JP4005744B2

JP4005744B2 - 管切断工具

Info

Publication number: JP4005744B2
Application number: JP18129799A
Authority: JP
Inventors: 栄次森; 収牧野
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2019-06-28
Also published as: JP2001009629A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内面から外面に向かって管を切断する管切断工具（チューブカッタ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば熱交換器の保守点検において、その管板２′に挿通される金属製の伝熱管（以下単に「管」と称する）の取り替え作業を行う際には、図５に示すように、まず回転駆動機５′に装着した管切断工具１０′により内面から外面に向かって補修交換すべき管１′を切断し、次に図示しない抜管工具によりその管１′を引き抜く、という手順を経るのが一般的である。
【０００３】
ここで、従来の管切断工具１０′は、図４（ａ）に示すように、スピンドル２０′と、カッタ４０′と、カム５０′と、ボディ６０′と、から主要部が構成されている。
スピンドル２０′は、管１′に挿入され、管の軸線１Ａ′と同一の軸線２０Ａ′周りに回転可能なものである。カッタ４０′は、スピンドル２０′の先端部に枢支され、軸線２０Ａ′と直交する軸線４０Ａ′（カッタピン３５′）周りに回転可能であり、その先端に切刃４０ａ′を有するバイト状のものである。カム５０′は、スピンドル２０′に同軸に且つ前方に向けて移動可能に挿通され、その先端に傾斜面５０ａ′を有するものである。ボディ６０′は、カム５０′の後端部に同軸に固定され、その後端にシャンク６０ｂ′を有するものである。
その他、管切断工具１０′は、スピンドル２０′の先端部に嵌装され、管１′とスピンドル２０′との隙間を塞ぐためのパイロット１１′や、スピンドル２０′の中間部に嵌装され、管１′の切断位置を調節するためのストッパ１２′や、スピンドル２０′の後端部からボディ６０′の先端部にかけて嵌装されるケーシング１３′などを含む。
【０００４】
この従来の管切断工具１０′による管の切断は、以下の手順により行われる。
▲１▼図４（ａ）に示すように、管板２′に挿通される管１′の切断位置に合わせて、管１′に管切断工具１０′をセットする。
▲２▼シャンク６０ｂ′に図５に示す回転駆動機５′を接続して時計回り方向（矢印）の回転力を付与すると、ボディ６０′と共にスピンドル２０′が時計回り方向に回転する。その状態で、シャンク６０ｂ′に左方向（二重矢印）の推力を付与すると、ボディ６０′と共にカム５０′が左方向に移動し、図４（ｂ）に示すように、傾斜面５０ａ′がカッタ４０′の後端部に当接し押動する（実線）。
▲３▼後端部を押動されたカッタ４０′が軸線４０Ａ′（カッタピン３５′）周りに側面視で右回り方向に回転し（点線）、切刃４０ａ′が管１′の内面を切削し、内面から外面に向かって管１′が切断される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の管切断工具１０′は、カッタ４０′が軸線４０Ａ′（カッタピン３５′）周りに側面視で右回り方向に回転し、切刃４０ａ′が管１′の内面を切削し、管１′を切断するものであるため、その際に図４（ｂ）に示すような切粉３′が発生してしまう。これは、カッタ４０′が側面視で回転して管１′の内面を切削する点及び切刃４０ａ′による切断である点に原因がある。
このように切粉が発生してしまうと、▲１▼切粉の回収及び処理が必要であるため、熱交換器の保守点検に時間がかかり、▲２▼切粉の回収が不十分であると、熱交換器の冷却水の中に切粉が侵入し、循環ポンプ等の故障の原因になる、という不都合が生ずる。
【０００６】
