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

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。