JP6508989B2

JP6508989B2 - チューブ切断装置

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Publication number: JP6508989B2
Application number: JP2015050404A
Authority: JP
Inventors: 貴志万殿; 文法内田
Original assignee: 株式会社英田エンジニアリング
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2019-05-08
Anticipated expiration: 2035-03-13
Also published as: JP2016168653A; CN105965080A

Description

本発明は、連続的に送り出されるチューブを該チューブの動きと同期させて指定長さに切断するチューブ切断装置に関するものである。

連続的に送り出されるチューブを所定長さに切断するチューブ切断装置として、下記の特許文献１、２に開示されているチューブ切断装置が存在する。

このうち、特許文献１に開示されているチューブ切断装置は、切断刃２及びカム３２を有する回転カム３が反時計方向へ回転したとき、内クランプ１１に取り付けた倣いローラ１１６がカム３２に当接し、バネ１１５の下方への付勢力に抗して上方へ移動する。これにより、内クランプ１１が揺動軸１１３を支点として揺動し、内クランプ１１を上方に移動させて外クランプ１２との間にチューブを挟持させることによって該チューブを固定する。

また、チューブが固定されている間に切断刃２をチューブに作用させて該チューブを切断する。尚、チューブの切断後は、倣いローラ１１６とカム３２との当接状態が解除されるため内クランプ１１は、バネ１１５の付勢力によって下方へ移動復帰し、外クランプ１２との間の隙間が広がってチューブの拘束が解除される。そして、このような構成を有することによって切断刃の回転半径を大きくすることなく、幅方向に長いチューブの幅方向軸線上に沿って上記切断刃２が通過できるようにしている。

一方、特許文献２に開示されているチューブ切断装置は、切断刃８０及びカムローラ９２を保持する回転支持体６０がバネ７２により回転半径方向外方へ押圧された状態で反時計方向に回転したとき、カムローラ９２がカム９０のカム面９５に当接することで回転支持体６０をバネ７２の付勢力に抗して回転半径方向内方へ移動するようになる。

これにより、切断刃８０の切断線がチューブ１９の幅方向軸線に一致した状態になり、該切断刃８０によりチューブ１９を切断する。このとき、チューブ１９の走行方向の速度に対して切断刃８０を保持したキャリッジ４１が同方向へ同じ速度で同期して移動する。これにより、チューブ１９をその長手方向と正確に直交する方向に切断し得る（特許文献２の請求項２１の工程（ｂ）、（ｃ）及び段落［００１０］、［００１４］及び［００２５］の記載を参照）旨が開示されている。

また、特許文献２では、キャリッジ制御装置１３０によりモータ２４及びクランクアーム４２の動きを介して切断装置２３の第１の移動速度を設定しており、該切断装置２３の第１の移動速度をチューブ１９が走行する第２の移動速度に等しくなるように同期させるように制御する構成が開示されている。

特許第４８８０３５６号公報特開平４−２７５８２０号公報

しかし、上記特許文献１に開示されているチューブ切断装置は、内クランプ及び外クランプが揺動軸を支点にして揺動する揺動機構と、倣いローラ及びカムを備えたカム機構と、を組み合わせた複雑な構造を有しており、部品点数も多くなることから製品コストの増大を招いている。

また、上記特許文献２に開示されているチューブ切断装置は、上述したように、キャリッジ制御装置の制御によって切断装置の第１の移動速度とチューブの第２の移動速度を等しくさせて切断装置の動きとチューブの動きを同期させているため、チューブを走行させる第２の移動速度を変更すると、該第２の移動速度で走行するチューブの動きに同期するように切断装置の動きを修正しなければならず、これに伴う煩わしい制御プログラムの修正作業を行わなければならなかった。

従って、本発明は従来のチューブ切断装置が抱えているこのような問題点を解決すべく、連続的に送り出されるチューブを該チューブの動きと同期させて所定長さに切断するに際して、複雑な機構や面倒な制御プログラム等を設けなくても安定した品質でチューブの切断作業を高速で行うことができる、構造が簡単で低コスト且つ信頼性が高いチューブ切断装置を提供することを目的とする。

