JP2011031347A - ワークの切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】火花や切粉の発生が無く、誰でも簡単に、ワークを切断する。
【解決手段】切断すべきワークＷを往復運動させる往復運動機構２０と、ワークの往復運動領域を運動方向で２つに分けるように配置され往復運動させられるワークを漸次食い込ませてワークを切断に至らしめる切断刃３１と、切断刃をワークに向けて移動させる切断刃移動機構４０と、切断刃を所望量ずつワークに向けて前進させ前進した切断刃が後退できないように保持する切断刃前進機構５０とを備え、切断刃移動機構により切断刃をワークに向けて移動させワークの表面に当接させ当接状態を検出し切断加工を開始する際の原点を設定し、ワークが２つに分けられた一方の領域から他方の領域に進入が完了した後であって他方の領域から一方の領域に再進入する前に、切断刃前進機構を作動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵庫、エアコンに使用されているコンプレッサーなどのケーシング（以下、ワークという。）を、その軸線方向に沿って切断するワークの切断装置に関する。

従来のコンプレッサーのケーシングなどのワークを切断する方法としては、ソーや砥石をワークに当接させソーや砥石の切削作用により切断する方法がある。また、ガスやプラズマやレーザーによる火炎をワークに接触して火炎や高熱による熔解作用により切断する方法がある。

しかしながら、ソーや砥石の切削作用によりワークを切断する方法では、火花の発生があるので、ワークに付着する油に引火したり発煙が発生したりガスが発生したりするなどの障害が発生することがあった。切削加工に伴う切粉の発生も避けられないので、周囲への粉塵被害も発生することがあった。

また、ガスやプラズマやレーザーによる火炎の熔解作用によりワークを切断する方法では、ガスやプラズマやレーザーの取り扱いに特別な技術や資格が必要であり、誰でもが簡単に実施することができるというものでは無く、さらに安全上の対策を講ずる必要があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、火花や切粉の発生が無く、特別な技術や資格が無くても誰でも簡単に、ケーシングなどのワークを切断することができる切断装置を提供することにある

上記課題を解決するために、本発明では、以下のような手段を採用した。
（１）ワークを漸次食い込ませて切断に至らしめる切断刃と、前記切断刃により運動領域が運動方向で２つに分けられるように前記ワークを前記切断刃に対して相対的に往復運動させる往復運動機構と、前記切断刃を所望量ずつ前記ワークに向けて前進させるとともに前進した切断刃が後退できないように保持する切断刃前進機構とを備え、前記往復運動機構の作動により前記ワークが前記２つに分けられた一方の領域から他方の領域に進入が完了した後であって前記他方の領域から前記一方の領域に再進入する前に、前記切断刃前進機構を作動させる切断刃漸次前進手段とを備えた。
（２）前記切断刃を前記ワークに向けて移動させる切断刃移動機構と、当該切断刃移動機構を作動させて前記切断刃を前記ワークに向けて移動させて前記ワークの表面に当接させ当接状態を検出して切断加工を開始する際の原点を設定する原点設定手段とを備えた。
（３）前記切断刃の形状が極薄円板状形状を呈し、ほぼ中心位置で回転自在に支持されている。
（４）前記原点設定手段におけるワークの表面への切断刃の当接を前記切断刃が受ける反力の増大により検出する。
（５）前記切断刃が受ける反力の変化により前記ワークと切断刃との相対位置関係を決定して前記切断刃漸次前進手段による切断刃前進機構の作動タイミングとする。
（６）前記ワークが前記往復運動機構により往復運動させられるワーク保持機構により保持され、当該ワーク保持機構が前記ワークを前後端から挟持する一対の挟持爪を有し、各挟持爪がこれらの中間点から等距離を保って接離させられる。
（７）前記切断刃移動機構及び切断刃前進機構において切断刃を前進駆動させる駆動機構が共用されている。
（８）前記切断刃前進機構が、前記切断刃を前進させるシリンダーと、当該シリンダーに駆動用流体を送り込むプランジャーとを備え、前記プランジャーが駆動用流体の溜め置かれる貯留室と、当該貯留室に出没可能に設けられた弁体と、当該弁体を出没駆動する弁体駆動機構と、前記弁体が突出した際に前記貯留室内の駆動用流体が前記シリンダーに押し出され、前記弁体が退出する際に前記シリンダーから駆動用流体が逆流することを阻止する逆止弁機構とが設けられている。
（９）前記シリンダー内の駆動用流体の圧力を検出する圧力センサーが設けられ、当該圧力センサーによる検出圧力値に基づいて前記ワークと切断刃との相対位置関係を決定して前記切断刃漸次前進手段による切断刃前進機構の作動のタイミングとする。
（１０）前記切断刃移動機構が、前記切断刃を移動させるシリンダーを備え、前記シリンダー内の駆動用流体の圧力を検出する圧力センサーが設けられ、当該圧力センサーによる検出圧力値に基づいて前記原点設定手段におけるワークの表面への切断刃の当接を検出する。
（１１）前記切断刃前進機構が、前記切断刃を前進させるモーターと、当該モーターを所望量ずつ回転させる回転制御手段と、前記モーターの回転軸に設けられ回転軸が受ける反力を検出する荷重センサーとを備え、前記荷重センサーによる検出荷重値に基づいて前記ワークと切断刃との相対位置関係を決定して前記切断刃漸次前進手段による切断刃前進機構の作動のタイミングとする。

