JP2020138213A - Automatic pipe expanding device, automatic pipe expanding method, and expander replacement method - Google Patents

Automatic pipe expanding device, automatic pipe expanding method, and expander replacement method Download PDF

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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Abstract

To provide an automatic pipe expanding device which enables improvement of efficiency of pipe expanding work, and to provide an automatic pipe expanding method and an expander replacement method.SOLUTION: An automatic pipe expanding device includes a pipe expanding device 3 and a robot which supports and moves the pipe expanding device 3. The pipe expanding device 3 has: an expander 4; a rotary driving machine 6 which rotationally drives a mandrel 41 of the expander 4; a clamp device 7 which clamps a frame member 42 of the expander 4; and a moving device 8 which moves the clamp device 7 in an axial direction of the expander 4.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、自動拡管装置、自動拡管方法およびエキスパンダ交換方法に関する。 The present invention relates to an automatic tube expansion device, an automatic tube expansion method, and an expander replacement method.

チューブの拡管加工を行う拡管装置と、該拡管装置を支持して移動させるロボットとを備える自動拡管装置が提案されている（例えば、特許文献１）。拡管装置は、例えば熱交換機を構成するチューブと該チューブを取付ける管板との接合を、エキスパンダによってチューブの外径を広げて管板に形成された取付け孔の内面に圧接固定することで行う。
特許文献１に記載の自動拡管装置では、拡管装置は、拡管対象であるチューブの位置までロボットによって移動させられる。 An automatic tube expanding device including a tube expanding device for expanding a tube and a robot for supporting and moving the tube expanding device has been proposed (for example, Patent Document 1). The tube expanding device is used, for example, by joining a tube constituting a heat exchanger and a tube plate to which the tube is attached by expanding the outer diameter of the tube by an expander and pressing and fixing it to the inner surface of a mounting hole formed in the tube plate. ..
In the automatic tube expanding device described in Patent Document 1, the tube expanding device is moved by a robot to the position of the tube to be expanded.

実公平７−３１８５３号公報Jitsufuku No. 7-31853

しかしながら、チューブの内径とエキスパンダの外径との間の隙間が小さいことから、ロボットによってエキスパンダを移動させてチューブの位置に正確に正対させて該チューブ内に挿入することが困難な場合がある。 However, since the gap between the inner diameter of the tube and the outer diameter of the expander is small, it is difficult for the robot to move the expander so that it accurately faces the position of the tube and insert it into the tube. There is.

例えば特許文献１に記載の自動拡管装置では、拡管工具（エキスパンダ）がチューブに挿入された場合にのみ拡管工具挿通確認機構が動作して拡管加工を行なうことができる状態であることが検出されるようになっている。そして、拡管工具がチューブに挿入されていない場合、拡管加工を行なうべきでないことが指示され、位置ずれを解消させるべくロボットの動作を補正する工程が生じる。このため、拡管作業の効率が低下してしまう。 For example, in the automatic pipe expansion device described in Patent Document 1, it is detected that the pipe expansion tool insertion confirmation mechanism operates and the pipe expansion process can be performed only when the pipe expansion tool (expander) is inserted into the tube. It has become so. Then, when the tube expanding tool is not inserted into the tube, it is instructed that the tube expanding process should not be performed, and a step of correcting the operation of the robot to eliminate the misalignment occurs. Therefore, the efficiency of the pipe expansion work is lowered.

本発明は、拡管作業の効率を向上させることができる自動拡管装置、自動拡管方法およびエキスパンダ交換方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an automatic pipe expansion device, an automatic pipe expansion method, and an expander replacement method that can improve the efficiency of pipe expansion work.

前記課題を解決するため、本発明に係る自動拡管装置は、チューブの拡管加工を行う拡管装置と、前記拡管装置を支持して移動させるロボットと、を備える自動拡管装置である。前記拡管装置は、エキスパンダと、回転駆動機と、クランプ装置と、移動装置と、を有する。前記エキスパンダは、マンドレル、筒状のフレーム部材、および複数のローラを有している。マンドレルには、先端側が小径となるテーパ部が外周面に形成されている。筒状の前記フレーム部材は、前記マンドレルにスライド自在かつ回転自在に外嵌されている。複数の前記ローラは、前記フレーム部材に回転自在に保持され前記フレーム部材の軸方向に対して傾斜して配置されている。前記回転駆動機は、前記エキスパンダの前記マンドレルを回転駆動する。前記クランプ装置は、前記エキスパンダの前記フレーム部材をクランプする。前記移動装置は、前記クランプ装置を前記エキスパンダの軸方向に移動させる。 In order to solve the above problems, the automatic tube expanding device according to the present invention is an automatic tube expanding device including a tube expanding device for performing tube expanding processing and a robot for supporting and moving the tube expanding device. The tube expanding device includes an expander, a rotary drive device, a clamping device, and a moving device. The expander has a mandrel, a tubular frame member, and a plurality of rollers. The mandrel has a tapered portion on the outer peripheral surface having a small diameter on the tip side. The tubular frame member is slidably and rotatably fitted onto the mandrel. The plurality of rollers are rotatably held by the frame member and arranged so as to be inclined with respect to the axial direction of the frame member. The rotary drive machine rotationally drives the mandrel of the expander. The clamping device clamps the frame member of the expander. The moving device moves the clamping device in the axial direction of the expander.

本発明に係る自動拡管方法は、前記自動拡管装置を用いて拡管作業を行う自動拡管方法である。前記自動拡管方法は、前記移動装置が前記フレーム部材を前記マンドレルの先端側に移動させる工程と、前記クランプ装置が前記フレーム部材をクランプする工程とを含む。また、前記自動拡管方法は、前記ロボットが前記エキスパンダを前記チューブ内に挿入する工程と、前記ロボットが前記回転駆動機によって正回転させられる前記マンドレルを前記エキスパンダの先端側に送る工程とを含む。また、前記自動拡管方法は、前記回転駆動機は予め設定された負荷トルクが検出されると回転を停止し逆回転する工程と、前記ロボットが前記回転駆動機によって逆回転させられる前記マンドレルを前記エキスパンダの基端側に送る工程とを含む。また、前記自動拡管方法は、前記回転駆動機の逆回転による負荷トルクがなくなると前記ロボットが前記エキスパンダを前記チューブから抜去する工程を含む。 The automatic pipe expanding method according to the present invention is an automatic pipe expanding method in which a pipe expanding operation is performed using the automatic pipe expanding device. The automatic tube expansion method includes a step of moving the frame member to the tip end side of the mandrel by the moving device, and a step of clamping the frame member by the clamping device. Further, in the automatic tube expansion method, a step of inserting the expander into the tube by the robot and a step of sending the mandrel to which the robot is rotated forward by the rotary drive machine to the tip end side of the expander are performed. Including. Further, in the automatic pipe expansion method, the rotary drive machine stops rotating when a preset load torque is detected and rotates in the reverse direction, and the mandrel in which the robot is rotated in the reverse direction by the rotary drive machine is described. It includes a step of sending to the base end side of the expander. Further, the automatic tube expansion method includes a step of the robot removing the expander from the tube when the load torque due to the reverse rotation of the rotary drive machine disappears.

本発明に係るエキスパンダ交換方法は、前記自動拡管装置におけるエキスパンダ交換方法である。前記エキスパンダ交換方法は、前記クランプ装置をアンクランプ状態にする工程と、前記移動装置が前記クランプ装置を前記回転駆動機側に移動させることで、前記カップリングの前記被押圧部を前記回転駆動機側に押圧する工程とを含む。また、前記エキスパンダ交換方法は、前記エキスパンダの前記マンドレルを前記カップリングに挿入する工程と、前記移動装置が前記クランプ装置を前記回転駆動機とは反対側に移動させて前記被押圧部への押圧を解除することで、前記カップリングに前記マンドレルを取り付ける工程とを含む。 The expander replacement method according to the present invention is the expander replacement method in the automatic pipe expansion device. In the expander replacement method, the clamp device is brought into an unclamped state, and the moving device moves the clamp device to the rotary drive device side to drive the pressed portion of the coupling to the rotary drive. Includes a step of pressing to the machine side. Further, the expander replacement method includes a step of inserting the mandrel of the expander into the coupling, and the moving device moving the clamping device to the side opposite to the rotary driving machine to the pressed portion. The step of attaching the mandrel to the coupling by releasing the pressing of the above is included.

本発明によれば、拡管作業の効率を向上させることができる自動拡管装置、自動拡管方法およびエキスパンダ交換方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an automatic pipe expanding device, an automatic pipe expanding method, and an expander replacement method that can improve the efficiency of pipe expanding work.

