JPH07185842A - 摩擦圧接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内バリ切削の開始点と終了点を自動的に算出
する手段を備えた内バリ切削装置を有する摩擦圧接機を
提供する。 【構成】 摩擦圧接機は、切削シャフト７２のトルクを
計測する計測装置１２と、切削シャフトのスラストを計
測する計測装置１８、２０と、駆動装置６８の制御装置
２２とを備えている。計測装置により切削シャフトのト
ルクとスラストとをそれぞれ計測し、トルクとスラスト
との少なくともいずれか一方の計測値がその所定値より
大きくなったとき、切削シャフトを微速で前進させるよ
うに制御装置により駆動装置を制御する。トルクとスラ
ストの双方の計測値が各所定値よりそれぞれ小さくなっ
たとき、切削シャフトの回転を停止させ、かつ切削シャ
フトを後退させるように駆動装置を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摩擦圧接機に関し、更
に詳細には内バリ切削を正確にかつ効率よく行うことの
できる内バリ切削装置を備えた摩擦圧接機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】本明細書で言う摩擦圧接機とは、管状被
加工物の周継ぎ手接合を行う装置であって、一対の管状
被加工物の一方を固定し、他方を回転しつつ被加工物の
一方に圧力下で接触させて圧接するようにした装置であ
る。この種の摩擦圧接機には様々な形式があるが、例と
して長尺管用の摩擦圧接機を挙げ、その構成部品の平面
配置を図４に示す。図示された摩擦圧接機５０は、床に
固定された基台５２と、パイプＡを把持するために基台
５２上に固定された固定把持装置５４と、基台５２上を
固定把持装置５４に対し進退する作動体５６とを備えて
いる。

【０００３】作動体５６には、回転装置６０と、作動体
５６を貫通して延在し、一体的に進退すると共に回転装
置６０により作動体の進退方向線の周りに回転するよう
にされた円筒形主軸６１（点線で表示）と、主軸６１と
共に回転する外バリ切削装置６２とが設けてある。主軸
６１は、その内部にパイプＢを収容すると共に固定把持
装置５４側の主軸端部に主軸把持装置６４を備えてパイ
プＢを把持する。更に、主軸６１はその内部に後述する
内バリ切削装置を収容している。尚、６６は作動体５６
を進退させる油圧シリンダー、６８は後述する切削シャ
フト７２を介して内バリ切削装置を駆動する駆動装置、
７０はパイプＢの端部を回転自在に把持する端部把持装
置及び１４４は後述する電気モータであって、駆動装置
６８及び端部把持装置７０は、連結ロッド５８により作
動体５６に連結されて、一体的に進退する。

【０００４】摩擦圧接施工は、予熱工程、加熱工程（摩
擦工程とも言う）及び鍛接工程（アプセット工程とも言
う）から構成されている。予熱工程では、先ず油圧シリ
ンダー６６を作動して作動体５６を固定把持装置５４に
向け前進させ、作動体５６の主軸６１に保持されたパイ
プＢと固定把持装置５４に把持されたパイプＡとの端面
同士を低いスラスト圧力下で接触させる。次いで、回転
装置６０により主軸６１を回転させ、それによって主軸
把持装置６４と端部把持装置７０に把持されたパイプＢ
を回転して接合部を予備加熱する。加熱工程では、予熱
工程より高いスラスト圧力で接触、回転して接合部を高
温に加熱する。圧接工程では、パイプＢの回転を停止
し、かつ油圧シリンダー６６を強力に作動させて非常に
高いスラスト圧力でパイプＢをパイプＡに圧接する。

【０００５】摩擦圧接の過程で、摩擦熱によってパイプ
Ａ、Ｂの軟化した部分が圧接のスラストにより管内外面
に排出されつつ接合された結果、元々の母材の部分が、
図５に示すように、バリＣ、Ｄとなって管内外面に隆起
する。Ｃは被加工物の外側に発生しているので、外バリ
と称し、Ｄは被加工物の内側に発生しているので、内バ
リと言う。摩擦圧接した被加工物を製品として出荷する
には、かかるバリを切削して取り除く必要がある。以
上、パイプを例にして説明したが、エルボ、フランジの
配管材料とパイプとの摩擦圧接についても同様にバリが
発生する。

