棒材切断機

【課題】任意なタイミングでの切断や、可動刃を高速で動かしての切断が可能であり、切断できる長さの選択肢が広い棒材切断機の提供。
【解決手段】棒材Ｓを切る固定刃１及び可動刃２と、可動刃２に与えるべき昇降運動をスライダ３に発生させる往復運動機構１２と、スライダ３の昇降運動を可動刃２に伝達する間欠駆動機構２３と、切断される棒材Ｓを供給する送り手段２１と、棒材Ｓの供給状況に基づいて間欠駆動機構２３の動きを制御する制御手段を備え、前記間欠駆動機構２３は、スライダ３の下端に可動刃２を加圧する揺動ヘッド５を備え、前記制御手段は、棒材Ｓの供給状況に基づき、揺動ヘッド５の姿勢を、可動刃２を加圧する有効位相、又は可動刃２を加圧しない無効位相に選択的に切り替える棒材切断機。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒材切断機（以下、切断機と記す。）に関するものであって、特に、クラッチ・ブレーキを用いることなく、任意なタイミングで切断及び材料送り等を行い得る間欠駆動機構の採用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、切断機は、丸型又はＵ型の固定刃及び可動刃等を一体化したダイセットを備え（例えば、下記特許文献１参照。）、往復運動機構で進退するスライダで、可動刃に対し切断に足る加圧を行うものである（例えば、下記特許文献２参照。）。
尚、丸型又はＵ型の固定刃及び可動刃とは、相互に擦れ合う両刃の切断端に対して垂直に直線的な丸孔又はＵ字溝を穿設し、棒材（棒材）を挿通又は収容し得る様にしたものである。
前記往復運動機構としては、クランク機構や、スコッチヨーク機構（例えば、下記特許文献３参照。）を採用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２１０２１０号公報
【特許文献２】特公昭５８−３７０９７号公報
【特許文献３】特開２０００−６５２９０号公報
【０００４】
切断機を用いて切断を連続的に行なうには、切断の度に棒材を送る作業（以下、送り作業と記す。）を適切なタイミングで行うことが不可欠である。送り作業のタイミングや動作に不備があれば、送り作業の最中に可動刃と棒材とが抵触し、部材の破損や棒材の誤切断につながることとなるからである。
【０００５】
従来の切断機は、間欠駆動機構がなく、常に一定周期で可動刃が昇降していたために、単位時間の切断回数に応じて棒材の供給に許された時間（以下、供給時間と記す。）が限られ、その時間に供給可能な棒材の長さ（切断長）も限られていた。
そこで、棒材を連続して長い切断長で切断する際には、可動刃の昇降速度を遅くする手法や、往復運動機構の往復駆動源にクラッチ・ブレーキを付設する等によって、送り作業等の間、強制的に往復運動機構の動作を止める手法を採る必要があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、その様な手法を採ったとしても、送り作業等の度に、往復運動機構を減速し、又は往復運動機構と往復駆動源との連結を断っていたのでは、往復運動機構を送り作業が終了する度に再加速しなければならない。ところが、上記の如く供給時間が限られる問題は何等解消していないために、可動刃を高速で動かしての切断が困難となることは避けられない。
この様に、従来の切断機には、切断できる棒材の切断長が制限されるのみならず、切断面の精度を高めることが出来ないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、任意なタイミングでの切断や、可動刃を高速で動かしての切断が可能であり、切断できる棒材の切断長の選択肢が広い棒材切断機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明による棒材切断機は、棒材を切る固定刃及び可動刃と、可動刃に与えるべき昇降運動をスライダに発生させる往復運動機構と、スライダの昇降運動を可動刃に伝達する間欠駆動機構と、切断される棒材を供給する送り手段と、棒材の供給状況に基づいて間欠駆動機構の動きを制御する制御手段を備えたものである。
