JPS639925B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、管内面切削装置に関するもので、詳
しくは、固定管の接続部を内面から溶接する場合
において、この溶接施工用の開先を機械的な手段
により自動的に切削加工を行うための管内面切削
装置に関するものである。

従来の固定管の接続部を内面から溶接する場合
においてこの溶接施工用の開先を切削加工する例
としては、外面溶接３した管１，２の内面溶接用
開先４の加工例としては第１図があり、溶接欠陥
５，６が生じた場合の補修用ガウジング例として
は第２，３図の例があり、これらの加工はすべて
作業員が管内に入つてグラインダーとかアーク・
エア・ガウジングを行うものであつた。このため
次のような問題点があつた。

(1) 手作業であるため、開先の加工精度が悪く、
また個人差も著しい。

(2) 作業員は管内でグラインダーもしくはガウジ
ング用トーチを持ち円周に沿つて作業を行うた
め、不自然な体勢となり、能率が悪く、作業員
の肉体的な疲労が激しい。

(3) 火花の飛散、粉塵の発生のため、作業環境は
劣悪で、また狭隘空間であるため傷害の危険も
高く、衛生及び安全上問題である。

(4) 作業員が管内に入つて作業を行うため、作業
可能な管径にはおのずと制限があり、一般には
800mmφ未満の管においては管内面切削は困難
である。

本発明は、以上の如き問題点に鑑みて提案され
るもので、その目的の第１は機械的な手段により
管内において自動的に開先加工を行うことの出来
る装置を得ることである。そして第２の目的は装
置の小型化を図つてできるだけ小径の管に対して
も適用することの出来る装置を得ることである。

以下本発明の構成を説明すると、内部に駆動機
構を内蔵し、管内中心に固定された固定筒体に対
して回転自在に取り付けられると共に駆動装置に
より管周方向に回転するように構成された回転筒
体と、この回転筒体の外周の一部から半径方向に
突出したアーム支持体に対してアーム支持ピンに
より管軸に対して直角方向に回転自在に取り付け
られたフライス送りアームと、前記フライス送り
アームの一端側に対してそのフライス軸が管軸と
平行でこのフライス軸に取り付けられたフライス
がフライス駆動モーターにより管周方向に回転す
るように構成されたフライス装置と、前記フライ
スと同一軸上に遊転及び交換自在に取り付けられ
た倣いローラーと、前記フライス送りアームの他
端側にピストンロツドの先端を結合してフライス
送りアームをアーム支持ピンを中心として回転す
ることができるように構成された摺動装置と、か
ら成るものである。

上記構成の本発明に係る管内面切削装置は被加
工管内の所定の位置に移動装置を用いて搬入し、
位置が定つたならば固定装置を用いて固定筒体を
被加工管の中心に固定し、この固定筒体に取り付
けられた回転筒体を駆動機構により被加工管の管
周方向に回転すると共にフライスをフライス駆動
モーターにより回転し、シリンダーを作動させて
フライス送りアームを回転し、フライスを被加工
管の開先加工面に徐々に接近させて切り込みを開
始し、倣いローラーの外径とフライスの外径差分
管厚方向に切り込みを行い、あとは倣いローラー
により管の内周面に沿つて同一深度で開先の切削
加工を行うものである。

以下本発明の一実施例を第４，５，６図に基づ
いて説明する。

被加工管（以下「管」と称す）３１内開先加工
面に対向しているフライス７は、その刃先が所要
開先形状に加工されており、管３１と平行なフラ
イス軸１８に固定されている。フライス軸１８は
フライス駆動モーター９の回転を減速機８を介し
て受けて回転するようになつており、以上の機構
をフライス装置と以下言う。

フライス装置は、管３１の中心に固定された固
定筒体２０に対して回転自在に取り付けられた回
転筒体１５の外周の一部から半径方向に突出した
アーム支持体１６に対し、アーム支持ピン１６ａ
を介して回転自在に取り付けられたフライス送り
アーム１１の一端に取り付けられている。

フライス送りアーム１１は、前記フライス装置
を取り付けた側の反対側において、摺動装置１２
のエアーシリンダー１４，１４′のピストンロツ
ド１３の先端とピン３２により結合されており、
エアーシリンダー１４，１４′の作動により、ア
ーム支持ピン１６ａを中心としてフライス装置側
が管３１の内面に接近したり離反したりする。１
７はエアーシリンダー１４，１４′の支持ピンで
ある。

１０は前記フライス軸１８と同軸になるように
フライス送りアーム１１に取り付けられた遊転及
び交換自在の倣いローラーにして、この倣いロー
ラー１０の外径はフライス７の外径よりもフライ
ス７の切り込み量分小さく設定してある。

