WO2010113360A1 - 管体切断装置及び管体切断方法 - Google Patents

管体切断装置及び管体切断方法 Download PDF

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WO2010113360A1
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WO
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tubular body
shaft
main shaft
inner blade
eccentric
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PCT/JP2009/070646
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川上照明
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株式会社富士機械工作所
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D21/00—Machines or devices for shearing or cutting tubes
    • B23D21/14—Machines or devices for shearing or cutting tubes cutting inside the tube
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/384—By tool inside hollow work
    • Y10T83/392—One tool [either internal or external] having compound motion

Definitions

  • the present invention relates to a tubular body cutting apparatus and a tubular body cutting method for cutting a thin tubular body at an arbitrary cutting position in the axial direction.
  • a thin metal tube having a predetermined length is obtained by rolling a metal sheet longer than a predetermined length so that two parallel end surfaces are close to each other, and welding between the two end surfaces to form a cylindrical tube. It is cut and manufactured.
  • a tubular body cutting device used for cutting a tubular body there is an apparatus that moves a cutting tool abutting on the outer peripheral surface of the tubular body toward the inside of the tubular body in the radial direction of the tubular body (for example, see Patent Document 1). .)
  • a hollow shaft body and an inclined cam it is conceivable to apply a moving force in the radial direction of the tube body while supplying a rotational force to the inner blade.
  • the hollow shaft body is inserted coaxially with the tube body in the tubular body, and the inner blade is axially supported by the hollow shaft body so as to be movable in a radial direction at a predetermined position in the axial direction via the holding member, and is in contact with the holding member.
  • An inclining cam in contact with the cam is provided in the inside so as to be movable in the axial direction.
  • Patent Document 2 a tubular body cutting device and a tubular body cutting method for moving the inner blade in the radial direction while rotating the inner blade using a drive mechanism arranged outside the tubular body.
  • a planetary gear mechanism including a ring gear and a planetary gear is used as a drive mechanism for moving the inner blade in the radial direction while rotating the inner blade.
  • the planetary gear rotates at an angular velocity faster than the angular velocity at the time of revolution due to the difference in the number of teeth from the ring gear. Due to the rotation of the planetary gear, the second shaft that pivotally supports the inner blade rotates eccentrically with the first shaft, and is farthest from the center of the tube at the outer peripheral surface of the inner blade that is pivotally supported by the second shaft. The position of the part changes gradually.
  • the position of the outermost surface of the inner blade moves in a direction further away from the center of the tubular body, It is exposed to the outside of the tube body, and the tube body is cut between the outer blades.
  • JP 7-136981 A Japanese Patent No. 4264908
  • Patent Document 2 has a problem that the operation of continuously cutting a relatively long tube body at a plurality of positions in the axial direction cannot be performed in a short time.
  • the object of the present invention is to cut the entire circumference of the tubular body in a short time, eliminate the need to return the mechanism for operating the inner blade to the initial position, and continue the long tubular body at a plurality of axial positions.
  • An object of the present invention is to provide a tubular body cutting apparatus and a tubular body cutting method capable of realizing a shortening of the cutting work.
  • the tubular body cutting device of the present invention includes an inner blade, first and second outer blades, a drive source, a main shaft body, an eccentric shaft body, and a rotation transmission means.
  • the inner blade has a disk shape and is larger than the difference between the radius of the tube body and the radius of the inner blade along the first radial direction of the tube body with respect to the main axis which is the central axis of the tube body inside the tube body.
  • An eccentric shaft that is eccentric by a predetermined length is pivotally supported by a rotary shaft that is eccentric by a predetermined length along a second radial direction opposite to the first radial direction.
  • the first and second outer blades have an annular shape in which the inner peripheral surface is in contact with the outer peripheral surface of the tubular body over the entire circumference, and the positions of the side surfaces facing each other in the axial direction of the tubular body are set on both side surfaces of the inner blade. It is arranged so as to substantially match the position.
  • the drive source outputs rotation.
  • the main shaft body is inserted at the open end side into the tube body, and is supported rotatably around the main shaft on the base end side exposed to the outside of the tube body, and at both ends at positions deviated by a predetermined length from the main shaft. It has a through hole with an open circular cross section.
  • the eccentric shaft body has a cylindrical shape, is pivotally supported by the through-hole, and the inner blade is aligned with the center position of the inner blade at the first end exposed from the open end of the main shaft body inside the tube body. The second end is exposed to the outside of the tube body.
  • the rotation transmitting means transmits the rotation of the driving source to each of the base end side of the main shaft body and the second end portion of the eccentric shaft body at a ratio of N to M (N and M are natural numbers).
  • the rotation of the drive source is transmitted at a ratio of N to M, outside the tube to be cut, to each of the main shaft body and the eccentric shaft body eccentric by a predetermined length with respect to the main shaft body.
  • the inner shaft fixed to the eccentric shaft body is separated from the center of the eccentric shaft body by a predetermined length while the eccentric shaft body moves N times on the circumference separated from the main shaft by the rotation of the main shaft body. Move up M times.
  • the inner blade moves while rotating eccentrically with respect to the main shaft, and the predetermined length is larger than the difference between the radius of the tube and the radius of the inner blade.
  • a part of the peripheral surface of the blade is exposed from the inside to the outside a plurality of times while rotating at a plurality of different positions in the circumferential direction of the tubular body.
  • the tubular body is cut over the entire circumference by the inner blade and the outer blade. Only a main shaft body that supports an eccentric shaft body is inserted into the inside of the tube body, and no complicated mechanism is arranged.
  • the rotation transmission means includes a first transmission portion that transmits the rotation of the drive source to the main shaft body at a first reduction ratio, an intermediate shaft body that is pivotally supported around the main shaft, and a first rotation of the drive source.
  • a second transmission portion that transmits to the intermediate shaft body at a reduction ratio of M / N of the reduction ratio, and a cross shaft coupling that constantly transmits the rotation of the intermediate shaft body to the eccentric shaft body at a reduction ratio of 1. It is preferable.
