(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置であって、
前記管体を囲むように前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームと、隣接する縦フレーム間を連結する横フレームと、前記縦フレームまたは横フレームに取り付けられ前記管体の外周面の周方向に沿って異なる位置を保持する複数の姿勢保持機構とを備えて構成され、
前記姿勢保持機構は、前記管体の外周面に当接する当接部を有し、少なくとも１つの前記姿勢保持機構は、前記当接部を前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進退可能に支持する支持部を備え、
前記管体の軸心と前記ターンテーブルの垂直軸心とが一致するように前記管体の軸心位置を調整する位置調整機構が前記ターンテーブルに設けられ、各縦フレームは、少なくとも前記位置調整機構と当接しないように、前記ターンテーブルの周方向に位置をずらせて立設固定可能に構成されている姿勢安定装置。
【請求項２】
前記ターンテーブルの回転時に、前記管体と前記縦フレームまたは横フレームとの間に、前記刃物台に固定された棒状体を吊下げ可能な空間が確保されるように、各縦フレームが立設固定されている請求項１記載の姿勢安定装置。
【請求項３】
ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置であって、
前記管体を囲むように前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームと、隣接する縦フレーム間を連結する横フレームと、前記縦フレームまたは横フレームに取り付けられ前記管体の外周面の周方向に沿って異なる位置を保持する複数の姿勢保持機構とを備えて構成され、
前記姿勢保持機構は、前記管体の外周面に当接する当接部を有し、少なくとも１つの前記姿勢保持機構は、前記当接部を前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進退可能に支持する支持部を備え、
少なくとも２本の縦フレーム間を連結する横フレームが、当該縦フレーム間に連結された連結姿勢と、当該縦フレーム間から開放された開放姿勢との間で姿勢切替可能に一方の縦フレームに支持され、前記開放姿勢で前記管体が搬入搬出されるように構成されている姿勢安定装置。
【請求項４】
ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置であって、
前記管体を囲むように前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームと、隣接する縦フレーム間を連結する横フレームと、前記縦フレームまたは横フレームに取り付けられ前記管体の外周面の周方向に沿って異なる位置を保持する複数の姿勢保持機構とを備えて構成され、
前記姿勢保持機構は、前記管体の外周面に当接する当接部を有し、少なくとも１つの前記姿勢保持機構は、前記当接部を前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進退可能に支持する支持部を備え、
作業者が前記姿勢保持機構を操作可能な高さの歩廊が前記縦フレームまたは横フレームの外側に固定されている姿勢安定装置。
【請求項５】
ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置であって、
前記管体を囲むように前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームと、隣接する縦フレーム間を連結する横フレームと、前記縦フレームまたは横フレームに取り付けられ前記管体の外周面の周方向に沿って異なる位置を保持する複数の姿勢保持機構とを備えて構成され、
前記姿勢保持機構は、前記管体の外周面に当接する当接部を有し、少なくとも１つの前記姿勢保持機構は、前記当接部を前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進退可能に支持する支持部を備え、
前記管体の長さに応じて前記姿勢保持機構の高さを調整する高さ調整機構が設けられている姿勢安定装置。
【請求項６】
前記当接部のうち、前記管体の外周面への当接面が平面に形成されている請求項１から５の何れかに記載の姿勢安定装置。
【請求項７】
前記姿勢保持機構は、前記管体の上端側を保持する位置に配置され、前記当接部は、前記ターンテーブルの垂直軸心方向に沿う姿勢で前記支持部に螺合されたボルトの先端部に固定されている請求項１から６の何れかに記載の姿勢安定装置。
【請求項８】
各縦フレームは、前記垂直軸心から径方向に沿って等距離の位置であって、前記ターンテーブルに形成された機器固定部に立設固定可能に構成されている請求項１から７の何れかに記載の姿勢安定装置。
【請求項９】
ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置で、前記管体を囲むように前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームと、隣接する縦フレーム間を連結する横フレームと、前記縦フレームまたは横フレームに取り付けられ前記管体の外周面の周方向に沿って異なる位置を保持する複数の姿勢保持機構とを備え、前記姿勢保持機構は、前記管体の外周面に当接する当接部を有し、少なくとも１つの前記姿勢保持機構は、前記当接部を前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進退可能に支持する支持部とを備えている姿勢安定装置を備えた工作機械による管体の加工方法であって、
前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームで仕切られる区画内に管体を搬入する搬入工程と、
前記ターンテーブルに設けられた位置調整機構により前記管体の軸心と前記ターンテーブルの垂直軸心とが一致するように位置調整する芯出し工程と、
前記管体の下端部を前記ターンテーブルに固定する管体支持工程と、
各姿勢保持機構の当接部を一つずつ前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進出させて、前記管体の上端側の外周面に当接させる姿勢保持工程と、
前記ターンテーブルと前記切刃との相対移動により、前記管体の上端部を切削加工する切削工程と、
を含む管体の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置、及び、当該姿勢安定装置を備えた工作機械による管体の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、立軸ポンプＰは、複数の軸受１に回転可能に支持された鉛直姿勢の主軸２と、主軸２の下端部に固着された羽根車３と、羽根車３を回転自在に収容した吐出しボウル４と、吐出しボウル４の内部に連通して下向きに接続された吸込ベル５と、吐出しボウル４の上側に連設されるとともに、主軸２を貫通させた鉛直方向の揚水管６と、揚水管６の上側に連設され、主軸２を液密かつ回転自在に貫通させて上側に導出した吐出曲管９を備えている。
【０００３】
吐出曲管９の上側に延出した主軸２は、カップリング１０を介して駆動機Ｍの出力回転軸１１に連結されている。
【０００４】
円筒状の管本体７ａと管本体７ａの両端部に溶接されたフランジ部８とで管体７が構成され、複数本の管体７がフランジ部８同士で接続されて長尺の揚水管６が構成されている。
【０００５】
管本体７ａは、鋳物や鋼板で筒状に成形され、立軸ポンプＰの容量に応じて、例えば、長さ１５００ｍｍ〜３３００ｍｍ、内径１０００ｍｍ〜２２００ｍｍのサイズに形成される。
【０００６】
図２（ａ）には、管本体７ａの両端部に備えたフランジ部８の断面が示されている。フランジ部８は、ボルト連結用のバカ孔８ａが形成された接合面８ｂと、管体７の内壁側に係合凹部８ｃ、または他方の係合凹部８ｃと係合する係合凸部８ｄの何れかと、シール用のＯリングを装着するＯリング装着溝８ｅが形成されている。
【０００７】
図２（ｂ）に示すように、鋼板を筒状に湾曲形成して得られた管本体７ａの場合では、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の削り代８ｆを備えた厚さ数十ｍｍ程度のフランジ部８が、予め管本体７ａの両端部に溶接され、未加工のフランジ部８の端面が立旋盤装置等の工作機械で切削加工されることにより、上述の断面形状が得られる。
【０００８】
図３に示すように、立旋盤装置２０は、垂直軸心Ｓ周りに回転するターンテーブル２１と、ターンテーブル２１を挟んで立設され、紙面に対して垂直方向に移動可能なコラム２２、またはコラム２２間に架け渡されたクロスレール２３に沿って水平または垂直方向に移動可能な刃物台２４を備え、刃物台２４のチャック機構によって切削用の切刃（バイト）２５が固定されている。
【０００９】
管体７がターンテーブル２１上に設置され、管体７の軸心が垂直軸心Ｓと一致するように芯出し調整された後に、下端部側のフランジ部８の周囲４箇所がクランプ機構２６を介してターンテーブル２１に固定され、ターンテーブル２１が回転駆動される。
【００１０】
回転するターンテーブル２１と切刃２５との相対移動により、管体７の上端部側のフランジ部８が切刃２５で切削加工される。
【００１１】
特許文献１には、異形ワークとしての自動車用ナックルアーム等の内径仕上げ加工する場合に、異形ワークのクランプによる歪み、遠心力による歪みの影響を少なくしてターニング加工されるワーク内周面の内径真円度を向上させた異形ワークのターニング加工装置が提案されている。
【００１２】
当該ターニング加工装置は、円筒本体部の外周に円筒本体部の中心点に対して非点対象形で延在させたフランジ部及びアーム部を有する異形ワークを回転体に固定して、回転体で異形ワークをその円筒本体部の中心線を中心に回転させて円筒本体部の内周面又は外周面を真円に旋削するように構成され、異形ワークのフランジ部を脱着可能にクランプして円筒本体部を回転体に位置決め固定する本体クランパーと、この本体クランパーで支持された異形ワークのアーム部の先端に在って、回転体と異形ワークの回転時にアーム部遠心力と同程度の大きさで反対方向の遠心力をアーム部の先端に付勢する遠心クランパーとが回転体に設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１―３４７８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、従来のようにクランプ機構を介して管体の下端部側のフランジ部をターンテーブルに固定して、その上端部側を切削加工する場合、切削加工時に自由端である上端部側が微妙に振動して、フランジ部の芯ズレや切削面の表面粗度が規定の値より悪くなる虞があるという問題があった。このような傾向は、内径が小さく管長が長いほど、また管体の肉厚が薄いほど顕著になる。
