JP5817768B2 - 管内面切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管等の内面を切削するための管内面切削装置に関するものである。

通常、鋼管等の内面を手入れする（例えば、内面疵を除去する）際には、管の内面を切削する管内面切削装置が用いられる。

そのような管内面切削装置として、例えば、特許文献１には、管の内面に切削刃（バイト）を倣わせながら均一の切削代で切削する装置が開示されている。

特開平５−３３７７０７号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の装置は、重量物である管を回転させながら、その管の内面を非回転の切削刃で切削するようになっているため、管の回転数を上げるのが難しく、切削速度に限度があって切削能力が低いとともに、管を回転させるための機構が大掛かりになり、装置が大型になるという問題があった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、鋼管等の内面を切削するための管内面切削装置として、小型な装置でかつ高速度で管内面を切削することができる管内面切削装置を提供することを目的とするものである。

本発明者は、前記特許文献１に記載の装置は、管を回転させながら、非回転の切削刃で切削するようにしていることから、切削能力が低く、装置が大型になるという問題が生じていると考え、その問題を解決するために、管を固定して、切削刃を回転させることを着想した。本発明は、その着想を実現するために、以下の特徴を有している。

［１］管を固定する固定装置と、前記管の軸線方向に進退可能なボーリングバーと、該ボーリングバーの先端に取り付けられて前記管の中に挿入可能な切削ヘッドと、前記ボーリングバーを介して前記切削ヘッドを前記管の軸線回りに回転させる回転装置と、前記切削ヘッドに配置されて前記管の内面へ向けて移動可能なカートリッジと、前記カートリッジの周面に設置されて前記管の内面を切削する切削刃および該切削刃による切削面よりも中心側に周面が位置し前記管の内面を周方向に転動するガイドローラと、前記切削ヘッドの内部に設置されて前記カートリッジに外側へ向かう油圧を負荷する作動油チャンバと、前記切削ヘッドに設けられた油圧蓄圧装置と、前記作動油チャンバに作動油を内封するための弁とを備えていることを特徴とする管内面切削装置。

［２］前記カートリッジは、前記管の内面へ向けて移動しないように固定可能になっていることを特徴とする前記［１］に記載の管内面切削装置。

［３］前記切削ヘッドに、前記切削刃で切削した切削目を押しつぶすバニシングロールを備えていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の管内面切削装置。

［４］前記切削ヘッドに、前記切削刃で切削した切削目を研磨する砥石を備えていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の管内面切削装置。

［５］前記切削ヘッドに、前記管の内面を管軸方向に転動するサポートローラを備えていることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の管内面切削装置。

本発明における管内面切削装置は、小型な装置でかつ高速度で管内面を切削することができる。

本発明の一実施形態を示す模式図である。 図１におけるＡ−Ａ矢視詳細図である。 図１におけるＢ−Ｂ矢視詳細図である。 偏平した管の内面切削状態（倣い切削）を示す図である。 偏平した管の内面切削状態（真円切削）を示す図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における管内面切削装置を示す模式図である。そして、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視詳細図であり、図３は、図１におけるＢ−Ｂ矢視詳細図である。

図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態における管内面切削装置１０は、管１を固定する固定装置（図示せず）と、管１の軸線方向に進退可能なボーリングバー１１と、ボーリングバー１１の先端に取り付けられて管１の中に挿入可能な切削ヘッド１２と、ボーリングバー１１を管１の軸線方向に進退させることによって切削ヘッド１２を管１の軸線方向に進退させる送り装置（図示せず）と、ボーリングバー１１を管１の軸線回りに回転させることによって切削ヘッド１２を管１の軸線回りに回転させる回転装置（図示せず）を備えている。

そして、切削ヘッド１２には、管１の内面へ向けて移動可能な複数のカートリッジ１３が配置されており、それぞれのカートリッジ１３の周面には、管１の内面を切削する切削刃１４とその切削刃１４による切削面よりも中心側（管１の軸心側）に周面が位置して管１の内面を倣いながら周方向に転動する複数のガイドローラ（第１ガイドローラ）１５が設置されている。また、切削ヘッド１２には、管１の周方向に転動可能な複数のガイドローラ（第２ガイドローラ）１６が管１の内面側に突き出し可能に取り付けられている。

さらに、切削ヘッド１２の内部には、カートリッジ１３に外側（管１の内面側）へ向かう油圧を負荷する作動油チャンバ２３が設けられており、その作動油チャンバ２３に作動油を供給するための油圧配管２２と、油圧配管２２を経由して作動油チャンバ２３に作動油を供給する油圧ユニット（図示せず）と、作動油チャンバ２３に作動油を内封するために油圧配管２２に取り付けられた弁２４と、作動油チャンバ２３の中に管軸線方向の端面が臨むピストン２５と、ピストン２５を作動油チャンバ２３側に向けて付勢するバネ２６が設置されている。また、作動油チャンバ２３の中には、バネ２７による油圧蓄圧装置が設置されている。なお、油圧蓄圧装置としては、ガスを用いた油圧蓄圧装置（アキュムレータ）を用いることもできる。

