(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管製造ラインで製造し切断された鋼管を所定の長さに仕上げるための鋼管端面加工装置であって、前記加工装置の鋼管端面加工機の前段に設けられる鋼管クランプ装置が、管軸方向の前後２個所で管軸に直角な４方向から鋼管に向かって進退駆動される首振機構付きのＶ字型クランプピースを備え、前記前後２個所の鋼管クランプ装置のうち少なくとも一部は進退駆動体を直列に複数備え、前記前後２箇所のクランプ装置各々において、Ｖ字型クランプピースが管軸方向にずらして相互に干渉を避けるように配置されたことを特徴とする鋼管端面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はミルで製造し切断された鋼管を所定の長さに仕上げるための鋼管端面加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９により鋼管端面加工装置の全体を説明する。１は加工される鋼管、２は鋼管１を紙面と直角方向に横向きに順送りする支持区画、３は支持区画２内において左右に自由回転する複数の鋼管支持ローラ列よりなり鋼管１に係合し移動させるように駆動される鋼管押込み及び引出用のアライニングロール、４はアライニングロール３の右端に設けた鋼管端面加工装置である。鋼管端面加工装置４は同じ構成のものがアライニングロール３の左端にも設けられている。
【０００３】
鋼管端面加工装置４は、支持区画２に面して配置された鋼管クランプ装置６と、鋼管１の端に接するように可動に設けられたストッパ７と、鋼管１の端に対向して設けられた端面加工機８とで構成されている。
また、クランプ装置６には鋼管１の端部近くを管軸方向の前後２個所でクランプする２個のクランプピース４４が設備されている。
【０００４】
この各クランプピース４４は、従来、図１０、図１１で示すように架台４０上の定位置で自由回転するピニオン４１にラックギヤ４２部で係合し架台４０上を駆動用シリンダ４５で対向移動する支持台４３上の対向面に固定装着され、各クランプピース４４はそれぞれ２個の凹円形クランプ面を備え、４個の凹円形クランプ面が４点で鋼管１と接触するように設けられている。
【０００５】
鋼管１の端面加工は、鋼管１がアライニングロール３により端面加工装置４側へ押し込まれ、ストッパ７に接した位置で鋼管１の管軸方向の前後２個所がクランプピース４４でクランプされる。
ストッパ７が鋼管１から側部へ離れ、端面加工機８が前進し鋼管１の端を所定の開先及び平面形状に切削加工して後退し、クランプピース４４をアンクランプして、鋼管１をアライニングロール３により支持区画２側へ引戻す方法で鋼管の両端が順に所定の長さに加工される。
【０００６】
ところが、この端面加工装置４による鋼管１の両端の切削加工中に頻繁にビビリが発生し、製品の加工不良を生じていた。そしてこの原因は、クランプピース４４と鋼管１との接触不良によるものであることが明らかになった。すなわち、鋼管１は真円で真直のように見えるが、実際は真円でなく、また真直でない場合が多く、特にシームレス鋼管は変形量が大きい。
このため鋼管１の断面変形や曲がりにより鋼管１とクランプピース４４との接触不良を生じていると推論し、感圧紙によりその接触状態をチェックした。図１２は鋼管１とクランプピース４４との接触状態を感圧紙を用いて測定した場合の一例である。
【０００７】
図１２ではクランプピース４４の鋼管クランプ状態を支持区画２の入側を左側周面、出側を右側周面として左右に展開して示し、感圧紙で検出した接触部を斜線マーク４６で示している。この場合は鋼管１の端部の直径と変形と曲がりのために４個のクランプピース４４のうち対角位置の２個のクランプピース４４が２点で鋼管１と接触し、他の２個のクランプピース４４は鋼管１と接触していない状態であった。
【０００８】
このような状態は鋼管１の端部の直径と真円度と真直度に応じて様々に発生し、クランプピース４４が鋼管１と接触しない状態を生じると、鋼管１の拘束が不十分となり切削力が加わる時に鋼管１にビビリが生じることが判った。
