JPS5949863B2 - 金属パイプの鏡面仕上げ方法及び鏡面仕上げ機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属の鏡面仕上げ、特に金属パイプの鏡面仕上
げに関する。

本発明の主な目的は比較的長い金属パイプに対しその全
周にわたつて均整のとれた荷重を加えて曲げ荷重が作用
しないようにしながら、この金属パイプを鏡面仕上げす
ることのできる鏡面仕上げ方法及び鏡面仕上げ機を提供
することにある。

又、これに関連して、金属パイプを鏡面仕上げしながら
、その真円度を向上させる鏡面仕上げ方法及び鏡面仕上
げ機を提供することも本発明の目的のひとつである。本
発明の別の目的は金属パイプの強度、耐腐蝕性及び表面
平滑性を向上させる鏡面仕上げ方法及び鏡面仕上げ機を
提供することにある。

本発明のさらに別な目的は鏡面仕上げしながら、金属パ
イプを伸縮することができる鏡面仕上げ方法及び鏡面仕
上げ機を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は金属パイプの表面粗さから悪
影響を受けることのない鏡面仕上げ方法及び鏡面仕上げ
機を提供することにある。すなわち、本発明は同心円状
に配設した２組の金属パイプの内面及び外面に押圧され
るところの同心円状に配設され、独立して回転する２組
の鏡面仕上げ部材であつて、金属パイプ壁の内外両側に
配列した鏡面仕上げ部材間に金属パイプを長手方向に通
し、そして金属パイプがこれらの間を通り、しかも鏡面
仕上げ部材が金属パイプの内面及び外面に押圧当接され
ている間、金属パイプをこ ．れらの両鏡面仕上げ部材
に対して回転させることによつて同金属パイプを処理し
その強度、耐腐蝕性及び表面平滑性を向上させる方法及
び装置を提供するものである。

以下本発明を添付図面について説明する。

さて −第１図について説明すると、コンベア１０に沿
つて長尺のパイプを順次送つて、パイプの右側半分を鏡
面仕上げする第１鏡面仕上げ装置１１に各パイプの左側
を対応させる。各パイプが左の鏡面仕上げ装置１１から
引出されるに従つて、このパイプは進んで、その左側半
分を鏡面仕上げする第２鏡面仕上げ装置１２に対応する
。このように、２回の連続操作でパイプの全長が鏡面仕
上げされる。第２図は右側鏡面仕上げ装置１２に挿入し
た所定長さのパイプＰを示す図である。パイプＰの右端
は、鏡面仕上げ機の左端へ鏡面仕上げヘツド２２を介し
てパイプを送る送りヘツド２１のチヤツク２０によつて
保持される。詳しく言えば、送りヘツド２１は、機台２
Ｔから上方へ突出する左右一対の支柱２５，２６によつ
て両端を支承した細長いねじ２４に螺合されたナツト２
３と一体的に往復動可能になつている。従つて、ねじ２
４を駆動モータ２８によつて回すと、送りヘツド２１は
、その底部の案内板３０が機台２Ｔの上部に取付けた一
対の軌道２９（第４図参照）に係合しているので、同軌
道２９に沿つて移道する。この送りヘツド２１の左右動
によりパイプＰがその内外両面を鏡面仕上げする鏡面仕
上げヘツド２２内へ通される。パイプはその内外両面に
押圧されるところの同心円状に配設され独立して回転す
る２組の鏡面仕上げ部材であつて、パイプ壁の内外両側
に配列された鏡面仕上げ部材間を通るとともに、この間
で両鏡面仕上げ部材に対して回転される。前記の両鏡面
仕上げ部材はパイプと鏡面仕上げ機の両者に均一な荷重
をパイプ全周にわたつて加えるので、パイプＰに曲げ荷
重が働くことはない。さらに、両鏡面仕上げ部材はパイ
プ壁の内面と外面の両方で金属パイプを加工するのに十
分な高圧でパイプに押圧保持されるが、２組の鏡面仕上
げ部材間にパイプを送るために必要な軸方向への力は比
較的小さくてすむ。一対の対向された円形レース面内に
おいて環状に配設保持される２組のボールで鏡面仕上げ
部材を構成し、ボールが自由に同レースに沿つて円周方
向に回転すると同時に、連続（ＣＯｎｔｉｎｕＯｕｓ）
荷重がパイプに対し半径方向に作用して、ボールとの接
触面でパイプが鏡面仕上げされるようにするのが好適で
ある。

パイプの軸心方向にボールが回転するときには同ボール
はレース面との滑り摩擦によつて抵抗を受けるが、それ
にもかかわらずパイプがその軸心方向に進みながらボー
ルを回転させている限りは、パイプを２組のボール間に
送り込むのに必要な軸方向の力は比較的小さくてすむ。
さらに、内側の組の鏡面仕上げ部材がパイプに対しその
中心から外方へ向くように加える圧力（外側の組の鏡面
仕上げ部材が加える圧力に対して）を十分大きくするこ
とができるため、パイプを鏡面仕上げしながら拡げるこ
とができる。

