JP2008068343A - 鋼管の管端バリ除去方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バリ除去原単位の悪化や生産性の低下を抑制しつつ、管の切断工程で生じた管端バリをオンラインにて短時間でかつ確実に除去することができる管の管端バリ除去方法および装置を提供する。
【解決手段】丸形状のチップ３Ｂをスピンドル１に装着し、チップの刃で管端の外周部を切削する管の管端バリ４除去方法およびその装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管の切断工程で生じた管端バリを除去するのに好適な鋼管の管端バリ除去方法および装置に関する。

電縫鋼管などの鋼管を製造する際、走行する切断機をラインに配置し、オンラインにてそれを所定の長さに切断している（非特許文献１）。このような鋼管の切断工程では管端にバリが生じることが起こる。図８には電縫鋼管の切断工程で発生した管端バリ４の代表例を示した。このような管端バリがあると、横送り接管時、接管疵が生じてしまうため、管端バリを除去した後、鋼管を下流工程に供給するようにしている（図７参照）。

その際、管端バリをオンラインで除去する処理時間（サイクルタイムという）がネックとならない場合は、プラズマカッター、チップソーなどでクロップ切断することで、管端バリ除去を行っていた。このような方法で管端バリ除去を行うと、鋼管の一部がクロップ切断されてしまうため、歩留りが悪化する。またクロップ切断するには処理時間がかかるので、切断工程でのサイクルタイムが短くなると、対応することができなくなる欠点もある。

最近、電縫鋼管などの鋼管を製造するラインで、切断工程でのサイクルタイムが短くなることが頻繁にあり、これに対応することが要求されている。このため、具体的手段として、チップをスピンドルに装着した面取り機にて管端バリ除去を行うことを検討した。
日本鉄鋼協会編、「第３版 鉄鋼便覧 第III巻（２）」丸善株式会社、昭和55年11月20日発行、ｐ1056〜ｐ1057

しかしながら、チップをスピンドルに装着した面取り機にて鋼管の管端バリ除去を行うと、チップの形状に起因する問題が発生する。以下、図を用いて、従来の面取り機により、鋼管の管端バリ除去を行う方法について説明する。図９は従来の鋼管の管端バリ除去方法の問題点を説明する平面図であり、図１０（ａ），（ｂ）は従来の面取り機に装着していた四角形状のチップ３Ａを示す正面図、側面図である。

従来の方法は、四角形状のチップ３Ａをスピンドル１に装着し、スピンドル１を回転させつつ管端に向かって前進させる過程で、鋼管の切断工程で生じた管端バリを除去するため、チップ３Ａで管端の外周部を切削していた。その際、前進側へ突出しているチップの角部が管端バリ４と接触し、そのときの衝撃でチップ欠けが発生しやすくなるという問題がある。

またチップ３Ａの一辺に形成した直線形状の刃を面取り角αだけ傾ける必要があるため、管端の切削代を大きくせざるを得ず、切削負荷が大となる。したがって、チップの寿命が短く、バリ除去原単位の悪化や、チップ交換のためのライン停止による生産性の低下に結びつくという問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、バリ除去原単位の悪化や生産性の低下を抑制しつつ、鋼管の切断工程で生じた管端バリをオンラインにて短時間でかつ確実に除去することができる鋼管の管端バリ除去方法および装置を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意検討し、四角形状のチップに代わり、前進側へ突出している角部がなく、管端バリ除去をチップで確実に行うために要する切削代を従来のよりも小さくすることができる形状のチップを用いることで、上記課題を効果的に解決できるとの知見を得た。
本発明は、以下のとおりである。

１. スピンドルの一端部にチップを着脱可能なように装着し、前記スピンドルを回転させつつ管端に向かって前進させる過程で、鋼管の切断工程で生じた管端バリを前記チップで除去する管端バリ除去方法において、丸形状のチップを前記スピンドルに装着し、前記チップの刃で管端の外周部を切削することを特徴とする鋼管の管端バリ除去方法。
２. 前記スピンドルの送り速度を、前記チップの前進側縁が管端位置に達するまでの高速前進に対して、それ以降のバリ取り送り及び切削送りではそれよりも遅くすることを特徴とする１．に記載の鋼管の管端バリ除去方法。

３. スピンドルを回転させる駆動源に接続されたスピンドルと、該スピンドルを管端面に対して前進・後退させるスピンドル移動手段と、前記スピンドルの一端部に着脱可能なように装着されたチップと、鋼管の切断工程で生じた管端バリを除去するため、管端を前記スピンドルの一端部に対向させてスピンドルの軸芯と同軸に管端を保持するパイプクランプと、を具備した面取り機であって、丸形状のチップを前記スピンドルに装着してなることを特徴とする鋼管の管端バリ除去装置。

