(57)【要約】【課題】バイトを付け替えることなく配管に開先加工を行うことが可能な開先加工用のバイトを提供する。【解決手段】開先加工用のバイト１０は、配管１の内面３を切削する内面加工刃１１と、配管１の外面４を切削する外面加工刃１２と、配管１の端面５を切削する端面加工刃１３と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に開先加工を行うために用いられるバイトであって、
前記配管の内面を切削する内面加工刃と、
前記配管の外面を切削する外面加工刃と、
前記配管の端面を切削する端面加工刃と、
を備える、開先加工用のバイト。
【請求項２】
前記内面加工刃は、
開先加工機に保持される基端部側から当該基端部の反対側となる先端部側に向かうにつれて前記配管の軸線に接近するように傾いた第１切削刃と、
前記第１切削刃よりも前記基端部側に配置され、且つ、前記第１切削刃よりも前記配管の軸線から離れた位置に位置する第２切削刃と、
を含む、請求項１に記載の開先加工用のバイト。
【請求項３】
前記内面加工刃は、前記第２切削刃よりも前記基端部側に配置され、前記先端部側から前記基端部側に向かうにつれて前記配管の軸線に接近するように傾いた逃げ刃をさらに含む、請求項２に記載の開先加工用のバイト。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の開先加工用のバイトと、工具保持部及び配管保持部を有する開先加工機と、を用いて配管に開先加工する開先加工方法であって、
前記工具保持部に前記バイトを保持させる工程と、
前記配管保持部に配管を保持させる工程と、
を備える、開先加工方法。
【請求項５】
前記バイトを前記配管の前記軸線に沿った方向に移動させるとともに、前記バイトを前記配管の内面に沿って周方向に移動させる工程をさらに備える、請求項４に記載の開先加工方法。
【請求項６】
前記配管を保持させる工程に先だって、予め開先加工が施されたマスターゲージを前記配管保持部に保持させる工程と、
前記バイトを前記マスターゲージに対して移動させて、前記バイトを前記マスターゲージに対して位置合わせする工程と、
をさらに備える、請求項４または５に記載の開先加工方法。
【請求項７】
前記開先加工機は、ポータブル開先加工機である、請求項４乃至６のいずれか一項に記載の開先加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、開先加工用のバイト及びこの開先加工用のバイトを用いた開先加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、廃熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）には、数百から数千本の加熱配管が利用され、こられの端部同士を継ぎ溶接して組み立てている。効率よく配管を組み立てるためには自動溶接機が用いられる。自動溶接機が用いられる場合、その前準備として、加熱管端部に開先を形成する。典型的には、ポータブル開先加工機に専用のバイトを取り付け、加熱配管の内面、外面及び端面をそれぞれ切削する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
各面に付与される開先形状は複雑で、高い精度が要求される。このため、加熱配管の内面、外面及び端面のそれぞれに対して別個の専用のバイトを準備して、要求される精度を確保している。しかしながら、各面毎に別個の専用のバイトを付け替える場合、取り付け誤差が発生し加工精度を低減させる要因となる。とりわけ、簡易なポータブル開先加工機を用いる場合、バイトの取り付け誤差が大きくなることから、取り付け誤差を低減させる技術が所望されている。
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、バイトを付け替えることなく配管に開先加工を行うことが可能な開先加工用のバイト及びこのバイトを用いた開先加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施の形態に係る開先加工用のバイトは、軸線をもつ配管に開先加工を行うために用いられるバイトである。本開先加工用のバイトは、前記配管の内面を切削する内面加工刃と、前記配管の外面を切削する外面加工刃と、前記配管の端面を切削する端面加工刃と、を備える。
