JP2015139862A - 丸管の切断装置および切断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】剛性の低い丸管を、変形を防ぎながら効率的に切断できる切断装置および切断方法を提供する【解決手段】切断装置は、互いに回転軸が平行になるよう、かつ水平に取り付けられ、丸管が載置される少なくとも2本の下ローラーを含む支持台と、互いに回転軸が平行になるよう取り付けられた少なくとも2本の上ローラーを含み、上ローラーおよび下ローラーの回転軸が平行となる状態で、上ローラーを丸管上方に所定の押圧で当接させる押え部と、支持台の下ローラーの下方に取り付けられ、丸管の下方を切断する切断部とを備え、上ローラーまたは下ローラーの少なくとも1本は、切断部が丸管を切断する間に丸管を回転させる駆動ローラーである。【選択図】図1

Description

本発明は、丸管の切断装置および切断方法に関する。
従来、円形状の断面を有する丸管を切断する切断装置において、丸管をその中心軸を中心に回転可能に支持し、鋸刃を入れた状態で丸管を回転させて切断する方法を採るものが知られている。
丸管を回転可能に支持する方法として、特許文献1は、丸管の外部下方の回転支持ローラーと、丸管の各端部に挿入したクランプローラーおよび駆動ローラーとによって、丸管を挟む方法を開示している。また、特許文献2は、丸管の外部から複数の支持ホイールで丸管を挟む方法を開示している。また、特許文献3は、丸管の外部下方の受けローラーと、丸管の外部を取り囲むチェーンとによって丸管を支持する方法を開示している。
このような方法を用いる支持機構においては、丸管との接触部の全部または一部が、丸管に局所的に接触しているため、丸管には接触部において大きな押圧が付加される。そのため丸管に所定以上の剛性がない場合、凹みが発生してしまう。さらに、回転のための駆動力を丸管の端部等に駆動ローラーや駆動チャック等を用いて局所的に付加する場合、駆動力によって丸管がねじれたり、駆動ローラー等の接触部分が押圧によって変形してしまう。
そのため、剛性の低いスパイラルダクト等の丸管を切断する場合、従来、以下に説明するような切断装置900が用いられていた。図7に切断装置900の斜視図を示す。切断装置900は、支持台901および切断部910を備える。支持台901の上部には、複数のローラー902が互いに平行に設置されている。ローラー902の各回転軸に垂直な断面において、ローラー902の回転軸はU字形状に連なる。切断部910は、例えばチップソーを含んで構成される。
丸管は、ローラー902によって支持されるよう、支持台901の上部に載置される。この状態で、切断部910を丸管上部に当接して上部の所定範囲の切断を行ったのち、安全のため切断部910を丸管から離して作動を停止し、丸管を変形させないよう注意を払いながら人手で丸管表面を押さえて所定角度回転させる。これを繰り返すことにより、丸管の切断を完了する。
特開平6−339773号公報 特表2006−528916号公報 特開2010−247283号公報
丸管は、例えばスパイラルダクトで定尺が4mのものがある。このような長さの丸管を上述のように手動で回転させる場合、丸管の長さが増すにつれ、1人の作業者では変形を防ぎながら回転させることが困難、あるいは回転させること自体が困難となり、回転に要する人手も増える。
また、1本の丸管を切断するために回転および切断の動作を交互に繰り返す必要があり、作業が煩雑である。さらに切断を複数回に分けて行うため、切断面にバリが出やすく品質確保が困難である。また、丸管上部を切断するため、切粉が高い位置で発生し、丸管内部や周囲に飛散しやすく作業環境の劣化を招くおそれがある。しかし、切粉の飛散を防止するため透明板等を設けると、丸管の回転や、切断部910の揚げ降ろし作業に支障が生ずるおそれがある。
本発明の目的は、上記課題を解決するため、剛性の低い丸管であっても、変形を防ぎながら効率的に切断できる丸管切断装置を提供することである。
