特許 7131857 鋼管の加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-29

(45)【発行日】2022-09-06

(54)【発明の名称】鋼管の加工装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 7/16 20060101AFI20220830BHJP

   B24B 41/06 20120101ALI20220830BHJP

   B24B 9/00 20060101ALI20220830BHJP

【ＦＩ】

B24B7/16 F

B24B41/06 L

B24B9/00 601F

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021040759

(22)【出願日】2021-03-12

【審査請求日】2022-01-20

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】316000172

【氏名又は名称】株式会社エム・エス・ケー

(74)【代理人】

【識別番号】100147913

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 義敬

(74)【代理人】

【識別番号】100091605

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100197284

【弁理士】

【氏名又は名称】下茂 力

(72)【発明者】

【氏名】松原 香

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 敬祐

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 豊

【審査官】須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２０９４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１２６９５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－２０５４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－００３５５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－０３５８４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ１／００－１／０４

Ｂ２４Ｂ５／００－１９／２８

Ｂ２４Ｂ４１／００－５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも鋼管に形成されたフレア加工面及びバーリング加工面に対してグラインダによる切削加工を施す鋼管の加工装置であって、
前記鋼管を固定する固定機構と、
前記グラインダのディスクを前記フレア加工面または前記バーリング加工面に対して切削可能な位置に支持するグラインダ支持機構と、を備え、
前記固定機構は、前記フレア加工面または前記バーリング加工面が前記グラインダ支持機構の近傍に位置するように、前記鋼管を固定した状態にて略水平方向に回転可能であり、
前記グラインダ支持機構は、前記ディスクを前記フレア加工面または前記バーリング加工面に沿って回転移動させながら前記グラインダによる切削加工を施し、
前記固定機構は、
前記フレア加工面を切削加工する場合には、前記鋼管をその延在方向にスライド移動させ、前記フレア加工面を前記グラインダ支持機構に対して位置決めして固定し、
前記バーリング加工面を切削加工する場合には、前記鋼管をその周方向に回転させ、前記バーリング加工面を前記グラインダ支持機構に対して位置決めして固定することを特徴とする鋼管の加工装置。

【請求項2】

前記固定機構は、
前記鋼管を支持する載置部と、
前記載置部に支持された前記鋼管を前記延在方向にスライド移動させる第１のローラ部と、
前記載置部に支持された前記鋼管を前記周方向に回転させる第２のローラ部と、を有し、
前記フレア加工面を切削加工する場合には、前記第１のローラ部を用いて前記鋼管をスライド移動させ、
前記バーリング加工面を切削加工する場合には、前記第２のローラ部を用いて前記鋼管を回転させることを特徴とする請求項１に記載の鋼管の加工装置。

【請求項3】

前記第１のローラ部の回転軸は、前記延在方向と略直交方向に配設されると共に、前記載置部の天面に対して略１５度傾斜した状態となることを特徴とする請求項２に記載の鋼管の加工装置。

【請求項4】

前記固定機構は、
前記載置部の天面に対して上下方向に移動可能な第３のローラ部を有し、
前記第２のローラ部は、前記第１のローラ部の間に配設され、
前記第３のローラ部は、前記鋼管の最頂部と接触し、前記第２のローラ部は、前記鋼管の最底部と接触し、
前記第２のローラ部及び前記第３のローラ部は、前記鋼管を前記周方向に回転させることを特徴とする請求項２に記載の鋼管の加工装置。

【請求項5】

前記グラインダ支持機構は、前記ディスクと前記フレア加工面または前記バーリング加工面との離間距離が前記ディスクの先端の最大の振幅幅より狭くなる非接触位置に前記ディスクが位置するように、前記グラインダを支持し、
前記ディスクは、前記フレア加工面または前記バーリング加工面に沿って回転移動時において、前記非接触位置から、前記ディスクの振幅動作により前記フレア加工面または前記バーリング加工面との接触状態と非接触状態とを繰り返すことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鋼管の加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼管の加工装置に関し、特に、複数の加工面を有する鋼管を載置部にて固定した状態にて所望の方向に回転移動させ、グラインダの加工位置を調整しながら切削加工処理を施すことができる鋼管の加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の鋼管のフランジ部を研削する端面加工装置１００として、図９に示す加工装置が知られている。図９は、従来の端面加工装置１００を説明する側面図である。

【0003】

図９に示す如く、端面加工装置１００は、主に、鋼管１０１を固定する固定機構１０２と、鋼管１０１の端面を研削加工するグラインダ１０３と、グラインダ１０３を支持するグラインダ支持機構１０４と、グラインダ１０３と鋼管１０１の端面との離間距離を測定する原点検出接触センサ１０５と、グラインダ支持機構１０４を移動させる搬送機構１０６と、制御部（図示せず）と、を備える。

【0004】

端面加工装置１００では、上記グラインダ支持機構１０４等を介して、鋼管１０１の端面であるフランジ部１０７の所望の領域にグラインダ１０３を配置した後、固定機構１０２の回転部をゆっくりと回転させることで、鋼管１０１の端面が回転する。そして、グラインダ１０３のディスク１０３Ａが、鋼管１０１の端面に対して接触状態と非接触状態を繰り返すことで、鋼管１０１の端面の平坦加工処理が施される（例えば、特許文献１参照。）。

【0005】

また、従来の分岐管継手の製造方法として、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す製造方法が知られている。図１０Ａは、従来の分岐管継手１２０の製造方法を説明する側面図である。図１０Ｂは、従来の分岐管継手の製造方法により形成された分岐管継手を説明する斜視図である。

【0006】

図１０Ａに示す如く、バーリング加工装置１２１は、主に、鋼管１２２の両端部を把持するクランプ１２３と、バーリング加工を施すバーリングボンチ１２４と、鋼管１２２のバーリング加工領域を加熱する高周波加熱コイル１２５と、を備える。

