JPH054109A

JPH054109A - 配管端面の加工方法、及びその装置

Info

Publication number: JPH054109A
Application number: JP5215691A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kurita; 真一栗田; Takahiro Hama; 高廣浜; Yasuji Sakuma; 保二佐久間; Yoshio Kanekiyo; 喜雄兼清
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1993-01-14
Also published as: DE4207790A1

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、所要切削トルクと切削反力を
低減して、小駆動力で低剛性の構成を可能とし、軽量小
型で、可搬性・作業性の良好な配管端面加工装置、及び
方法を得ることにある。【構成】回転したエンドミルの側面切削刃を配管端面の
管軸方向に任意の深さ送り込み、その後、管周方向にエ
ンドミルを移動して、端面全周の加工を行う、配管端面
の加工方法とその装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配管端面の加工方法、
及びその装置に係り、特に、プレハブや現地配管等の工
事をする際に、配管の突き合せ溶接を行う場合、ラフに
切断された配管端面の仕上げ加工、または開先加工を実
施するに好適な配管端面の加工方法、及びその装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】配管端面の加工方法としては、例えば、
交献「溶接技術VOL３６.１９８８」（日本溶接協会）記
載のパイプ端面開先加工機「ＴＭＣ型」がある。

【０００３】この配管端面の加工方法は、図４に示す様
に、刃物を回転板上に固定し、この回転板を管軸中心を
回転軸として回転させながら、配管の端面方向に送り込
み切削加工を行うものである。

【０００４】また、配管の突き合せ溶接を実施する為
に、Ｖ開先を必要とする場合は、刃物の配管端面に対す
るセット角度を変えて、開先加工を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な従来の配管端面の加工方法では、刃物の回転中心が管
軸にある為、回転軸に対する切削反力に依るモーメント
が大きく、回転板やこの回転板の回転軸の剛性を高くし
ないと、切削刃のビビリに依り、精度の良い端面加工が
出来ない問題があった。また、切削に適した切削速度が
決まっている為、高い切削反力に対して、一定の切削速
度を保つ為には、高出力のモータ等の駆動源が必要とな
り、装置重量が増加する問題があった。

【０００６】本発明は、上述の点に鑑みなされたもの
で、その第１の目的とするところは、低トルクの駆動源
で配管端面の切削加工が可能となる配管端面の加工方
法、また、第２の目的とするところは、従来方式に比較
して、低い剛性で装置を構成したも、精度の高い端面加
工を可能とし、結果的に、より軽く、可搬性，作業性の
良い配管端面の加工装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の配管端面の加工方法は、エンドミルを駆動した状態
で、その側面切削刃を配管端面の管軸方向に任意の深さ
送り込み、その後、配管の全周に渡って、切り込む様
に、エンドミル、及びエンドミルの回転駆動部をマウン
トとした回転フレームを、管軸を中心として、回わすこ
とを特徴とするものである。

【０００８】ここで、前記エンドミル側面切削刃の管軸
方向の送り深さは、エンドミル半径の１／３程度であ
り、この深さが、回転フレームを１回転して切削可能
な、配管端面の加工長さである。エンドミルの直径は１
cm弱であり、切削反力に依るモーメントも、わずかであ
り、本方式に依ると、比較的小さなトルクの電動機で
も、配管端面の切削が可能である。また、剛性を低げて
も、切削精度が確保出来る為、装置を軽量化出来る特徴
がある。

【０００９】また、配管端面とエンドミルのセット角度
を任意に変えることに依り、Ｉ形，Ｖ形の端面開先加工
が可能である。

【００１０】また、さらに、管軸に対する回転フレーム
のセット角度を任意に変えることに依り、傾斜面の端面
加工が可能である。

【００１１】

【作用】エンドミルの側面切削刃に依り、配管端面の管
軸方向に切り込みを入れる。

【００１２】この状態で、エンドミルの管軸方向の移動
を固定する。そして、次に、エンドミルを管周方向に移
動し、管端面全周に渡って切削加工を実施する。

【００１３】ここで、最初の配管端面の管軸方向に切り
込んでいる状態では、エンドミルが管周方向に移動出来
ない様にロックしておく操作を行う。１回のエンドミル
の管周方向の移動で切削可能な配管長さは、エンドミル
の直径の１／３程度が適切である為、切削長さが長い時
には、前述の工程を２回，３回と繰り返して、所要の切
削長さを得る。

