JP4869098B2 - 拡管切断装置及び拡管切断方法 - Google Patents

Description

この発明は、管体に対して径を所定の寸法に拡大する拡管加工と軸方向における任意の切断位置で切断する切断工程とを同時に行う拡管切断装置及び拡管切断方法に関する。

金属製の管体には、高い精度の仕上がり寸法及び真円度を必要とするものがある。このため、従来より、管体の製造方法として、仕上がり寸法よりも小径に形成した管体の径を拡大する拡管加工がある。拡管加工には、拡管装置が用いられる。

拡管装置は、金属平板の板材を周方向の端面を突き合わせた状態で筒状に曲げ加工した後に突き合わせ部分を溶接し、この内部に挿入した複数のダイスを半径方向の外側に移動させて押し広げることで所望の寸法に仕上げる（例えば、特許文献１参照。）。拡管加工によって得られた管体は、所望の長さに切断して製品とされる。
特公平７−８００８６号公報

しかしながら、従来の拡管装置では、管体の横断面を高い寸法精度及び真円度で仕上げることはできるが、軸方向の長さを所望の長さに切断することができなかった。このため、拡管装置で拡管加工された半製品の管体を切断装置に搬送し、軸方向における任意の切断位置で切断する必要があり作業が煩雑化する問題があった。また、管体の製造には拡管装置と切断装置とを備える必要があり、装置の設置に必要なスペースが拡大する問題があった。

この発明の目的は、拡管加工時に同時に管体を所望の長さに切断することができ、管体の製造作業を簡略化できるとともに、装置の設置スペースを狭小化できる拡管切断装置及び拡管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、この発明は、複数の内刃ダイス、移動機構、外刃を備えている。複数の内刃ダイスは、管体の周方向に沿って配列された状態で管体の内部に挿入される。移動機構は、複数の内刃ダイスを互いに同一の速度で半径方向に沿って往復移動させる。外刃は、内周面が管体の拡大前の外周面に等しい環状を呈し、一方の側面が切断位置を挟んで内刃ダイスの一端面に近接する位置に配置されて管体に外嵌する。

複数の内刃ダイスを管体の内部に挿入し、移動機構によって複数の内刃ダイスを半径方向に沿って外側に移動させると、管体が拡管されるとともに複数の内刃ダイスと外刃との管に作用する半径方向の剪断力によって管体が切断される。拡管工程と切断工程とが単一の装置で同時に行われる。

複数の内刃ダイスのそれぞれの内側面を軸方向に沿って傾斜した傾斜面で構成し、移動機構を複数の内刃ダイスのそれぞれの内側面に当接する傾斜面を備えたコーンであって軸方向に沿って往復移動自在にされたコーンを含むものとしてもよい。

コーンを軸方向に移動させることで、複数の内刃ダイスが互いに同一の速度で半径方向に沿って往復移動する。複数の内刃ダイスを簡単な構成で動作させることができる。

さらに、複数の内刃ダイスを管体の軸回りに回転させる回転機構を備えてもよい。回転機構は、複数の内刃ダイスの外周面が管体の内周面に達した後に管体の外周面に達する前に、複数の内刃ダイスを管体の軸回りに回転させる。

複数の内刃ダイスが半径方向に沿って外側に移動すると、複数の内刃ダイスのそれぞれの間に間隙が形成される。複数の内刃ダイスが半径方向へ移動して各内刃ダイスの外周部面が管体の内周面に達した後に管体の外周面に達する前に、複数の内刃ダイスを回転させることで、間隙部分でも複数の内刃ダイスが管体に接触する。管体は、全周にわたって複数の内刃ダイスに接触する。管体を全周について均一に拡管することができる。

この発明によれば、複数の内刃ダイスを管体の内部に挿入し、移動機構によって複数の内刃ダイスを半径方向に沿って外側に移動させることで、管体を拡管すると同時に複数の内刃ダイスと外刃との管に作用する半径方向の剪断力によって管体を切断することができる。拡管工程と切断工程とを単一の装置で同時に行うことができ、管体の製造作業を簡略化できるとともに、装置の設置スペースを狭小化できる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明の実施形態に係る拡管切断装置１０の正面図である。図２は、拡管切断装置１０の側面断面図である。拡管切断装置１０は、管体１００の径を拡大する拡管工程と同時に、管体１００の端部をＸ軸方向において所定の切断位置Ｓで切断する切断工程を行う。切断位置Ｓは、管体１００の一端から距離Ｗの位置に設定されている。拡管切断装置１０は、一例として８個の内刃ダイス１、外刃２、コーン３８を備えている。

外刃２は、一例としてダイス鋼（ＳＫＤ１１等）を素材として、内周面が拡管前の管体１００の外周面に等しい環状を呈し、側面２１を切断位置Ｓに近接させて管体１００に外嵌する。外刃２は、一例として４本の固定ボルト５を介してホルダ４に保持されている。

ホルダ４には、孔部４１が形成されている。孔部４１は、ホルダ４をＸ軸方向に貫通し、外刃２と同心上に配置される。孔部４１の内径は、拡管後の管体１００の外径に等しくされている。

