油圧切断装置
【課題】装置を大型化することなく、長尺部材の長手方向に対して直交する平滑な精密度の高い切断面を得ることができる油圧切断装置を提供する。
【解決手段】長尺部材Ｔが挿通される筒状の固定ダイス４２と、固定ダイス４２に対面配置されると共に、固定ダイス４２に対して相対変位することによって内部に挿通した長尺部材Ｔを剪断する筒状の可動ダイス５４と、油圧によって可動ダイス５４を押圧して長尺部材切断方向に移動させる作動手段とを備えた油圧切断装置１０であって、可動ダイス５４と作動手段４６との間に作動手段が単独で移動するための隙間Ｓが設けられていることを特徴とする。かかる構成により、作動手段が可動ダイス５４に当接した状態から作動を開始する場合に比べて、可動ダイス５４を非常に速い速度で始動させることができ、長尺部材Ｔに対して極めて高い剪断力を与えることができる。
【解決手段】長尺部材Ｔが挿通される筒状の固定ダイス４２と、固定ダイス４２に対面配置されると共に、固定ダイス４２に対して相対変位することによって内部に挿通した長尺部材Ｔを剪断する筒状の可動ダイス５４と、油圧によって可動ダイス５４を押圧して長尺部材切断方向に移動させる作動手段とを備えた油圧切断装置１０であって、可動ダイス５４と作動手段４６との間に作動手段が単独で移動するための隙間Ｓが設けられていることを特徴とする。かかる構成により、作動手段が可動ダイス５４に当接した状態から作動を開始する場合に比べて、可動ダイス５４を非常に速い速度で始動させることができ、長尺部材Ｔに対して極めて高い剪断力を与えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面積の大なる長尺部材を瞬間的に切断する油圧切断装置に関し、特に、切断面が平滑で精密度の高いものを得ることが可能な油圧切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、棒鋼などの長尺部材を流体の圧力(主として油圧)を利用して切断する切断装置として、移動側及び固定側の切断刃を備えた油圧シリンダが知られている。具体的には、互いに対面する側壁に一対の長尺部材挿通孔が設けられた筒状のシリンダと、前記シリンダの内部に摺動自在に収容され、前記シリンダの内部空間を作動室及び復帰室に二分し、前記作動室側に寄せた始動位置に位置決めした際、前記長尺部材挿通孔と同一軸線上に並ぶ貫通孔が設けられた切断ピストンと、前記シリンダの前記長尺部材挿通孔の一方に取り付けられた固定側切断刃(固定ダイス)と、該固定側切断刃と対面するように切断ピストンの貫通孔に取り付けられた移動側切断刃(可動ダイス)とを有する油圧切断装置である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この油圧切断装置を用いて長尺部材を切断する際には、まず切断ピストンを始動位置に位置決めして同一軸線状に並んだ長尺部材挿通孔及び貫通孔に長尺部材を挿通する。そして、作動室に圧油を供給して切断ピストンを高速で作動させることにより長尺部材に大きな剪断力を与え、瞬時にこれを切断する。かかる油圧切断装置を用いれば、切削屑を生じることなく長尺部材を短時間で切断することができる。
【特許文献１】特開２００４−５８２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の油圧切断装置を用いて長尺部材を切断する際、長尺部材の長手方向に対して直交する平滑な精密度の高い切断面を得るためには、切断ピストンに装着した可動ダイスを高速且つ高圧力で作動させなければならない。従来の油圧切断装置では、可動ダイスを作動させて長尺部材を切断する際、可動ダイスの初速がゼロであることから、この可動ダイスをより高速で作動させるためには、油圧シリンダに圧油を供給する油圧ユニットや油圧回路を大型化して作動室に多量の圧油を迅速に供給し、切断ピストンを高速且つ高圧力で作動させなければならず、結果として油圧切断装置全体が大型化してしまうという問題があった。
【０００５】
さらに、切断ピストンを高速且つ高圧力で作動させて長尺部材を切断した後、そのままの状態で切断ピストンを作動させ続けると、切断ピストンとシリンダの復帰室側の端部とが激しく衝突し、大きな騒音や振動が発生するようになるという問題もあった。
【０００６】
それゆえに、本発明の主たる課題は、装置を大型化することなく、長尺部材の長手方向に対して直交する平滑な精密度の高い切断面を得ることができる油圧切断装置を提供することである。また、本発明の従たる課題は、切断ピストンによる長尺部材切断後の騒音や振動を低減させることが可能な油圧切断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した発明は、「長尺部材Ｔが挿通される筒状の固定ダイス４２と、固定ダイス４２に対面配置されると共に、固定ダイス４２に対して相対変位することによって内部に挿通した長尺部材Ｔを剪断する筒状の可動ダイス５４と、油圧によって可動ダイス５４を押圧して長尺部材切断方向に移動させる作動手段とを備えた油圧切断装置１０であって、可動ダイス５４と作動手段との間に作動手段が単独で移動するための隙間Ｓが設けられていることを特徴とする」油圧切断装置１０である。
【０００８】
この発明では、可動ダイス５４と作動手段との間に作動手段が単独で移動するための隙間Ｓが設けられているので、固定ダイス４２及び可動ダイス５４に挿通した長尺部材Ｔを切断すべく、作動手段に圧油を供給してその作動を開始させると、作動手段はまず始めに可動ダイス５４の移動を伴うことなく単独で助走する。そして、隙間Ｓの分だけ助走して長尺部材Ｔを切断可能な速度に達した作動手段は、更に加速しながら可動ダイス５４を押圧する。このため、作動手段が可動ダイス５４に当接した状態から作動を開始する場合に比べて、可動ダイス５４を非常に速い速度で始動させることができ、長尺部材Ｔに対して極めて高い剪断力を与えることができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、「互いに対面する側壁に一対の長尺部材挿通孔３８が設けられた筒状のシリンダ３６と、シリンダ３６の内部に摺動自在に収容され、シリンダ３６の内部空間を作動室４８及び復帰室５０に二分し、作動室４８側に寄せた始動位置に位置決めした際、長尺部材挿通孔３８と同一軸線上に並ぶ貫通孔５２が設けられた切断ピストン４６と、シリンダ３６の長尺部材挿通孔３８の一方に取り付けられた固定ダイス４２と、固定ダイス４２と対面するように切断ピストン４６の貫通孔５２に取り付けられた可動ダイス５４とを備える油圧切断装置１０であって、切断ピストン４６を始動位置に位置決めした際、貫通孔５２の作動室４８側に、切断ピストン４６が単独で移動するための隙間Ｓが出現する」ことを特徴とする油圧切断装置１０である。
【００１０】
本発明の油圧切断装置１０では、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置に位置決めすると、貫通孔５２の作動室４８側に切断ピストン４６が単独で移動するための隙間Ｓが出現する。したがって、固定ダイス４２及び可動ダイス５４に挿通した長尺部材Ｔを切断すべく、作動室４８に圧油を供給して切断ピストン４６の作動を開始させると、切断ピストン４６はまず始めに可動ダイス５４の移動を伴うことなく単独で助走する。
【００１１】
そして、隙間Ｓの分だけ助走して長尺部材Ｔを切断可能な速度に達した切断ピストンは、更に加速しながら可動ダイス５４に突き当たり、これを押圧する。このため、可動ダイス５４を非常に速い速度で始動させることができ、長尺部材Ｔに対して極めて高い剪断力を与えることができる。
【００１２】
また、固定ダイス４２及び可動ダイス５４をシリンダ３６の内部に収容しているので、上述した作用・効果に加え、一本のシリンダで油圧切断装置１０を構成でき、油圧切断装置１０をコンパクトにすることができる。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の油圧切断装置１０において、「復帰室５０には、その内部空間を切断ピストン４６側の空気室５０ａとシリンダ３６端部側の圧油室５０ｂとに二分する制動ピストン６０が摺動自在に取り付けられ、空気室５０ａ側のシリンダ３６の側壁には、切断ピストン４６が作動して長尺部材Ｔの切断が完了した後、直ちに通気が遮断される通気孔６８が穿設されると共に、圧油室５０ｂに接続された戻りラインの圧油路３４には、リリーフ弁３２が取り付けられている」ことを特徴とするものである。