【0007】

分岐管継手１２０の製造方法としては、鋼管１２２をクランプ１２３にて固定し、鋼管１２２の内部にバーリングボンチ１２４をセットした後、高周波加熱コイル１２５を稼働させ、バーリング加工を施す領域の鋼管１２２を加熱する。そして、鋼管１２２が設定温度まで加熱された後、バーリングボンチ１２４を上昇させ、鋼管１２２にバーリング加工を施す。その後、鋼管１２２を冷却させることで、図１０Ｂに示す如く、鋼管１２２の所望の領域に枝管部１２６が形成された分岐管継手１２０が形成される（例えば、特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第６５８７２６１号公報

【文献】特開昭６０－１７７９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図９に示す端面加工装置１００では、固定機構１０２が鋼管１０１の延在方向の一端部を固定し、固定機構１０２の回転部が回転することで、鋼管１０１が回転する。そして、鋼管１０１の他端部側に形成されたフランジ部１０７に対して、グラインダ１０３を用いて平坦加工処理を施している。つまり、端面加工装置１００は、鋼管１０１の延在方向の端部に形成された加工面に対して加工処理を施す装置である。

【0010】

一方、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、バーリング加工装置１２１にて形成される鋼管１２２の枝管部１２６は、鋼管１２２の延在方向の端部ではなく、鋼管１２２の延在方向の中間部に形成される。そのため、端面加工装置１００では、鋼管１２２の枝管部１２６に対しては、グラインダ１０３を用いた加工処理が施せないという課題がある。

【0011】

つまり、鋼管１０１が、ユニット配管として用いられる際には、鋼管１０１には、フレア加工によるフランジ部１０７及びバーリング加工による枝管部１２６とが形成されるが、１台の端面加工装置１００では、上記２つの加工面に対して加工処理を施すことが出来ない。その結果、フランジ部１０７と枝管部１２６に対して加工処理を施す際には、鋼管１０１をそれぞれ専用の加工装置に設置し、加工処理を施す必要があり、その都度、鋼管１０１の設置作業が必要となり作業時間が増加し、生産性が悪いという課題がある。

【0012】

尚、鋼管１０１の設置作業では、鋼管１０１は重量物であり、その安全性を確保した作業が要求されるため、鋼管１０１の安全保持機構対策及びその対策に基づく作業工数の増加により、上記作業時間の増加の要因となる。

【0013】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の加工面を有する鋼管を載置部にて固定した状態にて所望の方向に回転移動させ、グラインダの加工位置を調整しながら切削加工処理を施すことができる鋼管の加工装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の鋼管の加工装置では、少なくとも鋼管に形成されたフレア加工面及びバーリング加工面に対してグラインダによる切削加工を施す鋼管の加工装置であって、前記鋼管を固定する固定機構と、前記グラインダのディスクを前記フレア加工面または前記バーリング加工面に対して切削可能な位置に支持するグラインダ支持機構と、を備え、前記固定機構は、前記フレア加工面または前記バーリング加工面が前記グラインダ支持機構の近傍に位置するように、前記鋼管を固定した状態にて略水平方向に回転可能であり、前記グラインダ支持機構は、前記ディスクを前記フレア加工面または前記バーリング加工面に沿って回転移動させながら前記グラインダによる切削加工を施し、前記固定機構は、前記フレア加工面を切削加工する場合には、前記鋼管をその延在方向にスライド移動させ、前記フレア加工面を前記グラインダ支持機構に対して位置決めして固定し、前記バーリング加工面を切削加工する場合には、前記鋼管をその周方向に回転させ、前記バーリング加工面を前記グラインダ支持機構に対して位置決めして固定することを特徴とする。

【0015】

また、本発明の鋼管の加工装置では、前記固定機構は、前記鋼管を支持する載置部と、前記載置部に支持された前記鋼管を前記延在方向にスライド移動させる第１のローラ部と、前記載置部に支持された前記鋼管を前記周方向に回転させる第２のローラ部と、を有し、前記フレア加工面を切削加工する場合には、前記第１のローラ部を用いて前記鋼管をスライド移動させ、前記バーリング加工面を切削加工する場合には、前記第２のローラ部を用いて前記鋼管を回転させることを特徴とする。

【0016】

また、本発明の鋼管の加工装置では、前記第１のローラ部の回転軸は、前記延在方向と略直交方向に配設されると共に、前記載置部の天面に対して略１５度傾斜した状態となることを特徴とする。

【0017】

また、本発明の鋼管の加工装置では、前記固定機構は、前記載置部の天面に対して上下方向に移動可能な第３のローラ部を有し、前記第２のローラ部は、前記第１のローラ部の間に配設され、前記第３のローラ部は、前記鋼管の最頂部と接触し、前記第２のローラ部は、前記鋼管の最底部と接触し、前記第２のローラ部及び前記第３のローラ部は、前記鋼管を前記周方向に回転させることを特徴とする。

【0018】

本発明の鋼管の加工装置では、前記グラインダ支持機構は、前記ディスクと前記フレア加工面または前記バーリング加工面との離間距離が前記ディスクの先端の最大の振幅幅より狭くなる非接触位置に前記ディスクが位置するように、前記グラインダを支持し、前記ディスクは、前記フレア加工面または前記バーリング加工面に沿って回転移動時において、前記非接触位置から、前記ディスクの振幅動作により前記フレア加工面または前記バーリング加工面との接触状態と非接触状態とを繰り返すことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明の鋼管の加工装置では、固定機構は、その上面に鋼管を固定した状態にて回転することで、グラインダ支持機構の手前に鋼管のフレア加工面またはバーリング加工面を容易に設置することができる。この構造により、１台の加工装置にて、異なる加工面に対して切削加工処理を施すことが出来ると共に、異なる加工面に切削加工処理を施す度に、ホイスト装置等を用いて鋼管を固定機構上面に載置する作業が不要となり、作業時間が短縮され、作業効率が向上される。

