JPH0768455A - 鋳鉄管の内面研磨機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳鉄管内面研磨機の能率向上 【構成】 鋳鉄管を支持し、昇降し、走行する鋳鉄管の
送り装置の前後に、先端に回転砥石６を取り付けた回転
軸61と、後部の砥石係脱装置７と、砥石の仕事量を検知
して砥石の押圧力を調整する砥石制御装置からなる砥石
作動装置５を、一方は固定、他方は管軸方向に移動後固
定する構成としている。 【効果】 被研磨体である鋳鉄管が水平状態で回転しつ
つ走行し、砥石自体は走行しないから、振動，振れ，躍
動などが軽減され、安全で高能率な研磨，重研削作業が
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳鉄管の内面研磨の合理
化に係る技術である。

【０００２】

【従来の技術】鋳鉄管は水道用、下水用、ガス用の管路
を形成するために単管を接合して地中に埋設するから、
内外面ともに耐食性の表面を形成して腐食性の雰囲気に
耐えられるように図っている。すなわち、外周面はター
ルエポキシ樹脂系などの塗装によって、また、内周面は
セメントモルタルのライニングによってそれぞれ鋳鉄表
面を被覆し、金属が直接腐食の要因と接触しないように
設定されている。

【０００３】近年の鋳鉄管の製造はすべて遠心力鋳造法
によって行なわれる。すなわち、高速で回転する金型の
中へ所望の成分に調整した溶融金属を注入し、回転しつ
つ外面から内部へ向けて冷却凝固して所望の寸法の鋳鉄
管を得る方式であり、その生産性、高品質の点から他の
いかなる鋳造方法よりも優れているから、鋳鉄管製造の
主体を占めるに至ったものである。この方式の一つの特
徴として、金型で急速に溶湯を冷却するから、凝固後の
金属の粒子が細かく緻密であるという利点と、溶融金属
は金型の内面に接した外面から内部へ向けて凝固が進行
していくから、溶湯に含まれた不純物などは凝固ととも
に次第に内面側へ移り、最後の凝固とともに金属の内面
上へ析出、乃至は付着して非金属異物の層を形成する点
にある。この異物の層をドロスと呼び、そのままではセ
メントライニングを施してもライニング層剥離の原因と
なるから、内面研磨機で研削して除去する手順が必要と
なるのである。また、セメントライニングを施した後に
も、そのライニング層の表面は管内を通過する水道水と
接するのであるから、表面を平滑に研磨してシールコー
トの皮膜で被覆し通水中へ剥離混入しないように万全を
期さなければならない。

【０００４】鋳鉄管はその管種も多く、全長も長いので
内面を研磨するには幾つかの技術的な難点がある。たと
えば研磨時の粉塵、騒音の防止については、特公昭63-1
7586号公報がある。すなわち図６に示すとおりパイプＰ
の被研削面が水没するようにパイプの軸線を斜めにし
て、かつ回転できるようにローラ101 で支持し、この水
面下で被研削面に圧接する回転砥石６ａを走行台車４ａ
に載置して管軸方向へ移動する構成から成り立ってい
る。

【０００５】一方、特開昭63-2654号公報では 図７に示
すように、定位置で回動する鋳鉄管に向かって走行する
台車４ｂと、該台車上に載置され揺動自在に支持される
回転軸61ｂと、その先端に取り付けられた回転砥石６ｂ
と、鋳鉄管体と走行台車間にあって回転軸を揺動自在に
支持する軸受部102 から成り立っている。ここで揺動自
在とは軸を支持する軸受が下方のエアシリンダーによっ
て付勢されていて、常に最良の砥石圧を維持するために
付勢力と平衡するように設定されているのである。これ
によって鋳鉄管の前端においては砥石圧が大き過ぎ、後
端では小さ過ぎるために、研削が不均等になり勝ちであ
った従来の課題を解決したと謳っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで最近になって
鋳鉄管の内周面へ粉体塗装を施して従来のセメントライ
ニングに遜色のない耐食性が得られる技術開発が進み、
工程が簡単で原価も低減されるので今後ますます、この
傾向に拍車が掛かると予想される。この場合には、従来
のセメントライニング前のドロス（非金属性異物）を削
除するだけの内面研磨や、ライニング施工後のシールコ
ート前のライニング表面の研掃程度の研磨とは状況が一
変する。すななわち、金属表面に粉体塗装を施すために
は、その表面はきわめて健全緻密な研磨面であることが
前提となり、内面表面の黒皮部に付着している非金属性
異物はもとより、焼鈍によって生じた酸化スケールも完
全に除去しなければこの部分に塗装欠陥が現われ、もし
見過ごしてそのまま通水すれば、ここから塗装膜内へ水
が侵入して金属発錆の原因となる。