【００１４】
上述のように切断ピストン４６を高速で作動させて長尺部材Ｔを切断すると、長尺部材Ｔの切断後、高速且つ高圧力で作動する切断ピストン４６がシリンダ３６の復帰室５０側の端部に激しく衝突し、大きな騒音や振動が発生するようになる。しかしながら、本発明では、復帰室５０の切断ピストン４６側に空気室５０ａを設け、この空気室５０ａ側のシリンダ３６の側壁に上述のような通気孔６８を設けているので、切断ピストン４６が作動して長尺部材Ｔの切断が完了すると直ちに空気室５０ａが気密状態となる。このため、気密状態となった空気室５０ａの内部空気がエアクッションとして働き、長尺部材Ｔの切断後直ちに切断ピストン４６に対して減衰力が働くようになる。
【００１５】
また、空気室５０ａ内の空気が完全に圧縮されて切断ピストン４６に対する減衰力が頭打ちになると、制動ピストン６０が圧油室５０ｂを閉塞する方向へと移動するようになる。ここで、圧油室５０ｂに接続した戻りラインの圧油路３４にはリリーフ弁３２が取り付けられているので、このリリーフ弁３２によって圧油路３４を介して圧油室５０ｂから排出される圧油に抵抗が掛かり、この抵抗が上述した空気室５０ａの内部空気の圧縮抵抗と相俟って切断ピストン４６に対する減衰力となる。
【００１６】
このように本発明では、長尺部材Ｔの切断完了直後より、切断ピストン４６に対して、空気室５０ａの内部空気の圧縮抵抗による一次減衰力及び前記圧縮抵抗にリリーフ弁３２による抵抗を加えた二次減衰力といった二段階の減衰力を順次与えることができる。
【００１７】
請求項４に記載した発明は、請求項２又は３に記載の油圧切断装置１０において、「固定ダイス４２の作動室４８側の先端部近傍には、可動ダイス５４側に向けて突出し、且つ復帰室５０側の端面が固定ダイス４２の作動室４８側の側端面と略面一となる突起５８が設けられている」ことを特徴とするもので、かかる突起５８により、一連の長尺部材切断工程を終え、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置へと復帰させる際に、可動ダイス５４が突起５８よりも作動室４８側へと移動するのを防止でき、切断ピストン４６を始動位置に位置決めした状態において、常に、貫通孔５２の作動室４８側に可動ダイス５４が移動可能な隙間Ｓを出現させ、切断ピストン４６の助走距離を確保することができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１〜４に記載の発明によれば、可動ダイスと作動手段(切断ピストン)との間に作動手段が単独で移動するための隙間が設けられているので、作動手段に圧油を供給してその作動を開始させると、作動手段はまず始めに可動ダイスの移動を伴うことなく単独で助走する。このため、作動手段が可動ダイスに当接した状態から作動を開始する場合に比べて、可動ダイスを非常に速い速度で始動させることができ、長尺部材に対して極めて高い剪断力を与えることができる。したがって、作動手段に供給する圧油の量を増やすことなく(換言すれば、装置を大型化することなく)、断面積の大なる長尺部材を瞬時に切断でき、その切断面は長尺部材の長手方向に対して直交する平滑な精密度の高いものとなる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明によれば、長尺部材切断時に作動室へ供給される圧油の圧力を減衰させることなく、長尺部材の切断完了後、直ちに切断ピストンに対して空気の圧縮及びリリーフ弁による抵抗といった二段階の減衰力を与えることができるので、切断ピストンを高速且つ高圧力で作動させて長尺部材を切断した後の騒音や振動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図面に従って詳述する。図１は、本発明における一実施例の油圧切断装置１０を示す正面図である。この図が示すように、本実施例の油圧切断装置１０は、主として切断ユニット１２および油圧ユニット１４で構成されている。
【００２１】
なお、本実施例では、基台１６の上に油圧ユニット１４を搭載すると共に、スタンド１８を介して基台１６の上に切断ユニット１２を配置することで、これらを一体的に構成する場合を示しているが、切断ユニット１２と油圧ユニット１４とを離れた位置に配置するようにしてもよいし、切断ユニット１２がレール上を往復走行するようにしてもよい。
【００２２】
切断ユニット１２は、図１及び図２に示すように、大略、本体２０、油圧シリンダ部２２、アキュムレータ２４などの付属機器及びロジック弁２６，切替弁２８，プレフィル弁３０,リリーフ弁３２などの制御弁を備える。
【００２３】
本体２０は、金属からなるブロック状の部材であり、本体２０の内部には、プレフィル弁３０が収容されると共に、本体２０の側面には、油圧シリンダ部２２、アキュムレータ２４などの付属機器及びロジック弁２６，切替弁２８，リリーフ弁３２などの制御弁が取り付けられている。そして、これらの油圧機器は本体２０の内部や後述するシリンダ３６の側壁内部等に穿設された圧油路３４を介して相互に連通するようになっている。
【００２４】
油圧シリンダ部２２は、図２及び図３に示すように、一端が本体２０の側面に固定された筒状のシリンダ３６を有しており、シリンダ３６の側壁には、互いに対面する一対の長尺部材挿通孔３８が設けられている。また、一方の長尺部材挿通孔３８には、ホルダ４０を介して長尺部材切断用の筒状の固定ダイス４２が装着されており、シリンダ３６の他端には、シリンダ３６の内部空間を密閉すべく、蓋体４４が装着されている。
【００２５】
そして、シリンダ３６の内部には、切断ピストン４６が軸方向へ往復摺動自在に収容されており、これによりシリンダ３６の内部空間が本体２０に近い側の作動室４８と蓋体４４に近い側の復帰室５０とに二分されている（したがって、本実施例の油圧シリンダ部２２は複動型のものとなる）。
【００２６】
切断ピストン４６は、シリンダ３６の内径とほぼ等しい外径を有する円柱状の部材である。この切断ピストン４６の中央部は、切断ピストン４６を作動させる際、シリンダ３６に取り付けたホルダ４０が干渉しないように、当該ホルダ４０に対面する部分が凹形状に成形されると共に、貫通孔５２が形成されており、この貫通孔５２には、シリンダ３６に装着された固定ダイス４２と協働して長尺部材Ｔを切断する筒状の可動ダイス５４が装着されている。つまり、この切断ピストン４６が可動ダイス５４の「作動手段」として機能する。
【００２７】
ここで、この貫通孔５２は、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置に位置決めした際、長尺部材挿通孔３８と同一軸線上に並ぶように設定されている。本実施例の場合、切断ピストン４６の軸方向一方端面から貫通孔５２までの距離と本体２０の側面からシリンダ３６の長尺部材挿通孔３８までの距離とがほぼ等しくなるように設定されており、図２に示すように、切断ピストン４６の軸方向一方端面を本体２０の側面に当接させ、作動室４８が閉塞する始動位置に位置決めすると、シリンダ３６の長尺部材挿通孔３８と貫通孔５２とが同一軸線状に並び、長尺部材Ｔの挿通が可能となる。
【００２８】
そして、貫通孔５２における可動ダイス５４取り付け部分の作動室４８側には、図２及び図３に示すように、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置に位置決めした際、可動ダイス５４が移動可能な隙間Ｓが出現する。このような隙間Ｓを設けることによって、切断ピストン４６の作動を開始した際、切断ピストン４６のみが単独で走行し、可動ダイス５４の初速が長尺部材Ｔを十分に切断可能な速度となるように切断ピストン４６を加速させるための助走距離を確保することができる。
