JP3951269B2 - Pipe cutting device and cutting method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はパイプに撓みを生じさせずに切断することができるパイプ切断装置及び切断方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のパイプ切断装置として、例えば、パイプの内側から切削して切断する装置が特許文献1、2に記載されている。
【0003】
特許文献1は、極めて変形し易い薄板状の周壁を有するパイプ(ドラム)から精度の良い金属リングを形成する装置が記載されている。この特許文献1によると、切刃ロールとウレタンパッドとを対にしたものを複数個、保持ブロックの先端に回転自在に保持し、これらを回転させながら保持ブロックごと更に回転させて切削する。このとき、パイプの外側に刃当てロールをあてると共に、該ドラムの内側にウレタンパッドを圧接させることで、パイプの撓みを防止しながら、ドラムの内側から切刃ロールにて切削するものである。
【0004】
特許文献2に記載された金属管の切断装置でも、自ら回転する複数個のロータリーシャーを金属管の内部に沿って更に回転させることで切削する構造を採用している。
【0005】
一方、パイプの側面を加圧してパイプをせん断する装置や方法については、特許文献3、4に記載されている。
【0006】
特許文献3に記載されたせん断加工法にあっては、くさぴの周囲に設けた複数割りの拡縮リング体を、パイプの内部に挿入して圧着し、この拡縮リング体で補強したパイプ側面をせん断する方法である。この方法によると、パイプは拡縮リング体で補強されているので、せん断部分に、つぶれなどの変形が生じず、精密にせん断されると記載されている。
【0007】
特許文献4のパイプ切断装置は、パイプの切断箇所に、受け用芯管と、切断長設定芯筒とをパイプ内部に挿入し、これら芯管相互の当接面にあたる箇所からパイプをせん断する装置である。この装置においても、受け用芯管と切断長設定芯筒とによってパイプの切断箇所を強化しながらパイプ側面をせん断する構造になっている。
【特許文献1】
特開平2001‐353612号公報
【特許文献2】
特開昭53‐80882号公報
【特許文献3】
特開平04‐210318号公報
【特許文献4】
特公昭49‐22022号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1及び2に記載されたパイプ切断装置では、いずれも、パイプの内部で回転する切刃ロールや切削刃を使用することで切断しようとするものであった。そのため、パイプの切断精度はこれらの切刃ロールや切削刃の精度に依存するものになっていた。
【0009】
すなわち、特許文献1や特許文献2のように、回転する切刃ロールや切削刃の刃先で薄板を切断するには、この刃先が極めて鋭利でなければならず、刃先が鈍ると、正確に切断することが困難になるばかりか、切断時に不必要な切子が増加する不都合もある。また、特許文献2で使用する切削刃では、必要に応じて切断の途中で切削刃を切り換える工夫も成されている。ところが、このような工夫が必要なことによって、切削刃がいかに鈍り易いかが伺える。
【0010】
しかも、切刃ロールや切削刃の刃先でパイプを切断する装置では、金属製のパイプでも、特に薄板状のパイプか、アルミ材等の柔らかい材質のパイプに限定されてしまう不都合もある。
【0011】
一方、特許文献3、4に記載されているせん断方式の切断装置では、切刃ロール等の刃先でパイプを切断する装置に比べ、比較的厚みのあるパイプを切断することが可能である。ところが、パイプの側面に強い圧力を与えてせん断するので、たとえパイプの内部に補強材を挿入したとしても、円歪率の変化を完全に防止することは困難であった。
【0012】
しかも、パイプ側面に直交するせん断力が加わるので、パイプの外側面から内側面にかけてせん断される部分は、パイプの内側面にバリが発生する不都合もある。このようにパイプ内部に生じたバリを除去するために、バリ取り加工などの2次加工が必要になっている。
【0013】
そこで本発明は、上述の課題を解消すべく創出されたもので、切断部分に歪みを生じさせず、しかも、パイプの内側面にバリや切子などが一切生じることなく切断加工することが可能なパイプ切断装置及び切断方法の提供を目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成すべく本発明の第1の手段は、パイプPの内部にスライド挿入する角錐形状のマンドレル10と、該マンドレル10の周囲に設けられ、マンドレル10のスライド距離により定位置にて互いの間隔が開閉する複数個の拡開刃20とを有し、一方、パイプの外周面に沿って挟着固定するクランプ30を配設すると共に、該クランプ30の端部に切断刃31を設け、クランプされたパイプPの内部からマンドレル10で拡開刃20を強制的に拡開し切断刃31に沿ってパイプPをせん断するパイプ切断装置において、マンドレル10は、断面4角形状乃至8角形状に形成され、前記拡開刃20はマンドレル10の各外側面に沿ってスライドする正面略五角形状を成し、各拡開刃20のマンドレル10に接する面の反対側に位置する頂部21から正面左右に設けられたせん断刃22にてパ イプPをせん断するように設けている。また、拡開刃20は、マンドレル10の側面に対して拡開刃20を押圧付勢するホルダー40に装着されたものである。
