(57)【要約】      （修正有）【課題】鋼管の端面を研削し過ぎることを防止すると共に、自動化による製品品質の安定化や量産性を実現することができる装置を提供する。【解決手段】鋼管の端面加工装置１０では、鋼管１１の一端側を固定する固定機構１２と、鋼管１１の他端側の端面を研削するグラインダ１３と、グラインダ１３のディスク１３Ａを端面に対して研削可能な位置に支持するグラインダ支持機構１４と、を備えている。そして、ディスク１３Ａは、ディスク１３Ａと端面とが常時に接触しない非接触位置から、ディスク１３Ａの回転時の振幅動作を利用して端面を繰り返し叩く様に研削加工を施す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の一端側を固定する固定機構と、
前記鋼管の他端側の端面を研削するグラインダと、
前記グラインダのディスクを前記端面に対して研削可能な位置に支持するグラインダ支持機構と、を備え、
前記グラインダ支持機構は、前記ディスクの回転時において、前記ディスクと前記端面とが常時に接触しない非接触位置から、前記ディスクの振幅動作により前記ディスクと前記端面との接触状態と非接触状態とを繰り返すように、前記グラインダを支持することを特徴とする鋼管の端面加工装置。
【請求項２】
前記端面は、前記鋼管にフレア加工を施して形成したフランジ部の継手面であり、
前記グラインダ支持機構は、前記継手面と対向領域を有するように前記ディスクを前記非接触位置に配設すると共に、前記対向領域において、前記ディスクの外周端側を前記継手面との平行な位置から前記継手面側へと近づくように傾斜して前記ディスクを配設することを特徴とする請求項１に記載の鋼管の端面加工装置。
【請求項３】
更に、前記非接触位置における前記ディスクと前記端面との離間距離を測定する原点検出接触センサと、を備え、
前記ディスクの回転時において、前記グラインダ支持機構は、前記グラインダを間欠的に前記端面側へと移動させると共に、前記原点検出接触センサの計測値に応じて前記グラインダの移動を停止させることを特徴とする請求項２に記載の鋼管の端面加工装置。
【請求項４】
更に、前記固定機構が前記鋼管を固定する際に用いる固定治具と、を備え、
前記固定治具の一端側には、前記固定機構により固定される固定領域が設けられると共に、前記固定治具の他端側には、前記鋼管の前記フランジ部が固定される固定用フランジ部が設けられ、
前記固定治具は、ルーズフランジを有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の鋼管の端面加工装置。
【請求項５】
前記固定機構は、前記鋼管を固定しながら、前記鋼管の軸心を中心として前記鋼管を回転させ、前記ディスクと前記端面との接触領域を移動させることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の鋼管の端面加工装置。
【請求項６】
前記グラインダ支持機構は、前記固定機構に固定された前記鋼管に対して前記グラインダを前記端面に沿って移動させ、前記ディスクと前記端面との接触領域を移動させることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の鋼管の端面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管端部のフランジ部の継手面を平坦加工する鋼管の端面加工装置であり、特に、グラインダのブレードの振幅動作を利用して平坦加工を行うことで、量産性や品質の安定性を実現する鋼管の端面加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管は、流体輸送用の配管として用いられ、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では、複数の鋼管を連結させることで、排水配管やガス配管等の流体配管を形成している。そして、特許文献１では、上記流体配管の鋼管同士の連結部において、ルーズフランジを用いて鋼管同士を連結する構造が開示されている。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、鋼管同士の連結方法を説明する斜視図である。
【０００３】
図６（Ａ）では、流体管路のコーナー部において、直線形状の鋼管１００と曲線形状の鋼管１０１とをルーズフランジ１０３、１０４を用いて連結する状況を示している。そして、鋼管１００の端部にはフレア加工によるフランジ部１０５が形成され、同様に、鋼管の１０１の端部にもフランジ部１０６が形成されている。
【０００４】