  • the rotation of the drive source can be easily supplied to the main shaft body and the eccentric shaft body at a ratio of N to M outside the tube body, and the structure can be simplified.
  • the staggered shaft coupling includes a first disk concentrically fixed to the intermediate shaft and a second disk fixed concentrically to the eccentric shaft and sliding only in a diameter direction passing through the eccentric shaft to the first disk. It is preferable to include these. Rotation can be easily supplied to the eccentric shaft body moving on the circumference eccentric with respect to the main shaft body from the same drive source as the main shaft body.
  • the tube cutting method of the present invention includes three steps.
  • the first step the difference between the radius of the tubular body and the radius of the inner blade is determined along the first radial direction of the tubular body with respect to the main axis that is the central axis of the tubular body to be cut.
  • the third step is a step of rotating the inner blade M (M is a natural number different from N) about the rotation axis while rotating the eccentric shaft N (N is a natural number) about the main shaft.
  • the entire circumference of the tubular body can be cut in a short time, and the operation of returning the mechanism for operating the inner blade to the initial position is unnecessary, and the long tubular body is continuously provided at a plurality of positions in the axial direction. This makes it possible to shorten the time for cutting.
  • a tubular body cutting device 100 manufactures a tubular product having a predetermined length from a workpiece W that is a thin-walled tubular body made of metal such as stainless steel.
  • a workpiece W that is a thin-walled tubular body made of metal such as stainless steel.
  • main shaft body 1 eccentric shaft body 2, inner blade 3, outer blades 4, 5, intermediate shaft body 6, staggered shaft joint 7, drive shaft body 8, first transmission gear train 9, second transmission A gear train 10 and a motor 50 are provided.
  • the main shaft body 1 is a tubular body having a smaller diameter than the work W, and the work W is externally fitted between the open end 12 of the main shaft body 1 and an intermediate portion in the axial direction.
  • a shaft support portion 14 having an enlarged diameter with a flange portion 13 interposed therebetween is formed.
  • the outer peripheral surface of the shaft support portion 14 is supported by a bearing 111.
  • the bearing 111 includes bearings 34 and 35 and is fixed to the frame 101 on the front surface side.
  • the main shaft body 1 is formed with a through hole 15 opened at the base end 11 and the open end 12.
  • the central axis of the through hole 15 coincides with an eccentric shaft 30 that is eccentric by a predetermined length L with respect to the main shaft 20 that is the central axis of the main shaft body 1.
  • a stopper 16 is formed on the outer peripheral surface of the main shaft 1 on the base end 11 side over the entire periphery. The stopper 16 defines the position of the work W that is fitted from the open end 12 side.
  • the eccentric shaft body 2 is rotatably fitted in the through hole 15 of the main shaft body 1.
  • a step portion 24 and a large diameter portion 25 whose diameters are sequentially increased are formed.
  • the outer peripheral surfaces of the step portion 24 and the large-diameter portion 25 are pivotally supported by the pivot support portion 14 via bearings 31 to 33.
  • a small-diameter shaft portion 26 is formed at the open end 22 of the eccentric shaft body 2.
  • the central axis of the shaft portion 26 is eccentric by a predetermined length L with respect to the eccentric shaft 30 and coincides with the main shaft 20 at the initial position.
  • the inner blade 3 has a hollow disk shape and is fitted on the shaft portion 26 of the eccentric shaft body 2.
  • the inner blade 3 is fixed to the open end 22 of the eccentric shaft body 2 via a fixture 27, a fixing screw 28 and a lock nut 29.
  • the outer diameter of the inner blade 3 is slightly smaller than the inner diameter of the tubular body W. Note that the predetermined length L is larger than the difference between the radius of the tubular body W and the radius of the inner blade 3.
  • the outer blades 4 and 5 are the first and second outer blades of the present invention, each having an annular shape, and the inner peripheral surface abuts the outer peripheral surface of the tubular body W over the entire periphery.
  • the outer cutter 4 and the outer cutter 5 are arranged at positions where the respective facing surfaces substantially coincide with the positions of both surfaces of the inner cutter 3 in the direction along the main axis L.
  • Each of the outer blades 4 and 5 is configured to be divided into left and right as an example, and a position where the inner peripheral surface abuts on the outer peripheral surface of the tubular body W and a position that does not overlap with the position of the outer peripheral surface of the tubular body W in the horizontal direction. It can be moved freely between.
  • the intermediate shaft body 6 is pivotally supported by a bearing 112 provided with bearings 36 and 37 with the main shaft 20 aligned with the main shaft 20.
  • the bearing 112 is fixed to the frame 102 on the back side.
  • the staggered shaft joint 7 is an Oldham joint as an example, and includes a driving side disk 71, an intermediate disk 72, and a driven side disk 73 as shown in FIG.
  • the drive side disk 71 is concentrically fixed to one end face of the intermediate shaft body 6.
  • the driven side disk 73 is concentrically fixed to the base end portion of the eccentric shaft 2 fitted into the boss portion 732 via a key (not shown).
  • the intermediate disk 72 is disposed between the driving side disk 71 and the driven side disk 73.
  • a protruding line 711 whose center line passes through the eccentric shaft 30 is formed to protrude.
  • a groove 721 into which the ridge 711 is slidably fitted along the longitudinal direction is formed on the surface of the intermediate disk 72 facing the drive side disk 71.
  • a ridge 722 is formed on the surface of the intermediate disk 72 facing the driven disk 73.
  • the grooves 721 and the ridges 722 are orthogonal to each other within a plane in which the main shaft 20 and the eccentric shaft 30 are normal directions.
  • a groove 731 into which the ridge 722 is slidably fitted along the longitudinal direction is formed on the surface of the driven side disk 73 facing the intermediate disk 72.
  • the rotation of the driving side disk 71 is transmitted to the intermediate disk 72 by the fitting of the ridges 711 and the grooves 721.
  • the rotation of the intermediate disc 72 is transmitted to the driven side disc 73 by the fitting of the ridge 722 and the groove 731.