【００１４】また、エンドミルの管周方向の回転面と、
管軸との角度が９０°の場合は、配管端面は、管軸に対
して直角に切削できるが、この角度を、任意に変えるこ
とにより、配管端面に傾斜角をつけることができる。こ
れは、曲がり管の工事等に有効である。

【００１５】また、エンドミルの回転駆動軸と、管軸と
の角度を９０°に保持した状態で、エンドミルを管周方
向に移動する場合は、配管の開先面はＩ形となるが、任
意の角度に設定することにより、Ｖ形の開先面を得るこ
とができる。ただし、この場合、エンドミル及びエンド
ミル駆動部をマウントする回転側フレームの回転中心
と、管軸とがほぼ一致する様にセットする。

【００１６】

【実施例】以下、図面の実施例に基づいて、本発明を詳
細に説明する。

【００１７】まず、図１から図３に基づき、配管端面加
工方法の第１の実施例について説明する。

【００１８】本発明の配管端面加工機は、図１に示す様
に、エンドミル１０と、このエンドミル１０の回転駆動
部である電動機２０と、エンドミル１０の側面切削部を
管軸方向に移動するエンドミル送り機構３０と、これら
をマウントし、配管軸を中心として回転可能に構成した
回転側フレーム４０と、この回転フレーム４０を支持
し、被切削配管１００に固定可能に構成した固定側フレ
ーム５０とから構成されている。

【００１９】エンドミル１０は、電動機２０のスイッチ
２２の起動により、減速ユニット２１を介して回転す
る。エンドミル１０の周速は、炭素鋼管の場合、２０〜
３０ｍ／min に設定する。また、スンレス鋼管等、材質
が異なる場合は、回転速度調整ボリューム２３の設定値
を変えて、適切な速度に合わせて使用する。

【００２０】次に、エンドミル送り機構３０の送りハン
ドル３１を作業者が任意にまわし、エンドミル１０を被
切削配管１００の端面１０１方向に移動し、切り込む。
この切り込み深さは、エンドミル直径の１／２〜１／３
程度とする。この動作では、回転側フレーム４０が、エ
ンドミル１０の切削反力に依り回転してしまわない様
に、回転固定ノブ４５により、回転側フレーム４０を固
定側フレーム３０に固定しておく。

【００２１】エンドミル１０の送りが終了したら、切り
込み固定ハンドル３２を回して、エンドミル１０の移動
を固定する。これは、エンドミル送り機構３０の持つガ
タ等に依り、切削面精度が低下することを防止する為に
実施する。

【００２２】次に、回転固定ノブ４５を開放し、切削ハ
ンドル４１を作業者が持ち、回転側フレーム３０を回
し、エンドミル１０を、管周方向に回転し、全周に渡っ
て端面加工を実施する。全周の切削が終了したら、回転
固定ノブ４５を再びロックし、回転側フレーム４０を、
固定側フレーム３０に固定する。

【００２３】図２に、以上の切削の手順図を示す。

【００２４】ラフな凹凸を有する被切削配管１００の端
面加工手順図である。

【００２５】ステップでエンドミル１０を回転し、ス
テップでその回転したエンドミル１０を管軸方向に移
動し、ステップで、管円方向に移動するのである。

【００２６】図３に、切削長さを長く取る場合の切削手
順図を示す。この様に深く切り込む場合には、図２に示
した加工手順を、複数回実施する。切り込み深さＺは、
前述したようにエンドミル直径の１／２〜１／３程度が
良好な切削結果が得られる。

