JPH11254284A - サニタリー用ステンレス鋼管の内面研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨圧力と研磨ベルトの粒度番手の調整によ
って同一の設備で、効率よく、サニタリー用ステンレス
鋼管の内面を粗研磨及び仕上げ研磨する方法を提供す
る。 【解決手段】 ペイオフリールから送り出した研磨ベル
トの内部に弾性球を挿入して研磨ベルトを円筒状に成形
し、円筒状の研磨ベルトをステンレス鋼管の内部に送り
込み、管の他端開口から送り出された研磨ベルトを巻取
りリールに巻き取ることにより、弾性球の弾性復元力で
研磨ベルトを管内面に押し付けて管を内面研磨する際、
粒度番手＃６０ないし＃２４０の研磨ベルトを用い、研
磨圧力を下式の範囲に調整して予備研磨を行う。 0.28Ｇ＋183.2≦Ｐ≦0.28Ｇ＋533.2 （式中、Ｐは研磨圧力（Ｐａ）、Ｇは粒度番手であ
る。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弾性球で管内面に押し
付けられる研磨ベルトによりサニタリー用ステンレス鋼
管の内面を効率よく研磨する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】サニタリー用に使用されるＳＵＳ３０
４、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼管は、内部を流れる
流体と接触する内周面に高い平滑度が要求されることか
ら内面研磨を施して使用している。サニタリー用等の金
属管のうち、大径管は、砥石等を使用した機械研磨法で
比較的容易に内面研磨される。しかし、管の内径が小さ
くなると、通常の機械研磨法が適用できなくなる。そこ
で、このような金属管を内面研磨するため、種々の方法
が提案されている。たとえば、特開昭５４―３７９９０
号公報では、樽型の研磨工具に研磨布紙を巻き付け、研
磨工具自体をロープで管軸方向に移動・往復させながら
金属管を内面研磨している。しかし、研磨工具が管内部
を往復するとき、研磨布紙が同じ面で管内面に接触する
ため、砥粒の摩耗や目詰りが進行し易く、管全長にわた
って均一に内面研磨することが困難である。そのため、
研磨布紙の頻繁な交換が必要となり、研磨布紙の交換作
業に時間がかかり、作業能率の低下を引き起こす。

【０００３】また、特開平２―５９２１５号公報では、
金属管の内部及び外部を周回するエンドレス状に研磨ベ
ルトを張設し、研磨治具の空気圧で研磨ベルトを金属管
の内面に押し付け、研磨ベルトを軸方向に移動させなが
ら金属管の内面を研磨している。しかし、エンドレスベ
ルトを使用していることから、被研磨材である管の交換
やエンドレスベルトの番手を替えるときには、ベルトを
一旦切断した後でベルト端部を接合する作業が必要とな
る。その結果、この場合にも依然として作業性が悪い。
しかも、金属管の全長に対応する長尺の工具を使用する
ことから、広い作業スペースが必要とされる欠点もあ
る。そこで、本発明者等は、一対の研磨ベルトを弾性球
と共に被研磨材である金属管の内部に送り込み、弾性球
の弾性復元力で研磨ベルトを管内面に押し付けながら摺
動させることにより、管を内面研磨する方法及び装置を
特願平８―２１６５６４号で提案した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】提案した内面研磨装置
は、図１に示すように被研磨材である金属管１の入側に
一対の巻出しリール２ａ，２ｂを配置し、出側に巻取り
リール３ａ、３ｂを配置している。巻出しリール２ａ，
２ｂから送り出した研磨ベルト４ａ，４ｂを成形ロール
６ａ，６ｂで半円状に成形した後、それぞれの幅方向両
端部を突き合した円筒状態で金属管１の内部に送り込
む。このとき、研磨ベルト４ａ，４ｂで形成される円筒
体の内部に弾性球７、７・・が所定間隔で送り込まれる
ように、半円状の研磨ベルト４ａ，４ｂの幅方向両端部
が突き合わされる直前で、シューター８から弾性球７を
送り出す。弾性球７は、金属管１の内部では圧縮されて
おり、その弾性復元力で研磨ベルト４ａ，４ｂを金属管
１の内面に押し付ける。その結果、金属管１の内面が研
磨ベルト４ａ，４ｂで研磨される。研磨ベルト４ａ，４
ｂは保形ロール９ａ，９ｂで平坦化され、巻取りリール
３ａ，３ｂに巻き取られる。特願平８―２１６５６４号
による方式は高い作業能率で金属管の内面研磨が可能で
あり、また、内面研磨面は管全長にわたって均一であ
り、工業的に効果の大きい内面研磨方式である。本発明
は、特願平８―２１６５６４号をさらに発展させたもの
であり、予備研磨での研磨圧力を調整することにより、
研磨前の内面粗さの粗いステンレス鋼管を、内面研磨面
品質の厳しいサニタリー管として好適な内表面粗さに研
磨仕上げすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の内面研磨方法
は、その目的を達成するため、ペイオフリールから送り
出した研磨ベルトの内部に弾性球を挿入して研磨ベルト
を円筒状に成形し、円筒状の研磨ベルトをステンレス鋼
管の内部に送り込み、管の他端開口から送り出された研
磨ベルトを巻取りリールに巻き取ることにより、弾性球
の弾性復元力で研磨ベルトを管内面に押し付けてステン
レス鋼管を内面研磨する際、粒度番手＃６０ないし＃２
４０の研磨ベルトを用い、弾性球の大きさ、スプリング
硬さ及び／又は研磨ベルトの厚みの選定により研磨圧力
を次式に従い調整し予備研磨を行うことを特徴とする。 0.28Ｇ＋183.2≦Ｐ≦0.28Ｇ＋533.2 式中、Ｐは研磨圧力（Ｐａ）、Ｇは粒度番手を示す。使
用する弾性球としては、シリコーンボール、ゴムボー
ル、スポンジボール、樹脂ボール、皮革ボール等の中実
弾性体や中空弾性体がある。

