JP2008178952A - 共穴加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パイプの口縁フランジに共穴加工を行うにあたり、加工位置の調整の自由度が大きい共穴加工装置を提供する。
【解決手段】縦軸で上下に重ねられる２本のパイプ１、２の口縁フランジ１ａ、２ａに共穴加工装置１０で共穴加工を行う。共穴加工装置１０は、口縁フランジ１ａ、２ａのボルト穴３を利用して水平に取り付けられるベース２０と、ベース２０の上面に支持され、パイプ１との距離が可変である穴加工機５０と、穴加工機５０の側面の中で、パイプ１に対面する側面に上下可能に設けられた穴加工軸５６を備える。ベース２０は１対のリンク２５を有し、このリンク２５を２個のボルト穴３に連結することによりベース２０の取り付けが行われる。穴加工機５０はベース２０のθテーブル３６に水平方向直線移動装置４０を介して支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、縦軸にして重ねられる複数本のパイプの口縁フランジ同士に共穴加工を行う共穴加工装置に関する。

大口径の管路、例えば発電プラントの揚水管路などは、所定長さのパイプ同士をフランジ結合して構成する。揚水ポンプの揚水管であれば、複数のパイプを縦軸にして重ね、各パイプの口縁フランジ同士をボルト締めして管路を形成することになる。

大口径のパイプをフランジ結合するにあたっては、ボルト締めの前にパイプ同士を心出しする必要がある。その目的で常用されるのがテーパピンである。口縁フランジ同士に共穴加工で形成されたテーパピン穴にテーパピンを打ち込んでパイプを心出しし、その状態でボルト締めを行う。

ところで、パイプの口縁フランジにテーパピン穴を共穴加工するというのは容易な作業ではない。いかに大口径のパイプであるといえども、フランジの幅がそれほどある訳ではないので、通常のボール盤はフランジ部への寄りつきが困難であり、使用できない。そのため、エア式コーナドリル等を使用して手作業で穿孔や穴ぐり作業を行うというのが通常のスタイルであった。

しかしながら手作業によるテーパピン穴加工には次のような問題がある。第１に、加工精度が低い。第２に、ドリル軸のトルクを大きくしづらいので加工に時間がかかる。第３に、穴明け中に錐やリーマ錐がフランジに食い込んだ場合、ドリル本体が振り回され、作業者に危険が及ぶおそれがある。

上記問題の解決策となり得るのが特許文献１記載の穴加工装置である。この装置は、巨大軸の軸継手を形成するため、軸のフランジにリーマ通しを行う装置であって、縦軸に配置した軸の側面に取付枠を固定し、取付枠のガイドに沿って上下にスライドするリーマ穴加工手段でリーマ通しを行っている。
特開２００４−２９８９９８号公報

特許文献１記載の穴加工装置は、テンプレートに固定されたガイドに沿って穴加工手段が上下にスライドする。従って、テンプレートがフランジにボルトで固定されると、リーマの位置も自動的に決まる。フランジのボルト穴とリーマ通しのベース穴の位置関係と、テンプレートと穴加工装置の位置関係とにくい違いが生じていたときには、ベース穴に正確にリーマ加工することができない。

また、取付枠を軸の側面に固定するにはチェーンを使用する必要があり、設置作業が面倒である。チェーンにより軸の表面が傷つく可能性もある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、パイプの口縁フランジに共穴加工を行うにあたり、加工位置の調整の自由度が大きい共穴加工装置を提供することを目的とする。また、設置作業の容易な共穴加工装置を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するために本発明は、縦軸で上下に重ねられる複数本のパイプの口縁フランジ同士に共穴加工を行う共穴加工装置であって、前記パイプの側面に、前記口縁フランジの既設ボルト穴を利用して水平に取り付けられるベースと、前記ベースの上面に支持され、前記パイプとの距離が可変である穴加工機と、前記穴加工機の側面の中で、前記パイプに対面する側面に上下可能に設けられた穴加工軸とを備えるものであることを特徴としている。

この構成によると、穴加工機とパイプとの距離が可変であるため、フランジに設定された共穴加工位置に穴加工軸を容易に合わせることができる。またフランジの既設ボルト穴を利用してベースを固定するものであるから、設置が容易であり、パイプの表面に傷を付けることも少ない。