本発明のチューブ切断装置（１００）は、連続的に所定速度（Ｖ）で送り方向（Ｆ）へ送り出されるチューブ（１０）をクランプ装置（６）によりクランプした状態で、回転切断刃（１）により所定長さ（Ｌ）に切断するチューブ切断装置において、チューブ（１０）の切断を実行する前記回転切断刃（１）と第１のカム部（２１）とが取り付けられた回転アーム（３）と、該回転アーム（３）が一端（４ａ）に取り付けられ、チューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿う方向に延びる回転シャフト（４）と、を一体に備える回転体（５）と、前記チューブ（１０）の送り方向（Ｆ）と交差するクランプ方向（Ｃ）に沿う方向に相対的に移動して接離可能な一対のクランプ（７、８）を有し、該一対のクランプ（７、８）の何れか一方に前記第１のカム部（２１）と共にカム機構（２）を構成する第２のカム部（２２）が設けられたクランプ装置（６）と、前記クランプ装置（６）に一端（１５ａ）が接続され、チューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿う方向に延びる他のシャフト（１５）と、該他のシャフト（１５）の他端と前記回転シャフト（４）の他端（４ｂ）を連結する連結部材（１４）と、を備えた連結移送構造（１７）と、を具備することによって構成されており、上記回転体（５）とクランプ装置（６）を上記連結移送構造（１７）によって一体に連結することによって切断ユニット（１１）を構成し、該切断ユニット（１１）は、上記クランプ装置（６）のクランプ時においてチューブ（１０）の動きと同期し、チューブ（１０）と一体になってチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に所定ストローク移動し得るように構成されている。

また、前記回転体（５）の回転シャフト（４）には、該回転シャフト（４）のチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿う方向の移動を許容した状態で回転力を付与する駆動手段（１２）が設けられていることが望ましい。

また、前記クランプ装置（６）の一対のクランプ（７、８）の間には、該一対のクランプ（７、８）を離間させるクランプ解除方向（Ｄ）へ付勢する第１の付勢手段（９）が設けられていることが望ましい。

また、前記連結移送構造（１７）には、前記連結部材（１４）をチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）と反対の戻し方向（Ｂ）へ付勢する第２の付勢手段（１３）が設けられていることが望ましい。

また、前記回転体（５）は、前記回転アーム（３）が１回転する１サイクルの間にチューブ（１０）の切断を実行する切断区間（Ｓ）とチューブ（１０）の切断を実行しない非切断区間（Ｔ）を通るように構成されており、前記切断区間（Ｓ）では、前記第１のカム部（２１）が前記第２のカム部（２２）に当接することで前記一対のクランプ（７、８）をクランプ方向（Ｃ）に相対的に移動させてチューブ（１０）をクランプし、該チューブ（１０）と一体になって前記切断ユニット（１１）をチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に所定ストローク移動させ、該送り方向（Ｆ）へ移動させている間に前記回転切断刃（１）をチューブ（１０）に作用させてチューブ（１０）の切断を実行し、前記非切断区間（Ｔ）では、前記第１のカム部（２１）の前記第２のカム部（２２）への当接が解除されることで前記一対のクランプ（７、８）をクランプ解除方向（Ｄ）に相対的に移動させてチューブ（１０）のクランプを解除し、前記切断ユニット（１１）をチューブ（１０）と切り離して戻し方向（Ｂ）の原点位置に戻すようにすることが望ましい。

また、前記クランプ装置（６）の一対のクランプ（７、８）は、前記回転アーム（３）の回転半径方向内側に位置する内側クランプ（７）と、前記回転アーム（３）の回転半径方向外側に位置する外側クランプ（８）であり、前記第２のカム部（２２）は、前記内側クランプ（７）における内方端面７ａに形成されたカム面（２２ａ）によって構成されると共に、前記第１のカム部（２１）は前記回転アーム（３）に対して回転可能な状態で設けられているカムローラ（２１ａ）によって構成することが可能である。

また、前記クランプ装置（６）の一対のクランプ（７、８）のうち前記第２のカム部（２２）を有さない側のクランプ（７、８）には、チューブ（１０）の幅方向（Ｘ）の位置決めとチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿う方向の移動を案内する案内構造（３０）を設けることが可能である。

また、前記駆動手段（１２）は前記回転体（５）の１サイクル中の回転速度を区間ごとに可変し得るサーボモータ（１２ａ）によって構成することが可能である。

また、前記サーボモータ（１２ａ）の回転は、チューブ（１０）の切断を実行する切断区間（Ｓ）における第１の回転速度（Ｕ１）より、チューブ（１０）の切断を実行しない非切断区間（Ｔ）における第２の回転速度（Ｕ２）の方が大きくなるように設定することが可能である。

また、前記チューブ（１０）は、金属製平板材料をロール成形することによって幅方向（Ｘ）に複数の空間を区画した状態で並設した幅方向（Ｘ）に長い偏平な剛性チューブによって構成することが望ましい。

本発明のチューブ切断装置（１００）によれば次に示す効果がある。
（１）先ず、回転体（５）とクランプ装置（６）を連結移送構造（１７）によって連結することでチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿って一体に所定ストローク往復移動し得る切断ユニット（１１）を構成しているから、クランプ装置（６）がチューブ（１０）をクランプしている状態では、チューブ（１０）から動力を受けてチューブ（１０）と一体になって切断ユニット（１１）は、同方向に所定ストローク移動する。

