JP2005238363A - 金属パイプの切断装置及び切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切り粉やスパッタを発生させることなく、さらに、金属パイプの内部に治具を挿入することなく短時間で金属パイプを切断可能な金属パイプの切断装置及び切断方法の提供。
【解決手段】金属パイプＰに外嵌した状態で設けられる第１切断刃（固定切断刃１）と、第１切断刃１に当接して金属パイプに外嵌した状態で設けられる第２切断刃（振動切断刃２）と、前記第１切断刃１または第２切断刃２に金属パイプＰの径方向への力を付与する振動付与手段３を備え、第１切断刃１と第２切断刃２を振動付与手段３で金属パイプＰの径方向に相対移動させて振動させることにより両切断刃の間（カット面6,8間）を切断位置として金属パイプＰを切断することとした。
【選択図】図１

Description

本発明は金属パイプの切断装置及び切断方法に関する。

従来の金属パイプの切断装置及び切断方法として切削、溶断、せん断、押し切り等の多くの技術が公知になっている（例えば、特許文献１、２参照。）
特開平６−１１４６２５号公報 特開２００２−３３７０９１号公報

しかしながら、従来の金属パイプの切断装置及び方法において、切削及び溶断では切断時に金属パイプの内側に切り粉やスパッタが侵入してしまうという問題点があった。
また、せん断及び押し切りでは切断時に金属パイプへの負担が大きいため、金属パイプの変形を内側から支持する芯金等の治具が必要になり、特に中途部に曲部を有する金属パイプ、例えばエキゾーストマニホールド等の内部に前記治具を挿入する作業は時間と手間が大変掛かってこの種の金属パイプの効率的な生産性を阻害していた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、切り粉やスパッタを発生させることなく、さらに、金属パイプの内部に治具を必要とせずに短時間で金属パイプを切断可能な金属パイプの切断装置及び切断方法を提供することにある。

本発明の請求項１記載の発明では、パイプに外嵌した状態で設けられる第１切断刃と、前記第１切断刃に当接してパイプに外嵌した状態で設けられる第２切断刃と、前記第１切断刃または第２切断刃にパイプの径方向への力を付与する振動付与手段を備え、前記第１切断刃と第２切断刃を振動付与手段でパイプの径方向に相対移動させて振動させることにより両切断刃の間を切断位置としてパイプを切断することを特徴とする。

本発明の請求項２記載の発明では、請求項１記載の金属パイプの切断装置において、前記第１切断刃または第２切断刃を金属パイプの外周面の全周に亙って外嵌した状態で設けたことを特徴とする。

本発明の請求項３記載の発明では、パイプに外嵌した状態で設けられる第１切断刃と、該第１切断刃に当接してパイプに外嵌した状態で設けられる第２切断刃をパイプの径方向に相対移動させて振動させることにより両切断刃の間を切断位置としてパイプを切断することを特徴とする。

本発明の請求項４記載の発明では、請求項３記載の金属パイプの切断方法において、前記第１切断刃と第２切断刃の相対移動における振動の振幅を徐々に大きくなるように変化させることを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、金属パイプに外嵌した状態で設けられる第１切断刃と、前記第１切断刃に当接して金属パイプに外嵌した状態で設けられる第２切断刃と、前記第１切断刃または第２切断刃に金属パイプの径方向への力を付与する振動付与手段を備え、前記第１切断刃と第２切断刃を振動付与手段で金属パイプの径方向に相対移動させて振動させることにより両切断刃の間を切断位置として金属パイプを切断するため、切削や溶断による切断方法のように徐々に切断していくような力で金属パイプを切断でき、切り粉やスパッタ等の不要物が発生するのを完全に防止できる。

また、金属パイプの切断面をせん断または押し切りによる切断面のように滑らかに形成できる。

また、金属パイプの切断位置付近は急激な変形を伴わないため、金属パイプの内部に治具を必要とせず、パイプの曲部を切断する際に用いて好適な金属パイプの切断装置を提供できる。

さらに、従来の発明に比べてより短時間で金属パイプを切断でき、この種の金属パイプの生産性及び製品品質を著しく向上させることができる。

請求項２記載の発明にあっては、第１切断刃または第２切断刃を金属パイプの外周面の全周に亙って外嵌した状態で設けたため、振動付与手段による力が金属パイプに対して局部的に集中する虞がなく、金属パイプの局部的な変形を防止でき、結果、安定した状態で金属パイプを切断できる上、その内部に治具を必要としない金属パイプの切断装置を提供できる。