【００２９】
また、切断ピストン４６における貫通孔５２より作動室４８側の切欠部分の表面には切断ピストン４６の軸方向に延びるキー溝５６が設けられており、このキー溝５６に対応するホルダ４０の部分、より詳しくは固定ダイス４２の作動室４８側の先端部近傍には、キー溝５６(つまり、可動ダイス５４側)に向けて突出し、復帰室５０側の端面が固定ダイス４２の作動室４８側の側端面と略面一となるような突起５８が設けられている。このような突起５８を設けることにより、後述する一連の長尺部材切断工程を終え、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置へと復帰させる際に、可動ダイス５４が突起５８よりも作動室４８側へと移動するのを防止でき、切断ピストン４６を始動位置に位置決めした状態において、常に、貫通孔５２の作動室４８側に切断ピストン４６が単独で移動するための隙間Ｓを出現させ、切断ピストン４６の助走距離を確保することができるようになっている。
【００３０】
作動室４８は、切断ピストン４６の軸方向一方端面を押圧して長尺部材Ｔを切断するための圧油が供給される空間である。
【００３１】
復帰室５０は、切断ピストン４６の摺動距離を確保すると共に、切断ピストン４６の軸方向他方端面を押圧して長尺部材切断後の切断ピストン４６を始動位置に復帰させるための圧油が供給される空間である。
【００３２】
この復帰室５０には、当該室を形成するシリンダ３６の内径が縮径した段部３６ａが設けられており、この段部３６ａには、制動ピストン６０が軸方向へ往復摺動自在に収容されている。したがって、この制動ピストン６０により復帰室５０の内部空間が切断ピストン４６側の空気室５０ａとシリンダ３６端部(蓋体４４)側の圧油室５０ｂとに二分されている。
【００３３】
制動ピストン６０は、段部３６ａの内径とほぼ等しい外径を有する円柱状の部材であり、その中心部には軸方向に貫通する貫通孔６０ａが設けられている。また、この制動ピストン６０の空気室５０ａ側の軸方向一方端部には凹部６０ｂが形成されており、圧油室５０ｂ側の軸方向他方端部には段部３６ａに係止する係止片６０ｃが形成されている。
【００３４】
そして、この制動ピストン６０の凹部６０ｂには、弁体６２が摺動自在に嵌合されると共に、貫通孔に６０ａには、その先端が弁体６２に当接する小ピストン６４が収容されている。
【００３５】
弁体６２は、前記凹部６０ｂの内径とほぼ等しい外径を有すると共に、その先端が切断ピストン４６の軸方向他方端面に当接する部材であり、その内部には凹部６０ｂの内部空間と空気室５０ａの内部空間とを連通する通気路６２ａが設けられている。
【００３６】
また、制動ピストン６０と共に空気室５０ａを構成するシリンダ３６の内周部には、切断ピストン４６が復帰室５０側へ移動して長尺部材Ｔを切断した後、直ちに当該切断ピストン４６と係合することによって空気室５０ａの内部空間を気密状態にするクッションリング６６が装着されており、当該クッションリング６６よりも切断ピストン４６側のシリンダ３６の側壁には、空気室５０ａと油圧シリンダ部２２の外部とを連通する通気孔６８が設けられている。このため、切断ピストン４６が始動位置にある状態では通気孔６８が開放され、切断ピストン４６が作動して長尺部材Ｔの切断が完了した後、直ちに通気孔６８の通気が遮断されるようになっている。
【００３７】
一方、制動ピストン６０によって区画された圧油室５０ｂには、当該室内に圧油を給排するための圧油路３４が接続されており、このうち圧油室５０ｂ内の圧油を後述する圧油タンク７０に戻すためのいわゆる「戻りライン」の圧油路３４には、上述したリリーフ弁３２が取り付けられている。このリリーフ弁３２は、圧油室５０ｂ内の圧力を設定値に保持するためのものであり、かかるリリーフ弁３２を設けることによって、長尺部材切断後の切断ピストン４６に対して減衰力を与えることができるようになる。
【００３８】
油圧ユニット１４は、切断ユニット１２を作動させるための圧油を供給する装置であり、大略、圧油を貯める圧油タンク７０と、圧油タンク７０内の圧油を切断ユニット１２へ圧送するポンプ７２とで構成されている。
【００３９】
以上のように構成された油圧切断装置１０を作動させるため、本実施例では、図４に示すような油圧回路が構成されている。このような油圧回路を構成することによって、アキュムレータ２４にて蓄圧した圧油を一気に作動室４８に供給して切断ピストン４６を高速且つ高圧力で作動させることができると共に、作動室４８に供給した圧油を迅速に排出して切断ピストン４６を即座に始動位置まで復帰させることができる。なお、油圧回路は、前述のように切断ピストン４６を高速且つ高応答で作動させることができるものであれば如何なるものであってもよく、図４に示すものに限定されるものではない。
【００４０】
次に、本実施例の油圧切断装置１０を用いて長尺部材Ｔを切断する際には、まず、図５に示すように、切断ピストン４６を始動位置に位置決めし、同一軸線上に並んだ長尺部材挿通孔３８及び貫通孔５２に長尺部材Ｔを挿通する。この状態で可動ダイス５４が取り付けられた貫通孔５２の作動室４８側には、切断ピストン４６が単独で移動するための隙間Ｓが出現することとなる。
【００４１】
続いて、アキュムレータ２４で蓄圧した圧油を一気に作動室４８に供給して切断ピストン４６を作動させる。すると、切断ピストン４６は、まず始めに可動ダイス５４の移動を伴うことなく単独で復帰室５０側に向けて助走する。そして、隙間Ｓの分だけ助走して長尺部材Ｔを切断可能な速度に達した後、更に加速を続けながら可動ダイス５４に突き当たる。このように高速且つ高圧力で作動する切断ピストン４６に突き当たった可動ダイスは、切断ピストン４６と同様に非常に高い速度及び圧力で移動し、固定ダイス４２に対して可動ダイス５４が相対的に変位する際、長尺部材Ｔに対して極めて高い剪断力を与え、これを瞬時に切断する。
【００４２】
なお、作動室４８に圧油を供給して長尺部材Ｔを切断する際、復帰室５０の容積は減少するようになるが、本実施例の油圧切断装置１０では、通気孔６８を通して空気室５０ａ内の空気Ｇを排出するようにしているので、切断ピストン４６が復帰室５０側から抵抗を受けてその速度や圧力が損失する心配はない（図５参照）。
【００４３】
続いて、長尺部材Ｔの切断が完了した切断ピストン４６は、その速度及び圧力を維持したまま復帰室５０側に向けて移動するが、図６に示すように、その軸方向他方端部側がクッションリング６６にかかることによって通気孔６８での通気が遮断され、空気室５０ａが気密状態となる。このため、空気室５０ａの内部空気がエアクッションとして機能し、切断ピストン４６に対して減衰力を与えるようになる。
【００４４】
そして、図７に示すように、空気室５０ａの内部空気が完全に圧縮され、制動ピストン６０の凹部６０ｂに弁体６２が完全に嵌まり込んだ状態になると、切断ピストン４６に対する減衰力が頭打ちとなる。そうすると、弁体６２を介して切断ピストン４６の押圧力が制動ピストン６０に伝達され、切断ピストン４６と共にこの制動ピストン６０が圧油室５０ｂを閉塞する方向へと移動する。ここで、圧油室５０ｂに接続した戻りラインの圧油路３４にはリリーフ弁３２が取り付けられているので、このリリーフ弁３２によって圧油路３４を介して圧油室５０ｂから排出される圧油に抵抗が掛かり、この抵抗と上述した空気室５０ａの内部空気の圧縮抵抗とが相俟って切断ピストン４６に対する減衰力となる。
【００４５】
このように本実施例の油圧切断装置１０では、長尺部材切断時に作動室４８へ供給される圧油の圧力を減衰させることなく、長尺部材Ｔの切断完了後、切断ピストン４６に対して空気室５０ａの内部空気の圧縮抵抗による一次減衰力及び前記圧縮抵抗にリリーフ弁３２による抵抗を加えた二次減衰力といった二段階の減衰力を順次与えることができるので、切断ピストン４６を高速且つ高圧力で作動させたとしても長尺部材Ｔを切断した後の騒音や振動を低減することができる。
【００４６】
一方、図８に示すように、長尺部材切断後、復帰室５０側に向けて最大限移動した切断ピストン４６を始動位置まで復帰させる際には、作動室４８に供給した圧油を圧油タンク７０に戻すべく、プレフィル弁３０を開作動させると共に、圧油室５０ｂに圧油を供給する。すると、制動ピストン６０を介して切断ピストン４６が作動室４８側に向けて押し戻される。