従って、複雑な機構や面倒な制御プログラム等を設けなくてもチューブ（１０）の動きに同期させて切断ユニット（１１）を移動させることが可能になり、安定した品質でチューブ（１０）の切断作業を高速で行うことが可能になる。
（２）また、回転シャフト（４）のチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿う方向の移動を許容した状態で回転力を付与する駆動手段（１２）を設けた場合には、前記チューブ（１０）の動きに同期させた切断ユニット（１１）の移動を維持した状態で回転切断刃（１）による切断に必要な動力を回転シャフト（４）に伝達することが可能になる。

また、一対のクランプ（７、８）の間にこれらをクランプ解除方向（Ｄ）へ付勢する第１の付勢手段（９）を設けた場合には、前記第１のカム部（２１）と第２のカム部（２２）の当接状態が解除されると、一対のクランプ（７、８）は別途動力を付与しなくても自動的にクランプ解除状態に移行することが可能になる。

また、連結移送構造（１７）に、連結部材（１４）をチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）と反対の戻し方向（Ｂ）へ付勢する第２の付勢手段（１３）を設けた場合には、前記第１のカム部（２１）の第２のカム部（２２）の当接状態が解除されると、切断ユニット（１１）は別途動力を付与しなくても自動的に元の原点位置に復帰することが可能になる。
（３）また、回転アーム（３）が１回転する１サイクルの間に切断区間（Ｓ）と非切断区間（Ｔ）を通るように構成し、切断区間（Ｓ）では、前述したチューブ（１０）の動きに同期した切断ユニット（１１）のチューブ（１０）の送り方向（Ｙ）への移動とチューブ（１０）の切断とを実行し、非切断区間（Ｔ）では、前述した切断ユニット（１１）の自動的な原点位置への移動を実行できるから、チューブ（１０）の効率的な切断によりチューブ切断装置の高速化を図ることが可能になる。

また、クランプ装置（６）を内側クランプ（７）と外側クランプ（８）によって構成し、第２のカム部（２２）を内側クランプ（７）に形成されたカム面（２２ａ）によって構成し、第１のカム部（２１）を回転アーム（３）に対して設けられるカムローラ（２１ａ）によって構成した場合には、回転アーム（３）の円滑な回転を妨げることなくカム機構（２）にカム作用を実行させてクランプ装置（６）のクランプ状態とクランプ解除状態との切り替えを円滑に実行させることが可能になる。
（４）また、第２のカム部（２２）を有さない側のクランプ（８、７）に対して、チューブ（１０）の幅方向（Ｘ）の位置決めとチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）への移動を案内する案内構造（３０）を設けた場合には、チューブ（１０）と切断ユニット（１１）の幅方向（Ｘ）の位置ずれが防止でき、チューブ（１０）の正確な切断が実行される。また、チューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿ったチューブ（１０）と切断ユニット（１１）の円滑な移動が実行されるようになる。

また、駆動手段（１２）をサーボモータ（１２ａ）によって構成し、回転切断刃（１）が切断区間（Ｓ）を通る第１の回転速度（Ｕ１）より、切断刃（１）が非切断区間（Ｔ）を通る第２の回転速度（Ｕ２）の方が大きくなるように設定した場合には、チューブ（１０）の切断に関与しない非切断区間（Ｔ）を回転切断刃（１）が通る時間を短縮でき、延いては１サイクルの回転アーム（３）の回転時間を短くして、チューブ切断装置（１００）の一層の高速化を図ることが可能になる。

図１は、本発明の実施形態に係るチューブ切断装置を設置したチューブ製造ラインの一例を示す側面図である。図２は、本発明の実施形態に係るチューブ切断装置を示す正面図である。図３は、本発明の実施形態に係るチューブ切断装置を示す側断面図である。図４は、本発明の実施形態に係るチューブ切断装置における回転切断刃の１サイクル中の切断区間を示す説明図である。図５は、本発明の実施形態に係るチューブ切断装置によって切断できるチューブの一例を示す端面図である。図６は、本発明の他の実施の形態に係るチューブ切断装置を示す正面図である。

以下、本発明に係るチューブ切断装置１００を図１乃至図５に示す実施の形態に基づいて具体的に説明する。最初に、図１に基づいて本発明のチューブ切断装置１００が設置されるチューブ製造ライン２００の概略の構成について説明する。次に、図５に基づいて本発明のチューブ切断装置１００によって切断することが可能なチューブ１０の一例の構成について説明する。

続いて、図２乃至図４に基づいて本発明の実施の形態に係るチューブ切断装置１００の概略の構成について説明した後、その具体的な構成と作動態様について説明する。最後に部分的構成を異ならせた本発明の他の実施の形態に係るチューブ切断装置１００Ａの構成を前記実施の形態との差異を中心に言及する。
（１）チューブ製造ラインの概略の構成（図１参照）
チューブ製造ライン２００は、ライン上流部に配置される原料供給部２０１と、ライン中間部に配置され、多数の成形ローラ２０３を有するロール成形装置２０２と、ライン下流部に配置される本発明のチューブ切断装置１００と、を備えることによって一例として構成されている。