【００１５】
そして、フランジ部に芯ズレが発生すると揚水管に傾きが生じ、ポンプの主軸と主軸を支える軸受けが片当たり状態となって軸受けが劣化するとともに、異常振動を生じ、ポンプ性能や寿命が低下し、表面粗度が悪くなるとフランジ部でのシール性能が低下して漏水する虞があるという問題が生じる。
【００１６】
本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、揚水管等の内径が小さく管長が長い管体であっても、芯ズレが生じることなく精度良く切削加工できるように、加工時に管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置、及び管体の加工方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の目的を達成するため、本発明による姿勢安定装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置であって、前記管体を囲むように前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームと、隣接する縦フレーム間を連結する横フレームと、前記縦フレームまたは横フレームに取り付けられ前記管体の外周面の周方向に沿って異なる位置を保持する複数の姿勢保持機構とを備えて構成され、前記姿勢保持機構は、前記管体の外周面に当接する当接部を有し、少なくとも１つの前記姿勢保持機構は、前記当接部を前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進退可能に支持する支持部を備え、前記管体の軸心と前記ターンテーブルの垂直軸心とが一致するように前記管体の軸心位置を調整する位置調整機構が前記ターンテーブルに設けられ、各縦フレームは、少なくとも前記位置調整機構と当接しないように、前記ターンテーブルの周方向に位置をずらせて立設固定可能に構成されている点にある。
【００１８】
管体を囲むようにターンテーブル上に強固に組み付けられた縦フレームまたは横フレームに、支持部と当接部を備えた複数の姿勢保持機構が取り付けられている。各支持部に支持された当接部がターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進出することによって、管体の上端側の外周面に周方向に沿って異なる位置にそれぞれ当接する。この状態で、ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する場合であっても、当接部によって管体上端側の振動が効果的に抑制されるので、芯ズレや面アレの発生を大きく低減させて、管体を精度良く加工することができるようになる。そして、縦フレームと干渉することなく、適正に位置調整機構により管体の軸心位置を調整することができるようになる。
【００１９】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記ターンテーブルの回転時に、前記管体と前記縦フレームまたは横フレームとの間に、前記刃物台に固定された棒状体を吊下げ可能な空間が確保されるように、各縦フレームが立設固定されている点にある。
【００２０】
位置調整機構を操作して管体の軸心とターンテーブルの垂直軸心とが一致するように調整するために、芯ズレの程度を計測する必要がある。その際、例えば、ダイヤルゲージ等の計測器を取り付けた刃物台を下降させて、計測器と管体の外周面との距離をターンテーブルを回転させて計測する必要がある。これは、ターンテーブルと連動しない固定位置で外周の位置を計測する必要があるためである。しかし、管体と縦フレームまたは横フレームとの隙間が狭い場合には、刃物台が縦フレームまたは横フレームと干渉して適正に計測できなくなる虞があるが、刃物台に固定された棒状体を吊下げ可能な空間が確保されるように、各縦フレームが立設固定されている場合には、刃物台本体を下降させずとも当該棒状体に計測器を取り付けて管体の外周面との距離を計測することができるようになる。
【００２１】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置であって、前記管体を囲むように前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームと、隣接する縦フレーム間を連結する横フレームと、前記縦フレームまたは横フレームに取り付けられ前記管体の外周面の周方向に沿って異なる位置を保持する複数の姿勢保持機構とを備えて構成され、前記姿勢保持機構は、前記管体の外周面に当接する当接部を有し、少なくとも１つの前記姿勢保持機構は、前記当接部を前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進退可能に支持する支持部を備え、少なくとも２本の縦フレーム間を連結する横フレームが、当該縦フレーム間に連結された連結姿勢と、当該縦フレーム間から開放された開放姿勢との間で姿勢切替可能に一方の縦フレームに支持され、前記開放姿勢で前記管体が搬入搬出されるように構成されている点にある。
