專利名稱：管件切斷裝置和管件制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及把薄壁管件在軸向上的任意切斷位置切斷的管件切斷裝置和管件的
制造方法。
背景技術：
把比規(guī)定長度長的金屬薄板巻成其平行的兩個端面相互靠近后，對兩個端面之間 進行焊接，做成圓筒形的管件，把該管件切斷成規(guī)定的長度，制成規(guī)定長度的金屬薄壁管 件。用于切斷管件的管件切斷裝置是把抵接在管件外圓周面上的切斷用的刀頭沿管件的半 徑方向朝向管件內部移動(例如參照專利文獻1日本專利公開公報特開平7-136981號)。
可是如果要使用把切斷用的刀頭從管件外圓周面向內部移動的裝置來切斷強度 低的薄壁管件，則薄壁管件在半徑方向上產生變形，產品的圓度降低。 于是提出了如下用于切斷薄壁管件的現有的管件切斷裝置，S卩，把外刀配置成與 薄壁管件的外圓周面接觸，并且在薄壁管件內部配置內刀，使內刀邊轉動邊向薄壁管件的 外側移動。 在這種情況下，通過使用中空軸件和傾斜凸輪，邊向內刀提供轉動力，邊賦予沿管
件的半徑方向移動的力。中空軸件與管件同軸地插入到管件內，通過支承構件在軸向的規(guī)
定位置把內刀軸支承在中空軸件上，所述內刀被支承成在半徑方向上可以移動自如，并且
中空軸件在內部具有與支承構件抵接的傾斜凸輪，使該傾斜凸輪能在軸向上移動自如。 如果邊使中空軸件轉動邊使傾斜的凸輪在中空軸件的軸向上移動，則管件半徑方
向上的支承構件與傾斜凸輪的抵接位置發(fā)生位移，內刀邊轉動邊沿管件半徑方向移動。 可是，為了邊使在管件半徑方向上軸支承內刀模并使其能夠移動自如的中空軸件
轉動，邊使傾斜凸輪在中空軸件內部沿軸向移動，導致插入到管件內部的中空軸件的結構
復雜且大型化，因而不適合用于切斷直徑lOOmm左右的直徑比較小的薄壁管件。 作為邊使內刀轉動邊在管件半徑方向上移動的結構，也可以考慮使用在與管件的
軸向垂直的面內被支承成擺動自如的聯桿機構，但是在這種情況下，用于使聯桿機構動作
的結構也復雜且大型化，同樣不適合切斷直徑比較小的薄壁管件。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種管件切斷裝置以及一種管件的制造方法，所述管件切斷 裝置和管件的制造方法使用配置在管件外部的行星齒輪機構，使內刀邊轉動邊在管件半徑 方向上移動，可以對直徑比較小的薄壁管件進行切斷。 為了解決上述課題，本發(fā)明具有外刀、內刀以及內刀驅動機構。外刀為環(huán)形，其內 圓周面與要切斷管件的外圓周面在軸向上規(guī)定范圍的整個圓周抵接。內刀為圓盤形，在管 件內部被支承成所述內刀的中心軸與管件的軸向平行，在管件內配置于至少一個側面在管 件的軸向上與外刀的側面位置基本一致的位置。內刀驅動機構具有環(huán)形齒輪以及行星齒 輪。環(huán)形齒輪在管件外部與管件同軸地配置。行星齒輪的外齒與環(huán)形齒輪的內齒嚙合。內刀驅動機構在與作為所述行星齒輪的中心軸的第一軸垂直的平面內與第一軸不同的規(guī)定 位置上，支承與第一軸平行、且支承內刀轉動自如的第二軸轉動自如，并且使行星齒輪沿環(huán) 形齒輪的節(jié)圓移動。 在該結構中，作為行星齒輪中心軸的第一軸，沿以管件的軸為中心的第一圓周移 動。與此同時，與第一軸平行、且支承內刀轉動自如的第二軸，對應行星齒輪與環(huán)形齒輪的 齒數差，沿以第一軸為中心的圓周以與第一軸不同的角速度移動。也就是說，如果使行星齒 輪沿環(huán)形齒輪的節(jié)圓進行公轉移動，行星齒輪因與環(huán)形齒輪的齒數差，以比公轉時的角速 度更快的角速度自轉。由于行星齒輪的自轉，軸支承內刀的第二軸相對于第一軸偏心轉動， 在軸支承于第二軸上的內刀的外圓周面上，離管件中心最遠部分的位置逐漸變化。通過在 內刀的外圓周面上離管件中心最遠部分的位置向更遠離管件中心的方向移動，內刀的外圓 周面抵接到管件的內圓周面上后，向管件的外側露出，在內刀與外刀之間切斷管件。此時內 刀利用從管件受到的阻力，以第二軸為中心轉動。 更詳細地說，固定在連接軸一個端部上的行星齒輪嚙合在配置成與管件同軸的環(huán)
形齒輪上，并沿環(huán)形齒輪的內圓周邊自轉邊公轉。此時，由于行星齒輪的齒數比環(huán)形齒輪的
