JPWO2015140932A1 - リングバイトユニットおよびその製造方法、スリーブならびにマンドレル - Google Patents

Abstract

リングバイトを長寿命化させ、溶接管の生産性を向上させることを目的とする。製造中の溶接管内部に対して溶接位置の上流から挿入されるマンドレルの下流側端部に保持され、前記溶接管の内面に発生したビードを、連続的に切削するための切削工具としてのリングバイトユニットであって、リング状の刃を備えたリングバイトを、リングバイトの外周を抱き込むための円孔を有するスリーブに対して、嵌合させて形成されたことを特徴とする。

Description

本発明は、溶接管の内面を平滑化するためのリングバイトユニットに関する。

上記技術分野において、特許文献１および特許文献２には、リング状バイトの傾斜面に接触する面積が大きな接触面をもつバイト固定補助具が開示されている。この補助具は、リング状バイトのサイズに拘わらず通常の平ボルトの使用をも可能とし、大きな接触面積でリング状バイトを強固に固定できる内面ビードカット工具を提供することを目的としたものである。

特開２０００−２６３１２８号公報 特開２００１−２３９４０２号公報

しかしながら、上記文献に記載の技術では、加工誤差や組み立て誤差があるため、補助具の凹部の内曲面の形状が完全にリングバイトの外周面と一致せず、リングバイトとの接触が限定的になってしまう。そうすると、内面ビードを切削するに当たり、リングバイトに曲げ応力が発生し、補助具を用いずに円孔にリングバイトを直接はめ込んだ場合に比べて、リングバイトがより一層壊れやすいことが分かっている。そのように、リングバイトの寿命が短いと、溶接管の生産コストが大きくなるため、特許文献１の技術は事実上使い勝手が非常に悪かった。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明にかかるリングバイトユニットは、
製造中の溶接管内部に溶接位置の上流から挿入されるマンドレルの下流側端部に保持され、前記溶接管の内面に発生したビードを切削するための切削工具としてのリングバイトユニットであって、
リング状の刃を備えたリングバイトを、
前記リングバイトの外周を抱き込むための円孔を有するスリーブに対して、
嵌合させて形成されたことを特徴とする。

さらに、前記リングバイトは、上面が傾斜した円柱形状に形成され、前記スリーブの上面は、前記リングバイトの傾斜した上面よりも傾斜していることも好適である。

前記スリーブは、常温下において、前記リングバイトの外径よりも小さい内径を有する円柱形状に形成され、前記リングバイトの周方向に圧縮力を加えるようにスリーブを嵌合させて形成されたことも好適である。

前記スリーブは、多角形の外周形状を有することも好適である。

上記目的を達成するため、本発明にかかるスリーブは、上記リングバイトユニットに用いられることを特徴とする。

上記リングバイトユニットを備えたマンドレル。

上記リングバイトユニットの製造方法であって、前記スリーブを焼きばめ、冷やしばめ、または圧入により前記スリーブに対して前記リングバイトを固定することを特徴とする。

本発明によれば、リングバイトの寿命を長くし、溶接管の生産性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る溶接管製造装置の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るバイトキャリッジの構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るバイトキャリッジの構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るバイトキャリッジの構成を示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係るリングバイトユニットの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るリングバイトユニットの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るバイトキャリッジの構成を示す斜視図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としてのリングバイトユニット１０１を用いた内面ビード切削部周辺の溶接管製造装置１００について、図１を用いて説明する。溶接管製造装置１００は、内面ビード切削部周辺において、リングバイトユニット１０１、マンドレル１０２、ワークコイル１０３などを含む。

溶接管製造装置１００は、金属帯に対して不図示の曲げ加工装置によって矢印方向２１、２２方向に力を加えて、オープンパイプ１０の形状に成形しながら、矢印２３の方向に搬送する。

そして、オープンパイプ１０をワークコイル１０３およびインピーダー１２１の間に挿通することにより、オープンパイプ１０の幅方向両端部１１を加熱した後、突き合わせ溶接（upset welding）によりそれらを融合させて溶接管２０を成形する。ここでは、ワークコイルによる抵抗溶接を用いているが、他の方法を採用してもよい。

このような溶接管２０の製造工程において、管内面の溶接部には、盛り上がった内面ビード１２が形成される。内面ビード１２をそのままにしておくと要求仕様に適する面寸法精度や肉厚精度がでない。

そこで、リングバイトユニット１０１を用いてビード切削を行ない、溶接管２０の内面を平滑にする。リングバイトユニット１０１は、マンドレル１０２の、下流側先端に保持されている。ここで、マンドレル１０２は、製造中の溶接管内部、つまり、オープンパイプ１０内部に対して、溶接位置よりも上流側から挿入される。

