JPH06246502A - 鋼管面削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］段取り換え作業の大幅な簡素化を可能にする鋼
管面削機、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向のＮＣ化により、加工の
自動制御化を可能にする。 ［構成］この鋼管面削機は、Ｚ軸方向に動く回転中の面
取ツールの倣い用スライダが、Ｚ軸に対して直角方向内
方に即ちＸ方向内方に差動歯車機構１７、送りネジ機構
及び付勢手段１６により前進後退させられる。倣い用ス
ライダ１４と一体に倣いローラ８が動き、付勢手段１６
により付勢されながら、鋼管３１の内面を倣う。倣いロ
ーラ８と１体に動く加工刃７により鋼管３１の内面を基
準として端面加工が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シームレス鋼管などの
製造ライン上で、搬送されて来る鋼管に用途に応じた各
種の端面加工、例えば、開先面取加工、端面仕上げを行
う鋼管面削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】シームレス鋼管は、その製造ラインにお
いて、用途に応じた長さに切断される。切断された鋼管
は、その製造ライン上で直ちに各種の端面加工が施され
る。端面加工には、開先面取加工、内外面取加工、端面
仕上げなど各種のものがあり、このような端面加工が、
鋼管の用途に応じて施される。

【０００３】このような鋼管の公差には、外径公差、真
円度公差、肉厚公差がある。特に、肉厚公差は±１０〜
±１５％で大きく、内外径の同芯度は肉厚公差内で許容
されている。また一方、開先加工を図７の例に示すよう
に、α＝１４°〜１８°、θ±２．５°＝３０°，３
２．５°，３７．５°、Ｒ＝１．６±０．８、Ｃ＝約
０．５のように定められている。

【０００４】また、このような端面加工は造管速度に応
じて施される。造管速度に対応させてこのような加工を
行わせるために、鋼管面削機の高能率化が要求される。
鋼管の搬出入・着脱も造管速度にあわせて短時間で行う
必要があるので、鋼管をつかむためのチャックには、水
平方向に２爪を有し求心式のものが使用されている。こ
のため、チャッキングは外径基準で行なわれる。

【０００５】前記偏肉・真円度の許容公差や内径基準の
前記寸法の条件から、所要の面形状を得るためには、内
径に倣った加工をする必要があるので、従来の鋼管製造
ラインにおける鋼管面削機には、管を固定して刃物を回
転させつつ鋼管の内径に倣って加工を行う方式が採用さ
れている。図８、図９は、この従来の方式による鋼管面
削機を示している。

【０００６】鋼管８１は、水平に求心的に動く図示しな
い２つの爪に両側から挟まれて回転しないタイプのチャ
ックに把持されている。３種類の加工をそれぞれに行う
３つの切削刃８２，８２´，８３を備え回転される面取
ツール８４は、本体部８４ａと径方向移動部８４ｂとか
ら構成され、両本体部８４ａ，８４ｂは１体に軸線方向
（以下、Ｚ軸方向という。）に移動可能である。

【０００７】この面取ツール８４の径方向移動部８４ｂ
に、前記切削刃８２が取り付けられている。また、Ｚ軸
方向に平行な軸を持つ倣いローラ８５が、切削刃８２と
一体関係で径方向移動部８４ｂに取り付けられている。
径方向移動部８４ｂは圧縮スプリング８６により径方向
に（図で下向き、以下Ｘ軸方向という。）に本体部８４
ａから押されているが、テーパ面を持ったストッパ８７
により図示位置から図中に示す長さＳしか移動しないよ
うに調整されている。この移動長さＳは、ストッパ８７
のＺ軸方向の移動により調整される。

【０００８】このような従来の鋼管面削機は、倣いロー
ラ８５が鋼管８１の内周面を倣うので、内径基準により
端面加工を行うことができる。前記した従来の鋼管面削
機によると、面取形状が同じ場合でも、管の内外径、肉
厚が変わると、前記面取ツールを移動させて切削刃、倣
いローラの位置を決め直す必要があり、その都度、機体
上での段取り換え作業が必要になる。また、この段取り
換え作業は手作業であり当然ＮＣ制御でないので、面取
ツールのＺ軸方向、Ｘ軸方向の連動制御ができない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な背景で発明されたものであり、次の目的を達成するも
のである。

【００１０】本発明の目的は、段取り換え作業の大幅な
簡素化を可能にする鋼管面削機を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向
のＮＣ化により、加工の自動制御化を可能にする鋼管面
削機を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、次の手段を採る。