本発明の一実施形態に係る自動拡管装置の概略側面図である。It is a schematic side view of the automatic pipe expansion device which concerns on one Embodiment of this invention. 図１のＡ方向から見た拡管装置の平面図である。It is a top view of the tube expansion device seen from the A direction of FIG. 図１のＢ方向から見た拡管装置の斜視図である。It is a perspective view of the tube expansion device seen from the B direction of FIG. 図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the CC line of FIG. 図４のクランプ装置が先端側に移動させられた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which the clamp device of FIG. 4 was moved to the tip side. ローラの傾斜を模式的に示す図である。It is a figure which shows the inclination of a roller schematically. 自動拡管方法の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the automatic pipe expansion method. 自動拡管装置の拡管作業時の動作を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the operation at the time of pipe expansion work of an automatic pipe expansion device. 拡管する様子を示す拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which shows the state of expanding a pipe. エキスパンダ交換方法におけるエキスパンダの取付け作業の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the expansioner installation work in the expander exchange method. 自動拡管装置のエキスパンダ取付け作業時の動作を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the operation at the time of the expander installation work of an automatic pipe expansion device. 図１１から続く、自動拡管装置のエキスパンダ取付け作業時の動作を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the operation at the time of the expander attachment work of the automatic pipe expansion apparatus which continues from FIG. エキスパンダ交換方法におけるエキスパンダの取外し作業の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the expansion work removal work in the expander exchange method. 自動拡管装置のエキスパンダ取外し作業時の動作を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the operation at the time of the expander removal work of an automatic pipe expansion device.

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
In each figure, common components are designated by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted as appropriate.

本発明の一実施形態に係る自動拡管装置１について、図１〜図６を適宜参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自動拡管装置１の概略側面図である。 The automatic pipe expanding device 1 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 as appropriate.
FIG. 1 is a schematic side view of an automatic pipe expanding device 1 according to an embodiment of the present invention.

図１に示すように、本実施形態の自動拡管装置１は、拡管装置３と、ロボット２と、制御装置１０と、ツールストッカ１１とを備えている。なお、図１においては、ロボット２によって拡管装置３が移動させられて拡管装置３の位置および姿勢が３通りに変化させられた状態を同時に示している。 As shown in FIG. 1, the automatic pipe expanding device 1 of the present embodiment includes a pipe expanding device 3, a robot 2, a control device 10, and a tool stocker 11. Note that FIG. 1 simultaneously shows a state in which the tube expanding device 3 is moved by the robot 2 and the position and posture of the tube expanding device 3 are changed in three ways.

拡管装置３は、チューブＴの拡管加工を行う。拡管装置３は、熱交換機を構成するチューブＴと該チューブＴを取付ける管板ＴＢとの接合を、エキスパンダ４によってチューブＴの外径を広げて管板ＴＢに形成された取付け孔ＴＢａの内面に圧接固定することで行う。ロボット２は、拡管装置３を支持して移動させる。拡管装置３は、ロボット２のアーム２１の先端部に固定されている。ロボット２として、ここでは多関節ロボットが使用されている。制御装置１０は、記憶手段に予め記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することで、自動拡管装置１の各部の動作を制御するコンピュータである。ツールストッカ１１は、少なくとも一つのエキスパンダ４を保管する。 The tube expanding device 3 expands the tube T. The tube expanding device 3 joins the tube T constituting the heat exchanger and the tube plate TB to which the tube T is attached by expanding the outer diameter of the tube T by the expander 4, and the inner surface of the mounting hole TBa formed in the tube plate TB. It is done by pressure welding and fixing to. The robot 2 supports and moves the tube expanding device 3. The tube expanding device 3 is fixed to the tip of the arm 21 of the robot 2. As the robot 2, an articulated robot is used here. The control device 10 is a computer that controls the operation of each part of the automatic tube expansion device 1 by the CPU executing a program stored in advance in the storage means. The tool stocker 11 stores at least one expander 4.

図２は、図１のＡ方向から見た拡管装置３の平面図である。図３は、図１のＢ方向から見た拡管装置３の斜視図である。図４は、図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図５は、図４のクランプ装置が先端側に移動させられた状態を示す断面図である。図６は、ローラ４３の傾斜を模式的に示す図である。 FIG. 2 is a plan view of the tube expanding device 3 as viewed from the direction A of FIG. FIG. 3 is a perspective view of the tube expanding device 3 as viewed from the direction B of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the clamp device of FIG. 4 is moved to the tip end side. FIG. 6 is a diagram schematically showing the inclination of the roller 43.

図２、図３に示すように、拡管装置３は、エキスパンダ４と、回転駆動機６と、クランプ装置７と、移動装置８と、カップリング９とを有している。 As shown in FIGS. 2 and 3, the tube expanding device 3 includes an expander 4, a rotary driving device 6, a clamping device 7, a moving device 8, and a coupling 9.

図４、図５に示すように、エキスパンダ４は、マンドレル４１、筒状のフレーム部材４２、および複数のローラ４３を有している。マンドレル４１には、先端側が小径となるテーパ部４１１が外周面に形成されている。フレーム部材４２は、マンドレル４１にスライド自在かつ回転自在に外嵌されている。複数のローラ４３は、フレーム部材４２に回転自在に保持されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the expander 4 has a mandrel 41, a tubular frame member 42, and a plurality of rollers 43. The mandrel 41 is formed on the outer peripheral surface with a tapered portion 411 having a small diameter on the tip side. The frame member 42 is slidably and rotatably fitted onto the mandrel 41. The plurality of rollers 43 are rotatably held by the frame member 42.

マンドレル４１は、該マンドレル４１の先端側（以下、「前側」ともいう）に位置するテーパ部４１１と、テーパ部４１１の基端側（以下、「後側」ともいう）に位置する円柱形状の円柱部４１２とを有している。マンドレル４１の先端部には、キャップナット４１３がねじ締結によって固定されている。また、マンドレル４１の後端部には、角型シャンク４１４が設けられている。マンドレル４１の角型シャンク４１４は、カップリング９を介して、回転駆動機６の回転軸６１と接続される。 The mandrel 41 has a cylindrical shape located on the tip side (hereinafter, also referred to as “front side”) of the mandrel 41 and the base end side (hereinafter, also referred to as “rear side”) of the tapered portion 411. It has a columnar portion 412. A cap nut 413 is fixed to the tip of the mandrel 41 by screwing. A square shank 414 is provided at the rear end of the mandrel 41. The square shank 414 of the mandrel 41 is connected to the rotation shaft 61 of the rotation drive 6 via the coupling 9.

フレーム部材４２は、ローラ４３を保持する円筒状のフレーム４４と、フレーム４４の外周面に取り付けられた環状のカラー４５とを有している。カラー４５は、フレーム４４の外周面に固定されたカラー後輪４５１と、カラー後輪４５１に対して前側（エキスパンダ４の先端側）にボールリテーナ４５２を介して回転自在に配置されるカラー前輪４５３とを有する。 The frame member 42 has a cylindrical frame 44 that holds the rollers 43, and an annular collar 45 that is attached to the outer peripheral surface of the frame 44. The collar 45 has a collar rear wheel 451 fixed to the outer peripheral surface of the frame 44 and a collar front wheel rotatably arranged on the front side (tip side of the expander 4) with respect to the collar rear wheel 451 via a ball retainer 452. It has 453 and.

フレーム４４の中空部の内径はマンドレル４１の円柱部４１２の外径より僅かに大きくなっている。マンドレル４１は、円筒状のフレーム４４の中空部を貫通して挿入されている。フレーム４４の先端側には例えば１２０度の間隔で周方向均等に長溝であるローラ溝４２１が複数形成されている。各ローラ溝４２１はフレーム４４の長手方向に関し同一位置に配置されている。ローラ溝４２１には裁頭円錐形状のローラ４３が係止されて保持されている。ローラ４３は、ローラ溝４２１から、フレーム４４の径方向の外側および内側に一部露出している。 The inner diameter of the hollow portion of the frame 44 is slightly larger than the outer diameter of the cylindrical portion 412 of the mandrel 41. The mandrel 41 is inserted through the hollow portion of the cylindrical frame 44. A plurality of roller grooves 421, which are long grooves evenly in the circumferential direction, are formed on the tip end side of the frame 44 at intervals of, for example, 120 degrees. Each roller groove 421 is arranged at the same position with respect to the longitudinal direction of the frame 44. A roller 43 having a conical cutting shape is locked and held in the roller groove 421. The roller 43 is partially exposed from the roller groove 421 to the outside and the inside of the frame 44 in the radial direction.