また、凹円形のクランプピース４４は鋼管サイズ変更の都度、クランプピース４４の交換を要し、稼働率が上げられないという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の鋼管端面加工装置が前記した問題点を有していた点に鑑み、端面加工を施す鋼管をクランプによって強固に拘束して加工不良を生じさせず、且つ、鋼管サイズが変わっても鋼管を迅速にクランプにより拘束でき、稼働率の良い端面加工ができる鋼管端面加工装置を提供することを課題としている。
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、鋼管製造ラインで製造し切断された鋼管を所定の長さに仕上げるための鋼管端面加工装置であって、前記加工装置の鋼管端面加工機の前段に設けられる鋼管クランプ装置が、管軸方向の前後２個所で管軸に直角な４方向から鋼管に向かって進退駆動される首振機構付きのＶ字型クランプピースを備え、前記前後２個所の鋼管クランプ装置のうち少なくとも一部は進退駆動体を直列に複数備え、前記前後２箇所のクランプ装置各々において、Ｖ字型クランプピースが管軸方向にずらして相互に干渉を避けるように配置された鋼管端面加工装置を提供する。
【００１１】
以上の構成をもつ本発明の鋼管端面加工装置によれば、鋼管クランプ装置は、首振機構付きのＶ字型クランプピースが管軸に直角な４方向から鋼管に向かって進退駆動される構成となっているので、４個のＶ字型クランプピースの各々は鋼管の変形や曲がりに関わらず鋼管と確実に、そのＶ字型テーパ面で２点接触する。この状態で４個のＶ字型クランプピースで拘束された鋼管は大きな切削力が作用されても十分に拘束が保たれる。
【００１３】
また、前記した前後２箇所のクランプ装置各々において、Ｖ字型クランプピースが管軸方向にずらして相互に干渉を避けるように配置された構成とすることで、鋼管のまわりの各Ｖ字型クランプピースは互いの干渉を避けた配置となり、小径の鋼管をクランプする場合も各Ｖ字型クランプピースは互いの干渉なしに鋼管をクランプできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による鋼管端面加工装置を図１〜図７に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。図１において、１６はこの実施例による鋼管端面加工装置用のクランプ装置、１６ａ、１６ｂはクランプ装置１６を構成する管軸方向の端面加工機８に向かって前後２個所に設けたクランプユニットである。この他の要素は図９の従来装置と同様であり、図９と同一の符号で示している。以下１６ａを前側クランプユニット、１６ｂを後側クランプユニットと呼ぶ。
【００１９】
図２及び図３において、１７は前後２個の前側クランプユニット１６ａ、後側クランプユニット１６ｂを装着するベースフレーム上のハウジングである。前後２個の前側クランプユニット１６ａ、後側クランプユニット１６ｂは、それぞれＶ字形のテーパ面を有する二股のＶ字型クランプピース１８を備え、鋼管１に対しＸ字状に直角４方向から４個のＶ字型クランプピース１８を進退移動させるようにハウジング１７内に設けられている。
【００２０】
前側クランプユニット１６ａの下側は、Ｖ字型クランプピース１８との間に中間アーム１９ａと所要の定ストローク油圧シリンダ２０を挟んでスクリュージャッキ２２を接続して構成している。
後側クランプユニット１６ｂの下側は、Ｖ字型クランプピース１８を中間アーム１９ａと所要の定ストローク油圧シリンダ２０と調整用の短ストローク油圧シリンダ２１を挟んでスクリュウジャッキ２２と接続して構成している。
【００２１】
なお、前側クランプユニット１６ａの上側と後側クランプユニット１６ｂの上側は、中間アーム１９ｂを挟んでＶ字型クランプピース１８を長ストローク油圧シリンダ２３と直列接続している。
また、前側クランプユニット１６ａと後側クランプユニット１６ｂは、配置を交換し前後を逆に配置して設けることも可能である。
【００２２】
