に係る長尺材の切断装置1を概念的,概略
的に示すもので、切断装置1は、丸パイプ材又は丸棒材
のごとき長尺のワークWを、所定位置において当該ワー
クWの長手方向の軸心回りに回転するためのワーク回転
手段3を備えている。
【0011】より詳細には、切断装置1におけるメイン
フレーム5内には、前記ワークWを挾持して回転自在な
例えばスクロールチャック等のごとき適宜のチャック装
置7が回転自在に設けられていると共に、上記チャック
装置7に対してワークWの送り込みを行う送材手段9が
設けられている。上記送材手段9としては、従来の送材
バイス装置と同様に前後方向(図1において左右方向)
に往復動自在なバイス装置とすることも可能であるが、
本実施の形態においては、送材手段9はワークWを挾
持、開放自在かつ送材モータM1によって回転駆動され
るピンチロール又は送材ローラ11によって構成してあ
る。
【0012】なお、前記メインフレーム5には、前記チ
ャック装置7によるワークWの固定,解放の動作を行う
ためのアクチュエータ(図示省略)が設けられていると
共に、前記チャック装置7を回転するためのサーボモー
タのごとく制御可能の回転モータM2が設けられてい
る。さらに、前記メインフレーム5の後側(図1におい
て右側)には、ワークWを支持する複数の支持ローラ1
3を回転自在に備えた支持フレーム15が配置されてい
る。なお、上記支持ローラ13をモータにより回転して
ワークWの送り込みを行う構成として良いものである。
【0013】上記構成により、支持ローラ13に支持さ
れているワークWを送材ローラ11に送り込み、送材モ
ータM1を駆動することにより、チャック装置7に対し
てワークWの送材(送り込み)が行われる。そして、前
記チャック装置7からワークWの先端が所望寸法だけ突
出され、送材ローラ11の回転が停止されると、チャッ
ク装置7によってワークWが挾持され、回転モータM2
の駆動によってチャック装置7が回転される。したがっ
て長尺のワークWは軸心回りに回転されるものである。
【0014】前記メインフレーム5の前側(図1におい
て左側)には、前記チャック装置7から前側へ突出され
たワークWの突出部分を適宜長さの複数の製品素材に切
断するための複数の切断手段17がワークWの長手方向
(前後方向)に適宜に配置してある。上記切断手段17
としては、鋸刃や突切りバイト等の切削加工工具やレー
ザ加工ヘッド,プラズマジェットノズル等の熱切断加工
工具等とすることも可能であるが、加工時のバリの発生
等を考慮して、本実施の形態においては、切断手段17
はウォータジェットノズル19にて例示してある。
【0015】前記各ウォータジェットノズル19は、種
々寸法の製品素材に対応可能のように、ワークWの長手
方向(前後方向)に位置調節固定自在に設けてあると共
に、ワークWの切断を行うために、複数のウォータジェ
ットノズル19はワークWの長手方向に対して直交する
左右方向(図1において紙面に対して垂直な方向)へ移
動可能に設けてある。そして、複数のウォータジェット
ノズル19のうち、ワークWの先端側(図1において左
側すなわち前側)のウォータジェットノズル19からワ
ークWに対して順次切断を開始するように、すなわち、
各ウォータジェットノズル19は、ワークWに対して時
間差をもって切断を開始するように設けられている。
【0016】前記各ウォータジェットノズル19を左右
方向に移動する構成についてより詳細に説明すると、図
1に示すように、前記メインフレーム5の前側上部には
上部フレーム21が設けられており、この上部フレーム
21には左右方向に長い複数のガイド部材23が設けら
れている。前記各ガイド部材23には、図2,図3に示
すように、前後方向に長いスライドガイド部材25がス
ライダ26を介して左右方向へ移動自在に支持されてい
る。
【0017】そして、前記各スライドガイド部材25に
設けた前後方向のガイド部27には前後スライダ29が
前後方向へ位置調節自在かつガイド部27に固定可能に
設けられており、この前後スライダ29に前記ウォータ
ジェットノズル19が上下位置調節可能に装着してあ
る。前記前後スライダ29を前後位置調節して固定する
ための固定手段やウォータジェットノズル19の上下位