【0015】
第2の手段は、角錐形状のマンドレル10をパイプPの内部にスライド挿入し、該マンドレル10の周囲に設けた複数個の拡開刃20の間隔を広げ、パイプPの外周面を固定しているクランプ30の端部に設けた切断刃31に沿って、パイプPの内側からマンドレル10にて拡開刃20を強制的に広げてパイプPを放射状にせん断する切断方法である。
【0016】
この切断方法において、パイプPの径が大きなものには、パイプPの内側から放射状にせん断した後、拡開刃20を収縮させると共に、マンドレル10ごと回転させて拡開刃20の拡開位置を変え、再びパイプPをせん断することを課題解消のための手段とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0018】
本発明の主要構成は、パイプPの内部にスライド挿入するマンドレル10と、パイプPの内側から外側へ強制的に開く複数個の拡開刃20と、パイプPの外側面を固定するクランプ30とからなる(図2参照)。
【0019】
マンドレル10は、角錐形状を成し、マンドレル用ホルダー50マンドレル用シリンダー50やスライドシリンダー60によって、パイプPの内部にスライド挿入自在に配されている(図1参照)。図示のマンドレル10は、マンドレル用シリンダー50の先端に回転自在に連結されている。また、このマンドレル用シリンダー50は、更にスライドシリンダー60に連結され、マンドレル用シリンダー50ごとマンドレル10をスライド移動できるようにしている。スライドシリンダー60は、マンドレル10の先端に装着した拡開刃20をパイプPの所定位置まで挿入し、底からマンドレル用シリンダー50にて更にマンドレル10をスライドさせることで、拡開刃20を拡開しパイプPをせん断するものである。
【0020】
マンドレル10の形状は、断面6角形状を成し、各側面に合計6個の拡開刃20をスライド自在に装着している(図4、図5参照)。マンドレル10の多面形状は、切断するパイプPの径によって断面4角形状乃至8角形状に形成され、この形状と同じ数の拡開刃20が配設される。パイプPの径が50mm前後の場合は、図示例の6角形状が最も好適であるが、パイプPの径が30mm程度になる場合には、断面4角形状のマンドレル10が好適である。また、パイプPの径が100mm程度まで大きくなると、マンドレル10を断面8角形状にする必要がある。このように、マンドレル10の多面形状は、パイプPの径により適宜変更するものである。
【0021】
一方、マンドレル10のテーパーは、マンドレル10がスライド移動することで、マンドレル10の各面に配設した拡開刃20相互の間隔を強制的に開くように設けている(図2、図3参照)。このため、切断するパイプPの内部に拡開刃20ごと挿入可能な直径から、このテーパーに沿って拡大した各拡開刃20がパイプPをせん断する位置まで移動する直径になるようにテーパーを形成している。
【0022】
拡開刃20は、マンドレル10の周囲に設けられ、マンドレル10のスライド距離により、定位置にて、互いの間隔が開閉し、パイプPの直径を超えて強制的に拡開されることで、クランプ30の端部に設けた切断刃31に沿ってパイプPをせん断するものである(図2、図3参照)。
【0023】
図示の拡開刃20は、正面略五角形状を成す(図4、図5参照)。そして、各拡開刃20のマンドレル10に接する面をスライド面24とし、このスライド面24の反対側に位置する頂部21から正面左右にせん断刃22を設けている。パイプPをせん断する場合は、各拡開刃20の頂部21からせん断刃22にかけてそれぞれせん断することになる。
【0024】
パイプPの径が比較的小さい場合や、パイプPの肉厚が薄い場合は、マンドレル10のスライド挿入で拡開刃20を強制的に広げるだけでパイプPを切断することができる(図5参照)。また、パイプPの径が比較的大きい場合や、パイプPの肉厚が厚めの場合には、拡開刃20の間に切残しが生じる場合もある。その場合、一旦、マンドレル10を引き戻して拡開刃20を収縮させ、この状態でマンドレル10ごと回転させて拡開刃20の拡開位置を変え、再びマンドレル10をスライド挿入してパイプPをせん断することで、確実に切断することができる。このとき、拡開刃20の回転角度は、次の式で表される。
【0025】
R=2π÷S×1/2
R…回転角度 S…拡開刃20の数
【0026】
この式から、例えば、4個の拡開刃20を使用した場合は45度の回転で切断可能になり、また、8個の拡開刃20を使用した場合は、20度の回転でパイプPを確実に切断することが可能になる。
【0027】
拡開刃20は、ホルダー40に装着されている(図4、図5参照)。このホルダー40には、マンドレル10の側面に対して拡開刃20を押圧付勢するスプリング41やゴム42などの弾性体を設けてある(図1参照)。このホルダー40に装着された拡開刃20は、常にマンドレル10の側面に圧着される状態になる。また、ホルダー40は、刃物回転用シリンダー70にラックアンドピニオン(図示せず)でリンクされており、刃物回転用シリンダー70が上下することによって、マンドレル10ごと拡開刃20を回転させることができる(図1参照)。
