JPH11197977A - パイプ端面の切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削バイトが半径方向に摺動させてフランジ
端面を均一且つ迅速にに切削する。 【解決手段】 駆動モータによって回転する主軸筒と、
該主軸筒内に収納して主軸筒とともに回転するスクロー
ル盤と、その端面の渦巻き溝とかみ合う横溝を設けた１
個または複数個の刃物台とを備え、スクロール盤は主軸
筒内を通る駆動軸を介して独自に自転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転する切削バイ
トが半径方向に摺動してフランジ端面を均一に切削する
パイプ端面の切削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パイプのフランジ端面を精密仕上げする
には、従来、砥石車の外周を使用して平面を研磨仕上げ
する平面研削盤を用いている。平面研削盤では、フラン
ジ端面を研磨すべきパイプが大径であると、パイプを水
平テーブルに載せて往復運動させたり、回転テーブルに
載せて回転運動させることを要し、一般に大型の回転テ
ーブル型研磨盤やベッド研磨盤を使用することになる。

【０００３】 パイプのフランジ端面は大径の環状形で
あるから、大型の砥石車の外面は研磨作業によって部分
的に磨耗しやすく、ある程度以上磨耗すれば砥石車全部
を交換することが必要になる。この種の平面研削盤で
は、フランジ端面を研磨すべきパイプが大径になれば、
それに応じて大型の装置が必要になるうえに切削誤差が
生じやすくなる。また、パイプのフランジ端面を研磨す
る際に、大径のパイプを正確に垂直方向に位置決めする
ことも作業者にとってかなり困難な作業である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−３１４３０
３号では、砥石円盤が環状に公転しながら自転すること
により、研磨すべきパイプの直径に比べて遥かに小さい
砥石円盤を用い、その外端面でフランジ端面を効率的に
研磨仕上げできる。この砥石円盤は、その外面が研磨作
業に応じてほぼ均一に磨耗するから、所定の研磨精度を
長時間維持するうえにランニングコストを節減できると
いう利点がある。

【０００５】 特開平７−３１４３０３号に開示の研磨
装置は、フランジ端面を切削すべきパイプが大径になれ
ばなるほど、大径の砥石盤が必要になるうえに砥石外面
をパイプ端面に正確に接触・維持しにくい場合がある。
また、砥石盤が自転しながらフランジ端面の表面を回転
するので、円形の研磨跡がフランジ端面においてほぼ半
径方向に多数形成され、２本のパイプをフランジ接続し
た際に、半径方向の研磨跡を通ってパッキングから水漏
れが発生することがある。

【０００６】 本発明は、パイプのフランジ端面を切削
する際の前記の問題点を改善するために提案されたもの
であり、フランジ端面を同心状に均一に切削できるうえ
にランニングコストが安価であるパイプ端面の切削装置
を提供することを目的としている。本発明の他の目的
は、切削方向が円周方向であるので２本のパイプをフラ
ンジ接続した際にパッキングから水漏れせず、しかも構
造が単純で製造コストの安いパイプ端面の切削装置を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る切削装置は、図１と図２に示すよう
に、駆動モータによって回転する主軸筒と、該主軸筒内
に収納して主軸筒とともに回転するスクロール盤と、そ
の端面の渦巻き溝とかみ合う横溝を設けた刃物台とを備
える。このスクロール盤は、一般に主軸筒内の前方部に
収納し、主軸筒内を通る駆動軸を介して独自に自転さ
せ、主軸筒の回転とスクロール盤の自転とによって刃物
台を回転しながら半径方向に摺動させる。

【０００８】 スクロール盤は、主軸筒内で独自に自転
させるため、該駆動軸を主軸筒後方に設置した小型モー
タなどで回転すると好ましい。また、図２のように、ス
クロール盤と連結する駆動軸にスリーブをねじ合わせ、
該スリーブと連結した嵌装筒体が前後方向に移動する
と、この位置を近接センサなどで検出することにより、
バイトの半径方向の移動位置を検知することにより、該
バイトの移動距離を限定すると好ましい。