原料供給部２０１は、例えばロール状に巻かれた金属製平板等を原料Ａ０とし、適宜の駆動手段とガイド手段を介して所定量ずつ又は連続的に原料Ａ０を繰り出す部分である。また、ロール成形装置２０２は、形状、大きさ、配置を適宜異ならせた複数の成形ローラ２０３を使用して、上記平板形状の原料Ａ０を多段階に分けて除々に曲げて行き、所定端面形状のチューブ１０に成形する装置である。

また、本発明のチューブ切断装置１００は、上記所定端面形状に成形された長尺なチューブ１０を０．５ｍまたは１ｍといった所定の長さＬに切断して製品Ａを得る装置である。
（２）チューブの構成（図５参照）
前記ロール成形装置２０２によって成形されるチューブ１０の端面形状としては、図５に示すような端面形状のものが一例として適用でき、該チューブ１０は、幅方向Ｘに複数の空間４０が区画された状態で並設されており。厚さＨに比べて幅Ｗが長い偏平な剛性チューブによって構成されている。

そして、このような端面形状のチューブ１０は、本発明のチューブ切断装置１００によって所定の長さＬに切断された後、自動車のラジエター等に代表される熱交換器用のチューブ等に加工される。
（３）チューブ切断装置の概略の構成（図２乃至図４参照）
本発明のチューブ切断装置１００は、前述したロール成形装置２０２によって連続的に所定速度Ｖで送り方向Ｆへ送り出されるチューブ１０をクランプ装置６によりクランプした状態で、回転切断刃１により所定長さＬに切断する装置である。

そして、上記チューブ１０に直接作用して切断を実行する回転切断刃１と第１のカム部２１が取り付けられた回転アーム３と、該回転アーム３が一端４ａに取り付けられ、チューブ１０の送り方向Ｆに沿う方向に延びる回転シャフト４と、を一体に備える回転体５と、前記チューブ１０の送り方向Ｆと交差するクランプ方向Ｃに沿う方向に相対的に移動し接離可能な一対のクランプ７、８を有し、該一対のクランプ７、８の何れか一方に前記第１のカム部２１と共にカム機構２を構成する第２のカム部２２が設けられたクランプ装置６と、前記クランプ装置６に一端１５ａが接続されたチューブ１０の送り方向Ｆに沿う方向に延びるリニアシャフト１５と、該リニアシャフト１５の他端１５ｂと前記回転シャフト４の他端４ｂを連結する連結部材１４と、を備えた連結移送構造１７と、を具備することによって、本発明のチューブ切断装置１００は基本的に構成されている。

そして、上記回転体５とクランプ装置６を上記連結移送構造１７によって一体に連結することによって切断ユニット１１を構成しており、該切断ユニット１１は、上記クランプ装置６のクランプ時においてチューブ１０の動きと同期し、チューブ１０と一体になってチューブ１０の送り方向Ｆに所定ストローク移動し得るように構成されていることが本発明の特徴的な構成になっている。
（４）チューブ切断装置の具体的な構成（図２乃至図４参照）
また、本実施の形態に係るチューブ切断装置１００には、前記回転体５の構成部材として、前記回転シャフト４に対して該回転シャフト４のチューブ１０の送り方向Ｆに沿う方向の移動を許容した状態で回転力を付与する一例としてサーボモータ１２ａによって構成される駆動手段１２が設けられている。

また、前記クランプ装置６の構成部材として、前記一対のクランプ７、８の間に第１の付勢手段９が更に備えられており、該第１の付勢手段９によって前記一対のクランプ７、８はクランプ解除方向Ｄに離間するように付勢されている。

また、前記連結移送構造１７の構成部材として、前記連結部材１４をチューブ１０の送り方向Ｆと反対の戻し方向Ｂへ付勢する第２の付勢手段１３（図３参照）が更に設けられている。以下、これらの構成部材を具体的に説明して行く。

回転体５の回転切断刃１は、回転アーム３の先端部にネジ等によって取り付けられる矩形平板状の部材で、チューブ１０と対向する側縁には、一例として半円弧状に挟られた２つの凹陥部１８、１８と該２つの凹陥部１８、１８の中間位置に設けられる尖端状の突起部１９と、を備えた刃部２０が形成されている。

回転体５の回転アーム３は、一例として４角が面取りされた回転半径方向に長い矩形平板状の部材で、前述した回転切断刃１が取り付けられる先端部の半径方向内方には、軸部２１ｂを中心に回転可能なカムローラ２１ａによって構成される第１のカム部２１が回転アーム３の幅方向に離間して並ぶように一例として二組設けられている。

また、回転アーム３の基部側には、前述した回転シャフト４の一端４ａを受け入れる穴部２３が形成されており、図３に示すように一例としてパワーロック２４を使用して当該回転アーム３と回転シャフト４は一体に接続されている。

