JP6711257B2 - Pipe inner surface cutting device - Google Patents

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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。 The present invention relates to a pipe inner surface cutting device for cutting the inner surface of a steel pipe or the like.

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。 Usually, when caring for the inner surface of a steel pipe or the like (for example, removing inner surface flaws), a pipe inner surface cutting device for cutting the inner surface of the pipe is used.

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。 As such a pipe inner surface cutting device, for example, Patent Document 1 discloses a device for cutting with a uniform cutting allowance while copying a cutting blade (bite) on the inner surface of the pipe.

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。 However, the device described in Patent Document 1 is designed to cut the inner surface of the tube, which is a heavy object, with a non-rotating cutting blade while rotating the tube, so that it is necessary to increase the number of rotations of the tube. There is a problem that it is difficult, the cutting speed is limited, the cutting ability is low, the mechanism for rotating the pipe becomes large, and the device becomes large.

これに対して、特許文献2には、切削刃が管内面で回転することで、小型で高速な切削を可能にした管内面切削装置が開示されている。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a pipe inner surface cutting device that is small in size and enables high-speed cutting by rotating a cutting blade on the pipe inner surface.

図7は、上記の特許文献2に開示されている管内面切削装置10Xを示す模式図である。図7に示すように、この管内面切削装置10X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。 FIG. 7 is a schematic diagram showing a pipe inner surface cutting device 10X disclosed in Patent Document 2 described above. As shown in FIG. 7, the pipe inner surface cutting device 10X is provided with a fixing device (not shown) for fixing the pipe 1, a boring bar 11 that can advance and retreat in the axial direction of the pipe 1, and a tip of the boring bar 11. A cutting head 12 that can be inserted into the pipe 1, and a feed device (not shown) that moves the cutting head 12 back and forth in the axial direction of the pipe 1 by moving the boring bar 11 back and forth in the axial direction of the pipe 1. A rotating device (not shown) is provided for rotating the cutting head 12 around the axis of the pipe 1 by rotating the boring bar 11 around the axis of the pipe 1.

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径方向の中心側(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。 A plurality of cartridges 13 that are movable toward the inner surface of the pipe 1 are arranged in the cutting head 12, and a cutting blade 14 that cuts the inner surface of the pipe 1 is provided on the peripheral surface of each cartridge 13. A plurality of guide rollers (first guides) whose circumferential surface is located on the radial center side (axial center side of the pipe 1) with respect to the cutting surface by the cutting blade 14 and which rolls in the circumferential direction while following the inner surface of the pipe 1. (Roller) 15 is installed.

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。 A plurality of guide rollers (second guide rollers) 16 capable of rolling in the circumferential direction of the tube 1 are attached to the cutting head 12 so as to be able to project to the inner surface side of the tube 1.

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第1油圧配管21および第2油圧配管22と、第1油圧配管21および第2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、第1油圧配管21(油圧ユニット側の油圧配管)と第2油圧配管22(作動油チャンバ23側の油圧配管)の間を回転自在に接続するロータリジョイント27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。 Further, inside the cutting head 12, there is provided a working oil chamber 23 for applying a hydraulic pressure to the cartridge 13 toward the outside (the inner surface side of the pipe 1 ), and the working oil chamber 23 is provided with a working oil. A first hydraulic line 21 and a second hydraulic line 22, a hydraulic unit (not shown) for supplying hydraulic oil to the hydraulic oil chamber 23 via the first hydraulic line 21 and the second hydraulic line 22, and a first hydraulic line A rotary joint 27 that rotatably connects the pipe 21 (the hydraulic pipe on the hydraulic unit side) and the second hydraulic pipe 22 (the hydraulic pipe on the hydraulic oil chamber 23 side), and the rotary joint 27 inside the hydraulic oil chamber 23 in the axial direction of the pipe. A piston 25 whose end face faces and a spring 26 for urging the piston 25 toward the hydraulic oil chamber 23 side are installed.

