JPH10286722A - 管体用のねじ孔加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間のうちに能率良く、管体の端面に管軸
方向のねじ孔を加工できるようにする。 【解決手段】 管体１を水平方向に支持する支持ローラ
と、上下方向および管軸と直交する左右方向に移動可能
なテーブル５０と、このテーブル５０上に設けられた水
平方向の下孔用ドリルおよびタップ５５と、管体１の端
面１３におけるねじ孔を加工すべき位置と下孔用ドリル
およびタップ５５の位置との関係を検知する加工原点セ
ンサと、管体１の端面１３から下孔用ドリルおよびタッ
プ５５までの水平方向の距離を検知する距離センサ７０
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管体用のねじ孔加工
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】口径がたとえば５００ｍｍ以上の管体と
して、図６に示される継手構造を有したものがある。す
なわち、互いに接合される一方の管体１の端部には受口
２が形成され、他方の管体３の端部には、この受口２に
挿入される挿口４が形成されている。受口２の開口端の
内周には奥すぼまりテーパ状のシール材圧接面５が形成
されており、このシール材圧接面５よりも奥側の受口２
の内周には、横断面矩形状の環状溝６と、管軸方向に一
定の距離を有した内周面７と、奥端面８とが、この順序
で形成されている。挿口４の先端の外周には環状の突部
９が形成されている。

【０００３】受口２のシール材圧接面５と挿口４の外周
面との間にはゴム製の環状のシール材１０が配置されて
いる。挿口４には押輪１１と周方向一つ割りの割輪１２
とが外ばめされており、受口２の開口端面１３に形成さ
れた周方向に複数の管軸方向のねじ孔１４に植え込まれ
るボルト１５とナット１６とによって押輪１１が締結さ
れることで、この押輪１１により割輪１２を介してシー
ル材１０を圧縮して、所定のシール機能を発揮できるよ
うに構成されている。

【０００４】受口２の環状溝６には、横断面矩形状で周
方向一つ割りの環状の締まり勝手のロックリング１７が
収容されている。このロックリング１７とシール材１０
との間には、バックアップリング１８が設けられてい
る。上述のように内周面７は管軸方向に一定の距離を有
しているため、挿口４の先端が受口２の奥端面８に当た
る位置から、挿口４の突部９がロックリング１７に掛か
り合う位置までの範囲で受口２と挿口４とが相互に伸縮
可能である。また、このように挿口４の突部９がロック
リング１７に掛かり合うことで、受口２と挿口４との離
脱を防止可能である。

【０００５】このような管継手を構成するためには、受
口２にねじ孔１４を形成する必要があるが、従来におい
ては、図７および図８に示すように、管体１の口径に応
じた曲率の孔ゲージ２１を利用している。この孔ゲージ
２１は、図示のように弓形のプレート２２にて構成さ
れ、その両端のフック２３が管体１の受口２の環状溝６
にはまり込むことで、このプレート２２が受口２の開口
端面１３に接するように構成されている。プレート２２
にはゲージ孔２４が形成されている。

【０００６】ねじ孔１４を加工する際には、孔ゲージ２
１をホイストを用いて受口２の開口端面１３に装着した
うえで、ゲージ孔２４を案内として、単軸の加工機を用
いてドリルで開口端面１３の所定位置に下孔を加工す
る。そして、周方向に複数のすべての下孔の加工が完了
したなら、加工機のドリルをタップに取り替えたうえ
で、ねじ加工を行うのが一般的である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような孔
ゲージ２１を用いたものでは、上述のようにこの孔ゲー
ジ２１をホイストを用いて受口２の開口端面１３に取り
付けるための段取りに時間を要するという問題点があ
る。また、ドリルによってすべての下孔を加工した後に
タップによってねじ加工を行うため、このねじ加工時に
作業者が改めて孔位置の芯出しを行う必要があり、その
ための時間を要するという問題点がある。

【０００８】そこで本発明は、このような問題点を解決
して、短時間のうちに能率良く管体にねじ孔を加工でき
るようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、管体の端面に管軸方向のねじ孔を加工するた
めの装置が、前記管体を水平方向に支持する手段と、上
下方向および管軸と直交する左右方向に移動可能なテー
ブルと、このテーブル上に設けられた水平方向の下孔用
ドリルおよびタップと、前記管体の端面におけるねじ孔
を加工すべき位置と前記下孔用ドリルおよびタップの位
置との関係を検知する手段と、前記管体の端面から前記
下孔用ドリルおよびタップまでの水平方向の距離を検知
する手段とを有するようにしたものである。

