JP5889838B2 - パイプ切断設備の切粉除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、被切断パイプを切断刃で所定長さに寸法切りするパイプ切断設備の切粉除去装置に関する。

金属製のパイプ等を丸鋸盤等で切断すると、パイプ等の内側に切粉が入り込んで堆積する。切粉をそのまま残留させると、切断刃が堆積した切粉を切り込むことになるため、パイプ切断面の粗度が悪くなったり、切れ曲がりが発生したりする。また、切断刃にチッピングが発生したり、切断刃が異常に摩耗して寿命が短くなったりする。そこで、既存のパイプ切断設備に切粉除去装置を付設し、被切断パイプの内側に切粉が残留するのを防止する対策が行われている。

従来、例えば特許文献１に開示されているように、被切断パイプの切断中、被切断パイプの切り離し側の端部からエアを吸引することによって切粉を除去する切粉除去装置があった。この切粉除去装置は、切粉吸引口を有するパイプ端閉塞盤、パイプ端閉塞盤を往復移動させる駆動手段、及び一端がパイプ端閉塞盤の切粉吸引口に接続された切粉吸引管を備え、切粉吸引管の他端に吸気装置が接続され、起動手段の駆動によりパイプ端閉塞盤が切断中の被切断パイプの切り離し側の端部に気密に圧接し、被切断パイプ内部の空間が吸気装置によりエア吸引され、パイプ内部の切粉がエア吸引の気流に乗って除去される。

特開２００２−１２６９４２号公報

特許文献１の切粉除去装置は、全体として構成が複雑である。また、被切断パイプが長い場合、エア吸引の負荷が重くなるので、被切断パイプの内側に十分な気流を発生させるためには、ハイパワーの吸引装置を設ける必要がある。したがって、装置が比較的高価になりやすいという問題があった。

また、パイプ端閉塞盤を被切断パイプの切り離し側の端部に気密に圧接させため、被切断パイプの径に合わせて、サイズの異なるパイプ端閉塞盤（又はパイプ端閉塞盤の当接面に貼り付ける弾性パッド）を複数用意し、適宜交換しなければならない。さらに、切粉吸引管やダクトホースの内側に切粉が詰まったり、金属製の切粉が樹脂製のダクトホースの内壁を傷つけて穴が開いてしまったりするので、メンテナンスに手間が掛かっていた。

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、様々な形状の被切断パイプに対して使用することができ、構造がシンプルで比較的安価で構成できるパイプ切断設備の切粉除去装置を提供することを目的とする。

本発明は、被切断パイプを切断刃で所定長さに寸法切りするパイプ切断設備の切粉除去装置であって、先端部に噴射口が設けられたエアブローノズルと、前記エアブローノズルを移動させる駆動手段とを備え、
前記切断刃による切断が行われるとき、前記駆動手段により、前記エアブローノズルの先端部を、定位置にクランプされた前記被切断パイプの切り離し側の開口端から内側に挿入し、前記噴射口を切断位置よりも奥側に配置させ、前記エアブローノズルが、前記噴射口から前記切り離し側の開口端の方向にエアを噴射し、
前記切断刃が前記被切断パイプを横切る途中、前記エアブローノズルの位置に達する前に、前記駆動手段により、前記エアブローノズルの先端部を切断位置よりも外側に退避させることを特徴とするパイプ切断設備の切粉除去装置である。

前記駆動手段は、前記切断刃が前記被切断パイプを横切る途中、直径方向の半分以上の部分が切断されたタイミングで、前記エアブローノズルの先端部を前記切断位置よりも外側に退避させる。また、前記駆動手段は、前記エアブローノズルの先端部を前記切断位置よりも外側に退避させるタイミングを、前記被切断パイプを横切る前記切断刃の位置に基づいて制御することが好ましい。

また、前記エアブローノズルは、パイプ材の先端部に前記噴射口が設けられたものであり、前記駆動手段には、前記パイプ材を前記被切断パイプの軸心に対して平行に支持する支持部と、前記支持部を前記被切断パイプの軸心に対して平行に移動させる第一移動機構と、前記支持部を前記被切断パイプの軸心に対して垂直に移動させる第二移動機構とが設けられている。

