JPS62228301A - 管の外周面加工方法及びその装置 - Google Patents

管の外周面加工方法及びその装置

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JPS62228301A
JPS62228301A JP7464286A JP7464286A JPS62228301A JP S62228301 A JPS62228301 A JP S62228301A JP 7464286 A JP7464286 A JP 7464286A JP 7464286 A JP7464286 A JP 7464286A JP S62228301 A JPS62228301 A JP S62228301A
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JP
Japan
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wall thickness
tube
cutting tool
sensor
pipe
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Application number
JP7464286A
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English (en)
Inventor
Osamu Keyakida
理 欅田
Shigetoshi Hyodo
繁俊 兵藤
Tetsuo Fukutome
福留 哲郎
Kenji Sato
賢治 佐藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば押抜管等の製管後に切削加工される管
の外周面加工方法及びその方法を実施するための装置に
関する。
〔従来技術〕
熱間押抜管には、その製管過程における偏熱等の要因に
よる偏肉、またはスケールの付着等の要因による表面の
凹凸が発生しており、偏肉を解消し、凹凸を除去するた
めに、製管後にその内外周面を加工する必要があり、ま
ず、管の内周面を加工して、その表面の凹凸を除去した
後、普通旋盤にて偏肉を解消し、外周面の凹凸を除去す
べく外周面を切削加工していた。
しかしながら熱間押抜管は、通常かなりの曲りを有して
おり、そのような管の外周面を普通M’liにて切削す
る場合には、ます管端部からある長さの範囲で振れが生
じないように芯出し調整した後、その範囲を切削し、以
後は、管の全長にわたってこの芯出し調整と切削とを繰
返して、管の曲りによる芯1辰れの影響を排除して切削
する必要があった。
また、偏肉を解消するためには、加工前に管の全長にわ
たって予め測定した肉厚分布の測定データに基づいて、
バイトの管の半径方向への送り量を調節して 管の外周
面を切削していた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前述の如き芯出し調整作業及び切削作業
は、高度の熟練を要し、しかもこれらを管の全長にわた
って数回繰返すため、多大の時間と労力を要し、作業能
率が悪いという難点があり、その上加工精度も優れてい
るとは言えなかった。
この外周面加工を能率的に行なうための方法の発明は既
になされて耘り、例えば特開昭58−171201号及
び特開昭59−19655号に開示されている。
特開昭58−171201号の発明は、管の軸長方向へ
のバイトの送りに応じて、同方向に移動する肉厚検出器
と曲り検出器とを設け、それらの検出結果に基づいて、
加工後の肉厚を一定とすべく、管の半径方向へのバイト
の送り量を制御して外周面を切削するものであるが、こ
の方法においては、管に曲りがある場合には、管の偏肉
と曲りとを考慮したバイトの送り量の演算が複雑となり
、実現性が乏しいこと及び管の曲りが大きい場合には、
それに応じてバイトの送り量が大となり、管の回転数の
高速化が困難であり、切削に要する時間が長いこと等の
難点がある。
一方、特開昭59−19655号の発明は、管の軸長方
向への刃物箱の送り方向前方に、該刃物箱の送、りに応
じて同方向に移動する超音波肉厚計を設け、その検出結
果に基づいて、刃物箱の回転刃物の切込み量を与えて外
周面を加工するものであるが、この方法においては、超
音波肉厚計では表面に凹凸がある場合の正確な肉厚検出
が困難であり、正規の加工に先立って外周面を平滑にす
る予備加ニガ必要であること、回転刃物による切削加工
はバイトによる切削加工と比較して表面の仕上がり状態
が悪いこと等の難点がある。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、曲り
を有する管を加工する場合においても、その外周面を肉
厚変動が少なく、しかも能率的に切削加工できる管の外
周面加工方法及びその方法を実施するための装置を提供
することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る管の外周面加工方法は、管の内径中心に追
随させてバイトの位置を補正するものであり、外周面を
バイトにより切削される管の切削済の部分において円周
