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JP2018149661A - 定寸送り装置を備えた棒材切断機 - Google Patents

定寸送り装置を備えた棒材切断機 Download PDF

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JP2018149661A
JP2018149661A JP2017049168A JP2017049168A JP2018149661A JP 2018149661 A JP2018149661 A JP 2018149661A JP 2017049168 A JP2017049168 A JP 2017049168A JP 2017049168 A JP2017049168 A JP 2017049168A JP 2018149661 A JP2018149661 A JP 2018149661A
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Abstract

【課題】棒材の外周面に付くスリップ傷を軽減した定寸送り装置を備えた棒材切断機を提供する。【解決手段】第1の棒材把持装置2の油圧シリンダ21を作動して、把持爪22A、22Bで棒材104の外周を把持する。次に、サーボモータ6を作動して第1の棒材把持装置2を棒材切断機103に向かって所定の距離だけ移動させる。棒材104の先端面がストッパ81に当接して停止した後、第2の棒材把持装置3の空圧シリンダ31を作動して一対の把持ローラ32A、32Bで棒材104の外周を把持する。次に、固定歯82に対して可動歯83を下降させて棒材104を切断すれば、所定長さの鍛造用素材84が得られる。【選択図】図2

Description

本発明は、定寸送り装置を備えた棒材切断機に関する。更に詳しくは、丸材、管材、異形材等の軸方向に長い棒材を切断するために、棒材切断機に棒材を定寸送りするための定寸送り装置を備えた棒材切断機に関する。
素材である長い棒材を所定の長さに切断するために、鋸歯や剪断による棒材切断機が用いられている。従来の棒材切断機は、定寸送り装置によって長い棒材を所定の長さ寸法(切断長)だけ送り、次に、上記棒材切断機で切断する工程を繰り返すことにより、1本の長い棒材から所定切断長の複数の棒状素材を加工する。精密鍛造に使用する鍛造用素材を製造するために、長い棒材を所定の長さ寸法だけ軸方向に送ってストッパに当接させ、長い棒材の先端面をストッパに押圧しながら切断する拘束せん断機が知られている(特許文献1)。従来の定寸送り装置は、長い棒材を定寸送り装置のピンチローラで把持して軸方向に加圧する(特許文献2、特許文献3)。
しかし、従来のピンチローラを利用した定寸送り装置は、棒材の外周を複数のローラで強く把持し、ローラの回転で長い棒材を所定の長さ寸法だけ送り、回転するローラで棒材の先端面をストッパに押圧しながら切断する。従って、長い棒材の押圧中に、棒材の外周面にローラのスリップ傷が付く事がある。スリップ傷が棒材に付くと、後工程の精密鍛造時に製品欠陥や割れが発生して、品質不良の原因になることがあった。
特開平06−079519号公報 特開平08−318425号公報 特開2010−269388号公報
本発明は、以上のような背景で発明されたものであり、以下の目的を達成するものである。本発明の目的は、棒材の外周面に付く傷、変形等を軽減した定寸送り装置を備えた棒材切断機を提供することにある。
本発明は、前記課題を解決するために、次の手段を採る。
即ち、本発明1の定寸送り装置を備えた棒材切断機は、
本体を構成するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、軸心方向に長い棒材の外周を第1の把持部材で開閉自在に把持可能で、かつ前記軸心方向に移動自在に案内される第1の棒材把持装置と、
前記ハウジングに設けられ、前記第1の把持部材を開閉するための第1の開閉機構と、
