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形材の切断方法及び装置 - ワイケイケイ株式会社
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発明の名称 形材の切断方法及び装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−100018
公開日 平成10年(1998)4月21日
出願番号 特願平8−258468
出願日 平成8年(1996)9月30日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】野口 武男 (外2名)
発明者 高島 弘之
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 長尺の形材(1) を予め決められた切断位置にて固定し、位置決めする工程と、切断刃(2) を前記形材(1) の横断方向に前進させ、切断刃(2) により同形材(1) を横断方向に切断する工程と、切断終了後であって切断刃(2) の後退動作の始動時に、前記形材(1) の切断面を切断刃(2) から離間手段(11 〜13) により離間させる工程と、前記切断刃(2) が前記走行路を通って待機位置に後退する工程と、を含んでなることを特徴とする形材の切断方法。
【請求項2】 前記切断面の離間方向が垂直方向である請求項1記載の切断方法。
【請求項3】 前記切断面の離間方向が水平方向である請求項1記載の切断方法。
【請求項4】 位置決めされた形材(1) を固定するクランプ手段(14)と、前記形材(1) の切断方向に往復動可能な切断刃(2) を有する切断手段と、切断された形材(1a)の切断面を前記走行路より離間させる切断面離間手段(11〜13) と、を備えてなることを特徴とする形材の切断装置。
【請求項5】 前記切断刃(2) は、形材(1) の切断面を形材の長手方向と直交する面に対し傾斜する傾斜面とするように所望の角度に変更可能に備えられてなる請求項4記載の切断装置。
【請求項6】 前記切断刃(2) は、形材(1) の切断面が形材(1) の長手方向と直角になるよう備えられてなる請求項4記載の切断装置。
【請求項7】 前記切断手段は左右一対の円盤状切断刃(2) を有し、各切断刃(2) がその回転中心と刃先とを結ぶ直線の延長線上で交差するよう備えられ、形材(1) が所定の長さをもって同時に切断される請求項4記載の切断装置。
【請求項8】 前記切断手段は左右一対の円盤状切断刃(2) を有し、各切断刃(2) がその回転中心と刃先とを結ぶ直線が垂直線上となるよう備えられ、形材が所定の長さをもって同時に切断される請求項4記載の切断装置。
【請求項9】 前記切断面離間手段(11 〜13) が、前記クランプ手段(14)の移動機構からなる請求項4〜8のいずれかに記載の切断装置。
【請求項10】前記移動機構が前記クランプ手段(14)を垂直方向に移動させる機構である請求項9記載の切断装置。
【請求項11】前記移動機構が前記クランプ手段(14)を水平方向に移動させる機構である請求項9記載の切断装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばアルミ建材などの金属製形材を所定の長さに切断する切断方法及び装置に関し、詳しくは切断後に切断刃を切断開始位置に戻る際に発生する形材の変形、再切断による損傷などの不具合を解消した形材の切断方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミ建材などの形材は様々な肉厚を有しており、またその太さや断面形態についても極めて種類が多く、しかも長尺の原材を多様な長さと所定の角度とをもって切断する必要がある。
【0003】従来も、肉厚が大きく太い形材については所望の長さに1本ごと切断しているが、肉厚の小さな薄く比較的細い形材については複数本を水平に並べて一緒に切断する場合がある。いずれの場合も、切断にあたっては形材の切断位置を固定する必要があるため、切断位置に位置決めすると共に、形材を強固にクランプする。
