JP6041631B2 - パイプ切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば金属製のパイプに剪断力を与えることによって切断するように構成されたパイプ切断装置に関するものである。

従来から、パイプに剪断力を与えることによって切断するパイプ切断装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１のパイプ切断装置は、パイプの内部に挿入されるマンドレルと、マンドレルの周囲に設けられ、マンドレルのパイプへの挿入距離によりマンドレルの径方向に移動する６つの拡開刃とを有し、さらに、パイプの外周面をクランプするクランプも有している。クランプの端部には、拡開刃に対応するように切断刃が設けられている。

特許文献１のパイプ切断装置を使用してパイプを切断する際には、まず、パイプをクランプで挟持し、６つの拡開刃を非拡開状態（拡開していない状態）にしてマンドレルと共にパイプに挿入していく。そして、拡開刃の挿入を停止した状態でマンドレルのみをパイプ内へ更に深く挿入していくと、６つの拡開刃がマンドレルの径方向外方へ移動していく。これら拡開刃の移動によってパイプの内面が外方へ押し拡げられ、このときにパイプの外面にはクランプの切断刃があるので、この切断刃と拡開刃とでパイプに剪断力を与えてパイプを切断することが可能になっている。

特開２００４−２０９５６５号公報

ところで、特許文献１のパイプ切断装置は、６つの拡開刃をマンドレルで拡開することによってパイプに剪断力を与えるようにしている。このような構造上、拡開状態にすると隣り合う拡開刃の間に隙間が形成されるので、パイプの内面における周方向の一部には拡開刃が当接しない部分、即ち、拡開刃による剪断力が作用しない部分が生じる。拡開刃による剪断力が作用しない状態で無理に切断を行うと、パイプの端部にかえり、切り残し、切りくずの残留や半径方向の変形が発生してしまう。

このことを防止するためには、パイプと拡開刃の周方向の相対位置を変えて拡開刃を拡開させる２度切りが必要になり、パイプ切断装置の構造が複雑になるとともに、工数が増加してしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２度切りをしなくても、切断後のパイプの端部にかえり、切り残し、切りくずの残留や半径方向の変形が発生しないように切断できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、拡開刃の隙間を埋める別の拡開刃を設け、拡開状態で周方向に連続する刃を形成できるようにした。

第１の発明は、被切断パイプにおける切断予定部分に挿入される複数の拡開刃と、
上記被切断パイプにおける切断予定部分に挿入される方向に移動して上記拡開刃を拡開させる棒状の可動部材と、
上記被切断パイプの外面における切断予定部分以外の部分をクランプするとともに、上記被切断パイプの外面における切断予定部分とそれ以外の部分との境界部に対応するように配置される切断刃を有するクランプ装置とを備え、
上記可動部材を上記被切断パイプの切断予定部分への挿入方向に移動させることによって上記拡開刃を拡開させ、該拡開刃と上記クランプ装置の切断刃とで上記パイプに剪断力を与えて上記切断予定部分を切断するように構成されたパイプ切断装置において、
上記可動部材における上記被切断パイプへの挿入方向先端側は、該先端に向かって断面が縮小する角錐状に形成され、
上記拡開刃は、上記可動部材の周囲に設けられ、上記可動部材における上記挿入方向先端側の軸線の径方向に移動することによって拡開する複数の第１の拡開刃と、
上記第１の拡開刃が拡開した際に、上記可動部材の周方向に隣り合う上記第１の拡開刃の間に形成される隙間を埋めるように、上記可動部材の上記挿入方向先端側の軸線の径方向に移動することによって拡開する複数の第２の拡開刃とを備え、
上記第１の拡開刃及び上記第２の拡開刃が非拡開状態にあるときに、上記第２の拡開刃は、上記可動部材の上記挿入方向先端側の外面と上記第１の拡開刃との間に配置され、
上記第２の拡開刃には、上記可動部材の上記挿入方向先端側の外面に当接した状態で該可動部材の上記挿入方向に摺動する摺動面と、上記第１の拡開刃に当接する当接面とが設けられ、
上記可動部材の上記挿入方向への移動により上記第２の拡開刃の上記摺動面が上記可動部材の上記挿入方向先端側の外面を摺動して該外面により該挿入方向先端側の軸線の径方向に押動されて拡開し、上記第１の拡開刃が、上記第２の拡開刃の上記当接面により上記可動部材の上記挿入方向先端側の軸線の径方向に押動されて拡開するように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、被切断パイプの切断予定部分を切断する際には、まず、被切断パイプをクランプ装置でクランプする。このとき、クランプ装置の切断刃は、被切断パイプの外面における切断予定部分とそれ以外の部分との境界部に対応するように配置される。一方、第１の拡開刃及び第２の拡開刃は非拡開状態にしておき、切断予定部分に挿入する。そして、可動部材を切断予定部分への挿入方向に移動させていくと、第１の拡開刃及び第２の拡開刃が拡開していく。第１の拡開刃が拡開すると、隣り合う第１の拡開刃の隙間を埋めるように第２の拡開刃が拡開していき、第１の拡開刃と第２の拡開刃とが周方向に連続するようになる。