本発明の一局面は、丸管の切断装置であって、互いに回転軸が平行になるよう、かつ水平に取り付けられ、丸管が載置される少なくとも2本の下ローラーを含む支持台と、互いに回転軸が平行になるよう取り付けられた少なくとも2本の上ローラーを含み、上ローラーおよび下ローラーの回転軸が平行となる状態で、上ローラーを丸管上方に所定の押圧で当接させる押え部と、支持台の下ローラーの下方に取り付けられ、丸管の下方を切断する切断部とを備え、上ローラーまたは下ローラーの少なくとも1本は、切断部が丸管を切断する間に丸管を回転させる駆動ローラーである。
本発明の他の局面は、丸管の切断方法であって、互いに回転軸が平行になるよう、かつ水平に取り付けられた少なくとも2本の下ローラーに丸管を載置する工程と、互いに回転軸が平行になるよう取り付けられた少なくとも2本の上ローラーを含み、上ローラーおよび下ローラーの回転軸が平行となる状態で、丸管上方に所定の押圧で当接させる工程と、上ローラーまたは下ローラーの少なくとも1本を回転駆動することによって丸管を回転させる工程と、丸管を1回転させる間、丸管の下方を切断する工程とを含む。
本発明によれば、剛性の低い丸管であっても、変形を防ぎながら効率的に切断できる切断装置および切断方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る切断装置の正面図および側面図 本発明の一実施形態に係る切断装置の部分正面図および部分側面図 本発明の一実施形態の一変形例に係る切断装置の正面図および拡大側面図 本発明の一実施形態の他の変形例に係る切断装置の正面図 本発明の一実施形態の他の変形例に係る切断装置の要部図 本発明の一実施形態の他の変形例に係る切断装置の正面図、側面図、上面図 従来の丸管切断装置の斜視図
(実施形態)
本発明の一実施形態に係る切断装置100について説明する。
図1の(a)に切断装置100の正面図を示し、図1の(b)に、側面図を示す。切断装置100は、支持台101と、押え部121とを含む。支持台101には、少なくとも2本の下ローラー102が、互いに回転軸が平行になるよう、かつ水平に取り付けられている。また押え部121には、少なくとも2本の上ローラー122が互いに回転軸が平行になるよう取り付けられている。支持台101と押え部121とは支柱131によって連結されている。押え部121はシリンダー123を備え、上ローラー122が上下方向に移動可能となっている。また、上ローラー122と下ローラー102とは回転軸が互いに平行となるよう取り付けられている。
支持台101は、下ローラー102より下方に切断部103を備える。切断部103は、水平かつ下ローラー102の回転軸に垂直な方向に、移動可能に取り付けられている。切断部103は、丸管を切断する手段として、例えば、チップソーのような丸鋸刃104を有する。押え部121の上ローラー122の少なくとも1つは、モーター等によって回転される駆動ローラーである。
丸管の切断手順を以下に説明する。
(1)押え部121が上方に位置し、かつ、切断部103の丸鋸刃104が下ローラー102から離れて位置している状態で、丸管を、支持台101の下ローラー102に、切断箇所の位置合わせをしながら、丸管が下ローラー102の間に位置するように載置する。
(2)押え部121を下方に移動し、上ローラー122を丸管上方に所定の押圧で当接させる。
(3)上ローラー122に含まれる駆動ローラーを回転し、丸管を回転させる。丸鋸刃104を回転させながら、切断部103を丸管下方の所定位置に移動し、丸鋸刃104の丸管下方に切り込ませ、切断を開始する。所定位置は、丸管の回転軸と丸鋸刃104の回転軸とが、鉛直方向からみて一致する位置が好ましい。図2の(a)に、この状態の切断装置100の部分正面図を示し、図2の(b)に、部分側面図を示す。
(4)丸管が1回転して、切断が完了する。
(5)切断部103を下ローラー102から離れた位置に移動し、丸鋸刃104の回転を止め、駆動ローラーの回転を停止するとともに押え部121を上方に移動する。
(6)切断された丸管を取出す。
下ローラー102間の間隔、上ローラー122間の間隔は、丸管を載置し、または、押さえるため丸管の直径未満であることが要求される。これらの間隔は調整可能であることが好ましく、具体的な間隔は、安定的に丸管を保持するため丸管の直径等に基づいて適宜設定すればよい。