マンドレル１０２の上側周面および下側周面にはローラ１２２、１２３が回転可能に設けられ、溶接管２０内においてマンドレル１０２を一定位置に保持している。上側のローラ１２２の中央部には、内面ビード１２を通過させるための溝が形成されている。

ローラ１２３による高さ調整により、リングバイトユニット１０１は、溶接管２０の内面に対して所定の位置および圧力で押圧されつつ、内面ビード１２を切削する。

図２は、マンドレル１０２の先端部においてリングバイトユニット１０１を取り付けたバイトキャリッジ（バイトホルダ）２０１を上方からみた概略斜視図である。

このリングバイトユニット１０１は、環状のスリーブ２１２の内側に、リングバイト２１１がはめ込まれた構成となっている。リングバイト２１１は、タングステン等の粉末冶金で形成され、傾斜した上面の内周にリング状の刃を備えた円筒形状に形成されている。

リングバイト２１１は圧縮に強いが曲げに弱いという特性を有している。これに対し、リングバイト２１１の外周を環状のスリーブ２１２で抱き込むことにより、リングバイト２１１の周方向に圧縮応力をあらかじめ加えることができ、リングバイトに引張り応力が掛っても大きく緩和され、リングバイト２１１の割れを大幅に軽減する。これにより、リングバイト２１１自体を長く使うことができ、溶接管の生産性や歩留まりを飛躍的に向上させることができる。

さらに、リングバイト２１１が部分的に欠けたり亀裂が入ったりしても、スリーブ２１２がリングバイト２１１の刃面近傍まで強く抱き込んでいるため、完全に破損することを防止できる。さらには、万が一、リングバイト２１１が破損した際にも、短時間であればスリーブがビードを切削するため、バイトキャリッジ２０１にビードがぶつかることを防止でき、バイトキャリッジ２０１の長寿命化にも貢献できる。

図３は、図２の簡略Ａ−Ａ断面図を示している。リングバイトユニット１０１は、凹部２１３内にはめ込まれ、抜けないようにボルト（スクリュー）２１４で固定されている。ボルト２１４の頭部は、リングバイト２１１の傾斜した上面３０１に当接し、矢印３１０方向にリングバイトユニット１０１を押し込む。その結果、リングバイトユニット１０１の下面が、凹部２１３の底面３０２にしっかりと押しつけられ、リングバイトユニット１０１の位置が安定する。リングバイト２１１によって切削されたビードは凹部２１３の底面３０２に設けられた円孔３２０を通って、排出される。リングバイトユニット１０１を凹部２１３内で回転させることにより、１つのリングバイトユニット１０１を長時間、ビード切削に使用できる。リングバイトユニット１０１を回転させるタイミングは、リングバイト２１１が欠けてしまったとき、または、一定時間使用した時である。回転時はボルト２１４をゆるめ、凹部２１３内でリングバイトユニット１０１ごと回転させる。

スリーブ２１２の上面は、リングバイト２１１の傾斜した上面３０１とほぼ同様の角度をもって傾斜しているか、リングバイトの傾斜した上面よりも傾斜している。これにより、リングバイト２１１が正常な状態では、スリーブがビードにぶつかることはなく、一方、リングバイト２１１が破損した場合には、一定時間、スリーブ２１２のみで、ビードを切削できるという効果がある。

なお、この図３では、ボルト２１４の頭部は、リングバイト２１１の上面３０１に当接しているが、本発明はこれに限定されるものではない。ボルト２１４の頭部を、スリーブ２１２の上面に当接させてもよい。

図４は、マンドレル１０２を、図３の矢印３３０の方向からみた側面図である。マンドレル１０２は、支持部４０１によって固定されている。リングバイトにより切削された内面ビードは、円孔３２０からそのままあるいは、不図示のビードチョッパによって短く切断された後に溶接管２０の内部に排出される。

図５は、リングバイトユニット１０１の製造方法を説明するための図である。

スリーブ２１２は、リングバイト２１１の外周面を面接触で抱き込むための円孔５０１を有する。円孔５０１は、常温下でリングバイト２１１の外径よりも小さい内径を有する。加熱して膨張させたスリーブ２１２に対して、リングバイト２１１を嵌合させ（焼きばめ）、自然冷却することにより、リングバイトの周方向に圧縮力を加えるようにスリーブを嵌合させてリングバイトユニット１０１が形成される。ただし、本発明はこの製造方法に限定されるものではなく冷やしばめや圧入でもよい。スリーブ２１２は、靱性のいい内面ビードより相対的に高強度な材料で、上面５０２が傾斜した円柱形状に形成される。リングバイト使用後のスリーブ２１２は通常、無傷な状態であるため、与圧効果が減らなければ、他のリングバイトをはめ込むことにより繰り返し使用することができる。