【０００７】ところが前述のように鋳鉄管の異物や欠陥
は最終凝固の内面層近くに集中するという特性がある。
そのため粉体塗装前の管の内面研磨は、従来とは異なり
内面上の黒皮や酸化スケールを完全に取り去り、さらに
金属面上へ開口する浅い気泡などの欠陥まで確実に除去
しなければならないという重研削となる。研削量が急増
すれば従来の施設では到底能力的に不十分となり、必要
な内面研磨の本数が維持できなくなることは自明の理で
ある。しかし、研削能力を増大するために砥石の駆動モ
ータを格上げして強化すると、別の厄介な課題が浮上し
てくるのである。

【０００８】回転砥石は回転速度が大きくなると研削量
は増大するが、被研削面で砥石のために削り取られると
きの反力も増大し、振動が激しくなる現象は避けられな
い。この現象は砥石の回転数が大きくなるほど、そして
砥石を片持ち梁状に一方から支持している回転軸の支点
からの長さが長くなるほど、すなわち、砥石が鋳鉄管の
内部へ深く進入するほど、その傾向が昂進するので、通
常はこの型式の研磨機では砥石の回転速度に厳重な制限
（たとえば周速 3,000ｍ／分）を課さないときわめて危
険である。

【０００９】この現象に加え、回転軸が支点から長く伸
びて進行するとともに、その先端の砥石が高速で回転
し、圧接する被研削面も低速で回動しているから、相対
的な運動のリズムが整合し難くなるために、砥石は接触
面から撥ね飛ばされるという現象も重なってくる。この
ときに砥石を余りに強固に拘束すれば砥石が破裂飛散し
てまことに危険であるし、緩慢な拘束であると砥石が躍
って研磨面にむらができ、粗い研磨の紋様が現われて研
磨精度が低下するという欠陥が現われる。特に重研磨で
表面の黒皮を削除するときと、内面の比較的軟らかい地
金を研磨するときでは、硬度の差に対応して砥石の押圧
力を適宜変動しなければ、円滑で能率的な研削は到底実
現しないし、砥石自身も摩耗して使用中に徐々に回転直
径が減少していくから、砥石の中心軸の位置もそれに追
随して調整していかなければ、同一の砥石圧を保持する
ことができないという様々な要素が複雑に絡んでくる。

【００１０】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、長尺の鋳鉄管の内面を重研削するという苛酷な作動
条件においても、高能率で安全な作業を保証できる内面
研磨機の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る鋳鉄管の内
面研磨機は、鋳鉄管Ｐの一端を把持し他端側のローラ21
ととも回転自在に支持する支持装置２と、該支持装置２
を載置して昇降する昇降装置３と、該昇降装置３を載置
して走行する走行装置４とよりなる鋳鉄管の送り装置１
を管の搬入搬出系路へ介装し、該走行装置４の走行中心
線上に、先端に回転砥石６を装着した高剛性の回転軸61
と、該回転軸61を中途で支える先端軸受62の直下を支点
として挺子状に先端を傾動する後端の砥石係脱装置７
と、砥石の仕事量を検知して砥石圧を調整する砥石制御
装置５からなる砥石作動装置５を前後に配設し、一方が
固定、他方が管軸方向に走行後固定できる構成とするこ
とによって前記の課題を解決した。

【００１２】この構成において支持装置２は、「く」字
形の３ケの支持アーム22が均等角度で回動自在に共通の
基板23へ配置され、支持アームは一端に鋳鉄管の外周面
を咬持する爪24を具え、屈折部に回動ピン25を介して回
転基板23と係合し、他端で管軸方向へ伸縮する油圧シリ
ンダー26によって変位するレール27内で回転するローラ
28と係合していることがきわめて望ましい実施例であ
る。

