JP2022070206A - パイプ切断装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】切断しようとするパイプの変形を最小化することができ、パイプの切断面に対する追加のフェーシング加工が必要なく、パイプを自動で切断することができるパイプ切断装置を提供する。【解決手段】中空ホール１１０が形成された本体１００；本体１００の中空ホール１１０に隣接して配置され、パイプＰを固定することができるパイプ固定部２００；中空ホール１１０の中心軸を中心として回転自在に本体１００に結合され、第１駆動部に連結されて回転制御される回転板３００；上記中心軸から離隔された地点の回転軸を中心として回転自在に回転板３００に結合されて回転板３００と共に回転され、第２駆動部に連結されて回転制御されるカム４５０；及び、回転板３００に結合されて回転板３００と共に回転され、カム４５０に接触されてカム４５０の回転により中心軸方向に切断チップ４３０が進入及び後退するように構成されたカッター部４００；を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、切断しようとするパイプを固定部に噛ませて固定させた後、カッター部がパイプの周りを回転しながらパイプを切断することができるパイプ切断装置に関する。
一般的にパイプを切断するときには金鋸やパイプ切断機などが使用される。
金鋸は鋸形態の切断機を用いてパイプを切断する方式で、パイプの切断面が粗く、切断面の内周縁及び外周縁にバリ（ｂｕｒｒ）が多く発生する。
図１のようにパイプ切断機は、円形の切断刃３０及びローラー４０を用いてパイプを圧着しながら切断する方式で、パイプを圧着しながらパイプ切断機を回転させることを繰り返してパイプを切断するため切断面の変形が生じ、切断部の微細な内部収縮が発生して外径が縮まり、溶接などに用いるためには切断面に対する追加のフェーシング（ｆａｃｉｎｇ）作業が必要である。そして、炭素鋼材質のローラーを用いて圧着するため、ステンレス材質のパイプを切断する場合は異種金属接触腐食が生じる。また、これら切断装置はいずれも手動式で切断作業に時間がかかるため生産性が低下するなどの短所がある。
ＫＲ１０－２００４５９０Ｂ１（２０１９．０７．２２．登録)
本発明は、上述のような問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、切断しようとするパイプの変形を最小化することができ、パイプの切断面に対する追加のフェーシング加工が必要ないパイプ切断装置を提供することにある。
また、本発明は、切断しようとするパイプを固定部に固定させた後、カッター部がパイプの周りを回転しながらパイプを自動で切断することができるパイプ切断装置を提供するものである。
上記のような目的を達成するための本発明のパイプ切断装置は、中心軸に沿って両面を貫通する中空ホールが形成された本体；上記中空ホールに隣接して配置され、切断しようとするパイプを固定することができるパイプ固定部；上記中心軸を中心として回転自在に上記本体に結合され、第１駆動部に連結されて回転制御される回転板；上記中心軸から離隔された地点の回転軸を中心として回転自在に上記回転板に結合されて上記回転板と共に回転され、第２駆動部に連結されて回転制御されるカム；及び、上記回転板に結合されて上記回転板と共に回転され、上記カムに接触されてカムの回転により上記中心軸方向に切断チップが進入及び後退するように構成されたカッター部；を含んでなることができる。
また、上記カッター部は、一側がヒンジで回転板に回転自在に結合され、他側に切断チップが結合されたチップホルダー；及び、上記ヒンジに結合され、一端が上記回転板に固定され、他端が上記チップホルダーに固定されて、上記チップホルダーをカムに密着させる復帰スプリング；を含むことができる。
上記カッター部は、上記チップホルダーに結合された位置調節プレートをさらに含み、上記位置調節プレートは上記チップホルダーに従って移動及び位置固定が可能に形成されることができる。
また、上記回転板を回転させる第１駆動部及び上記カムを回転させる第２駆動部は、単一の駆動モータを用いることができる。