方向の肉厚分布と外径変動とを測定し、また切削時に管
の曲りに追従して変位するバイトを用い、前記測定の結
果に基づいて、切削後の管の偏肉量、肉厚値及び外径値
を所定の範囲内とすべく、前記バイトの位置を補正する
ことを特徴とする。
また本発明に係る管の外周面加工装置は、ハイ゛トを管
の曲りに追従させて移動させつつ、バイト位置を前記方
法により補正するものであり、被切削管の軸長方向に移
動する主フレームと、該主フレームに、その移動方向と
直角方向に移動可能に取付けた副フレームと、該副フレ
ームに、その移動方向と同方向に移動可能に取付けたt
u勤台と、該摺動台と前記副フレームとに夫々取付けら
れ、被切削管の外周面に転接して、夫々摺動台又は副フ
レームを移動させる各一対の追従ローラと、前2副フレ
ームに取付けられ、該副フレームに追随移動するととも
に、該副フレームの移動方向と同方向に相対移動するバ
イトと、被切削管の回転角を検出する回転角センサと、
鎖管の切削済の部分の肉厚を検出する肉厚センサと、そ
の外径値を検出する外径センサと、前記回転角センサの
検出値に対応して得られる、前記肉厚センサと外径セン
サとの検出結果に基づいて、切削後の管の偏向量及び外
径値とを所定の範囲内とすべ(前記バイトの位置を制御
する制御手段とを具備することを特徴とする。
〔作用〕
叩ち、前記追従ローラによる副フレームの移動により、
バイトの位置を管の曲りに追従させ、前記肉厚センサ及
び外径センサにより加工後の管の肉厚分布及び外径変動
を測定し、その検出結果に基づいてバイト位置を制御す
る。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明する
第1図は本発明に係る管の外周面加工装置(以下本発明
装置という)の上方から見た平面図、第2図は第1図の
■−■線による拡大断面図である。
図において1は、その上面を水平として地面に′固定さ
れたベッドであり、その長手方向1端部には主軸台2が
固設さており、他端部には該ベッドlの長手方向に移動
可能とされた心押し台3が設置されている。主軸台2に
は、該主軸台2から動力を供給されて鉛直面内で回転す
る面板4が取付けてあり、咳面板40回転角は主軸台2
゛の内部に設けた回転エンコーダ等を利用した回転角セ
ンサ41にて検出される。
本発明装置にて加工される管5は、その両端部内周面を
夫々チャック部材4a+3aにて把持されて、前記面板
4と心押し台30間に装着され、面板4の回転により回
転されつつ、後述のバイト7にて切削加工される。
さて前記ベッド1の上部には、矩形の主フレーム6が、
その長手方向をベッド1の長手方向に直交させて取付け
られている。
該主フレーム6は、ベッド1の長手方向とその長手方向
を一致させて該ベッド1上に設けた案内レール11.1
1に、その下面を係合させ、案内レール11.11と平
行にベッドl内に設置され、モータ等の適宜の駆動装置
にて回動される送りネジ12に、その下面から突設した
送りネジナツト6aを螺合させており、案内レール11
.11に案内されて、送りネジ12の回転により、ベッ
ド1の長手方向にその略全長にわたって平行移動すべく
なしである。
主フレーム6の上部には、主フレーム6よりもやや小さ
い矩形の副フレーム62が、その長手方向を主フレーム
6の長手方向と一致させ、主フレーム6の長手方向に摺
動自在に取付けられており、該副フレーム62は主フレ
ーム6の長手方向一端部に突設したシリンダ固着台62
bに固着されたエアシリンダ62aのピストンロンドの
進退動作により駆動され、主フレーム6の長手方向に、
即ちべ7ド1の長手方向と直角に平行移動すべくなしで
ある。そして副フレーム62の主フレーム6に対する移
動量は、主フレーム6に内設され、ディジタルスケール
等を用いてなる副フレーム位Wl検出器63にて検出さ
れる。
副フレーム62の長手方向の、前記エアシリンダ62a
が取付けられている側の端部には、バイト台64が立設
されており、該バイト台64の上面にはバイト7と固定
側追従ローラ65 、65が取付けられている。バイト
7は、バイト台64の上部の、面板4側の位置に、ベッ
ド1の長手方向と直角方向に摺動自在に取付けたバイト
受71から水平に突出されており、その高さ位置は、前
記面板40回転中心と同一高さとなっている。バイト受
71は、バイト台64の上部に水平に固設した油圧サー
ボシリンダ72のピストンロンドの進退動作により駆動
され、ベッド1の長手方向と直角に平行移動すべくなし
である。そして、バイト受71のバイト台64に対する
移動量、即ちバイト7の、切削されるべき管5の半径方
向の送り澄は、バイト台64に内設され、ディジタルス
ケール等を用いてなるバイト位置検出器73にて検出さ
れる。
またバイト台64の上部の、心押し台3寄りの位置には
、ブラケン) 64aが立設されており、前記面板4の
回転中心と同一高さとなっている該ブラケット64aの
先端部には、コの字状をなすローラ支持体65aの中央
部が、ベッドlの長手方向と平行かつ水平な枢軸遜りに
揺動自在に取付けられている。そして該ローラ支持体6
5aの先端部には、2111の固定側追従ローラ65,
65が、ベッドIの長手方向と平行かつ水平な枢軸廻り
に回動自在に枢支されており、ローラ支持体65aとバ