そこで、本発明は、▲１▼管の切断の際に切粉が発生せず、従って熱交換器の保守点検において、時間が短縮でき、信頼性が向上し、▲２▼さらに精密な管の切断が可能であるような、管切断工具を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために提供されるものであり、その請求項１に係る管切断工具（１０）の発明（例えば、図２参照）は、管（１）に挿入され、この管（１）の軸線（１Ａ）と同一の軸線周りに回転可能なスピンドル（２０）と、前記スピンドル（２０）に挿通され、このスピンドル（２０）の軸線（２０Ａ）に対し偏心した軸線周りに回転可能なカッタシャフト（３０）と、前記スピンドル（２０）の先端部から突出する前記カッタシャフト（３０）の先端部に枢支され、前記カッタシャフト（３０）の軸線（３０Ａ）と平行な軸線周りに回転可能なカッタホイール（４０）と、前記スピンドル（２０）の後端部に回転可能に挿通されると共に、前記カッタシャフト（３０）の後端部に同軸に固定され、この外面に螺旋状のリード溝（５０ａ）を有するカムシャフト（５０）と、前記スピンドル（２０）の後端部に同軸に、かつ、前方に向けて移動可能に嵌装され、この内面に前記リード溝（５０ａ）内を摺動可能なカムピン（６０ａ）を有するボディ（６０）と、を含み、前記ボディ（６０）が前方に向けて移動することにより、前記カムピン（６０ａ）が前記リード溝（５０ａ）内を摺動して、前記カムシャフト（５０）が回転され、前記カッタシャフト（３０）がこのカッタシャフト（３０）の軸線周りに回転することにより、前記カッタホイール（４０）が前記管（１）の内面に直角に押しつけられ、このカッタホイール（４０）が前記管（１）の軸線周りに遊星運動することにより、このカッタホイール（４０）によって前記管（１）の内面から外面に向かって前記管（１）を切断する管切断工具（１０）であって、
前記ボディ（６０）の内側には、このボディ（６０）を後方に向けて付勢するスプリング（６１）が挿入され、このボディ（６０）の前端部には、切断ストローク（Ｓ）を決定する目安となる目盛を有するスケールパイプ（６２）が嵌装され、
前記スピンドル（２０）の中間部には、前記管（１）と前記スピンドル（２０）との隙間を塞いでガイドするガイドブッシング（１２）が嵌装され、前記スピンドル（２０）の後端部からボディ（６０）の先端部にシンブル（１３）が嵌装され、前記ガイドブッシング（１２）と前記シンブル（１３）との間の前記スピンドル（２０）には、前記管（１）の切断位置を調節するためのブッシングリテーナ（１４）が嵌装されたことを特徴とする。
【０００８】
即ち、スピンドルの軸線２０Ａ（＝管の軸線１Ａ）とカッタシャフトの軸線３０Ａとが偏心しているので、カッタシャフト３０がその軸線３０Ａ周りに回転することにより、カッタシャフト３０に枢支されるカッタホイール４０が突出して管１の内面に直角に押しつけられる（例えば図３（ｂ）参照）。
これによれば、「カッタが側面視で回転して管の内面を切削するのではなく、カッタホイールが管の内面に直角に押しつけられ、また切刃による切断ではなく、カッタホイールの遊星運動による切断であり、カッタホイールの食い込みにより管が塑性変形して切断されるため、管の切断の際に切粉が発生しない」という作用・効果を奏する。
【００１０】
これによれば、前記の作用・効果に加え、「ボディを所定の切断ストロークだけ前方に向けて移動させることにより、それに応じてカッタシャフトがその軸線周りに所定の角度だけ回転し、それに応じてカッタホイールが所定の量だけ突出して管の内面に直角に食い込むため、必要に応じてカッタホイールの突出量を調節でき、精密な管の切断が可能となる」という作用・効果を奏する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る管切断工具における好適な実施の形態に関し、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明では、各側面図において、左側を前方，先端と称し、右側を後方，後端と称する。
【００１２】
１．管切断工具の構成（図１乃至図３参照）
管切断工具１０は、内面から外面に向かって管１を切断するものであり、図２に示すように、スピンドル２０と、カッタシャフト３０と、カッタホイール４０と、カムシャフト５０と、ボディ６０と、から主要部が構成されている。
【００１３】
