(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部にカッターを備え、その手前側に、管素材の内周面に摺接してカッターを管素材と同心状に案内する案内手段を備えたヘッド本体軸を、これに連結される駆動軸によって回転させつつ軸方向に引っ張るように駆動することにより、管素材の内周面を切削加工するようになっているボーリングヘッドにおいて、該ボーリングヘッドの後端側に、前記駆動軸の先端ねじ部を螺合して一体回転可能に連結されるねじ穴が形成され、前記案内手段は、ヘッド本体軸に嵌装され、弾性力によって径方向に拡縮可能で外周面に中高状の環状膨出部を形成した円筒状ガイド部材からなり、且つ前記円筒状ガイド部材は、ヘッド本体軸に軸方向一定範囲内で移動可能に嵌装されてなることを特徴とするボーリングヘッド。
【請求項２】
前記円筒状ガイド部材には、軸方向に延びる切欠溝を周方向に一定間隔おきに形成してなることを特徴とする請求項１に記載のボーリングヘッド。
【請求項３】
前記円筒状ガイド部材を、軸受部材を介してヘッド本体軸に取り付けてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のボーリングヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管素材の内周面を切削加工するのに使用されるボーリングヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば化学プラントに使用される配管材には、遠心鋳造によって形成された鋳鋼管があるが、このような鋳鋼管の素材は、内周面が凹凸状を呈しているため、仕上げ加工する必要がある。また、遠心鋳造による鋳鋼管は、直線度が悪く、曲がりを生じているものが多いことから、その管素材の内周面を仕上げ加工するのに、普通のボーリングヘッドを使用したのでは、肉厚の薄い部分と厚い部分とが生じ、つまり偏肉が生じて不適格な管材となる。従って、そのような曲がりのある管素材の内周面を仕上げ切削加工するのに適したボーリングヘッドとして、従来、図５に示すようなものが使用されている。
【０００３】
即ち、このボーリングヘッドは、先端部にカッター２を備え、その手前側に、管素材Ｗの内周面Ｗｏに摺接してカッター１を管素材Ｗと同心状に案内する案内手段３を備えたヘッド本体軸１を、これに連動連結される駆動軸６によって回転させつつ軸方向に引っ張るように駆動することにより、管素材Ｗが曲がっていても、案内手段１３がその曲がった管素材Ｗと同心状にカッター１を案内して、偏肉のない適正な孔加工が行えるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のボーリングヘッドでは、案内手段３は、周方向一定間隔に配置した半径方向に平行移動可能な複数のガイド片４を圧縮コイルバネ５によって常時外向き半径方向に突出付勢させ、これら複数のガイド片４を管素材Ｗの内周面Ｗｏに追従させることによって、カッター１を管素材Ｗと同心状に案内する構成となっているから、案内手段３の構造が複雑化し、その部品点数が非常に多くなって、製作コストが高くつき、また上記の構成からヘッド本体軸１の長さがどうしても長くなり、使用中にヘッド本体軸１が折損することがあった。また、このボーリングヘッドは、各ガイド片４の変位幅（半径方向移動範囲）が小さいため、管素材の内周面に対する追従性が悪かった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑み、案内手段の構造が極めて簡素で、部品点数が少なく、安価に製作できると共に、ヘッド本体軸の長さを短くできて軸強度を高めることができ、更に管素材の内周面に対する追従性の良好なボーリングヘッドを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、先端部にカッター１２を備え、その手前側に、管素材Ｗの内周面Ｗｏに摺接してカッター１２を管素材Ｗと同心状に案内する案内手段１３を備えたヘッド本体軸１１を、これに連結される駆動軸２６によって回転させつつ軸方向に引っ張るように駆動することにより、管素材Ｗの内周面Ｗｏを切削加工するようになっているボーリングヘッドにおいて、該ボーリングヘッド１０の後端側に、前記駆動軸２６の先端ねじ部２６ａを螺合して一体回転可能に連結されるねじ穴９が形成され、前記案内手段１３は、ヘッド本体軸１１に嵌装され、弾性力によって径方向に拡縮可能で外周面に中高状の環状膨出部１５を形成した円筒状ガイド部材１４からなり、且つ前記円筒状ガイド部材１４は、ヘッド本体軸１１に軸方向一定範囲内で移動可能に嵌装されてなることを特徴とする。
