JP2006035368A

JP2006035368A - パイプ切断装置及び切断方法

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Publication number: JP2006035368A
Application number: JP2004218473A
Authority: JP
Inventors: Yukitaka Kunimoto; 幸孝国本; Masaji Matsuo; 正次松尾
Original assignee: KUNITEKKU KK
Current assignee: KUNITEKKU KK
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-27
Also published as: JP4514539B2

Abstract

【課題】
従来のパイプ切断装置は、切断に要する時間が長く、設備も複雑・高価であり、製品精度、製品の外観も悪いという課題があった。
【解決手段】
パイプ２０を固定するダイス１ａ、１ｂと、端面がダイス１ａ、１ｂ端面と僅かなクリアランスを保ち正対して定置され、端面の周縁角部に周縁切断部１６を長さ方向に対向した線状部に尖端切断部１７ａ、１７ｂを有する断面紡錘形のパンチ１１とＹ軸及びＸ軸方向に移動し、尖端切断部１７ａ、１７ｂによりパンチ１１に外嵌されたパイプ２０をＹ軸方向に切断し、周縁切断部１６によりＸ軸方向に切断するパンチ駆動手段１４、１５を備えたことを特徴とするパイプ切断装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、パイプ切断装置及びパイプ切断装置を用いたパイプ切断方法に関する。

従来、パイプを切断する方法としては、金鋸でパイプを切断する方法、パイプをチャックで固定し、上部よりＶ型のパンチを押し込んで切断する方法、パンチの挿入部分に前もって別工程でスリットを形成し、これにＶ型のパンチを押し込んで切断する方法及びパイプの上下２箇所に前もって別工程でスリットを形成しこれにＶ型のパンチを押し込んで切断する方法、などが採用されている。

さらに、パンチを用いたパイプ切断方法として、次に示すパイプ切断方法が提案されている。（特許文献１参照）
すなわち、平板形状でパイプの直径より小さい巾の刃部を有する穴あけパンチと、先端部にこの穴あけパンチの刃部に等しい刃部を有するとともに漸増的にパイプの直径より大きい巾の切断刃が形成された平板状の切断パンチを用い、前記穴あけパンチあるいは切断パンチをパイプの軸線に直角に上下可動可能とするガイド溝部が形成されたチャックを、このガイド溝部がパイプの切断位置と一致するようにパイプへ外嵌し、パイブの内径に近似した外径を有し、外周にパイプの軸線に直角に前記穴あけパンチの刃部が挿通されるガイドスリットが形成されたダイスを、このガイドスリットが前記穴あけパンチの刃部に正対するようにパイプの内側へ挿入したのち、前記穴あけパンチを前記チャックのガイド溝を介してパイプへ加圧することにより、パイプへ前記穴あけパンチの形状に相当するスリットを形成し、しかるのち、前記穴あけパンチをパイプからチャック外へ引き抜くとともに、前記ダイスを前記チャックのガイド溝部から外れる位置へ移動し、次いで、前記切断パンチを前記チャックのガイド溝部を介してパイプのスリットへ挿入し、パイプを前記切断パンチの切刃により加圧して切断することを特徴とするパイプ切断方法である。
特開平３−１６１２１３号公報（３頁、図２）

しかし、前記従来の金鋸による切断では、切断に要する時間が長く、かつ切カスが発生し、前記パンチによる切断では、いずれの場合も設備が複雑かつ設備が高価であるとともに、切断の加工工数が多いため、切断に要する時間も長く、切断面が凹凸となり、さらに、切断回数が増えると、切刃の耐久性が維持できず、も切断面にバリが発生したり、また、パイプが変形するという課題があった。