回転シャフト４は、一例としてスプライン軸によって構成されている。また、回転シャフト４の他端４ｂはスプラインを有しない小径の軸部によって構成されており、該軸部の先端には雄ネジ部が刻設されていて該雄ネジ部と螺合するナット２５を取り付けることによって前述した連結部材１４の一端１４ａを回転シャフト４の他端４ｂと連結し得るように構成されている。

また、支持ベース２６にはチューブ１０の送り方向Ｆに沿う方向に離間して配置される一例として二枚の平板状部材によって構成される支持フレーム１６が取付けボルト２７を使用して取り付けられている。

そして、該支持フレーム１６の上部には、チューブ１０の送り方向Ｆの上流位置と下流位置に１組ずつ計２組のベアリング２８、２９が配置されている。

また、クランプ装置６の一対のクランプ７、８は、回転アーム３の回転半径方向内側に位置する内側クランプ７と、回転アーム３の回転半径方向外側に位置する外側クランプ８によって構成されている。これらのクランプ７、８は、幾分肉厚の矩形平板状の部材で互いに対向するように配置されている。

図２及び図３において上方に位置する内側クランプ７には、上述したカムローラ２１ａに対向する内方端面（図２及び図３では上面）７ａにカム面２２ａが形成されており、該カム面２２ａが第２のカム部２２になっている。カム面２２ａは、円周軌道上を旋回するカムローラ２１ａが当接した時、内側クランプ７を回転アーム３の回転半径方向外方に変位し得るよう、上記円周軌道よりも幾分回転半径方向内方に位置するように構成されている。

また、上記カム面２２ａと反対の内側クランプ７の外方端面７ｂは、クランプ時にチューブ１０を押圧する押圧面になっている。この他、内側クランプ７には、外側クランプ８とのクランプ方向Ｃ及びクランプ解除方向Ｄの必要な量の相対移動を許容した状態で外側クランプ８と連結するための連結ボルト３１を受け入れる受入れ穴部３２が適宜の数、設けられている。

また、外側クランプ８の内方端面８ａには、チューブ１０の幅方向Ｘの位置決めとチューブ１０の送り方向Ｆに沿う方向の移動を案内する案内構造としての案内溝３０が設けられている。この案内溝３０は、チューブ１０が通過する走行路上に配置されており、切断するチューブ１０の厚さＨとほぼ同じ又は僅かに小さな深さで該チューブ１０の幅Ｗとほぼ同じ幅となるように一例として構成されている。

また、外側クランプ８の外方端面８ｂには、次に述べるリニアシャフト１５の一端１５ａに外側クランプ８を取り付けるための取付け部材３３の取付け面が位置しており、該取付け部材３３は、図示のように取付けボルト３４を使用して取り付けられている。

この他、外側クランプ８には上述した内側クランプ７に設けた受入れ穴部３２と対向する位置に同じく連結ボルト３１を取り付けるための取付け穴部３５が形成されている。この取付け穴部３５は、外側クランプ８の内方端面８ａ側に上述した第１の付勢手段９となる圧縮コイルスプリングを収容する大径部３５ａが形成されており、外側クランプ８の外方端面８ｂ側に上述した連結ボルト３１と螺合する上記大径部３５ａよりも小径の雌ネジ部３５ｂが形成されている。

また、連結移送構造１７の下方リニアシャフト１５は上記取付け部材３３に取り付けられる一端１５ａから戻し方向Ｂにかけてチューブ１０の送り方向Ｆと平行に延びるように配設されている。そして、上記リニアシャフト１５は、前述した支持フレーム１６の下部にはチューブ１０の送り方向Ｆの上流位置と下流位置に配置されたリニアブッシュ３６、３７によって支持されている。

また、上流位置のリニアブッシュ３６の更に上流位置には、スペーサ３８を介して上述した第２の付勢手段１３となる圧縮コイルスプリングの一端に当接する一例として平座金によって構成されるバネ座３９が配置されている。そして、該バネ座３９とリニアシャフト１５の他端１５ｂに取り付けられる連結部材１４との間のリニアシャフト１５に対して上記第２の付勢手段１３を外嵌し取付けボルト３４を使用してリニアシャフト１５と連結部材１４を連結している。

尚、上記リニアブッシュ３６、３７と、リニアシャフト１５と、スペーサ３８とバネ座３９と、第２の付勢手段１３である圧縮コイルスプリングと、リニアシャフト１５の一端１５ａと他端１５ｂに取り付けられる２本の取付けボルト３４、３４は、図２に示すように幅方向Ｘの左右に離間した状態で二組一例として設けられている。