（１）往復運動機構を作動させてワークを往復運動させワークが切断刃の位置を通り越して一方の領域から他方の領域に進入した後から他方の領域から一方の領域に再進入するまでの間に切断刃前進機構を作動させて切断刃を所望量だけ前進させ、切断刃を直前の位置からワーク側に所望量だけ突出させ、この後、往復運動機構の作動によりワークが逆方向に往復運動させられ、この際、切断刃は前記所望量だけ突出しているので、当該所望量だけ切断刃はワークに食い込み、これらの動作が往復運動機構による往復運動に連動して漸次行われることによりワークはその軸線方向に切断される。このように、切断刃のワークへの塑性加工的な食い込みにより切断加工を行うようにしているので、切粉や火花の発生もまったくなく、しかも、技術的に知識や資格なども必要とせず、簡単な機械操作ができる者であれば誰でも切断作業を行うことができる。
（２）ワークの切断動作に先立って、切断刃移動機構を作動させて切断刃をワークに向けて移動させてワークの表面に当接させ当接状態を検出して切断加工を開始する際の原点を設定し、次いで、往復運動機構を作動させてワークを往復運動させワークが切断刃の位置を通り越して一方の領域から他方の領域に進入した後から他方の領域から一方の領域に再進入するまでの間に、当該原点を基準として切断刃前進機構を作動させて切断刃を所望量だけ前進させ、切断刃を直前の位置からワーク側に所望量だけ突出させることができる。
（３）切断刃の形状が極薄円板状形状を呈し、ほぼ中心位置で回転自在に支持されているので、大きな駆動源が無くても、大きな塑性加工力（食い込み力）を発生させることができ、往復運動機構によるワークの移動を継続させることができ、切断刃に往復運動するワークを漸次食込ませて最終的に切断に至らしめることができる。
（４）原点設定手段において、切断刃が受ける反力の増大によりワークの表面への切断刃の当接を検出することができ、ワークの太さ（直径）が変化しても常に自動的に加工の原点の設定を行うことができ、段取り換えの簡素化や不必要化を図ることができる。
（５）切断刃が受ける反力の変化によりワークと切断刃との相対位置関係を決定(推定)して切断刃漸次前進手段における切断刃前進機構の作動タイミングとすることができ、ワークの肉厚（板厚）や胴長などが変化しても、自動的に切断刃前進機構を作動させて切断刃を前進させることができ、設定変更することなく、自動運転を行うことができる。
（６）ワークを前後端から挟持する一対の挟持爪をこれらの中間点から等距離を保って接離させることができ、常に各把持爪の中間位置にワークの胴長方向の中間位置が一致するようにワークを把持することができ、ワークの胴長に違いがあっても切断刃の位置に対して対称の往復運動をさせることができ、段取り換えの簡素化や不必要化を図ることができる。
（７）切断刃移動機構及び切断刃前進機構において切断刃を前進駆動させる駆動機構を共用したものでは、重複した機能を有するデバイスを重複して設けなくてもよいので、コストパフォーマンスが高まり、メンテナンス性も向上させることができる。
（８）弁体駆動機構により弁体を貯留室に突出させると貯留室内の駆動用流体がシリンダーに導かれて切断刃がワークに向けて所望量だけ前進させられ、切断刃はシリンダーにより後退できないように保持される。次の前進に備えて弁体駆動機構を駆動して弁体を貯留室から退出させる必要があるが、弁対が退出する際には逆止弁機構によりシリンダーからの駆動用流体の逆流が阻止されるので、一旦前進した切断刃は後退することはない。前回と同様に、弁体駆動機構により弁体を貯留室に突出させると貯留室内の駆動用流体がシリンダーに導かれて切断刃がワークに向けて所望量だけ前進させられる。
（９）シリンダー内の駆動用流体の圧力を検出する圧力センサーが設けられ、圧力センサーによる検出圧力値に基づいてワークと切断刃との相対位置関係を決定（推定）して切断刃漸次前進手段による切断刃前進機構の作動のタイミングとすることができ、ワークの肉厚（板厚）や胴長などが変化しても、自動的に切断刃前進機構を作動させることができ、設定を変更することなく、自動運転を行うことができる。
（１０）圧力センサーによる検出圧力値に基づいて原点設定手段におけるワークの表面への切断刃の当接を検出することができ、ワークの太さ（直径）が変化しても常に自動的に原点の設定を行うことができ、段取り換えの簡素化や不必要化を図ることができる。
（１１）荷重センサーによる検出荷重値に基づいてワークと切断刃との相対位置関係を決定(推定)し回転制御手段を作動させてモーターを所定量回転させることができ、ワークの肉厚（板厚）や胴長などが変化しても、自動的に切断刃前進機構を作動させることができ、自動運転を行うことができる。