【００４７】
そして、制動ピストン６０の係止片６０ｃがシリンダ３６の段部３６ａに係止されると、小ピストン６４が作動し、弁体６２及び切断ピストン６４を作動室４８側に向けて移動させ、切断ピストン６４を作動室４８が閉塞する始動位置に位置決めする。
【００４８】
ここで、本実施例の油圧切断装置１０では、突起５８が設けられているので、切断ピストン４６を始動位置へと復帰させる際、可動ダイス５４が突起５８よりも作動室４８側へと移動するのを防止でき、切断ピストン４６を始動位置に位置決めした状態において、常に、貫通孔５２の作動室４８側に可動ダイス５４が移動可能な隙間Ｓを出現させることができる。
【００４９】
本実施例の油圧切断装置１０によれば、切断ピストン４６を始動位置に位置決めすると、貫通孔５２の作動室４８側に可動ダイス５４が移動可能な隙間Ｓが出現する。したがって、固定ダイス４２及び可動ダイス５４に挿通した長尺部材Ｔを切断すべく、作動室４８に圧油を供給して切断ピストン４６の作動を開始させると、切断ピストン４６はまず始めに可動ダイス５４の移動を伴うことなく単独で助走する。
【００５０】
そして、隙間Ｓの分だけ助走して長尺部材Ｔを切断可能な速度に達した切断ピストン４６は、更に加速しながら可動ダイス５４に突き当たる。このため、可動ダイス５４を非常に速い速度で始動させることができ、長尺部材Ｔに対して極めて高い剪断力を与えることができる。その結果、切削屑を生じることなく長尺部材Ｔを瞬時に切断することができ、その切断面は長尺部材Ｔの軸方向に対して直交する平滑な精密度の高いものとなる。
【００５１】
ここで、図９は、本実施例の油圧切断装置１０[シリンダ出力(押)；４０２ｋＮ、ストローク；４０ｍｍ、隙間Ｓ；３ｍｍ、可動ダイス初速；３ｍ／ｓｅｃ．]を用いて、直径２５ｍｍのステンレス鋼材を切断した際の切断面を拡大したＳＥＭ(走査型電子顕微鏡)像である。これによると、塑性変形を伴った切断面のせん断方向先端部(最後に剪断が行なわれる部分)に「穴の開いた丸い形状のもの」が見られる(×４，０００拡大像の中央左上部参照)。これは、高温になって溶融した素材の一部が酸化される際に形成されたものであると考えられる。つまり、切断面にこのような形状が形成される本実施例の油圧切断装置１０は、長尺部材Ｔに対して切断面が瞬間的に溶融する程度の剪断力を与えることができ、平滑な精密度の高い切断面を得ることができることを示唆している。
【００５２】
なお、上述の実施例では、切断ユニット１２として、シリンダ３６の内部に固定ダイス４２及び可動ダイス５４を収容する場合を示したが、可動ダイス５４とこれを押圧して長尺部材切断方向に移動させる「作動手段」との間に「作動手段」が単独で移動するための隙間Ｓが設けられるものであれば、切断ユニット１２の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、互いに対向する一対の片ロッドシリンダの間に可動ダイス５４を配置し、一方のシリンダを「作動手段」とし、他方のシリンダを可動ダイス５４を始動位置に復帰させる「復帰手段」とすると共に、「作動手段」と可動ダイス５４との間に隙間Ｓを設けるようにしてもよい。
【００５３】
また、空気室５０ａを構成するシリンダ３６の内周部に別体のクッションリング６６を設ける場合を示したが、かかるリング６６を切断ピストン４６の内周部に一体的に形成するようにしてもよい。つまり、切断ピストン４６が始動位置にある状態では通気孔６８を開放でき、切断ピストン４６が作動して長尺部材Ｔの切断が完了した後、直ちに通気孔６８の通気を遮断できるものであれば、空気室５０ａを構成するシリンダ３６の内周部分の態様は如何なるものであってもよい。
【００５４】
さらに、ホルダ４０における固定ダイス４２の作動室４８側の側端部近傍に、別体の突起５８を設ける場合を示したが、当該突起５８をホルダ４０と一体的に形成するようにしてもよい。つまり、長尺部材切断工程を終え、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置へと復帰させる際に、可動ダイス５４の移動を規制して貫通孔５２の作動室４８側に可動ダイス５４が移動可能な隙間Ｓを出現できるものであれば、突起５８の態様は如何なるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例の油圧切断装置の概略を示す正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線の要部拡大断面図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ線の要部拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施例の油圧切断装置の油圧回路図である。
【図５】長尺部材切断工程における切断ピストン始動前の状態を示す油圧シリンダ部の断面図である。
【図６】長尺部材切断工程における長尺部材切断直後の状態を示す油圧シリンダ部の断面図である。
【図７】長尺部材切断工程における空気室内の空気圧縮後の状態を示す油圧シリンダ部の断面図である。
【図８】長尺部材切断工程における圧油室閉塞後の状態を示す油圧シリンダ部の断面図である。
【図９】本発明の油圧切断装置を用いて切断した長尺部材の切断面を撮影したＳＥＭ像である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…油圧切断装置
１２…切断ユニット
１４…油圧ユニット
１６…基台
１８…スタンド
２０…本体
２２…油圧シリンダ部
２４…アキュムレータ
２６…ロジック弁
２８…切替弁
３０…プレフィル弁
３２…リリーフ弁
３４…圧油路
３６…シリンダ
３６ａ…段部
３８…長尺部材挿通孔
４０…ホルダ
４２…固定ダイス
４４…蓋体
４６…切断ピストン
４８…作動室
５０…復帰室
５０ａ…空気室
５０…圧油室
５２…貫通孔
５４…可動ダイス
５６…キー溝
５８…突起
６０…制動ピストン
６０ａ…貫通孔
６０ｂ…凹部
６０ｃ…係止片
６２…弁体
６２ａ…通気路
６４…小ピストン
６６…クッションリング
６８…通気孔
７０…圧油タンク
７２…ポンプ
Ｓ…隙間
Ｔ…長尺部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面積の大なる長尺部材を瞬間的に切断する油圧切断装置に関し、特に、切断面が平滑で精密度の高いものを得ることが可能な油圧切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、棒鋼などの長尺部材を流体の圧力(主として油圧)を利用して切断する切断装置として、移動側及び固定側の切断刃を備えた油圧シリンダが知られている。具体的には、互いに対面する側壁に一対の長尺部材挿通孔が設けられた筒状のシリンダと、前記シリンダの内部に摺動自在に収容され、前記シリンダの内部空間を作動室及び復帰室に二分し、前記作動室側に寄せた始動位置に位置決めした際、前記長尺部材挿通孔と同一軸線上に並ぶ貫通孔が設けられた切断ピストンと、前記シリンダの前記長尺部材挿通孔の一方に取り付けられた固定側切断刃(固定ダイス)と、該固定側切断刃と対面するように切断ピストンの貫通孔に取り付けられた移動側切断刃(可動ダイス)とを有する油圧切断装置である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この油圧切断装置を用いて長尺部材を切断する際には、まず切断ピストンを始動位置に位置決めして同一軸線状に並んだ長尺部材挿通孔及び貫通孔に長尺部材を挿通する。そして、作動室に圧油を供給して切断ピストンを高速で作動させることにより長尺部材に大きな剪断力を与え、瞬時にこれを切断する。かかる油圧切断装置を用いれば、切削屑を生じることなく長尺部材を短時間で切断することができる。
