JPH04315515A - 材料クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パイプを切断する際
に切断抵抗に抗してパイプを変形させないようにクラン
プする材料クランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術としてパイプを変形
させない手段としてバイス部にＶブロックを取り付けて
多点でパイプをクランプしたり、総形バイスでパイプを
クランプする方法が知られている。

【０００３】また、パイプを変形させない他の方法とし
てはバイス減圧弁を付設してクランプシリンダに行く圧
油を減圧する方法も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術では、バイス部にＶブロックあるいは総形バイスでパ
イプをクランプする方法は、径に合わせてブロックを交
換したり、センター合わせしたりする必要があり、種々
のパイプ、径を処理する場合は不都合が多かった。

【０００５】また、バイス減圧弁を付設して圧油を減圧
する方法は、クランプ力そのものを下げるため、変形防
止に対して有力であり、汎用性も高いが、送材定寸作業
時でクランプ力が弱いためにバイスと材料との間でスベ
リが発生し、定寸不良（製品長不良）の課題が発生する
可能性が多かった。

【０００６】この発明の目的は、上記課題を改善するた
め、径の異なるパイプをクランプする際に、その都度、
ブロックを交換したりするわずらわしさを解消するとと
もに、バイスと材料との間に生ずるスベリをなくしてパ
イプの変形量を極力防止して確実なクランプを可能にし
た材料クランプ装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、固定バイスと可動バイスとの協働によ
り材料をクランプする材料クランプ装置にして、前記可
動バイスを固定バイスに対して接近せしめて材料をクラ
ンプする際の可動バイスの位置を計測する計測手段と、
予め切断すべき材料としてのパイプの径，肉厚，長さお
よびクランプ力などを基にしてパイプの変形量Ｘｏを演
算処理する演算処理手段と、この演算処理手段で演算処
理されたパイプの変形量Ｘｏと予め決められたクランプ
代Ｘとを基にして、Ｘ＜Ｘｏとなるべく比較する比較手
段と、を備えて材料位置決め装置を構成した。

【０００８】

【作用】この発明の材料クランプ装置を採用することに
より、可動バイスを固定バイスに対して接近させて、材
料をクランプする際の可動バイスの位置を計測し、予め
切断すべき材料のパイプの径，肉厚，長さおよびクラン
プ力などを基にしてパイプの変形量Ｘｏを演算処理手段
で演算処理し、この演算処理されたパイプの変形量Ｘｏ
と予め決められたクランプ代Ｘとを基にして比較手段で
Ｘ＜Ｘｏとなるべく比較してクランプ代をクランプ前に
決定し、パイプをクランプする際に可動バイスを固定バ
イスに向ってパイプ径よりクランプ代分Ｘだけ、さらに
移動させてパイプの変形を最小限にするようにしたので
、径の異なるパイプをクランプする際に、その都度ブロ
ックを交換することなく、バイスと材料との間に生ずる
スベリがなくなると共に、パイプの変形を極力防止して
確実なクランプが行なわれる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって詳細に
説明する。この発明は切断したパイプをクランプして取
り出し、所定の場所まで搬出する前バイス機能を持った
材料クランプ装置の一例が図３に示されている。

【００１０】図３においてコンベア１によって送られて
きたパイプＷは、切削抵抗に抗して本体バイス３の固定
バイス３Ｆと可動バイス３Ｍによって固定され、鋸歯Ｔ
によって切断されたパイプＷＡ　の材料クランプ装置と
しての前バイス５の固定バイス５Ｆと可動バイス５Ｍに
よりバイスシリンダ７を介してクランプされ、所定の位
置まで搬送される。

【００１１】前記前バイス５としては、図４に示されて
いるように、バイスベース９の一側（図４において右側
）に前記固定バイス５Ｆが微調整可能に設けられている
と共に、バイスベース９の一側と反対側である他側には
可動バイス５Ｍが設けられている。前記バイスベース９
の図４において下部には左右方向へ延伸したガイドレー
ル１１が設けられている。このガイドレール１１には図
４において左右方向へ移動可能なスライダ１３が設けら
れている。

【００１２】このスライダ１３の右側には前記可動バイ
ス５Ｍが設けられていると共に、スライダ１３の左側に
は前記バイスベース９に取付けられたバイスシリンダ７
に装着されているピストンロッド７Ｐの先端が設けられ
ている。前記バイスシリンダ７の先端部には支持ブロッ
ク１５が、また、バイスシリンダ７の一部には支持ブロ
ック１７が取付けられている。この支持ブロック１５と
１７とには図４において左右方向へ延伸したラック１９
が装着されており、ラック１９の先端（図４において右
端）には前記スライダ１３の左側が取付けられている。

