JP2011036963A - 薄型切断・開先加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置自体がコンパクト化および軽量化された切断・開先加工装置の提供。
【解決手段】管状加工対象物の外側に取付けられるハウジングと、ハウジングの前面に回転可能に設けられた面板と、面板に取付けられた工具を保持する工具ホルダと、ギヤボックスと、モータとを備え、ギヤリングにおける内周側ギヤと動力伝達ギヤにおける端部ギヤとが噛合っている部分の面板の前面からの最短距離をＸとし、ギヤリングにおける外周側ギヤと伝達ギヤにおける第１ギヤとが噛合っている部分の面板の前面からの最短距離をＺとした場合、Ｘ≦Ｚの関係を満たすことで、面板およびハウジングの幅および厚さを薄くし得る構造を備えている、切断・開先加工装置。
【選択図】図６

Description

本発明は薄型切断・開先加工装置に関し、特に原子力発電所等における配管（パイプ）の切断・開先加工を行なうための装置の技術分野に属する。

従来、配管の切断または開先加工をするため、切断・開先加工装置が使用されている。
この切断・開先加工装置は、加工対象である配管の加工部外側に取付けられて、配管の切断または開先加工を行うものであり、固定部、回転体および刃物を有する。固定部は配管の外側に固定され、固定部の前面には配管の外周の周りに回転可能にされた回転体が取付けられている。また、固定部には径方向内側に突出するピンが固定されている。

回転体には、バイトホルダを介して複数の刃物が設けられている。バイトホルダには、スターホイールが設けられており、スターホイールの回転同軸上には刃物を送るねじが連結されている。すなわち、スターホイールが回転すると、刃物が径方向に進退動するようにされている。

固定部に設けられたピンと、バイトホルダに設けられたスターホイールによって刃物送り機構が構成されており、回転体が回転すると、回転体に設けられたスターホイールが径方向に突出したピンに衝突し、その衝撃によりスターホイールが回転し、スターホイールに連結されたねじにより刃物が送られるようになっている。このようにして、回転体の回転に伴い、ピンとの衝突によりスターホイールが少しずつ回転させられて、刃物が送られるようになっている。

しかしながら、このような従来の切断・開先加工装置によると、ピンとスターホイールが衝突して刃物が送られるようになっているため、装置の作動時には、常にピンとスターホイールの接触および衝撃が発生する。そのため、装置の作動中、作業者が接触部に巻込まれる危険性がある。また、衝撃により回転体がずれて、加工精度が低下するという恐れもある。

さらに、スターホイールによる送り機構では、ピンとスターホイールが衝突してもスターホイールが回転し損なうことがあり、その結果、複数のバイトホルダに設けられた刃物が同じピッチで送られないことがある。さらに、スターホイールによる送り機構では、刃物を送る場合も原点位置に戻す場合も、ピンとの衝突によってなされるため、刃物の早送り、および早戻しを行なうことができない。そのため、作業開始時には、配管の外周に刃物が接触するまでに長い時間がかかるという問題を有している。また、作業終了後には、切削加工にかかった時間と同じ時間をかけて刃物を原点位置に戻すか、あるいは時間短縮のため、各バイトホルダを個別に作業員の手作業により元の位置に戻していた。バイトホルダを手作業で戻した場合、新たに切削作業を行なうためには、再度、装置へバイトホルダを取付けなければならないが、その際、２つのバイトホルダに保持された刃物の径方向の位置が同一になるように、正確に取付けることは困難である。なお、刃物の径方向突出量の許容誤差は±０．２ｍｍ程度であり、誤差が許容範囲内にないと、突出している方の刃物の刃先に大きな負荷が掛かり、刃物が破断したりする恐れがあるため、取付けには高い精度が要求される。

また、作業現場で配管の切断または開先加工を行う際、前記のようなスターホイールによる送り機構では、ピンとスターホイールが接触した瞬間に切削刃物が一定の送り量だけ送られるようになっているため、衝撃時に装置に加えられる負荷が大きく、装置自体の逃げなどの現象を引き起こすことがある。その結果、加工精度が低下したり、加工表面が粗くなったりするという問題を有するとともに、加工終了時に、配管の円周上の一箇所に筋が付くため、溶接欠陥の原因になったり、溶接作業や溶接条件の変更を余儀なくされるという問題を有する。