【特許文献１】特開２００４−５８２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の油圧切断装置を用いて長尺部材を切断する際、長尺部材の長手方向に対して直交する平滑な精密度の高い切断面を得るためには、切断ピストンに装着した可動ダイスを高速且つ高圧力で作動させなければならない。従来の油圧切断装置では、可動ダイスを作動させて長尺部材を切断する際、可動ダイスの初速がゼロであることから、この可動ダイスをより高速で作動させるためには、油圧シリンダに圧油を供給する油圧ユニットや油圧回路を大型化して作動室に多量の圧油を迅速に供給し、切断ピストンを高速且つ高圧力で作動させなければならず、結果として油圧切断装置全体が大型化してしまうという問題があった。
【０００５】
さらに、切断ピストンを高速且つ高圧力で作動させて長尺部材を切断した後、そのままの状態で切断ピストンを作動させ続けると、切断ピストンとシリンダの復帰室側の端部とが激しく衝突し、大きな騒音や振動が発生するようになるという問題もあった。
【０００６】
それゆえに、本発明の主たる課題は、装置を大型化することなく、長尺部材の長手方向に対して直交する平滑な精密度の高い切断面を得ることができる油圧切断装置を提供することである。また、本発明の従たる課題は、切断ピストンによる長尺部材切断後の騒音や振動を低減させることが可能な油圧切断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した発明は、「長尺部材Ｔが挿通される筒状の固定ダイス４２と、固定ダイス４２に対面配置されると共に、固定ダイス４２に対して相対変位することによって内部に挿通した長尺部材Ｔを剪断する筒状の可動ダイス５４と、油圧によって可動ダイス５４を押圧して長尺部材切断方向に移動させる作動手段とを備えた油圧切断装置１０であって、可動ダイス５４と作動手段との間に作動手段が単独で移動するための隙間Ｓが設けられていることを特徴とする」油圧切断装置１０である。
【０００８】
この発明では、可動ダイス５４と作動手段との間に作動手段が単独で移動するための隙間Ｓが設けられているので、固定ダイス４２及び可動ダイス５４に挿通した長尺部材Ｔを切断すべく、作動手段に圧油を供給してその作動を開始させると、作動手段はまず始めに可動ダイス５４の移動を伴うことなく単独で助走する。そして、隙間Ｓの分だけ助走して長尺部材Ｔを切断可能な速度に達した作動手段は、更に加速しながら可動ダイス５４を押圧する。このため、作動手段が可動ダイス５４に当接した状態から作動を開始する場合に比べて、可動ダイス５４を非常に速い速度で始動させることができ、長尺部材Ｔに対して極めて高い剪断力を与えることができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、「互いに対面する側壁に一対の長尺部材挿通孔３８が設けられた筒状のシリンダ３６と、シリンダ３６の内部に摺動自在に収容され、シリンダ３６の内部空間を作動室４８及び復帰室５０に二分し、作動室４８側に寄せた始動位置に位置決めした際、長尺部材挿通孔３８と同一軸線上に並ぶ貫通孔５２が設けられた切断ピストン４６と、シリンダ３６の長尺部材挿通孔３８の一方に取り付けられた固定ダイス４２と、固定ダイス４２と対面するように切断ピストン４６の貫通孔５２に取り付けられた可動ダイス５４とを備える油圧切断装置１０であって、切断ピストン４６を始動位置に位置決めした際、貫通孔５２の作動室４８側に、切断ピストン４６が単独で移動するための隙間Ｓが出現する」ことを特徴とする油圧切断装置１０である。
【００１０】
本発明の油圧切断装置１０では、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置に位置決めすると、貫通孔５２の作動室４８側に切断ピストン４６が単独で移動するための隙間Ｓが出現する。したがって、固定ダイス４２及び可動ダイス５４に挿通した長尺部材Ｔを切断すべく、作動室４８に圧油を供給して切断ピストン４６の作動を開始させると、切断ピストン４６はまず始めに可動ダイス５４の移動を伴うことなく単独で助走する。
【００１１】
そして、隙間Ｓの分だけ助走して長尺部材Ｔを切断可能な速度に達した切断ピストンは、更に加速しながら可動ダイス５４に突き当たり、これを押圧する。このため、可動ダイス５４を非常に速い速度で始動させることができ、長尺部材Ｔに対して極めて高い剪断力を与えることができる。
【００１２】
また、固定ダイス４２及び可動ダイス５４をシリンダ３６の内部に収容しているので、上述した作用・効果に加え、一本のシリンダで油圧切断装置１０を構成でき、油圧切断装置１０をコンパクトにすることができる。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の油圧切断装置１０において、「復帰室５０には、その内部空間を切断ピストン４６側の空気室５０ａとシリンダ３６端部側の圧油室５０ｂとに二分する制動ピストン６０が摺動自在に取り付けられ、空気室５０ａ側のシリンダ３６の側壁には、切断ピストン４６が作動して長尺部材Ｔの切断が完了した後、直ちに通気が遮断される通気孔６８が穿設されると共に、圧油室５０ｂに接続された戻りラインの圧油路３４には、リリーフ弁３２が取り付けられている」ことを特徴とするものである。
【００１４】
上述のように切断ピストン４６を高速で作動させて長尺部材Ｔを切断すると、長尺部材Ｔの切断後、高速且つ高圧力で作動する切断ピストン４６がシリンダ３６の復帰室５０側の端部に激しく衝突し、大きな騒音や振動が発生するようになる。しかしながら、本発明では、復帰室５０の切断ピストン４６側に空気室５０ａを設け、この空気室５０ａ側のシリンダ３６の側壁に上述のような通気孔６８を設けているので、切断ピストン４６が作動して長尺部材Ｔの切断が完了すると直ちに空気室５０ａが気密状態となる。このため、気密状態となった空気室５０ａの内部空気がエアクッションとして働き、長尺部材Ｔの切断後直ちに切断ピストン４６に対して減衰力が働くようになる。
【００１５】
また、空気室５０ａ内の空気が完全に圧縮されて切断ピストン４６に対する減衰力が頭打ちになると、制動ピストン６０が圧油室５０ｂを閉塞する方向へと移動するようになる。ここで、圧油室５０ｂに接続した戻りラインの圧油路３４にはリリーフ弁３２が取り付けられているので、このリリーフ弁３２によって圧油路３４を介して圧油室５０ｂから排出される圧油に抵抗が掛かり、この抵抗が上述した空気室５０ａの内部空気の圧縮抵抗と相俟って切断ピストン４６に対する減衰力となる。
【００１６】
このように本発明では、長尺部材Ｔの切断完了直後より、切断ピストン４６に対して、空気室５０ａの内部空気の圧縮抵抗による一次減衰力及び前記圧縮抵抗にリリーフ弁３２による抵抗を加えた二次減衰力といった二段階の減衰力を順次与えることができる。
【００１７】
請求項４に記載した発明は、請求項２又は３に記載の油圧切断装置１０において、「固定ダイス４２の作動室４８側の先端部近傍には、可動ダイス５４側に向けて突出し、且つ復帰室５０側の端面が固定ダイス４２の作動室４８側の側端面と略面一となる突起５８が設けられている」ことを特徴とするもので、かかる突起５８により、一連の長尺部材切断工程を終え、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置へと復帰させる際に、可動ダイス５４が突起５８よりも作動室４８側へと移動するのを防止でき、切断ピストン４６を始動位置に位置決めした状態において、常に、貫通孔５２の作動室４８側に可動ダイス５４が移動可能な隙間Ｓを出現させ、切断ピストン４６の助走距離を確保することができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１〜４に記載の発明によれば、可動ダイスと作動手段(切断ピストン)との間に作動手段が単独で移動するための隙間が設けられているので、作動手段に圧油を供給してその作動を開始させると、作動手段はまず始めに可動ダイスの移動を伴うことなく単独で助走する。このため、作動手段が可動ダイスに当接した状態から作動を開始する場合に比べて、可動ダイスを非常に速い速度で始動させることができ、長尺部材に対して極めて高い剪断力を与えることができる。したがって、作動手段に供給する圧油の量を増やすことなく(換言すれば、装置を大型化することなく)、断面積の大なる長尺部材を瞬時に切断でき、その切断面は長尺部材の長手方向に対して直交する平滑な精密度の高いものとなる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明によれば、長尺部材切断時に作動室へ供給される圧油の圧力を減衰させることなく、長尺部材の切断完了後、直ちに切断ピストンに対して空気の圧縮及びリリーフ弁による抵抗といった二段階の減衰力を与えることができるので、切断ピストンを高速且つ高圧力で作動させて長尺部材を切断した後の騒音や振動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図面に従って詳述する。図１は、本発明における一実施例の油圧切断装置１０を示す正面図である。この図が示すように、本実施例の油圧切断装置１０は、主として切断ユニット１２および油圧ユニット１４で構成されている。