また、前記エアブローノズルが噴射するエアを制御するエア制御手段を備え、前記エア制御手段は、エア噴射の開始及び停止を、前記被切断パイプを横切る前記切断刃の位置に基づいて制御することが好ましい。あるいは、前記エアブローノズルが噴射するエアを制御するエア制御手段を備え、前記エア制御手段は、エア噴射の開始及び停止を、前記エアブローノズルの位置に基づいて制御することが好ましい。

本発明のパイプ切断設備の切粉除去装置によれば、切断時に被切断パイプの内側に入り込む切粉がエア噴射の気流に乗って除去され、切断刃が堆積した切粉を切り込むことがなくなるので、切断の精度が向上し、パイプ切断面の仕上がりもきれいにすることができる。また、切断刃のチッピングや異常な摩耗も発生しにくくなり、切断刃の寿命を長くすることができる。

エアブローノズルからのエア噴射は、被切断パイプが長い場合でも、切り離し部分の長さが一定以下であればそれほど負荷が重くならないので、ローパワーの送風装置を使用することができ、その他の部分の構造もシンプルなので、切粉除去装置を含むシステム全体を安価に構成することができる。

エアブローノズルは１種類で様々な径の被切断パイプに対応できるので、作業前の段取り替えの手間が最小限に抑えられる。また、特許文献１の切粉除去装置のように、各部のエア配管の内部が詰まったりする問題が発生しないので、メンテナンスも容易である。

本発明のパイプ切断設備の切粉除去装置の一実施形態を示す斜視図である。 パイプ切断設備の内部構造を説明する平面図（ａ）、正面図（ｂ）である。 第二移動機構の構成を説明する模式図である。 エアブローノズルの噴射口が切断位置より奥側にある状態での切粉の動きを説明する横断面図（ａ）、正面図（ｂ）である。 エアブローノズルの噴射口が切断位置より外側に退避した状態での切粉の動きを説明する横断面図（ａ）、正面図（ｂ）である。

以下、本発明のパイプ切断設備の切粉除去装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態の切粉除去装置１０は、図１に示すように、円筒状の被切断パイプＷを切断刃１２で所定長さに寸法切りする一般的なパイプ切断設備１４に取り付けられている。

パイプ切断設備１４の筺体内部には、例えば図２に示すように、切断刃１２と、切断刃１２が通過する所定位置に被切断パイプＷを保持するためのクランプ機構を備え、さらに図示しないパイプ搬入機構を備えている。被切削パイプＷは、軸心が切断刃１２の移動方向と直角になるように配され、パイプ搬入機構により、被切削パイプＷの軸心の方向（図２（ａ）では紙面の上側から下側に向かう方向、図２（ｂ）では紙面の奥から手前に向かう方向）に搬入される。

搬入された被切削パイプＷは、先端部がクランプ機構に保持される。クランプ機構は、基台１６上面の側端部に取り付けられ、基準水平面１８ａを形成する水平面ブロック１８と、基台１６の側面に取り付けられ、基台１６上面から突出して基準水平面１８ａと直交する基準側面２０ａを形成する側面ブロック２０とを備え、さらに、基準水平面１８ａと自己の下面２２ａとの間に被切削パイプＷを挟んでクランプする昇降クランプブロック２２と、基準側面２０ａと自己の側面２４ａとの間に被切削パイプＷを挟んでクランプする横動クランプブロック２４とで構成されている。各ブロック１８，２０，２２，２４は、ちょうど切断刃１２が通過する位置（切断位置）に設けられ、それぞれ切断位置を挟んで両側に分割されている。

被切削パイプＷは、図示しない搬入機構により切断位置に向けて送られ、クランプ機構により先端部が所定位置に保持され、切断刃１２が幅方向に横切ることによって切断される。切断された後、被切削パイプＷは、クランプ機構による保持が解除され、切断刃１２が切断前の初期位置に戻ると、搬入機構により所定ピッチだけ切断位置の方向に送られ、切り離された部分が押し出され、新しい先端部がクランプ機構により保持され、同じ動作を繰り返す。

