JP4428858B2 - 鋳鉄管の内面処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋳鉄管の内面処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋳鉄管は、成形後内面に粉体塗装などにより内面防食層が形成される。
この内面防食層の塗装は、まず鋳造後、焼鈍処理をした鋳鉄管内面を砥石で研削してスケールを落とし、次いで管内に水圧をかけてピンホール等の水圧試験を行った後、合格品についてさらに内面を砥石で研削して塗装下地を形成し、加熱の上内面粉体塗装を行う工程によって行われていた。
【0003】
ところで、上記のようにスケール落としの段階から砥石による研削を行った場合、スケール以外に、鋳鉄管の鉄肌部も研削してしまうので、その分を見越して肉厚を厚く成形しなければならず、材料が無駄となる問題があった。
【0004】
さらに研削時に砥石自身も擦り減るので、研削した金属粉の他に砥粒粉が発生し、これらは研削された金属粉と混合した状態で排出される。
従って、廃棄粉体が多量に発生するので産業廃棄物としての後処理も面倒となる問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記問題点を解消し、上記のような砥石による研削の弊害、すなわち研削時に過剰に鋳鉄管本体を削ってしまったり、大量の砥粒粉を発生させることなくスケールを研削することを課題としてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するため、請求項1の鋳鉄管の内面処理装置は、鋳造された鋳鉄管に挿入出来るよう片持支持された主支持軸の先端に、前記鋳造管の内径より小さい外径とされた回転基板が軸周囲に回転可能に支持され、該回転基板には、前記主支持軸と平行に複数の副支持軸が周方向に沿って間隔をおいて設けられ、該複数の副支持軸のそれぞれには歯車状の刃を有し、かつ中心に前記副支持軸の直径より大きい中心孔の穿設されたリング状カッターが遊転可能に軸支され、これらリング状カッターを支持する前記回転基板は、遠心力で突出するリング状カッターで前記鋳鉄管内面の表面をはつることができる回転数で駆動する回転駆動装置と連接されていると共に、前記支持軸は、前記鋳鉄管の管長さに合わせた距離だけ軸方向へ往復移動可能とされてなるものである。
【0007】
従って、リング状カッターを支持する回転基板を管内に挿入した後、回転させながら、片持状態の主支持軸を鋳鉄管内へ挿入していけば、遠心力によりリング状カッターが径方向に突出し、これが管内面に衝突し、管内面をはつるようにして研削していく。
【0008】
このとき、リング状カッターは、管内面をはつるだけであるので、管壁を深く削ってしまうことがなく、また自身は摩耗しにくいので、砥石による研磨のような砥粒粉が発生することもなく、廃棄粉粒の量もそれだけ少なくなり、後処理の面倒さは解消される。
【0009】
また、研削により発生したスケール粉やリング状カッターが摩耗することによって発生する廃棄粉粒は、すべて金属粉であるから金属材料として再利用もできる。
【0010】
請求項2の鋳鉄管の内面処理装置は、請求項1の鋳鉄管の内面処理装置において、それぞれの副支持軸に遊転可能に軸支したリング状カッターの刃がハスバとされ、該リング状カッターは複数枚とされて前記副軸に軸支されていると共に、それぞれ隣り合ったリング状カッターのハスバ刃の傾きが逆方向となるようにされているものである。
【0011】
従って、副軸に複数枚のリング状カッターを軸支した場合、それぞれのリング状カッターの刃がハスバとされているので、刃が、はつるように管内壁に接触したとき、ハスバに沿って順に接触していくのでスグハの刃に比して衝撃が少ない。
【0012】
また、リング状カッターのハスバの傾きが、隣り合うものどうしで逆向きとさいるので、刃の偏りが隣り合うリング状カッター同士で消しあい、均一な研削加工ができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態である鋳鉄管の内面処理装置を説明する。
