(57)【要約】【課題】管体の端部のフランジ端面を高精度に研削できる可搬性に優れた研削装置を提供する。【解決手段】研削装置１は、管体５０に挿入されて径方向に拡縮する先端部３を有し、この先端部３が拡張して管体５０の内周面に圧接されることにより管体５０に固定される軸体４と、この軸体４に対し軸受スリーブ５を介してフランジ端面５１ａに向けて圧縮コイルバネ９で付勢されながら一体的に軸回転する歯車６及び砥石円盤７と、を備えており、砥石円盤７の端面７ａに形成された砥石部７ｂが、圧縮コイルバネ９の付勢力によりフランジ端面５１ａに圧接されながら軸回転する。【選択図】      図１
2005001060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管体の端部のフランジ端面を研削する研削装置において、
前記管体に挿入されて径方向に拡縮する先端部を有し、この先端部が拡張して前記管体の内周面に圧接されることにより前記管体に固定される軸体と、
この軸体に対し前記フランジ端面に向けてバネ体で付勢されながら軸回転するとともに、前記バネ体の付勢力により前記フランジ端面に圧接される砥石部を有する回転体と、
を備えたことを特徴とする研削装置。
【請求項２】
前記先端部が弾性変形可能な球状体であって、前記軸体の軸心には、前記先端部内で先細りとなる貫通孔が形成され、この貫通孔内で進退する棒体が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
【請求項３】
前記砥石部が前記回転体の端面における内周縁から外周縁にかけて複数延在しており、これらの前記各砥石部は内周縁から外周縁へいく従い円周方向に拡幅していることを特徴とする請求項１又は２に記載の研削装置。
【請求項４】
前記各砥石部が前記回転体の軸心に対して放射状に延在していることを特徴とする請求項３に記載の研削装置。
【請求項５】
前記軸体には、圧搾気体を流通する流通孔が形成されており、この流通孔は、前記回転体の端面における内周縁に向けて開口していることを特徴とする請求項３又は４に記載の研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々のプラントの配管として用いられる管体における端部のフランジ端面を研削する研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、管体同士の継手となるフランジにおいては、プラントの稼動中に配管から搬送流体が漏れ出さないように、相互の連結面となるフランジ端面に対して高精度の平面度が要求される。そのため、管体のフランジ端面には、プラントの敷設前に研削加工が施される。特に、フランジが管体と一体成形されたものではなく、もともと別体に成形された両者が溶接によって一体化されたものである場合には、溶接時の熱影響によりフランジそのものが変形してフランジ端面が歪む（０．１〜０．３ｍｍ程度）ことから、研削加工は欠かせない。
【０００３】
管体のフランジ端面を研削するための従来の研削装置としては、いわゆる平面研削盤がある。この研削装置は、大きくは、管体を水平又は鉛直に支持する支持台と、この支持台に支持された管体のフランジ端面に押し付けられながら回転する砥石円盤と、を備えており、砥石円盤の外周面又は端面によってフランジ端面を研削するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３１４３０３号公報（第２−３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際にプラントを敷設する際には、敷設場所において管体同士の位置を微調整する場合があり、この場合、改めてフランジ端面の研削加工が必要となる。また、プラントの敷設後には、長期間の稼動に伴ってフランジ端面の平面度が徐々に悪化していく（特に、溶接によってフランジが一体化された管体においては、残留応力の解放により経時的な変形が生じるため、フランジ端面の平面度の悪化が著しい）ことから、メンテナンス補修にて適宜管体同士を分解し、改めてフランジ端面の研削加工が必要となる。
【０００６】