イト台64との間に介装されたコイルバネ65bにて、
該ローラ支持体65aは、通常時にはその固定側追従ロ
ーラ65.65が枢支されている2辺を水平とした状態
に保持されている。
前記副フレーム62の上部のバイト台64と反対側の端
部には、摺動台66が、副フレーム62の長手方向に摺
動自在に取付けられており、該摺動台66は、ロリフレ
ーム62のバイト台64と反対便の端部から水平に突設
したシリング固着台66bに固着されたエアシリンダ6
6aのピストンロンドの進退動作により駆動され、副フ
レーム62の長平方向に平行移動すべくなしである。そ
して、摺動台66の副フレーム62に対する移動2は、
IIIフレーム62に内設され、ディジクルスケール等
を用いてなる摺動台位置検出567にて検出される。
1H動台66の上部には、ブラケット66cが立設され
ており、面板4の回動中心と同一高さとなっている該ブ
ラケット66cの上端部の心押し台3側の側面には、コ
の字状をなすローラ支持体68aの中央部が、ベッド1
の長手方向と平行かつ水平な枢軸廻りに揺動自在に取付
けられている。そして該ローラ支持体68aの先端部に
は、2個の従動側追従ローラ68,6Bが前記固定側追
従ローラ65.65と対向して、ベッド1の長手方向と
平行かつ水平な枢軸廻りに回動自在に枢支されており、
ローラ支持体68aと摺動台66との間に介装されたコ
イルバネ68bにて、該ローラ支持体68aは、通常時
にはその従動側追従ローラ68 、6Bが枢支されてい
る2辺を水平とした状態に保持されている。
一方、前記ブラケット66aの上端部の面板4例の側面
には、前記バイト7と略対向して、各種のセンサを内蔵
する七ンサ箱8が、前記ローラ支持体68aと同一の枢
軸廻りに揺動自在取付けられている。
第3rI!Jは、七ンサ箱8に内蔵された各種センサの
構造及びそのベンドlの長手方向の配置を示す模式図で
ある。
管5は、白抜矢符方向(心押し台3から面板4へ向かう
方向)に移動するバイト7にてその外周面を加工される
七ンサ箱8には、切削後の管の肉厚を検出する肉厚セン
サ82及びバイト7による切込量を検出する切込量セン
サ83が内蔵されている。前記切込量センサ83は、外
径センサ84と黒皮センサ85とから構成されており、
両者は略同−の構造となっている。外径センサ84及び
黒皮センサ85は、ディジクルスケールを用いたもので
あり、夫々の円筒状のケーシング84a、85aにディ
ジタルスケールのスケール体84b、85bをその軸長
方向にtg動自在に取付け、そのケーシング84a、8
5aから突出された一端部に夫々ローラ84c、85c
を回動自在に枢支したものである。夫々のケーシング8
4a、85aの内部には、スケール体84b、85bの
ローラ84c、 85cが枢支された側の端部を突出さ
せる方向に付勢するバネ84d。
85dが夫々内蔵さている。
外径センサ84と黒皮センサ85とは、ともにその夫々
のローラ84c、85cを切削されるべき管5の軸心に
向けて、前記センサra8の内部に配設されており、そ
のベッドlの長手方向の位置関係は、外径センサ84が
バイト7から若干心神し台3寄り、黒皮センサ85がバ
イト7から若干面板4寄りの位置となっており、外径セ
ンサ84は切削ii!後の前記管5の外周面にローラ8
4cを転接させ、黒皮センサ85は、切削直前の前記管
5の外周面にローラ85cを転接させるようなしである
。そして外径センサ84と黒皮センサ85とは、ともに
そのスケール体84b。
85bが最も突出された状態のとき、その検出値が  
   ・0となり、その状態からのスケール体84b、
85bの移動mを、夫々のピンクアップ84e、 85
eにて検出して出力する。
また、前記肉厚センサ82は、円筒状のケーシング82
aと、該ケーシング82aの軸長方向に摺動自在に、そ
の一端部をケーシング82aの軸長方向一端面から突出
して取付けられたセンサ本体82bと、該センサ本体8
2bを突出させる方向に付勢するケーシング82aに内
蔵された押しバネ82cとから構成されている。
前記センサ本体82bには、超音波発信器及び同受信器
が、センサ本体82bの突出端部から、ケーシング82
aの軸長方向に超音波を発し、その反射波を受信するよ
う内蔵されている。
該肉厚センサ82は、そのセンサ本体82bの突出端面
を管5の外周面に油を媒体として押しつけて、該突出端
から発信される超音波の、鎖管5の内周面からの反射波
を受信して、発信から受信までに要する時間の長短によ
り鎖管5の肉厚を検出する。
該肉厚センサ82のベッド1の長手方向の位置は、第3
図に示す如く、前記外径センサ84から心押し台3寄り
となっており、切削後の管5の外周面にその先端部を当
接させている。
また第3図に2点鎖線にて示す如く、前記固定側追従ロ
ーラ65.65及び従動側追従ローラf3B 、 6B
の軸長方向位置は同一であり、ともに前記センサ箱8よ
りも心神し台3寄りの位置にあり、切削後の管5の外周
面に転接させるようになしである。
第4図は本発明装置の制御系のブロック図である。図に
おいて9は制御部であり、その入力インタフェース91
には、前記回転角センサ41. 副フレーム位置検出器
63.摺動台位置検出器67、バイト位置検出器73.