フレーム４４の後端側は、一段外径を小さくしてその外周面に雄ねじが形成されており、この雄ねじに、内周面に雌ねじ形成されたカラー後輪４５１がねじ込まれている。カラー後輪４５１は、止めナット４５４によってフレーム４４に固定される。なお、カラー後輪４５１のフレーム４４への固定方法は、止めナット４５４を用いた方法以外に、例えば六角穴付止めねじを用いた方法であってもよい。カラー後輪４５１の前面にボールリテーナ４５２が配置され、ボールリテーナ４５２の前面にカラー前輪４５３が配置された状態で、これらは止め輪４５５によって軸方向において一体化されてカラー４５を構成している。 On the rear end side of the frame 44, a male screw is formed on the outer peripheral surface thereof by reducing the outer diameter by one step, and a collar rear wheel 451 having a female screw formed on the inner peripheral surface is screwed into the male screw. The collar rear wheel 451 is fixed to the frame 44 by a set nut 454. The method of fixing the collar rear wheel 451 to the frame 44 may be a method using, for example, a hexagon socket set screw, in addition to the method using the set nut 454. With the ball retainer 452 arranged on the front surface of the collar rear wheel 451 and the collar front wheel 453 arranged on the front surface of the ball retainer 452, these are integrated in the axial direction by the retaining ring 455 to form the collar 45. ..

ローラ４３は、フレーム４４の径方向内側において、マンドレル４１のテーパ部４１１の外周面に、その長手方向中心軸まわりに回転しながら、その側面が接触する。一方、ローラ４３は、フレーム４４の径方向外側において、拡管加工時に、拡管されるチューブＴの内周面に、その長手方向中心軸まわりに回転しながら、マンドレル４１との接触部とはほぼ反対側の側面が接触する。 Inside the frame 44 in the radial direction, the roller 43 comes into contact with the outer peripheral surface of the tapered portion 411 of the mandrel 41 while rotating around its longitudinal central axis. On the other hand, the roller 43 rotates around the central axis in the longitudinal direction on the inner peripheral surface of the tube T to be expanded during the tube expansion process on the radial outer side of the frame 44, and is substantially opposite to the contact portion with the mandrel 41. The sides of the side come into contact.

図６に示すように、ローラ４３は、その中心軸がフレーム部材４２の軸方向（マンドレル４１の軸方向と同じ）に対して所定角度θだけ傾斜して配置されている。ローラ４３は、マンドレル４１のテーパ部４１１のテーパとは方向が逆で傾きが半分のテーパを有する裁頭円錐形状である。 As shown in FIG. 6, the central axis of the roller 43 is inclined by a predetermined angle θ with respect to the axial direction of the frame member 42 (the same as the axial direction of the mandrel 41). The roller 43 has a truncated conical shape having a taper in the opposite direction to the taper of the tapered portion 411 of the mandrel 41 and having a taper inclining half.

図４、図５に示すように、キャップナット４１３の後端側には、後側が小径となるテーパ面４１６が形成されている。この構成では、フレーム部材４２が前側に移動させられてツール径が最小となったときに、フレーム４４の前端部がテーパ面４１６に当接する。これにより、フレーム部材４２の中心軸とマンドレル４１の中心軸とが合致するように求心させられる。したがって、マンドレル４１の先端部の自重による垂れ下がりを抑制でき、エキスパンダ４のチューブＴ内への挿入性が向上する。ここで、ツール径とは、エキスパンダ４による拡管加工の加工径をいい、複数のローラ４３に外接する包絡線で形成される外接円の直径を意味する。 As shown in FIGS. 4 and 5, a tapered surface 416 having a small diameter on the rear side is formed on the rear end side of the cap nut 413. In this configuration, when the frame member 42 is moved to the front side and the tool diameter is minimized, the front end portion of the frame 44 comes into contact with the tapered surface 416. As a result, the central axis of the frame member 42 and the central axis of the mandrel 41 are centered so as to match. Therefore, it is possible to suppress the hanging of the tip of the mandrel 41 due to its own weight, and the insertability of the expander 4 into the tube T is improved. Here, the tool diameter means the processing diameter of the tube expansion process by the expander 4, and means the diameter of the circumscribed circle formed by the envelopes circumscribing the plurality of rollers 43.

図２、図３に示すように、回転駆動機６は、エキスパンダ４のマンドレル４１を、カップリング９を介して回転駆動する。回転駆動機６として、ここではサーボモータが使用されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the rotary drive machine 6 rotationally drives the mandrel 41 of the expander 4 via the coupling 9. As the rotary drive machine 6, a servomotor is used here.

クランプ装置７は、エキスパンダ４のフレーム部材４２、具体的にはフレーム部材４２のカラー前輪４５３（図４参照）をクランプする。クランプ装置７は、一対のクランパ７１と、一対のエアチャック７２と、一対のエアチャック７２を支持する支持部材７３とを有している。一対のクランパ７１は、エキスパンダ４のフレーム部材４２を径方向両側から挟んでクランプする。一対のエアチャック７２は、エア圧によって、一対のクランパ７１をエキスパンダ４のフレーム部材４２に対してそれぞれ進退移動させる。一対のエアチャック７２は、支持部材７３の前面に固定されている。支持部材７３は、矩形板状を呈している。支持部材７３の中央部には、貫通孔７３１（図４参照）が形成されている。貫通孔７３１は、カラー後輪４５１が軸方向に挿通可能な大きさに形成されている。 The clamping device 7 clamps the frame member 42 of the expander 4, specifically, the collar front wheel 453 (see FIG. 4) of the frame member 42. The clamp device 7 has a pair of clampers 71, a pair of air chucks 72, and a support member 73 that supports the pair of air chucks 72. The pair of clampers 71 clamp the frame member 42 of the expander 4 by sandwiching it from both sides in the radial direction. The pair of air chucks 72 move the pair of clampers 71 forward and backward with respect to the frame member 42 of the expander 4 by air pressure. The pair of air chucks 72 are fixed to the front surface of the support member 73. The support member 73 has a rectangular plate shape. A through hole 731 (see FIG. 4) is formed in the central portion of the support member 73. The through hole 731 is formed in a size that allows the collar rear wheel 451 to be inserted in the axial direction.

図３、図４に示すように、クランパ７１は、クランパ本体部７１１と、クランパ本体部７１１を支持するクランパ支持部７１２とを有する。クランパ本体部７１１には、フレーム部材４２のカラー前輪４５３の外周面に接触する円弧面７１３が形成されている。クランパ支持部７１２は、図１のＡ方向から見てＬ字状を呈している。クランパ支持部７１２のエキスパンダ４に臨む側には、カラー前輪４５３の外径よりも小さい内径を有する円弧面７１４（図４参照）が形成されている。そして、クランパ支持部７１２の前側の面には、エキスパンダ４の軸方向においてフレーム部材４２のカラー前輪４５３に当接する当接部７１５が設けられている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the clamper 71 has a clamper main body portion 711 and a clamper support portion 712 that supports the clamper main body portion 711. The clamper main body 711 is formed with an arc surface 713 that contacts the outer peripheral surface of the collar front wheel 453 of the frame member 42. The clamper support portion 712 has an L shape when viewed from the A direction in FIG. An arc surface 714 (see FIG. 4) having an inner diameter smaller than the outer diameter of the collar front wheel 453 is formed on the side of the clamper support portion 712 facing the expander 4. A contact portion 715 that abuts on the collar front wheel 453 of the frame member 42 in the axial direction of the expander 4 is provided on the front surface of the clamper support portion 712.

図２、図３に示すように、移動装置８は、クランプ装置７をエキスパンダ４の軸方向に移動させる。移動装置８は、回転駆動機６のケーシング６２に、取付け板６３を介して固定されている。移動装置８として、ここでは電動シリンダ装置が使用されているが、流体圧を用いる流体圧シリンダ装置が使用されてもよい。移動装置８は、駆動力を発生させる本体部８１と、本体部８１によって進退移動させられるロッド８２とを有している。ロッド８２の先端は、クランプ装置７の支持部材７３の一端部に固定されている。支持部材７３の他端部には、ガイド棒８３が固定されている。ガイド棒８３は、回転駆動機６のケーシング６２に固定されたガイドブッシュ８４内にスライド自在に挿通されている。これにより、移動装置８は、クランプ装置７をスムーズに移動させることができる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the moving device 8 moves the clamping device 7 in the axial direction of the expander 4. The moving device 8 is fixed to the casing 62 of the rotary drive machine 6 via a mounting plate 63. As the moving device 8, an electric cylinder device is used here, but a fluid pressure cylinder device using fluid pressure may be used. The moving device 8 has a main body 81 that generates a driving force, and a rod 82 that is moved back and forth by the main body 81. The tip of the rod 82 is fixed to one end of the support member 73 of the clamp device 7. A guide rod 83 is fixed to the other end of the support member 73. The guide rod 83 is slidably inserted into the guide bush 84 fixed to the casing 62 of the rotary drive machine 6. As a result, the moving device 8 can smoothly move the clamping device 7.