しかし、上記した従来の研削装置は、そもそもプラント敷設場所に搬送される前の素材段階の管体を研削対象としているため、一般には素材メーカの工場内に製造ラインの一部として据え付けられているものであり、しかも大型であることから、可搬性には決して優れたものではない。従って、従来の研削装置は、上記したプラント敷設時の微調整やメンテナンス補修といったプラント敷設場所での研削加工に対しては不向きであり、効率よく対処することが困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、管体の端部のフランジ端面を高精度に研削できる可搬性に優れた研削装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による研削装置は、管体の端部のフランジ端面を研削する研削装置において、前記管体に挿入されて径方向に拡縮する先端部を有し、この先端部が拡張して前記管体の内周面に圧接されることにより前記管体に固定される軸体と、この軸体に対し前記フランジ端面に向けてバネ体で付勢されながら軸回転するとともに、前記バネ体の付勢力により前記フランジ端面に圧接される砥石部を有する回転体と、を備えている。
【０００９】
これにより、フランジ端面を研削する際は、管体に挿入した軸体の先端部の拡張により管体に対して軸体すなわち研削装置が固定され、この軸体に対して回転体の砥石部がバネ体の付勢力で管体のフランジ端面に押し付けられながら軸回転する。こうして砥石部によりフランジ端面が均一に研削される。一方、研削が終った後は、軸体の先端部の収縮により管体に対する軸体すなわち研削装置の固定が解除され、回転体を含む研削装置が管体から取り外される。こうして取り外された研削装置は、小型であることから簡単に持ち運ぶことができる。
【００１０】
ここで、軸体の先端部の拡縮機構に関する実用性に適した構成としては、前記先端部が弾性変形可能な球状体であって、前記軸体の軸心には、前記先端部内で先細りとなる貫通孔が形成され、この貫通孔内で進退する棒体が設けられていることが好ましい。これにより、先端部そのものは、棒体を貫通孔における先端部内の先細り部まで進出させることで弾性的に拡張して、その表面が管体の内周面に均等に圧接され、一方、棒体を先細り部から退出させることで初期状態に収縮せられる。
【００１１】
また、研削が繰り返されるにつれて砥石部は徐々に磨耗していくが、この磨耗はフランジ端面の研削精度に反映するため、局部的に磨耗が進行しないよう均一に磨耗していくことが重要である。これを考慮して、前記砥石部が前記回転体の端面における内周縁から外周縁にかけて複数延在しており、これらの前記各砥石部は内周縁から外周縁へいく従い円周方向に拡幅していることが好ましい。これにより、各砥石部の外周縁側は、内周縁側と比較して、フランジ端面の多くの研削領域を負担する様相（研削領域は円周長すなわち径に比例）となるが、これを円周方向に幅広い砥石領域で負担して磨耗を抑えることが可能となるため、各砥石部全体としてはほぼ均一な磨耗となる。
【００１２】
より好適には、各砥石部における円周方向の砥石領域の幅が径に比例していると、各砥石部全体としては均一な磨耗となるため、これを踏まえ、前記各砥石部が前記回転体の軸心に対して放射状に延在しているとよい。
【００１３】
また、研削により生じた切粉が砥石部に堆積すると、研削されるフランジ端面の品位低下を招くおそれがある。そこで、この切粉を砥石部から吹き飛ばして除去する目的で、前記軸体には、圧搾気体を流通する流通孔が形成されており、この流通孔は、前記回転体の端面における内周縁に向けて開口していることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。先ず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態である研削装置の縦断面図であって、同図（ａ）は非研削時の状態を示し、同図（ｂ）は研削時の状態を示している。図２はその研削装置における砥石円盤の平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面に相当する研削装置の要部を示す拡大縦断面図である。なお、図中で同じ名称の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。後述する第２実施形態においても同様とする。
【００１５】