肉厚センサ82.外径センサ84及び黒皮センサ85の
出力が与えられている。
回転角センサ41からは、面板4が所定の角度回転する
毎に1回のパルスが出力される。本実施例では面板4が
15゛回転する毎に1回のパルス、部ち面板4の1回転
当たり24回のパルスが出力されているとする。バイト
位置検出器73以外の検出器及びセンサは、回転角セン
サ41からのパルスに関連して動作し、該パルス1回毎
に夫々1回の出力を入力インタフェース91に与える。
バイト位置検出器73は、前記回転角センサ41から発
せられるパルス間隔よりも、十分短い適宜のサンプリン
グ間隔で、バイト7の位置を検出しており、その結果を
入力インタフェース91に与えている。
そして、各センサ及び検出器の出力は、入力インタフェ
ース91にて所定の変換処理を施され、その大きさに応
じたディジタルデータとして、バイト位置検出器73の
出力に対応するデータSは、バイト位置制御部95に、
それ以外はバッファメモリ92に与えられる。
バッファメモリ92内では、入力インタフェース91か
ら与えられる副フレーム位置検出器63の出力に対応す
るデータx、Ig動台位置検出器67の出力に対応する
デークY、肉厚センサ82の出力に対応するデータW、
外径センサ84の出力に対応するデータZ及び黒皮セン
サ85の出力に対応するデータDを夫々回転角センサ4
1の出力に対応するデータRに対応させて、面板4の5
回転分記憶し、5回転毎に1度その内容を演算処理部9
3に出力する。
ここでRは、面板4の1回転毎に更新されるので、デー
タRに対応させて記4.2される前記各データは、Rの
1つの値に対して各々5個記憶されていることになる。
演算処理部93は、バッファメモリ92から与えられる
Rに対応する各5個の前記各データを調べ、異常なデー
タを除いて平均化し、Rに対応して平均化されたデータ
X’、Y’、W’、Z’、D’により後述する演算を行
なって、Rに対応してバイト位置データPを演算し、そ
の結果をメモリ94に与え、該メモリ94に記憶させる
。この記↑、α内容が次の5回転分のバイト位置制御に
使用される。
演算処理部93には、加工されるg5の各種許容誤差等
が設定された設定器96からもその内容が入力されてお
り、これらの設定値は前述のバイト位置データPの演算
に使用される。
さて、前記メモリ94は回転角センサ41の出力Rに応
じてそのRに対応するバイト位置データPを前記バイト
位置制御部95に与えバイト位置制御部95は、このバ
イト位置データPとバイト位置検出器73の出力に対応
するデータSとを比較し、それらが一致するまで前記油
圧サーボシリンダ72を動作させ、バイト7を進退させ
る。
さて、演算処理部93内では、バイト位置データPは次
式により計算される。
P = %0Dref +APc −B−’AΔ00+
zΔ0Dcur −(11Pは、管の外径中心からバイ
ト先端までの距離であり、上式の右辺の第1項は、目標
外径に関する項、第2項は偏肉を減少させるための補正
項、第3項は管の肉厚を許容範囲内とするための補正項
、第4項はバイト摩耗による外径の増大を防止するため
の補正項である。
以下項別にその内容を説明する。
第1項 ’AODref ODrefは目標切削外径であり、次式により設定する
0Dref −0Da+ −a 本発明に係る管の外周面加工方法(以下本発明方法と言
う)においては、切削量を可及的に少なくするため、切
削後の管外径を公差範囲内の最大外径ODmとするのが
望ましいが、そうすると応答遅れ等の要因により、公差
範囲外の外径となる部分を生ずる虞があるため、本実施
例においては微小な正の値αをOD+wから減じたもの
を0Dref とする。OD+++及びαΦ値は設定器
96に入力されている。
切削開始時には、バイト7を面板4の回動中心からこの
目標切削外径と等しい初期設定外径0Dref ’の半
分の距離に設定して初期切削を開始するが、その結果切
削される管5の外径は0Dref ’ lpち0Dre
fに等しくなっているとは限らない。それ故、初期切削
終了直後の管5の外径0Dint−t−測定し、以後の
バイトの先端位置Pはこの0Dintと0Dref ’
との差により補正する。即ち0Drefは、0Dref
  =  0Dref  ’  +  (0Dref 
’  −0Dint  )となる。
0DjntO値は、後述する初期切削の後、管5の外周
面に転接される固定側追従ローラ65,65と従動側追
従ローラ6B、68間の水平距離と、夫々のローラに付
随する値にて演算される。
第5図は、0Dintの演算方法の説明図である。
前記副フレーム位置検出器63及び摺動台位置検出器6
7の検出部は、夫々ローラ支持体65a及びローラ支持
体68aの枢支軸の鉛直下方に設けであるのでローラ支
