JPS63318202A - 管の端部の倣い加工方法及び装置 - 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、鋼管又はプラスチック管等のパイプ類の端面
を必要形状に倣い加工する方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、鋼管製パイプ等の端面及びその近傍の表面加工は
、旋盤等の工作機械を利用することが通常行われてきた
。しかしながら、旋盤による工作では、ワークとなるパ
イプが回転し、この回転しているワークの軸心方向にバ
イトを固定した刃物台を移動させる構成なので、加工し
ようとするパイプの肉厚を基準とする切削加工は理論的
に不可能であった。

このような加工上の問題に対し、近来ではパイプの外形
状及び内形状を表す型を用い、この型の形状に倣って加
工する倣い加工が一般に採用されている。このような倣
い加工は、スタイラスを用いた油圧又は電気的な接触倣
い加工等の他に、接触型センサ、非接触型センサ又は画
像処理装置によるＮＣ又はＣＮＣを応用した切削法があ
る（特開昭５１−６６５８５号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、継目無し管の加工においても、その継手部分
となる管端部が必要な内外形状となるように切削及びそ
の他の加工を行う。この場合、継目無し管の継手部分の
寸法許容誤差は比較的に大きい規格値であり、したがっ
て加工に際しての加工精度もそれ程高く設定する必要が
ない。

一方、従来から汎用されている倣い旋盤等の工作機械は
、加工するワークの形状に合わせて型を製作すると同時
に、油圧回路等の複雑な要素を必要とする。したがって
、型の製作費を含め製品のコスト上昇は避けられず、ま
た形状認識センサーによるＣＮＣ旋盤自体も高価となる
ので、設備費への影響も大きい。

このような背景から、寸法精度の規格値が比較的に緩い
継目無し管の端部加工に対して、倣い旋盤やＣＮＣ旋盤
を利用することは経済性の面で不利である。また、これ
らの旋盤では切削加工のみでフレア加工ができない等の
欠点もあわせもっている。

そこで、本発明は、継目無し管等に右いては管端部の加
工精度が比較的緩い点に着目し、倣い旋盤に代えて、°
普通旋盤又はその他の汎用機で加工を可能とすることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、以上の目的を達成するために、管の端部の内
周面及び／又は外周面を倣い面とし、工具を該倣い面に
応動させて前記管の端部を加工することを特徴とする。

また、本方法に用いる装置は、加工機本体に設けた移動
自在な基台の上面にワーク軸と直交する方向に揺動可能
な機枠を設け、該機枠に管の端部の内周面及び／又は外
周面に当接する倣いローラを回転自在に取り付け、更に
前記機枠に切削用又は端面加工用の工具を一体的に設け
たことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を具体的に説
明する。

第１図は本発明に係る管端加工機の正面図、第２図は同
第１図の１−１線矢視図である。

図において、加工機本体Ａはリフタ已によってベース台
Ｃ上に昇降自在に取り付けられている。

この加工機本体Ａの一側から鋼管パイプ等のワークＷを
挿入し、他側に設けたストッパＤによりこのワークＷを
加工位置に位置決めして加工を開始する。ストッパＤは
、シリンダＥによって傾倒動作するアームＦに連接して
ワークＷのパスラインから退避可能であり、挿入時にワ
ークＷから受ける衝撃を吸収するショックアブゾーバＧ
を設けた構成である。

更に、ワークＷを加工位置に保持するためのターニング
ローラＪを加工機本体への２つの位置に昇降自在に配置
し、ワークＷをクランプ機構（図示せず）によって所定
位聞に保持する。また、主電動機Ｋにより回転駆動され
るチャックＬによってワークＷを掴み、通常の旋盤と同
様にワークＷの切削加工を可能としている。

切削加工を行うバイトを備える刃物台は、水平面でｘ、
Ｚ方向に摺動するベース１に設けた第１刃物台２、この
第１刃物台２の側方に配置し水平方向に移動可能な第２
刃物台３及び切断用として鉛直方向に移動可能に配置し
た第３刃物台４とから構成される。これらの刃物台２〜
４のうち、第３刃物台４は、突き切り用のパイ）４ａを
備え、鉛直方向のストローク動作によりワークＷの端面
の切断加工を行う。

第１刃物台２には、内倣い用刃物台５．外倣い用刃物台
６及びフレア加工用刃物台７を３連配置としたもので、
第３図にこれら刃物台５〜７をストッパＤ側から観た正
面図を示す。なお、各刃物台５〜７は、ベースｌに所定
の間隔をおいて第１図のＸ軸方向に配列され、ワークＷ
の加工の際には必要とする刃物台が加工位置に設定され
るようにベース１をシフトする。

内倣い用刃物台５は、基台１０の上面に機枠１１をピン
１２によって枢着し、ワークＷに対向する面には、後述
する第６図（ａ）で示すように倣いローラ１３及び切削
用のバイト１４を設けている。倣いローラ１３は、第５
図に示すように、機枠１１に連結したロッド１５の先端
にニードル型のラヂアルベアリング１６及びスラストベ
アリング１７によって回転自在に取り付けられ、先端側
の周面を縮径させたコーン状となっている。また、機枠
１１の左側には油圧駆勤のシリンダ１８を設け、このシ
リンダ１８によってバイト１４を倣いローラ１３方向へ
進退させ、ワークＷの内外径及び切削代に応じたストロ
ーク動作を行う。