請求項３記載の発明にあっては、金属パイプに外嵌した状態で設けられる第１切断刃と、該第１切断刃に当接して金属パイプに外嵌した状態で設けられる第２切断刃を金属パイプの径方向に相対移動させて振動させることにより両切断刃の間を切断位置として金属パイプを切断するため、簡便な方法でもって金属パイプを短時間で切断できる金属パイプの切断方法を提供できる。

請求項４記載の発明にあっては、第１切断刃と第２切断刃の相対移動における振動の振幅を徐々に大きくなるように変化させるため、金属パイプの切断位置に急激に過大な負荷が発生して金属パイプが変形するのを防止でき、安定した状態で金属パイプを切断できる金属パイプの切断方法を提供できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の金属パイプの切断装置を説明する側面図（一部断面図）、図２は本実施例１の金属パイプの切断装置を説明する正面図（一部省略）、図３は本実施例１の金属パイプの切断装置の切断方法を説明する図である。

なお、本実施例１では金属パイプをステンレス製で円筒状の直管に適用した場合について説明するが、金属パイプの材料、大きさ、形状、厚みなどは本実施例に限定されるものではなく、一般的な全ての金属パイプに適用できる。

図１、２に示すように、本実施例１の金属パイプの切断装置は、固定切断刃１（第１切断刃に相当）と、振動切断刃２（第２切断刃に相当）と振動付与手段３を主要な構成としている。

前記固定切断刃１は、上下一対の分割部1a,1bで構成され、該分割部1a,1bにはそれぞれ半円弧状の円弧溝1c,1dが設けられ、該円弧溝同士1c,1dを重ね合わせて金属パイプＰの外周を全周に亙って外嵌した状態で挟持できるようになっている。

また、前記分割部1c,1dの両端部にはボルト及びボルト溝で構成される４箇所の締結部５が前後方向に２箇所、合計８箇所設けられ、該締結部５で両分割部1c,1d同士をスライドガイド4a,4bに摺動させながら内側に移動させることができ、これにより金属パイプＰを堅固に固定できるようになっている。
なお、前記スライドガイド4a,4bは支持部９に固定されている。
また、前記固定切断刃１のカット面６は加工処理されて平坦に形成されている。

前記振動切断刃２は、固定切断刃１と協働して金属パイプＰを切断するためのものであって、上下一対の分割部2a,2bで構成され、該分割部2a,2bにはそれぞれ半円弧状の円弧溝2c,2dが設けられ、該円弧溝同士2c,2dを重ね合わせて金属パイプＰの外周部の全周を全周に亙って外嵌した状態で挟持できるようになっている。

また、前記分割部2a,2bの両端部にはボルト及びボルト溝で構成される４箇所の締結部７が前後方向に２箇所、合計８箇所設けられ、該締結部７で両分割部2a,2b 同士をスライドガイド4a,4bに摺動させながら内側に移動させることができ、これにより金属パイプＰを堅固に固定できるようになっている。
また、前記振動切断刃２のカット面８は加工処理されて平坦に形成されると共に、固定切断刃１のカット面６に当接した状態で配置されている。
前記振動付与手段３は、振動切断刃２に上下方向の振動を付与するためのものであって、インバータモータ１０と、振幅調整装置１１と、振動ロッド１２を主要な構成としている。

前記インバータモータ１０は、回転軸の駆動力がベルト１３、回転ローラ14,15を介して後述する回転シャフト１６を回転可能になっている。
なお、前述したインバータモータ１０の回転数は図外の制御装置によって後述する金属パイプＰの切断中に微量な単位で制御される。

前記振幅調整装置１１は、回転ロータ１７と偏芯ロータ１８で構成されており、回転ロータ１７はその回転中心軸を前記回転シャフト１６の回転中心軸Ｘ１に一致させた状態で回転シャフト１６に固定されている。

また、前記回転ロータ１７には、後述する偏芯ロータ１８の外周面に当接する調整ボルト19a,19bを固定するための外嵌部１７ａが一体的に設けられている。
一方、前記偏芯ロータ１８は、その回転中心軸Ｘ２を調整ボルト19a,19bにより回転中心軸Ｘ１に対して偏芯した状態で回転ロータ１７に固定されている。
なお、前記回転中心軸X1、X2の偏芯量は調整ボルト19a,19bのねじ込み量で調整可能であり、該ねじ込み量は図外の制御装置によって微量な単位で設定される。

