JPS5944177B2 - 管内面研摩方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管内面研摩装置の創案に係り、比較的簡易な構
造と操作で細径長尺管の内面を全長にわたり無疵かつ滑
らかな仕上面に研摩することのできる装置を得しめんと
するものである。

管体の内面を仕上加工する方法ないし装置としては、棒
状のといしを用いこれを組合せ付着させたホーニングヘ
ツドと称する工具を管内面に加圧接触させ、回転運動と
往復運動で研削するもの（ホーニング機によるホーン仕
上法）、アランダムやけい石などの微粉研摩材を懸濁さ
せた液をノズルから噴流させて管内面に衝突させるもの
（液体ホーニング法）、あるいは軸の外周に硬質ロール
を取付け、これを管内面に押付けて動かし管内面の塑性
変形により内面を滑らかに仕上げるもの（バニシ仕上げ
法）、更にラフな仕上げ方法としては、エアあるいは電
動によるグライディング法等が従来汎用されている。

ところで、前記管体は種々あるが、最近例えば精密シリ
ンダー等の精密管に見られるように、内径２５ｍ７７！
．長さ１０７７１の如く細径長尺で、しかも管内面状態
がハブ仕上相当の非常に滑らかなかつ無疵の仕上面をも
つ管の要求が高まつているが、従来の上記各加工法や装
置では、被加工管の内径や長さ等の寸法の制約、あるい
は加工精度の問題から適切な管を得ることができなかつ
た。

すなわち、ホーン仕上法は、といしを放射状又は管軸と
直角方向に組合せ付着する必要からといしを保持するヘ
ツドないしホルダーが大きくなり、従つて工具外径をあ
まり小さく構成することが難しく、また工具が重くかつ
これに振動を与える関係上支持部材も長尺に構成するこ
とが難しい。

バニツシングロール法も軸ヘツドシユ一に硬質ロールを
配設すると関係等から工具外径の縮減には限度があると
共に長さの制約もつきまとう。そのためいずれの方法も
構造的に製作が難しく、製作コストの面を考慮すると事
実上実施が不可能に近い。加えて、使用上もそれら両加
工法では荒仕上げ、中仕上げ及び仕上げの工程での加工
度の調整が難しく、それら各工程での工具の交換に甚だ
手間と時間がかかるため作業性も良くないという欠点が
ある。一方液体ホーニング法は長さ及び径についての制
約は少ないものの、反面研摩材の懸濁液の噴射を全長か
つ全周にわたり均一に行うことし難しいため、表面粗さ
にムラやバラつきが出やすく、安定性に欠けるという難
点がある。なお、エア又は電動によるクラインディング
法も構造的に工具径の縮減に制約があると共に、仕上げ
状態も悪く安定性に欠けるうらみがある。本発明は上記
したような従来の問題を解決するために研究して創案さ
れたもので、その基本的な目的は、細径にしで長尺な管
を、その全長にわたり微細な疵もなくかつ滑らかな仕上
げ面に研摩することができる装置を得ることにある。

また本発明の他の目的は、上記目的を簡単な構造でしか
も作業性良く達成し得る装置を得ることにある。

しかして、本発明は、上記目的を達成するため被研摩管
を定置回転する装置と、被研摩管の一端から管内に進退
自在に挿通されるヘツド支持バ一と、前記支持バ一の先
端に取付けられる研摩ヘツドからなる管内面研摩装置に
おいて、前記支持バ一を、外管バ一とこの外管バ一中に
挿入され後端に加圧流体供給ホースを連結した内管バ一
で構成すると共に、研摩ヘツドを、前記内管バ一と連通
する内筒と、外管バ一に一端が取付けられ被研摩管の内
径より外径の小さい外筒との２重筒で構成し、前記内筒
には加圧流体の噴出孔を配設すると共にその噴出孔配設
域外周にゴムチユーブのような弾性伸縮体を密封状に取
付け、かつ外筒には窓孔を欠設すると共に、その外周に
研摩布紙を取外し可能に巻回せしめた装置としたことを
基本的特徴とするものである。