【００２１】
なお、本実施例では、基台１６の上に油圧ユニット１４を搭載すると共に、スタンド１８を介して基台１６の上に切断ユニット１２を配置することで、これらを一体的に構成する場合を示しているが、切断ユニット１２と油圧ユニット１４とを離れた位置に配置するようにしてもよいし、切断ユニット１２がレール上を往復走行するようにしてもよい。
【００２２】
切断ユニット１２は、図１及び図２に示すように、大略、本体２０、油圧シリンダ部２２、アキュムレータ２４などの付属機器及びロジック弁２６，切替弁２８，プレフィル弁３０,リリーフ弁３２などの制御弁を備える。
【００２３】
本体２０は、金属からなるブロック状の部材であり、本体２０の内部には、プレフィル弁３０が収容されると共に、本体２０の側面には、油圧シリンダ部２２、アキュムレータ２４などの付属機器及びロジック弁２６，切替弁２８，リリーフ弁３２などの制御弁が取り付けられている。そして、これらの油圧機器は本体２０の内部や後述するシリンダ３６の側壁内部等に穿設された圧油路３４を介して相互に連通するようになっている。
【００２４】
油圧シリンダ部２２は、図２及び図３に示すように、一端が本体２０の側面に固定された筒状のシリンダ３６を有しており、シリンダ３６の側壁には、互いに対面する一対の長尺部材挿通孔３８が設けられている。また、一方の長尺部材挿通孔３８には、ホルダ４０を介して長尺部材切断用の筒状の固定ダイス４２が装着されており、シリンダ３６の他端には、シリンダ３６の内部空間を密閉すべく、蓋体４４が装着されている。
【００２５】
そして、シリンダ３６の内部には、切断ピストン４６が軸方向へ往復摺動自在に収容されており、これによりシリンダ３６の内部空間が本体２０に近い側の作動室４８と蓋体４４に近い側の復帰室５０とに二分されている（したがって、本実施例の油圧シリンダ部２２は複動型のものとなる）。
【００２６】
切断ピストン４６は、シリンダ３６の内径とほぼ等しい外径を有する円柱状の部材である。この切断ピストン４６の中央部は、切断ピストン４６を作動させる際、シリンダ３６に取り付けたホルダ４０が干渉しないように、当該ホルダ４０に対面する部分が凹形状に成形されると共に、貫通孔５２が形成されており、この貫通孔５２には、シリンダ３６に装着された固定ダイス４２と協働して長尺部材Ｔを切断する筒状の可動ダイス５４が装着されている。つまり、この切断ピストン４６が可動ダイス５４の「作動手段」として機能する。
【００２７】
ここで、この貫通孔５２は、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置に位置決めした際、長尺部材挿通孔３８と同一軸線上に並ぶように設定されている。本実施例の場合、切断ピストン４６の軸方向一方端面から貫通孔５２までの距離と本体２０の側面からシリンダ３６の長尺部材挿通孔３８までの距離とがほぼ等しくなるように設定されており、図２に示すように、切断ピストン４６の軸方向一方端面を本体２０の側面に当接させ、作動室４８が閉塞する始動位置に位置決めすると、シリンダ３６の長尺部材挿通孔３８と貫通孔５２とが同一軸線状に並び、長尺部材Ｔの挿通が可能となる。
【００２８】
そして、貫通孔５２における可動ダイス５４取り付け部分の作動室４８側には、図２及び図３に示すように、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置に位置決めした際、可動ダイス５４が移動可能な隙間Ｓが出現する。このような隙間Ｓを設けることによって、切断ピストン４６の作動を開始した際、切断ピストン４６のみが単独で走行し、可動ダイス５４の初速が長尺部材Ｔを十分に切断可能な速度となるように切断ピストン４６を加速させるための助走距離を確保することができる。
【００２９】
また、切断ピストン４６における貫通孔５２より作動室４８側の切欠部分の表面には切断ピストン４６の軸方向に延びるキー溝５６が設けられており、このキー溝５６に対応するホルダ４０の部分、より詳しくは固定ダイス４２の作動室４８側の先端部近傍には、キー溝５６(つまり、可動ダイス５４側)に向けて突出し、復帰室５０側の端面が固定ダイス４２の作動室４８側の側端面と略面一となるような突起５８が設けられている。このような突起５８を設けることにより、後述する一連の長尺部材切断工程を終え、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置へと復帰させる際に、可動ダイス５４が突起５８よりも作動室４８側へと移動するのを防止でき、切断ピストン４６を始動位置に位置決めした状態において、常に、貫通孔５２の作動室４８側に切断ピストン４６が単独で移動するための隙間Ｓを出現させ、切断ピストン４６の助走距離を確保することができるようになっている。
【００３０】
作動室４８は、切断ピストン４６の軸方向一方端面を押圧して長尺部材Ｔを切断するための圧油が供給される空間である。
【００３１】
復帰室５０は、切断ピストン４６の摺動距離を確保すると共に、切断ピストン４６の軸方向他方端面を押圧して長尺部材切断後の切断ピストン４６を始動位置に復帰させるための圧油が供給される空間である。
【００３２】
この復帰室５０には、当該室を形成するシリンダ３６の内径が縮径した段部３６ａが設けられており、この段部３６ａには、制動ピストン６０が軸方向へ往復摺動自在に収容されている。したがって、この制動ピストン６０により復帰室５０の内部空間が切断ピストン４６側の空気室５０ａとシリンダ３６端部(蓋体４４)側の圧油室５０ｂとに二分されている。
【００３３】
制動ピストン６０は、段部３６ａの内径とほぼ等しい外径を有する円柱状の部材であり、その中心部には軸方向に貫通する貫通孔６０ａが設けられている。また、この制動ピストン６０の空気室５０ａ側の軸方向一方端部には凹部６０ｂが形成されており、圧油室５０ｂ側の軸方向他方端部には段部３６ａに係止する係止片６０ｃが形成されている。
【００３４】
そして、この制動ピストン６０の凹部６０ｂには、弁体６２が摺動自在に嵌合されると共に、貫通孔に６０ａには、その先端が弁体６２に当接する小ピストン６４が収容されている。
【００３５】
弁体６２は、前記凹部６０ｂの内径とほぼ等しい外径を有すると共に、その先端が切断ピストン４６の軸方向他方端面に当接する部材であり、その内部には凹部６０ｂの内部空間と空気室５０ａの内部空間とを連通する通気路６２ａが設けられている。
【００３６】
また、制動ピストン６０と共に空気室５０ａを構成するシリンダ３６の内周部には、切断ピストン４６が復帰室５０側へ移動して長尺部材Ｔを切断した後、直ちに当該切断ピストン４６と係合することによって空気室５０ａの内部空間を気密状態にするクッションリング６６が装着されており、当該クッションリング６６よりも切断ピストン４６側のシリンダ３６の側壁には、空気室５０ａと油圧シリンダ部２２の外部とを連通する通気孔６８が設けられている。このため、切断ピストン４６が始動位置にある状態では通気孔６８が開放され、切断ピストン４６が作動して長尺部材Ｔの切断が完了した後、直ちに通気孔６８の通気が遮断されるようになっている。
【００３７】