【０００９】
前記間欠駆動機構は、スライダの下端又は可動刃の上端に、可動刃を加圧し又はスライダから加圧を受ける揺動ヘッドを備え、前記制御手段は、棒材の供給状況に基づき、揺動ヘッドの姿勢を、可動刃を加圧する有効位相、若しくは可動刃を加圧しない無効位相、又はスライダから加圧を受ける有効位相、若しくはスライダから加圧を受けない無効位相に、選択的に切り替えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
スライダの下端又は可動刃の上端に揺動ヘッドを備えた構造を有し、棒材の供給状況に基づき、間欠駆動機構（揺動ヘッド）の姿勢を有効位相又は無効位相に選択的に切り替える制御手段を備えることにより、往復運動機構と往復駆動源との連結を断つことなく、可動刃に対するスライダの働きかけを有効とし、又は無効とすることができる。
【００１１】
その結果、従来と比較して任意なタイミングで切断を行なうことができ、往復運動機構の動作を一定速度に維持しつつ、可動刃を従来よりも高速に動かした状態で切断作業を行うことが可能となる。
以上により、従来と比較して、切断できる棒材の切断長の選択肢が幅広く、精度の高い切断面が得られる棒材切断機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による棒材切断機（有効位相時）の一例を示す側方から見た要部断面図である。
【図２】本発明による棒材切断機（無効位相時）の一例を示す側方から見た要部断面図である。
【図３（Ａ）（Ｂ）】本発明による棒材切断機（切断完了位置及び復帰位置）の一例を示す可動刃の側から見た要部正面図である。
【図４】本発明による棒材切断機の一例を示す固定刃の側から見た正面図である。
【図５（Ａ）（Ｂ）】本発明による棒材切断機（Ａ）及び従来の棒材切断機（Ｂ）による切断作業の一例を示すフローチャートである。
【図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）】本発明による棒材切断機を用いた切断作業（有効位相時）の一例を示す工程図である。
【図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）】本発明による棒材切断機を用いた切断作業（無効位相時）の一例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による棒材切断機の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１乃至図４並びに図６及び図７に示す例は、フレーム１０に、棒材Ｓを切断するダイセット７と、ダイセット７に与えるべき上下方向の往復運動（以下、昇降運動と記す。）を発生する往復運動機構１２と、往復運動機構１２に駆動力を与える往復駆動源１３と、ダイセット７に昇降運動を伝達する間欠駆動機構と、ダイセット７へ切断される棒材Ｓを供給する送り手段２１を支持してなり、送り手段２１が発生する送り情報に基づいて間欠駆動機構２３の動きを制御する制御手段を備える。
【００１４】
ダイセット７は、丸型の固定刃１及び可動刃２と、可動刃２を支持する左右の一対の切断ガイド８と、それらを支持して一体化する支台６を備えてなる。固定刃１は、支台６に固定され、可動刃２は、前記切断ガイド８に昇降自在に支持される。
【００１５】