図６（Ｂ）では、図６（Ａ）に示す鋼管１００、１０１が連結された状態を示している。フランジ部１０５、１０６の継手面の間にはパッキン１０７を挟み込み、ルーズフランジ１０３、１０４の間にはパッキン１０７を挟み込み、ルーズフランジ１０３、１０４はボルト締結されている。この構造により、鋼管１００、１０１の連結箇所では、流体配管を流れる流体の止水性が保たれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２１３７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図６（Ｂ）に示す如く、流体配管では、フランジ部１０５、１０６の継手面の間にパッキン１０７を挟み込んだ状態にて、しっかりとルーズフランジ１０３、１０４により締め付けられることで、流体配管の止水性を実現している。
【０００７】
しかしながら、フランジ部１０５、１０６の継手面のメッキ剥離により凹凸形状が形成されている場合、フランジ部１０５、１０６の継手面に電縫部の凹凸形状が形成されている場合等、継手面の平坦性が維持されていない場合には、継手面の間にパッキン１０７が挟み込まれた状態においても、上記凹凸形状の形成領域から流体が漏れ易くなり所望の止水性を実現し難いという問題がある。
【０００８】
上記止水性の問題を解決するためには、フランジ部１０５、１０６の継手面を平坦加工し、上記凹凸形状を除去する必要がある。そして、上記平坦加工作業には、量産性や品質の安定性の観点から、ＮＣ旋盤加工機を用いることが考えられる。しかしながら、特に、直線形状の鋼管１００は長尺のため、鋼管１００を上記加工ルームに収納することが出来ず、汎用のＮＣ旋盤加工機を用いることが難しいという問題がある。尚、鋼管１００の継手面を平坦加工するため、ＮＣ旋盤加工機を特注することも考えられるが、設備費が嵩み、採算性が合わず、現実的な対処方法ではない。
【０００９】
一方、上記特注のＮＣ旋盤加工機の問題を解決するために、例えば、流体配管のコーナー部に配設される鋼管１０１のように、鋼管１０１の長さをＮＣ旋盤加工機の加工ルームに収納出来る長さにすることも考えられる。この場合、機械による研磨工程により、量産性や品質の安定性を実現することは出来るが、流体配管の連結箇所が増大し、現場での施工性や材料コストが悪化し、現実的な対処方法ではない。
【００１０】
その結果、鋼管１００の長さは維持しつつ、上記止水性の問題を解決するためには、作業員が、グラインダを用いて、鋼管１００の継手面に対して平坦加工を施すことが考えられる。しかしながら、グラインダは、上記継手面に対してグラインダのブレードを押圧しながら使用するため、作業者の習熟度等により製品品質の安定化を実現し難いという問題がある。例えば、継手面の平坦性は実現できたが、フランジ部１０５を切削し過ぎることで、フランジ部１０５が薄くなり、耐久性を維持出来ず、施工時や使用時にフランジ部１０５が破損することもある。また、昨今の高齢化社会による人材不足からも、熟練の作業員を確保することも難しいという問題もある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋼管の端部のフランジ部の継手面に対してグラインダのブレードの振幅動作を利用して平坦加工を機械的に行うことで、量産性や品質の安定性を実現する鋼管の端面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】
【００１２】
本発明の鋼管の端面加工装置では、鋼管の一端側を固定する固定機構と、前記鋼管の他端側の端面を研削するグラインダと、前記グラインダのディスクを前記端面に対して研削可能な位置に支持するグラインダ支持機構と、を備え、前記グラインダ支持機構は、前記ディスクの回転時において、前記ディスクと前記端面とが常時に接触しない非接触位置から、前記ディスクの振幅動作により前記ディスクと前記端面との接触状態と非接触状態とを繰り返すように、前記グラインダを支持することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の鋼管の端面加工装置では、前記端面は、前記鋼管にフレア加工を施して形成したフランジ部の継手面であり、前記グラインダ支持機構は、前記継手面と対向領域を有するように前記ディスクを前記非接触位置に配設すると共に、前記対向領域において、前記ディスクの外周端側を前記継手面との平行な位置から前記継手面側へと近づくように傾斜して前記ディスクを配設することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の鋼管の端面加工装置では、更に、前記非接触位置における前記ディスクと前記端面との離間距離を測定する原点検出接触センサと、を備え、前記ディスクの回転時において、前記グラインダ支持機構は、前記グラインダを間欠的に前記端面側へと移動させると共に、前記原点検出接触センサの計測値に応じて前記グラインダの移動を停止させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の鋼管の端面加工装置では、更に、前記固定機構が前記鋼管を固定する