【００１３】また、砥石係脱装置７については、回転軸
61の鞘管63の後端に突起71を突出し、該突起71を抑圧し
て前記の先端軸受62の直下を支点として鞘管ごと傾動す
る電動シリンダー72とリンク機構73とよりなることが最
も望ましい実施例である。

【００１４】さらに砥石制御装置８については、回転砥
石６を回転する駆動電流値を検知して制御器83へ入力
し、あらかじめ設定された標準値と比較して常に近づけ
るように回転軸61を支持する空気ばね82の空気圧を増減
する制御電流を演算して電流空気圧調整弁へ出力する電
子回路を具えた構成がきわめて望ましい。

【００１５】

【作用】本発明に係る鋳鉄管の内面研磨機は、鋳鉄管の
前後を挟んで両側に砥石作動装置が固定して設置され、
砥石を把持した回転軸や、この回転軸を傾けて砥石の表
面と管の内面とを係脱する係脱装置や、砥石の管内面に
対する押圧力を制御する制御装置など一切の装置が一体
的に組み立てられ、堅固な構成となっている。そのため
に先端の砥石が高速回転しても強く拘束して振動の発生
を抑制し、軸の揺動も抑止する。回転軸は高剛性を具え
るように頑丈で大径の円管または丸棒で形成し、不均衡
なモーメントが加わっても十分に耐えられる構成として
いるから、容易に躍動することはない。

【００１６】さらに有利なことは、砥石作動装置が鋳鉄
管の前後両側に固定され、鋳鉄管を載架した台車が管軸
に沿って前後へ進退するから、回転軸の長さは従来の１
／２で足り、それだけ管内への進入深さが小さいから、
振動や躍動の傾向が半減しそれだけ砥石の回転数を増大
する余地が生じる点である。このことが研磨能力の向上
に直接結び付くことはいうまでもない。また、砥石圧を
制御して最適な砥石の鋳鉄管内面への押圧を電子的にコ
ントロールしているから、最も高能率でかつ、危険を回
避した運転条件を常に維持し、研磨作業を高い生産性と
労働災害の完全防止の元に継続する作用が具現化され
る。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の実施例のうち、主要部分であ
る砥石作動装置５を示した一部縦断正面図である。後述
するように搬入され台車に載架されて前後方へ進行する
鋳鉄管Ｐを迎える位置に固設された砥石作動装置５は、
先端に回転砥石６、砥石を装着したまま高速回転する回
転軸61、回転軸と鞘管63の間で軸を支える軸受62、64、
65、66、特に先端の軸受62は鞘管の直下で回動自在にピ
ン74と係合して下部フレーム51に支えられている。回転
軸61は電動機67の回転を減速機を介して駆動ベルト車68
Ａ、68Ｂによって伝達される。

【００１８】鞘管63の後端には、砥石が鋳鉄管内面と係
脱するための作動を発揮する突起71が突出している。こ
の突起71を必要に応じて下方へ引き下ろすのが、下部フ
レーム51内に設けられた電動シリンダー72とリンク機構
73とであり、電動シリンダーの伸縮によってリンク機構
が働き突起71を押し下げるので、鞘管63、回転軸61を含
む上構造全体が下部フレームと係合するピン74を支点と
して挺子状に傾動し、先端の砥石を離脱するのである。
２台を同時離脱・同時押付するためには速度の安定した
電動シリンダーの使用が望ましい。