【００１３】本発明は、第１駆動手段（３）により送り
駆動される送り台（２）と、前記送り台（２）上で回転
駆動モータ（５）により回転駆動される面取ツール
（４）と、前記面取ツール（４）を前記送り台（２）の
前記送り方向と直交する直角方向に動かされる倣い用ス
ライダ（１４）と、この倣い用スライダを前記直角方向
に駆動するための送りネジ機構（２５，２６）と、前記
送りネジ機構（２５，２６）を回転するための差動歯車
機構（１７）と、前記倣い用スライダ（１４）を前記直
角方向に付勢するための付勢手段（１６）と、前記倣い
用スライダ（１４）に固定されワーク（３１）を加工す
るための切削刃（７）と、前記倣い用スライダ（１４）
に回転自在に固定されワーク（３１）の内周面に接触で
きる倣いローラ（８）とからなることを特徴とする鋼管
面削機である。

【００１４】更に、前記倣いローラ（８）の前記ワーク
（３１）への前記付勢手段（１６）による加圧力を調整
するためのドライバ装置（４０）を有する鋼管面削機で
あっても良い。

【００１５】

【作用】本発明の鋼管面削機は、Ｚ軸方向に動く回転中
の面取ツールの倣い用スライダがＺ軸に対して直角方向
に、即ちＸ方向内方に差動歯車機構、送りねじ機構及び
付勢手段１６により前進後退させられる。倣い用スライ
ダ１４と一体に倣いローラ８が動き、付勢手段１６によ
り付勢されながら、鋼管３１の内周面を倣う。倣いロー
ラ８と一体に動く切削刃７により鋼管３１の内周面を基
準として端面加工が行われる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。

【００１７】実施例１ 図１〜図４は、本発明の鋼管面削機の実施例１を示し、
図１はその要部を示す断面図である。図２、図３及び図
４は、それぞれ全体の正面図、平面図及び側面図であ
る。ベース１は、機械本体を成す基台である。

【００１８】ベース１上の移動面上をＺ軸方向に移動可
能に面取ツール送り台２が搭載され、この面取ツール送
り台２は、Ｚ軸制御モータ３（図３参照）によりＺ軸方
向に駆動されＮＣにより制御される。面取ツール送り台
２上には面取ツール４が回転できるように設けられ、こ
の面取ツール４は回転駆動モータ５（図３参照）により
回転駆動される。

【００１９】図１に、面取ツール４の主要な内部構造が
示されている。本体４ａ（または主軸という）は、面取
りツール４の本体である。この本体４ａが前記回転駆動
モータ５により中心軸心線Ｌを中心にして回転駆動され
る。本体４ａと一体に回転する回転体６の突出部６ａ
に、着脱自在に切削刃７が固定され取り付けられてい
る。また、突出部６ａに倣いローラ８が自転可能に取り
付けられている。

【００２０】回転体６にＸ軸方向（径方向）に延びる螺
子付ロッド９が設けられている。螺子付ロッド９の非螺
子部が軸受１０により支持され、その螺子部がナット１
１により支持され、かつねじ込まれている。ナット１１
はその一部が溝１１ａにはめ込まれており、Ｘ軸方向に
移動可能である。ナット１１は円筒部１１ｂを有し、円
筒部１１ｂの先端部に押し棒１２が挿入固定されてい
る。

【００２１】また、回転体６に螺子付ロッド９を囲むよ
うに倣い用スライダ１４が設けられている。倣い用スラ
イダ１４は、回転体６に対して径方向に移動することが
できる。倣い用スライダ１４の端部は閉じ蓋１５により
閉じられ、この閉じ蓋１５と前記押し棒１２の鍔１２ａ
との間に圧縮スプリング１６が介在されている。結局、
螺子付ロッド９の端部の頭部９ａを回転させることによ
り、圧縮スプリング１６の圧縮力を可変にできる。

【００２２】面取ツール４には面取ツール４と一体に差
動歯車装置１７が搭載されており、差動歯車機構１７は
面取ツール４と一緒に回転される。回転体６の中心軸線
Ｌに回転する回転軸１８が本体４ａに取り付けられてい
る。この回転軸１８に取り付けられている傘歯車１９
に、２個の傘歯車２０が噛み合っている。この傘歯車２
０の軸２１は本体４ａに軸受２２を介して回転自在に取
りつけられている。

【００２３】回転軸２１の一端に歯車２３が固定されて
いる。この歯車２３に噛み合って歯車２４が設けられて
いる。この歯車２４は本体４ａに回転自在に取りつけら
れている。このように差動歯車装置１７は、回転体６、
回転軸１８、本体４ａ、傘歯車１９、傘歯車２０、軸２
１、軸受２２、歯車２３及び歯車２４により構成されて
いる。