【０００６】本発明者は、上述のような摩擦圧接工程で
発生した内バリを切削する装置について種々研究し、図
５及び図６に示すような装置を提案し、試用している。
内バリ切削装置は、図４及び図５に示す切削シャフト組
合体７１と、図４及び図６に示すその駆動装置６８とか
ら構成されている。

【０００７】切削シャフト組合体７１は、主軸６１（図
４参照）を貫通して駆動装置６８まで延在する切削シャ
フト本体７２、中管７４及び外管７６と、バイトチップ
８０Ａ、Ｂを有して、切削シャフト本体７２の前端に取
り付けられた内バリ切削刃部７８とから構成されてい
る。図中、７０は調整コレットチャックであって、被加
工物の外径が、主軸把持装置６４（図４参照）の把持部
品であるコレットチャック５６の径に比べて小さい時に
使用されるもので、コレットチャック５６とほぼ同様な
構成になっている。

【０００８】切削シャフト本体７２は、中実丸棒又は円
筒状の部材であって、その前端部に内バリ切削刃部７８
を有し、後端部１２０で駆動装置６８に支持され、それ
により駆動されて回転運動と進退運動を行う。中管７４
は、その中空部内に切削シャフト本体７２を収容するよ
うに形成された円筒体で、切削シャフト本体７２との間
にリング状の低摩擦性無給油ブッシュ、例えば含油焼結
金属製のブッシュ９２を介在させている。また、外管７
６は、の中空部内に中管７４を収容するように形成され
た円筒体である。外管７６の前部には、円筒状の前端部
（内バリ取り外コレット）９４がネジ結合（図示省略）
され、切削刃部７８の背後に配置されている。外管７６
の後端部９６は、駆動装置６８に固定されている。外管
７６の前端部９４は、前方に向かって径が縮小するよう
なテーパ面１０２に形成された内周面を備え、更に前端
部９４の円筒壁には、主軸軸芯に平行な方向で先端まで
延在する複数のスリット１０４が設けられている。

【０００９】中管７４の前部には、円筒状の前端部１０
６がネジ結合され、外管７６の前端部９４の背後に配置
されている。中管７４の後端部１０８は、図６に示すよ
うに、駆動装置６８内の第１プランジャ１１０の前端部
にネジ結合により固定されている。前端部１０６は、外
管７６の前端部９４の内周のテーパ面１０３に合致する
ように形成されたテーパ面１０２を外周に備えており、
前端部１０６と切削シャフト本体７２との間にはリング
状の低摩擦性無給油ブッシュ、例えば含油焼結金属製の
ブッシュ１１２を介在させている。

【００１０】図６において、第１プランジャ１１０は、
円筒体であって、駆動装置６８のケーシング１００に形
成された油圧シリンダー１１４内に配置され、第１プラ
ンジャ１１０の前後の環状小室１１６及び１１８に作用
する油圧により進退する。第１プランジャが前進する
と、中管７４が前進し、その前端部１０６が外管７６の
前端部９４内に進入し、そのテーパ面１０３に係合す
る。それにより、外管７６の前端部９４が、拡開してパ
イプＢを押圧し、切削シャフト本体７２の中心線とパイ
プＢの中心線とが一致するような状態に、切削シャフト
本体７２を自動的に調芯し、その位置で保持する。

【００１１】切削シャフト本体７２の後端部１２０の手
前には、円筒体からなる第２プランジャ１２２が取り付
けてある。第２プランジャ１２２は、駆動装置６８のケ
ーシング１００の油圧シリンダー１２４内に配置され、
第２プランジャ１２２の前後の環状小室１２６と１２８
に作用する油圧により前進、後退する。第２プランジャ
１２２の前進、後退により、切削シャフト本体７２が前
進、後退する。これにより、切削シャフト本体７２の先
端の内バリ切削刃７８が内バリに向かって前進し、切削
後後退することができる。切削シャフト本体７２が第２
プランジャ１２２に対して回転自在であるように、２個
のジャーナル軸受１３０Ａ、Ｂが、それぞれ第２プラン
ジャ１２２の前部及び後部に取り付けてある。また、内
バリ切削時のスラストを受けるために、２個のスラスト
軸受１３２Ａ、Ｂが、それぞれ第２プランジャ１２２の
前部及び後部に取り付けてあって、前部では切削シャフ
ト本体７２から環状に突起するストッパー１３４及び後
部ではケーシング１００に固定された環状止め板１３６
と協働して機能する。