【００１９】本発明の鋳鉄管内面研磨機は、従来とは異
なり内面の黒皮自体をすべて研削するという重研削を伴
うので、１本の鋳鉄管の内面研磨中でも研磨対象の性
質、特にその硬度が大きく変動することに特徴がある。
硬い黒皮層を削り取る砥石圧でそのまま軟質の内部まで
押圧すれば焼き付きが生じて不良原因となる。また使用
の進むにつれて砥石自体の摩耗も進行するから、適宜砥
石の中心位置を変えて行かなければ均等な砥石圧を維持
することができない。砥石圧の制御は砥石を回転する駆
動用の電動機67の電流値をベースに行なう。すなわち、
図２に示したフローチャートのように、砥石の駆動機67
の電流値が制御器83へ入力され、制御器内の電子回路
（積分回路）でこの電流値から演算して制御電流が電流
空気圧調整弁81へ出力される。調整弁には図示しない圧
気源と減圧弁84を並列に介して連結し、圧気が調整され
て砥石の回転軸61を支持している空気ばね82A,82B へ繋
がり、圧気の強弱に応じて空気ばねを膨縮するから、回
転軸61は上下の空気ばねの付勢力の強弱に応じて支点
（ピン74）を中心に傾動し、先端の砥石の鋳鉄管内面に
対する砥石圧を増減する構成としている。

【００２０】図３は砥石の駆動電流と、これに対応する
調整弁へ入力される制御電流の関係を示し、両者は逆比
例関係に置かれて電子的に積分回路によってコントロー
ルされ、駆動電流が低い場合には調整弁への入力電流が
比例的に高くなり、空気ばねへの空気圧が増大し回転軸
を押し上げて砥石の押圧力を強化する。逆に駆動電流が
高くなると調整弁への入力電流が低下して空気圧を下
げ、砥石の押圧力を減退させる。この関係が黒皮研削の
段階と内部研磨の段階に分けてそれぞれ設定されている
ので、各段階における最適の砥石圧で常に一定の範囲内
に収斂される砥石圧を維持するように制御されている。

【００２１】本発明の鋳鉄管内面研磨機は、研磨機自体
が移動せず、被研磨体である鋳鉄管が管軸方向に移動す
ることが特徴の一つであるが、砥石が前後から鋳鉄管に
向かって突出している状態ではその間に鋳鉄管を挟み込
むことができない。したがって鋳鉄管を挟んで対向する
２セットの砥石作動装置５の何れか一方は、実際の研磨
作業前に移動可能の構成としておく必要がある。それは
どのような方式でもよいが、鋳鉄管が搬入され位置が決
められた後、管軸と一致するレール上を走行して研磨位
置で停止し、不動の状態に拘束してから鋳鉄管の移動を
始めるという手順が必要となる。

【００２２】図４、図５は鋳鉄管の送り装置の正面図で
あり、紙面と直交する前後方向に鋳鉄管の搬入、搬出の
ラインが設けられ、鋳鉄管は電動台車などに載置されて
定位置まで運び込まれ停止する。図４は全体図であり、
鋳鉄管Ｐの支持装置２は一方で鋳鉄管の外面を把持し、
他方でローラ21によって鋳鉄管を水平の位置で回転自在
に支持する。この一方だけを拡大して示したのが図５で
あり、昇降装置３の上で固定したフレーム29の側面へ複
数の油圧シリンダー26を取り付け、この油圧シリンダー
の伸縮するロッドの先へ共に進退する断面「コ」字形の
円環状のレール27を固設する。レール内面にローラ28を
円周を三等分して嵌入し、該ローラにそれぞれ「く」字
形の支持アーム22の先端が係合している。支持アームは
その屈折箇所でピン25を介して共通の回転基板23と回動
自在に係合し、他端において鋳鉄管の外面を咬持する爪
24を具えているから、油圧シリンダー26の作動によって
ピン25を支点として支持アーム22が回動し、先端の爪24
の位置を変えて研磨する鋳鉄管の口径の変動に対応し、
常に鋳鉄管の外面を正確に把持するように作動する。支
持アームの逆の端部近くにはローラ21があって鋳鉄管の
外面を支えて水平の姿勢を保つ。図示しない駆動用の電
動機の駆動によって回転基板23が緩慢に回転すると、支
持アームはピン25を介して強制的に回転され、支持アー
ムが先端で係合するローラ28はレール27内に沿って円運
動を行ない、この支持アームの後端に咬持された鋳鉄管
は一緒に回転し、その内面に砥石が高速回転しつつ進入
してくるという関係が成立する。

【００２３】図４において、前記のフレーム29およびロ
ーラ21を含む支持装置２を載置し全体を昇降するのは昇
降装置３であり、それぞれ電動シリンダー31Ａ、31Ｂ
と、その伸縮を回動して上下方向へ変換するリンク機構
32Ａ、32Ｂとで形成される。口径が異なっても研磨面が
同一高さとなるよう電気制御されている。