【0020】

また、本発明の鋼管の加工装置は、載置部の天面に対して上下方向に移動可能な第２の固定部を有する。この構造により、切削加工処理が施される鋼管としては、目的や用途に応じて様々な口径のものが取り扱われるが、第１及び第２の固定部にて鋼管をしっかりと固定した状態にて、鋼管のフレア加工面またはバーリング加工面に対して切削加工処理を施すことが出来る。

【0021】

また、本発明の鋼管の加工装置では、第１の固定部は、鋼管の延在方向に回転可能な一対の第１のローラ部を有し、第１のローラ部の回転軸は、上記延在方向と略直交方向に配設されると共に、載置部の天面に対して略１５度傾斜した状態となる。この構造により、鋼管のフレア加工面またはバーリング加工面は、グラインダ支持機構に対して所望の加工位置に調整可能となると共に、鋼管と同径のバーリング加工面に対しても精度良く切削加工処理を施すことが出来る。

【0022】

また、本発明の鋼管の加工装置では、第１の固定部は、載置部に支持された鋼管をその周方向に回転させる第２のローラ部を有し、第２の固定部も、載置部に支持された鋼管をその周方向に回転させるローラ部を有する。この構造により、鋼管のバーリング加工面が、容易にグラインダ支持機構に対して所望の加工位置に位置決めされる。そして、１台の加工装置にて、切削条件の異なる複数の加工面に対して、精度良く切削加工処理を施すことが出来る。

【0023】

また、本発明の鋼管の加工装置では、グラインダ支持機構は、ディスクをフレア加工面またはバーリング加工面から離間した位置に固定し、その回転時の振幅幅を利用してフレア加工面またはバーリング加工面に切削加工処理を施すことが出来る。この構造により、フレア加工面またはバーリング加工面が切削され過ぎることが防止される。特に、バーリング加工面は、肉薄部であり、その立ち上がり長さが短いため、バーリング加工面が切削され過ぎることでの、溶接不良が防止される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態の鋼管の加工装置を説明する斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態の鋼管の端面加工装置の概要を説明するブロック図である。

【図3A】本発明の一実施形態である鋼管の加工装置の固定機構を説明する斜視図である。

【図3B】本発明の一実施形態である鋼管の加工装置の固定機構を説明する側面図である。

【図4】本発明の一実施形態である鋼管の加工装置のグラインダ支持機構を説明する断面図である。

【図5】本発明の他の実施形態である鋼管の加工装置による加工方法を説明する斜視図である。

【図6A】本発明の他の実施形態である鋼管の加工装置による加工方法を説明する側面図である。

【図6B】本発明の他の実施形態である鋼管の加工装置による加工方法を説明する側面図である。

【図7】本発明の他の実施形態である鋼管の加工装置による加工方法を説明する斜視図である。

【図8A】本発明の他の実施形態である鋼管の加工装置による加工方法を説明する側面図である。

【図8B】本発明の他の実施形態である鋼管の加工装置による加工方法を説明する側面図である。

【図9】従来の鋼管のフランジ部を研削する端面加工装置を説明する側面図である。

【図10A】従来の鋼管の分岐管継手の製造方法を説明する側面図である。

【図10B】従来の鋼管の分岐管継手の製造方法を説明する斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明の一実施形態である鋼管の加工装置１０（以下、「加工装置１０」と呼ぶ。）について図面に基づき詳細に説明する。尚、本実施形態の説明の際には、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。また、紙面上下方向は加工装置１０の高さ方向を示し、紙面左右方向は加工装置１０の横幅方向を示し、紙面前後方向は加工装置１０の奥行方向を示す。

【0026】

図１は、本実施形態の加工装置１０を説明する斜視図である。図２は、本実施形態の加工装置１０を説明するブロック図である。図３Ａは、本実施形態の加工装置１０の固定機構１２を説明する斜視図である。図３Ｂは、本実施形態の加工装置１０の固定機構１２を説明する側面図である。図４は、本実施形態の加工装置１０のグラインダ支持機構１４を説明する断面図である。

【0027】

図１に示す如く、加工装置１０は、主に、鋼管１１を固定する固定機構１２と、鋼管１１に形成された加工面を切削するグラインダ１３と、グラインダ１３を支持するグラインダ支持機構１４と、グラインダ支持機構１４に設けられ、グラインダ１３と鋼管１１の加工面４１（図６Ａ参照）、５１（図８Ａ参照）を認識する画像認識部１５（図２参照）と、グラインダ支持機構１４を移動させる搬送機構１６と、制御部１７Ａ（図２参照）と、を有する。尚、本実施形態の加工面４１が、特許請求の範囲に記載のフレア加工面に対応し、本実施形態の加工面５１が、特許請求の範囲に記載のバーリング加工面に対応する。

【0028】

尚、以下の説明では、本実施形態の切削とは、グラインダ１３のディスク１３Ａにて鋼管１１の加工面に対して接触と非接触とを繰り返しながら平坦加工処理等を施すことを意味し、広義には、砥石等による加工と同様に、ディスク１３Ａにて鋼管１１の加工面と連続して接触して平坦加工処理等を施すことも含む概念である。

【0029】

鋼管１１は、冷凍食品加工工場や冷蔵食品加工工場等のプラント設備にて、排水やガス等の流体を流すための流体配管として用いられる。鋼管１１としては、例えば、配管用ステンレス鋼管や配管用炭素鋼管が用いられる。そして、鋼管１１は、各プラント設備の設計に応じて所望の経路にて敷設されるため、予め、工場内にて鋼管１１は所望の形状に加工され、配管の敷設現場では、上記加工済みの鋼管１１同士をボルト・ナットを用いて連結する。この配管の敷設方法により、上記敷設現場での溶接作業を最小限に低減し、溶接による工数や施工時間を大幅に低減し、配管敷設の工期短縮が実現される。