次に、鏡面仕上げ部材を取去ると、パイプが収縮し、鏡
面仕上げ面により大きな圧密性と残留応力（ＭＯｒｅｃ
ＯｍｐａｃｔｉＯｎａｎｄｈｉｇｈｅｒｒｅｓｉｄｕａ
ｌｓｔｒｅｓｓｅｓ）が作用するので、鏡面仕上げ効率
が一層向上する。

例えば、パイプを拡げながらパイプ面を鏡面仕上げする
と、パイプ表面層の金属が圧密化し、次にパイプから鏡
面仕上げ部材を取去つてパイプを収縮させると、金属が
一層稠密化しそして圧密化する。この結果、最終的に得
られる鏡面仕上げパイプの表面層の耐腐蝕性、耐応力腐
蝕性、降伏強さ及び耐座屈性が向上する。この鏡面仕上
げ方法は鏡面仕上げしながらパイプを拡げるのみではな
く、収縮させる場合にも適用でき、又、パイプを永久的
に所望のＤ／ｔ値（式中、Ｄはパイプの直径、ｔはパイ
プ壁の肉厚である）にするように拡げたり、収縮させた
りすることも可能である。上記の冶金学上の諸特性のほ
かに、パイプの形状特性又は物性も又、パイプ全周にわ
たつて均一に荷重がかかるように配設した鏡面仕上げ部
材と、鏡面仕上げ時にパイプに加える力とによつて向上
させることが可能である。

このように、パイプ表面の粗い部分を平滑にできるため
、パイプ壁の肉厚を均一化できるように、パイプの真円
度を向上させることができる。図示の実施例における鏡
面仕上げ部材の構成を第２，５及び６図について説明す
ると、内側の組の鋼製ボール７０は左右一対の面取り加
工したリング７１，７２によつて形成した環状Ｖ溝内に
支持される。

ボール７０はＶ溝内においてリテーナ７３によりその円
周に沿つて等間隔に保持される。このリテーナ７３によ
つて多数の開口が等間隔に形成されているので、リテー
ナ７３がボール７０の外部に密着し、ボールは確実に隔
置されるとともに、相互に独立して自由に回転できる。
右側の面取りリング７２は、一端が固定支柱２５に固着
され、そしてこの支柱から水平方向に突出する細長い中
空のホーン７４の端部に螺着されている。

鏡面仕上げボール７０を外方に押圧してパイプＰの内面
に当接させるために、最右端を油圧シリンダ７９に固定
した引張棒７８に対し、左側の面取リリング７１を連接
板７５とねじ７６，７７とによつて固定する。油圧シリ
ンダ７９が始動すると、引張棒７８と面取りリング７１
が第２図及び第５図において右側に引張られるので、鏡
面仕上げボール７０が外方に押圧されて、パイプＰの内
面に当接する。ホーン７４内における引張棒７８の移動
をスムーズに行うためには、リング７２の内壁に固定し
たブツシング８０と支柱２５によつて支持したブツシン
グ８０ａとで引張棒７８を支承する。図示の鏡面仕上げ
機において外側において円形状に配置した鏡面仕上げ部
材は、一対の面取りリング９１，９２によつて形成され
た溝内に支持した外側の組の鋼製ボール９０によつて形
成する。

外側のボール９０は、内側の組の鏡面仕上げボール７０
の場合と同じように、リテーナスリーブ９３によつて溝
内に等間隔に保持されるが、このスリーブ９３が多数の
開口を等間隔に形成しているので、スリーブがボール９
０の内部に密着でき、従つてボール９０を確実に相互に
離間させることができるとともに、各ボールを任意の方
向に独立して回転させることができる。このリテーナス
リーブ９３は又鏡面仕上げ機内にパイプが存在していな
いときに、ボールを所定位置に保持する機能がある。右
側の面取りリング９２は複数個のねじ９４によつて固定
支柱２６に固定される。

左側の面取りリング９１は、フレーム支柱２６に取付け
た補助案内棒９８を受取る３つの案内スリーブ９７を支
持する環体９６に対しねじ９５によつて固定される。こ
のように、環体９６は案内棒９８の軸線に平行でかつパ
イプＰの軸線に平行な方向において固定フレーム支柱２
６に対して往復運動できるように取付けてある。固定支
柱２６に対して環体９６を前後進させるためには、５個
を一組とする油圧シリンダ９９を支柱２６に設け、ピス
トン棒をこの支柱２６に通してナツト１００によつて環
体９６に連結する。