また、本発明は、上記構成に加え、前記外管バ一の後端
部に、外管バ一と内管バ一の間隙に潤滑用流体等の流体
を供給するホースを連結するとともに、外筒に近い先端
部に、斜め前方に傾斜し且つ窓孔の設けられていない方
向に前記流体を噴射するよう構成された流体噴出孔を配
設したことを他の基本的特徴とする。

以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明すると、
第１図及び第２図は本発明の装置の概要を示すもので、
１は被研摩管Ａを水平状で定置回転させる装置であつて
、ベツト３０上に間隔的に配置したローラ又はメタルの
如き支持機３１と、ベツト３０の一端部に立設した支台
３２に設けたチヤク機構３３及び該チヤク機構３３を回
転，駆動するモータ３４とからなつている。

ベツト３０の両側には第２図の如く被研摩管Ａの跳込み
装置３５と跳出し装置３６が配設さ粍被研摩管Ａは前記
跳込み装置３５により支持機構３１に支持されると共に
、一端をチヤツク機構３３に保持されモータ３４により
所要速度で回転せしめられる。２は先端部に研摩ヘツド
４を取付けた支持バ一３を被研摩管Ａの内部へ向け往復
動させるためのバ一送り装置で、前記支台３２を境とし
て管の定置回転装置１の反対側に設けられる。

このバ一送り装置２は、軸方向両端部をヘツド３７の両
端の軸受３８，３８に支持されたスタリユーシヤフト３
９と、このスクリユーシヤフト３９を伝達手段及びクラ
ツチを介して切替え駆動回転する早送り用及び主作業用
の各モータ４０，４０′と、前記ベツト３７上に装架さ
れ下部をスクリユーシヤフト３９に螺合し上部で支持バ
一３の端部を支持したバ一保持台４１と、前記バ一保持
台４１と支台３２の間のベツド３７上に摺動可能に配置
された複数個のバ一中間保持台４２とからなつており、
モータ４０又は４０／によりクラツチを介しスクリユー
シヤフト３９を回転することでバ一保持台４１を軸方向
に移動させ、これにより支持バ一３を、支台３２に設け
ている通孔４３及びチヤツク機構３３を通して被研摩管
Ａの内部に挿入すると共に管内で往復動させる。なお往
動時において支持バ一３の中間部を間隔的に支持するバ
一中間保持台４２は、バ一保持台４１の移動によりこれ
に押されて順次支持位置を移動し、バ一保持台４１の復
動時には再び後方（図面では左方）へと順次移動するよ
うになつている。その方法は、例えばバ一保持台４１と
バ一中間保持台４２とをチエーン等の可曲連結材で連結
せしめておくが如きである。しかして、前記バ一送り装
置２で往復動される支持バ一３は、第３図で示すように
外管バ一５とこの外管バ一５中に挿入された内管バ一６
とからなつており、それら外管バ一５と内管バ一６の間
に軸方向先後端がスペーサー８を介して閉じられた間隙
７を形成し、外管バ一５の後端部にはアダプターを介し
て潤滑用流体等の流体供給用の供給ホース１１を連結す
ると共に、研摩ヘツド４に近い外管バ一５の外周に、斜
め前方に向いた流体噴出孔１０，１０を配設し、一方内
管バ一６の後端部にはアダプターを介して加圧用の流体
の供給ホース９を連結し、潤滑用流体・等の流体を供給
ホース１１から間隙７を経て噴出孔１０，１０より研摩
ヘツド４の方向へ噴出せしめ、また加圧用流体は供給ホ
ース９から内管バ一６を経て研摩ヘツド４の内部に圧送
せしめるようにしている。