そこで、本発明者は、加工対象物の外側に取付けられるハウジングと、該ハウジングの前面に回転可能に設けられた面板と、該面板に取付けられ、工具を保持する少なくとも１つの工具ホルダと、ギヤボックスと、モータを備え、前記ギヤボックス内に、前記面板を回転させるギヤと、前記工具ホルダを進退動させる動力伝達軸に連結されたギヤが配置され、前記面板を回転させるギヤの歯数と前記動力伝達軸を回転させるギヤの歯数が異なり、前記動力伝達軸を回転させるギヤの組合せを変えることにより、前記面板を回転させるギヤと前記動力伝達軸を回転させるギヤの歯数の差を変え、かくして、前記面板の回転速度に対する前記動力伝達軸の回転方向と回転速度を相対的に変え、前記工具ホルダの高速送り、低速送り、および高速戻しを行なうことを特徴とする切断・開先加工装置を提案し（特許文献１）、前記の課題を解決した。

この切断・開先加工装置では、ギヤボックス内のギヤの組合せにより、面板と工具ホルダに接続されるギヤの歯数の差を生じさせることで、面板上で工具ホルダを確実に進退動させることができ、工具ホルダが移動する際に装置が振動したり騒音が発生したりすることがなく、また、加工精度が高く、かつ、安全に作業を行うことができ、また、工具ホルダを取外す必要もないので、複数の工具ホルダの相対的な位置は常にずれることがない。

特許第３７４１９９０号公報

上記のような本発明者が提案した切断・開先加工装置は優れたものであるが、例えば原子力発電所における配管を切断・開先加工するために用いるので、装置自体がより小さいことが望まれる。設置スペースが小さくて済み、軽量化に伴い運搬が容易になるからからである。

本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。
すなわち本発明は、ギヤボックス内のギヤの組合せにより、面板と工具ホルダに接続されるギヤの歯数の差を生じさせることで、面板上で工具ホルダを確実に進退動させることができ、工具ホルダが移動する際に装置が振動したり騒音が発生したりすることがなく、また、加工精度が高く、かつ、安全に作業を行うことができ、さらに、工具ホルダを取外す必要もなく複数の工具ホルダの相対的な位置が常にずれることがなく、加えて、装置自体がコンパクト化および軽量化された切断・開先加工装置を提供することを目的とする。

本発明者は上記のような目的を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は次に示す（１）および（２）である。
（１）管状加工対象物の外側に取付けられるハウジングと、前記ハウジングの前面に回転可能に設けられた面板と、前記面板に取付けられた工具を保持する工具ホルダと、ギヤボックスと、モータとを備え、前記面板は、その外周面の一部に面板ギヤが形成されており、前記面板には、前記工具ホルダにおける工具を送り移動または戻し移動させるための動力伝達ギヤが、その内部に埋め込まれるように設けられており、さらに、外周面および内周面の各々の一部に外周側ギヤおよび内周側ギヤが各々形成されたギヤリングが前記面板に対して回転可能に設けられており、前記動力伝達ギヤはベベルギヤおよび端部ギヤを有し、前記動力伝達ギヤにおける端部ギヤと前記ギヤリングにおける内周側ギヤとが噛合っており、前記ギヤリングにおける外周側ギヤと前記ギヤボックス内の伝達ギヤにおける第１ギヤとが噛合っており、前記伝達ギヤが回転することで前記ギヤリングが回転し、さらに動力伝達ギヤも回転して前記工具の送り移動または戻し移動が行われる構造を備えており、前記ギヤボックス内に、前記モータと連結するメインギヤと、前記メインギヤと噛合っている第１ギヤならびに軸方向に移動可能な大径の第２ギヤおよび小径の第３ギヤを有する複合ギヤと、前記複合ギヤにおける前記第１ギヤおよび前記面板における前記面板ギヤと噛合っている面板回転用ギヤと、小径の前記第１ギヤおよび大径の第２ギヤを有し前記ギヤリングにおける前記外周側ギヤと噛合う伝達ギヤとを有し、前記複合ギヤにおける第２ギヤと前記伝達ギヤにおける第１ギヤとを噛合わせて、前記ギヤリングを前記面板に対して相対的に高速回転させ、前記工具ホルダにおける工具を送り移動させるか、もしくは、前記複合ギヤにおける第３ギヤと前記伝達ギヤにおける第２ギヤとを噛合わせて、前記ギヤリングを前記面板に対して相対的に低速回転させ、前記工具ホルダにおける工具を戻り移動させるか、または、前記複合ギヤにおけるいずれのギヤも前記伝達ギヤにおける各ギヤとは噛合わせず、送り移動も戻り移動も行わないか、いずれかを選択できる構造を備えており、前記ギヤリングにおける前記内周側ギヤと前記動力伝達ギヤにおける端部ギヤとが噛合っている部分の前記面板の前面からの最短距離をＸとし、前記ギヤリングにおける前記外周側ギヤと前記伝達ギヤにおける第１ギヤとが噛合っている部分の前記面板の前面からの最短距離をＺとした場合、Ｘ≦Ｚの関係を満たすことで、前記面板および前記ハウジングの幅および厚さを薄くし得る構造を備えている、切断・開先加工装置。
（２）前記面板ギヤと前記面板回転用ギヤとが噛合っている部分の前記面板の前面からの最短距離をＹとした場合、Ｘ≦Ｙ≦Ｚの関係を満たすことで、前記面板および前記ハウジングの幅および厚さを薄くし得る構造を備えている、上記（１）に記載の切断・開先加工装置。