前記ハウジングに設けられ、前記第1の開閉機構を駆動するための第1の駆動源と、
前記ハウジングに設けられ、前記第1の棒材把持装置を前記棒材の軸心に平行な方向に所定の距離だけ移動させて前記棒材を送るための送り装置と、
前記送り装置で送られた前記棒材の先端面に当接して、前記棒材を所定の位置に位置決めするためのストッパと、
前記ハウジングに設けられ、前記第1の棒材把持装置と前記ストッパとの間に配置され、前記棒材の外周を第2の把持部材で開閉自在に把持可能な第2の棒材把持装置と、
前記ハウジングに設けられ、前記第2の把持部材を開閉するための第2の開閉機構と、
前記ハウジングに設けられ、前記第2の開閉機構を駆動するための第2の駆動源と、
前記第2の棒材把持装置と前記ストッパとの間に配置され、前記位置決めされた棒材を切断するための棒材切断機とからなる。
本発明2の定寸送り装置を備えた棒材切断機は、本発明1において、前記第1の開閉機構は、前記第1の把持部材を前記棒材の軸心に対して直交する方向にを移動させる平行リンク機構であることを特徴とする。
本発明3の定寸送り装置を備えた棒材切断機は、本発明1又は2において、
前記送り装置は、前記棒材が前記ストッパに当接したときに緩衝するための衝撃緩衝手段を有する ことを特徴とする。
本発明4の棒材切断方法は、本発明1又は2の定寸送り装置を備えた棒材切断機において、前記送り装置は、前記第1の棒材把持装置に設けたボールナットと、前記ハウジングに回転自在に支持され、前記ハウジングに搭載され前記ボールナットにねじ込まれたボールネジと、前記ハウジング搭載され、前記ボールネジに連結されたサーボモータとからなることを特徴とする。
本発明の定寸送り装置を備えた棒材切断機は、第1の棒材把持装置で送られた棒材がストッパに当接して停止すると、第2の棒材把持装置で棒材を把持して棒材を停止位置に保持し、第1の棒材把持装置を開いて原位置に戻す。従って、棒材の外周面に付くスリップ傷が軽減され、後工程の精密鍛造時の製品欠陥や割れの発生が少なくなる。
図1は、本発明の定寸送り装置を備えた棒材切断機を示す全体正面図である。 図2は、図1の定寸送り装置を示す正面図である。 図3は、図2のA−A断面図である。 図4は、図2のP矢視図である。 図5は、図2のB−B断面図である。 図6は、図3のC−C断面図である。 図7は、図2のD−D断面図である。 図8は、図3のE−E断面図である。 図9は、図8のボールナット近傍の拡大断面図である。 図10は、本発明の定寸送り装置を備えた棒材切断機の定寸送り動作を示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の定寸送り装置を備えた棒材切断機を示す全体正面図である。図1に示すように、本発明の定寸送り装置を備えた棒材切断機100は、図1の右側から順に棒材送り装置101、定寸送り装置102、棒材切断機103で構成されている。図1の左右方向に長い棒材送り装置101上に長い棒材104が載置され、棒材送り装置101の左側に配置された定寸送り装置102が、棒材104を所定距離だけ棒材切断機103側に送る。棒材104の先端面は、棒材切断機103に設けられたストッパ(図示せず)に当接して停止し、棒材切断機103の固定刃と可動刃(図示せず)によって棒材104は所定長さの鍛造用素材に切断される。
図2は図1の定寸送り装置102を示す正面図、図3は図2のA−A断面図、図4は図2のP矢視図である。図5は図2のB−B断面図、図6は図3のC−C断面図、図7は図2のD−D断面図、図8は図3のE−E断面図である。図9は図8のボールナット近傍の拡大断面図である。図1から図8に示すように、定寸送り装置102は、中空で矩形箱状のハウジング1と、ハウジング1の底板11に固定されたブラケット12を有している。ブラケット12は、棒材切断機103の右側面にボルトで固定(図2参照)されている。ハウジング1には、棒材(図2に二点鎖線で示す)104の外周を把持するための第1の棒材把持装置2と第2の棒材把持装置3が取り付けられている。第2の棒材把持装置3は、第1の棒材把持装置2と棒材切断機103との間に配置され、棒材切断機103に近い方の棒材104の外周を把持する。