油圧シリンダ９９を始動させて、支柱２６の方に環体９
６を引張ると、鏡面仕上げボール９０が内方に移動して
、パイプＰの外面を押圧する。なお、図示のように、２
組の鏡面仕上げボールＴＯ，９Ｏはパイプ壁の内外両側
に配列してある。シリンダＴ９，９９による油圧が２つ
の可動リングＴｌ，９ｌから解除されると、パイプＰは
２組の鏡面仕上げボール７０，９０間を通つて送りヘツ
ド２１に挿入することができる。パイプＰの先端をヘツ
ド２１のチヤツク２０内に固定した後、油圧シリンダＴ
９，９９の両方を始動させて、高圧で鏡面仕上げボール
ＴＯ，９ＯをパイプＰの内外両壁に押圧する。次に、モ
ータ２８によつてねじ２４をねじ込むと、パイプＰが２
組の鏡面仕上げボールＴＯ，９Ｏの間をゆつくり進むが
、これと同時にパイプが回転するので、パイプの内面及
び外面が徐々に鏡面仕上げボールＴＯ，９Ｏによつて鏡
面仕上げされる。パイプＰは、チヤツク２０に固定した
ハブ１０４の端部に取付けられたスプロケツト１０３と
かみ合う鎖伝動装置１０２を介してチヤツク２０を回転
させる駆動モータ１０１によつて回転される。チヤツク
２０は送りヘツド２１によつて支持された一対の軸受１
０５，１０６間で回転できるように取付けられる。回転
チヤツク２０にパイプＰの先端を固定するためには種々
の異なる装置を使用できるが、特に好適なチヤツク構成
は第２，７及び８図に示すものである。これは径が違う
パイプをチヤツキングすることができるように径が違う
円周上に配置された前後３組のローラ１１０からなる自
己ラツチング方式のチヤツクである。パイプをこのチヤ
ツクに挿入すると、パイプの外壁が前記３組のローラ１
１０のうちの１組のローラの内面に係合されるとともに
、ローラの外面は包囲リング１１２によつて形成された
カム面１１１に支えられる。これらのローラ１１０はリ
ング１１２が形成する円弧状スロツト１１３にローラ１
１０のジヤーナルを挿入して所定位置に保持されるので
、ローラ１１０は依然としてカム面１１１に沿つて自由
に動くことができる。従つて、チヤツク２０内に挿入さ
れたパイプＰと一緒にこのチヤツク２０が回転すると、
ローラ１１０とパイプＰ外面との摩擦によつて、ローラ
１１０がチヤツク２０の回転方向へカム面１１１に沿つ
て回転する。

カム面１１１がこのようにローラ１１０をパイプの外面
に対してくさび作用によつて強固に固定するので、チヤ
ツクが回転を続けている間、パイプをチヤツク２０内に
係止することができる。すなわち、ローラ１１０とパイ
プＰの係止状態は自己付勢によるものであるため、この
状態はチヤツク２０が回転している間維持されるととも
に、ローラ１１０とパイプＰが持続して摩擦係合するた
め、ローラはチヤツク２０の回転方向に回転されて、パ
イプの外面に対しくさび作用によつて強固に固定される
。チヤツクの回転が止まると、ローラ１１０には摩擦力
が作用しな＜なるので、ローラ１１０が非ラツチ位置に
戻る。この場合、パイプはチヤツク２０から簡単に取出
すことができるが、ローラ１１０はチヤツク内にスロツ
ト１１３によつて保持される。別なチヤツク構成を第９
図及び第１０図に示すが、この構成では、モータ１０１
によつて駆動されるハブ１２２に対しねじ１２１によつ
て固定した４つの円弧状セグメントから、４つを１組と
するピン１２０をハブ１２２の中心方向へ突出させる。

この構成ではピン１２０を受けるため、パイプの端部に
は４個の穴をあける必要がある。従つて、第９図及び第
１０図に示した構成では、パイプの端部は鏡面仕上げ後
、切り取る必要があるが、その反面この構成は第Ｔ図及
び第８図に示した自己係止チヤツクよりも費用がかから
ない。以上の詳細な説明から理解できるように、本発明
の鏡面仕上げ方法及び鏡面仕上げ機は比較的長尺の金属
パイプ全周にわたつて均一な荷重がかかり曲げ荷重が作
用しないようにしながら、このパイプを鏡面仕上げする
ことができる。