置を調節して前後スライダ29に固定するための固定手
段としては、例えば固定ねじなどの適宜の固定具を使用
することにより容易に実施可能であるから、固定手段に
ついての詳細な説明は省略する。
【0018】前記ウォータジェットノズル19を左右方
向に移動制御するために、ノズル左右移動手段31が設
けられている。すなわち前記ガイド部材23に沿って前
記スライドガイド部材25を左右方向に移動するため
に、前記ガイド部材23の左右両端側にはスプロケット
33が回転自在に設けられており、上記スプロケット3
3に掛回したエンドレスチエン35の一部は前記スライ
ダ26に適宜に連結してある。そして、前記スプロケッ
ト33は、サーボモータのごとき送りモータM3に連結
連動してある。
【0019】したがって、各ウォータジェットノズル1
9に対応して設けられた各送りモータM3を個別に回転
制御することにより、各ウォータジェットノズル19を
個別に左右方向へ移動することができる。よって、ワー
クWの先端側のウォータジェットノズル19から順次ワ
ークWに作用するように時間差を与えてワークWの切断
を開始することができるものである。すなわち、各ウォ
ータジェットノズル19を個別に左右方向へ移動できる
構成は、一種の時間差送り手段を構成するものである。
【0020】なお、ウォータジェットノズル19を左右
方向へ移動するためのノズル左右移動手段31として、
送りモータM3によって回転されるチエンスプロケット
33,エンドレスチエン35を用いた構成について例示
し説明したが、ノズル左右移動手段31としては前記構
成に限ることなく、送りモータM3によって回転される
ボールネジ等を使用したボールネジ送り機構としても良
く、また例えばロッドレスシリンダ等のごとき流体シリ
ンダやリニアモータ等のごときリニアアクチュエータを
用いてウォータジェットノズル19を左右方向へ移動す
る構成としても良いものであり、種々の構成を採用する
ことができるものである。
【0021】図1,図2を再び参照するに、前記ウォー
タジェットノズル19の移動領域の下方位置には、前記
ウォータジェットノズル19から下方向へ噴射されるウ
ォータジェットによって切断される製品素材W1,W
2,W3,W4を支持する素材支持装置37が設けてあ
ると共に、前記ウォータジェットノズル19から噴出さ
れた液体を回収するための液体回収装置39が設けられ
ている。
【0022】より詳細には、前記メインフレーム5の前
側には下部フレーム41が設けてあり、この下部フレー
ム41の上部には、前後方向に長い左右のガイドレール
43L,43Rが左右方向に離隔して設けてある。そし
て、上記左右のガイドレール43L,43Rには、左右
両端部を移動自在に支持された複数のスライドベース4
5が設けてあり、各スライドベース45の上部には、製
品素材W1,…を回転自在に支持する複数のボール又は
ローラ等の回転支持体47を回転自在に備えた支持ベー
ス49が装着されている。
【0023】したがって、前記ガイドレール43L,4
3Rに沿って各スライドベース45を前後方向に移動す
ることにより、各素材支持装置37を、予め前後方向に
位置決めされた前記ウォータジェットノズル19の間に
適宜に組合せ配置することができ、前記複数のウォータ
ジェットノズル19の作用によって切断される各製品素
材を適宜に支持することができるものである。
【0024】前記支持ベース49は、ワークWの径が変
化した場合であっても軸心を一致した状態に支持し得る
ように上下調節手段によって上下位置調節可能に装着さ
れている。すなわち、上下調節手段としては種々の構成
を採用することが可能であるが、本実施の形態において
は、1例として前記スライドベース45の上面と支持ベ
ース49との間には、支持ベース49を上下に調節する
ための楔機構51が設けられている。
【0025】したがって、上下調節手段の1例としての
楔機構51を調節することにより、ワークWの径に対応
して支持ベース49を上下に調節でき、ワークWの軸心
を常に一定位置すなわち前記チャック装置7の軸心に一
致せしめた状態においてワークWを支持することができ
るものである。