丸鋸刃104の種類、大きさ、切断時の回転速度は、とくに限定されず、丸管の直径、材質、厚さ等に基づいて適宜設定すればよい。また、駆動ローラーの切断時の回転速度も、とくに限定されず、同様に適宜設定すればよい。また、上ローラー122を駆動ローラーとしてもよいし、下ローラー102を駆動ローラーとしてもよいし、上ローラー122および下ローラー102の両方を駆動ローラーとしてもよい。
また、切断後の2つの丸管を、ともに継続して保持するため、切断部103の丸鋸刃104は、鉛直方向からみて各ローラーの中間部を通過することが好ましい。
また、下ローラー102と切断部103の丸鋸刃104とが干渉するのを防止するため、下ローラー102は、丸鋸刃104の通過予定位置において、部分的に径を小さくして空隙を形成してもよい。あるいは、下ローラー102は、2つのローラー部材を、回転軸が一致した状態で、丸鋸刃104の通過予定位置において間隔を隔てて、直列に結合して構成してもよい。これにより、切断部103および丸鋸刃104の位置調整の自由度が高くなり、より安定的な切断条件を実現しやすくなる。2つのローラーの間隔が離れすぎると、丸管の切断箇所近傍を安定的に保持しにくくなるため、例えば10cm以下とすることが好ましい。例えば2つのローラーの間隔は6cmとし、ここに各ローラー部材の軸を保持する部品と丸鋸刃104が通過する空隙とを設けてもよい。上ローラー122、下ローラー102は、それぞれ、このように複数のローラー部材から構成されてもよい。
下ローラー102、上ローラー122の長さは、丸管の剛性、切断前の丸管の長さ等に基づいて適宜選択すればよいが、同一の長さで対向して丸管を挟むことで、丸管の上下の押圧を等しくして、丸管の歪みを抑制することが好ましい。とくに、丸鋸刃104の通過予定位置の両側において、それぞれ20cm以上であることが好ましい。これにより、丸管の広い範囲に押圧が均等化され、丸管が変形することを抑止できるとともに、切断時に丸管の位置がぶれることを抑止できる。また、40cm以下であることが好ましい。これにより、上ローラー122の重量が抑制され、上ローラー122の自重によって丸管を押さえる場合に、切断後の丸管の長さが短く例えば1m以下であっても押し潰されることを抑止できる。以上により、例えば30cmとすることが好適である。
上ローラー122が丸管に当接する際の押圧は、丸管の剛性等に応じて、凹みやねじれが発生せず、かつ、確実に丸管を回転駆動できるよう定めればよい。押圧は、上ローラー122を含む押え部121の自重を用いてもよく、エア圧力等でより強い押圧を実現してもよい。例えば、丸管が、薄板材で構成される空調用スパイラル管の場合、押え部121の15kg重以上30kg重以下、とくに好ましくは20kg重以上25kg重以下の自重によって、好適に保持することができる。また、上ローラー122、下ローラー102と、丸管とは、例えば、各ローラーの長さ方向にわたって接触幅3mm以上6mm以下の範囲で接触し、押圧が均等化される。押圧の設定は、エアーシリンダー、圧力センサー等を用いて、種々の方法で実現可能である。また、小さい押圧で回転駆動できるように、上ローラー122、下ローラー102の表面には摩擦の大きい素材を用いてもよい。
また、切断部103の周囲には、覆い板132を設けてもよい。図1は覆い板132を設けた例を示している。覆い板132は、例えば支持台101および支柱131に取り付けられる。覆い板132を設けることにより、切粉の飛散を防止できる。また、覆い板132の内部に集塵機を備えることにより、効率的に集塵することができる。覆い板132は、切断動作を監視できるよう、例えば透明なアクリル板であることが好ましい。