本発明の実施の一形態に係るワークの切断装置を示す正面図である。 図１に示すワークの切断装置を示す側面図である。 図１に示すワークの切断装置の駆動回路装置を示す図である。 図３の一部を示す図である。 図３及び図４に示す駆動回路装置の動作を示す図である。 本発明の実施の一形態に係るワークの切断装置の動作を示す図である。 本発明の実施の一形態に係るワークの切断装置の動作を示す図である。 本発明の実施の一形態に係るワークの切断装置の切断作用を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る切断装置について説明する。

なお、本切断装置により切断するワークとしては、例えば冷蔵庫やエアコンに使用されていたコンプレッサーのケーシングのような、断面円形又は楕円形の金属製の筒状容器がある。このような筒状容器は、製品では両端が閉塞された形状をしているが、本切断装置により切断する前に、両端の閉塞部を切断して、外形ほぼ筒状の形状に事前に加工しておく。

図１及び図２に示すように、本切断装置１は、ワークＷを保持するワーク保持機構１０と、当該ワーク保持機構１０を往復運動させる往復運動機構２０と、ワークＷに食い込ませてワークＷを切断に至らしめる切断刃３１と、切断刃３１をワーク保持機構１０に保持されたワークＷに向けて移動させる切断刃移動機構４０と、切断刃３１を所望量ずつワークＷに向けて前進させるとともに、前進した切断刃３１が後退できないように保持する切断刃前進機構５０とを備えて概略構成される。

前記ワーク保持機構１０は、ワークＷを両端側から把持する２個一組の把持爪１１ａ，１１ｂと、一の把持爪１１ａが噛み合う右ねじ部と他の把持爪１１ｂが噛み合う左ねじ部とが同軸上に形成されたねじ軸１２と、ねじ軸を両持ち状態で保持する保持台１３と、後述するテーブル２上に固定されたガイドレール２８にスライド自在に係合するスライド脚部材１４とを備えている。そして、把持爪１１ａ，１１ｂ間にワークを設置してねじ軸１２を回転させると把持爪１１ａ，１１ｂがこれらの中間点から各把持爪１１ａ，１１ｂまでの距離を等間隔に保った状態で開閉させることができる。この動作により、常にワークＷをワーク保持機構１０の中心位置で把持することができる。

前記往復運動機構２０は、例えば電動モーターからなる回転モーター２１と、当該回転モーターの出力軸に連結された回転軸２２と、当該回転軸の端部に固定されたクランクロッド２３と、当該クランクロッド２３の先端に回転軸部材(ベアリング部材)２５を介して往復運動自在に連結された連結ロッド２４と、当該連結ロッド２４の他端に設けられ前記ワーク保持機構１０に連結される回転軸部材(ベアリング部材)２６と、切断装置１のテーブル２上に固定されたガイドレール２８とを備えている。

