JP2017013194A - リング切り出し方法及び端材治具 - Google Patents

Abstract

【課題】端材からリングをその厚さに関わらず高精度に切り出すことができて、ワークを有効利用できるリングの切り出し方法及び端材治具を提供すること。【解決手段】ワークの外周面をチャック２４によって把持するとともに、前記チャック２４から突出したワークの端部を輪切りにしてリングを切り出す。前記ワークの端材２６を端材治具３１に保持し、その端材治具３１を介して端材２６を前記チャック２４に把持させて、端材２６からリングを切り出す。【選択図】図１０

Description

本発明は、管材からリングを切り出すための切り出し方法及び端材を把持するための端材治具に関する。

管材からリングを切り出すための切り出し方法が特許文献１及び特許文献２に開示されている。
特許文献１に開示された切り出し方法は、管材が回転可能なガイドチューブ内に挿通され、管材のガイドチューブから突出した部分の先端がストッパに突き当てられるとともに、ストッパとガイドチューブとの間において管材がチャックによって把持される。そして、ガイドチューブとチャックとの間の部分において、管材がカッタによって輪切りにされてリングが切り出される。この場合、リングの軸方向の長さは前記ストッパとカッタとの間の間隔によって決定される。

特許文献２に開示された切り出し方法は、管材が円筒状の保持部材内に挿入されるとともに、管材はその内面側からカッタによって輪切りにされて、リングが切り出される。切り出されたリングは押し出し部材によって保持部材の端面の開口から外部に押し出される。

実開平６-６３２２４号公報 特開２００４-３１４２８０号公報

特許文献１の技術においては、前記のように切り出されるリングの軸方向長さは、カッタとストッパとの間の間隔によって決定されるが、カッタとストッパとの間にチャックが存在するために、軸方向長さが短いリングを切り出すことは困難である。また、カッタを介したチャックの反対側に位置するガイドチューブは管材を挿通させるのみで、管材を把持する機能を有しないため、管材が端材部分のように短い場合は、その管材が傾斜するおそれがある。このように、管材部分が傾斜すると、高精度の切断が不可能になるため、管材としてある程度以上の長さが必要になる。従って、切断の最終工程において端材が生じた場合、その端材は長いものとなり、不経済である。

特許文献２の技術においては、薄いリングを切り出すことは可能であるが、管材は円筒状の保持部材内に挿入されているだけであって、チャックに把持されているものではない。このため、管材が傾いて、高精度切断が困難になるばかりでなく、管材が保持部材内で回ってしまい、切断動作の効率が低下するおそれもあった。

本発明の目的は、管材の端材からリングを高精度に切り出すことができるリングの切り出し方法及び端材治具を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明においては、管材の外周面をチャックによって把持するとともに、前記チャックから突出した管材の端部を輪切りにしてリングを切り出すリング切り出し方法において、前記管材の端材を端材治具に保持し、その端材治具を介して前記端材を前記チャックに把持させて、前記端材からリングを切り出すことを特徴とする。

従って、端材は、端材治具に把持されて、その端材治具を介して工作機械のチャックに把持される。このため、端材が短くても、その端材の把持代の不足分を端材治具によって確保できて、端材をチャックに安定して把持させることができ、高精度加工が可能になるとともに、材料の無駄を少なくして材料を有効に利用できる。

本発明によれば、端材からリングを高精度に切り出すことができるとともに、材料を有効利用できる。

ワークとリングを示す斜視図。 ワークを工作機械にチャックした状態を示す簡略図。 端材の正面図。 端材治具の本体部分を示す斜視図。 端材治具を示す斜視図。 図５とは異なる方向から見た端材治具の斜視図。 端材治具のピストン関連部分を示す簡略図。 ピストンとスライダとを示す斜視図。 カムとスライダとを示す断面図。 端材治具の使用状態を示す断面図。 同じく端材治具の使用状態を示す側面図。 端材治具に端材を取付けた状態を示す側面図。

以下に、この発明を具体化した実施形態を図面に従って説明する。
はじめに、本実施形態のリング切り出し方法を説明する。
図１及び図２に示すように、ステンレススチールよりなる管材ワーク（以下、単にワークという）２１は円筒形に形成され、各部の寸法は、例えば、切り出し加工前の長さが２０００ｍｍ（ミリメートル），外径が９０ｍｍ，内径が８０ｍｍで、従って、管壁の厚さｔは５ｍｍである。そして、このワーク２１が輪切りにされて、ワーク２１から、例えば、図３に示すように、幅ｗ（軸方向寸法）が４ｍｍの薄板状のリング２２が多数枚切り出される。