図1は、この発明の実施の形態の鋳鉄管の内面処理装置の側面図、図2はリング状カッター部の断面図、図3は停止状態の回転基板の断面図、図4(a)は同回転状態の断面図である。
【0014】
図1において、1は主支持軸を示し、鋳造された鋳鉄管10内に挿入できるように可動台車2に片持支持されている。
この主支持軸1の先端には鋳鉄管10の内径より小さい外径とされた回転基板3が回転可能に支持されている。
【0015】
そして、回転基板3には図2〜図4(a)に示すように主支持軸1と平行に複数の副支持軸4…4が周方向に沿って等間隔に設けられている。
なお、この副支持軸4…4は一枚の回転基板3表面に片持支持状に突設しても良いが、図示のように二枚一対とした回転基板3、3間に副支持軸4…4を架設する方が好ましい。構造的に支持強度が得られるからである。
【0016】
この副支持軸4…4のそれぞれには、超硬材料や工具鋼などの鋳鉄管10の内面を切削することができる材料で形成されたリング状カッター5…5がスペーサ5cを介挿して、軸方向に複数個軸支されている。
【0017】
このリング状カッター5…5は、外面に歯車状の刃5aを有し、中心に副支持軸4の直径より大きい中心孔5bが穿設され、回転基盤3の中心側へ移動したときは図2に示すようにリング状カッター5の外周が回転基盤3の径方向内側へ引き込まれ、回転基盤3の回転に基づく遠心力により径方向外側へ移動したときは図3に示すようにリング状カッター5の外周が回転基盤3の外縁より外側へ突出して鋳造管10内面に接触するようにされている。
【0018】
また、図2、図3において、5dはブッシュを示し副支持軸4の摩耗とリング状カッター5の破損を防止するため、リング状カッター5の中心孔5bにはめ込まれている。
【0019】
4aは、副支持軸4外周の摩耗を防止するために設けられたセラミックコーティングを示し、前記ブッシュ5dと協同して激しく回転するリング状カッター5との衝突や摩擦による副支持軸4の摩耗を防止している。
【0020】
なお、複数枚のリング状カッター5を副支持軸4に取付けるのは、図4(a)に説明のため誇張して示すように管10内面に凹凸10aがあった場合、その凹凸10aに馴染ませてリング状カッター5を変位させ、万遍なく研削処理がされるようにするためである。
【0021】
また、リング状カッター5の刃5aは、スグハ状よりも図4(a)あるいは図4(b)に明示するようなハスバ状の方が好ましい。
スグハ状の場合は、刃5aの全長が一斉に管10内面に食い込んでいくので、反動でバウンドし、研削が均一に行えないといった問題があるが、ハスバ状の場合は刃先が斜めに食い込んでいくのでバウンドしにくく、均一な研削が出来るからである。
【0022】
また、このハスバ状の刃5aを有するリング状カッター5を複数個、副支持軸4に支持させる場合は、図4(b)に示すように隣り合うリング状カッター5の刃5aの傾き方向が逆になるように配置される。研削の向きを偏らせず、均一に研削するためである。
【0023】
なお、図2、図3において6は永久磁石または電磁石等の磁石を示し、主支持軸1、回転基板3が回転を停止しているとき、リング状カッター5…5を中心側へ引き付けて収納し、停止させた回転基板3を管10内へ挿入するときに邪魔になるのを防止するためのもので、図6に示すように回転基板3、3間における主支持軸1の周囲に取付けボルト6aで取付け固定されている。
【0024】
また、この磁石6は必要に応じて設けられる。
回転基板3を支持する主支持軸1は、基部1aが可動台車2に設けた軸受け7に片持状に支持され、鋳鉄管10の長さに応じた長さに延出支持されている。また、駆動軸1は、可動台車2上に設けた駆動装置8に連接されている。
【0025】