また、支持台101には、鼓形ローラー105が設けられてもよい。図3の(a)に、切断装置100に鼓形ローラー105を設けた切断装置200の正面図を示し、図3の(b)に、鼓形ローラー105部分の拡大側面図を示す。鼓形ローラー105は、下ローラー102の回転軸の延長方向に沿って、回転軸が、水平かつ下ローラー102の回転軸と垂直になるよう設置されている。鼓形ローラー105は、1本以上設置され、丸管の切断前あるいは切断後の支持を行う。丸管は、鼓形ローラー105に載置したのち人手で移動してもよく、鼓形ローラー105がモーター等によって回転することで移動してもよい。また、切断箇所の位置合わせは、例えば丸管表面のマーキング等に基づいて、目視で行ってもよくセンサー等によって行ってもよい。
鼓形ローラー105は、それぞれの両端から中央に向かうにつれて径が狭まる形状を有し、載置された丸管は、その最下部が丸管の径によらず一定の高さとなる。下ローラー102の高さまたは間隔は、丸管を鼓形ローラー105から下ローラー102に移動した際、最下部の高さが変動しないように、丸管の径に応じて調整される。なお、この調整の良否は、例えば丸管の移動時の端部の浮き上がりを観察することで容易に確認することができる。鼓形ローラー105を用いることにより、丸管の最下部の高さをその径によらない一定値にできるため、これを位置合わせの基準とすることで、下ローラー102の位置調整を容易に行うことができ、また、切断部103等の位置調整の頻度を最小限度にとどめることができる。なお、鼓形ローラー105の代わりに他の搬送手段を用いてもよい。
なお、切断装置100、200には、種々の機能部を付加することが可能である。一例として、図4に、切断装置200にマーキング部106を付加した切断装置300の正面図を示す。切断装置300の支持台101には、インクジェットヘッダ(不図示)を備えたマーキング部106が取り付けられている。マーキング部106のインクジェットヘッダは、鼓形ローラー105上に載置された切断前の丸管の表面近傍を移動可能であり、丸管に、各種の管理番号や、切断予定位置のマーキング等の印刷を行う。マーキングされた丸管は、その後下ローラー102上に移動され、上述の切断処理が実行される。なお、インクジェットヘッダは、図4に示す位置以外の箇所に設置されてもよい。例えば、上ローラー122および下ローラー102の間の位置にインクジェットヘッダが設置されてもよい。この場合、切断処理とほぼ同時に丸管の管理番号等を印刷することができる。
以上のような本発明に係る切断装置においては、スパイラルダクトのような剛性の低い丸管であっても、上ローラー122および下ローラー102が、押圧が局所的に集中することを避け、変形を抑制しながら回転させることができる。そのため従来の回転に要する人手を削減できる。本切断装置が切断可能な丸管の材質、長さ、径等は、とくに限定されない。本切断装置は、例えばスパイラルダクト、SGP管等、その他の金属またはプラスチック製の円形の断面を持つパイプ類全般の切断に用いることができる。本切断装置は、とくに直径80mm〜250mm、厚さ0.6mm〜1.2mmの丸管の切断に好適に用いることができるが、これに限定されない。また、丸鋸刃104の丸管への切り込み深さを、従来のチップソー等の刃の出し幅より大きく設定することができる(例えば従来の20mm以下の出し幅から30mm以上の切り込み深さに増加できる)ため、例えば、半径の差が20mm〜25mmである内管および外管とこれらの間に詰められた断熱材等とからなる、二重管と呼ばれる丸管を切断することも可能である。また、1本の丸管を切断するのに、回転および切断の動作を交互に繰り返す必要がなく、作業効率を向上できるとともに、丸管の切断面にバリが出にくく品質を向上できる。また、丸管の下部を切断位置とするため、切粉が低い位置で発生し、丸管内部や周囲に飛散しにくく、良好な作業環境を維持しやすい。さらに覆い板132で覆う場合、より確実に切粉の飛散を防止できる。
下ローラー102が、直列に接続された2つのローラー部材から構成されている場合、切断後の丸管を搬出しやすくするよう、少なくとも一部が下降するようにしてもよい。図5に、下ローラー102の切断後の丸管が載置される部分が下降した状態の各要部の正面図、側面図、斜視図を示す。このように下ローラー102の一部が下降することによって、切断後の丸管が、下降した下ローラー102側に転がるため、転がった先に、例えば、図示しない受け具や搬出手段を設けることができ、丸管の順次搬出が容易となり作業効率が向上する。また、切断後の丸管の転がりを支援するため、丸管を転がり方向に押し出す押し具を設けてもよい。