本発明によれば、四角形状のチップに代わり、前進側へ突出している角部がない丸形状のチップをスピンドルに装着し、スピンドルを回転させつつ管端に向かって前進させる過程で、鋼管の切断工程で生じた管端バリを除去するようにしたから、管端バリと接触する際の衝撃に強く、チップ欠けが発生し難い。また一辺に直線形状の刃を形成した四角形状のチップに代わり、管端の切削代を小さくすることができる丸形状のチップで、管端の外周部を切削するようにしたから、切削負荷が小となり、チップ交換までのチップ寿命を延ばすことができる。このため、バリ除去原単位の悪化や生産性の低下を抑制しつつ、鋼管の切断工程で生じた管端バリをオンラインにて短時間でかつ確実に除去することができる。

まず、図を用い、本発明の一例の管端バリ除去装置について説明する。図１は本発明の一例の管端バリ除去装置を示す平面図であり、図２（ａ）は本発明の一例の管端バリ除去装置に用いたチップの形状を示す正面図、図２（ｂ）は側面図である。また図３には、本発明の一例の管端バリ除去装置の全体構成を示した。
この管端バリ除去装置を用い、丸形状のチップ３Ｂをスピンドル１に装着し、スピンドルを回転させつつ管端に向かって前進させる過程で、鋼管の切断工程で生じた管端バリを除去するようにし、同時にその縁に形成した刃で管端の外周部を切削するようにしたことが本発明の特徴である。

この丸形状のチップ３Ｂには、図１、２に示したように、管端の外周部を切削することができる刃がその縁の全周に形成されてなる。このチップの材質は、従来の四角形状のチップ３Ａと同様、超鋼合金やセラミックスとすることができる。ただし本発明には、図２（ａ）、（ｂ）に示したが、孔付き円形状の面とチップ厚み方向の周面とが直交して構成される刃がチップ３Ｂの縁に形成されているものを示した。それ以外の構成は、従来の四角形状のチップ３Ａと同様である。

本発明の方法に用いる一例の管端バリ除去装置は、図３に示したように、スピンドル１を回転させる駆動モータなどの駆動源５と、該駆動源５に接続されたスピンドル１と、該スピンドル１を管端面に対して前進・後退させるスピンドル移動手段８と、スピンドル１の一端部に着脱可能なように装着された丸形状のチップ３Ｂと、管Ｗの切断工程で生じた管端バリを除去するため、管端をスピンドル１の一端部に対向させてスピンドルの軸芯と同軸に管端を保持するパイプクランプ６と、を具備している。７はクランプ用油圧ポンプユニットを示す。

なお、丸形状のチップ３Ｂは、図１に示したように、アーム２のチップ取付部に着脱可能なように装着され、アーム２の基部がスピンドル１の一端部に固定されている。また上記したスピンドル移動手段は、スピンドル１を搭載したスライダ８と、それを前進・後退させるサーボモータ１１とされ、アーム２及びチップ３Ｂはパイプクランプ６の右側（図３）にある。９は管端バリ除去装置のベッドである。

この管端バリ除去装置によれば、スピンドル１を回転させつつ前進させる過程で、鋼管の切断工程で生じた管端バリを除去するようにし、同時に丸形状のチップ３Ｂの縁に形成した刃で管端の外周部を切削することができる。その際、図４に示すように、切り屑逃がし角θ（θ＜９０度）を設けるのが好ましい。またスピンドルの送り速度を、チップの前進側縁が管端位置に達するまでの高速前進に対して、それ以降のバリ取り送り及び切削送りではそれよりも遅くすることが、バリ除去原単位の悪化や生産性の低下を抑制しつつ、鋼管の切断工程で生じた管端バリをオンラインで短時間でかつ確実に除去することができるので好ましい。図４中、ａ：待機位置からｂ：早送り完了位置までが高速前進に対応し、ｂ以降、ｃ：バリ取り切削完了位置、ｄ：管端接触位置を経てｅ：切削送り完了位置までがバリ取り送り及び切削送りに対応する。これらの位置、各区間のスピンドルの送り速度、スピンドルの回転速度などの条件は、面取り機の制御盤１０に設定され、管端バリ除去を行う際に実行される。