更に、ピン１２を挟む位置の基台１０には、右側に上下
に移動可能な昇降ロッド１９及び左側には基台１０に一
体化した支持ロッド２０を設けている。そして、昇降ロ
ッド１９には、その頭部と基台１０上面との間に圧縮コ
イルスプリング２１を外挿し、機枠１１をピン１２周り
を反時計方向に付勢している。この圧縮コイルスプリン
グ２１を配置したことにより、ピン１２よりも右側に軸
を持つ倣いローラ１３がワークＷの内周に当接し、この
内周形状に倣うように機枠１１がピン１２周りに揺動す
る。したがって、バイト１４は、ワークＷの肉厚を基準
としてその切削面を捉えることができる。

一方、外倣い用刃物台６は、ピン１２に対する昇降ロッ
ド１９及び支持ロッド２０の配置が内倣い用刃物台５の
場合とは逆で、倣いローラ１３の配置もピン１２より左
側に位置している。また、バイト１４は第５図に示すよ
うに倣いローラ１３のロッド１５にロー付けやクランプ
器具（図示せず）等により一体化するものとしている。

なお、この外倣い用刃物台６では、バイト１４を移動さ
せるためのシリンダ１８は不要である。

更に、フレア加工用刃物台７は、ピン１２を挟んで機枠
１１の左右下端を受ける昇降ロッド１９を２本配置した
もので、その他の構成は内倣い用刃物台５と同様である
。また、シリンダ１Ｂはフレア形状を加工物に形成する
ための圧着調整用として用いる。

また、第２刃物台３は、内倣い方式によってワークＷの
内径仕上を主として行うもので、第４図にその正面図を
示す。この第２刃物台３では、基台１０と機枠１１とを
枢着連結するピン１２の左側にワークＷの軸が位置する
状態で使用するもので、ピン１２の左側に圧縮コイルス
プリング２１を備えた昇降ロッド１９を配置し、右側に
支持ロッド２０が位置している。この内径仕上を行う第
２刃物台３においては、第１刃物台２の外倣い用刃物台
６と同様に、倣いローラ１３のロッド１５にバイト１４
を一体化しているため、このバイト１４を切削位置に設
定するシリンダ１８は不要である。

以上の倣いローラ１３をそれぞれ備えた刃物台によるワ
ークＷの内外周の切削及び管端のフレア加工を、第６図
によって示す。

同図の（ａ）はワークＷの管端を切断した後、内倣い用
刃物台５によって外周面を切削する場合である。これは
、まず、第３刃物台４のパイ）４ａによって回転してい
るワークＷを突切り、その後第１刃物台２をＺ軸方向に
ワークＷ側へ移動させ、倣いローラ１３をワークＷの内
周に当接させる操作を行う。次いで、シリ゛ンダ１８に
よりバイト１４の位置をワークＷ周面の切削代に相当す
るように設定した後、ペース１をワークＷ側へ送りなが
ら切削加工する。なふ、各刃物台の移動や送り等は、Ｎ
Ｃ装置等を利用して自動制御する他、手動操作によって
も行うことができる。また、切削代が大きい場合には、
通常の切削加工と同様に、切り込み量を分割して複数回
の操作を行うことによって加工する。

以上の加工において、機枠１１によって倣いローラ１３
に一体化されたバイト１４は、倣いローラ１３との相対
位置が一定である。そして、機枠１１のピン１２はワー
クＷの軸心よりも右に位冒し且つ機枠１１を揺動可能に
支持する昇降ロッド１９も右に記聞されているので、ワ
ークＷの内径が変動する際には機枠１１は圧縮コイルス
プリング２１の付勢力に抗して揺動する。すなわち、第
６図（ａ）において、機枠１１はピン１２周りに揺動す
るために機枠１１が倣い機構として機能し、この機枠１
１に一体化したバイト１４の切削面を決定する。したが
って、ワークＷの内周に当接する倣いローラ１３により
、ワークＷの肉厚を基準とする外面切削を自動的に行う
ことができる。

第６図ら）は、切断加工の後に外倣い用刃物台６により
外径仕上を行い、これに次いで第２刃物台３による内径
仕上を行う場合である。

この加工においては、外倣い用刃物台６とワークＷとの
位置合わせの後、倣いローラ１３をワークＷの外周面に
当接させ、ロッド１５に一体化したバイト１４により外
周面の切削を行う。この外面切削では、第６図（ハ）の
１ように、倣いローラ１３の軸心及び昇降ロッド１９は
共にピン１２の左に位置し且つワークＷは右側に位置し
ているので、外周面の形状に倣って機枠１１が揺動し、
これによってバイト１４による倣い切削を行うことがで
きる。

次いで、外倣い用刃物台６を退避位習に移動させ、第２
刃物台３を切削位置にセットする。そして、倣いローラ
１３をワークＷの内周面に当接した状態でワークＷの軸
方向に送りを加え、ロッド１５に一体化したバイト１４
による倣い切削を行う。