第1の棒材把持装置2は、油圧シリンダ(第1の駆動源)21で開閉される一対の把持爪22A、22Bを有している。油圧シリンダ21はトラニオン型の油圧シリンダであり、図2で見てL字形の支持板23の水平部に油圧シリンダ21の軸部211が揺動可能に軸支されている。支持板23は、図7に示すように、上下方向に二分割された一対の支持板23A、23Bで構成され、図7の左右方向の中央部が接続されて一体化されている。図3、図6、図7に示すように、支持板23A、23Bには2本の円柱状の支持軸24A、24Bが固定されている。上下に配置された支持軸24A、24Bは、棒材104の軸心を挟んで図3に示すように、上下方向に対称位置に配置されている。上側の支持軸24Aには、レバー25Aと扇型のセグメントギヤ26Aが揺動可能に軸支されている。同様に、下側の支持軸24Bには、レバー25B、扇型のセグメントギヤ26Bが揺動可能に軸支されている。レバー25Aとセグメントギヤ26Aがボルトで固定され、レバー25Bとセグメントギヤ26Bがボルトで固定されて一体化されている。上側のセグメントギヤ26Aの歯と下側のセグメントギヤ26Bの歯が噛み合っている。
油圧シリンダ21のピストンロッド212の先端が上側のレバー25Aの上端にピン213で連結されている。上側のレバー25Aの左端は、爪ホルダ27Aにピン271Aで連結されている。また、下側のレバー25Bの左端が爪ホルダ27Bにピン271Bで連結されている。爪ホルダ27A、27Bには、棒材104の軸心側に前記した把持爪22A、22Bが各々ボルトで固定されている。把持爪22A、22Bは、棒材104の軸芯側がV字形に形成されている。爪ホルダ27Aの上端(図2で見て)が、支持板23Bの上端と平板状のレバー28Aと連結されている。上側のレバー28Aの右端は支持板23Bの上端とピン281Aで連結され、レバー28Aの左端は爪ホルダ27Aの上端とピン282Aで連結されている(図2参照)。ピン282Aは、爪ホルダ27Aの上端に固定された平板272Aに軸支されている。同様に、爪ホルダ27Bの下端(図2で見て)が、支持板23Bの下端と平板状のレバー28Bで連結されている。下側レバー28Bの右端は、支持板23Bの下端とピン281Bで連結され、レバー28Bの左端は爪ホルダ27Bの下端とピン282Bで連結されている(図2参照)。ピン282Bは、爪ホルダ27Bの下端に固定された平板272Bに軸支されている。
図2に示すように、支持板23B、レバー25A、爪ホルダ27A、平板272A、レバー28Aで構成される上側のリンク機構(第1の開閉機構)は四節リンク機構を形成している。同様に、支持板23B、レバー25B、爪ホルダ27B、平板272B、レバー28Bで構成される下側のリンク機構(第1の開閉機構)も四節リンク機構を形成している。下側の四節リンク機構に示すように、対向するリンクの長さが同一(L1=L2、L3=L4)なので、下側の四節リンク機構は平行リンク機構を形成している。上側の四節リンク機構も下側と同様に、対向するリンクの長さが同一なので、平行リンク機構を構成している。
従って、油圧シリンダ21が作動してピストンロッド212が前進すると、レバー25Aが支持軸24Aを中心にして反時計方向(図2、図6で見て)に揺動する。レバー25Aの揺動運動がセグメントギヤ26Aを介してセグメントギヤ26Bに伝達され、レバー25Bも支持軸24Bを中心にして時計方向(図2、図6で見て)に揺動する。その結果、爪ホルダ27A、爪ホルダ27Bは、棒材104の軸心に対して直交状態を保ったまま棒材104の軸心に直交する方向の内側に移動して閉じ、把持爪22A、22Bで棒材104の外周を把持する。また、油圧シリンダ21のピストンロッド212が後退すると、爪ホルダ27A、爪ホルダ27Bは、棒材104の軸心に対して直交状態を保ったまま棒材104の軸心に直交する方向の外側に移動して、把持爪22A、22Bが棒材104の外周から離れる方向に移動して開く。図6に示すように、棒材104の軸芯位置には、ガイドブッシュ71、72が取り付けられている。ガイドブッシュ71は支持板23にボルトで固定され、ガイドブッシュ72は右側板14にボルトで固定されている。ガイドブッシュ71、72は定寸送り装置102を通る棒材104を案内して、棒材104が円滑に送られるようにしている。