【０００７】
請求項２は、請求項１に記載のボーリングヘッドにおいて、前記円筒状ガイド部材１４には、軸方向に延びる切欠溝１８を周方向に一定間隔おきに形成してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項３は、請求項１又は２に記載のボーリングヘッドにおいて、前記円筒状ガイド部材１４を、軸受部材１６を介してヘッド本体軸１１に取り付けてなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るボーリングヘッド１０を示す縦断面図である。このボーリングヘッド１０はヘッド本体軸１１を有し、このヘッド本体軸１１には先端部にカッター１２が装備され、このカッター１２の手前側には、管素材Ｗの内周面Ｗｏに摺接してカッター１２を管素材Ｗと同心状に案内する案内手段１３が設けられている。また、ヘッド本体軸１１の後端部は径大に形成されていて、この後端径大部１１ａに駆動軸連結用のねじ穴９が穿設されている。尚、ヘッド本体軸１１は、カッター１２が装備される側を先端側、駆動軸連結用ねじ穴９が形成される側を後端側とする。
【００１１】
案内手段１３は、図１に示すように、ヘッド本体軸１１に嵌装され、弾性力によって半径方向に拡縮可能なバネ鋼製の円筒状ガイド部材１４からなるもので、この円筒状ガイド部材１４は、支持円筒部１４ｂと、この支持円筒部１４ｂと同軸一体に形成されたガイド部材本体１４ａとによって形成され、ガイド部材本体１４ａは、その外周面の軸方向中央部が中高状に膨出して環状膨出部１５を形成している。尚、環状膨出部１５の外径は、図１から分かるように、カッター１２の外径よりも小さい。
【００１２】
上記円筒状ガイド部材１４は、ヘッド本体軸１１に回転可能に嵌合される円筒状のメタル軸受１６（軸受部材）を介してヘッド本体軸１１に取り付けられるもので、この円筒状ガイド部材１４の支持円筒部１４ｂが円筒状メタル軸受１６に外嵌されて複数の固定ピン１７で一体的に固定されている。従って、円筒状ガイド部材１４をヘッド本体軸１１に取り付けるには、メタル軸受１６をヘッド本体軸１１に嵌合させればよい。
【００１３】
尚、上記メタル軸受１６は、円筒状ガイド部材１４をヘッド本体軸１１に対し回転可能に取り付けるための軸受部材であるから、ヘッド本体軸１１の径が比較的大きい場合には、このようなメタル軸受１６に代えて、ボールベアリング等の普通の軸受を使用することができる。
【００１４】
また円筒状ガイド部材１４には、図２に示すように、ガイド部材本体１４ａの後端から切り込まれて当該本体１４ａの軸方向全長に延びる切欠溝１８が周方向に一定間隔おきに（例えば周方向に６０度や９０度の間隔で）形成されている。これらの切欠溝１８によって、円筒状ガイド部材１４の半径方向拡縮機能が有効に発揮される。また、この切欠溝１８の溝幅や円筒状ガイド部材１４の厚みを変えることにより、円筒状ガイド部材１４の弾性力を変えて、拡縮幅を変えることができる。
【００１５】
図１において、１９及び２０はヘッド本体軸１１上に固定される固定リングで、両固定リング１９，２０の間に案内手段１３としての円筒状ガイド部材１４が配置され、両固定リング１０，２０間の距離Ｎは、メタル軸受１６とこれに固定された円筒状ガイド部材１４との結合体の軸方向長さＬよりも若干長くなるように設定されていて、上記結合体がヘッド本体軸１１上で一定範囲（Ｎ−Ｌ）だけ移動できるようになっている。このように円筒状ガイド部材１４をヘッド本体軸１１に軸方向に一定範囲内移動可能に取り付けることにより、このガイド部材１４の拡縮作用を有効に行わせることができる。尚、ボーリングヘッド使用時には、円筒状ガイド部材１４が管素材内周面Ｗｏとの接触摩擦力で加工方向と反対方向に引き戻されるから、メタル軸受１６の先端面が固定リング２０に当接した状態となる。
【００１６】