パイプ切断設備１４の筺体は、図１に示すように、クランプ機構に近い部分が搬出口１４ａとして開口し、搬出用シュート２６が設けられている。被切削パイプＷの切り離された部分は、１回の切断が終了する毎に搬出用シュート２６上に落下し、搬出口１４ａから搬出される。

切粉除去装置１０は、図１に示すように、搬出口１４ａ近傍に設置されおり、エアブローノズル２８と、エアブローノズル２８を移動させるための駆動手段３０とで構成されている。なお、図１では切粉除去装置１０の内部構造が見えているが、安全性や防塵性を確保するため、使用状態では全体をフード等で覆うことが好ましい。

エアブローノズル２８は、金属製の細長いパイプ材２８ａの先端部に噴射口２８ｂが設けられたもので、パイプ材２８ａの基端部に、エア搬送用ホース３２を介して図示しない送風装置が接続されている。噴射口２８ｂは、パイプ材２８ａの基端部の方向にエアを噴射する構造になっている。エアブローノズル２８は、送風装置からエアが連続又は間欠供給され、被切断パイプＷの切断を行う間、噴射口２８ｂからエアを噴射し続けるようになっている。

駆動手段３０は、エアブローノズル２８を支持する支持部３４、支持部３４を移動させるための第一及び第二移動機構３６，３８を備えている。支持部３４は、パイプ材２８ａの基端部が固定され、パイプ材２８ａを被切断パイプの軸心に対して略平行に支持する。第一移動機構３６は、可動板３９の上面に設置されたスライドレール４０（スライダ４０ａ、レール４０ｂ）を備え、スライダ４０ａの上面に支持部３４が取り付けられ、レール４０ｂが被切断パイプＷの軸心に対して略平行に配置され、支持部３４をレール４０ｂに沿って移動させるものである。第二移動機構３８は、パイプ切断設備１４の筺体側面に設けたガイドレール４２に可動板３９の端部をスライド可能に取り付けたものであり、可動板３９を被切断パイプＷの軸心に対して略垂直に移動させるものである。この第一及び第二移動機構３６，３８により、エアブローノズル２８の先端部を、クランプ機構に保持された被切断パイプＷの切り離し側の開口端Ｗaから内側に挿入し、また外側に退避させることができる。

ここで、第二移動機構３８のガイドレール４２の設置方法について説明する。被切断パイプＷは、図２に示すクランプ機構により、基準水平面１８ａと基準側面２０ａに接する定位置に保持される。定位置の原点P0は、基準水平面１８ａと基準側面２０ａとが交差する点となる。例えば、大径の被切断パイプＷを保持した様子と小径の被切断パイプＷを保持した様子とを重ねると、図３のように表わされる。

詳しくは後で説明するが、エアブローノズル２８を被切断パイプＷの内側に挿入する際、エアブローノズル２８の位置は、被切断パイプＷが大径か小径かにかかわらず、軸心よりも右側寄りの点P1（基準側面２０ａから離れた側）とすることが好ましい。したがって、この実施形態のガイドレール４２は、基準水平面１８ａに対して角度θ＝30〜45度だけ傾けて設けられ、エアブローノズル２８が、原点P0を通る角度θの直線上を移動できるようになっている。

次に、パイプ切断設備１４で切断作業が行われるときの切粉除去装置１０の動作の一例を説明する。エアブローノズル２８の先端部の初期位置は、被切断パイプＷの軸心に対して垂直方向の位置が点P1であり、軸心方向の位置が、被切断パイプＷの切り離し側の開口端Ｗaから外側に退避した点である。

まず、被切削パイプＷの先端部がクランプ機構に保持されると、駆動手段３０の駆動により、エアブローノズル２８の先端部を被切断パイプＷの開口端Ｗaから内側に挿入し、噴射口２８ｂを切断位置よりも奥側に配置させる。すると、切断刃１２が被切断パイプＷを横切る方向に移動して切断作業を開始する。