齒數少，所以行星齒輪在沿環(huán)形齒輪的內圓周公轉一周期間，僅多自轉行星齒輪與環(huán)形齒
輪的齒數差的部分，在驅動軸轉動一周期間，連接軸在貫通孔內轉動一周多。 因此，如果使驅動軸連續(xù)轉動，則驅動軸每轉動一周，沿管件的圓周方向，內刀向
管件外側最突出的位置就每次移動環(huán)形齒輪和行星齒輪的齒數差的部分地向與驅動軸的
轉動方向相反的方向逐漸進行位移。設環(huán)形齒輪的齒數為Zl、環(huán)形齒輪與行星齒輪的齒數
差為Z2，在驅動軸轉動了N周(其中N = Z1/Z2)時，連接軸和內刀返回到初始位置。在此
期間，內刀的一部分在沿管件圓周面的N個位置露出到管件的外側，其結果管件沿整個圓
周被切斷。此時由于在管件的軸向上，內刀的一個側面的位置與外刀一個側面的位置大體
一致，所以管件可以形成平滑的切斷面。 在這種結構中，內刀驅動機構還可以具有驅動軸、連接軸、偏心軸以及驅動裝置。 驅動軸在管件內與管件同軸地被支承成轉動自如，并在內部僅偏心規(guī)定量的位置處具有向 兩端敞開的圓形斷面的貫通 L。連接軸為圓柱形，轉動自如地支承在貫通孔中，第一端部位 于管件內，并且第二端部同軸地固定在所述行星齒輪上。偏心軸固定在連接軸的第一端部 上，在從連接軸的中心軸偏心的位置上支承內刀，使其轉動自如。 在該結構中，如果使驅動軸轉動，則連接軸在管件的內部相對于管件的軸偏心轉 動。支承在連接軸第一端部上的內刀與連接軸一起轉動，內刀使外圓周面上的從管件中心 軸起在半徑方向上距離最長部分的位置逐漸向半徑方向的外側位移，并且轉動。通過預先 適當地設定內刀的外徑，在連接軸的轉動中，可以使內刀的外圓周面的一部分從管件內部 露出到外側，可以在內刀與外刀之間把管件切斷。 在該結構中，與驅動軸同軸地支承有環(huán)形齒輪，該環(huán)形齒輪轉動自如，所述驅動裝 置還可以進一步具有固定裝置、驅動裝置、檢測裝置和控制裝置。限制裝置有選擇地限制環(huán) 形齒輪的轉動。固定裝置有選擇地固定環(huán)形齒輪和行星齒輪。檢測裝置檢測驅動軸的轉動 位置?？刂蒲b置根據檢測裝置的檢測結果，在驅動軸從轉動的初始位置起到轉動規(guī)定角度 為止的期間內，使限制裝置有效，并且使固定裝置無效；且在驅動軸從轉動了規(guī)定角度時起 到再轉動一周為止的期間內，使限制裝置無效，并且使固定裝置有效。
到驅動軸轉動到規(guī)定角度為止，沿通過限制裝置限制轉動的環(huán)形齒輪的內圓周， 行星齒輪獨立于環(huán)形齒輪進行轉動，內刀的一部分逐漸向管件的外側露出。如果內刀的一 部分露出到管件的外側，并且驅動軸的轉動角度達到規(guī)定的角度，則解除由限制裝置對環(huán) 形齒輪轉動的限制，并且利用固定裝置把環(huán)形齒輪和行星齒輪固定成一體。行星齒輪與被 支承在和管件同一軸上轉動自如的環(huán)形齒輪一起轉動，內刀不改變向管件外側的露出量， 與連接軸一起繞管件的軸線轉動一周。通過使驅動軸從轉動規(guī)定角度的位置起僅再轉動一 周，可以沿整個圓周切斷管件。 在這種情況下，驅動裝置作為有選擇地向驅動軸提供向正反兩個方向轉動的驅動 力的裝置，控制裝置可以在驅動軸從轉動的初始位置起到轉動規(guī)定角度后再轉動一周為止 的期間內，從驅動裝置向驅動軸提供向正轉方向轉動的驅動力，且在驅動軸從轉動規(guī)定角 度的位置起再轉動一周時開始起到返回到初始位置為止的期間內，從驅動裝置向驅動軸提 供向反轉方向轉動的驅動力。 在管件切斷后，通過使驅動軸反轉，不僅是驅動軸的轉動位置，包括齒數相互不同 的環(huán)形齒輪和行星齒輪的位置關系，都能夠返回到早期的初始狀態(tài)。 此外，外刀也可以在管件軸向上隔著與內刀相對的間隙的兩個區(qū)域上抵接在管件 的外圓周面上。在管件軸向上的內刀的兩個側面的位置，分別與外刀的隔著間隙的兩個側 面的位置基本一致，在隔著間隙的兩側把管件順利切斷?？梢园压芗谥虚g部分切斷成兩 個，因而無須繁雜的后續(xù)加工，可以從長的管件獲得多個規(guī)定長度的產品。
此外，連接軸還可以包括支承機構，該支承機構把內刀繞管件的軸轉動自如地支 承在第一端部。連接軸利用驅動軸的轉動邊繞驅動軸的軸偏心轉動邊在貫通孔內轉動時， 內刀不受連接軸約束地進行轉動。內刀的圓周面在管件的內圓周面上不會滑動，在兩者之 間不產生大的摩擦力，所以可以減小為了使內刀轉動而應該向驅動軸提供的驅動力。