【００１３】上記構成により、切断されたパイプＷＡ　
をバイスシリンダ７を作動させることにより、ピストン
ロッド７Ｐが図４において右方へ移動すると、スライダ
１３がガイドレール１１に案内されて右方へ移動するこ
とになる。したがって、可動バイス７Ｍが右方へ移動し
て切断されたパイプＷＡ　は固定バイス５Ｆと可動バイ
ス５Ｍとでクランプされることになる。この際、前記ス
ライダ１３の左右方向の移動に伴なってラック１９も左
右方向へ移動されることになる。

【００１４】このラック１９には計測手段としてのエン
コーダ装置２１の一部を構成するピニオン２３が噛合さ
れている。このエンコーダ装置２１としては図５に示さ
れているように、前記バイスベース９上にエンコーダボ
ックス２５が設けられている。このエンコーダボックス
２５における図５において右側には上下方向へ延伸した
エンコーダ軸２７が複数のベアリング２９を介して回転
自在に支承されている。エンコーダ軸２７の図５におい
て下側には前記ピニオン２３が嵌着されていると共に、
エンコーダ軸２７の図５において上側には磁気エンコー
ダ３１が嵌着されている。この磁気エンコーダ３１はフ
タ３３でカバーされている。

【００１５】前記エンコーダボックス２５の図５におい
て左側内には、複数のベアリング３５を介してヒンジボ
ルト３７が回転自在に支承されており、このヒンジボル
ト３７は図５において上側でヒンジブラケット３９に装
着されている。このヒンジブラケット３９は前記バイス
ベース９に固定されている。

【００１６】上記構成により、ラック１９が左右方向へ
移動することにより、ピニオン２３が回転して、エンコ
ーダ軸２７を介して磁気エンコーダ３１で可動バイス７
Ｍの移動量を計測することができる。

【００１７】前記切断されたパイプＷＡ　を固定バイス
７Ｆと可動バイス７Ｍでクランプする際の制御装置４１
の構成ブロック図が図１に示されている。図１において
ＣＰＵ４３には例えば図６および図７に示されているよ
うな切断すべきパイプＷの径φＤ，肉厚ｔ，長さｂなど
を入力するためのキーボードなどからなる入力装置４５
が接続されていると共に、種々のデータを表示するＣＲ
Ｔのごとき表示装置４７が接続されている。

【００１８】また、前記ＣＰＵ４３には入力装置４５か
ら入力された前記パイプＷの径φＤ，肉厚ｔ，厚さｂ，
ヤング率Ｅ，クランプ力Ｆなど一時的に記憶させておく
メモリ４９が接続されている。このメモリ４９に記憶さ
れている上述した種々のデータをもとにして、パイプＷ
が図６に示したＣ，Ｄの方向でクランプしたときに変形
する変形量ΔＤが次式により演算処理する演算処理手段
５１が前記ＣＰＵ４３に接続されている。

【００１９】 　　ΔＤＡＢ＝−ＦＲ３　／ＥＩ（２／π−１／２）　
　　　　　　　（１）　　ΔＤＣＤ＝ＦＲ３　／ＥＩ（
π／４−２／π）　　　　　　　　　　（２）上記（２
）式において、Ｉ＝ｂｔ３　／１２である。

【００２０】前記演算処理手段５１で演算処理された変
形量ΔＤＣＤがバイスクランプ時の変形量Ｘｏとなる。 この変形量ＸｏよりパイプＷのクランプ代ＸがＸ＜Ｘｏ
となるように比較する比較手段５３が接続されている。

【００２１】また、前記ＣＰＵ４３には前記バイスシリ
ンダ７，磁気エンコーダ３１がそれぞれインターフェー
スを介して接続されている。

【００２２】上記構成により、図２に示したフローチャ
ートを基にして本実施例の切断されたパイプＷＡ　を固
定バイス７Ｆと可動バイス７Ｍとの協働でクランプする
動作を説明すると、図２において、ステップＳ１でバイ
スシリンダ７のストロークを計測する磁気エンコーダ３
１により、可動バイス７Ｍの位置を確実に計測する。

【００２３】ステップＳ２で入力装置４５からパイプク
ランプ前に判明しているファクターおよびデイメンショ
ンのデータを入力してメモリ４９に記憶させる。なお、
ファクターおよびデイメンションは下記のとおりである
。

【００２４】Ｅ：ヤング係数，２１０００ｋｇ／ｍｍ２
　予め切断すべき材料としてパイプＷは、Ｄ：直径ｍｍ ｔ：肉厚ｍｍ ｂ：製品の長さ（切断後の長さ）ｍｍ Ｒ：パイプの内半径ｍｍ したがって、 Ｉ：慣性モーメントｂｔ３　／１２ｍｍとなり、このＩ
は予め記憶させておく。