また、前記偏芯ロータ１８は、振動ロッド１２の一端に設けられた開口部１９ｃを貫通した状態でプレート２０ａ及びボルト２０ｂで固定され、これにより振動ロッド１２に回動自在に連結されている。

また、前記振動ロッド１２の他端は、振動切断刃２の分割部２ｂに設けられた軸受け部2e,2fに支持ピン２４で回動自在に連結されている。

以下、本実施例１の金属パイプの切断方法を説明する。
このように構成された金属パイプの切断装置Ａを用いて金属パイプＰを切断するには、先ず、固定切断刃１及び振動切断刃２を金属パイプＰに外嵌した状態で配置する。

この際、前記固定切断刃１の分割部1a,1b及び振動切断刃２の分割部2a,2bをそれぞれスライドガイド4a,4bに摺動させながら上下方向に多少離間した後、金属パイプＰを円弧溝1c,1d同士の間及び円弧溝2c,2d同士の間に挿入して再び分割部1a,1b同士及び分割部2a,2b同士をそれぞれ重ね合わせて締結部5,7で金属パイプを固定でき、金属パイプＰを容易かつスムーズに配置できる。

続いて、インバータモータ１０を図外の制御装置にて回転させると、その回転駆動力がベルト１３及び回転ローラ14,15を介して回転シャフト１６に伝達され、回転ロータ１７及び偏芯ロータ１８が回転する。

ここで、図外の制御装置によって、金属パイプＰの厚みに応じて調整ボルト19a,19bのねじ込み量が該金属パイプＰの厚み以下の範囲内の値で予め設定されており、これにより回転ロータ１７の回転中心軸Ｘ１と偏芯ロータ１８の回転中心軸Ｘ２が偏芯し、結果、偏芯ロータ１８に連結された振動ロッド１２及び振動切断刃２が上下方向に振動する。

そして、図３に示すように、固定切断刃１のカット面６は静止状態となっており、一方、振動切断刃２のカット面８は、固定切断刃１に対して上下方向（矢印方向に図示）に相対振動し、これにより前記両者の間を切断位置として金属パイプＰを切断できる。

本実施例１の金属パイプＰに対する加工は従来の発明のような切削、溶断、せん断、押し切り等の切断とは異なって振動切断刃２の高速な微振動による切断であり、その切断作用は金属の加工硬化に近く、その切断面は切削、溶断のように滑らかであるため、切断による切り粉の発生を完全に防止できる。

また、せん断、押し切りのように短時間で切断することができる。

以上説明したように、本実施例１の金属パイプの切断装置及び切断方法にあっては、簡便な構成及び方法でもって金属パイプＰを短時間で切断することができる。

さらに、金属パイプＰはその全周が固定切断刃１及び振動切断刃２によって外嵌されるため、切断位置付近が急激に局部的に変形することがなく、これにより金属パイプＰの内部に治具を必要とせず、特に金属パイプの曲部を切断する際に用いて好適になる。

以下、実施例２を説明する。
本実施例２の金属パイプの切断装置及び切断方法では、前記実施例１で説明した回転ロータ１７の回転中心軸Ｘ１と偏芯ロータ１８の回転中心軸Ｘ２を金属パイプＰの切断中に偏芯可能に構成したこと以外は、前記実施例１と略同様であるため、同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。

図４は本発明の実施例２の金属パイプの切断装置を説明する側面図（一部断面図）、図５は本発明の実施例２の金属パイプの切断方法を説明する図である。

図４に示すように、本実施例の金属パイプの切断装置Ｂでは、回転シャフト１６内に図外の油圧装置で軸方向に摺動可能なシリンダロッドＤが設けられ、該シリンダロッドＤの先端はテーパ状の摺動部Ｓ１が回転ロータ１７を貫通して偏芯ロータ１８内に形成されたテーパ状の傾斜溝Ｓ２に当接している。
また、偏芯ロータ１８は調整ボルト19a,19bが省略される他、バネＢ１によって径方向に移動可能に支持されている。

以下、本実施例２の金属パイプの切断方法を説明する。
このように構成された金属パイプの切断装置Ｂを用いて金属パイプＰを切断するには、先ず、固定切断刃１及び振動切断刃２を金属パイプＰに外嵌した状態で配置する。

続いて、インバータモータ１０を図外の制御装置にて回転させると、その回転駆動力がベルト１３及び回転ローラ14,15を介して回転シャフト１６に伝達され、回転ロータ１７及び偏芯ロータ１８が回転する。