按照本發(fā)明，行星齒輪與在管件外側配置成與管件同軸的環(huán)形齒輪嚙合，使內刀 和行星齒輪一起在從管件的軸心僅偏心規(guī)定量的位置上轉動，并使內刀逐漸從管件的內部 露出到外側，從而能夠在內刀與外刀之間切斷管件。由此，能夠簡化為了使內刀在管件的半 徑方向上移動而應該在管件內部裝備的機構，并能夠順利地切斷直徑比較小的管件。


圖1是本發(fā)明實施方式的管件切斷裝置的側剖面圖。 圖2是表示支承機構的結構的圖。 圖3是固定機構的后視立體圖。 圖4是檢測板的主視圖。 圖5是控制部的框圖。 圖6是表示控制部進行控制的控制內容的時序圖。 圖7是說明本發(fā)明其他實施方式的管件切斷裝置中的內刀3的移動狀態(tài)的主視 圖。 附圖標記說明 1 驅動軸 2 連接軸
3 內刀4外刀5行星齒輪6環(huán)形齒輪7套筒9 固定機構(固定裝置)10氣缸(限制裝置)13檢測板(檢測裝置)14A 14C光電傳感器(檢測裝置)100管件切斷裝置200控制部w 工件(管件)
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1是本發(fā)明實施方式的管件切斷 裝置100的側剖面圖。作為管件切斷裝置100的例子之一是用于從作為不銹鋼等金屬制的 薄壁管件的工件W制造規(guī)定長度的管件制品的制造作業(yè)中，所述管件切斷裝置100具備驅 動軸1、連接軸2、內刀3、外刀4、行星齒輪5、環(huán)形齒輪6、套筒7以及包含偏心軸22的內刀 驅動機構。 套筒7為圓筒形，通過凸緣部71固定在框架101上。工件W外嵌在套筒7上。
驅動軸1同軸地插入到套筒7的內部，通過軸承72等轉動自如地支承在套筒上。 驅動軸1具有在軸向上貫通內部的貫通孔11。貫通孔11具有以從驅動軸1的中心僅偏心 規(guī)定量D的位置為中心的圓形斷面。在驅動軸1的后端部固定有帶輪12。驅動軸1通過帶 輪12從圖中沒有表示的電動機接受提供的轉動驅動力。 在帶輪12上固定有檢測板13。檢測板13在一部分外圓周部上形成大直徑部分。
在位于帶輪12的后面一側的框架102上安裝有光電傳感器14A 14C(光電傳感器14C沒
有在圖1中出現)。檢測板13的大直徑部分通過各光電傳感器14A 14C的發(fā)光元件和受
光元件之間。檢測板13和光電傳感器14A 14C構成本發(fā)明的檢測裝置的一部分。光電
傳感器14A 14C對應于驅動軸1的轉動位置輸出大直徑部分的檢測信號。 連接軸2為部分直徑不同的圓柱形，插入到貫通孔11內。連接軸2轉動自如地被
支承在貫通孔ll中。連接軸2的前端部(相當于本發(fā)明的第一端部)位于工件W的內部，
連接軸2的后端部(相當于本發(fā)明的第二端部)位于工件W的后面一側的外部。 凸緣部23介于連接軸2的前端部與偏心軸22之間，從連接軸2的前端部一體地
突出形成偏心軸22。 內刀3的例子之一是以SKD11為原材料，為在中心有開口的圓盤形，并通過支承機 構8支承在連接軸2的前端部。 —對外刀4分別為環(huán)形，外嵌在工件W上。 一 外刀4利用夾具(holder)42配置 成在工件W的軸向上的中央部位設置間隙41，在夾著間隙41的兩側的區(qū)域，一對外刀4大 體與工件W的整個外周 接。間隙41配置在隔著工件W與內刀3的圓周面相對的位置。在工件W的軸向上，內刀3的兩個側面的位置大體分別與形成間隙41的外刀4的兩個側面的
位置一致。 環(huán)形齒輪6在連接軸2的后端一側，配置在工件W的外部，轉動自如地支承在安裝在框架102上的軸承103上。環(huán)形齒輪6與工件W、驅動軸1以及套筒7同軸地配置。
