JP4763304B2 - 管状部材の切断方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば押出し加工等によって成形された長尺の管状部材を所定寸法に切断するために用いて好適な管状部材の切断方法およびその装置に関するものである。

従来の管状部材の切断装置として、例えば図６に示すものが知られている。即ち、この切断装置１００Ａは、被加工材であるパイプ（管状部材）１０の切断部の一方側を保持する固定側クランパ１１２と、他方側を保持すると共にパイプ１０を反固定側（図６中の白矢印）に引張る可動側引張りクランパ１３２Ａと、両クランパ１１２、１３２Ａの間に配設されて、鋭利な円盤状の刃部を有し、パイプ１０の周りを公転するロールカッター１２３とを有している。尚、ロールカッター１２３と対向する側には、パイプ１０を支える（ロールカッター１２３による押付け力を受ける）ロールサポータ１２４が配設されている。

この切断装置１００Ａにおいては、パイプ１０が両クランパ１１２、１３２Ａによって保持された後に、ロールカッター１２３がパイプ１０の中心側に押えられつつ、パイプ１０の外周を転がる。そして、可動側引張りクランパ１３２Ａによってパイプ１０が反固定側に引張られることで、パイプ１０が切断されるようになっている。

しかしながら、上記の切断装置１００Ａでは、図７に示すパイプ１０の切断面に、図８（ａ）、あるいは図８（ｂ）に示すようなバリが発生していた。即ち、切断加工の終盤のパイプ１０が切断される直前において、ロールカッター１２３による押付けが支配的である場合には、図８（ａ）に示すバリ（パイプ１０の内径方向に突出するバリ）が発生し、また、可動側引張りクランパ１３２Ａによる引張り力が支配的である場合には、図８（ｂ）に示すバリ（パイプ１０の軸方向に突出するバリ）が発生していた。いずれにしても、このようなバリは、鋭利で脱落しやすい等の理由から、安全上、品質上等の問題に繋がるため、上記切断加工の後に、バリ除去のために面取り加工を行っていた。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、切断面におけるバリの発生を防止可能とする管状部材の切断方法およびその装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、アルミニウム製の管状部材（１０）の切断しようとする部位の両側を２つの保持部（１１２、１３２）によってそれぞれ保持し、円盤状の刃具（１２３）を管状部材（１０）の中心側に押付けつつ、刃具（１２３）を管状部材（１０）の円周方向に転がして、管状部材（１０）を切断する管状部材の切断方法であって、
管状部材（１０）を挟むようにして、刃具（１２３）に対して対向配置され、円形平板状を成して回転可能として、刃具（１２３）と同様に管状部材（１０）の中心側に移動されるロールサポータ（１２４）によって刃具（１２３）からの押付け力を受けるようにし、
刃具（１２３）による切断の終盤において、２つの保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）を他方側（１１２）に対して、管状部材（１０）の周方向に相対的に揺動させると共に、管状部材（１０）の切断面と刃具（１２３）との間に隙間ができるように、保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）を管状部材（１０）の軸方向に移動させることを特徴としている。

これにより、切断の終盤において管状部材（１０）は、切断部において周方向のせん断力を支配的に受けて、破断される形となるため、従来技術で説明したようなバリの発生をなくすことができ、バリ除去のための面取り加工を不要とすることができる。

請求項２に記載の発明では、アルミニウム製の管状部材（１０）の切断しようとする部位の両側をそれぞれ保持する２つの保持部（１１２、１３２）と、管状部材（１０）の中心側に押付けられつつ、管状部材（１０）の円周方向に転がされて管状部材（１０）を切断する円盤状の刃具（１２３）とを備える管状部材の切断装置であって、
管状部材（１０）を挟むようにして、刃具（１２３）に対して対向配置され、円形平板状を成して回転可能として、刃具（１２３）と同様に管状部材（１０）の中心側に移動されて、刃具（１２３）からの押付け力を受けるロールサポータ（１２４）と、
刃具（１２３）による切断の終盤において、２つの保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）を他方側（１１２）に対して、管状部材（１０）の周方向に相対的に揺動させると共に、管状部材（１０）の切断面と刃具（１２３）との間に隙間ができるように、保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）を管状部材（１０）の軸方向に移動させる揺動手段（１３０）と、を設けたことを特徴としている。

これにより、請求項１に記載の配管切断方法を可能とする装置とすることができる。

上記請求項２に記載の揺動手段（１３０）は、請求項３に記載の発明ように、駆動部（１３３）の回転軸（１３３ａ）の先端側に設けられた偏心軸（１３３ｂ）と、２つの保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）で管状部材（１０）の軸に直交する面（１３２ａ）上に設けられ、管状部材（１０）の径方向に延びて、偏心軸（１３３ｂ）が管状部材（１０）の軸方向に挿入されるスリット（１３２ｂ）あるいは溝部とから形成することができる。