【0028】
クランプ30は、パイプの外周面に沿って挟着固定すると共に、パイプPの切断面に沿って切断刃31を配置する。この切断刃31は、クランプ30の端部に設けたもので、パイプPをクランプする場合に、この切断刃31を切断位置に合わせて固定する(図2、3参照)。図示のクランプ30は、略水平に設置したパイプPを上下から挟着するクランプ30で、パイプPの外形に沿った凹状の挟着面32を設けている。
【0029】
切断刃31の材質は、例えばSKDやハイス鋼等の刃物材が好適である。図示の切断刃31は、クランプ30端部の挟着面32に沿って設けている。前記拡開刃20は、この切断刃31に沿って拡開され、パイプPをせん断するものである。
【0030】
本発明のパイプ切断方法は次の通りである。第1の工程として、角錐形状のマンドレル10をパイプPの内部にスライド挿入し、該マンドレル10の周囲に設けた複数個の拡開刃20の間隔を広げる。第2の工程により、パイプPの外周面を固定しているクランプ30の端部に設けた切断刃31に沿って、パイプPの内側からマンドレル10にて拡開刃20を強制的に広げてパイプPを放射状にせん断する。更に、第3の工程として、せん断後、拡開刃20を収縮させると共に、マンドレル10ごと回転させて拡開刃20の拡開位置を変え、再びパイプPをせん断する。尚、第3の工程は、パイプPの径などに対応して適宜行うものである。
【0031】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成したことにより、当初の目的を達成した。
【0032】
すなわち、パイプPの内部にスライド挿入する角錐形状のマンドレル10と、該マンドレル10の周囲に設けられ、マンドレル10のスライド距離により定位置にて互いの間隔が開閉する複数個の拡開刃20と、パイプの外周面に沿って挟着固定するクランプ30とを有し、クランプされたパイプPの内部からマンドレル10で拡開刃20を強制的に拡開し切断刃31に沿ってパイプPをせん断することにより、切断部分に歪みを生じさせることなくパイプPを切断することができる。
【0033】
しかも、従来の切削刃に代えてパイプPの内側から広がる拡開刃20で外側に向けて放射状にせん断するので、パイプの内側面にバリや切子などが一切生じることなく切断加工することができる。
【0034】
また、マンドレル10は、断面4角形状乃至8角形状に形成され、前記拡開刃20はマンドレル10の各外側面に沿ってスライドする正面略五角形状を成し、各拡開刃20のマンドレル10に接する面の反対側に位置する頂部21から正面左右にせん断刃22を設けているので、マンドレル10をスライドさせて拡開刃20を強制的に開くことで、切断刃31に沿ってパイプPを放射状にせん断することができる。
【0035】
更に、拡開刃20は、マンドレル10の側面に対して拡開刃20を押圧付勢するホルダー40に装着されているので、せん断した後、マンドレル10を引き抜くと、このマンドレル10に伴って拡開刃20を収縮させることができる。
【0036】
一方、本発明のパイプ切断方法によると、切断部分に歪みを生じさせず、しかも、パイプの内側面にバリや切子などが一切生じることなく切断加工することが可能になる。
【0037】
しかも、この切断方法において、パイプPの内側から放射状にせん断した後、拡開刃20を収縮させると共に、マンドレル10ごと回転させて拡開刃20の拡開位置を変え、再びパイプPをせん断することにより、径の大きなパイプPでも確実に切断することができる。
【0038】
このように、本発明によると、切断部分に歪みを生じさせず、しかも、パイプの内側面にバリや切子などが一切生じることなく切断加工することが可能であるなどといった有益な種々の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明装置の一実施例を示す概略側断面図である。
【図2】 本発明装置の拡開刃をパイプに挿入した状態を示す概略側断面図である。
【図3】 本発明装置の拡開刃でパイプをせん断した状態を示す概略側断面図である。
【図4】 本発明において、パイプ内にマンドレルと拡開刃を挿入した状態を示す概略断面図である。
【図5】 本発明において、パイプ内に挿入した拡開刃を開いた状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
P パイプ
10 マンドレル
20 拡開刃 21 頂部
22 せん断刃
30 クランプ 31 切断刃
32 挟着面
40 ホルダー 41 スプリング
42 ゴム
50 マンドレル用シリンダー
60 スライドシリンダー
70 刃物回転用シリンダー
80 クランプ用シリンダー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pipe cutting device and a cutting method that can cut a pipe without causing bending.