【００１０】このような構成であると、位置の関係を検
知する手段と距離を検知する手段とによって、下孔用ド
リルおよびタップとねじ孔を加工すべき管体との相互の
位置関係が規定される。これにもとづき、まずテーブル
が上下方向および左右方向に移動されることでドリルが
孔加工位置に位置決めされ、その位置に下孔が加工され
る。タップはドリルと同じテーブルの上に設けられてお
り、したがって、これらドリルとタップとの相互の位置
関係はあらかじめ既知の状態で固定されていることか
ら、両者の位置関係に対応してテーブルを移動させるこ
とで、このタップは容易に下孔に対して芯出しされるこ
とになる。したがって、下孔加工後のねじ孔の加工が短
時間のうちに能率良く行われることになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図４において、１は図６〜図８の
ものと同様の管体であり、複数対の支持ローラ３１によ
って水平方向に支持されている。管体１の挿口４に対応
した位置にはエアシリンダ３３にて駆動されるプッシャ
３４が設けられており、このプッシャ３４が挿口４の端
面を管軸方向に押圧することで、ねじ孔加工時に管体１
に作用するスラスト力を受けることができるように構成
されている。

【００１２】図１〜図４に示すように、支持ローラ３１
により支持された管体１の受口２の開口端面１３に管軸
方向に向かい合う位置には、ねじ孔加工装置３６が設置
されている。すなわち基礎３７の上には固定フレーム３
８が設けられており、この固定フレーム３８の上には、
管軸方向に移動可能な移動フレーム３９が設けられてい
る。４０は移動のための送りねじ、４１は送りねじ４０
を回転させるための駆動モータである。

【００１３】移動フレーム３９の内部には、昇降フレー
ム４２が設けられている。この昇降フレーム４２は移動
フレーム３９に設けられた上下方向の送りねじ４３に連
動されており、この送りねじ４３が駆動モータ４４によ
って回転駆動されることで、昇降フレーム４２が上下に
昇降されるように構成されている。４５は昇降フレーム
４２の動きを案内するためのリニヤガイドである。４６
はバランスウエイトで、このバランスウエイト４６がワ
イヤ４７を介して昇降フレーム４２に連結されること
で、駆動モータ４４の負荷の軽減が図られている。

【００１４】昇降フレーム４２の内部には、支持ローラ
３１によって支持された水平方向の管体１の管軸方向と
直交する水平方向に移動可能なテーブル５０が設けられ
ている。このテーブル５０は昇降フレーム４２の内部に
設けられた送りねじ５１に連動されており、この送りね
じ５１が駆動モータ５２によって回転駆動されること
で、このテーブル５０を移動させることが可能なように
されている。５３はテーブル５０の動きを案内するため
のリニヤガイドである。

【００１５】テーブル５０の上には、管体１の開口端面
１３の方に向いた水平方向の下孔加工用のドリル５４
と、このドリル５４にて加工された下孔にねじ加工を行
うためのタップ５５とが、管体１の管軸方向と直交する
水平方向に互いに距離をおいた位置に設けられている。
すなわち５６は第１の支持台で、リニヤガイド５７に案
内されてテーブル５０の上を管軸方向に移動可能であ
る。この第１の支持台５６には、ドリル５４を保持する
ドリルホルダ５８と、このドリル５４を回転駆動させる
ための駆動モータ５９とが設けられている。６４は第１
の支持台５６を管軸方向に移動させるための送りねじ
で、駆動モータ７４によって駆動される。また６０は第
２の支持台で、第１の支持台５６から管軸と直交する水
平方向にわずかな距離をおいたテーブル５０の上に設け
られ、リニヤガイド６１に案内されて同様に管軸方向に
移動可能である。この第２の支持台６０の上には、タッ
プ５５を保持するためのタップホルダ６２と、このタッ
プ５５を回転駆動させるための駆動モータ６３とが設け
られている。図示は省略するが、タップ５５のための第
１の支持台５６も、同様に送りネジと駆動モータとによ
って管軸方向に移動される。

【００１６】第１の支持台５６と第２の支持台６０との
間のテーブル５０上には、管体１の開口端面１３におけ
るねじ孔を加工すべき位置と、下孔用ドリル５４および
タップ５５の位置との関係を検知するための、加工原点
センサ６５が設けられている。すなわち、テーブル５０
の上には管軸方向のシリンダ装置６６が設けられてお
り、このシリンダ装置６６の伸縮端部６７に設けられた
ブラケット６８には、タッチ式のリミットスイッチ６９
が設けられている。このリミットスイッチ６９は、管体
１の受口２の開口端部の内周または外周に接触したとき
に、そのことを検知可能である。このリミットスイッチ
６９は、ドリル５４およびタップ５５と同じ高さにおい
て、管軸方向に設けられている。