スリーブ２１２の上面５０２は、リングバイト２１１の傾斜した上面３０１とほぼ同様の角度で傾斜している。また、図３にも示したように、スリーブ２１２の高さＨ２は、リングバイト２１１の高さＨ１よりも低く形成されている。

一般的にビードを切削しているとリングバイトの刃先は徐々に摩耗し、負荷が大きくなると微小なクラックや欠損が起こり、さらに使用を続けると割れてしまう。また大きなビードを削ったり異物を切ったりするとすぐに割れてしまうこともある。従来は、リングバイトの刃先の一部が摩耗した場合には回転させて再利用していたが、リングバイトが割れると、回転させて再利用することができなかった。本実施形態によれば、リングバイトに割れが発生しても、スリーブでその形状が保持されるため、回転させて正常な刃先を用いて再利用することができる。また、本実施形態によれば、リングバイトに圧縮の与圧をかけることができるため、使用中に大きな負荷がかかり引っ張りの力が加えられても、その引っ張り力が与圧により相殺され、そもそも割れが起こりにくくなる。さらには、短時間であればスリーブ自体でビードを受けることができるため、バイトキャリッジに直接ビードがあたってバイトキャリッジが損傷することを防止できる。

すなわち、以上のように、本実施形態によれば、リングバイトを長寿命化させると共に、バイトキャリッジの破損を防止し、ひいては、溶接管の製造効率を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係るリングバイトユニット６００について、図６、図７を用いて説明する。図６、図７は、本実施形態としてのリングバイトユニット６００およびその製造方法を示す図である。

本実施形態に係るリングバイトユニット６００は、上記第１実施形態と比べると、スリーブ６０１が６角形の外周６１３を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

スリーブ６０１の外周面は、その上方から見た場合に正６角形を描く形状となっている。一方、スリーブ６０１の内周面６１１は、第１実施形態と同様、リングバイト２１１の外周面と嵌合する形状および寸法に形成されている。また、スリーブ６０１の上面６１２も、第１実施形態と同様、リングバイト２１１の上面６３１と略同じ角度で傾斜している。

図７に示すように、本実施形態に係るバイトキャリッジ７０１は、正６角形のバイトユニット取り付け用の凹部７１３を備えている。

本実施形態に係るスリーブ６０１によれば、リングバイトユニット６００を回転させて刃当たりする位置を変える際に、等間隔に６個所に変えることができる。つまり、６０度ずつ、正確にリングバイト２１１を回転させることができる。従来、感覚的に行なっていたリングバイトの回転を、正確に行なうことができる。

なお、本実施形態で、スリーブの外周が６角形の例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の多角形あるいは楕円などの外周形状であってもよい。

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

上記目的を達成するため、本発明にかかるリングバイトユニットは、
製造中の溶接管内部に溶接位置の上流から挿入されるマンドレルの下流側端部に保持され、前記溶接管の内面に発生したビードを切削するための切削工具としてバイトホルダーに取り付けられるリングバイトユニットであって、
リング状の刃を備えたリングバイトを、前記リングバイトの周方向に圧縮力を加えるための円孔を有する円筒形状又は角筒形状のスリーブに嵌合させて一体化させたことを特徴とする。

前記スリーブの円孔は、常温下において、前記リングバイトの外径よりも小さい内径を有し、
焼きばめ、冷やしばめ、または圧入により前記スリーブに対して前記リングバイトを嵌合させて固定したことも好適である。

上記目的を達成するため、上記リングバイトユニットの製造方法であって、
焼きばめ、冷やしばめ、または圧入により前記スリーブに対して前記リングバイトを固定することを特徴とする。

Claims (7)

1. 製造中の溶接管内部に溶接位置の上流から挿入されるマンドレルの下流側端部に保持され、前記溶接管の内面に発生したビードを切削するための切削工具としてのリングバイトユニットであって、
   リング状の刃を備えたリングバイトを、
   前記リングバイトの外周を抱き込むための円孔を有するスリーブに対して、
   嵌合させて形成されたことを特徴とするリングバイトユニット。
2. 前記リングバイトは、上面が傾斜した円柱形状に形成され、
   前記スリーブの上面は、前記リングバイトの傾斜した上面よりも傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のリングバイトユニット。
3. 前記スリーブは、常温下において、前記リングバイトの外径よりも小さい内径を有する円柱形状に形成され、
   前記リングバイトの周方向に圧縮力を加えるように、前記スリーブに前記リングバイトを嵌合させて形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のリングバイトユニット。
4. 前記スリーブは、多角形の外周形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリングバイトユニット。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリングバイトユニットに用いられるスリーブ。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリングバイトユニットを備えたマンドレル。
7. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリングバイトユニットの製造方法であって、
   前記スリーブを焼きばめ、冷やしばめ、または圧入により前記スリーブに対して前記リングバイトを固定することを特徴とするリングバイトユニットの製造方法。

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