(57)【要約】      （修正有）【課題】ＵＯＥ鋼管管端内外面溶接ビ−ドの切削方法および切削装置を提供する。【解決手段】ＵＯＥ鋼管１の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、ＵＯＥ鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法において、回転軸の回りに回転する１対の内面用カッタ−２および外面用カッタ−３を、移動速度を同期させながら前記溶接ビ−ドの長手方向に沿って複数回往復させ、かつ往復の都度前記両方のカッタ−で切削する溶接ビ−ドの位置を、溶接ビ−ドの幅方向にずらしながら切削することを特徴とするＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法。【選択図】            図１
2004291192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＯＥ鋼管の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、ＵＯＥ鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法において、回転軸の回りに回転する１対の内面用カッタ−および外面用カッタ−を、移動速度を同期させながら前記溶接ビ−ドの長手方向に沿って複数回往復させ、かつ往復の都度前記両方のカッタ−で切削する溶接ビ−ドの位置を、溶接ビ−ドの幅方向にずらしながら切削することを特徴とするＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法。
【請求項２】
ＵＯＥ鋼管の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、ＵＯＥ鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置であって、前記ＵＯＥ鋼管の管端部の内面溶接ビ−ドと外面溶接ビ−ドとをそれぞれ切削する１対の切削手段と、該１対の切削手段を同期させながら溶接ビ−ドの長手方向に沿って往復移動させる長手方向移動手段と、該長手方向移動手段を前記１対の切削手段とともに溶接ビ−ドの幅方向に移動させる幅方向移動手段と、１対の切削手段を高さ方向に別々に昇降させる昇降手段と、溶接ビ−ド切削中にＵＯＥ鋼管を固定する固定手段とから構成されることを特徴とするＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置。
【請求項３】
前記１対の切削手段のそれぞれに、溶接ビ−ドとＵＯＥ鋼管本体との境界を把握するためのカメラと、溶接ビ−ドの断面形状を測定するための距離計を設け、測定された溶接ビ−ドの平面形状と断面形状に基づいて、前記１対の切削手段の切削パタ−ンを決定するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＵＯＥ鋼管の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、ＵＯＥ鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法および切削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＵＯＥ鋼管（以下、単に鋼管という）のシ−ム部を、内面溶接機および外面溶接機により溶接することにより、鋼管の内外面には溶接ビ−ドが形成されるが、形成された溶接ビ−ドのうち管端部から５００ｍｍ程度の範囲の溶接ビ−ドは、需要家のニ−ズにより、鋼管の内周面または外周面の高さまで（溶接ビ−ドの高さが鋼管の肉厚と同等となるまで）除去する必要がある。
【０００３】
従来、上述したような鋼管管端部の内外面の溶接ビ−ドを切削するときには、次のような方法で行っていた。管内面側の溶接ビ−ドは、回転カッタ−の回転軸を鋼管の管軸に対して交差させることにより、鋼管の内周面の曲率にカッタ−の外周面の曲率を合わせた状態で、カッタ−をビ−ドの長手方向に沿って移動させながら１回のパスで切削する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、鋼管外面側の溶接ビ−ドは、内面側のように鋼管の外周面の曲率にカッタ−の外周面の曲率を合わせることができないので（お互いに凸曲面同士であるため）、人手によりグラインダで除去する。
【０００５】
【特許文献１】
