JP5184156B2

JP5184156B2 - 筒体用スケール除去装置及びスケール除去方法

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Publication number: JP5184156B2
Application number: JP2008064355A
Authority: JP
Inventors: 大輔渡辺
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2028-03-13
Also published as: JP2009219951A

Description

本発明は、筒体に付着したスケールを除去するための筒体用スケール除去装置及びスケール除去方法に関するものである。

従来、筒体に付着したスケールを除去する装置として、種々の装置が提案されている。

特許文献１には、ノズルを用いて管内面に噴射素材を噴射し、スケールを除去する発明が開示されている。

また、特許文献２には、筒状加工物の内面を研削加工することによってスケールを除去する発明が開示されている。

また、筒体に付着したスケールを除去する装置として、回転するブラシを用いてスケールを除去する装置も知られている。ブラシを用いた装置は、特許文献１や特許文献２に開示の装置と比較して、装置を簡便に構成することができる。
特開２００３−１８１４０１号公報特開平８−２５７８８４号公報

しかしながら、回転するブラシを筒体に接触させてスケールを除去する装置の場合、ブラシは同一方向のみの回転であるため、ブラシが筒体に効率良く接触せず、スケールを効率良く除去することができない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、筒体に付着したスケールを、ブラシを用いて効率良く除去することができる筒体用スケール除去装置及びスケール除去方法を提供することを目的とする。

本発明は、筒体に付着したスケールをブラシを用いて除去する筒体用スケール除去装置であって、先端に前記ブラシを支持するロッドと、前記ロッドに対して軸中心の回転力を付与するためのモータと、前記モータの出力軸と前記ロッドとの間に連結され、前記モータの回転を前記ロッドの軸中心の揺動運動へと変換する変換手段と、を備え、前記ブラシは、揺動運動することによって筒体に付着したスケールを除去するものにあって、前記ロッドが挿通可能であり、筒体の中空部内を軸方向に相対移動可能なパイプを備え、前記ブラシは、前記パイプ内に収容された状態で筒体の中空部内を移動し、筒体に付着したスケールを除去する際に、前記パイプの先端開口から突出されることを特徴とする。

本発明によれば、筒体に接触するブラシは、同一方向の連続回転ではなく揺動運動、つまり、所定の角度範囲で往復回転するため、ブラシが筒体に効率良く接触し、筒体に付着したスケールを効率良く除去することができる。また、ブラシは、筒体の中空部内をパイプ内に収容された状態で移動する。したがって、ブラシが筒体の中空部を移動する際、筒体の内周面にブラシが接触することがなく、ブラシの通過による内周面の傷の発生が防止される。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係る筒体用スケール除去装置１００について説明する。図１は筒体用スケール除去装置１００の平面図であり、図２は筒体用スケール除去装置１００の側面図である。

筒体用スケール除去装置１００は、筒体１に付着したスケールをブラシ２を用いて除去する装置である。具体的には、両端が開口した筒体１の一方の開口端部を金型にて閉塞成形するクロージング加工を行い有底筒体とした後に、底部１ａの内外面に付着した酸化スケールを除去するための装置である。

筒体用スケール除去装置１００は、筒体１の底部１ａの外面に付着したスケールを除去するための外面スケール除去装置３と、筒体１の底部１ａの内面に付着したスケールを除去するための内面スケール除去装置４とを備える。外面スケール除去装置３は筒体１の底部１ａに対向して基台５上に配置され、内面スケール除去装置４は筒体１の開口部１ｂに対向して基台５上に配置される。

また、筒体１のスケール除去は、第１ステージ１００Ａと第２ステージ１００Ｂの２つの工程で行われる。第１ステージ１００Ａには、外面スケール除去装置３及び内面スケール除去装置４の双方が配置され、底部１ａの内外面のスケール除去が行われる。また、第２ステージ１００Ｂには、内面スケール除去装置４のみが配置され、底部１ａの内面のスケール除去が行われる。第１ステージ１００Ａと第２ステージ１００Ｂにおける内面スケール除去装置４は、その構成が同じであり、後述するようにブラシ２の形状が異なるだけである。なお、図２は、第１ステージ１００Ａにおける筒体用スケール除去装置１００の側面図である。