  • the driven side disk 73 rotates at the same rotational speed as the drive side disk 71.
  • the staggered shaft joint 7 is not limited to the one that transmits rotation by fitting the ridges 711, 722 and the grooves 721, 731. On the condition that the rotation can be transmitted between two eccentric shafts, An engagement with a pin or a link mechanism may be provided.
  • the drive shaft body 8 is pivotally supported by the bearing 113 and the bearing 114 at both ends.
  • the bearing 113 includes a bearing 38 and is fixed to the frame 101.
  • the bearing 114 includes bearings 39 and 40 and is fixed to the frame 102.
  • the first transmission gear train 9 corresponds to the first transmission portion of the present invention, and includes gears 51 to 53, and is arranged between the frame 101 and the frame 102 on the frame 101 side.
  • the gear 51 is fixed to the output shaft of the motor 50 that is the drive source of the present invention, and meshes with the gear 52.
  • the gear 52 is fixed to the frame 101 side end portion of the drive shaft body 8 via a key 61 and meshes with the gear 51 and the gear 53.
  • the gear 53 is fixed to the proximal end portion of the main shaft body 1 via a key 62 and meshes with the gear 52.
  • the gear 52 and the gear 53 have 70 teeth.
  • the first transmission gear train 9 supplies the rotation of the output shaft of the motor 50 to the main shaft body 1 through gears 51 to 53.
  • the second transmission gear train 10 corresponds to the second transmission portion of the present invention, and includes gears 54 and 55, and is disposed on the frame 102 side between the frame 101 and the frame 102.
  • the gear 54 is fixed to the frame 102 side of the drive shaft 8 via a key 63 and meshes with the gear 54.
  • the gear 55 is fixed to the intermediate shaft 6 via a key 64.
  • the gear 54 has 60 teeth and the gear 55 has 80 teeth.
  • the second transmission gear train 10 supplies the rotation of the output shaft of the motor 50 to the intermediate shaft body 6 via the drive shaft body 8 and the gears 51 to 53.
  • the main shaft 1 rotates at the same speed as the drive shaft 8. Since the number of teeth of the gear 54 is 3/4 of the number of teeth of the gear 55, the intermediate shaft body 6 rotates at a speed 3/4 that of the drive shaft body 8. Therefore, the second transmission gear train 10 constituted by the gears 54 and 55 transmits the rotation of the motor 50 to the intermediate shaft body 6 at a reduction ratio of 3/4 of the reduction ratio of the second transmission gear train 9.
  • Rotation of the intermediate shaft body 6 is transmitted to the eccentric shaft body 2 via the cross shaft joint 7.
  • the staggered shaft joint 7 transmits the rotation of the intermediate shaft body 6 to the eccentric shaft body 2 at the same rotational speed. Due to the rotation of the main shaft body 1, the eccentric shaft body 2 moves on the circumference with the predetermined length L as the radius around the main shaft 20. During this time, rotation is supplied to the eccentric shaft body 2 from the cross shaft coupling 7 at a speed that is 3/4 of the rotational speed of the main shaft body 1, and the eccentric shaft body 2 is at a speed that is 3/4 of the rotational speed of the main shaft body 1. While rotating, it moves on a circumference having a predetermined length L as a radius around the main shaft 20.
  • the staggered shaft joint 7 is configured such that the projection 711 of the drive side disc 71 slides along the first diameter direction in the groove 721 of the intermediate disc 72, and the projection 722 of the intermediate disc 72 is the groove of the driven side disc 73. It slides in the inside of 731 along the 2nd diameter direction orthogonal to the 1st diameter direction.
  • the rotation of the intermediate shaft body 6 along the eccentric shaft body 2 and the rotation of the driving side disk 71 around the main axis 20 to the driven side disk 73 moving on the circumference with the predetermined length L as the radius centered on the main axis 20 is performed. It can be transmitted at all times.
  • the inner blade 3 fixed to the shaft portion 26 protruding from the open end 12 of the eccentric shaft body 2 moves on the circumference having a predetermined length L as a radius around the eccentric shaft 30 by the rotation of the eccentric shaft body 2.
  • the inner blade 30 has a circumference that is further eccentric by a predetermined length L from the eccentric shaft 30 that moves on a circumference that is eccentric by a predetermined length L with respect to the main shaft 20 that coincides with the central axis of the tubular body W. Move up.
  • the initial positions of the centers of the shaft portion 26 and the inner blade 3 are set on the main shaft 20.
  • the disk-shaped inner blade is larger than the difference between the radius of the tubular body and the radius of the inner blade along the first radial direction of the tubular body with respect to the main axis that is the central axis of the tubular body to be cut.
  • the inner peripheral surfaces of the first and second outer blades are in contact with the outer peripheral surface of the tubular body over the entire circumference, and the positions of the side surfaces facing each other in the axial direction of the tubular body are set on both sides of the inner blade.
  • the inner blade 3 is disposed at an initial position whose center position coincides with the main shaft 20.
  • the outer blades 4, 5 are divided into left and right sides, the inner peripheral surface is separated from the outer peripheral surface of the main shaft body 1, and the tube body W is fitted on the main shaft body 1 until one end abuts against the stopper 16.
  • the inner blade 3 is eccentric with respect to the main shaft 20 along the first radial direction of the tube body W by a predetermined length L that is greater than the difference between the radius of the tube body W and the radius of the inner blade 3. From 30, it is arranged inside the tubular body W at a position eccentric by a predetermined length L along the second radial direction opposite to the first radial direction.
  • each of the outer blades 4 and 5 is integrated so that the inner peripheral surface is in contact with the outer peripheral surface of the tubular body W. Accordingly, the outer peripheral surfaces of the outer blades 4 and 5 are in contact with the outer peripheral surface of the tubular body W over the entire periphery, and the positions of the side surfaces facing each other in the axial direction of the tubular body W are set on both sides of the inner blade 3. It arrange
  • the motor 50 is driven in a state where the tubular body W is gripped by the outer blades 4 and 5.