特開平5−337707号公報JP-A-5-337707 特開2014−184497号公報JP, 2014-184497, A

通常、鋼管等の寸法には許容誤差が設けられており、鋼管の内径については、公称内径に対して±3%の許容誤差が設けられている。そのため、例えば、公称内径100mmの鋼管の場合、実際の内径が97mmの鋼管から実際の内径が103mmの鋼管までが存在することになる。 Usually, a tolerance is provided for the dimensions of the steel pipe and the like, and a tolerance of ±3% is provided for the inner diameter of the steel pipe with respect to the nominal inner diameter. Therefore, for example, in the case of a steel pipe having a nominal inner diameter of 100 mm, there are steel pipes having an actual inner diameter of 97 mm to steel pipes having an actual inner diameter of 103 mm.

したがって、公称内径Ammの鋼管に対応した管内面切削装置を設計・製造する場合には、実際の内径がA×0.97mm〜A×1.03mmの範囲の鋼管の内面を切削できるようにする必要があり、そのためには、切削刃(カートリッジ)の径方向の可動範囲(可能ストローク量)が所定のストローク量(必要ストローク量)以上であることが求められる。公称内径に対して±3%の許容誤差があることを考えれば、必要ストローク量は公称内径の1/15(≒0.066)程度となる。 Therefore, when designing and manufacturing a pipe inner surface cutting device corresponding to a steel pipe having a nominal inner diameter of Amm, it is possible to cut the inner surface of the steel pipe having an actual inner diameter of A×0.97 mm to A×1.03 mm. It is necessary, and for that purpose, the movable range (possible stroke amount) in the radial direction of the cutting blade (cartridge) is required to be greater than or equal to a predetermined stroke amount (required stroke amount). Considering that there is a tolerance of ±3% with respect to the nominal inner diameter, the required stroke amount is about 1/15 (≈0.066) of the nominal inner diameter.

これに対して、本発明者らが調査したところ、前記特許文献2に記載の管内面切削装置10Xの場合、カートリッジ13への油圧作動力を作用させる部分がカートリッジ13近傍の切削ヘッド12中心部に配置されている構造のため、公称内径が130mm以上の鋼管までしか必要ストローク量を確保できず、公称内径が130mm未満の鋼管に対応できる小型の管内面切削装置を設計・製造することが難しいことが分かった。 On the other hand, as a result of investigation by the present inventors, in the case of the pipe inner surface cutting device 10X described in Patent Document 2, the portion on which the hydraulic actuating force is applied to the cartridge 13 is the central portion of the cutting head 12 near the cartridge 13. Since the structure is arranged in the above, the required stroke amount can be secured only for steel pipes with a nominal inner diameter of 130 mm or more, and it is difficult to design and manufacture a small pipe inner surface cutting device that can handle steel pipes with a nominal inner diameter of less than 130 mm. I found out.

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、より小型な装置で小径管を高速度で管内面を切削することができるとともに、管内面の形状・寸法に安定的に倣い、加工精度に優れ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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and as a pipe inner surface cutting device for cutting the inner surface of a steel pipe or the like, it is possible to cut a small diameter pipe at a high speed with a smaller device as a pipe inner surface cutting device. It is an object of the present invention to provide a pipe inner surface cutting device which is capable of performing a stable copy of the shape and dimensions of the pipe inner surface and is excellent in processing accuracy.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を行った結果、前記特許文献2に記載の管内面切削装置10Xは、図7に示すように、作動油チャンバ23を装置中心に備え、作動油圧力をカートリッジ13に径方向への力として作用させているため大きなスペースを必要としていることに気が付いた。そして、その問題を解決するために、カートリッジ13を管1内面に押し付けるための作動油圧力を、まず軸方向に作用させたのち、径方向に変更する構造を着想した。 As a result of intensive studies on the above problems, the inventors of the present invention have found that the pipe inner surface cutting device 10X described in Patent Document 2 includes a hydraulic oil chamber 23 at the center of the device as shown in FIG. It is noticed that a large space is required because the cartridge is caused to act on the cartridge 13 in the radial direction. Then, in order to solve the problem, an idea of a structure in which the hydraulic oil pressure for pressing the cartridge 13 against the inner surface of the pipe 1 is first acted in the axial direction and then changed in the radial direction was devised.

