JPH07195201A - 摩擦圧接機用の内バリ切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加工物の内径が小さい場合でも、円滑に動
作する切削シャフト組合体を備えた、摩擦圧接機用の内
バリ切削装置を提供することである。 【構成】 本発明の摩擦圧接機用の内バリ切削装置１０
では、切削シャフト組合体１２が、切削シャフト本体７
２と、切削シャフト本体を中空部内に収容する中管７４
と、更に中管の先端部１０６に嵌合する外周リング１４
と、切削刃部７８とからなる組合体である。外周リング
は、切削刃部の背後に位置し、かつ切削刃部に向かって
径が縮小するようなテーパ面を有する内周面と、主軸長
手方向に延びるスリットとを備えた短円筒である。中管
は、その前端部が外周リング部の後端ないしその背後に
位置し、かつ外管の内周面に合致するテーパ面に形成さ
れた外周面を備え、切削シャフト及び外周リングに対し
て進退自在である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摩擦圧接機用の内バリ
切削装置に関し、更に詳細には内径寸法の小さい管状被
加工物の内バリ切削にも適用可能な、摩擦圧接機用の内
バリ切削装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本明細書で言う摩擦圧接機とは、一対の
管状被加工物の一方を固定し、他方を回転しつつ被加工
物の一方に圧力下で接触させて、圧接するようにした管
状被加工物の周継ぎ手接合を行う装置である。この種の
摩擦圧接機には様々な形式があるが、例として長尺管用
の摩擦圧接機を挙げ、その構成部品の平面配置を図４に
示す。図示された摩擦圧接機５０は、基台５２と、パイ
プＡを把持するために基台５２上に固定された固定把持
装置５４と、基台５２上を固定把持装置５４に対し進退
する作動体５６とを備えている。

【０００３】作動体５６には、回転装置６０と、作動体
５６を貫通して延在し、一体的に進退すると共に回転装
置６０により作動体の進退方向線の周りに回転するよう
にされた円筒形主軸６１（点線で表示）と、主軸６１と
共に回転する外バリ切削装置６２とが設けてある。主軸
６１は、その内部にパイプＢを収容すると共に固定把持
装置５６側の主軸端部に主軸把持装置６４を備えてパイ
プＢを把持する。更に、主軸６１はその内部に後述する
内バリ切削装置を収容している。尚、６６は作動体５６
を進退させる油圧シリンダー、６８は後述する切削シャ
フト７２を介して内バリ切削装置を駆動する駆動装置及
び７０はパイプＢの端部を回転自在に把持する端部把持
装置であって、駆動装置６８及び端部把持装置７０は、
連結ロッド５８により作動体５６に連結されて、一体的
に進退する。

【０００４】摩擦圧接施工は、予熱工程、加熱工程（摩
擦工程ともいう）及び鍛接工程（アプセット工程ともい
う）から構成されている。予熱工程では、先ず油圧シリ
ンダー６６を作動して作動体５６を固定把持装置５４に
向け前進させ、作動体５６の主軸６１に保持されたパイ
プＢと固定把持装置５４に把持されたパイプＡとの端面
同士を低いスラスト圧力下で接触させる。次いで、回転
装置６０により主軸６１を回転させ、それによって主軸
把持装置６４と端部把持装置７０に把持されたパイプＢ
を回転して接合部を予備加熱する。加熱工程では、予熱
工程より高いスラスト圧力で接触、回転して接合部を高
温に加熱する。鍛接工程では、パイプＢの回転を停止
し、かつ油圧シリンダー６６を強力に作動させて非常に
高いスラスト圧力でパイプＢをパイプＡに圧接する。

【０００５】摩擦圧接の過程で、摩擦熱によってパイプ
Ａ、Ｂの軟化した部分が圧接のスラストにより管内外面
に排出されつつ接合された結果、元々の母材の部分が、
図５に示すように、バリＣ、Ｄとなって管内外面に隆起
する。Ｃは被加工物の外側に発生しているので、外バリ
と称し、Ｄは被加工物の内側に発生しているので、内バ
リと言う。摩擦圧接した被加工物を製品として出荷する
には、かかるバリを切削して取り除く必要がある。以
上、パイプを例にして説明したが、エルボ、フランジの
配管材料とパイプとの摩擦圧接についても同様にバリが
発生する。