  • the rotation of the output shaft of the motor 50 is supplied to the main shaft body 1 and the eccentric shaft body 2 via the first transmission gear train 9, the second transmission gear train 10 and the staggered shaft joint 7.
  • the motor 50 By driving the motor 50 so that the eccentric shaft 30 rotates four times around the main shaft 20, the inner blade 3 rotates three times around the eccentric shaft 30.
  • the inner blade 3 is further decentered by a predetermined length L from the eccentric shaft 30 moving at a first speed on a circumference eccentric by a predetermined length L. Move on the circumference in the same direction at a second speed. Since the second speed is 3/4 of the first speed, when the main shaft body 1 rotates 1 to 3 times, the eccentric shaft body 2 is shown in FIGS. 3E, 3I, and 3M, respectively. 3/4 rotation, 3/2 rotation, and 9/4 rotation.
  • the inner blade 3 gradually changes the position of the peripheral surface while rotating with respect to the tube W, and a part of the peripheral surface is exposed to the outside of the tube W at a plurality of positions on the outer peripheral surface of the tube W. Move while letting.
  • the tubular body W is sandwiched between both side surfaces of the inner blade 3 and the opposing surfaces of the outer blades 4, 5. Disconnected.
  • the eccentric shaft body 2 rotates 3/16 each time the main shaft body 1 rotates 1/4.
  • the main shaft 1 rotates 3 + 3/4 from the initial position in FIG. 3 (A)
  • the eccentric shaft 2 rotates 2 + 13/16 from the initial position in FIG. 3 (A).
  • the eccentric shaft body 2 rotates three times from the initial state, and the initial state shown in FIG. 3 (A) is obtained.
  • the tube W is moved at a plurality of positions in the axial direction without performing the operation of returning the apparatus to the initial state. Can be cut. By repeating this, it is possible to easily produce a plurality of short tubes having a short axial length from a single tube W in a short time.
  • the tube body W there are only the main shaft body 1 through which the eccentric shaft body 2 passes and the inner blade 3 fixed to the eccentric shaft body 2. It is not necessary to arrange a complicated mechanism inside the tube W, and the tube W having a small inner diameter can be cut.
  • the rotational speed ratio between the main shaft body 1 and the eccentric shaft body 2 is not limited to 4 to 3, and the eccentric shaft body 2 is rotated by a natural number of times different from the main shaft body 1 while the main shaft body 1 rotates by a natural number of times. That's fine.

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Abstract