すなわち、図２に示すように、ワーク２１はその先端がストッパ２３に突き当てられるとともに、外周面が工作機械の複数のチャック片２４１よりなるチャック２４によって把持され、その把持状態においてワーク２１はチャック２４の回転により自身の軸心を中心にストッパ２３とともに連続回転される。そして、ストッパ２３とチャック２４との間において、ワーク２１は複数枚のブレード２５によって輪切りにされて前記リング２２が切り出される。ここで、ワーク２１の先端側のブレード２５の刃先ほどワーク２１側に突出している。従って、リング２２は、ワーク２１の先端側からブレード２５の枚数に従った枚数だけ順次切り出される。つまり、前記ブレード２５の刃先の配列ピッチが１枚のリング２２の幅ｗとなる。そして、ブレード２５によって所定枚数分だけリング２２が切り出された後は、チャック２４の把持が緩められて、ワーク２１がリング２２の切り出しによって短くなった分だけ矢印方向に前進されて、再度ストッパ２３に突き当てられて、リング２２の切り出しが再開される。

このようにして、ワーク２１から所定の枚数分のリング２２の切り出しを１サイクルとして複数サイクルの切り出しが実行されると、最後に、図３に示すように、端材２６が残る。この端材２６の軸方向長さは、前記チャック２４による把持代と、前記ストッパ２３とチャック２４との間の距離とによって決定される。つまり、ワーク２１の残り長さが、前記把持代と、前記ストッパ２３とチャック２４との間の距離との合計長さより短くなったときに端材２６が生じる。

この端材２６は、図５及び図６に示す端材治具３１に把持された状態でチャック２４に把持されて、再度リング２２の切り出しが実行される。
そこで、前記端材２６を把持するための端材治具３１の構成を説明する。

図４〜図６に示すように、円筒状の連結胴３２の両端にはハウジング部材３３，３４が同一軸心上において互いに逆向きになった対称状態で連結されている。このハウジング部材３３，３４と連結胴３２とによって端材治具３１の治具本体３５が形成されている。

図７に示すように、前記ハウジング部材３３，３４のエアシリンダを構成するハウジング３６内にはピストン３８のヘッド３８１が収容されている。そのヘッド３８１とハウジング３６の底壁３６１との間には、駆動手段としてのスプリング４０が圧縮状態で介在されて、このスプリング４０によりピストン３８はそのロッド３８２が突出する方向に付勢されている。

図８に示すように、前記ピストン３８のロッド３８２の先端部には、等間隔をおいた３箇所にカム部４１が形成されている。図４及び図７に示すように、ハウジング３６の頂壁３７には放射方向に延びるガイド溝３９が等間隔をおいて３箇所に形成されており、これらのガイド溝３９にはスライダ４２が移動可能に収容されている。なお、図７においては、理解を容易にするために、カム部４１やスライダ４２が１８０度隔てて描かれているが、実際にはこのような表われ方はない。そして、図７〜図９に示すように、スライダ４２の端部のフォロワ部４３が前記カム部４１に係合されていて、ピストン３８の移動に基づくカム作用によってスライダ４２が内外方向（図７の上下方向）に移動される。

一方のハウジング部材３４の頂壁３７の外側面の中心には受け部４４が図示しないねじによって着脱可能に固定されている。
図４に示すように、一方のハウジング部材３４のハウジング３６の周壁には給気口４５が貫設されている。

そして、両ハウジング部材３３，３４において、通常は、前記スプリング４０の付勢力によってピストン３８がハウジング３６からの突出方向に位置されており、カム部４１の作用により、各スライダ４２が外方に移動されている。この状態で、一方のハウジング部材３４においては、前記給気口４５に給気ノズル（図示しない）が接続されて、ハウジング３６内にエアが圧入されると、ピストン３８がスプリング４０の付勢力に抗して後退し、カム部４１の作用によってスライダ４２が内方に移動される。給気口４５から前記吸気ノズルが外されると、給気口４５を介してハウジング３６内のエアが排出され、それにともなって、スプリング４０の付勢力によってピストン３８が復帰され、スライダ４２が外側に移動される。