【０００６】
また、実施の形態に係る開先加工方法は、前記開先加工用のバイトと、工具保持部及び配管保持部を有する開先加工機と、を用いて配管に開先加工する開先加工方法である。開先加工方法は、前記工具保持部に前記バイトを保持させる工程と、前記配管保持部に配管を保持させる工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
実施の形態に係る開先加工用のバイトによれば、内面加工刃、外面加工刃及び端面加工刃を利用して、バイトを付け替えることなく、配管の内面、外面及び端面を切削することが可能となる。このため、バイトの付け替えに伴う取り付け誤差をなくすことができ、開先の加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】開先加工がなされた配管の一例を示す断面図。
【図２】一実施の形態による開先加工用のバイトの一例を示す斜視図。
【図３】図２に示すバイトの側面図。
【図４】図１に示すバイトを開先加工機に取り付けた状態を示す側面図。
【図５】図４において、配管に代わってマスターゲージを開先加工機に取り付けた状態を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。図１乃至図５は、一実施の形態を説明するための図である。
【００１０】
先ず、図１を参照して実施の形態による開先加工用のバイト１０を用いて加工される配管１について説明する。図１は、開先加工がなされた配管１の一例を示す断面図である。図１に示す配管１は、廃熱回収ボイラに利用される加熱配管である。多数の種類の加熱配管１を継ぎ溶接して組み立てることにより、廃熱回収ボイラが施工される。
【００１１】
図１に示す配管１は、中空円筒状の形状をもつ。配管１は、中空空間２に面する内面３と、外方側に面する外面４と、を含んでいる。配管１内の中空空間２を軸線ｒが通り抜けている。図１に示す配管１は、この軸線ｒを中心として回転対称になっている。すなわち、図１に示す例では、軸線ｒは配管１の中心軸と一致する。
【００１２】
加えて、配管１は、軸線ｒの延びる方向における表面をなす端面５を含んでいる。端面５は、軸線ｒの延びる方向からみたときに内面３と外面４との間に渡って延在し、環状の形状を呈している。また、端面５は、平坦な面として形成されている。
【００１３】
本実施の形態において、端面５の周りには、開先構造が付与されている。図１に示す例では、内面３に、拡径領域３ａと、拡径領域３ａから端面５まで延びる平坦領域３ｂとが、形成されている。拡径領域３ａは軸線ｒに沿って端面５に接近するにつれて拡径する一方で、平坦領域３ｂはその径が一定となっている。
【００１４】
加えて、外面４に、外面４の他の部分よりも凹んだ窪み４ａが形成されている。図１に示す例では、窪み４ａは、Ｒ形状が付された曲面領域４ｂと、端面５の反対側から曲面領域４ｂに接続された立上領域４ｃと、を含んでいる。曲面領域４ｂ及び立上領域４ｃは、軸線ｒに沿って端面５から離間するにつれて拡径していく。とりわけ、外面４の窪み４ａは、内面３の平坦領域３ｂよりも軸線ｒに沿った方向の長さが短い。
【００１５】
これら、内面３に形成された拡径領域３ａ及び平坦領域３ｂと、外面４に形成された窪み４ａと、端面５と、によって、開先構造が画定される。
【００１６】
次に、図２及び図３を参照して配管１に開先加工を行うバイト１０について説明する。図２及び図３は、一実施の形態による開先加工用のバイト１０の一例を示す斜視図及び側面図である。なお、以下の説明では、バイト１０において、開先加工機５０に保持される側を基端部１０ａと呼び、当該基端部１０ａの反対側を先端部１０ｂと呼ぶこととする。また、基端部１０ａと先端部１０ｂとを結ぶ方向を第１方向ｄ１とする。この場合、第１方向ｄ１は、バイト１０を開先加工機５０に保持させた状態において、配管１の軸線ｒと平行な方向となる。
【００１７】
図２及び図３に示すバイト１０は、配管１の内面３、外面４及び端面５の各々を切削して、開先構造を付与するよう構成されている。具体的には、バイト１０は、配管１の内面３を切削する内面加工刃１１と、配管１の外面４を切削する外面加工刃１２と、配管１の端面５を切削する端面加工刃１３と、を有している。
【００１８】
