JP2013248672A

JP2013248672A - 棒材切断装置

Info

Publication number: JP2013248672A
Application number: JP2012122646A
Authority: JP
Inventors: Hideki Iino; 英城飯野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】棒材切断装置において、摩耗した切断刃の交換に要する手間を軽減できるようにする。
【解決手段】棒材１００を円形の切断刃５０で連続的に切断する管材切断装置１であって、切断刃５０の駆動軸５２ａへの固定及び固定解除を行うナットランナー６と、チャック６１のある先端側が駆動軸５２ａの延長線に直角に交差する面に沿って旋回動作して切断刃５０の交換を行う交換アーム６０と、交換用の切断刃５０ａを複数枚重ねて保持可能なストックバー６７と、使用済の切断刃を複数枚重ねて保持可能なストックバー６８とを備え、摩耗した切断刃５０をナットランナー６５で固定を解除し交換アーム６０でストックバー６８に移送した後、交換アーム６０でストックバー６７の切断刃５０ａを取り出して駆動軸５２ａに挿通し、ナットランナー６５でこれを固定して交換作業を完了するものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は棒材切断装置に関し、殊に、直線状の棒材を長手方向に移送しながら所定の長さで自動的且つ精密に切断する棒材切断装置に関する。

管材を含む直線状の棒材を長手方向に移送しながら設定した長さで切断する棒材切断装置としては、例えば特開平５−３３７７３１号公報に記載されている方式のものが周知である。この方式では、パイプガイドを設けたカムホイール等の管材移送手段で管材を移送しながらモータ駆動の丸鋸状の切断刃で連続的に切断するものとしている。この作業はほぼ自動で行われるが、異なる径の管材に変更する際にパイプガイドを径の合致したものに交換するカムホイール組み替え装置を備えていることで、その交換に要する手間を軽減可能としている。

しかし、切断する管材が硬度の高いものである場合には、比較的短期間で切断刃が消耗してしまうため、精密かつスムースな切断を継続するには切断刃の頻繁な交換が必要になる。しかし、前述のカムホイール組み替え機能を備えた装置においても、切断刃の交換作業については人手に頼らざるを得ないという状況である。

これに対し、実開平７−３３５３９号公報には、中心位置で軸支されて回動可能としたアームの両端側にチャックを備え、一方のチャックで摩耗した切断刃を把持するとともに他方のチャックに交換用の切断刃を保持したものとして、一方のチャックで摩耗した切断刃を脱抜・保持してから、アームを１８０°回転させて他方のチャックの交換用切断刃を駆動軸に装着する方式の工具交換手段を備えたものが開示されており、この方式を前述の棒材切断装置に応用することも考えられる。

しかしながら、この工具交換手段では、アーム両端側の２つのチャックに摩耗した切断刃又は交換用の切断刃を各々１個ずつしか保持できないため、頻繁な切断刃の交換が必要な切断作業においては、２つのチャックの切断刃をその都度人手で交換することになるため、装置運転者における手間の軽減は充分に達成することができない。

特開平５−３３７７３１号公報実開平７−３３５３９号公報

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、直線状の棒材を長手方向に移送しながら、回転する切断刃で所定の長さに切断する棒材切断装置において、摩耗した切断刃の交換に要する手間を軽減できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、直線状で棒状の部材を長手方向に移送しながら駆動軸に中心を挿通・固定された円形の切断刃で設定した長さに連続的に切断する棒材切断装置において、その駆動軸に対する切断刃の固定及び固定解除を自動的に行う固定・固定解除手段と、基端側が軸支されチャックを有した先端側が駆動軸の延長線に直角に交差する面に沿って所定の動力で旋回動作可能とされて切断刃の交換を自動的に行う交換アームと、交換用の切断刃を複数枚重ねた状態で保持可能な交換用切断刃ストック手段と、使用済の切断刃を複数枚重ねた状態で保持可能な使用済切断刃ストック手段とを備えており、摩耗して交換が必要となった切断刃を、固定・固定解除手段で駆動軸との固定を解除してから交換アームがチャックで把持して駆動軸から外すとともに旋回して使用済切断刃ストック手段に移送した後、交換アームがさらに旋回して交換用切断刃ストック手段の切断刃をチャックで把持して取り出すとともに旋回して駆動軸に挿通するものとされ、挿通した切断刃を固定・固定解除手段で駆動軸に固定して交換作業を完了する、ことを特徴とするものとした。

