JP2005262380A - 円筒状外周面材の切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】石英ガラスのような円筒状外周面材を切断する装置において、切断完了時点における切断片の安定性を確保する切断装置を提供する。
【解決手段】横方向に並列に延在し、円筒状の外周面Ｗ１を有する石英ガラス管（切断対象物）Ｗの外周面Ｗ１を回転自在に支持する一対の外周面支持ローラ２と、一対の外周面支持ローラ２の少なくとも一方を回転駆動する駆動装置と、一対の外周面支持ローラ２によって支持された石英ガラス管Ｗの軸線に対して直交する方向に切り刃を作動させることにより石英ガラス管Ｗを切断するダイヤモンドカッタ（カッタ）３、一対の外周面支持ローラ２によって支持された石英ガラス管Ｗの軸線方向の各端面Ｗ３、Ｗ４を支持する端面支持ローラ４、５とを備えた構成になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒状の外周面を有する切断対象物をその軸線に直交する方向に切断するための円筒状外周面材の切断装置に関するものである。

この種の円筒状外周面材の切断装置としては、回転駆動される一対の外周面支持ローラ上に切断対象物を設置し、この切断対象物を回転させながら、カッタで切断するものが知られている（例えば、特許文献１）。

ところが、上記従来の切断対象物の切断装置おいては、切断対象物を軸線に直交する方向に薄く切断した場合、その切断片は切断が終了した時点で極めて不安定な状態になり、例えば石英ガラスのような切断対象物であれば、切断完了時点で倒れることによって破損するおそれがある。
特開平１１−３４３１３４号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、切断完了時点における切断片の安定性を確保することのできる円筒状外周面材の切断装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、横方向に並列に延在し、円筒状の外周面を有する切断対象物の上記外周面を回転自在に支持する一対の外周面支持ローラと、これらの外周面支持ローラの少なくとも一方を回転駆動する駆動装置と、上記一対の外周面支持ローラによって支持された上記切断対象物の軸線に対して直交する方向に切り刃を作動させることにより当該切断対象物を切断するカッタと、上記一対の外周面支持ローラによって支持された上記切断対象物の軸線方向の各端面を支持する端面支持ローラとを備えていることを特徴としている。

なお、切断対象物は、外周面が円筒状のものであるから、円柱状のものであっても、外周面が円筒状で内部が中空状のもの（例えば円管状のもの）であってもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記切断対象物は、上記外周面と同軸状の円筒状の内周面を有しており、上記一対の外周面支持ローラによって支持された上記切断対象物の上記内周面を支持する内周面支持ローラを備えていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記内周面支持ローラは、上記切断対象物の上記内周面を上記外周面支持ローラ側に弾性的な力で押圧すべく支持するように構成されていることを特徴としている。

上記のように構成された請求項１に記載の発明によれば、一対の外周面支持ローラの少なくとも一方を回転駆動する駆動装置を備えているので、切断対象物を軸線方向の中心線回りに回転させながら、当該切断対象物をカッタによって切断することができる。この場合、切断対象物を完全に切断するまでのカッタの切り込みストロークは、切断対象物が円柱状のものであれば当該切断対象物の直径の１／２で済み、切断対象物が円管状のものであれば当該切断対象物の厚さ分で足りるという利点がある。

また、切断対象物の軸線方向の各端面を支持する端面支持ローラを備えているので、切断対象物を薄片状に切断した後であっても、当該切断片を端面支持ローラによって支持し続けることができる。即ち、切断完了後においても、切断片の安定性を確保することができるので、切断対象物が石英ガラスのような割れやすいものであっても、倒れ等によって破損が生じるのを回避することができる。

請求項２に記載の発明によれば、内周面を有する切断対象物に対して、その内周面を内周面支持ローラで支持することによって、当該切断対象物をより安定的に支持することができる。この場合、切断時における切断対象物の安定性を向上させることができると共に、切断後の切断片の安定性も向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、内周面支持ローラを、切断対象物の内周面を外周面支持ローラ側に弾性的な力で押圧すべく支持するように構成しているので、切断対象物の外周面及び内周面の真円度や同心度等の精度が劣る場合であっても、当該切断対象物を安定的に支持しながら切断することができる。

