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【発明の名称】 棒鋼切断装置
【発明者】 【氏名】林 義輝

【氏名】内田 肇

【要約】 【課題】高速で切断動作を行い切断サイクルを大幅に短縮することができ、切断断面の変形や切断端面の荒れが少なく寸法精度の高い切断ができる棒鋼切断装置を目的とする。

【構成】高速動作シリンダ2の打撃ロッド21と向かい合う緩衝シリンダ4の衝撃吸収ロッド間に棒鋼の剪断を行う切断金型3を配置し、前記高速動作シリンダ2の打撃ロッド21と切断金型23間に打撃ロッド21の突出速度を最大まで加速させる加速空間6を形成し、前記緩衝シリンダ4の衝撃吸収ロッド40と切断金型23間に該切断金型3を空走させる空走空間7を形成したものであり、高速動作シリンダ2の打撃ロッド21は加速空間6を前進して加速され最大速度で切断金型に衝突するため切断金型23の棒鋼には瞬間的に極めて大きな衝突エネルギーが加えられて棒鋼は瞬時に剪断され、空走空間7により切断金型23に加えられた衝突エネルギーは棒鋼にのみに的確に加えられることとなる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高速動作シリンダの打撃ロッドと向かい合う緩衝シリンダの衝撃吸収ロッド間に棒鋼の剪断を行う切断金型を配置し、前記高速動作シリンダの打撃ロッドと切断金型間に打撃ロッドの突出速度を最大まで加速させる加速空間を形成するとともに、前記緩衝シリンダの衝撃吸収ロッドと切断金型間に該切断金型を空走させる空走空間を形成したことを特徴とする棒鋼切断装置。
【請求項2】
緩衝シリンダの衝撃吸収側のポートにアキュムレータを接続したことを特徴とする請求項1に記載の棒鋼切断装置。
【請求項3】
アキュムレータが油圧制御回路のオーバライド圧に基く電気信号によりサイクル動作を開始するものであることを特徴とする請求項2に記載の棒鋼切断装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は各種金属製品の素材となる棒鋼を製品寸法に応じて切断する棒鋼切断装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、棒鋼の切断は鋸盤により行うのが普通であった。しかし、鋸盤では切断に時間がかかるうえに鋸歯の厚み分が切断されて鉄紛となるため素材の無駄が多い。また、発生した鉄粉の清掃廃棄処理に手間がかかるうえに、鉄粉は作業環境を悪化させるという問題があった。そこでクランクプレスにより切断を行って時間の短縮と切断鉄粉の発生をなくしたものがある(例えば、特許文献1参照)。また、動力増幅装置により大きな剪断力を与えて切断を行うことにより切断面を美しく高い精度とするものがある(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
しかし、特許文献1のクランクプレスによる切断では切断部断面形状の大きな変形(ダレ)が生じるため変形した部位を後工程で修正する必要がある。しかも、切断時に騒音と振動が発生するうえに切断動作に時間がかかり切断サイクルを短縮できないという問題がある。また、特許文献2による剪断では棒鋼のように径が大きいと切断断面が変形したり切断端面が荒れたりするうえに剪断後に発生する騒音を抑えることができないという問題がある。しかも、切断動作を高速化していないので切断サイクルを短縮できないという問題がある。
【特許文献1】特開2001−113341号
【特許文献2】特開2002−224912号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、ミリ秒単位で切断動作を行い切断サイクルを大幅に短縮することができるうえに、切断断面の変形や切断端面の荒れが少なく寸法精度の高い切断ができる棒鋼切断装置に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、高速動作シリンダの打撃ロッドと向かい合う緩衝シリンダの衝撃吸収ロッド間に棒鋼の剪断を行う切断金型を配置し、前記高速動作シリンダの打撃ロッドと切断金型間に打撃ロッドの突出速度を最大まで加速させる加速空間を形成するとともに、前記緩衝シリンダの衝撃吸収ロッドと切断金型間に該切断金型を空走させる空走空間を形成した棒鋼切断装置であり、該棒鋼切断装置において、緩衝シリンダの衝撃吸収側のポートにアキュムレータを接続したり、アキュムレータが油圧制御回路のオーバライド圧に基く電気信号によりサイクル動作を開始するものとしたりすればより好ましいものとなる。
【発明の効果】
【0006】