【０００９】 この切削装置において、刃物台は、図３
と図５に示すように１個または複数台を有し、いずれも
スクロール盤の半径方向に向いてその端面の渦巻き溝と
かみ合う。用いるバイトは、例えば、切削チップを固着
したバイトホルダからなり、または通常の片刃の曲りバ
イトや端面バイトであってもよく、これらは止めボルト
で刃物台に着脱可能に取り付ける。

【００１０】 この切削装置には、図１から明らかなよ
うに、端面切削すべきパイプを水平に保持するＶ字形側
面を有する２台のブロックを設置する。これらのブロッ
クは、主軸筒と一直線状に配置するとともに、パイプを
固定した前方のブロックは水平方向に摺動可能であり、
その摺動量である切削値を機械的、電気的またはマイコ
ンなどで適宜に制御すると好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図２から明らかなように、切削装
置１において各刃物台２２は主軸筒３とともに回転し、
同時にスクロール盤１０の回転によってその半径方向へ
摺動する。刃物台２２に取り付けたホルダ３２の切削チ
ップ３３は、スクロール盤端面の渦巻き溝８に沿って徐
々に半径方向へ移動し、主軸筒３を高速回転するとパイ
プ３４のフランジ端面３５を迅速且つ正確に切削加工す
る。切削装置１では、刃物台２２の移動機構が単純であ
って、大径のパイプ３４を水平に支持したままでその端
面を切削でき、回転するチップ３３によってパイプ端面
３５を同心状に均一に切削するので好ましい。

【００１２】 スクロール盤１０において、その前端面
の渦巻き溝８の幅を細くすると、より密な切削面が得ら
れる代わりに、チップ３３の半径方向の移動に時間を要
する。一般には、主軸筒３を高速回転するため、渦巻き
溝８の幅は可能な限り細い方が好ましい。図４では、ス
クロール盤１０の後端面にベベルギヤ１６を刻設してい
るけれども、駆動軸１２の回転に支障になる場合には、
ベベルギヤ１６とフェースギヤ１８とのかみ合わせを省
略してもよい。さらに、このスクロール盤を複動構造に
すると、個々の刃物台の半径方向位置を個別の円筒ギヤ
で設定した後に全刃物台を同時に摺動できる。

【００１３】 切削装置１では、図３において主軸筒３
のヘッド部２に刃物台２２を３台備え付け、その１台に
バイトつまりホルダ３２とチップ３３を取り付けてい
る。刃物台２２の数は、図５で一点鎖線で示すように円
周方向に６台備え付けてもよく、または１台、２台や４
台などでもよい。刃物台２２が３台などである場合、そ
のそれぞれにバイトを取り付けると、各バイトの刃先位
置が同じであればより密な切削面を得ることができ、各
刃先位置をわずかに変えてより多く切削していくことも
可能である。また、複動構造のスクロール盤を用いて、
複数の刃物台の半径方向位置をそれぞれ異なるように設
定することにより、パイプ端面の高さが同心状に異なる
ように切削することも可能である。

【００１４】 切削チップ３３の半径方向の移動位置
は、ヘッド部２にセンサ（図示しない）を取り付けて、
刃物台２２の移動位置を直接検知してもよい。また、図
２では、スクロール盤１０と連結する駆動軸１２を相互
にネジ部を設けたスリーブ５０とねじ合わせし、該スリ
ーブを嵌装筒体５２とピン連結する。駆動軸１２を回転
すると、スリーブ５０を経て筒体５２が前後方向に移動
し、この位置を近接センサ５６，５８で検出して切削装
置１の運転を停止できる。所望に応じて、これらのセン
サを３個以上並列に取り付けることにより、チップ３３
つまり刃物台２２の半径方向の移動距離を任意のセンサ
で検知し、所望の半径方向位置でチップ３３を始動また
は停止してもよい。