【００２２】
管体を囲むようにターンテーブル上に強固に組み付けられた縦フレームまたは横フレームに、支持部と当接部を備えた複数の姿勢保持機構が取り付けられている。各支持部に支持された当接部がターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進出することによって、管体の上端側の外周面に周方向に沿って異なる位置にそれぞれ当接する。この状態で、ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する場合であっても、当接部によって管体上端側の振動が効果的に抑制されるので、芯ズレや面アレの発生を大きく低減させて、管体を精度良く加工することができるようになる。そして、縦フレームで区画される領域内に管体を搬入または搬出する際に、各フレームを解体することなく、当該横フレームを連結姿勢から開放姿勢に姿勢変更するという極めて容易は操作で、管体を搬入出できるようになる。
【００２３】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置であって、前記管体を囲むように前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームと、隣接する縦フレーム間を連結する横フレームと、前記縦フレームまたは横フレームに取り付けられ前記管体の外周面の周方向に沿って異なる位置を保持する複数の姿勢保持機構とを備えて構成され、前記姿勢保持機構は、前記管体の外周面に当接する当接部を有し、少なくとも１つの前記姿勢保持機構は、前記当接部を前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進退可能に支持する支持部を備え、作業者が前記姿勢保持機構を操作可能な高さの歩廊が前記縦フレームまたは横フレームの外側に固定されている点にある。
【００２４】
管体を囲むようにターンテーブル上に強固に組み付けられた縦フレームまたは横フレームに、支持部と当接部を備えた複数の姿勢保持機構が取り付けられている。各支持部に支持された当接部がターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進出することによって、管体の上端側の外周面に周方向に沿って異なる位置にそれぞれ当接する。この状態で、ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する場合であっても、当接部によって管体上端側の振動が効果的に抑制されるので、芯ズレや面アレの発生を大きく低減させて、管体を精度良く加工することができるようになる。そして、長い管体を加工する場合であっても、歩廊が姿勢保持機構を操作するための足場として利用できるので、キャスター付きのステップをその都度目的の姿勢保持機構の設置位置まで移動させて昇降するような煩雑な作業から開放される。
【００２５】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置であって、前記管体を囲むように前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームと、隣接する縦フレーム間を連結する横フレームと、前記縦フレームまたは横フレームに取り付けられ前記管体の外周面の周方向に沿って異なる位置を保持する複数の姿勢保持機構とを備えて構成され、前記姿勢保持機構は、前記管体の外周面に当接する当接部を有し、少なくとも１つの前記姿勢保持機構は、前記当接部を前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進退可能に支持する支持部を備え、前記管体の長さに応じて前記姿勢保持機構の高さを調整する高さ調整機構が設けられている点にある。
【００２６】
管体を囲むようにターンテーブル上に強固に組み付けられた縦フレームまたは横フレームに、支持部と当接部を備えた複数の姿勢保持機構が取り付けられている。各支持部に支持された当接部がターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進出することによって、管体の上端側の外周面に周方向に沿って異なる位置にそれぞれ当接する。この状態で、ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する場合であっても、当接部によって管体上端側の振動が効果的に抑制されるので、芯ズレや面アレの発生を大きく低減させて、管体を精度良く加工することができるようになる。そして、管体の長さが変われば、それに応じて姿勢保持機構の高さが異なる姿勢安定装置を用意する必要があるが、高さ調整機構を設けることにより、複数の姿勢安定装置を準備し、交換するような煩雑な作業から開放される。例えば、管体の長さに対応して長さの異なる縦フレームを予め準備した場合には、その都度、フレームの交換設置作業が必要となるが、高さ調整機構を備えれば、フレームの設置作業を繰り返さなくとも、姿勢保持機構の高さ調整が極めて容易になる。