【0004】また、形材を所定の長さに切断するにあたっては、長尺の形材を一の切断刃をもって一端から順次必要な長さに切断することも行われるが、作業効率から長尺の形材を切断長さに相当する所定の間隔をおいて設置された一対の剪断刃をもって同時に切断することが多い。更に、その切断態様としては長尺な形材の長手方向に直角に切断する場合と、所要の傾斜角度、例えば45°の角度をもって切断する場合とがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかして、一本の長尺な形材を一端から順次切断する場合には、格別に不都合が発生することはないが、例えば前記形材の両端を同時に切断する場合や、或いは複数本の形材を並べて一緒に切断する場合には、次の理由などによってその切断精度にバラツキが発生しやすく、製品価値が失われることも多い。
【0006】例えば、形材の両端を同時に切断する場合であって、特に角度をもたせて切断するときは、切断時に形材の両切断端には交差方向に極めて大きな荷重がかかるため、切断中に形材の位置が変化したり、或いは形材が薄肉であればあるほど切断中に大きな変形をもたらすことになる。かかる場合に、切断後に切断刃が切断時と同じ走行路を通って後退するとき形材が位置変化や弾性復帰を起こし、同形材の切断面に切断刃が食い込んで再び切削がなされる場合があり、切断面に損傷を与えかねない。
【0007】また、例えば複数本の形材を並べて一緒に切断する場合には、通常のクランプによると互いに密接して水平に並べられた各形材を単一のクランパーにより上下からクランプしており、各形材には加工誤差があるため、そのクランプ時にあって全ての形材に対して均等にクランプ力を作用させることは難しく、そのため切断中に全ての形材が同一の挙動をするとは限らない。このことは切断後における切断刃の後退時についても同様であるばかりでなく、切断荷重から解放された形材だけが単独で自由動する可能性が大きくなり、切断刃の後退動作によって切断刃が前記切断面と干渉して切断面を再び研削して損傷させることになる。
【0008】本発明は上述の課題を解決すべく開発されたものであって、具体的には切断後に切断刃が後退するとき、切断された形材の切断面が切断刃と干渉しないようにすることにより、前記切断面に損傷を与えることのない切断方法及び装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる目的は、本発明の切断方法である長尺の形材を予め決められた切断位置にて固定し、位置決めする工程と、切断刃を前記形材の横断方向に前進させ、切断刃により同形材を横断方向に切断する工程と、切断終了後であって切断刃の後退動作の始動時に、前記形材の切断面を切断刃から離間手段により離間させる工程と、前記切断刃が前記走行路を通って待機位置に後退する工程とを含んでなることを特徴とする形材の切断方法により達成される。前記切断面の離間方向は垂直方向、或いは水平方向であることが好ましい。
【0010】また、このような切断方法は、本発明装置である位置決めされた形材を固定するクランプ手段と、前記形材の切断方向に往復動可能な切断刃を有する切断手段と、切断された形材の切断面を前記走行路より離間させる切断面離間手段とを備えてなることを特徴とする形材の切断装置により好適に実施される。
【0011】そして、好ましくは前記切断刃は形材の切断面を形材の長手方向と直交する面に対し傾斜する傾斜面とするように所望の角度に変更可能に備えられてなり、必要な場合には前記切断刃が形材の切断面を形材の長手方向と直角にするようにもできる。また、前記切断手段が左右一対の円盤状切断刃を有し、各切断刃がその回転中心と刃先とを結ぶ直線の延長線上で交差するように、或いは各切断刃がその回転中心と刃先とを結ぶ直線が垂直線上となるよう備えられることもある。
【0012】更に、好適には前記切断面離間手段が、前記クランプ手段の移動機構からなり、同移動機構が、前記クランプ手段を垂直方向に移動させる機構であるか、或いは前記クランプ手段を水平方向に移動させる機構であることが望ましい。
