(57)【要約】      （修正有）【課題】パイプに撓みを生じさせずに切断することができるパイプ切断装置及び切断方法を提供する。【解決手段】パイプＰの内部にスライド挿入する角錐形状のマンドレル１０を設ける。該マンドレル１０の周囲に設けられ、マンドレル１０のスライド距離により定位置にて互いの間隔が開閉する複数個の拡開刃２０を設ける。一方、パイプの外周面に沿って挟着固定するクランプ３０を配設する。該クランプ３０の端部に切断刃３１を設ける。クランプされたパイプＰの内部からマンドレル１０で拡開刃２０を強制的に拡開する。切断刃３１に沿ってパイプＰをせん断する。【効果】切断部分に歪みを生じさせずに切断できる。パイプの内側面にバリや切子などが一切生じることがない。【選択図】        図１
2004209565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプの内部にスライド挿入する角錐形状のマンドレルと、該マンドレルの周囲に設けられ、マンドレルのスライド距離により定位置にて互いの間隔が開閉する複数個の拡開刃とを有し、一方、パイプの外周面に沿って挟着固定するクランプを配設すると共に、該クランプの端部に切断刃を設け、クランプされたパイプの内部から拡開刃をマンドレルで強制的に拡開し切断刃に沿ってパイプをせん断することを特徴とするパイプ切断装置。
【請求項２】
前記マンドレルは、断面４角形状乃至８角形状に形成され、前記拡開刃はマンドレルの各外側面に沿ってスライドする正面略五角形状を成し、各拡開刃のマンドレルに接する面の反対側に位置する頂部から正面左右に設けられたせん断刃にてパイプをせん断するように設けた請求項１記載のパイプ切断装置。
【請求項３】
前記拡開刃は、マンドレルの側面に対して拡開刃を押圧付勢するホルダーに装着された請求項１又は２記載のパイプ切断装置。
【請求項４】
角錐形状のマンドレルをパイプの内部にスライド挿入し、該マンドレルの周囲に設けた複数個の拡開刃の間隔を広げ、パイプの外周面を固定しているクランプの端部に設けた切断刃に沿って、パイプの内側から拡開刃をマンドレルにて強制的に広げてパイプを放射状にせん断することを特徴とするパイプ切断方法。
【請求項５】
前記切断方法において、パイプの内側から放射状にせん断した後、拡開刃を収縮させると共に、マンドレルごと回転させて拡開刃の拡開位置を変え、再びパイプをせん断する請求項４記載のパイプ切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパイプに撓みを生じさせずに切断することができるパイプ切断装置及び切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパイプ切断装置として、例えば、パイプの内側から切削して切断する装置が特許文献１、２に記載されている。
【０００３】
特許文献１は、極めて変形し易い薄板状の周壁を有するパイプ（ドラム）から精度の良い金属リングを形成する装置が記載されている。この特許文献１によると、切刃ロールとウレタンパッドとを対にしたものを複数個、保持ブロックの先端に回転自在に保持し、これらを回転させながら保持ブロックごと更に回転させて切削する。このとき、パイプの外側に刃当てロールをあてると共に、該ドラムの内側にウレタンパッドを圧接させることで、パイプの撓みを防止しながら、ドラムの内側から切刃ロールにて切削するものである。
【０００４】
特許文献２に記載された金属管の切断装置でも、自ら回転する複数個のロータリーシャーを金属管の内部に沿って更に回転させることで切削する構造を採用している。
【０００５】
一方、パイプの側面を加圧してパイプをせん断する装置や方法については、特許文献３、４に記載されている。
【０００６】
特許文献３に記載されたせん断加工法にあっては、くさぴの周囲に設けた複数割りの拡縮リング体を、パイプの内部に挿入して圧着し、この拡縮リング体で補強したパイプ側面をせん断する方法である。この方法によると、パイプは拡縮リング体で補強されているので、せん断部分に、つぶれなどの変形が生じず、精密にせん断されると記載されている。
【０００７】
特許文献４のパイプ切断装置は、パイプの切断箇所に、受け用芯管と、切断長設定芯筒とをパイプ内部に挿入し、これら芯管相互の当接面にあたる箇所からパイプをせん断する装置である。この装置においても、受け用芯管と切断長設定芯筒とによってパイプの切断箇所を強化しながらパイプ側面をせん断する構造になっている。
【特許文献１】