【００２４】この歯車２４の中心位置にボールねじ２５
が通っている。このボールねじ２５と歯車２４の円筒部
２４ａとの間にボールナット２６が介在されている。こ
のボールナット２６は、ボールねじ２５に螺合し、歯車
２４の内周部２４ａにはめ込まれ固定されている。ボー
ルねじ２５の一端部は、ねじ部２５ａより径が小さい小
径部２５ｂが形成されている。

【００２５】小径部２５ｂはスプライン軸でありスプラ
イン穴２７とはまり合い、スプライン穴２７は前記倣い
用スライダ１４と一体の突出部２８の穴に固定されてい
る。スプライン穴２７はその一端面２７ａを有し、この
一端面２７ａはボールねじ２５のねじ部２５ａと小径部
２５ｂとの境目の端面２７ｃとの間に接合し、ボールね
じ２５のストッパ面となる。

【００２６】前記傘歯車２０は中心軸線Ｌに対向して２
個が設けられ、図示しない差動歯車装置がもうつ一組設
けられている。倣い用スライダ１４、切削刃７、倣いロ
ーラ８も２組が設けられ、２個の倣いローラ８は軸対称
に配置されている。前記回転軸１８はこの後端に配置さ
れた差動駆動機構（図示せず）を介してＮＣによる制御
で所望量回転駆動される。

【００２７】ワークである鋼管３１は、図４に示すよう
に、Ｚ軸線方向に直交し水平方向に相対向して動く２体
の爪３２を有するバイスにより挟持されている。爪３２
は油圧駆動装置３３により駆動される。２個の爪３２は
求心機構（図示せず）により連動し常に鋼管３１を中心
軸線Ｌと同軸になるように設定することができる。前記
求心機構には各種公知のものが適用され得る。

【００２８】ワークの搬出・搬入は、円運動する４体の
ウォーキングビームにより行われる。２体のウォーキン
グビームの設定点の軌跡（円）３４ａ，３４ｂは前記中
心軸線Ｌ上で外接する。これらウォーキングビームにそ
れぞれに隣合わせでさらに他の２体のウォーキングビー
ムが設けられ、これら他の２体のウォーキングビームの
設定点の軌跡（円）３４ｃ，３４ｄは、前記軌跡３４
ａ，３４ｂにそれぞれに交差している。

【００２９】隣合う２個のウォーキングビーム間でワー
クを受渡しして、搬入側位置Ａから挟持位置Ｂへ搬入
し、加工後に、挟持位置Ｂから搬出位置Ｃへ搬出するこ
とができる。ウォーキングビームは各種公知のものが適
用できるが、ここではこの構造を詳記しない。面取りツ
ール４の上部には、ドライバ４０が配置されている。ド
ライバ４０は、螺子付ロッド９の頭部９ａを回転駆動す
るための装置である。

【００３０】ドライバ４０は、２方向に移動できるスラ
イダ４１を備えており、Ｘ，Ｙ軸方向に移動可能であ
る。Ｘ軸方向のスライダ４１の移動はＸ軸サーボモータ
４２、Ｙ軸方向のスライダ４１の移動は、Ｙ軸駆動シリ
ンダ４３によりそれぞれ駆動される。面取ツール４が停
止されると、スライダ４１を所定位置に移動させて、ス
ライダ４１に搭載したスパナで螺子付ロッド９の頭部９
ａをモータ４４で回して、螺子付ロッド９を駆動する。
この駆動によりナット１１が移動され、圧縮スプリング
１６の圧縮力を最適に調整する。

【００３１】実施例１の動作 次に、前記実施例１の動作を説明する。造管ライン上で
適当な寸法に切断されたワークである鋼管３１を前記ウ
ォーキングビームにより挟持位置Ｂに搬入し、油圧駆動
装置３３を駆動して鋼管３１を爪３２で挟持し固定す
る。次に回転駆動モータ５を駆動すると、面取ツール４
の本体（又は主軸という。）４ａが中心軸線Ｌを軸心と
して回転する。本体４ａと一体に回転体６、倣い用スラ
イダ１４が中心軸線Ｌを中心として回転する。以下、図
１で、Ｘ方向で中心軸線Ｌに向かう方向を内方向、その
逆方向を外方向という。