図３に示すように、端面加工刃１３は、内面加工刃１１及び外面加工刃１２よりも基端部１０ａ側に位置している。端面加工刃１３の一端から内面加工刃１１が先端部１０ｂ側に向かって延び出しており、端面加工刃１３の他端から外面加工刃１２が先端部１０ｂ側に向かって延び出している。
【００１９】
内面加工刃１１、外面加工刃１２及び端面加工刃１３は、それぞれ、配管１を切削するための刃先を構成する。そして、刃先をなす各加工刃１１〜１３に向かって、テーパ状に逃げ面１０ｃｆが設けられている。
【００２０】
図１及び図３から理解されるように、配管１に開先加工を行う際に、内面加工刃１１は、配管１の中空空間２に挿入される。本実施の形態において、内面加工刃１１は、先端部１０ｂ側から基端部１０ａ側に向かって、第１切削刃１１ａ、第２切削刃１１ｂ及び逃げ刃１１ｃをこの順で含んでいる。このうち、第１切削刃１１ａは、配管１内に挿入された状態において、基端部１０ａ側から先端部１０ｂ側に向かうにつれて配管１の軸線ｒに接近するように傾いている（図４も参照）。第１切削刃１１ａは、第２切削刃１１ｂに先立って、配管１の内面３を切削し、配管１の内面３に前処理を施す。第１切削刃１１ａの傾きは、配管１の内面３の拡径領域３ａの傾きに対応している。
【００２１】
第２切削刃１１ｂは、第１切削刃１１ａよりも基端部１０ａ側に配置されている。第２切削刃１１ｂは、配管１内に挿入された状態において、第１切削刃１１ａよりも配管１の軸線ｒから離れた位置に位置する。第２切削刃１１ｂは、配管１の内面３を所望の形状に切削するために設けられている。すなわち、第２切削刃１１ｂは、第１切削刃１１ａが事前に切削した配管１の内面３を、所望の形状に切削する。第２切削刃１１ｂは、第１方向ｄ１に沿った面となっており、配管１の内面３の平坦領域３ｂを規定する。
【００２２】
逃げ刃１１ｃは、配管１内に挿入された状態において、先端部１０ｂ側から基端部１０ａ側に向かうにつれて配管１の軸線ｒに接近するように傾いている。逃げ刃１１ｃは、第２切削刃１１ｂが配管１の内面３を切削している際に当該内面３から離間して位置する。逃げ刃１１ｃが配管１の内面３から離間して配管１の内面３との接触面積を減らすことで、切削負荷を低減することに寄与する。
【００２３】
一方、外面加工刃１２は、配管１外から当該配管１の外面４を加工する。外面加工刃１２は、Ｒ形状が付された曲刃１２ａと、曲刃１２ａの先端部１０ｂ側の端部に接続された立上刃１２ｂと、を含んでいる。曲刃１２ａは、内面加工刃１１が配管１内に挿入された状態において、第１方向ｄ１に沿って基端部１０ａから離間するにつれて配管１の軸線ｒから離間するように曲がっている。立上刃１２ｂは、内面加工刃１１が配管１内に挿入された状態において、第１方向ｄ１に沿って基端部１０ａから離間するにつれて配管１の軸線ｒから離間するように傾いている。外面加工刃１２の曲刃１２ａは、配管１の曲面領域４ｂに対応する形状になっており、外面加工刃１２の立上刃１２ｂは、配管１の立上領域４ｃに対応する形状になっている。
【００２４】
本実施の形態において、外面加工刃１２が第１方向ｄ１に沿って端面加工刃１３から突出する長さＬ２は、内面加工刃１１が第１方向ｄ１に沿って端面加工刃１３から突出する長さＬ１よりも短い。より詳細には、外面加工刃１２の突出する長さＬ２は、内面加工刃１１の第２切削面１１ｂが第１方向ｄ１に沿って端面加工刃１３から突出する長さＬ３よりも短い。
【００２５】
端面加工刃１３は、配管１外から当該配管１の端面５を加工する。図３に示す例では、端面加工刃１３は、第１方向ｄ１に直交する刃先として形成されている。
【００２６】
次に、バイト１０を保持して配管１に開先加工する開先加工機５０について、図４を参照して説明する。図４は、バイト１０を開先加工機５０に取り付けた状態を示す側面図である。
【００２７】
図４に示す開先加工機５０は、いわゆるポータブル開先加工機であり、持ち運びが容易な点で優れている。開先加工機５０は、配管１を保持する配管保持部５２と、バイト１０を保持する工具保持部５１と、を有している。図４に示す配管保持部５２は、配管１の外面４を挟持するようになっている。
【００２８】
工具保持部５１は、いわゆるチャックとして構成されている。工具保持部５１は、バイト１０の基端部１０ａと先端部１０ｂとを結ぶ第１方向ｄ１が配管１の軸線ｒに平行となるように、バイト１０の基端部１０ａを保持する。工具保持部５１は、回転軸Ｘを中心としてバイト１０と共に回転可能になっていて、バイト１０を回転軸Ｘからずれた位置で保持している。したがって、工具保持部５１の回転に伴い、バイト１０が回転軸Ｘを中心として公転するようになっている。