このように、チャックのある先端側が旋回動作する１本の交換アームにより、摩耗した切断刃を取り外して使用済切断刃ストック手段に移送するとともに、交換用切断刃ストック手段の新しい切断刃を取り出して駆動軸に挿通し切断刃を交換する方式としたことにより、人手による補充作業を要することなく切断刃の交換を複数回に亘って自動的に行えるものとなる。

また、この棒材切断装置において、その交換アームは、その少なくともチャック部分が前記駆動軸の延長線に対する平行線上を所定の動力で往復動作可能とされており、旋回動作により駆動軸の延長線上又は交換用切断刃ストック手段の切断刃中心部の重ね方向延長線上又は使用済切断刃ストック手段の切断刃中心部の重ね方向延長線上の各位置でチャックを停止させた後、前記各延長線に沿って前記往復動作を行うことを特徴としたものとすれば、簡易な構成で切断刃の交換が確実に行えるものとなる。

この場合、その駆動軸及び交換用切断刃ストック手段及び使用済切断刃ストック手段は、軸延長線又は切断刃中央部の重ね方向延長線が交換アームチャック部分の旋回軌道と交差する位置に配置されている、ことを特徴としたものとすれば、アームの旋回動作とチャックの往復動作の組み合わせだけで切断刃の交換作業に要する動作を実現可能なものとなる。

さらに、上述した棒材切断装置においては、装置の作動制御を実行する制御手段を備えているとともに、駆動軸に固定した切断刃の摩耗状態を検出するセンサを備えており、前記センサで切断刃の交換時期を検知した制御手段の制御により切断刃の交換作業が総て自動的に行われる、ことを特徴としたものとすれば、装置運転者の管理上の手間を最小限に抑えることができる。

さらにまた、上述した棒材切断装置において、前記交換アームは、基端側にサーボモータやステッピングモータ等の所定のモータによる駆動軸が接続されて旋回動作を行うとともに、そのモータを載せたスライダがロボシリンダ上を往復摺動することでチャックの往復動作を行うものとされている、ことを特徴としたものとすれば、正確且つ迅速なる切断刃の交換作業が実現可能なものとなる。

チャックのある先端側が旋回動作可能な１本の交換アームで摩耗した切断刃を取り外して使用済切断刃ストック手段に移送するとともに、交換用切断刃ストック手段の切断刃を抜き出して駆動軸に挿通し切断刃を交換するものとした本発明によると、摩耗した切断刃の交換に要する手間を軽減できるものである。

本発明における実施の形態の棒材切断装置の正面図である。図１の棒材切断装置の左側面図である。図１の棒材切断装置の切断刃の固定状態及び動作を説明するための拡大した部分断面図である。図１の棒材切断装置の切断刃交換部の詳細を示す部分拡大図である。図４のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。（Ａ），（Ｂ）は、図４の切断刃交換部の動作を説明するための部分拡大図である。（Ａ），（Ｂ）は、図６に続いて切断刃交換部の動作を説明するための部分拡大図である。（Ａ），（Ｂ）は、図７に続いて切断刃交換部の動作を説明するための部分拡大図である。（Ａ），（Ｂ）は、図８に続いて切断刃交換部の動作を説明するための部分拡大図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。尚、以下の説明及び参照する各図において、発明の技術的特徴に関係性の薄い部分である配線、切断作業用の水供給手段、水飛散防止カバー等については記載・表示を簡略化または省略するものとする。尚、本発明において、棒材には空洞部のない柱状の部材のほか、空洞部のある筒状の部材（管材）も含まれるものとする。

図１は、本実施の形態の棒材切断装置１の正面図を示している。この棒材切断装置１は、設置面に対し平行（水平）に保持した金属管や樹脂パイプ等の棒材１００を、電子制御装置１０による制御により、その長手方向に移送しながらモータ５２の駆動軸５２ａに固定されて回転駆動する切断刃５０をモータ５２とともに縦向きのロボシリンダ５１で上下に摺動させることにより、設定した長さ通りに精密且つ自動的に切断するものである。

この装置において、切断対象である棒材１００は横向きの支持台３上の横向きのロボシリンダ３０上でその長手方向に沿って摺動する管材移送体３１で基端側を押されながら移送されるようになっており、その移送距離を電子制御装置１０で正確に検知しながら制御することで、棒材１００の正確な切断長を実現するものとしている。