連結部材１４の図３中上方に位置する一端１４ａは、連結部材１４の他部よりも肉厚に形成されており、該一端１４ａには前述した回転シャフト４の他端４ｂを回転可能な状態で支持するベアリング４１が収容されている。また、連結部材１４の図３中下方に位置する他端１４ｂには、上述したリニアシャフト１５と当該連結部材１４を連結するための取付けボルト３４を受け入れる図示しない取付け穴が形成されている。この他、チューブ１０の走行路に位置する支持フレーム１６と連結部材１４の部位には、一例として角窓状の開口部４２、４３が形成されており、チューブ１０はこれらの開口部４２、４３を通って前述した外側クランプ８に形成した案内溝３０に至り、回転切断刃１による切断が実行される切断実行位置に導かれるように構成されている。
（５）チューブ切断装置の作動態様（図２乃至図４参照）
このようにして構成される本実施の形態に係るチューブ切断装置１００に対してチューブ１０が供給されると、サーボモータ１２ａから伝達される動力を受けて回転シャフト４は図２及び図４中、時計方向に回転する。これに伴い、回転体５は回転アーム３が１回転する１サイクルの間に図４に示すようにチューブ１０の切断を実行する切断区間Ｓとチューブ１０の切断を実行しない非切断区間Ｔを通過する。

そして、切断区間Ｓでは、第１のカム部２１であるカムローラ２１ａが第２のカム部２２であるカム面２２ａに当接することで内側クランプ７を第１の付勢手段９である圧縮コイルスプリングの付勢力に抗して外側クランプ８側に移動させる。これに伴い、案内溝３０内のチューブ１０の図２中、上方への移動が規制されてチューブ１０は、内側クランプ７及び外側クランプ８間でクランプされた状態になる。

チューブ１０がクランプされると、該チューブ１０と一体になって切断ユニット１１は、チューブ１０の送り方向Ｆに所定ストロークＬだけ移動し、該送り方向Ｆへ移動させている間に回転切断刃１がチューブ１０に作用するようになってチューブ１０の切断が実行される。

一方、チューブ１０の切断が完了して回転体５が非切断区間Ｔに至ると、第１のカム部２１であるカムローラ２１ａの第２のカム部２２であるカム面２２ａへの当接が解除される。これに伴い、内側クランプ７は、第１の付勢手段９の付勢力を受けて図２及び図３中、上方に移動するため、チューブ１０のクランプ状態が解除される。

そして、チューブ１０のクランプ状態が解除されると、切断ユニット１１はチューブ１０と切り離され、第２の付勢手段１３からの付勢力によって戻し方向Ｂに上記ストロークＬだけ移動復帰して当初の原点位置に戻る。

続いて、上記の動作が繰り返される。

ここで、チューブ１０の送り速度Ｖを１２０ｍ／ｍｉｎとし、チューブ１０の切断長さＬを０．５ｍとした場合には、１分間に２４０回のカットが実行され、１秒間では４回のカットが実行される。そして、１カット当たりの切断時間は０．２５ｓｅｃとなる。

また、チューブ１０の送り速度Ｖを同じく１２０ｍ／ｍｉｎとし、チューブ１０の切断長さＬを１ｍとした場合には、１分間に１２０回のカットが実行され。１秒間では２回のカットが実行される。そして１カット当たりの切断時間は０．５ｓｅｃとなる。

また、チューブ１０の幅Ｗを１６ｍｍ、回転アーム３の回転半径Ｒを１６０ｍｍとした場合には、切断長さＬを０．５ｍとした時の切断開始から切断終了までに要した実質的な切断実行時間は、０．２５ｓｅｃ×１６／（１６０×２π）＝０．００４ｓｅｃになる。そして、当該切断実行時にチューブ１０が送り方向Ｆに進む距離は、送り速度Ｖ＝１２０ｍ／ｍｉｎ＝２０００ｍｍ／ｓｅｃでは２０００ｍｍ／ｓｅｃ×０．００４ｓｅｃ＝８ｍｍとなる。同様に切断長さＬを１ｍとした時の切断実行時にチューブ１０が送り方向Ｆに進む距離は、１６ｍｍとなる。

尚、この時、使用するサーボモータ１２ａが回転体５の１サイクル中の回転速度Ｕを区間ごとに可変し得るように構成されている場合には、切断区間Ｓにおけるサーボモータ１２ａの第１の回転速度Ｕ１よりも非切断区間Ｔにおけるサーボモータ１２ａの第２の回転速度Ｕ２の方が大きくなるように設定することで１カット当たりの切断時間を短縮して、上述した切断実行時にチューブ１０が送り方向Ｆに進む距離を短くして切断回数を増やすことが可能になる。

具体的には図４に示すようにＮＣ制御等によって回転体が切断区間Ｓを通過する時の切断速度Ｖ１を一定にした状態で回転体５が非切断区間Ｔを通過する時の切断速度Ｖ２をＶ１より大きくする（Ｖ２＞Ｖ１）ことが可能な場合には、例えば切断長さＬを１ｍとした場合の切断実行時におけるチューブ１０が送り方向Ｆに進む距離を上述した１６ｍｍから短くして例えば８ｍｍ等に短縮することが可能になる。