【０００６】

【作用】サニタリー用に使用されるステンレス鋼管は、
管内面の全域にわたって表面粗さが、Ｌ方向で１．５μ
ｍＲｙ以下、Ｃ方向で９．０μｍＲｙ以下の均一な研磨
面に仕上げることが要求される。また、サニタリー管は
日本工業規格（ＪＩＳＧ ３４４７）において、原則と
して最終研磨工程に粒度番手＃４００を使用することが
規定されている。粒度番手＃４００の研磨ベルトを使用
して研磨後のステンレス鋼管内表面粗さをＬ方向で１．
５μｍＲｙ以下、Ｃ方向で９．０μｍＲｙ以下の均一な
研磨面に仕上げるためには、研磨前の管の内表面粗さが
管内表面全体にわたって１０．０μｍＲｙ以下である必
要がある。

【０００７】サニタリー管に使用されるステンレス鋼管
は、通常ＴＩＧ溶接により製造される溶接管であるが、
ＴＩＧ溶接管は溶接ままでは溶接部内面が盛り上がって
おり、そのままではサニタリー管として使用することは
不可能である。そのため、研磨前にＴＩＧ溶接管の溶接
部の盛り上がりを除去している。除去方法としては、一
般的にロールクラッシングが採用されている。ロールク
ラッシングは、ＴＩＧ溶接部の盛り上がりをロールによ
り押しつぶして内面溶接部の盛り上がりを除去する方法
であるが、除去程度は、ロール形状、ロール圧力によっ
て異なるため、ロールクラッシング後の溶接部の内表面
粗さは、管内あるいは管間で８．０〜３０μｍＲｙに変
化しており、管内全体にわたって１０．０μｍＲｙ以下
の表面粗さの管が製造できる頻度は低い。