なお、上記請求項１〜３の何れかにおいては、上記カッタを上記切断対象物の軸線方向に送る装置を設けると共に、この送り装置等を制御する制御装置を設け、この制御装置に入力するプログラムにより、カッタの送り量等を全自動で管理するように構成してもよい。この場合には、上記プログラムに基づく数値制御により、上記切断対象物の切断すべき厚さを自由に設定することができるので、無人化の要請に対応することができる。

本発明を実施するための最良の形態としての一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

この実施の形態で示す円筒状外周面材の切断装置１は、図１〜図３に示すように、横方向（この例では水平方向）に並列（この例では平行）に延在し、円筒状の外周面を有する切断対象物としての円環状の石英ガラス管Ｗの外周面Ｗ１を回転自在に支持する一対の外周面支持ローラ２と、これらの外周面支持ローラ２の一方（図２、３において右側）を回転駆動する駆動装置（図示せず）と、一対の外周面支持ローラ２によって支持された石英ガラス管Ｗの軸線に対して直交する方向に切り刃を作動させることにより当該石英ガラス管Ｗを切断する円板状のダイヤモンドカッタ３と、石英ガラス管Ｗの軸線方向の一方及び他方の各端面Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ支持する一方及び他方の端面支持ローラ４、５とを備えた構成になっている。

石英ガラス管Ｗは、外周面Ｗ１に対して同軸状の円筒状の内周面Ｗ２を有する円管状に形成されている。また、端面Ｗ３、Ｗ４は、当該石英ガラス管Ｗの軸線に直交する平面状に形成されている。

外周面支持ローラ２は、図１に示すように、軸心に位置するシャフト部２１と、このシャフト部２１の周囲を囲むように当該シャフト部２１と同軸状に設けられた円筒部２２と、この円筒部２２の外周面を一体的に覆うように設けられ緩衝体２３とを備えている。また、シャフト部２１と円筒部２２とは端面部２４、２４によって一体的に連結されている。緩衝体２３は、合成ゴム等の弾性体によって形成されており、その外周面がシャフト部２１と同軸の円筒面状に形成されている。

シャフト部２１の軸方向の各端部は、水平方向に延在するベッド部６の上に固定されたブラケット部６１に、軸受２５を介して回転自在に連結されている。

上記一方の端面支持ローラ４は、ベッド部６に立設された固定コラム６２にガイドレール４１を介して設けられている。固定コラム６２は、図１に示すように、外周面支持ローラ２の軸線方向の一方の端部側に配置されていると共に、図３に示すように、一対の外周面支持ローラ２の間の中央部に配置されている。

ガイドレール４１は、図３に示すように、水平方向に延在するように固定コラム６２に設けられている。なお、ガイドレール４１を固定コラム６２に、上下方向に移動可能に設置してもよい。

そして、一方の端面支持ローラ４は、図１及び図３に示すように、ローラ４ａと、このローラ４ａを石英ガラス管Ｗの一方の端面Ｗ３に当接させた状態で回転自在に支持する支持部４ｂとを備えている。

支持部４ｂは、ガイドレール４１に、その延在する水平方向に移動自在に連結されていると共に、その水平方向の任意の位置に固定可能に構成されている。また、支持部４ｂは、ローラ４ａの軸線に直交する方向が端面Ｗ３と同心状の円の接線方向とほぼ一致する状態となるように、ローラ４ａの向きを調整することが可能に構成されていると共に、その調整した状態にローラ４ａの向きを固定することが可能になっている。