前記回転軸２２の中間部には、トリガープレート２７ａが回転軸２２と一体となって回転するように固定され、このトリガープレート２７ａを挟むようにフォトセンサーユニット２７ｂが配置されている。トリガープレート２７ａには周方向の一部分に少なくとも１カ所の切欠部が形成され、フォトセンサーユニット２７ｂではこの切欠部を検出することにより回転モーター２１に接続された回転軸２２の回転角度情報（ひいてはトリガープレート２３の回転位置情報や連結ロッド２４の揺動位置情報）を得ることができるようになっている。このような回転軸２１の回転角度情報に基づいて回転モーター２１の回転を制御することにより、前記往復運動機構２０によるワークＷの往復運動を制御することができる。例えば、回転モーター２１が所望の回転角度の時に、回転モーター２１の回転を停止させてワークＷの運動を停止させるといった制御を行うことができる。

なお、トリガープレート２７ａに形成する切欠部を複数とすれば、複数の回転位置情報を得ることができる。ロータリーエンコーダーのような連続的に回転角度を検出できる部品を利用すれば、連続的に回転位置情報を得ることができる。このように、複数ないし連続的に得られた回転位置情報に基づいて往復運動機構２０、切断刃移動機構４０、切断刃前進機構５０などの各種の制御を行うことができる。

切断刃３１は、真円形の極薄型円板状をしており回転軸３２により回転自在に切断刃保持部材３０に保持されている。切断刃３１の材料としては、ワークＷに食い込ませた場合に容易に変形したり摩耗したりすることがないとともにワークとの接触（衝突）により欠損が生じないように、高硬度でかつ高靱性の金属材料が使用される。

前記切断刃移動機構４０（本実施例では切断刃前進機構５０と兼用である。）は、前記切断刃保持部材３０に連結されたシリンダー４１と、切断刃保持部材３０を鉛直方向上下方向に案内するガイドロッド４２とを備えている。なお、切断刃移動機構４０（切断刃前進機構５０）には、ワークＷから切断刃３１が受ける反力を検出する圧力センサー６５（図３参照）が設けられている。

切断刃保持部材３０により保持された切断刃３１は、前記往復運動機構２０の往復運動領域を２つに分けるように、往復運動の上死点と下死点との間の中間部（本実施の形態では往復運動領域（ストローク）の中央部、以下同様）付近の上方に位置している。シリンダー４１の駆動による切断刃３１の移動方向は往復運動機構２０の往復運動方向と直角になっている。シリンダー４１により切断刃３１を前進移動させると、切断刃３１は往復運動の上死点と下死点との間の中間部付近に向けて下降移動させられ、下死点との間の中間部付近に位置するワークＷに直角に当接する。

図３に基づいて、本切断装置の駆動回路装置６０について説明する。

切断刃移動機構４０（切断刃前進機構５０）のシリンダー４１の一の室４１ａには、油空圧変換器６１ａの油室が油圧配管６３を介して接続され、シリンダー４１の他の室４１ｂには、油空圧変換器６１ｂの油室が油圧配管６４を介して接続されている。油空圧変換器６１ａの空気室には空気圧配管６１ｃが接続され、油空圧変換器６１ｂの空気室には空気圧配管６１ｄが接続されている。これらの空気圧配管６１ｃ，６１ｄにはソレノイド６２が介挿されており、ソレノイド６２は３ポート切換形式のものとなっており、油空圧変換器６１ａ又は油空圧変換器６１ｂの空気室のどちらか一方に空気圧を作用させた状態、又は、どちらにも作用させない状態（中立位置）とを切り換えることができるようになっている。

前記油圧配管６４には油圧配管６４（シリンダー４１の一の室４１ｂ）内の圧力を測定・検出する圧力センサー６５及び切断刃３１の移動（高速移動）時などの開状態にされる開閉弁６６が直列に接続されている。圧力センサー６５により間接的に切断刃３１が受ける反力の測定や判定を行うようにしている。油圧配管６４にはバイパス用の油圧配管６４ｂが開閉弁６６を設けた油圧配管６４と並列に接続されており、油圧配管６４ｂには逆止弁６７，６８（本発明の逆止弁機構を構成する。）が直列に介挿されている。逆止弁６７，６８の間に、シリンダー４１の他の室４１ｂに駆動用流体としての作動油を送り込んで切断刃３１を所望量だけ前進させるためのプランジャー６９が接続されている。