また、切断工程において同一個所に異なるパンチで加工を行うため、切断誤差が発生し、切断した製品の精度及び製品の外観を悪化するという課題を有していた。

上記課題を解決するため、本発明は、パイプを固定するダイスと、端面がダイス端面と僅かなクリアアンスを保つように正対して定置され、Ｙ軸方向切断部と、Ｘ軸方向切断部を有するパンチと、パンチをＹ軸及びＸ軸方向に移動するパンチ駆動手段を備え、パンチをＹ軸方向に移動し、Ｙ軸方向切断部でパンチに外装されたパイプをＹ軸方向に切断し、次にＸ軸方向に移動し、Ｘ軸方向切断部でＸ軸方向に切断することを特徴とするパイプ切断装置である。

また、Ｙ軸方向切断部は、パンチの長さ方向に対向した線状部に設けた尖端切断部であり、Ｘ軸方向切断部は、パンチ断面周縁各部に設けた周縁切断部でありることを特徴とするパイプ切断装置である。

また、ダイスの端面周縁角部に切断部を設けたことを特徴とするパイプ切断装置である。

また、パイプをパンチに外嵌する工程と、パンチをＹ軸＋方向に移動して、Ｙ軸方向切断部でパイプを切断する工程と、Ｘ軸＋方向に移動して、Ｘ軸方向切断部でパイプを切断する工程と、Ｘ軸一方向に移動して、Ｘ軸方向切断部でパイプを切断する工程と、Ｙ軸一方向に移動して、Ｙ軸方向切断部でパイプを切断する工程からなるパイプ切断方法と、パイプをパンチに外嵌する工程と、パンチをＹ軸＋方向及び一方向に移動して、Ｙ軸方向切断部でパイプをＹ軸方向に切断する工程と、パイプをＸ軸＋方向及び一方向に移動して、Ｘ軸方向切断部でパイプをＸ軸方向に切断する工程からなるパイプ切断方法である。

本発明のパイプ切断装置によれば、パイプを切断するパンチは、パイプをＹ軸方向に切断する切断部と、Ｘ軸方向に切断する切断部を備え、Ｙ軸方向切断部でパンチに外装されたパイプをＹ軸方向に切断し、Ｘ軸方向切断部でＸ軸方向に切断することを特徴とし、まず、Ｙ軸方向切断部でパイプをＹ軸方向に切り開き、次に、Ｘ軸方向切断部がＹ軸方向に切り開かれた部分から順次パイプを拡開しながら切断するものであるため、パイプ切断時における余分な応力の発生を防止でき、かつ良好な切断断面を得ることができ、また、切断寸法及び精度においても、従来装置に比べ大幅に改善されたパイプ切断装置を提供することができる。さらに、パンチのＹ軸方向切断部で、パイプをパイプの軸方向であるＹ軸方向に切断し、その後に径方向であるＸ軸方向に切断することで、切カスを残さずパイプを切断することができ、またさらに、設備が簡単であり、切断に要する工数も少ないため、安価でかつ生産性の高いパイプ切断装置を提供することができる。

以下本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の１実施の形態のパイプ切断装置を示す平面図、図２は図１の正面図、図３は側面図、図４は図３の切断装置部分の拡大図、図５は上下ダイス及びパンチの構造及び動作を示す拡大説明図、図６はパイプ装着時の状態とパンチの移動方向を示す拡大説明図、図７は刃先の基本寸法を示す説明図、図８は切断プロセスを示す説明図、図９、図１０は切断動作説明図である。

図において、１はパイプを掴持・固定するクランプ装置で、上ダイス１ａと下ダイス１ｂを備える。２は上ダイス１ａが取設されるダイス支持フレーム、３はクランプ用動力源支持フレーム、４は上ダイスを上下動するクランプ用駆動軸、４ａはクランプ用駆動軸の動力源、５は下ダイス１ｂが取設される支持台、６は架台、７は架台６と支持フレーム３間に立設された支柱である。ダイス支持フレーム２は支柱７とベアリング（図示せず）を介して上下動自在に嵌挿されている。８は上下ダイスの接合面側にそれぞれ形成され、パイプを掴持固定するための円筒孔部１ｃを形成するパイプ固定面、９は上下ダイスのパンチ側端面とパイプ固定面８が交叉する角部に形成されたダイス側切断部である。１０は切断装置で、パンチ１１を備える。１２はパンチ１１を支持するフランジで、ダイス側端面にパンチ１１が固設されている。１３はパンチホルダーで、パンチ１１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するＸ軸方向及びＹ軸方向移動用駆動軸に固設されている。１４はＸ軸方向移動用駆動軸、１４ａはＸ軸方向移動用駆動源、１５はＹ軸方向移動用駆動軸、１５ａはＹ軸方向移動用駆動源である。