これにより、被切断パイプの切断予定部分の全周に亘って剪断力が与えられるので、切断後のパイプの端部にかえりや切り残しが発生しない。

また、非拡開状態で第２の拡開刃を第１の拡開刃よりも可動部材に近い側に配置しておくことが可能になるので、第１の拡開刃及び第２の拡開刃が非拡開状態でコンパクトにまとまり、構成もシンプルになる。また、可動部材を移動させるだけで、拡開力を第２の拡開刃、第１の拡開刃に確実に伝達して円滑な動作が可能になる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記可動部材を駆動する駆動装置を備え、
上記可動部材と上記駆動装置とは、接続部を介して着脱可能に接続されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、例えば被切断パイプの径が変更になった場合には、駆動装置を装置本体に残したまま、可動部材及び拡開刃を容易に、かつ、迅速に交換することが可能になる。

第３の発明は、第１または２の発明において、
複数の上記第１の拡開刃の刃先は、非拡開状態にあるときに連続した円形の刃を形成し、拡開状態にあるときに上記第２の拡開刃と連続した状態で該第２の拡開刃よりも径方向外方に位置する湾曲形状をなしていることを特徴とするものである。

この構成によれば、拡開状態で第１の拡開刃が第２の拡開刃よりも径方向外方に位置する湾曲形状となっているので、被切断パイプに対して周方向の一部分に早いタイミングで剪断力を与え、その後、他の部位に徐々に剪断力を与えていくことが可能になる。これにより、被切断パイプの全周に同じタイミングで剪断力を与える場合に比べて小さい力でスムーズに切断することが可能になる。

第１の発明によれば、第１の拡開刃の間に形成される隙間を埋める第２の拡開刃を備えているので、２度切りをしなくても、切断後のパイプの端部にかえりや切り残しが発生しないようにすることができる。

また、非拡開状態でコンパクトにまとめてシンプルな構成にすることができるとともに、可動部材による拡開力を第２の拡開刃、第１の拡開刃に確実に伝達して円滑な動作を実現できる。

第２の発明によれば、可動部材と、可動部材を駆動する駆動装置とが接続部を介して着脱可能に接続されているので、被切断パイプの径が変更になった場合に、可動部材及び拡開刃を容易に、かつ、迅速に交換することができ、これにより、段取り換え時間を短縮できる。

第３の発明によれば、第１の拡開刃が拡開状態にあるときに第２の拡開刃と連続した状態で該第２の拡開刃よりも径方向外方に位置する湾曲形状をなしているので、被切断パイプに対して周方向の一部分に早いタイミングで剪断力を与えて徐々に切断することができる。よって、切断に要する力を小さくしてスムーズに切断できる。

本発明の実施形態に係るパイプ切断装置の斜視図である。 拡開刃ユニットを交換する場合を説明する図１相当図である。 クランプ装置の斜視図である。 非拡開状態の拡開刃ユニットとクランプ装置の縦断面図である。 拡開状態の拡開刃ユニットを芯棒材の先端側から見た斜視図である。 拡開状態の拡開刃ユニットを芯棒材の基端側から見た斜視図である。 図８のVII−VII線断面図である。 非拡開状態の主拡開刃、補助拡開刃及び芯棒材の斜視図である。 （ａ）は非拡開状態の主拡開刃、補助拡開刃及び芯棒材を芯棒材の基端側から見た図であり、（ｂ）は非拡開状態の主拡開刃、補助拡開刃及び芯棒材を芯棒材の先端側から見た図である。 非拡開状態から僅かに拡開した状態の図４相当図である。 非拡開状態から僅かに拡開した状態の図８相当図である。 非拡開状態から僅かに拡開した状態の図９相当図である。 主拡開刃がパイプの内面に接触するまで拡開した状態の図４相当図である。 拡開状態の図８相当図である。 拡開状態の図９相当図である。 拡開状態の図４相当図である。 パイプの切断した部分を払い出した状態を示す拡開刃ユニットの断面図である。 実施形態の変形例に係る図５相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るパイプ切断装置１の斜視図である。このパイプ切断装置１は、例えば自動車部品等の金属製パイプ（被切断パイプ）Ｐ（図４に示す）を切断する場合に用いることができるものである。このパイプＰの断面は円形となっており、途中が屈曲している。

