JPH07156008A - 管の切削加工装置とその加工ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】管内面を精度良く、高効率に加工する管の切削
加工装置を提供する。 【構成】管１に対して外面側から前記管１を加工する第
１の切削工具１３を三次元方向に移動自在に外面加工ヘ
ッド８に保持して前記第１の切削工具１３に第１の駆動
力伝達機構を介して第１の工具駆動力を第１の駆動機構
から付与する切削加工装置を備えた設備において、前記
管１の内面側に挿入されて前記管１内面側を加工する第
２の切削工具２０を保持する内面加工ヘッド１９と、前
記外面加工ヘッド８と前記内面加工ヘッド１９との相互
に着脱手段３１と、第２の工具駆動力を前記内面加工ヘ
ッド１９の第２の切削工具２０に伝える第２の駆動力伝
達機構と、前記第２の駆動力伝達機構に接続された第２
の駆動機構とを具備した管の切削加工装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は管の切削加工装置に係
り、特に管の内面に複雑な形状の面を、精度良く、高効
率に加工を行うに好適な管内面加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、特開平2−218501 号に記
載のように、長尺管に切欠き部をあらかじめ加工してお
き、長尺管外面側に置かれた往復台上の刃物台に固定さ
れた刃物を切欠き部を通して長尺管の内面に当て、往復
台を往復運動させる事により長尺管の内面の加工対象面
に作用させ、対象面の加工を行っている。

【０００３】なお、この種の加工を目的とした装置とし
て関連するものには、特開平2−15909号，特開平2−298
416 号等が挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、長
尺管の内面を加工する刃物を固定する刃物台が長尺管の
外面側に置かれているため、加工面と刃物台の距離が大
きくなり、刃物のシャンクが長くなるため、ビビリが生
じやすく、加工面の加工精度，面粗さを確保する上で問
題があった。

【０００５】また、上記従来技術では、予め別装置にて
切欠き部を加工しておく必要があり、切欠き部を加工し
た後上記加工装置へ段取りするため、加工された切欠き
部と刃物との位置合わせに多くの手間を要した。

【０００６】さらに、上記従来技術では、装置構成上加
工出来る面形状が単純な形状に限定されるばかりでな
く、回転切削工具が使用出来ず、刃物がバイトに限られ
るため、加工効率を向上する上でも障害となった。

【０００７】本発明の主目的は、管に切欠き部を加工
し、切欠き部周辺の内面に複雑な形状の面を、滑らか
に、精度良く、高効率に加工する管内外面加工装置を提
供することにあり、他の目的は、その加工装置に適用で
きる管内面加工ヘッドを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記主目的を達成するた
めの第１手段は、管に対して外面側から前記管を加工す
る第１の切削工具を三次元方向に移動自在に外面加工ヘ
ッドに保持して前記第１の切削工具に第１の駆動力伝達
機構を介して第１の工具駆動力を第１の駆動機構から付
与する切削加工装置を備えた設備において、前記管の内
面側に挿入されて前記管内面側を加工する第２の切削工
具を保持する内面加工ヘッドと、前記外面加工ヘッドと
前記内面加工ヘッドとの相互に着脱手段と、第２の工具
駆動力を前記内面加工ヘッドの第２の切削工具に伝える
第２の駆動力伝達機構と、前記第２の駆動力伝達機構に
接続された第２の駆動機構とを具備した管の切削加工装
置である。

【０００９】他の目的を達成するための第２手段は、フ
ライス盤への固定手段と、前記フライス盤の工具駆動力
を回転入力として上方から受け入れる歯車機構と、前記
歯車機構の回転出力側に備えられて回転式切削工具を上
向きに受け入れる着脱装置とを備えた管内面加工ヘッド
である。

【００１０】

【作用】上記第１手段によれば、管内面の加工を行う切
削工具は管内側の挿入された内面加工ヘッドに保持され
るため切削工具のシャンクを長くする必要が無く、更に
前記内面加工ヘッドは外面加工ヘッドと連結されている
ためビビレが生じにくく、加工面の加工精度，面粗さの
確保が容易となる。

【００１１】また、前記外面加工ヘッドを三次元方向に
移動して任意に位置決めすことにより、前記外面加工ヘ
ッドに連結された内面加工ヘッドに保持された切削工具
を管内面に作用し、管内面に任意の形状の面を加工する
ことが出来る。

【００１２】上記第２手段によれば、歯車機構の出力側
に切削工具を固定して管内に入れ、内面加工ヘッドをフ
ライス盤に固定して保持させる。フライス盤の工具回転
駆動力を上方から受け入れて歯車機構を介して切削工具
に回転駆動力を与える。切削工具は上方から歯車機構に
接続されて上向きに成っているから、切削工具は管内面
の上面を切削加工できるに至る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図面に基づき以下
に説明する。