図3、図7、図8に示すように、ハウジング1の左側板(棒材切断機103側の側板)13と右側板14の間には、2本の案内軸4、4が固定されている。案内軸4、4は、図7、図8の左右方向(水平方向)に長い円柱状で、上下方向(垂直方向)に離間して平行に配置されている。案内軸4、4には、円筒状のリニアベアリング41、41が各々摺動可能に外嵌している。リニアベアリング41、41には循環する鋼球が内蔵されて、案内軸4、4に沿ってリニアベアリング41、41を円滑に摺動させる。また、ハウジング1の左側板13と右側板14の間には、1本のボールネジ5が回転可能に軸支されている。
ボールネジ5は、案内軸4、4の上下方向の中間位置に配置され、案内軸4、4に平行(水平方向)に配置されている。ボールネジ5にはボールナット51が外嵌している。ボールナット51には循環する鋼球が内蔵されて、回転するボールネジ5に沿ってボールナット51を円滑に摺動させる。右側板14には、下側の案内軸4の下部にサーボモータ6が取り付けられている。サーボモータ6の出力軸61にはプーリ62が固定され、ボールネジ5の右端に固定されたプーリ63とベルト64で接続されている。従って、サーボモータ6の出力軸61の回転がボールネジ5に伝達され、ボールナット51がボールネジ5に沿って移動する。
図3、図8に示すように、ボールナット51は円筒状のピストン52にボルトで固定され、ピストン52は円筒状のシリンダ53のシリンダ室54に摺動可能に内嵌している。図9に示すように、シリンダ室54には圧縮空気が常時供給されている。従って、ピストン52は、図8、図9の右方向に常時押圧され、ピストン52の左端にねじ込まれたナット55がシリンダ53の左端面に当接して、ピストン52の右方向への移動を止めている。シリンダ53、リニアベアリング41、41は板状の連結板56によってボルトで連結されている。さらに連結板56は、第1の棒材把持装置2の支持板23Aにボルトで連結されている。
サーボモータ6の回転でボールナット51が移動すると、シリンダ53はシリンダ室54内の圧縮空気を介してボールナット51によって押されて移動する。シリンダ53はリニアベアリング41、41を介して案内軸4、4に案内されて移動し、連結板56でシリンダ53に連結された第1の棒材把持装置2も案内軸4、4に案内されて移動する。第1の棒材把持装置2で送られた棒材104の先端面がストッパに当接すると、当接した時の衝撃がシリンダ53からシリンダ室54内の空気に伝わり、シリンダ室54内の空気が圧縮されて衝撃を緩和する。本発明の実施の形態では、シリンダ室54に圧縮空気を常時供給しているが、シリンダ室54に空気を密封してもよい。また、シリンダ室54に油圧を常時供給したり、シリンダ室54に油等の流体を密封してもよい。サーボモータ6、ボールネジ5、ボールナット51、案内軸4、4、リニアベアリング41、41等が本発明の実施の形態の送り装置を構成し、第1の棒材把持装置2を棒材104の軸心に平行な方向に所定の距離だけ移動させて棒材104を送る。
図4、図6、図7に示すように、第2の棒材把持装置3は、空圧シリンダ(第2の駆動源)31で開閉される一対の把持ローラ32A、32Bを有している。空圧シリンダ31はクレビス型の空圧シリンダで、図7で見てハウジング1の左側板13の外側面に取付金具33が固定され、この取付金具33に空圧シリンダ31の軸部311が揺動可能に軸支されている。ハウジング1の左側板13には、矩形の窓15が形成され、棒材104が窓15を通して棒材切断機103側に送られる。左側板13の外側面には窓15にまたがって支持金具34が固定され、この支持金具34にピニオン軸35A、35Bが回転可能に軸支されている。ピニオン軸35A、35Bは垂直方向に配置され、棒材104の軸心を挟んで図4の左右両側に配置されている。ピニオン軸35A、35Bの上端にはピニオン36A、36Bが固定され、ピニオン36Aとピニオン36Bが噛み合っている。一方のピニオン36Bにはレバー37が一体的に形成され、空圧シリンダ31のピストンロッド312の先端がレバー37にピン313で連結されている。