[0002]
[Prior art]
As conventional pipe cutting devices, for example, devices that cut and cut from the inside of a pipe are described in Patent Documents 1 and 2.
[0003]
Patent Document 1 describes an apparatus for forming a metal ring with high accuracy from a pipe (drum) having a thin plate-like peripheral wall that is extremely easily deformed. According to this Patent Document 1, a plurality of pairs of cutting blade rolls and urethane pads are rotatably held at the tip of the holding block, and the holding block is further rotated while being rotated for cutting. At this time, the blade abutting roll is applied to the outside of the pipe, and the urethane pad is pressed against the inside of the drum, whereby cutting is performed from the inside of the drum with the cutting blade roll while preventing the pipe from being bent.
[0004]
The metal tube cutting apparatus described in Patent Document 2 also employs a structure in which a plurality of rotary shears that rotate by themselves are further rotated along the inside of the metal tube.
[0005]
On the other hand, Patent Documents 3 and 4 describe apparatuses and methods for shearing a pipe by pressurizing the side surface of the pipe.
[0006]
In the shearing method described in Patent Document 3, a plurality of expansion / contraction ring bodies provided around a wedge are inserted into a pipe and crimped, and the side surface of the pipe reinforced with the expansion / contraction ring body is sheared. It is a method to do. According to this method, since the pipe is reinforced by the expansion / contraction ring body, it is described that deformation such as crushing does not occur in the shearing portion and the pipe is precisely sheared.
[0007]
The pipe cutting device of Patent Document 4 is a device that inserts a receiving core tube and a cutting length setting core tube into the pipe at a cutting position of the pipe and shears the pipe from a position corresponding to a contact surface between the core tubes. It is. This apparatus also has a structure in which the side surface of the pipe is sheared by reinforcing the cutting portion of the pipe by the receiving core tube and the cutting length setting core tube.