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。 The present invention has the following features to realize the idea.

[1]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、該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、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径方向の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作動力を負荷するための作動油チャンバと、該作動油チャンバから油圧を負荷されるピストンと、該ピストンの先端に設置された油圧作動力方向変更部材とを備え、前記作動油チャンバから前記ピストンへ軸方向に負荷される油圧作動力を前記油圧作動力方向変更部材により径方向へ変換して前記カートリッジに伝達することで、前記カートリッジを径方向に動作せることを特徴とする管内面切削装置。 [1] tube and axially movable back and forth boring bar, insertable cutting head into said tube is attached to the tip of the boring bar, towards the inner surface of the tube is disposed in the cutting head a movable cartridge, said the cutting blade for cutting the inner surface of the installed pipe on the peripheral surface of the cartridge, peripheral to the center of the installed in the circumferential surface in the radial direction from the cutting surface by the cutting blade said cartridge A guide roller having a surface located therein and rolling in the inner surface of the pipe in the circumferential direction; a hydraulic oil chamber installed inside the cutting head for applying an outward operating force to the cartridge ; and the hydraulic oil chamber. And a hydraulic actuating force direction changing member installed at the tip of the piston. The hydraulic actuating force axially applied from the hydraulic oil chamber to the piston is applied to the hydraulic actuating force direction. by transmitting the cartridge is converted by changing member in the radial direction, the tube surface cutting apparatus characterized by operating the cartridge in a radial direction.

[2]前記油圧作動力方向変更部材は楔であることを特徴とする前記[1]に記載の管内面切削装置。 [2] The pipe inner surface cutting device according to [1], wherein the hydraulic actuating force direction changing member is a wedge.

[3]前記切削ヘッドに、前記管の内面を管の軸線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]または[2]に記載の管内面切削装置。 [3] The pipe inner surface cutting device according to [1] or [2], wherein the cutting head includes a support roller that rolls the inner surface of the pipe in the axial direction of the pipe.

本発明における管内面切削装置は、より小型な装置で小径管を高速度で管内面を切削することができるとともに、管内面の形状・寸法に安定的に倣い、優れた加工精度で切削することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The pipe inner surface cutting device according to the present invention is capable of cutting a small diameter pipe at a high speed with a smaller device, while stably following the shape and dimensions of the pipe inner surface, and cutting with excellent processing accuracy. You can

本発明の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example in one Embodiment of this invention. 図1、2におけるA−A矢視詳細図である。It is an AA detailed view in FIGS. 偏平した管の内面切削状態(倣い切削)を示す図である。It is a figure which shows the inner surface cutting state (copy cutting) of a flat tube. 偏平した管の内面切削状態(真円切削)を示す図である。It is a figure which shows the inner surface cutting state (round cutting) of a flat tube. 本発明による切削可能となった管内径範囲を示す図であるIt is a figure which shows the pipe inner diameter range which became possible to cut by this invention. 従来技術(特許文献2)を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a prior art (patent document 2).

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態における管内面切削装置10を示す模式図である。そして、図3は、図1におけるA−A矢視詳細図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a pipe inner surface cutting device 10 according to an embodiment of the present invention. 3 is a detailed view taken along the line AA in FIG.