【0030】

本実施形態の鋼管１１の加工面４１，５１とは、少なくとも、フレア加工により鋼管１１の両端部に形成される継手部１１Ａ及びバーリング加工により鋼管１１の中間部の所望の領域に形成される分岐部１１Ｂに対して切削加工処理を施す面のことをいう。そして、継手部１１Ａの加工面４１には、平坦加工処理が施されることで、ガスケットとの密接性が高められ、流体配管としての止水性が高められる。一方、分岐部１１Ｂの加工面５１には、平坦加工処理及び開先加工処理が施されることで、他の配管との溶接接合強度が確保される。

【0031】

固定機構１２は、主に、鋼管１１をその上面に略水平状態にて支持する載置部２１と、その上面に鋼管１１が載置される第１の固定部２２と、鋼管１１の上部側を下方側へと押圧する第２の固定部２３と、鋼管１１を支持した状態の載置部２１を回転させる公知の回転部（図示せず）、とを有する。尚、固定機構１２としては、載置部２１上面にて位置決めされた鋼管１１を固定するチェーンベルト１９を有する場合でも良い。

【0032】

図示したように、載置部２１の上部は、その上面に鋼管１１を固定した状態にて、矢印１８にて示すように、載置部２１内部の回転部を介して略水平方向に回転可能である。この構造により、固定機構１２では、鋼管１１が載置部２１上面に固定された状態にて、グラインダ支持機構１４の手前に、加工処理を施す継手部１１Ａや分岐部１１Ｂを容易に設置することが出来る。つまり、鋼管１１の加工面４１，５１が変わる毎に工場内のホイスト装置等を用いて、載置部２１上面に鋼管１１を載置し直す作業が不要となり、作業効率が大幅に向上される。

【0033】

グラインダ１３は、グラインダ支持機構１４の角度調整部１４Ｂ（図４参照）に対して固定される。グラインダ１３としては、例えば、工機ホールディングス株式会社製の電気ディスクグラインダやエアディスクグラインダが用いられる。そして、グラインダ１３は、主に、鋼管１１の加工面４１，５１を切削するディスク１３Ａ（図４参照）と、ディスク１３Ａを回転自在に支持する本体部１３Ｂ（図４参照）と、を有する。

【0034】

グラインダ支持機構１４は、主に、搬送機構１６の主柱部１６Ａに対して固定される本体部１４Ａと、グラインダ１３を固定すると共に、グラインダ１３の角度を調整する角度調整部１４Ｂ（図４参照）と、本体部１４Ａを加工面４１，５１に沿って回転させる回転支持部１４Ｃと、を有する。

【0035】

画像認識部１５（図２参照）は、グラインダ支持機構１４の本体部１４Ａの前面の上部に配設されるカメラ１５Ａ（図４参照）を有する。そして、カメラ１５Ａは、制御部１７Ａと接続し、取得した撮像画像データを制御部１７Ａへと送信し、制御部１７Ａは、上記撮像画像等から鋼管１１の加工面４１，５１の位置情報やグラインダ１３から加工面４１，５１までの距離情報等を算出し、グラインダ支持機構１４や搬送機構１６の動作を制御する。

【0036】

搬送機構１６は、グラインダ支持機構１４の本体部１４Ａを支持する主柱部１６Ａと、主柱部１６Ａを可動自在に支持する台座部１６Ｂと、を有する。台座部１６Ｂの上面には、主柱部１６Ａが、固定機構１２側（紙面前後方向）へと移動するためのレール部（図示せず）が形成される。そして、主柱部１６Ａは、レール部上面に配設され、手動式または自動式により固定機構１２側へと移動し、鋼管１１の加工面４１，５１に対してグラインダ１３のディスク１３Ａを所望の加工位置に調整することが出来る。

【0037】

図２に示す如く、制御部１７Ａとしては、例えば、加工装置１０に接続されたパーソナルコンピュータ１７であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を有して構成され、加工装置１０を制御するための各種の演算等を実行する電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。

【0038】

記憶部１７Ｂは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリにて構成され、加工装置１０の制御に必要な各種データが記憶される。そして、記憶部１７Ｂ内の各種データの１つとして、加工処理を行う鋼管１１に関するデータが記憶される。尚、入力部１７Ｃは、パーソナルコンピュータ１７に接続されたキーボードやマウス等から構成され、作業者は、入力部１７Ｃを操作して、加工処理を行う鋼管１１に関するデータ、例えば、鋼管１１の口径、長さや加工面４１，５１の形成位置や形状等のＣＡＤ／ＣＡＭデータを入力することが出来る。また、作業者は、加工装置１０に配設された操作部により、上記作業を行う場合でも良い。

【0039】

図３Ａに示す如く、第１の固定部２２は、載置部２１上にて鋼管１１を適宜その延在方向へと移動させる第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂと、載置部２１上にて鋼管１１を適宜その周方向に回転させる第２のローラ部２２Ｃと、を有する。尚、第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂ及び第２のローラ部２３Ａは、駆動部２４の停止中には、電動モータの負荷によりその位置に固定され、鋼管１１をしっかりと固定する。

【0040】

第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂは、例えば、回転式ローラであり、少なくとも鋼管１１と接触する部分が、載置部２１の天面２１Ａよりも上方に位置するように配設される。そして、第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂは、駆動部２４（図２参照）である電動モータを介して回転することで、鋼管１１をその延在方向（紙面左右方向）にスライド移動させることが出来る。

【0041】

２組の第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂは、その中心を結ぶ中心線ＣＬ２が鋼管１１の軸心ＣＬ１（図１参照）と一致するように、載置部２１の天面２１Ａ上に配設される。そして、鋼管１１は、２組の第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂ上面に載置され、４点支持状態となると共に、鋼管１１の軸心ＣＬ１は天面２１Ａと略平行となるように安定状態にて固定される。