図５，図１０及び図１１に示すように、一方のハウジング部材３３側のスライダ４２には被把持手段としての円弧状をなす３枚の被把持部材４６がその内面に突設した脚４７において固定されている。被把持部材４６の外周面には装着溝５０が形成されており、各被把持部材４６を跨いで装着溝５０には被把持手段としての保持リング５１が装着されている。各被把持部材４６は前記治具本体３５内のスプリング４０によってスライダ４２を介して拡径側に付勢されているとともに、図示しない治具本体３５内の図示しないストッパにより所定の拡径位置において拡径方向への移動が制止される。この所定の拡径位置において、被把持部材４６の外周面が開放状態の前記チャック２４のチャック片２４１の内周面に対して僅かな間隙（例えば０．１ｍｍ）をおいて対向している。また、各被把持部材４６が前記所定の拡径位置に配置された状態において、前記保持リング５１の外径が被把持部材４６の外径よりわずかに小さく（例えば、０．１ｍｍ）なっている。さらに、保持リング５１の外周面の径は前記端材２６の外周面の径と同径または端材２６の外周面の径より僅かに小さくなっている。

図６，図１０及び図１２に示すように、他方のハウジング部材３４のスライダ４２には、把持手段としての３個の把持部材５２がその脚５３において固定されている。把持部材５２の端部には起立部５８が形成されるとともに、把持部材５２の外周面には摩擦係数の高いゴム材５７が貼着されている。そして、通常は、スプリング４０の付勢力によってスライダ４２を介して把持部材５２が外側の位置に配置されるようになっており、この状態において前記ゴム材５７の外周面が端材２６の内径位置より外側に位置される。ハウジング３６内へのエアの圧入によってピストン３８が後退されたときには、把持部材５２がスライダ４２を介して内方へ移動されて、ゴム材５７の外周面が端材２６の内径位置の内側に移動される。

次に、前記端材治具３１を用いた端材２６からの切り出し方法について説明する。
端材治具３１は、通常状態において、スプリング４０の付勢力に基づくカム作用によって被把持部材４６及び把持部材５２が外側に位置した状態にある。この状態で、給気口４５に給気ノズルを接続して、一方のハウジング部材３４側のハウジング３６内にエアを注入すれば、把持部材５２が内方に移動される。なお、前記エアは他方のハウジング部材３３側，すなわち被把持部材４６側のハウジング３６には注入されず、被把持部材４６は外側の位置を保持する。そして、図１２に示すように、把持部材５２上に端材２６を外嵌するとともに、端材２６の端面を起立部５８で位置規制し、給気ノズルを外してハウジング３６内の圧力エアを排出させる。このようにすれば、スプリング４０の付勢力により、把持部材５２が外側に復帰移動して、端材２６が把持部材５２によって内側から把持される。このとき、端材２６の外周面は、被把持部材４６の外周面より内径側の位置にある。

そして、工作機械のチャック２４を開いて、図１０に示すように、端材治具３１の被把持部材４６側をチャック２４内に位置させるとともに、端材２６をチャック２４から外方に突出させる。この状態で、ストッパ２３とは異なるストッパ６０を退避位置から前進位置に移動させて、ハウジング部材３４の受け部４４にそのストッパ６０を当接させ、端材治具３１及び端材２６の軸方向位置を規制する。そして、チャック２４を締めれば、まず、被把持部材４６が把持されて、スプリング４０の付勢力に抗して内方に移動される。そして、保持リング５１及び端材２６がチャック２４によって把持される。このとき、被把持部材４６が保持リング５１及び端材２６の外径位置よりわずかに外径側に突出しているため、前記のように、まず被把持部材４６がチャック２４に把持されて、その被把持部材４６がスプリングに付勢力に抗して内径側に移動される。このため、端材治具３１及び端材２６がチャック２４の軸心に対して傾斜されている場合は、端材治具３１及び端材２６の傾斜姿勢が矯正されて、それらの軸心がチャック２４の軸心と一致する。そして、この状態で、保持リング５１の外径が端材２６の外径より小さい場合は端材２６がチャック２４に把持された後に、保持リング５１がチャック２４に把持される。保持リング５１及び端材２６の外径が同じ場合は端材２６及び保持リング５１の双方がチャック２４に同時に把持される。そして、この把持状態においては、端材２６はチャック２４によって把持されるものの、保持リング５１によりチャック２４の把持方向へのさらなる移動が阻止されるため、端材２６に対して無理な力は作用しない。