際に用いる固定治具と、を備え、前記固定治具の一端側には、前記固定機構により固定される固定領域が設けられると共に、前記固定治具の他端側には、前記鋼管の前記フランジ部が固定される固定用フランジ部が設けられ、前記固定治具は、ルーズフランジを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の鋼管の端面加工装置では、前記固定機構は、前記鋼管を固定しながら、前記鋼管の軸心を中心として前記鋼管を回転させ、前記ディスクと前記端面との接触領域を移動させることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の鋼管の端面加工装置では、前記グラインダ支持機構は、前記固定機構に固定された前記鋼管に対して前記グラインダを前記端面に沿って移動させ、前記ディスクと前記端面との接触領域を移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の鋼管の端面加工装置では、鋼管の一端側を固定する固定機構と、鋼管の他端側の端面を研削するグラインダと、グラインダのディスクを端面に対して研削可能な位置に支持するグラインダ支持機構と、を備えている。そして、ディスクは、ディスクと端面とが常時に接触しない非接触位置から、ディスクの回転時の振幅動作を利用して端面を研削加工する。この構造により、ディスクは、端面を繰り返し叩く様に研削加工を施すことで、端面を研削し過ぎることを防止すると共に、自動化による製品品質の安定化や量産性を実現することができる。
【００１９】
また、本発明の鋼管の端面加工装置では、端面は、鋼管のフレア加工されたフランジ部の継手面であり、継手面とディスクとの対向領域において、ディスクの外周端側が継手面との平行な位置から継手面側へと近づくように、ディスクは傾斜して配設されている。この構造により、ディスクと継手面との接触面積を増大させることができ、研削加工作業の効率を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明の鋼管の端面加工装置は、非接触位置におけるディスクと端面との離間距離を測定する原点検出接触センサを備えている。この構造により、グラインダ支持機構は、グラインダを間欠的に端面側へと移動させ研削加工を施すと共に、原点検出接触センサの計測値に応じてグラインダの移動を停止させ、端面を研削し過ぎることを防止することができる。
【００２１】
また、本発明の鋼管の端面加工装置は、固定機構が鋼管を固定する際に用いる固定治具を備えている。そして、固定治具の一端側には、固定機構により固定される固定領域が設けられると共に、固定治具の他端側には、鋼管のフランジ部が固定される固定用フランジ部が設けられている。この構造により、鋼管のフランジ部と固定治具の固定用フランジ部とをルーズフランジを介して連結し、固定することで、流体配管に用いられる鋼管の両端側のフランジ部の継手面に対して、研削加工により平坦面を形成することができる。
【００２２】
また、本発明の鋼管の端面加工装置では、固定機構は、鋼管を固定しながら、鋼管の軸心を中心として鋼管を回転させ、ディスクと端面との接触領域を移動させることができる。この構造により、鋼管の端面に平坦面を形成する研削加工を自動化することができ、昨今の作業員の人材不足や作業員の技量による品質のばらつきを解消することができる。
【００２３】
また、本発明の鋼管の端面加工装置では、グラインダ支持機構は、固定機構に固定された鋼管に対してグラインダを端面に沿って移動させ、ディスクと端面との接触領域を移動させることができる。この構造により、鋼管の端面に平坦面を形成する研削加工を自動化することができ、昨今の作業員の人材不足や作業員の技量による品質のばらつきを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態の鋼管の端面加工装置を説明する（Ａ）側面図、（Ｂ）正面図である。
【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３】本発明の一実施形態の鋼管の端面加工装置にて研削加工される鋼管を説明する（Ａ）正面図、（Ｂ）断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の鋼管の端面加工装置を用いた研削加工を説明する（Ａ）断面図、（Ｂ）断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の鋼管の端面加工装置を説明する（Ａ）側面図、（Ｂ）側面図である。
【図６】従来の流体配管に用いる鋼管の連結方法を説明する（Ａ）斜視図、（Ｂ）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１１の端面加工装置１０（以下、「端面加工装置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、紙面上下方向は端面加工装置１０の高さ方向を示し、紙面左右方向は端面加工装置１０の横幅方向を示し、紙面前後方向は端面加工装置１０の奥行方向を示している。