尚、この実施形態の説明では、図４等において、切断前のパイプＰのうち、切断する部分を切断予定部分として符号Ｐ１で示し、それ以外の部分を符号Ｐ２で示す。

パイプ切断装置１は、図３に示す２つのクランプ装置１０，１０と、２つの拡開刃ユニット２０（図１、図２には１つのみ示す）と、各拡開刃ユニット２０を駆動する駆動装置６０とを備えており、２本のパイプＰを同時に切断することができるようになっている。尚、クランプ装置１０や拡開刃ユニット２０は１つのみ設けてもよい。

クランプ装置１０は、パイプＰの切断時に、パイプＰを、その切断予定部分Ｐ１の軸線が略水平に延びる姿勢でクランプするためのものである。一方、拡開刃ユニット２０は、パイプ切断装置１の装置本体に着脱可能に取り付けられ、クランプ装置１０にクランプされたパイプＰに対して剪断力を与えるためのものである。

２つのクランプ装置１０は水平方向に並んで配置されており、互いに同じ構造であるため、以下、一方のクランプ装置１０の構造について説明する。図３に示すように、クランプ装置１０は、クランプ装置取付枠９に取り付けられており、下側クランプ部材１１と、上側クランプ部材１２と、上側クランプ部材１２を上下方向（下側クランプ部材１１に接離する方向）に駆動するシリンダ装置１３とを備えている。図４に示すように、クランプ装置１０の下側クランプ部材１１及び上側クランプ部材１２は、拡開刃ユニット２０と対向するように配置される。

下側クランプ部材１１は、クランプ装置取付枠９の下部に固定されている。下側クランプ部材１１の上面には、図４にも示すようにパイプＰの外面に沿うように円弧状に延びる凹面１１ａが形成されている。また、下側クランプ部材１１における拡開刃ユニット２０と対向する側には、下側切断刃１１ｂが設けられている。下側切断刃１１ｂは、凹面１１ａと同様に円弧状に湾曲しており、パイプＰをクランプした状態でパイプＰの外面における切断予定部分Ｐ１とそれ以外の部分Ｐ２との境界部に対応するように配置されている。

また、上側クランプ部材１２の下面には、パイプＰの外面に沿うように円弧状に延びる凹面１２ａが形成されている。この凹面１２ａと上記下側クランプ部材１１の凹面１１ａとでパイプＰの切断予定部分Ｐ１以外の部分Ｐ２が上下方向に挟持されてクランプされた状態となる。

また、上側クランプ部材１２における拡開刃ユニット２０と対向する側には、上側切断刃１２ｂが設けられている。上側切断刃１２ｂは、凹面１２ａと同様に円弧状に湾曲しており、パイプＰをクランプした状態でパイプＰの外面における切断予定部分Ｐ１とそれ以外の部分Ｐ２との境界部に対応するように配置される。パイプＰをクランプした状態で、上側切断刃１２ｂは、上記下側クランプ部材１１の下側切断刃１１ｂと連続して円形の１つの刃を形成することになる。

シリンダ装置１３は、例えば流体圧の給排によって動作する流体圧シリンダ装置で構成することができ、ロッド１３ａが下側に進出する姿勢でクランプ装置取付枠９の上部に固定されている。シリンダ装置１３のロッド１３ａは、図３の左側に示す上昇端位置と、同図の右側に示す下降端位置との間で進退可能となっている。

次に、拡開刃ユニット２０の構造について説明する。２つの拡開刃ユニット２０は互いに同じ構造であるため、以下、一方の拡開刃ユニット２０について説明する。

図５や図６に示す拡開刃ユニット２０は、図１に示すようにパイプ切断装置１の装置本体に設けられた架台２上に載置された状態で、当該装置本体に着脱可能に取り付けられている。拡開刃ユニット２０を装置本体から取り外した状態を図２に示す。よって、拡開刃ユニット２０は、パイプＰの径が変わる場合に、そのパイプＰの径に対応する拡開刃ユニット２０に容易に交換することができるようになっている。

図７〜図９に示すように、拡開刃ユニット２０は、芯棒材（可動部材）２１と、芯棒材２１の周囲に配置される４つの主拡開刃（第１の拡開刃）２２，２２，…と、同様に芯棒材２１の周囲に配置される４つの補助拡開刃（第２の拡開刃）２３，２３，…と、主拡開刃２２及び補助拡開刃２３を保持する保持枠２４（図５〜図６参照）とを備えている。尚、図８、図９では、保持枠２４を省略し、芯棒材２１、主拡開刃２２及び補助拡開刃２３の位置関係を示している。