【０００８】特願平８―２１６５６４号で提案した図１
の装置でサニタリー用ステンレス鋼管の内面研磨を行っ
た結果、ロールクラッシング後の管の内表面粗さが管内
面全体にわたって１０．０μｍＲｙ以下の場合は、粒度
番手＃４００の研磨ベルトで研磨を行うと研磨後の管の
内表面粗さは、管全体にわたってＬ方向で１．５μｍＲ
ｙ以下、Ｃ方向で９．０μｍＲｙ以下であった。しか
し、ロールクラッシング後の管の内表面粗さが１０．０
μｍＲｙを超えるステンレス鋼管では、粒度番手＃４０
０の研磨ベルトだけの研磨では、Ｌ方向で１．５μｍＲ
ｙ以下、Ｃ方向で９．０μｍＲｙ以下の内表面粗さは得
られなかった。このため、ロールクラッシング後の管の
内表面粗さが１０．０μｍＲｙを超える管の場合は、粒
度番手＃４００の研磨ベルトでの研磨に先立ち粒度番手
＃６０ないし＃２４０の研磨ベルトで予備研磨を行う必
要がある。しかし、この予備研磨を施してもステンレス
鋼管の内表面粗さが１０．０μｍＲｙよりも粗くなり、
サニタリー用途として使用不可のケースが存在してい
た。

【０００９】発明者らは、上記欠点を改良すべく種々検
討した結果、本発明に至った。すなわち、本発明の内面
研磨方法は、その目的を達成するため、図１に示す装置
において、ペイオフリールから送り出した研磨ベルトの
内部に弾性球を挿入して研磨ベルトを円筒状に成形し、
円筒状の研磨ベルトをステンレス鋼管の内部に送り込
み、管の他端開口から送り出された研磨ベルトを巻取り
リールに巻き取ることにより、弾性球の弾性復元力で研
磨ベルトを管内面に押し付けてステンレス鋼管を内面研
磨する際、粒度番手＃６０ないし＃２４０の研磨ベルト
を用い、弾性球の大きさ、スプリング硬さ及び／又は研
磨ベルトの厚みの選定により研磨圧力を次式に従い調整
し予備研磨を行うことを特徴とする。 0.28Ｇ＋183.2≦Ｐ≦0.28Ｇ＋533.2 ここに、式中Ｐは研磨圧力（Ｐａ）、Ｇは粒度番手を示
す。使用する弾性球としては、シリコーンボール、ゴム
ボール、スポンジボール、樹脂ボール、皮革ボール等の
中実弾性体や中空弾性体がある。

【００１０】このように特定された粒度番手の研磨ベル
ト及び圧力で予備研磨を施すとき、ステンレス鋼管の内
面が全域にわたって表面粗さが１０．０μｍＲｙ以下と
なり、引き続く粒度番手＃４００の研磨ベルトでの研磨
により、管の内面が全域にわたって表面粗さがＬ方向で
１．５μｍＲｙ以下、Ｃ方向で９．０μｍＲｙ以下の均
一な仕上げ面となる。必要な研磨圧力を得るため、研磨
ベルト４ａ、４ｂに包まれた状態で弾性球７が所定間隔
で金属管１の内部に押し込まれる。弾性球７は、その間
隔を保って研磨ベルト４ａ、４ｂと共に金属管１の内部
を移動し、研磨ベルト４ａ、４ｂを金属管１の内面に押
し付けて内面研磨した後、金属管１の他端開口から排出
される。排出された弾性球７は、金属管１の入側にある
シューター８に返送され、再度研磨ベルト４ａ、４ｂの
内部に送り込まれる。なお、図１では一対の研磨ベルト
４ａ、４ｂを円筒状にして金属管１の内部に送り込んで
いる。しかし、本発明はこれに拘束されるものではな
く、たとえば１本の研磨ベルトを円筒状に成形して金属
管１に送り込むことも可能である。

【００１１】また、図２に示すように一対の研磨ベルト
４ａ、４ｂを筒状にして金属管１の内部に通すとき、研
磨ベルト４ａ、４ｂの合せ目に生じる隙間によって金属
管１の内面一部が軸方向に未研磨となる場合がある。こ
のような場合、研磨ベルト４ａ、４ｂを所定長さ走行さ
せて内面研磨した後、金属管１を回転させ、再度研磨ベ
ルト４ａ、４ｂで内面研磨する方法が採用される。再度
の内面研磨では、研磨ベルト４ａ、４ｂを初回と同一方
向或いは逆方向の何れの方向に走行させても良い。