【００１２】更に、切削シャフト本体７２の後端部１２
０は、基台１２上の支持台（図示せず）に固定された軸
受１４０で軸支されている。また、プーリ１３８が取り
付け板１４２を介して切削シャフト本体７２に固定され
ている。切削シャフト本体７２は、プーリ１３８および
スプライン１３９を介して駆動装置６８に搭載された電
気モータ１４４（図４参照）により回転する。

【００１３】前述のように、中管７４を前進させて外管
７６の前端部９４を拡開し、調芯した後、切削刃部７８
が内バリに当接する近傍まで、切削シャフト７２を比較
的高速で前進させ、次いで微速前進に切替え、かつ切削
シャフト７２を回転させる。これにより、切削刃部７８
の先端のバイトチップ８０が内バリを切削する。尚、切
削シャフト７２に対する高速前進及び微速前進の切替え
は、第１プランジャ１２２の前後の環状小室１２６と１
２８に作用させる油圧を調整することにより行われる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の摩擦圧接機では、実際に内バリ切削装置により内バリ
を切削しようとする場合に、作業員が切削刃部と被加工
物の内バリとの正確な位置関係を認識することができな
いと言う問題がある。例えば、被加工物を主軸把持装置
で把持した後、作業員が被加工物の端面から切削シャフ
トの切削刃部までの距離を計測して切削刃部の位置を認
識したとしても、被加工物を摩擦圧接した後、作業員
が、切削シャフトと被加工物の内バリとの実際の相対的
位置を正確に認識することはできない。それは、被加工
物の接合端面の形状精度、寄り代のバラツキ、コレット
チャックによる被加工物の把持精度等により、切削刃部
と内バリとの実際の相対的位置が変わるためにでる。こ
のため、内バリ切削を施す場合、次に述べるような種々
の不都合なことが生じる。

【００１５】先ず、第１には、内バリ切削を開始すべき
正確な地点と、内バリ切削を終了すべき正確な地点とが
作業員に不明なことである。そのため、個々の作業員が
自己の経験と勘に頼って、内バリ切削装置を操作しなが
ら内バリ切削を行っているので、内バリを完全に切削し
て除去することが難しく、内バリが部分的に残ったり、
被加工物がエルボである場合には逆に切削し過ぎて被加
工物を損傷することもあった。

【００１６】第２には、切削シャフトの前進速度の問題
である。内バリ切削に際しては、内バリの位置まで切削
シャフトを比較的速い速度、例えば２〜１０mm／sec で
前進させ、実際に内バリを切削する際には、内バリ切削
に伴う反力に抗して前進させるために、比較的遅い速
度、例えば０．３〜１．０mm／sec 前進させることが重
要である。これは、圧接して内バリが発生した後、切削
シャフトを緩やかに遅い速度で内バリに接近させると、
その間に内バリが冷却されて温度が低下し、切削抵抗が
大きくなり、そのため切削が技術的に難しくなると共に
切削の作業効率も低下するからである。しかし、上述の
従来の内バリ切削装置では、内バリの位置が不明である
ため、どこの地点まで切削シャフトを速い速度で前進さ
せてよいか正確には判らないので、個々の作業員が自己
の経験と勘に頼って適当な位置まで切削シャフトを速い
速度で前進させていた。

【００１７】これでは、摩擦圧接機の内バリ切削作業の
品質と能率、引いては摩擦圧接機の圧接作業自体の品質
と能率が、各々作業員の技量に依存することになり、摩
擦圧接機による圧接作業を商業的規模で行う場合には合
理的でない。そこで、本発明の目的は、内バリ切削の開
始点と終了点を自動的に算出する手段を備えた内バリ切
削装置を有する摩擦圧接機を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る摩擦圧接機は、管状被加工物の接合部
に発生した内バリを切削する内バリ切削装置を内蔵して
いる摩擦圧接機であって、内バリ切削装置は、切削シャ
フトと切削シャフトの駆動装置とを備え、切削シャフト
は、摩擦圧接機の主軸内を長手方向に延在してその先端
に切削刃部を有し、かつ駆動装置の駆動により主軸に沿
って自在に進退し、かつ回転し、それによって切削シャ
フトと主軸との間に収容した被加工物の内バリを切削刃
部により切削するようにした、摩擦圧接機において、切
削シャフトのトルクとスラストをそれぞれ計測する計測
装置と、駆動装置を制御する制御装置とを備え、前進中
の切削シャフトのトルクとスラストとを計測装置により
それぞれ計測し、トルクとスラストとの少なくともいず
れか一方の計測値がその所定値より大きくなったとき、
切削シャフトの前進をより微速の前進に切り換えるよう
にその駆動装置を制御装置により制御し、次いで、トル
クとスラストの双方の計測値が各所定値よりそれぞれ小
さくなったとき、切削シャフトの回転を停止させ、かつ
切削シャフトを後退させるように駆動装置を制御装置に
より制御するようにしたことを特徴としている。

