JP2016163913A - Cutting device of pipe end internal face and cutting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラインパイプとして用いる鋼管の端部の内面を切削加工する切削装置および切削方法に関するものである。 The present invention relates to a cutting apparatus and a cutting method for cutting an inner surface of an end portion of a steel pipe used as a line pipe.
継目無鋼管は、素材であるビレットを加熱して、熱間で製造されるので、酸化スケールの食い込みによって発生する内面疵(いわゆる内面ピット)や、素材の鋳造時に生じたザクに起因する内面疵(いわゆる内面カブレ)が発生しやすい。それらの内面疵を除去するために、管の内面を切削する切削装置が検討されている。 Seamless steel pipes are manufactured hot by heating the billet, which is the material, so that inner surface defects (so-called inner surface pits) generated by the biting of the oxide scale and inner surface defects caused by zaku generated during the casting of the material (So-called internal fogging) is likely to occur. In order to remove the inner surface flaws, a cutting apparatus for cutting the inner surface of the pipe has been studied.
たとえば特許文献1には、切削刃よりも切削進行方向の前方側に倣いローラを配設した切削装置が開示されている。この技術は、倣いローラで管の内面を倣いながら、切削装置を管中央側から管端側へ移動させて、管の内面を切削するものである。しかし倣いローラが管端開口部から外へ引き出された後は、切削刃による管端部の内面の切削が継続されるものの、切削量が不安定になるのは避けらない。その結果、管端部の内面疵を十分に除去できないという問題が生じる。
For example,
本発明は、従来の技術の問題点を解消し、管の内面疵(とりわけ管端部の内面疵)を除去するために内面の形状に追随して切削加工を行なうことが可能な管端部内面の切削装置および切削方法を提供することを目的とする。 The present invention eliminates the problems of the prior art and allows the pipe end to be cut according to the shape of the inner surface in order to remove the inner surface flaw of the pipe (particularly the inner flaw of the pipe end). An object of the present invention is to provide an inner surface cutting device and a cutting method.
本発明者は、鋼管の内面に倣いローラを倣わせながら切削加工を行なうことによって、内面の形状に追随した切削加工が可能となり、かつ内面疵を除去できることに着目した。そして、倣いローラと切削刃を鋼管の内部に配置して切削加工を行なう技術について詳細に検討し、以下のような知見を得た。 The inventor of the present invention paid attention to the fact that by following the inner surface of the steel pipe while making a copying roller follow the cutting process, it is possible to perform the cutting process following the shape of the inner surface and to remove the inner surface flaws. Then, the technique for performing the cutting process by arranging the copying roller and the cutting blade inside the steel pipe was examined in detail, and the following knowledge was obtained.
鋼管の内部で倣いローラと切削刃を回転させ、かつ管中央側から管端側へ移動させて、管端部内面の切削加工を精度良く行なうためには、切削刃の進行方向前方に倣いローラを配設する必要がある。そして、その倣いローラが管端開口部から鋼管の外部に出た後も、内面の形状に追随して切削加工を行なうために、切削刃の進行方向後方にも倣いローラを配設する必要がある。 In order to precisely cut the inner surface of the pipe end by rotating the copying roller and the cutting blade inside the steel pipe and moving from the pipe center side to the pipe end side, the copying roller is moved forward in the traveling direction of the cutting blade. Must be provided. Even after the copying roller exits from the pipe end opening to the outside of the steel pipe, it is necessary to dispose the copying roller also behind the cutting blade in order to follow the shape of the inner surface. is there.
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。 The present invention has been made based on such knowledge.
すなわち本発明は、鋼管の内部を管中央側から管端側へ移動しながら回転して管端部内面を切削する切削装置であって、管端部内面を切削する切削刃と、切削刃の進行方向前方に配設される第1倣いローラと、切削刃の進行方向後方に配設される第2倣いローラと、を備えた切削ヘッドを有するとともに、その切削ヘッドを鋼管の管軸に対して垂直方向に押し出すための作動油を充満させる油圧付与孔と、油圧付与孔の管中央側に配設されて作動油によって発生する油圧を調整する油圧調整バネと、切削ヘッドを鋼管内で回転させながら管端開口部へ移動させる切削駆動シャフトと、を有し、切削駆動シャフトの内部に作動油を油圧付与孔に供給するための作動油流路を設ける管端部内面の切削装置である。 That is, the present invention is a cutting device that rotates while moving the inside of a steel pipe from the pipe center side to the pipe end side to cut the inner surface of the pipe end, and includes a cutting blade that cuts the inner surface of the pipe end, A cutting head having a first scanning roller disposed forward in the traveling direction and a second scanning roller disposed backward in the traveling direction of the cutting blade, and the cutting head with respect to the tube axis of the steel pipe A hydraulic pressure hole that fills the hydraulic oil to be pushed out in the vertical direction, a hydraulic pressure adjustment spring that is arranged in the center of the pipe of the hydraulic pressure hole and adjusts the hydraulic pressure generated by the hydraulic oil, and rotates the cutting head within the steel pipe And a cutting drive shaft that moves to the pipe end opening, and a cutting device for the inner surface of the pipe end that provides a hydraulic oil passage for supplying hydraulic oil to the hydraulic pressure application hole inside the cutting drive shaft. .