スピンドル２０は、管１に挿入され、管の軸線１Ａと同一の軸線２０Ａ周りに回転可能なものである。具体的には、スピンドル２０は、その軸線２０Ａに対し偏心した中空部を有し、管１に挿入可能な外径及び管１の切断位置に届く長さを有する偏心円管状に形成されている。
【００１４】
カッタシャフト３０は、スピンドル２０に挿通され、スピンドル２０の軸線２０Ａに対し偏心した軸線３０Ａ周りに回転可能なものである。
即ち、カッタシャフト３０の軸線３０Ａは、スピンドル２０の軸線２０Ａと、偏心距離ｅだけ偏心している。具体的には、カッタシャフト３０は、その先端部にカッタホイール４０を枢支するピン３５を有し、その後端部にカムシャフト５０を固定し回転角を伝達する二面幅３０ａを有し、スピンドル２０の前記中空部に挿通される外径を有する丸棒状に形成されている。
【００１５】
カッタホイール４０は、スピンドル２０の先端部から突出するカッタシャフト３０の先端部に枢支され、カッタシャフト３０の軸線３０Ａと平行な軸線４０Ａ（ピン３５）周りに回転可能なものである。即ち、カッタホイール４０の軸線４０Ａであるピン３５は、カッタシャフト３０の軸線３０Ａと平行であり、結果としてスピンドル２０の軸線２０Ａとも平行である。
なお、ここでいう「平行」には「一致」も含む。具体的には、カッタホイール４０は、鋭角な周縁部を有し、管切断前には管１の内面に当接せず管切断中に管１の内面に当接する外径を有する円盤状に形成されている。また、このカッタホイール４０は、従来のカッタ４０′のような切刃４０ａ′は有しない。
【００１６】
カムシャフト５０は、スピンドル２０の後端部に回転可能に挿通されると共にカッタシャフト３０の後端部に同軸に固定され、その外面に螺旋状のリード溝５０ａを有するものである。具体的には、カムシャフト５０は、その先端部に二面幅３０ａに嵌合する孔を有し、その外面にカムピン６０ａが内部を摺動する螺旋状のリード溝５０ａを有し、スピンドル２０の後端部における前記中空部に挿通される外径を有する円柱状に形成されている。なお、このカムシャフト５０は、カッタシャフト３０と一体に形成されるものであっても良い。
【００１７】
ボディ６０は、スピンドル２０の後端部に同軸に且つ（切断ストロークＳだけ）前方に向けて移動可能に嵌装され、その内面にリード溝５０ａ内を摺動可能なカムピン６０ａを有するものである。具体的には、ボディ６０は、その内面にカムピン６０ａを有し、その後端部に回転力及び推力が付与されるシャンク６０ｂを有し、スピンドル２０の後端部に嵌装される内径を有する有底円筒状に形成されている。なお、このボディ６０の内側には、ボディ６０を後方に向けて付勢するスプリング６１が挿入されており、このボディ６０の前端部には、切断ストロークＳを決定する目安となる目盛（図１参照）を有するスケールパイプ６２が嵌装されている。
【００１８】
その他に、管切断工具１０は、パイロット１１，ガイドブッシング１２，シンブル１３，ブッシングリテーナ１４などを含む。
パイロット１１は、スピンドル２０の先端部に嵌装され、管１とスピンドル２０との隙間を塞ぐためのものであり、このパイロット１１を取り替えることにより、種々の内径を有する管１に対応できる。
ガイドブッシング１２は、スピンドル２０の中間部に嵌装され、管１とスピンドル２０との隙間を塞ぐためのものであり、このガイドブッシング１２を取り替えることにより、種々の内径を有する管１に対応できる。
シンブル１３は、スピンドル２０の後端部からボディ６０の先端部にかけて嵌装され、このシンブル１３を回転することにより、切断ストロークＳを調節し、カッタホイール４０の管１への切り込み深さを調節することができる。
ブッシングリテーナ１４は、ガイドブッシング１２とシンブル１３との間においてスピンドル２０に嵌装され、管１の切断位置を調節するためのものであり、このブッシングリテーナ１４を回転することにより、切断位置を前方あるいは後方に移動調節することができる。
【００１９】
２．管切断工具による管の切断
以上に説明した管切断工具１０による管１の切断は、以下の手順により行われる。
【００２０】
（１）管切断工具１０のセット