【００２６】
最初に、図１（Ａ）は、本実施形態の端面加工装置１０を説明する側面図である。図１（Ｂ）は、本実施形態の端面加工装置１０を説明する正面図である。図２は、本実施形態の端面加工装置１０を説明するブロック図である。
【００２７】
図１（Ａ）に示す如く、端面加工装置１０は、主に、鋼管１１を固定する固定機構１２と、鋼管１１の端面を研削加工するグラインダ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の端面との離間距離を測定する原点検出接触センサ１５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１７（図２参照）と、を有している。
【００２８】
固定機構１２は、端面加工装置１０の台座１９上面に固定されている。固定機構１２としては、例えば、マツモト機械株式会社製のポジショナーが用いられる。固定機構１２は、主に、本体部１２Ａと、本体部１２Ａの回転テーブル１２Ｂに着脱自在に配設され、鋼管１１の一端側の端面を固定するチャック部１２Ｃと、本体部１２Ａ内に配設され、回転テーブル１２Ｂを一定の速度にて回転させる回転部（図示せず）と、を有している。
【００２９】
チャック部１２Ｃは、その前面に、例えば、鋼管１１の外周面を挟み込むように支持する３つの爪部１２Ｄを有し、爪部１２Ｄは、円周上に１２０度間隔にて配設されている。そして、本体部１２Ａは、鋼管１１の一端側を固定した状態にて、回転テーブル１２Ｂ及びチャック部１２Ｃを移動させることで、鋼管１１は、その軸心ＣＬ（鋼管１１の延在方向（紙面前後方向））が端面加工装置１０の台座１９の上面に対して略平行となる。詳細は後述するが、本体部１２Ａ内の回転部は、回転テーブル１２Ｂ及びチャック部１２Ｃを回転させることで、鋼管１１はその軸心ＣＬを中心にして一定の速度にて回転する。この構造により、グラインダ１３は固定状態であるが、鋼管１１の端面であるフランジ部１８の継手面１８Ａ（図１（Ｂ）参照）を全周に渡り研削することができる。
【００３０】
グラインダ１３は、グラインダ支持機構１４の固定部１４Ｂに対して固定される。グラインダ１３としては、例えば、日立工機株式会社製の電気ディスクグラインダが用いられる。グラインダ１３は、主に、鋼管１１の端面を研削するディスク１３Ａと、ディスク１３Ａを回転自在に支持する本体部１３Ｂと、を有している。詳細は後述するが、研削加工時において、ディスク１３Ａは、常時、鋼管１１の端面に押圧されるのではなく、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の端面を叩く様に接触する。
【００３１】
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を固定する固定部１４Ｂと、固定部１４Ｂを間欠的に鋼管１１の端面側（紙面前後方向）へと移動させる駆動部１４Ｃと、を有している。
【００３２】
ここで、図１（Ｂ）に示す如く、駆動部１４Ｃは、ネジ機構１４Ｄを介して本体部１４Ａの鋼管１１との対向面に配設されている。そして、ネジ機構１４Ｄの一端側は本体部１４Ａの側面から導出し、そのネジ機構１４Ｄの端部にはハンドル部１４Ｅが配設されている。この構造により、ハンドル部１４Ｅを操作することで、駆動部１４Ｃは、本体部１４Ａに対して、端面加工装置１０の横幅方向（紙面左右方向）に、例えば、４５０ｍｍ程度のストローク量を有して移動することができる。つまり、駆動部１４Ｃは、研削加工を施す鋼管１１の径に応じて、端面加工装置１０の横幅方向に移動することで、研削加工時において、グラインダ１３を最適な位置に調整することができる。
【００３３】
図１（Ａ）に示す如く、固定部１４Ｂは、例えば、金具等の締結部材を用いてグラインダ１３の本体部１３Ｂを固定し、研削加工時における振動や反動により、鋼管１１の端面に対して位置固定したディスク１３Ａの位置がずれることを防止する。更には、固定部１４Ｂには、角度調整機能も有し、詳細は後述するが、鋼管１１の端面に対して、ディスク１３Ａの角度を、例えば、１度から５度の範囲にて調整することができる。
【００３４】
駆動部１４Ｃは、主に、ステッピングモータ（図示せず）と、ボールネジ１４Ｆと、を有し、本体部１４Ａと固定部１４Ｂとを連結する。そして、駆動部１４Ｃは、例えば、０．１ｍｍ単位にて紙面前後方向にボールネジ１４Ｆを間欠的に移動させることで、固定部１４Ｂを鋼管１１の端面側へ向けて移動させる。この構造により、駆動部１４Ｃは、研削加工時において、制御部１７により制御され、鋼管１１の回転数や回転スピードに合わせて、グラインダ１３のディスク１３Ａを鋼管１１の端面側へと前進させる。
【００３５】