行星齒輪5與連接軸2及貫通孔11同軸地固定在連接軸2的后端部。行星齒輪5與環(huán)形齒輪6嚙合。行星齒輪5的齒數比環(huán)形齒輪6的齒數少，行星齒輪5的齒數根據連接軸2相對于工件W的軸的偏心量D而決定。作為例子之一，在偏心量D為5mm、行星齒輪5的外齒和環(huán)形齒輪6的內齒的模數為2. 5的情況下，如果使行星齒輪5的齒數為46，則環(huán)形齒輪的齒數為50。在行星齒輪5和環(huán)形齒輪6各自的后面形成有凹部51和凹部61。此外在環(huán)形齒輪6的一部分外圓周面上形成有槽部62。 在行星齒輪5和環(huán)形齒輪6的后面配置有固定機構9。固定機構9是本發(fā)明的固定裝置，裝在蓋103內。支承構件104固定在蓋103內。固定機構9具有導向件91、軸件92、固定鍵93以及氣缸94。導向件91安裝成前后貫通支承構件104。軸件92貫通導向件91，被支承成在前后方向上滑動自如。固定鍵93與行星齒輪5和環(huán)形齒輪6的后面相對，固定在軸件92的前端部。氣缸94利用空氣壓力使軸件92在前后方向上移動。
在環(huán)形齒輪6的上方配置有氣缸10。氣缸IO是本發(fā)明的限制裝置，固定在蓋103的上面。氣缸10具有銷IOA。銷10A與環(huán)形齒輪6的外圓周面相對。 在進行制造管件產品的作業(yè)時，把金屬薄板巻成其平行的兩個端面相對后，通過焊接上兩個端面之間做成長的圓筒形的工件W。把工件W從其一端外嵌在套筒7上后，把外刀4配置成外刀4的內圓周面與工件W的外圓周面的軸向上規(guī)定范圍的整個外周抵接。此時內刀3的兩個側面在工件W的軸向上位于大體與一對外刀4的側面位置一致的位置上。在這種狀態(tài)下使驅動軸1轉動。 圖2是表示支承機構8的結構的圖。支承機構8具有環(huán)形構件81、第一軸承蓋構件82以及第二軸承蓋構件83，在連接軸2的前端部支承內刀3使其轉動自如。
環(huán)形構件81與內刀3相同，例如以SKD11等工具鋼為原材料，做成環(huán)形，固定在驅動軸1的前端面上。由于驅動軸1的原材料的硬度比內刀3的原材料的硬度低，所以驅動軸1的前端面因與內刀3的里面摩擦而有可能磨損。如果驅動軸1的前端面磨損，則內刀3在軸向上的位置發(fā)生變化，就不能正確地進行切斷。利用環(huán)形構件81覆蓋驅動軸1前端面的與內刀3摩擦的部分，能夠防止驅動軸1的前端面磨損。 第一軸承蓋構件82與內刀3相同，例如以SKD11等工具鋼為原材料，做成前面的外徑比后面的外徑小的環(huán)形，通過軸承21(參照圖1)轉動自如地支承在連接軸2的偏心軸22上。在第一軸承蓋構件82的后面形成有凸起部82A。凸起部82A的外徑大體與內刀3的內徑相等，并以大體與內刀3的寬度相等的長度從第一軸承蓋構件82的后面向軸向延伸。第一軸承蓋構件82把外嵌在凸起部82A上的內刀3保持在第一軸承蓋構件82與環(huán)形構件81之間。 第二軸承蓋構件83做成前面的外徑比后面的外徑小的環(huán)形。第二軸承蓋構件83通過固定螺釘安裝在偏心軸22的前面，限制內刀3和第一軸承蓋構件82在軸向上的移動。第二軸承蓋構件83由于與內刀3不接觸，所以原材料可以使用S45C等比較便宜的材料。
把環(huán)形構件81安裝在驅動軸1的前端面上后，通過把內刀3外嵌在凸起部82A上的第一軸承蓋構件82外嵌在偏心軸22上，并把第二軸承蓋構件83安裝在偏心軸22的前端面上，把內刀3轉動自如地支承在連接軸2的前端部。 圖3是固定機構9的后視立體圖。在行星齒輪5的后面與行星齒輪5同軸地固定有環(huán)形的定位構件50。在定位構件50上，在圓周方向上180度的轉動角度的兩個部位，形成向后面一側及半徑方向敞開的凹部51。在環(huán)形齒輪6的后面，與環(huán)形齒輪6同軸地固定有環(huán)形的定位構件60。在定位構件60上，在圓周方向上180度的轉動角度的兩個部位，形成向后面一側及半徑方向敞開的凹部61。使凹部51和凹部61在圓周方向上的寬度相等。
在定位構件60上，在前面敘述的氣缸10的銷IOA相對的外圓周部上，形成槽部62。通過銷10A嵌入槽部62，限制環(huán)形齒輪6的轉動，在氣缸10驅動時銷10A嵌入槽部62。
在連接軸2位于轉動動作的初始位置(原點)的狀態(tài)下，如圖3所示，行星齒輪5位于環(huán)形齒輪6內的最上部。此時兩個凹部51和兩個凹部61并列在垂直方向上。此外，在連接軸2位于從轉動動作的初始位置(原點)轉動180度的位置的狀態(tài)下，行星齒輪5位于環(huán)形齒輪6內的最下部。此時也是兩個凹部51和兩個凹部61并列在垂直方向上。