図８に示すように、芯棒材２１は、パイプＰの切断予定部分Ｐ１に挿入される側（先端側）が角錐状に形成された角錐部２１ａとされる一方、その反対側の基端側は円柱状に形成された円柱部２１ｂとされている。芯棒材２１の基端側には、芯棒材２１を駆動するための駆動装置６０と接続される接続部２１ｃが設けられている。

接続部２１ｃを介して芯棒材２１に接続される駆動装置６０は、上記クランプ装置１０が有するシリンダ装置と同様なもので構成することができる。駆動装置６０は、ロッド６０ａは水平方向に進出する姿勢でパイプ切断装置１の装置本体に固定されている。ロッド６０ａの進退によって芯棒材２１が水平方向に移動する。ロッド６０ａの先端部には、接続部２１ｃに係脱自在に構成された係合部６０ｂが設けられている。拡開刃ユニット２０を交換する際には、駆動装置６０の係合部６０ｂを拡開刃ユニット２０の接続部２１ｃから離脱させることで容易に交換することが可能になっている。

４つの主拡開刃２２，２２，…は、図１４や図１５に示すように拡開した状態（拡開状態）と、図８や図９に示すように拡開していない状態（非拡開状態）とに切り替えられるようになっている。尚、図１１及び図１２は、拡開状態と非拡開状態との間の状態を示している。

４つの主拡開刃２２，２２，…は、互いに同じ構造であるため、１つの主拡開刃２２について説明する。図７に示すように、主拡開刃２２は、芯棒材２１の径方向に延びるとともに、保持枠２４によって径方向に案内される被案内部２２ａと、被案内部２２ａの径方向内端部からパイプＰへの挿入方向に突出する突出部２２ｂとを備えている。被案内部２２ａの外周面には、周方向に延びる溝２２ｃが形成され、該溝２２ｃには主拡開刃２２を径方向内側に付勢するための弾性バンド２６が巻き掛けられている。被案内部２２ａにおける突出部２２ｂと反対側の面には、案内溝２２ｅが形成されている。図８に示すように、案内溝２２ｅは、芯棒材２１の径方向に延びている。

被案内部２２ａの芯棒材２１側の面には、後述する補助拡開刃２３に当接する一対の当接面２２ｆ，２２ｆが形成されている。当接面２２ｆ，２２ｆは、芯棒材２１の中心を通る断面で対称形状を有し、かつ各面２２ｆ，２２ｆはその面中心部で円周接線方向と傾斜を持ち、後述する補助拡開刃２３が拡開するとその補助拡開刃２３に対し内周方向へ相対変位するよう構成される。当接面２２ｆ，２２ｆは、被案内部２２ａの周方向中心部に近づくほど径方向内方に位置するように傾斜した傾斜面で構成されている。一方の当接面２２ｆは、１つの補助拡開刃２３に当接し、他方の当接面２２ｆは、一方の当接面２２ｆが当接している補助拡開刃２３に隣接する別の補助拡開刃２３に当接するようになっている。

また、図７に示すように、主拡開刃２２の突出部２２ｂの突出方向先端部には、径方向外縁部において周方向に延びる刃先２２ｄが設けられている。図９に示すように、刃先２２ｄは、パイプＰの内径よりも小さな仮想の円を４等分したうちの１つの円弧を描くように延びている。

主拡開刃２２の被案内部２２ａは、非拡開状態で隣り合う別の主拡開刃２２の被案内部２２ａの側面と接触するようになっている。この非拡開状態では、４つの主拡開刃２２，２２，…の刃先２２ｄ，２２ｄ，…が周方向に連続しており、このとき、１つの刃先２２ｄの形状が上記したように円を４等分した形状であるため、４つの刃先２２ｄ，２２ｄ，…によって１つの円が形成されることになる。詳細は後述するが、４つの刃先２２ｄ，２２ｄ，…は非拡開状態でパイプＰの切断予定部分Ｐ１に挿入可能な外径を構成する。

一方、４つの主拡開刃２２，２２，…が拡開状態になると、図１５に示すように隣り合う主拡開刃２２，２２の側面の間に隙間が形成されるとともに、４つの刃先２２ｄ，２２ｄ，…の間にも隙間が形成されることになる。詳細は後述するが、４つの刃先２２ｄ，２２ｄ，…は、拡開状態でパイプＰの切断予定部分Ｐ１を切断可能となるまで拡開する。