尚、当該例における可動刃２は、可動刃本体２ｂをダイホルダ２ｃに装填したものである。
【００１６】
固定刃１及び可動刃２は、棒材Ｓを挿通する際には、固定刃１及び可動刃２の丸孔１ｂ，２ｄが相互に向き合って連通し（以下、この状態となる位置を復帰位置と記す。）、切断完了の際には、固定刃１と可動刃２の丸孔１ｂ，２ｄは、相互にずれ合い、各々の切断端１ａ，２ａが各々の丸孔２ｄ，１ｂを封じる位置関係をとる（以下、この状態となる位置を切断完了位置と記す。）。
【００１７】
以下、往復運動機構について説明する。
往復運動機構１２は、昇降運動を行なうスライダ３と、スライダ３を昇降自在に支持する昇降ガイド１１とからなり、スコッチヨーク機構を採用したものである。
往復運動機構１２の駆動力は、フレーム１０に支持された往復駆動源１３が与える。
【００１８】
スライダ３は、スコッチヨーク機構のヨークとして組み入れ、移動軸受３ａが左右に移動可能なガイド孔３ｂを備える。移動軸受３ａは、エキセン軸１３ａが備える偏芯盤１３ｂを支持し、エキセン軸１３ａの回転に伴う偏芯盤１３ｂの旋回運動を、移動軸受３ａを介してスライダ３に伝達する。その際、偏芯盤１３ｂの旋回運動のうち横方向の揺動は、ガイド孔３ｂ内での移動軸受３ａの往復運動を以ってキャンセルされ、上下方向の運動のみがスライダ３に加わることとなる。
【００１９】
エキセン軸１３ａは、フレーム１０に支持され、その駆動力は、同じくフレーム１０に固定された往復駆動源１３からプーリ及び伝動ベルト（図示省略）を介して得る。スライダ３の昇降運動を連続する為の回転エネルギーの維持は、エキセン軸１３ａの両端に、各々棒材Ｓの切断に適したフライホイール（図示省略）を付設することで得る。
【００２０】
スコッチヨーク機構は、装置が嵩高とならない点で有利であるが、スコッチヨーク機構に限らず、クランク機構やレバー機構を用いることができる。
往復駆動源１３には、モータを採用する。
【００２１】
昇降ガイド１１は、可動刃２の上位であって、且つ可動刃２の昇降軌道とスライダ３の昇降軌道が相互の延長線上、又はその延長線と平行に存在する位置関係となる様に、スライダ３の左右に一対平行に配置した状態でフレーム１０に固定する。
【００２２】
フレーム１０は、往復運動機構１２におけるスライダ３の位置を、エキセン軸１３ａの回転位相として検出するロータリーエンコーダ等のセンサ（図示省略、以下、エキセン軸センサと記す。）を備える。
更に、ダイセット７の下となる位置に、復帰機構４を上向きで埋設して備えると共に、可動刃２の昇降軌道の延長線に沿ってフレーム１０に貫通孔９を設ける。当該例の復帰機構４は、エアシリンダを用い、その作用ロッドが、貫通孔９を通って可動刃２に当接することにより、可動刃２の復帰の際は、気圧で可動刃２を突き上げ、可動刃２が下降する際は、エアによる緩衝作用を得る。
【００２３】
以下、間欠駆動機構について記す。
この例は、スライダ３と可動刃２の間に間欠駆動機構２３を備える。
間欠駆動機構２３は、スライダ３の昇降運動を可動刃２に伝える揺動ヘッド５と、それを駆動すべくフレーム１０に固定したサーボモータ等の揺動駆動源１６と、その回転力を揺動ヘッド５へ伝えるシャフト１５からなる。
【００２４】
この例における揺動ヘッド５は、ヘッド本体５ｂの基端部両側面に、揺動軸５ａを一体的に突設したものである。この例のヘッド本体５ｂは直方体状であり、揺動軸５ａを設けた基端部とは反対側の端面が、可動刃２の受圧部を圧する為の加圧面５ｃとなる。
揺動ヘッド５のヘッド本体５ｂは、スライダ３の下端部に、揺動軸５ａが保持されることにより垂下及び傾倒可能に支持される。
【００２５】
揺動ヘッド５は、鉛直方向へ垂下した姿勢にあることを条件として、可動刃２に対しスライダ３の昇降運動を伝達し、傾倒したことを条件として昇降運動の伝達を回避する。