【００２７】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記当接部のうち、前記管体の外周面への当接面が平面に形成されている点にある。
【００２８】
管体の外周面が軸心を中心とする真円の円弧状である保証は無く、僅かに歪んでいる場合もある。また、管体の種類によって曲率は区々である。そのような状況で、当接面を曲面に形成したり、管体の軸心と平行な交線で角度を持って交差するような二平面で形成すると、当接面が適正に管体の外周面に当接せず、却って芯ズレを生起するような虞がある。しかし、当接面が平面に形成されていれば、ターンテーブルの垂直軸心に向けて当接面が垂直姿勢となり、管体の外周面の曲率がどのような値であっても、また歪み状態であっても適正に線または点で管体と当接するため、当接部によって管体の振動が極めて効果的に抑制される。
【００２９】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記姿勢保持機構は、前記管体の上端側を保持する位置に配置され、前記当接部は、前記ターンテーブルの垂直軸心方向に沿う姿勢で前記支持部に螺合されたボルトの先端部に固定されている点にある。
【００３０】
上述の構成によれば、上端側を保持することで、加工を行なう上端側の振動が一層効果的に抑制され、さらにボルトを回転操作することにより、ターンテーブルの垂直軸心に向けて当接面が垂直姿勢を維持した状態で徐々に管体の外周面に接近させることができ、管体の外周面を押圧して芯ズレを発生させることがないよう、当接状態を微妙に加減することができるようになる。
【００３１】
同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一から七の何れかの特徴構成に加えて、各縦フレームは、前記垂直軸心から径方向に沿って等距離の位置であって、前記ターンテーブルに形成された機器固定部に立設固定可能に構成されている点にある。
【００３２】
このような位置に各縦フレームが立設固定できることにより、各支持部に支持された当接部がターンテーブルの垂直軸心方向に沿って正確に進出するように、縦フレームまたは横フレームに姿勢保持機構を予め位置決めすることができる。
【００３３】
本発明による管体の加工方法の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、ターンテーブルに下端部が固定された管体の上端部を、前記ターンテーブルと切刃との相対移動により切削加工する工作機械に設置され、切削加工時に前記管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置で、前記管体を囲むように前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームと、隣接する縦フレーム間を連結する横フレームと、前記縦フレームまたは横フレームに取り付けられ前記管体の外周面の周方向に沿って異なる位置を保持する複数の姿勢保持機構とを備え、前記姿勢保持機構は、前記管体の外周面に当接する当接部を有し、少なくとも１つの前記姿勢保持機構は、前記当接部を前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進退可能に支持する支持部とを備えている姿勢安定装置を備えた工作機械による管体の加工方法であって、前記ターンテーブルに立設固定した複数本の縦フレームで仕切られる区画内に管体を搬入する搬入工程と、前記ターンテーブルに設けられた位置調整機構により前記管体の軸心と前記ターンテーブルの垂直軸心とが一致するように位置調整する芯出し工程と、前記管体の下端部を前記ターンテーブルに固定する管体支持工程と、各姿勢保持機構の当接部を一つずつ前記ターンテーブルの垂直軸心方向に向けて進出させて、前記管体の上端側の外周面に当接させる姿勢保持工程と、前記ターンテーブルと前記切刃との相対移動により、前記管体の上端部を切削加工する切削工程と、を含む点にある。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明した通り、本発明によれば、揚水管等の内径が小さく管長が長い管体であっても、芯ズレが生じることなく精度良く切削加工できるように、加工時に管体の姿勢を安定させる姿勢安定装置、及び管体の加工方法を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】立軸斜流ポンプの説明図
【図２】（ａ）は揚水管を構成する管体のフランジ部の切削加工後の説明図、（ｂ）は揚水管を構成する管体のフランジ部の切削加工前の説明図
【図３】従来の工作機械の説明図
【図４】本発明よる姿勢安定装置を備えた工作機械の説明図
【図５】本発明よる姿勢安定装置を備えた工作機械の要部の平面図
【図６】本発明よる姿勢安定装置を備えた工作機械の説明図であって、（ａ）は要部の平面図、（ｂ）は要部の側面図
【図７】本発明よる姿勢安定装置を備えた工作機械の要部の説明図
