(57)【要約】【課題】連続搬送されてくる金属材料を搬送状態で高速切断し得る簡易な構造の走行切断機を提供すること。【解決手段】金属材料Ｗを連続搬送する搬送機構１１と、金属材料Ｗの搬送速度と同期した回転速度で正転方向に回転する駆動モータ２１と、駆動モータ２１の回転をクランク軸３９に伝達する動力伝達機構２７と、ハンマ５１を所定の回転半径で回転運動させるクランク機構４９と、金属材料Ｗの搬送方向Ａに沿って往復運動するスライドフレーム６５とハンマ５１の衝突を受けて切断刃６１を上下動させる加工ヘッド５５とを備えた切断機構６３と、を具備すること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行切断機であって、
所定の断面形状に成形された金属材料を連続的に搬送する搬送機構と、
前記金属材料の搬送速度と同期した回転速度で所定方向に回転する駆動モータと、
前記駆動モータの出力軸の回転をクランク軸に伝達する動力伝達機構と、
前記クランク軸に伝達された回転に基づいてクランクピンに取り付けられるハンマを所定の回転半径で回転運動させるクランク機構と、
前記ハンマの回転運動に基づいて前記金属材料の搬送方向に沿って往復運動するスライドフレームと前記スライドフレームによって支持されてスライドフレームと一体になって往復運動すると共に、前記ハンマの衝突を受けて切断刃を上下動させる加工ヘッドとを備えた切断機構と、を具備していることを特徴とする走行切断機。
【請求項２】
前記ハンマの回転半径は、ハンマが下死点に来た時に、前記加工ヘッドに衝突して切断刃を切断位置まで押し下げ、前記切断位置の前後では前記加工ヘッドに対して前記ハンマが徐々に接近、離反するように設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の走行切断機。
【請求項３】
前記加工ヘッドは、基台上に敷設されているスライドレールに沿って往復運動するスライドベースと、該スライドベースから立ち上げられているガイドロッドに沿って上下動し下面に切断刃が取り付けられている昇降ベースとを備えており、
前記昇降ベースは、スライドベースとの間に設けられている付勢手段の付勢力によって、前記切断刃が前記金属材料に作用しない退避位置に位置するように上方に付勢されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の走行切断機。
【請求項４】
前記切断機構の走行速度は、前記金属材料に作用した前記切断刃が金属材料の搬送速度と同一の速度で移送されるように設定されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の走行切断機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行切断機に係り、特に所定の断面形状に成形されて連続的に搬送されてくる金属材料を、金属材料の搬送速度と同期させた状態で所定の長さに切断することができる走行切断機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の断面形状に成形されて連続的に搬送されてくる金属材料を切断するために、走行切断機が使用されている。走行切断機は金属材料を切断するための切断機構と、上記切断機構を金属材料の搬送方向に沿って走行させるための走行機構と、を備えている。そして、従来の走行切断機としては、例えばサーボモータを正転方向と逆転方向とに回転させ、切断刃を備えた切断機構を金属材料の搬送方向に沿って往復運動させることによって、連続的に搬送されてくる金属材料の切断を行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来例には以下のような問題点があった。すなわち、上述したように金属材料を連続的に搬送させた状態で切断するためには、サーボモータの正転方向と逆転方向との切り替えを高速で行わなければならない。しかし、サーボモータの回転方向の切替制御を高速で行うと、サーボモータにかかる負荷が大きくなり、サーボモータの寿命を短くしてしまうという問題があった。そこで実際は上記サーボモータにかかる大きな負荷を避けるために、サーボモータの回転方向の切替制御の高速化は実行されていなかった。このような背景から、サーボモータにかかる負荷を小さくして、金属材料の高速切断を可能にする走行切断機の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消する走行切断機を提供することを目的とし、所定の断面形状に成形された金属材料を連続的に搬送する搬送機構と、前記金属材料の搬送速度と同期した回転速度で所定方向に回転する駆動モータと、前記駆動モータの出力軸の回転をクランク軸に伝達する動力伝達機構と、前記クランク軸に伝達された回転に基づいてクランクピンに取り付けられるハンマを所定の回転半径で回転運動させるクランク機構と、前記ハンマの回転運動に基づいて前記金属材料の搬送方向に沿って往復運動するスライドフレームと前記スライドフレームによって支持されてスライドフレームと共に往復運動すると共に、前記ハンマの衝突を受けて切断刃を上下動させる加工ヘッドとを備えた切断機構と、を具備する、という構成を採っている。