よって、揺動軸５ａと加圧面５ｃとの間の長さ及び揺動ヘッド５の厚みは、揺動ヘッド５に許容された傾倒によって、加圧面５ｃが可動刃２の受圧部から十分に逸れ得る長さ及び薄さに設定する必要があり、また、それを可能とする揺動量を与える必要がある。
【００２６】
揺動軸５ａは、その遠心方向へ突出する態様の伝動アーム１９を備え、その先端部は、退避機構２２を介してスライダ３に連結する。
退避機構２２は、スプリング等の付勢部材であり、揺動駆動源１６の動力が遮断される等の緊急時における強制的な退避機構である。
退避機構２２は、その引っ張り力を以って、揺動ヘッド５の加圧面５ｃを、可動刃２の昇降軌道から退避する方向へ付勢する。
【００２７】
当該例では、揺動ヘッド５に許容された傾倒は、垂下状態に始まり、退避機構２２の付勢作用による伝動アーム１９の動きに対応した方向への傾倒のみであり、反対側への傾倒は、ストッパ（図示省略）等により規制される。
【００２８】
以下、揺動ヘッド５の駆動機構について記す。
揺動ヘッド５の揺動軸５ａは、シャフト１５を介して揺動駆動源１６から角度調整可能な回転力を受ける。揺動駆動源１６は、揺動軸５ａの延長線上に設置されている。揺動軸５ａと揺動駆動源１６を連結するシャフト１５は、屈曲又は伸縮（スライド）自在なユニバーサルジョイント１７等で連結し、揺動駆動源１６を常時静止したフレーム１０に置きつつ、スライダ３の昇降運動に対応して駆動力の伝達が得られる構造とする。
【００２９】
上記連結構造を以って、この構成によれば、スライダ３の仕様の設定幅が広がり、棒材Ｓの種類に応じて、可動刃２に切断力を与える際の最適な条件設定を施すことが容易となる。
【００３０】
以下、揺動ヘッド５の作用について説明する。
揺動ヘッド５が垂下した姿勢となった際には、スライダ３は、上死点に位置する時には、その揺動ヘッド５が復帰位置にある可動刃２から所定距離離隔し（図４参照。）、スライダ３の下降過程における一定の位置（図３（Ｂ）及び図６（Ｂ）参照。）で当接した可動刃２を伴って下降し、下死点に位置する時には、揺動ヘッド５が可動刃２を切断完了位置にまで押し下げた状態となる（図１、図３（Ａ）、及び図６（Ｃ）参照。以下、この下降期間におけるスライダ３の動作を切断動作と記す。）。
【００３１】
一方、揺動ヘッド５が所定角度の傾倒姿勢となった際には、揺動ヘッド５の先端部は、可動刃２の受圧部から逸れ、上記スライダ３の動きと同じ振幅の切断動作では可動刃２に加圧できず、実質的な切断作用は得られない（図２、及び図７（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）参照。）。即ち、その間のスライダ３の昇降は、可動刃２の動作に対しては無効な動作となる。
【００３２】
送り手段２１は、棒材Ｓを搭載し搬送する複数のピンチローラ２０を配設してなる。
送り手段２１は、ピンチローラ２０の稼動による材料供給時に出力する供給信号と、ストッパ２４への材料到着時に出力する到着信号と、ピンチローラ２０及び棒材Ｓが停止している時に出力する停止信号と、棒材Ｓがピンチローラ２０上に存在しない時に出力する非検知信号を送り情報として発生する。
尚、当該例の到着信号は、可動刃２の丸孔２ｄに対向する位置にストッパ２４を設け、ストッパ２４に棒材Ｓが接触した際に発生する。
【００３３】
以下、この棒材切断機の制御について説明する。
制御手段は、棒材Ｓの供給状況を示す送り情報と、エキセン軸１３ａの回転位相に基づき、揺動ヘッド５の姿勢を制御する。
【００３４】