【００３２】倣い用スライダ１４は圧縮スプリング１６
の圧縮力で外方向に変位するが、倣い用スライダ１４、
突出部２８と一体に外方向に移動すると、スプライン穴
２７の端面２７ｃがボールねじ２５のねじ部２５の端面
２５ｃに当接する。本体４ａと回転軸１８とは相対的に
回転駆動していないので、差動歯車機構１７の構造によ
り、歯車２４は回転しておらず、ボールねじ２５はＸ方
向に変位しない。

【００３３】このため、倣い用スライダ１４の外方向へ
の変位が止まる。したがって、倣い用スライダ１４と一
体の倣いローラ８は中心軸線Ｌからある距離離れた半径
位置で止まる。その半径位置を図１に２点鎖線で示して
いる。この状態の倣いローラ８の位置をＡで示してい
る。

【００３４】次に、本体４ａの回転を続けながら、差動
歯車装置１７を動作させる。回転軸１８を差動駆動機構
（図示せず）により本体４ａと相対的に回転させる。傘
歯車２０、軸２１、歯車２３及び歯車２４が順次回転さ
れる。歯車２４と１体に円筒部２４ａが回転され、円筒
部２４ａに固定されているボールナット２６が回転す
る。ボールナット２６にボールを介して螺合するボール
ねじ２５は、その一端部が倣い用スライダ１４に一体の
突出部２８の穴に固定されているスプライン穴２７に回
転を阻止されているので回転できない。このため、ボー
ルねじ２５はそのねじの軸方向すなわちＸ軸線方向（半
径方向）に移動させ、ボールねじ２５を径の外方向に動
かす。

【００３５】ボールねじ２５の外方向の移動に連れて圧
縮スプリング１６の力により倣い用スライダ１４も外方
向に変位する。やがて倣いローラ８は鋼管３１の内周面
に当たり始める。鋼管３１の外周面は中心軸線Ｌとかな
りよい精度で同軸に設定されているが、内周面は鋼管３
１の肉厚の±１５％の範囲で偏心している。そこで、回
転軸１８をもう少し回転させ、差動歯車装置１７を動作
させてボールねじ２５を外方向へ変位させる。倣いロー
ラ８は圧縮スプリング１６の力で弾性的に鋼管３１の内
周面に接触しているので、倣いローラ８は鋼管３１の内
周面の全周面に接触して回転する状態になる。この状態
の倣いローラ８の位置を二点鎖線Ｂで示している。

【００３６】次に、制御モータ３を駆動し、送り台２を
送り本体４ａをＺ軸線方向に動かす。倣いローラ８を実
線Ｃで示す位置に進ませ、切削刃７により所定の端面加
工を行う。回転軸１８を逆回転させ、倣いローラ８を二
点鎖線Ｄで示す位置に送り、第１ＮＣ制御モータ３を逆
回転させ元の二点鎖線Ａで示す位置に戻す。

【００３７】倣いローラ８を実線Ｃで示す位置から軸方
向に後退させる動作を行う場合は、スプライン溝２７と
ボールねじ２５の端面２７ａとの間に図１に示す隙間ｄ
を設けて置く。このような隙間ｄを設けておくと、倣い
ローラ８が後退して管内周面から離れるとき、倣いロー
ラ８、倣い用スライダ１４は前記隙間ｄの幅だけ外方に
変位するが、ボールねじ２５がストッパの役割をするの
でそれ以上の変位はしない。

【００３８】管径が小さいため内面倣いができない場合
は、差動歯車装置１７により倣い用スライダ１４を倣い
ローラ８で受け止めず、ボールねじ２５で受け止めるこ
とにより、切削刃７の外側に向かう位置を制御して切削
を行う。倣いローラ８、切削刃７の動作は１組について
のみ説明したが、もう１組の倣いローラ８、切削刃７も
軸対称に配置され同じ動作をする。

【００３９】差動歯車機構を駆動させて、回転軸１８を
駆動して、倣いローラ８を任意に半径方向に変位させる
ことができる。また、このように倣いローラ８、切削刃
７を動かすことにより、工具の交換、切削刃のクランプ
位置調整なしに、鋼管３１の任意の外径、内径の変更に
対応することができる。更にまた、造管ライン上にある
間に偏肉の度合を個別に計測し、その計測値を前記ソフ
トにデータ入力しておけば、肉厚が変化しても工具の交
換・切削刃の位置調整なしに端面加工を自動化すること
もできる。

【００４０】圧縮スプリング１６の圧縮力を調整すると
きは、次のように行う。面取ツール４が定位置停止され
ると、スライダ４１を所定位置に移動させて、スライダ
４１に搭載したスパナ（図示せず）でねじ付ロッド９の
頭部９ａをモータ４４で回して、螺子付ロッド９を駆動
する。この駆動によりナット１１が移動され、圧縮スプ
リング１６の圧縮力を最適に調整する。