これにより、回転軸（１３３ａ）に対する偏心軸（１３３ｂ）の公転運動を、スリット（１３２ｂ）あるいは溝部の揺動運動に変換でき、２つの保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）を容易に揺動させることができる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態について、図１〜図５を用いて以下、説明する。尚、図１はパイプ切断装置１００の全体を示す断面図、図２は図１のＡ方向から見た切断部１２０を示す矢視図、図３は図１のＡ方向から見た可動側揺動保持部１３０を示す矢視図、図４は可動側揺動保持部１３０の揺動状態を示す拡大図、図５は切断されたパイプ１０の切断面を示す断面図である。

パイプ切断装置（本発明における管状部材の切断装置に対応）１００は、図１に示すように、パイプ１０を固定側保持部１１０および可動側揺動保持部１３０によって保持し、切断部１２０によって両保持部１１０、１３０の間で切断する（パイプ１０を所定の長さに切断していく）ものである。尚、パイプ１０は、本発明における管状部材に対応するものであり、例えば、押出し加工によって成形されるアルミニウム製の長尺パイプとしている。

固定側保持部（本発明における他方側の保持部に対応）１１０は、円筒状の固定側ホルダ１１１の内側に摺動部１１３を介して固定側クランパ１１２が設けられたものである。固定側クランパ１１２は、中心側にパイプ１０が挿入される挿入部が設けられ、円周方向に複数分割されたコレットチャックとして形成されている。摺動部１１３が図示しない駆動部によってパイプ１０の軸方向（ここでは図１中の右側）に摺動されると、固定側クランパ１１２の挿入部の内径寸法が小さくなる側に可変されて、パイプ１０を保持（固定）するようになっている。

切断部１２０は、上記固定側保持部１１０の外周側および一端側に配設され、カムリング１２１、カムリング駆動部１２２、ロールカッター１２３、ロールサポータ１２４等を有している。

固定側ホルダ１１１の外周部の一端側にはベアリング１１１ａが固定されており、このベアリング１１１ａによってカムリングホルダ１２１ａが回転可能に支持されている。そして、カムリング１２１は、パイプ１０の軸方向への摺動を可能として、カムリングホルダ１２１ａの外周部に固定されている。尚、カムリング１２１の一端側の内周面には、テーパー状を成すカッター押込みカム部１２１ｂおよびサポータ押込みカム部１２１ｃが形成されている。

カムリング１２１の一端側の内側には、図２に示すように、複数（ここでは４つ）のホルダガイド部１２３ｃが固定されており、このホルダガイド部１２３ｃによって、カッターホルダ１２３ａおよびサポータホルダ１２４ａが支持されている。両ホルダ１２３ａ、１２４ａは、中心部を通るパイプ１０を挟むように対向して配置されており、それぞれカムリング１２１の径方向に摺動可能となっている。

カッターホルダ１２３ａには、円盤状のロールカッター（本発明における刃具に対応）１２３が回転可能に支持され、また、サポータホルダ１２４ａには、円形平板状のロールサポータ１２４が回転可能に支持され、ロールカッター１２３とロールサポータ１２４との間は、パイプ１０が挿通可能となっている。

カムリング１２１のカッター押込みカム部１２１ｂとカッターホルダ１２３ａとの間には、円筒状のカッター押込みローラ１２３ｂが介在され、また、サポータ押込みカム部１２１ｃとサポータホルダ１２４ａとの間には、円筒状のサポータ押込みローラ１２４ｂが介在されている。そして、カムリング１２１が後述するカムリング駆動部１２２によってパイプ１０の軸方向に摺動されると、各ローラ１２３ｂ、１２４ｂは、各カム部１２１ｂ、１２１ｃによって、パイプ１０の径方向に移動され、これに伴い各ホルダ１２３ａ、１２４ａ、即ちロールカッター１２３、ロールサポータ１２４がパイプ１０の径方向に移動されるようになっている。尚、各ホルダ１２３ａ、１２４ａの間にはバネ部１２３ｄが介在されて、各ローラ１２３ｂ、１２４ｂからの力をお互いに受けるようになっている。

図１に戻って、カムリング１２１の他端側には、固定側ホルダ１１１に対して周方向への回転を可能として、且つ軸方向への摺動を可能として、プーリ１２１ｄが設けられている。プーリ１２１ｄは、図示しない駆動源からの回転力がベルトを介して伝達されて、回転作動されるようになっている。そして、プーリ１２１ｄはカムリング１２１に接続されている。即ち、プーリ１２１ｄの回転作動に伴って、カムリング１２１が回転する。また、プーリ１２１ｄは、伝達部１２２ａを介して、カムリング駆動部１２２と接続されており、カムリング駆動部１２２からのパイプ１０の軸方向の駆動力がプーリ１２１ｄに伝達されるようになっている。