即ち、制御手段は、エキセン軸１３ａの回転に伴い偏芯盤１３ｂが振れている方向を、エキセン軸１３ａの回転位相を検出するエキセン軸センサから読み取り、偏芯盤１３ｂが振れている方向が、エキセン軸１３ａの支軸１３ｃの位置より上位に存在する時期にのみ、揺動ヘッド５を回転させ、揺動ヘッド５の加圧面５ｃを、可動刃２の昇降軌道内へ挿入し、又は昇降軌道外へ退避させるよう制御を行う。
【００３５】
具体的には、制御手段は、偏芯盤１３ｂの振れている方向が真上である時の位相を０度として、偏芯盤１３ｂの振れている方向が、一方の水平方向である２７０度の時から、０度を通過して、９０度に至るまでの期間に揺動ヘッド５を回転させる。実際には、揺動ヘッド５の揺動速度に応じて、干渉防止の予備角度を見込んだ期間内（この例では、約２９０度から７０度までの１４０度の間）で揺動ヘッド５を回転させることが望ましい（以下、この様な期間の開始時期を揺動開始点と記す。）。
【００３６】
制御手段による揺動ヘッド５の回転角度の制御は、スライダ３の昇降が可動刃２に対して作用する有効位相と、スライダ３の昇降が可動刃２に対して作用しない無効位相とを切り替えることにより行なう。各位相の位置には、揺動ヘッド５が各々の位相にあることを検知するセンサ１８を設置する。
これらのセンサ１８は、揺動ヘッド５と共に回動する伝動アーム１９を検知することで、有効位相にあることを確認する有効信号と、無効位相にあることを確認する無効信号を発する。
【００３７】
棒材Ｓを供給する際には、制御手段は、エキセン軸１３ａが揺動開始点に到達したことをエキセン軸センサで検出し、揺動ヘッド５を回転させる処理を実行する。
この例では、偏芯盤１３ｂの触れている方向が真上である時に、揺動ヘッド５の加圧面５ｃは、復帰位置の可動刃２から一定長（この例では、６０ｍｍ。）上方へ離隔した位置に存在する（図４、図６（Ａ）、図７（Ｄ）参照。）。
【００３８】
制御手段は、エキセン軸１３ａが揺動開始点に到達したことをエキセン軸センサで検出した信号（以下、揺動開始信号と記す。）を受けて揺動駆動源１６を駆動し、揺動ヘッド５の加圧面５ｃを受圧部の昇降軌道外へ瞬時に退避させる。その結果、揺動ヘッド５の加圧面５ｃが可動刃２を逸れることを以って、スライダ３の昇降運動は、可動刃２に対して何等力を加えることなく継続する。当該例では、この時期が棒材切断作業の間欠時期となる（図７（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）参照。）。
【００３９】
制御手段は、これらの制御と同時にピンチローラ２０を稼動させ、切断寸法に応じてストッパ２４に当接する位置まで材料を送り、所定位置に達した事を確認する到着信号を受けて、ピンチローラ２０のトルクを棒材Ｓに対してスリップしない程度にまで低下させ、棒材Ｓを保持固定する（図６（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）参照。）。
【００４０】
制御手段は、到着信号を受けたことを条件に、揺動開始信号を受けて、揺動駆動源１６を駆動し、揺動ヘッド５の加圧面５ｃを、可動刃２の受圧部の昇降軌道内へ挿入する（図６（Ａ）参照。）。その後、スライダ３は、切断動作を開始し、揺動ヘッド５の加圧面５ｃを可動刃２の受圧部に接する位置にまで押し下げ（図６（Ｂ）参照。）、更に、可動刃２を切断完了位置へ押し下げる（図６（Ｃ）参照。）。制御手段は、エキセン軸センサにより、偏芯盤１３ｂの振れている方向が真下である時の位相（１８０度）を検出し、可動刃２が切断完了位置に達し、切断動作が完了したことを検出する。
【００４１】
尚、この例では、偏芯盤１３ｂの振れている方向が、水平方向である時に、揺動ヘッド５の加圧面５ｃは、復帰位置の可動刃２に接して存在するように設定し、偏芯盤１３ｂの振れている方向が真下である時に、揺動ヘッド５の加圧面５ｃは、復帰位置の可動刃２の受圧部の位置から一定長（この例では、６０ｍｍ。）下降した位置に存在するように設定する（図１、図３（Ａ）、図６（Ａ）参照。）。