本発明によれば、ギヤボックス内のギヤの組合せにより、面板と工具ホルダに接続されるギヤの歯数の差を生じさせることで、面板上で工具ホルダを確実に進退動させることができ、工具ホルダが移動する際に装置が振動したり騒音が発生したりすることがなく、また、加工精度が高く、かつ、安全に作業を行うことができ、さらに、工具ホルダを取外す必要もなく複数の工具ホルダの相対的な位置が常にずれることがなく、加えて、装置自体がコンパクト化および軽量化された切断・開先加工装置を提供することができる。

本発明の切断・開先加工装置の好適実施例を示し、図１（ａ）は概略正面図であり、図１（ｂ）は概略側面図である。 本発明の装置の要部の概略分解斜視図であり、図２（ａ）は面板および工具ホルダ、図２（ｂ）はギヤリング、図２（ｃ）はハウジングおよびギヤボックスの概略斜視図である。 ２つ割りにした状態の面板ギヤの一方を示しており、図３（ａ）が概略正面図（前面から見た図）であり、図３（ｂ）が概略断面図である。 ２つ割りにした状態のギヤリングの一方を示したものであり、図４（ａ）が概略正面図（前面から見た図）であり、図４（ｂ）が概略断面図である。 図１（ａ）の３−３線概略断面図である。 図１（ａ）の４−４線概略断面図である。 本発明の他の好適実施例における、図１（ａ）の４−４線概略断面図に相当する図である。 カバーを外した状態におけるギヤボックスの概略正面図である。 図１（ａ）の矢印方向からのギヤボックスの概略斜視図である。 図８のａ−ｂ線概略断面図である。 図８のａ−ａ線概略断面図である。

本発明について詳細に説明する。
以下では本発明の切断・開先加工装置を「本発明の装置」ともいう。

本発明の装置について、好適実施例を挙げて説明する。
図１は、本発明の装置１０であり、図１（ａ）は概略正面図、図１（ｂ）は配管に取付けた状態における概略側面図である。
本発明の装置１０は、従来のものと同じく２つ割りになっており、ハウジング２０、ギヤボックス３０、面板４０、バイトホルダ５０およびモータＭを有している。ここでバイトホルダ５０は本発明における工具ホルダに属する。
また、図１において本発明の装置１０は、ハウジング２０の内周側に設けられた複数のフットＨによって配管Ｐを内側に固定している。

ハウジング２０内には後述する環状のギヤリング６０が内蔵されており、ハウジング２０の前面には面板４０が回転可能に取付けられている。面板には、バイト（工具）５００が取付けられた２つのバイトホルダ５０が、それぞれ対向するように取付けられている。なお、このバイトは、本発明における「工具」の一例であるが、工具には、加工中に切粉を発生させるタイプのものと、切粉を発生させないタイプのものがある。

また、図１において符号Ｃはクラッチを示す。本発明の装置１０を配管Ｐに取付ける場合には、クラッチＣによってモータとの連結を外し、面板４０を手動回転させ、ダイヤルゲージ（図示せず。）を使用して芯出しを行なった後、再びクラッチＣによりモータと連結状態にすればよい。このようにクラッチＣがあることによって、モータＭを取外すことなくモータＭと面板４０との接続を切って、容易に面板４０の芯出し作業を行なうことができる。
なお、本発明の装置１０はクラッチを有していてもよいが、無くてもよい。