プランジャー６９は、図４に示すように、作動油が溜め置かれる貯留室６９ａと、貯留室６９ａに出没可能に設けられた弁体６９ｂと、弁体６９ｂにより仕切られた空気室６９ｃ，６９ｄと、基端部付近にねじ部６９ｈが形成され弁体６９ｂと対向する部分に形成されたねじ部に螺合させられねじ部６９ｈの螺合量を調整することにより弁体６９ｂ側への突出量が調整されるストッパー６９ｇとを備えている。前述したように貯留室６９ａは油圧配管６４ｂに接続され、空気室６９ｃ，６９ｄにはそれぞれ空気圧配管６９ｅ，９６ｆが接続されている。空気圧配管６９ｅ，６９ｆにはソレノイド７０が介挿されており、ソレノイド７０は２ポート切換形式のものとなっており、プランジャー６９の空気室６９ｃ又は空気室６９ｄのどちらか一方に空気圧を作用させる状態に切り換えることができるようになっている。

弁体６９ｂを前進させるには、ソレノイド７０を切り換えて空気室６９ｄに空気圧配管６９ｆを通して空気圧を導くと、図５（ａ）に示すように、弁体６９ｂは反対の空気室６９ｃ側に移動し、弁体６９ｂが貯留室６９ａ内に進入する。弁体６９ｂの侵入により貯留室６９ａ内の作動油が油圧配管６４ｂ内に押し出される。これにより、押し出された作動油（図中の網掛け部分）が逆止弁６７を通して油圧配管に流入しシリンダー４１の他の室４１ｂ内に流入する。これにより、切断刃３１は所望量だけ前進させられる。

次の切断刃３１の前進の準備をするために、弁体６９ｂを貯留室６９ａから退出させる。ソレノイド７０を切り換えて空気圧配管６９ｅを通して空気室６９ｃに空気圧を導く。この結果、図５（ｂ）に示すように、弁体６９ｂは貯留室６９ａから退出し、逆止弁６８を介して油空圧変換器６１ｂの油室の作動油がプランジャー６９の貯留室６９ａ内に流入する。この際、逆止弁６７によりシリンダー４１の他の室４１ｂからの逆流が阻止され、前回前進させられた切断刃３１は逆戻りすることなく前回前進後の位置に残留させられる。

次に、図６及び図７に基づいて本切断装置による切断工程について説明する。本ワークの切断装置による切断工程は、ワーク保持機構１０に保持された円筒状のワークＷを往復運動機構２０により上死点と下死点との間を往復運動させ、ワークＷに向けて下降して停止している切断刃３１をワークＷに少しずつ線状に噛み込ませ、この動作を複数回の往復運動の過程で複数回行わせて、最終的にワークＷの肉厚分を切断に至らしめるものである。

初期段階では、ワーク保持機構１０が往復運動機構２０の上死点（待機位置）若しくは上死点付近で停止している。ワーク保持機構１０の回転軸１２を回転して挟持爪１１ａ，１１ｂの間隔を開いた後、ワークＷをワーク保持機構１０の挟持爪１１ａ，１１ｂの間に載置し、その後回転軸１２を逆回転させることによりワークＷをワーク保持機構１０に保持・固定する。

切断装置１のスタートスイッチを押すと、往復運動機構２０が作動を開始しワーク保持機構１０が往復運動を開始する。

往復運動機構２０に設けたトリガープレート２７ａとフォトセンサー２７ｂとによりワーク保持機構１０に保持されたワークＷの軸方向中間部が切断刃３１の直下若しくは直下付近になった段階で往復運動機構２０による駆動を一旦停止する。

次いで、開閉弁６６を開位置に切り換えソレノイド６２を切り換えて、空気圧配管６１
ｄを通して油空圧変換器６１ｂの空気室に空気圧を作用させて、油空圧変換器６１ｂの油室内の作動油に圧力を加える。これにより、作動油が油圧配管６４を通ってシリンダー４１の他の室４１ｂ内に急速に導かれ、シリンダー４１に連結された切断刃保持部材３０（切断刃３１）がワークＷに向けて前進（下降）させられる（図６（ａ）参照）。切断刃３１がワークＷに当接すると、油圧配管６４内の圧力が急激に増大するが、この圧力増大が油圧配管６４に介挿してある油圧センサー６５により検出される。切断刃３１がワークＷに当接したと判断して、開閉弁６６を閉位置に切り換えるとともに、ソレノイド６２を中立位置に切り換えシリンダー４１の他の室４１ｂへの作動油供給を停止して、切断刃３１の移動（下降）を一旦停止させる。この切断刃３１の位置が切断加工を開始する原点に設定される。この設定するプロセスを実現する手段は、本発明の原点設定手段を構成する。