図４〜図６において、各Ｖ字型クランプピース１８は二股に構成され、その二股先端部をＶ字形のテーパ面に形成し且つ下面を円弧面に形成しており、Ｖ字型クランプピース１８は、この下面の円弧面を中間アーム１９の先端取付部２４上の円弧面ガイド２５に接し、円弧面沿いに移動自在に円弧面ガイド２５側と揺動ボルト２６及びナット２７で結合し、首振機構付きの構成として装着している。また、図６において、円弧面ガイド２５の中間凹部には各Ｖ字型クランプピース１８の下部内面と離着係合する４個の小型のクランプピース固定用油圧シリンダ２８を内蔵しＶ字型クランプピース１８を横スライドした位置で固定できるようにしている。
【００２３】
また、図５のように直角４方向の隣接する各Ｖ字型クランプピース１８は相互に二股部で干渉を避けるように配置することで、小径の鋼管１の場合にもＶ字型クランプピース１８が相互干渉しないでクランプできるようにしている。なお、このＶ字型クランプピース１８の構成は特開平７−１６４２３７等が示す公知のものを使用している。
【００２４】
図７において、Ｖ字型クランプピース１８進退駆動用の定ストローク油圧シリンダ２０、調整用の短ストローク油圧シリンダ２１、長ストローク油圧シリンダ２３、クランプピース固定用油圧シリンダ２８、及びストッパ７のためのストッパ操作用油圧シリンダ２９は、それぞれ電磁弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅを通して圧油源及びタンクに管路接続されており、電磁弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅと各シリンダ２０、２１、２３、２８、２９との間の管路にはそれぞれ流量制御弁３１とパイロットチェック弁３２が設けられている。
【００２５】
以上の構成をもつ本実施形態による鋼管端面加工装置において、前側クランプユニット１６ａ及び後側クランプユニット１６ｂの各油圧シリンダ２０、２１、２３、２８、２９は図７の制御系の電磁弁３０ａ〜３０ｅの切換えと流量制御弁３１の操作で制御される。スクリュウジャッキ２２は、予め鋼管１の直径により所定のストロークに位置決めされる。
ストッパ７のストッパ操作用油圧シリンダ２９による操作でストッパ７を端面加工機８前の鋼管進入位置へ送り出した状態のもとで、鋼管１をアライニングロール３の駆動により端面加工機８側へ押込み、ストッパ７に当たった位置で停止させる。
【００２６】
次いで鋼管１の管軸方向の端部２個所を、前側クランプユニット１６ａと後側クランプユニット１６ｂによりクランプする。すなわち、先ず前側クランプユニット１６ａ及び後側クランプユニット１６ｂの下側の定ストローク油圧シリンダ２０を伸ばし下側のＶ字型クランプピース１８を上昇させる。次に前側クランプユニット１６ａの上側の長ストローク油圧シリンダ２３を伸ばし、前側の上にあるＶ字型クランプピース１８を下降する。
【００２７】
このとき、前側クランプユニット１６ａは、定ストローク油圧シリンダ２０及びスクリュウジャッキ２２による押上力と長ストローク油圧シリンダ２３による押下力で４個のＶ字型クランプピース１８のＶ形テーパ面で鋼管１を挟み込む。鋼管１の真円度や真直度の不良のためにＶ形テーパ面が鋼管１に片当たりしたときには、Ｖ字型クランプピース１８が横向きに押されて円弧面ガイド２５沿いに首振り式にスライドし、この作用で４個のＶ字型クランプピース１８のＶ形テーパ面全てが鋼管１面に２点接触する状態になる。
【００２８】
次に後側クランプユニット１６ｂの上側の長ストローク油圧シリンダ２３の伸ばし駆動で上側のＶ字型クランプピース１８を下降させ、次いで下側の短ストローク油圧シリンダ２１の伸ばし駆動で下側のＶ字型クランプピース１８を上昇させる。
この操作で、下側２個のＶ字型クランプピース１８が調整用の短ストロ−ク油圧シリンダ２１のストローク分だけ余分に押出されて鋼管１を上側２個及び下側２個のＶ字型クランプピース１８のＶ形テーパ面で強く挟み、片当たりした場合はＶ字型クランプピース１８が円弧面ガイド２５に沿い首振り式にスライドし、この作用で４個のＶ字型クランプピース１８全部が鋼管１面にＶ形テーパ面で２点接触する状態になる。
【００２９】