【0042】

図示したように、第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂは、載置部２１の天面２１Ａに対して、その回転軸ＣＬ３（図３Ｂ参照）が約１５度傾斜した状態にて配設される。上述したように、鋼管１１には、バーリング加工による分岐部１１Ｂが形成されるが、鋼管１１と同径の開口を有する分岐部１１Ｂが形成される場合がある。点線にて示すように、鋼管１１に同径の分岐部１１Ｂが形成された場合でも、鋼管１１の加工面５１は、載置部２１の天面２１Ａから離間した状態となる。その結果、鋼管１１の加工面５１の全面に対してグラインダ１３のディスク１３Ａが接触することができ、鋼管１１の加工面５１に対して切削加工処理が施される。

【0043】

また、図３Ｂに示す如く、第２のローラ部２２Ｃは、第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂ間であり、第２のローラ部２２Ｃの回転中心Ｃ１が、上記中心線ＣＬ２と略一致するように、載置部２１に配設される。また、第２のローラ部２２Ｃは、載置部２１の天面２１Ａと略直交方向（紙面上下方向）に可動自在に配設される。

【0044】

この構造により、第２のローラ部２２Ｃは、主に、バーリング加工による分岐部１１Ｂの位置を調整する際に用いられ、鋼管１１をその周方向に回転させる際に上昇して鋼管１１の最底部と接触する。そして、第２のローラ部２２Ｃは、鋼管１１を下方から押圧しながら第２の固定部２３のローラ部２３Ａと一緒に回転し、鋼管１１をその周方向に回転させる。一方、鋼管１１が、第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂを介してその延在方向にスライド移動する際には、第２のローラ部２２Ｃは下降して鋼管１１と非接触状態となる。

【0045】

次に、図３Ａ及び図３Ｂに示す如く、第２の固定部２３は、鋼管１１をその周方向に回転させるローラ部２３Ａと、ローラ部２３Ａを載置部２１の天面２１Ａと略直交方向（紙面上下方向）に可動させる可動部２３Ｂと、を有する。そして、載置部２１上面に載置される鋼管１１の口径は、例えば、６５Ａ～２５０Ａであり、ローラ部２３Ａは、可動部２３Ｂを介して鋼管１１の口径に応じて高さ方向に移動し、鋼管１１の最頂部と接触し、鋼管１１を上方から押圧する。尚、可動部２３Ｂは、載置部２１内に配設された駆動部２４（図２参照）、例えば、電動モータを介して駆動し、電動モータの停止時には、電動モータの負荷によりその位置に固定され、鋼管１１をしっかりと押圧することが出来る。

【0046】

グラインダ１３が、鋼管１１の加工面４１，５１に対して切削加工処理を施す際には、ローラ部２３Ａは、第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂ側へと鋼管１１を押圧することで、鋼管１１をしっかりと固定する。一方、鋼管１１の分岐部１１Ｂの位置調整を行う際には、ローラ部２３Ａは、第２のローラ部２２Ｃと一緒に回転し、鋼管１１をその周方向に回転させる。

【0047】

ここで、図２に示す如く、固定機構１２は、制御部１７Ａにより制御され、駆動部２４を介して駆動する。鋼管１１が、工場のホイスト装置（図示せず）等を介して載置部２１の第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂ上面に載置された後、制御部１７Ａは、記憶部１７Ｂに記憶されたデータ、例えば、鋼管１１の加工面４１，５１の位置や鋼管１１の口径等のデータに基づいて、駆動部２４を介して第１及び第２の固定部２２，２３を回転させる。そして、載置部２１上での鋼管１１の固定位置の微調整を行うことで、鋼管１１が安定状態にて載置部２１上に固定されると共に、鋼管１１の加工面４１，５１の位置が、グラインダ支持機構１４に対しても所望の位置へと調整される。

【0048】

尚、第１及び第２の固定部２２，２３を回転させる駆動部２４としては、例えば、電動モータが用いられる。また、載置部２１を回転させる回転部（図示せず）としては、例えば、油圧式の回転テーブルが用いられる。また、第１の固定部２２の第１のローラ部２２Ａ，２２Ｂや載置部２１の回転部は、作業者による手動式にて回転させる機構の場合でも良い。

【0049】

図４に示す如く、グラインダ支持機構１４は、鋼管１１の加工面４１，５１に対してグラインダ１３のディスク１３Ａを非接触の位置に固定する。そして、グラインダ１３のディスク１３Ａは、切削加工時に、常時、鋼管１１の加工面４１，５１を押圧するのではなく、その回転時における振幅動作を利用して、繰り返し鋼管１１の加工面４１，５１を叩く様に接触状態と非接触状態を繰り返す。

【0050】

グラインダ支持機構１４の角度調整部１４Ｂは、例えば、扇形状であり、その円周面にウォームギアが形成される支持プレート３１と、支持プレート３１を鋼管１１の加工面４１，５１に向けて間欠的に回転させる駆動部２５（図２参照）としてのステッピングモータ３２と、を有する。

【0051】

この構造により、角度調整部１４Ｂでは、制御部１７Ａが、画像認識部１５からの撮像画像等用いてステッピングモータ３２を制御し、支持プレート３１が、間欠的に回転する。そして、支持プレート３１の先端に固定されたグラインダ１３は、鋼管１１の加工面４１，５１に向けて回動し、グラインダ１３のディスク１３Ａは、鋼管１１の加工面４１，５１に対して非接触の所望の加工位置に固定される。

【0052】

グラインダ支持機構１４の回転支持部１４Ｃは、例えば、支持プレート３１を回転自在に支持すると共に、支持プレート３１を加工装置１０の高さ方向（紙面上下方向）に移動させる支持部３３と、支持部３３と連結する回転軸３４と、搬送機構１６の主柱部１６Ａ内に配設され、回転軸３４を回転させる回転機構３５と、を有する。