【図８】（ａ）は縦フレームにヒンジ機構を介して回動可能に支持された横フレームの要部説明図、（ｂ）は横フレームがボルト固定された連結姿勢を示す横フレームの要部説明図
【図９】姿勢保持機構の説明図であって、（ａ）は要部の平面図、（ｂ）は要部の側面図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に本発明による姿勢安定装置、及び、管体の加工方法を説明する。
【００３７】
図４には、姿勢安定装置が組み込まれた工作機械の一例である立旋盤装置が示されている。立旋盤装置２０は、垂直軸心Ｓ周りに回転する平面視円形のターンテーブル２１と、ターンテーブル２１を挟んで立設され、紙面に対して垂直方向に移動可能なコラム２２、またはコラム２２間に架け渡されたクロスレール２３に沿って水平または垂直方向に移動可能な刃物台２４を備え、刃物台２４にはチャック機構を介して切削用の切刃（バイト）２５が固定されている。
【００３８】
ターンテーブル２１は、駆動機の動力が動力伝達機構を介して伝達されることにより、所定の回転速度で回転駆動可能に構成されている。
【００３９】
図５に示すように、平面視円形のターンテーブル２１には、中心から径方向に向けて二本の平行な溝部２１ａが４５度間隔で放射状に形成され、各溝部２１ａの間には、１５度間隔で二本の溝部２１ｂが放射状に形成されている。
【００４０】
溝部２１ａ，２１ｂは、ターンテーブル２１の厚み方向に沿って所定深さで逆Ｔ字状に形成され、ターンテーブル２１の周部から頭部が下向き姿勢となるボルトを溝部２１ａ，２１ｂに向けて挿入可能に構成されている。溝部２１ａ，２１ｂは、ターンテーブル２１上に設置された管体を固定するクランプ機構２６等の機器、姿勢安定装置等の治具が当該ボルトによって締付固定される機器固定用の溝部２１ａ，２１ｂとして機能する。
【００４１】
８組の二本の平行な溝部２１ａのうち、９０度間隔で形成された４組の溝部２１ａに位置調整機構としての水平押圧機構Ｊ１が設置されている。水平押圧機構Ｊ１は溝部２１ａに沿って移動自在な押圧部と、押圧部を移動させるウォームギアとを備えている、溝部２１ａの表面にはウォームギアと噛み合う送り溝が形成され、ウォームギアを回転操作することにより、押圧部が溝部２１ａに沿って径方向に移動するように構成されている。
【００４２】
ターンテーブル２１には、垂直軸心Ｓから径方向に沿って等距離の位置に、管体７を囲むように４本の縦フレーム３０が立設固定され、隣接する三組の縦フレーム３０間には上下二本の横フレーム３２，３３が連結されている。
【００４３】
尚、縦フレームの垂直軸心Ｓからの距離は、管体の芯出しと同等の精度は必要なく、略等しければよい。これは、姿勢保持機構に進退可能な支持部を備えていることによる。
【００４４】
各縦フレーム３０の下端にはベースプレート３１が溶接され、当該ベースプレート３１が係止片を介して機器固定用の溝部２１ａ，２１ｂにボルト固定されている。尚、溝部２１ａ，２１ｂには、予め少なくとも三本の縦フレーム３０に対する立設位置を位置決めするマーカが設けられ、当該マーカ位置に三本の縦フレーム３０を設置すれば、横フレーム３２，３３との位置関係で他の一本の縦フレーム３０も所定位置に設置可能に構成されている。
【００４５】
各縦フレーム３０は、少なくとも位置調整機構としての水平押圧機構Ｊ１と当接しないように、ターンテーブル２１の周方向に位置をずらせて立設固定されている。
【００４６】
図６（ｂ）に示すように、一対の縦フレーム３０と上下二本の横フレーム３２，３３で形成される矩形領域の対角には、補強用の二本の斜めフレーム３４，３５が正面視Ｘ字状に架け渡されている。
【００４７】
図７及び図８（ａ），（ｂ）に示すように、残り一組の縦フレーム３０間を連結する一対の横フレーム３６，３７が、当該縦フレーム３０間に連結された連結姿勢と、当該縦フレーム３０間から開放された開放姿勢（図６（ａ）の破線参照）との間で姿勢切替可能に取り付けられている。横フレーム３６，３７の一端側が一方の縦フレーム３０にヒンジ機構３８を介して回動自在に支持され、連結姿勢で当該横フレーム３６，３７が他方の縦フレーム３０にボルト３９で連結可能に構成されている。従って、当該横フレーム３６，３７は連結姿勢で一組の縦フレーム３０間に強固に連結される。
【００４８】
図１に示す立軸ポンプＰの揚水管６を構成する管体７、つまり、図２（ｂ）に示すフランジ部８が未加工の管体７が、横フレーム３６，３７を開放姿勢に回動させた状態で、クレーンに吊下げられてターンテーブル２１上の縦フレーム３０で囲まれた空間内に搬入され、その後に当該横フレーム３６，３７が連結姿勢に回動され、他方の縦フレーム３０にボルト連結される。
【００４９】
ターンテーブル２１に設置された被加工物である管体７の軸心をターンテーブル２１の垂直軸心Ｓと一致させるように各水平押圧機構Ｊ１のウォームギアが回転操作され、管体７の下端部側のフランジ部８の外周面が各水平押圧機構Ｊ１の押圧部により押圧される。
【００５０】
管体７の軸心とターンテーブル２１の垂直軸心Ｓが一致すると、当該下端部側のフランジ部８がクランプ機構２６を介してターンテーブル２１に固定される。
【００５１】
図６及び図９（ａ），（ｂ）に示すように、四本の上部横フレーム３２，３６の中央部上面には、それぞれ管体７の上部側の外周面を保持する姿勢保持機構４０が取り付けられている。