如前所述，固定機構9具有固定鍵93，所述固定鍵93利用氣缸94在X軸方向上移動。固定鍵93為寬度與凹部51和凹部61大體相同的板狀。在連接軸2位于轉動動作的初始位置或位于從初始位置轉動180度的位置時，如果驅動氣缸94，則固定鍵93就沿X軸向靠近行星齒輪5和環(huán)形齒輪6的方向移動，嵌入到凹部51和凹部61中。通過把固定鍵93嵌入到凹部51、61中，行星齒輪5和環(huán)形齒輪6固定成一體。在沒有驅動氣缸94時，固定鍵93沿X軸退避到后面一側，不嵌入到凹部51和凹部61中。 在銷10A嵌入到槽部62中，而固定鍵93沒有嵌入到凹部51和凹部61中時，如果向驅動軸l提供轉動的驅動力，則軸支承在驅動軸1的偏心位置上的連接軸2在從驅動軸1的中心軸沿半徑方向僅離開規(guī)定距離的圓周上移動。固定在連接軸2后端部的行星齒輪5邊與環(huán)形齒輪6嚙合，邊在與連接軸2相同的圓周上移動。因此，行星齒輪5在環(huán)形齒輪6內邊繞連接軸2的中心軸自轉，邊沿環(huán)形齒輪6的內圓周公轉。因行星齒輪5的自轉使連接軸2也自轉，因而在連接軸2的前端部支承在偏心位置上的內刀3邊使在驅動軸1的半徑方向上的最外側的位置逐漸產生位移，邊在與驅動軸1的中心軸和連接軸2的中心軸垂直的平面內轉動。 在銷10A沒有嵌入到槽部62中，而行星齒輪5和環(huán)形齒輪6固定成一體時，如果向驅動軸l提供轉動的驅動力，則環(huán)形齒輪6與行星齒輪5—體地移動。因此行星齒輪5不發(fā)生自轉，連接軸2也不自轉，而是在從驅動軸1的中心軸沿半徑方向離開規(guī)定距離的圓周上移動。內刀3在連接軸2的前端部支承在偏心位置上，不會使在驅動軸1的半徑方向上最外側的位置產生位移，因而使從驅動軸1的中心軸離開的距離一定，并在與驅動軸1的中心軸和連接軸2的中心軸垂直的平面內轉動。 驅動機構9不限于圖3所示的結構，只要可以有選擇地使行星齒輪5和環(huán)形齒輪6 —體化，可以采用各種結構。此外，關于氣缸10也一樣，只要能有選擇地限制環(huán)形齒輪6的轉動，可以使用各種機構。 此外，定位構件50、60也可以分別在行星齒輪5和環(huán)形齒輪6上一體地形成。
圖4是檢測板13的主視圖。檢測板13為把半徑不同的大圓部13A和小圓部13B同心配置形成的圓盤形。
光電傳感器14A 14C配置在檢測板13的大圓部13A的外邊緣部在各自的發(fā)光元件和受光元件之間通過的位置上。也就是說，光電傳感器14A 14C各自的發(fā)光元件和受光元件配置在大圓部13A的半徑和小圓部13B的半徑的中間長度半徑的圓周與通過檢測板13中心的垂直線相交的兩個交點上以及大圓部13A的半徑和小圓部13B的半徑的中間長度半徑的圓周與通過檢測板13中心的水平線相交的一個交點上。 此外，只要可以檢測驅動軸1的轉動位置，也可以使用接近開關(proximity
switch)或磁性傳感器等光學方式以外的傳感器來替代光電傳感器14A 14C。 圖5是本發(fā)明的控制部200的框圖。在CPU201上連接R0M202 、 RAM203 、光電傳感
器14A 14C、電動機驅動器204、閥控制器205、206等，構成控制部200。 R0M202存儲有規(guī)定CPU201動作的程序。RAM203具有分配成工作區(qū)域和輸入輸出
數據的容納區(qū)域的存儲區(qū)域。光電傳感器14A 14C把利用受光元件得到的發(fā)光元件的光
的檢測信號輸入到CPU201。向驅動軸1提供轉動驅動力的電動機210連接在電動機驅動器
204上。閥控制器205上連接有開關針對氣缸10的加壓氣體流路的閥220。閥控制器206
上連接有開關針對氣缸94的加壓氣體流路的閥230。 CPU201根據光電傳感器14A 14C的檢測信號，向電動機驅動器204和閥控制器205、206輸出驅動數據。電動機驅動器204按照從CPU201輸出的驅動數據驅動電動機210。閥控制器205、206分別按照從CPU201輸出的驅動數據使閥220、230動作。閥220動作時向氣缸10提供加壓氣體，限制環(huán)形齒輪6的轉動。閥230動作時向氣缸94提供加壓氣體，通過固定鍵93使行星齒輪5和環(huán)形齒輪6成為一體。 圖6是表示利用控制部200進行控制的控制內容的時序圖。CPU201對應于光電傳感器14A 14C中的檢測板13的檢測狀態(tài)，使電動機210和氣缸10、94動作。