また、上記第１駆動部は、上記回転板と同軸上に配置されて回転板に結合された第１回転ギア；及び、上記第１回転ギアに噛み合わされ上記駆動モータに結合された駆動ギア；を含み、上記第２駆動部は、上記回転板と同軸上に配置されて上記本体に回転自在に結合された第２回転ギア；上記駆動モータに結合された駆動ギア；及び、上記第２回転ギアと駆動ギアとの間に噛み合わされて上記第２回転ギアと駆動ギアとを連結する一つ以上の連結ギア；を含むことができる。
また、上記第１回転ギア及び第２回転ギアは、互いに異なる角速度で回転されることができる。
本発明のパイプ切断装置は、パイプを圧着しないためパイプの変形を最小化することができ、パイプの切断面がきれいに切断されるためパイプの切断面に対する追加のフェーシング加工が必要ないという長所がある。
また、固定されたパイプの周りをカッター部が回転しながらパイプを切断するにあたって、カッター部が回転することによってカッター部の切断チップが自動でパイプの中心方向に進入及び後退しながら切断がなされることができるため、生産性及び効率性が向上するとの長所がある。
従来のパイプ切断機を示した組立て斜視図である。 本発明の一実施例によるパイプ切断装置を示した組立て斜視図、右側面図及び正面断面図である。 本発明の一実施例によるパイプ切断装置を示した組立て斜視図、右側面図及び正面断面図である。 本発明の一実施例によるパイプ切断装置を示した組立て斜視図、右側面図及び正面断面図である。 本発明の一実施例によるパイプ切断装置において回転板及びカムの作動構造を示した図面である。 本発明の一実施例によるパイプ切断装置において、パイプの切断前及び切断後の状態の切断チップの位置を示した図面である。 本発明の一実施例によるパイプ切断装置において、パイプの切断前及び切断後の状態の切断チップの位置を示した図面である。 本発明の一実施例によるパイプ切断装置においてパイプの外径サイズによって相対的に小さい外径のパイプを切断する場合、切断チップの位置が調節されたことを示した図面である。 本発明の一実施例によるパイプ切断装置においてパイプが固定されるパイプ固定部の詳しい構造を示した正面断面図及び側面断面図である。 本発明の一実施例によるパイプ切断装置においてパイプが固定されるパイプ固定部の詳しい構造を示した正面断面図及び側面断面図である。
以下、上記のような構成を有する本発明のパイプ切断装置を添付図面を参考として詳しく説明する。
図２乃至図４は、本発明の一実施例によるパイプ切断装置を示した組立て斜視図、右側面図及び正面断面図であり、図５は、本発明の一実施例によるパイプ切断装置においてパイプの中心軸を基準に回転するカッター部及び上記カッター部においてパイプの中心側に進入及び後退する切断チップの作動構造を示した図面である。
図示されているように、本発明の一実施例によるパイプ切断装置は大きく、本体１００、パイプ固定部２００、回転板３００、カム４５０及びカッター部４００を含んで構成されることができる。また、本発明のパイプ切断装置は、第１駆動部及び第２駆動部をさらに含んで構成されることができる。
本体１００はベース１３０の上面に固定され、本体１００は他の部品が固定又は結合される基本構造物である。本体１００は長手方向に両面を貫通する中空ホール１１０が形成されて、切断しようとするパイプＰが中空ホール１１０を通過して挿入されることができる。そして、本体１００には中空ホール１１０に隣接して一側面に凹状に装着溝１２０が形成され、装着溝１２０に固定ブロック２１０が挿入されることができる。
また、パイプ固定部２００は、切断しようとするパイプを加圧して固定する役割をすることができる。パイプ固定部２００は、本体１００の中空ホール１１０に隣接するように配置され、本体１００に結合されることができる。そして、パイプ固定部２００はパイプを固定及び固定解除できる多様な構造で形成されることができ、一例として、パイプ固定部２００はパイプが中央部を貫通するように挿入された状態でパイプの外周面を包み外側から内側に加圧して固定できる構造で形成されることができる。
回転板３００は本体１００に回転自在に結合され、中央部の両面が貫通された円板状に形成されることができる。そして、回転板３００は、本体１００に形成された中空ホール１１０の中心軸と同軸上に配置され、中心軸を中心として回転されることができる。ここで、回転板３００は第１駆動部によって回転制御されるように構成され、第１駆動部は第１回転ギア３１０及び駆動モータ３５０の駆動軸に結合されて回転される駆動ギア３４０を含むことができる。そして、回転板３００の一面には同軸上に第１回転ギア３１０が固定されて回転板３００と第１回転ギア３１０が共に中心軸を中心として回転されることができ、第１回転ギア３１０は駆動ギア３４０に連結されることができる。そうして、駆動モータ３５０が作動すると、これに連結された回転板３００が回転されることができる。