【００４２】
切断動作を完了したスライダ３は上昇を開始し、スライダ３に押し下げられていた可動刃２は、エアダンパ等の復帰機構４によって復帰位置へ上昇する。
【００４３】
制御手段は、上記の如く、切断機に対する停止等の他の操作が行われるまで、揺動開始信号を受けて、揺動ヘッド５の加圧面５ｃを受圧部の昇降軌道外へ退避させる動作、及び棒材Ｓを供給する動作に始まる一連の動作を繰り返す制御を行う。
【００４４】
本発明による棒材切断機は、フレーム１０、スライダ３、往復運動機構１２、ダイセット７等の基本的構造は同じであるが、揺動ヘッド５をスライダ３の先端に備える構造は採らず、可動刃２に備える構造の間欠駆動機構を採用することが可能である。
この実施の形態では、スライダ３は、その先端に加圧面５ｃを備える。スライダ３から加圧を受ける可動刃２は、その上端に揺動ヘッドを備える。
【００４５】
揺動ヘッド５は、可動刃２の上端部に支持された揺動軸５ａに起立又は傾倒可能に支持され、その揺動軸５ａは、シャフト１５を介して揺動駆動源１６から角度調整可能な回転力を受ける。揺動軸５ａと揺動駆動源１６を連結するシャフト１５の態様は、先に説明した実施の形態と同様である。
【００４６】
揺動ヘッド５は、鉛直方向へ起立した姿勢にあることを条件として、スライダ３の昇降運動を可動刃２に伝達することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１固定刃，１ａ切断端，１ｂ丸孔，
２可動刃，２ａ切断端，２ｂ可動刃本体，２ｃダイホルダ，２ｄ丸孔，
３スライダ，３ａ移動軸受，３ｂガイド孔，
４復帰機構，５揺動ヘッド，５ａ揺動軸，５ｂヘッド本体，５ｃ加圧面，
６支台，７ダイセット，８切断ガイド，９貫通孔，
１０フレーム，１１昇降ガイド，１２往復運動機構，
１３往復駆動源，１３ａエキセン軸，１３ｂ偏芯盤，１３ｃ支軸，
１４緩衝機構，
１５シャフト，１６揺動駆動源，１７ユニバーサルジョイント，
１８センサ，１９伝動アーム，
２０ピンチローラ，２１送り手段，
２２退避機構，２３間欠駆動機構，２４ストッパ，
Ｓ棒材，

【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒材（Ｓ）を切る固定刃（１）及び可動刃（２）と、
可動刃（２）に与えるべき昇降運動をスライダ（３）に発生させる往復運動機構（１２）と、
スライダ（３）の昇降運動を可動刃（２）に伝達する間欠駆動機構（２３）と、
切断される棒材（Ｓ）を供給する送り手段（２１）と、
棒材（Ｓ）の供給状況に基づいて間欠駆動機構（２３）の動きを制御する制御手段を備え、
前記間欠駆動機構（２３）は、スライダ（３）の下端に可動刃（２）を加圧する揺動ヘッド（５）を備え、
前記制御手段は、棒材（Ｓ）の供給状況に基づき、揺動ヘッド（５）の姿勢を、可動刃（２）を加圧する有効位相、又は可動刃（２）を加圧しない無効位相に選択的に切り替える棒材切断機。
【請求項２】
棒材（Ｓ）を切る固定刃（１）及び可動刃（２）と、
可動刃（２）に与えるべき昇降運動をスライダ（３）に発生させる往復運動機構（１２）と、
スライダ（３）の昇降運動を可動刃（２）に伝達する間欠駆動機構（２３）と、
切断される棒材（Ｓ）を供給する送り手段（２１）と、
棒材（Ｓ）の供給状況に基づいて間欠駆動機構（２３）の動きを制御する制御手段を備え、
前記間欠駆動機構（２３）は、可動刃（２）の上端にスライダ（３）から加圧を受ける揺動ヘッド（５）を備え、
前記制御手段は、棒材（Ｓ）の供給状況に基づき、揺動ヘッド（５）の姿勢を、スライダ（３）から加圧を受ける有効位相、又はスライダ（３）から加圧を受けない無効位相に選択的に切り替える棒材切断機。

【図１】