在驅動軸1位于轉動動作的初始位置時，如圖4所示，光電傳感器14A、14B檢測到檢測板13，光電傳感器14C未檢測到檢測板14C。此時工件W外嵌在套筒7上，如果指示開始工件W的切斷處理，則CPU201使閥220動作，利用氣缸10的銷10A限制環(huán)形齒輪6的轉動，在不使閥230動作、解除利用固定鍵93使行星齒輪5和環(huán)形齒輪6成為一體的狀態(tài)下，通過電動機驅動器204開始驅動電動機210正轉。 在驅動電動機210正轉時，檢測板13與驅動軸1 一體地向圖4中的順時針方向轉動。因此，光電傳感器14A在電動機210剛開始正轉之后就檢測不到檢測板13，在驅動軸1從初始位置正轉90度時，光電傳感器14C開始檢測到檢測板13。 因驅動軸1的轉動，連接軸2在貫通孔11的位置繞驅動軸1的中心軸轉動，并且在貫通孔ll內自轉。伴隨于此，偏心軸22與內刀3—起繞連接軸的中心軸自轉。內刀3使外圓周面的位置逐漸向半徑方向的外側位移，在驅動軸1從初始位置轉動180度時，外圓周面的位置變成位于最外側。內刀1在驅動軸1從初始位置轉動到180度為止的期間內，使外圓周部從工件W的內部位移到外側，在內刀3與外刀4之間切斷工件W。在驅動軸1從初始位置轉動了 180度時，內刀3的外圓周部位移到最外側。 如果驅動軸1從初始位置轉動180度，光電傳感器14A 14C全部檢測到檢測板13，則CPU201暫時停止驅動電動機210，在此期間停止閥220的動作，解除利用氣缸10的銷10A對環(huán)形齒輪6轉動的限制，在使閥230動作并利用固定鍵93使行星齒輪5和環(huán)形齒輪6成為一體的狀態(tài)下，重新開始驅動電動機210正轉。
在重新開始驅動電動機210正轉后，由于行星齒輪5和環(huán)形齒輪6 —體轉動，所以連接軸2在貫通孔11內不自轉，而繞驅動軸l的中心軸移動。因此，內刀3的外圓周部不位移，在驅動軸1的半徑方向上保持位于最外側，與連接軸2 —起繞驅動軸1的中心軸移動，繼續(xù)切斷在內刀3與外刀45之間的工件W。此時，由于內刀3在連接軸1的前端部轉動自如地支承在偏心軸22上，所以利用與工件W的接觸阻力進行自轉。內刀3的移動中沒有作用大的阻力，無須使用輸出大的電動機210。此外，由于內刀3的外圓周面及側面中與工件W接觸的部分順序發(fā)生位移，所以內刀3不會提前磨損。 從重新開始驅動電動機210正轉后，驅動軸1轉動一周，如果光電傳感器14A 14C重新全部檢測到檢測板13，則CPU201再一次暫時停止驅動電動機210。 CPU201在此期間使閥220動作，利用氣缸10的銷10A限制環(huán)形齒輪6的轉動，停止閥230的動作，解除利用固定鍵93使行星齒輪5和環(huán)形齒輪6成為一體。此后，CPU201驅動電動機210反轉180度，使驅動軸1返回到初始位置，完成一次工件W的切斷。 利用以上的處理，管件切斷裝置100使用由行星齒輪5和環(huán)形齒輪6構成的行星齒輪機構，邊使內刀3轉動，邊使內刀3在工件W的半徑方向上移動，可以容易地切斷直徑比較小的薄壁工件W。 驅動電動機210反轉來使驅動軸1返回到初始位置，是為了防止因行星齒輪5與環(huán)形齒輪6的齒數差造成連接軸2的轉動角度從初始狀態(tài)發(fā)生變化。 在切斷工件W時，內刀3的外周邊緣中露出到工件W外側的部分嵌入到一對外刀
4的間隙41內，內刀3的前后側面與外刀4的夾著間隙41相對的兩個側面接觸。由于內
刀3的外圓周面進行抵接，在工件W上作用有把切斷面向外側擠壓方向的力，但一對外刀4
的內圓周面抵接在工件W的外圓周面上切斷部分的兩側上，在工件W的切斷面上不會產生
飛邊(burr)等大的變形。因此，在切斷工件W后無須對切斷面進行切削加工等后處理。此
外，可以對長的工件W連續(xù)進行切斷處理，得到軸向長度短的多個單個的管。 此外，在進行切除工件W端部的加工的情況下，只要僅在工件W的軸向上內刀3的
后面一側配置外刀4即可。 為了提高切斷工件W作業(yè)的速度，可以考慮高速驅動電動機210。在這種情況下，考慮到停止時的制動性能，也可以在中斷轉動前和完成切斷作業(yè)前的規(guī)定的角度范圍進行低速驅動。例如，驅動軸1的轉動位置在從初始位置到90度之間和從180度到450度之間正轉時、以及在從540度到450度的反轉時，高速驅動電動機210在從90度到180度期間以及從450度到540度期間的正轉時、以及從450度到360度的反轉時，低速驅動電動機210。