【００１５】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明は実施例に限定されるものではない。本発明
に係る切削装置１は、図１と図２に示すように、大径の
ヘッド部２を固着した中空の主軸筒３を有し、該主軸筒
はＶベルト５及びギヤ減速機６を介して外部設置の駆動
モータ７によって回転させる。円形のスクロール盤１０
は、主軸筒３のヘッド部２内に収納し、該主軸筒内を通
過する駆動軸１２の前端部と同軸状に連結する。駆動軸
１２は、主軸筒３の後方に設置した小型の電動モータ１
４で回転させる。通常、主軸筒３、駆動モータ７および
電動モータ１４は、図１に示すハウジング１６の中に収
納され、該ハウジングから主軸筒３のヘッド部２だけが
水平に突出している。

【００１６】 スクロール盤１０は、図３と図４に示す
ように、その前端面に中心から右回りに次第に径が漸増
していく細幅の渦巻き溝８を刻設し、該溝の横断面は矩
形、三角形、半円形などのいずれでもよい。また、スク
ロール盤１０の後端面にベベルギヤ１６を刻設し、フェ
ースギヤ１８をベベルギヤ１６にかみ合わせてもよい。
図示のチャックハンドル２０を用い、その角形端部をフ
ェースギヤ１８の端面の角孔に嵌入すると、該ハンドル
によってスクロール盤１０を任意に回転して刃物台２２
の半径方向位置を設定できる。

【００１７】 スクロール盤１０と連結する駆動軸１２
は、その一部または全部にネジ部を刻設し、該ネジ部に
雌ネジを設けたスリーブ５０をねじ合わせる。スリーブ
５０は、主軸筒３に緩く嵌合した嵌装筒体５２とピン５
４によって連結し、ピン５４は主軸筒３の周壁に設けた
長孔５５に沿って移動する。この結果、駆動軸１２を回
転すると、スリーブ５０とピン５４を経て筒体５２が前
後方向に移動し、この位置をハウジング１６の内面に設
置した近接センサ５６，５８で検出する。センサ５６，
５８で刃物台２２つまり切削チップ３３の半径方向の位
置を検知すると、チップ３３の移動距離を所定の範囲内
に限定でき、センサ５６，５８の検知によって切削装置
１の運転を停止する。

【００１８】 刃物台２２は、例えば、図３から図５に
示すように、スクロール盤１０の前端面において円周方
向に等間隔に３台設置する。各刃物台２２は、その両側
壁に縦溝２４を対向するように形成し、両縦溝２４，２
４がヘッド部２の半径方向溝２６と嵌合することによ
り、該刃物台からヘッド部２から脱落することを防ぐ。
刃物台２２において、その後方壁に横方向溝２８を設
け、該溝がスクロール盤１０の端面の渦巻き溝８とかみ
合い、且つ前方壁はツールポストであり、複数本の止め
ボルト３０を締め付けてホルダ３２を固定できる。用い
るホルダ３２は、その上端部にチップ３３を固着してパ
イプ３４のフランジ端面３５を切削し、該ホルダの代わ
りに片刃の曲りバイトや端面バイトでもよい。

【００１９】 一方、端面切削すべきパイプ３４を水平
に支持する２台のブロック３６，３８は、図１に例示す
るように、ベアリング３９を介して、切削装置１の枠体
４０に取り付けた２本のレール４２上で水平方向に摺動
可能に設置する。ブロック３６，３８は、パイプ３４を
水平に載置できるように上方部がＶ字形側面を有する。
ブロック３６，３８のＶ字形側面に比べてパイプの径が
小さい場合には、より小さいＶ字形側面の補助具をブロ
ック３６，３８のＶ字形面の上に載置する。

