JPH0713924Y2 - 管の内壁の倣い切削装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、シームレス鋼管等の管の内面を倣い切削する
ための装置に関する。

〔従来の技術〕

シームレスパイプ等の鋼管は、その用途によっては、圧
延時に生じる内面の微小疵やしわ疵を除去する必要があ
り、そのためグラインダーによる研削が行われていた。
しかしながら、グラインダーによる研削では能率が悪
く、バイトによる連続内面切削が試みられるようになっ
た。

一方、鋼管の切削刃による内外面、あるいは面取りの加
工は、例えば、特公昭46-20439号公報，特開昭55-90201
号公報，実開昭57-13121号公報等に開示されている。

ところが、シームレスパイプは、その製作工程上偏肉や
僅かな曲がりによって外径と内径が偏心したり、時には
パイプの内壁の形状は必ずしも真円ではないという問題
がある。しかも、シームレスパイプは、APIという厳し
い規格によって、外径，肉厚及び肉厚の差等が規制され
ている。これに対し、主として切削後の真円度の維持を
目的とした上記の従来の切削刃による加工法をそのまま
適用した場合には、パイプ内径が上述のように撓みや断
面の歪等により真円でないため、部分的な削り過ぎ或い
は空削りによる切削不足を生じてAPI規格を満足し得な
いという結果になっていた。したがって、従来はシーム
レスパイプには切削刃による切削は適合し得ないという
ことで、上述したとおり専らグラインダーによる目視研
削が行われていた。

このような問題に対して、鋼管の内壁の形状に倣ってボ
ーリングヘッドを進ませながら内壁の切削加工を行う装
置を、本出願人は特願昭63-292154号として提案した。
これは、バイトを備えたボーリングヘッドに固定シュー
及び倣いシューを設けたもので、倣いシューを管内壁に
弾性的に当ててその偏心や真円度の程度に関係なく一様
な切削代での切削を可能としたものである。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、倣いシューは常に外側へ付勢されて管の内壁
に接触し、ボーリングヘッドを管内壁に合わせた姿勢に
設定する。このため、たとえば切削加工中にバイトのチ
ップが折損したり、管内壁に喰い込んだりしたときにこ
れを交換するために、ボーリングヘッドを管から引き抜
く際に切削加工後の管の内壁に傷をつけてしまう。ま
た、新たに装着したバイトを管の中に挿入する場合で
も、チップが管の内壁に当たって傷を付けてしまい、そ
の度合は折損したチップのバイトを引き抜くときよりも
大きい。

このように、倣い機能によって良好な切削加工が行えて
も、バイトの折損事故や交換作業の際には、加工を終え
た部分に傷を付けてしまう。このため、再加工が必要と
なったり、製品として供給できない等の弊害を招いてい
た。

そこで、本考案は、ボーリングヘッドを管に対して出し
入れするときに管内壁に傷を負わせることなく加工でき
るようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、以上の目的を達成するために、管の一端を保
持してその軸線回りに回転させる回転駆動装置と、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
なボーリングヘッドとを備え、該ボーリングヘッドに管
の内壁に倣うシューを複数設けた倣い切削装置であっ
て、前記ボーリングヘッドに設ける切削刃の近傍に、前
記管の内壁へ向けて移動する可動シューを配置し、該可
動シューの対向位置に駆動装置によって出没自在とした
保持体を有する倣いシューを配置し、該保持体の後退に
よる上記可動シューの移動による管への押圧力の反力に
よって前記切削刃を管の内壁から引き外し可能としたこ
とを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面に示す実施例により本考案の特徴を具体的に
説明する。

第１図は本考案の倣い切削装置の要部を示す縦断面図、
第２図は第１図のI-I線矢視位置における断面図であ
る。

倣い切削装置は第４図に示す加工装置の中に一体に組み
込まれている。図において、ベッド20の一端に回転駆動
装置21が配置され、この回転駆動装置21の駆動軸21aに
設けた面板22のチャック22aによって鋼管Ａが支持され
ている。ベッド20の上面には、駆動軸21aの軸線と平行
となるようにガイドレール20aが設けられ、このガイド
レール20aに沿って移動可能な管支持枠23及び鋼管Ａの
内面切削のための送り装置24がそれぞれ配置されてい
る。管支持枠23は鋼管Ａを通してこれを回転自在に支持
するためのものである。また、ベッド20の内部にはスク
リュー軸25を内蔵し、これに噛み合うピニオン24aを送
り装置24に設ける。そして、スクリュー軸25を駆動装置
（図示せず）により回転させると、スクリュー軸25とピ
ニオン24aとのネジ歯車機構によって、送り装置24が図
において左右に移動する。