持体65aの位置は、前記副フレーム位置検出器63の
検出値X1として与えられ、ローラ支持体68aの位置
は、前記摺動台位置検出器67の検出値Y1として与え
られる。一方、副フレーム位置検出器63の基準位ヱ、
即ち第2図において副フレーム62が最も右寄りとなっ
た位置の面板4の回転中心からの水平離隔距離X2は、
本発明装置の設計値として与えられている。同様に摺動
台位E検出!567の基準位置、即ち第2図において摺
動台66が最も左寄りとなった位置の面板4の回転中心
からの水平離隔距My2も与えられている。
更に固定側追従ローラ65,65の外径d、該ローラ6
5,65の回動中心とそのローラ支持体65aの揺動中
心との間の直線距!i!ltL、及び該ローラ65.6
5の夫々の回動中心間の距離lも設計値として与えられ
ており、これらの値は、従動側追従ローラ68゜68に
おいても共通である。
前記0Dintの値は、これらの諸値から次式により求
められる。
’A (ODint +d) =y’b2+(j!/2
 )2但し b−a−、/l、  −(I!!/2)a
=!4  (X2  +Y2    (X+  +Yt
 ))第2項 A−Pc 切り1後の管の肉厚は、前記肉厚センサ82により前記
回転角センサ41の1パルス毎に、即ち管5の1回転当
たり24回検出され、制御部9のバックアメモリ92に
、回転角度に対応されて記憶される。
従って管の円周方向の肉厚分布がわかっており、その最
大肉厚Wmaxと最小肉厚W ts i nの夫々の値
及び最小肉厚Wta i n位置の所定の基準位置、例
えば回転開始位置からの中心角θmtn等は演算処理部
93に与えられている。
さて、管5は、その両端部を内周面基準で保持されてお
り、それらの中心を結ぶ直線を回転中心として回転され
るが、管5に曲りや偏肉がある場合には、これはその両
端部以外では内径中心と一致せず、一方、切削加工され
る外径中心は前記回転中心と一致するため、切削中の管
5の外径中心と内径中心とは偏心し、そのまま切削加工
を続けると、管5の偏肉が増大する。
加工中の偏心HEは、前記WmaxとW m i nと
により次式により求められる。
E = A  (Wmax −Wmin )偏肉を防止
するためには、Wmaxの位置ではハイド7をEだけ管
5の外径中心に向けて進出させ、W ta i nの位
置では逆にEだけ退入させればよい。
そしてWmaxとW m i nの中間位置では、その
位置を示す中心角θとW Im i nの位置を示す前
記中心角θsinとの関係により、W ts i nに
おけるバイト7の位置からE−cos(θ−θwain
 )だけバイト7を管5の外径中心に近づければよい。
しかしながら、これを忠実に実行すると、バイトの送り
制御の頻度が増し、その上Wtaax側での切削量が多
くなるため、本実施例においては、完全に偏肉のない管
に加工するのではなく、許容される偏肉公差を定め、W
max−Wa+inをこの偏肉公差2β以内に収めるべ
く、換言すれば前記偏心iEがβ以内の値となるよう、
バイト7の先端位置Pを補正する。即ち、前記Pcは、 Pc  =  (E−β)cos(θ−θmin  )
として、バイトの最大補正量をEではなく  (E−β
)とする。
また、A−PcのAは、この補正を行なうか否かを示す
係数であり、E−β〉0のときはA=1とし、E−β≦
0のときはA=Oとする。即ち、偏心IEが許容値βよ
りも大となったときにのみこの補正項は加算され、Eが
β以下の場合にはOとなり加算されない。
即ち、偏心に起因する偏肉が許容範囲外となった場合に
のみ、この補正は実行され、バイト7の位WPを変更し
て偏肉■を偏肉公差2β以内に納める。
1なお、この偏肉公差2βは設定器96に与えられてい
る。
第3項 B−’AΔOD 管5の肉厚は、予め定められた公差範囲内の値とする必
要がある。この許容最大肉厚をWxとし許容量最小肉厚
をwyとし、切削中に肉厚センサ82にて検出されるW
をWXとwyの間に収めるべくバイト7の位置Pを補正
するのがこの第3項である。
まず前記WxとWyとの間に厚肉側モニター肉厚whと
薄肉側モニター肉厚WXとを定める。これらの大小関係
はWx > Wh > W I! > Wyである。
これは、肉厚測定位置とバイト位置との軸長方向のずれ
及び1制御の応答性等を考慮したものであり、肉厚Wは
whとWXとの間となるようバイト7の位置Pを以下の
如く補正する。
1)肉厚センサ82にて検出される管5の肉厚Wが全周
にわたってwIl<w<whである場合には、補正を行
なうか否かを示す係数B=0として、この項による補正
を行なわない。
2)管5の肉厚の1部がwh以上であり、その他は全て
wx<w<whである場合、即ち全体として厚肉側で切