以下に、切断前の丸管を鼓形ローラー105に載置しやすくするための一構成例を説明する。図6の(a)、(b)、(c)に支持台101の正面図、側面図、上面図を示す。なお、実際には、正面図、上面図において、紙面右側には切断部103等が接続するが、図示を省略する。支持台101の一側方には、傾斜を有する載置面を備える傾斜台141が接続されている。傾斜台141と支持台101の鼓形ローラー105との間には、ストッパー142が設けられている。傾斜台141には、切断前の丸管を、鼓形ローラー105による搬送方向に平行に、複数本載置可能である。ストッパー142が、各種センサの出力や所定の設定等に基づいて、丸管の搬送および切断処理とタイミングを整合させて下降、上昇することによって、丸管を1本ずつ通過させる。これにより丸管が順次鼓形ローラー105上に転がり、載置される。
鼓形ローラー105上での丸管の搬送方法は限定されないが、ここでは一例として、丸管の搬送方向終端をチャックで保持して搬送する例を、説明する。図6の(a)には、丸管を搬送中のチャック143およびエアホース144を示してある。チャック143は、支持台101の一端から切断部103までの範囲を移動可能であり、傾斜台141から鼓形ローラー105上に転がって載置された丸管の終端を保持し、図示しない切断部103に向けて丸管を搬送する。チャック143は、例えば図示しないベルト等によって駆動される。ここで、チャックは、丸管を鼓形ローラー105上で移動させることができればよく、強力な保持力を有さず、丸管を変形させない簡易なものを用いることができる。チャック143は、丸管の予め設定された切断箇所が切断されるよう、丸管を切断部103に送る。
チャック143は、丸管の切断時には、丸管が回転可能なように保持状態を解除してもよいし、丸管を保持したまま丸管の回転に随伴してもよい。エアホース144は、チャック143によって保持され、一端が丸管の終端に近接しており、他端は図示しない集塵機に接続されている。丸管の切断中に丸管内部に発生する切粉は、エアホース144によって吸い取られる。これにより、切粉の散乱をより効果的に防止することができる。
切断後の丸管の終端側が、所望の長さを切り取った後の不要部分として余った場合、チャック143は、不要部分の終端を保持して、支持台101の上記一端側に搬送する。支持台101には所定の長さにわたって鼓形ローラー105が設けられていない領域があり、その側方には、傾斜を有する傾斜板145が設けられている。不要部分はこの領域を通過する際に、傾斜板145上に転がり落ち、所定箇所に収集される。これにより、不要部分を効率的に回収することができる。鼓形ローラー105が設けられていない領域の長さは、例えば、切断前の丸管が少なくとも2つ以上の鼓形ローラー105によって安定的に支持される程度に短く、かつ、切断後の不要部分が鼓形ローラー105による支持が得られず確実に転がり落ちる程度に長くなるように、切断前の丸管の長さおよび想定される不要部分の長さに応じて適宜設定すればよく、また、各種長さに対応できるよう、可変に設定できるようにしてもよい。また、図6に示すように、この領域において、切断前の丸管の支持を補助するとともに、不要部分の転がり方向を規制するため、鼓形ローラー105を構成する1対のローラー部材の片方を省略したローラー107を設けてもよい。
以上により、丸管の搬送、切断、搬出が容易化され作業効率が向上する。なお、以上説明した各構成要素は適宜省略して実施可能である。また、本発明の切断装置は、丸管であれば剛性の高い鋼管の切断にも適用可能である。また、本発明は、上述の切断装置や、これと同様の装置を用いて丸管を切断する方法にも向けられる。本発明によれば、丸管の切断に係る一連の作業工程が大幅に効率化され、製造業や建設業等の各種産業への貢献の程度はきわめて大きい。
本発明は、丸管の切断装置および切断方法に有用であり、とくに、スパイラルダクト等の剛性の低い丸管の切断装置および切断方法に有用である。
100、200、300 切断装置