４つの補助拡開刃２３，２３，…は、上記した拡開状態における４つの主拡開刃２２，２２，…の刃先２２ｄ，２２ｄ，…の隙間を埋めるためのものであり、主拡開刃２２，２２，…と同様に、図１４や図１５に示すように拡開した状態（拡開状態）と、図８や図９に示すように拡開していない状態（非拡開状態）とに切り替えられるようになっている。

４つの補助拡開刃２３，２３，…は、互いに同じ構造であるため、１つの補助拡開刃２３について説明する。図４に示すように、補助拡開刃２３は、芯棒材２１の径方向に延びるとともに、保持枠２４によって径方向に案内される被案内部２３ａと、被案内部２３ａの径方向内端部からパイプＰへの挿入方向に突出する突出部２３ｂとを備えている。図９に示すように、被案内部２３ａの外周面には、主拡開刃２２の当接面２２ｆに当接する当接面２３ｆ，２３ｆが形成されている。当接面２３ｆ，２３ｆは、芯棒材２１の中心を通る断面で対称形状を有し、かつ各面２３ｆ，２３ｆはその面中心部で円周接線方向と傾斜を持ち、補助拡開刃２３が拡開すると主拡開刃２２に対し外周方向へ相対変位するよう構成される。当接面２３ｆ，２３ｆは、被案内部２３ａの周方向中心部に近づくほど径方向外方に位置するように傾斜した傾斜面で構成されている。一方の当接面２３ｆは、１つの主拡開刃２２に当接し、他方の当接面２３ｆは、一方の当接面２３ｆが当接している主拡開刃２２に隣接する別の主拡開刃２２に当接するようになっている。

被案内部２３ａの突出部２３ｂとは反対側の面には、案内溝２３ｅが形成されている。案内溝２３ｅは、芯棒材２１の径方向に延びている。

また、図４に示すように、補助拡開刃２３の突出部２３ｂの突出方向先端部には、径方向外縁部において周方向に延びる刃先２３ｄが形成されている。図１５に示すように、刃先２３ｄは、拡開状態の主拡開刃２２，２２，…の刃先２２ｄ，２２ｄ，…の隙間に入り込むことで該隙間を埋めて刃先２２ｄ，２２ｄ，…と連続して１つの略環状に連なった刃を形成するためのものである。

主拡開刃２２の刃先２２ｄ及び補助拡開刃２３の刃先２３ｄは、パイプＰの切断時においてクランプ装置１０の下側切断刃１１ｂ及び上側切断刃１２ｂに対応する部位に配置されるようになっている。対応する部位とは、主拡開刃２２の刃先２２ｄ及び補助拡開刃２３の刃先２３ｄと、下側切断刃１１ｂ及び上側切断刃１２ｂとによって、パイプＰの切断予定部分Ｐ１とＰ１以外の部分Ｐ２以外の部分との境界部に対して切断可能な剪断力を与えることができる位置のことである。

図４に示すように、補助拡開刃２３の径方向内面は、芯棒材２１の角錐部２１ａの外面に当接した状態で摺動する摺動面２３ｋとされている。

図４〜図６に示すように、各主拡開刃２２の被案内部２２ａ及び各補助拡開刃２３の被案内部２３ａは、保持枠２４内に収容され、さらに、芯棒材２１は保持枠２４内に挿入される。すなわち、保持枠２４は、突出部２２ｂ，２３ｂを囲む環状部材２４ａと、フロントプレート２４ｂと、バックプレート２４ｃと、円筒部材２４ｄとを備えている。環状部材２４ａは、芯棒材２１と同心上に配置される。環状部材２４ａの内部には、各補助拡開刃２３を径方向内方へ付勢するためのスプリング２４ｅが設けられている。

フロントプレート２４ｂは、環状部材２４ａにおける芯棒材２１の挿入方向先端側に取り付けられるものであり、中心部には貫通孔２４ｆが形成されている。各主拡開刃２２の突出部２２ｂ及び各補助拡開刃２３の突出部２３ｂは、貫通孔２４ｆから保持枠２４の外方へ突出している。また、芯棒材２１の角錐部２１ａも貫通孔２４ｆ内を挿通して保持枠２４の外方へ突出可能になっている。

バックプレート２４ｃは、環状部材２４ａにおけるフロントプレート２４ｂと反対側に取り付けられるものである。このバックプレート２４ｃと上記フロントプレート２４ｂとによって各主拡開刃２２の被案内部２２ａ及び各補助拡開刃２３の被案内部２３ａは挟まれて芯棒材２１の軸方向には移動しないようになっている。バックプレート２４ｃには、各主拡開刃２２の案内溝２２ｅに挿入される第１案内レール２４ｇ（図７に示す）と、各補助拡開刃２３の案内溝２３ｅに挿入される第２案内レール２４ｈ（図４に示す）とが固定されている。バックプレート２４ｃを仮想線で示した図６にあるように、第１案内レール２４ｇ及び第２案内レール２４ｈは放射状に延びている。第１案内レール２４ｇ及び第２案内レール２４ｈにより、各主拡開刃２２及び各補助拡開刃２３が芯棒材２１の径方向に案内されることになる。