図２（ａ）に示すように、管板２に挿通される管１の切断位置に合わせて、管１に管切断工具１０をセットする。即ち、パイロット１１及びガイドブッシング１２を適切に選択した上で、スピンドル２０を管１に挿入し、ブッシングリテーナ１４を回転することにより、切断位置を前方あるいは後方に移動調節する。
同時に、カッタホイール４０が所定の量だけ突出して管１の内面に直角に食い込むように、スケールパイプ６２の目盛を目安にしてシンブル１３を回転することにより、切断ストロークＳを設定しておく。
【００２１】
（２）スピンドル２０の回転及びカッタホイール４０の押しつけ、シャンク６０ｂに図示しない回転駆動機を接続して時計回り方向（矢印）の回転力を付与すると、ボディ６０と共にスピンドル２０が軸線２０Ａ周りに時計回り方向に回転する。この時のカッタホイール４０は、図２（ｂ）に示すように、管１の内面には当接していない。
その状態で、図３（ａ）に示すように、シャンク６０ｂに左方向（二重矢印）の推力を付与すると、ボディ６０が前方に向けて徐々に移動し、カムピン６０ａがリード溝５０ａ内を摺動して、カムシャフト５０が回転され、カッタシャフト３０がその軸線３０Ａ周りに時計回り方向に回転される。即ち、軸方向のボディ６０の移動は、カムピン６０ａ及びリード溝５０ａにより、カムシャフト５０及びカッタシャフト３０の回転に変換される。この時のカッタホイール４０は、図３（ｂ）に示すように、管１の内面に徐々に押しつけられる。
【００２２】
（３）カッタホイール４０による切断
管１の内面に押しつけられたカッタホイール４０は、軸線１Ａ（２０Ａ）周りに遊星運動する。即ち、スピンドル２０がその軸線２０Ａ周りに時計回り方向に回転している状態において、カッタホイール４０がその軸線４０Ａ（ピン３５）周りに反時計回り方向に回転する。従って、ボディ６０の前方への移動に伴い、カッタホイール４０が管１の内面に次第に食い込み、管１が塑性加工されることにより変形して、内面から外面に向かって管１が次第に切断される。即ち、本発明は塑性加工による切断であり、従来のような切削加工による切断ではないため、管の切断時において切粉はほとんど発生しない。
そして、予め設定した切断ストロークＳに達すると、管１の切断は完了する。
その後、シャンク６０ｂに付与していた推力及び回転力を解除し、管切断工具１０を管１から取り外す。
【００２３】
３．管切断工具１０の特徴
以上に説明した管切断工具１０は、以下の特徴を有する。
【００２４】
（１）この管切断工具１０は、カッタシャフト３０がカッタシャフトの軸線３０Ａ周りに回転することにより、カッタホイール４０が管１の内面に直角に押しつけられ、カッタホイール４０が管の軸線１Ａ周りに遊星運動することにより、管１に塑性変形が生じ、内面から外面に向かって管１が切断される、というものである。
即ち、スピンドルの軸線２０Ａ（＝管の軸線１Ａ）とカッタシャフトの軸線３０Ａとが偏心しているので、カッタシャフト３０がその軸線３０Ａ周りに回転することにより、カッタシャフト３０に枢支されるカッタホイール４０が突出して管１の内面に直角に押しつけられる。
従って、カッタが側面視で回転して管の内面を切削するのではなく、カッタホイールが管の内面に直角に押しつけられ、また切刃による切断ではなく、カッタホイールの遊星運動による切断であり、カッタホイールの食い込みにより管が塑性変形して切断されるため、管の切断の際に切粉が発生しない。
【００２５】
（２）この管切断工具１０は、ボディ６０が（切断ストロークＳだけ）前方に向けて移動することにより、カムピン６０ａがリード溝５０ａ内を摺動して、カムシャフト５０が回転され、カッタシャフト３０がカッタシャフトの軸線３０Ａ周りに回転される、というものである。
従って、ボディを所定の切断ストロークだけ前方に向けて移動させることにより、それに応じてカッタシャフトがその軸線周りに所定の角度だけ回転し、それに応じてカッタホイールが所定の量だけ突出して管の内面に直角に食い込むため、必要に応じてカッタホイールの突出量を調節でき、精密な管の切断が可能となる。
換言すれば、ボディ６０の前方への移動量（切断ストロークＳ）と、カムシャフト５０及びカッタシャフト３０の回転角と、カッタホイール４０の食い込み量（切り込み深さ）とは、それぞれ正確に比例するので、必要に応じて管１の表皮分を残すような（カッタホイール４０が管１の外面まで貫通せずに薄皮一枚を残すような）、精密な管１の切断が可能となる。