原点検出接触センサ１５は、例えば、グラインダ支持機構１４の固定部１４Ｂの鋼管１１との対向面に配設されている。詳細は後述するが、原点検出接触センサ１５にて、グラインダ１３と鋼管１１の端面との離間距離を測定しながら、グラインダ１３による研削加工を行うことで、鋼管１１の端面を研削し過ぎる事を防止し、研削加工後においても、フランジ部１８の所望の厚みを維持することができる。
【００３６】
搬送機構１６は、端面加工装置１０の台座１９上面に配設され、主に、グラインダ支持機構１４を支持する主柱部１６Ａと、台座１９上面に配設される一対のレール部１６Ｂと、を有している。そして、主柱部１６Ａは、一対のレール部１６Ｂ上面に配設されることで、例えば、手動により台座１９上面を紙面前後方向に移動することができる。そして、主柱部１６Ａには、ストッパー機構（図示せず）が配設され、鋼管１１の端面に対して紙面前後方向におけるグラインダ１３の位置を調整することができる。詳細は後述するが、研削加工時において、所望の位置に主柱部１６Ａを固定し、その後、グラインダ支持機構１４の駆動部１４Ｃを介して、固定部１４Ｂを鋼管１１の端面側へ向けて間欠的に移動させることで、鋼管１１の端面に位置精度良く平坦面を形成することができる。
【００３７】
図２に示す如く、制御部１７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を有して構成され、端面加工装置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】
制御部１７の記憶部は、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、端面加工装置１０の制御に必要な各種データが記憶されている。
【００３９】
上述したように、端面加工装置１０は、固定機構１２の回転部により回転テーブル１２Ｂを回転させ、チャック部１２Ｃにて固定した鋼管１１を一定の速度にて回転させることで、鋼管１１の端面の全周に渡り研削加工を施す。そして、制御部１７では、タイマ２０を介してその鋼管１１の回転数に合わせて、適宜、グラインダ支持機構１４の駆動部１４Ｃを駆動させ、固定部１４Ｂを鋼管１１の端面側へ向けて間欠的に前進させる。
【００４０】
このとき、制御部１７では、原点検出接触センサ１５による測定結果に基づき、グラインダ１３のディスク１３Ａが、所望の設定値よりも鋼管１１の端面に近づかない様にグラインダ支持機構１４の駆動部１４Ｃを制御する。つまり、制御部１７では、ディスク１３Ａと鋼管１１の端面との離間距離とが、上記設定値になった時点にて、グラインダ支持機構１４の固定部１４Ｂが鋼管１１の端面側へと前進すること停止させると共に、ディスク１３Ａの回転を停止させ、研削加工を終了させる。
【００４１】
次に、図３（Ａ）は、本実施形態の端面加工装置１０により研削加工される鋼管１１を説明する正面図である。図３（Ｂ）は、本実施形態の端面加工装置１０により研削加工される鋼管１１を説明する断面図である。
【００４２】
鋼管１１は、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、流体配管は、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、複数の鋼管１１同士をルーズフランジ（図示せず）やガスケット（図示せず）等を介して連結される。
【００４３】
そのため、図３（Ａ）に示す如く、鋼管１１の両端部には、フランジ部１８が形成され、鋼管１１同士の連結箇所では、フランジ部１８の継手面１８Ａにて、ガスケットを挟み込み、その外側からルーズフランジにてしっかりと締結することで、継手面１８Ａとガスケットとが密着し、流体配管としての止水性が実現される。
【００４４】
また、図３（Ｂ）に示す如く、鋼管１１として、低価格帯の配管用ステンレス鋼管や配管用炭素鋼管を用いる場合、鋼管１１は、帯鋼をロールフォーミングし、その継ぎ目を高周波電気抵抗溶接機等にて連続的に溶接して製造されるため、鋼管１１には、その長手方向に渡り電縫部１８Ｂが形成される。その結果、図３（Ａ）に示すように、フランジ部１８の継手面１８Ａにも電縫部１８Ｂが存在し、電縫部１８Ｂは、その他の領域の継手面１８Ａに対して凸形状となり、継手面１８Ａの平坦性が阻害されてしまう。
【００４５】
一方、鋼管１１として、配管用炭素鋼管を用いる場合には、その内外周を含めた鋼管１１の全面に渡り亜鉛メッキが施された後、温間や冷間によるフレア成形加工が施され、フランジ部１８が形成される。その結果、上記フレア成形加工時に亜鉛メッキが剥離することで、継手面１８Ａの平坦性が阻害されてしまう。また、鋼管１１では、メッキ浴槽内にその全体が浸漬され、その表面に亜鉛メッキが形成されるため、亜鉛メッキの膜厚はばらつき易く、上記亜鉛メッキの剥離が発生しない状況においても、継手面１８Ａの平坦性を維持することは難しい。