図４は、切断刃１２による切断点A1，A2が、被切断パイプＷの直径方向の半分まで達していない状態を示している。エアブローノズル２８は、切断刃１２とは十分離れている。上側の切断点A1で発生する切粉K1は、被切断パイプＷの内側に入り込むが、噴射口２８ｂから噴射されたエアの気流に乗って吹き飛ばされ、開口端Ｗaの外側に除去される。したがって、下側の切断点A2において切粉K1に切断刃１２が切り込むという問題は発生しない。下側の切断点A2で発生する切粉K2は、被切断パイプＷの内側に入り込むことなく、そのまま下方に落下する。

さらに切断刃１２が進行し、切断点A1，A2が被切断パイプＷの直径方向の半分を超えると、切断刃１２がエアブローノズル２８に近づく。そして、切断刃１２がエアブローノズル２８に接触する前に、駆動手段３０の駆動により、エアブローノズル２８の先端部を被切断パイプＷの開口端Ｗaから外側に退避させ、初期位置に戻る。上側の切断点A1で発生する切粉K1は、図５に示すように、被切断パイプＷの内側に入り込み、被切断パイプＷの内壁面の傾斜により最下部（幅方向の中央部分）に集まって堆積する。切粉K1が堆積する位置は切断点A2よりも低いので、切断点A2において切粉K1に切断刃１２が切り込むという問題は発生しない。切断点A2で発生する切粉K2は、被切断パイプＷの内側に入り込むことなく、そのまま下方に落下する。

切断刃１２が被切断パイプＷを横切って切断が終了し、被切削パイプＷは、クランプ機構による保持が解除され、切断刃１２が初期位置に戻ると、切り離された部分が搬出口２８ｂから搬出され、１目回の切断作業が終了する。

ここまでの説明では、図５の状態では「エアブローノズル２８の先端部が被切断パイプＷの開口端Ｗaから外側に退避し、初期位置にある」とした。しかし、切断の動作及び切粉除去の動作を支障なく行うためには、「エアブローノズル２８の先端部が切断位置よりも外側に退避している」としてもよく、必ずしも「被切断パイプの外側まで退避」しなくてもよい。後者の場合は、切断刃１２が被切断パイプＷを横切って切断した後、「クランプ機構のクランプ解除前に被切断パイプＷの外側の初期位置まで退避する」という動作を行って、切り離された部分の搬出を可能にする。

２回目以降の動作もほぼ同様である。まず、被切断パイプＷが搬入機構により所定ピッチだけ切断位置の方向に送られ、クランプ機構により新しい先端部が所定位置に保持されると、切粉除去装置１０が上記の動作を繰り返す。

以上説明したように、切粉除去装置１０は、切断時に被切断パイプＷの内側に入り込む切粉K1が除去され、切断刃１２が切粉K1を切り込むことがなくなるので、切断の精度が向上し、パイプ切断面の仕上がりもきれいにすることができる。また、切断刃１２のチッピングや異常な摩耗も発生しにくくなり、切断刃１２の寿命を長くすることができる。

エアブローノズル２８からのエア噴射は、被切断パイプＷが長い場合でも、切り離し部分の長さが一定以下であればそれほど負荷が重くならないので、ローパワーの送風装置を使用することができ、その他の部分の構造もシンプルなので、切粉除去装置１０を含むシステム全体を安価に構成することができる。

また、エアブローノズル２８は、１種類で様々な径の被切断パイプＷに対応できるので、交換の手間が最小限に抑えられ、第二移動機構３８により、エアブローノズル２８の初期位置の設定を変更するだけでよい。また、特許文献１の切粉除去装置のように、切粉吸引管やその他ダクトホースの内部が詰まったりする問題が発生しないので、メンテナンスも容易である。

なお、本発明のパイプ切断設備の切粉除去装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、エアブローノズルの噴射口は、被切断パイプ内の切断位置よりも奥側から切り離し側の開口端の方向にエア噴射できるように形成されていればよく、噴射口の数や形状は自由に変更できる。また、パイプ材の長さは、製品の長さ（被切断パイプから切り離される部分の長さ）に合わせて変更することができ、製品の長さが非常に短い場合は、パイプ材を省略して噴射口の部分だけでエアブローノズルを構成してもよい。