特開平２００１‐３５３６１２号公報
【特許文献２】
特開昭５３‐８０８８２号公報
【特許文献３】
特開平０４‐２１０３１８号公報
【特許文献４】
特公昭４９‐２２０２２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１及び２に記載されたパイプ切断装置では、いずれも、パイプの内部で回転する切刃ロールや切削刃を使用することで切断しようとするものであった。そのため、パイプの切断精度はこれらの切刃ロールや切削刃の精度に依存するものになっていた。
【０００９】
すなわち、特許文献１や特許文献２のように、回転する切刃ロールや切削刃の刃先で薄板を切断するには、この刃先が極めて鋭利でなければならず、刃先が鈍ると、正確に切断することが困難になるばかりか、切断時に不必要な切子が増加する不都合もある。また、特許文献２で使用する切削刃では、必要に応じて切断の途中で切削刃を切り換える工夫も成されている。ところが、このような工夫が必要なことによって、切削刃がいかに鈍り易いかが伺える。
【００１０】
しかも、切刃ロールや切削刃の刃先でパイプを切断する装置では、金属製のパイプでも、特に薄板状のパイプか、アルミ材等の柔らかい材質のパイプに限定されてしまう不都合もある。
【００１１】
一方、特許文献３、４に記載されているせん断方式の切断装置では、切刃ロール等の刃先でパイプを切断する装置に比べ、比較的厚みのあるパイプを切断することが可能である。ところが、パイプの側面に強い圧力を与えてせん断するので、たとえパイプの内部に補強材を挿入したとしても、円歪率の変化を完全に防止することは困難であった。
【００１２】
しかも、パイプ側面に直交するせん断力が加わるので、パイプの外側面から内側面にかけてせん断される部分は、パイプの内側面にバリが発生する不都合もある。このようにパイプ内部に生じたバリを除去するために、バリ取り加工などの２次加工が必要になっている。
【００１３】
そこで本発明は、上述の課題を解消すべく創出されたもので、切断部分に歪みを生じさせず、しかも、パイプの内側面にバリや切子などが一切生じることなく切断加工することが可能なパイプ切断装置及び切断方法の提供を目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成すべく本発明の第１の手段は、パイプＰの内部にスライド挿入する角錐形状のマンドレル１０と、該マンドレル１０の周囲に設けられ、マンドレル１０のスライド距離により定位置にて互いの間隔が開閉する複数個の拡開刃２０とを有し、一方、パイプの外周面に沿って挟着固定するクランプ３０を配設すると共に、該クランプ３０の端部に切断刃３１を設け、クランプされたパイプＰの内部からマンドレル１０で拡開刃２０を強制的に拡開し切断刃３１に沿ってパイプＰをせん断することにある。
【００１５】
第２の手段におけるマンドレル１０は、断面４角形状乃至８角形状に形成され、前記拡開刃２０はマンドレル１０の各外側面に沿ってスライドする正面略五角形状を成し、各拡開刃２０のマンドレル１０に接する面の反対側に位置する頂部２１から正面左右に設けられたせん断刃２２にてパイプＰをせん断するように設けている。
【００１６】
第３の手段の拡開刃２０は、マンドレル１０の側面に対して拡開刃２０を押圧付勢するホルダー４０に装着されたものである。
【００１７】
第４の手段は、パイプ切断方法に係り、角錐形状のマンドレル１０をパイプＰの内部にスライド挿入し、該マンドレル１０の周囲に設けた複数個の拡開刃２０の間隔を広げ、パイプＰの外周面を固定しているクランプ３０の端部に設けた切断刃３１に沿って、パイプＰの内側からマンドレル１０にて拡開刃２０を強制的に広げてパイプＰを放射状にせん断する方法である。
【００１８】
第５の手段は、切断方法において、パイプＰの内側から放射状にせん断した後、拡開刃２０を収縮させると共に、マンドレル１０ごと回転させて拡開刃２０の拡開位置を変え、再びパイプＰをせん断することを課題解消のための手段とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
本発明の主要構成は、パイプＰの内部にスライド挿入するマンドレル１０と、パイプＰの内側から外側へ強制的に開く複数個の拡開刃２０と、パイプＰの外側面を固定するクランプ３０とからなる（図２参照）。
【００２１】