【００１４】図１から図６に示した実施例は以下の通り
である。

【００１５】加工対象となる管１は、管１の周方向の回
転角度割出しを行う割出し駆動モータ２により位置決め
される割出し機構３に両端を支持され、管１を支持した
２つの割出し機構３は管１を軸方向に位置決めする左右
送り駆動モータ４により駆動される左右送りテーブル５
に搭載され、左右送りテーブル５のベースとなるベッド
６にはコラム７が設置され、コラム７には管１に対し外
面加工ヘッド８を前後方向に位置決めする前後送り駆動
モータ９により駆動される前後送り台１０、さらに前後
送り台１０には外面加工ヘッド８を上下方向に位置決め
する上下送り駆動モータ１１により駆動される上下送り
台１２が配置され、上下送り台１２には外面加工ヘッド
８が搭載されている。

【００１６】また、外面加工ヘッド８は複数の工具１３
類を保持する複数の工具マガジン１４を有し、各々の工
具マガジン１４に保持された工具１３類は、割出し駆動
モータ１５により位置決めされる自動工具交換装置１６
により選択され、管１に加工を行う加工準備位置に割出
しされる。以上の構成により、制御装置１７の指令によ
り選択され、加工準備位置に割出しされた工具１３は、
主軸モータ１８により回転駆動され、さらに、制御装置
１７の指令により各駆動モータ２，４，９及び１１を複
合動作し、管１の外面の任意の位置に工具１３を位置決
めすることが出来る。

【００１７】また、作業目的により複数の工具１３を順
次選択して使用するこにより、管１に対して多様な加工
を行うことができる。

【００１８】ここで、自動工具交換装置１６上の工具マ
ガジン１４の一つには、内面加工ヘッド１９に保持され
たエンドミル２０に対して主軸モータ１８の回転駆動力
を伝達するスプライン軸２１が保持され、さらに、内面
加工ヘッド１９に設けられた連結部２３と連結固定され
る連結部２２が設けられている。

【００１９】また、ベッド６に隣接して油圧シリンダー
２４により駆動され、管１の端面から内面加工ヘッド１
９を連結位置にサポート２５を介して挿入する挿入機構
２６が配置されており、前記連結位置では、自動工具交
換装置１６上の工具マガジン１４に保持された連結部２
２上のスプライン軸２１は、内面加工ヘッド１９上に設
けられたスプライン穴２７に挿入嵌合され、同時に連結
部２２と内面加工ヘッド１９の連結部２３は連結固定さ
れる。

【００２０】スプライン穴２７にはギヤ（歯車機構によ
る回転駆動力伝達機構）を介して回転式切削工具として
のエンドミル２０が取付けられており、これにより駆動
機構としての主軸モータ１８の回転駆動力が内面加工ヘ
ッド１９に保持されたエンドミル２０に伝達され、エン
ドミル２０は回転駆動される。

【００２１】このエンドミル２０は、ギヤ３４の中に上
方から差し込まれて上向きとされ、ねじ５０によりギヤ
３４と一体にされる。

【００２２】エンドミル２０を交換する際には、そのね
じ５０をゆるめてギヤ３４から抜き出す。

【００２３】また、前記連結動作により、内面加工ヘッ
ド１９は連結部２２，連結部２３により工具マガジン１
４を介して外面加工ヘッド８に連結固定されており、サ
ポート２５に自在機構２８を設けることにより、外面加
工ヘッド８の各駆動モータ２，４，９及び１１の複合動
作により管１の内面の任意の位置に内面加工ヘッド１９
に保持されたエンドミル２０を位置決めすることが出来
る。

【００２４】内面加工ヘッド１９は、管１内に入れられ
て管軸方向へ加工位置にまで或いは加工位置から管端ま
で移動させられるが、その移動時に管内面に傷をつけな
いよう複数個のフリーベアリング５１が内面加工ヘッド
１９下面に回転自在に装備されている。

【００２５】図３は本発明に係る工具マガジン１４上の
連結部２２，内面加工ヘッド１９上の連結部２３の連結
前の状態を示し、図４は連結後の状態を示す。

【００２６】外面加工ヘッド８に取り付けられた複数の
工具マガジン１４の一つにはスプライン軸２１が保持さ
れると共に、結合角穴２９を有する連結部２２が設けら
れており、また、内面加工ヘッド１９上には油圧シリン
ダー３０で動作し、結合角穴２９と結合する結合角ピン
３１を持った連結部２３が設けられている。