101 支持台
102 下ローラー
103 切断部
104 丸鋸刃
105 鼓形ローラー
106 マーキング部
107 ローラー
121 押え部
122 上ローラー
123 シリンダー
131 支柱
132 覆い板
141 傾斜台
142 ストッパー
143 チャック
144 エアホース
145 傾斜板
900 切断装置
901 支持台
902 ローラー
910 切断部

Claims (13)

  1. 丸管の切断装置であって、
    互いに回転軸が平行になるよう、かつ水平に取り付けられ、丸管が載置される少なくとも2本の下ローラーを含む支持台と、
    互いに回転軸が平行になるよう取り付けられた少なくとも2本の上ローラーを含み、前記上ローラーおよび前記下ローラーの回転軸が平行となる状態で、前記上ローラーを前記丸管上方に所定の押圧で当接させる押え部と、
    前記支持台の前記下ローラーの下方に取り付けられ、前記丸管の下方を切断する切断部とを備え、
    前記上ローラーまたは前記下ローラーの少なくとも1本は、前記切断部が前記丸管を切断する間に前記丸管を回転させる駆動ローラーである、切断装置。
  2. 前記上ローラーおよび前記下ローラーは、前記切断部の両側にそれぞれ20cm以上の長さを有する、請求項1に切断装置。
  3. 前記所定の押圧は、15kg重以上30kg重以下である、請求項1に記載の切断装置。
  4. 前記支持台は、前記下ローラーの回転軸の延長方向に沿って、回転軸が、水平かつ前記下ローラーの回転軸と垂直になるよう設置され、切断前あるいは切断後の前記丸管を支持し、前記丸管の径によらず前記丸管の最下部の高さを一定値にする、少なくとも1本の鼓形ローラーをさらに含み、
    前記下ローラーの高さまたは間隔は、前記丸管の最下部の高さが前記一定値に等しくなるよう調整される、請求項1に記載の切断装置。
  5. 切断前または切断後の前記丸管にマーキングを行うマーキング部をさらに備える、請求項1に記載の切断装置。
  6. 前記下ローラーの中間部は、前記切断部の一部が前記丸管の切断の際に通過する空隙を有する、請求項1に記載の切断装置。
  7. 前記切断部の周囲に覆い板をさらに備える、請求項1に記載の切断装置。
  8. 前記下ローラーの少なくとも1つは、直列に接続された少なくとも2つのローラー部材から構成され、切断後の前記丸管の取り出し時に、前記ローラー部材の少なくとも一部が下降する、請求項1に記載の切断装置。
  9. 前記支持台に接続され、傾斜した載置面を有する傾斜台と、前記傾斜台に載置された前記丸管の前記支持台への転がりを制御するストッパーとをさらに備える、請求項4に記載の切断装置。
  10. 前記支持台に載置された前記丸管の端部を保持し、前記支持台上で前記丸管を搬送するチャックをさらに備える、請求項4に記載の切断装置。
  11. 前記チャックは、エアホースを保持して前記丸管の前記端部に近接させ、前記エアホースは前記丸管の切断時に、前記丸管の内部に発生する切粉の吸引に用いられる、請求項10に記載の切断装置。
  12. 前記丸管の切断後、前記丸管の前記端部を含む部分が不要部分である場合、前記チャックは、前記不要部分を前記支持台上で前記切断部から離れる方向に搬送し、前記不要部分は、所定位置において前記鼓形ローラーによる支持が解除され前記支持台から離脱する、請求項10に記載の切断装置。
  13. 丸管の切断方法であって、
    互いに回転軸が平行になるよう、かつ水平に取り付けられた少なくとも2本の下ローラーに丸管を載置する工程と、
    互いに回転軸が平行になるよう取り付けられた少なくとも2本の上ローラーを含み、前記上ローラーおよび前記下ローラーの回転軸が平行となる状態で、前記丸管上方に所定の押圧で当接させる工程と、
    前記上ローラーまたは前記下ローラーの少なくとも1本を回転駆動することによって前記丸管を回転させる工程と、
    前記丸管を1回転させる間、前記丸管の下方を切断する工程とを含む、切断方法。
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