JP2006035368A - パイプ切断装置及び切断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】
従来のパイプ切断装置は、切断に要する時間が長く、設備も複雑・高価であり、製品精度、製品の外観も悪いという課題があった。
【解決手段】
パイプ20を固定するダイス1a、1bと、端面がダイス1a、1b端面と僅かなクリアランスを保ち正対して定置され、端面の周縁角部に周縁切断部16を長さ方向に対向した線状部に尖端切断部17a、17bを有する断面紡錘形のパンチ11とY軸及びX軸方向に移動し、尖端切断部17a、17bによりパンチ11に外嵌されたパイプ20をY軸方向に切断し、周縁切断部16によりX軸方向に切断するパンチ駆動手段14、15を備えたことを特徴とするパイプ切断装置。
【選択図】 図3

Description

本発明は、パイプ切断装置及びパイプ切断装置を用いたパイプ切断方法に関する。
従来、パイプを切断する方法としては、金鋸でパイプを切断する方法、パイプをチャックで固定し、上部よりV型のパンチを押し込んで切断する方法、パンチの挿入部分に前もって別工程でスリットを形成し、これにV型のパンチを押し込んで切断する方法及びパイプの上下2箇所に前もって別工程でスリットを形成しこれにV型のパンチを押し込んで切断する方法、などが採用されている。
さらに、パンチを用いたパイプ切断方法として、次に示すパイプ切断方法が提案されている。(特許文献1参照)
すなわち、平板形状でパイプの直径より小さい巾の刃部を有する穴あけパンチと、先端部にこの穴あけパンチの刃部に等しい刃部を有するとともに漸増的にパイプの直径より大きい巾の切断刃が形成された平板状の切断パンチを用い、前記穴あけパンチあるいは切断パンチをパイプの軸線に直角に上下可動可能とするガイド溝部が形成されたチャックを、このガイド溝部がパイプの切断位置と一致するようにパイプへ外嵌し、パイブの内径に近似した外径を有し、外周にパイプの軸線に直角に前記穴あけパンチの刃部が挿通されるガイドスリットが形成されたダイスを、このガイドスリットが前記穴あけパンチの刃部に正対するようにパイプの内側へ挿入したのち、前記穴あけパンチを前記チャックのガイド溝を介してパイプへ加圧することにより、パイプへ前記穴あけパンチの形状に相当するスリットを形成し、しかるのち、前記穴あけパンチをパイプからチャック外へ引き抜くとともに、前記ダイスを前記チャックのガイド溝部から外れる位置へ移動し、次いで、前記切断パンチを前記チャックのガイド溝部を介してパイプのスリットへ挿入し、パイプを前記切断パンチの切刃により加圧して切断することを特徴とするパイプ切断方法である。
特開平3−161213号公報(3頁、図2)
しかし、前記従来の金鋸による切断では、切断に要する時間が長く、かつ切カスが発生し、前記パンチによる切断では、いずれの場合も設備が複雑かつ設備が高価であるとともに、切断の加工工数が多いため、切断に要する時間も長く、切断面が凹凸となり、さらに、切断回数が増えると、切刃の耐久性が維持できず、も切断面にバリが発生したり、また、パイプが変形するという課題があった。
また、切断工程において同一個所に異なるパンチで加工を行うため、切断誤差が発生し、切断した製品の精度及び製品の外観を悪化するという課題を有していた。
上記課題を解決するため、本発明は、パイプを固定するダイスと、端面がダイス端面と僅かなクリアアンスを保つように正対して定置され、Y軸方向切断部と、X軸方向切断部を有するパンチと、パンチをY軸及びX軸方向に移動するパンチ駆動手段を備え、パンチをY軸方向に移動し、Y軸方向切断部でパンチに外装されたパイプをY軸方向に切断し、次にX軸方向に移動し、X軸方向切断部でX軸方向に切断することを特徴とするパイプ切断装置である。
また、Y軸方向切断部は、パンチの長さ方向に対向した線状部に設けた尖端切断部であり、X軸方向切断部は、パンチ断面周縁各部に設けた周縁切断部でありることを特徴とするパイプ切断装置である。
また、ダイスの端面周縁角部に切断部を設けたことを特徴とするパイプ切断装置である。
また、パイプをパンチに外嵌する工程と、パンチをY軸+方向に移動して、Y軸方向切断部でパイプを切断する工程と、X軸+方向に移動して、X軸方向切断部でパイプを切断する工程と、X軸一方向に移動して、X軸方向切断部でパイプを切断する工程と、Y軸一方向に移動して、Y軸方向切断部でパイプを切断する工程からなるパイプ切断方法と、パイプをパンチに外嵌する工程と、パンチをY軸+方向及び一方向に移動して、Y軸方向切断部でパイプをY軸方向に切断する工程と、パイプをX軸+方向及び一方向に移動して、X軸方向切断部でパイプをX軸方向に切断する工程からなるパイプ切断方法である。