このようにすれば、ブレード２５に対する端材２６の位置が定まり、この状態で前記と同様にチャック２４を回転させれば、端材２６が自身の軸心、すなわちチャック２４の軸心を中心に回転されて、ブレード２５によって端材２６が正確かつ円滑に輪切りにされて、複数枚のリング２２が切り出される。

従って、本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）ワーク２１の端材２６を端材治具３１に保持し、その端材治具３１を介して端材２６をチャック２４に把持させて、端材２６からリング２２を切り出すようにしたことにより、ワーク２１を歩留まり良く有効利用できて、材料の無駄遣いを少なくすることができる。

（２）端材２６の一端部及び端材治具３１の被把持部材４６及び保持リング５１がチャック２４によって把持されるため、チャック２４による把持代をチャック２４の軸心の延長方向の広い範囲にわたって長く形成することができる。このため、端材２６をチャック２４の軸心及びブレード２５に対して傾斜することなくチャック２４に適正に把持できて、切り出されるリング２２が薄いものであっても高精度加工が可能となる。

（３）端材２６の把持に先立って、被把持部材４６が把持されて、スプリング４０の付勢力に抗して後退し、その後に端材２６が把持される。従って、端材２６及び端材治具３１がチャック２４の軸心に対して傾斜している場合は、端材２６の把持に到る過程において、その傾斜が矯正されるため、高精度な輪切りが可能になる。

（４）端材２６から離れた位置において、端材２６の外径とほぼ等しい外径の保持リング５１が端材２６とともにチャック２４の把持力を受ける。これによって、端材２６を適切な圧力で傾斜することなく把持できるため、さらなる高精度加工が可能になる。

（５）端材治具３１の端面の受け部４４をストッパ６０に突き当てて端材２６をその軸方向において位置決めするようにしたことにより、端材２６の位置を高精度に維持できて、加工精度を向上できる。

（６）並設された複数枚のブレード２５によってリング２２を切り出すことにより、多数枚のリング２２を効率よく短時間で切り出すことができる。しかも、ブレード２５をチャック２４から離間する側のものほど切り込み方向に突出させて、リング２２をチャック２４から離間する側から順次切り出すようにしたことにより、ブレード２５に同時に作用する負荷を軽減できる。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化できる。
・端材２６が形成される前のワーク２１の切断時と同じストッパ２３に端材２６の端面を当てるようにすること。

・保持リング５１を省略すること。この場合、端材２６に対して作用するチャック２４による把持力が過大になることを防ぐために、被把持部材４６に作用するスプリング４０の付勢力を強くする必要がある。

・被把持部材４６を省略し、保持リング５１を端材治具３１の本体３５に固定すること。この場合、保持リング５１の軸方向長さを十分に確保することが好ましい。
・端材治具３１に把持されるワーク２１を長いワーク２１の最後に残された端材ではなく、最初から短いワーク２１を端材として取り扱って前記実施形態のように切り出し処理すること。

・受け部４４として、高さの異なるものを複数種類用意し、端材２６の長さに合わせた適切な高さのものを用いることができるようにすること。このようにすれば、端材２６の軸方向長さに合わせて、端材２６を適切な切り出し位置に配置できる。

２１…ワーク、２２…リング、２３…ストッパ、２４…チャック、２５…ブレード、２６…端材、３１…端材治具、３５…治具本体、６０…ストッパ。

Claims (5)

1. 管材の外周面をチャックによって把持するとともに、前記チャックから突出した管材の端部を輪切りにしてリングを切り出すリング切り出し方法において、
   前記管材の端材を端材治具に保持し、その端材治具を介して前記端材を前記チャックに把持させて、前記端材からリングを切り出すリング切り出し方法。
2. 前記端材治具の端面をストッパに突き当てて端材をその軸方向において位置決めし、その位置決め状態で端材を切り出す請求項１に記載のリング切り出し方法。
3. 並設された複数枚のブレードによってリングを切り出す請求項１または２に記載のリング切り出し方法。
4. 前記ブレードを前記チャックから離間する側のものほど切り込み方向に突出させて、前記リングを前記チャックから離間する側から順次切り出す請求項３に記載のリング切り出し方法。
5. 請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のリング切り出し方法に用いられる端材治具であって、
   治具本体の一端部に設けられ、前記チャックによって把持される被把持手段と、
   前記治具本体の他端部に設けられ、前記端材をその内側から把持する把持手段と、
   その把持手段を把持動作させるための駆動手段と
   を備えた端材治具。