８個の内刃ダイス１のそれぞれは、円筒形状を周方向に沿って等分割にしたものであり、Ｘ軸方向について切断位置Ｓを挟んで外刃２の側面２１との間に所定の間隙を設けて管体１００内に配置される。各内刃ダイス１は、周方向に互いに密着して配置されており、一例としてダイス鋼（ＳＫＤ１１等）を素材として、外側面が拡管前の管体１００の内径よりも小径の円弧面で構成されており、内側面はＸ軸方向に沿って傾斜した傾斜面１３で構成されている。傾斜面１３は、Ｘ軸方向に平行な中心軸からの半径方向の距離が前面側で広く、背面側で狭くなるように傾斜している。

各内刃ダイス１は、背面側にフランジ部１１を一体的に備えている。各内刃ダイス１は、フランジ部１１で支持体６において管体１００の半径方向に沿って移動自在に支持されている。各内刃ダイス１には、内側面に溝１２がＸ軸方向の全長にわたって形成されている。

支持体６は、ホルダ４の背面側に位置している。ホルダ４の背面には、一例として４本の固定ボルト８を介して４個のスペーサ７が固定されている。各スペーサ７は、ホルダ４と支持体６との間隔を規定している。スペーサ７のＸ軸方向の長さは、管体１００の切断距離Ｗに応じて決定される。支持体６の前面には、孔部６２が形成されたカバー６１が固定ボルト６３を介して取り付けられている。孔部６２は、外刃２及び孔部４１と同心上に配置される。ホルダ４は、スペーサ７とともに、Ｘ軸方向に沿って支持体６に相対的に離間できるようにされている。

コーン３は、一例として８角形断面を呈し、外側面は内刃ダイス１の内側面に当接する傾斜面３２で構成されている。傾斜面３２は、Ｘ軸方向に平行な中心軸からの半径方向の距離が前面側で広く、背面側で狭くなるように傾斜している。コーン３には、８個のキー３１が周方向に沿って等間隔に取り付けられている。各キー３１は、各内刃ダイス１の溝１２に嵌入している。コーン３は、内刃ホルダ１と同様に周方向に８分割にして構成することもできる。

コーン３は、スライド軸９の周面に固定されている。スライド軸９は、例えば油圧機構９１によってＸ軸方向に沿って往復移動する。コーン３、スライド軸及び油圧機構９１がこの発明の移動機構に相当する。

拡管切断装置１０には、モータ９２が備えられている。モータ９２は、ベルトやギア等の伝達部材を介してスライド軸９に回転を供給する。モータ９２は、伝達部材とともに、この発明の回転機構を構成する。スライド軸９が回転すると、内刃ダイス１も管体１００の軸回りに回転する。

なお、内刃ダイス１及び外刃２の素材には、拡管及び切断すべき管体１００の素材を考慮してダイス鋼以外を用いてもよい。また、内刃ダイス１は周方向に８等分したものに限るものではない。さらに、外刃２を周方向に沿って複数に分割して構成することもできる。

管体１００を拡管及び切断する際には、図２に示すように、スライド軸９をＸ軸方向における最も前面側の位置に移動させ、管体１００をホルダ４の前面側から外刃２、孔部４１及び孔部６２に順に貫通させる。これによって、管体１００の内周面に８個の内刃ダイス１が対向する。

図３は、管体１００の拡管及び切断時の拡管切断装置１０の状態を示す側面断面図である。図２に示す状態からスライド軸９をＸ軸方向に沿って背面側に移動させると、キー３１が溝１２内を摺動しつつ背面側に移動し、各内刃ダイス１の傾斜面１３がコーン３の傾斜面３２によって半径方向に押圧される。これによって、各内刃ダイス１は、半径方向に互いに同一速度で移動し、管体１００の内周面を外側に押圧して管体１００を拡管する。

管体１００は、外周面がホルダ４の孔部４１の内周面に当接するまで拡管される。このとき、内刃ダイス１の前面は切断位置Ｓを挟んで外刃２の背面に近接して位置しているため、内刃ダイス１の前面の外周側端部は外刃２の背面に対向する。管体１００は、切断位置Ｓで内刃ダイス１と外刃２とから剪断力を受けて切断される。

図１に示す状態では、８個の内刃ダイス１は、周方向に互いに密着している。拡管作業は、管体１００の径を１％程度拡げるものである。したがって、各内刃ダイス１が半径方向に沿って外側に移動した際に各内刃ダイス１の間に生じる周方向の間隙は僅かであり、管体１００を全周にわたって切断することができる。

但し、管体１００の切断面を円滑にするためには、各内刃ダイス１の間に生じる周方向の間隙が問題となる。そこで、各内刃ダイス１が半径方向へ移動し、各内刃ダイス１の外周面が管体１００の内周面に当接した後に管体１００の外周面に達する前に（図４（Ａ）に示す状態。）、モータ９２を駆動して各内刃ダイス１をスライド軸９とともに回転させる。