送り装置24には、鋼管Ａの軸線にほぼ一致する姿勢の軸
線を持つようにボーリングバー１が取り付けられる。こ
の取付においては、鋼管Ａに対する着脱を容易にしたり
装置の保護を図るために、フローティングホルダ24bを
送り装置24に備えることが好ましい。また、送り装置24
の走行によるボーリングバー１の送りのほか、装置自体
に送り機構を備えてボーリングバー１を繰り出せるよう
にすれば、切削点のストロークを長くすることができ
る。

ボーリングバー１の先端には、鋼管Ａの中に入り込んで
その内壁を切削するボーリングヘッド２が取り付けられ
ている。

ボーリングヘッド２の外径は鋼管Ａの内径よりも十分に
小さく、先端から距離をおいてバイト３を切削刃として
周面に設けそのチップ3aによって鋼管Ａの内壁を切削す
る。また、ボーリングヘッド２の先端の周面には可動シ
ュー4,固定シュー５及び倣いシュー６がそれぞれ設けら
れる。これらの可動，固定シュー4,5及び倣いシュー６
はいずれも超硬合金製であり、可動シュー４と倣いシュ
ー６はボーリングヘッド２の直径方向に位置し、固定シ
ュー５はこれら可動，倣いシュー4,6を結ぶ線分と直交
して配置されている。

固定シュー５は、第２図に示すようにボーリングヘッド
２の周面にその倣いヘッド5aを突出させて埋め込まれ、
ボルト5bによって固定されている。また、可動シュー４
は、ボーリングヘッド２の周面に形成した保持溝2aにそ
の倣いヘッド4aを突出させて組み込まれ、ボルト4bによ
って拘束されている。このボルト4bは、可動シュー４が
第２図の状態から半径方向外側へ少し移動できるように
遊び4dを持って可動シュー４を拘束している。

一方、倣いシュー６は倣いヘッド6aをボルト6bによって
保持体6cに一体化したものとして構成され、ボーリング
ヘッド２の周面から半径方向に出没可能に組み込まれて
いる。保持体6cの縦断面形状は第２図のようにＴ字状で
あり、ボーリングヘッド２には保持体6cを半径方向に移
動可能とするために、外周面から中心に向けシュー収納
部2b,スプリングチャンバ2c及びガイドチャンバ2dを形
成している。これらの収納部2b及びチャンバ2c,2dは同
軸上に形成され、ガイドチャンバ2dは反対側の周面に設
けた可動シュー４の保持溝2aに連通している。すなわ
ち、ボーリングヘッド２に装着する可動シュー４及び倣
いシュー６は、ガイドチャンバ2dによってそれぞれの一
面が向かい合う位置関係に組み込まれる。

シュー収納部2bは、倣いヘッド6aがボーリングヘッド２
の周面から中心側へ没する程度の深さを持っている。そ
して、このシュー収納部2bに摺動可能に嵌め込まれた保
持体6cの先端部は、ボルト７によって拘束されている。
このボルト７は、保持体6cがボーリングヘッド２の半径
方向へ移動可能となるように、保持体6cに開けた孔6dを
挿通してそのヘッド7aによって保持体6cを拘束する。ま
た、スプリングチャンバ2cには皿バネ等のスプリング８
が収納され、その一端を保持体6cの先端側に当ててこの
保持体6cをボーリングヘッド２から突き出る方向へ付勢
している。このような構成により、保持体6cはボーリン
グヘッド２の半径方向へ移動可能であり、スプリング８
の付勢力を利用して倣いヘッド6aを鋼管Ａの内壁に突き
当てると共にスプリング８の弾性力によって内壁に倣わ
せることができる。

更に、保持体6cがガイドチャンバ2d内に位置する部分に
は、テーパ孔９がボーリングヘッド２の軸線方向に開け
られている。そして、このテーパ孔９の中に嵌まり込ん
で保持体6cをボーリングヘッド２の半径方向に動かすた
めの駆動ロッド10がボーリングヘッド２に組み込まれて
いる。