【００２９】
また、工具保持部５１は、バイト１０を配管１に対して接離させることが可能になっている。さらに、工具保持部５１は、バイト１０を配管１の軸線ｒに直交する方向に移動させることも可能である。
【００３０】
以上のような構成からなるバイト１０と開先加工機５０とを用いて、配管１に開先加工する方法の一例について図５も参照して説明する。図５は、マスターゲージ６０を開先加工機５０に取り付けた状態を示す側面図である。
【００３１】
先ず、図５に示すように、配管１を配管保持部５２に保持させる前に、マスターゲージ６０を開先加工機５０の配管保持部５２に保持させる。ここでいうマスターゲージ６０とは、その端部に目標となる形状の開先が施された指標体をいう。
【００３２】
次に、開先加工機５０の工具保持部５１にバイト１０を遊びを持った状態で取り付ける。続いて、バイト１０をマスターゲージ６０に対して移動させて、マスターゲージ６０の端部に施された開先に対して位置合わせする。そして、この位置合わせした状態で、バイト１０を本締めして工具保持部５１に固定する。マスターゲージ６０の端部に施された開先は高い精度が保証されているため、マスターゲージ６０を用いることにより、バイト１０の位置合わせを高い精度で行うことができる。
【００３３】
次に、バイト１０をマスターゲージ６０から離間させた後、マスターゲージ６０を配管保持部５２から取り外す。そして、図４に示すように、マスターゲージ６０の代わりに、配管１を配管保持部５２に保持させる。この状態で、配管１に開先加工を行っていく。
【００３４】
具体的には、先ず、バイト１０を回転軸Ｘを中心として公転させた状態で、バイト１０を配管１の軸線ｒに沿った方向に移動させ、バイト１０の内面加工刃１１を配管１の中空空間２に進入させる。続いて、バイト１０を配管１の軸線ｒに沿ってさらに送り、内面加工刃１１の第１切削刃１１ａで配管１の内面３を切削していく。上述のように、バイト１０は回転軸Ｘを中心として公転するため、バイト１０は、配管１の内面３に沿って周方向ｄ２に移動して当該内面３を切削していく。
【００３５】
その後、バイト１０を配管１の軸線ｒに沿ってさらに送ると、バイト１０の第２切削刃１１ｂが配管１の内面３に接触する。上述のように、バイト１０の第２切削刃１１ｂは、第１切削刃１１ａよりも配管１の軸線ｒから離れた位置に位置しているため、第２切削刃１１ｂによって、配管１の内面３がさらに切削される。バイト１０をさらに送ると、バイト１０の第２切削刃１１ｂが配管１の内面３をさらに切削し、逃げ刃１１ｃが配管１の内面３と対面する。ただし、逃げ刃１１ｃは、第１切削刃１１ａよりも配管１の軸線ｒに接近するように傾いているため、逃げ刃１１ｃは、配管１の内面３を切削しない。逃げ刃１１ｃが配管１の内面３から離間し当該内面３との接触面積を減らすことで、切削負荷を低減することに寄与する。
【００３６】
バイト１０をさらに送ると、バイト１０の外面加工刃１２が配管１の外面４を切削していく。具体的には、外面加工刃１２の立上刃１２ｂ及び曲刃１２ａが配管１の外面４を切削していく。
【００３７】
その後バイト１０をさらに送ると、バイト１０の端面加工刃１３が配管１の端面５を切削する。
【００３８】
なお、開先加工中において、作業者は、バイト１０を送り操作するためのハンドルから伝わる抵抗や切削音をもとに、工具保持部５１の回転数やバイト１０の送り量を微調整するのがよい。
【００３９】
端面加工刃１３による端面５の切削が終わると、バイト１０を配管１から離間させた後工具保持部５１の回転を停止させる。その後、切屑をエアブロー等で除去し、配管１を配管保持部５２から取り外す。次の配管１を加工する際には、再度マスターゲージ６０に対してバイト１０を位置合わせする工程から始められる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態のバイト１０によれば、配管１の内面３を切削する内面加工刃１１と、配管１の外面４を切削する外面加工刃１２と、配管１の端面５を切削する端面加工刃１３と、を備える。