ここで、図外の制御装置によって、シリンダロッドＤが図４中矢印Ｙ方向に微量な単位で移動し、これによりシリンダロッドＤの摺動部Ｓ１が傾斜溝Ｓ２に摺動しながら矢印Ｙ方向に移動し、結果、図５に示すように、偏芯ロータ１８が上方に移動して回転ロータ１７の回転中心軸Ｘ１と偏芯ロータ１８の回転中心軸Ｘ２が偏芯し、結果、偏芯ロータ１８に連結された振動ロッド１２及び振動切断刃２が上下方向に振動する。

従って、振動切断刃２のカット面８は、固定切断刃１に対して上下方向に徐々にその振動の幅を大きくしながら相対振動し、これにより前記両者の間を切断位置として金属パイプＰを切断できる。

以上説明したように、本実施例３の金属パイプの切断装置及び切断方法にあっては、ロッドＤを軸方向に移動させるという簡便な作業でもって第１切断刃１と第２切断刃２の相対移動における振動の振幅を徐々に大きくなるように変化でき、金属パイプＰの切断位置に急激に過大な負荷が発生して金属パイプＰが変形するのを防止でき、安定した状態で金属パイプＰを切断できる。

以下、実施例３を説明する。
本実施例３の金属パイプの切断装置及び切断方法では、前記実施例１で説明した振動付与手段３を変更したこと以外は、前記実施例１と略同様であるため、同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。

図６は本発明の実施例３の金属パイプの切断装置を説明する側面図（一部断面図）、図７は本発明の実施例３の金属パイプの切断装置を説明する正面図（一部省略）である。

図４、５に示すように、本実施例の金属パイプの切断装置Ｃでは、固定切断刃第１切断刃１を固定するための手段として、分割部１ａを上下方向に移動可能な油圧装置２１ａが設けられている。
前記油圧装置２１ａのシリンダロッド２１ｂは分割部１ａの螺子穴２１ｃに蝶合されている。

また、第２切断刃２を上下方向に振動させる振動付与手段３０として、分割部２ａに油圧装置２１ｄが設けられ、分割部２ｂに油圧装置２１ｅが設けられている。
前記油圧装置２１ｄのシリンダロッド２１ｆは分割部２ａの螺子穴２１ｇに蝶合されている。
また、前記油圧装置２１ｅのシリンダロッド２１ｈは分割部２ａの螺子穴２１ｉに蝶合されている。
なお、前述した油圧装置21a,21d,21eの伸縮動作は図外の制御装置によって制御されている。

以下、本実施例３の金属パイプの切断方法を説明する。
このように構成された金属パイプの切断装置Ｃを用いて金属パイプＰを切断するには、先ず、固定切断刃１及び振動切断刃２を金属パイプＰに外嵌した状態で配置する。

この際、シリンダロッド２１ｂを縮めて前記固定切断刃１の分割部1aをスライドガイド4a,4bに摺動させながら上方向に移動し、一方、シリンダロッド21f,21hを縮めて振動切断刃２の分割部2a,2bを離間させた後、金属パイプＰを円弧溝1c,1d同士の間及び円弧溝2c,2d同士の間に挿入して再び分割部1a,1b同士及び分割部2a,2b同士をそれぞれ重ね合わせて締結部5,7で金属パイプを固定でき、金属パイプＰを容易かつスムーズに配置できる。

続いて、油圧装置21d,21eにてシリンダロッド21f,21hを同時に上下方向に微量な単位で伸縮させて往復動させると、振動切断刃２が上下方向に振動し、これにより、振動切断刃２と固定切断刃１が上下方向（矢印方向に図示）に相対振動し、これにより前記両者の間を切断位置として金属パイプＰを切断できる。

この際、前記制御装置は、シリンダロッド21f,21hの伸縮を油圧制御して第１切断刃１と第２切断刃２の相対移動における振動の振幅を徐々に大きくなるように変化させるため、金属パイプＰの切断位置に急激に過大な負荷が発生して金属パイプＰが変形するのを防止できる。
また、前記振動の周波数も切断の進捗に応じて適宜変化させることにより、より短い時間で金属パイプを切断できる。

以上説明したように、本実施例３の金属パイプの切断装置及び切断方法にあっては、第１切断刃１と第２切断刃２の相対移動における振動の振幅を徐々に大きくなるように変化させるため、金属パイプＰの切断位置に急激に過大な負荷が発生して金属パイプＰが変形するのを防止でき、安定した状態で金属パイプＰを切断できる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本発明の振動付与手段３、３０の構成は本実施例に限定されるものではなく、固定切断刃１または振動切断刃２を金属パイプＰの径方向に相対移動させるような力を付与する構成であれば良く、例えば超音波振動子を用いて微量な単位での振動周波数、振幅で切断を行っても良い。同様に、その動力源はモータや油圧に限らない。