なお、図１は見易く表した模式図であり、詳細図である図２、図３とは、カートリッジ１３、切削刃１４、第１ガイドローラ１５、第２ガイドローラ１６の位置が若干異なっている。

そして、上記のように構成された管内面切削装置１０を用いて管１の内面を切削する際には、以下のような手順で行う。

（Ｓ０）初期状態として、カートリッジ１３はバネ２７の付勢力により管１の軸心側に位置しており、弁２４は閉鎖しているとする。

（Ｓ１）まず、管１を固定装置によって水平に固定・保持する。

（Ｓ２）各切削刃１４は管１の内面に接触しない状態であり、この際、第２ガイドローラ１６の突き出し量が最も大きくなる。

（Ｓ３）次に、送り装置によって、ボーリングバー１１の先端に取り付けられた切削ヘッド１２を管１の中に挿入する。その際、第２ガイドローラ１６が管１の周方向に転動して切削ヘッド１２を搬送する。そして、切削ヘッド１２（切削刃１４）が管１の最先端まで挿入されたら、いったん弁２４を開放し、油圧ユニットを油圧配管２２に接続して、作動油チャンバ２３の作動油の圧力を所定圧まで上げて、油圧蓄圧装置に蓄圧し、各カートリッジ１３を管１の内面側に移動させ、各切削刃１４が管１の内面を切削できる状態にする。そして、弁２４を閉鎖し、油圧ユニットを油圧配管２２から切り離す。油圧ユニットを油圧配管２２から切り離すことによって、ロータリージョイント等を用いることなく、切削ヘッド１２を回転させることができるようになる。また、油圧蓄圧装置に蓄圧させていることで、多少の油漏れが発生しても、作動油チャンバ２３に内封された作動油は圧力を保持することができる。

（Ｓ４）次に、回転装置によって、ボーリングバー１１を介して切削ヘッド１２を管１の軸線回りに回転させることで、切削刃１４による管１内面の切削を開始する。そして、回転装置によって、切削ヘッド１２を管１の軸線回りに回転させながら、送り装置によって、ボーリングバー１１を介して切削ヘッド１２を管１の軸線方向に後進させることで、切削刃１４による管１内面の切削を連続的に行う。

その際、各カートリッジ１３は作動油から同一の圧力を受けていることから、各第１ガイドローラ１５が同一の圧力で管１内面に押し付けられるとともに、各切削刃１４が同一の圧力で管１内面に食い込むようになる。これによって、管１内面が同一の切削代で切削される。

なお、各カートリッジ１３において、切削刃１４による切削面と第１ガイドローラ１５の周面との距離δが、切削刃１４による管１内面の切削代となる。

（Ｓ５）そして、切削ヘッド１２（切削刃１４）が管１の最後端まで到達したら、切削ヘッド１２の回転を停止し、切削を終了する。次に、圧力を落とした状態にした油圧ユニットを油圧配管２２に接続し、弁２４を開放して、作動油チャンバ２３の作動油の圧力を下げ、カートリッジ１３を管１の軸心側に移動させた後、弁２４を閉鎖する。

このようにして、この実施形態における管内面切削装置１０は、管１を固定して、切削刃１４を回転させるようにしているので、小型な装置でかつ高速度で管内面を切削することができる。

なお、上述したように、この管内面切削装置１０を用いると、第１ガイドローラ１５が管１内面に倣いながら同一の切削代で切削することができるので、図４に示すように、管１の断面が偏平（楕円）の場合でも、同一の切削代になるような切削部形状２で切削することができる。

ただし、管１の断面が偏平（楕円）の場合に、必要であれば、各カートリッジ１３を固定ボルト（図示せず）等で切削ヘッド１２に固定して、第１ガイドローラ１５が管１内面に倣わないようにすれば、図５に示すように、管１の内面が真円になるような切削部形状２で切削することができる。

これによって、同一の切削代になる切削（倣い切削）と真円になる切削（真円切削）を単一の切削ヘッド１２で行うことができ、切削ヘッド１２の取替え時間の低減による生産能力向上と、切削ヘッド１２の所持数の削減を図ることができる。

また、切削ヘッド１２に、切削刃１４で切削した切削目を押しつぶすバニシングロールを配置するようにしてもよい。これによって、切削刃１４で切削後の管１内面の粗さが低下し、精度の良い加工を行うことができる。