また、図１において、符号Ｔはトルクリミッタである。このトルクリミッタＴは、ある一定以上の負荷が掛かった場合、モータＭの動力をギヤボックス３０に伝達しないようにするためのものであり、何らかの異常が起きたとしても、本発明の装置１０に損傷を与えないようにされている。
なお、本発明の装置１０はトルクリミッタを有していてもよいが、無くてもよい。無い場合は、後述する送りギヤ８２がプラスチック製であることが好ましい。ある一定以上の負荷が掛った場合に、プラスチック製の送りギヤ８２が破壊されることで、本発明の装置１０に損傷を与えないようにすることができる。

さらに、図１における符号Ｓは目盛盤を示し、作業中にバイト５００がどの位置にあるかが表示されるようになっている。

図２は、図１に示した本発明の装置１０の要部の分解斜視図（概略図）であり、図２（ａ）は面板４０およびバイトホルダ５０、図２（ｂ）はギヤリング６０、図２（ｃ）はハウジング２０およびギヤボックス３０の概略斜視図である。ここでモータＭおよびギヤボックス３０内の図示は省略している。

図２（ａ）に示すように面板４０の前面にはバイトホルダ５０が設けられている。また、面板４０の外周面（端面）の一部には環状の面板ギヤ４２が設けられている。図３は２つ割りにした状態の面板ギヤ４０の一方を示しており、図３（ａ）が概略正面図（前面から見た図）であり、図３（ｂ）が概略断面図である。ここでバイトホルダ５０は図示を省略している。図３（ｂ）に示すように、面板４０の内周面の一部には溝４０２が設けられている。
なお、本発明において面板の幅とは、図３におけるｔを意味するものとする。

また、図２（ｃ）に示すように、ハウジング２０の内部には複数の案内ローラ２０１が設けられている。案内ローラ２０１は面板４０の溝４０２に受け入れられ、これによって面板４０は安定して回転できる。

また、図２（ｂ）に示すように、ギヤリング６０には、外周側の端面の一部に外周側ギヤ６２が形成されており、内周側の端面の一部に内周側ギヤ６６が形成されている。図４は２つ割りにした状態のギヤリング６０の一方を示したものであり、図４（ａ）が概略正面図（前面から見た図）であり、図４（ｂ）が概略断面図である。
図４（ｂ）に示されるように、ギヤリング６０において内周側ギヤ６６は外周側ギヤ６２に対して前面側に形成される。このような場合、面板４０と組み合わせると、面板４０の前面側に内周側ギヤ６６が、面板４０の裏面側に外周側ギヤ６２が存することとなり、このような構成であると、面板４０およびハウジング２０の幅および厚さを薄くすることができる。この点については後に詳細に説明する。

図５は、図１（ａ）の３−３線概略断面図である。組立状態では面板４０の内周面に設けられた溝４０２にハウジング２０の案内ローラ２０１が受入れられて、面板４０が安定して回転するようにされている。モータＭの回転は、後述するギヤボックス３０内のギヤを介して面板ギヤ４２に伝達される。すなわち、モータＭが回転すると面板４０は常に回転し、ギヤリング６０は面板４０に連れ回りする。面板４０とギヤリング６０とは同心円上で回転する。

図６は、図１（ａ）の４−４線概略断面図であり、本発明の装置１０におけるバイトホルダ５０の送り・戻し機構について説明するための図である。面板４０のバイトホルダ５０が位置する部分には動力伝達ギヤ７０が、面板４０の内部に埋め込まれるように設けられている。また、動力伝達ギヤ７０は軸受けを介して回転可能に取付けられている。また、動力伝達ギヤ７０の一方の端部にはベベルギヤ７２が、他方には端部には端部ギヤ７４が設けられている。また、端部ギヤ７４は、ギヤリング６０の内周側ギヤ６６と噛合っている。すなわち、ギヤリング６０が面板４０に対して相対的に回転すれば、それに伴って動力伝達ギヤ７０が回転するようになっている。

図６に示すようにバイトホルダ５０は、送りギヤ８２を備えた送りねじ軸８０を備えており、送りギヤ８２が動力伝達ギヤ７０のベベルギヤ７２と噛合って回転することにより、バイト５００が図６の左端に記載の矢印方向へ進退動するようになっている。また、動力伝達ギヤ７０の端部ギヤ７４は、ギヤリング６０の内周側ギヤ６６と噛合って回転するようになっているため、面板４０に設けた２つのバイト５００，５００は同期して移動する。