可動台車2は、車輪9、9でレール11上に沿って鋳鉄管10の長さ方向へ移動可能とされ、駆動装置12と制御装置13により制御移動可能とされている。なお、上記実施の形態の回転基板3の回転駆動手段として、回転しない主支持軸の先端に駆動モータ(図示せず)を取付け、このモータにより回転基盤3を回転駆動するようにしても良い。
【0026】
主支持軸1の延長方向には、管10の回転支持装置15が設けられ、該回転支持装置15のモータ16により駆動されるローラ17によりその上に載せた管10が任意回転数で回転可能とされている。
【0027】
なお、主支持軸1先端に支持される回転基板3とリング状カッター5…5の組み立て構造として、図6に示すように多数軸方向へ連ねた、多連構成とすることもできる。
【0028】
なお、図6に示すリング状カッター5…5は、図の左側がリング状カッター5が内方へ引き付けられた状態、中央が中立位置、右側が外方へ飛出した状態を示す。
【0029】
次に、上記鋳鉄管の内面処理装置の作動を説明する。
まず、管10を回転支持装置15の駆動ロール17上に載置し、その軸心を主支持軸1に合わせる。
【0030】
次いで、可動台車2を移動させリング状カッター5…5を管10内に挿入する。この時、主支持軸1の周囲に磁石6を設けた場合は、リング状カッター5…5が中心方向へ引き付けられているので停止させた回転基板3を管10内へ挿入するときに邪魔にならず、作業が容易となる。
【0031】
次に、主支持軸1を回転させる。この回転数は、リング状カッター5…5が遠心力で回転基板3外側へ張り出し、かつ接触によりリング状カッター5…5が管内面10bをはつることができる回転速度となるような回転数とされる。
【0032】
なお、磁石6を設けた場合は、磁石の吸引力に抗してリング状カッター5…5が遠心力で回転基板3外側へ張り出し、かつ接触によりリング状カッター5…5が管内面10bをはつることができる回転速度となるような回転数とされる。
【0033】
その状態で鋳造管10を回転させると共に可動台車2を管10方向へ進ませ、リング状カッター5…5を管内面10bに接触させながら主支持軸1をゆっくり送り込んでいく。
【0034】
鋳造管10はそれ自身回転しているので、可動台車2の軸方向移動とあわせて、管内面10bは全面がリング状カッター5…5によって均一に切削研磨されていく。
【0035】
このとき、リング状カッター5…5は砥石のような摩耗粉が発生しない。従って、発生する金属粉は鋳造管10内面の研削粉のみとなり、発生する研磨粉粒の量が少なくなる。また仮にリング状カッター5が摩耗することにより、研磨粉粒が発生したとしても、すべて金属粉となるので後の再利用も容易に行える。
【0036】
【発明の実施例】
実施例1
刃幅6mm、図5の部分図に示すように片刃状で刃先の角度θが60°、ハスバ状の刃5aを有するリング状カッター5で、刃5の刃すじ線の傾きが隣同志で逆になるものを図5に示したように4枚一組として回転基板3、3間の副支持軸4、4に取付けたものを主支持軸1に取付けた。
【0037】
内径200mmの鋳造管10の回転数を51rpm、主支持軸1の回転数を前記鋳造管と逆回転方向の1800rpmとし、可動台車2の移動速度を1.9m/分で一往復の研削を実施した。この結果、良好なスケール落としの研削面を得ることができた。
【0038】
なお、この実施例1の実施において、研削一往復の行程が終了し二往復行程目に移る時に内面を観察したところ、研削面の状態はスケールがかなり残っておりその研削面の状態は再処理が必要となる不十分なものであった。
【0039】
二往復工程終了後内面を観察したところ、内面のスケール等はほぼ完全に除去されており良好な研削面であった。
また、引き続き研削を行い、三往復させたときの内面を観察したところ、二往復終了時とほぼ変わらない研削面で、経済性を考慮すれば二往復の研削行程が効率的であることが判明した。
実施例2
刃幅8mmのリング状カッターを用いた他は実施例1と全く同様に研削を行ったが、結果は実施例1と全く同じであった。
【0040】
このことより、刃幅を2mm程度変化させても研削効果には殆ど影響が無いことが判明した。
実施例3