（２）また本発明は、上記構成の共穴加工装置において、前記穴加工機は、前記ベースに設けられた、水平面内の角度を調整できるθテーブルに支持されていることを特徴としている。

この構成によると、θテーブルで穴加工機を回転させることにより、穴加工軸を変位させることができる。これにより、共穴加工位置に円周方向の誤差があったとしても、それを補償して正しく穴加工を行うことができる。

（３）また本発明は、上記構成の共穴加工装置において、前記θテーブルに、前記穴加工機の水平方向直線移動装置が設けられることを特徴としている。

この構成によると、穴加工機の回転と水平方向直線移動の組み合わせで穴加工軸をきめ細かく位置合わせすることができる。

（４）また本発明は、上記構成の共穴加工装置において、前記ベースは１対のリンクを有し、このリンクは水平面内におけるベースとの相対角度を変化させられるものであり、このリンクを前記ボルト穴に連結することによりベースの取り付けが行われることを特徴としている。

この構成によると、１対のリンクにより共穴加工装置を容易にフランジに取り付けることができる。またリンクのベースに対する相対角度を変化させることにより、ベースの位置調整が可能である。

（５）また本発明は、上記構成の共穴加工装置において、前記リンクとベースの相対角度を任意に固定できることを特徴としている。

この構成によると、ベースの角度を固定して共穴加工を行うことができる。

（６）また本発明は、上記構成の共穴加工装置において、前記パイプ側面に取り付けられた前記ベースの水平度を調整する水平度調整装置が設けられていることを特徴としている。

この構成によると、ベースを正確に水平に保ち、加工しようとする穴の軸線に穴加工軸の軸線を正確に一致させることができる。

本発明によると、穴加工軸の位置合わせの自由度が大きく、設置が容易で、パイプの表面に傷を付けることも少ない共穴加工装置を提供できる。

以下図に基づき本発明の実施形態を説明する。図１は共穴加工装置の側面図、図２は共穴加工装置のベースの上面図、図３はテーブルの平面図（図１矢視Ａ）、図４はθテーブルの平面図（図１矢視Ｂ）である。

本願発明装置による加工対象となる揚水管は、複数本のパイプを接続フランジを介して直列に繋いで構成されるものである。図１には、揚水管の一部であるパイプ１、２と、その接続フランジ部である口縁フランジ１ａ、２ａの一部が、縦軸で上下に重ねられた形で図示されている。上側のパイプ１の下端の口縁フランジ１ａは、下側のパイプ２の上端の口縁フランジ２ａにぴったりと重なる。口縁フランジ１ａ、２ａには、それらを上下に貫通するボルト穴３が円周方向に一定間隔で形成されている。ボルト穴３の隣接ペア同士の中で、特定の隣接ペアの間にはテーパピン穴の加工位置表示（図示せず）が設けられている。

前記テーパピン穴の下穴に共穴加工を行う共穴加工装置１０は、口縁フランジ１ａ、２ａにボルト穴３を利用して水平に取り付けられるベース２０と、ベース２０の上面に支持される穴加工機５０とを主たる構成要素とする。最初に、ベース２０の構造を図２、図３を参照しながら説明する。

ベース２０の基幹部品はテーブル２１である。テーブル２１は四隅を面取りした平面形状矩形の厚鋼板により構成される。テーブル２１を含め、ベース２０の構成部品は断りのないかぎり鉄製であると理解されたい。テーブル２１の下面には２枚の垂直板２２、２３が配置される。一方の垂直板２２は、テーブル２１の四辺のうち、パイプ１、２に対面する辺に沿う形で配置され、他方の垂直板２３は、垂直板２２の中央から直角に延び出す形で配置される。すなわち垂直板２２、２３は図２の上面図に示すように上から見るとＴ字形配置となっている。垂直板２３はテーブル２１のセンターライン上に位置するものでもある。垂直板２２、２３は、各々テーブル２１に溶接されるほか、互いの間でも溶接がなされている。垂直板２２の前面（パイプ１、２に対面する側の面）の下端には、水平方向に細長い補強板２４が溶接されている。