本実施の形態において、パンチ１１は図５に示すように長さ方向に対向する尖った線状部を有する断面紡錘形の形状をした筒状体で形成され、上下ダイス１ａ、１ｂの切断部側端面の周縁角部には周縁切断部１６が、上下の尖った部分で形成する稜線には尖端切断部１７ａ、１７ｂが形成されている。パンチ１１の周縁切断部１６側の端面は、上下ダイス１ａ、１ｂで形成される切断部９側端面と僅かなクリアランスを保ち、かつ上下ダイス１ａ、１ｂで形成される筒状孔部１ｃと中心が合致するように正対して定置される。前記クリアランスは切断される被加工材２０の板厚によって適宜変更される。また、パンチ１１の尖端切断部１７ａ、１７ｂ間の径は、切断される被加工材２０の内径より小さく設定される。被加工材２０はクランプ用動力軸４の作動により上ダイス１ａが上昇すると下ダイス１ｂ上に装填され、図６に示すように、被加工物２０の切断予定線２０ａから切断長分だけパンチ１１に嵌挿される。パンチ１１は上記定位置から切断動作時には、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向に駆動される。

パンチ１１の刃先形状の基本寸法を図７を用いて説明する。パンチ１１の尖端切断部間の寸法ａはパイプ内径の以下であり、周縁切断部１６を形成する円弧部ｃの曲率半径ｂは、パイプ内径の半径以上であり、尖端切断部と前記左右円弧部は直線部ｄによって接続され、直線部によって形成される角度はｅで、この角度ｅは前記ａ、ｂで規定されるパンチの寸法によって適宜定められる。

次に、図８を参照して、本実施の形態のパイプ切断装置によるパイプ切断の動作について説明する。

まず、被加工物であるパイプは上下ダイス１ａ、１ｂ間に装着され、切断される長さ分だけダイス１ａ、１ｂの端面からパンチ１１側に突出し、パンチ１１に外嵌され、上下ダイス１ａ、１ｂにより掴持・固定される。
次にパイプ切断動作について説明する。

（１）でパンチ１１は定位置にあり、パンチ１１が定位置（１）から図のＹ＋方向に移動すると、（２）で被加工材２０の内側にパンチ１１が当たり、パンチ１１の尖端切断部１７ａでパイプ２０の切断を開始する。このとき、パイプ２０が変形しない様にパンチの尖端切断部１６は鋭利な形状を有する。次に、パンチ１１がＹ＋方向に移動すると、（３）でパイプ２０はパンチ１１の周縁切断部１６で順次拡開しながら切断され、さらに、パンチ１１がＹ＋方向に移動すると、切断点は（３）から（４）へと移動する。この切断点の移動は、切断点が点として順次拡開しながら移動するため切断に要する力は大幅に軽減される。

次に、パンチ１１は定位置（１）に戻る。同様のプロセスでＹ−方向の切断を行う。切断パンチ１１が定位置（１）からＸ−方向へ移動すると、Ｙ軸方向切断部ですでに切断された個所である切断開始点（５）に到達し、その個所からパンチ１１の周縁切断部１６で切断が開始される。この切断開始点（５）はパンチがＹ＋、（Ｙ−）移動で作った切断終了点（４）である。さらにパンチがＸ−方向に移動することにより、Ｙ軸方向切断部で切断された個所から切断点（６）（７）へと移動し、Ｘ−方向の切断は完了する。切断完了後Ｘ−方向に僅か（８）まで移動する。このように、Ｘ方向の切断はすでにＹ方向の切断により切断されている部分から切断を開始し、順次拡開しながら切断を進めていくためシャー角を利用した切断となり、Ｙ軸方向と同様切断に要する力が軽減される。
次に、パンチが定位置（１）に戻る。同様のプロセスでＸ＋方向の切断を行う。上記の切断動作において、パンチ側の切断動作について説明したが、パンチによるパイプ内側切断動作時に、ダイス側切断部９がパイプ２０の外側を切断するため、切断時の応力をより少なくすることができる。以上の切断動作により、切断される製品の精度、及び製品の外観が向上し、また切断に要する力が軽減され、設備が廉価なものとなり、かつ生産性の向上を図ることができる。