刃幅6mm、4枚一組のリング状カッター5…5を図6に示すように二連として主支持軸1に取付けた。
【0041】
実施例1と全く同じ条件で一往復と二往復の研削を行ったところ、一往復行程だけでも良好な研削面が得られた。
そこで、可動台車2の移動速度を4.0m/分と2倍強に早め、同様な研削実験を行ったところ、一往復工程だけでは再処理が必要な不十分な結果しか得られず、二往復の研削行程で良好な研削面が得られることが判明した。
実施例4
刃幅6mm、図5に示したような4枚一組のリング状カッター5…5を図7に示したように三連として主支持軸1に取付けた。
【0042】
可動台車2の移動速度を4.0m/分とした他は実施例1と同じ条件で研削を実施した。研削状態の結果は実施例1と全く同じで一往復行程で十分な研削面が得られた。
【0043】
次に、可動台車2の移動速度を6.0m/分と早めて研削を行ったところ、一往復行程では不十分、二往復行程でも完全ではないことが判明した。
そこで、主支持軸1の回転数を2400rpmと増速して研削を行った。
【0044】
この結果、一往復行程だけでは不十分、二往復行程の場合は充分な結果が得られることが判明した。
なお、上記実施例の結果を表に示す。
【0045】
【表1】
なお、表1における「判定」の欄の「○」は、充分な研削面、「△」は再処理を要しないが限界値付近の状態、「×」は不十分で再処理が必要な研削面であった事を示す。
【0046】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、鋳造管内面をスケール除去のために研削処理する場合、リング状カッターは、管内面を万遍なくはつるだけであるので、管壁を深く削ってしまうことがなく、また自身は摩耗しにくいので、砥石による研磨のような砥粒粉が発生することもなく、後処理の面倒さは解消される。
【0047】
また、仮にリング状カッターが摩耗することにより金属粉が発生しても、金属材料として再利用可能なため、これらの処理も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態である鋳鉄管の内面処理装置の側面図である。
【図2】停止状態の回転基板の正面断面図である。
【図3】同じく回転状態の正面断面図である。
【図4】複数のリング状カッターを設けた場合の説明図で、(a)はその使用状態における側面図、(b)はリング状カッターの取り付け状態を示す側面図である。
【図5】図2のA−A線断面図である。
【図6】リング状カッター部の他の構成例の側断面図である。
【図7】リング状カッター部のさらに他の構成例の側断面図である。
【符号の説明】
1 主支持軸
2 可動台車
3 回転基板
4 副支持軸
5 リング状カッター
5a 歯車状の刃
5b 中心孔
8 駆動装置
10 鋳造管
Claims (2)
- 鋳造された鋳鉄管に挿入出来るよう片持支持された主支持軸の先端に、前記鋳造管の内径より小さい外径とされた回転基板が軸周囲に回転可能に支持され、該回転基板には、前記主支持軸と平行に複数の副支持軸が周方向に沿って間隔をおいて設けられ、該複数の副支持軸のそれぞれには歯車状の刃を有し、かつ中心に前記副支持軸の直径より大きい中心孔の穿設されたリング状カッターが遊転可能に軸支され、これらリング状カッターを支持する前記回転基板は、遠心力で突出するリング状カッターで前記鋳鉄管内面の表面をはつることができる回転数で駆動する回転駆動装置と連接されていると共に、前記支持軸は、前記鋳鉄管の管長さに合わせた距離だけ軸方向へ往復移動可能とされてなる鋳鉄管の内面処理装置。
- 請求項1の鋳鉄管の内面処理装置において、それぞれの副支持軸に遊転可能に軸支したリング状カッターの刃がハスバとされ、該リング状カッターは複数枚とされて前記副軸に軸支されていると共に、それぞれ隣り合ったリング状カッターのハスバ刃の傾きが逆方向となるようにされている鋳鉄管の内面処理装置。
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