JPH10180536A - 管材の切断方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管材の径と同等もしくはそれより径小の丸
鋸刃でも使用できると共に、その丸鋸刃の移動ストロー
クを短くでき、また円板カッターの使用による管材切断
端部外周の脹らみをなくし、更に薄肉の管材の場合に管
材を変形させることのない切断方法を提供すること。 【解決手段】 切断すべき管材Ｗをその軸芯周りに回転
させながら、管材Ｗに対し直交方向に進退する角形切削
刃付き丸鋸刃５を管材Ｗよりも速い周速で回転させて、
管材Ｗを切断することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管等の管材を切
断する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、鋼管等の管材を切断
するのに、比較的厚肉の場合には、管材をバイスで固定
させておいて、回転する丸鋸刃によって切断を行ってい
るが、この場合、切断中に管内に溜まった切粉を鋸刃が
二度切りすることになって、鋸刃寿命に悪影響を及ぼ
し、また管材を横断するように丸鋸刃を移動させて切断
を行うことから、管材よりも可成り径の大きい丸鋸刃を
必要とし、しかも丸鋸刃の移動ストロークが長くなり、
そのため丸鋸刃のコストが非常に高くつき、切断に可成
り長い時間を要すると云う問題がある。

【０００３】また、薄肉の管材の場合には、円板状のカ
ッター使用し、管材をその軸芯周りに回転させながら、
円板カッターを管材に対し直交する方向に前進させて押
し切ることによって切断をおこなっているが、この円板
カッターによると、カッターの刃部がテーパ状を成して
いるため、その押し切り時に管材の切断端部外周に可成
り大きな脹らみを形成し、切断後にこの脹らみを除去す
るのに非常な手間がかかり、更に薄肉の管材や軟らかい
材質の管材の場合には円板カッターの絞り作用によって
当該管材が変形を生ずると云う問題があった。

【０００４】本発明は、上記の課題に鑑み、管材の径と
同等もしくはそれより径小の丸鋸刃でも使用できると共
に、その丸鋸刃の移動ストロークを短くでき、また円板
カッターの使用による管材切断端部外周の脹らみをなく
し、更に薄肉や軟らかい管材の場合にその管材を変形さ
せることのない切断方法及び切断装置を提供することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の管
材の切断方法は、切断すべき管材Ｗをその軸芯周りに回
転させながら、管材Ｗに対し直交方向に進退する角形切
削刃付き丸鋸刃５を管材Ｗよりも速い周速で回転させ
て、管材Ｗを切断することを特徴とする。

【０００６】請求項２は、請求項１に記載の管材の切断
方法において、管材Ｗの回転方向と丸鋸刃５の回転方向
とを互いに逆にすることを特徴とする。

【０００７】請求項３に係る発明の管材の切断装置は、
切断すべき管材Ｗをチャック３により固定して軸芯周り
に回転させる回転駆動手段４と、回転駆動するＶ溝形成
用丸鋸刃５を有し、この丸鋸刃５を管材Ｗに対し直交方
向に所定ストロークＳ１進退させるようにした丸鋸ユニ
ット６と、からなることを特徴とする。

【０００８】請求項４は、請求項３に記載の管材の切断
装置において、前記チャック３は、固定ケーシング１内
を貫通する管材Ｗの所要部を掴持固定するテーパ状割り
形のチャック用コレット１８と、前端部にコレット１８
のテーパ部１８ａに嵌合可能なテーパ嵌合部１９ａを有
し、それ自体回転可能で且つ軸方向に移動可能なコレッ
ト開閉作動用スリーブ１９と、このスリーブ１９の後端
部に当該スリーブ１９と一体に軸方向移動可能で且つそ
れと相対回転可能に連結されたスリーブ押し引き部材２
１と、このスリーブ押し引き部材２１を揺動リンク機構
２２を介して軸方向前後に移動させる流体圧シリンダ２
３とからなり、このシリンダ２３の伸縮作動によりスリ
ーブ押し引き部材２１を前後に押し引きして前記スリー
ブ１９のテーパ嵌合部１９ａをコレット１８のテーパ部
１８ａに対し嵌脱することによってコレット１８を開閉
作動させ、その閉動により管材Ｗを掴持するようになっ
ており、前記回転駆動手段４は、固定ケーシング１内に
回転可能に支持され且つコレット１８に一体回転可能に
連結された筒状伝動軸２６と、モーター２７により駆動
されて前記伝動軸２６を回転させる歯車機構２８とから
なることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る切断装置の正
面図、図２はその縦断側面図である。これらの図におい
て、１は固定ケーシングで、このケーシング１内の中心
部に、切断装置の後方から管材送給装置のプッシャー
（図示せず）によって送給される鋼管等の管材Ｗが貫通
する貫通路２が形成され、この貫通路２の周囲には、管
材Ｗをその切断位置Ｐ手前側近傍をチャック３により固
定して管材軸芯周りに回転させる回転駆動手段４が設け
られている。チャック３及び回転駆動手段４については
後に詳述する。また、図１に示すように、固定ケーシン
グ１の前面側には、回転駆動する丸鋸刃５を有し、この
丸鋸刃５を切断すべき管材Ｗの一側方（図中左側方）か
ら当該管材Ｗに対し直交方向に所定ストロークＳ１進退
させるように構成された丸鋸ユニット６が設けられてい
る。