カム４５０は、回転板３００の回転中心である中心軸から半径方向に離隔された位置で回転板３００に結合されて回転板３００と共に回転されることができる。このとき、カム４５０は回転軸３３１を通して回転板３００に結合されて、回転軸３３１を中心として回転作動することになる。このようなカム４５０は、図６及び図７に示されているように、回転中心である回転軸３３１を基準として半径方向に最小直径である部分と最大直径である部分が形成されることができる。このとき、カム４５０は、最小直径である部分から円周方向に沿って徐々に直径が大きくなり、最大直径である部分を基点として直径が再び小さくなる形態に形成されることができる。ここで、カム４５０は第２駆動部によって回転制御されるように構成され、第２駆動部は第２回転ギア３２０、駆動ギア３４０及び連結ギアを含むことができる。第２回転ギア３２０は回転板３００と同軸上に配置され、本体１００に回転自在に結合されることができる。また、第２回転ギア３２０は、カム４５０に回転軸３３１で連結されたカム回転ギア３３０に噛み合わされることができる。また、第２回転ギア３２０は、第２－１連結ギア３２１及び第２－２連結ギア３２２を介して駆動ギア３４０に連結されることができる。そうして、回転板３００を回転させる第１回転ギア３１０とカム４５０を回転させる第２回転ギア３２０が単一の駆動モータ３５０によって回転されるように構成されることができる。このとき、第２回転ギア３２０は、第２－１連結ギア３２１及び第２－２連結ギア３２２によって第１回転ギア３１０とは異なる角速度で回転されることができる。そうして、回転板３００が回転される間、カム４５０は回転板３００上で回転軸３３１を中心として回転することができる。そして、第１駆動部及び第２駆動部の動力伝達方式は、ギア以外にもベルトなどを用いた方式など多様な動力伝達方式が利用されることができる。
カッター部４００は、チップホルダー４１０、復帰スプリング４２０及び切断チップ４３０を含んで構成されることができ、ガイドブロック４１２及び位置調節プレート４４０をさらに含むことができる。チップホルダー４１０は一側が回転板３００にヒンジ４１１で結合されて、ヒンジ４１１を中心としてチップホルダー４１０が回転自在に形成されることができる。そして、チップホルダー４１０は他側にパイプＰを切断可能な切断チップ４３０が結合されることができる。また、チップホルダー４１０の他側の端部に隣接してガイドブロック４１２が配置され、ガイドブロック４１２は回転板３００に固定されることができる。また、ガイドブロック４１２はガイド溝が凹状に形成され、ガイド溝にチップホルダー４１０の他側の端部が挿入されてガイド溝に沿ってチップホルダー４１０の回転移動がガイドされることができる。復帰スプリング４２０は、一例としてコイルスプリングであり得、復帰スプリング４２０は螺旋状に巻かれた部分がヒンジ４１１に嵌められた状態で円筒形の一側から半径方向に延出した素線部分が回転板３００に固定され、円筒形の他側から半径方向に延出した素線部分がチップホルダー４１０に固定されることができる。そうして、復帰スプリング４２０によりチップホルダー４１０は常にヒンジ４１１を基準として時計方向に回転されようとする復元力が作用する状態になり得る。位置調節プレート４４０はチップホルダー４１０に結合され、チップホルダー４１０の一側と他側を連結する方向に移動及び位置固定が可能に形成されることができる。そして、位置調節プレート４４０は、一例として楔形態に形成され、上側の傾斜面がカム４５０に接触された状態になり得る。そうして、切断しようとするパイプＰの外径サイズによって位置調節プレート４４０の位置を調節することにより、チップホルダー４１０の回転角度範囲が調節されることができ、これにより、切断チップ４３０が中心軸に向かって進入及び後退する範囲が調節されることができる。