そして、バイト１０を用いて、工具保持部５１にバイト１０を保持させる工程と、配管保持部５２に配管１を保持させる工程と、バイト１０を配管１の軸線ｒに沿った方向に移動させるとともに、バイト１０を配管１の内面３に沿って周方向ｄ２に移動させる工程と、が行われる。このような形態によれば、内面加工刃１１、外面加工刃１２及び端面加工刃１３を利用して、バイト１０を付け替えることなく、配管１の内面３、外面４及び端面５を切削することが可能となる。このため、バイト１０の付け替えに伴う取り付け誤差をなくすことができ、開先の加工精度を向上させることができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、内面加工刃１１は、開先加工機５０に保持される基端部１０ａ側から当該基端部１０ａの反対側となる先端部１０ｂ側に向かうにつれて配管１の軸線ｒに接近するように傾いた第１切削刃１１ａと、第１切削刃１１ａよりも基端部１０ａ側に配置され、且つ、第１切削刃１１ａよりも配管１の軸線ｒから離れた位置に位置する第２切削刃１１ｂと、を含む。このような形態によれば、第１切削刃１１ａが配管１の内面３を切削した後、第２切削刃１１ｂが第１切削刃１１ａによって切削された配管１の内面３をさらに切削する。この場合、第２切削刃１１ｂが配管１の内面３を切削する量を抑えることができることから、第２切削刃１１ｂが配管１の内面３を切削する際に生じる切削抵抗を低減させることができる。この結果、配管１の内面３を精度よく加工することが可能となる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、内面加工刃１１は、第２切削刃１１ｂよりも基端部１０ａ側に配置され、先端部１０ｂ側から基端部１０ａ側に向かうにつれて配管１の軸線ｒに接近するように傾いた逃げ刃１１ｃをさらに含む。逃げ刃１１ｃは、第２切削刃１１ｂが配管１の内面３を切削している際に当該内面３から離間する。このため、内面加工刃１１と配管１の内面３との接触面積を減らすことができ、切削負荷を低減することに寄与する。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、配管１を保持させる工程に先だって、予め開先加工が施されたマスターゲージ６０を配管保持部５２に保持させる工程と、バイト１０をマスターゲージ６０に対して移動させて、バイト１０をマスターゲージ６０に対して位置合わせする工程と、をさらに備える。バイト１０をマスターゲージ６０に対して位置合わせすることにより、バイト１０の位置合わせを高い精度で行うことができる。この結果、開先の加工精度を向上させることができる。また、次の配管１を加工する前に、マスターゲージ６０に対してバイト１０の位置合わせを行うことで、バイト１０による切削加工の繰り返し精度を補償することも可能となる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、開先加工機５０は、ポータブル開先加工機である。この場合、バイト１０の取り付け誤差が大きくなる傾向となる。このため、本実施の形態によるバイト１０及びマスターゲージ６０を用いてバイト１０の取り付け誤差を低減することができれば、なおさら都合がよい。
【００４５】
なお、実施の形態は例示であり、発明の範囲はそれに限定されない。
【符号の説明】
【００４６】
１…  配管、  ２…  中空空間、  ３…  内面、  ３ａ…  拡径領域、  ３ｂ…  平坦領域、  ４…  外面、  ４ａ…  窪み、  ４ｂ…  曲面領域、  ４ｃ…  立上領域、  ５…  端面、  ｒ…  軸線、  １０…  バイト、  １０ａ…  基端部、  １０ｂ…  先端部、  １１…  内面加工刃、  １１ａ…  第１切削刃、  １１ｂ…  第２切削刃、  １１ｃ…  逃げ刃、  １２…  外面加工刃、  １２ａ…  曲刃、  １２ｂ…  立上刃、  １３…  端面加工刃、  ５０…  開先加工機、  ５１…  工具保持部、  ５２…  配管保持部、  ６０…  マスターゲージ、  ｄ１…  第１方向、  ｄ２…  周方向
【図１】
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【図２】
2016117138.tif 000004
【図３】
2016117138.tif 000005
【図４】
2016117138.tif 000006
【図５】
2016117138.tif 000007