従って、空圧シリンダ31が作動してピストンロッド312が前進すると、レバー37、ピニオン36Bが反時計方向(図7で見て)に回転する。また、ピニオン36Aは時計方向(図7で見て)に回転する。ピニオン軸35Aの下端には、ピニオン軸35Aに対して偏芯したローラ軸38Aが一体的に形成され、ローラ軸38Aの下端に把持ローラ32Aが回転可能に軸支されている。同様に、ピニオン軸35Bの下端には、ピニオン軸35Bに対して偏芯したローラ軸38Bが一体的に形成され、ローラ軸38Bの下端に把持ローラ32Bが回転可能に軸支されている。従って、空圧シリンダ31が作動すると、把持ローラ32A、32Bが棒材104の軸芯に対して棒材104を把持する方向又は把持を解除する方向に揺動する。ピニオン36A、ピニオン36B、ピニオン軸35A、35B、ローラ軸38A、38B等が第2の開閉機構を構成している。
[定寸送り装置102を備えた棒材切断機100の定寸送り動作]
図10は、本発明の定寸送り装置102を備えた棒材切断機100の定寸送り動作を示す説明図である。図10(a)に示すように、第2の棒材把持装置3の一対の把持ローラ32A、32Bは、棒材104の把持を解除している。また、第1の棒材把持装置2は、図10(a)で右端の原位置に停止している。この状態で第1の棒材把持装置2の油圧シリンダ21を作動して、把持爪22A、22Bで棒材104の外周を把持する。次に、図10(b)に示すように、サーボモータ6を作動して第1の棒材把持装置2を棒材切断機103に向かって(図10(b)の左方向)所定の距離だけ移動させる。棒材104の先端面がストッパ81に当接して停止します。
次に、第2の棒材把持装置3の空圧シリンダ31を作動して一対の把持ローラ32A、32Bで棒材104の外周を把持する。従って、棒材104はストッパ81に当接して停止した状態を維持されている。棒材104の先端面がストッパ81に当接した時の衝撃は、シリンダ室54内の空気が圧縮されて緩和されるため、第1の棒材把持装置2の把持爪22A、22Bと棒材104の外周面との間のスリップ傷が軽減される。次に、図10(c)に示すように、固定歯82に対して可動歯83を下降させて棒材104を切断すれば、所定長さの鍛造用素材84が得られる。可動歯83が棒材104に接触する瞬間に、第1の棒材把持装置2の油圧シリンダ21を作動して、把持爪22A、22Bを開きながら、サーボモータ6を作動して、第1の棒材把持装置2を棒材切断機103から離れる方向(図10(c)の右方向)に移動させて、図10(a)に示す右端の原位置に戻して停止させる。
次に、第2の棒材把持装置3の空圧シリンダ31を作動して、一対の把持ローラ32A、32Bを開いて棒材104の把持を解除する。このようにして、上記した図10(a)から図10(c)の工程を繰り返し、必要な数量の鍛造用素材84を製造することができる。本発明の棒材切断機100の定寸送り装置102は、棒材104がストッパ81に当接して停止すると、第2の棒材把持装置3の把持ローラ32A、32Bで棒材104を把持して棒材104を停止位置に保持する。第2の棒材把持装置3は、棒材104の切断時の反動で材料が大きく後退するのを防ぐことができる。切断時の反動で大きく材料が後退すると、次の切断の送り込み量が不足することになる。以上の説明で理解されるように、棒材104の外周面に付くスリップ傷が軽減され、後工程の精密鍛造時の製品欠陥や割れの発生が少なくなる。
[その他の実施の形態]
前述した棒材104の送り装置は、ボールネジ5、ボールナット51、及びサーボモータ6を用いたものであった。しかしながら、棒材104の送り装置空気圧等の流体圧で駆動されるディジタル駆動制御可能な流体圧シリンダ装置であっても良い。また、この送り装置は、棒材104がストッパー81に当接したとき、衝撃がシリンダ53からシリンダ室54内の空気に伝わり、シリンダ室54内の空気が圧縮されて衝撃を緩和するものである。この説明から理解されるように、空気圧に換えて、この衝撃緩衝手段はスプリング、油等の液体であっても良い。