特公平１−６０３６７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の鋼管の管端部の内外面の溶接ビ−ドの切削方法には、特に外面の溶接ビ−ドの切削を、人手によるグラインダで行っているので、生産性の向上を阻害する要因となっているという問題点がある。
【０００７】
このような生産性の向上を阻害する要因を取り除こうとして、内面の溶接ビ−ドの切削と同じように、外面の溶接ビ−ドをカッタ−により切削しようとしても、鋼管の外周面はカッタ−の外周面に対して、凸の曲率を有する曲面であり、外周面の曲率に合わせてカッタ−の外周面を合わせることは不可能であり、切削深さをコントロ−ルすることが難しいので、深く切削しすぎないようにすると、どうしてもビ−ドの余肉（鋼管の肉厚よりも厚い部分）が残ってしまい、後で余肉を人手によりグラインダで除去しなければならない。
【０００８】
また、鋼管の突合せ部がずれた状態で溶接ビ−ドが形成されている場合（オフセット）、鋼管の突合せ部の曲率が鋼管の正規の曲率よりも小さくなっている場合（ピ−キング）および溶接ビ−ド線がまがっている場合には、カッタが母材に食い込まないように、滑らかに溶接ビ−ドを除去しなければならないが、このような操作が難しい。
【０００９】
この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、切削機械により内外面の溶接ビ−ドとも同時に切削することが可能であるため、また上述したオフセット、ピ−キングおよび曲がりにも容易に対応することができるので、生産性を向上させることのできるＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法および切削装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法は、ＵＯＥ鋼管の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、ＵＯＥ鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法において、回転軸の回りに回転する１対の内面用カッタ−および外面用カッタ−を、移動速度を同期させながら前記溶接ビ−ドの長手方向に沿って複数回往復させ、かつ往復の都度前記両方のカッタ−で切削する溶接ビ−ドの位置を、溶接ビ−ドの幅方向にずらしながら切削するものである。
【００１１】
本発明に係るＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法においては、溶接ビ−ドの切削される位置を、溶接ビ−ドの幅方向に複数のゾ−ンに区分し、区分されたゾ−ンをカッタ−が溶接ビ−ドの長手方向に沿って移動し、そのゾ−ンの溶接ビ−ドの切削を行う。そして、一つのゾ−ンの切削が終わったら、カッタ−で切削するゾ−ンを幅方向に一つずらして、前のゾ−ンのときとは反対方向に、カッタが溶接ビ−ドの長手方向に沿って移動し、そのゾ−ンの溶接ビ−ドの切削を行う。
【００１２】
このように、カッタ−が溶接ビ−ドの長手方向に沿って往復し、幅方向に区分されたゾ−ン毎に、溶接ビ−ドの切削を行うので、カッタ−の外周面の曲率を鋼管の内外面の曲率に合わせる必要はない。
【００１３】
したがって、本発明のＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法は、管端部内外面溶接ビ−ドを同時に切削して除去することが可能であるので、作業能率を大幅に向上させることができる。
【００１４】
また、溶接ビ−ドをその幅方向に複数の狭いゾ−ンに区分して切削するので、前述したようなオフセット、ピ−キングおよび溶接ビ−ド線の曲がりが発生していても、容易に切削することができる。
【００１５】
また、本発明に係るＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置は、ＵＯＥ鋼管の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、ＵＯＥ鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置であって、前記ＵＯＥ鋼管の管端部の内面溶接ビ−ドと外面溶接ビ−ドとをそれぞれ切削する１対の切削手段と、該１対の切削手段を同期させながら溶接ビ−ドの長手方向に沿って往復移動させる長手方向移動手段と、該長手方向移動手段を前記１対の切削手段とともに溶接ビ−ドの幅方向に移動させる幅方向移動手段と、１対の切削手段を高さ方向に別々に昇降させる昇降手段と、溶接ビ−ド切削中にＵＯＥ鋼管を固定する固定手段とから構成されるものである。