削されている場合には、Bを1として、バイト7を管5
の外径中心に向かって2ΔODだけ進出させる。ΔOD
は次式により算出する。
ΔOD= k (Wmax −Wh )ただし、kは他
の補正項の関連により設定される係数であり、通常は1
としてよい。
3)管5の肉厚の1部がWIl以下であり、その他は全
てwIl<w<whである場合、即ち全体として薄肉側
で切削されている場合には、(2)の場合と逆にB−−
1としてWXとW na i nとの差だけバイト7を
退入させればよいが、こうすると、前記切削目標外径0
Drefが、許容最大外径ODmに近い値に設定されて
いるため切削後の外径がODmより大となる虞がある。
それ故、この場合はB=Oとしてこの項をOとし、前記
第2項におけるAの値を1とし、許容偏肉公差2βの値
を減少させて、偏心許容量を小とし、薄肉側の切削量を
小、厚肉側の切削量を大とする第2項によるバイト位1
Pの補正を実行する。
第6図(al及び第6図(blに、夫々(11及び(2
)の場合の補正の様子を示す。
これらの図において実線は補正前、破線は補正後の円周
方向の肉厚分布を示している。(2)の補正が行なわれ
た場合には、第6図ta+に示す如く、最大肉厚Wma
xと最小肉厚W m i nとの差は補正前後で変化せ
ず全体的に薄肉となる。これに対して(3)の補正が行
なわれた場合には・第6図fblに示す如く、最大肉厚
Waaaxと最小肉厚W m i nとの差が減少して
、W m i nがWlよりも大となる。
4)管5の肉厚の1部がwh以上であり、かつ1部がW
I!以下である場合には、まずA−1,8=0とし、許
容偏肉公差2βを初期設定値より減少させ、前記(11
,(2+、 (3)のいずれかの条件を満たす状態とし
て、その後、その状態に応じた補正を行なう。
前記許容最大肉7J W xと許容最小肉厚Wyとは設
定器96に与えられており、whとWlとは演算処理部
93内でWyとWyとにより計算される。
第4項 %Δ0Dcur 切削目標外径0Drefを求めるために必要であった初
期切削後の外径0Dintは、前述の如く固定側追従ロ
ーラ65. f35と従動側追従ローラ68,68との
間の距離により検出されるが、それ以後の切削において
、バイト7の摩耗により管5の外径が増大した時、その
外径を前述の方法で検出すると、バイト7と前記追従ロ
ーラ65.68とは軸長方向に離隔しているため、補正
が遅れることになる。
それ故、この第4項による補正は、バイト7と略同−の
軸長方向位置に設けた、前記外径センサ84の検出値に
基づいて行なう。
即ち、初期切削後の外径センサ84の検出値をZ。
として記憶しておき、現在の外径セン+84の検出値Z
nと、この値との差の2倍がΔ0Dcurとなる。
Δ0Dcur =2(Z 1− Zn)さて前述の如く
外径センサ84は、そのスケール体84bが最も突出さ
れている場合にその検出値が0となり、Zは該スケール
体84bの移動量に応じて外径が大きくなると増大する
ので常にZn>Zlであり、Δ0Dcurは負となる。
バイト7の摩耗による外径の増大を補正するためには、
Δ0Dcurの2だけバイト7を管5の外径中心に向け
て進出させる必要があり、負の値Δ0Dcurの%を加
えることにより補正が行われる。
本発明方法においては、前記各種センサ及び検出器の出
力から得られるデータにより、前述の如くバイト7の位
置を計算し、それに基づいてバイト7の管5の半径方向
位置を制御する。なお・本実施例においては、前記制御
の頻度を減少させ、更に前記センサ及び検出器の突発的
な異常検出値の影響を排除するため、管5の5回転分の
各データの平均値により、次の5回転分のバイト7の位
置を計算しているが、1回転毎に得られるデータにより
前述の計算を行ない、それに基づいてバイト7の位置を
制御してもよいことはいうまでもない。
また、偏肉を厳しく規制する場合は、(1)式第2項に
おけるAを削除すると共にPcの計算式中の一βを削除
してPを計算すれば良い。
最後に本発明装置による管5の外面切削の手順について
説明する。
管5は、内周面を切削又は研削され、スケールの付着等
による内周面の凹凸を除去された状態で面板4と心押し
台3の間に、前述の如く内周面基準で装着される。その
時、主フレーム6はベッド1上の最も心押し台3側に寄
った位置にあり、エアーシリンダ62a、66aはとも
にその退入限界位置まで、そのピストンロンドを退入さ
せており、副フレーム62は、第2図における最も右寄
りの位置にあり、摺動台66は第2図における最も左寄
りの位置にある。この位置が前述の如く副フレーム62
及び摺動第66の基準位置であり、副フレーム位置検出
器63及び摺動位置検出器67の出力はともにOとなっ