本発明のパイプ切断装置によれば、パイプを切断するパンチは、パイプをY軸方向に切断する切断部と、X軸方向に切断する切断部を備え、Y軸方向切断部でパンチに外装されたパイプをY軸方向に切断し、X軸方向切断部でX軸方向に切断することを特徴とし、まず、Y軸方向切断部でパイプをY軸方向に切り開き、次に、X軸方向切断部がY軸方向に切り開かれた部分から順次パイプを拡開しながら切断するものであるため、パイプ切断時における余分な応力の発生を防止でき、かつ良好な切断断面を得ることができ、また、切断寸法及び精度においても、従来装置に比べ大幅に改善されたパイプ切断装置を提供することができる。さらに、パンチのY軸方向切断部で、パイプをパイプの軸方向であるY軸方向に切断し、その後に径方向であるX軸方向に切断することで、切カスを残さずパイプを切断することができ、またさらに、設備が簡単であり、切断に要する工数も少ないため、安価でかつ生産性の高いパイプ切断装置を提供することができる。
以下本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の1実施の形態のパイプ切断装置を示す平面図、図2は図1の正面図、図3は側面図、図4は図3の切断装置部分の拡大図、図5は上下ダイス及びパンチの構造及び動作を示す拡大説明図、図6はパイプ装着時の状態とパンチの移動方向を示す拡大説明図、図7は刃先の基本寸法を示す説明図、図8は切断プロセスを示す説明図、図9、図10は切断動作説明図である。
図において、1はパイプを掴持・固定するクランプ装置で、上ダイス1aと下ダイス1bを備える。2は上ダイス1aが取設されるダイス支持フレーム、3はクランプ用動力源支持フレーム、4は上ダイスを上下動するクランプ用駆動軸、4aはクランプ用駆動軸の動力源、5は下ダイス1bが取設される支持台、6は架台、7は架台6と支持フレーム3間に立設された支柱である。ダイス支持フレーム2は支柱7とベアリング(図示せず)を介して上下動自在に嵌挿されている。8は上下ダイスの接合面側にそれぞれ形成され、パイプを掴持固定するための円筒孔部1cを形成するパイプ固定面、9は上下ダイスのパンチ側端面とパイプ固定面8が交叉する角部に形成されたダイス側切断部である。10は切断装置で、パンチ11を備える。12はパンチ11を支持するフランジで、ダイス側端面にパンチ11が固設されている。13はパンチホルダーで、パンチ11をX軸方向及びY軸方向に移動するX軸方向及びY軸方向移動用駆動軸に固設されている。14はX軸方向移動用駆動軸、14aはX軸方向移動用駆動源、15はY軸方向移動用駆動軸、15aはY軸方向移動用駆動源である。
本実施の形態において、パンチ11は図5に示すように長さ方向に対向する尖った線状部を有する断面紡錘形の形状をした筒状体で形成され、上下ダイス1a、1bの切断部側端面の周縁角部には周縁切断部16が、上下の尖った部分で形成する稜線には尖端切断部17a、17bが形成されている。パンチ11の周縁切断部16側の端面は、上下ダイス1a、1bで形成される切断部9側端面と僅かなクリアランスを保ち、かつ上下ダイス1a、1bで形成される筒状孔部1cと中心が合致するように正対して定置される。前記クリアランスは切断される被加工材20の板厚によって適宜変更される。また、パンチ11の尖端切断部17a、17b間の径は、切断される被加工材20の内径より小さく設定される。被加工材20はクランプ用動力軸4の作動により上ダイス1aが上昇すると下ダイス1b上に装填され、図6に示すように、被加工物20の切断予定線20aから切断長分だけパンチ11に嵌挿される。パンチ11は上記定位置から切断動作時には、Y軸方向、X軸方向に駆動される。
パンチ11の刃先形状の基本寸法を図7を用いて説明する。パンチ11の尖端切断部間の寸法aはパイプ内径の以下であり、周縁切断部16を形成する円弧部cの曲率半径bは、パイプ内径の半径以上であり、尖端切断部と前記左右円弧部は直線部dによって接続され、直線部によって形成される角度はeで、この角度eは前記a、bで規定されるパンチの寸法によって適宜定められる。