テーブル２１の下面には１対のリンク２５がキャップボルト２６によって取り付けられる。キャップボルト２６は、テーブル２１の中で垂直板２２から離れた側に形成されたねじ穴２１ａに下方からねじ込まれ、リンク２５の回動中心軸となる。１対のリンク２５は垂直板２３を対称軸とする形で対称的に配置され、キャップボルト２６を中心として水平面内で回動する。リンク２５の、回動中心側の端２５ａと反対側の端２５ｂは、垂直板２２に形成した水平溝２７を貫通してテーブル２１の外側に突き出す。こちら側の端２５ｂにはボルト穴２８が形成されている。

リンク２５には、端２５ａと端２５ｂの間に貫通孔であるボルト穴２５ｃが形成されている。このボルト穴２５ｃに対応する弧状穴２９がテーブル２１に貫通形成される。弧状穴２９は、対応するリンク２５の回動中心（すなわちキャップボルト２６）を中心とする円弧を描く。弧状穴２９は、キャップボルト２６を中心にリンク２５がテーブル面上をスライドしながらある角度範囲で回動することができるように、その長さが設定されている。

リンク２５の下面よりボルト穴２５ｃにボルト３０Ａが挿入される。ボルト３０Ａはボルト穴２５ｃを貫通して弧状穴２９に挿通される。弧状穴２９にはテーブル２１の上面側に肉盗み部２９ａが形成されており、肉盗み部２９ａに配置されたナット３０Ｂにボルト３０Ａの先端が螺合する。

肉盗み部２９ａとは、テーブル２１の上面に、弧状穴２９の全周にわたって設けられた、弧状穴２９の穴幅より幅広のざぐり部分（段差部）のことである。肉盗み部２９ａの溝幅はナット３０Ｂを受け入れ可能で、ナット３０Ｂの平均直径（ナットの対向する２側面間の長さ）より若干広く、ナット３０Ｂの最大直径（ナットの対角線中最大のものの長さ）よりも狭く設定されている。この寸法関係により、ナット３０Ｂは肉盗み部２９ａの中でスライドすることはできるものの回転することができず、リンク２５の下面側からボルト３０Ａを螺合して締め付ける動作や、その逆にボルト３０Ａの締め付けを緩める動作を、ナット３０Ｂに手を触れることなく行うことができる。

リンク２５が回動すればボルト３０Ａとナット３０Ｂも弧状穴２９の中を移動する。見方を変えれば、弧状穴２９の長さがリンク２５の回動範囲を規定する。

各リンク２５のボルト穴２８と口縁フランジ１ａ、２ａのボルト穴３を合わせて、ボルト４を挿入すれば、リンク２５の口縁フランジ１ａ、２ａに対する位置が定まる。この位置でボルト３０Ａとナット３０Ｂを締め付ければ、テーブル２１に対するリンク２５の相対位置を固定できる。

ベース２０には、図１に示すように、それがパイプ１、２の側面に取り付けられたときの水平度を調整するための水平度調整装置３１が設けられる。水平度調整装置３１を構成するのは、垂直板２２と補強板２４の重なり箇所を水平に貫通する形でねじ込まれたねじ軸３２と、ねじ軸３２の中で、パイプ２に対面する側の端に回転自在且つ分離不能に取り付けられた押しコマ３３である。水平度調整装置３１は垂直板２３を挟む形で１対配置されている。

押しコマ３３には軟質合成樹脂やゴムなどからなるクッションパッド３４が取り付けられている。クッションパッド３４は押しコマ３３のパイプ２に対する当たりを和らげるためのものである。ねじ軸３２の、押しコマ３３を取り付けたのと反対側の端は、図示しない手回しハンドルを取り付ける角軸部３５となっている。

後述する穴加工機５０を組み付けたベース２０を、リンク２５を介して口縁フランジ１ａ、２ａに締結した状態は、ボルト４及びナット５を支点とする片持ち状態である。穴加工機５０の荷重で生じたモーメントは、２基の水平度調整装置３１を介してパイプ２の外表面で受けられる。

テーブル２１の上面にはθテーブル３６が載置される。θテーブル３６はテーブル２１の上面中央に立設された固定軸３７を中心として回動するものであり、図４に示すように、軸３７を受け入れる軸穴３６ａが形成されている。さらに、軸穴３６ａを中心とする円の上に、４個のボルト穴３６ｂが形成されている。