駆動ロッド10はその先端部にテーパ面10aを形成すると
共に基端部に大径のピストン部10bを設け、このピスト
ン部10bをボーリングヘッド２内に形成したチャンバ11
内に摺動自在に組み込んでいる。そして、チャンバ11内
にはスプリング11aが収納され、その一端をピストン部1
0bに当てることによって駆動ロッド10を第１図において
右側に付勢している。また、駆動ロッド10を保持体6c方
向へ移動させるための油圧式の駆動シリンダ12がボーリ
ングヘッド２に内蔵されている。駆動シリンダ12のアク
チュエータ12aは、ピストン部10bに突き当たり、アクチ
ュエータ12aを進出させると駆動ロッド10がテーパ孔９
の中に押し込まれる。また、作動流体による駆動力を解
除すると、スプリング11aの付勢力によって駆動ロッド1
0は保持体6cから離れる方向へ移動する。

なお、駆動ロッド10のテーパ面10aには保持体6cのテー
パ孔９と同じ傾斜を持たせ、第１図において駆動ロッド
10の進退動作によって、保持体6cが出没できるようにし
ておく。また、駆動シリンダ12は油圧式に限らず空気圧
式等の各種の流体シリンダが採用でき、そのほかにレシ
プロ式の機関を用いてもよい。

また、保持体6cを外側へ付勢するスプリング８は、複数
枚の皿バネを配列一体化したもので、倣いシュー６に与
える付勢力の大きさに応じて枚数やバネ定数の異なるも
のを採用する。スプリング８の付勢力の調整や倣いヘッ
ド6aの突き出し量の設定は、ボルト７の螺合量によって
行なう。すなわち、付勢力を大きくしたり倣いヘッド6a
の突き出し量を小さくするときは、ボルト７を深くねじ
込み、逆の条件を与えるときは、螺合を緩めるように取
り扱えばよい。一方、可動シュー４の移動ストロークも
同様にボルト4bによる遊び4dの大きさを変えることで変
更できる。すなわち、ボルト4bの螺合を小さくして遊び
4dを大きくすれば、可動シュー４のストロークも大きく
なる。この可動シュー４の下面に保持体6cの一端に設け
た調整ネジ6eが当たることで可動シューは４は押し上げ
られる。調整ネジ6eの位置を変えることによって可動シ
ュー４のストロークを変化させることができ、鋼管Ａの
内径に対応させることができる。

ここで、ボーリングヘッド２を駆動ロッド10を後退させ
た状態で鋼管Ａに挿入したときには、第２図のように可
動シュー4,固定シュー５及び倣いシュー６はそれぞれ鋼
管Ａの内壁に突き当たる。なお、図示では倣いシュー６
は大きく突き出ているが、鋼管Ａの中に挿入したときに
はスプリング８が収縮してボーリングヘッド２の中心側
へ移動して管の内壁に当接している。この切削のとき、
チップ3aの近傍に位置する可動シュー４はチップ3aに対
するスペーサとして機能し、チップ3aと鋼管Ａの内壁と
の間に或る一定の距離をこの可動シュー４によって保持
してチップ3aが切削面に切り込み過ぎることを防ぐ。ま
た、切粉の逃げやチップ3aへの噛み込みの防止のために
も、可動シュー４のスペーサ機能は有効である。このよ
うに、可動シュー４は特にチップ3aによる切削に必要な
条件を造りだすものとなる。

また、固定シュー５は、倣いシュー６も含めて３点支持
でボーリングヘッド２と鋼管Ａの内壁とを接触させる役
割を果たす。すなわち、鋼管Ａの内壁を真円と仮定した
とき、管Ａの中でボーリングヘッド２が同軸上で芯がず
れることなく相対回転させるためには、少なくとも３点
支持とすることが好ましいからである。そして、この固
定シュー５は先行する切削点に対して90度中心角がずれ
ているので、チップ3aによる主切削力を受けるものとも
なる。

更に、倣いシュー６は、スプリング８の付勢力によって
常に倣いヘッド6aが鋼管Ａの内壁に押し付けられてい
る。このため、鋼管Ａが第２図の矢印方向へ回転すると
きには、鋼管Ａの内壁の周方向の形状変化に対応してス
プリング８の弾性変形によって倣いシュー６が出没す
る。したがって、鋼管Ａの内壁が真円でなかったり凹凸
があったりしても、倣いシュー６は内壁に倣って出没
し、バイト３のチップ3aを常に鋼管Ａの内壁に一定の圧
力で押し付けることができる。