【００１７】昇降フレーム４２の下面には、管体１の開
口端面１３からドリル５４およびタップ５５までの水平
方向の距離を検知するための、距離センサ７０が設けら
れている。この距離センサ７０は、シリンダ構造の伸縮
部７１と、この伸縮部７１に設けられて、この伸縮部７
１の伸張作用により管体１の開口端面１３に接触するこ
とで、この開口端面１３からの距離を測定可能な面板７
２とを有している。

【００１８】このような構成において、管体１にねじ孔
１４を加工する際には、加工すべき管体１を搬入して支
持ローラ３１により水平方向に支持する。そしてプッシ
ャ３４を挿口４の端面に押し当てる。

【００１９】次に、ねじ孔加工装置３６の移動フレーム
３９を管体１の受口２に接近させ、加工原点センサ６５
を用いた位置決めを行う。すなわち、まず昇降フレーム
４２を上下させて、センサ６５のリミットスイッチ６９
を管体１の受口２の開口の内部に対応した高さに設定
し、そのうえでシリンダ装置６６を伸張させることで、
このリミットスイッチ６９を開口の内部に挿入する。

【００２０】そして、その状態でテーブル５０を水平方
向に往復移動させ、図５に示すように水平方向の２箇所
の位置Ｘ１、Ｘ２ででリミットスイッチ６９を受口２の
開口の内周７３に接触させる。そして、この接触位置Ｘ
１、Ｘ２でのテーブル５０の位置情報を読み取って、両
者の平均値Ｘ３を求める。次に、このＸ３の位置にリミ
ットスイッチ６９をセットして昇降フレーム４２を上下
に移動させ、図５に示すように上下方向の２箇所の接触
位置Ｙ１、Ｙ２を読み取る。そして、このＹ１とＹ２と
の間の長さが受口２における公差を含んだ既知の内径寸
法に対応していれば、これらの位置Ｙ１、Ｙ２の値の平
均値を、管体１の中心Ｏについての鉛直方向の座標すな
わちｙｏとする。

【００２１】さらに、このｙｏの位置にリミットスイッ
チ６９をセットしてテーブル５０を水平方向に移動さ
せ、水平方向の２箇所の接触位置Ｘ１′、Ｘ２′を再度
読み取る。そして、このｙｏの位置でのＸ１′とＸ２′
との間の長さが、上下方向の場合と同様に受口２におけ
る公差を含んだ既知の内径寸法に対応していれば、最終
的にこれらの位置Ｘ１′、Ｘ２′の値の平均値を管体１
の中心Ｏについての水平方向の座標すなわちｘｏとす
る。

【００２２】なお、上記においてはリミットスイッチ６
９を受口２の開口の内周７３に接触させたが、これを受
口２の端部の外周に接触させるようにしても、同様に座
標を求めることができる。

【００２３】管体１の種類ごとに、加工すべきねじ孔１
４の数と、そのピッチ円直径とは、あらかじめ既知であ
る。したがって、管体１の中心Ｏの座標（ｘｏ、ｙｏ）
が求まると、すべてのねじ孔１４について、その加工す
べき位置の座標が求まる。すると、テーブル５０の上に
おけるドリル５４とタップ５５との位置はあらかじめ設
定されているため、上記各孔の加工位置の座標にあわせ
て昇降フレーム４２とテーブル５０とを上下方向および
左右方向に移動させることで、これらドリル５４とタッ
プ５５とを加工位置に位置決めさせることができる。

【００２４】管軸方向の位置決めを行う際には、上述の
ように距離センサ７０の面板７２を管体１の開口端面１
３に接触させることで、開口端面１３からの距離を測定
する。

【００２５】以上によって、管体１におけるねじ孔１４
を加工すべき位置と、ドリル５４およびタップ５５の位
置とを相互に正確に位置決めすることができる。したが
って、昇降フレーム４２を上下に移動させるとともにテ
ーブル５０を左右に移動させれば、ドリル５４をねじ孔
１４の加工位置に芯合わせすることができる。そこで、
駆動モータ７４と送りねじ６４とによって第１の支持台
５６をリニヤガイド５７に沿って管軸方向に移動させ、
距離センサ７０の検出結果にもとづきドリル５４の先端
を開口端面１３の位置に対応させる。そして、ドリル５
４を回転させながら、さらに第１の支持台５６を移動さ
せることでこのドリル５４に送りを付与し、開口端面１
３に所定の深さの下孔を加工する。