【００２０】 一般に、前方のブロック３６は後方のブ
ロック３８よりも長く、両ブロックを離して設置すると
図１のような長寸のパイプ３４でも水平に支持できる。
ブロック３６は、油圧作動などで自動的に往復運動し、
その所定の位置をマイコンに記憶させることにより、パ
イプ端面３５の切削値をマイコンで制御できる。後方の
ブロック３８は、枠体４０に取り付けたストッパ４４に
よって後方移動を限定し、レール４２から脱離すること
を防止する。

【００２１】 前方のブロック３６の上方には、エアシ
リンダ４６を垂直に設置し、ピストンロッド４７の先端
に湾曲プレート４８を水平に取り付ける。エアシリンダ
４６は、ブロック３６上にパイプ３４を載置した後にピ
ストンロッド４７を下降させ、湾曲プレート４８でパイ
プ３４をブロック３６へ押し付けて固定する。エアシリ
ンダ４６の代わりに、ブロック３６の後側壁にエアロー
タリアクチュエータを設置してもよい。この場合、２個
のスプロケットをアクチュエータから前後に突出する回
転軸にそれぞれ固着し、各スプロケットの回動によって
チェーンを締め付けてパイプを固定する。

【００２２】 長寸のステンレス鋼パイプ３４を、図７
の矢印方向から下降してブロック３６，３８上に水平に
載置すると、ブロック３６の駆動機構がオンになる。こ
の際に、ブロック３６の後端面は規定位置Ｇ上に位置
し、且つフランジ端面３５をブロック３６の前端からあ
る程度離して載せる。つまり、図９においてブロック３
６の前進で位置調整可能なように、図７の距離Ｎが図９
の距離Ｌよりも長くなるように設定する。パイプ３４を
ブロック３６，３８上に載置すると、該パイプを載せた
ままブロック３６，３６が図８の矢印方向へ高速前進
し、パイプ端面３５がホルダ３２の側面に近接すると微
動前進する。

【００２３】 パイプ端面３５がバイト側面と接触して
停止しても、ブロック３６だけが図９の矢印方向へさら
に前進し、パイプ端面３５とブロック３６の前端面との
距離がＬになる。距離Ｌは、マクロメータ８０（図１
１）のヘッド８２の位置とチップ高ささらに所望の切削
値から算出した値である。距離Ｌに応じて、ブロック３
６はその後端面と位置Ｇとが距離Ａになり、距離Ａはブ
ロック３６の前進限定値である。パイプ３４の面合わせ
が完了すると、図９の状態において、エアシリンダ４６
のピストンロッド４７を下降し、湾曲プレート４８でパ
イプ３４をブロック３６へ押し付けて固定する。

【００２４】 パイプ３４をブロック３６に固定した後
に、該ブロックはパイプ３４とともに一時後退する。図
１０の一時後退において、ブロック３６の後端面と位置
Ｇとは距離Ｂであり、距離Ｂはブロック３６の後退限定
値である。次に、図１１に示すようにブロック３６をパ
イプ３４とともに再び前進すると、マクロメータ８０の
ヘッド８２がリミットスイッチ８４と接触し、ブロック
３６は停止する。この停止位置が加工位置であり、ブロ
ック３６の後端面と位置Ｇとの距離がＣになる。この加
工位置における切削値は、マクロメータ８０を回して微
調整することが可能である。

【００２５】 切削位置の設定後に、図１２に示すよう
に主軸筒３を回転しながら、チップホルダ３２を取り付
けた刃物台２２を半径方向内方へ摺動させて切削加工を
行う。チップ３３による切削加工が完了すれば、駆動軸
１２の回転を停めて刃物台２２を静止し、且つ主軸筒３
の回転を停止するとともに、ブロック３６をパイプ３４
とともに矢印方向へ後退させ、図１３のように規定の位
置Ｇまで戻す。この後に、エアシリンダ４６のピストン
ロッド４７を上昇させて湾曲プレート４８によるパイプ
３４の固定を解除し、パイプ３４を図１３の矢印方向へ
取り出す。さらに刃物台２２を原点へ復帰させる。