この時のスライド軸９の回転角度は、複数の内刃ダイス１による円周の分割角度の整数倍に一致しない角度である。例えば、この実施形態では、円周を８個の内刃ダイス１によって分割しており分割角度は４５度であるため、一例として、図４（Ｂ）に示すように、スライド軸９を２２．５度回転させる。スライド軸９を分割角度である４５度の整数倍の角度で回転させると、回転前の各内刃ダイス１の位置に回転後の各内刃ダイス１の位置が一致し、回転の前後で同一の角度位置に間隙が形成されるからである。

内刃ダイス１をスライド軸９とともに回転させた後に、図４（Ｃ）に示すように、各内刃ダイス１の外周面が管体１００の外側に露出するまで各内刃ダイス１を半径方向に移動させることで、切断面を円滑にして管体１００を拡管及び切断することができる。

このようにして、拡管切断装置１０によれば、管体１００を拡管しつつ切断することができ、管体１００に対する拡管工程と切断工程とを単一の装置で同時に行うことができ、管体１００の製造作業を簡略化できるとともに、装置の設置スペースを狭小化できる。

管体１００の拡管及び切断が終了すると、スライド軸９とともにコーン３を図２に示す状態まで前面側に移動させる。各内刃ダイス１には、半径方向の外側へ向う押圧力が作用しなくなる。各内刃ダイス１は、支持体６に備えられている弾性体の弾性力によって、互いに周方向に密着する位置まで半径方向の内側に移動する。

この後、スライド軸９を元の角度位置まで反対方向に回転させ、ホルダ４及びスペーサ７を支持体６から離間するようにＸ軸方向に沿って前面側に移動させる。所定の径に拡管されて所定の長さに切断された管体１００は、拡管切断装置１０から取り出すことができる。

外刃２を周方向に沿って複数に分割する場合、一例として、外刃２を内刃ダイス１と同様に周方向に８等分し、各外刃２を例えば傾斜面によって互いに接近及び離間するように構成する。外刃２の各分割位置は、内刃ダイス１の各分割位置に一致しないように配置する。各内刃ダイス１を互いに離間する方向に移動させると同時に、各外刃２を互いに接近させつつ管体１００の軸回りに内刃ダイス１と同一方向又は反対方向に回転させる。

なお、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。

この発明の実施形態に係る拡管切断装置１０の正面図である。 拡管切断装置１０の側面断面図である。 管体１００の拡管及び切断時の拡管切断装置１０の状態を示す側面断面図である。 管体１００の拡管及び切断時の内刃ダイス１の状態を示す拡管切断装置１０の正面図である。

符号の説明

１ 内刃ダイス
２ 外刃
３ コーン
４ ホルダ
６ 支持体
７ スペーサ
１０ 拡管切断装置
１００ 管体

Claims (4)

1. 管体を半径方向に拡大するとともに軸方向における所定の切断位置で切断する拡管切断装置であって、
   前記管体の周方向に沿って配列された状態で前記管体の内部に挿入される複数の内刃ダイスと、前記複数の内刃ダイスを互いに同一の速度で前記半径方向に沿って往復移動させる移動機構と、内径が前記管体の拡大前の外径に等しい環状を呈し、一方の側面が前記切断位置を挟んで前記複数の内刃ダイスのそれぞれの一端面に近接する位置に配置されて前記管体に外嵌する外刃と、を備え、
   前記複数の内刃ダイスのそれぞれを前記半径方向に沿って外側に移動させた際に、前記複数の内刃ダイスと前記外刃との間に作用する半径方向の剪断力によって管体を切断する拡管切断装置。
2. 前記複数の内刃ダイスのそれぞれは、外側面が前記管体の内周面に対向し、内側面が前記軸方向に沿って傾斜した傾斜面であり、
   前記移動機構は、前記複数の内刃ダイスのそれぞれの内側面に当接する傾斜面を備えたコーンであって前記軸方向に沿って往復移動自在にされたコーンを含む請求項１に記載の拡管切断装置。
3. 前記複数の内刃ダイスのそれぞれが前記半径方向に沿って外側に移動して前記複数の内刃ダイスの外周面が前記管体の内周面に達した後に前記管体の外周面に達する前に、前記複数の内刃ダイスを前記管体の軸回りに回転させる回転機構をさらに備えた請求項１又は２に記載の拡管切断装置。
4. 内径が前記管体の拡大前の外径に等しい環状の外刃と、前記管体の周方向に沿って配列された状態で前記管体の内部に挿入される複数の内刃ダイスと、を用いて前記管体を半径方向に拡大するとともに軸方向における所定の切断位置で切断する拡管切断方法であって、
   前記外刃を一方の側面が前記切断位置に近接するように前記管体の外周面に外嵌させ、前記複数の内刃ダイスを前記管体の内部における前記軸方向について前記外刃との間に前記切断位置を挟む所定の間隔を設けた位置で前記半径方向に沿って外側に移動させるとともに、前記複数の内刃ダイスの外周面が前記管体の外周面に達する前に前記複数の内刃ダイスを前記管体の軸回りに回転させ、前記管体を押し広げつつ前記外刃と前記内刃との間に作用する半径方向の剪断力によって管体を切断することを特徴とする拡管切断方法。

Images