【0013】ところで、従来から複数の形材を同一のバイスにより把持して同時に切断する場合には、例えば各形材には成形時に交縒の範囲内で誤差が生じるため、全ての形材を均等な把持力をもって把持することが不可能に近い。一方、切断時に形材に作用する荷重は極めて大きく、そのため均等で且つ必要な把持力が作用していない形材は切断中に元の位置から変位しやすくなると共に、例えば薄肉の形材である場合には、切断中の切断位置の変化は同形材に好ましくない変形をもたらす。切断が終了して前記切断荷重から解放されると同時に弾性的に原形に復帰するが、そのとき切断刃が後退動作に入ると同後退動作により切断済みの製品形材が再切削されかねず、再切削された形材は全く製品価値を失う。
【0014】これに対して、本発明の上記構成を備えた本発明の好ましい態様によれば、例えば長尺の形材から所定の長さの製品形材を、先ず上下バイスの間を通して、予め決められた切断位置に長尺の形材を移送して位置決めするが、このとき切断刃の設定角度は前記角度にセットされており、当然に切断刃は非切断位置である待機位置で待機している。形材の位置決めが終わると、クランパーが操作され上下バイス間で同形材を強固に把持し、次いで駆動回転している切断刃を形材の切断線に沿って走行させ、同形材を所定の長さをもつ製品形材に切断する。この切断操作が終了すると同時に、切断面離間手段が作動して製品形材の両端切断面が各切断刃から離間させる。
【0015】このとき、ほぼ同時に切断刃は後退を開始するが、その後退時には既に製品形材の両端切断面は前記切断刃の後退路と干渉しない位置まで離れているため、切断刃の後退動作によって製品形材の切断面に再切削がなされることはない。従って、切断刃が回転している状態で後退動作をしても製品形材の切断面と切断刃とが干渉することがなく、製品形材の切断面を損傷させることもない。切断刃が待機位置に戻ると、切断面離間手段が前述とは反対の動作をしてバイスを当初の形材セット位置に戻る。以上の操作が繰り返されて、長尺の形材から順次所定の長さをもつ高品質の製品形材が連続的に且つ高速に製造される。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態を図示例に基づいて具体的に説明する。本発明に係る形材の切断方法にあっては、少なくとも長尺の形材を予め決められた切断位置にてクランパにより固定して位置決めする工程と、切断刃を前記形材に向けて前進させ、切断刃が同形材を横断して切断する工程と、前記形材の切断面を、同形材を切断すべく横断した切断刃の走行路から離間させる工程と、切断刃が前記走行路を通って元の位置に後退する工程とを備えている。
【0017】図1及び図2は、本発明の代表的な1実施例を示しており、図1は形材切断後の切断刃が後退するときの状態を概略的に示した正面図、図2は同切断後のクランパーの挙動を概略的に示す横断面図である。
【0018】図示装置にあっては、円盤状の一対の回転切断刃2が製品形材1aの切断長に等しい間隔をおいて配設されており、前記一対の切断刃2が同時に作動して長尺の形材1を切断し、所定の長さの製品形材1aを得る。しかも、その切断後の両切断面の延長線を直交させるように、それぞれの切断刃2が垂直面に対して45°の傾斜角をもって設置される。従って、前記一対の切断刃2は45°の交差角をもって所定の間隔をおいて配設されており、各切断刃2の駆動源である一対のモータ3はシリンダー等の作動によって図1の紙面と直交する方向に往復動自在に支持される。
【0019】また、本実施例によれば前記切断刃2の設定角度はモータ3と共に任意に変更できると共に、一対の切断刃2の設置間隔をシリンダー5により調整変更し得る。図3は各切断刃2の設定角度と設置間隔を変更する機構の一例を概略的に示している。同図によれば、切断刃2は紙面の上下方向に2本のレール部材4に沿って往復動自在に構成されている。即ち、前記レール部材4には図示せぬ制御部からの指令により制御動作する自走式の第1シリンダー5が設けられており、その第1シリンダー5には前記レール部材4に直交させて第2シリンダー6が固設されている。第2シリンダー6のシリンダーロッド6aにはアーム7の一端が固設されており、同アーム7の他端にサーボモータ8が固設されている。このサーボモータ8の出力軸8aは前記アーム7の貫通孔に遊挿されて、その端部が切断刃2の駆動モータ3の出力軸3aと直交させて同駆動モータ3の本体3bに固設されている。