次に、図8を参照して、本実施の形態のパイプ切断装置によるパイプ切断の動作について説明する。
まず、被加工物であるパイプは上下ダイス1a、1b間に装着され、切断される長さ分だけダイス1a、1bの端面からパンチ11側に突出し、パンチ11に外嵌され、上下ダイス1a、1bにより掴持・固定される。
次にパイプ切断動作について説明する。
(1)でパンチ11は定位置にあり、パンチ11が定位置(1)から図のY+方向に移動すると、(2)で被加工材20の内側にパンチ11が当たり、パンチ11の尖端切断部17aでパイプ20の切断を開始する。このとき、パイプ20が変形しない様にパンチの尖端切断部16は鋭利な形状を有する。次に、パンチ11がY+方向に移動すると、(3)でパイプ20はパンチ11の周縁切断部16で順次拡開しながら切断され、さらに、パンチ11がY+方向に移動すると、切断点は(3)から(4)へと移動する。この切断点の移動は、切断点が点として順次拡開しながら移動するため切断に要する力は大幅に軽減される。
次に、パンチ11は定位置(1)に戻る。同様のプロセスでY−方向の切断を行う。切断パンチ11が定位置(1)からX−方向へ移動すると、Y軸方向切断部ですでに切断された個所である切断開始点(5)に到達し、その個所からパンチ11の周縁切断部16で切断が開始される。この切断開始点(5)はパンチがY+、(Y−)移動で作った切断終了点(4)である。さらにパンチがX−方向に移動することにより、Y軸方向切断部で切断された個所から切断点(6)(7)へと移動し、X−方向の切断は完了する。切断完了後X−方向に僅か(8)まで移動する。このように、X方向の切断はすでにY方向の切断により切断されている部分から切断を開始し、順次拡開しながら切断を進めていくためシャー角を利用した切断となり、Y軸方向と同様切断に要する力が軽減される。
次に、パンチが定位置(1)に戻る。同様のプロセスでX+方向の切断を行う。上記の切断動作において、パンチ側の切断動作について説明したが、パンチによるパイプ内側切断動作時に、ダイス側切断部9がパイプ20の外側を切断するため、切断時の応力をより少なくすることができる。以上の切断動作により、切断される製品の精度、及び製品の外観が向上し、また切断に要する力が軽減され、設備が廉価なものとなり、かつ生産性の向上を図ることができる。
次に、本発明のパイプ切断装置によるパイプ切断動作工程と各工程によるパイプ切断状態について説明する。
(実施例1)
図9は、本発明のパイプ切断装置を用いたパイプ切断方法の一実施の形態を示す。
まず、パイプ20を下ダイス1b上で切断長分だけパンチ11に外嵌し、上ダイスが下降し下ダイスとの間でパイプ20を掴持・固定し、(1)で、切断準備が完了する。次に、工程(2)で、パンチ11が上昇し、パイプ20の上部を切断し、(3)で、パンチ11がさらに上昇し、切断幅を広げる。次に(4)で、パンチ11がY方向の位置をそのままで、左方に移動し、切断済の境界部からX方向の切断を開始する。次に(5)で、パンチ11がさらに左方に移動し、パイプ20の板厚をパイプ中央から僅かに下方まで切断する。次に(6)で、パンチ11が右に移動し切断済の境界部からY方向の切断を開始する。(7)で、パンチ11がさらに右方に移動し、パイプの板厚をパイプ中央から僅かに下方まで切断する。次に(8)で、パンチ11が中央に戻り、(9)で、パンチ11が下降しパイプ下部を切断し、パンチ11がさらに下降し、切断幅を広げる。(10)で、パンチ11がY方向位置をそのままに左に移動し、切断済の境界部からX方向の切断を開始する。(11)で、パンチ11がさらに左方に移動し、パイプの板厚を完全に切断し、(12)で、パンチ11が右に移動し、切断済の境界部から切断を開始し、(13)で、パンチ11がさらに左方に移動し、パイプの板厚を完全に切断する。(14)で、パンチは中央の定位置に戻り、切断を完了する。次に、上ダイス1aが上昇しクランプを開き、パイプ20を取り出し1サイクルの切断工程が終了する。
(実施例2)
図10は、本発明のパイプ切断装置を用いたパイプ切断方法の他の実施の形態を示す。