【０００６】本発明者は、上述のような摩擦圧接工程で
発生した内バリを切削する装置について研究し、種々の
形式の内バリ切削装置を提案し、実用化している。とこ
ろで、内バリ切削装置を構成するに当たり、重要な事
は、被加工物を損傷することなく、内バリを確実に切削
することである。そのためには、切削シャフトの軸芯を
被加工物の軸芯に合致させ、切削シャフトの回転中、そ
の軸芯が横断方向に振れないように維持することが必要
である。かかる点を勘案しつつ、本発明者は、内バリ切
削装置として、図５に示すような装置を提案し、試用し
ている。

【０００７】図５に示すように、切削シャフト組合体７
１は、主軸６１（図４参照）を貫通して駆動装置６８
（図４参照）まで延在する切削シャフト本体７２、中管
７４及び外管７６と、バイトチップ８０Ａ、Ｂを有し
て、切削シャフト本体７２の前端に取り付けられた内バ
リ切削刃部７８とから構成されている。図中、７０は調
整コレットチャックであって、被加工物の外径が、主軸
把持装置６４（図４参照）の把持部品であるコレットチ
ャック５６の径に比べて小さい時に使用されるもので、
コレットチャック５６とほぼ同様な構成になっている。

【０００８】切削シャフト本体７２は、中実丸棒又は円
筒状の部材であって、その前端部に内バリ切削刃部７８
を有し、後端部（図示せず）が駆動装置６８に連結さ
れ、かつそれにより支持されている。駆動装置６８は、
切削シャフト本体７２を駆動して回転運動と進退運動を
行わせる。中管７４は、その中空部内に切削シャフト本
体７２を収容するように形成された円筒体で、切削シャ
フト本体７２との間にリング状の低摩擦性無給油ブッシ
ュ、例えば含油焼結金属製のブッシュ９２を介在させて
いる。更に、外管７６は、その中空部内に中管７４を収
容するように形成された円筒体である。外管７６の前部
には、円筒状の前端部（内バリ取り外コレット）９４が
ネジ結合（図示省略）され、切削刃部７８の背後に配置
されている。外管７６の後端部は、駆動装置６８に固定
されている。外管７６の前端部９４は、前方に向かって
径が縮小するようなテーパ面１０２に形成された内周面
を備えると共に主軸軸芯に平行な方向で先端まで延在す
る複数のスリット１０４が設けられている。

【０００９】中管７４の前部には、円筒状の前端部１０
６がネジ結合され、外管７６の前端部９４の背後に配置
されている。中管７４の後端部は、駆動装置６８内のプ
ランジャ（図示せず）に固定されていて、中管７４は、
プランジャの駆動により前後に進退する。前端部１０６
は、外管７６の前端部９４の内周のテーパ面１０２に合
致するように形成されたテーパ面１０３を外周に備えて
おり、前端部１０６と切削シャフト本体７２との間には
リング状の低摩擦性無給油ブッシュ、例えば含油焼結金
属製のブッシュ１１２を介在させている。プランジャが
前進すると、中管７４が前進し、その前端部１０６が外
管７６の前端部９４内に進入し、そのテーパ面１０２に
嵌合する。それにより、外管７６の前端部９４を拡開し
てパイプＢを押圧し、切削シャフト本体７２の中心線と
パイプＢの中心線とが一致するような状態に、切削シャ
フト組合体７１を自動的に調芯し、その位置で保持す
る。

【００１０】駆動装置６８内の別のプランジャ（図示せ
ず）の前進、後退により、切削シャフト本体７２が前
進、後退する。これにより、切削シャフト本体７２の先
端の内バリ切削刃７８が内バリに向かって前進し、切削
後後退することができる。以上の構成により、上述のよ
うにして切削シャフト組合体７１を調芯し、かつその状
態に維持した後、切削シャフト本体７２を内バリ発生位
置まで前進させ、次いで切削シャフト本体７２を回転さ
せて、切削刃部７８のバイトチップ８０により内バリを
切削する。切削シャフト組合体７１が所定の状態に安定
して維持されているので、内バリ切削装置は、被加工物
を損傷することなく、内バリを切削することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述の切削シャフト組
合体は、被加工物の寸法が大きい場合、例えば３^B 以上
の場合には、所定通りに動作するが、２^B 以下のパイプ
等の場合には、外管が邪魔して切削シャフト組合体が円
滑に被加工物内を進退できないことがしばしばある。外
管を薄くするのも一つの解決法であるが、長尺管用摩擦
圧接機の場合、内バリを切削する接合部と外管を支持、
駆動する駆動装置との距離が長く、そのため薄くすると
座屈したり、捩じれたりする恐れが生じる。また、切削
軸を細くしようとすると、切削機能が低下する恐れが生
じる。