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-353612 [Patent Document 2]
JP-A-53-80882 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 04-210318 [Patent Document 4]
Japanese Patent Publication No.49-22022
[Problems to be solved by the invention]
In the pipe cutting devices described in Patent Documents 1 and 2, both of them are intended to cut by using a cutting blade roll and a cutting blade that rotate inside the pipe. Therefore, the cutting accuracy of the pipe depends on the accuracy of these cutting blade rolls and cutting blades.
[0009]
That is, as in Patent Document 1 and Patent Document 2, in order to cut a thin plate with a rotating cutting blade roll or a cutting edge of a cutting blade, the cutting edge must be extremely sharp, and when the cutting edge is dull, it is accurately cut. Not only is it difficult to do this, but there is also the disadvantage that unnecessary facets increase during cutting. Further, the cutting blade used in Patent Document 2 has been devised to switch the cutting blade during cutting as necessary. However, it can be seen how easy it is to dull a cutting blade by requiring such a device.
[0010]
In addition, the apparatus that cuts the pipe with the cutting blade roll or the cutting edge of the cutting blade is disadvantageous in that the metal pipe is limited to a thin plate or a soft pipe such as an aluminum material.
[0011]
On the other hand, in the shearing type cutting devices described in Patent Documents 3 and 4, it is possible to cut a relatively thick pipe as compared with a device that cuts a pipe with a cutting edge such as a cutting blade roll. However, since a strong pressure is applied to the side surface of the pipe and sheared, it is difficult to completely prevent the circular distortion rate from changing even if a reinforcing material is inserted into the pipe.
[0012]
In addition, since a shearing force perpendicular to the side surface of the pipe is applied, the portion sheared from the outer surface to the inner surface of the pipe has a disadvantage that burrs are generated on the inner surface of the pipe. In order to remove the burrs generated in the pipe in this way, secondary processing such as deburring is required.
[0013]
Therefore, the present invention was created to solve the above-described problems, and can be cut without causing distortion at the cut portion and without causing any burrs or facets on the inner surface of the pipe. The object is to provide a pipe cutting device and a cutting method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the first means of the present invention includes a pyramid-
[0015]
The second means is that the pyramid-
[0016]
In this cutting method, the pipe P having a large diameter is sheared radially from the inside of the pipe P, and then the
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
The main configuration of the present invention includes a
[0019]
The
[0020]
The shape of the
[0021]
On the other hand, the taper of the
[0022]
The spreading
[0023]
The illustrated expanding
[0024]
When the diameter of the pipe P is relatively small or when the thickness of the pipe P is thin, the pipe P can be cut only by forcibly expanding the expanding
[0025]
R = 2π ÷ S × 1/2
R: rotation angle S: number of spreading
From this equation, for example, when four spread
[0027]
The spreading
[0028]
The
[0029]
The material of the
[0030]
The pipe cutting method of the present invention is as follows. As a first step, the pyramid-shaped
[0031]
【The invention's effect】
The present invention achieves the original object by being configured as described above.
[0032]
That is, a pyramid-shaped
[0033]
And since it spreads radially outward with the
[0034]
The
[0035]
Furthermore, since the spreading
[0036]
On the other hand, according to the pipe cutting method of the present invention, it is possible to perform cutting without causing distortion in the cut portion and without causing any burrs or facets on the inner side surface of the pipe.
[0037]
In addition, in this cutting method, after shearing radially from the inside of the pipe P, the expanding
[0038]
As described above, according to the present invention, it is possible to achieve various beneficial effects such as cutting without causing distortion at the cut portion and without causing any burrs or facets on the inner surface of the pipe. It is what you play.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional side view showing an embodiment of the device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional side view showing a state in which the spreading blade of the device of the present invention is inserted into a pipe.
FIG. 3 is a schematic sectional side view showing a state in which a pipe is sheared by an expanding blade of the device of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state where a mandrel and a spreading blade are inserted into a pipe in the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an expanding blade inserted into a pipe is opened in the present invention.
[Explanation of symbols]
22
32
42
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