【００４６】
そこで、フランジ部１８の継手面１８Ａには、グラインダ１３等により研削加工が施され、平坦面が形成されるが、フランジ部１８の厚みＴ１が薄くなり過ぎると、ルーズフランジにて締結した際に、フランジ部１８が欠けてしまう等、その耐久性に問題が発生する。つまり、継手面１８Ａに所望の長さＬ１の平坦面を確保すると共に、フランジ部１８の所望の厚みＴ１を確保する必要があり、研削加工時にフランジ部１８を研削し過ぎない加工方法が必要となる。
【００４７】
次に、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本実施形態の端面加工装置１０を用いた研削加工状態を説明する断面図である。
【００４８】
図４（Ａ）では、端面加工装置１０による研削加工が開始される前のセット状態を示している。矢印Ｌ１にて示す領域が、フランジ部１８の継手面１８Ａに対して平坦面を形成する加工領域２１であり、継手面１８Ａの加工領域２１に対して、ディスク１３Ａの中心部よりも半径方向の外側の研削加工面が対向して配設されている。そして、継手面１８Ａの加工領域２１は、矢印２２にて示すように、ディスク１３Ａの研削加工面と約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、加工領域２１に対する非接触位置を保持しながら、研削加工を継手面１８Ａの加工領域２１に施すことで、フランジ部１８を研削し過ぎることを防止できる。
【００４９】
詳細は図４（Ｂ）を用いて説明するが、グラインダ１３のディスク１３Ａは、高速回転するため、矢印２３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の研削加工面と継手面１８Ａ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、その先端側が継手面１８Ａ側へと傾斜して配設されている。
【００５０】
上記角度θ１が、１度よりも小さい場合、言い換えると、ディスク１３Ａの研削加工面と継手面１８Ａとが平行位置に近づくにつれて、ディスク１３Ａの研削加工面と継手面１８Ａとの接触面積が小さくなり、継手面１８Ａの加工領域２１に所望の平坦面を形成するための作業時間が長くなり、量産性に適さない。一方、上記角度θ１が、５度よりも大きい場合、言い換えると、ディスク１３Ａの研削加工面と継手面１８Ａとの上記角度θ１が大きくなるにつれて、上記同様に、ディスク１３Ａの研削加工面と継手面１８Ａとの接触面積が小さくなり量産性に適さない。更には、ディスク１３Ａと継手面１８Ａとの接触の際に、ディスク１３Ａの研削加工面が継手面１８Ａに対して強く押圧された状態となり、フランジ部１８を研削し過ぎてしまい、フランジ部１８が耐久性を満たさない恐れがある。
【００５１】
以上より、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の研削加工面と継手面１８Ａ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の研削加工面が継手面１８Ａに対して必要以上する押圧することがなく、継手面１８Ａを研削し過ぎることを防止できる。つまり、ディスク１３Ａの上記非接触位置とは、継手面１８Ａの加工領域２１において、ディスク１３Ａと継手面１８Ａとの離間距離が、ディスク１３Ａ先端における最大の振幅幅よりも狭く、上記角度θ１にてディスク１３Ａの先端側が継手面１８Ａ側へと傾斜した位置となる。
【００５２】
図４（Ｂ）では、端面加工装置１０による研削加工が施されている状態を示している。継手面１８Ａの加工領域２１において、矢印２３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が継手面１８Ａ側へと最も近づいた状態を示し、点線は、ディスク１３Ａが継手面１８Ａから最も離れた状態を示している。
【００５３】
研削加工時において、ディスク１３Ａは、図４（Ａ）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継手面１８Ａの加工領域２１に平坦面を形成する。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の研削加工面と継手面１８Ａとは、実線の接触状態と点線の非接触状態を繰り返している。
【００５４】
上述したように、鋼管１１は、固定機構１２の回転部を介してゆっくりと回転することで、ディスク１３Ａの研削加工面と継手面１８Ａとの接触領域は徐々に移動する。一方、継手面１８Ａには、電縫部１８Ｂ（図３（Ａ）参照）や亜鉛メッキの剥離等による凹凸面が形成されているため、ディスク１３Ａは、継手面１８Ａの凸部形状を中心に研削を行う。そして、鋼管１１が複数回回転することで、継手面１８Ａには、徐々に平坦面が形成されていく。
【００５５】