ボルト穴３６ｂに対応して、４個の弧状穴３８がテーブル２１に貫通形成される。弧状穴３８は固定軸３７を中心とする円弧を描く。

θテーブル３６の上面よりボルト穴３６ｂにボルト３９Ａが挿入される。ボルト３０Ａはボルト穴３６ｂを通り抜けて弧状穴３８に入る。弧状穴３８にはテーブル２１の下面側に肉盗み部３８ａが形成されており、肉盗み部３８ａに配置されたナット３９Ｂにボルト３９Ａの先端が螺合する。肉盗み部３８ａの溝幅とナット３９Ｂの直径の関係は、肉盗み部２９ａの溝幅とナット３０Ｂの直径の関係と同様である。

θテーブル３６が固定軸を中心として回動すればボルト３９Ａとナット３９Ｂも弧状穴３８の中を移動する。見方を変えれば、弧状穴３８の長さがθテーブル３６の回動範囲を規定する。θテーブル３６が回動可能なのはボルト３９Ａを緩めてある間だけであり、ボルト３９Ａとナット３９Ｂを締め付ければθテーブル３６はテーブル２１に固定される。

θテーブル３６は水平方向直線移動装置４０を介して穴加工機５０を支持する。水平方向移動装置４０を構成するのは、水平に配置された送りねじ４１（図１には軸端の角軸部のみ示す）と、送りねじ４１による送りを受け、直線軌道に沿って水平方向に移動するスライダ４２である。スライダ４２には、それを任意の位置で固定するロックレバー４３が設けられている。

ベース２０には４本の支持脚４４が取り付けられる。支持脚４４の内２本はテーブル２１の下面に固定され、残りの２本はリンク２５の下面に１本ずつ固定される。支持脚４４の下端は垂直板２２、２３の下端よりも下方に突き出しており、ベース２０は床面上に４点支持されることになる。

続いて穴加工機５０の構造を説明する。穴加工機５０の組立の中心となるのはスライダ４２の上面に固定される直方体形状のハウジング５１である。ハウジング５１は一方の側面に縦軸のモータ５２を支持し、内部にはモータ５２の回転を減速する減速装置（図示せず）を備えている。モータ５２の軸端はハウジング５１の上面から突出した入力軸５３にタイミングベルト５４で連結されている。入力軸５３に伝えられた動力は、前記減速装置を経て、ハウジング５１の端に垂直に設けられたスプライン軸５５に伝えられる。

ハウジング５１の側面の中で、パイプ１に対面する側面には穴加工軸５６が垂直に配置される。穴加工軸５６はハウジング５１の側面に上下可能に取り付けられたエレベータ５７に支持され、エレベータ５７と共に上下する。穴加工軸５６は、ハウジング５１の側面を上下しつつ、スプライン軸５５から動力を受け取る。穴加工軸５６には、スプライン軸５５から動力を受け取る歯車が固定されているだけなので、穴加工軸５６の中心からエレベータ５７の突端までの距離を小さくでき、エレベータ５７の平面形状はきわめてスリムである。これにより、穴加工軸５６をパイプ１の側面に近づけることが可能になり、またエレベータ５７とパイプ１とが加工途中で干渉することがない。このことは、口縁フランジ１ａ、２ａの幅（水平方向の幅）が狭くても穴加工軸５６による共穴加工が可能になるということを意味する。

穴加工軸５６はリーマ錐５８などの工具を取り付けるためのチャック５９を下端に備える。エレベータ５７の上下はハウジング５１の側面に配置された手回しハンドル６０によって行われる。

ハウジング５１の上部側面にはモータ５２の回転速度セレクタレバー６１が設けられている。それより少し下にはアイボルト６２がねじ込まれている。アイボルト６２は互いに反対側を向いた側面に各２個、計４個設けられており、共穴加工装置１０をホイストなどで吊り上げるのに用いられる。