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(以下、単に「軸線方向」ともいう)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。 As shown in FIGS. 1 and 3, a pipe inner surface cutting device 10 according to an embodiment of the present invention includes a fixing device (not shown) for fixing the pipe 1 and an axial direction of the pipe 1 (hereinafter, simply referred to as “axial direction”). "), a cutting head 12 that is attached to the tip of the boring bar 11 and can be inserted into the pipe 1, and a cutting by moving the boring bar 11 back and forth in the axial direction of the pipe 1. A feed device (not shown) for moving the head 12 back and forth in the axial direction of the pipe 1, and a rotating device for rotating the cutting head 12 around the axial line of the pipe 1 by rotating the boring bar 11 around the axial line of the pipe 1 (Fig. (Not shown).

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(1個でもよい)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径方向の中心側(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。 The cutting head 12 is provided with a plurality of (may be one) cartridges 13 that are movable toward the inner surface of the tube 1, and the inner surface of the tube 1 is cut on the peripheral surface of each cartridge 13. Cutting blade 14 and a plurality of rolling blades whose circumferential surface is located radially closer to the center side (axial center side of the tube 1) than the cutting surface by the cutting blade 14 and which rolls in the circumferential direction while following the inner surface of the tube 1. A guide roller (first guide roller) 15 is installed.

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。 A plurality of guide rollers (second guide rollers) 16 capable of rolling in the circumferential direction of the tube 1 are attached to the cutting head 12 so as to be able to project to the inner surface side of the tube 1.

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)へ向かう作動力を負荷するための作動油チャンバ23がそれぞれカートリッジごとに設けられており、その作動油チャンバ23に作動油を供給するための第1油圧配管21およびカートリッジの数だけ分岐する第2油圧配管22と、第1油圧配管21および第2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、第1油圧配管21(油圧ユニット側の油圧配管)と第2油圧配管22(作動油チャンバ23側の油圧配管)の間を回転自在に接続するロータリジョイント27と、作動油チャンバ23の中に管の軸線方向の端面が臨むピストン25と、ピストン25の先端に付随して軸方向に作用する作動油圧力41を径方向へ変換する油圧作動力方向変更部材(ここでは、楔26)と、カートリッジ13を切削ヘッド12中心に引っ張る付随力42のはたらくバネ30が設置されている。これによって、カートリッジ13が管1の内面側に進退できるようになっている。 Further, inside the cutting head 12, a hydraulic oil chamber 23 for applying an operating force toward the outside (inner surface side of the pipe 1) to the cartridge 13 is provided for each cartridge. Supplying hydraulic oil to the hydraulic oil chamber 23 via the first hydraulic pipe 21 for supplying hydraulic oil and the second hydraulic pipe 22 branched by the number of cartridges, and the first hydraulic pipe 21 and the second hydraulic pipe 22. Rotary unit 27 for rotatably connecting a hydraulic unit (not shown), a first hydraulic pipe 21 (hydraulic pipe on the hydraulic unit side) and a second hydraulic pipe 22 (hydraulic pipe on the hydraulic oil chamber 23 side). And a piston 25 whose end face in the axial direction of the pipe faces the hydraulic oil chamber 23, and a hydraulic operating force direction changing member for converting the hydraulic oil pressure 41 acting in the axial direction accompanying the tip of the piston 25 into a radial direction. (Here, the wedge 26) and the spring 30 that works with the accompanying force 42 that pulls the cartridge 13 toward the center of the cutting head 12 are installed. As a result, the cartridge 13 can be moved back and forth toward the inner surface of the tube 1.