また、一方の端面支持ローラ４は、端面Ｗ３の中心から垂下する線の左右にそれぞれに一つずつ配置されるようになっている。即ち、ガイドレール４１には、一対の端面支持ローラ４が設けられている。なお、図３では、石英ガラス管Ｗの径の大小によって、ローラ４ａの向きを変えた例を示している。即ち、一方のローラ４ａは、大径の石英ガラス管Ｗに対応するように向けられており、他方のローラ４ａは、小径の石英ガラス管Ｗに対応するように向けられている。

また、固定コラム６２には、図３に示すように、垂直方向に延在する縦ガイドレール４２が設けられており、この縦ガイドレール４２には、外周面支持ローラ２によって支持された石英ガラス管Ｗの内周面Ｗ２を支持する内周面支持ローラ４３が設けられている。

この内周面支持ローラ４３は、ローラ４３ａと、このローラ４３ａを回転自在に支持する支持部４３ｂとを備えている。支持部４３ｂは、石英ガラス管Ｗの一方の端面Ｗ３近傍の内周面Ｗ２にローラ４３ａの外周面を当接させた状態で、当該ローラ４３ａを石英ガラス管Ｗと共に回転させながら支持するようになっている。

そして、支持部４３ｂは、縦ガイドレール４２に、その延在する垂直方向に移動自在に連結されていると共に、その縦ガイドレール４２の延在する方向に沿って配置されたネジ棒４４の回転に伴って、垂直方向に上下に駆動されるように構成されている。また、図３において、４４ａはネジ棒４４の回転駆動部である。

更に、内周面支持ローラ４３は、石英ガラス管Ｗの内周面Ｗ２にローラ４３ａを弾性力を介して当接させるべく、ローラ４ａを垂直方向の下方に付勢する図示しないスプリング（弾性部材）を備えている。即ち、内周面支持ローラ４３は、石英ガラス管Ｗの内周面Ｗ２を外周面支持ローラ２側に弾性的な力で押圧すべく支持するように構成されている。

また、ローラ４３ａは、一方の端面Ｗ３の中心を通る垂線に軸心を一致させて上下に移動するように支持部４３ｂに設けられており、内周面Ｗ２における上記中心の直下位置を下方に上記弾性力を介して押圧するようになっている。

なお、内周面支持ローラ４３は、石英ガラス管Ｗの一方の端面Ｗ３から更に一方の側に移動可能になっており、円柱状に形成された切断対象物に対しては、ローラ４３ａが当該切断対象物の一方の端面Ｗ３に当たるのを避けることが可能に構成されている。

上記他方の端面支持ローラ５は、図１及び図２に示すように、ベッド部６に横設された水平ガイドレール６３に沿って移動自在に設けられた移動コラム６４に設置されている。

この他方の端面支持ローラ５は、移動コラム６４に設置されたガイドレール５１に一対設けられており、ローラ５ａと、支持部５ｂとを備えた構成になっている。そして、これらのローラ５ａ、支持部５ｂ及びガイドレール５１は、上述した一方の端面支持ローラ４におけるローラ４ａ、支持部４ｂ及びガイドレール４１と同様の構成になっている。ただし、他方の端面支持ローラ５は、ローラ５ａによって石英ガラス管Ｗの他方の端面Ｗ４を支持することなる。

また、水平ガイドレール６３は、一対の外周面支持ローラ２の間の中央部を水平に延在するようにベッド部６に設置されており、移動コラム６４は、水平ガイドレール６３に、その延在する水平方向に移動自在に連結されている。また、水平ガイドレール６３には、その延在する方向にネジ棒６５が設けられており、このネジ棒６５を回転することによって移動コラム６４を水平ガイドレール６３に沿って駆動するようになっている。なお、図１において、６５ａはネジ棒６５の回転駆動部である。

即ち、回転駆動部６５ａの操作によって、移動コラム６４を移動し、各ローラ５ａを石英ガラス管Ｗの他方の端面Ｗ４に当接させて、回転中の当該端面Ｗ４を支持することが可能になっている。