同様に、切削ヘッド１２に、切削刃１４で切削した切削目を研磨する砥石を配置するようにしてもよい。これによって、切削刃１４で切削後の管１内面の粗さが低下し、精度の良い加工を行うことができる。

さらに、切削ヘッド１２に、管１の内面を管軸方向に転動するサポートローラを配置するようにしてもよい。このサポートローラは、管１内面を切削していない状態で切削ヘッド１２を管１の軸線方向に移動させる際に使用することで、その移動を滑らかにすることができる。

１ 管
２ 切削部形状
１０ 管内面切削装置
１１ ボーリングバー
１２ 切削ヘッド
１３ カートリッジ
１４ 切削刃
１５ 第１ガイドローラ
１６ 第２ガイドローラ
２２ 油圧配管
２３ 作動油チャンバ
２４ 弁
２５ ピストン
２６ バネ
２７ バネ

Claims (6)

1. 管を固定する固定装置と、前記管の軸線方向に進退可能なボーリングバーと、該ボーリングバーの先端に取り付けられて前記管の中に挿入可能な切削ヘッドと、前記ボーリングバーを介して前記切削ヘッドを前記管の軸線回りに回転させる回転装置と、前記切削ヘッドに配置されて前記管の内面へ向けて移動可能なカートリッジと、前記カートリッジの周面に設置されて前記管の内面を切削する切削刃と、前記カートリッジの周面に設置されて前記切削刃による切削面よりも中心側に周面が位置し前記管の内面を周方向に転動する第１のガイドローラと、前記切削ヘッドに前記管の内面側に突き出し可能に取り付けられて前記管の周方向に転動可能な第２のガイドローラと、前記切削ヘッドの内部に設置されて前記カートリッジに外側へ向かう油圧を負荷する作動油チャンバと、前記作動油チャンバに設けられた油圧蓄圧装置と、前記作動油チャンバに作動油を内封するための弁とを備えていて、前記カートリッジは、前記管の内面へ向けて移動しないように固定可能になっていることを特徴とする管内面切削装置。
2. 前記切削ヘッドに、前記切削刃で切削した切削目を押しつぶすバニシングロールを備えていることを特徴とする請求項１に記載の管内面切削装置。
3. 前記切削ヘッドに、前記切削刃で切削した切削目を研磨する砥石を備えていることを特徴とする請求項１に記載の管内面切削装置。
4. 管を固定する固定装置と、前記管の軸線方向に進退可能なボーリングバーと、該ボーリングバーの先端に取り付けられて前記管の中に挿入可能な切削ヘッドと、前記ボーリングバーを介して前記切削ヘッドを前記管の軸線回りに回転させる回転装置と、前記切削ヘッドに配置されて前記管の内面へ向けて移動可能なカートリッジと、前記カートリッジの周面に設置されて前記管の内面を切削する切削刃と、前記カートリッジの周面に設置されて前記切削刃による切削面よりも中心側に周面が位置し前記管の内面を周方向に転動する第１のガイドローラと、前記切削ヘッドに前記管の内面側に突き出し可能に取り付けられて前記管の周方向に転動可能な第２のガイドローラと、前記切削ヘッドの内部に設置されて前記カートリッジに外側へ向かう油圧を負荷する作動油チャンバと、前記作動油チャンバに設けられた油圧蓄圧装置と、前記作動油チャンバに作動油を内封するための弁とを備えていて、前記切削ヘッドに、前記切削刃で切削した切削目を押しつぶすバニシングロールを備えていることを特徴とする管内面切削装置。
5. 管を固定する固定装置と、前記管の軸線方向に進退可能なボーリングバーと、該ボーリングバーの先端に取り付けられて前記管の中に挿入可能な切削ヘッドと、前記ボーリングバーを介して前記切削ヘッドを前記管の軸線回りに回転させる回転装置と、前記切削ヘッドに配置されて前記管の内面へ向けて移動可能なカートリッジと、前記カートリッジの周面に設置されて前記管の内面を切削する切削刃と、前記カートリッジの周面に設置されて前記切削刃による切削面よりも中心側に周面が位置し前記管の内面を周方向に転動する第１のガイドローラと、前記切削ヘッドに前記管の内面側に突き出し可能に取り付けられて前記管の周方向に転動可能な第２のガイドローラと、前記切削ヘッドの内部に設置されて前記カートリッジに外側へ向かう油圧を負荷する作動油チャンバと、前記作動油チャンバに設けられた油圧蓄圧装置と、前記作動油チャンバに作動油を内封するための弁とを備えていて、前記切削ヘッドに、前記切削刃で切削した切削目を研磨する砥石を備えていることを特徴とする管内面切削装置。
6. 前記切削ヘッドに、前記管の内面を管軸方向に転動するサポートローラを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の管内面切削装置。

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