筒体１は、その外周を複数のホルダー３０によって把持されて位置決めされる。ホルダー３０は、筒体１と平行に延在する一対のレール３１に沿って移動可能な移動台３２に支持される。移動台３２は、基台５上に配置された移動台戻し機構３３の駆動によってレール３１上を移動可能となっている。

移動台戻し機構３３は、エアシリンダ３４と、エアシリンダ３４に給排される圧縮空気によって移動するピストンロッド３５とを備える。ピストンロッド３５の先端は、中継板３６を介して移動台３２に結合される。

移動台戻し機構３３は、後述するように、筒体１の底部１ａの内外面のスケールを除去するブラシ２を筒体１に押し付ける際、互いの押し付け力の違いによって筒体１が移動台３２を介してレール３１に沿って移動し押し付け前の位置からずれてしまった場合に、移動台３２を初期の位置まで戻すためのものである。

次に、外面スケール除去装置３について説明する。

外面スケール除去装置３は、先端にブラシ２を支持するロッド１０と、ロッド１０に対して軸中心の回転力を付与するためのモータ１１と、モータ１１の出力軸１１ａとロッド１０との間に連結されモータ１１の回転をロッド１０の軸中心の揺動運動へと変換する変換手段としてのクランク機構１２とを備える。

ロッド１０は、基端側が円筒状のスリーブ１３に回転自在に支持されて筒体１と同軸的に配置される。ロッド１０の先端のブラシ２は筒体１の底部１ａ外面に対峙し、ロッド１０の基端部１０ａはクランク機構１２に連結される。

スリーブ１３は、ロッド１０と平行に延在する一対のレール１４に沿って移動可能な移動台１５に支持板１６を介して支持される。移動台１５には、エアシリンダ１７に給排される圧縮空気によって移動するピストンロッド１８が中継板１９を介して連結される。したがって、エアシリンダ１７の駆動によって、ロッド１０は、一対のレール１４に沿って軸方向、つまり筒体１の軸方向へと移動することができる。このように、ロッド１０は、筒体１と相対移動可能である。

モータ１１も、スリーブ１３と同様に、移動台１５に支持板１６を介して支持される。したがって、エアシリンダ１７の駆動によって、ロッド１０及びモータ１１は、一体に筒体１の軸方向へと移動する。

次に、図３を参照して、クランク機構１２について説明する。図３はクランク機構１２の正面図である。

クランク機構１２は、モータ１１の出力軸１１ａとロッド１０の基端部１０ａとを、リンク機構２０によって連結する。

リンク機構２０は、一端がモータ１１の出力軸１１ａが連結固定される第１リンク２１と、一端が第１リンク２１の他端に回動自在に連結される第２リンク２２と、一端が第２リンク２２の他端に回動自在に連結されると共に他端がロッド１０の基端部１０ａに連結固定される第３リンク２３とを備える。

このように、モータ１１の出力軸１１ａとロッド１０の基端部１０ａとが３つのリンク２１〜２３を介して連結されることによって、モータ１１の回転はロッド１０の揺動運動へと変換される。

具体的には、図３（ａ）から図３（ｂ）の状態に変化した場合、つまり、モータ１１が反時計回りに１８０度回転した場合には、第３リンク２３は、ロッド１０を中心軸として反時計回りに約６０度程度回転する。したがって、ロッド１０も、軸中心に反時計回りに約６０度回転する。

そして、図３（ｂ）から図３（ａ）の状態に変化した場合、つまり、モータ１１がさらに反時計回りに１８０度回転した場合には、第３リンク２３は、回転方向を変え、ロッド１０を中心軸として時計回りに約６０度程度回転する。したがって、ロッド１０も、軸中心に時計回りに約６０度回転する。

このように、モータ１１が１回転する間に、ロッド１０は、軸中心に約６０度の角度範囲で往復回転運動する。したがって、モータ１１が連続回転すれば、ロッド１０は軸中心に揺動運動することになる。以上のように、モータ１１の回転は、クランク機構１２によってロッド１０の軸中心の揺動運動へと変換される。