このように本発明の装置１０におけるバイトホルダ５０の送り・戻り機構は、従来のもののように固定側のピンと回転側のスターホイールとの衝突によるものではなく、モータの回転が各部材（ギヤリング６０、動力伝達ギヤ７０および送りねじ軸８０）に伝達されることによって行なわれるようになっている。そのため、本発明の切断・開先加工装置１０の作動中であっても、何らかの衝撃が発生したり、作業者が装置に巻込まれたりする恐れはない。また、バイトホルダ５０を所定の速度で確実に移動させることができる。

前述のように、ギヤリング６０において内周側ギヤ６６は外周側ギヤ６２に対して前面側に形成されているので（図４参照）、ギヤリング６０を面板４０と組み合わせると、図５、図６に示すように面板４０の前面側に内周側ギヤ６６が、面板４０の裏面側に外周側ギヤ６２が存することとなる。

具体的には、図６に示すように、ギヤリング６０における前記内周側ギヤ６６と前記動力伝達ギヤ７０における端部ギヤ７４とが噛合っている部分（図６の当該部分における左右方向の中心）の前記面板４０の前面からの最短距離をＸとし、前記ギヤリング６０における前記外周側ギヤ６２と前記伝達ギヤ３６における第１ギヤ３６１とが噛合っている部分（図６の当該部分における左右方向の中心）の前記面板４０の前面からの最短距離をＺとした場合、図６に示すようにＸ＜Ｚの関係を満たす。Ｘ≦Ｚの関係を満たす場合、図６に示す面板４０の前面からハウジング２０の裏面までの厚さｄ（以下では単に「厚さｄ」ともいう）を小さくすることができる。例えば、特許文献１に記載の装置の場合、Ｘ＞Ｚとなるので（特許文献１の図３および図４参照）、厚さｄは、本発明の装置と比較して大幅に大きくなる。

また、図６に示すように、面板ギヤ４２と前記面板回転用ギヤ３４とが噛合っている部分（図６の当該部分における左右方向の中心）の前記面板４０の前面からの最短距離をＹとした場合、Ｘ＜Ｙ＜Ｚの関係を満たす。Ｘ≦Ｙ≦Ｚの関係を満たす場合、面板４０の幅（ｔ）を小さく（幅を薄く）することができる。これは動力伝達ギヤ７０の裏面側に案内ローラ２０１を受け入れる溝４０２を形成することができるからである。
本発明の装置においては、Ｘ＝Ｚとなる態様、例えば図７に示すような態様であってもよいが、この場合は幅ｔ（図７においては幅をｔ´で示している）を小さくすることは困難である（ｔ＜ｔ´となっている。）。図７に示すように、これは動力伝達ギヤ７０の裏面側に案内ローラ２０１を受け入れる溝４０２を形成することが困難であるからである。ただし図７に示すような態様であっても、例えば特許文献１に記載の態様と比較して厚さｄ（図７においては厚さをｄ´で示している）を小さくすることは可能である（ｄとｄ´とは略同一である）。

すなわち、本発明の装置においては、上記で定義したＸ≦Ｚの関係を満たすものであり、Ｘ＜Ｚの関係を満たすものであることが好ましい。また、Ｘ≦Ｙ≦Ｚの関係を満たすものであることが好ましく、Ｘ＜Ｙ＜Ｚの関係を満たすものであることがさらに好ましい。
このような場合、面板およびハウジングの幅（ｔ）および厚さ（ｄ）を薄くし得るので、本発明の装置自体をコンパクト化および軽量化することができる。

本発明者は、図６に示した態様の本発明の装置１０を製造したところ、ｔ＝８５ｍｍ、ｄ＝７５ｍｍとすることができた。なお面板の厚さは４８ｍｍとし、ギヤリングの厚さは３５．６ｍｍとした。また、案内ローラの厚さは約２０ｍｍとした。
また、図７に示した態様の本発明の装置１０を製造したところ、ｔ´＝１１４ｍｍ、ｄ´＝９２ｍｍとすることができた。
Ｘ≦Ｙ≦Ｚの関係を満たす図６に示した態様の本発明の装置１０であれば、ｔ＝５０〜１２０ｍｍ（好ましくは７０〜９０ｍｍ、より好ましくは８５ｍｍ程度）であって、ｄ＝５０〜９５ｍｍ（好ましくは６０〜８５ｍｍ、より好ましくは７５ｍｍ程度）のものを得ることができる。

次に、本発明の切断・開先加工装置１０におけるギヤボックス３０内の構成について説明する。
図８および図９は、本発明の切断・開先加工装置１０におけるギヤボックス３０内の構成を示し、図８はカバーを外した状態の正面図であり、図９は図１（ａ）を矢印方向から見た場合のギヤボックス（カバーを外した状態）の概略斜視図である。ただし、図９では、レバーのカバー等およびメインギヤｍｇを省略し、さらに全ての歯車ギヤの歯形の図示を省略している。
また、図１０は図８のａ―ｂ線断面図であり、図１１は図８のａ−ａ線断面図である。