図４に示すように、カップリング９は、回転駆動機６の回転軸６１とマンドレル４１とを接続する。カップリング９は、接続部材９１と、被押圧部９２とを有している。接続部材９１は、回転軸６１に接続する中空部が形成された第１接続部９１１と、マンドレル４１の後端部である角型シャンク４１４に接続する角型の中空部が形成された第２接続部９１２とを有する。被押圧部９２は、接続部材９１の第２接続部９１２が挿入される貫通孔９２１が形成されている。 As shown in FIG. 4, the coupling 9 connects the rotary shaft 61 of the rotary drive machine 6 and the mandrel 41. The coupling 9 has a connecting member 91 and a pressed portion 92. The connecting member 91 has a first connecting portion 911 formed with a hollow portion connected to the rotating shaft 61 and a second connecting portion 911 formed with a square hollow portion connected to the square shank 414 which is the rear end portion of the mandrel 41. It has a connecting portion 912. The pressed portion 92 is formed with a through hole 921 into which the second connecting portion 912 of the connecting member 91 is inserted.

第２接続部９１２には、ボール９３が収容される貫通孔９１３が形成されている。マンドレル４１の角型シャンク４１４の外面には、ボール９３の一部が嵌入可能な凹部４１５が形成されている。被押圧部９２の貫通孔９２１の内周面には、ボール９３の一部が嵌入可能な凹部９２２が形成されている。 A through hole 913 in which the ball 93 is housed is formed in the second connecting portion 912. A recess 415 into which a part of the ball 93 can be fitted is formed on the outer surface of the square shank 414 of the mandrel 41. A recess 922 into which a part of the ball 93 can be fitted is formed on the inner peripheral surface of the through hole 921 of the pressed portion 92.

被押圧部９２は、弾性部材９４によって回転駆動機６とは反対側に付勢されている。弾性部材９４の被押圧部９２とは反対側の端部は、リテーナ９５に支持されている。つまり、弾性部材９４は、被押圧部９２とリテーナ９５との間に収縮されて配置されている。リテーナ９５は、第１接続部９１１の後端に設けられた凸部９１４によって後方への移動が規制される。被押圧部９２は、第２接続部９１２に装着された止め輪９１５によって前方への移動が規制される。 The pressed portion 92 is urged by the elastic member 94 on the side opposite to the rotary drive machine 6. The end of the elastic member 94 opposite to the pressed portion 92 is supported by the retainer 95. That is, the elastic member 94 is contracted and arranged between the pressed portion 92 and the retainer 95. The retainer 95 is restricted from moving backward by a convex portion 914 provided at the rear end of the first connecting portion 911. The movement of the pressed portion 92 is restricted by the retaining ring 915 attached to the second connecting portion 912.

被押圧部９２を回転駆動機６側に押圧することで、マンドレル４１がカップリング９に挿入可能な状態となる。これは、凹部９２２がボール９３に臨む位置に移動して、ボール９３が径方向外側に移動可能となるためである。一方、マンドレル４１がカップリング９に挿入されボール９３の一部が凹部４１５に嵌入した状態で被押圧部９２への押圧力を解除することで、マンドレル４１がカップリング９に取り付けられる。これは、凹部９２２とボール９３の軸方向位置がずれて、ボール９３が径方向外側に移動不可となるためである。 By pressing the pressed portion 92 toward the rotary drive machine 6, the mandrel 41 can be inserted into the coupling 9. This is because the recess 922 moves to a position facing the ball 93, and the ball 93 can move outward in the radial direction. On the other hand, the mandrel 41 is attached to the coupling 9 by releasing the pressing force on the pressed portion 92 while the mandrel 41 is inserted into the coupling 9 and a part of the ball 93 is fitted into the recess 415. This is because the axial positions of the recess 922 and the ball 93 are displaced so that the ball 93 cannot move outward in the radial direction.

次に、本実施形態の自動拡管装置１の動作について説明する。自動拡管装置１の動作は、制御装置１０によって制御される。
図７〜図９を参照して、自動拡管装置１を用いて拡管作業を行う自動拡管方法について説明する。図７は、自動拡管方法の内容を示すフローチャートである。図８は、自動拡管装置１の拡管作業時の動作を説明するための平面図である。図９は、拡管する様子を示す拡大断面図である。 Next, the operation of the automatic pipe expanding device 1 of the present embodiment will be described. The operation of the automatic pipe expanding device 1 is controlled by the control device 10.
An automatic pipe expanding method for performing a pipe expanding operation using the automatic pipe expanding device 1 will be described with reference to FIGS. 7 to 9. FIG. 7 is a flowchart showing the contents of the automatic pipe expansion method. FIG. 8 is a plan view for explaining the operation of the automatic pipe expanding device 1 during the pipe expanding operation. FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a state of expanding the pipe.

図７に示すように、まず、ロボット２が、拡管装置３のエキスパンダ４を拡管対象となるチューブＴの端面に対向する位置に移動させる（Ｓ１）。拡管対象となるチューブＴの位置は、管板ＴＢの取付け孔ＴＢａの位置データ(設計データ)を取り込むことや、管板ＴＢの取付け孔ＴＢａの画像を取り込んで画像処理することによって特定できる。 As shown in FIG. 7, first, the robot 2 moves the expander 4 of the tube expanding device 3 to a position facing the end surface of the tube T to be expanded (S1). The position of the tube T to be expanded can be specified by taking in the position data (design data) of the mounting hole TBa of the tube plate TB or by taking in the image of the mounting hole TBa of the tube plate TB and performing image processing.

続いて、回転駆動機６が回転動作を開始し（Ｓ２）、クランプ装置７がアンクランプ状態にされる（Ｓ３、図８（ａ）参照）。なお、回転駆動機６の回転動作の開始時期は、後記するステップＳ８の前であれば適宜変更され得る。 Subsequently, the rotary drive 6 starts a rotary operation (S2), and the clamping device 7 is unclamped (see S3, FIG. 8A). The start timing of the rotary operation of the rotary drive machine 6 can be appropriately changed before step S8 described later.

続いて、移動装置８がクランプ装置７を軸方向先端側に移動させる。このとき、移動装置８は、クランプ装置７の当接部７１５がフレーム部材４２のカラー前輪４５３に当接した状態で、フレーム部材４２をマンドレル４１の先端側に移動させる（Ｓ４、図８（ｂ）参照）。したがって、ローラ４３は、マンドレル４１のテーパ部４１１の小径側に位置されることになり、ローラ４３の径方向外側への突出量が最も小さくなる。つまり、ツール径が最小となる。 Subsequently, the moving device 8 moves the clamping device 7 toward the tip end side in the axial direction. At this time, the moving device 8 moves the frame member 42 toward the tip end side of the mandrel 41 in a state where the contact portion 715 of the clamp device 7 is in contact with the collar front wheel 453 of the frame member 42 (S4, FIG. 8 (b). )reference). Therefore, the roller 43 is located on the small diameter side of the tapered portion 411 of the mandrel 41, and the amount of protrusion of the roller 43 outward in the radial direction is the smallest. That is, the tool diameter is minimized.

続いて、クランプ装置７がフレーム部材４２のカラー前輪４５３をクランプする（Ｓ５）。そして、移動装置８によるクランプ装置７の軸方向位置の保持力が解除される（Ｓ６）。具体的には、移動装置８はブレーキ解除状態、つまり外力に倣って動くフローティング状態となる。 Subsequently, the clamping device 7 clamps the collar front wheel 453 of the frame member 42 (S5). Then, the holding force of the clamp device 7 at the axial position by the moving device 8 is released (S6). Specifically, the moving device 8 is in a brake release state, that is, a floating state in which it moves according to an external force.

続いて、ロボット２が拡管装置３のエキスパンダ４をチューブＴ内に挿入する（Ｓ７、図８（ｃ）参照）。ここで、フレーム部材４２のカラー４５のカラー前輪４５３の前端面がチューブＴの端面に接触する。 Subsequently, the robot 2 inserts the expander 4 of the tube expanding device 3 into the tube T (see S7, FIG. 8C). Here, the front end surface of the collar front wheel 453 of the collar 45 of the frame member 42 comes into contact with the end surface of the tube T.