【0026】前記下部フレーム41内には、多数のセラ
ミックボールなどのボール53を収容したボックス55
が設けられており、このボックス55の底部57はパン
チングボート又は金網等によって構成してあり、この底
部57の下部には、傾斜した液体排出路59が形成して
ある。
【0027】前記多数のボール53は、前記ウォータジ
ェットノズル19から噴出されたウォータジェットを減
衰せしめる作用をなすものである。そして、前記ウォー
タジェットが前記ボール53を飛散するようなことがあ
ってもボール53が大きく飛散することを防止するため
に、前記各スライドベース45の下部に邪魔板61が設
けてある。
【0028】したがって、各ウォータジェットノズル1
9から下方向へ噴射されるウォータジェットによってワ
ークWの切断を行うとき、下方向に達したウォータジェ
ットは多数のボール53に当接して減衰されることにな
り、ボックス55の内面等を損傷することはない。この
際、ボール53に対するウォータジェットの当接角度に
よってはボール53が飛散されることがあるが、邪魔板
61によって大きく飛散されることが防止され、ボック
ス55内においてのボール53の片寄りを抑制すること
ができる。
【0029】前記排出路59の傾斜下端に設けた排出口
にはスラッジと水とを分離するために、例えば遠心分離
器のごとき分離器63が接続してあり、かつこの分離器
63には高圧ポンプ65が接続してあって、回収した水
を再使用するように構成してある。この高圧ポンプ65
に接続した配管67には前記ウォータジェットノズル1
9に接続した分岐管69が接続してあり、各分岐管69
にはソレノイドバルブのごとき開閉弁70がそれぞれ配
置してある。
【0030】以上のごとき構成において、ワークWを所
望寸法の複数の製品素材W1,W2,…に切断するに
は、各ウォータジェットノズル19を各スライドガイド
部材25に沿って前後方向に移動し、各ウォータジェッ
トノズル19の間隔が前記製品素材W1,W2,…に対
応した所望寸法となるように位置決めする。そして、ス
ライドガイド部材25にそれぞれウォータジェットノズ
ル19を一体的に固定し、かつ各スライドガイド部材2
5を左右方向の基準位置(原点位置)に位置決めする。
また、上下調整手段の1例としての楔機構51を操作し
て、ワークWの径サイズに対応して素材支持装置37に
おける回転支持体47の高さ位置を調節すると共に、各
ウォータジェットノズル19の間に各素材支持装置37
が適宜に位置するように、各素材支持装置37を適宜に
前後方向に移動し位置決めする。
【0031】さらに、切断装置1を制御するためのコン
ピュータ等のごとき制御装置71(図4参照)に対して
入力手段73からワークWの材質,形状寸法,パイプ材
である場合の肉厚等のワーク形状データを入力すると、
前記制御装置71に備えた演算手段75によって、前記
原点位置から前記各ウォータジェットノズル19によっ
て切断が開始され切断開始位置までの距離L及び肉厚T
(中実のワークの場合は半径)を加算した切断終了位置
まで距離(L+T)が演算される。
【0032】そして、上記演算結果により、各ウォータ
ジェットノズル19の速送り距離及びウォータジェット
噴射開始位置(L−α、ただしα≧0)が演算されると
共にウォータジェット噴射停止位置(L+T+β、ただ
しβ≧0)が演算され、各演算結果の演算値はメモリ7
7に格納される。
【0033】前述のごとくワークWの切断準備が行わ
れ、前記制御装置71から送材制御手段79に対して予
め設定された寸法だけワークWの送材供給を行うための
送材指令が出力されると、一対の送材ローラ11によっ
てワークWが挾持されると共に上記送材制御手段79の
制御の下に送材モータM1が制御回転される。したがっ
て、送材ローラ11が送材制御手段79の制御の下に回
転され、ロータリーエンコーダ等の位置検出手段81に
よってワークWの送材位置又は送材寸法が検出され、予
め設定された設定値に達するとワークWの送材が停止さ
れて、ワークWが位置決めされる。
【0034】なお、上述のごとくワークWを予め設定さ
れた所定寸法だけ送材供給するには、ワークWの先端部
を当接自在のストッパを前後方向へ位置調節自在に設