ここで、図２に示す如く、制御部１７では、タイマ２０を介してその鋼管１１の回転数に合わせて、適宜、グラインダ支持機構１４の駆動部１４Ｃを駆動させ、固定部１４Ｂを鋼管１１の端面側へ向けて間欠的に前進させる。例えば、鋼管１１が５回転する毎にグラインダ１３のディスク１３Ａを継手面１８Ａ側へと０．１ｍｍ前進させることで、継手面１８Ａの凸部形状を中心に研削した後、継手面１８Ａの凹部形状も研削することで、継手面１８Ａには平坦面が形成される。
【００５６】
図４（Ａ）に示すセット状態を完成させる前に、ディスク１３Ａの先端部を一度継手面１８Ａに接触させ、原点検出接触センサ１５により原点出しを行ってからセット状態とし、研削加工を開始する。そして、研削加工中には、制御部１７にて、原点検出接触センサ１５の測定値を監視することで、継手面１８Ａの表面から２ｍｍ程度研削することも可能となり、フランジ部１８を研削し過ぎる事を防止し、研削加工後においても、フランジ部１８の所望の厚みを維持することができる。
【００５７】
以上より、グラインダ１３は、通常、継手面１８Ａに対して常時押圧した状態にて使用されるが、本実施形態の端面加工装置１０では、ディスク１３Ａの研削加工面が、継手面１８Ａ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、研削加工を施す。この構造により、継手面１８Ａには、徐々に平坦面が形成されることとなり、フランジ部１８が必要以上に研削されることが防止され、フランジ部１８における止水性を実現すると共に、フランジ部１８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。
【００５８】
次に、図５（Ａ）は、本実施形態の端面加工装置１０に用いる固定治具３１を説明する側面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す固定治具３１を用いて鋼管１１を固定する状態を説明する側面図である。
【００５９】
図５（Ａ）に示す如く、固定治具３１としては、鋼管１１と同じ材料から形成され、その一端側にフランジ部３２が形成された本体部３３と、本体部３３に挿通されたルーズフランジ３４と、を有している。上述したように、流体配管に使用される鋼管１１は、その両端部にフランジ部１８が形成される場合が多く、この場合には、図１（Ａ）に示すように、端面加工装置１０の固定機構１２では、鋼管１１を固定することが出来ない。
【００６０】
そこで、図５（Ｂ）に示す如く、固定治具３１のフランジ部が形成されていない他端側の固定領域３５を端面加工装置１０の固定機構１２にて固定し、研削加工を行う鋼管１１と固定治具３１とをルーズフランジ３４を介して固定する。この構造により、端面加工装置１０では、両端部にフランジ部１８が形成された鋼管１１に対しても、上述した研削加工を施すことができる。尚、固定治具２１の本体部３３として、レジューサ管を用いることで、固定領域３５側の配管径を固定しても、フランジ部３２側にて、例えば、６５Ａ〜２００Ａの鋼管１１に対応することができる。
【００６１】
このとき、研削加工を施す鋼管１１の長さが、固定治具３１と連結することで長くなった場合でも、鋼管１１の延在方向の中間部にて、その外周面を下方から支える載置台（図示せず）を有する場合でも良い。上述したように、鋼管１１が回転することで、鋼管１１のフランジ部１８の継手面１８Ａに研削加工を施すが、その中間部を下方から支えることで、上記研削加工の際に、フランジ部１８がぶれることが防止され、ディスク１３Ａによる加工精度を高めることができる。尚、載置台は、必ずしも必須の部材ではなく、鋼管１１が長尺の場合に用いられ、鋼管１１の上記平行位置を保持する。
【００６２】
この構造により、１台の端面加工装置１０にて、様々な形状の鋼管１１に対しても研削加工を施すことができ、様々な形状の流体配管を形成することができる。また、端面加工装置１０では、機械加工による量産性や品質の安定性にも適しており、熟練の作業員を確保する必要もなくなる。更には、ディスク１３Ａの回転時における振幅動作を利用することで、継手面１８Ａの加工領域２１に対してディスク１３Ａを常時押し付けるのではなく、叩くように研削加工を行うことで、フランジ部１８を研削し過ぎることを防止できる。
【００６３】
尚、本実施形態では、グラインダ１３は、グラインダ支持機構１４等を介して固定した状態にて、固定機構１２にて鋼管１１を回転させることで、鋼管１１のフランジ部１８の継手面１８Ａに全周に渡り研削加工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。例えば、グラインダ支持機構１４を鋼管１１のフランジ部１８の継手面１８Ａに沿って回転させ、鋼管１１を固定状態する場合でも良い。この場合、例えば、グラインダ支持機構１４の本体部１４Ａが、搬送機構１６の主柱部１６Ａに対して紙面上下方向に可動すると共に、紙面左右方向にも可動する機構を有し、制御部１７にて両方向における可動スピードを制御することで実現することができる。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】