【００１９】切削シャフトのトルクとスラストとを計測
する計測装置は、必ずしも切削シャフトのトルクとスラ
ストとを直接計測する必要はなく、例えば切削シャフト
の回転駆動装置として設けた電気モータの電流や電力を
計測して間接的なトルクの計測値としたり、また例えば
前進駆動装置として設けた油圧装置の油圧を計測して間
接的なスラストの計測値とすることができる。即ち、上
述の発明の別の態様として、本発明は、トルクとスラス
トの計測に代えて、切削シャフトを駆動する電気モータ
の電流又は電力を測定し、それらのどちらかが各所定値
より小さくなったときに切削シャフトの回転停止を行
い、かつ切削シャフトを後退させるように駆動装置を制
御装置により制御するようにしたことを特徴としてい
る。

【００２０】切削シャフトの前進を高速から微速に切り
換える時点は、トルクとスラストとの双方の計測値がそ
れぞれの所定値より大きくなった時点ではなく、いずれ
か一方の計測値がその所定値より大きくなった時点とす
る。それは、切削刃部が何らかの障害物に当接した場合
のことを考慮しているからである。また、切削シャフト
の前進を高速から微速に切替える時点は、高速段階の速
度を前述の２〜６０mm／ｓｅｃから更に速い速度、例え
ば２００〜１０００mm／ｓｅｃとする場合は、トルク，
スラストを検知せず予め決められたリミット位置に達し
た時点で行う事も可能である。何故なら、最も大事なこ
とはパリ取り終了時点の制御だからである。一方、切削
シャフトの回転を停止し、後退させる時点は、トルクと
スラストとの双方の計測値が、いずれもそれぞれの所定
値より小さくなった時点である。それは、切削が終了す
れば、トルクとスラストの双方が小さくなる筈であるか
ら、それを確認することにより、内バリ切削を完全にす
るためである。

【００２１】上記目的を達成するための別の発明は、管
状被加工物の接合部に発生した内バリを切削する内バリ
切削装置を内蔵している摩擦圧接機であって、内バリ切
削装置は、切削シャフトと切削シャフトの駆動装置とを
備え、切削シャフトは、摩擦圧接機の主軸内を長手方向
に延在してその先端に切削刃部を有し、かつ駆動装置の
駆動により主軸に沿って自在に進退し、かつ回転し、そ
れによって切削シャフトと主軸との間に収容した被加工
物の内バリを切削刃部により切削するようにした、摩擦
圧接機において、主軸内に収容した管状被加工物の端面
から切削刃部迄の距離を測定する手段と、圧接結果とし
て得られた寄り代を記憶している記憶装置と、下記の関
係式に基づき切削シャフトの早送り及び微速送り長さを
計算する演算装置と、及び Ｆ＝Ｌ−０．５ｂ−０．５ΣＵ─α＋γ（単位：mm） Ｓ＝ａ＋０．５ｂ＋３＋α＋β（単位：mm） 〔ここで、Ｆは切削シャフトの早送り長さ、Ｌは主軸内
に収容した管状被加工物の端面から切削刃部のバイトチ
ップ迄の距離、ΣＵは被加工物の双方の寄り代合計値で
あって記憶装置に記憶されているデータ、Ｓは切削シャ
フトの微速送り長さ、及びａはバイトチップ切削幅、ｂ
はバリの幅、α，βは諸因子のバラツキを考慮した安全
因子、γは圧接直後の主軸の後退補正項である〕 早送り長さＦだけ比較的高速で切削シャフトを前進さ
せ、微速送り長さＳだけ比較的微速で切削シャフトを前
進させるように駆動装置を制御する制御装置とを備えて
いることを特徴としている。