この後、往復運動機構２０の駆動を再開して、ワーク保持機構１０により保持されたワークＷの往復運動を再開する。ワークＷは切断刃３１の位置を通り越した後に（図６（ｂ）参照）、下死点に達して反転して逆向きに往復運動を行おうとする。

ワークＷが切断刃３１の位置を通り越した後であって再びワークＷと接触する前に、ソレノイド７０を切り換えて、空気圧配管６９ｆを通してプランジャー６９の空気室６９ｄに空気圧を導入し、プランジャー６９の弁体６９ｂを貯留室６９ａに侵入させる。この結果、弁体６９ｂにより排除された作動油は油圧配管６４を介してシリンダー４１の室４１ｂに押し出され、シリンダー４１により切断刃３１を所望量δだけ下降させられる（図７（ａ）参照）。所望量δはプランジャー６９の弁体６９ｂが排除する貯留室６９ａ内の作動油の体積により一義的に決定される。この切断刃３１を前記所望量δだけ下降させるプロセスを実現する手段は、本発明の切断刃漸次前進手段を構成する。

なお、ストッパー６９ｇの突出量を調整することにより所望量δは無段階で調整することができる。ストッパー６９ｇの突出量を多くすると、排除する作動油の体積が少なくなるので所望量δは小さくなり、逆にストッパー６９ｇの突出量小さくすると排除する作動油の体積は多くなるので、所望量δは大きくなる。

ワーク保持機構１０は下死点で反転して逆向きに往復運動を開始する。往復運動が進むと、ワークＷはワークＷの表面よりも所望量δだけ移動（下降）して停止している切断刃３１に接触するようになる（図７（ｂ）参照）。切断刃３１が回転軸３２において回転しながらワークＷに食い込む。往復運動機構２０による往復運動力が食い込み力を上回れば、食い込んだ状態が継続して逆方向への往復運動に伴ってワークＷの表面が線状に塑性変形させられる。食い込み力が上回るように所望量δを必要な量に設定しておく。なお、所望量δをより大きくしても食い込み力に余裕がある場合には極力所望量δを大きく設定する。所望量δが小さすぎると切断に至るまでの往復運動の回数が多くなって切断の生産性が良くないからである。

このように往復運動機構２０により移動させられるワークＷが切断刃３１により切断される場合の切断刃３１及びワークＷに係る反力などについて、図８を参照して説明する。

すなわち、所望量δに対して切断刃３１の直径Ｄが十分大きい時には、切断刃３１がワークＷから受ける反力（以下、ベクトルＩという。）は、ワークＷが移動させられる力（以下、ベクトルＩＩという）に対して直角に近くなる。ベクトルＩの水平方向成分Ｉxに対して垂直方向成分Ｉyが非常に大きくなる。ここで、垂直方向成分ＩyはワークＷに食い込んで塑性変形させる力となる。Ｉxの大きさに対してベクトルＩＩの大きさが少しでも大きければ往復運動機構２０によるワークＷの移動を継続させることができる。ＩyはベクトルＩＩに対して非常に大きな力となっており、ワークＷを塑性変形させる大きな動力源が無くても、往復運動させて切断刃３１をワークＷに漸次食い込ませて最終的に切断に至らしめることができる。

換言すれば、切断刃３１の直径Ｄが所望量δよりも十分大きい場合、例えば、Ｄ／δ＜２００の場合には、前記反力Ｉの駆動力方向の成分Ｉxと駆動力方向と直交する方向の成分Ｉyとの比率が約１：７程度となり、駆動力方向と直交する方向の成分Ｉy（反力Ｉ）は駆動力方向の成分Ｉxよりもかなり大きく（約７倍に）なる。したがって、駆動力方向の成分Ｉxよりもわずかでも駆動力ＩＩが上回れば、大きな駆動源が無くても、反力Ｉや駆動力方向と直交する成分Ｉyに相当する大きな塑性加工力（食い込み力）を発生させることができ、前記往復運動機構によるワークの移動を継続させることができ、切断刃に往復運動するワークを漸次食込ませて最終的に切断に至らしめることができる。