第５図中符号１９は回転筒体１５の内面に設け
られたリングギヤーにして、このリングギヤー１
９には減速ギヤー２２が噛合しており、減速ギヤ
ー２２は回転筒体１５（固定筒体２０）内に内蔵
した駆動機構（回転筒体駆動モーター）２１によ
り駆動されて回転筒体１５を管３１の管周方向に
回転（フライス送り）する。

次に上記実施例についてその作用（作動）を第
６図に基づいて説明する。

先ず、フライス７を管３１内の開先加工面に対
向させて装置（固定筒体２０）を管３１内に固定
したのち、フライス駆動モーター９によりフライ
ス７を回転（動作線２３で示す）させると共に、
摺動装置１２のピストン・ロツド１３を動作線２
４方向へ引込めることにより、フライス７が動作
線２５方向へ送り出されて管厚方向への切削が行
なわれる。つまりフライス７が管内面２７に到達
した時点で切削を開始し、予め設定切削深さだけ
フライス７と外径差d′を持たせた内面倣いローラ
ー１０が管内面に接するまで管厚方向に切削が行
なわれる。続いてフライス７は、内面倣いローラ
ー１０が摺動装置１２により管内面に加圧され接
触された状態を維持しながら、内蔵された回転筒
体駆動モーター２１により管周方向切削（動作線
２６）を行なう。そしてフライス７が管内周に沿
つて１回転すれば切削完了である。切削完了後
は、以上と逆の手順で回転筒体駆動モーター２１
を停止させ摺動装置つまりピストン・ロツド１３
を押し出すことによりフライス７を引き戻すと共
にフライス駆動モーター９を停止させる。

なお、管状の被切削物を固定させ、フライスを
移動させる方式の切削において生ずる技術的な問
題は、初期切削つまり管厚方向切削時に切込みが
大きく所要切削力が増大しスムーズな切削ができ
ないことと、全周に渡つて均一な切削深さをいか
にして確保するかである。

本発明では、これらの問題を次のように解決し
た。

本発明による管厚方向切削法を第７，８，９，
１０図にて説明する。第７図はフライス７を管の
法線に沿つて送り、設定深さｄまで管厚方向切削
が進行した状態を示しており、一方第８図には設
定深さｄに切込んだ後の管周方向切削を行なつて
いる状態を示している。

第９，１０図には本発明の切削装置によつて管
厚方向切削を進め設定深さｄまで切込んだ状態を
それぞれ示している。

第８図に示すように、管周方向切削においては
設定深さｄそのものがフライス７の切込みである
のに対し、切削開始時つまり管厚方向切削におい
ては、第７図に示す如くフライス７の切込みa₀は
設定深さｄに較べはるかに大きな値となる。すな
わち管厚方向切削における切削所要動力が増大す
るため、おのずと切削装置の大型化を招くことに
なる。しかしながら限られた管内空間に適用させ
るためには、コンパクトな装置にまとめなければ
ならず、切削所要動力の低減つまり切削動力の効
率向上が必要となる。

このため本発明では、フライス７の送り方向に
工夫をすることにより、管厚方向切削におけるフ
ライス７の切込みを減少させて切削所要動力の低
減を図つている。本発明の切削装置では、第９図
に示すようにフライス７は、フライス送りアーム
１１によつてアーム支持ピン１６を支点とし、ア
ーム支持ピン１６とフライス軸１８を半径とする
円弧上（動作線２８で示す）を送られる。これに
よりフライス送り方向は、管の法線２９に対して
近似的にθ₁゜傾斜し、フライス７の切込みa₁は第
７図の場合よりも減少した値（a₁＜a₀）となる。

しかも本発明によれば、さらに切込みを減少さ
せる目的で、フライス７を管厚方向へ送り出すと
同時に管周方向送りを付加させることができる。
この結果を第１０図で説明するが、フライス軸１
８の軌跡は動作線３０で示す如くであり、第９図
の動作線２８で示すフライス軸１８の軌跡より
も、周方向送りを付加してアーム支持ピン１６が
回転移動させた分さらに管の法線２９とは大きな
傾斜θ₂゜（θ₂＞θ₁）となる。従つてフライス７の切
込みa₂はより小さな値（a₂＜a₁＜a₀）となり、換
言すればより小さな切削所要動力によつてスムー
ズな管厚方向切削が実現可能となつた。