従つて、この鏡面仕上げ方法及び鏡面仕上げ機では、パ
イプを鏡面仕上げしながら、パイプの環の真円度を向上
させることができ、又パイプの強度、耐腐蝕性及び表面
平滑性を向上させることができると同時に、パイプの表
面の粗さによつて悪影響を受けることがないようにする
ことができる。前述したように、本発明の鏡面仕上げ方
法及び鏡面仕上げ機では、鏡面仕上げ時にパイプを拡げ
たり、あるいは収縮させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパイプ鏡面仕上げ機の部分概略図
である。 第２図は第１図の鏡面仕上げ装置のひとつのほぼ２−・
２線に沿つてみた断面図である。第３図は第２図のほぼ
３−３線についての断面図である。第４図は第２図のほ
ぼ４−４線についての断面図である。第５図は鏡面仕上
げ部材の内部構造を示す、第３図のほぼ５−５線につい
ての拡大断面図である。第６図は第５図のほぼ６一６線
についての断面図である。第７図は第２図に示したパイ
プの右側端部に設けたパイプ保持装置を示す拡大図であ
る。第８図は第７図のほぼ８−８線についての断面図で
ある。第９図はパイプ保持装置の別な実施態様を示す、
第７図と同様な図である。第１０図は第９図のほぼ１０
−１０線についての断面図である。Ｐ・・・・・・パイ
プ、１１，１２・・・・・・鏡面仕上げ装置、２０・・
・・・・チヤツク、２１・・・・・・送りヘツド、２５
，２６・・・・・・支柱、３０・・・・・・案内板、７
０・・・・・・ボール、７１，７２・・・・・・面取り
リング、７３・・・・・・リテーナ、９０・・・・・・
ボール、９１，９２・・・・・・面取りリング、７９，
９９・・・・・・油圧シリンダ、９３・・・・・・リテ
ーナスリーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属パイプの内面及び外面から押圧するところの同
   心円状に配設された独立して回転する２組の鏡面仕上げ
   部材であつて、金属パイプ壁の内外両側に配列された鏡
   面仕上げ部材間に前記金属パイプを長手方向に通す工程
   と、同金属パイプが両仕上げ部材間を通り、しかもこれ
   らの部材が金属パイプの内面及び外面に押圧当接されて
   いる間、前記金属パイプを鏡面仕上げ部材に対して回転
   させる工程とからなることを特徴とする金属パイプの鏡
   面仕上げ方法。 ２ 独立して回転する２組の鏡面仕上げ部材を鋼製ボー
   ルで構成し、各ボールを任意の方向に回転できるように
   支持した特許請求の範囲第１項に記載の金属パイプの鏡
   面仕上げ方法。 ３ 金属パイプの表面を加工するのに充分な高い圧力で
   前記回転鏡面仕上げ部材を同パイプの内面と外面に押圧
   当接させるようにした特許請求の範囲第１項に記載の金
   属パイプの鏡面仕上げ方法。 ４ 金属パイプの内側に円形状に配設した組の鏡面仕上
   げ部材を金属パイプが２組の鏡面仕上げ部材間を通つて
   いる間、同パイプを外方へ拡げるのに充分な高い圧力で
   同パイプに圧接し、次に同パイプが両鏡面仕上げ部材間
   を通り抜けた後、同パイプを収縮させるようにした特許
   請求の範囲第１項に記載の金属パイプの鏡面仕上げ方法
   。 ５ 金属パイプを間に通すことができるように互いに半
   径方向に離間させ、かつ円形状に並ぶよう同心円状に配
   設した２組の独立して回転する鏡面仕上げ部材と、両鏡
   面仕上げ部材を半径方向に相互に押圧してこれらの間を
   通るパイプの内面及び外面に鏡面仕上げ部材を押圧する
   装置と、そして前記鏡面仕上げ部材をパイプの内外両面
   に押圧しながら両鏡面仕上げ部材間において長手方向に
   パイプを送ると同時に、両鏡面仕上げ部材に対してパイ
   プを回転させる装置とからなることを特徴とする金属パ
   イプの鏡面仕上げ機。 ６ 独立して回転する鏡面仕上げ部材を鋼製ボールで構
   成し、各ボールを任意の方向に回転できるように支持し
   た特許請求の範囲第５項に記載の金属パイプの鏡面仕上
   げ機。 ７ 同心円状に配設した各組の鋼製ボールを、これらを
   はさんで係止するようにした対向面取り面を有する一対
   のリング間に保持し、そして油圧シリンダを前記一対の
   リングの少なくとも一方のリングに連結し、前記面取り
   面を相互に接近させることにより、両面取り面間のボー
   ルをこれと対応するパイプの表面に押圧するようにした
   特許請求の範囲第６項に記載の金属パイプの鏡面仕上げ
   機。 ８ パイプの長手方向の大部分を鏡面仕上げ部材の内側
   の組上に通しながら、この内側の組の部材を支持するた
   めの細長いホーンを設けた特許請求の範囲第５項に記載
   の金属パイプの鏡面仕上げ機。 ９ ホーンの中を通してそれより突出され、パイプの内
   面に内側の組の鏡面仕上げ部材を押圧するための引張棒
   を設けた特許請求の範囲第８項に記載の金属パイプの鏡
   面仕上げ機。