図１に示すように、研削装置１は、例えば管体５０の端部に溶接によって一体化されたフランジ５１のフランジ端面５１ａを研削するものとして好適であり、大きくは、軸部２及び先端部３よりなる軸体４と、この軸体４の軸部２に同軸状に挿嵌された軸受スリーブ５と、この軸受スリーブ５に同軸状に挿嵌された歯車６と、同じく軸受スリーブ５に同軸状に挿嵌され、歯車６における軸体４の先端部３側に位置する端面にボルト等により固定された砥石円盤７と、軸体４の先端部３及び砥石円盤７の端面７ａを開放する開口を有したケース８と、軸受スリーブ５を軸体４の先端部３側に向けて付勢するバネ体である圧縮コイルバネ９と、歯車６を軸回転駆動させるための駆動モータ１０と、を備えている。
【００１６】
より具体的には、軸体４は、弾性変形可能な樹脂等で成形されており、その先端部３は、研削対象となる管体５０の内径よりも若干小さい径の表面を有する球体状になっている。また、軸体４の軸心には、軸部２から先端部３に貫通し、先端部３内で先細りとなるテーパ状の先細り部１１ａを有する貫通孔１１が形成され、この貫通孔１１内で軸方向に摺動しながら進退可能な棒体１２が設けられている。これにより、先端部３そのものは、棒体１２を貫通孔１１の先細り部１１ａまで進出させることで軸体４の軸心に対し弾性的に径方向に拡張し、一方、棒体１２を先細り部１１ａから退出させることで初期状態に収縮せられる。更に、軸体４は、ナット１３によってケース８と一体的に固定されている。
【００１７】
軸受スリーブ５は、軸体４の先端部３側に向けて圧縮コイルバネ９の付勢力を受けながら、軸体４の軸部２に沿って軸方向の移動が可能に支持されており、また、歯車６とともに砥石円盤７の軸方向の移動を拘束しつつこれらを回転可能に支持している。つまり、歯車６及び砥石円盤７は、一体の回転体となって、軸受スリーブ５を介して圧縮コイルバネ９の付勢力を受けつつ、軸受スリーブ５回りに回転するようになっている。なお、圧縮コイルバネ９の付勢力の調整は、軸体４の軸部２に螺合した調整用ナット１４によってなされる。
【００１８】
砥石円盤７の端面７ａ、すなわち軸体４の先端部３側に位置する面には、図２及び図３に示すように、管体５０のフランジ端面５１ａを研削するための砥石部７ｂが形成されている。この砥石部７ｂは、例えば均質に接着されたダイヤモンド砥粒よりなり、その砥石部７ｂの形成領域（以下、「砥石領域」と記すことがある）は、端面７ａにおける内周縁から外周縁にかけて放射状に複数延在し、各砥石部７ｂにおける円周方向の幅が径に比例する状態となっている（図２中のハッチング部参照）。つまり、各砥石部７ｂは、内周縁から外周縁へいく従い円周方向に拡幅している。
【００１９】
このように砥石部７ｂを形成した理由について、以下に述べておく。一般に、研削が繰り返されるにつれて砥石部７ｂは徐々に磨耗していくが、この磨耗はフランジ端面５１ａの研削精度に反映するため、局部的に磨耗が進行しないよう均一に磨耗していくことが重要である。しかし、各砥石部７ｂの外周縁側は、内周縁側と比較して、径に比例する円周長が長く、フランジ端面５１ａの多くの研削領域を負担する様相となるため、一見磨耗が激しいといえる。そこで、各砥石部７ｂの外周縁側では、内周縁側よりも円周方向に拡幅し、この幅広い砥石領域でフランジ端面５１ａの多く研削領域を負担することで磨耗を抑え、これにより各砥石部７ｂ全体としては局部的な磨耗は生じずにほぼ均一な磨耗となるわけである。そうすると、結果としてフランジ端面５１ａの研削精度の維持につながる。特に、本実施形態では、各砥石部７ｂにおける円周方向の砥石領域の幅が径に比例する状態となるため、各砥石部７ｂ全体としては均等に研削領域を負担できて均一な磨耗となり、より高い研削精度でフランジ端面５１ａを研削できる。
【００２０】
図１に戻って説明を続ける。駆動モータ１０は、一般的な小型のモータが適用され、ケース８の外面に支持ブロック１５を介してボルト等によって固定されている。この駆動モータ１０の主軸１６は、ケース８に固定された一対の軸受１７により円滑な軸回転ができるよう支持されながら、ケース８を貫通しており、その先端のピニオンギア１８が歯車６に噛合している。その主軸１６の中段である各軸受１７の間にはカラー１９が挿嵌されて固定されており、このカラー１９が各軸受１７の間で移動が規制されることにより、主軸１８の抜けが防止されている。
【００２１】
このように研削装置１そのものは、従来の研削装置と比較して格段に小型であり、そのため、プラント敷設場所へも簡単に持ち運ぶことができ、可搬性に優れたものであるといえる。