【0053】

また、支持部３３は、加工装置１０の横幅方向（紙面左右方向）の両端部にてボールスプライン軸３６と連結する。そして、駆動部２５としての電動モータ３７が、ボールスプライン軸３６を回転させることで、支持部３３は、加工装置１０の高さ方向（紙面上下方向）に移動する。尚、ボールスプライン軸３６は、本体部１４Ａに支持される。

【0054】

この構造により、制御部１７Ａが、画像認識部１５からの撮像画像等用いて演算を行い、回転支持部１４Ｃの回転機構３５や電動モータ３７を制御することで、回転軸３４が回転し、支持プレート３１を含む本体部１４Ａが回転する。その結果、支持プレート３１に固定されたグラインダ１３のディスク１３Ａは、鋼管１１の加工面４１，５１に合わせて回転することで、鋼管１１の加工面４１，５１には均一に切削加工処理が施される。

【0055】

このとき、切削加工処理を施す継手部１１Ａの加工面４１や分岐部１１Ｂの加工面５１では、様々な大きさの口径となる。そのため、制御部１７Ａは、回転軸３４の回転に合わせて、電動モータ３７を制御し、支持プレート３１を適宜上下方向へと移動させることで、様々な大きさの口径の加工面４１，５１に対して切削加工処理を行うことが出来る。その結果、鋼管１１の加工面４１，５１の切削量も均一化され、上述した配管としての止水性が向上し、また鋼管１１の溶接箇所での溶接強度も得られる。

【0056】

次に、本発明の他の実施形態である加工装置１０を用いた鋼管１１の加工方法について図面に基づき詳細に説明する。尚、本実施形態の説明の際には、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。また、以下の説明では、図１から図４を用いて説明した加工装置１０と同一の部材には同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。また、本実施形態の鋼管１１の加工方法の説明の際には、適宜、図１から図４を用いる場合もある。

【0057】

図５は、本実施形態の加工装置１０を用い、鋼管１１の継手部１１Ａに対して平坦加工処理を施す加工方法を説明する斜視図である。図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態の加工装置１０を用い、鋼管１１の継手部１１Ａに対して平坦加工処理を施す加工方法を説明する側面図である。図７は、本実施形態の加工装置１０を用い、鋼管１１の分岐部１１Ｂに対して平坦加工処理及び開先加工処理を施す加工方法を説明する斜視図である。図８Ａは、本実施形態の加工装置１０を用い、鋼管１１の分岐部１１Ｂに対して平坦加工処理を施す加工方法を説明する側面図である。図８Ｂは、本実施形態の加工装置１０を用い、鋼管１１の分岐部１１Ｂに対して開先加工処理を施す加工方法を説明する側面図である。

【0058】

最初に、図５から図６Ｂを用いて、鋼管１１の継手部１１Ａの加工面４１への平坦加工処理について説明する。

【0059】

先ず、図１に示す如く、作業者は、鋼管１１の両端部にフレア加工による継手部１１Ａを形成し、また、鋼管１１の中間部にバーリング加工による分岐部１１Ｂを形成する。そして、作業者は、工場内のホイスト装置等を用いて、固定機構１２の載置部２１の上面に鋼管１１を載置する。このとき、図示したように、平坦加工処理を施す継手部１１Ａ側が、載置部２１の端部から、例えば、３０ｃｍ程度外側へと導出した状態にて、鋼管１１が載置部２１の上面に固定される。

【0060】

次に、図５に示す如く、加工装置１０またはパーソナルコンピュータ１７を操作し、制御部１７Ａは第１の固定部２２及び第２の固定部２３を制御し、載置部２１の上面に載置された鋼管１１の位置調整を行い、位置決めして固定する。その後、制御部１７Ａは載置部２１内の回転部（図示せず）を制御し、載置部２１の上部側を略９０度回転することで、鋼管１１の継手部１１Ａをグラインダ支持機構１４の手前へと配設する。

【0061】

次に、図６Ａに示す如く、作業者は、加工装置１０またはパーソナルコンピュータ１７を操作し、制御部１７Ａはグラインダ支持機構１４（図１参照）を制御し、グラインダ１３のディスク１３Ａを鋼管１１の加工面４１に対して所望の加工位置へと固定する。上述したように、制御部１７Ａは、画像認識部１５のカメラ１５Ａ（図４参照）が取得した上記撮像画像等から加工面４１の位置情報やグラインダ１３から加工面４１までの距離情報等を算出し、角度調整部１４Ｂ（図４参照）や回転支持部１４Ｃ（図４参照）を制御し、ディスク１３Ａを上記所望の加工位置へと固定する。

【0062】

図６Ａでは、加工装置１０による切削加工処理が開始される前のセット状態を示す。矢印Ｌ１にて示す領域が、平坦加工処理を施す継手部１１Ａの加工面４１である。そして、ディスク１３Ａの中心部よりも半径方向の外側の切削加工面が、鋼管１１の加工面４１に対向し、矢印４２にて示すように、ディスク１３Ａの切削加工面と約１ｍｍ程度離間した状態である。つまり、グラインダ１３のディスク１３Ａは、加工面４１に対して非接触位置を保持しながら、切削加工処理を加工面４１に施すことで、継手部１１Ａを削り過ぎることが防止される。

【0063】

また、グラインダ１３のディスク１３Ａは高速回転するため、矢印４３にて示すように、ディスク１３Ａの先端部では、約１～２ｍｍ程度の振幅動作が発生する。そして、ディスク１３Ａの中心部へ向かう程、その振幅動作の幅は狭まるため、ディスク１３Ａの切削加工面と加工面４１との成す角度θ１が、１度以上５度以下となるように、ディスク１３Ａは、その先端側が加工面４１側へと傾斜して配設される。

【0064】

つまり、上記角度θ１を１度以上５度以下に保つことで、ディスク１３Ａの切削加工面と加工面４１との接触面積が大きくなり量産性に適すると共に、ディスク１３Ａの切削加工面が加工面４１に対して必要以上に押圧することがなく、加工面４１を切削し過ぎることが防止される。