【００１０】丸鋸ユニット６は、図１、図３及び図４に
示すように、枢軸ａを中心に揺動する鋸刃フレームｂの
遊端部側に丸鋸刃５を軸支し、丸鋸刃５の回転軸ｃをモ
ーターｄによって回転駆動させるもので、モーターｄの
出力軸ｅと第１伝動軸ｆとをタイミングプーリーｇ，ｈ
及びタイミングベルトｉにより連動連結し、この第１伝
動軸ｆと第２伝動軸ｊとを歯車ｋ，ｌにより連動連結
し、第２伝動軸ｊの回転を歯車ｍ，ｎを介して回転軸ｃ
に伝えるようにしている。図３においてｑは、丸鋸刃５
に近い最終段歯車ｎと噛合して当該歯車ｎのバックラッ
シュを除去するように設けてある歯車である。また、鋸
刃フレームｂの遊端部と固定フレーム７との間には、鋸
刃フレームｂを介して丸鋸刃５を管材Ｗに対し所定スト
ロークＳ１進退移動させるための流体圧シリンダ１０が
介設されており、この丸鋸刃５の進退ストロークＳ１
は、流体圧シリンダ１０のストロークを調整することに
よって任意に設定することができる。丸鋸ユニット６の
丸鋸刃５は、図９の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、鋸
刃本体５ａの周縁に角形チップ５ｂ付きの切削刃５ｃを
形成したものである。

【００１１】前記チャック３は、図２に示すように、固
定ケーシング１内を貫通する管材Ｗの切断位置Ｐ手前側
近傍を掴持固定するテーパ状割り形のチャック用コレッ
ト１８と、前端部にコレット１８のテーパ部１８ａに嵌
合可能なテーパ嵌合部１９ａを有し、それ自体回転可能
で且つ軸方向に移動可能なコレット開閉作動用スリーブ
１９と、このスリーブ１９の後端部１９ｂに軸受２０を
介して当該スリーブ１９と一体に軸方向移動可能で且つ
それと相対回転可能に連結された短筒状のスリーブ押し
引き部材２１と、このスリーブ押し引き部材２１を揺動
リンク機構２２を介して軸方向前後に移動させる流体圧
シリンダ２３と、から構成される。従って、前記シリン
ダ２３の伸縮作動により揺動リンク機構２２を前後に揺
動させてスリーブ押し引き部材２１を軸方向前後に押し
引きすることにより、前記スリーブ１９のテーパ嵌合部
１９ａを前記コレット１８のテーパ部１８ａに対し嵌脱
させて、コレット１８を閉動（縮径）または開動（拡
径）させ、その閉動によって管材Ｗを掴持固定するよう
になっている。また、前記回転駆動手段４は、前記固定
ケーシング１内に軸受２４，２５を介して回転可能に支
持されていて、前記コレット１８に一体回転可能に連結
された筒状伝動軸２６と、モーター２７により駆動され
て筒状伝動軸２６を回転させる歯車機構２８と、から構
成される。

【００１２】上記チャック３の構造につき図５及び図６
を参照して更に詳細に説明すると、揺動リンク機構２２
は、スリーブ押し引き部材２１の両側に配置された一対
の揺動レバー２９，２９からなり、両揺動レバー２９，
２９の下端部は、固定ケーシング１の基台部１ａに取着
されたブラケット３７に回転支軸３０によって枢着さ
れ、中間部は、スライド係合部３１，３１を介してスリ
ーブ押し引き部材２１の両側部に上下スライド変位可能
に係合され、上端部は、回転支軸３２を介して流体圧シ
リンダ２３のピストンロッド２３ａに枢着されている。