次に本発明における切削深さ設定機構について
説明する。

当該切削装置のように固定管の内面をフライス
移動させて切削する場合、管の歪み、管厚の誤
差、切削装置を管内へ固定する際の装置軸と管軸
とのずれ等が、切削深さ誤差の要因であり、全周
均一な切削深さを確保するためには、上記の歪み
を吸収しつつ管内面を倣う機構が必要となる。

本発明の実施例では第５，６図に示すように、
フライス軸１８上に取り換え可能な円盤形の内面
倣いローラー１０を設け、フライス７と内面倣い
ローラー１０との外径差d′を任意に設定すること
により、希望する切削深さｄを得られる。しかも
円周方向切削中常に、内面倣いローラー１０は空
気圧を作動源とする摺動装置１２により管内面に
接触するよう加圧されており、空気の圧縮性を利
用して管内面を倣うことになる。すなわち管に歪
みがあろうとも、当該切削装置軸が管軸とずれた
状態で管に固定されようとも全周に渡つて内面基
準の均一な切削深さｄが確保できる。また摺動装
置１２として油圧シリンダーを採用する場合には
リリーフ弁等による管路圧力調整回路を設けれ
ば、同様の内面倣いを行なうことが可能であるこ
とは言うまでもない。

以下に本発明の効果の主なるものを列記する。

(1) 装置全体を管内に搬入し、機械力により開先
加工を行うことができる。

よつて、作業員の技量差を基づく加工精度の
違いは無くなり、高精度加工を能率よく行うこ
とができる。

(2) 作業員は管内に入らないので、火花、粉塵に
よる衛生上の問題及び狭隘な管内作業に基づく
作業上の危険問題はなくなる。

(3) フライスを管の内面に切り込ませる際に、フ
ライスに対して管厚方向と共に管周方向の作動
をかけるようにしたので、切削開始時における
所要動力は小さくて済み、装置の小型化が可能
である。

(4) 前記(1)(3)の効果により、従来では内面加工の
不可能であつた800mmφ以下の開先加工を行う
ことができる。

(5) 内面倣い機構として倣いローラーを取り付け
ると共に摺動装置により常時倣いローラーを管
の内面に圧接しながらフライス加工を行うので
管厚方向への切り込み量は常に一定する。

(6) 倣いローラーを交換することにより、管厚方
向への切り込み量を自由に設定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロは外面溶接後内面溶接用開先の加
工例を示す説明図である。第２図イ，ロ、第３図
イ，ロは補修用ガウジングの応用例を示す説明図
である。第４図は本発明の一実施例としての装置
の構成を示す正面図である。第５図は第４図の側
面図である。第６図はフライスの作動説明図であ
る。第７図はフライスを管の法線に沿つて送つた
状態を示す説明図である。第８図はフライスを用
いて管周方向に開先切削を行う説明図である。第
９，１０図は本発明による管厚方向への切削状態
を示す説明図である。 １，２……突合わされた管端、３……外面溶接
金属、４……開先、５，６……溶接欠陥、７……
フライス、８……減速機、９……フライス駆動モ
ーター、１０……内面倣いローラー、１１……フ
ライス送りアーム、１２……摺動装置、１３……
ピストンロツド、１４，１４′……シリンダー、
１５……回転筒体、１６……アーム支持ピン、１
７……シリンダー支持ピン、１８……フライス
軸、１９……リングギア、２０……固定筒体、２
１……回転筒体駆動モーター、２２……減速ギ
ア、２７……管内面、２８……動作線、２９……
管の法線、３０……動作線、３１……管体、３２
……ピン、ｄ……設定深さ、ｔ……管厚、a₀，
a₁，a₂……フライスの切込み、θ₁，θ₂……フライ
ス送り方向と管の法線との傾き角度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に駆動機構を内蔵し、管内中心に固定自
   在な固定筒体と、 前記固定筒体に対して回転自在に取り付けられ
   ていると共に前記駆動機構により管周方向に回転
   するように構成された回転筒体と、 前記回転筒体の外周の一部から半径方向に突出
   したアーム支持体に対してアーム支持ピンにより
   管軸に対して直角方向に回転自在に取り付けられ
   たフライス送りアームと、 前記フライス送りアームの一端側に対してその
   フライス軸が管軸と平行で、このフライス軸に取
   り付けられたフライスがフライス駆動モーターに
   より管周方向に回転するように構成されたフライ
   ス装置と、 前記フライス送りアームの一部であつて、フラ
   イスと同軸上に遊転及び交換自在に取り付けられ
   た倣いローラーと、 前記フライス送りアームの他端側にピストンロ
   ツドの先端を結合してフライス送りアームをアー
   ム支持ピンを中心として回転することができるよ
   うに構成された摺動装置と、 から成る管内面切削装置。