可動側揺動保持部（本発明における揺動手段に対応）１３０は、ロールカッター１２３およびロールサポータ１２４を挟むようにして、固定側保持部１１０と対向するように配設されている。可動側揺動保持部１３０は、可動側ホルダ１３１に固定されたベアリング１３１ａによって回転可能に支持された可動側揺動クランパ１３２を有している。

可動側揺動クランパ（本発明における一方側の保持部に対応）１３２は、上記固定側クランパ１１２と同様に、中心側にパイプ１０が挿入される挿入部が設けられ、円周方向に複数分割されたコレットチャックとして形成されたものであり、図示しない駆動部によって挿入部の内径寸法が小さくなる側に可変されて、パイプ１０を保持（固定）するようになっている。

可動側揺動クランパ１３２の一端側には、図３に示すように、パイプ１０の軸に直交する大径の円形状となる平板部（本発明における直交する面に対応）１３２ａが形成されており、この平板部１３２ａには径方向の中間部から外径側に延びる揺動コマガイド部（本発明におけるスリットに対応）１３２ｂが形成されている。揺動コマガイド部１３２ｂ内には、中心部に挿入穴１３４ａが設けられた直方体の揺動コマ１３４が、揺動コマガイド部１３２ｂ内を摺動可能に支持されている。

一方、可動側ホルダ１３１のパイプ１０が挿通される下側には、例えばエアモータのような揺動用駆動部（本発明における駆動部に対応）１３３の回転軸１３３ａが、パイプ１０の軸方向に挿通されている。この回転軸１３３ａの先端側には、偏心量ｅを有する偏心軸１３３ｂが形成されており、可変側ホルダ１３１から突出している。そして、偏心軸１３３ｂは、揺動コマ１３４の挿入穴１３４ａに回転可能となるように挿入されている。

次に、上記構成に基づくパイプ切断装置１００の作動（パイプ１０の切断方法）およびその作用効果について説明する。

まず、パイプ１０の切断したい部位をロールカッター１２３の位置に合わせて、パイプ１０を両クランパ１１２、１３２に挿通して、保持（コレットチャック機能を作動させてパイプ１０を固定）する。尚、この時点では、パイプ１０とロールカッター１２３、ロールサポータ１２４との間には隙間がある。

その後に、プーリ１２１ｄを回転作動させることで、カムリング１２１を回転させる。そして、カムリング駆動部１２２を作動させて、伝達部１２２ａ、プーリ１２１ｄを介して、カムリング１２１を各ローラ１２３ｂ、１２４ｂ側に摺動させる。

すると、各カム部１２１ｂ、１２１ｃによって、各ローラ１２３ｂ、１２４ｂがカムリング１２１の中心側、即ちパイプ１０側に移動され、これに伴い、各ホルダ１２３ａ、１２４ａがパイプ１０側に移動される。

各ホルダ１２３ａ、１２４ａがパイプ１０側に移動されることで、ロールカッター１２３は、パイプ１０の中心側に押えられつつ、パイプ１０の外周を転がりながら（公転して）パイプ１０を切断していく。この時、パイプ１０は、ロールカッター１２３と同様に中心側に移動するロールサポータ１２４によって支えられ、ロールカッター１２３からの押付け力がロールサポータ１２４によって受けられることになる。

そして、ロールカッター１２３によるパイプ１０の切断が終盤になると（例えば、ロールカッター１２３のパイプ１０に対する切込み量が板厚を貫通する手前となる所定の位置で）、カムリング駆動部１２２を停止し（ロールカッター１２３のパイプ１０の中心側への移動を停止し）、可動側揺動保持部１３０の遥動用駆動部１３３を所定時間作動させる。

揺動用駆動部１３３の作動により、可動側揺動クランパ１３２は、図４に示すように、パイプ１０の周方向に揺動される。即ち、偏心軸１３３ｂの中心Ｏ３は、回転軸１３３ａの中心Ｏ２の周りを偏心量ｅを半径として公転し、これに伴って、揺動コマ１３４は図４中の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）のように揺動コマガイド部１３２ｂ内を摺動（往復動）しながら、パイプ１０の中心Ｏ１の周りに平板部１３２ａ、即ち可動側揺動クランパ１３２を片側振幅をｅとして揺動させる。

これにより、図５に示すように、切断の終盤においてパイプ１０は、切断部において周方向の繰返しせん断力を支配的に受けて、破断される形となるため、従来技術で説明したようなバリの発生をなくすことができ、バリ除去のための面取り加工を不要とすることができる。