【００１２】そこで、本発明の目的は、被加工物の内径
が小さい場合でも、円滑に動作する切削シャフト組合体
を備えた、摩擦圧接機用の内バリ切削装置を提供するこ
とである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る、摩擦圧接機用の内バリ切削装置は、
摩擦圧接機の主軸内を長手方向に延在し、主軸に沿って
自在に進退し、かつ回転する切削シャフトを備え、主軸
と切削シャフトとの間に挿入された管状被加工物の接合
部に発生した内バリを切削シャフトの先端に設けた切削
刃部により切削するようにした内バリ切削装置におい
て、前記切削シャフトが、切削シャフト本体と、切削シ
ャフト本体を中空部内に収容する中管と、更に中管の先
端部外周に嵌合する外周リングとからなる組合体であっ
て、外周リングは、切削刃部の背後に位置し、かつ切削
刃部に向かって径が縮小するようなテーパ面を有する内
周面と、主軸長手方向に延びるスリットとを備えた短円
筒からなり、中管は、その先端部がその外周面に外周リ
ングの内周面に合致するテーパ面を備えて、外周リング
部の後端ないしその背後に位置し、かつ切削シャフト及
び外周リングに対して進退自在であることを特徴として
いる。

【００１４】本発明で使用する中管は、回転のバランス
を良好に維持するために、好適には円筒体である。外周
リングの長さは、特に制約は無いが、切削シャフト組合
体を所定の状態に安定して維持できる限り、外周リング
の厚さを薄くするために、最短にするのが好ましい。更
には、後述の実施例で説明するように、外周リングの外
周にセレーション（Serration ）を施して、外周リング
と被加工物との係合を確実にすると、中管と外周リング
との嵌合解除が容易になり、また、外周リングと、切削
刃部との間に弾性体、例えばコイルスプリングを介在さ
せると、コイルスプリングの圧縮抗力により中管と外周
リングとが円滑に嵌合できる。

【００１５】

【作用】本発明では、外周リングは、その内周面が中管
の先端部の外周テーパ面に合致しているので、中管の先
端部に容易に嵌合することができ、また嵌合した状態を
安定して維持できる。嵌合すると、スリットが開いて外
周リング全体が拡開し、外周面が被加工物の内周面に面
接触して切削シャフト組合体を調芯すると共にその状態
に維持する。この状態で、切削シャフトを回転させる
と、切削刃部のバイトチップは、被加工物の面を損傷す
ることなく、内バリを確実に切削することができる。ま
た、外周リングの長さを従来の外管より格段に短くでき
るので、外周リングの厚さを従来の外管厚さより大幅に
薄くできる。よって、外管を備えた従来の内バリ切削装
置では適用が難しかった呼び径２^B 及びそれ以下のパイ
プにも内バリ切削装置を適用できる。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図１は本実施例の内バリ
切削装置に取り付けられた切削シャフト組合体の部分断
面側面図、図２（ａ）は切削シャフト組合体の外周リン
グの側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視Ｉ−Ｉから
見た外周リングの正面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）の矢
視II−IIにおける外周リングの断面図である。図１にお
いて、図５と同じ部品には同じ符号を付して、その説明
を省略する。

【００１７】本実施例の内バリ切削装置１０の切削シャ
フト組合体１２は、外周リング１４と、切削シャフト本
体７２と、中管７４と、切削刃部７８とを備えている。
切削シャフト本体７２、中管７４及び切削刃部７８は、
図５において説明したのと同じものであって、先端に切
削刃部７８を有する切削シャフト本体７２は、中管７４
の中空部内に収容されている。