【００２６】 図６に示す切削装置６０では、前記の駆
動軸１２と小型モータ１４の代わりに、油圧シリンダ６
２と駆動ボルト６４を主軸筒３の内部に収納し、該シリ
ンダは回転継手６５を経て装置外部の油圧源（図示しな
い）と連通する。油圧シリンダ６２のピストンロッド６
６の先端には、回軸フリージョイント６８を介して駆動
ボルト６４を一直線状に接続し、ボルト６４につば付ナ
ット７０をねじ込んでいる。つば付ナット７０は、回転
自在であるが前後方向に移動しないように取り付け、該
ナットにスクロール盤（図示しない）を固着する。

【００２７】 切削装置６０において、主軸筒を回転さ
せながら、切換弁７２を操作して油圧シリンダ６２のヘ
ッド側油室７４へ高圧油を送入すると、ロッド側油室７
６内の高圧油は切換弁７２を経て外部の油圧源に戻り、
ピストンロッド６６が前進する。ピストンロッド６６つ
まり駆動ボルト６４の前進により、つば付ナット７０と
ともにスクロール盤が回転し、刃物台が半径方向へ摺動
してバイトでパイプ端面を切削加工する。また、ピスト
ンが前端まで前進すれば、切換弁７２を操作して高圧油
を油圧シリンダ６２のロッド側油室７６へ送入し、ヘッ
ド側油室７４内の高圧油を切換弁７２を経て油圧源へ戻
すと、ピストンロッド６６が後退する。ピストンロッド
６６つまり駆動ボルト６４が後退すると、つば付ナット
７０とともにスクロール盤が逆転し、刃物台が半径方向
の外方へ摺動してパイプ端面を切削加工できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る切削装置は、刃物台が主軸
筒とともに回転しながら半径方向に摺動し、大径のパイ
プのフランジ端面を水平に支持したままでその端面を同
心状に切削する。それ故に、この切削装置は切削すべき
パイプの直径に比べて遥かに小さく、フランジ端面を効
率的に切削加工できる。この刃物台には、通常のバイト
を取り付けることができ、特殊な切削工具を使用する場
合に比べて、所定の切削精度を維持してランニングコス
トを減らすことができる。

【００２９】 本発明の切削装置では、刃物台つまりバ
イトが回転しながら半径方向に徐々に移動することによ
り、バイトが切削時にパイプのフランジ端面と常に密接
して切削し、しかもその切削方向は円周方向であってパ
イプ端面を同心状に均一に切削するので、２本のパイプ
をフランジ接続した際にパッキングから水漏れすること
がない。この切削装置を用いることにより、実際の機械
加工でフランジが完全な直角に成形されておらずに多少
変形していても、均一な仕上げ切削を容易に達成でき
る。

【００３０】 本発明の切削装置は、刃物台の半径方向
への移動に要する部材がスクロール盤と駆動軸だけであ
り、主軸筒の後端部に設置する小型モータなどで容易に
駆動でき、その全体構造がきわめて単純である。したが
って、この切削装置は、使用部材が少なくてその組立も
容易であり、その製造コストが安価であるという利点も
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る切削装置を示す概略側面図であ
る。

【図２】 図１の切削装置の駆動機構をハウジングを除
いて概略的に示す要部説明図である。

【図３】 本発明で用いるスクロール盤と刃物台を示す
正面図である。

【図４】 スクロール盤と刃物台の組み合わせ態様をチ
ャックハンドルとともに示す側面図である。

【図５】 本発明の切削装置の前端面を示す概略正面図
である。

【図６】 本発明の変形例を示す要部側面図である。

【図７】 パイプ端面の切削工程の第１段階を示す部分
側面図である。

【図８】 パイプ端面の切削工程の第２段階を示す部分
側面図である。

【図９】 パイプ端面の切削工程の第３段階を示す部分
側面図である。

【図１０】 パイプ端面の切削工程の第４段階を示す部
分側面図である。

【図１１】 パイプ端面の切削工程の第５段階を示す部
分側面図である。

【図１２】 パイプ端面の切削工程の第６段階を示す部
分側面図である。

【図１３】 パイプ端面の切削工程の最終段階を示す部
分側面図である。

【符号の説明】

１ 切削装置 ３ 主軸筒 ７ 駆動モータ ８ 渦巻き溝 １０ スクロール盤 １２ 駆動軸 １４ 小型モータ ２２ 刃物台 ３３ 切削チップ ３４ パイプ ３５ フランジ端面 ５０ スリーブ ５２ 嵌装筒体