支持台３上面の管材切断位置の後方には、支持板４が前面を斜め上向きにして立設されており、その前面部分には縦方向のロボシリンダ５１と、モータ５２と、切断刃５０とを備えてなる棒材切断部５が配置されている。また、この支持板４には、切断刃５０を交換するためのチャック６１を先端側に有して旋回動作を行う交換アーム６０と、駆動軸５２ａに対する切断刃５０の固定・固定解除手段としてのナットランナー６５と、交換用の新しい切断刃５０ａを保持する交換用切断刃ストック手段であるストックバー６７と、使用済の切断刃５０ｂを保持する使用済切断刃ストック手段であるストックバー６８と、を備えてなる切断刃交換部６が配置されている。

そして、本実施の形態においては、使用により摩耗して交換が必要となった切断刃５０を、ナットランナー６５でナット５３を外して駆動軸５２ａとの固定を解除してから、交換アーム６０先端側のチャック６１で把持して駆動軸５２ａから外すとともに先端側を旋回させてストックバー６８に移送した後、交換アーム６０がさらに旋回してストックバー６７の新しい切断刃５０ａをチャック６１で把持し、駆動軸５１ａの延長線上まで旋回して駆動軸５２ａに挿通するものとされ、挿通した切断刃５０ａをナットランナー６５で駆動軸５２ａに固定して交換作業を完了するようになっている。

即ち、交換用切断刃ストック手段であるストックバー６７と使用済切断刃ストック手段であるストックバー６８は、切断刃５０ａ，５０ｂを各々複数枚保持することができ、電子制御装置１０で作動制御される１本の交換アーム６０の動作だけで摩耗した切断刃５０をストックバー６８に移送し、新しい切断刃５０ａをストックバー６７から移送して駆動軸５２ａに挿通して移送することができ、新しい切断刃５０ａの補充や使用済みの切断刃５０ｂの廃棄を、人手にて頻繁に行う手間を解消可能とした点を特徴としている。

図２の側面図を参照して、この棒材切断装置１では、支持台３が前方側を持ち上げるようにして上面を僅かに傾斜させており、これに横向きに配置された棒材１００は、切断位置にて管材受け部材３８の支持台３上面に対し直角な面と平行な面とで形成された棒材支持溝の角部分に落ち込むようにして支持され、切断時にバイス等で固定されるようになっている。即ち、切断対象である棒材１００がその径の大小を問わず断面が円形のものであれば、これを棒材支持溝の直角の角部に押し込むだけで、棒材１００の中心軸線は切断位置の軸線に対し正確に位置決めされる利点を有している。

また、交換アーム６０は、前述のように基端側がモータ６４の駆動軸に軸支され、チャック６１を有した先端側が切断刃５０を固定した駆動軸５２ａの延長線に直角に交差する面に沿って旋回するようになっており、そのチャック６１の中心軸線の旋回軌道が、一点鎖線に示すようにストックバー６７，６８で保持する切断刃５０ａ，５０ｂの中心部（挿通孔部分）の重ね方向延長線に交差する配置となっており、交換アーム６０の旋回中心軸線からチャック６１の中心軸線までの距離（アーム長）を変更することなく、そのまま交換作業における各手順が行えるようになっている。

図３は棒材１００の切断作業時の切断刃５０の動作及び駆動軸５２ａの固定状態を説明するための断面図であり、支持板４上に配置したロボシリンダ５１上で上下に摺動するスライダ５１ａに載せたモータ５２の駆動軸５２ａに対し、切断刃５０は中央部の挿通孔を挿通されてナット５３で螺着され固定されている。そして、図示しない電子制御装置１０でスライダ５１ａの動作とモータ５２の駆動を制御しながら最小限の動きで棒材１００を精密に切断するものとしている。

尚、一点鎖線は摩耗前の切断刃５０の輪郭線を示しており、切断刃５０は作業で摩耗して徐々に径を縮小するが、その外周側に配置した摩耗検出用のセンサ１０ａで切断刃５０の径を連続的に検出して電子制御装置１０に送信すするようになっており、切断刃５０の交換が必要な径になったことを電子制御装置１０が検知すると、切断刃交換部６の各アクチュエータを作動させて自動的に交換作業を開始して完了するようになっている。

図４は、棒材切断装置１の切断刃交換部６の詳細を説明するための部分拡大図を示している。交換アーム６０の先端側を旋回駆動させるモータ６４としてはサーボモータが好適であり、チャック６１を有した先端側の旋回を正確な角度位置にて停止できる点を特徴としている。また、このモータ６４はロボシリンダ６２上で摺動するスライダ６２ａ上に載っており、モータ６４とともにチャック６１を含む交換アーム６０の全体が、切断刃５０の駆動軸５２ａの延長線に対する平行線上を往復動作するようになっている。