マンドレル１０は、角錐形状を成し、マンドレル用ホルダー５０マンドレル用シリンダー５０やスライドシリンダー６０によって、パイプＰの内部にスライド挿入自在に配されている（図１参照）。図示のマンドレル１０は、マンドレル用シリンダー５０の先端に回転自在に連結されている。また、このマンドレル用シリンダー５０は、更にスライドシリンダー６０に連結され、マンドレル用シリンダー５０ごとマンドレル１０をスライド移動できるようにしている。スライドシリンダー６０は、マンドレル１０の先端に装着した拡開刃２０をパイプＰの所定位置まで挿入し、底からマンドレル用シリンダー５０にて更にマンドレル１０をスライドさせることで、拡開刃２０を拡開しパイプＰをせん断するものである。
【００２２】
マンドレル１０の形状は、断面６角形状を成し、各側面に合計６個の拡開刃２０をスライド自在に装着している（図４、図５参照）。マンドレル１０の多面形状は、切断するパイプＰの径によって断面４角形状乃至８角形状に形成され、この形状と同じ数の拡開刃２０が配設される。パイプＰの径が５０mm前後の場合は、図示例の６角形状が最も好適であるが、パイプＰの径が３０mm程度になる場合には、断面４角形状のマンドレル１０が好適である。また、パイプＰの径が１００mm程度まで大きくなると、マンドレル１０を断面８角形状にする必要がある。このように、マンドレル１０の多面形状は、パイプＰの径により適宜変更するものである。
【００２３】
一方、マンドレル１０のテーパーは、マンドレル１０がスライド移動することで、マンドレル１０の各面に配設した拡開刃２０相互の間隔を強制的に開くように設けている（図２、図３参照）。このため、切断するパイプＰの内部に拡開刃２０ごと挿入可能な直径から、このテーパーに沿って拡大した各拡開刃２０がパイプＰをせん断する位置まで移動する直径になるようにテーパーを形成している。
【００２４】
拡開刃２０は、マンドレル１０の周囲に設けられ、マンドレル１０のスライド距離により、定位置にて、互いの間隔が開閉し、パイプＰの直径を超えて強制的に拡開されることで、クランプ３０の端部に設けた切断刃３１に沿ってパイプＰをせん断するものである（図２、図３参照）。
【００２５】
図示の拡開刃２０は、正面略五角形状を成す（図４、図５参照）。そして、各拡開刃２０のマンドレル１０に接する面をスライド面２４とし、このスライド面２４の反対側に位置する頂部２１から正面左右にせん断刃２２を設けている。パイプＰをせん断する場合は、各拡開刃２０の頂部２１からせん断刃２２にかけてそれぞれせん断することになる。
【００２６】
パイプＰの径が比較的小さい場合や、パイプＰの肉厚が薄い場合は、マンドレル１０のスライド挿入で拡開刃２０を強制的に広げるだけでパイプＰを切断することができる（図５参照）。また、パイプＰの径が比較的大きい場合や、パイプＰの肉厚が厚めの場合には、拡開刃２０の間に切残しが生じる場合もある。その場合、一旦、マンドレル１０を引き戻して拡開刃２０を収縮させ、この状態でマンドレル１０ごと回転させて拡開刃２０の拡開位置を変え、再びマンドレル１０をスライド挿入してパイプＰをせん断することで、確実に切断することができる。このとき、拡開刃２０の回転角度は、次の式で表される。
【００２７】
Ｒ=２π÷Ｓ×１／２
Ｒ…回転角度      Ｓ…拡開刃２０の数
【００２８】
この式から、例えば、４個の拡開刃２０を使用した場合は４５度の回転で切断可能になり、また、８個の拡開刃２０を使用した場合は、２０度の回転でパイプＰを確実に切断することが可能になる。
【００２９】
拡開刃２０は、ホルダー４０に装着されている（図４、図５参照）。このホルダー４０には、マンドレル１０の側面に対して拡開刃２０を押圧付勢するスプリング４１やゴム４２などの弾性体を設けてある（図１参照）。このホルダー４０に装着された拡開刃２０は、常にマンドレル１０の側面に圧着される状態になる。また、ホルダー４０は、刃物回転用シリンダー７０にラックアンドピニオン（図示せず）でリンクされており、刃物回転用シリンダー７０が上下することによって、マンドレル１０ごと拡開刃２０を回転させることができる（図１参照）。
【００３０】
クランプ３０は、パイプの外周面に沿って挟着固定すると共に、パイプＰの切断面に沿って切断刃３１を配置する。この切断刃３１は、クランプ３０の端部に設けたもので、パイプＰをクランプする場合に、この切断刃３１を切断位置に合わせて固定する（図２、３参照）。図示のクランプ３０は、略水平に設置したパイプＰを上下から挟着するクランプ３０で、パイプＰの外形に沿った凹状の挟着面３２を設けている。
【００３１】