なお、外面スケール除去装置３は、第１ステージ１００Ａにのみに配置され、第２ステージ１００Ｂにおける外面スケール除去装置３に対応する位置には、内面スケール除去装置４によって底部１ａ内面のスケール除去を行う際に、底部１ａ外面に当接して筒体１を支持する支持機構２５が配置される。

次に、内面スケール除去装置４について説明する。なお、第１ステージ１００Ａと第２ステージ１００Ｂにおける内面スケール除去装置４は、その構成が同じであるため、同一の構成には同一の符号を付して説明する。

内面スケール除去装置４は、先端にブラシ２を支持するロッド４０と、ロッド４０に対して軸中心の回転力を付与するためのモータ４１と、モータ４１の出力軸４１ａとロッド４０との間に連結されモータ４１の回転をロッド４０の軸中心の揺動運動へと変換する変換手段としてのクランク機構４２とを備える。

ロッド４０は、基端側が円筒状のスリーブ４３に回転自在に支持されて筒体１と同軸的に配置される。ロッド４０の先端のブラシ２は、筒体１の開口部１ｂから筒体１の中空部内へ出入可能であり、ロッド４０の基端部４０ａはクランク機構４２に連結される。

スリーブ４３は、ロッド４０と平行に延在する一対のレール４４に沿って移動可能な第１移動台４５に支持板４６を介して支持される。モータ４１も、スリーブ４３と同様に、第１移動台４５に支持板４６を介して支持される。このように、ロッド４０及びモータ４１は、第１移動台４５に支持され、一対のレール４４に沿って一体に筒体１の軸方向へと移動する。

クランク機構４２は、外面スケール除去装置３のクランク機構１２と構成が同一であるため、説明を省略する。

一対のレール４４には、第１移動台４５と共に、第２移動台４７も移動可能に配置される。

第２移動台４７には、筒体１と同軸的に延在し両端が開口した筒状のパイプ４８が支持される。

このように、筒体１、ロッド４０、及びパイプ４８が同軸的に配置され、パイプ４８は、筒体１の中空部内を移動可能であり、かつロッド１０はパイプ４８の中空部を挿通可能である。

ロッド４０を支持する第１移動台４５とパイプ４８を支持する第２移動台４７とは、移動台駆動機構５０（移動機構）によって、一対のレール４４に沿って一体に移動可能であると共に、相対移動可能に構成される。

移動台駆動機構５０は、一対の第１エアシリンダ５１，第２エアシリンダ５２を備え、第１エアシリンダ５１，第２エアシリンダ５２に給排される圧縮空気によって移動するピストンロッド５３，５４の互いの先端が連結されている。なお、ピストンロッド５３，５４は、レール４４に平行に延在する。

第１エアシリンダ５１の本体５１ａは第１移動台４５に結合され、第２エアシリンダ５２は基台５上に配置される。また、ピストンロッド５３，５４の互いの先端を連結する連結部５５は、第２移動台４７に結合される。

第１エアシリンダ５１を駆動すると、ピストンロッド５３は第２エアシリンダ５２のピストンロッド５４に連結され進退不能であるため、本体５１ａが第１移動台４５と共に一対のレール４４に沿って移動する。このように、第１エアシリンダ５１を駆動することによって、第１移動台４５のみが移動するため、ロッド４０を、パイプ４８に対して相対移動させることができる。第１エアシリンダ５１が、ロッド４０とパイプ４８とを相対移動させる相対移動手段に該当する。

第２エアシリンダ５２を駆動すると、ピストンロッド５４に連結部５５を介して連結された第２移動台４７、及びピストンロッド５４に第１エアシリンダ５１を介して連結された第１移動台４５が、一対のレール４４に沿って移動する。このように、第２エアシリンダ５２を駆動することによって、第１移動台４５及び第２移動台４７が一体に移動するため、ロッド４０とパイプ４８を一体に移動させることができる。

次に、図２及び図４を参照して、第１ステージ１００Ａにおける外面スケール除去装置３及び内面スケール除去装置４の動作について説明する。図２は、筒体１のスケール除去を行う前の筒体用スケール除去装置１００の側面図であり、図４は、筒体１のスケール除去を行っている状態の筒体用スケール除去装置１００の側面図である。