【００２２】
引き続き、このような構成の研削装置１による研削手順について、図１を参照しながら説明する。先ず初期状態では、図１（ａ）に示すように、棒体１２が貫通孔１１の先細り部１１ａから退出した状態にあり、軸体４の先端部３が管体５０の内径よりも若干小さい径に収縮している。また、軸受スリーブ５とともに歯車６及び砥石円盤７が、軸体４の先端部３側に向けて圧縮コイルバネ９で付勢された状態となっている。なお、この状態で研削装置１の持ち運びがなされる。
【００２３】
管体５０のフランジ端面５１ａを研削する際は、図１（ｂ）に示すように、研削装置１における軸体４の先端部３を管体５０に挿入しながら、圧縮コイルバネ９の付勢力に抗して砥石円盤７の端面７ａに存する砥石部７ｂをフランジ端面５１ａに押し付ける。この状態で、棒体１２を貫通孔１１の先細り部１１ａまで進出させる。そうすると、軸体４の先端部３が弾性的に径方向に拡張して管体５０の内周面に圧接され、これにより、軸体４すなわち研削装置１が管体５０に対し固定される。一方この状態で、砥石部７ｂが圧縮コイルバネ９の付勢力でフランジ端面５１ａに圧接されている。
【００２４】
続いて、駆動モータ１０が駆動されてその主軸１６のピニオンギア１８が軸回転し、このピニオンギア１８に噛合した歯車６とともに砥石円盤７が、軸受スリーブ５すなわち軸体４に対して軸回転する。そうすると、砥石円盤７の砥石部７ｂがフランジ端面５１ａに圧接されながら軸回転するため、この砥石部７ｂによりフランジ端面５１ａが均一に研削されていく。ここで、管体５０に対する研削装置１の固定用として、軸体４の先端部３が管体５０の内周面に圧接されているが、これは結果として管体５０内を閉塞するという状況を生み、これにより、研削によって生じた切粉が管体５０内に不用意に進入することはなく、管体５０内の汚損が防止される。
【００２５】
研削が終った後は、棒体１２を貫通孔１１の先細り部１１ａから退出させて、軸体４の先端部３を収縮させる。これにより、管体５０に対する軸体４すなわち研削装置１の固定が解除される。そして、研削装置１が管体５０から取り外され完了する。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態について、図４を参照しながら説明する。図４は第２実施形態である研削装置の要部を示す拡大縦断面図である。本第２実施形態の特徴は、第１実施形態の研削装置１において、研削により生じた切粉を砥石部７ｂから積極的に除去するよう図った点にある。何故ならば、切粉が砥石部７ｂに堆積すると、研削されるフランジ端面５１ａの品位低下を招くおそれがあるからである。
【００２７】
そこで、図４に示すように、軸体４には、軸部２から先端部３に貫通し、圧搾空気等の圧搾気体を流通する流通孔２０が形成されている。この流通孔２０は、その一端２０ａが、砥石円盤７の端面７ａにおける内周縁に向けて開口しており（図４では先端部３に開口部が設けられている）、他端が不図示の圧搾気体供給ポンプに接続されている。
【００２８】
このような構成によれば、研削中、圧搾気体供給ポンプから供給された圧搾気体は、流通孔２０を経てその一端２０ａから吐出され、砥石円盤７の端面７ａにおける内周縁から各砥石部７ｂ間に導入される。そして、この導入された圧搾気体は、各砥石部７ｂ間を経て端面７ａの外周縁から外部へ排出される（図４中の実線矢印参照）。従って、各砥石部７ｂ間に存する切粉は、導入された圧搾気体により吹き飛ばされて外部へ除去されるため、砥石部７ｂへの切粉の堆積はほとんどなく、研削されるフランジ端面５１ａの品位低下が防止される。
【００２９】
その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、砥石円盤７の端面７ａに形成された各砥石部７ｂの砥石領域は、内周縁から外周縁へいくに従い円周方向に拡幅している限り、図５に示すように、軸心に対し渦巻状に形成されてもよい。更に、圧縮コイルバネ９に代えて、皿バネのようなバネ体を適用しても構わない。
【００３０】