図８および図９に示すように、ギヤボックス３０には、メインギヤｍｇ、複合ギヤ３２、面板回転用ギヤ３４および伝達ギヤ３６が配置されており、側面にはレバーＬが配置されている。

メインギヤｍｇは、キーによってモータＭ（図示せず。）の回転軸と連結されている。
また、メインギヤｍｇは複合ギヤ３２の第１ギヤ３２１と常に噛合っている。

複合ギヤ３２は、メインギヤｍｇおよび面板回転用ギヤ３４と常に噛合っており、メインギヤｍｇの回転を面板回転用ギヤ３４に伝達する（図１０）。面板回転用ギヤ３４は面板ギヤ４２と常に噛合っている。
また、複合ギヤ３２は、シャフト端部に設けられメインギヤｍｇと噛合う第１ギヤ３２１、ならびにシャフトにスプライン嵌合され軸方向に移動可能にされた、第２ギヤ３２２および第３ギヤ３２３を有しており、第１ギヤ３２１を介してモータＭの回転が伝達される。第２ギヤ３２２と第３ギヤ３２３とは歯数が異なり、第２ギヤ３２２が大径ギヤであり、第３ギヤ３２３が小径ギヤである（図１０、１１参照）。
そして、第２ギヤ３２２と第３ギヤ３２３との間に挟まれるように支持腕Ａａが取り付けられている（図８、図９）。支持腕ＡａはアームＡｍを介してギヤボックス３０の側面に取り付けられたレバーＬと連結されており、レバーＬを図８、図９における矢印方向へ動かすことで、第２ギヤ３２２および第３ギヤ３２３を図１１における左右方向へ動かすことができる構造となっている。

伝達ギヤ３６には、シャフトの両端部に、第１伝達ギヤ３６１および第２伝達ギヤ３６２が設けられている（図１１）。第１ギヤ３６１と第２ギヤ３６２とは歯数が異なり、第１ギヤ３６１が小径ギヤであり、第２ギヤ３６２が大径ギヤである。第１ギヤ３６１はギヤリング６０の外周側ギヤ６２と常に噛み合っている。

レバーＬを図８における上方向（図９における手前方向）へ動かすと、シャフトにスプライン嵌合された第２ギヤ３２２および第３ギヤ３２３は図１１における左方向へスライドし、第２ギヤ３２２が伝達ギヤ３６における第１ギヤ３６１と噛合う。そして、モータＭの回転がギヤリング６０の外周側ギヤ６２に伝達される。
一方、レバーＬを図８における下方向へ動かすと、シャフトにスプライン嵌合された第２ギヤ３２２および第３ギヤ３２３は図１１における右方向へスライドし、第３ギヤ３２３が、伝達ギヤ３６における第２ギヤ３６２と噛合う。そして、モータＭの回転がギヤリング６０の外周側ギヤ６２に伝達される。

複合ギヤ３２が、伝達ギヤ３６における歯数の異なる第１ギヤ３６１（小径）と第２ギヤ３６２（大径）とのどちらと噛合うかによって、ギヤリング６０の外周側ギヤ６２に伝達される回転数は異なる。すなわち、モータＭの回転数が同じであっても、複合ギヤ３２における第２ギヤ３２２（大径）と伝達ギヤ３６における第１ギヤ３６１（小径）とが噛合うことでモータＭの回転がギヤリング６０に伝達されると、ギヤリング６０は面板４０に対して相対的に高速回転させられる。また、逆に、複合ギヤ３２における第３ギヤ３２３（小径）と伝達ギヤ３６における第２ギヤ３６２（大径）とが噛合うことでモータＭの回転がギヤリング６０に伝達されると、ギヤリング６０は面板４０に対して相対的に低速回転させられる。