【００２７】図４，図５に、本発明と従来例の切削反力
についての説明図を示す。

【００２８】まず、図４は、切削刃５により、端面加工
を実施する従来例である。切削に要する切削所要トルク
Ｔ_R は、主に切削抵抗Ｆと、切削刃５と管軸Ｏとの距離
Ｒとの積により決まる。また、切削刃５の管軸方向の送
りは、ネジの送り等により、手動で送り力Ｗを確保して
行う。また、切削速度は、エンドミルの周速とほぼ同じ
２０〜３０ｍ／min が適当である。

【００２９】次に、図５に本発明の切削反力について示
す。従来例と比較すると、切削所要トルクＴ_R は、切削
抵抗Ｆが小さい上に、エンドミルの半径であるＲが小さ
い為、従来例に比較すると大幅に小さい。また、管軸方
向の反力ｆも従来例に比較して小さい為、剛性を従来例
に比較して低く抑えることが出来る。

【００３０】これは、従来の切削方法では、切削刃の切
り込み深さをある程度深く取らないと、反力ｆに依る装
置回転フレームの変形等に依り、ビビリ等の問題が発生
し、この為、切削抵抗Ｆが大きくならざる得ないからで
ある。これに対して、本発明の切削方法では、エンドミ
ルの側面切削刃を利用する為、切り込み深さは、非常に
深く設定できる。これは、管円方向の送り力を作業者
が、反力にさからわぬ様適当に操作することに依り達成
され、管周方向の切り込み速度の適切値は１０〜２０cm
／min 程度である。

【００３１】図６は、配管端面加工方法の第２の実施例
を示したものである。

【００３２】該図の如くエンドミル１０の回転軸Ｅは、
切削する配管の中心軸Ｏに交点ｅを持つ。回転軸Ｅと、
中心軸Ｏは、９０°＋θの角度を保つ様に、電動機２０
と回転側フレーム４０が固定されている。この状態で、
回転側フレーム４０を回転し、エンドミル１０を管周方
向に移動し、全周に渡って移動することに依り、任意の
開先角度θの端面加工が実施できる。

【００３３】図７は、配管端面加工方法の第３の実施例
を示したものである。

【００３４】該図の如く、エンドミル１０の回転軸Ｅ
は、切削する配管の中心軸Ｏの近傍の支点ｇを面上の１
点とする平面上にあり、この平面と、配管の中心軸Ｏが
任意の角度９０°＋θで交差する様に、固定側フレーム
５０のクランプ５２が取りつけられている。この状態
で、回転側フレーム４０を回転し、エンドミル１０を管
周方向に移動し、全周に渡って移動することに依り、傾
斜角度θでの配管端面加工が実施できる。

【００３５】図８に、配管端面加工装置の第４の実施例
を示す。

【００３６】被切削配管１００の配管口径が変わった場
合は、電動機２０の中心ｍと、回転側フレーム４０の回
転中心Ｏ（管軸と一致）との位置ｌを変えて対応する。
即ち、回転側フレーム４０の電動機２０のマウント位置
ｌを長くすると、大口径配管対応に、ｌを小さくする
と、小口径配管対応となる。

【００３７】また、管口径が非常に小さい場合は、電動
機の中心ｍ′を管外周に外側に置いたｌ′の設定も出来
る。

【００３８】また、固定側フレーム５０は、クランプ５
２の交換と、配管装着ハンドル５１に依り、配管口径の
変化に対応する。

【００３９】図９に本発明のエンドミル１０の詳細を示
す。

【００４０】エンドミル１０は、ユレット１２とナット
１１により減速ユニット２１に固定されている。また、
エンドミル１０は、側面切削刃のみ使用する為、底刃は
不要である。また、側面切削刃長さｋは、被切削管の板
厚に対して、十分長いものとする。また、エンドミル１
０の刃形状は、切り粉の処理性から、ラフィングタイプ
のものが良好である。