これにより、交換アーム６０の旋回動作で駆動軸５２ａの延長線上、ストックバー６７，６８の各延長線上にチャック６１の中心軸線が来た時点で各々停止させることができ、停止後は前記各延長線に沿ってロボシリンダ６２上でスライダ６２ａを摺動動作させることにより、切断刃５０の交換をスムースに行えるものとしている。尚、チャック６１は、エアシリンダ等の駆動手段により開閉動作するようになっており、切断刃５０の径が変動した場合であっても確実に把持することができる。

また、ストックバー６７，６８は、支持板４前面から前方に延設されたアーム板６７ａ，６８ａの各側面に、駆動軸２ａの延長線とスライダ６２ａの摺動方向の延長線に対して平行になる配置とされており、スライダ６２ａの摺動動作により切断刃５０，５０ａ，５０ｂの挿入・脱抜が各々行われる。さらに、ナットランナー６５も、ロボシリンダ６６上で摺動動作するスライダ６６ａに載せたモータ６５ａでナットホルダ６５ｂが回動動作するものとされ、駆動軸５２ａの延長線上をナットホルダ６５ｂが往復動作するようになっている。

図５は図４のＹ−Ｙ線に沿う断面図であり、一点鎖線で示す交換アーム６０によるチャック６１の中心軸線の旋回軌道とストックバー６７，６８の位置関係を示しており、図のように摩耗した切断刃５０（ナット５３は外されナットホルダ６５ｂ内に保持）をチャック６１で把持した後、スライダ６２ａで後退動作してから一点鎖線に沿って旋回し、ストックバー６８の延長線上で停止してスライダ６２ａの前進動作でこれを挿通し、チャック４１を開いてストックバー６８に保持させて、スライダ６２を後退するものとしている。

そして、交換アーム６０は、さらに一点鎖線に沿って旋回してストックバー６７の延長線上で停止し、スライダ６２ａの往復動作及びチャック６１の開閉動作で新しい切断刃５０ａを抜き取り、最初の位置に戻ってスライダ６２ａの動作で駆動軸５２ａに挿通して保持させる。その後、ナットランナー６５が作動して、ナット５３を駆動軸５２ａ先端のネジ部に螺着して、切断刃５０ａを固定するようになっている。即ち、上述した手順が電子制御装置１０に格納された制御プログラムにより実行されることで、切断刃５０の交換作業が自動的に行われるものである。

次に、本実施の形態の特徴部分である切断刃交換部６の動作について、図６乃至図９を用いながら、詳細に説明する。

図６（Ａ）は、図示しない棒材１００の切削作業時の状態を示しており、図示しない電子制御装置１０が、センサ１０ａの検出信号を基に使用している切断刃５０の交換時期を検知することで切断刃５０の交換作業が開始される。図のように、ナットランナー６５の動作軌道上に交換アーム６０の先端側がある場合は、交換アーム６０を旋回させて作業空間を空けてからナットランナー６５を作動させ、スライダ６６ａを前進させて先端側のナットホルダ６５ｂをナット５３に装着し、モータ６５ａを駆動してナット５３を外す。

ナット５３が外れたら、図７（Ａ）に示すようにスライダ６６ａを後退させ（ナット５３はナットホルダ６５ｂ内に保持）、その後、図７（Ｂ）に示すように交換アーム６０を下向きに所定角度旋回させるとともに、スライダ６２ａを前進させてチャック６１で切断刃５０を把持する。

次に、スライダ６２ａを後退させて切断刃５０を駆動軸５２ａから抜き取り、図８（Ａ）に示すように、交換アーム６０を上向きに旋回させてストックバー６８の延長線上に切断刃５０の挿通孔を一致させるとともに、スライダ６２ａを前進させて切断刃５０をストックバー６８に挿通し、チャック６１を開いてこれに保持させる。

切断刃５０を離したらスライダ６２ａを後退させ、交換アーム６０をさらに上向きに旋回させてストックバー６７の延長線上にチャック６１の中心軸線が一致する位置で停止させ、図８（Ｂ）に示すようにスライダ６２ａを前進させてチャック６１で交換用の切断刃５０ａを把持した後、スライダ６２ａを後退させて切断刃５０ａをストックバー６７から抜き取る。