切断刃３１の材質は、例えばＳＫＤやハイス鋼等の刃物材が好適である。図示の切断刃３１は、クランプ３０端部の挟着面３２に沿って設けている。前記拡開刃２０は、この切断刃３１に沿って拡開され、パイプＰをせん断するものである。
【００３２】
本発明のパイプ切断方法は次の通りである。第１の工程として、角錐形状のマンドレル１０をパイプＰの内部にスライド挿入し、該マンドレル１０の周囲に設けた複数個の拡開刃２０の間隔を広げる。第２の工程により、パイプＰの外周面を固定しているクランプ３０の端部に設けた切断刃３１に沿って、パイプＰの内側からマンドレル１０にて拡開刃２０を強制的に広げてパイプＰを放射状にせん断する。更に、第３の工程として、せん断後、拡開刃２０を収縮させると共に、マンドレル１０ごと回転させて拡開刃２０の拡開位置を変え、再びパイプＰをせん断する。尚、第３の工程は、パイプＰの径などに対応して適宜行うものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成したことにより、当初の目的を達成した。
【００３４】
すなわち、パイプＰの内部にスライド挿入する角錐形状のマンドレル１０と、該マンドレル１０の周囲に設けられ、マンドレル１０のスライド距離により定位置にて互いの間隔が開閉する複数個の拡開刃２０と、パイプの外周面に沿って挟着固定するクランプ３０とを有し、クランプされたパイプＰの内部からマンドレル１０で拡開刃２０を強制的に拡開し切断刃３１に沿ってパイプＰをせん断することにより、切断部分に歪みを生じさせることなくパイプＰを切断することができる。
【００３５】
しかも、従来の切削刃に代えてパイプＰの内側から広がる拡開刃２０で外側に向けて放射状にせん断するので、パイプの内側面にバリや切子などが一切生じることなく切断加工することができる。
【００３６】
また、マンドレル１０は、断面４角形状乃至８角形状に形成され、前記拡開刃２０はマンドレル１０の各外側面に沿ってスライドする正面略五角形状を成し、各拡開刃２０のマンドレル１０に接する面の反対側に位置する頂部２１から正面左右にせん断刃２２を設けているので、マンドレル１０をスライドさせて拡開刃２０を強制的に開くことで、切断刃３１に沿ってパイプＰを放射状にせん断することができる。
【００３７】
更に、拡開刃２０は、マンドレル１０の側面に対して拡開刃２０を押圧付勢するホルダー４０に装着されているので、せん断した後、マンドレル１０を引き抜くと、このマンドレル１０に伴って拡開刃２０を収縮させることができる。
【００３８】
一方、本発明のパイプ切断方法によると、切断部分に歪みを生じさせず、しかも、パイプの内側面にバリや切子などが一切生じることなく切断加工することが可能になる。
【００３９】
しかも、この切断方法において、パイプＰの内側から放射状にせん断した後、拡開刃２０を収縮させると共に、マンドレル１０ごと回転させて拡開刃２０の拡開位置を変え、再びパイプＰをせん断することにより、径の大きなパイプＰでも確実に切断することができる。
【００４０】
このように、本発明によると、切断部分に歪みを生じさせず、しかも、パイプの内側面にバリや切子などが一切生じることなく切断加工することが可能であるなどといった有益な種々の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一実施例を示す概略側断面図である。
【図２】本発明装置の拡開刃をパイプに挿入した状態を示す概略側断面図である。
【図３】本発明装置の拡開刃でパイプをせん断した状態を示す概略側断面図である。
【図４】本発明において、パイプ内にマンドレルと拡開刃を挿入した状態を示す概略断面図である。
【図５】本発明において、パイプ内に挿入した拡開刃を開いた状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
Ｐ  パイプ
１０  マンドレル
２０  拡開刃              ２１  頂部
２２  せん断刃
３０  クランプ            ３１  切断刃
３２  挟着面
４０  ホルダー            ４１  スプリング
４２  ゴム
５０  マンドレル用シリンダー
６０  スライドシリンダー
７０  刃物回転用シリンダー
８０  クランプ用シリンダー
【図１】
2004209565.tif 000003
【図２】
2004209565.tif 000004
【図３】
2004209565.tif 000005
【図４】
2004209565.tif 000006
【図５】
2004209565.tif 000007