【0065】

次に、図６Ｂに示す如く、作業者は、加工装置１０またはパーソナルコンピュータ１７を操作し、鋼管１１の加工面４１に対してグラインダ１３による平坦加工処理を開始させる。上述したように、制御部１７Ａは、画像認識部１５が取得した上記撮像画像データ等を用いて演算し、加工面４１を位置認識しながら、回転支持部１４Ｃの回転機構３５や電動モータ３７を制御し、グラインダ１３のディスク１３Ａを鋼管１１の加工面４１に合わせて一定の速度にて回転させながら、加工面４１に対して切削加工処理を施す。

【0066】

図６Ｂでは、加工装置１０による切削加工処理が施される状態を示す。継手部１１Ａの加工面４１において、矢印４３にて示すように、ディスク１３Ａの先端側が大きく振幅し、実線は、ディスク１３Ａが加工面４１側へと最も近づいた状態を示し、点線は、ディスク１３Ａが加工面４１から最も離れた状態を示す。

【0067】

切削加工処理時において、ディスク１３Ａは、図６Ａにて説明した非接触位置において高速回転し、その高速回転により発生するディスク１３Ａの振幅動作を利用して加工面４１を削り、平坦面とする。そして、ディスク１３Ａは、高速回転しているため、ディスク１３Ａの振幅動作のスピードも高速となるが、ディスク１３Ａの切削加工面と加工面４１とは、実線の接触状態と点線の非接触状態を繰り返す。

【0068】

そして、グラインダ１３は、鋼管１１の加工面４１に沿って一定の速度にて回転することで、ディスク１３Ａの切削加工面と加工面４１との接触領域は徐々に移動する。そして、ディスク１３Ａが、加工面４１に対して複数周に渡り回転することで、加工面４１には、徐々に平坦面が形成されていく。

【0069】

上述したように、制御部１７Ａは、切削加工処理中においても、画像認識部１５から取得した上記撮像画像データ等を用いて演算し、加工面４１とディスク１３Ａとの離間距離等を算出する。そして、継手部１１Ａの加工面４１の平坦加工処理では、制御部１７Ａは搬送機構１６の駆動部２６（図２参照）である、例えば、ステッピングモータ（図示せず）を制御し、主柱部１６Ａを加工面４１側へと適宜前進させ、矢印４２にて示すように、ディスク１３Ａの切削加工面と加工面４１との約１ｍｍ程度離間した状態を維持する。

【0070】

この加工方法により、ディスク１３Ａの切削加工面が、鋼管１１の加工面４１に対して、実線にて示す接触状態と点線にて示す非接触状態とを繰り返しながら、切削加工処理を施す。その結果、加工面４１には、徐々に平坦面が形成されることとなり、継手部１１Ａが必要以上に切削されることが防止される。そして、継手部１１Ａにおける止水性を向上すると共に、継手部１１Ａが所望の耐久性を有し、高品質な流体配管を形成することができる。

【0071】

次に、図７から図８Ｂを用いて、鋼管１１の分岐部１１Ｂの加工面５１への平坦加工処理及び開先加工処理について説明する。尚、本実施形態では、上述した鋼管１１の一端側の継手部１１Ａ側から切削加工処理を行い、順次、分岐部１１Ｂの切削加工処理を行った後、最後に、鋼管１１の他端側の継手部１１Ａの切削加工処理を行う。また、説明の都合上、図８Ａ及び図８Ｂでは、鋼管１１の分岐部１１Ｂはその断面として図示する。

【0072】

図７に示す如く、作業者は、加工装置１０またはパーソナルコンピュータ１７を操作し、制御部１７Ａは載置部２１内の回転部（図示せず）を制御し、載置部２１の上部側を略９０度回転することで、鋼管１１は、グラインダ支持機構１４に対して図１に示す元の位置へと戻る。その後、制御部１７Ａは第１の固定部２２及び第２の固定部２３を制御し、鋼管１１の一端側の分岐部１１Ｂが、グラインダ支持機構１４の手前に位置するように、鋼管１１をその延在方向（紙面左右方向）に移動させる。次に、分岐部１１Ｂの加工面５１が所望の加工位置となるように、鋼管１１をその周方向に回転させた後、鋼管１１を位置決めして固定する。

【0073】

図８Ａに示す如く、作業者は、加工装置１０またはパーソナルコンピュータ１７を操作し、制御部１７Ａはグラインダ支持機構１４及び搬送機構１６を制御し、グラインダ１３のディスク１３Ａを鋼管１１の加工面５１に対して所望の加工位置へと固定する。上述したように、制御部１７Ａは、画像認識部１５が取得した上記撮像画像等から加工面５１の位置情報やグラインダ１３から加工面５１までの距離情報等を算出する。そして、制御部１７Ａは、主柱部１６Ａを加工面５１側へと前進させた後、角度調整部１４Ｂ（図４参照）や回転支持部１４Ｃ（図４参照）を制御し、ディスク１３Ａを上記所望の加工位置へと固定する。

【0074】

ここで、バーリング加工による分岐部１１Ｂでは、その厚みは、フレア加工による継手部１１Ａの厚みと比較して肉薄部となると共に、その立ち上がり長さは、例えば、８．０ｍｍ～１０．０ｍｍ程度と短くなる。そして、分岐部１１Ｂでは、他の鋼管との所望の溶接強度を得るために平坦加工処理及び開先加工処理が行われる。

【0075】

そこで、図示したように、加工面５１への平坦加工処理では、ディスク１３Ａの中心部よりも半径方向の内側の切削加工面が、鋼管１１の加工面５１に対向し、矢印５２にて示すように、ディスク１３Ａの切削加工面と約０．５ｍｍ程度離間した状態である。つまり、ディスク１３Ａの振幅幅の狭い領域を利用して、加工面５１に対して非接触位置を保持しながら、矢印５３にて示す接触状態と非接触状態とを繰り返す切削加工処理を加工面５１に施すことで、分岐部１１Ｂを削り過ぎることが防止される。