そうして、パイプ固定部２００に切断しようとするパイプＰを挿入して長手方向にパイプの位置を調節し固定させた状態で、駆動モータ３５０を作動させると、回転板３００が回転され、回転板３００と共にカム４５０及びカッター部４００が中心軸を中心に回転されてカッター部４００がパイプＰの周りを回転するようになる。このとき、カム４５０が回転軸３３１を中心に回転されながらカッター部４００のチップホルダー４１０を押して切断チップ４３０がパイプＰの外側から内側方向に徐々に進入しながらパイプＰの切断がなされることができる。そして、パイプＰの切断が完了すると、復帰スプリング４２０の弾性によってチップホルダー４１０が時計方向に回転されて、切断チップ４３０がパイプを切断する前の元の位置に自動で復帰することができる。ここで、図６のようにカム４５０の最小直径地点がカッター部４００の位置調節プレート４４０に接触された状態のときが切断前及び切断後における切断チップ４３０が元の位置に復帰した位置になり得る。また、図７のようにカム４５０の最大直径地点がカッター部４００の位置調節プレート４４０に接触された状態のときがパイプの切断が完了した状態での切断チップ４３０の位置になり得る。
このようにパイプＰが切断面の隣接部位を圧着しないためパイプＰの変形を最小化することができ、パイプＰの切断面がきれいに切断されるためパイプＰの切断面に対する追加のフェーシング加工が必要ないとの長所がある。また、固定されたパイプＰの周りをカッター部４００が回転しながらパイプＰを切断するが、カッター部４００が回転されることによってカッター部４００の切断チップ４３０が自動でパイプの中心方向に進入及び後退しながら切断がなされることができるため、生産性及び効率性が向上するとの長所がある。
また、図８を参照すると、相対的に外径サイズが小さいパイプＰを切断する場合は位置調節プレート４４０の位置を右側に移動させてから固定して、切断チップ４３０がパイプＰの外径に隣接して位置するようにすることができる。
また、図９及び図１０を参照すると、パイプ固定部２００は、固定ブロック２１０、コレット２２０及び加圧部２３０を含んで構成されることができる。固定ブロック２１０は、本体１００の中空ホール１１０に隣接して一側面に凹状に形成された装着溝１２０に挿入されて装着されることができる。固定ブロック２１０は、中央部に両面を貫通する挿入ホールが形成されて全体的な形態がリング状に形成されることができる。そして、固定ブロック２１０は、円周方向に沿って二つ以上の部分に分割された形態に形成されることができ、一例として示されているように、二つの部分である第１ブロック２１１と第２ブロック２１２とから形成されることができる。また、第１ブロック２１１と第２ブロック２１２は、対向する円周方向の端部が互いに離隔され、端部間には弾性部材２１３がそれぞれ介在されることができる。パイプＰが貫通して据え置かれるコレット２２０は、固定ブロック２１０の挿入ホールに挿入される。このようなコレット２２０は、一般的に使われる公知の常用化された製品であり得る。加圧部２３０は、コレット２２０の内部に挿入されたパイプＰが固定されるように、固定ブロック２１０の外側を直接加圧してコレット２２０の内径を収縮させる作動を行う。このような加圧部２３０は一例として高さ方向に固定ブロック２１０の上側に備えられることができ、加圧部２３０は上下方向に移動可能に本体１００に結合されており、加圧部２３０の上端にはレバー２４０が回転自在に結合されることができる。そうして、レバー２４０を押すと、加圧部２３０が下方に移動して固定ブロック２１０の第１ブロック２１１を押すことになりパイプＰが固定されることができる。それ以外にも加圧部２３０は多様な形態で形成されることができる。
また、コレット２２０は複数備えられ、それぞれのコレット２２０は互いに外径が同一で内径が異なるように形成されることができる。すなわち、固定しようとする多様なパイプＰの外径サイズに対応する内径を有する複数のコレット２２０を備えることにより、固定ブロック２１０を取り替えることなくコレット２２０のみを取り替えて多様な外径のパイプＰを固定することができる。
また、本発明のパイプ切断装置は、パイプ長さ調節部５００をさらに含んで構成されることができる。