そして、ロボット２が回転駆動機６によって正回転させられるマンドレル４１をエキスパンダ４の先端側に送る（Ｓ８、図８（ｄ）参照）。これにより、拡管加工が行われる。
図９に示すように、拡管加工中、カラー４５のカラー前輪４５３はチューブＴの端面に接触し、回転も軸方向の位置移動もしない。しかし、マンドレル４１が回転駆動されるので、マンドレル４１の回転により、ローラ４３はチューブＴの内周面上を自転しながらフレーム４４とともに公転するが軸方向には移動しない。フレーム４４はローラ４３の自転により自己の中心軸線まわりを公転するのみであり、軸方向には移動しない。一方、マンドレル４１の中心軸とローラ４３の中心軸とが所定角度θだけ傾斜しているフィードアングルが設けられているため、マンドレル４１は回転させられると自然と軸方向に送られる作用が働く。このため、マンドレル４１は、回転しながら、ローラ４３のフィードアングルの作用によって先端側に移動、すなわち自己推進する。このマンドレル４１の前方移動によってローラ４３のマンドレル４１との接触位置がテーパ部４１１の大径側に移動するので、ツール径が増大し、チューブＴは拡管加工を受ける。 Then, the robot 2 sends the mandrel 41, which is rotated forward by the rotary drive machine 6, to the tip end side of the expander 4 (see S8 and FIG. 8D). As a result, tube expansion processing is performed.
As shown in FIG. 9, during the tube expansion process, the collar front wheel 453 of the collar 45 comes into contact with the end face of the tube T and does not rotate or move in the axial direction. However, since the mandrel 41 is rotationally driven, the rotation of the mandrel 41 causes the roller 43 to revolve with the frame 44 while rotating on the inner peripheral surface of the tube T, but does not move in the axial direction. The frame 44 only revolves around its own central axis due to the rotation of the roller 43, and does not move in the axial direction. On the other hand, since the central axis of the mandrel 41 and the central axis of the roller 43 are provided with a feed angle that is inclined by a predetermined angle θ, the mandrel 41 is naturally fed in the axial direction when it is rotated. Therefore, the mandrel 41 moves toward the tip end side by the action of the feed angle of the roller 43 while rotating, that is, it self-propels. By moving the mandrel 41 forward, the contact position of the roller 43 with the mandrel 41 moves to the larger diameter side of the tapered portion 411, so that the tool diameter increases and the tube T undergoes tube expansion processing.

ステップＳ８において、エキスパンダ４が自己推進させられる軸方向外力を受けている間、エキスパンダ４を軸方向外力の方向に移動させるようにロボット２が動作させられる。これにより、ロボット２による拡管装置３の支持位置がエキスパンダ４のマンドレル４１の軸方向の動きに追従させられる。 In step S8, the robot 2 is operated so as to move the expander 4 in the direction of the axial external force while the expander 4 receives the self-propelled axial external force. As a result, the support position of the tube expanding device 3 by the robot 2 is made to follow the axial movement of the mandrel 41 of the expander 4.

このように、エキスパンダ４は、拡管加工時に自ら前進（自己推進）する方向に軸方向外力がかかり、拡管後に抜き出す際にも自ら抜き出る（自己後退）方向に軸方向外力がかかる。この軸方向外力とロボット２の動力とが互いに押し付け合わないように、ロボット２は、軸方向外力である負荷に合わせて、ロボット２に備わる駆動用モータのトルク制御を行う。具体的には、ロボット２の動作がエキスパンダ４の自己推進および自己後退に追従させられるよう、モータ電流の制御によって制限をかけ、ロボット２に外力が印加されると、ロボット２はこの外力に従って動作する。 As described above, the expander 4 applies an axial external force in the direction of advancing (self-propulsion) by itself during the tube expansion process, and also applies an axial external force in the direction of self-extracting (self-retracting) when extracting after the tube expansion. The robot 2 controls the torque of the drive motor provided in the robot 2 according to the load which is the axial external force so that the axial external force and the power of the robot 2 do not press against each other. Specifically, the operation of the robot 2 is limited by the control of the motor current so that the movement of the robot 2 can follow the self-propulsion and the self-retraction of the expander 4, and when an external force is applied to the robot 2, the robot 2 follows the external force. Operate.

回転駆動機６は、予め設定された負荷トルクが検出された場合、回転を停止し逆回転する（Ｓ９）。負荷トルクは、回転駆動機６に流れる電流値に基づいて得られる。 When the preset load torque is detected, the rotary drive machine 6 stops rotating and rotates in the reverse direction (S9). The load torque is obtained based on the value of the current flowing through the rotary drive machine 6.

そして、ロボット２は、回転駆動機６によって逆回転させられるマンドレル４１をエキスパンダ４の基端側に送る（Ｓ１０）。マンドレル４１は、逆回転しながら、ローラ４３のフィードアングルの作用によって基端側に移動、すなわち自己後退する。このマンドレル４１の後方移動によってローラ４３のマンドレル４１との接触位置がテーパ部４１１の小径側に移動するので、ツール径が減少する。 Then, the robot 2 sends the mandrel 41, which is rotated in the reverse direction by the rotation driving machine 6, to the base end side of the expander 4 (S10). The mandrel 41 moves to the proximal end side by the action of the feed angle of the roller 43 while rotating in the reverse direction, that is, self-retracts. By moving the mandrel 41 backward, the contact position of the roller 43 with the mandrel 41 moves to the smaller diameter side of the tapered portion 411, so that the tool diameter is reduced.

ステップＳ１０において、エキスパンダ４が自己後退させられる軸方向外力を受けている間、エキスパンダ４を軸方向外力の方向に移動させるようにロボット２が動作させられる。これにより、ロボット２による拡管装置３の支持位置がエキスパンダ４のマンドレル４１の軸方向の動きに追従させられる。 In step S10, the robot 2 is operated so as to move the expander 4 in the direction of the axial external force while the expander 4 receives an axial external force for self-retracting. As a result, the support position of the tube expanding device 3 by the robot 2 is made to follow the axial movement of the mandrel 41 of the expander 4.

続いて、ロボット２が拡管装置３のエキスパンダ４をチューブＴから抜き去り（Ｓ１１、図８（ｅ）参照）、回転駆動機６が回転を停止する（Ｓ１２）。 Subsequently, the robot 2 pulls out the expander 4 of the tube expanding device 3 from the tube T (see S11 and FIG. 8E), and the rotation drive 6 stops rotating (S12).

次に、図１０〜図１２を参照して、自動拡管装置１におけるエキスパンダ交換方法について説明する。
図１０は、エキスパンダ交換方法におけるエキスパンダ４の取付け作業の内容を示すフローチャートである。図１１は、自動拡管装置１のエキスパンダ取付け作業時の動作を説明するための平面図である。図１２は、図１１から続く、自動拡管装置１のエキスパンダ取付け作業時の動作を説明するための平面図である。 Next, an expander replacement method in the automatic pipe expanding device 1 will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
FIG. 10 is a flowchart showing the contents of the installation work of the expander 4 in the expander replacement method. FIG. 11 is a plan view for explaining the operation of the automatic pipe expanding device 1 during the expander mounting work. FIG. 12 is a plan view for explaining the operation of the automatic pipe expanding device 1 during the expander mounting work, which continues from FIG.

図１０に示すように、まず、クランプ装置７がアンクランプ状態にされる（Ｓ１１、図１１（ａ）参照）。 As shown in FIG. 10, first, the clamping device 7 is unclamped (see S11 and FIG. 11A).

続いて、移動装置８がクランプ装置７を回転駆動機６側に移動させることで、カップリング９の被押圧部９２が回転駆動機６側に押圧される（Ｓ１２、図１１（ｂ）参照）。これにより、マンドレル４１は、カップリング９に挿入可能な状態となる（図４参照）。 Subsequently, the moving device 8 moves the clamp device 7 to the rotary driving machine 6 side, so that the pressed portion 92 of the coupling 9 is pressed toward the rotary driving machine 6 side (see S12, FIG. 11B). .. As a result, the mandrel 41 is ready to be inserted into the coupling 9 (see FIG. 4).

そして、ロボット２が、拡管装置３の先端を下方に向け、カップリング９がツールストッカ１１に保管されたエキスパンダ４の直上位置に来るように拡管装置３を移動させる（Ｓ１３、図１１（ｃ）参照）。 Then, the robot 2 moves the tube expanding device 3 so that the tip of the tube expanding device 3 faces downward and the coupling 9 comes to a position directly above the expander 4 stored in the tool stocker 11 (S13, FIG. 11 (c). )reference).