け、この予め位置調節したストッパに対してワークWの
先端部を当接してワークWの位置決めを行う構成とする
ことも可能である。
【0035】前述のごとく、ワークWがチャック装置7
から所定長さだけ前方へ突出され位置決めされると、ワ
ークWの突出部分は、予め前後方向に位置決めした各ウ
ォータジェットノズル19の間に予め配置位置決めした
複数の素材支持装置37によって支持される。その後、
チャック装置7によってワークWが挾持固定されると、
前記制御装置71から回転制御手段83へ回転指令が出
力され、この回転制御手段83の制御の下に回転モータ
M2が回転制御される。この回転モータM2に連動して
チャック装置7が回転され、ワークWが一体的に回転さ
れる。
【0036】前述のごとくワークWが回転されるのとほ
ぼ同時に、制御装置71から各送り制御手段85に所定
の時間差をもって送り指令が順次出力され、各送り制御
手段85の制御の下に各送りモータM3が制御回転され
て、各ウォータジェットノズル19がワークWを切断す
るようにワークWに接近する方向へ移動される。
【0037】なお、各ウォータジェットノズル19に時
間差を付与してワークWに対する切込みを開始する構成
としては、各送り制御手段85にそれぞれタイマーを備
え、前記制御装置71から送り指令が入力された後、前
記各タイマーに設定された設定時間経過後に各送りモー
タM3を順次回転制御する構成とすることも可能であ
る。
【0038】この際、ウォータジェットノズル19は、
ワークWの先端側のウォータジェットノズル19から順
次移動され、各ウォータジェットノズル19が噴射開始
位置(L−α)に達するまでは速送りで移動され、上記
噴射開始位置(L−α)の位置に達したことを位置検出
装置87によって検出されると、各ウォータジェットノ
ズル19に対応した開閉弁70が開作動され、ウォータ
ジェットノズル19からウォータジェットが噴射される
と共に、ウォータジェットノズル19の移動速度は、予
め設定された加工条件に対応した低速送りに切り換えら
れる。
【0039】上述のようにして、ワークWの先端側のウ
ォータジェットノズル19から順次切断が開始され、各
ウォータジェットノズル19が噴射停止位置(L+T+
β)に達すると、ワークWが製品素材W1,W2に切断
分離され、開閉弁70が順次閉動作されると共に、各ウ
ォータジェットノズル19は速送りでもって元の原点位
置へ順次復帰されるものである。
【0040】前述のごとく、ワークWから複数の製品素
材W1,W2,…が順次切断分離されるとき、所定の時
間差をもってワークWの先端側から順次切断分離される
ものであるから、各製品素材を確実に切断分離すること
ができるものである。そして、ワークWの切断時にワー
クWから下方向へ貫通した態様となるウォータジェット
は多数のボール53によって減衰されるので、他の部分
に損傷を与えるようなことはないものである。
【0041】その後、切断分離された製品素材W1,W
2,…を手動で又はロボット等のごとき適宜のハンドリ
ング装置によって排出した後、前述したごとき動作を繰
り返すことにより、長尺のワークWから複数の所望寸法
の製品素材をほぼ同時的に切断分離することができ、切
断能率の向上を図ることができ、前述したごとき従来の
問題を解消し得るものである。
【0042】なお、本発明は前述した実施の形態にのみ
に限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、そ
の他の態様でもって実施可能である。すなわち、各ウォ
ータジェットノズル19に時間差を付与してワークWの
切断を開始させる時間差送り手段としては、次のごとき
構成とすることも可能である。
【0043】すなわち、例えば図5に示すように、前後
のガイド部材23に移動自在に支持されたそれぞれのス
ライダ26をそれぞれ別個のサーボモータSM1,SM
2によって移動される構成とする。そして、一方のスラ
イダ26にヒンジピン89Aを介して左右方向へ揺動可
能に支持されたスライドガイド部材25Aの他端部側に
長手方向の長孔91を設け、この長孔91に、他方のス
ライダ26に設けたヒンジピン89Bを係合した構成と
する。