ている。またその時バイト受71は、ハイド台64の上
面の、その移動範囲の中央に位置しており、この位置が
バイト受71の基準位置であり、その時のバイト位置検
出器73の出力はOとなり、バイト7が第2図における
左方に移動した場合にその出力は正、逆の場合に負とな
る。
次いで、送りネジ12を回転させ、主フレーム6をベッ
ド1の長手方向に面板4に向かってバイト7が管5の管
端よりも若干心神し台3寄りの位置となるまで移動させ
る。
その後エアシリンダ62aを動作させて、副フレーム6
2をベッド1の長手方向と直角に、第2図における左方
に向かって、バイト7の先端が管5の外周面の延長線上
に略一致するまで移動させ、次いで油圧サーボシリンダ
72を動作させ、バイト受71をベッド1の長手方向と
直角に移動させて、バイト7の先端と、心押し台3の中
心との間の水平距離を前記初期設定外径0Dref ’
の%に設定する。
この時のバイト7の先端と心押し台3の中心との間の水
平距離は、副フレーム位置検出器63の検出値X3、バ
イト位置検出器73の検出値S3及び副フレーム位置検
出器63の基準位置から心押し台3の中心までの水平距
MX2を用いて、X2  X3−83により計算でき、
適宜の表示器(図示せず)にて、この値が直接表示され
るようなしてあり、前述の初期外径の設定においては、
この表示器の表示内容を視認しつつ、油圧サーボシリン
ダ72を手動動作させ、該表示器の表示値を!/UDr
ef ’に合わせる。
以上により初期切削の準備が終了し、その後面板4を回
転させ、管5を一定速度で回転させながら、送りネジ1
2の回転により主フレーム6を面板4に向かって移動さ
せ、バイト7の管5の半径方向の位置を先の設定値に保
ったまま、管5の外周面を切削加工する。
この初期切削は、管5の心押し台3側の管端部から、所
定長、具体的にはバイト7と固定側駆動ローラ65.6
5とのベンド1の長手方向の水平離隔長よりもやや長い
長さだけ切削が進んだとき終了する。
初期切削終了後、エアシリンダ62aが動作して、その
ピストンロンドを進出させ、副フレーム63が第2図に
おける左方に、固定側追従ローラ65,65を管5の外
周面に転接させるまで移動される。この時エアシリダ6
2aと同調して、油圧サーボシリンダ72も同速度でそ
のピストンロンドを退入させるぺ(動作し、副フレーム
63の移動方向と逆方向に、バイト受71を介してバイ
ト7移動させるので、その間にバイト7にて切削される
管5の外径が変化することはない。
同時にエアシリンダ66aも動作して、そのピストンロ
ンドを進出させ、摺動台66が第2図における右方に、
従動側追従ローラ68,68を管5の外周面に転接させ
るまで移動される。
これにより、センサ箱8に内蔵された前記肉厚センサ8
2.外径センサ84及び黒皮センサ85の検出端部も管
5の外周面に当接又は転接され、その夫々の検出結果を
制御部9に出力し始める。
エアシリンダ62a 、 66aは、ともに前述の動作
後は、そのビス!・ンロソドの進出方向に所定の力を加
えており、その力により前記追従ローラ65 、68を
管5の外周面に押し付けている。
その力は切削中のバイト7にかかる管5の半径方向外向
きの力よりも十分に大きく、曲りによる回転中の管5の
撮れにより前記追従ローラ65,68にかかる水平方向
の力よりは十分小さく設定されているので、副フレーム
62は管5の曲りに追従してベッド1の長手方向と直角
に摺動する。それ故、管5の曲りの大小に応じて、バイ
ト7の位置を変化させる必要がない。
さて、前記追従ローラ65,68がともに管5の外周面
に転接した後は、前記各種センサ及び検出器の検出結果
により、制御部9の演算処理部92内で、前述の如くバ
イト位置Pが演算され、その演算結果とその時のバイト
位置検出373の検出値から得られるデータSとの比較
結果により、バイト位置制御部95は油圧サーボシリン
ダ72を動作させ、バイト7の位置を制御する。
副フレーム位置検出器63から得られるデータXと摺動
台位ii!検出器67から得られるデータYとは、前述
のバイト位置Pの計算式の第1項の0Drcfを計算す
るときにのみ必要であり、最初の5回転分のデータによ
り0Drefは計算されるので、副フレーム位置検出器
63と摺動台位置検出器67は、最初の5回転の間だけ
その検出結果を出力する。
また、前記黒皮センサ85の検出結果から17られるデ
ータDは、その値と外径センサ8・1の検出結果から得
られるデータCとの差、即らD−Cを演算処理部93に
て逐次演算するために必要である。ごのD−Cの値は、
バイト7の切込量に相当し、これが管5の外周面の黒皮
を除去するために必要な最小切込量に達しないことがあ
った場合には、その回数がカウントされ、そのカウント