このようにして、この実施形態においては、図1に示すように、ピストン25を介して伝えられる軸方向の作動油圧力41を楔26によりカートリッジ13が径方向外側に動作するための作動力としている。また、バネ30によりカートリッジ13には常に径方向の管1中心に向かう力が作用しており、常に楔26の摺動面とカートリッジ12の摺動面が一定の力で触れており、管1内面形状の変化があった場合も高速度の応答でカートリッジ12を移動させることが可能となる。その際に、楔26の楔角度はピストン摺動方向(すなわち軸方向)に対し45°±5°となるように設定することが、カートリッジ13の径方向の行き戻り動作を滑らかに行う上で好適である。このときのバネ30による中心に向かう力42は油圧作動力41の1/5〜1/2程度の範囲となるようバネ寸法・バネ定数を設定することが上述の高速度の応答を得る上で好適である。 Thus, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the hydraulic oil pressure 41 in the axial direction transmitted through the piston 25 is used as the operating force for the cartridge 26 to move radially outward by the wedge 26. There is. Further, the spring 30 constantly exerts a force on the cartridge 13 toward the center of the tube 1 in the radial direction, and the sliding surface of the wedge 26 and the sliding surface of the cartridge 12 are always in contact with each other with a constant force. It is possible to move the cartridge 12 with a high-speed response even when there is a change in the inner surface shape. At that time, the wedge angle of the wedge 26 is set to be 45°±5° with respect to the piston sliding direction (that is, the axial direction) in order to smoothly perform the radial movement of the cartridge 13. It is suitable. In order to obtain the above-mentioned high-speed response, it is necessary to set the spring size and spring constant such that the force 42 toward the center by the spring 30 at this time is in the range of about 1/5 to 1/2 of the hydraulic actuating force 41. It is suitable.

このように、この実施形態においては、軸方向ピストン25と楔26を採用して、作動油チャンバ23からの油圧作動力を作用させる個所を軸方向にずらし、カートリッジ13近傍の切削ヘッド12中心部のスペースを確保することで、切削ヘッド12の径方向寸法の小型化(小径管における必要ストローク量の確保)を達成できるようにしている。 As described above, in this embodiment, the axial piston 25 and the wedge 26 are employed to axially shift the portion on which the hydraulic actuating force from the hydraulic oil chamber 23 is exerted, and the central portion of the cutting head 12 near the cartridge 13 By ensuring the space described above, it is possible to achieve a reduction in the radial dimension of the cutting head 12 (ensure a necessary stroke amount in a small diameter pipe).

なお、ここでは、ボーリングバー11の内部に配した第1油圧配管21と第2油圧配管22で形成された作動油流路を介して作動油を作動油チャンバ23に供給し、その第1油圧配管21と第2油圧配管22の間にロータリジョイント27を配置しているがそのような2重管構造に替えて、図2に示すように、直接ロータリジョイント27を介して作動油を作動油チャンバ23に供給するようにしてもよい。すなわち、ボーリングバー11を回転部11aと非回転部11bに分離してロータリジョイント27を構成し、ボーリングバー11の非回転部11bに作動油供給口28と作動油供給路29を設け、その作動油供給路29を介して作動油を作動油チャンバ23に供給するようにしてもよい。 In addition, here, the working oil is supplied to the working oil chamber 23 through the working oil passage formed by the first hydraulic pipe 21 and the second hydraulic pipe 22 arranged inside the boring bar 11, and the first hydraulic pressure A rotary joint 27 is arranged between the pipe 21 and the second hydraulic pipe 22, but instead of such a double pipe structure, as shown in FIG. It may be supplied to the chamber 23. That is, the boring bar 11 is divided into a rotating portion 11a and a non-rotating portion 11b to form a rotary joint 27, and the non-rotating portion 11b of the boring bar 11 is provided with a hydraulic oil supply port 28 and a hydraulic oil supply passage 29, and its operation. The hydraulic oil may be supplied to the hydraulic oil chamber 23 via the oil supply passage 29.

要するに、ロータリジョイント27を用いて、切削ヘッド13が管1の軸線回りに回転可能となるように作動油の流路を形成すればよい。 In short, the rotary joint 27 may be used to form the flow path of the working oil so that the cutting head 13 can rotate around the axis of the pipe 1.

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。 Then, when the inner surface of the pipe 1 is cut using the pipe inner surface cutting device 10 configured as described above, the following procedure is performed.