なお、前記流体噴出孔１０，１０は後述する研摩布紙２
４の膨出しない部分に配設することが望ましい。一方各
供給ホース９，１１はその中間各部をベツト３７の側方
又は上方に設けた吊持枠４４に移動自由に吊持され、前
記バ一保持台４１の移動に応じて伸縮されるようになつ
ている。また外管バ一５の外周面にはビニールその他の
保護層１２が被覆され、支持バ一３の往復時にこれが被
研摩管Ａの内面に万一接触することがあつても傷付けな
いようにしている。一方、前記支持バ一３の先端部に取
付けられる研摩ヘツド４の詳細は第３図ないし第１０図
で示す如きであり、即ち研摩ヘツド４は第４図で示すよ
うに、その外径が被研摩管Ａの内径より小径に構成され
被研摩管Ａ内を遊通自由となつた外筒１３と、前記支持
バ一３の内管バ一６と同芯直列に連通した内筒１４との
２重管からなつている。

前記内筒１４は外管バ一５の先端部に嵌着固定又はねじ
込みするか、若しくは溶接してもよい。いずれの場合も
内筒１４は内管バ一６を連通している。そして外筒１３
は、前記外管バ一５の先端部に一端を連結されるが、そ
の方法として本実施例は、外管バ一５に雄ねじ１５を刻
設し、この雄ねじ１５に外筒１３の内面雌ねじ１６を螺
合せしめた後、内筒１４の先端にキヤツプ１７を取付け
、このキヤツプ１７の筒部１８を外筒１３の他端部に嵌
合わせることで保持せしめている。しかして、上記のよ
うに支持バ一３に取付けられた内筒１４の外周には、第
３図と第１０で示すように内管バ一６と連通する複数個
の加工流体噴出孔１９を配設すると共に、前記加圧流体
噴出孔１９の配設域の両側にまたがつてゴムチユーブの
ような中空状の弾性伸縮体２０を密封状に取付けている
。

この弾性伸縮体２０の取付け法として本実施例では外側
の加圧流体噴出孔１９，１９の両側に凹周溝２１，２１
を形成し、内筒１４に外嵌した弾性伸縮体２０の両端部
を前記凹周溝２１，２１に位置させ、その部分を線材な
いしバンドの如き止片２２により緊締し、加工時に両端
部から流体が洩れないようにしている。なおこれに代え
て接着方式としてもよいことはもとよりである。上記の
ような内筒１４に対し、外筒１３にあつては、前記弾性
伸縮体３０の位置する部分に、部分的に窓孔２３が欠設
され、この窓孔２３を含めた外筒１３の外周に、表面に
研摩材を接着剤で固着した研摩布紙２４が取外し可能に
巻回される。ここで、前記窓孔２３としては、第５図な
いし第７図のように軸心を境として相対する２つの長方
形状の窓孔であつてもよく、また第８図のように、軸心
方向にダンデムに配された複数個（図面では３個）の窓
孔であつてもよく、更には第９図のように、複数個の千
鳥状配置の窓孔であつてもよい。前記加圧流体の噴出孔
１９はその配置に特に限定はないが、窓孔２３に対応す
る位置にあることが好ましい。また、前記研摩布紙２４
としては、被研摩管Ａの状態、仕上げ段隔（荒仕上げ、
中仕上げ、仕上げ）等により適宜選定すべきであるが、
好ましくはエメリ一布紙とすべきである。

更に研摩布紙２４の外筒１３への取付けは、一端２４１
を接着するかあるいは本実施例の如く一端を屈曲して窓
孔２３に挿込み係止し、それ以降を被研摩管Ａの回転方
向に約１．３巻き程度巻き付けるものである。次に本発
明による装置の使用法につき説明すると、被研摩管Ａを
跳込み装置３５により支持機構、３１に支持せしめると
共に、一端をチヤツク機構３３で保持させる。次いでバ
一送り装置２の早送り用モータ４０を駆動し、先端に研
摩ヘツド４を取付けた支持バ一３を被研摩管Ａの一端か
ら内部に挿入し、研摩ヘツド４の外筒１３の長さ分だけ
他端（図面では右端）から突出するところまで前進させ
る。こうしたならば、次に研摩ヘツド４の外筒１３の外
周に、仕上げ工程に応じたといし粒度をもつ研摩布紙２
４を巻回する。このようにしてセツトが終つたならば、
次にバ一送り装置２により研摩ヘツド４を被研摩管Ａの
研摩開始端に後退させるが、このとき研摩ヘツド４の窓
孔２３部分が被研摩管Ａの口端より内側に位置するよう
に停止させる。