続いて、ロボット２が拡管装置３を下方に移動させる。これにより、エキスパンダ４のマンドレル４１の角型シャンク４１４が、カップリング９の第２接続部９１２に形成された角型の中空部に挿入される（Ｓ１４、図１２（ａ）参照）。 Subsequently, the robot 2 moves the tube expanding device 3 downward. As a result, the square shank 414 of the mandrel 41 of the expander 4 is inserted into the square hollow portion formed in the second connecting portion 912 of the coupling 9 (see S14, FIG. 12A).

続いて、移動装置８がクランプ装置７を回転駆動機６とは反対側に移動させることで、カップリング９の被押圧部９２からクランプ装置７が離され、被押圧部９２への押圧が解除される（Ｓ１５、図１２（ｂ）参照）。これにより、カップリング９にマンドレル４１が取り付けられる。 Subsequently, the moving device 8 moves the clamp device 7 to the side opposite to the rotary drive device 6, so that the clamp device 7 is separated from the pressed portion 92 of the coupling 9, and the pressing on the pressed portion 92 is released. (See S15, FIG. 12 (b)). As a result, the mandrel 41 is attached to the coupling 9.

そして、ロボット２が拡管装置３を上方に移動させる。これにより、拡管装置３に取り付けられたエキスパンダ４がツールストッカ１１から取り出される（Ｓ１６、図１２（ｃ）参照）。 Then, the robot 2 moves the tube expanding device 3 upward. As a result, the expander 4 attached to the tube expanding device 3 is taken out from the tool stocker 11 (see S16, FIG. 12C).

図１３は、エキスパンダ交換方法におけるエキスパンダ４の取外し作業の内容を示すフローチャートである。図１４は、自動拡管装置１のエキスパンダ取外し作業時の動作を説明するための平面図である。 FIG. 13 is a flowchart showing the contents of the work of removing the expander 4 in the expander replacement method. FIG. 14 is a plan view for explaining the operation of the automatic pipe expanding device 1 during the expander removal work.

図１３に示すように、まず、クランプ装置７がアンクランプ状態にされる（Ｓ２１、図１４（ａ）参照）。 As shown in FIG. 13, first, the clamping device 7 is unclamped (see S21 and FIG. 14A).

続いて、移動装置８がクランプ装置７を回転駆動機６側に移動させることで、エキスパンダ４のマンドレル４１が取り付けられたカップリング９の被押圧部９２が回転駆動機６側に押圧される（Ｓ２２、図１４（ｂ）参照）。これにより、マンドレル４１は、カップリング９から抜出し可能な状態となる（図４参照）。 Subsequently, the moving device 8 moves the clamp device 7 to the rotary drive 6 side, so that the pressed portion 92 of the coupling 9 to which the mandrel 41 of the expander 4 is attached is pressed toward the rotary drive 6. (See S22, FIG. 14B). As a result, the mandrel 41 can be pulled out from the coupling 9 (see FIG. 4).

続いて、ロボット２が、拡管装置３をツールストッカ１１に設けられたエキスパンダ保管用孔の位置まで移動させる（Ｓ２３）。 Subsequently, the robot 2 moves the tube expanding device 3 to the position of the expander storage hole provided in the tool stocker 11 (S23).

そして、ロボット２がエキスパンダ４の先端を下方に向けることで、エキスパンダ４が自重で落下し、カップリング９からマンドレル４１が取り外される（Ｓ２４、図１４（ｃ）参照）。これにより、エキスパンダ４は、ツールストッカ１１のエキスパンダ保管用孔に入り込んで係止される。 Then, when the robot 2 turns the tip of the expander 4 downward, the expander 4 falls by its own weight, and the mandrel 41 is removed from the coupling 9 (see S24, FIG. 14 (c)). As a result, the expander 4 enters the expander storage hole of the tool stocker 11 and is locked.

なお、クランプ装置７がアンクランプ状態にされ、ロボット２がエキスパンダ４の先端を下方に向けた後に、被押圧部９２が回転駆動機６側に押圧されてもよい。このようにすれば、ツールストッカ１１のエキスパンダ保管用孔を狙ってエキスパンダ４を容易に入り込ませることができる。 The clamp device 7 may be unclamped, and the pressed portion 92 may be pressed toward the rotary drive device 6 after the robot 2 turns the tip of the expander 4 downward. In this way, the expander 4 can be easily inserted by aiming at the expander storage hole of the tool stocker 11.

前記したように、本実施形態に係る自動拡管装置１は、拡管装置３と、拡管装置３を支持して移動させるロボット２とを備えている。そして、拡管装置３は、エキスパンダ４と、エキスパンダ４のマンドレル４１を回転駆動する回転駆動機６と、エキスパンダ４のフレーム部材４２をクランプするクランプ装置７と、クランプ装置７をエキスパンダ４の軸方向に移動させる移動装置８とを有している。 As described above, the automatic pipe expanding device 1 according to the present embodiment includes a pipe expanding device 3 and a robot 2 that supports and moves the pipe expanding device 3. Then, the tube expanding device 3 includes an expander 4, a rotary driving machine 6 that rotationally drives the mandrel 41 of the expander 4, a clamping device 7 that clamps the frame member 42 of the expander 4, and an expander 4 that clamps the clamping device 7. It has a moving device 8 for moving in the axial direction of the above.

この構成では、移動装置８によってフレーム部材４２をクランプ装置７を介してマンドレル４１の先端側に移動させることで、フレーム部材４２に保持されたローラ４３をマンドレル４１のテーパ部４１１の小径側に移動できる。したがって、エキスパンダ４のツール径を小さくすることができるため、エキスパンダ４をチューブＴ内に挿入することが容易となる。これにより、例えば複数のチューブＴを連続で自動拡管させることも可能となり、拡管作業の効率を向上させることができる。 In this configuration, the moving device 8 moves the frame member 42 to the tip end side of the mandrel 41 via the clamp device 7, thereby moving the roller 43 held by the frame member 42 to the smaller diameter side of the tapered portion 411 of the mandrel 41. it can. Therefore, since the tool diameter of the expander 4 can be reduced, it becomes easy to insert the expander 4 into the tube T. As a result, for example, a plurality of tubes T can be automatically expanded continuously, and the efficiency of the tube expansion work can be improved.

また、本実施形態では、クランプ装置７は、エキスパンダ４の軸方向においてフレーム部材４２に当接する当接部７１５を有する。この構成では、クランプ装置７がエキスパンダ４の先端側に移動すると、クランプ装置７の当接部７１５がフレーム部材４２に当接してフレーム部材４２をマンドレル４１の先端側に移動できる。また、クランプ装置７の当接部７１５がフレーム部材４２に当接した状態でクランプ装置７とフレーム部材４２とをエキスパンダ４の軸方向において位置決めできる。これにより、クランプ装置７はフレーム部材４２を確実にクランプできる。 Further, in the present embodiment, the clamp device 7 has a contact portion 715 that abuts on the frame member 42 in the axial direction of the expander 4. In this configuration, when the clamp device 7 moves to the tip end side of the expander 4, the contact portion 715 of the clamp device 7 comes into contact with the frame member 42, and the frame member 42 can move to the tip end side of the mandrel 41. Further, the clamp device 7 and the frame member 42 can be positioned in the axial direction of the expander 4 in a state where the contact portion 715 of the clamp device 7 is in contact with the frame member 42. As a result, the clamping device 7 can reliably clamp the frame member 42.

また、本実施形態では、フレーム部材４２は、ローラ４３を保持する円筒状のフレーム４４と、フレーム４４の外周面に取り付けられたカラー４５とを有する。また、カラー４５は、フレーム４４の外周面に固定されたカラー後輪４５１と、カラー後輪４５１に対してエキスパンダ４の先端側にボールリテーナ４５２を介して回転自在に配置されるカラー前輪４５３とを有する。そして、クランプ装置７は、フレーム部材４２のカラー前輪４５３をクランプする。この構成では、拡管加工中に、ローラ４３のフィードアングルの作用によってエキスパンダ４が自己推進するとき、クランプ装置７によってクランプされたカラー前輪４５３が拡管対象であるチューブＴの端面に押し付けられる。したがって、拡管加工中に、拡管対象であるチューブＴがローラ４３の回転につられて供回りすることを防止できる。 Further, in the present embodiment, the frame member 42 has a cylindrical frame 44 that holds the rollers 43, and a collar 45 that is attached to the outer peripheral surface of the frame 44. Further, the collar 45 has a collar rear wheel 451 fixed to the outer peripheral surface of the frame 44 and a collar front wheel 453 rotatably arranged on the tip side of the expander 4 with respect to the collar rear wheel 451 via a ball retainer 452. And have. Then, the clamping device 7 clamps the collar front wheel 453 of the frame member 42. In this configuration, when the expander 4 is self-propelled by the action of the feed angle of the roller 43 during the tube expansion process, the collar front wheel 453 clamped by the clamping device 7 is pressed against the end face of the tube T to be expanded. Therefore, it is possible to prevent the tube T, which is the object of tube expansion, from rotating along with the rotation of the roller 43 during the tube expansion process.