一方、制動ピストン６０によって区画された圧油室５０ｂには、当該室内に圧油を給排するための圧油路３４が接続されており、このうち圧油室５０ｂ内の圧油を後述する圧油タンク７０に戻すためのいわゆる「戻りライン」の圧油路３４には、上述したリリーフ弁３２が取り付けられている。このリリーフ弁３２は、圧油室５０ｂ内の圧力を設定値に保持するためのものであり、かかるリリーフ弁３２を設けることによって、長尺部材切断後の切断ピストン４６に対して減衰力を与えることができるようになる。
【００３８】
油圧ユニット１４は、切断ユニット１２を作動させるための圧油を供給する装置であり、大略、圧油を貯める圧油タンク７０と、圧油タンク７０内の圧油を切断ユニット１２へ圧送するポンプ７２とで構成されている。
【００３９】
以上のように構成された油圧切断装置１０を作動させるため、本実施例では、図４に示すような油圧回路が構成されている。このような油圧回路を構成することによって、アキュムレータ２４にて蓄圧した圧油を一気に作動室４８に供給して切断ピストン４６を高速且つ高圧力で作動させることができると共に、作動室４８に供給した圧油を迅速に排出して切断ピストン４６を即座に始動位置まで復帰させることができる。なお、油圧回路は、前述のように切断ピストン４６を高速且つ高応答で作動させることができるものであれば如何なるものであってもよく、図４に示すものに限定されるものではない。
【００４０】
次に、本実施例の油圧切断装置１０を用いて長尺部材Ｔを切断する際には、まず、図５に示すように、切断ピストン４６を始動位置に位置決めし、同一軸線上に並んだ長尺部材挿通孔３８及び貫通孔５２に長尺部材Ｔを挿通する。この状態で可動ダイス５４が取り付けられた貫通孔５２の作動室４８側には、切断ピストン４６が単独で移動するための隙間Ｓが出現することとなる。
【００４１】
続いて、アキュムレータ２４で蓄圧した圧油を一気に作動室４８に供給して切断ピストン４６を作動させる。すると、切断ピストン４６は、まず始めに可動ダイス５４の移動を伴うことなく単独で復帰室５０側に向けて助走する。そして、隙間Ｓの分だけ助走して長尺部材Ｔを切断可能な速度に達した後、更に加速を続けながら可動ダイス５４に突き当たる。このように高速且つ高圧力で作動する切断ピストン４６に突き当たった可動ダイスは、切断ピストン４６と同様に非常に高い速度及び圧力で移動し、固定ダイス４２に対して可動ダイス５４が相対的に変位する際、長尺部材Ｔに対して極めて高い剪断力を与え、これを瞬時に切断する。
【００４２】
なお、作動室４８に圧油を供給して長尺部材Ｔを切断する際、復帰室５０の容積は減少するようになるが、本実施例の油圧切断装置１０では、通気孔６８を通して空気室５０ａ内の空気Ｇを排出するようにしているので、切断ピストン４６が復帰室５０側から抵抗を受けてその速度や圧力が損失する心配はない（図５参照）。
【００４３】
続いて、長尺部材Ｔの切断が完了した切断ピストン４６は、その速度及び圧力を維持したまま復帰室５０側に向けて移動するが、図６に示すように、その軸方向他方端部側がクッションリング６６にかかることによって通気孔６８での通気が遮断され、空気室５０ａが気密状態となる。このため、空気室５０ａの内部空気がエアクッションとして機能し、切断ピストン４６に対して減衰力を与えるようになる。
【００４４】
そして、図７に示すように、空気室５０ａの内部空気が完全に圧縮され、制動ピストン６０の凹部６０ｂに弁体６２が完全に嵌まり込んだ状態になると、切断ピストン４６に対する減衰力が頭打ちとなる。そうすると、弁体６２を介して切断ピストン４６の押圧力が制動ピストン６０に伝達され、切断ピストン４６と共にこの制動ピストン６０が圧油室５０ｂを閉塞する方向へと移動する。ここで、圧油室５０ｂに接続した戻りラインの圧油路３４にはリリーフ弁３２が取り付けられているので、このリリーフ弁３２によって圧油路３４を介して圧油室５０ｂから排出される圧油に抵抗が掛かり、この抵抗と上述した空気室５０ａの内部空気の圧縮抵抗とが相俟って切断ピストン４６に対する減衰力となる。
【００４５】
このように本実施例の油圧切断装置１０では、長尺部材切断時に作動室４８へ供給される圧油の圧力を減衰させることなく、長尺部材Ｔの切断完了後、切断ピストン４６に対して空気室５０ａの内部空気の圧縮抵抗による一次減衰力及び前記圧縮抵抗にリリーフ弁３２による抵抗を加えた二次減衰力といった二段階の減衰力を順次与えることができるので、切断ピストン４６を高速且つ高圧力で作動させたとしても長尺部材Ｔを切断した後の騒音や振動を低減することができる。
【００４６】
一方、図８に示すように、長尺部材切断後、復帰室５０側に向けて最大限移動した切断ピストン４６を始動位置まで復帰させる際には、作動室４８に供給した圧油を圧油タンク７０に戻すべく、プレフィル弁３０を開作動させると共に、圧油室５０ｂに圧油を供給する。すると、制動ピストン６０を介して切断ピストン４６が作動室４８側に向けて押し戻される。
【００４７】
そして、制動ピストン６０の係止片６０ｃがシリンダ３６の段部３６ａに係止されると、小ピストン６４が作動し、弁体６２及び切断ピストン６４を作動室４８側に向けて移動させ、切断ピストン６４を作動室４８が閉塞する始動位置に位置決めする。
【００４８】
ここで、本実施例の油圧切断装置１０では、突起５８が設けられているので、切断ピストン４６を始動位置へと復帰させる際、可動ダイス５４が突起５８よりも作動室４８側へと移動するのを防止でき、切断ピストン４６を始動位置に位置決めした状態において、常に、貫通孔５２の作動室４８側に可動ダイス５４が移動可能な隙間Ｓを出現させることができる。
【００４９】
本実施例の油圧切断装置１０によれば、切断ピストン４６を始動位置に位置決めすると、貫通孔５２の作動室４８側に可動ダイス５４が移動可能な隙間Ｓが出現する。したがって、固定ダイス４２及び可動ダイス５４に挿通した長尺部材Ｔを切断すべく、作動室４８に圧油を供給して切断ピストン４６の作動を開始させると、切断ピストン４６はまず始めに可動ダイス５４の移動を伴うことなく単独で助走する。
【００５０】
そして、隙間Ｓの分だけ助走して長尺部材Ｔを切断可能な速度に達した切断ピストン４６は、更に加速しながら可動ダイス５４に突き当たる。このため、可動ダイス５４を非常に速い速度で始動させることができ、長尺部材Ｔに対して極めて高い剪断力を与えることができる。その結果、切削屑を生じることなく長尺部材Ｔを瞬時に切断することができ、その切断面は長尺部材Ｔの軸方向に対して直交する平滑な精密度の高いものとなる。
【００５１】
ここで、図９は、本実施例の油圧切断装置１０[シリンダ出力(押)；４０２ｋＮ、ストローク；４０ｍｍ、隙間Ｓ；３ｍｍ、可動ダイス初速；３ｍ／ｓｅｃ．]を用いて、直径２５ｍｍのステンレス鋼材を切断した際の切断面を拡大したＳＥＭ(走査型電子顕微鏡)像である。これによると、塑性変形を伴った切断面のせん断方向先端部(最後に剪断が行なわれる部分)に「穴の開いた丸い形状のもの」が見られる(×４，０００拡大像の中央左上部参照)。これは、高温になって溶融した素材の一部が酸化される際に形成されたものであると考えられる。つまり、切断面にこのような形状が形成される本実施例の油圧切断装置１０は、長尺部材Ｔに対して切断面が瞬間的に溶融する程度の剪断力を与えることができ、平滑な精密度の高い切断面を得ることができることを示唆している。
【００５２】
なお、上述の実施例では、切断ユニット１２として、シリンダ３６の内部に固定ダイス４２及び可動ダイス５４を収容する場合を示したが、可動ダイス５４とこれを押圧して長尺部材切断方向に移動させる「作動手段」との間に「作動手段」が単独で移動するための隙間Ｓが設けられるものであれば、切断ユニット１２の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、互いに対向する一対の片ロッドシリンダの間に可動ダイス５４を配置し、一方のシリンダを「作動手段」とし、他方のシリンダを可動ダイス５４を始動位置に復帰させる「復帰手段」とすると共に、「作動手段」と可動ダイス５４との間に隙間Ｓを設けるようにしてもよい。
【００５３】