本発明の切削装置においては、第1倣いローラが管端部内面に接触している時は、第2倣いローラと管端部内面との間に隙間が生じるように配置することが好ましい。さらに、第1倣いローラの切削刃に近い側の角部に傾斜面または曲面を設けることが好ましい。 In the cutting apparatus of the present invention, when the first copying roller is in contact with the inner surface of the pipe end portion, it is preferable that the cutting device is arranged so that a gap is formed between the second copying roller and the inner surface of the tube end portion. Furthermore, it is preferable to provide an inclined surface or a curved surface at the corner portion of the first copying roller close to the cutting blade.
また本発明は、鋼管の内部で切削ヘッドを回転させながら管中央側から管端側へ移動して管端部内面を切削する切削方法において、切削ヘッドに切削刃と第1倣いローラと第2倣いローラとを配設するとともに、切削刃の進行方向前方に第1倣いローラを配置し、切削刃の進行方向後方に前記第2倣いローラを配置し、作動油の油圧で切削ヘッドを鋼管の管軸に対して垂直方向に押し出しながら、第1倣いローラが管端部内面に接触して鋼管内を移動する間は、第1倣いローラに倣って切削刃が管端部内面を切削し、第1倣いローラが管端開口部から管外へ出た後は、第2倣いローラに倣って切削刃が管端部内面を切削する管端部内面の切削方法である。 According to another aspect of the present invention, there is provided a cutting method in which the cutting head is rotated from the center of the pipe to the pipe end side while rotating the cutting head inside the steel pipe to cut the inner surface of the pipe end. A scanning roller, a first scanning roller disposed in front of the cutting blade in the traveling direction, and a second scanning roller disposed in the rear of the cutting blade in the traveling direction. While the first scanning roller contacts the inner surface of the pipe end and moves in the steel pipe while extruding in a direction perpendicular to the tube axis, the cutting blade cuts the inner surface of the pipe end along the first scanning roller, This is a method of cutting the inner surface of the tube end portion in which the cutting blade cuts the inner surface of the tube end portion following the second scanning roller after the first copying roller has moved out of the tube through the tube end opening.
本発明の切削方法においては、第1倣いローラが鋼管内を移動する間は、第1倣いローラを管端部内面に接触させ、かつ第2倣いローラと管端部内面との間に隙間が生じるように配置することが好ましい。さらに、第1倣いローラの切削刃に近い側の角部を傾斜面または曲面とすることが好ましい。 In the cutting method of the present invention, while the first copying roller moves in the steel pipe, the first copying roller is brought into contact with the inner surface of the tube end portion, and a gap is formed between the second copying roller and the inner surface of the tube end portion. It is preferable to arrange so as to occur. Furthermore, it is preferable that the corner portion of the first copying roller closer to the cutting blade is an inclined surface or a curved surface.
本発明によれば、管端部内面の形状に追随して切削加工を行なうことができるので、管端部の内面疵を除去することが可能となり、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, cutting can be performed following the shape of the inner surface of the pipe end portion, so that it is possible to remove the inner surface flaws of the pipe end portion, and there is a remarkable industrial effect.