また、本実施形態は、エキスパンダ４が軸方向外力を受けている間、ロボット２による拡管装置３の支持位置をエキスパンダ４の軸方向の動きに追従させる制御を行う制御装置１０を備えている。制御装置１０は、エキスパンダ４を軸方向外力の方向に移動させるようにロボット２を動作させることで追従させる制御を行う。この構成では、ローラ４３のフィードアングルの作用によってエキスパンダ４が自己推進、自己後退する速度に応じて、ロボット２が拡管装置３の支持位置を自動追従させる。これにより、拡管対象であるチューブＴに余計な力を与えることを回避できる。これにより、拡管作業の品質の向上が図られる。 Further, the present embodiment includes a control device 10 that controls the support position of the tube expanding device 3 by the robot 2 to follow the axial movement of the expander 4 while the expander 4 receives an axial external force. There is. The control device 10 controls the expander 4 to follow by operating the robot 2 so as to move it in the direction of the axial external force. In this configuration, the robot 2 automatically follows the support position of the tube expanding device 3 according to the speed at which the expander 4 self-propells and self-retracts by the action of the feed angle of the roller 43. As a result, it is possible to avoid applying an extra force to the tube T to be expanded. As a result, the quality of the pipe expansion work can be improved.

また、本実施形態では、制御装置１０は、移動装置８によるクランプ装置７の軸方向位置の保持力を解除する制御を行う。保持力を解除する制御は、移動装置８によってクランプ装置７がマンドレル４１の先端側に移動させられ、かつクランプ装置７によってフレーム部材４２がクランプされた状態において行われる。この構成では、移動装置８は、外力に倣って動くフローティング状態となる。これにより、拡管加工中に、ローラ４３のフィードアングルの作用によってマンドレル４１が回転しながらチューブＴ内を進んでいく際に、エキスパンダ４がチューブＴの端面に押し付けられた状態を維持できる。 Further, in the present embodiment, the control device 10 controls the moving device 8 to release the holding force of the clamp device 7 at the axial position. The control for releasing the holding force is performed in a state where the clamp device 7 is moved to the tip end side of the mandrel 41 by the moving device 8 and the frame member 42 is clamped by the clamping device 7. In this configuration, the moving device 8 is in a floating state that moves according to an external force. As a result, the expander 4 can be maintained in a state of being pressed against the end face of the tube T when the mandrel 41 advances in the tube T while rotating due to the action of the feed angle of the roller 43 during the tube expansion process.

また、本実施形態では、クランプ装置７は、一対のクランパ７１と、一対のエアチャック７２とを有している。一対のクランパ７１は、エキスパンダ４のフレーム部材４２を径方向両側から挟んでクランプする。一対のエアチャック７２は、一対のクランパ７１をエキスパンダ４のフレーム部材４２に対してそれぞれ進退移動させる。この構成では、エア圧を用いてフレーム部材４２を確実にクランプできる。 Further, in the present embodiment, the clamp device 7 has a pair of clampers 71 and a pair of air chucks 72. The pair of clampers 71 clamp the frame member 42 of the expander 4 by sandwiching it from both sides in the radial direction. The pair of air chucks 72 move the pair of clampers 71 forward and backward with respect to the frame member 42 of the expander 4, respectively. In this configuration, the frame member 42 can be reliably clamped using air pressure.

また、本実施形態は、回転駆動機６の回転軸６１とマンドレル４１とを接続するカップリング９を備えている。カップリング９は、弾性部材９４によって回転駆動機６とは反対側に付勢される被押圧部９２を有している。カップリング９は、被押圧部９２を回転駆動機６側に押圧することでマンドレル４１が挿入可能な状態にする。また、カップリング９は、マンドレル４１が挿入された状態で被押圧部９２への押圧力を解除することでマンドレル４１が取り付けられる。この構成では、例えば移動装置８を用いて被押圧部９２を回転駆動機６側に押圧したり被押圧部９２への押圧力を解除したりできる。したがって、エキスパンダ４を自動的に交換するように構成することが可能となる。キスパンダ４は消耗工具であり定期的に交換が必要となるため、エキスパンダ４を自動的に交換可能とすることで長時間の作業も可能となり、拡管作業の効率を向上させることができる。 Further, the present embodiment includes a coupling 9 for connecting the rotary shaft 61 of the rotary drive machine 6 and the mandrel 41. The coupling 9 has a pressed portion 92 that is urged by the elastic member 94 on the side opposite to the rotary drive machine 6. The coupling 9 presses the pressed portion 92 toward the rotary drive machine 6 so that the mandrel 41 can be inserted. Further, the coupling 9 is attached with the mandrel 41 by releasing the pressing force on the pressed portion 92 with the mandrel 41 inserted. In this configuration, for example, the moving device 8 can be used to press the pressed portion 92 toward the rotary drive machine 6 or release the pressing force on the pressed portion 92. Therefore, it is possible to configure the expander 4 to be automatically replaced. Since the panda 4 is a consumable tool and needs to be replaced regularly, the expander 4 can be automatically replaced, so that long-time work can be performed and the efficiency of pipe expansion work can be improved.

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に記載した構成に限定されるものではない。本発明は、前記実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。また、前記実施形態の構成の一部について、追加、削除、置換をすることができる。 Although the present invention has been described above based on the embodiment, the present invention is not limited to the configuration described in the embodiment. The present invention can appropriately change the configuration without departing from the spirit of the present invention, including appropriately combining or selecting the configurations described in the above-described embodiment. In addition, a part of the configuration of the above embodiment can be added, deleted, or replaced.

例えば、前記した実施形態では、ロボット２として、多関節ロボットが使用されているが、これに限定されるものではなく、例えば直交座標型ロボット等の各種ロボットが使用されてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the articulated robot is used as the robot 2, but the robot 2 is not limited to this, and various robots such as a Cartesian coordinate type robot may be used.

１ 自動拡管装置
２ ロボット
３ 拡管装置
４ エキスパンダ
４１ マンドレル
４１１ テーパ部
４２ フレーム部材
４３ ローラ
４４ フレーム
４５ カラー
４５１ カラー後輪
４５２ ボールリテーナ
４５３ カラー前輪
６ 回転駆動機
６１ 回転軸
７ クランプ装置
７１ クランパ
７２ エアチャック
７１５ 当接部
８ 移動装置
９ カップリング
９２ 被押圧部
９４ 弾性部材
１０ 制御装置
Ｔ チューブ 1 Automatic pipe expansion device 2 Robot 3 Pipe expansion device 4 Expander 41 Mandrel 411 Tapered part 42 Frame member 43 Roller 44 Frame 45 Color 451 Color Rear wheel 452 Ball retainer 453 Color Front wheel 6 Rotation drive machine 61 Rotation shaft 7 Clamp device 71 Clamper 72 Air Chuck 715 Contact part 8 Moving device 9 Coupling 92 Pressed part 94 Elastic member 10 Control device T tube

Claims (12)