このような構成によると、ギヤリング６０と連結している動力伝達ギヤ７０の回転が面板４０の回転に対して相対的に早い場合にバイト５００は送られ、動力伝達ギヤ７０の回転が面板４０の回転に対して相対的に遅い場合にバイト５００は戻される。すなわち、バイト５００を送る場合には、シャフトにスプライン嵌合された第２ギヤ３２２および第３ギヤ３２３を図１１の左方向にスライドさせ、複合ギヤ３２における第２ギヤ３２２と伝達ギヤ３６における第１ギヤ３６１とを噛合わせ、モータＭの回転がギヤリング６０における外周側ギヤ６２に伝達されるようにする。一方、バイト５００を戻す場合は、複合ギヤ３２における第２ギヤ３２２および第３ギヤ３２３を図１１の右方向にスライドさせ、複合ギヤ３２における第３ギヤ３２３と伝達ギヤ３６における第３ギヤ３６２とを噛合わせ、モータＭの回転がギヤリング６０における外周側ギヤ６２に伝達されるようにする。

本発明者が製造した本発明の装置１０（図６の態様）においては、各ギヤの歯数は次の通りである。なお、モジュールは１．５ｍｍである。
メインギヤｍｇ：５０
複合ギヤ３２における第１ギヤ３２１：３６
複合ギヤ３２における第２ギヤ３２２：３６
複合ギヤ３２における第３ギヤ３２３：３４
面板回転用ギヤ：２６
伝達ギヤ３６における第１ギヤ３６１：２８
伝達ギヤ３６における第２ギヤ３６２：３０
面板４０における面板ギヤ４２：２６０
ギヤリングにおける外周側ギヤ６２：２５８
ギヤリングにおける内周側ギヤ６６：２４０
動力伝達ギヤ７０における端部ギヤ７４：２０
動力伝達ギヤ７０におけるベベルギヤ７２：２０
送りギヤ８２：３０

以上に説明した、複合ギヤ３２には、第２ギヤ３２２および第３ギヤ３２３を軸方向に移動させるための支持腕Ａａが取付けられており、図８に示すように、支持腕ＡａはアームＡｍを介してレバーＬに連結されている。そして、作業者がレバーＬを作動させることによって、複合ギヤ３２における第２ギヤ３２２および第３ギヤ３２３を軸方向に移動させ、バイトホルダ５０におけるバイト５００の送りおよび戻しを行うようにされている。

なお、図１１は、複合ギヤ３２における第２ギヤ３２２および第３ギヤ３２３の両方が、伝達ギヤ３６におけるいずれのギヤとも噛合っておらず、複合ギヤ３２が、いわゆる中立位置にある状態を示している。このとき、モータＭの回転は動力伝達ギヤ７０に伝達されず、面板４０とギヤリング６０だけが回転するようになっている。従って、この状態では、バイトホルダ５０におけるバイト５００は進退動しない。

また、上記のような構成であるので、複合ギヤ３２と伝達ギヤ３６とがいずれのギヤを介して噛合っていても、複合ギヤ３２および伝達ギヤ３６は同一方向へ回転する。したがって、バイトの送りと戻しとを、どのようなタイミングでも行うことができる。これらのギヤが逆回転であったら、全てのギヤの動きが止まってからでないとバイトの送りと戻しとを入れ替えることができなくなってしまい作業効率が落ちる。

次に、本発明の切断・開先加工装置１０におけるレバーＬの構成について説明する。
図１（ａ）に示すように、レバーＬは、切替段部（９０１、９０３）および中立部９０２を有する孔９０を介して装置外に突出しており、この切替段部（９０１、９０３）および中立部９０２によって操作したレバーＬの状態が保持されるようになっている。
図１（ａ）において、孔９０から突出するレバーＬは複合ギヤ３２における第２ギヤ３２２と第３ギヤ３２３との間に挟まれるように連結されており、レバーＬを切替段部９０１に係合させるとバイト５００の送りが、切替段部９０３に係合させると戻しがなされるようにされている。なお、図１（ａ）では、レバーＬの図示を省略している。
なお、孔９０の形状や、孔９０に設ける切替段部（９０１，９０３）の数等は、図１（ａ）に示す以外のものであってよい。

また、これらのレバーＬをエアーシリンダーなどで駆動させるようにすれば、切断・開先加工装置１０を遠隔操作したり、自動化することができるので、原子力施設や汚染された環境内で作業する場合に適している。