【０００５】
また、前記ハンマの回転半径はハンマが下死点に来た時に、前記加工ヘッドに衝突して切断刃を切断位置まで押し下げ、前記切断位置の前後では前記加工ヘッドに対して前記ハンマが徐々に接近、離反するように設定されている、という構成を採っている。
【０００６】
また、前記加工ヘッドは、基台上に敷設されるスライドレールに沿って往復運動するスライドベースと、該スライドベースから立ち上げられているガイドロッドに沿って上下動し、下面に切断刃が取り付けられている昇降ベースとを備えており、前記昇降ベースはスライドベースとの間に縮設されている付勢手段の付勢力によって前記切断刃が前記金属材料に作用しない退避位置に位置するように常時付勢されている、という構成を採っている。
【０００７】
更に、前記切断機構の走行速度は、前記金属材料に作用した前記切断刃が金属材料の搬送速度と同一の速度で移送されるように設定されている、という構成を採っている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、クランク機構との併用によって駆動モータが常に所定方向（たとえば、正転方向）で回転するように制御されているから、駆動モータを正転方向と逆転方向に切り替える必要がない。したがって、駆動モータにかかる負荷が小さくなり、駆動モータの寿命を長くして金属材料の高速切断を可能にし、生産性を向上させる。また、駆動モータの回転速度を金属材料の搬送速度と同期させることによって金属材料の連続的な搬送を維持しながら、金属材料を所望の長さに高速切断することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の走行切断機のハンマが下死点に位置している状態の左側面側から見た軸方向断面図である。
【図２】図１における領域Ｐの拡大図である。
【図３】本発明の走行切断機のハンマが下死点に位置している状態の正面図である。
【図４】本発明の走行切断機のハンマが下死点に位置している状態で、手前の軸受と支持フレームの一部を取り外した状態を示す正面図である。
【図５】本発明の走行切断機のハンマが中間位置にある状態の左側面側から見た軸方向断面図である。
【図６】図５における領域Ｑの拡大図である。
【図７】本発明の走行切断機のハンマが中間位置にある状態の正面図である。
【図８】本発明の走行切断機のハンマが中間位置にある状態で、手前の軸受と支持フレームの一部を取り外した状態を示す正面図である。
【図９】本発明の走行切断機のハンマが上死点にある状態の左側面側から見た軸方向断面図である。
【図１０】図９における領域Ｒの拡大図である。
【図１１】本発明の走行切断機のハンマが上死点にある状態の正面図である。
【図１２】本発明の走行切断機のハンマが上死点にある状態で、手前の軸受と支持フレームの一部を取り外した状態を示す正面図である。
【図１３】ハンマと昇降ベースの移動軌跡を示す軸方向拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［全体概要］
本発明に係る走行切断機は、所定の断面形状に成形された金属材料を連続的に搬送する搬送機構と、前記金属材料の搬送速度と同期した回転速度で正転方向に回転する駆動モータと、前記駆動モータの出力軸の回転をクランク軸に伝達する動力伝達機構と、前記クランク軸に伝達された回転に基づいてクランクピンに取り付けられるハンマを所定の回転半径で回転運動させるクランク機構と、前記ハンマの回転運動に基づいて前記金属材料の搬送方向に沿って往復運動するスライドフレームと前記スライドフレームによって支持されてスライドフレームと共に往復運動すると共に、前記ハンマの衝突を受けて切断刃を上下動させる加工ヘッドとを備えた切断機構と、から構成されている。以下、図面を参照しながら本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
［実施形態］