駆動手段は、エアブローノズルを移動させ、エアブローノズルの先端部を、クランプ機構に保持された被切断パイプの切り離し側の開口端から内側に挿入し、また外側に退避させる動作が可能なものであれば、上記の駆動手段３０以外の構成に変更することができる。例えば、多軸のロボットアーム等を使用してもよい。また、エアブローノズルの先端部を被切断パイプの内側から退避させるタイミングは、切断刃の位置情報に基づいて制御するのが好ましい。例えば、パイプ切断設備から切断刃の位置を示す座標情報を取得したり、切断刃の位置をセンサで検出したりする方法が考えられる。

上記の切粉除去装置３０では、被切断パイプＷの切断を行う間、噴射口２８ｂからエアを噴射し続けるようになっているが、エアの無駄使いを少なくするため、エアを制御するエア制御手段を付設し、噴出口２８ｂの付近に切粉があるときにエア噴射を開始し、切粉がなくなるとエア噴射を停止するようにすることができる。例えば、エア噴射の開始及び停止を、被切断パイプを横切る切断刃の位置情報に基づいて制御したり、エアブローノズルの位置情報に基づいて制御したりする方法が好適である。

また、被切断パイプの断面の形状は、円形、四角形、多角形等、特に限定されない。

１０ 切粉除去装置
１２ 切断刃
１４ パイプ切断設備
２８ エアブローノズル
２８ａ パイプ材
２８ｂ 噴射口
３０ 駆動手段
３４ 支持部
３６ 第一移動機構
３８ 第二移動機構
Ｗ 被切断パイプ
Ｗa 切り離し側の開口端
A1，A2 切断点
K1，K2 切粉

Claims (6)

1. 被切断パイプを切断刃で所定長さに寸法切りするパイプ切断設備の切粉除去装置において、
   先端部に噴射口が設けられたエアブローノズルと、前記エアブローノズルを移動させる駆動手段とを備え、
   前記切断刃による切断が行われるとき、前記駆動手段により、前記エアブローノズルの先端部を、定位置にクランプされた前記被切断パイプの切り離し側の開口端から内側に挿入し、前記噴射口を切断位置よりも奥側に配置させ、前記エアブローノズルが、前記噴射口から前記切り離し側の開口端の方向にエアを噴射し、
   前記切断刃が前記被切断パイプを横切る途中、前記エアブローノズルの位置に達する前に、前記駆動手段により、前記エアブローノズルの先端部を切断位置よりも外側に退避させることを特徴とするパイプ切断設備の切粉除去装置。
2. 前記駆動手段は、前記切断刃が前記被切断パイプを横切る途中、直径方向の半分以上の部分が切断されたタイミングで、前記エアブローノズルの先端部を前記切断位置よりも外側に退避させる請求項１記載のパイプ切断設備の切粉除去装置。
3. 前記駆動手段は、前記エアブローノズルの先端部を前記切断位置よりも外側に退避させるタイミングを、前記被切断パイプを横切る前記切断刃の位置に基づいて制御する請求項１又は２記載のパイプ切断設備の切粉除去装置。
4. 前記エアブローノズルは、パイプ材の先端部に前記噴射口が設けられたものであり、前記駆動手段には、前記パイプ材を前記被切断パイプの軸心に対して平行に支持する支持部と、前記支持部を前記被切断パイプの軸心に対して平行に移動させる第一移動機構と、前記支持部を前記被切断パイプの軸心に対して垂直に移動させる第二移動機構とが設けられている請求項１乃至３のいずれか記載のパイプ切断設備の切粉除去装置。
5. 前記エアブローノズルが噴射するエアを制御するエア制御手段を備え、前記エア制御手段は、エア噴射の開始及び停止を、前記被切断パイプを横切る前記切断刃の位置に基づいて制御する請求項１乃至３のいずれか記載のパイプ切断設備の切粉除去装置。
6. 前記エアブローノズルが噴射するエアを制御するエア制御手段を備え、前記エア制御手段は、エア噴射の開始及び停止を、前記エアブローノズルの位置に基づいて制御する請求項１乃至３のいずれか記載のパイプ切断設備の切粉除去装置。
   

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