【００２６】この下孔の加工が完了したなら、第１の支
持台５６を管体１から遠ざかる方向に移動させて、ドリ
ル５４をこの下孔から抜き出す。次にテーブル５０を水
平方向に移動させて、タップ５５をこの下孔に芯合わせ
させる。このとき、上述のようにタップ５５はテーブル
５０の上においてドリル５４と同じ高さの位置に設置さ
れているため、このテーブル５０を水平方向に移動させ
るだけで、昇降フレーム４２による上下方向の移動は行
うことなしに、タップ５５を下孔に芯合わせさせること
ができる。

【００２７】そこで、同様に第２の支持台６０を管軸方
向に移動させ、タップ５５の先端が下孔の位置に達した
なら、同様にこのタップに回転と送りとを付与して、ね
じ切り加工を行う。ねじ切り加工が完了したなら、タッ
プ５５を反転させながら第２の支持台６０を逆方向に移
動させることで、このタップ５５をねじ孔から抜き出
す。これによってねじ孔１４が形成される。

【００２８】一つのねじ孔１４が形成されたなら、上述
のようにすべてのねじ孔１４についてその加工すべき位
置の座標があらかじめ求められているので、以下、同様
にしてねじ孔の加工を行う。したがって、従来のような
孔ゲージを用いることなしに、ドリル５４による下孔の
加工とタップ５５によるねじ孔１４の加工とが短時間の
うちに能率良く行われることになる。

【００２９】すべてのねじ孔１４の加工が完了したな
ら、管体１の搬出を行うことで、この一つの管体ににつ
いての孔あけ作業が終了する。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によると、管体を水
平方向に支持する手段と、上下方向および管軸と直交す
る左右方向に移動可能なテーブルと、このテーブル上に
設けられた水平方向の下孔用ドリルおよびタップと、前
記管体の端面におけるねじ孔を加工すべき位置と前記下
孔用ドリルおよびタップの位置との関係を検知する手段
と、前記管体の端面から前記下孔用ドリルおよびタップ
までの水平方向の距離を検知する手段とを有するように
したため、位置の関係を検知する手段と距離を検知する
手段とによって、下孔用ドリルおよびタップとねじ孔を
加工すべき管体との相互の位置関係を容易に規定するこ
とができ、またタップはドリルと同じテーブルの上に設
けられており、したがって、これらドリルとタップとの
相互の位置関係はあらかじめ既知の状態で固定されてい
ることから、両者の位置関係に対応してテーブルを移動
させることで、このタップをドリルで加工された下孔に
対して容易に芯出しさせることができ、このため管体の
端面に短時間のうちに能率良くねじ孔を加工することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の管体用のねじ孔加工装置
の正面図である。

【図２】同装置の側面図である。

【図３】同装置の要部を切り欠いて示す拡大図である。

【図４】同装置を用いた管体のねじ孔加工設備の全体正
面図である。

【図５】加工すべきねじ孔の位置を示す管体の端面図で
ある。

【図６】本発明のねじ孔加工装置によってねじ孔が形成
される管体を用いた管継手の断面図である。

【図７】従来のねじ孔加工のための孔ゲージを示すため
の管端部の断面図である。

【図８】図７に示される部分の側面図である。

【符号の説明】

１ 管体 １３ 開口端面 １４ ねじ孔 ３１ 支持ローラ ３６ ねじ孔加工装置 ３９ 移動フレーム ４２ 昇降フレーム ５０ テーブル ５４ ドリル ５５ タップ ５６ 第１の支持台 ６０ 第２の支持台 ６５ 加工原点センサ ７０ 距離センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管体の端面に管軸方向のねじ孔を加工す
   るための装置であって、前記管体を水平方向に支持する
   手段と、上下方向および管軸と直交する左右方向に移動
   可能なテーブルと、このテーブル上に設けられた水平方
   向の下孔用ドリルおよびタップと、前記管体の端面にお
   けるねじ孔を加工すべき位置と前記下孔用ドリルおよび
   タップの位置との関係を検知する手段と、前記管体の端
   面から前記下孔用ドリルおよびタップまでの水平方向の
   距離を検知する手段とを有することを特徴とする管体用
   のねじ孔加工装置。