本発明の実施形態について、図１〜１３を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態に係る走行切断機１は、基台３上に正面から見て門型をした支持フレーム５を立ち上げると共に、基台３の後方に支持台７を設置することによって機枠９が構成されている。そして、上記機枠９に対して以下述べる各構成部材が設けられている。
【００１２】
［搬送機構］
基台３の搬送方向Ａの下流位置に金属材料Ｗを挾持して搬送方向Ａに連続的に搬送する搬送機構１１が設けられている。搬送機構１１は搬送モータ１３と、搬送モータ１３の回転を駆動ローラ１５に伝達する動力伝達手段１７と、金属材料Ｗを上下から挟持する上記駆動ローラ１５と従動ローラ１９とを備えることによって構成されている。なお、図示はしないが、走行切断機１の上流側にも、金属材料Ｗを走行切断機に向けて搬送する搬送手段が設けられている。
【００１３】
また、本実施形態では金属材料Ｗとして断面形状が一様な弓形形状に成形された長尺な金属材料を使用しており、該金属材料Ｗを所定の長さに切断することによって連結してシャッターを構成する際の主要なシャッターの構成部品に加工される。
【００１４】
［駆動モータ］
駆動モータ２１は、上述した支持台７上に設けられており、出力軸２３が手前に向くように配置されている。そして、駆動モータ２１の回転速度は、上述した搬送モータ１３の搬送速度と同期が取られており、金属材料Ｗの搬送方向Ａに沿って切断機構２５が金属材料Ｗの搬送速度と同一の走行速度で走行できるように設定されている。
【００１５】
［動力伝達機構］
動力伝達機構２７は、前記駆動モータ２１の出力軸２３に対してカップリング２９を介して接続される駆動軸３１と、この駆動軸３１に対して設けられる小径の駆動ギヤ３３と、この駆動ギヤ３３に噛み合う大径の従動ギヤ３５と、キー３７を介して上記従動ギヤ３５と一体に回転する後述するクランク機構４９の構成部材でもあるクランク軸３９と、を備えることによって構成されている。
【００１６】
そして、上記駆動軸３１は、上記駆動ギヤ３３を挟んだ前後の２個所において軸受４１、４１によって自由回転可能な状態で支持フレーム５に支承されており、上記クランク軸３９は、上記従動ギヤ３５を挟んだ基端側の２個所と、２本のクランクアーム４３、４３とクランクピン４５を挟んだ先端部の１個所との計３個所において軸受４７、４７、４７によって自由回転可能な状態で同じく支持フレーム５に支承されている。
【００１７】
［クランク機構］
クランク機構４９は、上述したクランク軸３９と、該クランク軸３９のクランクピン４５に対して自由回転可能な状態で取り付けられるハンマ５１と、を備えることによって構成されている。
【００１８】
ハンマ５１は、クランクピン４５と外嵌する嵌合穴５３が前後方向に貫通するように設けられているブロック状の部材であり、下端部には、後述する加工ヘッド５５の上部に設けられる当接部５７に直接衝突して、加工ヘッド５５を下方に押し下げる押圧作用部５９が設けられている。
【００１９】
また、上記ハンマ５１の回転半径は、上述したクランクアーム４３、４３の長さによって実質的に設定されており、ハンマ５１が図１〜４に示す下死点に来た時に、上記加工ヘッド５５に衝突して、加工ヘッド５５に取り付けられている切断刃６１を金属材料Ｗを切断し得る切断位置まで押し下げられることができるように構成されている。
【００２０】
また、上記切断位置の前後では加工ヘッド５５に対してハンマ５１が徐々に接近、離反するように作用し、更に、図５〜８に示すクランクアーム４３、４３が水平状態になる中間位置、図９〜１２に示すハンマ５１が上死点に到達した退避位置、図５〜８と１８０°反対側の中間位置を経て、再びハンマ５１は切断位置に至る、円軌道上を繰り返し移動できるように構成されている。
【００２１】
［切断機構］
切断機構２５は、上記ハンマ５１の回転運動に基づいて金属材料Ｗの搬送方向Ａに沿って往復運動するスライドフレーム６５と、上記スライドフレーム６５によって支持されてスライドフレーム６５と一体になって往復運動すると共に、上記ハンマ５１の衝突を受けて切断刃６１を上下動させる加工ヘッド５５とを備えることによって構成されている。
【００２２】
スライドフレーム６５は、支持フレーム５の背面板の上部に設けられているガイドレール６７に案内されて金属材料Ｗの搬送方向Ａに沿って往復運動する可動フレームである。
【００２３】
また、上記スライドフレーム６５の往復運動を生起させるための動力はクランク軸３９の回転に伴なうハンマ５１の回転運動を利用しており、スライドフレーム６５の往復ストロークは、ハンマ５１の回転半径の２倍になっている。
【００２４】