そして、このようにして構成される本実施の形態に係るチューブ切断装置１００によれば、複雑な機構や面倒な制御プログラム等を設けなくてもチューブ１０の動きに同期させて切断ユニット１１を移動させることが可能になり、安定した品質でチューブ１０の切断作業を高速で行うことが可能になる。また、チューブ１０の送り速度Ｖが変わっても、直ちに対応できるため、チューブ１０の切り替え等を行う時の作業ロスも小さくなる。
（６）他の実施の形態（図６参照）
以上が本発明の基本的な実施の形態であるが、本発明のチューブ切断装置１００は前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内の部分的構成の変更や省略、あるいは当業者において周知、慣用の技術を追加することが可能である。

例えば、図６に示すように、回転アーム３の長さを長くして回転切断刃１の回転半径Ｒを大きくしたチューブ切断装置１００Ａを採用することも可能である。このような構成のチューブ切断装置１００Ａを採用した場合にも、例えば切断長さＬを０．５ｍとした場合の切断実行時におけるチューブ１０が送り方向Ｆに進む距離を上述した８ｍｍから更に小さくすることが可能になる。

また、前述したカムローラ２１ａとカム面２２ａの配置を逆にして第１のカム部２１をカム面２２ａによって構成し、第２のカム部２２をカムローラ２１ａによって構成することが可能である。また、第２のカム部２２は内側クランプ７側でなく外側クランプ８側に設けることも可能である。この他、案内溝３０を外側クランプ８に対して着脱可能な構成にし、切断するチューブ１０の端面形状や大きさ等の違いに対応して使用する案内溝３０を選択するようにすることも可能である。

１回転切断刃
２カム機構
３回転アーム
４回転シャフト
４ａ一端
４ｂ他端
５回転体
６クランプ装置
７内側クランプ
７ａ内方端面
７ｂ外方端面
８外側クランプ
８ａ内方端面
８ｂ外方端面
９第１の付勢手段
１０チューブ
１１切断ユニット
１２駆動手段
１２ａサーボモータ
１３第２の付勢手段
１４連結部材
１４ａ一端
１４ｂ他端
１５リニアシャフト
１５ａ一端
１５ｂ他端
１６支持フレーム
１７連結移送構造
１８凹陥部
１９突起部
２０刃部
２１第１のカム部
２１ａカムローラ
２１ｂ軸部
２２第２のカム部
２２ａカム面
２３穴部
２４パワーロック
２５ナット
２６支持ベース
２７取付けボルト
２８ベアリング
２９ベアリング
３０案内溝
３１連結ボルト
３２受入れ穴部
３３取付け部材
３４取付けボルト
３５取付け穴部
３５ａ大径部
３５ｂ雌ネジ部
３６リニアブッシュ
３７リニアブッシュ
３８スペーサ
３９バネ座
４０空間
４１ベアリング
４２開口部
４３開口部
１００チューブ切断装置
２００チューブ製造ライン
２０１原料供給部
２０２ロール成形装置
２０３成形ローラ
Ｖ速度
Ｆ送り方向
Ｌ長さ
Ｃクランプ方向
Ｄクランプ解除方向
Ｂ戻し方向
Ｓ切断区間
Ｔ非切断区間
Ｘ幅方向
Ｕ回転速度
Ｕ１第１の回転速度
Ｕ２第２の回転速度
Ｒ回転半径
Ｈ厚さ
Ｗ幅
Ａ０原料
Ａ製品