【0020】更に、本実施例によれば基台9の上方にあって、長尺の形材1の長手方向に配された上記一対の切断刃2の中間位置に本発明の特徴部をなす同形材1を長手方向に2箇所で把持固定する一対のクランパー10が設置されている。各クランパー10の代表的な構成例を図1及び図2に示している。これらの図に示すように、各クランパー10は基台9に直接設置された切断面離間用サーボモータ11と、同サーボモータ11により所望の回転数で制御回転するネジ棒12と、同ネジ棒12の回転により所望の行程を互いが接近・離反する一対のバイス支持部材13と、一対の前記支持部材13の接離動作に応じて上下動するバイス14とを備えている。
【0021】一対の前記バイス支持部材13を互いに接近・離反させるため、前記ネジ棒12は右ネジと左ネジとにより長手方向に2分されている。前記バイス支持部材13は、その各下端部が基台9の上面に前記ネジ棒12と平行に形成された摺動溝15に嵌め込まれ、前記ネジ棒12の回転によって同摺動溝15に沿って摺動自在とされている。また、一対の同バイス支持部材13の各上端は相対する側に下傾斜する傾斜端とされ、同傾斜端が前記バイス14の下面に形成された案内溝16に嵌め込まれる。
【0022】前記バイス14は断面が略コ字状をなした枠材17と、同枠材17の上枠部17aの上面に固設されたクランプ用シリンダー18と、前記上枠部17aに挿通された前記クランプ用シリンダー18のロッド端18aに固着されてなる上部バイス14aとからなり、前記枠材17の下枠部17bが下部バイスを構成する。この下部バイスである下枠部17bの下面中央を残して左右が外側に向けて上向き傾斜面をなしており、その左右の上向き傾斜面に沿って上記案内溝16が形成されており、既述したとおりこの案内溝16に沿って上記バイス支持部材13の各上端が摺動する。そのため、同バイス支持部材13の上端傾斜面と前記下枠部17bの上向き傾斜面とがなす傾斜角は一致している。
【0023】さて、以上のように構成された本実施例装置により長尺の形材1から所定の長さの製品形材1aを、両端部を45°の角度をもって同時に切断する際の操作手順を説明すると、先ず上部バイス14aと下部バイス17bとの間を通して、予め決められた切断位置に長尺の形材1を移送して位置決めする。このときの長尺形材1の移送及び位置決めは、人手によって、或いは公知の自動的な移送機構によってなされる。また、このとき切断刃2の角度設定用サーボモータ8の回転により、形材1に対する切断刃2の切断角度が45°にセットされている。また、当然に切断刃2は駆動モータ3と共に非切断位置である待機位置に戻っている。
【0024】形材1の位置決めが終わると、クランプ用シリンダー18が作動して上部バイス14aを押し下げ、下部バイス17bとの間で同形材1を強固に把持する。次いで、第2シリンダー6が作動を開始して駆動モータ3によって駆動回転している切断刃2を形材1の切断線に沿って移動させ、同形材1を切断して所定の長さをもつ製品形材1aに加工する。この切断操作が終了すると同時に、切断面離間用サーボモータ11が始動して、ネジ棒12を回転させ、同ネジ棒12に螺合する一対のバイス支持部材13を接近方向に移動させる。この一対のバイス支持部材13の接近移動により、バイス14は瞬間的に所定の距離を上方に移動して、製品形材1aの両端切断面が各切断刃2から離間する。
【0025】このとき、ほぼ同時に第2シリンダー6が後退方向に作動を開始するが、その後退動作時には既に製品形材1aの両端切断面は前記切断刃2の走行路と干渉しない位置まで離れているため、切断刃2の後退動作によって製品形材1aの切断面に再切削などがなされることはない。従って、切断刃2が回転している状態で後退動作をしても製品形材1aの切断面と切断刃2とが干渉することがなく、製品形材1aの切断面を損傷させることもない。
【0026】切断刃2が待機位置に戻ると、切断面離間用サーボモータ11は逆回転して一対のバイス支持部材13を当初の離間距離に戻し、同時にバイス14も図示せぬ引っ張りスプリングの付勢により当初の形材セット位置に戻る。以上の操作が繰り返されて、長尺の形材1から順次所定の長さをもつ製品形材1aが作られる。
【0027】図4は、本発明の他の実施例を示しており、同実施例によれば切断刃2は水平にセットされた長尺形材1を直角に横断して、順次所定の長さの製品形材1aを切断するものであり、同図において1個の切断刃2が紙面の手前から垂直方向に走行する。従って、この例では切断刃2の走行路から切断後の製品形材1aを離間させるには、同製品形材1aの切断面を切断刃2の円盤面と直交する方向に移動させる必要がある。