(S1)まず、管1を固定装置によって水平に固定・保持する。 (S1) First, the tube 1 is horizontally fixed and held by a fixing device.

(S2)次に、油圧ユニットを用いて、作動油チャンバ23の作動油の圧力41を下げて、カートリッジに供えられたバネ30の付随力42より小さくすることで各カートリッジ13を管1の軸心側に移動させ、各切削刃14が管1の内面に接触しない状態にする。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。 (S2) Next, by using the hydraulic unit, the pressure 41 of the hydraulic oil in the hydraulic oil chamber 23 is lowered to be smaller than the accompanying force 42 of the spring 30 provided in the cartridges, so that each cartridge 13 is moved to the axis of the pipe 1. The cutting blades 14 are moved to the core side so that each cutting blade 14 does not contact the inner surface of the tube 1. At this time, the protrusion amount of the second guide roller 16 becomes the largest.

(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を支持する。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、油圧ユニットを用いて、作動油チャンバ23の作動油の圧力41を上げて、バネ30の付随力42より大きくすることで各カートリッジ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。 (S3) Next, the cutting head 12 attached to the tip of the boring bar 11 is inserted into the pipe 1 by the feeding device. At that time, the second guide roller 16 rolls in the circumferential direction of the pipe 1 to support the cutting head 12. When the cutting head 12 (cutting blade 14) is inserted to the tip of the pipe 1, the hydraulic unit is used to increase the pressure 41 of the hydraulic oil in the hydraulic oil chamber 23 to be larger than the accompanying force 42 of the spring 30. As a result, each cartridge 13 is moved to the inner surface side of the tube 1, and each cutting blade 14 is brought into a state capable of cutting the inner surface of the tube 1.

(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。ここで、第1油圧配管21(油圧ユニット側の油圧配管)と第2油圧配管22(作動油チャンバ23側の油圧配管)の間がロータリジョイント27によって回転自在に接続されているので、切削ヘッド12を管1の軸線回りに支障なく回転させることができる。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。 (S4) Next, the cutting device 12 is rotated around the axis of the pipe 1 via the boring bar 11 by the rotating device to start cutting the inner surface of the pipe 1 by the cutting blade 14. Here, since the first hydraulic pipe 21 (the hydraulic pipe on the hydraulic unit side) and the second hydraulic pipe 22 (the hydraulic pipe on the hydraulic oil chamber 23 side) are rotatably connected by the rotary joint 27, the cutting head It is possible to rotate 12 around the axis of the tube 1 without any trouble. Then, while rotating the cutting head 12 around the axis of the pipe 1 by the rotating device, the feeding device moves the cutting head 12 backward in the axial direction of the pipe 1 via the boring bar 11, so that the pipe by the cutting blade 14 is moved. 1 The inner surface is continuously cut.

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。 At that time, since each cartridge 13 receives the same pressure from the hydraulic oil, each first guide roller 15 is pressed against the inner surface of the pipe 1 by the same pressure, and each cutting blade 14 is also pressed by the same pressure by the pipe 1. It begins to bite into the inside. As a result, the inner surface of the pipe 1 is cut with the same cutting allowance.

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。 In each cartridge 13, the distance δ between the cutting surface of the cutting blade 14 and the peripheral surface of the first guide roller 15 serves as a cutting allowance for the inner surface of the pipe 1 by the cutting blade 14.

(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、切削刃14による管1内面の切削を終了する。 (S5) When the cutting head 12 (cutting blade 14) reaches the rear end of the pipe 1, the cutting of the inner surface of the pipe 1 by the cutting blade 14 is completed.