また、上記スライドフレーム６５の下端部には、次に述べる加工ヘッド５５の構成部材にもなっている矩形平板状のスライドベース７１が設けられている。
【００２５】
加工ヘッド５５は、基台３上に敷設されている２本のスライドレール７３、７３に沿って往復運動するスライドベース７１と、該スライドベース７１から立ち上げられているガイドロッド７５に沿って上下動し、下面に切断刃６１が取り付けられている昇降ベース７７と、を備えている。
【００２６】
スライドベース７１の下面には上記スライドレール７３と係合するスライドブロック７９が一例として３個ずつ計６個設けられており、スライドベース７１の上面には上述したガイドロッド７５が複数本立ち上げられている。
【００２７】
昇降ベース７７は、幾分肉厚な矩形平板状の部材によって構成されており、該昇降ベース７７の上面には、上述した当接部５７が設けられている。また、昇降ベース７７の下面には、上記ガイドロッド７５と嵌合するロッドホルダ８１と金属材料Ｗに直接作用する切断刃６１とが設けられている。また、該ロッドホルダ８１の下面と、スライドベース７１の上面との間には、上記ガイドロッド７５に外嵌する付勢手段の一例である圧縮コイルバネ８３が縮設されている。
【００２８】
そして、上記昇降ベース７７は、上記圧縮コイルバネ８３の付勢力によって、上記切断刃６１が金属材料Ｗに作用しない退避位置に無負荷状態において位置するように常時、上方に付勢されている。
【００２９】
切断刃６１は切断する金属材料Ｗの形状や大きさに合わせて交換され、当該金属材料Ｗの切断に適した刃先形状と刃幅を有する切断刃６１が使用される。
【００３０】
［作用］
次に、本実施形態に係る走行切断機１の具体的作用について、金属材料Ｗの一連の切断工程の流れに従って説明する。
【００３１】
ロール成形機などによって成形された金属材料Ｗは、走行切断機の上流側に設置されている搬送手段（図示略）によって搬送される。そして、金属材料Ｗの先端部も駆動ローラ１５と従動ローラ１９との間に挟持させた状態になる。
【００３２】
また、上記搬送モータ１３の回転と連動して、駆動モータ２１が所定の回転速度で同期回転するようになる。例えば、図９〜１２及び図１３中、クランクアーム４３が時計の９時の位置、すなわち実線で示すハンマ５１が左側（上流側）の中間点に位置している状態を始発位置とした場合には、上記動力伝達手段１７を介して駆動モータ２１の動力が伝達されたクランク軸３９は、図１１、１２中、反時計方向（正転方向）に回転するから、スライドフレーム６５は一旦搬送方向Ａの下流側に向けて移動した後、ハンマ５１が図５〜８及び図１３中右側（下流側）の中間点に達した状態を境にして移動方向を変え、搬送方向Ａの上流側に向けて移動するようになる。このような動きが繰り返される。
【００３３】
以上のようなクランク軸３９とクランクアーム４３の動きに伴い、ハンマ５１は以下のように移動する。すなわち、クランクアーム４３が９時の位置にあるときには、ハンマ５１は上下方向の中間点に位置している。そして、更にクランク軸３９が反時計方向に回転すると、クランクアーム４３が６時の位置に近づくことでハンマ５１が下死点に近づき、図１〜４及び図１３中の２点鎖線で示すようにハンマ５１下面の押圧作用部５９が加工ヘッド５５における昇降ベース７７上面の当接部５７に当接するようになり、昇降ベース７７を圧縮コイルバネ８３の付勢力に抗して下方に押し下げて下方に位置する金属材料Ｗを切断刃６１によって切断する。
【００３４】
尚、金属材料Ｗの切断中もスライドフレーム６５の搬送方向Ａに向けての移動は継続しており、金属材料Ｗを連続的に搬送した状態での金属材料Ｗの高速切断を可能にしている。
【００３５】
また、本実施形態では昇降ベース７７の押し下げ手段として円軌道上を回転運動するハンマ５１を使用しており、上記切断位置の前後では、加工ヘッド５５に対してハンマ５１が徐々に接近、離反するように移動し、金属材料Ｗに対する円滑な切断を可能にしている。
【００３６】
クランク軸が更に回転するとクランクアーム４３は上記したように、右側の中間点に移動し、昇降ベース７７はハンマ５１による当接状態が解除され、圧縮コイルバネ８３による付勢力によって上昇し、当初の退避位置に戻る。そして、ハンマ５１は加工ヘッド５５から離反して図５〜８及び図１３中、１点鎖線で示す中間位置を経て、クランクアーム４３が１２時の位置に到達することで、図９〜１２及び図１３中、実線で示す上死点に到達する。そして、更にクランクアーム４３が回転して９時の位置に到達すること、１サイクルが完了する。
【００３７】