上記ダイヤモンドカッタ３は、モータ３ａによって回転駆動される出力軸部３ｂに着脱自在に取り付けられるようになっている。モータ３ａ及び出力軸部３ｂは、垂直方向移動体３１に設置されており、この垂直方向移動体３１は、水平方向移動板３２に、当該水平方向移動板３２に設けられた一対のガイドレール３２ａを介して設置され、この水平方向移動板３２は、支持パネル３３に、当該支持パネル３３に設けられた一対のガイドレール３３ａを介して設置されている。

垂直方向移動体３１は、水平方向移動板３２において垂直方向に延在するガイドレール３２ａに沿って上下方向に移動自在に構成されていると共に、ガイドレール３２ａ間に設けられたネジ棒３２ｂの回転角度を正確に制御することによって、上下方向の正確な位置に移動可能になっている。即ち、ダイヤモンドカッタ３の切り込みストロークを正確に制御することが可能になっている。

また、ダイヤモンドカッタ３は、出力軸部３ｂに支持された状態において、その中心線が外周面支持ローラ２によって支持された石英ガラス管Ｗの中心線の真上に位置するように構成されている。なお、図１において、３ｃはモータ３ａの回転力を出力軸部３ｂに伝達するためのタイミングベルトである。

支持パネル３３は、ベッド部６と一体的に構成された図示しない垂直フレーム部に固定されている。即ち、支持パネル３３は、垂直フレーム部に垂直に延在すべく設けられているとと共に、水平方向に長く延在するように設けられており、ガイドレール３３ａは、支持パネル３３の上下の位置に水平方向に平行に延在すべく設けられている。また、支持パネル３３及びガイドレール３３ａは、外周面支持ローラ２の軸線と平行に設置されている。

また、水平方向移動板３２は、ガイドレール３３ａに移動自在に連結されることによって垂直に延在すべく保持されていると共に、当該ガイドレール３３ａの間に配置されたネジ棒３３ｂを回転駆動することによって水平方向に駆動されるようになっている。

ネジ棒３３ｂは、その回転角度を正確に制御し得る回転駆動手段３３ｃによって駆動されるようになっており、水平方向移動板３２を水平方向の正確な位置に移動することが可能になっている。

従って、水平方向移動板３２に垂直方向移動体３１等を介して設置せれるダイヤモンドカッタ３も、外周面支持ローラ２によって支持された石英ガラス管Ｗの軸線方向の所定の位置に、正確に移動することが可能になっている。

また、出力軸部３ｂは、ダイヤモンドカッタ３を石英ガラス管Ｗの回転方向と逆方向に回転駆動するようになっている。ただし、この出力軸部３ｂは、正逆のいずれの方向にも回転駆動が可能になっている。同様にして、外周面支持ローラ２の駆動装置も、当該外周面支持ローラ２を正逆のいずれの方向にも駆動することが可能になっている。また、一対の外周面支持ローラ２を同時に同方向に駆動するように構成してもよい。

更に、出力軸部３ｂは、ダイヤモンドカッタ３以外の他の円板状のカッタを取り付けることが可能になっていると共に、これらのカッタの回転数及び切り込み速度等の切断条件の調整が可能になっている。即ち、石英ガラス管Ｗ以外の切断対象物に対しても、最適な条件で切断することが可能に構成されている。

また、図２において、３ｄは、ダイヤモンドカッタ３のカバーであり、３ｅは、冷却や防塵のための液体を石英ガラス管Ｗの切断部に供給するためのノズルである。

上記のように構成された円筒状外周面材の切断装置１においては、一対の外周面支持ローラ２の少なくとも一方を回転駆動する駆動装置を備えているので、石英ガラス管Ｗを軸線方向の中心線回りに回転させながら、当該石英ガラス管Ｗをダイヤモンドカッタ３によって切断することができる。この場合、石英ガラス管Ｗを完全に切断するまでのダイヤモンドカッタ３の切り込みストロークは、当該石英ガラス管Ｗの厚さ分で足りるという利点がある。