まず、筒体１をホルダー３０によって把持し位置決めする。

次に、外面スケール除去装置３及び内面スケール除去装置４を同時に動作させ、それぞれのブラシ２を筒体１に対して位置決めする。

外面スケール除去装置３では、エアシリンダ１７を駆動することによって、モータ１１及びロッド１０を一体に筒体１に向かって移動させ、ロッド１０先端のブラシ２が筒体１の底部１ａ外面に当接した時点で移動を停止させる。

なお、外面スケール除去装置３におけるブラシ２は、底部１ａ外面の全周に均一に接触可能なものが用いられる。

内面スケール除去装置４では、第１エアシリンダ５１を駆動することによって、ロッド４０をパイプ４８に対して相対移動させ、ロッド４０の先端のブラシ２をパイプ４８の中空部内に収容する。

続いて、第２エアシリンダ５２を駆動し、ロッド４０及びパイプ４８を一体に移動させ、ブラシ２をパイプ４８内に収容した状態で筒体１の開口部１ｂから中空部内へと挿入する。

パイプ４８の先端が筒体１の底部１ａ内面近傍に到達した時点で、ロッド４０及びパイプ４８の移動を停止させる。

次に、第１エアシリンダ５１を駆動し、ロッド４０をパイプ４８に対して相対移動させ、ロッド４０の先端のブラシ２をパイプ４８の先端開口から突出させて、底部１ａ内面に当接させる。

このように、外面スケール除去装置３及び内面スケール除去装置４のそれぞれのブラシ２が筒体１の底部１ａに当接した状態で、筒体１が初期の位置からずれた場合には、移動台戻し機構３３を駆動することによって移動台３２を移動させ、筒体１を初期の位置へと戻す。

なお、このとき、外面スケール除去装置３のエアシリンダ１７は最伸長状態であるのに対して、内面スケール除去装置４の第２エアシリンダ５２は伸長可能な状態に設定される。これにより、それぞれのブラシ２は、磨耗した場合でも筒体１に接触可能となる。

次に、移動台戻し機構３３のエアシリンダ３４の空気供給源を遮断し、筒体１がブラシ２の軸方向の動きに追従できるようにする。

次に、外面スケール除去装置３及び内面スケール除去装置４のモータ１１及びモータ４１を駆動し、ロッド１０及びロッド４０を軸中心に揺動運動させる。これにより、それぞれのブラシ２は、底部１ａ内外面に押し当てられた状態で揺動し、底部１ａ内外面に付着したスケールが除去される。

なお、第１ステージ１００Ａでは、外面スケール除去装置３及び内面スケール除去装置４の双方が配置されるため、以上にて説明したように底部１ａの内外面のスケール除去が同時に行われる。それに対して、第２ステージ１００Ｂでは、内面スケール除去装置４のみが配置されるため、底部１ａの内面のスケール除去のみが行われる。

また、第１ステージ１００Ａにおける内面スケール除去装置４のブラシ２は、底部１ａ内面の中央付近のスケールを除去可能なものが用いられ、第２ステージ１００Ｂにおける内面スケール除去装置４のブラシ２は、底部１ａ内面の外縁付近のスケールを除去可能なものが用いられる。したがって、筒体１は、第１ステージ１００Ａから第２ステージ１００Ｂに搬送されて、双方の内面スケール除去装置４のブラシ２によって磨かれることによって、底部１ａ内面の全体のスケールが除去されることになる。

また、筒体用スケール除去装置１００は、付帯設備として、スケール除去作業後に、筒体１内の空気を吸い込む吸引装置６０も備える。

吸引装置６０は、基台５に連結されて配置され、吸引管６１を通じて筒体１内に吸引力を発生し、スケール除去作業に伴って筒体１の中空部内に堆積した屑を除去する。

以上の本実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

筒体１に接触するブラシ２は、同一方向のみの回転ではなく一定の角度範囲で回転の向きを変えつつ揺動運動するため、底部１ａ内外面に対して同一方向だけでなく、反対方向からも反復して繰り返し接触する。したがって、底部１ａ内外面に付着したスケールを効率良く除去することができる。