そして、交換アーム６０を最初の位置である駆動軸５２ａの延長線上に切断刃５０ａの挿通孔が一致するように下向きに旋回させ、図９（Ａ）に示すようにスライダ６２ａを前進させて駆動軸５２ａに新しい切断刃５０ａを挿通して保持させた後、スライダ６２ａを後退させて交換アーム６０を上向きに旋回させる。その後、図９（Ｂ）に示すようにナットランナー６５のスライダ６６ａを前進させて、ナットホルダ６５ｂに保持したナット５３を駆動軸５２ａ先端側のネジ部分に螺着して切断刃５０ａを固定した後、スライダ６６ａを後退させることにより、総て図６（Ａ）の位置に戻って交換作業が完了する。

このように、比較的簡易な構成による最小限の動作で切断刃５０の交換作業が正確に完了するものであり、且つ、ストックバー６７，６８においては複数枚の切断刃５０ａ，５０ｂを各々保持できることから、比較的頻繁に切断刃５０の交換が必要になるような場合であっても、殆ど人手を要することなく連続的且つ自動的に作業を進めることが可能になる。

以上、述べたように、直線状の管材を長さ方向に移送しながら回転する切断刃で精密に切断する棒材切断装置について、本発明により、切断刃の消耗が激しい作業であっても切断刃の交換に要する手間を軽減できるようになった。

１棒材切断装置、３支持台、４支持板、５棒材切断部、６切断刃交換部、１０電子制御装置、１０ａセンサ、３０，５１，６２，６６ロボシリンダ、５０，５０ａ，５０ｂ切断刃、５１ａ，６２ａ，６６ａスライダ、５２，６４，６５ａモータ、５２ａ駆動軸、５３ナット、６０交換アーム、６１チャック、６５ナットランナー、６５ｂナットホルダ、６７，６８ストックバー、１００棒材

Claims

直線状で棒状の部材を長手方向に移送しながら駆動軸に中心を挿通・固定された円形の切断刃で設定した長さに連続的に切断する棒材切断装置において、前記駆動軸に対する前記切断刃の固定及び固定解除を自動的に行う固定・固定解除手段と、基端側が軸支されチャックを有した先端側が前記駆動軸の延長線に直角に交差する面に沿って所定の動力で旋回動作可能とされて前記切断刃の交換を自動的に行う交換アームと、交換用の前記切断刃を複数枚重ねた状態で保持可能な交換用切断刃ストック手段と、使用済の前記切断刃を複数枚重ねた状態で保持可能な使用済切断刃ストック手段とを備えており、摩耗して交換が必要となった前記切断刃を、前記固定・固定解除手段で前記駆動軸との固定を解除してから前記交換アームが前記チャックで把持して前記駆動軸から外すとともに旋回して前記使用済切断刃ストック手段に移送した後、前記交換アームがさらに旋回して前記交換用切断刃ストック手段の前記切断刃を前記チャックで把持して取り出すとともに旋回して前記駆動軸に挿通するものとされ、挿通した前記切断刃を前記固定・固定解除手段で前記駆動軸に固定して交換作業を完了する、ことを特徴とした棒材切断装置。
前記交換アームは、その少なくとも前記チャック部分が前記駆動軸の延長線に対する平行線上を所定の動力で往復動作可能とされており、旋回動作により前記駆動軸の延長線上又は前記交換用切断刃ストック手段の切断刃中心部の重ね方向延長線上又は前記使用済切断刃ストック手段の切断刃中心部の重ね方向延長線上の各位置で前記チャックを停止させた後、前記各延長線に沿って前記往復動作を行うものとされている、ことを特徴とする請求項１に記載した棒材切断装置。
前記駆動軸及び前記交換用切断刃ストック手段及び前記使用済切断刃ストック手段は、軸延長線又は前記切断刃中央部の重ね方向延長線が前記交換アームチャック部分の旋回軌道と交差する位置に配置されている、ことを特徴とする請求項２に記載した棒材切断装置。
装置の作動制御を実行する制御手段を備えているとともに、前記駆動軸に固定した前記切断刃の摩耗状態を検出するセンサを備えており、前記センサで前記切断刃の交換時期を検知した前記制御手段の制御により前記切断刃の交換作業が総て自動的に行われる、ことを特徴とする請求項１，２または３に記載した棒材切断装置。
前記交換アームは、基端側にモータによる駆動軸が接続されて旋回動作を行うとともに、前記モータを載せたスライダがロボシリンダ上を往復摺動することで前記チャックの往復動作を行うものとされている、ことを特徴とする請求項１，２，３または４に記載した棒材切断装置。