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、ガイドローラ15と切削刃14の軸線方向位置を合わせるように配置したことに加えて、軸方向ピストン25と楔26を採用することによって、より小型な装置で小径管の高速度で管内面を優れた加工精度で切削することができる。 In this way, the pipe inner surface cutting device 10 in this embodiment is arranged such that the pipe 1 is fixed, the cutting blade 14 is rotated, and the guide roller 15 and the cutting blade 14 are aligned in the axial direction. In addition, by adopting the axial piston 25 and the wedge 26, it is possible to cut the inner surface of the pipe with excellent machining accuracy at a high speed of a small diameter pipe with a smaller device.

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。 Further, the cutting head 12 may be provided with a support roller for rolling the inner surface of the tube 1 in the tube axis direction. By using this support roller when moving the cutting head 12 in the axial direction of the pipe 1 without cutting the inner surface of the pipe 1, the movement can be smoothed.

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。 As described above, when the pipe inner surface cutting device 10 is used, the first guide roller 15 can perform cutting with the same cutting allowance while following the inner surface of the pipe 1. Therefore, as shown in FIG. Even if the cross section is flat (elliptical), it is possible to perform cutting with the cutting portion shape 2 that provides the same cutting allowance.

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。 However, when the cross section of the tube 1 is flat (elliptical), each cartridge 13 is fixed to the cutting head 12 with a fixing bolt (not shown) or the like if necessary, and the first guide roller 15 causes the inner surface of the tube 1 to move. 5 is cut, it is possible to cut with the cutting portion shape 2 such that the inner surface of the tube 1 becomes a perfect circle, as shown in FIG.

ちなみに、この実施形態では、油圧作動力方向変更部材として楔26を用いているが、他の油圧作動力方向変更部材を用いてもよい。例えば、ラック・ピニオン構造(軸方向移動ラック、ピニオン、径方向移動ラック)とすることもできる。 By the way, in this embodiment, the wedge 26 is used as the hydraulic actuation force direction changing member, but another hydraulic actuation force direction changing member may be used. For example, a rack and pinion structure (axial movement rack, pinion, radial movement rack) can be used.

本発明例として、図1に示した本発明の一実施形態における管内面切削装置10の設計を行った。また、また、従来例として、特許文献2に記載の管内面切削装置10Xの設計を行った。そして、本発明例および従来例のそれぞれについて、切削対象管の公称内径と可能ストローク量の関係を整理した。その結果を図6に示す。 As an example of the present invention, a pipe inner surface cutting device 10 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 was designed. Further, as a conventional example, the pipe inner surface cutting device 10X described in Patent Document 2 was designed. Then, for each of the present invention example and the conventional example, the relationship between the nominal inner diameter of the pipe to be cut and the possible stroke amount was arranged. The result is shown in FIG.

図6に示しように、従来例では、[発明が解決しようとする課題]の欄で述べた如く、可能ストローク量が必要ストローク量(公称内径の1/15)を確保できるのは公称内径130mm以上の管の場合であり、公称内径130mm未満の管の場合には必要ストローク量を確保できなかった。 As shown in FIG. 6, in the conventional example, as described in the section of [Problems to be Solved by the Invention], it is possible to secure the necessary stroke amount (1/15 of the nominal inner diameter) with a nominal inner diameter of 130 mm. In the case of the above-mentioned pipe, and in the case of the pipe having a nominal inner diameter of less than 130 mm, the required stroke amount could not be secured.

これに対して、同じく図6に示すように、本発明例では、公称内径80mm以上の管の場合に、可能ストローク量が必要ストローク量(公称内径の1/15)を確保することができた。これにより、切削対象とすることができる小径管の範囲を拡大することができた。 On the other hand, as shown in FIG. 6 as well, in the example of the present invention, in the case of the pipe having the nominal inner diameter of 80 mm or more, the possible stroke amount can secure the necessary stroke amount (1/15 of the nominal inner diameter). .. As a result, the range of small-diameter pipes that can be cut can be expanded.