往復運動が継続されてワークＷは上死点（待機位置）に向けて移動させられる。この上死点に近づくと、切断刃３１はワークＷから外れる。切断刃３１がワークＷから外れると、切断刃３１のワークＷから受ける反力が急激に低下し、シリンダー４１の室４１ｂ内の圧力が急激に低下するので、この圧力低下が圧力センサー６５により検出されると、プランジャー６９の弁体６９ｂを再び貯留室６９ａ内に進入させて、貯留室６９ａ内の作動油が油圧配管６４を通してシリンダー４１の別の室４１ｂ内に押し出され切断刃３１を所望量δだけ移動（下降）させる。前述した原点位置から見た場合にはδ＋δ＝２δだけ下降した状態となる。この切断刃３１をさらに所望量δだけ下降させるプロセスを実現する手段は、本発明の切断刃漸次前進手段を構成する。

往復運動が継続されてワークＷは上死点から下死点に向けて移動させられ、再びワークＷは切断刃３１に衝突し、上述の場合と同様に、前回の食い込み位置からさらに所望量δだけ深い位置に噛み込んで線状の溝が塑性変形により形成される。

以上のような動作を繰り返すことにより、ワークＷへの線状の溝が片道でδ（往復で２δ）深くなっていき、溝の深さがワークの板厚に達するとワークＷが切断に至らしめられる。

ワークＷの切断が完了した後は、往復運動機構２０によりワーク保持機構１０が上死点と下死点との中間部付近に向かうと切断刃３１はワークＷに接触しないかワークＷの内部空間に接触する。このとき、切断刃３１が受ける反力は切断中の反力よりもかなり小さくなるので、圧力センサー６５によりこのような圧力低下が検出された場合に、切断が完了したと推定（決定）して、終了処理のトリガーとする。

すなわち、開閉弁６６を開位置にした後ソレノイド６２を切り換えて油空圧変換器６１ａの空気室に空気圧配管６１ｃを通して空気圧を作用させて、油空圧変換器６１ａの油室内の作動油をシリンダー４１の一の室４１ａに作動油を導入し、シリンダー４１により切断刃３１を上方に移動（上昇）させる。さらに、往復運動機構２０によるワークＷの往復運動を上死点（待機位置）付近で停止させる。これにより、一連の切断工程が終了する。

なお、本実施の形態に係るワークの切断装置では、切断刃３１がワークＷから受ける反力からワークＷと切断刃３１との相対位置関係を推定（決定）し、切断刃漸次前進手段における切断刃前進機構５０を起動するタイミングとしているが、切断刃３１とワークＷとの相対位置関係を、例えば、切断刃３１の位置をワークＷが完全に抜けたことなどを、フォトセンサーやレーザー光やリミットスイッチなどのセンサーにより検出し、その検出結果から切断刃漸次前進手段に規定する条件となったと判断して切断刃前進機構を作動させて切断刃３１を所望量δだけ前進させるようにしてもよい。この場合には、ワークＷの胴長や往復運動機構２０の往復運動ストロークからワークＷが切断刃３１の手前側から完全に通り越した状態となることが確実な場合に限るべきである。反力などを検出しないで無条件で切断刃を前進させると、通り越していないワークに切断刃が衝突して切断刃前進機構などが損傷するおそれがあるからである。

また、前記切断刃移動機構４０やこれを利用する原点設定手段を設けないで、原点を手動で決定して切断刃３１を機械的に固定するなどの方法を採用することができる。

１ ワークの切断装置
１０ ワーク保持機構
１１ａ，１１ｂ 把持爪
１２ ねじ軸
１３ 保持台
２０ 往復運動機構
２１ 回転モーター
２２ 回転軸
２３ クランクロッド
２４ 連結棒
２５，２６ 回転軸
２７ センサー
２７ａ トリガープレート
２７ｂ フォトセンサーユニット
２８ ガイドレール
３０ 切断刃保持部材
３１ 切断刃
３２ 回転軸
４０ 切断刃移動機構
４１ シリンダー
５０ 切断刃前進機構
６０ 駆動回路
６１ａ，６１ｂ 油空圧変換器
６２ ソレノイド
６３，６４ 油圧配管
６５ 圧力センサー
６６ 開閉弁
６７，６８ 逆止弁
６９ プランジャー
６９ａ 貯留室
６９ｂ 弁体
６９ｃ,６９ｄ 空気室
６９ｅ，６９ｆ 空気圧配管
６９ｇ ストッパー
７０ ソレノイド
Ｗ ワーク