　管体切断装置（１００）に、主軸体（１）、偏心軸体（２）、内刃（３）、外刃（４，５）、喰違い軸継手（７）、第１伝達ギア列（９）、第２伝達ギア列（１０）、モータ（５０）を設けた。モータ（５０）の回転を、第１伝達ギア列（９）を介して主軸体（１）に供給し、第２伝達ギア列（１０）及び喰違い軸継手（７）を介して主軸体（１）の３／４の回転速度で偏心軸体（２）に供給する。モータ（５０）の駆動により、内刃（３）は所定長さＬだけ偏心した円周上を移動する偏心軸（３０）から更に所定長さＬだけ偏心した円周上を同一方向に移動する。内刃（３）は、管体（Ｗ）の外周面における複数の位置で周面の一部を管体（Ｗ）の外部に露出させながら回転しつつ移動する。

Description

管体切断装置及び管体切断方法
　この発明は、薄肉管体を軸方向における任意の切断位置で切断する管体切断装置及び管体切断方法に関する。
　所定長さの金属製薄肉管体は、所定長さよりも長い金属薄板を平行な２端面が互いに近接するように丸めた後、２端面の間を溶接して円筒形状の管体とし、所定長さに切断して製造される。管体の切断に用いられる管体切断装置として、管体の外周面に当接する切断用バイトを管体の内部に向かって管体の半径方向に移動させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
　ところが、切断用バイトを管体の外周面から内部に向かって移動させる装置で強度の弱い薄肉管体を切断しようとすると、薄肉管体が半径方向に変形し、製品の真円度が低下する。このため、薄肉管体の切断に用いられる従来の管体切断装置として、薄肉管体の外周面に接触させて外刃を配置するとともに、薄肉管体の内部に内刃を配置し、内刃を回転させつつ薄肉管体の外側に向かって移動させる装置が提案されている。
　例えば、中空軸体及び傾斜カムを用いることで、内刃に回転力を供給しつつ、管体の半径方向の移動力を与えることが考えられる。中空軸体は、管体内に管体と同軸上に挿入し、内刃を中空軸体に保持部材を介して軸方向の所定位置で半径方向に移動自在に軸支するとともに、保持部材に当接する傾斜カムを軸方向に移動自在にして内部に備える。中空軸体を回転させつつ、傾斜カムを中空軸体の軸方向に移動させると、管体の半径方向における保持部材と傾斜カムとの当接位置が変位し、内刃は回転しつつ管体の半径方向に移動する。
　但し、内刃ダイスを管体の半径方向に移動自在に軸支した中空軸体を回転させながら、中空軸体の内部で傾斜カムを軸方向に移動させるためには、管体の内部に挿入すべき中空軸体の構造が複雑化、大型化し、直径１００ｍｍ前後の比較的小径の薄肉管体の切断に適用できない。
　また、内刃を回転させながら管体の半径方向に移動させる構成として、管体の軸方向に直交する面内で揺動自在に支持されたリンク機構を用いることも考えられるが、この場合にもリンク機構を動作させるための構造が複雑化、大型化し、比較的小径の薄肉管体の切断には適さない。
　そこで、出願人は、管体外部に配置した駆動機構を用いて内刃を回転させつつ管体の半径方向に移動させる管体切断装置及び管体切断方法を提案した（特許文献２参照。）。特許文献２に記載された発明では、内刃を回転させつつ管体の半径方向に移動させる駆動機構としてリングギアとプラネタリギアとからなる遊星ギア機構を用いている。
　プラネタリギアをリングギアのピッチ円に沿って公転移動させると、プラネタリギアはリングギアとの歯数差により、公転時の角速度よりも早い角速度で自転する。プラネタリギアの自転により、内刃を軸支した第２の軸が第１の軸に偏心して回転し、第２の軸に軸支された内刃の外周面で管体の中心から最も離れた部分の位置が徐々に変化する。
　内刃の外周面で管体の中心から最も離れた部分の位置が管体の中心からさらに離れる方向に移動することで、内刃の外周面は管体の内周面に当接した後、管体の外側に露出し、外刃との間で管体が切断される。
　リングギアの歯数をＺ１、リングギアとプラネタリギアとの歯数差をＺ２として、プラネタリギアがＮＰ（但し、ＮＰ＝Ｚ１／Ｚ２）回だけ公転したときに、内刃が初期位置に戻る。この間に、内刃の一部が管体の周面に沿うＮ個の位置で管体の外側に露出する結果、管体が全周にわたって切断される。
特開平７－１３６９８１号公報 特許第４２６４９０８号公報
　特許文献２に記載された発明では、管体内に複雑な機構を配置する必要が無いため、比較的小径の薄肉管体の切断を行うことができる。しかし、特許文献２に記載された発明は、遊星ギア機構を用いて内刃を回転させつつ管体の半径方向に移動させるものであるためリングギアとプラネタリギアとのピッチ円径の差は、内刃の半径方向の移動量の２倍とする必要があり、歯数差Ｚ２を十分に大きくできない。このため、内刃が管体の全周を切断するまでに長時間を要する。
　また、設計上、リングギア及びプラネタリギアの各歯数を歯数差Ｚ２の整数倍にすることは困難である。このため、プラネタリギアの公転位置を初期位置に早期に戻すためには、プラネタリギアを逆回転させる必要があり、制御が複雑になる。
　これらの結果、特許文献２に記載された発明では、比較的長尺の管体を軸方向の複数の位置で連続して切断する作業を短時間で行うことができない問題があった。
　この発明の目的は、管体の全周を短時間で切断できるとともに、内刃を動作させる機構を初期位置まで戻す作業を不要にし、長尺の管体を軸方向の複数の位置で連続して切断する作業の短時間化を実現できる管体切断装置及び管体切断方法を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、この発明の管体切断装置は、内刃、第１及び第２の外刃、駆動源、主軸体、偏心軸体、回転伝達手段を備えている。内刃は、円盤状を呈し、管体の内部で管体の中心軸である主軸に対して管体の第１の半径方向に沿って管体の半径と内刃の半径との差より大きい所定長さだけ偏心した偏心軸から、第１の半径方向の逆方向の第２の半径方向に沿って所定長さだけ偏心した回転軸に軸支されている。第１及び第２の外刃は、管体の外周面に全周にわたって内周面が当接する環状を呈し、管体の軸方向における互いに対向する側面のそれぞれの位置を内刃の両側面の位置に略一致させて配置される。駆動源は、回転を出力する。主軸体は、開放端側を管体の内部に挿入するとともに、管体の外部に露出した基端側で主軸を中心に回転自在に支持され、主軸から所定長さだけ偏心した位置で両端に開放した円形断面の貫通孔を有する。偏心軸体は、円柱状を呈し、貫通孔に軸支され、管体の内部で主軸体の開放端から露出した第１の端部に内刃の中心位置を主軸位置に一致させて内刃を固定するとともに、第２の端部が管体の外部に露出している。回転伝達手段は、主軸体の基端側及び偏心軸体の第２の端部のそれぞれに駆動源の回転をＮ対Ｍ（Ｎ及びＭは自然数）の比率で伝達する。