【００１６】
また、前記１対の切削手段のそれぞれに、溶接ビ−ドとＵＯＥ鋼管本体との境界を把握するためのカメラと、溶接ビ−ドの断面形状を測定するための距離計を設け、測定された溶接ビ−ドの平面形状と断面形状に基づいて、前記１対の切削手段の切削パタ−ンを決定するようにしたものである。
【００１７】
本発明に係るＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置は、管端部内外面溶接ビ−ドを同時に切削することができるので、溶接ビ−ドの切削に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１８】
また、カメラと距離計により、溶接ビ−ドの平面形状と断面形状を把握することができ、それに基づいて最適な切削パタ−ンを決定することができるので、ＵＯＥ鋼管にオフセット、ピ−キングおよび溶接ビ−ドの曲がりが発生していても、切削後にビ−ドの余肉が残らないような切削を、容易に行なうことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明のＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置の説明図であり、（ａ）は切削装置の平面図、（ｂ）は切削装置の側面図、（ｃ）は切削装置の正面図である。
【００２０】
このＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置は、ＵＯＥ鋼管１の管端部内外面に形成された溶接ビ−ドを、ＵＯＥ鋼管の内周面または外周面の高さと同じ高さまで切削して除去するＵＯＥ鋼管１の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置であって、前記ＵＯＥ鋼管１の管端部の内面溶接ビ−ドと外面溶接ビ−ドとをそれぞれ切削する１対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド２および３と、１対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド２および３を同期させながら溶接ビ−ドの長手方向に沿って往復移動させる長手方向移動装置４と、長手方向移動装置４を前記１対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド２および３とともに溶接ビ−ドの幅方向に移動させる幅方向移動装置５と、１対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド２および３を高さ方向に別々に昇降させる昇降装置６と、溶接ビ−ド切削中にＵＯＥ鋼管１を固定する固定装置７とから構成されている。
【００２１】
ＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置を詳述すると、長手方向移動装置４は、１対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド２および３を支持する支持体８と、支持体８と螺合して支持体８を往復動させるためのスクリュ−軸９およびスクリュ−軸９を正逆転させるための電動機１０とから構成されている。
【００２２】
また、幅方向移動装置５は、上記長手方向移動装置４支持する支持体１１と、支持体１１を溶接ビ−ドの幅方向に移動させるためのレ−ル１２と、支持体１１と螺合して支持体１１を溶接ビ−ドの幅方向に往復動させるためのスクリュ−軸１３およびスクリュ−軸１３を正逆転させるための電動機１４とから構成されている。
【００２３】
また、昇降装置６は、前記１対の溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド２および３を支持する支持体８上に垂直に設けられたガイド板１５と、それぞれ切削用カッタ−ヘッド２および３を別々に支持し、ガイド板１５に沿って昇降する昇降体１６および１７と、昇降体１６および１７を別々に昇降させるための電動機１８とから構成されている。
【００２４】
また、固定装置７は、ＵＯＥ鋼管１を下方で支持する支持体１９と、ＵＯＥ鋼管１を上方から押え付けて溶接ビ−ド切削中にＵＯＥ鋼管１が動かないようにする押し付けシリンダ−２０とから構成されている。
【００２５】