また、本実施例では固定切断刃１及び振動切断刃２がそれぞれ２つに分割されたものについて説明したが、両者は必ずしも分割される必要はなく、カット面6,8にそれぞれ金属パイプＰの径と略同径の穴が開口されたもので代用しても良い。

また、本実施例では振動切断刃２が固定振動刃１（金属パイプＰ）に対して上下方向に振動した場合について説明したが、振動切断刃２と固定振動刃１の両方を振動させても良い。さらに、その振動方向は左右方向、多方向、円軌道等を単独または組み合わせたものでも良い。

さらに、金属パイプＰの材料の厚みや材料によって振動切断刃２の振幅及び振動周波数を適宜設定・制御することは当然考えられる。

例えば、振動周波数を一定で振幅を徐々に大きくしていく、振動周波数を徐々に下げて、振幅を徐々に大きくしていく、振動付与手段３，３０を用いて振動周波数、振幅とも一定で作動させながら、振動付与手段３，３０以外の別の振動付与手段を用いて振動切断刃２の振動中心軸を径方向に徐々にスライドさせる、振動周波数、振幅を一定とし振動切断刃２を一気にスライドさせる等、適宜設定・制御できる。

また、調整ボルト19a,19bのねじ込み量を金属パイプＰの切断中に調整できるように構成しても良い。

本発明の実施例１の金属パイプの切断装置を説明する側面図（一部断面図）である。 本発明の実施例１の金属パイプの切断装置を説明する正面図（一部省略）である。 本実施例１の金属パイプの切断装置の切断方法を説明する図である。 本発明の実施例２の金属パイプの切断装置を説明する側面図（一部断面図）である。 本発明の実施例２の金属パイプの切断方法を説明する図である。 本発明の実施例３の金属パイプの切断装置を説明する側面図（一部断面図）である。 本発明の実施例３の金属パイプの切断装置を説明する正面図（一部省略）である。

符号の説明

Ａ、Ｂ、Ｃ 金属パイプの切断装置
Ｂ１ バネ
Ｄ シリンダロッド
Ｓ１ 摺動部
Ｓ２ 傾斜溝
１ 固定切断刃
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ 分割部
１ｃ、１ｄ、２ｃ、２ｄ 円弧溝
２ 振動切断刃
２ｅ、２ｆ 軸受け部
３ 振動付与手段
４ 支持部
４ａ、４ｂ スライドガイド
５、７ 締結部
６、８ カット面
１０ インバータモータ
１１ 振幅調整装置
１２ 振動ロッド
１３ ベルト
１４、１５ 回転ローラ
１６ 回転シャフト
１７ 回転ロータ
１８ 偏芯ロータ
１９ａ、１９ｂ 調整ボルト
１９ｃ 開口部
２０ａ プレート
２０ｂ ボルト
２１ａ、２１ｄ、２１ｅ 油圧装置
２１ｂ、２１ｆ、２１ｈ シリンダロッド
２１ｃ、２１ｇ、２１ｉ 螺子穴

Claims (4)

1. 金属パイプに外嵌した状態で設けられる第１切断刃と、
   前記第１切断刃に当接して金属パイプに外嵌した状態で設けられる第２切断刃と、
   前記第１切断刃または第２切断刃に金属パイプの径方向への力を付与する振動付与手段を備え、
   前記第１切断刃と第２切断刃を振動付与手段で金属パイプの径方向に相対移動させて振動させることにより両切断刃の間を切断位置として金属パイプを切断することを特徴とする金属パイプの切断装置。
2. 請求項１記載の金属パイプの切断装置において、
   前記第１切断刃または第２切断刃を金属パイプの外周面の全周に亙って外嵌した状態で設けたことを特徴とする金属パイプの切断装置。
3. 金属パイプに外嵌した状態で設けられる第１切断刃と、該第１切断刃に当接して金属パイプに外嵌した状態で設けられる第２切断刃を金属パイプの径方向に相対移動させて振動させることにより両切断刃の間を切断位置として金属パイプを切断することを特徴とする金属パイプの切断方法。
4. 請求項３記載の金属パイプの切断方法において、
   前記第１切断刃と第２切断刃の相対移動における振動の振幅を徐々に大きくなるように変化させることを特徴とする金属パイプの切断方法。

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