　この構成では、駆動源の回転が、切断すべき管体の外部で、主軸体と主軸体に対して所定長さだけ偏心した偏心軸体とのそれぞれに、Ｎ対Ｍの比率で伝達される。偏心軸体が主軸体の回転によって主軸から所定長さ離れた円周上をＮ回移動する間に、偏心軸体に固定された内刃が偏心軸体の中心から所定長さ離れた円周上をＭ回移動する。内刃は主軸に対して２重に偏心して回転しつつ移動するとともに、所定長さは管体の半径と内刃の半径との差より大きいため、偏心軸体がＮ回移動する間に内刃の周面の一部が管体の円周方向における互いに異なる複数の位置で回転しつつ内部から外部に複数回露出する。これによって、管体が内刃と外刃とによって全周にわたって切断される。管体内の内部には、偏心軸体を軸支した主軸体が挿入されるのみで、複雑な機構が配置されることがない。
　この構成において、回転伝達手段は、駆動源の回転を主軸体に第１の減速比で伝達する第１伝達部と、主軸回りに軸支された中間軸体と、駆動源の回転を第１の減速比のＭ／Ｎの減速比で中間軸体に伝達する第２伝達部と、中間軸体の回転を偏心軸体に１の減速比で常時伝達する喰違い軸継手と、を含むものとすることが好ましい。管体の外部で、主軸体及び偏心軸体のそれぞれに駆動源の回転をＮ対Ｍの比率で回転を容易に供給することができ、構造を簡略化できる。
　また、喰違い軸継手は、中間軸体に同心状に固定された第１円盤と、偏心軸に同心状に固定されて第１円盤に偏心軸を通る直径方向にのみ摺動する第２円盤と、を含むものとすることが好ましい。主軸体に対して偏心した円周上を移動する偏心軸体に、主軸体と同一の駆動源から容易に回転を供給することができる。
　この発明の管体切断方法は、３工程を含む。第１の工程は、円盤状の内刃を、切断すべき管体の中心軸である主軸に対して管体の第１の半径方向に沿って管体の半径と内刃の半径との差より大きい所定長さだけ偏心した偏心軸から、第１の半径方向の逆方向の第２の半径方向に沿って前記所定長さだけ偏心した位置で、前記管体の内部に配置する工程である。第２の工程は、第１及び第２の外刃を、その内周面が管体の外周面に全周にわたって当接するとともに、管体の軸方向における互いに対向する側面のそれぞれの位置を内刃の両側面の位置に略一致するように配置する工程である。第３の工程は、主軸を中心に偏心軸をＮ（Ｎは自然数）回転させる間に回転軸を中心に内刃をＭ（ＭはＮと異なる自然数）回転させる工程である。
　この発明によれば、管体の全周を短時間で切断できるとともに、内刃を動作させる機構を初期位置まで戻す作業を不要にし、長尺の管体を軸方向の複数の位置で連続して切断する作業の短時間化を実現できる。
この発明の実施形態に係る管体切断装置の側面断面図である。 同管体切断装置の喰違い軸継手を示す斜視図である。 同管体切断装置における主軸体、偏心軸体及び内刃の移動を示す図である。
　以下に、この発明の実施形態に係る管体切断装置について、図面を参照しつつ説明する。
　図１に示すように、この発明の実施形態に係る管体切断装置１００は、一例として、ステンレス等の金属製の薄肉管体であるワークＷから所定の長さの管体製品を製造する製造作業に用いられ、主軸体１、偏心軸体２、内刃３、外刃４，５、中間軸体６、喰違い軸継手７、駆動軸体８、第１伝達ギア列９、第２伝達ギア列１０、モータ５０を備えている。
　主軸体１は、ワークＷより小径の管体であり、主軸体１の開放端１２から軸方向の中間部までの間にワークＷが外嵌する。主軸体１の基端１１側には、フランジ部１３を挟んで径を拡大された軸支部１４が形成されている。主軸体１は、軸支部１４の外周面を軸受１１１に軸支されている。軸受１１１は、ベアリング３４，３５を備え、前面側のフレーム１０１に固定されている。主軸体１には、基端１１及び開放端１２に開放した貫通孔１５が形成されている。貫通孔１５の中心軸は、主軸体１の中心軸である主軸２０に対して所定長さＬだけ偏心した偏心軸３０に一致している。主軸体１の外周面における基端１１側には、全周にわたってストッパ１６が形成されている。ストッパ１６は、開放端１２側から外嵌するワークＷの位置を規定する。
　偏心軸体２は、主軸体１の貫通孔１５に回転自在に嵌入している。偏心軸体２の基端２１側には、順に径を拡大された段部２４及び大径部２５が形成されている。偏心軸体２は、ベアリング３１～３３を介して段部２４及び大径部２５の外周面を軸支部１４に軸支されている。偏心軸体２の開放端２２には、小径の軸部２６が形成されている。軸部２６の中心軸は、偏心軸３０に対して所定長さＬだけ偏心しており、初期位置で主軸２０に一致している。
　内刃３は、中空円盤状を呈し、偏心軸体２の軸部２６に外嵌している。内刃３は、固定具２７、固定ネジ２８及びロックナット２９を介して偏心軸体２の開放端２２に固定される。内刃３の外径は、管体Ｗの内径よりも僅かに小さくされている。なお、所定長さＬは、管体Ｗの半径と内刃３の半径との差より大きくされている。
　外刃４及び５は、この発明の第１及び第２の外刃であり、それぞれ環状を呈し、内周面が管体Ｗの外周面に全周にわたって当接する。外刃４及び外刃５は、それぞれの対向面が主軸Ｌに沿う方向について内刃３の両面の位置に略一致する位置に配置されている。外刃４，５のそれぞれは、一例として左右２分割に構成されており、内周面が管体Ｗの外周面に当接する位置と水平方向について管体Ｗの外周面の位置に重複しない位置との間に移動自在にされている。
　中間軸体６は、中心軸を主軸２０一致させて、ベアリング３６，３７を備えた軸受１１２に軸支されている。軸受１１２は、背面側のフレーム１０２に固定されている。
　喰違い軸継手７は、一例としてオルダム継手であり、図２に示すように、駆動側円盤７１、中間円盤７２及び従動側円盤７３からなる。駆動側円盤７１は、中間軸体６の一端面に同心状に固定されている。従動側円盤７３は、ボス部７３２に嵌入した偏心軸２の基端部に、図示しないキーを介して同心状に固定されている。中間円盤７２は、駆動側円盤７１と従動側円盤７３との間に配置されている。