【００４１】工具の他の実施例 本発明の鋼管面削機では、図１０に示すプレーンエンド
の端面加工を行うのに適切でない。そこで、プレーンエ
ンドの端面加工のために専用に用いる特別な面取ツール
１００を参考のため図５、図６により簡単に説明する。
図５、図６で、１つの圧縮スプリング１０１により互い
に反対方向に反発する２個の倣い用スライダ１０２，１
０３を用いる。内側の倣い用スライダ１０２に内面を倣
う倣いローラ１０４を取りつけ、外側の倣い用スライダ
１０３に外面を倣う倣いローラ１０５を取りつける。

【００４２】両倣い用スライダ１０２，１０３にプレー
ンエンド加工用の切削刃１０６，１０７を取り付ける。
外側の倣い用スライダ１０３はＸ方向内方に、内側の倣
い用スライダ１０２はＸ方向外方に、互いに反発する。
このため、内側の倣いローラ１０４は鋼管３１の内周面
を倣い、外側の倣いローラ１０５は鋼管３１の外周面を
倣う。したがって、内側の加工は内周面を基準として加
工され、外側の加工は外周面を基準として加工される。
この加工を行うときは、この面取ツール１００に取り換
える。

【００４３】その他の実施例 以上にいくつかの実施例を示したが、本発明は前記実施
例に限られるわけではなく、本発明の構成、作用の範囲
内で種々に設計変更を行うことができる。例えば、管
径、肉厚、材質などの素管情報や位置決め情報をＮＣ化
して動作指令を含むプログラム・ソフトに入力すること
により、主軸４ａの回転数、面取ツール４の送り速度を
ＮＣによる制御することができる。また、可変ピッチ送
りを行い切削面積一定の負荷制御により、刃物の喰いつ
き時やドウェル前の仕上げ送りなどの送り速度を制御す
る。

【００４４】また、自動加工運転時の原点、工具自動交
換位置、マニュアル保守作業位置を広い範囲で自由に選
定することができるように、スピンドルヘッド（主軸４
ａ）のＺ軸送りのストロークを大きく取るのが望まし
い。

【００４５】

【発明の効果】本発明の鋼管面削機によれば、管径ごと
に刃物の位置換えをする必要がないので、段取り換え作
業の簡素化ができる。また、倣いローラにより管内面を
倣いながら半径方向の刃物の移動を制御できるので、端
面加工の自動化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の鋼管面削機の実施例１の要部
を示し、断面図である。

【図２】図２は、本発明の鋼管面削機の実施例１の全体
を示し、正面図である。

【図３】図３は、図２の平面図である。

【図４】図４は、図２の側面図である。

【図５】図５は、鋼管面削機の参考例を示し、断面図で
ある。

【図６】図６は、図２の側面図である。

【図７】図７は、鋼管面削機による一般的な開先加工例
を示し、断面図である。

【図８】図８は、従来の鋼管面削機を示し、正面断面図
である。

【図９】図９は、図８の側面図である。

【図１０】図１０は、鋼管面削機による他の開先加工例
を示し、断面図である。

【符号の説明】

１…ベース ２…面取ツール送り台 ３…Ｚ軸制御モータ ４…面取ツール ５…回転駆動モータ ７…切削刃 ８…倣いローラ １４…倣い用スライダ １６…圧縮スプリング １７…差動歯車装置 ３０…第２モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１駆動手段（３）により送り駆動される
   送り台（２）と、 前記送り台（２）上で回転駆動モータ（５）により回転
   駆動される面取ツール（４）と、 前記面取ツール（４）を前記送り台（２）の前記送り方
   向と直交する直角方向に動かされる倣い用スライダ（１
   ４）と、 この倣い用スライダを前記直角方向に駆動するための送
   りネジ機構（２５，２６）と、 前記送りネジ機構（２５，２６）を回転するための差動
   歯車機構（１７）と、 前記倣い用スライダ（１４）を前記直角方向に付勢する
   ための付勢手段（１６）と、 前記倣い用スライダ（１４）に固定されワーク（３１）
   を加工するための切削刃（７）と、 前記倣い用スライダ（１４）に回転自在に固定されワー
   ク（３１）の内周面に接触できる倣いローラ（８）とか
   らなることを特徴とする鋼管面削機。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記倣いローラ（８）の前記ワーク（３１）への前記付
   勢手段（１６）による加圧力を調整するためのドライバ
   装置（４０）を有する鋼管面削機。