また、クランク軸３９は、引き続き正転方向に回転するから、スライドフレーム６５は、ハンマ５１が下死点に達した図１〜４及び図１２の２点鎖線で示す切断位置から引き続き、搬送方向Ａに向けて移動する。そして、ハンマ５１が図５〜８及び図１３の１点鎖線で示す中間点に達した状態を境にして移動方向を変え、搬送方向Ａの上流側に向けて移動するようになる。尚、クランク軸３９の角速度が一定であると、スライドフレーム６５の搬送方向Ａに沿った速度は常に変化してしまうこととなる。これでは、切断中にスライドフレーム６５の移動速度と金属材料Ｗの搬送速度との間に差異が生じてしまう。このため、本実施形態では、金属材料Ｗを切断している間は、スライドフレーム６５が金属材料Ｗの搬送速度に同期するように、角速度の制御を行っている。具体的には、クランクアーム４３が９時の位置付近にあるときにはクランク軸３９の角速度を大きく設定し、一方クランクアーム４３が６時付近の位置にある時には角速度を小さく設定する。そして、クランクアームが３時の位置に向かうに従って再びクランク軸の角速度を大きくしてゆく。これによって、切断中の切断刃６１が移動する金属材料Ｗの搬送速度と同期し、相対速度零の状態で切断を行える。
【００３８】
尚、スライドフレーム６５が搬送方向Ａの上流側に向けて移動している時は、ハンマ５１は加工ヘッド５５から離間し、切断刃６１は退避位置に位置しているから、金属材料Ｗの搬送方向Ａへの連続的な搬送の妨げにはなっていない。
【００３９】
以上説明したように本実施形態によれば、クランク機構４９との併用によって駆動モータ２１が常に正転方向で回転方向で回転するように制御されているから、駆動モータ２１を正転方向と逆転方向とに切り替えなくてもスライドフレーム６５を金属材料Ｗの搬送方向に沿って往復運動させることが可能になる。
【００４０】
したがって、駆動モータ２１にかかる負荷が小さくなり、駆動モータ２１の寿命を長くして金属材料Ｗの高速切断を可能にして生産性を向上させることができる。また、駆動モータ２１の回転速度を金属材料Ｗの搬送速度と同期させることによって金属材料Ｗの連続的な搬送を維持しながら、金属材料Ｗを所望の長さに高速切断することが可能になる。
【００４１】
尚、本発明の走行切断機１は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、部分的構成の変更や省略等を行うことも可能である。例えば、本発明の走行切断機１は、金属材料Ｗを完全に切断して２分割する場合の他、金属材料Ｗの一部に溝やスリットあるいは切欠き等を形成する部分切断の目的で使用することが可能である。また、昇降ベース７７を上方の退避位置に付勢している付勢手段は圧縮コイルバネ８３に限られない。例えば、ガイドロッド７５の一部をオイルダンパやエアダンパ等によって構成し、上記圧縮コイルバネ８３の付勢力を更に増強することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、形鋼材やサッシのフレームあるいはシャッターの連結要素となる部品等、所定の断面形状に成形された長尺な金属材料を所定の長さに切断する場合に使用される走行切断機の製造、使用分野等で利用でき、特に金属材料を連続的に搬送している状態で金属材料を高速切断したい場合に利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００４３】
１  走行切断機
３  基台
５  支持フレーム
７  支持台
９  機枠
１１  搬送機構
１３  搬送モータ
１５  駆動ローラ
１７  動力伝達手段
１９  従動ローラ
２１  駆動モータ
２３  出力軸
２５  切断機構
２７  動力伝達機構
２９  カップリング
３１  駆動軸
３３  駆動ギヤ
３５  従動ギヤ
３７  キー
３９  クランク軸
４１  軸受
４３  クランクアーム
４５  クランクピン
４７  軸受
４９  クランク機構
５１  ハンマ
５３  嵌合穴
５５  加工ヘッド
５７  当接部、
５９  押圧作用部
６１  切断刃
６５  スライドフレーム
６７  ガイドレール
６９  リニアガイド
７１  スライドベース
７３  スライドレ−ル
７５  ガイドロッド
７７  昇降ベース
７９  スライドブロック
８１  ロッドホルダ
８３  圧縮コイルバネ（付勢手段）
Ａ  搬送方向
Ｗ  金属材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011101936.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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