　駆動側円盤７１の中間円盤７２に対向する面には、中心線が偏心軸３０を通る凸条７１１が突出して形成されている。中間円盤７２の駆動側円盤７１に対向する面には、凸条７１１が長手方向に沿って摺動自在に嵌入する溝７２１が形成されている。中間円盤７２の従動側円盤７３に対向する面には、凸条７２２が形成されている。中間円盤７２において、溝７２１及び凸条７２２は、主軸２０及び偏心軸３０を法線方向とする面内で互いに直交する。従動側円盤７３の中間円盤７２に対向する面には、凸条７２２が長手方向に沿って摺動自在に嵌入する溝７３１が形成されている。
　駆動側円盤７１の回転は、凸条７１１と溝７２１との嵌合によって中間円盤７２に伝達される。中間円盤７２の回転は、凸条７２２と溝７３１との嵌合によって従動側円盤７３に伝達される。従動側円盤７３は、駆動側円盤７１と同一の回転数で回転する。
　喰違い軸継手７は、凸条７１１，７２２と溝７２１，７３１との嵌合によって回転を伝達するものに限らず、互いに偏心した２軸の間で回転を伝達できることを条件に、丸孔とピンとの係合やリンク機構を備えたものであってもよい。
　駆動軸体８は、両端を軸受１１３及び軸受１１４に軸支されている。軸受１１３は、ベアリング３８を備え、フレーム１０１に固定されている。軸受１１４は、ベアリング３９，４０を備え、フレーム１０２に固定されている。
　第１伝達ギア列９は、この発明の第１伝達部に相当し、ギア５１～５３からなり、フレーム１０１とフレーム１０２との間でフレーム１０１側に配置されている。ギア５１は、この発明の駆動源であるモータ５０の出力軸に固定されており、ギア５２に噛合している。ギア５２は、駆動軸体８のフレーム１０１側端部にキー６１を介して固定されており、ギア５１及びギア５３に噛合している。ギア５３は、主軸体１の基端部にキー６２を介して固定されており、ギア５２に噛合している。一例として、ギア５２及びギア５３の歯数は７０にされている。第１伝達ギア列９は、モータ５０の出力軸の回転をギア５１～５３を介して主軸体１に供給する。
　第２伝達ギア列１０は、この発明の第２伝達部に相当し、ギア５４，５５からなり、フレーム１０１とフレーム１０２との間でフレーム１０２側に配置されている。ギア５４は、駆動軸８のフレーム１０２側にキー６３を介して固定されており、ギア５４に噛合している。ギア５５は、キー６４を介して中間軸６に固定されている。一例として、ギア５４の歯数は６０、ギア５５の歯数は８０にされている。第２伝達ギア列１０は、モータ５０の出力軸の回転を駆動軸体８、ギア５１～５３を介して中間軸体６に供給する。
　ギア５２及びギア５３の歯数は同一であるため、主軸体１は駆動軸体８と同一の速度で回転する。ギア５４の歯数はギア５５の歯数の３／４であるため、中間軸体６は駆動軸体８の３／４の速度で回転する。したがって、ギア５４，５５で構成された第２伝達ギア列１０は、モータ５０の回転を第２伝達ギア列９の減速比の３／４の減速比で中間軸体６に伝達する。
　中間軸体６の回転は、喰違い軸継手７を介して偏心軸体２に伝達される。喰違い軸継手７は、中間軸体６の回転を同一の回転数で偏心軸体２に伝達する。主軸体1の回転により、偏心軸体２は、主軸２０を中心として所定長さＬを半径とする円周上を移動する。この間に、偏心軸体２に喰違い軸継手７から主軸体１の回転速度の３／４の速度で回転が供給され、偏心軸体２は主軸体１の回転速度の３／４の速度で回転しつつ主軸２０を中心として所定長さＬを半径とする円周上を移動する。
　喰違い軸継手７は、中間円盤７２の溝７２１内を駆動側円盤７１の凸条７１１が第１の直径方向に沿って摺動し、中間円盤７２の凸条７２２が従動側円盤７３の溝７３１内を第１の直径方向に直交する第２の直径方向に沿って摺動する。これによって、中間軸体６の回転を偏心軸体２とともに主軸２０を中心として所定長さＬを半径とする円周上を移動する従動側円盤７３に駆動側円盤７１の主軸２０回りの回転を常時伝達することができる。
　偏心軸体２の開放端１２から突出した軸部２６に固定された内刃３は、偏心軸体２の回転により、偏心軸３０を中心として所定長さＬを半径とする円周上を移動する。このため、内刃３０は、管体Ｗの中心軸に一致する主軸２０に対して、所定長さＬだけ偏心した円周上を移動する偏心軸３０から更に所定長さＬだけ偏心した円周上を移動する。
　管体切断装置１００では、図３（Ａ）に示すように、軸部２６及び内刃３の中心の初期位置が主軸２０上に設定されている。
　円盤状の内刃を、切断すべき管体の中心軸である主軸に対して前記管体の第１の半径方向に沿って前記管体の半径と前記内刃の半径との差より大きい所定長さだけ偏心した偏心軸から、前記第１の半径方向の逆方向の第２の半径方向に沿って前記所定長さだけ偏心した位置で、前記管体の内部に配置する工程と、
　第１及び第２の外刃を、その内周面が前記管体の外周面に全周にわたって当接するとともに、前記管体の軸方向における互いに対向する側面のそれぞれの位置を前記内刃の両側面の位置に略一致するように配置する工程と、
　前記主軸を中心に前記偏心軸をＮ（Ｎは自然数）回転させる間に前記回転軸を中心に前記内刃をＭ（Ｍは自然数）回転させる工程と、
　この発明に係る管体切断方法により、管体切断装置１００を用いて管体Ｗを切断する際には、内刃３をその中心位置が主軸２０に一致する初期位置に配置する。この状態で、外刃４，５を左右に分割して内周面を主軸体１の外周面から離間させ、管体Ｗを一端がストッパ１６に当接するまで主軸体１に外嵌させる。
　これによって、内刃３は、主軸２０に対して管体Ｗの第１の半径方向に沿って管体Ｗの半径と内刃３の半径との差より大きい所定長さＬだけ偏心した偏心軸３０から、第１の半径方向とは逆方向の第２の半径方向に沿って所定長さＬだけ偏心した位置で、管体Ｗの内部に配置される。
　次いで、外刃４，５のそれぞれを、内周面が管体Ｗの外周面に当接するように一体化する。これによって、外刃４，５は、その内周面が管体Ｗの外周面に全周にわたって当接するとともに、管体Ｗの軸方向における互いに対向する側面のそれぞれの位置を内刃３の両側面の位置に略一致するように配置される。