【００２７】このピン３１によるフライス盤への固定手
段は、油圧シリンダー３０で着脱自在化されている。

【００２８】また、内面加工ヘッド１９にはスプライン
軸２１が挿入されるスプライン穴２７をフライス盤の工
具駆動力を受け入れる為に中心に持ったギヤ３２、さら
に、ギヤ３２と噛み合うギヤ３３を介しギヤ３４が設け
られており、ギヤ３４の回転軸上にはギヤ３４により回
転駆動されるエンドミル２０が取付けられている。図５
は本発明に係る内面加工ヘッド１９のサポート２５に設
けた自在機構２８の平面図、図６は同正面図を示す。

【００２９】サポート２５の中間部には前後送り方向及
び上下送り方向と平行な方向にリニアーガイド３５，３
６を設け、サポートベース３７に対してサポートフレー
ム３８を同一平面上で任意の位置に置くことが出来る。

【００３０】これにより、サポート２５に支持された内
面加工ヘッド１９は外面加工ヘッド８の動作に合わせ従
動することが可能となる。

【００３１】尚、バネ３９及びバネ４０は連結部２２及
び連結部２３が非連結時、内面加工ヘッド１９の位置を
連結位置に保つための位置保持用である。

【００３２】次に、本発明により構成された管内外面加
工装置の動作について説明する。

【００３３】左右送りテーブル５上の割出し機構３にセ
ットされた管１に対し、制御装置１７の指令値により、
割出し駆動モータ２，左右送り駆動モータ４，前後送り
駆動モータ９及び上下送り駆動モータ１１を位置決め駆
動し、更に、制御装置１７により自動工具交換装置１６
を動作し、工具マガジン１４に保持された工具１３を選
択し、管１の加工位置上方の加工準備位置に工具１３を
位置決めする。

【００３４】次に、主軸モータ１８により工具１３を回
転駆動した後、各駆動モータ２，４，９及び１１を複合
動作することにより、管１の加工位置に外面から工具１
３を作用し、切削加工を行い、切欠き部４２を形成した
後、再び前記加工準備位置に戻り、主軸モータ１８を停
止し、工具１３の回転を停止する。

【００３５】内面側の加工にあたり、まず、挿入機構２
６の油圧シリンダー２４を動作し、管１の端面から挿入
してある内面加工ヘッド１９を前進し、連結位置に位置
決めする。

【００３６】次に、制御装置１７により、自動工具交換
装置１６を動作し、スプライン軸２１を持った工具マガ
ジン１４を加工準備位置に選択し、割出しする。

【００３７】次に、各駆動モータ２，４，９及び１１を
動作し、切欠き部４２を通して工具マガジン１４に保持
されたスプライン軸２１を内面加工ヘッド１９上のスプ
ライン穴２７に挿入嵌合する。

【００３８】その後、油圧シリンダー３０により結合角
ピン３１を結合角穴２９に結合することにより、内面加
工ヘッド１９は外面加工ヘッド８に結合される。

【００３９】以上の動作の後、主軸モータ１８により内
面加工ヘッド１９に保持されたエンドミル２０を回転駆
動し、各駆動モータ２，４，９及び１１を複合動作する
ことにより、管１の内面加工位置にエンドミル２０を作
用し、切削加工を行う。

【００４０】加工終了後は主軸モータ１８を停止し、再
び結合位置に戻り、油圧シリンダー３０により結合角ピ
ン３１を結合角穴２９から抜き出し、内面加工ヘッド１
９と外面加工ヘッド８の結合を解除し、外面加工ヘッド
８を加工準備位置に戻した後、挿入機構２６の油圧シリ
ンダー２４を動作し、連結位置から内面加工ヘッド１９
を後退させ、一連の動作を終了する。

【００４１】必要な場合は以上の動作を繰返すことによ
り管１に複数の加工を行うことが可能となる。

【００４２】ここで、内面加工ヘッド１９のスプライン
穴２７とエンドミル２０の位置関係は、加工する管１の
内面加工を附す形状と切欠き部４２の幾何学的位置関係
に合わせ、予め設定しておく。

【００４３】上記実施例は汎用のベット形フライス盤に
挿入機構２６，サポート２５，自在機構２８，内面加工
ヘッド１９，連結部２３，スプライン穴２７，スプライ
ン軸２１及び連結部２２を付加することで構成すること
が出来るため、装置製作費を低減することが可能とな
る。

【００４４】また、エンドミル２０に総形フライスを用
いることにより、管１の内面に更に複雑な形状の面加工
を附すことが可能となる。

【００４５】さらに、加工を付す管１の内径が切削工具
駆動モータを収納出来る程度の大きさを持つ場合には、
前記装置構成において、内面加工ヘッド１９内にエンド
ミル駆動モータを収納する事も可能となる。