【００２４】一番下方にあって鋳鉄管を含む全体の装置
を管軸方向へ進退するのが走行装置４であり、レール41
と台車42とから形成されている。図示しない駆動用の電
動機の駆動を受けて管軸の方向に前後進して鋳鉄管を所
定の割り合いで水平移動する。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上に述べたとおり鋳鉄管が管
軸方向に移動し、一定位置で高速回転する砥石によって
内面研磨を受ける。しかも、砥石は管の前後にそれぞれ
位置するから、従来に比べると砥石を先端に保持する回
転軸の長さはほぼ半分で済む。一方、高速で砥石を回転
しても振れや振動、躍動などの危険性が大幅に軽減さ
れ、研磨能力を増強する余地が広がるため、この面から
の生産性の向上も見込まれるから、双方の相乗効果によ
って従来困難と非能率を極めた鋳鉄管内面の重研削、特
に粉体塗装の前工程を容易に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の砥石作動装置の縦断正面図であ
る。

【図２】同じく砥石制御装置のフローチャートである。

【図３】同上、砥石電流値と電流空気圧調整弁へ入力さ
れる制御電流との関係図である。

【図４】同じく鋳鉄管の送り装置の正面図である。

【図５】図４のうち、鋳鉄管の支持装置だけの詳細を示
す正面図である。

【図６】従来技術を示す正面図である。

【図７】別の従来技術を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 送り装置 ２ 支持装置 ３ 昇降装置 ４ 走行装置 ５ 砥石作動装置 ６ 回転砥石 ７ 砥石係脱装置 ８ 砥石制御装置 21 ローラ 22 支持アーム 23 回転基板 24 爪 25 ピン 26 油圧シリンダー 27 レール 28 ローラ 29 フレーム 61 回転軸 62 先端軸受 63 鞘管 71 突起 72 電動シリンダー 73 リンク機構 74 ピン（支点） 81 電流空気圧調整弁 82 空気ばね 83 制御器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳鉄管Ｐの一端を把持し他端側のローラ
   21ととも回転自在に支持する支持装置２と、該支持装置
   ２を載置して昇降する昇降装置３と、該昇降装置３を載
   置して走行する走行装置４とよりなる鋳鉄管の送り装置
   １を管の搬入搬出系路へ介装し、該走行装置４の走行中
   心線上に、先端へ回転砥石６を装着した高剛性の回転軸
   61と、該回転軸61を中途で支える先端軸受62の直下を支
   点として挺子状に先端を傾動する後端の砥石係脱装置７
   と、砥石の仕事量を検知して砥石圧を調整する砥石制御
   装置８からなる砥石作動装置５を前後に配設し、何れか
   一方が固定、他方が管軸方向へ走行後固定とすることを
   特徴とする鋳鉄管の内面研磨機。
2. 【請求項２】 請求項１において支持装置２は、「く」
   字形の３ケの支持アーム22が均等角度で回動自在に共通
   の回転基板23へ配置され、支持アームは一端に鋳鉄管の
   外周面を咬持する爪24を具え、屈折部で回動ピン25を介
   して回転基板23と係合し、他端で管軸方向へ伸縮する油
   圧シリンダー26によって変位するレール27内で回転する
   ローラ28と係合していることを特徴とする鋳鉄管の内面
   研磨機。
3. 【請求項３】 請求項１または２において砥石係脱装置
   ７は、回転軸61の鞘管63の後端に突起71を突出し、該突
   起71を抑圧して前記の先端軸受62の直下を支点として鞘
   管ごと傾動するエアシリンダー72とリンク機構73とより
   なることを特徴とする鋳鉄管の内面研磨機。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかにおいて砥石制
   御装置８は、回転砥石６を回転する駆動電流値を検知し
   て制御器83へ入力し、あらかじめ設定された標準値と比
   較して常に近ずけるように回転軸61を支持する空気ばね
   82の空気圧を増減する制御電流を演算して電流空気圧調
   整弁81へ出力する電子回路を具えたことを特徴とする鋳
   鉄管の内面研磨機。