次に、本発明のパイプ切断装置によるパイプ切断動作工程と各工程によるパイプ切断状態について説明する。
（実施例１）
図９は、本発明のパイプ切断装置を用いたパイプ切断方法の一実施の形態を示す。

まず、パイプ２０を下ダイス１ｂ上で切断長分だけパンチ１１に外嵌し、上ダイスが下降し下ダイスとの間でパイプ２０を掴持・固定し、（１）で、切断準備が完了する。次に、工程（２）で、パンチ１１が上昇し、パイプ２０の上部を切断し、（３）で、パンチ１１がさらに上昇し、切断幅を広げる。次に（４）で、パンチ１１がＹ方向の位置をそのままで、左方に移動し、切断済の境界部からＸ方向の切断を開始する。次に（５）で、パンチ１１がさらに左方に移動し、パイプ２０の板厚をパイプ中央から僅かに下方まで切断する。次に（６）で、パンチ１１が右に移動し切断済の境界部からＹ方向の切断を開始する。（７）で、パンチ１１がさらに右方に移動し、パイプの板厚をパイプ中央から僅かに下方まで切断する。次に（８）で、パンチ１１が中央に戻り、（９）で、パンチ１１が下降しパイプ下部を切断し、パンチ１１がさらに下降し、切断幅を広げる。（１０）で、パンチ１１がＹ方向位置をそのままに左に移動し、切断済の境界部からＸ方向の切断を開始する。（１１）で、パンチ１１がさらに左方に移動し、パイプの板厚を完全に切断し、（１２）で、パンチ１１が右に移動し、切断済の境界部から切断を開始し、（１３）で、パンチ１１がさらに左方に移動し、パイプの板厚を完全に切断する。（１４）で、パンチは中央の定位置に戻り、切断を完了する。次に、上ダイス１ａが上昇しクランプを開き、パイプ２０を取り出し１サイクルの切断工程が終了する。
（実施例２）
図１０は、本発明のパイプ切断装置を用いたパイプ切断方法の他の実施の形態を示す。

まずパイプ２０を下ダイス１ｂ上で切断長分だけパンチ１１に外嵌し、上ダイス１ａが下降し下ダイス１ｂとの間でパイプ２０を掴持固定し、（１）で、切断準備が完了する。次に、工程（２）で、パンチ１１が上昇し、パイプ２０の上部を切断し、（３）で、パンチ１１がさらに上昇し、パイプ上部の切断幅を広げる。次に（４）で、パンチ１１が定位置であるパイプ中央に戻り、（５）で、パンチ１１が下降しパイプ下部を切断する。次に（６）で、パンチ１１がさらに下降し、パイプの下部の切断幅を広げる。次に（７）で、パンチ１１がパイプ中央位置に戻る。（８）で、パンチ１１が左に移動し、上下の切断済の境界部から切断を開始する。（９）で、パンチ１１がさらに左に移動し、パイプの板厚を完全に切り離す。次に（１０）で、パンチ１１がパイプ中央位置に戻り、（１１）で、パンチ１１が右に移動し上下の切断済の境界部から切断を開始する。（１２）で、パンチ１１がさらに移動しパイプの板厚を完全に切り離し、パンチ１１は中央の定位置に戻り、上ダイス１ａが上昇しクランプを開き、パイプ２０を取り出し、１サイクルの切断工程を終了する。