そして、このとき前側・後側各４個のＶ字型クランプピース１８が、鋼管１の変形、曲がりに関わらず鋼管１面に確実にＶ形テーパ面で２点接触する状態になる。
この状態で、円弧面ガイド２５に内蔵するクランプピース固定用油圧シリンダ２８を伸ばし駆動することで鋼管１のクランプ状態が維持される。またこの状態で切削が開始され、大きな切削力がＶ字型クランプピース１８に作用しても図７の制御系のパイロットチェック弁３２によって切削力に対向でき、鋼管１が確実に保持される。
【００３０】
ストッパ操作用油圧シリンダ２９の縮め駆動でストッパ７を脇位置へ後退させたのち、端面加工機８を前進させ、鋼管１端部を所定の開先及び平面等の形状に切削し、元位置へ後退させ、前側クランプユニット１６ａ及び後側クランプユニット１６ｂを開き、アライニングロール３の逆駆動で鋼管１をクランプ装置１６から引出し、鋼管１を出側へ順送りし、再び同様な端面加工を繰り返す。
なお、前側クランプユニット１６ａ、後側クランプユニット１６ｂの上側の長ストローク油圧シリンダ２３は、センサーを使用しクランプとアンクランプ間のストロークを小さくするように制御することにより、４個のＶ字型クランプピース１８が鋼管１に当たる時間差が減少して鋼管１を容易にクランプ可能になる。
【００３１】
図８は前側クランプユニット１６ａ、後側クランプユニット１６ｂで変形や曲がりのある通常の鋼管１をクランプし、そのクランプ状態を感圧紙を用いて計測した一例であり、計測されたＶ字型クランプピース１８と鋼管１との接触部を斜線マーク３６で示している。
図８に示されるように、鋼管１の変形や曲がりに関わらず、直角方向に対向する８個のＶ字型クランプピース１８の１６個のＶ形テーパ面が接触部３６で鋼管１にそれぞれ接触し確実に鋼管１をクランプできる。
【００３２】
この構成のクランプ装置を鋼管の端面加工装置に組込むことによって、以下の効果が得られる。
鋼管サイズが変わっても、Ｖ字型クランプピース１８の交換が不要になる。また、各Ｖ字型クランプピース１８の首振り機構と、後側クランプユニット１６ｂのＶ字型クランプピース１８を直列２段配列シリンダで駆動する機構により、鋼管の直径が所定置より異なっていても、また変形や曲がりのある鋼管の場合でも、管軸方向の前後２個所を合計１６点で確実にクランプでき、重切削をしてもビビリが発生しない。
【００３３】
管軸方向の前後２個所のクランプユニット１６ａ、１６ｂの駆動用油圧系にパイロットチェック弁３２を備えることによりクランプ力が確実にキープされ、切削中に大きな切削力が鋼管に作用してもビビリが発生しない。
この結果、平坦な切削面が得られ、製品不良率が減少し、鋼管端面加工装置の稼動率が大幅に改善される。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、鋼管製造ラインで製造し切断された鋼管を所定の長さに仕上げるための鋼管端面加工装置において、前記加工装置の鋼管端面加工機の前段に設けられる鋼管クランプ装置が、管軸方向の前後２個所で直角４方向から鋼管に向かって進退駆動される首振機構付きのＶ字型クランプピースを備えて構成された鋼管端面加工装置を提供する。
【００３５】
以上の構成をもつ本発明の鋼管端面加工装置における鋼管クランプ装置は、首振機構付きのＶ字型クランプピースが直角４方向から鋼管に向かって進退駆動される構成となっているので、４個のＶ字型クランプピースの各々は鋼管の変形や曲がりに関わらず鋼管に確実に、そのＶ字型テーパ面で２点接触できる。
このように４個のＶ字型クランプピースで拘束された鋼管は、大きな切削力が作用されても十分に拘束が保たれる。
【００３６】
また、本発明は、前記した構成の鋼管端面加工装置において、前記鋼管クランプ装置の前記前後の２箇所の各Ｖ字型クランプピースが互いに異なる直角４方向から鋼管に向かって進退駆動されるように構成された鋼管端面加工装置を提供する。
【００３７】
このように、前後２箇所の各Ｖ字型クランプピースを互いに異なる直角４方向から鋼管に向かって進退駆動する構成とすることで、鋼管のまわりの各Ｖ字型クランプピースは互いの干渉を避けた配置となり、クランプする鋼管が小径の場合も各Ｖ字型クランプピースは互いの干渉なしに鋼管をクランプできる。