【0044】そして、各ウォータジェットノズル19を
支持した各前後スライダ29を、前記スライドガイド部
材25Aに備えた前後方向のガイド部27Aに沿って移
動位置調節固定可能の構成とする。
【0045】上記構成とすることにより、適宜一方のス
ライダ26をガイド部材23に沿って移動し、スライド
ガイド部材25の左右方向への傾斜角(ワークWの長手
方向に対する傾斜角)を調節する。その後、上記傾斜角
を維持してスライドガイド部材25を左右方向へ移動す
るように、両サーボモータSM1,SM2を同期回転す
ることにより、各ウォータジェットノズル19は、ワー
クWに対して所定の時間差をもって順次切断を開始する
ことになるものである。
【0046】既に理解されるように、ワークの長手方向
に対して左右方向に傾斜したスライドガイド部材に複数
のウォータジェットノズルを前後方向に適宜間隔に装着
し、上記スライドガイドを左右方向に移動する構成とす
ることによっても、ワークに対して各ウォータジェット
が時間差をもって作用する構成とすることができるもの
である。
【0047】
【発明の効果】以上のごとき説明より理解されるよう
に、本発明によれば、長尺のワークから複数の所望寸法
の製品素材をほぼ同時的に切断することができ、切断能
率向上を図ることができて、前述したごとき従来の問題
を解消し得るものである。また、切断手段としてウォー
タジェットノズルを採用することにより、製品素材にバ
リを生じることなく切断することができ、後工程での加
工効率向上を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施の形態に係る切断装置の概念的,概
略的な説明図である。
【図2】上記切断装置の主要部分の正面拡大説明図であ
る。
【図3】上記切断装置の一部の平面説明図である。
【図4】概略的な制御ブロック図の説明図である。
【図5】スライドガイド部材部分の第2例を示す作用説
明図である。
【符号の説明】
1 切断装置 3 ワーク回転手段 5 メインフレーム 7 チャック装置 9 送材手段 11 送材ローラ 13 支持ローラ 17 切断手段 19 ウォータジェットノズル 21 上部フレーム 23 ガイド部材 25,25A スライドガイド部材 26 スライダ 29 前後スライダ 31 ノズル左右移動手段 37 素材支持装置 41 下部フレーム 43L,43R ガイドレール 45 スライドベース 49 支持ベース 51 楔機構 53 ボール 55 ボックス 70 開閉弁 71 制御装置 79 送材制御手段 83 回転制御手段 85 送り制御手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長尺のワークを複数の製品素材に切断す
    る方法において、上記ワークを当該ワークの長手方向の
    軸心回りに回転すると共に、前記ワークの長手方向に適
    宜間隔に配置した複数の切断手段のうち前記ワークの先
    端側の切断手段から順次切断を開始して、前記複数の切
    断手段によって前記ワークを同時的に切断加工し、前記
    先端側から製品素材を順次切断分離することを特徴とす
    る長尺材の切断方法。
  2. 【請求項2】 長尺のワークを所定位置にて回転するた
    めのワーク回転手段と、前記ワークの切断を行うために
    前記ワークの長手方向に適宜間隔に配置された複数の切
    断手段と、前記ワークの先端側の切断手段から順次切断
    を開始すべく時間差を付与して前記各切断手段に送り与
    えるための時間差送り手段と、を備えたことを特徴とす
    る長尺材の切断装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の長尺材の切断装置にお
    いて、前記切断手段はウォータジェットノズルであるこ
    とを特徴とする長尺材の切断装置。
JP2001396558A 2001-12-27 2001-12-27 長尺材の切断方法及び装置 Pending JP2003200393A (ja)

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