円筒部材２４ｄはバックプレート２４ｃに取り付けられており、芯棒材２１の軸方向に延びている。円筒部材２４ｄによって芯棒材２１が軸方向に案内されるようになっている。

また、図５に示すように、保持枠２４のフロントプレート２４ｂの外面には、パイプＰの切断予定部分Ｐ１を切断した後、その切断された部分（図１６、図１７に符号Ｐ３で示す）を拡開刃２２，３３から払い出すための払い出し具２９が取り付けられている。払い出し具２９は、コイルスプリング等からなる弾性部材２９ａと、払い出しプレート２９ｂとを備えている。

弾性部材２９ａの基端部はフロントプレート２４ｂの外面に固定されている。弾性部材２９ａの先端部は、フロントプレート２４ｂの貫通孔２４ｆ内へ向けて突出している。この弾性部材２９ａの先端部に払い出しプレート２９ｂが取り付けられている。払い出しプレート２９ｂは、図４に示すようにパイプＰの切断予定部分Ｐ１の端部に当接するように配置されている。詳細は後述するが、払い出しプレート２９ｂがパイプＰの切断後、切断された部分Ｐ３を弾性部材２９ａの弾性力によって除去することができるようになっている。

次に、上記のように構成されたパイプ切断装置１を使用してパイプＰの切断予定部分Ｐ１を切断する要領について説明する。尚、拡開刃ユニット２０は、クランプ装置１０から水平方向に離しておき、拡開刃ユニット２０の主拡開刃２２、補助拡開刃２３及び芯棒材２１が、クランプ作業中のパイプＰと干渉しないように配置しておく。また、図５、図８、図９に示すように、拡開刃ユニット２０においては、芯棒材２１を反挿入側に移動させ、主拡開刃２２及び補助拡開刃２３を非拡開状態としておく。

まず、クランプ装置１０を作動させてパイプＰをクランプする。すなわち、図３の左側に示すようにシリンダ装置１３を作動させて上側クランプ部材１２を上昇させる。そして、パイプＰを下側クランプ部材１１の凹面１１ａに載置し、シリンダ装置１３を作動させて上側クランプ部材１２を下降させ、パイプＰを下側クランプ部材１１の凹面１１ａと上側クランプ部材１２の凹面１２ａとで挟持する（図４に示す状態）。このクランプ状態では、上側切断刃１２ｂ及び下側切断刃１１ｂが、パイプＰの外面における切断予定部分Ｐ１とそれ以外の部分Ｐ２との境界部に対応するように配置される。

その後、拡開刃ユニット２０をクランプ装置１０に接近させていき、主拡開刃２２の刃先２２ｄ及び補助拡開刃２３の刃先２３ｄをパイプＰに挿入する。このとき、払い出し具２９の払い出しプレート２９ｂがパイプＰの切断予定部分Ｐ１の端部に当接して芯棒材２１の基端側に押され、弾性部材２９ａの変形によって芯棒材２１の基端側に変位した状態となる。つまり、払い出しプレート２９ｂが切断予定部分Ｐ１の端部を払い出し方向（図４の左側）に常時付勢した状態となる。

しかる後、図１０に示すように、駆動装置６０を作動させて芯棒材２１をパイプＰへの挿入方向に移動させる。すると、芯棒材２１の角錐部２１ａの外面に、補助拡開刃２３の摺動面２３ｋが当接しているので、芯棒材２１の挿入に伴って補助拡開刃２３の摺動面２３ｋを径方向外方へ押し、補助拡開刃２３が第２案内レール２４ｈによって案内されながら、スプリング２４ｅの付勢力に抗して径方向外方へ拡開していく。一方、補助拡開刃２３の当接面２３ｆと主拡開刃２２の当接面２２ｆとが当接しているので、補助拡開刃２３の拡開と同時に主拡開刃２２の当接面２２ｆには、径方向外方への力が作用することになる。これにより、主拡開刃２２が第１案内レール２４ｇによって案内されながら、弾性バンド２６の付勢力に抗して径方向外方へ拡開していく。すなわち、芯棒材２１を挿入すると、補助拡開刃２３及び主拡開刃２２が略同時に拡開し始める。