また、石英ガラス管Ｗの軸線方向の各端面Ｗ３、Ｗ４を支持する端面支持ローラ４、５を備えているので、石英ガラス管Ｗを薄片状に切断（通常、内周面支持ローラ４３で支持された一方の端面Ｗ３側を薄片状に切断する。）した後であっても、当該切断片を一方の端面支持ローラ４によって支持し続けることができる。即ち、切断完了後においても、切断片の安定性を確保することができるので、石英ガラス管Ｗが倒れ等によって破損するのを回避することができる。

更に、石英ガラス管Ｗの内周面Ｗ２を内周面支持ローラ４３のローラ４３ａで支持することができるので、当該石英ガラス管Ｗが外周面支持ローラ２から浮き上がるのを防止することができるなど、当該石英ガラス管Ｗをより安定的に支持することができる。従って、切断時における石英ガラス管Ｗの安定性を向上させることができると共に、切断後の切断片の安定性も向上させることができる。

しかも、内周面支持ローラ４３を、石英ガラス管Ｗの内周面Ｗ２を外周面支持ローラ２側に弾性的な力で押圧すべく支持するように構成しているので、石英ガラス管Ｗの外周面Ｗ１及び内周面Ｗ２の真円度や同心度等の精度が低いような場合であっても、当該石英ガラス管Ｗを安定的に支持しながら切断することができる。

なお、上記実施の形態においては、カッタとして円板状に形成されたダイヤモンドカッタ３を示したが、このダイヤモンドカッタ３に代えてバンドソー等の他のカッタを用いてもよい。

また、垂直方向移動体３１を上下方向に駆動することによってカッタ３を上下に送る垂直送り装置や、水平方向移動板３２を水平方向に駆動することによって、カッタ３を石英ガラス管Ｗの軸線方向に水平に送る水平送り装置等を制御する制御装置を設け、この制御装置に入力するプログラムにより、カッタ３の垂直方向や水平方向の送り量等を全自動で管理するように構成してもよい。この場合には、上記プログラムに基づく数値制御により、例えば石英ガラス管Ｗの切断すべき厚さを自由に設定することができるので、無人化の要請にも容易に対応することができる。

この発明の一実施の形態として示した円筒状外周面材の切断装置の正面図である。 同円筒状外周面材の切断装置を示す図であって、図１のII−II線に沿う断面図である。 同円筒状外周面材の切断装置を示す図であって、図１のIII−III線に沿う断面図である。

符号の説明

１ 円筒状外周面材の切断装置
２ 外周面支持ローラ
３ ダイヤモンドカッタ（カッタ）
４、５ 端面支持ローラ
４３ 内周面支持ローラ
Ｗ 石英ガラス管（切断対象物）
Ｗ１ 外周面
Ｗ２ 内周面
Ｗ３、Ｗ４ 端面

Claims (3)

1. 横方向に並列に延在し、円筒状の外周面を有する切断対象物の上記外周面を回転自在に支持する一対の外周面支持ローラと、
   これらの外周面支持ローラの少なくとも一方を回転駆動する駆動装置と、
   上記一対の外周面支持ローラによって支持された上記切断対象物の軸線に対して直交する方向に切り刃を作動させることにより当該切断対象物を切断するカッタと、
   上記一対の外周面支持ローラによって支持された上記切断対象物の軸線方向の各端面を支持する端面支持ローラとを備えていることを特徴とする円筒状外周面材の切断装置。
2. 上記切断対象物は、上記外周面と同軸状の円筒状の内周面を有しており、
   上記一対の外周面支持ローラによって支持された上記切断対象物の上記内周面を支持する内周面支持ローラを備えていることを特徴とする請求項１に記載の円筒状外周面材の切断装置。
3. 上記内周面支持ローラは、上記切断対象物の上記内周面を上記外周面支持ローラ側に弾性的な力で押圧すべく支持するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の円筒状外周面材の切断装置。

Images