【００２２】主軸内に収容した管状被加工物の端面から
切削刃部のバイトチップ迄の距離を測定するために、本
発明で使用する手段は、特に限定はなく、電磁波或いは
光学的距離計でもよく、また作業員がスケールで直接距
離を測定してもよい。本明細書で、寄り代とは、次のよ
うに定義される。即ち、摩擦圧接の過程において、被加
工物の双方の接合部分は、摩擦熱によって軟化し、被加
工物双方を相互に押圧する推力により、接合部分の一部
が管内外面に内バリ及び外バリとして押し出される。そ
の結果、被加工物が摩擦圧接加工前の長さより短くな
る。寄り代とは、この短くなった長さ、換言すれば被加
工物の摩擦圧接加工前の長さと摩擦圧接加工後の長さの
差である。

【００２３】更に、図７を参照して説明すると、Ｆは、
早送り長さを表し、図７に示す関係から Ｆ＝ａ＋Ｌ−（ａ＋０．５ｂ＋０．５ΣＵ） ＝Ｌ−０．５ｂ−０．５ΣＵ−α＋γ（単位：mm） Ｓは、被加工物の端面から切削刃部迄の距離がＬで、か
つ切削刃部の早送り長さをＦとした場合の切削シャフト
の微速送り長さであって、内バリ切削を開始してから終
了するまでの切削刃部の必要前進距離である微速送り長
さを表し、図７に示す関係から Ｓ＝ａ＋０．５ｂ＋３＋α＋β（単位：mm） Ｘは、バイトチップの移動の全ストロークを表し、 Ｘ＝Ｆ＋Ｓ ＝Ｌ＋ａ−０．５ΣＵ＋３＋γ＋β

【００２４】ここで、ａはバイトチップ切削長さ、ｂは
バリ幅、ΣＵは実際の寄り代、Ｌはパイプ端面からバイ
トチップ先端までの長さである。α、βはＬ、ΣＵ、
ａ、ｂ、γのバラツキによる補正値であって、実験的に
求められる数値であり、それらの値はそれぞれ１〜２mm
程度である。γは圧接直後の主軸後退長さによる補正値
であり、数値３はmmで表示されたバリ切断幅の１／２で
ある。

【００２５】

【作用】請求項１の発明では、切削シャフトの先端の切
削刃部が内バリに当接すると、トルク及びスラストの少
なくとも一方の測定値が所定値より大きくなると言う物
理的な事実を基に内バリ切削開始点を認識し、そこで切
削を開始するために、制御装置により駆動装置を制御し
て切削シャフトを微速送りにする。内バリの切削が完了
すると、トルクとスラストの双方が急激に低下する。そ
こで、トルクとスラストの双方の計測値がそれぞれ所定
値より小さくなった時点で、駆動装置を制御装置により
制御して、切削シャフトの回転を停止させ、かつ切削シ
ャフトを後退させる。

【００２６】請求項２の発明では、切削シャフトを高速
前進させる距離Ｆ＝Ｌ−０．５ｂ−０．５ΣＵ−α＋β
を計算して設定し、その前進距離Ｆだけ切削シャフトを
比較的高速で前進させることができる。また、微速送り
長さＳは、内バリ切削に必要な前進距離であるから、そ
の長さだけ切削シャフトを微速送りした時点で内バリ切
削が終了する。

【００２７】

【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。実施例１ 図１は本発明に係る摩擦圧接機の第１実施例の要部を示
す模式的な部分断面側面図であって、ここで要部とは、
前掲の図６に関して説明した駆動装置６８の一部に更に
必要な部品を加えたものである。尚、図６の部品と同じ
部品には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施例の
摩擦圧接機は、図５及び図６に示す切削シャフト組合体
７１とその駆動装置６８とに加えて、図１に示すよう
に、トルク計測装置として電気モータ１４４の電流値を
計測する電流計１２又は電力を測定する電力計１２′
と、スラスト計測装置としてプランジャ１２２の前後の
環状小室１２６及び１２８に接続する油圧配管１４及び
１６の圧力をそれぞれ計測する圧力計１８及び２０と、
駆動装置６８の制御装置２２とを備えている。

【００２８】制御装置１８は、油圧配管１４及び１６の
油圧を調節する圧力自動制御弁２４及び２６と、駆動制
御信号を送って電気モータ１４４の駆動を制御する制御
機構２８とを備えている。図１中、２１は切削シャフト
７２に固定されたプーリ１３８と電気モータ１４４との
間に渡された無端ベルトである。