【００４１】

【従来の効果】本発明によれば、エンドミルの側面切削
刃により、配管端面の切削を行うので、切削反力が少な
く、低トルクの駆動源で切削が可能である。また、従来
方式に比較して、装置剛性を低げられる為、軽量，小型
の可搬性と作業性に優れた配管端面の加工装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配管端面の加工装置の第１の実施例を
示す縦断面図。

【図２】本発明の配管端面の加工装置における切削手順
を示す図。

【図３】本発明の配管端面の加工装置における切削長さ
を長くする場合の手順を示す図。

【図４】従来例における切削反力の説明図。

【図５】本発明における切削反力の説明図。

【図６】本発明の配管端面の加工装置の第２の実施例を
示す装置の縦断面図。

【図７】本発明の配管端面の加工装置の第３の実施例を
示す縦断面図。

【図８】本発明の配管端面の加工装置の第４の実施例を
示す横断面図。

【図９】本発明の加工装置に使用されるエンドミルの詳
細図。

【符号の説明】

５…切削刃、１０…エンドミル、１１…ナット、１２…
ユレット、２０…電動機、２１…減速ユニット、２２…
スイッチ、２３…回転速度調整ボリューム、３０…エン
ドミル送り機構、３１…送りハンドル、３２…切り込み
固定ハンドル、４０…回転側フレーム、４１…切削ハン
ドル、４５…回転固定ノブ、５０…固定側フレーム、５
１…配管装置ハンドル、５２…クランプ、１００…被切
削配管、１０１…端面。

フロントページの続き (72)発明者兼清喜雄東京都千代田区神田駿河台四丁目３番地日立テクノエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配管切断後の配管端面の仕上加工を行う加
工方法において、回転エンドミルの側面切削刃を配管端
面の管軸方向に任意の深さ送り込み、その後、配管端面
の管周に添ってエンドミルを移動し、端面全周の加工を
行うことを特徴とする配管端面の加工方法。
【請求項２】前記エンドミルの回転軸は、切削する配管
の中心軸に支点を持ち、このエンドミルの回転軸と、配
管の中心軸が一定の角度を保持した状態で、エンドミル
の回転軸が配管の中心軸の廻りを回転して、エンドミル
の側面切削刃に依る切削加工を、配管端面の全周に渡っ
て行うことを特徴とする請求項１記載の配管端面の加工
方法。
【請求項３】前記エンドミルの回転軸は、切削する配管
の中心軸の近傍の支点を面上の１点とする平面上にあ
り、この平面と、配管の中心軸が任意の角度で交差する
様に、エンドミルの側面切削刃に依る切削加工を、配管
端面の全周に渡って行うことを特徴とする請求項１記載
の配管端面の加工方法。
【請求項４】配管切断後の配管端面の仕上加工を行う配
管端面の加工装置において、エンドミルと、このエンド
ミルの回転駆動部と、前記エンドルミの側面切削刃部を
管軸方向に移動するエンドミル送り機構と、前記エンド
ミルの回転駆動部とエンドミル送り機構をマウントし、
配管中心を軸として回転可能に構成した回転側フレーム
と、該回転側フレームを支持し被切削配管に固定する固
定側フレームとから構成され、前記エンドミル送り機構
により、エンドミルの側面切削部を管軸方向に移動し、
配管端面の管軸方向に任意の深さに切り込み、その後、
前記回転側フレームを、管軸を中心として回転させ配管
端面の全周を切削することを特徴とする配管端面の加工
装置。
【請求項５】前記エンドミルの送り機構とエンドミルの
回転駆動部は、前記回転側フレーム上で、配管中心に対
する回転半径の任意設定が可能に構成し、任意の口径の
配管端面の全周に渡って、切削を行うことを特徴とする
請求項４記載の配管端面の加工装置。
【請求項６】前記エンドミルの回転駆動部は、エンドミ
ルのチャック部と、電動機と、動力伝達駆動部とから成
り、該電動機の回転数は、切削対象とする配管の材質板
厚に依って、変速可能なことを特徴とする請求項４記載
の配管端面の加工装置。