【００１３】図２及び図５は、チャック用コレット１８
が閉動して管材Ｗを掴持固定したときの揺動レバー２９
の状態を示し、このとき流体圧シリンダ２３は収縮位置
にある。この状態から、流体圧シリンダ２３が伸長作動
すると、揺動レバー２９がその下端部の回転支軸３０を
中心に同図の時計回りに揺動し、これによりスリーブ押
し引き部材２１が軸方向後方に移動して、コレット開閉
作動用スリーブ１９を後方へ引っ張り、それによってチ
ャック用コレット１８を拡径（開放）し、このコレット
１８による管材Ｗの掴持固定を解除する。このチャック
解除状態から、流体圧シリンダ２３が収縮作動すること
により、揺動レバー２９が反時計回りに揺動して、コレ
ット開閉作動用スリーブ１９を前方へ押動し、このスリ
ーブ１９のテーパ嵌合部１９ａをコレット１８のテーパ
部１８に押圧嵌合させ、それによりコレット１８を縮径
（閉動）して管材Ｗを掴持固定することになる。尚、チ
ャック用コレット１８には、図２に示すように、管材Ｗ
の外径に応じた内径を有する口金３３，３４が着脱自在
に装着され、同図の上側半分は径の小さい管材Ｗ用の口
金３３を示し、下側半分は径の大きい管材Ｗ用の口金３
４を示している。

【００１４】前記回転駆動手段４において、モーター２
７により駆動されて筒状伝動軸２６を回転させる歯車機
構２８は、図２に示すように、筒状伝動軸２６の外周に
設けられたウォームホイール３５と、モーター２７の出
力軸２７ａ側に設けられて前記ウォームホイール３５に
噛合するウォーム３６とからなる。また、筒状伝動軸２
６は、これの前端に連設された短筒状部材３８及び端板
３９によって、前記コレット１８に対し一体回転可能で
且つ当該コレット１８の拡縮を許すように連結されてい
る。従って、モーター２７の駆動により歯車機構２８を
介して筒状伝動軸２６が回転すると、短筒状部材３８及
び端板３９を介してコレット１８が回転し、このときコ
レット１８が縮径（閉動）状態にあれば、コレット１８
により掴持固定された管材Ｗが回転し、またコレット１
８が拡径（開放）状態にあれば、管材Ｗはコレット１８
から開放されて回転しないことになる。

【００１５】図７は、管材Ｗを一定長さ寸法に切断する
ための定寸ストッパー４０を示し、図８は、管材Ｗを定
寸ストッパー４０の位置まで前進させるプッシャーの押
し棒４１を示している。定寸ストッパー４０は、機枠４
２とストッパー本体４４とからなり、ストッパー本体４
４には、ハンドル４５によって管材送給方向に伸縮移動
調整可能な支持ロッド４６と、このロッド４６の先端部
に軸受４７を介して回転自在に装着された当て板４８が
設けられている。また、機枠４２は、取付台５０に設け
られた傾斜状ガイドレール５１にスライド可能に支持さ
れていて、流体圧シリンダ５２の伸縮作動により、実線
で示すように管材Ｗの先端に当接する前進位置と、仮想
線で示すように管材Ｗの送給経路から退避する退避位置
との間の所定ストロークＳ２を進退できるようになって
いる。また、プッシャーの押し棒４１には、その先端部
に軸受５３を介して管材係合部５４が回転自在に装着さ
れ、この管材係合部５４は、管材Ｗの後端部に係合する
ようになっている。

【００１６】上述したような構成を有する切断装置の使
用による管材Ｗの切断方法について説明すると、切断に
際して先ず、丸鋸刃５の進退ストロークＳ１を流体圧シ
リンダ１０によって設定する。また、定寸ストッパー４
０を、図７の実線図示のように当て板４８が切断装置の
固定ケーシング１内を貫通する管材Ｗの先端と対向する
位置へ前進させ、当て板４８を所定位置に位置決めし
て、管材Ｗの切断長さを設定する。