チューブの拡管加工を行う拡管装置と、
前記拡管装置を支持して移動させるロボットと、
を備える自動拡管装置であって、
前記拡管装置は、
先端側が小径となるテーパ部が外周面に形成されたマンドレル、前記マンドレルにスライド自在かつ回転自在に外嵌された筒状のフレーム部材、および前記フレーム部材に回転自在に保持され前記フレーム部材の軸方向に対して傾斜して配置された複数のローラを有するエキスパンダと、
前記エキスパンダの前記マンドレルを回転駆動する回転駆動機と、
前記エキスパンダの前記フレーム部材をクランプするクランプ装置と、
前記クランプ装置を前記エキスパンダの軸方向に移動させる移動装置と、
を有する、自動拡管装置。 A tube expansion device that expands the tube and
A robot that supports and moves the tube expansion device,
It is an automatic pipe expansion device equipped with
The tube expansion device is
A mandrel having a tapered portion having a small diameter on the tip side formed on the outer peripheral surface, a tubular frame member slidably and rotatably fitted onto the mandrel, and a shaft of the frame member rotatably held by the frame member. An expander with multiple rollers arranged at an angle to the direction,
A rotary drive machine that rotationally drives the mandrel of the expander,
A clamp device that clamps the frame member of the expander, and
A moving device that moves the clamp device in the axial direction of the expander, and
Has an automatic tube expansion device. 前記クランプ装置は、前記エキスパンダの軸方向において前記フレーム部材に当接する当接部を有する、請求項１に記載の自動拡管装置。 The automatic tube expanding device according to claim 1, wherein the clamp device has a contact portion that abuts on the frame member in the axial direction of the expander. 前記フレーム部材は、前記ローラを保持する円筒状のフレームと、前記フレームの外周面に取り付けられたカラーと、を有し、
前記カラーは、前記フレームの外周面に固定されたカラー後輪と、前記カラー後輪に対して前記エキスパンダの先端側にボールリテーナを介して回転自在に配置されるカラー前輪と、を有し、
前記クランプ装置は、前記フレーム部材の前記カラー前輪をクランプする、請求項１または請求項２に記載の自動拡管装置。 The frame member has a cylindrical frame for holding the rollers and a collar attached to the outer peripheral surface of the frame.
The collar has a collar rear wheel fixed to the outer peripheral surface of the frame and a collar front wheel rotatably arranged on the tip end side of the expander with respect to the collar rear wheel via a ball retainer. ,
The automatic tube expanding device according to claim 1 or 2, wherein the clamping device clamps the collar front wheel of the frame member. 前記エキスパンダが軸方向外力を受けている間、前記エキスパンダを前記軸方向外力の方向に移動させるように前記ロボットを動作させることで前記ロボットによる前記拡管装置の支持位置を前記エキスパンダの軸方向の動きに追従させる制御を行う制御装置を備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自動拡管装置。 While the expander is receiving an axial external force, the robot is operated so as to move the expander in the direction of the axial external force, so that the support position of the tube expanding device by the robot is changed to the axis of the expander. The automatic pipe expanding device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control device that controls to follow a movement in a direction. 前記制御装置は、前記移動装置によって前記クランプ装置が前記マンドレルの先端側に移動させられ、かつ前記クランプ装置によって前記フレーム部材がクランプされた状態において、前記移動装置による前記クランプ装置の軸方向位置の保持力を解除する制御を行う、請求項４に記載の自動拡管装置。 In the control device, the clamp device is moved to the tip end side of the mandrel by the moving device, and the frame member is clamped by the clamping device, and the axial position of the clamping device is determined by the moving device. The automatic pipe expanding device according to claim 4, which controls the release of the holding force. 前記クランプ装置は、前記エキスパンダの前記フレーム部材を径方向両側から挟んでクランプする一対のクランパと、一対の前記クランパを前記エキスパンダの前記フレーム部材に対してそれぞれ進退移動させる一対のエアチャックと、を有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の自動拡管装置。 The clamping device includes a pair of clampers that clamp the frame member of the expander from both sides in the radial direction, and a pair of air chucks that move the pair of clampers forward and backward with respect to the frame member of the expander. The automatic tube expanding device according to any one of claims 1 to 5, wherein the automatic tube expanding device has. 前記回転駆動機の回転軸と前記マンドレルとを接続するカップリングを備え、
前記カップリングは、弾性部材によって前記回転駆動機とは反対側に付勢される被押圧部を有し、前記被押圧部を前記回転駆動機側に押圧することで前記マンドレルが挿入可能な状態にし、前記マンドレルが挿入された状態で前記被押圧部への押圧力を解除することで前記マンドレルが取り付けられる、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の自動拡管装置。 A coupling for connecting the rotating shaft of the rotary drive machine and the mandrel is provided.
The coupling has a pressed portion urged by an elastic member on the side opposite to the rotary driving machine, and the mandrel can be inserted by pressing the pressed portion toward the rotary driving machine. The automatic pipe expanding device according to any one of claims 1 to 6, wherein the mandrel is attached by releasing the pressing force on the pressed portion in a state where the mandrel is inserted. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の自動拡管装置を用いて拡管作業を行う自動拡管方法であって、
前記移動装置が前記フレーム部材を前記マンドレルの先端側に移動させる工程と、
前記クランプ装置が前記フレーム部材をクランプする工程と、
前記ロボットが前記エキスパンダを前記チューブ内に挿入する工程と、
前記ロボットが前記回転駆動機によって正回転させられる前記マンドレルを前記エキスパンダの先端側に送る工程と、
前記回転駆動機は予め設定された負荷トルクが検出されると回転を停止し逆回転する工程と、
前記ロボットが前記回転駆動機によって逆回転させられる前記マンドレルを前記エキスパンダの基端側に送る工程と、
前記回転駆動機の逆回転による負荷トルクがなくなると前記ロボットが前記エキスパンダを前記チューブから抜去する工程と、
を含む、自動拡管方法。 An automatic pipe expansion method for performing pipe expansion work using the automatic pipe expansion device according to any one of claims 1 to 7.
A step in which the moving device moves the frame member to the tip end side of the mandrel, and
The process in which the clamping device clamps the frame member,
A step in which the robot inserts the expander into the tube,
A step of sending the mandrel to which the robot is rotated forward by the rotary drive machine to the tip side of the expander,
When a preset load torque is detected, the rotary drive machine stops rotating and rotates in the reverse direction.
A step of sending the mandrel to which the robot is rotated in the reverse direction by the rotary drive machine to the base end side of the expander, and
A step in which the robot removes the expander from the tube when the load torque due to the reverse rotation of the rotary drive machine disappears.
Automatic tube expansion method including. 前記マンドレルを前記エキスパンダの先端側に送る工程および前記マンドレルを前記エキスパンダの先端側に送る工程において、前記エキスパンダが軸方向外力を受けている間、前記エキスパンダを前記軸方向外力の方向に移動させるように前記ロボットを動作させることで前記ロボットによる前記拡管装置の支持位置が前記エキスパンダの軸方向の動きに追従させられる、請求項８に記載の自動拡管方法。 In the step of sending the mandrel to the tip side of the expander and the step of sending the mandrel to the tip side of the expander, while the expander receives an axial external force, the expander is moved in the direction of the axial external force. The automatic pipe expanding method according to claim 8, wherein the support position of the pipe expanding device by the robot is made to follow the axial movement of the expander by operating the robot so as to move the panda. 前記移動装置によって前記クランプ装置が前記マンドレルの先端側に移動させられ、かつ前記クランプ装置によって前記フレーム部材がクランプされた状態において、前記移動装置による前記フレーム部材の軸方向位置の保持力を解除する制御が行われる、請求項８または請求項９に記載の自動拡管方法。 In a state where the clamp device is moved to the tip end side of the mandrel by the moving device and the frame member is clamped by the clamping device, the holding force of the moving device at the axial position of the frame member is released. The automatic pipe expansion method according to claim 8 or 9, wherein control is performed. 請求項７に記載の自動拡管装置におけるエキスパンダ交換方法であって、
前記クランプ装置をアンクランプ状態にする工程と、
前記移動装置が前記クランプ装置を前記回転駆動機側に移動させることで、前記カップリングの前記被押圧部を前記回転駆動機側に押圧する工程と、
前記エキスパンダの前記マンドレルを前記カップリングに挿入する工程と、
前記移動装置が前記クランプ装置を前記回転駆動機とは反対側に移動させて前記被押圧部への押圧を解除することで、前記カップリングに前記マンドレルを取り付ける工程と、
を含む、エキスパンダ交換方法。 The expander replacement method in the automatic pipe expansion device according to claim 7.
The process of unclamping the clamping device and
A step of pressing the pressed portion of the coupling toward the rotary drive device by moving the clamp device to the rotary drive device side by the moving device.
The step of inserting the mandrel of the expander into the coupling and
A step of attaching the mandrel to the coupling by the moving device moving the clamp device to the side opposite to the rotary driving machine to release the pressure on the pressed portion.
Expander replacement methods, including. 前記移動装置が前記クランプ装置を前記回転駆動機側に移動させることで、前記エキスパンダの前記マンドレルが取り付けられた前記カップリングの前記被押圧部を前記回転駆動機側に押圧する工程と、
前記ロボットが前記エキスパンダの先端を下方に向ける工程と、
を含む、請求項１１に記載のエキスパンダ交換方法。 A step of pressing the pressed portion of the coupling to which the mandrel of the expander is attached toward the rotary drive device by moving the clamp device to the rotary drive device side by the moving device.
The process in which the robot points the tip of the expander downward,
The expander replacement method according to claim 11, which comprises.
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