（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、揺動手段を搖動用駆動部１３３の偏心軸１３３ｂと、平板部１３２ａの搖動コマガイド部１３２ｂとから形成して、可動側搖動クランパ１３２を搖動させるものとして説明したが、これに代えて、出力軸の回転運動の角度が制限されて作動する揺動型アクチュエータを用いて、その出力軸を可動側揺動クランパ１３２に接続して、可動側揺動クランパ１３２を揺動させるようにしても良い。

また、パイプ１０に対する揺動は、固定側クランパ１１２、可動側揺動クランパ１３２の両者から互いに逆方向となるように付加しても良い。

また、パイプ１０に対する揺動を付加する際に、押付け力が支配的にならない範囲で、ロールカッター１２３の切込みを継続しても良い。

また、パイプ１０に対する揺動を付加する際に、パイプ１０の切断面とロールカッター１２３との間に多少の隙間ができる範囲で、可動側揺動クランパ１３２（可動側揺動部１３０）をパイプ１０の軸方向に移動させるようにしても良い。

パイプ切断装置の全体を示す断面図である。 図１のＡ方向から見た切断部を示す矢視図である。 図１のＡ方向から見た可動側揺動保持部を示す矢視図である。 可動側揺動保持部の揺動状態を示す拡大図である。 切断されたパイプの切断面を示す断面図である。 従来技術におけるパイプ切断装置の全体を示す断面図である。 従来技術におけるパイプの切断面を示す断面図である。 図７の切断面におけるバリを示す断面図である。

符号の説明

１０ パイプ（管状部材）
１００ パイプ切断装置（管状部材の切断装置）
１１２ 固定側クランパ（他方の保持部）
１２３ ロールカッター（刃具）
１３０ 可動側揺動保持部（揺動手段）
１３２ 可動側揺動クランパ（一方の保持部）
１３２ａ 平板部（直交する面）
１３２ｂ 揺動コマガイド部（スリット）
１３３ 揺動用駆動部（駆動部）
１３３ａ 回転軸
１３３ｂ 偏心軸

Claims (3)

1. アルミニウム製の管状部材（１０）の切断しようとする部位の両側を２つの保持部（１１２、１３２）によってそれぞれ保持し、
   円盤状の刃具（１２３）を前記管状部材（１０）の中心側に押付けつつ、前記刃具（１２３）を前記管状部材（１０）の円周方向に転がして、前記管状部材（１０）を切断する管状部材の切断方法であって、
   前記管状部材（１０）を挟むようにして、前記刃具（１２３）に対して対向配置され、円形平板状を成して回転可能として、前記刃具（１２３）と同様に前記管状部材（１０）の中心側に移動されるロールサポータ（１２４）によって前記刃具（１２３）からの押付け力を受けるようにし、
   前記刃具（１２３）による切断の終盤において、前記２つの保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）を他方側（１１２）に対して、前記管状部材（１０）の周方向に相対的に揺動させると共に、前記管状部材（１０）の切断面と前記刃具（１２３）との間に隙間ができるように、前記保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）を前記管状部材（１０）の軸方向に移動させることを特徴とする管状部材の切断方法。
2. アルミニウム製の管状部材（１０）の切断しようとする部位の両側をそれぞれ保持する２つの保持部（１１２、１３２）と、
   前記管状部材（１０）の中心側に押付けられつつ、前記管状部材（１０）の円周方向に転がされて前記管状部材（１０）を切断する円盤状の刃具（１２３）とを備える管状部材の切断装置であって、
   前記管状部材（１０）を挟むようにして、前記刃具（１２３）に対して対向配置され、円形平板状を成して回転可能として、前記刃具（１２３）と同様に前記管状部材（１０）の中心側に移動されて、前記刃具（１２３）からの押付け力を受けるロールサポータ（１２４）と、
   前記刃具（１２３）による切断の終盤において、前記２つの保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）を他方側（１１２）に対して、前記管状部材（１０）の周方向に相対的に揺動させると共に、前記管状部材（１０）の切断面と前記刃具（１２３）との間に隙間ができるように、前記保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）を前記管状部材（１０）の軸方向に移動させる揺動手段（１３０）と、を設けたことを特徴とする管状部材の切断装置。
3. 前記揺動手段（１３０）は、駆動部（１３３）の回転軸（１３３ａ）の先端側に設けられた偏心軸（１３３ｂ）と、
   前記２つの保持部（１１２、１３２）の一方側（１３２）で前記管状部材（１０）の軸に直交する面（１３２ａ）上に設けられ、前記管状部材（１０）の径方向に延びて、前記偏心軸（１３３ｂ）が前記管状部材（１０）の軸方向に挿入されるスリット（１３２ｂ）あるいは溝部とから形成されたことを特徴とする請求項２に記載の管状部材の切断装置。

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