【００２９】切削シャフト７２が高速で前進して、図５
の切削刃部７８が内バリＤに当接すると、切削シャフト
７２のスラストが大きくなるので、必然的に環状小室１
２８の圧力が上昇する。制御装置１８は、その圧力上昇
を圧力計２０で検知し、切削刃部７８が内バリＤに当接
したことを認識する。認識すると、直ちに制御装置１８
は、圧力自動制御弁２６を制御して環状小室１２８の圧
力を低下させるか、又は圧力自動制御弁２４を制御して
環状小室１２６の圧力を上昇させる。これによって、切
削シャフト７２の前進速度を高速から微速に切り換える
ことができる。

【００３０】別法として、制御装置１８は、切削シャフ
ト７２のトルクの増大を検知することにより、切削刃部
７８と内バリＤとの当接を認識することができる。それ
は、切削シャフト７２が高速で前進して、切削刃部７８
が内バリＤに当接すると、切削シャフト７２のトルクが
大きくなる。よって、必然的に、電気モータ１４４の駆
動出力が増大して、所要電流値が大きくなる。制御装置
１８は、所要電流が大きくなったことを電流計１２で検
知し、切削刃部７８が内バリＤに当接したことを認識す
る。認識すると、直ちに制御装置１８は、圧力自動制御
弁２６を制御して環状小室１２８の圧力を低下させる
か、又は圧力自動制御弁２４を制御して環状小室１２６
の圧力を上昇させる。これによって、切削シャフト７２
の前進速度を高速から微速に切り換えることができる。

【００３１】切削刃部７８による内バリ切削が終了する
と、切削シャフト７２のトルク及びスラストとも急激に
小さくなる。制御装置１８は、切削シャフト７２のトル
クの低下を電流計１２により、スラストの低下を圧力計
２０によりそれぞれ検知して内バリＤの切削終了を認識
する。認識すると、直ちに制御装置１８は、圧力自動制
御弁２４を制御して環状小室１２６の圧力を上昇させ、
一方圧力自動制御弁２６を制御して環状小室１２８の圧
力を低下させる。これによって、切削シャフト７２を速
やかに後退させることができる。また、同時に制御装置
１８は、制御機構２８を介して電気モータ１４４の駆動
を停止して切削シャフト７２の回転を停止する。

【００３２】以上の構成により、第１実施例の摩擦圧接
機は、機械的に内バリの切削開始点と切削終了点を認識
して、切削シャフト７２の駆動装置６８を制御すること
ができる。よって、従来のように作業員の個人差による
内バリ切削の品質の変動が無くなり、また内バリ切削の
作業能率が向上する。

【００３３】実施例２ 図２は、本発明に係る摩擦圧接機の第２実施例の要部の
ブロック図である。第２実施例の摩擦圧接機は、図５及
び図６に示す切削シャフト組合体７１とその駆動装置６
８に加えて、図２に示すように、計測手段４０と、記憶
装置４２と、演算装置４４と、制御装置４６と、切削シ
ャフト７２の前進距離計測手段としてエンコーダ４８と
を備えている。計測手段４０は、図３に示すように、圧
接加工前に被加工物Ｂ（図４及び図５参照）の端面Ｅか
ら切削刃部７８のバイトチップ８０の先導端８１までの
距離Ｘを測定する手段であって、レーザ光式又はＣＣＤ
式距離計等を使用することも出来るし、また作業員がス
ケールを使用して直接距離測定してもよい。

【００３４】本実施例において、記憶装置４２は、実験
で得た被加工物の形状、材質及び寸法毎の寄り代ΣＵ
と、αおよびβのバラツキ範囲を記憶しているデータベ
ースである。寄り代ΣＵは、被加工物の形状、例えばパ
イプ、エルボ、フランジ等の形状毎に、被加工物の材
質、例えばステンレス鋼、炭素鋼等の材質毎に、更には
被加工物の寸法、例えばパイプ、エルボ等の呼び径毎に
異なっており、αおよびβは、寄り代の精度バリ幅ｂの
バラツキまたＬの測定誤差範囲を考慮した安全因子であ
る。寄り代ΣＵは予め設定しておいても良いが、圧接後
の結果値を用いても良い。