これは窓孔２３の部分を管端から先に突出させておくと
、後述する研摩布紙２４の膨出時に弾性伸縮体２０が内
圧で破裂するからである。こうしたならば次に図示しな
い加圧流体の供給源から、供給ホース９により加圧流体
、例えば空気又はＮ２ガスのような不活性ガス若しくは
液体を圧送し、これを支持バ一３の内管バ一６と内筒１
４を経て噴出孔１９から噴出せしめる。かくすれば圧入
された加圧流体の噴入によつて、その外周に取付けられ
ている弾性伸縮体２０が内部より加圧され、その弾性に
より外筒１３の内部で膨張するが、前記外筒１３には窓
孔２３が配設されているので、この窓孔２３の下に位置
する部分の弾性伸縮体２０が第４図のように窓孔２３よ
り外方に膨出し、これによつて外筒１３に巻付けてある
研摩布紙２４の周部分２４′，２４′も外筒半径方向に
弾性的に膨出され、図示の如く被研摩管Ａの内面に押付
けられる。そこでこの状態でクラツチによりモータ３４
でチヤツク機構３３を介して被研摩管Ａを回転させると
共に、前記バ一送り装置２により研摩ベツド４を所定の
回数管軸方向に往復させるものであり、これにより被研
摩管Ａは前記部分的に膨出した研摩布紙２４により研削
される。

なお、研摩布紙２４は単に外筒１３に巻回されているだ
けであり、弾性伸縮体２０と相侯つて自由に変形し得る
ものであるため、被研摩管Ａの内部形状の変化に対して
一定の自由度を有している。かくして全長にわたり所定
の研摩が行われたならば、研摩ヘツド４への加圧流体の
供給を止め、弾性伸縮体２０内部の圧力をレリーフする
。次いでバ一送り装置２により研摩ヘツド４を管端から
突出させ、使用済みの研摩布紙２４をたとえば中仕上げ
用、あるいは仕上げ用のそれと取替えセツトし、以下上
記過程を繰返すことで仕上げまで行うものである。なお
、以上の研摩の過程において、前記弾性伸縮体２０はそ
の大部分が外筒１３によつてカバーされているので、弾
性伸縮体２０自体のねじれ、伸び等による破裂の危険性
が適正に防止される。このように本発明の装置によれば
研摩ヘツド４を径小ならしめ、その外周に巻回した研摩
布紙２４を研摩ヘツド４内に圧入した加圧流体で部分的
に半径方向へ膨出させて管内面に押付け研摩するもので
あるから、ヘツド構造の簡易コンパクトなことと相侯ち
内径が小さくしかも長い管の内面を自在に研摩すること
が可能であり、かつ荒仕上げや中仕上げ及び仕上げの各
工程のための工具交換も極めて簡単迅速に行うことがで
きる。

しかも、研摩圧力は加圧流体の供給圧により自在にコン
トロールできるので各仕上げ工程に応じた適正な値を確
保し得る。加えて研摩布紙２４の膨出度が任意にセツト
できるので、ひとつの研摩ヘツド４でそのまま相当に広
い範囲の内径に対し適用することが可能である。以上は
本発明による管内面研摩装置の基本的な使用法であるが
、これに加え、前記研摩中に支持バ一３内の間隙７を通
して潤滑用等の流体を圧送し、これを噴出孔１０により
研摩ヘツド４の外面及び管内面に噴射させるようにする
ことができる。