図1は、本発明を適用して管端部内面の切削加工を行なう際に、第1倣いローラ11が管端部内面に接触しながら鋼管2内を移動する例を模式的に示す断面図である。図1中の矢印Aは切削装置1の進行方向を示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example in which the
本発明に係る切削装置1は切削ヘッド3を有している。その切削ヘッド3は切削刃4を備えており、切削刃4の進行方向前方(すなわち管端面10側)に第1倣いローラ11を配置し、切削刃4の進行方向後方に第2倣いローラ12を配置する。そして第1倣いローラ11が管端部内面に接触し、切削駆動シャフト8を介して伝達される駆動力によって回転しながら管中央側から管端側へ移動する(矢印A)。
The
切削装置1は内部に油圧付与孔5を有しており、その油圧付与孔5には切削駆動シャフト8内の作動油流路9を通って作動油が供給される。そして、油圧付与孔5内に充満する作動油の油圧によって、切削ヘッド3を鋼管2の管軸に対して垂直方向に押し出す(矢印B)。油圧付与孔5の管中央側には油圧調整バネ6が配設されており、その油圧調整バネ6が油圧調整金具7を摺動させる(矢印C)。つまり油圧調整バネ6の弾性力で油圧調整金具7を摺動させることによって、油圧付与孔5の大きさを変化させ、作動油の油圧を調整する。
The
このようにして第1倣いローラ11が管端部内面の形状に追随して倣うことが可能となり、切削刃4が管端部内面を切削して行く。
In this way, the
第2倣いローラ12は、第1倣いローラ11とともに管端部内面に接触しても良いが、管端部内面のスリ疵防止および切削駆動シャフト8の負荷軽減の観点から、図1に示すように、管端部内面との間に隙間Gが生じるように配置することが好ましい。
The
そして、切削装置1が矢印Aの方向へ移動して行き、第1倣いローラ11が管端開口部から鋼管2の外へ出る。その例を図2に示す。
Then, the
その時、第2倣いローラ12と管端部内面との間に隙間Gが存在するので、切削ヘッド3は油圧付与孔5内の作動油の油圧によって管軸に対して垂直方向に押し出されつつ、矢印Aの方向へ移動する。その結果、管端部の肉厚が減少し、その減少量は隙間Gに相当する。そして、第2倣いローラ12が管端部内面に接触した後は、第2倣いローラ12が管端部内面を倣うことが可能となり、切削刃4が管端部内面を管端面10まで切削して行く。
At that time, since there is a gap G between the
つまり、管端部の肉厚は隙間Gに相当する量が減少するが、隙間Gを肉厚公差の範囲内に設定すれば、管端部の肉厚変化は問題にならない。 That is, the thickness corresponding to the gap G decreases in the thickness of the pipe end, but if the gap G is set within the thickness tolerance range, the change in the thickness of the pipe end does not become a problem.
また、第1倣いローラ11が鋼管2の外へ出た後、第2倣いローラ12が管端部内面に接触するまでの間に、油圧付与孔5の油圧が急減に変動するのを防止するために、第1倣いローラ11の切削刃4に近い側の角部に傾斜面または曲面を設けることが好ましい。
Further, it is possible to prevent the oil pressure of the oil
ただし図1に示す隙間Gを設けず、第1倣いローラ11と第2倣いローラ12がともに管端部内面に接触するように配置すれば、管端部の肉厚変化は生じない。
However, if the gap G shown in FIG. 1 is not provided and both the
第2倣いローラ12は必ずしも回転体とする必要はなく、管端部内面に沿って摺動する構成(たとえばシュー等)にしても良い。ただし、管端部内面のスリ疵防止および切削駆動シャフト8の負荷軽減の観点から回転体(すなわち第2倣いローラ12)が好ましい。
The second copying
図1、2には、切削装置1に2個の切削ヘッド3を配置する例を示したが、切削ヘッド3の個数は限定しない。ただし、2個以上の切削ヘッド3を配置すれば、管端部内面の切削加工を安定して行なうことができるので好ましい。その場合は、切削ヘッド3を管円周方向に等間隔で配置する。たとえば、2個の切削ヘッド3を180°間隔、3個の切削ヘッド3を120°間隔、4個の切削ヘッド3を90°間隔で配置する。また、切削ヘッド3を1個とする場合は、切削装置1の回転を安定させるために、切削ヘッド3から180°の位置に補助ローラ(図示せず)を配置することが好ましい。
1 and 2 show an example in which two cutting heads 3 are arranged in the
本発明を適用して継目無鋼管の管端部内面の切削加工を行なった。その手順について説明する。 By applying the present invention, the inner surface of the end of the seamless steel pipe was cut. The procedure will be described.
図1、2に示すように、2個の切削ヘッド3を180°間隔で備えた切削装置1を用いて管端部内面の切削加工を行なった。図1中の隙間Gは20mmとした。この隙間Gは、API規格に規定されるラインパイプの肉厚公差を満足する値である。また、第1倣いローラ11の切削刃4に近い側の角部に傾斜面を設けた。その傾斜面の管軸に対する傾斜角は45°とした。
As shown in FIGS. 1 and 2, the inner surface of the pipe end portion was cut using a
こうして管端部内面の切削加工を行なった後、内面疵の有無を検査した結果、内面疵は認められなかった。 After cutting the inner surface of the tube end portion in this manner, the presence or absence of the inner surface flaw was inspected. As a result, no inner surface flaw was found.
1 切削装置
2 鋼管
3 切削ヘッド
4 切削刃
5 油圧付与孔
6 油圧調整バネ
7 油圧調整金具
8 切削駆動シャフト
9 作動油流路
10 管端面
11 第1倣いローラ
12 第2倣いローラ
DESCRIPTION OF
10 Pipe end face
11 First copying roller
12 Second copying roller
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