【００３５】演算装置４４は、計測手段４０で計測した
Ｌと、記憶装置４２から入力された被加工物ＡとＢの寄
り代合計ΣＵα，βと、バリ幅ｂ，バイトチップ切削長
さａに基づいて、式、早送り量Ｆ＝Ｌ−０．５ｂ＋０．
５ΣＵ─α＋γ、微速送り量Ｓ＝ａ＋０．５ｂ＋３＋α
＋βに従ってＦ，Ｓを算出する装置である。ここで、Ｓ
とは、被加工物Ｂの端面Ｅからバイトチップ８０の先端
縁８１迄の距離がＬで、かつ切削刃部７８の早送り長さ
をＦとした場合の切削シャフトの微速送り長さである。
この長さＳは、内バリ切削を開始してから終了するまで
の切削刃部７８の前進距離である。また、γは鍛接工程
終了後の主軸の後退量である。本圧接機の例では、主軸
箱５６と内バリ切削装置６８とはタイロッド５８で一体
に結合されており、鍛接工程後主軸箱５６が外バリ取り
位置調整等で後退することがある。

【００３６】制御装置４６は、駆動装置６８を制御し
て、切削シャフト７２を早送り長さＬだけ早送りし、早
送りが終了した地点で微速送りに切替え、所要微速送り
長さＳだけ、即ち内バリ切削終了点まで切削シャフト７
２を微速送りする。距離を常に測定するリニアエンコー
ダ４８は、切削シャフト７２の切削刃部７８とは反対の
端部１２０（図１参照）に取り付けられていて、切削シ
ャフト７２の前進距離を計測し、切削シャフト７２がＬ
とＹだけ移動した時に信号を制御装置４６に入力する。
制御装置４６は、リニアエンコーダ４８からの信号入力
により、切削シャフト７２が距離ＬとＹとを前進したこ
とを認識する。そして、制御装置４６は、切削シャフト
７２が前進距離Ｌでけ移動した地点で、第１実施例の微
速送り切替えと同様にして切削シャフト７２の前進運動
を微速送りに切替える。更に、制御装置４６は、前進距
離Ｙだけ切削シャフト７２が移動した地点で、第１実施
例における切削シャフト７２の回転停止と後退操作と同
様の操作を行う。

【００３７】上記に述べた切削装置の種々自動化法は単
独でも利用できるが、２つ以上組合せて用いる事によっ
て、より精度が高くなり確実な制御が可能になるもので
ある。

【００３８】以上の構成により、第２実施例の摩擦圧接
機は、作業員の経験と勘に頼ることなく、設定早送り距
離だけ切削シャフト７２を比較的高速で前進させること
により、内バリ切削の能率を向上させ、内バリ切削終了
点をデータに基づき算出することにより、内バリ切削作
業の終了を確認する。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、上述の構成に
より、機械的に内バリ切削作業の開始点と終了点とを認
識し、内バリ切削の開始点まで比較的速い速度で切削刃
部を前進させ、内バリが冷却しない間に素早く内バリを
切削することができると共に内バリの除去完了と共に切
削刃部の回転を停止し、後退させることができる。本発
明に係る摩擦圧接機を使用することにより、内バリの切
削が容易かつ確実になるので、切削品質が及び作業能率
が向上する。

【００４０】請求項３の発明によれば、上述の構成によ
り、内バリの近傍まで比較的速い速度で切削刃部を前進
させ、内バリが冷却しない間に素早く内バリを切削する
ことができる。また、内バリの除去に必要な切削シャフ
トの前進距離を予め算出し、切削シャフトがその前進距
離を前進した時点で、切削刃部の回転を停止し、後退さ
せることができるので、被加工物を切削して損傷するよ
うなことが生じない。本発明に係る摩擦圧接機を使用す
ることにより、内バリの切削が容易かつ確実になるの
で、切削品質が及び作業能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る摩擦圧接機の第１実施例の要部を
示す模式的な部分断面側面図である。