１０ ： 切断・開先加工装置（本発明の装置）
２０ ： ハウジング
２０１： 案内ローラ
３０ ： ギヤボックス
３２ ： 複合ギヤ
３２１： 第１ギヤ
３２２： 第２ギヤ
３２３： 第３ギヤ
３４ ： 面板回転用ギヤ
３６ ： 伝達ギヤ
３６１： 第１ギヤ
３６２： 第２ギヤ
４０ ： 面板
４０２： 溝
４２ ： 面板ギヤ
５０ ： バイトホルダ（工具ホルダ）
５００： バイト（工具）
６０ ： ギヤリング
６２ ： 外周側ギヤ
６６ ： 内周側ギヤ
７０ ： 動力伝達ギヤ
７２ ： ベベルギヤ
７４ ： 端部ギヤ
８０ ： 送りねじ軸
８２ ： 送りギヤ
９０ ： 孔
９０１： 切替段部
９０２： 中立部
９０３： 切替段部
Ａａ ： 支持腕
Ａｍ ： アーム
Ｍ ： モータ
Ｈ ： フット
Ｐ ： 配管
Ｃ ： クラッチ
Ｔ ： トルクリミッタ
Ｓ ： 目盛盤
Ｘ ：内周側ギヤ６６と端部ギヤ７４とが噛合っている部分の面板の前面からの最短距離
Ｙ ：面板ギヤ４２と面板回転用ギヤ３４とが噛合っている部分の面板の前面からの最短距離
Ｚ ：外周側ギヤ６２と伝達ギヤ３６における第１ギヤ３６１とが噛合っている部分の面板の前面からの最短距離
ｔ、ｔ´：面板およびハウジングの幅
ｄ、ｄ´：面板およびハウジングの厚さ
ｍｇ ：メインギヤ
Ｌ ：レバー

Claims (2)

1. 管状加工対象物の外側に取付けられるハウジングと、前記ハウジングの前面に回転可能に設けられた面板と、前記面板に取付けられた工具を保持する工具ホルダと、ギヤボックスと、モータとを備え、
   前記面板は、その外周面の一部に面板ギヤが形成されており、前記面板には、前記工具ホルダにおける工具を送り移動または戻し移動させるための動力伝達ギヤが、その内部に埋め込まれるように設けられており、さらに、外周面および内周面の各々の一部に外周側ギヤおよび内周側ギヤが各々形成されたギヤリングが前記面板に対して回転可能に設けられており、前記動力伝達ギヤはベベルギヤおよび端部ギヤを有し、前記動力伝達ギヤにおける端部ギヤと前記ギヤリングにおける内周側ギヤとが噛合っており、前記ギヤリングにおける外周側ギヤと前記ギヤボックス内の伝達ギヤにおける第１ギヤとが噛合っており、前記伝達ギヤが回転することで前記ギヤリングが回転し、さらに動力伝達ギヤも回転して前記工具の送り移動または戻し移動が行われる構造を備えており、
   前記ギヤボックス内に、前記モータと連結するメインギヤと、前記メインギヤと噛合っている第１ギヤならびに軸方向に移動可能な大径の第２ギヤおよび小径の第３ギヤを有する複合ギヤと、前記複合ギヤにおける前記第１ギヤおよび前記面板における前記面板ギヤと噛合っている面板回転用ギヤと、小径の前記第１ギヤおよび大径の第２ギヤを有し前記ギヤリングにおける前記外周側ギヤと噛合う伝達ギヤとを有し、
   前記複合ギヤにおける第２ギヤと前記伝達ギヤにおける第１ギヤとを噛合わせて、前記ギヤリングを前記面板に対して相対的に高速回転させ、前記工具ホルダにおける工具を送り移動させるか、もしくは、前記複合ギヤにおける第３ギヤと前記伝達ギヤにおける第２ギヤとを噛合わせて、前記ギヤリングを前記面板に対して相対的に低速回転させ、前記工具ホルダにおける工具を戻り移動させるか、または、前記複合ギヤにおけるいずれのギヤも前記伝達ギヤにおける各ギヤとは噛合わせず、送り移動も戻り移動も行わないか、いずれかを選択できる構造を備えており、
   前記ギヤリングにおける前記内周側ギヤと前記動力伝達ギヤにおける端部ギヤとが噛合っている部分の前記面板の前面からの最短距離をＸとし、前記ギヤリングにおける前記外周側ギヤと前記伝達ギヤにおける第１ギヤとが噛合っている部分の前記面板の前面からの最短距離をＺとした場合、Ｘ≦Ｚの関係を満たすことで、前記面板および前記ハウジングの幅および厚さを薄くし得る構造を備えている、切断・開先加工装置。
2. 前記面板ギヤと前記面板回転用ギヤとが噛合っている部分の前記面板の前面からの最短距離をＹとした場合、Ｘ≦Ｙ≦Ｚの関係を満たすことで、前記面板および前記ハウジングの幅および厚さを薄くし得る構造を備えている、請求項１に記載の切断・開先加工装置。
   

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