主拡開刃２２が拡開すると、主拡開刃２２の刃先２２ｄはパイプＰの切断予定部分Ｐ１内面に接近していき、さらに隣り合う主拡開刃２２，２２の刃先２２ｄ，２２ｄの間に隙間が形成され、その隙間は徐々に拡大していく。この隙間の拡大と同時に、補助拡開刃２３が拡開しているので、補助拡開刃２３の刃先２３ｄが隣り合う主拡開刃２２，２２の刃先２２ｄ，２２ｄの間に入り込んでいき、隙間を埋めるように作用する（図１５参照）。

そして、主拡開刃２２，２２の刃先２２ｄ，２２ｄがパイプＰの切断予定部分Ｐ１内面に接触するタイミング（図１３に示す）で、補助拡開刃２３の刃先２３ｄが主拡開刃２２，２２の刃先２２ｄ，２２ｄの間を埋めて、主拡開刃２２の刃先２２ｄと、補助拡開刃２３の刃先２３ｄとが環状に略連なった状態となる。

主拡開刃２２の刃先２２ｄの曲率は、非拡開状態のときにパイプＰの内径よりも小さい円を形成する曲率としているので、拡開状態では、当該刃先２２ｄの周方向中央部が他の部位よりも先にパイプＰの内面に接触することになる。よって、芯棒材２１を更に挿入していくと、主拡開刃２２の刃先２２ｄの周方向中央部が他の部位よりも先にパイプＰに剪断力を与え、その後、徐々にパイプＰの全周に剪断力が与えられることになる。このように、パイプＰの周方向の一部から剪断していくようにしているので、パイプＰの切断に要する力を少なくしながらスムーズに行うことができる。

そして、パイプＰの全周に剪断力を与えることができるので、従来のように一部にかえりが発生したり、切り残しが発生することはない。

図１６に示すように、パイプＰの切断された部分Ｐ３は、主拡開刃２２及び補助拡開刃２３によって一旦保持され、その後、拡開刃ユニット２０をクランプ装置１０から離すと、図１７に示すように、払い出し具２９の払い出しプレート２９ｂによって主拡開刃２２及び補助拡開刃２３の先端から払い出される。

また、このパイプ切断装置１では、径の異なるパイプＰを切断する場合には、拡開刃ユニット２０を別の拡開刃ユニット（図示せず）と交換する。交換時には、駆動装置６０の係合部６０ｂを拡開刃ユニット２０の接続部２１ｃから離脱させて拡開刃ユニット２０を装置本体から取り出せばよいので、作業性は良好である。これに合わせてクランプ装置１０のクランプ部材１１，１２も交換する。

以上説明したように、この実施形態に係るパイプ切断装置１によれば、主拡開刃２２の間に形成される隙間を埋める補助拡開刃２３を備えているので、２度切りをしなくても、切断後のパイプＰの端部にかえりや切り残しが発生しないようにすることができる。

また、芯棒材２１が補助拡開刃２３に当接し、主拡開刃２２が補助拡開刃２３に当接するようにしたので、非拡開状態でコンパクトにまとめてシンプルな構成にすることができる。さらに、芯棒材２１による拡開力を補助拡開刃２３、主拡開刃２２に確実に伝達して円滑な動作を実現できる。

また、芯棒材２１と、芯棒材２１を駆動する駆動装置６０とが接続部２１ｃを介して着脱可能に接続されているので、パイプＰの径が変更になった場合に、芯棒材２１及び拡開刃２２，２３を容易に、かつ、迅速に交換することができるので、段取り換え時間を短縮できる。

また、主拡開刃２２の刃先２２ｄが拡開状態にあるときに、補助拡開刃２３と連続した状態で補助拡開刃２３よりも径方向外方に位置する湾曲形状をなすように該刃先２２ｄの曲率をしているので、パイプＰに対して周方向の一部分に早いタイミングで剪断力を与えて徐々に切断することができる。よって、切断をスムーズに行うことができる。

また、パイプＰの切断完了時、切断された部分Ｐ３は、外周が延ばされた状態で円環状を保持している場合と、軸方向の長さが短い外周部分で破断している場合とがある。一定部位で意識的に破断させかつその破断に要する動力を節減するために、主拡開刃２２または補助拡開刃２３の外周に、切断された部分Ｐ３の周方向の一部を切断するためのスクラップカッターを設けることも可能である。