パイプ１、２の口縁フランジ１ａ、２ａにテーパピン穴加工を行うときの共穴加工装置１０の位置合わせ手順は以下の通りである。
（ａ）共穴加工装置１０を吊り上げて、テーパピン穴加工を予定している位置（通常は口 縁フランジ１ａの平面上の０°と１８０°方向の２箇所）を挟んでその両側に位置 する、既設のボルト穴３の上にリンク２５のボルト穴２８を整合させ、リンク２５ の上方からボルト４を挿通する。口縁フランジ２ａの下面に突き出したボルト４の 先端にナット５を螺合させ、仮止め状態にする。
（ｂ）穴加工軸５６とパイプ１がほぼ平行となるように、テーブル２１の水平度を調整す る。水平度調整装置３１のねじ軸３２を回転させ、クッションパッド３４がパイプ ２の外表面に当接するまでねじ軸３２を前進させた上、ねじ軸３２の前進位置を微 調整して、テーブル２１の水平度を調整する。
（ｃ）ボルト４とナット５を本締めし、口縁フランジ１ａ、２ａに対して共穴加工装置１ ０を固定する。
（ｄ）水平方向直線移動装置４０の送りねじ４１を回転させて、θテーブル３６をパイプ １に近づく方向に水平移動させ、テーパピン穴加工の予定位置付近まで接近させる 。
（ｅ）テーパピン穴加工の予定位置に穴加工軸５６の中心が整合するように、固定軸３７ のまわりでθテーブル３６を回動させ、整合した位置でボルト３９Ａとナット３９ Ｂを締め付ける。

最終的には、ボルト３０Ａとナット３０Ｂ、ボルト３９Ａとナット３９Ｂ、ロックレバー４３、及びボルト４のすべてをしっかりと締め上げ、穴加工軸５６とテーパピン穴の下穴の位置合わせ完了状態を固定する。この状態で、モータ５２を駆動して穴加工軸５６を回転させ、手回しハンドル６１でエレベータ５７を下降させて、リーマ錐５８によりテーパピン穴のテーパ加工を行う。作業終了後はボルト４を抜いて共穴加工装置１０を口縁フランジ１ａ、２ａから取り外す。

穴加工軸５６に取り付けるのはリーマ錐５８に限定されない。通常のドリル錐を取り付けて、テーパピン穴の下穴加工を行うこともできる。またねじ切りタップを取り付け、ねじ穴加工を行うことなども可能である。

パイプ１、２としては揚水ポンプの揚水管が典型的なものであるが、これに限定される訳ではない。最終使用形態が横軸状態となるパイプであっても、共穴加工の時だけ縦軸に積み重ねることとすることにより、共穴加工装置１０を使用することができる。

以上本発明の実施形態につき説明したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、大口径パイプの口縁フランジの共穴加工に広く利用可能である。

共穴加工装置の側面図 共穴加工装置のベースの上面図 テーブルの上面図（図１の矢視Ａ） θテーブルの下面図（図１の矢視Ｂ）

符号の説明

１、２ パイプ
１ａ、２ａ 口縁フランジ
３ ボルト穴
４ ボルト
５ ナット
１０ 共穴加工装置
２０ ベース
２１ テーブル
２５ リンク
２８ ボルト穴
３１ 水平度調整装置
３６ θテーブル
４０ 水平方向直線移動装置
５０ 穴加工機
５６ 穴加工軸

Claims (6)

1. 縦軸で上下に重ねられる複数本のパイプの口縁フランジ同士に共穴加工を行う共穴加工装置であって、次の構成を備えることを特徴とするもの：
   （ａ）前記パイプの側面に、前記口縁フランジの既設ボルト穴を利用して水平に取り付けられるベース
   （ｂ）前記ベースの上面に支持され、前記パイプとの距離が可変である穴加工機
   （ｃ）前記穴加工機の側面の中で、前記パイプに対面する側面に上下可能に設けられた穴加工軸。
2. 前記穴加工機は、前記ベースに設けられた、水平面内の角度を調整できるθテーブルに支持されていることを特徴とする請求項１に記載の共穴加工装置。
3. 前記θテーブルに、前記穴加工機の水平方向直線移動装置が設けられることを特徴とする請求項２に記載の共穴加工装置。
4. 前記ベースは１対のリンクを有し、このリンクは水平面内におけるベースとの相対角度を変化させられるものであり、このリンクを前記ボルト穴に連結することによりベースの取り付けが行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の共穴加工装置。
5. 前記リンクとベースの相対角度を任意に固定できることを特徴とする請求項４に記載の共穴加工装置。
6. 前記パイプ側面に取り付けられた前記ベースの水平度を調整する水平度調整装置が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の共穴加工装置。

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