数は管5の外周面の切削加工が終了した後、適宜の表示
器(図示せず)にて表示されるようにしてあり、外周面
に黒皮が残留することを防止する。前記最小切込9は設
定器96に与えられる。
〔効果〕
以上Xi’?述した如く本発明方法によれば、管の外周
面に転IDする追従ローラにて、管の曲りに追従して浮
動するバイトの位置を、肉厚センナの検出結果により計
算される、偏肉に起因する外径中心の内径中心に対する
偏心と、肉厚センサにより検出される管の肉厚が所定の
公差範囲外となることと、バイトの摩耗による管の外径
の増大とを防止すべく、式(1)の演算結果に従って補
正しつつ管の外周面が加工されるので、本発明装置によ
れば偏肉が少なく、肉厚及び外径が所定の公差内となる
管の入周面加工が、精度よくしかも能率的に行なえる。
また前記[1)式にて演算されるバイト位1の補正量は
管の曲りの大小により変化することがないので、その演
算が容易であり、またその結果は微小な値となるので、
高速加工が可能となる等優れた効果を奏する。
なお、本実施例においては、各種センサの検出結果を5
回転分記憶し、それらから異常値を取除いた後、夫々平
均化し、その平均化された値により、前記バイト位置の
演算を行なっているので、バイト位置の制御が正確とな
り、その傾度も少なくなる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すものであり、第1図は本
発明装置の上方から見た平面図、第2図は第1図の■−
■線による!広大断面図、茅3図はセンサの構造及び配
置を示す模式図、第4図は本発明装置の制御系のブロッ
ク図、第5図は0OinCの演算方法の説明図、第6図
(al、 (blは肉厚補正の様子を示す説明図である
。 1・・・ベッド  3・・・心押し台  4・・・面1
反5・・・管  6・・・主フレーム  7・・・バイ
ト41・・・回転角センサ  62・・・副フレーム 
 63・・・副フレーム位t22槍出器  66・・・
摺動台  67・・・…勤台位rIl検出器  73・
・・バイト位置検出器  82・・・肉厚センサ  8
4・・・外1蚤センサ  85・・・黒皮センサ 特 許 出願人  住友金属工業株式会社代理人 弁理
士  河  野  登  夫? 4 図 箋 5 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、外周面をバイトにより切削される管の切削済の部分
    において円周方向の肉厚分布と外径変動とを測定し、ま
    た切削時に管の曲りに追従して変位するバイトを用い、
    前記測定の結果に基づいて、切削後の管の偏肉量、肉厚
    値及び外径値を所定の範囲内とすべく、前記バイトの位
    置を補正することを特徴とする管の外周面加工方法。 2、被切削管の軸長方向に移動する主フレームと、 該主フレームに、その移動方向と直角方向 に移動可能に取付けた副フレームと、 該副フレームに、その移動方向と同方向に 移動可能に取付けた摺動台と、 該摺動台と前記副フレームとに夫々取付け られ、被切削管の外周面に転接して、夫々摺動台又は副
    フレームを移動させる各一対の追従ローラと、 前記副フレームに取付けられ、該副フレー ムに追随移動するとともに、該副フレームの移動方向と
    同方向に相対移動するバイトと、被切削管の回転角を検
    出する回転角センサ と、 該管の切削済の部分の肉厚を検出する肉厚 センサと、 その外径値を検出する外径センサと、 前記回転角センサの検出値に対応して得ら れる、前記肉厚センサと外径センサとの検出結果に基づ
    いて、切削後の管の偏肉量及び外径値とを所定の範囲内
    とすべく前記バイトの位置を制御する制御手段とを具備
    することを特徴とする管の外周面加工装置。
JP7464286A 1986-03-31 1986-03-31 管の外周面加工方法及びその装置 Pending JPS62228301A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63124401U (ja) * 1987-02-04 1988-08-12
JP2014508047A (ja) * 2011-01-28 2014-04-03 ダブリューエフエル ミルターン テクノロジーズ ゲーエムベーハー アンド シーオー.ケージー 工作機械内に回転可能に張設された中空ワークピースの外面に対する内面の偏心度を低減する方法
CN104690587A (zh) * 2013-12-04 2015-06-10 铜陵市永生机电制造有限责任公司 一种车削大管用顶心装置

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