例えば、図１８に変形例として示すように、補助拡開刃２３の外周にスクラップカッター２８を設ければ、補助拡開刃２３の拡開動作完了直前に、スクラップカッター２８が、スクラップとなる部分、即ち、図１６において符号Ｐ３で示す部分にその内面から当接してスクラップとなる部分の外周の一定部位を所定のタイミングで切断する。補助拡開刃２３はパイプＰに拡開刃ユニット２０を挿入する時点では非拡開状態となっているため、スクラップカッター２８が拡開刃ユニット２０の挿入を妨げることは無い。また、スクラップカッター２８は、一定の高さで設けることも可能だが、図１８に示すように補助拡開刃２３の刃先方向に向かって低くなるよう高さを設定すれば、刃先２３ｄの機能を損なうことなく設定可能である。スクラップとなる部分の先端部にスクラップカッター２８によって切れ目が入れば、その後、主拡開刃２２及び補助拡開刃２３の拡開動作との相互作用によりスクラップの外周が難なく切断される。

尚、この実施形態では、屈曲しているパイプＰを切断する場合について説明したが、これに限らず、真っ直ぐなパイプを切断することもできる。この場合は、クランプ装置１０のクランプ部材１１，１２の形状を変更すればよい。

また、主拡開刃２２及び補助拡開刃２３の数は、４つに限られるものではなく、任意の数に設定することができる。

また、パイプＰの断面形状についても円形に限らず、楕円、長円、矩形についても適用可能である。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係るパイプ切断装置は、例えば自動車部品として使用されるパイプを切断する場合に適用できる。

１ パイプ切断装置
１０ クランプ装置
１１ 下側クランプ部材
１１ｂ 下側切断刃
１２ 上側クランプ部材
１２ｂ 上側切断刃
２１ 芯棒材（可動部材）
２１ｃ 接続部
２２ 主拡開刃（第１の拡開刃）
２２ｄ 刃先
２３ 補助拡開刃（第２の拡開刃）
２３ｄ 刃先
Ｐ パイプ
Ｐ１ 切断予定部分
Ｐ２ 切断予定部分以外の部分
Ｐ３ 切断された部分

Claims (3)

1. 被切断パイプにおける切断予定部分に挿入される複数の拡開刃と、
   上記被切断パイプにおける切断予定部分に挿入される方向に移動して上記拡開刃を拡開させる棒状の可動部材と、
   上記被切断パイプの外面における切断予定部分以外の部分をクランプするとともに、上記被切断パイプの外面における切断予定部分とそれ以外の部分との境界部に対応するように配置される切断刃を有するクランプ装置とを備え、
   上記可動部材を上記被切断パイプの切断予定部分への挿入方向に移動させることによって上記拡開刃を拡開させ、該拡開刃と上記クランプ装置の切断刃とで上記パイプに剪断力を与えて上記切断予定部分を切断するように構成されたパイプ切断装置において、
   上記可動部材における上記被切断パイプへの挿入方向先端側は、該先端に向かって断面が縮小する角錐状に形成され、
   上記拡開刃は、上記可動部材の周囲に設けられ、上記可動部材における上記挿入方向先端側の軸線の径方向に移動することによって拡開する複数の第１の拡開刃と、
   上記第１の拡開刃が拡開した際に、上記可動部材の周方向に隣り合う上記第１の拡開刃の間に形成される隙間を埋めるように、上記可動部材の上記挿入方向先端側の軸線の径方向に移動することによって拡開する複数の第２の拡開刃とを備え、
   上記第１の拡開刃及び上記第２の拡開刃が非拡開状態にあるときに、上記第２の拡開刃は、上記可動部材の上記挿入方向先端側の外面と上記第１の拡開刃との間に配置され、
   上記第２の拡開刃には、上記可動部材の上記挿入方向先端側の外面に当接した状態で該可動部材の上記挿入方向に摺動する摺動面と、上記第１の拡開刃に当接する当接面とが設けられ、
   上記可動部材の上記挿入方向への移動により上記第２の拡開刃の上記摺動面が上記可動部材の上記挿入方向先端側の外面を摺動して該外面により該挿入方向先端側の軸線の径方向に押動されて拡開し、上記第１の拡開刃が、上記第２の拡開刃の上記当接面により上記可動部材の上記挿入方向先端側の軸線の径方向に押動されて拡開するように構成されていることを特徴とするパイプ切断装置。
2. 請求項１に記載のパイプ切断装置において、
   上記可動部材を駆動する駆動装置を備え、
   上記可動部材と上記駆動装置とは、接続部を介して着脱可能に接続されていることを特徴とするパイプ切断装置。
3. 請求項１または２に記載のパイプ切断装置において、
   複数の上記第１の拡開刃の刃先は、非拡開状態にあるときに連続した円形の刃を形成し、拡開状態にあるときに上記第２の拡開刃と連続した状態で該第２の拡開刃よりも径方向外方に位置する湾曲形状をなしていることを特徴とするパイプ切断装置。

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