【００１２】

【実施例１】内径４７．８ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレ
ス鋼管をＴＩＧ溶接により製造した。ＴＩＧ溶接後、ス
テンレス鋼管の溶接ヒ゛ート゛部をロールクラッシングし
た。ロールクラッシング後のステンレス鋼管の溶接部の
内表面粗さは１２〜３０μｍＲｙであった。このステン
レス鋼管を被研磨用の金属管１として使用した。予備研
磨では、厚み１．２ｍｍ、幅４５ｍｍの粒度番手＃３０
ないし厚み０．５ｍｍ、幅４５ｍｍの＃４００研磨ベル
ト４ａ、４ｂ及び直径４８ｍｍ、スプリング硬さＨｓ３
０〜８０の弾性球７を用いて金属管１を内面研磨した。
弾性球を２００ｍｍのピッチで研磨ベルト４ａ、４ｂの
間に送り込み、研磨ベルト４ａ、４ｂを３０ｍ／分の速
度で金属管１の内部を通過させ、巻取りリールベルト３
ａ、３ｂに巻き取った。そして、予備研磨後の表面粗さ
に及ぼす研磨ベルト４ａ、４ｂの粒度番手と研磨圧力の
影響を調査した。なお、図３に示すように上面が半円状
にくり貫かれた下型１０と下面が半円状にくり貫かれた
上型１１との間に弾性球７を挟んだ研磨ベルト４ａ、４
ｂをセットし、上方から圧縮力Ｆを加えて管内の研磨状
態を再現した。そして、ロードセル１２で測定された圧
縮力Ｆと図４に基づく次式により研磨圧力Ｐを算出し
た。

【００１３】圧縮力の測定結果から算出した研磨圧力
（Ｐａ）：［数１］

【００１４】

【数１】

【００１５】研磨時の弾性球最小半径（ｍｍ）：［数
２］

【００１６】

【数２】

【００１７】ここに、Db：弾性球直径（ｍｍ），Di：パ
イプ内径（ｍｍ），ｔ：研磨ベルトの厚み（ｍｍ）をで
ある。

【００１８】その結果、研磨ベルト４ａ、４ｂの粒度番
手が＃６０ないし＃２４０の研磨ベルトを用い、研磨圧
力を次式の範囲に調整して予備研磨を行えば、１０μｍ
Ｒｙ以下の内面粗さが安定的に得られることが判った。 0.28Ｇ＋183.2≦Ｐ≦0.28Ｇ＋533.2 ここに、Ｐは研磨圧力（Ｐａ）、Ｇは粒度番手である。
上式の研磨圧力は、弾性球の大きさ、スプリング硬さ及
び／又は研磨ベルトの厚みの選定により調整した。図５
に示すように研磨ベルト４ａ、４ｂの粒度番手が＃６０
未満では、研磨は可能であるが研磨後の内面粗さが１０
μｍＲｙを超えていた。研磨ベルト４ａ、４ｂの粒度番
手が＃２４０を超えると、ロールクラッシングの目が残
存し１０μｍＲｙ以下が得られなかった。研磨圧力が下
式 Ｐ＝0.28Ｇ＋533.2 （ここに、Ｐは研磨圧力（Ｐａ）、Ｇは粒度番手であ
る。） よりも高い場合は、金属管１の研磨内面にむしれが発生
し、かえって表面粗さが悪化する傾向がみられた。研磨
圧力が下式 Ｐ＝0.28Ｇ＋183.2 よりも低い場合は、金属管１の内面を研磨ベルト４ａ、
４ｂが滑るだけで、研磨量がほとんどなく実質的な予備
研磨ができなかった。