パイプ長さ調節部５００は、一例として、調節棒５１０及びストッパ５２０を含んで構成されることができる。調節棒５１０は、本体１００に結合される一側から本体１００の中心軸と並ぶように他側に延びた丸棒形態に形成されることができる。そして、本体１００には調節棒５１０の一側が挿入され中心軸方向に移動可能なホールが形成されることができ、本体１００には挿入された調節棒５１０の位置を固定できる固定装置が形成されることができる。また、調節棒５１０は本体１００に挿入されたホールを中心として回転自在に形成されることができる。また、ストッパ５２０は調節棒５１０の他側に結合されて固定されることができ、自由端部分が本体１００の中心軸上に配置されることができる。そうして、切断しようとするパイプＰの長さに該当する位置に調節棒５１０及びストッパ５２０を本体１００の中心軸方向に沿ってあらかじめ移動させて位置を固定し、パイプを左側から右側方向に押してパイプの端部がストッパ５２０に接するようにした後、パイプを固定すると、正確なパイプの切断作業を行うことができる。そして、パイプの長さ調節が必要ない場合はストッパ５２０を調節棒５１０を中心に回転させて本体１００の中心軸から遠く離隔された位置に移動させることができる。このようなパイプ長さ調節部５００は多様な方式で変形されることができる。
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、適用範囲が多様であることは勿論のこと、請求範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該本発明の属する分野において通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形実施が可能であることは勿論のことである。
１００：本体
１１０：中空ホール
１２０：装着溝
１３０：ベース
２００：パイプ固定部
２１０：固定ブロック
２１１：第１ブロック
２１２：第２ブロック
２１３：弾性部材
２２０：コレット
２３０：加圧部
２４０：レバー
３００：回転板
３１０：第１回転ギア
３２０：第２回転ギア
３２１：第２－１連結ギア
３２２：第２－２連結ギア
３３０：カム回転ギア
３３１：回転軸
３４０：駆動ギア
３５０：駆動モータ
４００：カッター部
４１０：チップホルダー
４１１：ヒンジ
４１２：ガイドブロック
４２０：復帰スプリング
４３０：切断チップ
４４０：位置調節プレート
４５０：カム
５００：パイプ長さ調節部
５１０：調節棒
５２０：ストッパ
Ｐ：パイプ

Claims (6)

  1. 中心軸に沿って両面を貫通する中空ホールが形成された本体；
    上記中空ホールに隣接して配置され、切断しようとするパイプを固定することができるパイプ固定部；
    上記中心軸を中心として回転自在に上記本体に結合され、第１駆動部に連結されて回転制御される回転板；
    上記中心軸から離隔された地点の回転軸を中心として回転自在に上記回転板に結合されて上記回転板と共に回転され、第２駆動部に連結されて回転制御されるカム；及び、
    上記回転板に結合されて上記回転板と共に回転され、上記カムに接触されてカムの回転により上記中心軸方向に切断チップが進入及び後退するように構成されたカッター部；
    を含んでなるパイプ切断装置。
  2. 上記カッター部は、
    一側がヒンジで回転板に回転自在に結合され、他側に切断チップが結合されたチップホルダー；及び、
    上記ヒンジに結合され、一端が上記回転板に固定され、他端が上記チップホルダーに固定されて、上記チップホルダーをカムに密着させる復帰スプリング；を含む請求項１に記載のパイプ切断装置。
  3. 上記カッター部は、
    上記チップホルダーに結合された位置調節プレートをさらに含み、
    上記位置調節プレートは上記チップホルダーに従って移動及び位置固定が可能に形成されたことを特徴とする請求項２に記載のパイプ切断装置。
  4. 上記回転板を回転させる第１駆動部及び上記カムを回転させる第２駆動部は、単一の駆動モータを用いることを特徴とする請求項１に記載のパイプ切断装置。
  5. 上記第１駆動部は、上記回転板と同軸上に配置されて回転板に結合された第１回転ギア；及び、上記第１回転ギアに噛み合わされ上記駆動モータに結合された駆動ギア；を含み、
    上記第２駆動部は、上記回転板と同軸上に配置されて上記本体に回転自在に結合され、上記カムに連結されたカム回転ギアに噛み合わされた第２回転ギア；上記駆動モータに結合された駆動ギア；及び、上記第２回転ギアと駆動ギアとの間に噛み合わされて上記第２回転ギアと駆動ギアとを連結する一つ以上の連結ギア；を含む請求項４に記載のパイプ切断装置。
  6. 上記第１回転ギア及び第２回転ギアは、互いに異なる角速度で回転されることを特徴とする請求項５に記載のパイプ切断装置。
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