此外，在要切斷的工件W的直徑變化時，可以對應地更換套筒7、內刀3和外刀4。在這種情況下，也可以通過使套筒7的外徑與最小直徑的工件W —致，對應工件W的直徑變大，把內徑大體與套筒7的外徑相等且外徑大體與工件W的內徑相等的調整用套筒外嵌在套筒7上來進行應對。 此外，把環(huán)形齒輪6固定在框架102上，也可以省去固定機構9和氣缸10。如圖7所示，如果驅動軸l向箭頭A方向轉動，則作為行星齒輪5的中心(也是連接軸2的中心)的第一軸2A沿以工件W的中心軸為中心的第一圓周Cl移動。伴隨于此，連接軸2向箭頭B方向轉動，與第一軸2A平行并作為轉動自如地支承內刀的偏心軸22中心的第二軸22A(在此例子中在初始位置與工件W的中心重合)，沿以第一軸2A為中心的第二圓周C2，對應行
11星齒輪5和環(huán)形齒輪6的齒數差(Z2-Z1)，以與第一軸2A不同的角速度移動。實際上圓周C2的中心也沿圓周C1移動。 也就是說，通過行星齒輪5沿環(huán)形齒輪6的節(jié)圓公轉移動，行星齒輪5利用與環(huán)形齒輪6的齒數差，以比公轉時的角速度快的角速度自轉。通過行星齒輪5和連接軸2的自轉，軸支承內刀3的偏心軸22繞連接軸2的中心軸偏心轉動，在內刀3的外圓周面上，最遠離工件W中心的部分距工件W中心的距離逐漸改變。例如驅動軸1從圖7所示的初始位置轉動了 180度時，在內刀3的外圓周面上，最遠離工件W中心的部分距工件W中心的距離變成最大，大體到達圖7中用虛線所示的位置P1，露出到工件W的外部。此時內刀3因來自工件W的阻力，以第二軸22A(不在圖7所示的位置上)為中心轉動。 此外，在圖1 圖6所示的實施方式中，在內刀3到達圖7的位置P1時，行星齒輪5和環(huán)形齒輪6成為一體，內刀3保持在其外圓周面上最遠離工件W中心的部分距工件W的中心為距離Ll的狀態(tài)下轉動360度。 行星齒輪5與配置成與工件W同軸的環(huán)形齒輪6嚙合，沿環(huán)形齒輪6的內圓周邊自轉邊公轉。此時由于行星齒輪5的齒數比環(huán)形齒輪的齒數少，所以行星齒輪5在沿環(huán)形齒輪6的內圓周公轉一周期間，僅僅多自轉行星齒輪5與環(huán)形齒輪6的齒數差的部分，在驅動軸1轉動一周期間，連接軸2在貫通孔11內轉動一周多。 因此，如果使驅動軸1連續(xù)轉動，則內刀3在工件W外側最突出的位置從圖7中的位置P1向位置P2、從位置P2向位置P3，即驅動軸1每轉動一周，內刀3在工件W外側最突出的位置就每次移動行星齒輪5和環(huán)形齒輪6的齒數差的部分地向與驅動軸1的轉動方向相反的方向逐漸進行位移。設環(huán)形齒輪6的齒數為Zl，環(huán)形齒輪6與行星齒輪5的齒數差為Z2，在驅動軸1轉動了 N(其中N = Zl/Z2)周時，連接軸2和內刀3返回到初始位置。在此期間，內刀3的一部分在沿工件W的圓周面的N個位置處露出到工件W的外側，其結果工件W沿整個圓周被切斷。 在該結構中，與具有固定機構9和氣缸10的結構相比，切斷工件W所需要的時間變長，但可以簡化管件切斷裝置100的構造和切斷作業(yè)時的控制。 此外，上述的實施方式都僅是一個例子，本發(fā)明不限于此，在本發(fā)明的范圍內可以進行各種變更。
權利要求
一種管件切斷裝置，其特征在于包括外刀，所述外刀為環(huán)形，所述外刀的內圓周面與要切斷管件的外圓周面的在軸向上規(guī)定范圍的整個圓周抵接；內刀，所述內刀為圓盤形，在所述管件內部所述內刀被支承成所述內刀的中心軸與所述管件的軸向平行，所述內刀在所述管件內配置于至少所述內刀的一個側面在所述管件的軸向上與所述外刀的側面位置基本一致的位置上；內刀驅動機構，所述內刀驅動機構具有環(huán)形齒輪，在所述管件外部與所述管件同軸地配置；以及行星齒輪，所述行星齒輪的外齒與所述環(huán)形齒輪的內齒嚙合；其中，所述內刀驅動機構在與作為所述行星齒輪的中心軸的第一軸垂直的平面內與所述第一軸不同的規(guī)定位置上，支承與所述第一軸平行、且支承所述內刀轉動自如的第二軸轉動自如，并且使所述行星齒輪沿所述環(huán)形齒輪的節(jié)圓移動，所述內刀的圓周面從所述管件內部露出到外側，并在與所述外刀之間切斷所述管件。