【００２５】そして、ステップＳ３でクランプ力を予め
決めると共に、ステップＳ４で予め切断すべき材料に働
くクランプ代（Ｘ）を定めておく。

【００２６】次に、ステップＳ５で機械力学的加圧力に
対するパイプの変形量Ｘｏを演算処理手段５１で次式に
よって演算処理される。

【００２７】 　　ΔＤＡＢ＝−ＦＲ３　／ＥＩ（２／π−１／２）　
　　　　　　　（１）　　ΔＤＣＤ＝ＦＲ３　／ＥＩ（
π／４−１／２）　　　　　　　　　　（２）上記（２
）式のＣＤ間の変形量Ｘｏがバイスクランプ時の最大変
形量となる。

【００２８】なお、上記（１）および（２）式は強度設
計データブックによる。

【００２９】したがって、上記（２）式によりクランプ
力を機械特性としてのパイプの変形量Ｘｏをクランプ前
に計算値として知ることができる。

【００３０】次に予めクランプ代（Ｘ）を決めておいて
、ステップＳ６で上記パイプＷの変形量（Ｘｏ）とクラ
ンプ代（Ｘ）とを基にして比較手段５３でＸ＜Ｘｏとな
るべく比較し、実際のクランプ代（Ｘ）を決定する。

【００３１】その際、ステップＳ６でＸ＜Ｘｏとならな
いときは、ステップＳ１の手前に戻り、あらためて前記
工程を検討し、再度作業を繰返す。次に、ステップＳ７
で可動バイス５Ｍを固定バイス５Ｆ側へバイシリンダ７
により移動させ、パイプＷに当接させる。さらにステッ
プＳ８で可動バイス５Ｍをさらに、パイプＷの径Ｄより
クランプ代分（Ｘ）だけ移動させてパイプＷの変形を最
少限にし、かつ、確実なパイプクランプを行ない、パイ
プを所定の場所まで搬出させる。

【００３２】ステップＳ９で作業が完了したことを確認
したら制御装置４１によって次の作業工程を自動的に繰
返すと共に、作業が完了したらパイプＷの切断を終了さ
せる。

【００３３】したがって、バイスのクランプ代Ｘを制御
するためにパイプＷの変形を弾性変形内に収めることが
可能であり、かつ、変形量をコントロールした中でのク
ランプ力のため確実なクランプとなり、材料の送材不良
が発生せず安定した精度保証が可能となる。

【００３４】なお、この発明は前記した実施例に限定さ
れることはなく、適宜の変更を行なうことにより、その
他の態様で実施しうるものである。例えば、本実施例で
は丸パイプを対象として説明したが、何も丸パイプに限
定されることはなく、角パイプについても同様に計算す
ることができる。計測手段として磁気エンコーダ３１を
利用したが、パルスジェネレータなどそれ以外のもので
あっても構わない。

【００３５】

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明により理解さ
れるように、この発明によれば特許請求の範囲に記載さ
れたとおりの構成であるから、バイスのクランプ代を制
御するためにパイプの変形を弾性変形内に収めることが
可能であり、かつ、変形量をコントロールした中でのク
ランプ力のため確実なクランプとなり、材料の送材不良
が発生せず安定した精度保証が可能となる効果をあげる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す材料クランプ装置の
構成ブロッグ図である。

【図２】前バイスの固定バイスと可動バイスでパイプを
する動作説明のフローチャートである。

【図３】この発明の材料クランプ装置を実施する切断装
置の概略的な平面図である。

【図４】図３に示した前バイスの一例を示す正面図であ
る。

【図５】図４におけるＶ矢視部の拡大詳細図である。

【図６】丸パイプの縦断面図である。

【図７】図６の横断面図である。

【符号の説明】

５　　前バイス（材料クランプ装置） ５Ｆ　　固定バイス ５Ｍ　　可動バイス ７　　バイスシリンダ １３　　スライダ １９　　ラック ２１　　エンコーダ装置（計測手段） ２３　　ピニオン ３１　　磁気エンコーダ ４１　　制御装置 ４３　　ＣＰＵ ４５　　入力装置 ４９　　メモリ ５１　　演算処理手段 ５３　　比較手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　固定バイスと可動バイスとの協働によ
   り材料をクランプする材料クランプ装置にして、前記可
   動バイスを固定バイスに対して接近せしめて材料をクラ
   ンプする際の可動バイスの位置を計測する計測手段と、
   予め切断すべき材料としてのパイプの径，肉厚，長さお
   よびクランプ力などを基にしてパイプの変形量Ｘｏを演
   算処理する演算処理手段と、この演算処理手段で演算処
   理されたパイプの変形量Ｘｏと予め決められたクランプ
   代Ｘとを基にして、Ｘ＜Ｘｏとなるべく比較する比較手
   段と、を備えてなることを特徴とする材料クランプ装置
   。