また、本発明例では、可能ストローク量が従来例に比べて約20%増加しており、このことは、あるサイズの切削ヘッドひとつで多様な内径の管を切削することが可能となり、所持する切削ヘッドの数を減らすことで導入コストを低減できることを意味している。 Further, in the example of the present invention, the possible stroke amount is increased by about 20% as compared with the conventional example, which means that it becomes possible to cut a pipe having various inner diameters with one cutting head of a certain size. This means that the introduction cost can be reduced by reducing the number of cutting heads.

1 管
2 切削部形状
10 管内面切削装置
10X 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
21 第1油圧配管
22 第2油圧配管
23 作動油チャンバ
25 ピストン
26 楔(油圧作動力方向変更部材)
27 ロータリジョイント
28 作動油供給口
29 作動油供給路
30 バネ
41 油圧作動力
42 バネによる付随力
1 Pipe 2 Cutting Part Shape 10 Pipe Inner Surface Cutting Device 10X Pipe Inner Surface Cutting Device 11 Boring Bar 12 Cutting Head 13 Cartridge 14 Cutting Blade 15 First Guide Roller 16 Second Guide Roller 21 First Hydraulic Piping 22 Second Hydraulic Piping 23 Hydraulic Oil Chamber 25 Piston 26 Wedge (hydraulic actuating force direction changing member)
27 rotary joint 28 hydraulic oil supply port 29 hydraulic oil supply path 30 spring 41 hydraulic operating force 42 incidental force by spring

Claims (2)

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、
該切削ヘッドに配置されて前記管の径方向に移動可能なカートリッジと、
前記カートリッジの外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外周面に設置されて前記切削刃による切削面よりも径方向の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作動力を加えるための作動油が供給される作動油チャンバと、
該作動油チャンバから軸方向の油圧を受けるピストンと、
該ピストンの先端に設置され、軸方向の油圧を径方向の力に変換する油圧作動力方向変更部材である楔と
前記カートリッジを前記切削ヘッドの中心軸線に向けて径方向に引っ張る付随力を働かせるバネと、を備え、
前記楔は、前記カートリッジの内面に摺動する傾斜した摺動面を有し、切削時に、前記作動油チャンバから前記ピストンへ軸方向に加えられた油圧作動力を前記楔の傾斜面により径方向の外周側への作動力へ変換して前記カートリッジに伝達することで、前記カートリッジを径方向に動作させることを特徴とする管内面切削装置。
A boring bar that can move back and forth in the axial direction of the pipe,
A cutting head attached to the tip of the boring bar and insertable into the tube;
A cartridge arranged in the cutting head and movable in the radial direction of the pipe;
A cutting blade installed on the outer peripheral surface of the cartridge to cut the inner surface of the tube,
A guide roller that is installed on the outer peripheral surface of the cartridge, has a peripheral surface located radially closer to the center side than the cutting surface by the cutting blade, and rolls the inner surface of the pipe in the circumferential direction.
A hydraulic oil chamber that is installed inside the cutting head and is supplied with hydraulic oil for applying an operating force to the cartridge toward the outside,
A piston that receives an axial hydraulic pressure from the hydraulic oil chamber,
A wedge that is a hydraulic actuating force direction changing member that is installed at the tip of the piston and converts the hydraulic pressure in the axial direction into a force in the radial direction ,
A spring that exerts an accompanying force that pulls the cartridge in the radial direction toward the central axis of the cutting head ,
The wedge has an inclined sliding surface that slides on the inner surface of the cartridge, and at the time of cutting, a hydraulic actuating force axially applied to the piston from the hydraulic oil chamber is applied to the wedge by the inclined surface of the wedge. A pipe inner surface cutting device, characterized in that the cartridge is operated in a radial direction by converting it into an operating force to the outer peripheral side and transmitting it to the cartridge.
前記切削ヘッドに、前記管の内面を管の軸線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に記載の管内面切削装置。 The pipe inner surface cutting device according to claim 1, wherein the cutting head includes a support roller that rolls the inner surface of the pipe in the axial direction of the pipe.
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