【００１７】しかして、管材Ｗを切断装置の後方から前
記プッシャーの押し棒４１により押して、管材Ｗの先端
を上記当て板４８に当接させた後、この管材Ｗをチャッ
ク３により掴持固定し、回転駆動手段４によって管材Ｗ
をその軸芯回りに所定の周速で丸鋸刃５とは反対方向に
回転させる（図１参照）。この場合、管材Ｗの周速を例
えば約１０ｍ／分、丸鋸刃５の周速を例えば約２５０ｍ
／分とする。

【００１８】上記のように管材Ｗを軸芯周りに回転させ
ながら、丸鋸刃５を、図４の実線で示す後退位置から仮
想線で示す前進位置までのストロークＳ１間で進退往復
させることによって、管材Ｗを切断する。以降は、上記
一連の動作を繰り返し行うことによって、管材Ｗの定寸
切断を連続的に行うことができる。この場合、回転駆動
手段４の駆動用モーター２７は、１回の切断ごとに停止
する必要はなく、常時回転させておくことかできる。

【００１９】この切断方法によれば、管材Ｗをその軸芯
周りに回転させながら、角形切削刃５ｃ付き丸鋸刃５
を、管材Ｗよりも速い周速で回転させつつ所定ストロー
クＳ１進退往復して切断することから、従来方法のよう
に切断中に管内に溜まった切粉を鋸刃が二度切りするお
それがなく、鋸刃寿命を延ばすことができる。また、円
板カッターによるような管材押し切り時に発生する切断
端部外周の脹らみがなくなり、良好な切断を行うことが
できる。特に管材Ｗをその軸芯周りに回転させるため、
管材Ｗの径と同等もしくはそれより小径の丸鋸刃５でも
使用可能となり、丸鋸刃５のコストを安くでき、また丸
鋸刃５の移動ストロークを短くできるため切断時間の短
縮化を図ることができる。また、この切断方法による
と、薄肉や軟らかい管材の場合でもその管材を変形させ
ることがない。また角形切削刃付き丸鋸刃によって切断
するから、バイトで切断する場合のように切粉が長くな
ってワークにまつわり付くと云った現象が起きず、切粉
の細分化ができる。更に、管材Ｗの回転方向と丸鋸刃５
の回転方向とを互いに逆にすることにより、管材Ｗに対
する丸鋸刃５の最初の食い付きが良く、ビビリやガタの
発生がなくなり、切断精度を高めることができる。

【００２０】上述した実施形態のように管材Ｗを比較的
短い切断長さで切断する場合には、切断により切り落と
される管材部分を把持する必要はないが、切断長さが長
い場合には、その切り落とされる管材部分を把持するバ
イスを設けることが好ましい。

【００２１】

【発明の効果】請求項１に係る発明の切断方法によれ
ば、管材をその軸芯周りに回転させながら、角形切削刃
付き丸鋸刃を、管材よりも速い周速で回転させつつ所定
ストローク進退往復して切断することから、従来方法の
ように切断中に管内に溜まった切粉を鋸刃が二度切りす
るおそれがなく、鋸刃寿命を延ばすことができる。ま
た、円板カッターによるような管材押し切り時に発生す
る切断端部外周の脹らみがなく、良好な切断を行うこと
ができる。特に、この切断方法では、管材を回転させな
がら丸鋸刃を管材に対し進退させるようにするため、管
材の径と同等もしくはそれより小径の丸鋸刃でも使用可
能となり、それにより丸鋸刃のコストを安くでき、また
丸鋸刃の移動ストロークを短くできるため、切断時間の
短縮化を図ることができる。また、薄肉の管材や軟らか
い管材の場合でも管材を変形させることがない。更に、
角形切削刃付き丸鋸刃によって切断するから、バイトで
切断する場合のように切粉が長くなってワークにまつわ
り付く現象が起きず、切粉の細分化ができる。

【００２２】請求項２によれば、管材の回転方向と丸鋸
刃回転方向とを互いに逆にすることによって、管材に対
する丸鋸刃の最初の食い付きが良く、ビビリやガタの発
生がなくなり、切断精度を高めることができる。

【００２３】請求項３に係る切断装置によれば、管材を
チャックにより固定して軸芯周りに回転させる回転駆動
手段と、回転駆動するＶ溝形成用丸鋸刃を有し、この丸
鋸刃を管材に対し直交方向に所定ストローク進退させる
ようにした丸鋸ユニットとからなるため、請求項１及び
２に係る切断方法を有効に実施することができると共
に、構造が簡単で安価に製作することができる。