この噴出孔１０から流体を噴出させる目的としては、上
記した潤滑の外、研摩面の冷却、研摩紙の目詰り防止等
があり、それぞれの目的に応じた流体が使い分けられる
。通常このような流体は荒仕上げ、中仕上げ及び仕上げ
の各工程に応じ適宜選択使用され、例えば荒仕上げ及び
中仕上げにあつては、Ｎ２ガス等の気体を供給ホース１
１を介して圧入する。かくすれば研摩面が適切に冷却さ
れると共に、研摩により生じた切粉により研摩布紙２４
の目詰りを防止することができる。また仕上げ工程では
冷却及び潤滑効果を主とする目的から水溶性の油の如き
液体を用いてもよいことは勿論である。なお、この場合
の流体の周方向における噴出位置は、第４図のように窓
孔２２の存しない位置つまり膨出部分以外のところが望
ましい。こうすれば流体は外筒１３と管内面の隙間つま
り、研摩布紙２４が接触していない部分に吹きつけられ
るので、或る膨出部で発生した切粉を他の膨出部にまで
到らしめずに直ちに前方へと吹飛ばすことができ、目詰
りを効果的に防止得る。また仕上げ工程にあつては、主
として潤滑用流体としてエマルジヨンタィプたとえば茶
灯油等の油を用いることにより美麗な仕上げ面を得るこ
とができる。次に本発明の具体的実施例を示すと下記の
通りである。実施例 冷間引抜き加工を経た鋼管の内面研摩に本発明の装置を
適用した。

研摩条件は次の如くである。（１）被研摩管は３４．０
φＭｌｌ（外径）×４．５ｍｍ（肉厚）×１０．０００
ｍｍ（長さ）である。（１）使用した研摩ヘツドの構成
は、次の通りである。

（釦 研摩布紙としては、エメリ一紙を用いた。

その寸法は、１９．０ｍｍ×π×１．３（巻き長さ）Ｘ
ｌ．４ｍｍ（厚さ）×２００詣（幅）である。（ＩＶ）
加圧流体としては、Ｎ２ガスを用い、これを７ｋｇ／（
７ｉ１で支持バ一から内筒へ供給した。（ 噴出口１０
から噴出させる流体としては、仕上げ工程にエマルジヨ
ンタイプの切削油を用い、それ以前の工程にはＮ２ガス
を用い、それらを研摩中約５ｋｇ／ＣＴＩの圧力で連続
供給して噴出孔から管内面へ噴出させた。（ＶＯ管回転
速度は９００ｒｐｍで、研摩ヘツド送り速度は５ｍ／Ｍ
ｌｎ程度とした。

以上のような研摩条件で研摩を行つた結果を示すと下記
第１表の通りである。

この第１表から明らかなように、本発明の装置によれば
、長尺細径管を比較的能率よく、しかも非常に美麗に仕
上げ得ることがわかる。

以上説明した本発明の第１の発明によるときには、内径
の小さく長尺の管の内面を全長にわたり微細な疵もなく
滑らかに仕上げることができる特徴があり、また第２発
明によるときには、上記特徴に加えその目的に応じて研
摩面の潤滑や冷却、さらには研摩により生じた切粉によ
る研摩紙の目詰り防止を効果的に図ることができる特徴
がある。