【0028】そこで、本実施例ではクランパー100のバイス140を長尺形材1の長手方向に沿って移動させるようにしている。そのため、前記バイス140は上記実施例と同様に、断面が略コ字状をなした枠材170と、同枠材170の上枠部170aの上面に固設されたクランプ用シリンダー180と、前記上枠部170aに挿通された前記クランプ用シリンダー180のロッド端180aに固着されてなる上部バイス140aとからなり、前記枠材170の下枠部170bが下部バイスを構成する。
【0029】しかして、前記下枠部170bはブロック状をなしており、直接基台90の上面に形成された図示を省略した摺動溝に嵌合して、同摺動溝に沿って摺動自在とされている。そして、前記下枠部170bには全体に同一方向のネジが切られたネジ棒120が螺合しており、同ネジ棒120の一端は切断面離間用のサーボモータ11の出力軸と結合されている。
【0030】いま、複数本の長尺形材1を側面同士が密着するようにして並列させ、前記切断刃2により同時に切断する場合について、同切断装置の操作手順を説明すると、先ず長尺の形材1を切断位置にセットしたのち、前記クランプ用シリンダー180を作動させて同形材1を上下バイス140a,170bにより強固に把持固定する。次いで、切断刃2を前記形材1と直交するように水平に走行させて、複数の形材1を同時に切断して製品形材1aを得る。この切断が終了すると同時に、前記切断面離間用のサーボモータ11が始動して、製品形材1aと共にバイス140を切断刃2から離間する方向(図4の右方向)に移動させる。この移動の開始とほぼ同時に切断刃2は元の待機位置に戻る。
【0031】ところで、本実施例のように複数の形材1を同一のバイス140により把持して同時に切断する場合には、既述したように、例えば各形材1には成形時に生じる回避できない誤差があるため、全ての形材1を均等な把持力をもって把持することが不可能である場合が多い。一方、切断時に形材1に作用する荷重は極めて大きく、そのため均等で且つ必要な把持力が作用していない形材1は切断中に僅かではあっても元の位置から変位しやすい。この変位した状態で切断がなされると、製品価値を失いかねない。また、例えば薄肉の形材1である場合には、切断中の切断位置の変化は同形材1に好ましくない変形をもたらす。そして、切断が終了して前記切断荷重から解放されると同時に弾性的に原形に復帰するが、そのとき切断刃2が後退動作に入ると同後退動作により切断済みの製品形材1aが再切削されかねず、再切削された形材は全く製品価値を失う。
【0032】これに対して、本発明の上記実施例による複数本の形材1を同一バイスにて把持して同時に切断加工を行う場合にあっては、全形材1の切断終了までは切断刃2は一方向に走行するだけであるため、形材1の中には僅かに変位するものがあっても許容範囲にあることから、そのまま切断を進行させるが、全形材1の切断が終了すると、バイス140と共に切断刃2が全製品形材1aの切断面から離間するため、切断刃2の後退時には切断刃2が各形材に接触することがなく、再切削などによる切断面に対する損傷の発生がない。
【0033】本発明は、要するに原材である形材1の切断後に製品形材1を切断刃2から離間手段により離すことが肝心であって、上記実施例は単なる代表例を示したに過ぎず、当業者であれば多様な変形が可能であることはいうまでもない。
【0034】
【発明の効果】以上の説明からも明らかな如く、本発明による形材の切断方法及び切断装置によれば、切断中に作用する切断荷重の影響により形材が多少の変位或いは弾性変形を生じても、切断終了直後に切断後の製品形材の切断面を離間手段により切断刃から離間させた後に、切断刃を後退させるため、後退動作中の同切断刃が製品形材の切断面と干渉することがなくなり、前記切断面が切断刃により再び切削されることがなく、切断面を損傷させることなく製品価値が失われるようなこともない。
【0035】また、本発明の上記構成により従来のような専用の治具が不要となるため、作業が簡素化でき、生産性が著しく向上し、更には切断終了後の切断刃の後退動作を高速化できるため、生産性も向上する。




 

 


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