以上のように、ロッド１５に一体化したバイト１４によ
り、倣いローラ１３とワークＷの内周面及び外周面を倣
い面とした仕上切削加工を施すことができる。

第６図（Ｃ）は、内倣い用刃物台５によってワークＷの
内径の前加工を行う場合で、バイト１４をロフト１５に
一体化したものを使用する点のみが第６図（ａ）に示し
たものと異なり、他の操作は全く同様である。

第６図（ｄ）は、第６図（ｂ）で示した第２刃物台３に
よる内径仕上加工の後、内倣い用刃物台５を利用しでワ
ークＷ端部をベベル仕上する場合である。

第２刃物台３による内径仕上は、前記と同様の操作によ
り行い、バイト１４をベベル加工用バイト１４ａに交換
した内倣い用刃物台５を加工位置に設定する。そして、
倣いローラ１３をワークＷの内周面に当接させた後、ワ
ークＷ軸線方向に送りを加えることにより、ワークＷの
端面にベベル仕上加工を施すことができる。

更に、第６図（ｅ）は薄肉のワークＷ端部にフレア加工
する場合で、この加工にはフレア加工用刃物台７を使用
する。フレア加工用刃物台７は、ロッド１５との接続端
側にもテーパ面３０を形成した倣いローラ１３を用いる
。そして、バイト１４に代えて円錐台状の押圧ホイール
３１を機枠１１に回転自在に取り付けると共に、この押
圧ホイール３１をワークＷの周面に押動する圧着調整シ
リンダ３２を機枠１１に設けている。

このフレア加工用刃物台７による加工は、まず加工位置
に設定した後に、フレア寸法に対応する位置まで倣いロ
ーラ１３をワークＷ内に挿入する。

次いで、倣いローラ１３をワークＷの内周に当接させ、
ワークＷを回転させながら圧着調整シリンダ３２により
押圧ホイール３１をワークＷの軸方向に送る。この押圧
ホイール３１の移動により、ワークＷの端部が縮径変形
し、必要とする形状のフレア加工を得ることができる。

なお、以上の各刃物台の移動や位置設定等は、ＮＣ等の
自動制御装置を用いて全自動で行うほかに、手動でも実
行することができる。また、普通旋盤等の汎用機の一部
を改良し、倣い加工に必要な構成を付加することでも実
機として稼動可能である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明は、管の内形状及び／又
は外形状を倣い面とする倣いローラを設け、この倣いロ
ーラに応動するバイト等の工具によって管の端部を加工
している。したがって、継目無し管等のように管端部の
加工精度が比較的緩い加工物に対しては、専用の倣い旋
盤を必要とすることなく作業できる。したがって、倣い
のための型を必要とせず、また複雑な倣い機構の駆動系
も不要なので、設備費を削減でき、製品コストを低減で
きる。また、倣いローラ及び工具をこの倣いローラに応
動する機構を備えるだけでよいので、普通旋盤等の汎用
機の一部を改良することによって対応できる。したがっ
て、汎用機を広い機械工作に適用でき、多品種少量生産
等の工場生産体制にも即時に対応できる結果となり、生
産性の向上も更に一層効果的に達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の管端部の倣い加工方法に用いる倣い加
工機の正面図、第２図は同第１図のＩ−■線矢視図、第
３図は内倣い、外倣い及びフレア加工用の刃物台を示す
正面図、第４図は仕上加工として用いる内倣い用刃物台
の正面図、第５図は倣いローラの断面図、第６図は各刃
物台を用いた場合の加工法を示す図である。 １；ベース　　　　　２：第１刃物台 ３：第２刃物合　　　４：第３刃物台 ５：内倣い用刃物台　６：外倣い用刃物台７：フレア加
工用刃物台 １０：基台　　　　　　１に機枠 １２：ピン　　　　　　１３：倣いローラ１４：バイト
　　　　　１５：ロッド １８ニジリンダ　　　　１９：昇降ロッド２０：支持ロ
ッド ２１：圧縮コイルスプリング ３０：テーバ面　　　　３１：押圧ホイール３２：圧着
調整シリンダ Ａ：加工機本体　　　Ｄ：ストッパ Ｌ：チャック　　　　Ｗ：ワーク 特許出願人　　新日本製鐵株式會社（ほか１名）代　　
理　　人　　　小　　堀　　　益　（ほか２名）第１図 第２図　　　　　　　６ ヒ　　　　し ７・ 第　３　図 雪ｇ） 一 ；／ 第６ａ！１ （ａ） Ｖ （ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管の端部の内周面及び／又は外周面を倣い面とし、
   工具を該倣い面に応動させて前記管の端部を加工するこ
   とを特徴とする管の端部の倣い加工方法。 ２、加工機本体に設けた移動自在な基台の上面にワーク
   軸と直交する方向に揺動可能な機枠を設け、該機枠に管
   の端部の内周面及び／又は外周面に当接する倣いローラ
   を回転自在に取り付け、更に前記機枠に切削用又は端面
   加工用の工具を一体的に設けたことを特徴とする管の端
   部の倣い加工装置。