【0076】

そして、分岐部１１Ｂの加工面５１の平坦加工処理の加工方法は、図６Ａ及び図６Ｂを用いて上述した平坦加工処理の加工方法と同様であり、ここではその説明を参照し、詳細の説明を省略する。尚、加工面５１の平坦加工処理では、ディスク１３Ａは、例えば、加工面５１に対して２～３周程度回転し、分岐部１１Ｂの溶接に必要な立ち上がり長さを確保する。

【0077】

図８Ｂに示す如く、作業者は、加工面５１への平坦加工処理を終えた後、加工面５１への開先加工処理を行う。作業者は、加工装置１０またはパーソナルコンピュータ１７を操作し、制御部１７Ａはグラインダ支持機構１４を制御する。そして、開先加工処理では、点線５４にて示すように、加工面５１の最外周側を傾斜形状に切削加工処理するため、制御部１７Ａは、グラインダ１３のディスク１３Ａを鋼管１１の加工面５１側へと更に１５度程度傾斜させる。

【0078】

図示したように、加工面５１の開先加工処理では、上述した平坦加工処理と同様に、ディスク１３Ａの中心部よりも半径方向の内側の切削加工面を用いて行われる。そして、肉薄部である分岐部１１Ｂを切削し過ぎることを防止するため、ディスク１３Ａは、例えば、加工面５１に対して２～３周程度回転し、加工面５１に環状の開先部を形成する。

【0079】

その後、作業者は、引き続き、加工装置１０またはパーソナルコンピュータ１７を操作し、加工装置１０では、鋼管１１に形成された残りの分岐部１１Ｂや他端側の継手部１１Ａに対して、切削加工処理を施す。尚、鋼管１１の各継手部１１Ａや分岐部１１Ｂに対して、作業者が、その都度、加工装置１０またはパーソナルコンピュータ１７を操作する場合に限定するものではなく、作業者が、最初に加工装置１０またはパーソナルコンピュータ１７を操作することで、１本の鋼管１１の各継手部１１Ａや分岐部１１Ｂに対して、自動式にて連続して切削加工処理を施す場合でも良い。

【0080】

上述したように、鋼管１１の加工方法では、１台の加工装置１０のグラインダ１３にて、継手部１１Ａの加工面４１に対する平坦加工処理と、分岐部１１Ｂの加工面５１に対する平坦加工処理及び開先加工処理との加工条件の異なる３つの切削加工処理を施すことが出来る。その際に、鋼管１１は、工場内のホイスト装置等を用いて載置部２１上面に載置された後、その鋼管１１に形成された複数の継手部１１Ａや分岐部１１Ｂに対して切削加工処理が終了するまでは、載置部２１上面に載置された状態のままである。

【0081】

この加工方法により、１本の鋼管１１に対して、上記ホイスト装置等を用いて何度も載置部２１上面に載置し、また、載置部２１上面から降ろす作業が不要となり、作業時間が短縮されると共に、鋼管１１を移動させる作業の際の事故リスクが大幅に低減される。そして、１台の加工装置１０にて、３種類の切削加工処理が可能となることで、加工装置の導入費用が低減され、製造コストも大幅に低減される。

【0082】

尚、本実施形態では、鋼管１１の分岐部１１Ｂの加工面５１では、ディスク１３Ａが加工面５１に対して非接触の位置からディスク１３Ａの振幅を利用して接触状態と非接触の状態を繰り返すことで、切削加工処理を施す場合について説明したが、この場合に限定するものではない。上述したように、分岐部１１Ｂは、バーリング加工により肉薄部となると共に、その立ち上がり長さが短くなり、切削し過ぎることを防止する必要がある。そのため、最初からディスク１３Ａを加工面５１と接触する位置に固定し、常時、ディスク１３Ａが、加工面５１と接触する、所謂、研削加工に近い状態により、加工面５１に平坦加工処理及び開先加工処理を施す場合でも良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0083】

１０ 鋼管の加工装置
１１ 鋼管
１１Ａ 継手部
１１Ｂ 分岐部
１２ 固定機構
１３ グラインダ
１３Ａ ディスク
１３Ｂ 本体部
１４ グラインダ支持機構
１４Ａ 本体部
１４Ｂ 角度調整部
１４Ｃ 回転支持部
１５ 画像認識部
１５Ａ カメラ
１６ 搬送機構
１６Ａ 主柱部
１６Ｂ 台座部
１７ パーソナルコンピュータ
１７Ａ 制御部
１７Ｂ 記憶部
２１ 載置部
２１Ａ 天面
２２ 第１の固定部
２２Ａ，２２Ｂ 第１のローラ部
２２Ｃ 第２のローラ部
２３ 第２の固定部
２３Ａ ローラ部
２３Ｂ 可動部
３１ 支持プレート
３２ ステッピングモータ
３３ 支持部
３４ 回転軸
３５ 回転機構
３６ ボールスプライン軸
３７ 電動モータ
４１，５１ 加工面

【要約】      （修正有）

【課題】複数の加工面を有する鋼管を載置部にて固定した状態にて所望の方向に回転移動させ、グラインダの加工位置を調整しながら切削加工処理を施すことができる鋼管の加工装置を提供する。
【解決手段】鋼管の加工装置１０では、固定機構１２は、その上面に鋼管１１を固定した状態にて回転することで、グラインダ支持機構１４の手前に鋼管１１の加工面を容易に設置することが出来る。この構造により、１台の加工装置１０にて、異なる加工面に対して切削加工処理を施すことが出来ると共に、異なる加工面に切削加工処理を施す度に、ホイスト装置等を用いて鋼管１１を固定機構１２上面に載置する作業が不要となり、作業時間が短縮され、作業効率が向上される。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10A】

【図10B】