Claims

連続的に所定速度（Ｖ）で送り方向（Ｆ）へ送り出されるチューブ（１０）をクランプ装置（６）によりクランプした状態で、回転切断刃（１）により所定長さ（Ｌ）に切断するチューブ切断装置において、
チューブ（１０）の切断を実行する前記回転切断刃（１）と第１のカム部（２１）とが取り付けられた回転アーム（３）と、該回転アーム（３）が一端（４ａ）に取り付けられ、チューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿う方向に延びる回転シャフト（４）と、を一体に備える回転体（５）と、
一対のクランプ（７、８）を有するクランプ装置（６；７、８）であって、一方の該クランプ（７）が他方の該クランプ（８）に対して、前記チューブ（１０）の送り方向（Ｆ）と交差するクランプ方向（Ｃ）に沿う方向に往復的に移動可能である前記クランプ装置（６；７、８）と、
前記回転アーム（３）の第１のカム部（２１）と前記往復移動可能な一方のクランプ（７）に設けた第２のカム部（２２）とを備えたカム機構（２；２１、２２）であって、前記回転アーム（３）が前記クランプ（６）に対応する回転位置へ至った時に、前記第１及び第２のカム部（２１、２２）のカム作用により、前記一方のクランプ（７）が前記他方のクランプ（８）に対して近接移動することにより、前記一対のクランプ（７、８）間でチューブ（１０）をクランプさせる前記カム機構（２；２１、２２）と、
前記クランプ装置（６）に一端（１５ａ）が接続され、チューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿う方向に延びる他のシャフト（１５）と、該他のシャフト（１５）の他端（１５ｂ）と前記回転シャフト（４）の他端（４ｂ）を連結する連結部材（１４）と、を備えた連結移送構造（１７）と、を具備することによって構成されており、
上記回転体（５）とクランプ装置（６）を上記連結移送構造（１７）によって一体に連結することによって切断ユニット（１１）を構成し、
該切断ユニット（１１）は、上記クランプ装置（６；７、８）によるチューブ（１０）のクランプ時において、チューブ（１０）から動力を受けて、チューブ（１０）と一体になってチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に所定ストローク移動し得るように構成したことを特徴とするチューブ切断装置。
請求項１に記載のチューブ切断装置において、
前記回転体（５）の回転シャフト（４）には、該回転シャフト（４）のチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿う方向の移動を許容した状態で回転力を付与する駆動手段（１２）が設けられていることを特徴とするチューブ切断装置。
請求項１又は２に記載のチューブ切断装置において、
前記クランプ装置（６）の一対のクランプ（７、８）の間には、該一対のクランプ（７、８）を離間させるクランプ解除方向（Ｄ）へ付勢する第１の付勢手段（９）が設けられていることを特徴とするチューブ切断装置。
請求項１乃至３の何れか１項に記載のチューブ切断装置において、
前記連結移送構造（１７）には、前記連結部材（１４）をチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）と反対の戻し方向（Ｂ）へ付勢する第２の付勢手段（１３）が設けられていることを特徴とするチューブ切断装置。
請求項１乃至４の何れか１項に記載のチューブ切断装置において、
前記回転体（５）は、前記回転アーム（３）が１回転する１サイクルの間にチューブ（１０）の切断を実行する切断区間（Ｓ）とチューブ（１０）の切断を実行しない非切断区間（Ｔ）を通るように構成されており、
前記切断区間（Ｓ）では、前記第１のカム部（２１）が前記第２のカム部（２２）に当接することで前記一対のクランプ（７、８）をクランプ方向（Ｃ）に相対的に移動させてチューブ（１０）をクランプし、該チューブ（１０）と一体になって前記切断ユニット（１１）をチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に所定ストローク移動させ、該送り方向（Ｆ）へ移動させている間に前記回転切断刃（１）をチューブ（１０）に作用させてチューブ（１０）の切断を実行し、
前記非切断区間（Ｔ）では、前記第１のカム部（２１）の前記第２のカム部（２２）への当接が解除されることで前記一対のクランプ（７、８）をクランプ解除方向（Ｄ）に相対的に移動させてチューブ（１０）のクランプを解除し、前記切断ユニット（１１）をチューブ（１０）と切り離して戻し方向（Ｂ）の原点位置に戻すようにしたことを特徴とするチューブ切断装置。
請求項１乃至５の何れか１項に記載のチューブ切断装置において、
前記クランプ装置（６）の一対のクランプ（７、８）は、前記回転アーム（３）の回転半径方向内側に位置する内側クランプ（７）と、前記回転アーム（３）の回転半径方向外側に位置する外側クランプ（８）であり、
前記第２のカム部（２２）は、前記内側クランプ（７）における内方端面７ａに形成されたカム面（２２ａ）によって構成されると共に、前記第１のカム部（２１）は前記回転アーム（３）に対して回転可能な状態で設けられているカムローラ（２１ａ）によって構成されており、
前記カムローラ（２１ａ）が前記カム面（２２ａ）に当接乃至離間することによって前記カム機構（２）のカム作用が実行されるようにしたことを特徴とするチューブ切断装置。
請求項１乃至６の何れか１項に記載のチューブ切断装置において、
前記クランプ装置（６）の一対のクランプ（７、８）のうち前記第２のカム部（２２）を有さない側のクランプ（７、８）には、チューブ（１０）の幅方向（Ｘ）の位置決めとチューブ（１０）の送り方向（Ｆ）に沿う方向の移動を案内する案内構造（３０）が設けられていることを特徴とするチューブ切断装置。
請求項２乃至７の何れか１項に記載のチューブ切断装置において、
前記駆動手段（１２）は前記回転体（５）の１サイクル中の回転速度を区間ごとに可変し得るサーボモータ（１２ａ）によって構成されていることを特徴とするチューブ切断装置。
請求項８に記載のチューブ切断装置において、
前記サーボモータ（１２ａ）の回転は、チューブ（１０）の切断を実行する切断区間（Ｓ）における第１の回転速度（Ｕ１）より、チューブ（１０）の切断を実行しない非切断区間（Ｔ）における第２の回転速度（Ｕ２）の方が大きくなるように設定されていることを特徴とするチューブ切断装置。
請求項１乃至９の何れか１項に記載のチューブ切断装置において、
前記チューブ（１０）は、金属製平板材料をロール成形することによって幅方向（Ｘ）に複数の空間を区画した状態で並設した幅方向（Ｘ）に長い偏平な剛性チューブによって構成されていることを特徴とするチューブ切断装置。