この切削装置により、ＵＯＥ鋼管の管端部の内外面溶接ビ−ドを切削するときには、図２の側面図に示すように、ＵＯＥ鋼管１の最下端部に位置させた内外面の溶接ビ−ド２５および２６のビ−ド線に沿って、回転軸が垂直面内でＵＯＥ鋼管１の軸線と交差している回転刃方式の切削用カッタ−２ａおよび３ａを同期させながら往復移動させて切削する。
【００２６】
このとき、図３に示すように、切削用カッタ−２ａ、３ａおよび切削用モ−タ−２ｂ、３ｂとを装着したそれぞれのカッタ−ヘッド２および３の先端には、ＣＣＤカメラ２１、２２と、レ−ザ−距離計２３、２４を取り付け、ＵＯＥ鋼管１の内外面の溶接ビ−ド２５および２６の形状を把握するようにしている。
【００２７】
すなわち、ＣＣＤカメラ２１、２２で撮影された画像を２値化して、図４に示すように、溶接ビ−ド２５または２６とＵＯＥ鋼管１本体との境界（ビ−ドエッジ部、Ａ、Ｂで示す）を明確にし、溶接ビ−ド２５または２６の平面形状を把握する。
【００２８】
また、レ−ザ−距離計２３および２４により、溶接ビ−ド２５または２６の幅方向各位置におけるビ−ドまでの距離を測定し、前記ＣＣＤカメラ２１および２２の撮像によって明確にされたビ−ドエッジ部と対応させて、溶接ビ−ド２５または２６の断面形状が、図５（ａ）に示す正常形状であるのか、図５（ｂ）に示すオフセット形状であるのか、図５（ｃ）に示すピ−キング形状であるのかを把握する。
【００２９】
そして、その結果に基づいて、図６に示すように、切削パタ−ンを決定する。図６（ａ）のように、溶接ビ−ド２５の断面形状が正常な形状と判断された場合には、第１回目の切削を溶接ビ−ド２５の幅方向中心部（切削線２５ａで示す）、第２回目の切削を溶接ビ−ド２５の幅方向中心部から左側の部分（切削線２５ｂで示す）、第３回目の切削を溶接ビ−ド２５の幅方向中心部から右側の部分（切削線２５ｃで示す）となるように行う。この場合の切削量は、いずれの回の切削においても、切削後の最大切削個所が鋼管１本体の肉厚面と同じ高さとなるように調整される。
【００３０】
また、３回の切削ではアンダ−カットが発生したり、切削後の余肉が所定量より大きくなると判断された場合には、切削回数を大きめに変更する。
【００３１】
図６（ｂ）のように、溶接ビ−ド２５の断面形状がオフセット形状と判断された場合には、第１回目の切削を溶接ビ−ド２５の幅方向右側の部分（両側のビ−ドエッジのうちエッジの高さが高い側で、切削線２５ａで示す）、第２回目の切削を溶接ビ−ド２５の幅方向中心部（切削線２５ｂで示す）、第３回目の切削を溶接ビ−ド２５の幅方向中心部から左側の部分（切削線２５ｃで示す）となるように行う。この場合の切削量も、いずれの回の切削においても、切削後の最大切削個所が鋼管１本体の肉厚面と同じ高さとなるように調整される。
【００３２】
図６（ｃ）のように、溶接ビ−ド２５の断面形状がピ−キング形状と判断された場合には、正常な形状の場合と同じように、第１回目の切削を溶接ビ−ド２５の幅方向中心部（切削線２５ａで示す）、第２回目の切削を溶接ビ−ド２５の幅方向中心部から左側の部分（切削線２５ｂで示す）、第３回目の切削を溶接ビ−ド２５の幅方向中心部から右側の部分（切削線２５ｃで示す）となるように行う。この場合の切削量も、いずれの回の切削においても、切削後の最大切削個所が鋼管１本体の肉厚面と同じ高さとなるように調整される。
【００３３】
なお、本発明のＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法においては、溶接ビ−ドの切削を溶接ビ−ドの幅方向に複数のゾ−ンに区分して行うので、１回毎の切削を比較的容易にＵＯＥ鋼管の肉厚に倣って切削することができるので、上述したような溶接ビ−ドの断面形状により、必ずしも切削パタ−ンを変更することはない。
【００３４】
次に本発明の切削装置を使用して、ＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削を行う手順を説明する。図７の切削フロ−図に示すように、
（１）ＵＯＥ鋼管の管端をクランプする（Ｓ１）。
（２）それぞれＣＣＤカメラおよびレ−ザ−距離計を装着した外面および内面溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッドを、管端部から管軸方向（ｘ軸方向）に所定の距離（Ｌｃ）挿入する。（Ｓ２）
（３）外面および内面溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッドがＬｃ移動する間に、管軸方向（ｘ軸方向）の管端も含めた複数個所（ｘ１、ｘ２、ｘ３…）において、ＣＣＤカメラおよびレ−ザ−距離計により、溶接ビ−ドの形状を測定する（Ｓ３）。