まずパイプ20を下ダイス1b上で切断長分だけパンチ11に外嵌し、上ダイス1aが下降し下ダイス1bとの間でパイプ20を掴持固定し、(1)で、切断準備が完了する。次に、工程(2)で、パンチ11が上昇し、パイプ20の上部を切断し、(3)で、パンチ11がさらに上昇し、パイプ上部の切断幅を広げる。次に(4)で、パンチ11が定位置であるパイプ中央に戻り、(5)で、パンチ11が下降しパイプ下部を切断する。次に(6)で、パンチ11がさらに下降し、パイプの下部の切断幅を広げる。次に(7)で、パンチ11がパイプ中央位置に戻る。(8)で、パンチ11が左に移動し、上下の切断済の境界部から切断を開始する。(9)で、パンチ11がさらに左に移動し、パイプの板厚を完全に切り離す。次に(10)で、パンチ11がパイプ中央位置に戻り、(11)で、パンチ11が右に移動し上下の切断済の境界部から切断を開始する。(12)で、パンチ11がさらに移動しパイプの板厚を完全に切り離し、パンチ11は中央の定位置に戻り、上ダイス1aが上昇しクランプを開き、パイプ20を取り出し、1サイクルの切断工程を終了する。
本発明のパイプ切断装置では、パンチの切断部がパイプと接触した部分から順次パイプを切断するものであるため、パイプ切断時における余分な応力の発生を防止でき、かつ良好な切断断面を得ることができ、また切断寸法及び精度においても、従来装置に比べ大幅に改善することができ、さらに、パンチの尖端切断部で、パイプをパイプの軸方向であるY軸方向に切断し、その後に周縁切断部で径方向であるX軸方向に切断することで、切カスを残さずパイプの切断をすることができ、またさらに、設備が簡単であり、切断に要する工数も少ないため、小型パイプから大型パイプさまざまな分野におけるパイプ切断装置として利用可能である。
本発明のパイプ切断装置の平面図。 図1の正面図。 図1の側面図。 図3のパンチ部の部分拡大図。 本発明のパイプ切断装置のダイス及びパンチの分解斜視図。 パンチの移動方向を示す説明図。 パンチの形状と基本寸法を示す説明図。 パンチの切断動作を示す説明図。 パンチの切断工程を示す説明図。 パンチの他の切断工程を示す説明図。
符号の説明
1 クランプ装置
1a 上ダイス
1b 下ダイス
1c 孔部
2 支持フレーム
3 動力源支持フレーム
4 クランプ用動力軸
4a 動力源
5 支持台
6 架台
7 支柱
8 パイプ固定面
9 ダイス側切断部
10 切断装置
11 パンチ
12 フランジ
13 パンチホルダー
14 X軸移動用駆動軸
14a 駆動源
15 Y軸移動用駆動軸
15a 駆動源
16 周縁切断部
17a、17b 尖端切断部
18 切断刃部
20 被加工材(パイプ)
20a切断予定線

Claims (5)

  1. パイプを固定するダイスと、端面がダイス端面と僅かなクリアランスを保つように正対して定置され、Y軸方向切断部と、X軸方向切断部を有するパンチと、パンチをY軸及びX軸方向に移動するパンチ駆動手段を備え、パンチをY軸方向に移動し、Y軸方向切断部でパンチに外装されたパイプをY軸方向に切断し、次にX軸方向に移動し、X軸方向切断部でY軸方向に切断された部分からX軸方向に切断することを特徴とするパイプ切断装置。
  2. Y軸方向切断部は、パンチの長さ方向に対向した線状部に設けた尖端切断部であり、X軸方向切断部は、パンチ断面周縁角部に設けた周縁切断部であることを特徴とする請求項1記載のパイプ切断装置。
  3. ダイスの端面周縁角部に切断部を設けたことを特徴とする請求項1または2記載のパイプ切断装置。
  4. パイプを固定するダイスと、端面がダイス端面と僅かなクリアランスを保つように正対して定置され、Y軸方向切断部と、X軸方向切断部を有するパンチを備えたパイプ切断方法であって、パイプをパンチに外嵌する工程と、パンチをY軸+方向に移動して、Y軸方向切断部でパイプをY軸方向に切断する工程と、X軸+方向に移動して、X軸方向切断部でY軸方向に切断された個所からX軸方向に切断する工程と、X軸一方向に移動して、X軸方向切断部でY軸方向に切断された個所からX軸方向に切断する工程と、Y軸一方向に移動して、Y軸方向切断部でパイプを切断する工程からなるパイプ切断方法。
  5. パイプを固定するダイスと、端面がダイス端面と僅かなクリアアンスを保つように正対して定置され、Y軸方向切断部と、X軸方向切断部を有するパンチを備えたパイプ切断方法であって、パイプをパンチに外嵌する工程と、パンチをY軸+方向及び一方向に移動して、Y軸方向切断部でパイプをY軸方向に切断する工程と、パイプをX軸+方向及び一方向に移動して、X軸方向切断部でY軸方向に切断された個所からX軸方向に切断する工程からなるパイプ切断方法。
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