このように倣いシュー６を設けたことにより、鋼管Ａの
内壁が偏心円であったり真円度が低いものであっても、
ボーリングヘッド２による切削が可能となる。

以上の構成を持つ切削装置を用いて鋼管Ａの内壁を切削
する要領を第４図によって説明する。

まず、送り装置24を右に移動させてボーリングヘッド２
を退避位置にセットしておき、鋼管Ａを鋼管支持枠23に
通すと共に一端を面板22のチャック22aで保持する。こ
の後、回転駆動装置21を作動させて面板22を回転させ、
これと同時に駆動シリンダ12を作動させてアクチュエー
タ12aを進出させ、倣いヘッド6aをボーリングヘッド２
の周面から埋没させた状態で送り装置24を左側に一定速
度で移動させる。送り装置24の移動によってボーリング
ヘッド２が鋼管Ａの中に挿入された後、アクチュエータ
12aを後退させると、倣いヘッド6aが突出し、鋼管Ａの
回転とボーリングヘッド２の送りとによってバイト３が
鋼管Ａの内壁を切削してゆき、内壁の切削加工が行われ
る。

切削過程では、既に述べたように、倣いシュー６によっ
て鋼管Ａの内壁の形状に倣ってボーリングヘッド２が鋼
管Ａの中に保持される。つまり、内壁が偏心していたり
真円でない場合でも、ボーリングヘッド２は常に内壁を
基準として鋼管Ａの中での位置が決められる。このた
め、バイト３による切削代は内壁の全周に亘って一定と
なり、空切削や切り込み過ぎ等のない一様な切削が可能
となる。また、このような切削は、鋼管Ａの縦断面形状
に対してのみだけでなく、軸線方向へ撓み等が生じてい
ても可能である。これは、倣いシュー６によるボーリン
グヘッド２が鋼管Ａの中を撓みに倣いながら進むことが
できるからである。

このように、鋼管Ａの中をその内壁に倣って進むボーリ
ングヘッド２によって切削でき、従来のグラインダによ
る加工方法に比べると、大幅に作業時間が短縮され、生
産性の向上が可能となる。また、内壁を一様な切削代で
切削するので、表面粗さも低く抑えることができる。

ボーリングヘッド２を鋼管Ａに出し入れするときは、倣
いヘッド6aが邪魔になったりバイト３のチップ3aが内壁
に傷を付けないように倣いヘッド6aの位置を調整する。
この調整は駆動シリンダ12のアクチュエータ12aを進退
させ、倣いシュー６の保持体6cを動かすことによって行
う。すなわち、第１図においてアクチュエータ12aを進
出させると、駆動ロッド10が保持体6cのテーパ孔９の中
を進み、そのテーパ面10aによって保持体6cをボーリン
グヘッド１の中心側へ移動させる。この操作により、倣
いヘッド6aの全体が中心側へ移動し、ボーリングヘッド
１の外径を小さくすることによって、バイト３や倣いヘ
ッド6aが鋼管Ａの内壁に引っ掛かることなく速やかに作
業できる。なお、アクチュエータ12aのストロークは、
保持体6cに設けた調整ネジ6eが可動シュー４の遊び4dか
ら若干少ない程度押し上げ得るように制御する。第３図
は切削加工後にボーリングヘッド２を鋼管Ａから引き抜
く操作を示す概略図である。同図（ａ）は、チップ3aが
鋼管Ａの内壁に接触して切削可能な状態であり、このと
きは倣いシュー６が突出しており可動シュー４も鋼管Ａ
の内壁に接触している。なお、図示していない固定シュ
ー５も同様に内壁に接触しており、また図では説明を判
りやすくするために可動シュー４は内壁から離れてい
る。そして、鋼管Ａとボーリングヘッド２の芯は図示の
ようにｅの大きさの隙間が生じており、その軸線を一点
鎖線で示している。

切削終了後には、駆動シリンダ12を作動してアクチュエ
ータ12aを第１図において保持体6c側へ進出させ、駆動
ロッド10のテーパ面10aと保持体6cのテーパ孔９とによ
って、倣いヘッド6aがボーリングヘッド２の周面から埋
没し得るよう保持体6cを中心側へ移動させる。一方、鋼
管Ａは鋼管支持枠23等によってそのレベルが変化しない
ように設定されているので、倣いシュー６が鋼管Ａの内
壁を押す反力がなくなると、フローティングホルダ24b
に支持されたボーリングヘッド２の芯が図示のように鋼
管Ａの芯と一致する。これにより、チップ3aと鋼管Ａの
内壁との間にもｅの大きさの隙間が生じる。このよう
に、倣いシュー６を中心側へ移動させれば、チップ3aが
鋼管Ａの内壁に接触しないように設定される。したがっ
て、この状態でボーリングヘッド２を引き抜けば、チッ
プ3aが切削加工済みの鋼管Ａの内壁に傷を付けることが
なく、内壁の保護が図られる。