【００５２】
姿勢保持機構４０は、管体７の外周面に当接可能な当接部４１と、当接部４１をターンテーブル２１の垂直軸心Ｓ方向に向けて進退可能に保持する押しボルト４２と、押しボルト４２を上部横フレーム３２，３６の中央部上面に支持する支持部としての押しボルト固定板４３と、押しボルト４２を当接部４１及び押しボルト固定板４３に固定する複数のナットを備えている。
【００５３】
当接部４１のうち管体７の外周面への当接面が平面に形成され、押しボルト４２の一端部に、当接面と押しボルト４２が垂直姿勢となるように、当接部４１がナットで固定されている。押しボルト４２の他端部をスパナ等の工具を用いて回転操作することにより、当接部４１を垂直軸心Ｓ方向に向けて進出させると、当接面と管体７の外壁面とが当接する。管体７の外壁面に周囲四方向から当接部４１を当接させることにより、上端側のフランジ部８の研削加工時に管体７の姿勢が安定的に保持される。
【００５４】
当接面が平面に形成されているため、外周面が曲面に形成される管本体７ａの表面に周方向に沿って一点で接触し、軸心方向に沿って直線状に接触し、曲率が異なる複数の管体７の何れに対しても、一方向に力を加えることができるため、安定して姿勢保持できるようになる。
【００５５】
本実施形態では、四組の姿勢保持機構４０がターンテーブル２１の中心周りに９０度の間隔をもって配置され、管体７の外周面が四方向から姿勢保持されるが、三組の姿勢保持機構４０がターンテーブル２１の中心周りに１２０度の間隔をもって配置され、管体７の外周面が三方向から姿勢保持されように構成してもよい。さらに、姿勢保持機構４０の数を多くしてもよい。
【００５６】
但し、数を多くすると作業が増加すること、奇数組とすると二人作業でおこなうことは煩雑となることから四組が最良の組み合わせである。
【００５７】
図６（ａ），（ｂ）及び図７に示すように、隣接する縦フレーム３０の外側周囲であって、作業者が立位姿勢で姿勢保持機構４０を操作可能な高さ位置に、チェッカープレートやグレーティング等を用いた歩廊６０が固定されている。上側横フレームには作業員の腰に捲き付けた安全帯に接続された安全ロープを係止する係止具が設けられている。作業者は、歩廊６０に沿って管体の周囲を移動し、姿勢保持機構４０を順次操作する。
【００５８】
長さ１５００ｍｍ〜３３００ｍｍに及ぶ管体の長さに応じて姿勢保持機構４０の高さを調整する高さ調整機構が設けられていることが好ましい。具体的には、外筒に内筒が嵌め込まれた二重筒で縦フレーム３０を構成し、外筒に対して内筒を上下方向に長さが異なる複数段に延出させて、延出状態で外筒と内筒をピン等で固定するような構成や、縦フレームを接続可能なフランジを介して短い補助縦フレームを取り付ける構成が例示できる。
【００５９】
予め３３００ｍｍ程度の長さの縦フレーム３０を設置し、姿勢保持機構４０を取り付けた横フレーム３２が縦フレーム３０に沿って上下に移動できるジャッキ機構を備えた高さ調整機構であってもよい。
【００６０】
以上説明した通り、本発明による姿勢安定装置は、管体７を囲むようにターンテーブル２１に立設固定した複数本の縦フレーム３０と、隣接する縦フレーム３０間を連結する横フレーム３２，３３，３６，３７と、横フレーム３２，３６に取り付けられた複数の姿勢保持機構４０とを備えて構成されている。
【００６１】
既に説明したが、姿勢保持機構４０は、管体７の外周面に、少なくとも三方向から垂直軸心Ｓ方向に向けて当接部４１が当接するように構成されていればよく、横フレーム３２，３６以外に縦フレーム３０に取り付けられていてもよい。
【００６２】
また、管体７を囲むように配置される縦フレーム３０の数は４本に限るものではなく、３本以上の構成であればよい。縦フレーム及び横フレームの断面形状は矩形に限らず円形等であってもよい。さらに、横フレームの形状は直線状でなく、曲線状であってもよく、隣接する縦フレーム間を曲線状の横フレームで連結し、平面視で円形状になるように構成されていてもよい。また、縦横フレームを管体より一回り大きな筒状体の不要部を切り取ることで構成してもよい。
【００６３】
以下、作業者による機械操作に基づいて、上述した姿勢安定装置を備えた工作機械により、管体７のフランジ部８を切削加工する加工方法について詳述する。
【００６４】
ターンテーブル２１に立設固定した複数本の縦フレーム３０で仕切られる区画内に管体を搬入する搬入工程が実行される。
【００６５】
搬入工程では、先ず、縦フレーム３０間に連結された横フレーム３６，３７の一端側のボルトが取り外され、横フレーム３６，３７が連結姿勢から開放姿勢に姿勢切り替えされた後に、クレーンに吊下げられた管体７がターンテーブル２１上に搬入される。
【００６６】
各縦フレーム３０は、ターンテーブル２１の回転時に、管体７と縦フレーム３０または横フレーム３２，３３，３６，３７との間に、刃物台２４に固定された棒状体を吊下げ可能な空間が確保される位置に立設固定されている。
【００６７】
下端部側のフランジ部８が、ターンテーブル２１上に配置された四つのジャッキ装置の上に載置されると、当該横フレーム３６，３７が回動されて、縦フレーム３０にボルト連結された連結姿勢に姿勢が切り替えられる。
【００６８】