ここで、管端バリ除去を確実に行うために必要な管端の切削代ｔ１は、図５に従来の場合と対比して示したように、丸形状のチップの方が四角形状のチップに比べて小さくすることができる。また図６には、管端切削時の管端バリ４の形状を、四角形状のチップを用いた従来の場合と、丸形状のチップをスピンドルに装着した場合とで対比して示した。
このように本発明によれば、丸形状のチップをスピンドル１に装着し、スピンドルを回転させつつ管端に向かって前進させる過程で、鋼管の切断工程で生じた管端バリを除去するようにし、同時にその縁に形成した刃で管端の外周部を切削するようにしたから、前述した作用・効果を発揮することができる。前述した作用・効果を発揮することができるチップは、丸（円形）のものが製作が容易であるが（図１、図２（ａ）参照）、楕円形のようなチップもＮＣ制御装置を具備した加工機械によれば容易に製作することができる。このような楕円形のチップも、円形のチップと同様、前進側へ突出している角部がない形状でかつ管端バリ除去を確実に行うために必要な管端の切削代ｔ１を、従来の四角形状のチップに比べて小さくすることができるから、前述した作用・効果を発揮することができるものである。

鋼管の外径：76.3〜114.3mm、肉厚：1.8〜8.4mmの鋼管（STKM13B相当）を製造する電縫鋼管の製造ラインに本発明を適用した。その際、チップとして、従来の四角形状のチップに代わり、前進側へ突出している角部がなく、管端バリ除去をチップで確実に行うために要する管端の切削代を従来のよりも小さくすることができる丸形状のチップを用いた。丸形状のチップの外径を20mm、チップ厚みを７mmとした。その他の管端バリの除去条件と所要時間を合わせて表１（鋼管径＝φ88ｍｍ）に示した。なおバリ取り送りとは、管端の外周部を切削する前に管端バリを除去する送りをいい、切削送りとは、管端の外周部を切削することで、その前のバリ取り送りで除去できなかった管端バリを除去する送りをいう。

表１に示した結果から、正味切削時間を管端当たり1.81秒という短時間で電縫鋼管の切断工程で生じた管端バリを確実に除去することができた。また本発明を電縫鋼管の製造ラインに適用した結果、四角形状のチップをスピンドルに装着した従来の場合に比べ、チップ寿命を４倍以上に延ばすことができ、バリ除去原単位を1/4以下にでき、さらにバリ除去工程に影響されることなく生産性も維持できた。この実施例では本発明を電縫鋼管の製造ラインに適用したとして説明したが、シームレス鋼管などの鋼管の製造ラインにも同様に適用することができる。また銅製などの非鉄丸パイプや樹脂製の非鉄丸パイプなどを製造する際にもその切断工程に続き、バリ除去工程に本発明を適用することができる（図７参照）。

本発明の一例の管端バリ除去装置を示す平面図である。 本発明の一例の管端バリ除去装置に用いた丸形状のチップを示す正面図（ａ）、側面図（ｂ）である。 本発明の一例の管端バリ除去装置の全体構成を示す側面図である。 本発明の一例の管端バリ除去装置によるバリ除去方法を示す説明図である。 本発明を適用した場合の鋼管の外観を従来と比較して示す平面図である。 本発明を適用した場合の除去したバリ形状を従来の場合と比較して示す平面図である。 本発明を適用するバリ除去工程を示す工程図である。 鋼管の切断工程で生じた管端バリ状態を示した正面図である。 従来の面取り機を用いたバリ除去方法の問題点を説明する平面図である。 従来の面取り機に装着していた四角形状のチップを示す正面図（ａ）、側面図（ｂ）である。

符号の説明

１ スピンドル
１Ａ スピンドルの軸芯
２ アーム
３Ａ、３Ｂ チップ
４ 管端バリ
５ 駆動源（駆動モータ）
６ パイプクランプ
７ 油圧ポンプユニット
８ スライダ
９ ベッド
１０ 制御盤
１１ サーボモータ
ｔ 肉厚
ｔ１ 切削代
α 面取り角

Claims (3)

1. スピンドルの一端部にチップを着脱可能なように装着し、前記スピンドルを回転させつつ管端に向かって前進させる過程で、鋼管の切断工程で生じた管端バリを前記チップで除去する管端バリ除去方法において、丸形状のチップを前記スピンドルに装着し、前記チップの刃で管端の外周部を切削することを特徴とする鋼管の管端バリ除去方法。
2. 前記スピンドルの送り速度を、前記チップの前進側縁が管端位置に達するまでの高速前進に対して、それ以降のバリ取り送り及び切削送りではそれよりも遅くすることを特徴とする請求項１に記載の鋼管の管端バリ除去方法。
3. スピンドルを回転させる駆動源に接続されたスピンドルと、該スピンドルを管端面に対して前進・後退させるスピンドル移動手段と、前記スピンドルの一端部に着脱可能なように装着されたチップと、鋼管の切断工程で生じた管端バリを除去するため、管端を前記スピンドルの一端部に対向させてスピンドルの軸芯と同軸に管端を保持するパイプクランプと、を具備した面取り機であって、丸形状のチップを前記スピンドルに装着してなることを特徴とする鋼管の管端バリ除去装置。

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