Claims (11)

1. ワークを漸次食い込ませて切断に至らしめる切断刃と、前記切断刃により運動領域が運動方向で２つに分けられるように前記ワークを前記切断刃に対して相対的に往復運動させる往復運動機構と、前記切断刃を所望量ずつ前記ワークに向けて前進させるとともに前進した切断刃が後退できないように保持する切断刃前進機構とを備え、前記往復運動機構の作動により前記ワークが前記２つに分けられた一方の領域から他方の領域に進入が完了した後であって前記他方の領域から前記一方の領域に再進入する前に、前記切断刃前進機構を作動させる切断刃漸次前進手段とを備えたこと特徴とするワークの切断装置。
2. 前記切断刃を前記ワークに向けて移動させる切断刃移動機構と、当該切断刃移動機構を作動させて前記切断刃を前記ワークに向けて移動させて前記ワークの表面に当接させ当接状態を検出して切断加工を開始する際の原点を設定する原点設定手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載のワークの切断装置。
3. 前記切断刃の形状が極薄円板状形状を呈し、ほぼ中心位置で回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１記載のワークの切断装置。
4. 前記原点設定手段におけるワークの表面への切断刃の当接を前記切断刃が受ける反力の増大により検出することを特徴とする請求項２記載のワークの切断装置。
5. 前記切断刃が受ける反力の変化により前記ワークと切断刃との相対位置関係を決定して前記切断刃漸次前進手段による切断刃前進機構の作動タイミングとすることを特徴とする請求項１記載のワークの切断装置。
6. 前記ワークが前記往復運動機構により往復運動させられるワーク保持機構により保持され、当該ワーク保持機構が前記ワークを前後端から挟持する一対の挟持爪を有し、各挟持爪がこれらの中間点から等距離を保って接離させられることを特徴とする請求項１記載のワークの切断装置。
7. 前記切断刃移動機構及び切断刃前進機構において切断刃を前進駆動させる駆動機構が共用されていることを特徴とする請求項２記載のワークの切断装置。
8. 前記切断刃前進機構が、前記切断刃を前進させるシリンダーと、当該シリンダーに駆動用流体を送り込むプランジャーとを備え、前記プランジャーが駆動用流体の溜め置かれる貯留室と、当該貯留室に出没可能に設けられた弁体と、当該弁体を出没駆動する弁体駆動機構と、前記弁体が突出した際に前記貯留室内の駆動用流体が前記シリンダーに押し出され、前記弁体が退出する際に前記シリンダーから駆動用流体が逆流することを阻止する逆止弁機構とが設けられていることを特徴とする請求項１記載のワークの切断装置。
9. 前記シリンダー内の駆動用流体の圧力を検出する圧力センサーが設けられ、当該圧力センサーによる検出圧力値に基づいて前記ワークと切断刃との相対位置関係を決定して前記切断刃漸次前進手段による切断刃前進機構の作動のタイミングとすることを特徴とする請求項７記載のワークの切断装置。
10. 前記切断刃移動機構が、前記切断刃を移動させるシリンダーを備え、前記シリンダー内の駆動用流体の圧力を検出する圧力センサーが設けられ、当該圧力センサーによる検出圧力値に基づいて前記原点設定手段におけるワークの表面への切断刃の当接を検出することを特徴とする請求項２記載のワークの切断装置。
11. 前記切断刃前進機構が、前記切断刃を前進させるモーターと、当該モーターを所望量ずつ回転させる回転制御手段と、前記モーターの回転軸に設けられ回転軸が受ける反力を検出する荷重センサーとを備え、前記荷重センサーによる検出荷重値に基づいて前記ワークと切断刃との相対位置関係を決定して前記切断刃漸次前進手段による切断刃前進機構の作動のタイミングとすることを特徴とする請求項１記載のワークの切断装置。

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