　管体Ｗを外刃４，５によって把持した状態で、モータ５０を駆動する。モータ５０の出力軸の回転が第１伝達ギア列９、第２伝達ギア列１０及び喰違い軸継手７を介して主軸体１及び偏心軸体２に供給される。主軸２０を中心に偏心軸３０が４回転するようにモータ５０を駆動することで、偏心軸３０を中心に内刃３が３回転する。
　図３（Ａ）に示す位置からモータ５０を駆動すると、内刃３は、所定長さＬだけ偏心した円周上を第１の速度で移動する偏心軸３０から更に所定長さＬだけ偏心した円周上を第２の速度で同一方向に移動する。第２の速度は第１の速度の３／４の速度であるため、主軸体１が１～３回転したときに、偏心軸体２はそれぞれ図３（Ｅ）、（Ｉ）、（Ｍ）に示すように３／４回転、３／２回転、９／４回転する。
　これによって、内刃３は、管体Ｗに対して回転しつつ周面の位置を徐々に変え、管体Ｗの外周面における複数の位置で周面の一部を管体Ｗの外部に露出させながら移動していく。内刃３の周面の一部が管体Ｗの外部に露出すると、管体Ｗが内刃３の両側面と外刃４，５の各対向面との間に挟持され、管体Ｗが切断される。
　偏心軸体２は、主軸体１が１／４回転するごとに、３／１６回転する。図３（Ｐ）に示す状態では、主軸体１が図３（Ａ）の初期位置から３＋３／４回転しており、偏心軸体２は図３（Ａ）の初期位置から２＋１３／１６回転している。図３（Ｐ）に示す状態から、主軸体１がさらに１／４回転して初期状態から４回転すると、偏心軸体２は初期状態から３回転し、図３（Ａ）に示す初期状態に戻る。
　主軸体１が４回転する間に、偏心軸体２が３回転し、図３（Ｃ）と図３（Ｄ）との間の位置、図３（Ｅ）に示す位置、図３（Ｎ）と図３（Ｏ）との間の位置の３箇所で、内刃３の外周面が管体Ｗの外部の最も外側に露出する。これによって、管体Ｗが全周にわたって完全に切断されるとともに、主軸体１及び偏心軸体２が初期位置に復帰する。
　管体Ｗの切断後に、ストッパ１６の位置を主軸２０に沿って開放端１１側に移動させると、装置を初期状態に復帰させる作業を行うことなく、管体Ｗを軸方向における複数の位置で切断することができる。これを繰り返すことで、単一の管体Ｗから軸長の短い複数の短管を短時間で容易に作製することができる。
　管体Ｗの内部には、偏心軸体２が貫通した主軸体１及び偏心軸体２に固定された内刃３のみが存在する。管体Ｗの内部に複雑な機構を配置する必要がなく、内径の細い管体Ｗを切断することができる。
　なお、主軸体１の外径を切断すべき最小径の管体Ｗより小径にすることで、内刃３及び外刃４，５の交換によって切断すべき管体Ｗの径の変化に対応できる。また、主軸体１と偏心軸体２との回転速度比は４対３に限るものではなく、主軸体１が自然数回回転する間に、偏心軸体２が主軸体１と異なる自然数回回転すればよい。
　上記の実施形態はいずれも一例であり、この発明はこれらに限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能である　。
　１－主軸体
　２－偏心軸体
　３－内刃
　４，５－外刃
　６－中間軸体
　７－喰違い軸継手
　８－駆動軸体
　９－第１伝達ギア列（第１伝達部）
　１０－第２伝達ギア列（第２伝達部）
　１１－基端
　１２－開放端
　５０－モータ（駆動源）
　１００－管体切断装置
　Ｗ　ワーク（管体）

Claims (5)

  1. 　切断すべき管体の内部で前記管体の中心軸である主軸に対して前記管体の第１の半径方向に沿って所定長さだけ偏心した偏心軸から、前記第１の半径方向の逆方向の第２の半径方向に沿って前記所定長さだけ偏心した回転軸に軸支された円盤状の内刃と、
    　前記管体の外周面に全周にわたって内周面が当接する環状の第１及び第２の外刃あって、前記管体の軸方向における互いに対向する側面のそれぞれの位置を前記内刃の両側面の位置に略一致させて配置される第１及び第２の外刃と、
    　回転を出力する駆動源と、
    　開放端側を前記管体の内部に挿入するとともに、前記管体の外部に露出した基端側で前記主軸を中心に回転自在に支持され、前記主軸から前記所定長さだけ偏心した位置で両端に開放した円形断面の貫通孔を有する主軸体と、
    　前記貫通孔に軸支され、前記管体の内部で前記主軸体の開放端から露出した第１の端部に前記内刃の中心位置を前記主軸位置に一致させて前記内刃を固定するとともに、第２の端部が前記管体の外部に露出した円柱状の偏心軸体と、
    　前記主軸体の基端側及び前記偏心軸体の第２の端部のそれぞれに前記駆動源の回転をＮ対Ｍ（Ｎ及びＭは自然数）の比率で伝達する回転伝達手段と、
    を備え、前記所定長さは、前記管体の半径と前記内刃の半径との差より大きい管体切断装置。
  2. 　前記回転伝達手段は、
    　前記駆動源の回転を前記主軸体に第１の減速比で伝達する第１伝達部と、
    　前記主軸回りに軸支された中間軸体と、
    　前記駆動源の回転を前記第１の減速比のＭ／Ｎの減速比で前記中間軸体に伝達する第２伝達部と、
    　前記中間軸体の回転を前記偏心軸体に常時伝達する喰違い軸継手と、
    を含む請求項１に記載の管体截断装置。
  3. 　前記喰違い軸継手は、前記中間軸体に同心状に固定された駆動側円盤と、前記偏心軸に同心状に固定された従動側円盤と、前記駆動側円盤に直径する第１の直径方向にのみ摺動するとともに前記従動側円盤に前記第１の直径方向に直交する第２の直径方向にのみ摺動する中間円盤と、を含む請求項２に記載の管体切断装置。
  4. 　前記Ｎは４、前記Ｍは５である請求項１乃至３の何れかに記載の管体切断装置。
  5. 　円盤状の内刃を、切断すべき管体の中心軸である主軸に対して前記管体の第１の半径方向に沿って前記管体の半径と前記内刃の半径との差より大きい所定長さだけ偏心した偏心軸から、前記第１の半径方向の逆方向の第２の半径方向に沿って前記所定長さだけ偏心した位置で、前記管体の内部に配置する工程と、
    　第１及び第２の外刃を、その内周面が前記管体の外周面に全周にわたって当接するとともに、前記管体の軸方向における互いに対向する側面のそれぞれの位置を前記内刃の両側面の位置に略一致するように配置する工程と、
    　前記主軸を中心に前記偏心軸をＮ（Ｎは自然数）回転させる間に前記偏心軸を中心に前記内刃をＭ（ＭはＮと異なる自然数）回転させる工程と、
    を含む管体切断方法。
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