【００６４】
１０  端面加工装置
１１  鋼管
１２  固定機構
１２Ａ  本体部
１２Ｂ  回転テーブル
１２Ｃ  チャック部
１２Ｄ  爪部
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  固定部
１４Ｃ  駆動部
１４Ｄ  ネジ機構
１４Ｅ  ハンドル部
１４Ｆ  ボールネジ
１５  原点検出接触センサ
１６  搬送機構
１６Ａ  主柱部
１６Ｂ  レール部
１７  制御部
１８  フランジ部
１８Ａ  継手面
１８Ｂ  電縫部
１９  台座
２０  タイマ
２１  加工領域
【図１】
2019209427.tif 000003
【図２】
2019209427.tif 000004
【図３】
2019209427.tif 000005
【図４】
2019209427.tif 000006
【図５】
2019209427.tif 000007
【図６】
2019209427.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月1日(2019.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の一端側を固定する固定機構と、
前記鋼管の他端側の端面を研削するグラインダと、
前記グラインダのディスクを前記端面に対して研削可能な位置に支持するグラインダ支持機構と、を備え、
前記グラインダ支持機構は、前記ディスクと前記端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、その回転時において、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端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鋼管の端面加工装置。
【請求項２】
前記端面は、前記鋼管にフレア加工を施して形成したフランジ部の継手面であり、
前記グラインダ支持機構は、前記継手面と対向領域を有するように前記ディスクを前記非接触位置に配設すると共に、前記対向領域において、前記ディスクの外周端側を前記継手面との平行な位置から前記継手面側へと近づくように傾斜して前記ディスクを配設することを特徴とする請求項１に記載の鋼管の端面加工装置。
【請求項３】
更に、前記非接触位置における前記ディスクと前記端面との前記離間距離を測定する原点検出接触センサと、を備え、
前記ディスクの回転時において、前記グラインダ支持機構は、前記グラインダを間欠的に前記端面側へと移動させると共に、前記原点検出接触センサの計測値に応じて前記グラインダの移動を停止させることを特徴とする請求項２に記載の鋼管の端面加工装置。
【請求項４】
更に、前記固定機構が前記鋼管を固定する際に用いる固定治具と、を備え、
前記固定治具の一端側には、前記固定機構により固定される固定領域が設けられると共に、前記固定治具の他端側には、前記鋼管の前記フランジ部が固定される固定用フランジ部が設けられ、
前記固定治具は、ルーズフランジを有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の鋼管の端面加工装置。
【請求項５】
前記固定機構は、前記鋼管を固定しながら、前記鋼管の軸心を中心として前記鋼管を回転させ、前記ディスクと前記端面との接触領域を移動させることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の鋼管の端面加工装置。
【請求項６】
前記グラインダ支持機構は、前記固定機構に固定された前記鋼管に対して前記グラインダを前記端面に沿って移動させ、前記ディスクと前記端面との接触領域を移動させることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の鋼管の端面加工装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の鋼管の端面加工装置では、鋼管の一端側を固定する固定機構と、前記鋼管の他端側の端面を研削するグラインダと、前記グラインダのディスクを前記端面に対して研削可能な位置に支持するグラインダ支持機構と、を備え、前記グラインダ支持機構は、前記ディスクと前記端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、その回転時において、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端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。