また、ブラシ２の回転方向が常に同一方向への回転である場合には、ブラシ２は一方向へ折り曲げられた状態となり先端が底部１ａ内外面に効率良く接触しない。しかし、筒体用スケール除去装置１００では、ブラシ２は揺動運動し、回転方向が切り換わる際にブラシの折り曲げ方向も変わる。したがって、ブラシ２の先端が底部１ａ内外面に効率よく接触し、底部１ａ内外面に付着したスケールを効率良く除去することができる。

また、効率良くスケールを除去することができる結果として、底部１ａ内外面に押し当てるブラシの推力を小さくできるため、ブラシ２の寿命が向上する。

さらに、内面スケール除去装置４では、ブラシ２は、筒体１の中空部内を移動し底部１ａ内面近傍に到達するまでは、パイプ４８内に収容された状態で移動する。したがって、ブラシ２が筒体１の中空部を移動する際、筒体１の内周面にブラシ２が接触することがなく、ブラシ２の通過による内周面の傷の発生が防止される。これにより、筒体１の品質が向上する。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明に係る筒体用スケール除去装置は、円筒部材の表面に付着したスケールを除去する装置に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る筒体用スケール除去装置を示す平面図である。本発明の実施の形態に係る筒体用スケール除去装置を示す側面図である。クランク機構の正面図である。筒体のスケール除去を行っている状態の筒体用スケール除去装置の側面図である。

符号の説明

１００筒体用スケール除去装置
１筒体
１ａ底部
２ブラシ
３外面スケール除去装置
４内面スケール除去装置
１０ロッド
１１モータ
１２クランク機構
１４レール
１５移動台
２０リンク機構
４０ロッド
４１モータ
４２クランク機構
４４レール
４５第１移動台
４７第２移動台
４８パイプ
５１第１エアシリンダ
５２第２エアシリンダ

Claims

筒体に付着したスケールをブラシを用いて除去する筒体用スケール除去装置であって、
先端に前記ブラシを支持するロッドと、
前記ロッドに対して軸中心の回転力を付与するためのモータと、
前記モータの出力軸と前記ロッドとの間に連結され、前記モータの回転を前記ロッドの軸中心の揺動運動へと変換する変換手段と、を備え、
前記ブラシは、揺動運動することによって筒体に付着したスケールを除去するものにあって、
前記ロッドが挿通可能であり、筒体の中空部内を軸方向に相対移動可能なパイプを備え、
前記ブラシは、前記パイプ内に収容された状態で筒体の中空部内を移動し、筒体に付着したスケールを除去する際に、前記パイプの先端開口から突出されることを特徴とする筒体用スケール除去装置。
前記ロッドと前記パイプとを相対移動させる相対移動手段をさらに備え、
前記ブラシは、筒体に付着したスケールを除去する際に、前記相対移動手段によって前記パイプの先端開口から突出されることを特徴とする請求項１に記載の筒体用スケール除去装置。
前記相対移動手段は、前記ロッドと前記パイプを一体に筒体の中空部内を移動可能とする一方、前記ロッドと前記パイプとを相対移動可能とする移動機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の筒体用スケール除去装置。
前記相対移動手段は、前記ロッドを支持する第１移動台と、前記パイプを支持する第２移動台と、を備え、
これら移動台は、前記移動機構によって、一体に移動可能であると共に、相対移動可能に構成されることを特徴とする請求項３に記載の筒体用スケール除去装置。
筒体に付着したスケールをブラシを用いて除去する筒体用スケール除去方法において、
先端に前記ブラシを支持するロッドと、
前記ロッドが挿通可能であり、筒体の中空部内を軸方向に相対移動可能なパイプと、を備え、
先端に前記ブラシを支持するロッドを軸中心に揺動運動させて筒体に付着したスケールを除去するものにあって、
前記ブラシは、前記パイプ内に収容された状態で筒体の中空部内を移動し、筒体に付着したスケールを除去する際に、前記パイプの先端開口から突出されることを特徴とする筒体用スケール除去方法。