本発明のパイプ切断装置では、パンチの切断部がパイプと接触した部分から順次パイプを切断するものであるため、パイプ切断時における余分な応力の発生を防止でき、かつ良好な切断断面を得ることができ、また切断寸法及び精度においても、従来装置に比べ大幅に改善することができ、さらに、パンチの尖端切断部で、パイプをパイプの軸方向であるＹ軸方向に切断し、その後に周縁切断部で径方向であるＸ軸方向に切断することで、切カスを残さずパイプの切断をすることができ、またさらに、設備が簡単であり、切断に要する工数も少ないため、小型パイプから大型パイプさまざまな分野におけるパイプ切断装置として利用可能である。

本発明のパイプ切断装置の平面図。図１の正面図。図１の側面図。図３のパンチ部の部分拡大図。本発明のパイプ切断装置のダイス及びパンチの分解斜視図。パンチの移動方向を示す説明図。パンチの形状と基本寸法を示す説明図。パンチの切断動作を示す説明図。パンチの切断工程を示す説明図。パンチの他の切断工程を示す説明図。

符号の説明

１クランプ装置
１ａ上ダイス
１ｂ下ダイス
１ｃ孔部
２支持フレーム
３動力源支持フレーム
４クランプ用動力軸
４ａ動力源
５支持台
６架台
７支柱
８パイプ固定面
９ダイス側切断部
１０切断装置
１１パンチ
１２フランジ
１３パンチホルダー
１４Ｘ軸移動用駆動軸
１４ａ駆動源
１５Ｙ軸移動用駆動軸
１５ａ駆動源
１６周縁切断部
１７ａ、１７ｂ尖端切断部
１８切断刃部
２０被加工材（パイプ）
２０ａ切断予定線

Claims

パイプを固定するダイスと、端面がダイス端面と僅かなクリアランスを保つように正対して定置され、Ｙ軸方向切断部と、Ｘ軸方向切断部を有するパンチと、パンチをＹ軸及びＸ軸方向に移動するパンチ駆動手段を備え、パンチをＹ軸方向に移動し、Ｙ軸方向切断部でパンチに外装されたパイプをＹ軸方向に切断し、次にＸ軸方向に移動し、Ｘ軸方向切断部でＹ軸方向に切断された部分からＸ軸方向に切断することを特徴とするパイプ切断装置。
Ｙ軸方向切断部は、パンチの長さ方向に対向した線状部に設けた尖端切断部であり、Ｘ軸方向切断部は、パンチ断面周縁角部に設けた周縁切断部であることを特徴とする請求項１記載のパイプ切断装置。
ダイスの端面周縁角部に切断部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のパイプ切断装置。
パイプを固定するダイスと、端面がダイス端面と僅かなクリアランスを保つように正対して定置され、Ｙ軸方向切断部と、Ｘ軸方向切断部を有するパンチを備えたパイプ切断方法であって、パイプをパンチに外嵌する工程と、パンチをＹ軸＋方向に移動して、Ｙ軸方向切断部でパイプをＹ軸方向に切断する工程と、Ｘ軸＋方向に移動して、Ｘ軸方向切断部でＹ軸方向に切断された個所からＸ軸方向に切断する工程と、Ｘ軸一方向に移動して、Ｘ軸方向切断部でＹ軸方向に切断された個所からＸ軸方向に切断する工程と、Ｙ軸一方向に移動して、Ｙ軸方向切断部でパイプを切断する工程からなるパイプ切断方法。
パイプを固定するダイスと、端面がダイス端面と僅かなクリアアンスを保つように正対して定置され、Ｙ軸方向切断部と、Ｘ軸方向切断部を有するパンチを備えたパイプ切断方法であって、パイプをパンチに外嵌する工程と、パンチをＹ軸＋方向及び一方向に移動して、Ｙ軸方向切断部でパイプをＹ軸方向に切断する工程と、パイプをＸ軸＋方向及び一方向に移動して、Ｘ軸方向切断部でＹ軸方向に切断された個所からＸ軸方向に切断する工程からなるパイプ切断方法。