本発明は、高速動作シリンダの打撃ロッドと向かい合う緩衝シリンダの衝撃吸収ロッド間に棒鋼の剪断を行う切断金型を配置し、前記高速動作シリンダの打撃ロッドと切断金型間に打撃ロッドの突出速度を最大まで加速させる加速空間を形成するとともに、前記緩衝シリンダの衝撃吸収ロッドと切断金型間に該切断金型を空走させる空走空間を形成したものであるから、高速動作シリンダの打撃ロッドは加速空間を前進して加速され最大速度で切断金型に衝突するため切断金型の棒鋼には瞬間的に極めて大きな衝突エネルギーが加えられて棒鋼は瞬時に剪断されることとなる。このため、切断断面に大きな変形(ダレ)が生じにくく、切断端面にも荒れが生じ難いので寸法精度は極めて高いものとなり、後工程で修正を行う必要がなく生産性が非常に高いものとなる。しかも、切断金型と衝撃吸収ロッドとの間には空走空間が形成されているので、切断金型に加えられた衝突エネルギーは棒鋼にのみに的確に加えられることとなる。さらに、高速動作シリンダは高速動作を行うものであるから切断サイクルを大幅に短縮することができ、生産性を大幅に向上できるものとなる。また、緩衝シリンダにより切断後のエネルギーは吸収されるので、騒音や振動を低減できることとなる。
【0007】
また、請求項2のように、緩衝シリンダの衝撃吸収側のポートにアキュムレータを接続したから、切断金型の衝突エネルギーは緩衝シリンダの圧油を高圧化することにより吸収されるとともにアキュムレータに蓄圧されるので、アキュムレータの蓄圧に要するエネルギーを低減できるものとなる。
【0008】
請求項3のように、アキュムレータが油圧制御回路のオーバライド圧に基く電気信号によりサイクル動作を開始することにより、アキュムレータの切り換え動作が圧力より高速な電気信号により行われるので、アキュムレータの動作サイクルが高速化され棒鋼の切断サイクルを短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図に基いて詳細に説明する。
図1中1は棒鋼切断装置本体であり、該棒鋼切断装置本体1は高速動作シリンダ2と、切断金型3と、緩衝シリンダ4と、これらを制御する油圧制御回路5とからなるものである。また、高速動作シリンダ2、切断金型3、緩衝シリンダ4の各ポートと接続される油圧制御回路5間距離を極力短くすることにより圧油の粘度やシリンダ、油圧制御回路5の配管等の内部抵抗による動作速度への影響を低減している。
【0010】
高速動作シリンダ2はシリンダブロックのシリンダ孔20にスライド自在に嵌挿される打撃ロッド21からなるもので、高速動作シリンダ2は前進用ポート20aにパイロットチェック弁22を介して接続されるロジック弁23と、該ロジック弁23に接続されるアキュムレータ27と、後退用ポート20bに接続されるロジック弁24と、切換制御を行う切換弁25と、シーケンス弁26とに接続されている。
【0011】
打撃ロッド21は前進時、後退用ポート20bから排出される圧油量を少なくして排出が急速に行われるようロッド径をピストン径に近いものとしている。ロッド径を大きくすることにより打撃ロッド21の質量を増し大きな慣性エネルギーが得られるようにしている。
【0012】
また、打撃ロッド21の後退させる際、前進用ポート20aから排出される圧油はロジック弁23とパイロットチェック弁22とを経由するため排出は急速に行われて打撃ロッド21の後退を高速化し切断サイクルの短縮ができるものとなる。ロジック弁23を経由する圧油はアキュムレータ27に戻される。さらに、打撃ロッド21の打撃ストロークは棒鋼直径と略等しいものとして動作サイクルに無駄がでないようにしている。
【0013】
ロジック弁23は高速動作シリンダ2の前進用ポート20aにアキュムレータ27からの高圧油を供給して打撃ロッド21を高速で前進させるものである。また、ロジック弁24は打撃ロッド21の前進にともなって圧油を高速で排出できるよう排油タンク24aが付帯されている。さらに、ロジック弁24は圧油を後退用ポート20bに供給して打撃ロッド21が高速で後退できるようにしている。
【0014】
前記切断金型3は高速動作シリンダ2の打撃ロッド21と衝突して前進する可動型と棒鋼を保持する固定型とからなり、可動型は打撃ロッド21と衝撃吸収ロッド40間に加速空間6と空走空間7を介して配置されている。また、可動型と固定型には棒鋼を嵌挿保持させる孔刃が形成されている。切断金型3の切断ストロークは棒鋼直径と略等しいものとして動作サイクルに無駄がでないようにしている。
【0015】
加速空間6は高速動作シリンダ2の打撃ロッド21先端と切断金型3の可動型の先端面間に形成されるもので、該加速空間6により前進動作を開始した打撃ロッド21は最高速まで加速できるようになっている。これにより打撃ロッド21には最大のエネルギーで可動型に衝突して棒鋼に剪断エネルギーを加えるものとしている。
【0016】
空走空間7は切断金型3の可動型の後端面と緩衝シリンダ4の衝撃吸収ロッド40先端間に形成されるもので、該空走空間7により切断金型3の可動型は剪断のためのエネルギーを失うことなく棒鋼に確実に加えることができる。そして剪断が完了してエネルギーの大半を使い果たした後、切断金型3の可動型は衝撃吸収ロッド40に衝突してエネルギーを吸収されることとなる。
【0017】
衝撃吸収ロッド40の緩衝ストロークは棒鋼直径と略等しいものとして緩衝を棒鋼径内で行うことにより動作サイクルに無駄が生じないようにしている。打撃ストローク、切断ストローク、緩衝ストロークを棒鋼直径と略等しくすることにより、すべての動作が同一時間内で完了させることができるので、切断サイクルの最適化が容易となり、延いては切断サイクルを短縮することができるものとなる。