【００３８】
更にまた、本発明は、前記した構成の鋼管端面加工装置において、前記鋼管クランプ装置の各Ｖ字型クランプピースが、定ストローク油圧シリンダで鋼管に向かって進退駆動され、そのうちの全数あるいは一部のＶ字型クランプピースが更に前記定ストローク油圧シリンダと直列に設けた短ストローク油圧シリンダで進退駆動されるように構成された鋼管端面加工装置を提供する。
【００３９】
このように、鋼管クランプ装置の少なくともその一部のＶ字型クランプピースを定ストローク油圧シリンダと、これに直列に設けた短ストローク油圧シリンダで進退駆動される２段駆動方式に構成することにより、鋼管をＶ字型クランプピースで拘束するときは、先ず定ストローク油圧シリンダで移動されたＶ字型クランプピースが鋼管に２点接触した状態となり、次いで短ストローク油圧シリンダで、各Ｖ字型クランプピースのＶ字型テーパ面で２点接触された鋼管をしっかりと固定することができる。
また、この２段駆動方式とすることで、鋼管の直径が所定値より異なっていたり変形や曲がりがあっても確実にクランプ可能となる。
【００４０】
更に、本発明は、上記した２段駆動方式とした鋼管端面加工装置において、前記鋼管クランプ装置の各油圧シリンダの油圧制御系にパイロットチェック弁が設けられている鋼管端面加工装置を提供する。
このように鋼管クランプ装置の各油圧シリンダの油圧制御系にパイロットチェック弁を設けた構成とすることにより、鋼管に強い切削力が作用しても、そのパイロットチェック弁により、その切削力に対向して鋼管を確実に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による鋼管端面加工装置の全体側面図。
【図２】図１のII−II視図。
【図３】図２のIII−III矢視図。
【図４】図２のlV部の拡大説明図。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視図。
【図６】図５のVl−Vl矢視図。
【図７】図１〜図３及び図６で示す装置の油圧回路図。
【図８】本発明の実施の形態による装置の鋼管クランプ時のクランプ状態を感圧紙を用いて計測した展開図。
【図９】鋼管端面加工装置の全体側面図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視図。
【図１１】図１０の平面図。
【図１２】従来の装置による鋼管クランプ時のクランプ状態を感圧紙を用いて計測した展開図。
【符号の説明】
１        鋼管
２        支持区画
３        アライニングロール
４        鋼管端面加工装置
７        ストッパ
８        端面加工機
１６      クランプ装置
１６ａ    前側クランプユニット
１６ｂ    後側クランプユニット
１７      ハウジング
１８      Ｖ字型クランプピース
１９ａ    中間ブーム
１９ｂ    中間ブーム
２０      定ストローク油圧シリンダ
２１      短ストローク油圧シリンダ
２２      スクリュウジャッキ
２３      長ストローク油圧シリンダ
２４      先端取付部
２５      円弧面ガイド
２６      揺動ボルト
２７      ナット
２８      クランプピース固定用油圧シリンダ
２９      ストッパ操作用油圧シリンダ
３０ａ    電磁弁
３０ｂ    電磁弁
３０ｃ    電磁弁
３０ｄ    電磁弁
３０ｅ    電磁弁
３１      流量制御弁
３２      パイロットチェック弁
３６      クランクピースと鋼管の接触箇所
【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】
0004859300.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004859300.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0004859300.tif 000013