2. 根據權利要求l所述的管件切斷裝置，其特征在于， 所述內刀驅動機構還包括 驅動軸，在所述管件內與該管件同軸地被支承成轉動自如，并在內部偏心的位置具有 向兩端敞開的圓形斷面的貫通孔；圓柱形的連接軸，作為所述第一軸轉動自如地支承在所述貫通孔中，第一端部位于所 述管件內，并且第二端部同軸地固定在所述行星齒輪上；偏心軸，作為所述第二軸固定在所述第一端部，在從所述連接軸的中心軸偏心的位置 上支承所述內刀，使其轉動自如；以及驅動裝置，驅動所述驅動軸轉動。
3. 根據權利要求2所述的管件切斷裝置，其特征在于， 與所述驅動軸同軸地支承有所述環(huán)形齒輪，所述環(huán)形齒輪轉動自如， 所述管件切斷裝置還包括限制裝置，有選擇地限制所述環(huán)形齒輪的轉動； 固定裝置，有選擇地固定所述環(huán)形齒輪和所述行星齒輪； 檢測裝置，檢測所述驅動軸的轉動位置；控制裝置，根據所述檢測裝置的檢測結果，控制所述限制裝置和所述固定裝置的動作， 所述控制裝置在所述驅動軸從轉動的初始位置起到轉動規(guī)定角度為止的期間內，使所 述限制裝置有效，并使所述固定裝置無效；且在所述驅動軸從轉動了所述規(guī)定角度時起到 再轉動一周為止的期間內，使所述限制裝置無效，并使所述固定裝置有效。
4. 根據權利要求3所述的管件切斷裝置，其特征在于， 所述驅動裝置有選擇地向所述驅動軸提供向正反兩個方向轉動的驅動力， 所述控制裝置在所述驅動軸從轉動的初始位置起轉動了所述規(guī)定角度后再轉動一周為止的期間內，從所述驅動裝置向所述驅動軸提供向正轉方向轉動的驅動力；且在所述驅 動軸從轉動了所述規(guī)定角度的位置起再轉動一周后到返回到初始位置為止的期間內，從所 述驅動裝置向所述驅動軸提供向反轉方向轉動的驅動力。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的管件切斷裝置，其特征在于，所述外刀在所述管 件的軸向上隔著與所述內刀相對的間隙的兩個區(qū)域上，抵接在所述管件的外圓周面上，在所述管件的軸向上隔著所述間隙相對的所述外刀的兩個側面各自的位置基本與所述內刀 的兩個側面各自的位置一致。
6. —種管件的制造方法，其特征在于，包括如下的工序把環(huán)形的外刀配置成所述外刀的內圓周面抵接在要切斷的管件外圓周面的在軸向上 規(guī)定范圍的整個圓周上；在所述管件內把圓盤形的內刀配置成所述內刀的中心軸與所述管件的軸向平行，并且 所述內刀的至少一個側面在所述管件的軸向上位于與所述外刀的側面位置基本一致的位 置上；以及把外齒與配置在所述管件外部的環(huán)形齒輪的內齒嚙合的行星齒輪的中心軸作為第一 軸，在與所述第一軸垂直的平面內與所述第一軸不同的規(guī)定位置上把與所述第一軸平行、 且把所述內刀支承成轉動自如的第二軸支承成轉動自如，并且使所述行星齒輪沿所述環(huán)形 齒輪的節(jié)圓移動，使所述內刀的圓周面從所述管件的內部露出到外側，并在與所述外刀之間切斷所述管件。
全文摘要
本發(fā)明的管件切斷裝置設置有內刀(3)、驅動軸(1)、連接軸(2)、外刀(4)、行星齒輪(5)以及環(huán)形齒輪(6)。外刀(4)的內圓周面抵接在工件(W)的外圓周面上的在軸向上規(guī)定范圍的整個圓周上。驅動軸(1)在工件(W)內與工件(W)同軸地被支承成轉動自如，并在其內部僅偏心規(guī)定量的位置上具有貫通孔(11)。連接軸(2)轉動自如地支承在貫通孔(11)中。內刀(3)在連接軸(2)的前端部轉動自如地支承在偏心的偏心軸(22)上，且配置在工件(W)內。行星齒輪(5)在工件(W)外部同軸地安裝在連接軸(2)的后端部，與環(huán)形齒輪(6)嚙合。當使驅動軸(1)轉動時，內刀(3)邊使外圓周面上的在工件(W)半徑方向上最突出部分的位置沿半徑方向產生位移邊轉動。
文檔編號B23D21/14GK101743086SQ20088002431
公開日2010年6月16日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權日2007年7月20日
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