【００１８】外周リング１４は、図２（ａ）に示すよう
に、短い円筒から形成されていて、図２（ｂ）に示すよ
うに１本のスリットを備えたＣ字状の断面形状を備えて
いて、″Ｃ−リング″と通称されている。外周面１６
は、円筒壁面となっていて、被加工物との係合を確実に
するために、少なくともその一部に浅いセレーション１
７が施されている。更に、外周面１６の両縁部には必要
に応じ、面取りがなされている。その内周面１８は、一
方の端面２０に向かって内径が縮小するように賦形され
ている第１テーパ面２２と、端面２０近傍の円筒壁面２
３と、他方の端面２４近傍に設けられ、かつ端面２４に
向かって内径が拡大するように賦形された第２テーパ面
２６とから構成されている。

【００１９】第１テーパ面２２の形状は、中管７４の先
端部１０６の外周テーパ面１０３に合致して先端部１０
６の嵌合できるようになっている。第２テーパ面２６
は、外周リング１４が中管７４の先端部１０６に嵌合し
易いように設けてあり、その傾斜は、切削シャフト７２
の軸芯に対して第１テーパ面２２の傾斜より大きな角度
である。端面２４での内径Ｄは中管の先端部１０６の先
端外径より大きい寸法になっており、端面２０での内径
ｄは切削シャフト本体７２の外径より大きい寸法になっ
ている。尚、円筒壁面２３及び第２テーパ面２６とは、
必ずしも必須ではなく、外周リング１４の内周面１８全
体にテーパを付してもよい。特に、円筒壁面２３は、端
面２０における内径ｄが切削シャフト７２の外径より大
きくなる限り省略できる。また、外周リング１４の円筒
壁には、間隔の狭い１本のスリット２８が端面２４から
端面２０まで長手方向に設けられている。

【００２０】図１は、中管７４が外周リング１４に嵌合
し、それによって外周リング１４が被加工物に面接触し
ている状態を示している。即ち、図１は、切削シャフト
組合体１２を被加工物Ｂ内で調芯し、切削シャフト組合
体１２の軸芯と被加工物Ｂの軸芯とを一致させた状態で
切削シャフト組合体１２を保持している様子を示してい
る。外周リング１４は、端面２０が切削刃部７８に面す
るように配置され、その端面２０と切削刃部７８の後端
部との間には適当な数の圧縮コイルスプリング３０が介
在している。

【００２１】図１では、中管７２の先端部１０６は、外
周リング１４に嵌合している。先端部１０６の内周面２
０は、中管７２の先端部１０６の外周テーパ面１０３に
合致して相互に面接触しており、スリット２８が開いて
外周リング１４全体が拡開し、外周面１６が被加工物Ｂ
の内周面に面接触している。中管７４の先端部１０６と
外周リング１４とが、及び外周リング１４と被加工物Ｂ
とがそれぞれ面接触しているので、切削シャフト組合体
１２を確実に調芯すると共にその状態に安定して維持す
ることができる。この状態で、切削シャフト７２を回転
させると、切削シャフト組合体１２が調芯され、かつそ
の状態に維持されているので、被加工物を損傷すること
なく、切削刃部７８のバイトチップ８０Ａ、Ｂで被加工
物Ｂを切削することができる。

【００２２】内バリ切削が終了した段階で、中管７４を
後退させると、外周リング１４は、その外周面のセレー
ションを介して被加工物Ｂに密着しているので、中管７
４と外周リング１４との嵌合が容易に解除される。その
後、切削シャフト７２を後退させると、外周リング１４
は、切削刃部７８と共に後退する。一方、適当な数の圧
縮コイルスプリング３０が、外周リング１４の端面２０
と切削刃部７８の後端部との間には介在し、外周リング
１４を切削刃部７８に対して弾性的に保持しているの
で、内バリ切削を行うため、中管７４を前進させると、
その先端部１０６は、容易に外周リング１４に嵌合する
ことができる。

【００２３】図３は、図２に示す外周リングの改変例を
示している。改変例の外周リング５０は、図３に示すよ
うに、外周面５２に円筒壁面を備えた短い円筒から形成
されている。その内周面５４は、一方の端面５６に向か
って内径が縮小するように賦形されている第１テーパ面
５８と、端面５６近傍の円筒壁面６０と、他方の端面６
２近傍に設けられ、かつ端面６２に向かって内径が拡大
するように賦形された第２テーパ面６４とか構成されて
いる。