また、切削中にバイト３のチップ3aが折損等により鋼管
Ａの内壁に喰い込んで、これを交換する場合は、第３図
（ｂ）に図示するように、さらに保持体6cを中心側へ移
動させることによって、調整ネジ6eが可動シュー４の下
面に当たって、可動シュー４は外側へ押し出され鋼管Ａ
の内壁を押す。

これにより、チップ3aは鋼管Ａの内壁から引き外され、
引っ掛かりのなくなったボーリングヘッド２は鋼管Ａの
芯側へ振れる。

この後、倣いヘッド6aがボーリングヘッド２の周面から
突出しない状態まで保持体6cを戻すことで、鋼管Ａとボ
ーリングヘッド２の芯は一致する。

次に、前記のような引き抜きを行えばよい。

そして、新たなチップ3aをバイト３に装着した後には、
ボーリングヘッド２を鋼管Ａに挿入し、ボーリングヘッ
ド２が切削加工位置に到達したら、鋼管Ａを回転させ、
駆動ロッド10を後退させて第３図（ａ）のように切削可
能な状態に設定する。この設定により、ボーリングヘッ
ド２を鋼管Ａの中に挿入していくとき、チップ3aが鋼管
Ａの内壁に接触しないので、内壁に傷を付けることはな
い。

このように、ボーリングヘッド２を鋼管Ａに出し入れす
るときには、チップ3aが鋼管Ａの内壁に接触しないよう
に設定できる。

このため、切削加工後にボーリングヘッド２を引き抜い
たり、バイト３やチップ3aの交換作業の場合でも、切削
加工を施した鋼管Ａの内壁に傷を付けることがない。ま
た、加工前にセットする場合でも、倣いシュー６を収縮
させるように動かすので、鋼管Ａへの挿入作業も楽に行
える。

〔考案の効果〕

以上に説明したように、本考案では、鋼管等の管の内壁
の形状に倣ってボーリングヘッドを進ませながら内壁を
切削加工でき、管の外径と内径が偏心していたり管の内
壁の形状が真円でなかったりしても、管の内壁に沿って
一様な切削代での切削を行うことができる。また、駆動
装置により倣いシューをボーリングヘッド内に後退させ
ることができるので、切削刃が管の内壁に接触しない状
態に設定できるので、ボーリングヘッドを管に出し入れ
するとき、管の内壁に傷を付けることがない。このた
め、切削刃が加工中に折損して交換する場合でも、特
に、切削刃が管の内壁に喰い込んだ状態になっても、そ
の切削刃の近傍に設けた可動シューを外側へ押し出すこ
とにより、円滑に対処できるので、切削加工を施した管
の内壁に外傷等を与えることがなく、作業性が向上する
上、良好な製品が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の倣い切削装置の要部を示す縦断面図、
第２図は第１図のI-I線矢視位置での断面図、第３図は
可動シューによるチップと鋼管の相対位置の変化を示す
概略図、第４図は加工設備の全体図である。 1:ボーリングバー、2:ボーリングヘッド 3:バイト、3a:チップ（切削刃） 4:可動シュー、4b:ボルト 4d:遊び、5:固定シュー 5b:ボルト、6:倣いシュー 6a:倣いヘッド、6b:ボルト 6c:保持体、6d:孔 6e:調整ネジ 7:ボルト、7a:ヘッド 8:スプリング、9:テーパ孔 10:駆動ロッド、10a:テーパ面 10b:ピストン部 11:チャンバ、11a:スプリング 12:駆動シリンダ、12a:アクチュエータ 21:回転駆動装置、21a:駆動軸 22:面板、22a:チャック 23:鋼管支持枠、24:送り装置 24a:ピニオン 24b:フローティングホルダ 25:スクリュー軸、A:鋼管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 三浦 一政 福岡県北九州市小倉南区中曽根東３丁目２ ―24 (56)参考文献 特開 昭57−168811（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−26412（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−139108（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−90201（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−17109（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−90201（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭46−20439（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】管の一端を保持してその軸線回りに回転さ
   せる回転駆動装置と、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ボーリングヘッドとを備
   え、該ボーリングヘッドに管の内壁に倣うシューを複数
   設けた倣い切削装置であって、前記ボーリングヘッドに
   設ける切削刃の近傍に、前記管の内壁へ向けて移動可能
   な可動シューを配置し、該可動シューの対向位置に駆動
   装置によって出没自在とした保持体を有する倣いシュー
   を配置し、該保持体の後退による上記可動シューの移動
   による管への押圧力の反力によって前記切削刃を管の内
   壁から引き外し可能としたことを特徴とする管の内壁の
   倣い切削装置。