しかも、本発明は研摩布紙を流体圧で部分的に膨出させ
て研摩するので、同一呼称寸法においても各管毎の内径
バラツキに自動的に順応して研摩することができると共
に、被研摩管内径と外筒との隙間が数７７！７７！（例
えば５〜８ｍＴｆＬ）程度あつても工具を代えることな
く研摩を行い得、それらのための等別な調整作業を必要
としない。かつ流体の圧力加減により研摩精度（粗さ）
をある程度変えることができ、また研摩布紙を交換する
だけで各仕上げ工程に応対できるメリツトもあり、これ
によつて研摩作業の作業性を大きく向上させることがで
き、更に構造が簡単かつコンパクトで安価に製作 Ｃし
得るものであつて、これらのことから工業的利用価値の
高い発明であるということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による管内面研摩装置の概要を示す縦断
面図、第２図は本発明による装置の正面図、第３図は本
発明における支持バ一及び研摩ヘッドの一部切欠側面図
、第４図は本発明による研摩状況を示す断面図、第５図
は本発明における外筒の一実施例を示す平面図、第６図
は同じくその側面図、第７図は同じくその断面図、第８
図は本発明における外筒の他の実施例を示す平面図、第
９図は同じく外筒の他の実施例を示す平面図、第１０図
は本発明における内筒部分の一部切欠平面図である。 図面において、Ａは被研摩管、１は管を定置回転させる
労置、２はバ一送り装置、３は支持バ一４は研摩ヘツド
、５は外管バ一、６は内管バ一、７は間隙、９は加圧流
体の供給ホース、１０は潤滑用流体の噴出孔、１１は潤
滑用流体の供給ホース、１３は外筒、１４は内筒、１９
は加圧流体の噴出孔、２０は弾性伸縮体、２３は窓孔、
２４は研摩布紙を各示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被研磨管を定置回転させる装置と、前記被研摩管の
   一端から管内に進退自在に挿通されるヘッド支持バーと
   、前記支持バーの先端に取付けられる研摩ヘッドからな
   る管内面研摩装置において、前記支持バーを、外管バー
   と、この外管バー中に挿入され後端に加圧流体供給ホー
   スを連結した内管バーで構成すると共に、研摩ヘッドを
   、前記内管バーと連通する内筒と、前記外管バーに一端
   が取付けられ被研摩管の内径より外径の小さい外筒との
   ２重筒で構成し、前記内筒には加圧流体の噴出孔を配設
   すると共にこの噴出孔配設域外周にゴムチューブのよう
   な弾性伸縮体を密封状に取付け、かつ外筒には窓孔を欠
   設すると共に、その外周に研摩布紙を取外し可能に巻回
   せしめたことを特徴とする管内面研摩装置。 ２ 外筒に欠設した窓孔が、軸心を境として相対する２
   つの窓孔からなつている特許請求範囲第１項記載の管内
   面研摩装置。 ３ 外筒に欠設した窓孔が、軸心方向に複数個直列状に
   配されている窓孔である特許請求の範囲第１項記載の管
   内面研摩装置。 ４ 外筒に欠設した窓孔が、千鳥状に配された複数の窓
   孔である特許請求の範囲第１項記載の管内面研摩装置。 ５ 研摩布紙がエメリー紙で、外筒に管回転方向と同方
   向に巻回されている特許請求の範囲第１項記載の管内面
   研摩装置。 ６ 被研摩管を定置回転させる装置と、前記被研摩管の
   一端から管内に進退自在に挿通されるヘッド支持バーと
   、前記支持バーの先端に取付けられる研摩ヘッドからな
   る管内面研摩装置において、前記支持バーを、外管バー
   と、この外管バー中に挿入され後端に加圧流体供給ホー
   スを連結した内管バーで構成すると共に、研摩ヘッドを
   、前記内管バーと連通する内筒と、前記外管バーに一端
   が取付けられ被研摩管の内径より外径の小さい外筒との
   ２重筒で構成し、前記内筒には加圧流体の噴出孔を配設
   すると共にこの噴出孔配設域外周にゴムチューブのよう
   な弾性伸縮体を密封状に取付け、かつ外筒には窓孔を欠
   設すると共に、その外周に研摩布紙を取り外し可能に巻
   回せしめ、更に前記外管バーにはその後端部に外管バー
   と内管バーの間隙に流体を供給するホースを連結すると
   共に、外筒に近い先端部に、斜め前方へ傾斜し、且つ窓
   孔の設けられていない方向に流体を噴射するよう構成さ
   れた流体噴出孔を配置したことを特徴とする管内面研摩
   装置。 ７ 外筒に欠設した窓孔が、軸心を境として相対する２
   つの窓孔からなつている特許請求の範囲第６項記載の管
   内面研摩装置。 ８ 外筒に欠設した窓孔が、軸心方向に複数個直列状に
   配されている窓孔である特許請求の範囲第６項記載の管
   内面研摩装置。 ９ 外筒に欠設した窓孔が、千鳥状に配された複数の窓
   孔である特許請求の範囲第６項記載の管内面研摩装置。 １０ 研摩布紙がエメリー紙で、外筒に管回転方向と同
   方向に巻回されている特許請求の範囲第６項記載の管内
   面研摩装置。