【００２４】第１テーパ面５８の形状は、中管７４の先
端部１０６のテーパ面１０３に合致して先端部１０６の
嵌合できるようになっている。また、第２テーパ面６４
は、外周リング５０が中管７４の先端部１０６に嵌合す
る場合に嵌合し易いように設けてあり、その傾斜は、切
削シャフト７２の軸芯に対して第１テーパ面５８の傾斜
より大きな角度にする。また、外周リング５０の円筒壁
には、円筒壁の途中から端面５６まで、複数のスリット
６６が長手方向に設けられている。端面６２での内径Ｄ
は中管の先端部１０６の先端外径より大きい寸法になっ
ており、端面５２での内径ｄは切削シャフト本体７２の
外径より大きい寸法になっている。

【００２５】以上の構成により、外周リング１４及び５
０は、その長さが従来の外管より格段に短いので、外周
リング１４及び５０の厚さを従来の外管の場合のコレッ
ト厚さより薄くできる。よって、外管を備えた従来の内
バリ切削装置では適用が難しかった呼び径２^B 及びそれ
以下のパイプにも内バリ切削装置を適用できる。

【００２６】

【発明の効果】従来の内バリ切削装置では、外管をバリ
切削駆動装置に結合する必要があったが、本発明によれ
ば、それが不必要となり、外管のストレ─ト部分の大部
分が省略できるので、本発明の外周リングは、従来の外
管より格段に短くなると共に２Ｂ以下の細径の被加工物
に対しても中管および切削シャフト本体を挿入すること
が可能となる。よって、切削装置が簡単になり作業性も
良くなる。また、本内バリ切削装置は、外管を備えた従
来の内バリ切削装置では適用が難しかった呼び径２^B 及
びそれ以下の管被加工物についても被加工物を損傷する
ことなく内バリを切削できる。また、本発明を被加工物
の寸法が呼び径３^B 及びそれ以上の管状被加工物にも適
用できる。かかる場合、外管の不要な本発明は、従来の
内バリ切削装置に比べて、切削シャフトの径を大きく設
定できるので、安定した内バリ切削を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内バリ切削装置の一実施例の要部
を示す部分断面側面図である。

【図２】図２（ａ）は切削シャフト組合体の外周リング
の側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視Ｉ−Ｉから見
た外周リングの正面図、及び図２（ｃ）は図２（ｂ）の
矢視II−IIにおける外周リングの断面図である。

【図３】図２に示した外周リングの改変例の部分断面側
面図である。

【図４】長尺管用摩擦圧接機の部品配置を示す平面図で
ある。

【図５】従来の内バリ切削装置の要部を示す部分断面側
面図である。

【符号の説明】

１０ 本発明に係る内バリ切削装置の一実施例 １２ 切削シャフト組合体 １４ 外周リング １６ 外周面 １７ セレーション １８ 内周面 ２０ 一方の端面 ２２ 第１テーパ面 ２４ 他方の端面 ２６ 第２テーパ面 ２８ スリット ３０ コイルスプリング ５０ 外周リングの改変例 ５２ 外周面 ５４ 内周面 ５６ 一方の端面 ５８ 第１テーパ面 ６０ 円筒壁面 ６２ 他方の端面 ６４ 第２テーパ面 ６６ スリット ７２ 切削シャフト本体 ７４ 中管 ７８ 切削刃部 １０６ 中管の先端部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摩擦圧接機の主軸内を長手方向に延在
   し、主軸に沿って自在に進退し、かつ回転する切削シャ
   フトを備え、主軸と切削シャフトとの間に挿入された管
   状被加工物の接合部に発生した内バリを切削シャフトの
   先端に設けた切削刃部により切削するようにした内バリ
   切削装置において、 前記切削シャフトが、切削シャフト本体と、切削シャフ
   ト本体を中空部内に収容する中管と、更に中管の先端部
   外周に嵌合する外周リングとからなる組合体であって、 外周リングは、切削刃部の背後に位置し、かつ切削刃部
   に向かって径が縮小するようなテーパ面を有する内周面
   と、主軸長手方向に延びるスリットとを備えた短円筒か
   らなり、 中管は、その先端部がその外周面に外周リングの内周面
   に合致するテーパ面を備えて、外周リング部の後端ない
   しその背後に位置し、かつ切削シャフト及び外周リング
   に対して進退自在であることを特徴とする摩擦圧接機用
   の内バリ切削装置。