100…定寸送り装置を備えた棒材切断機
101…棒材送り装置
102…定寸送り装置
103…棒材切断機
104…棒材
1…ハウジング
11…底板
12…ブラケット
13…左側板
14…右側板
15…窓
2…第1の棒材把持装置
21…油圧シリンダ
211…軸部
212…ピストンロッド
213…ピン
22A、22B…把持爪
23…支持板
23A、23B…支持板
24A、24B…支持軸
25A、25B…レバー
26A、26B…セグメントギヤ
27A、27B…爪ホルダ
271A、271B…ピン
272A、272B…平板
28A、28B…レバー
281A、282A…ピン
281B、282B…ピン
3…第2の棒材把持装置
31…空圧シリンダ
311…軸部
312…ピストンロッド
313…ピン
32A、32B…把持ローラ
33…取付金具
34…支持金具
35A、35B…ピニオン軸
36A、36B…ピニオン
37…レバー
38A、38B…ローラ軸
4…案内軸
41…リニアベアリング
5…ボールネジ
51…ボールナット
52…ピストン
53…シリンダ
54…シリンダ室
55…ナット
56…連結板
6…サーボモータ
61…出力軸
62…プーリ
63…プーリ
64…ベルト
71、72…ガイドブッシュ
81…ストッパ
82…固定歯
83…可動歯
84…鍛造用素材

Claims (4)

  1. 本体を構成するハウジングと、
    前記ハウジングに設けられ、軸心方向に長い棒材の外周を第1の把持部材で開閉自在に把持可能で、かつ前記軸心方向に移動自在に案内される第1の棒材把持装置と、
    前記ハウジングに設けられ、前記第1の把持部材を開閉するための第1の開閉機構と、
    前記ハウジングに設けられ、前記第1の開閉機構を駆動するための第1の駆動源と、
    前記ハウジングに設けられ、前記第1の棒材把持装置を前記棒材の軸心に平行な方向に所定の距離だけ移動させて前記棒材を送るための送り装置と、
    前記送り装置で送られた前記棒材の先端面に当接して、前記棒材を所定の位置に位置決めするためのストッパと、
    前記ハウジングに設けられ、前記第1の棒材把持装置と前記ストッパとの間に配置され、前記棒材の外周を第2の把持部材で開閉自在に把持可能な第2の棒材把持装置と、
    前記ハウジングに設けられ、前記第2の把持部材を開閉するための第2の開閉機構と、
    前記ハウジングに設けられ、前記第2の開閉機構を駆動するための第2の駆動源と、
    前記第2の棒材把持装置と前記ストッパとの間に配置され、前記位置決めされた棒材を切断するための棒材切断機と
    からなる定寸送り装置を備えた棒材切断機。
  2. 請求項1に記載の定寸送り装置を備えた棒材切断機において、
    前記第1の開閉機構は、前記第1の把持部材を前記棒材の軸心に対して直交する方向にを移動させる平行リンク機構である
    ことを特徴とする定寸送り装置を備えた棒材切断機。
  3. 請求項1又は2に記載の定寸送り装置を備えた棒材切断機において、
    前記送り装置は、前記棒材が前記ストッパに当接したときに緩衝するための衝撃緩衝手段を有する
    ことを特徴とする定寸送り装置を備えた棒材切断機。
  4. 請求項1又は2に記載の定寸送り装置を備えた棒材切断機において、
    前記送り装置は、
    前記第1の棒材把持装置に設けたボールナットと、
    前記ハウジングに回転自在に支持され、前記ハウジングに搭載され前記ボールナットにねじ込まれたボールネジと、
    前記ハウジング搭載され、前記ボールネジに連結されたサーボモータと
    からなることを特徴とする定寸送り装置を備えた棒材切断機。
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