【００２６】
なお、以上においては、熱交換器の管板に挿通される金属製の伝熱管を切断する場合について説明を行ったが、この管切断工具１０は、それ以外の管にも当然に適用が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明に係る管切断工具によれば、▲１▼管の切断の際に切粉が発生せず、従って熱交換器の保守点検において、時間が短縮でき、信頼性が向上し、▲２▼さらに精密な管の切断が可能である、という顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管切断工具を表す外観側面図である。
【図２】本発明に係る管切断工具の管切断前の状態を表す図であり、（ａ）は断面側面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明に係る管切断工具の管切断中の状態を表す図であり、（ａ）は断面側面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】従来の管切断工具を表す図であり、（ａ）は上半分が断面を表し下半分が外観を表す全体側面図、（ｂ）は実線が管切断前の状態を表し点線が管切断中の状態を表す要部側面図である。
【図５】従来の管切断工具による管切断作業を表す側面図である。
【符号の説明】
１管（チューブ）
１Ａ（管の）軸線
２管板
１０管切断工具
１１パイロット
１２ガイドブッシング
１３シンブル
１４ブッシングリテーナ
２０スピンドル
２０Ａ（スピンドルの）軸線
３０カッタシャフト
３０Ａ（カッタシャフトの）軸線
３０ａ二面幅
３５ピン
４０カッタホイール
４０Ａ（カッタホイールの）軸線
５０カムシャフト
５０ａリード溝
６０ボディ
６０ａカムピン
６０ｂシャンク
６１スプリング
６２スケールパイプ
ｅ偏心距離
Ｓ切断ストローク

Claims

管（１）に挿入され、この管（１）の軸線（１Ａ）と同一の軸線周りに回転可能なスピンドル（２０）と、
前記スピンドル（２０）に挿通され、このスピンドル（２０）の軸線（２０Ａ）に対し偏心した軸線周りに回転可能なカッタシャフト（３０）と、
前記スピンドル（２０）の先端部から突出する前記カッタシャフト（３０）の先端部に枢支され、前記カッタシャフト（３０）の軸線（３０Ａ）と平行な軸線周りに回転可能なカッタホイール（４０）と、
前記スピンドル（２０）の後端部に回転可能に挿通されると共に、前記カッタシャフト（３０）の後端部に同軸に固定され、この外面に螺旋状のリード溝（５０ａ）を有するカムシャフト（５０）と、
前記スピンドル（２０）の後端部に同軸に、かつ、前方に向けて移動可能に嵌装され、この内面に前記リード溝（５０ａ）内を摺動可能なカムピン（６０ａ）を有するボディ（６０）と、を含み、
前記ボディ（６０）が前方に向けて移動することにより、前記カムピン（６０ａ）が前記リード溝（５０ａ）内を摺動して、前記カムシャフト（５０）が回転され、前記カッタシャフト（３０）がこのカッタシャフト（３０）の軸線周りに回転することにより、前記カッタホイール（４０）が前記管（１）の内面に直角に押しつけられ、このカッタホイール（４０）が前記管（１）の軸線周りに遊星運動することにより、このカッタホイール（４０）によって前記管（１）の内面から外面に向かって前記管（１）を切断する管切断工具（１０）であって、
前記ボディ（６０）の内側には、このボディ（６０）を後方に向けて付勢するスプリング（６１）が挿入され、このボディ（６０）の前端部には、切断ストローク（Ｓ）を決定する目安となる目盛を有するスケールパイプ（６２）が嵌装され、
前記スピンドル（２０）の中間部には、前記管（１）と前記スピンドル（２０）との隙間を塞いでガイドするガイドブッシング（１２）が嵌装され、前記スピンドル（２０）の後端部からボディ（６０）の先端部にシンブル（１３）が嵌装され、前記ガイドブッシング（１２）と前記シンブル（１３）との間の前記スピンドル（２０）には、前記管（１）の切断位置を調節するためのブッシングリテーナ（１４）が嵌装されたことを特徴とする管切断工具（１０）。