（４）上記測定に基づき、管端部の管軸方向（ｘ軸方向）、水平方向（ｙ軸方向）および高さ方向（ｚ軸方向）の位置（ｘ、ｙ、ｚ）と、ｘ軸方向複数箇所における溶接ビ−ドエッジ部の位置｛（ｘ１１、ｙ１１、ｚ１１）、（ｘ１２、ｙ１２、ｚ１２）｝等を認識する（Ｓ４）。
（５）切削回数（溶接ビ−ドの幅方向に何回で切削するか）の初期設定値および上記溶接ビ−ドエッジ部の座標に基づき、切削カッタ−の切削ル−トを作成する（Ｓ５）。
（６）１回目の切削を内面および外面とも管端から開始し、所定の距離を切削する。なお、初期設定切削回数では、切削残部を所定量以下にできない場合や、アンダ−カットが発生する場合には、切削回数を増やす（Ｓ６）。
（７）カッタ−ヘッドを戻す。そして、管端位置を再度測定し、管端位置が所定の量を超えてずれていた場合（切削により鋼管が変形して）には、再度カッタ−ヘッドを挿入して、溶接ビ−ド形状を測定し、切削ル−トの再設定を行う（Ｓ７）。
（８）２回目の切削を開始する（Ｓ８）。
（９）設定された切削回数の切削を繰り返す（Ｓ９）。
【００３５】
本発明のＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法においては、溶接ビ−ドの切削を幅方向に複数に区分して行うので、カッタ−外面の曲率を鋼管１内面の曲率に合わせる必要がないので、従来よりも曲率の小さいカッタ−を使用することができる。したがって、外面溶接ビ−ドの切削もカッタ−を使用することができ、内外面溶接ビ−ドの同時切削が可能であり、切削能率を向上させることができるとともに、溶接ビ−ドの切削で問題となるオフセットやピ−キングにも容易に対応することができる。
【００３６】
また、図８に示すように、溶接ビ−ド２５および２６の平面形状が鋼管の長手方向に曲がっていても、溶接ビ−ドの平面形状に合わせて切削ル−トを曲げる必要はなく、図の点線で示すように、切削位置を幅方向にずらしながら複数回切削すればよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明により、ＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削能率を向上させることができるとともに、溶接ビ−ドの切削で問題となるオフセット、ピ−キングおよび溶接ビ−ドの曲がりにも容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削装置の説明図であり、（ａ）は切削装置の平面図、（ｂ）は切削装置の側面図、（ｃ）は切削装置の正面図である。
【図２】切削用カッタ−により溶接ビ−ドを切削する状態を示す図である。
【図３】切削用カッタ−ヘッドの拡大側面図である。
【図４】画像の２値化により溶接ビ−ドとＵＯＥ鋼管本体との境界を明確にした図である。
【図５】レ−ザ−距離計とＣＣＤカメラとにより明確にされた溶接ビ−ドの断面形状を示す図であり、（ａ）は正常形状（ｂ）はオフセット形状、（ｃ）はピ−キング形状である。
【図６】切削パタ−ンを示す図であり、（ａ）は正常形状（ｂ）はオフセット形状、（ｃ）はピ−キング形状の切削パタ−ンである。
【図７】本発明のＵＯＥ鋼管の管端部内外面溶接ビ−ドの切削方法における切削フロ−を示す図である。
【図８】溶接ビ−ドの平面形状が鋼管の長手方向に曲がっているときの切削パタ−ンを示す図である。
【符号の説明】
１  ＵＯＥ鋼管
２  内面溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド
２ａ  カッタ−
２ｂ  切削用モ−タ−
３  外面溶接ビ−ド切削用カッタ−ヘッド
３ａ  カッタ−
３ｂ  切削用モ−タ−
４  長手方向移動装置
５  幅方向移動装置
６  昇降装置
７  固定装置
８  支持体
９  スクリュ−軸
１０  電動機
１１  支持体
１２  レ−ル
１３  スクリュ−軸
１４  電動機
１５  ガイド板
１６、１７  昇降体
１８  電動機
１９  支持体
２０  押し付けシリンダ−
２１、２２  ＣＣＤカメラ
２３、２４  レ−ザ−距離計
２５  内面溶接ビ−ド
２６  外面溶接ビ−ド
【図１】
2004291192.tif 000003
【図２】
2004291192.tif 000004
【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】
2004291192.tif 000009
【図８】
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