【0018】
アキュムレータ41は緩衝シリンダ4に高圧油を供給するものであり、該アキュムレータ41は衝撃吸収ロッド40による衝撃吸収動作によって生じる高圧油を蓄圧できるよう緩衝シリンダ4の前進用ポート40aに接続されている。そして、衝撃吸収ロッド40の衝撃吸収を行い高圧となった圧油をアキュムレータ41に供給することにより、アキュムレータ41の蓄圧に要するエネルギーを低減できるものとしているが、アキュムレータ41はなくてもよいことは勿論である。
【0019】
また、アキュムレータ41のサイクル動作を行う切換弁43は油圧ポンプのオーバライド圧力を検出する圧力スイッチからの電気信号に切り換えを行うものとしている。切換弁43を電気的に制御することにより圧力による制御より切り換えが高速化され、打撃ストローク、切断ストローク、緩衝ストローク等とアキュムレータ41の動作タイミングを同期させることができるので、切断サイクルの最適化が容易となり、延いては切断サイクルを短縮することができるものとなる。
【0020】
また、パイロットチェック弁22は高速動作シリンダ2のシリンダブロックに一体的に組み込むことにより接続ポート間を短くでき、圧油の粘度や配管の内部抵抗による影響を低減できることとなる。該パイロットチェック弁22は切換弁25からのリモート圧に基いてばねにより付勢されるパイロット弁を作動させ、圧油を前進用ポート20aから排油タンク50に排出させている。
【0021】
緩衝シリンダ4はその前進用ポート40aに接続されるアキュムレータ41と、リリーフ弁42と、緩衝シリンダ4の動作を制御する切換弁43と、逆止弁44とに接続されている。
【0022】
このように構成されたものは、切断金型3の可動型と固定型の孔刃に棒鋼を切断長に合わせて挿入した後、切換弁25を動作させて高速動作シリンダ2の前進用ポート20aとロジック弁23とを連通させる状態とすれば、アキュムレータ27の高圧油がロジック弁23を通じて前進用ポート20aに高速で供給されることとなる。
【0023】
高圧油が前進用ポート20aに高速で供給されることにより打撃ロッド21は高速で前進することとなる。打撃ロッド21と切断金型3間には加速空間6が形成されているので打撃ロッド21は停止状態から最高速に増速されるタイミング、すなわち最大のエネルギーをもって切断金型3に衝突することとなる。この衝突時、可動型は緩衝シリンダ4との間に形成されている空走空間7に位置されるので、剪断エネルギーは緩衝シリンダ4により緩衝吸収されることなく棒鋼に直接加えられることとなる。
【0024】
このようにして可動型により固定型に保持されている棒鋼に加えられる大きな剪断力により棒鋼は瞬時に剪断されることとなる。剪断力は空走空間7を可動型が空走する一瞬の間に加えられるものであり、棒鋼の剪断を行った可動型はエネルギーの大半を剪断により消費することとなる。そして、切断金型3の可動型に残存されるエネルギーは可動型が緩衝シリンダ4に衝突することにより吸収されて衝撃の発生が抑制されるとともに、極めて短い距離で衝撃の吸収が行われるの短時間で次切断に備えることができ、切断サイクルを高速化できるものとなる。
【0025】
この切断金型3の可動型が衝撃吸収ロッド40に衝突した際、衝撃吸収ロッド40は緩衝シリンダ4内の圧油によりエネルギーを吸収されながら後退し、エネルギーを吸収した高圧油は前進用ポート40aよりアキュムレータ41に蓄圧貯留されることとなる。該アキュムレータ41のサイクル動作は油圧制御回路5に組み込まれた油圧ポンプ圧力制御のオーバライド圧を検出する図示しない圧力スイッチからの電気信号により行われるので、蓄圧時間を短縮することができる。
【0026】
このようにして棒鋼の切断が完了後、高速動作シリンダ2の切換弁25は前記と同様にサイクル動作を行い棒鋼の切断サイクルをミリ秒単位で繰り返すこととなる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の好ましい実施の形態を示す正面図である。
【図2】本発明の好ましい実施の形態を示す一部切欠平面図である。
【図3】本発明の好ましい実施の形態を作動させた状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【0028】
2 高速動作シリンダ
3 切断金型
4 緩衝シリンダ
6 加速空間
7 空走空間
21 打撃ロッド
23 ロジック弁
24 ロジック弁
40 衝撃吸収ロッド
41 アキュムレータ
【出願人】 【識別番号】393011038
【氏名又は名称】菱栄エンジニアリング株式会社
【出願日】 平成18年6月28日(2006.6.28)
【代理人】 【識別番号】100078101
【弁理士】
【氏名又は名称】綿貫 達雄

【識別番号】100085523
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 文夫


【公開番号】 特開2008−6520(P2008−6520A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2006−177469(P2006−177469)