【００１９】

【実施例２】長さ４ｍで種々の内径をもつＳＵＳ３０４
ステンレス鋼ＴＩＧ溶接管にロールクラッシングを施
し、管内面の溶接部の表面粗さが１５〜２５μｍＲｙの
ステンレス鋼管を被研磨材として用い、長さ１００ｍの
研磨ベルトで予備研磨した。予備研磨では、弾性球７を
送り込みながら研磨ベルト４ａ、４ｂを筒状にして溶接
管１の内部を移動速度３０ｍ／分で走行させた。弾性球
７は、２００ｍｍのピッチで研磨ベルト４ａ、４ｂとの
間に合計５０個送り込んだ。この条件下で溶接管１を内
面研磨した後、未研磨部を研磨するため溶接管１を９０
度回転させて固定し、さらに同じ条件下で研磨ベルト４
ａ、４ｂを送り込みながら溶接管１を内面研磨した。予
備研磨の後、長さ１００ｍの＃４００研磨ベルトで仕上
げ研磨した。仕上げ研磨では、２０個の弾性球をピッチ
２００ｍｍで送り込みながら研磨ベルト４ａ、４ｂを移
動速度３０ｍ／分で溶接管１の内部を走行させた。研磨
圧力は４５０Paの一定条件とした。この条件下で溶接管
１を内面研磨した後、未研磨部を研磨するため溶接管１
を７２度回転させ、再度研磨ベルト４ａ、４ｂを同一方
向に走行させて溶接管１を内面研磨した。そして、計４
回溶接管１を回転させ、研磨回数５回で溶接管１の内面
を仕上げ研磨した。表１は実施例２における操業条件と
予備研磨後及び仕上げ研磨後の管内面の表面粗さの関係
を示す。この表から明らかなように、粒度番手＃６０な
いし＃２４０の研磨ベルトを用い、研磨圧力を次式の範
囲に調整して予備研磨を行うと、予備研磨後の管内面の
表面粗さは１０μｍＲｙ以下となり、その結果仕上げ研
磨後の管内面粗さＬ方向で１．５μｍＲｙ以下、Ｃ方向
９．０μｍＲｙ以下が安定に得られることが判る。 0.28Ｇ＋183.2≦Ｐ≦0.28Ｇ＋533.2 ここに、Ｐは研磨圧力（Ｐａ）、Ｇは粒度番手である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、研磨ベルトに包み込んだ弾性球の弾性復元力を利用
して研磨ベルトを金属管の内面に押し付けた状態で摺動
させることにより金属管を内面研磨する際、予備研磨に
おける研磨ベルトの粒度番手及び金属管内面に加わる研
磨圧力を適した値に調整している。そのため、内面表面
品質の厳しいサニタリー用ステンレス管の内面研磨が安
定的に可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明者等が先に提案した弾性球を用いた金
属管の内面研磨装置

【図２】 弾性球の弾性復元力で金属管内面に押圧され
ている研磨ベルト

【図３】 研磨圧力を求める試験の説明図

【図４】 研磨圧力を求める概念図

【図５】 予備研磨時の研磨ベルトの粒度番手及び研磨
圧力が表面粗さに及ぼす影響を表したグラフ

【符号の説明】

１：金属管 ２ａ，２ｂ：ペイオフリール ３ａ，
３ｂ：テンションリール ４ａ，４ｂ：研磨ベルト ６ａ，６ｂ：速度検出ロー
ルを備えた成形ロール ７：弾性球 ８：シューター ９ａ，９ｂ：保形
ロール １０：隙間 １１：下型 １２：上型 １３：ロードセル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペイオフリールから送り出した研磨ベル
   トの内部に弾性球を挿入して研磨ベルトを円筒状に成形
   し、円筒状の研磨ベルトをステンレス鋼管の内部に送り
   込み、管の他端開口から送り出された研磨ベルトを巻取
   りリールに巻き取ることにより、弾性球の弾性復元力で
   研磨ベルトを管内面に押し付けて管を内面研磨する際、
   粒度番手＃６０ないし＃２４０の研磨ベルトを用い、研
   磨圧力を下式の範囲に調整して予備研磨を行うことを特
   徴とするサニタリー用ステンレス鋼管の内面研磨方法。 0.28Ｇ＋183.2≦Ｐ≦0.28Ｇ＋533.2 （式中、Ｐは研磨圧力（Ｐａ）、Ｇは粒度番手を示
   す。）
2. 【請求項２】 弾性球の大きさ、スプリング硬さ及び／
   又は研磨ベルトの厚みの選定により予備研磨時の研磨圧
   力を調整する請求項１記載のサニタリー用ステンレス鋼
   管の内面研磨方法。