JP6248968B2 - 管端部内面の切削装置および切削方法 - Google Patents

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。

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。

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。

特開2014-184497号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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倣いローラが管端部内面に接触しながら鋼管内を移動する例を模式的に示す断面図である。 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倣いローラが管端開口部から管外へ出た例を模式的に示す断面図である。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (5)

1. 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、前記管端部内面を切削する切削刃と、該切削刃の進行方向前方に配設される第１倣いローラと、前記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、該切削ヘッドを前記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、該油圧付与孔の管中央側に配設されて前記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、前記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、該切削駆動シャフトの内部に前記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、かつ前記第１倣いローラが前記管端部内面に接触している時は前記第２倣いローラと前記管端部内面との間に隙間が生じるように配置することを特徴とする管端部内面の切削装置。
2. 前記第１倣いローラの前記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を特徴とする請求項１に記載の管端部内面の切削装置。
3. 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、前記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、前記切削刃の進行方向前方に前記第１倣いローラを配置し、前記切削刃の進行方向後方に前記第２倣いローラを配置し、作動油の油圧で前記切削ヘッドを前記鋼管の管軸に対して垂直方向に押し出しながら、前記第１倣いローラが前記管端部内面に接触して鋼管内を移動する間は、前記第１倣いローラに倣って前記切削刃が前記管端部内面を切削し、前記第１倣いローラが管端開口部から管外へ出た後は、前記第２倣いローラに倣って前記切削刃が前記管端部内面を切削することを特徴とする管端部内面の切削方法。
4. 前記第１倣いローラが鋼管内を移動する間は、前記第１倣いローラを前記管端部内面に接触させ、かつ前記第２倣いローラと前記管端部内面との間に隙間が生じるように配置することを特徴とする請求項３に記載の管端部内面の切削方法。
5. 前記第１倣いローラの前記切削刃に近い側の角部を傾斜面または曲面とすることを特徴とする請求項３または４に記載の管端部内面の切削方法。

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