また、軸体４は、その先端部３が少なくとも径方向に拡縮すれば上記の機能を発揮できるため、剛性を考慮すると、金属等で成形した軸部２に樹脂等で成形した先端部３を接着して一体化させたものであってもよい。更に、先端部３の形状は、径方向に拡張して管体５０の内周面に圧接するようになる限り、基部の径が軸部２よりも大きくて先端にいくに従い縮径するような、例えば円錐台状のものであっても構わない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の研削装置によれば、管体の端部のフランジ端面を研削する研削装置において、前記管体に挿入されて径方向に拡縮する先端部を有し、この先端部が拡張して前記管体の内周面に圧接されることにより前記管体に固定される軸体と、この軸体に対し前記フランジ端面に向けてバネ体で付勢されながら軸回転するとともに、前記バネ体の付勢力により前記フランジ端面に圧接される砥石部を有する回転体と、を備えているので、フランジ端面を研削する際は、管体に挿入した軸体の先端部の拡張により管体に対して軸体すなわち研削装置が固定され、この軸体に対して回転体の砥石部がバネ体の付勢力で管体のフランジ端面に押し付けられながら軸回転することが可能となり、砥石部によりフランジ端面を均一に研削することができる。しかも、回転体を含む研削装置そのものは小型であることから、研削が終った後は、軸体の先端部の収縮により管体に対する軸体すなわち研削装置の固定が解除されて管体から取り外され、簡単に持ち運ぶことができる。
【００３２】
ここで、前記先端部が弾性変形可能な球状体であって、前記軸体の軸心には、前記先端部内で先細りとなる貫通孔が形成され、この貫通孔内で進退する棒体が設けられていると、先端部そのものは、棒体を貫通孔における先端部内の先細り部まで進出させることで弾性的に拡張して、その表面が管体の内周面に均等に圧接され、一方、棒体を先細り部から退出させることで初期状態に収縮せられるので、実用性に適した軸体の先端部の拡縮機構を得ることができる。
【００３３】
また、前記砥石部が前記回転体の端面における内周縁から外周縁にかけて複数延在しており、これらの前記各砥石部は内周縁から外周縁へいく従い円周方向に拡幅していると、研削が繰り返されるにつれて砥石部は徐々に磨耗していくが、各砥石部の外周縁側は、内周縁側と比較して、フランジ端面の多くの研削領域を円周方向に幅広い砥石領域で負担することが可能となるため、各砥石部全体としては局部的な磨耗は生じずにほぼ均一な磨耗となり、結果としてフランジ端面の研削精度の維持につながる。
【００３４】
ここで、前記各砥石部が前記回転体の軸心に対して放射状に延在していると、各砥石部における円周方向の砥石領域の幅が径に比例する状態となるため、各砥石部全体としては均等に研削領域を負担できて均一な磨耗となり、結果としてフランジ端面のより高い研削精度の維持につながる。
【００３５】
また、前記軸体には、圧搾気体を流通する流通孔が形成されており、この流通孔は、前記回転体の端面における内周縁に向けて開口していると、研削により生じた切粉は、砥石部の内周縁から導入された圧搾空気により吹き飛ばされて外周縁から外部へ除去されるため、砥石部への切粉の堆積はほとんどなく、研削されるフランジ端面の品位低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である研削装置の縦断面図である。
【図２】第１実施形態の研削装置における砥石円盤の平面図である。
【図３】第１実施形態の研削装置の要部を示す拡大縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態である研削装置の要部を示す拡大縦断面図である。
【図５】本発明の研削装置における砥石円盤の別例を示す平面図である。
【符号の説明】
１    研削装置
２    軸部
３    先端部
４    軸体
５    軸受スリーブ
６    歯車
７    砥石円盤
７ｂ    砥石部
８    ケース
９    圧縮コイルバネ
１０    駆動モータ
１１    貫通孔
１１ａ    先細り部
１２    棒体
１６    主軸
１８    ピニオンギア
２０    流通孔
５０    管体
５１    フランジ
５１ａ    フランジ端面
【図１】
2005001060.tif 000003
【図２】
2005001060.tif 000004
【図３】
2005001060.tif 000005
【図４】
2005001060.tif 000006
【図５】
2005001060.tif 000007