【図２】本発明に係る摩擦圧接機の第２実施例の要部の
ブロック図である。

【図３】第２実施例で測定する被加工物の端面から切削
刃部までの距離Ｌを説明する図である。

【図４】長尺管用摩擦圧接機の部品配置を示す平面図で
ある。

【図５】従来の内バリ切削装置の切削シャフト組合体の
前部を示す部分断面側面図である。

【図６】従来の内バリ切削装置の切削シャフト組合体の
後部と駆動装置の要部を示す部分断面側面図である。

【図７】早送り長さ、微速送り長さの算出式の説明図で
ある。

【符号の説明】

１２ 電流計 １４、１６ 油圧配管 １８、２０ 圧力計 ２１ 無端ベルト ２２ 制御装置 ２４、２６ 圧力自動制御弁 ２８ 制御機構 ４０ 計測手段 ４２ 記憶装置 ４４ 演算装置 ４６ 制御装置 ４８ エンコーダ ６８ 切削シャフトの駆動装置 ７２ 切削シャフト ７８ 切削刃部 ８０ バイトチップ ８１ バイトチップの先導縁 １２０ 切削シャフトの端部 １２６、１２８ 環状小室 １３８ プーリ １４４ 電気モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状被加工物の接合部に発生した内バリ
   を切削する内バリ切削装置を内蔵している摩擦圧接機で
   あって、内バリ切削装置は、切削シャフトと切削シャフ
   トの駆動装置とを備え、切削シャフトは、摩擦圧接機の
   主軸内を長手方向に延在してその先端に切削刃部を有
   し、かつ駆動装置の駆動により主軸に沿って自在に進退
   し、かつ回転し、それによって切削シャフトと主軸との
   間に収容した被加工物の内バリを切削刃部により切削す
   るようにした、摩擦圧接機において、 切削シャフトのトルクとスラストをそれぞれ計測する計
   測装置と、駆動装置を制御する制御装置とを備え、 前進中の切削シャフトのトルクとスラストとを計測装置
   によりそれぞれ計測し、トルクとスラストとの少なくと
   もいずれか一方の計測値がその所定値より大きくなった
   とき、切削シャフトの前進をより遅い速度に切り換える
   ようにその駆動装置を制御装置により制御し、 次いで、トルクとスラストの双方の計測値が各所定値よ
   りそれぞれ小さくなったとき、切削シャフトの回転を停
   止させ、かつ切削シャフトを後退させるように駆動装置
   を制御装置により制御するようにしたことを特徴とする
   摩擦圧接機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の摩擦圧接機において、
   前記トルクとスラストの計測に代えて、切削シャフトを
   駆動する電気モータの電流又は電力を測定し、それらの
   どちらかが各所定値より小さくなったときに切削シャフ
   トの回転停止を行い、かつ切削シャフトを後退させるよ
   うに駆動装置を制御装置により制御するようにしたこと
   を特徴とする摩擦圧接機。
3. 【請求項３】 管状被加工物の接合部に発生した内バリ
   を切削する内バリ切削装置を内蔵している摩擦圧接機で
   あって、内バリ切削装置は、切削シャフトと切削シャフ
   トの駆動装置とを備え、切削シャフトは、摩擦圧接機の
   主軸内を長手方向に延在してその先端に切削刃部を有
   し、かつ駆動装置の駆動により主軸に沿って自在に進退
   し、かつ回転し、それによって切削シャフトと主軸との
   間に収容した被加工物の内バリを切削刃部により切削す
   るようにした、摩擦圧接機において、 主軸内に収容した管状被加工物の端面から切削刃部迄の
   距離を測定する手段と、圧接結果として得られた寄り代
   を記憶している記憶装置と、下記の関係式に基づき切削
   シャフトの早送り及び微速送り長さを計算する演算装置
   と、及び Ｆ＝Ｌ−０．５ｂ−０．５ΣＵ─α＋γ（単位：mm） Ｓ＝ａ＋０．５ｂ＋３＋α＋β（単位：mm） 〔ここで、Ｆは切削シャフトの早送り長さ、Ｌは主軸内
   に収容した管状被加工物の端面から切削刃部のバイトチ
   ップ迄の距離、ΣＵは被加工物の双方の寄り代合計値で
   あって記憶装置に記憶されているデータ、Ｓは切削シャ
   フトの微速送り長さ、及びａはバイトチップ切削幅、ｂ
   はバリの幅、α，βは諸因子のバラツキを考慮した安全
   因子、γは圧接直後の主軸の後退補正項である〕 早送り長さＦだけ比較的高速で切削シャフトを前進さ
   せ、微速送り長さＳだけ比較的微速で切削シャフトを前
   進させるように駆動装置を制御する制御装置とを備えて
   いることを特徴とする摩擦圧接機。