四つのジャッキ装置は、予めターンテーブル２１の垂直軸心Ｓを中心とする同心円上に位置するように機器固定用の溝部２１ａ，２１ｂに固定されている。
【００６９】
次に、ターンテーブル２１に設けられた位置調整機構により管体７の軸心とターンテーブルの垂直軸心Ｓとが一致するように位置調整する芯出し工程が実行される。
【００７０】
芯出し工程では、管体７の軸心がターンテーブル２１の垂直軸心Ｓと一致するように、四つの水平押圧機構Ｊ１を介して軸心位置が調整され、管体７の上端部側のフランジ部８の上面が水平姿勢となるように、四つのジャッキ装置を介して水平姿勢が調整される。
【００７１】
刃物台２４のチャック機構に取り付けた金属製の棒状体にマグネットキャッチを介してダイヤルゲージが取り付けられ、上端部側フランジ部８の外周面、さらには下端部側フランジ部８の外周面にダイヤルゲージを接触させた状態でターンテーブル２１を低速で回転させ、ダイヤルゲージの表示を目視確認しながら、四つの水平押圧機構Ｊ１のいずれかが調整される。さらに、上端部側フランジ部８の上端面にダイヤルゲージを接触させた状態でターンテーブル２１を低速で回転させ、ダイヤルゲージの表示を目視確認しながら、四つのジャッキ装置のいずれかが調整される。
【００７２】
芯出し工程が終了すると、管体７の下端部をターンテーブル２１に固定する管体支持工程が実行される。当該工程では、下端部側のフランジ部８がクランプ機構２６によってターンテーブル２１に締付固定される。
【００７３】
さらに、歩廊６０上の作業者によって、各姿勢保持機構４０の当接部４１をターンテーブル２１の垂直軸心Ｓ方向に向けて進出させるように、押しボルト４２が順次回転操作され、当接部４１を一つずつ管体７の上端側の外周面に当接させる姿勢保持工程が実行される。
【００７４】
当接部４１による当接位置は、管体７の上端から全長に対して１０％から３０％程度の長さの範囲が好ましい。また、当接部４１により管体７が押圧され、管体が歪まないように、ダイヤルゲージで管体７に無理な変形が無いことを確認しながら、フランジ部が振動しないよう十分に固定できる位置で押しボルト４２の回転操作を停止することが好ましい。
【００７５】
以上の工程が終了した後、ターンテーブル２１と刃物台２４のチャック機構に取り付けた切刃２５との相対移動により、管体２の上端部側のフランジ部８を図２（ａ）に示した形状に切削加工する切削工程が実行される。
【００７６】
管体２の上端部側のフランジ部８の切削加工が終了すると、姿勢保持機構４０が解除され、縦フレーム３０間に連結された横フレーム３６，３７の一端側のボルトが取り外され、横フレーム３６，３７が連結姿勢から開放姿勢に姿勢切り替えされた後に、クレーンに吊下げられた管体７がターンテーブル２１上から搬出され、天地が逆になるように反転された後に、再度クレーンに吊下げられた管体７がターンテーブル２１上に搬入される搬入工程が実行される。
【００７７】
このとき、ターンテーブル上の四つのジャッキ装置は除去され、ジャッキ装置に代えて、同一高さの四つのブロックがターンテーブル２１の垂直軸心Ｓを中心とする同心円上に位置するように機器固定用の溝部２１ａ，２１ｂに固定されている。
【００７８】
その後、芯出し工程、姿勢保持工程、切削工程が実行されて、他端側のフランジ部８の切削加工が終了する。
【００７９】
このような一連の工程が実行される間、作業者は頻繁にターンテーブル２１に出入りし、水平押圧機構Ｊ１の操作、ジャッキ機構の操作、ダイヤルゲージの取り付け操作等を行なう必要があり、そのために、縦フレーム、横フレーム、斜めフレームの隙間に形成された空間が作業に利用される。つまり、空間ができることにより作業性が向上する。
【００８０】
上述した実施形態では、厚さ８ｍｍから１０ｍｍ程度のステンレス鋼板が筒状に湾曲成形され、立軸ポンプＰの容量に応じて、例えば、長さ１５００ｍｍ〜３３００ｍｍ、内径１０００ｍｍ〜２２００ｍｍのサイズに形成された管本体７ａを備えた管体７に、本発明による姿勢安定装置及び管体の加工方法が適用される例を説明したが、ステンレス鋼板に限らず、他材質の鋼板からなる管や市販の鋼管や鋳鋼管（例えば、ＳＧＰ，ＳＣＷ，ＳＴＫ等）、さらには、鋼板よりも厚肉の鋳物管に本発明による姿勢安定装置及び管体の加工方法を適用することも可能である。つまり、本発明は、少なくとも長尺の管体を、立てた姿勢で切削加工等を行なう加工装置に適用することができる。
【００８１】
上述した実施形態では、横フレーム３６，３７の両方を開放姿勢に切り替えるように説明したが、上端側にあるフレーム３６のみを開放姿勢に切替可能に構成してもよい。この場合、管体をフレーム３７より上に吊上げる必要があるが、管体の搬入搬出は可能になる。
【符号の説明】
【００８２】
７：管体
７ａ：管本体
８：フランジ部
２０：工作機械（立旋盤装置）
２１：ターンテーブル
２４：刃物台
２５：切刃
３０：縦フレーム
３２，３３，３６，３７：横フレーム
３４，３５：斜めフレーム
４０：姿勢保持機構
４１：当接部
４２：押しボルト
４３：支持部（押しボルト固定板）
Ｓ：垂直軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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