【００４６】この場合には、連結部２２及び連結部２３
に切削工具駆動力を伝達するスプライン軸２１及びスプ
ライン穴２７が不要となる事は言を待たない。

【００４７】また、加工を付す管１の内径に切削駆動モ
ータを収納出来ない場合には、挿入機構２６部付近に切
削工具駆動モータを設け、サポート２５に駆動シャフト
を付加し、内面加工ヘッド１９へ切削工具駆動力を伝達
する事も可能となる。

【００４８】この場合、駆動シャフトにユニバーサルジ
ョイントを設ける事により切削工具の位置決め動作をス
ムーズに行うことが出来る。

【００４９】図７は本発明に係るサポート２５の自在機
構２８に、弾性体を利用した場合の応用例を示す。

【００５０】サポートベース３７とサポートフレーム３
８の間に上下送り駆動モータ９と前後送り駆動モータ１
１駆動動作を妨げない程度の弾性を有する弾性材料を用
いた弾性体サポート４１を設けることにより、サポート
２５の構成を簡素化出来る。

【００５１】

【発明の効果】本発明による加工装置によれば、管に切
欠き部を加工し、切欠き部周辺の内面に複雑な形状の面
を精度良く、高効率に加工することが出来るため、加工
作業の自動化，信頼性の向上に効果がある。

【００５２】本発明による管内面加工ヘッドによれば、
本発明による加工装置に好適な管内面加工ヘッドを提供
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による管の切削加工装置の正面
図である。

【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。

【図３】図１の内面加工ヘッドの拡大断面図である。

【図４】図１の内面加工ヘッドのフライス盤への連結後
の拡大断面図である。

【図５】図１の自在機構の平面図である。

【図６】図１の自在機構の立面図である。

【図７】本発明の他の実施例による管の切削加工装置の
部分正面図である。

【符号の説明】

１…長尺管、６…ベッド、８…外面加工ヘッド、１３…
工具、１４…工具マガジン、１８…主軸モータ、１９…
内面加工ヘッド、２０…エンドミル、２１…スプライン
軸、２２，２３…連結部、２５…サポート、２６…挿入
機構、２７…スプライン穴、２８…自在機構、４２…切
欠き部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 隆 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 曽川 次男 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 渡辺 修司 茨城県日立市弁天町三丁目10番２号 日立 協和工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管に対して外面側から前記管を加工する第
   １の切削工具を三次元方向に移動自在に外面加工ヘッド
   に保持して前記第１の切削工具に第１の駆動力伝達機構
   を介して第１の工具駆動力を第１の駆動機構から付与す
   る切削加工装置を備えた設備において、前記管の内面側
   に挿入されて前記管内面側を加工する第２の切削工具を
   保持する内面加工ヘッドと、前記外面加工ヘッドと前記
   内面加工ヘッドとの相互に着脱手段と、第２の工具駆動
   力を前記内面加工ヘッドの第２の切削工具に伝える第２
   の駆動力伝達機構と、前記第２の駆動力伝達機構に接続
   された第２の駆動機構とを具備した管の切削加工装置。
2. 【請求項２】請求項１において、第２の駆動力伝達機構
   は、第１の駆動力伝達機構に着脱自在に接続されること
   を特徴とした管の切削加工装置。
3. 【請求項３】請求項１において、内面加工ヘッドは、第
   ２の駆動力伝達機構と、前記第２の駆動力伝達機構に接
   続された第２の駆動機構とを収納していることを特徴と
   した管の切削加工装置。
4. 【請求項４】請求項１において、内面加工ヘッドは第２
   の駆動力伝達機構を収納し、第２の駆動機構は、前記内
   面加工ヘッド外に装備されており、前記第２の駆動力伝
   達機構と第２の駆動機構とは自在継ぎ手と駆動シャフト
   を介して接続されていることを特徴とした管の切削加工
   装置。
5. 【請求項５】請求項１から請求項４までのいずれか一項
   において、内面加工ヘッドは管の半径方向への動きを許
   容する自在機構を介して管軸方向に延長されたサポート
   に連結され、前記サポートは前記サポートを管軸方向へ
   移動させる駆動装置に連結されていることを特徴とした
   管の切削加工装置。
6. 【請求項６】フライス盤への固定手段と、前記フライス
   盤の工具駆動力を回転入力として上方から受け入れる歯
   車機構と、前記歯車機構の回転出力側に備えられて回転
   式切削工具を上向きに受け入れる着脱装置とを備えた管
   内面加工ヘッド。
7. 【請求項７】請求項６において、管内面加工ヘッドの下
   面にフリーベアリングを備えていることを特徴とした管
   内面加工ヘッド。