【００２４】請求項４によれば、流体圧シリンダの例え
ば伸長作動により、揺動リンク機構を介してスリーブ押
し引き部材を軸方向後方に移動して、コレット開閉作動
用スリーブを後方へ引っ張り、それによってチャック用
コレットを開放し、管材の掴持固定を解除し、またこの
状態から流体圧シリンダを収縮作動することにより、揺
動リンク機構を介してスリーブ押し引き部材を軸方向前
方へ移動して、コレット開閉作動用スリーブを前方へ押
動し、このスリーブのテーパ嵌合部をコレットのテーパ
部に押圧嵌合させ、それによりコレットを閉動して管材
を掴持固定することができる。また、駆動用モーターに
より、歯車機構を介して筒状伝動軸を回転させることに
より、コレットが回転し、このときコレットが閉動状態
にあれば、コレットにより掴持固定された管材が回転
し、またコレットが開放状態にあれば、管材はコレット
から開放されて軸方向に移動可能な状態となる。従っ
て、駆動用モーターを起動させたままで、流体圧シリン
ダの伸縮作動により随時チャックの開閉を行わせること
ができ、管材を連続的に切断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る切断装置の正面図である。

【図２】 同切断装置の縦断側面図である。

【図３】 同切断装置における丸鋸ユニットの縦断正面
図である。

【図４】 同丸鋸ユニットの要部拡大縦断側面図であ
る。

【図５】 同切断装置の後端部を示す一部断面拡大側面
図である。

【図６】 同切断装置の後端部を示す一部断面拡大背面
図である。

【図７】 同切断装置における定寸ストッパーを示す側
面図である。

【図８】 同切断装置におけるプッシャーの押し棒を示
す側面図である。

【図９】 （Ａ）は丸鋸刃の一部拡大正面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【符号の説明】

Ｗ 管材 １ 固定ケーシング ２ 貫通路 ３ チャック ４ 回転駆動手段 ５ 丸鋸刃 ６ 丸鋸ユニット １８ コレット １９ コレット開閉作動用スリーブ ２１ スリーブ押し引き部材 ２２ 揺動リンク機構 ２６ 筒状伝動軸 ２７ 駆動用のモーター ２８ 歯車機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切断すべき管材をその軸芯周りに回転さ
   せながら、管材に対し直交方向に進退する角形切削刃付
   き丸鋸刃を管材よりも速い周速で回転させて、管材を切
   断することを特徴とする管材の切断方法。
2. 【請求項２】 管材の回転方向と前記丸鋸刃の回転方向
   とを互いに逆にすることを特徴とする請求項１に記載の
   管材の切断方法。
3. 【請求項３】 切断すべき管材をチャックにより固定し
   て軸芯周りに回転させる回転駆動手段と、回転駆動され
   る角形切削刃付き丸鋸刃を有し、この丸鋸刃を管材に対
   し直交方向に所定ストローク進退させるようにした丸鋸
   ユニットと、からなることを特徴とする管材の切断装
   置。
4. 【請求項４】 前記チャックは、固定ケーシング内を貫
   通する管材の所要部を掴持固定するテーパ状割り形のチ
   ャック用コレットと、前端部にコレットのテーパ部に嵌
   合可能なテーパ嵌合部を有し、それ自体回転可能で且つ
   軸方向に移動可能なコレット開閉作動用スリーブと、こ
   のスリーブの後端部に当該スリーブと一体に軸方向移動
   可能で且つそれと相対回転可能に連結されたスリーブ押
   し引き部材と、このスリーブ押し引き部材を揺動リンク
   機構を介して軸方向前後に移動させる流体圧シリンダと
   からなり、このシリンダの伸縮作動によりスリーブ押し
   引き部材を前後に押し引きして前記スリーブのテーパ嵌
   合部をコレットのテーパ部に対し嵌脱することによって
   コレットを開閉作動させ、その閉動により管材を掴持す
   るようになっており、前記回転駆動手段は、固定ケーシ
   ング内に回転可能に支持され且つ前記コレットに一体回
   転可能に連結された筒状伝動軸と、モーターにより駆動
   されて前記伝動軸を回転させる歯車機構とからなること
   を特徴とする請求項３に記載の管材の切断装置。