また、空気室５０ａを構成するシリンダ３６の内周部に別体のクッションリング６６を設ける場合を示したが、かかるリング６６を切断ピストン４６の内周部に一体的に形成するようにしてもよい。つまり、切断ピストン４６が始動位置にある状態では通気孔６８を開放でき、切断ピストン４６が作動して長尺部材Ｔの切断が完了した後、直ちに通気孔６８の通気を遮断できるものであれば、空気室５０ａを構成するシリンダ３６の内周部分の態様は如何なるものであってもよい。
【００５４】
さらに、ホルダ４０における固定ダイス４２の作動室４８側の側端部近傍に、別体の突起５８を設ける場合を示したが、当該突起５８をホルダ４０と一体的に形成するようにしてもよい。つまり、長尺部材切断工程を終え、切断ピストン４６を作動室４８側に寄せた始動位置へと復帰させる際に、可動ダイス５４の移動を規制して貫通孔５２の作動室４８側に可動ダイス５４が移動可能な隙間Ｓを出現できるものであれば、突起５８の態様は如何なるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例の油圧切断装置の概略を示す正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線の要部拡大断面図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ線の要部拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施例の油圧切断装置の油圧回路図である。
【図５】長尺部材切断工程における切断ピストン始動前の状態を示す油圧シリンダ部の断面図である。
【図６】長尺部材切断工程における長尺部材切断直後の状態を示す油圧シリンダ部の断面図である。
【図７】長尺部材切断工程における空気室内の空気圧縮後の状態を示す油圧シリンダ部の断面図である。
【図８】長尺部材切断工程における圧油室閉塞後の状態を示す油圧シリンダ部の断面図である。
【図９】本発明の油圧切断装置を用いて切断した長尺部材の切断面を撮影したＳＥＭ像である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…油圧切断装置
１２…切断ユニット
１４…油圧ユニット
１６…基台
１８…スタンド
２０…本体
２２…油圧シリンダ部
２４…アキュムレータ
２６…ロジック弁
２８…切替弁
３０…プレフィル弁
３２…リリーフ弁
３４…圧油路
３６…シリンダ
３６ａ…段部
３８…長尺部材挿通孔
４０…ホルダ
４２…固定ダイス
４４…蓋体
４６…切断ピストン
４８…作動室
５０…復帰室
５０ａ…空気室
５０…圧油室
５２…貫通孔
５４…可動ダイス
５６…キー溝
５８…突起
６０…制動ピストン
６０ａ…貫通孔
６０ｂ…凹部
６０ｃ…係止片
６２…弁体
６２ａ…通気路
６４…小ピストン
６６…クッションリング
６８…通気孔
７０…圧油タンク
７２…ポンプ
Ｓ…隙間
Ｔ…長尺部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺部材が挿通される筒状の固定ダイスと、
前記固定ダイスに対面配置されると共に、前記固定ダイスに対して相対変位することによって内部に挿通した長尺部材を剪断する筒状の可動ダイスと、
油圧によって前記可動ダイスを押圧して長尺部材切断方向に移動させる作動手段とを備えた油圧切断装置であって、
前記可動ダイスと前記作動手段との間に前記作動手段が単独で移動するための隙間が設けられていることを特徴とする油圧切断装置。
【請求項２】
互いに対面する側壁に一対の長尺部材挿通孔が設けられた筒状のシリンダと、
前記シリンダの内部に摺動自在に収容され、前記シリンダの内部空間を作動室及び復帰室に二分し、前記作動室側に寄せた始動位置に位置決めした際、前記長尺部材挿通孔と同一軸線上に並ぶ貫通孔が設けられた切断ピストンと、
前記シリンダの前記長尺部材挿通孔の一方に取り付けられた固定ダイスと、
前記固定ダイスと対面するように前記切断ピストンの前記貫通孔に取り付けられた可動ダイスとを備える油圧切断装置であって、
前記切断ピストンを前記始動位置に位置決めした際、前記貫通孔の作動室側に、前記切断ピストンが単独で移動するための隙間が出現することを特徴とする油圧切断装置。
【請求項３】
前記復帰室には、その内部空間を切断ピストン側の空気室とシリンダ端部側の圧油室とに二分する制動ピストンが摺動自在に取り付けられ、
前記空気室側のシリンダの側壁には、前記切断ピストンが作動して長尺部材の切断が完了した後、直ちに通気が遮断される通気孔が穿設されると共に、前記圧油室に接続された戻りラインの圧油路には、リリーフ弁が取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の油圧切断装置。
【請求項４】
前記固定ダイスの作動室側の先端部近傍には、前記可動ダイス側に向けて突出し、且つ復帰室側の端面が前記固定ダイスの作動室側の側端面と略面一となる突起が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の油圧切断装置。
【請求項１】
長尺部材が挿通される筒状の固定ダイスと、
前記固定ダイスに対面配置されると共に、前記固定ダイスに対して相対変位することによって内部に挿通した長尺部材を剪断する筒状の可動ダイスと、
油圧によって前記可動ダイスを押圧して長尺部材切断方向に移動させる作動手段とを備えた油圧切断装置であって、
前記可動ダイスと前記作動手段との間に前記作動手段が単独で移動するための隙間が設けられていることを特徴とする油圧切断装置。
【請求項２】
互いに対面する側壁に一対の長尺部材挿通孔が設けられた筒状のシリンダと、
前記シリンダの内部に摺動自在に収容され、前記シリンダの内部空間を作動室及び復帰室に二分し、前記作動室側に寄せた始動位置に位置決めした際、前記長尺部材挿通孔と同一軸線上に並ぶ貫通孔が設けられた切断ピストンと、
前記シリンダの前記長尺部材挿通孔の一方に取り付けられた固定ダイスと、
前記固定ダイスと対面するように前記切断ピストンの前記貫通孔に取り付けられた可動ダイスとを備える油圧切断装置であって、
前記切断ピストンを前記始動位置に位置決めした際、前記貫通孔の作動室側に、前記切断ピストンが単独で移動するための隙間が出現することを特徴とする油圧切断装置。
【請求項３】
前記復帰室には、その内部空間を切断ピストン側の空気室とシリンダ端部側の圧油室とに二分する制動ピストンが摺動自在に取り付けられ、
前記空気室側のシリンダの側壁には、前記切断ピストンが作動して長尺部材の切断が完了した後、直ちに通気が遮断される通気孔が穿設されると共に、前記圧油室に接続された戻りラインの圧油路には、リリーフ弁が取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の油圧切断装置。
【請求項４】
前記固定ダイスの作動室側の先端部近傍には、前記可動ダイス側に向けて突出し、且つ復帰室側の端面が前記固定ダイスの作動室側の側端面と略面一となる突起が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の油圧切断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２３６７９（Ｐ２００８−２３６７９Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２００９３０（Ｐ２００６−２００９３０）
【出願日】平成１８年７月２４日（２００６．７．２４）
【出願人】（５９３０５６２２２）
【出願人】（０００２４９５６２）有限会社藤田油機サービス (2)
【出願人】（５９２１６９５０７）トーワ株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２４日（２００６．７．２４）
【出願人】（５９３０５６２２２）
【出願人】（０００２４９５６２）有限会社藤田油機サービス (2)
【出願人】（５９２１６９５０７）トーワ株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]