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１２月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項４】 駆動モータによって回転する主軸筒と、
該主軸筒前方のヘッド部内に収納して主軸筒とともに回
転するスクロール盤と、主軸筒の後方に設置する小型モ
ータと、スクロール盤と連結し且つ主軸筒内を通って主
軸筒の後方の小型モータに連結する駆動軸と、スクロー
ル盤の端面の渦巻き溝とかみ合う横溝を設け且つ半径方
向に向いた１個または複数個のバイトと、スクロール盤
の後端面に刻設したベベルギヤとかみ合うフェースギヤ
と、端面切削すべきパイプを水平に保持するＶ字形側面
を有する２台のブロックとを備え、両ブロックを主軸筒
と一直線状に配置するとともに、パイプを固定した前方
のブロックは水平方向に摺動可能であり、主軸筒の回転
によってバイト、スクロール盤および小型モータを一緒
に高速回転するとともに、主軸筒後方の小型モータによ
って駆動軸を介してスクロール盤をさらに自転させてバ
イトを半径方向に摺動させ、チャックハンドルの角形端
部をフェースギヤの端面の角孔に嵌入すると、該ハンド
ルによってスクロール盤を任意に回転してバイトの半径
方向位置を設定できるパイプ端面の切削装置。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年４月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動モータによって回転する主軸筒と、
   該主軸筒内に収納して主軸筒とともに回転するスクロー
   ル盤と、その端面の渦巻き溝とかみ合う横溝を設けた１
   個または複数個の刃物台とを備え、スクロール盤は主軸
   筒内を通る駆動軸を介して独自に自転させ、主軸筒の回
   転とスクロール盤の自転とによって刃物台を回転しなが
   ら半径方向に摺動させるパイプ端面の切削装置。
2. 【請求項２】 駆動モータによって回転する主軸筒と、
   該主軸筒内の前方に収納して主軸筒とともに回転するス
   クロール盤と、その端面の渦巻き溝とかみ合う横溝を設
   け且つ半径方向に向いた１個または複数個の刃物台と、
   止めネジで刃物台に取り付けるバイトとを備え、スクロ
   ール盤は主軸筒内を通る駆動軸を介して独自に自転させ
   るため、該駆動軸を主軸筒後方に設置した小型モータで
   回転し、主軸筒の回転とスクロール盤の自転とによって
   刃物台を回転しながら半径方向に摺動させるパイプ端面
   の切削装置。
3. 【請求項３】 スクロール盤と連結した駆動軸にスリー
   ブをねじ合わせ、該スリーブと連結した嵌装筒体の前後
   移動によってバイトの半径方向の移動位置を検知する請
   求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 駆動モータによって回転する主軸筒と、
   該主軸筒内に収納して主軸筒とともに回転するスクロー
   ル盤と、その端面の渦巻き溝とかみ合う横溝を設けた１
   個または複数個の刃物台と、刃物台に取り付けるバイト
   と、端面切削すべきパイプを水平に保持するＶ字形側面
   を有する２台のブロックとを備え、両ブロックを主軸筒
   と一直線状に配置するとともに、パイプを固定した前方
   のブロックは水平方向に摺動可能であり、その摺動量で
   ある切削値を適宜に制御できるパイプ端面の切削装置。
5. 【請求項５】 前方のブロック上に、パイプを固定する
   ためのエアシリンダを設置する請求項４記載の装置。