図３の（Ａ）はカッター１２の縦断面図、（Ｂ）は同カッター１２を（Ａ）の右側から見た端面図である。この図から分かるように、カッター１２は略多角形状の取付台２１を有し、この取付台２１の後端側周縁部に切削刃（チップ）２２が固着されている。この図において、２３はカッター１２をヘッド本体軸１１の先端部に嵌合する嵌合孔であり、２４はヘッド本体軸１１の先端側角軸部１１ｃ（図１参照）に嵌合してヘッド本体軸１１に対するカッター１２の回転を阻止するための角孔である。
【００１７】
上記のような構成よりなるボーリングヘッド１０を組み立てるには、ヘッド本体軸１１の後端側に固定リング１９を嵌合して、このリング１９を径大部１１ａの先端に形成される段部１１ｏに当接させた状態で固定した後、メタル軸受１６と円筒状ガイド部材１４との結合体をヘッド本体軸１１に嵌合し、更に固定リング２０を嵌合して所定位置に固定した後、カッター１２をヘッド本体軸１１の先端側に嵌合して固定リング２０に当接させた状態で、ヘッド本体軸１１の先端ねじ部１１ｂに締付ナット２５を螺合して締め付けることにより、カッター１２をヘッド本体軸１１の先端部に一体回転可能に固定する。
【００１８】
こうして組み立てたボーリングヘッド１０を使用して、管素材Ｗの内周面Ｗｏを仕上げ切削加工（孔仕上げ加工）するにあたっては、図４に示すように、管素材Ｗ内の所定位置にセットされたボーリングヘッド１０の後端側ねじ穴９にボーリング装置の駆動軸２６の先端ねじ部２６ａを螺合して一体回転可能に連結し、しかして駆動軸２６の引っ張り操作によって、加工を開始する。
【００１９】
即ち、図４に示すように、ボーリング装置の駆動軸２６を、所定方向に回転しつつ図中の白抜き矢印で示す軸方向に引っ張るように駆動しながら、ボーリングヘッド１０先端部のカッター１２によって、管素材Ｗの内周面Ｗｏを切削加工する。この際、ボーリングヘッド１０と管素材内周面Ｗｏとの隙間に切削油２７を供給する。この切削油２７の供給方向はボーリングヘッド１０の移動（引っ張り）方向と逆になる。図４において、２８はカッター１２によって切削された管素材Ｗの切屑を示す。
【００２０】
上記のようなボーリングヘッド１０による管素材Ｗの仕上げ切削加工に際し、管素材Ｗが曲がっている時は、案内手段１３が、その曲がった管素材Ｗと同心状にカッター１を案内するから、切削された管素材Ｗの内周面Ｗｓは、偏肉のない一様肉厚の孔を形成することができる。
【００２１】
しかして、このボーリングヘッド１０では、案内手段１３が、弾性力によって径方向に拡縮可能なバネ鋼製の円筒状ガイド部材１４からなるものであって、ガイド部材１４自体が強力なバネを形成しているから、径方向の拡縮幅（変形幅）が広くて、管素材内周面Ｗｏの凹凸に対する追従性が良く、つまり追従の範囲が広くなり、管素材Ｗの内径（下孔径）に例えば３９ｍｍから４４ｍｍまで５ｍｍものばらつきがあるような場合でも的確に追従して、カッター１２を管素材Ｗと同心状に確実に案内することができる。また、この円筒状ガイド部材１４は、外周面に中高状の環状膨出部１５を形成していて、この環状膨出部１５が管素材内周面Ｗｏに対してほとんど線接触の状態で接触するから、管素材内周面Ｗｏとの摩擦抵抗が少なく、駆動軸２６に過負荷がかかることが少ない。
【００２２】
また、円筒状ガイド部材１４には軸方向に延びる切欠溝１８が周方向に一定間隔おいて複数形成されているから、半径方向拡縮機能を有効に発揮して、管素材Ｗの内周面Ｗｏに対する追従性を良好ならしめ、また、この切欠溝１８の溝幅や円筒状ガイド部材１４の厚みを変えることにより、円筒状ガイド部材１４の弾性力を変えて、その径方向拡縮幅を所望に変えることができることになる。
【００２３】
そして、上記のような円筒状ガイド部材１４をカッター１２の手前側でヘッド本体軸１１に嵌装するだけで案内手段１３を構成できるから、構造が複雑で部品点数が非常に多く、しかもそれらの多数の構成部品を軸方向に長く配設して構成される従来のボーリングヘッドに比べ、ヘッド本体軸１１の長さを極力短くすることができ、その結果としてヘッド本体軸１１を太く、頑強なものにすることができる。このようにヘッド本体軸１１を短くて太い頑強な軸強度の大なる構造にすることができるから、ヘッド本体軸１１が折損するようなことがなく、また加工精度を向上でき、面粗度も良好となる上に、ヘッド本体軸１１の回転速度を従来のボーリングヘッドのヘッド本体軸より大幅にアップさせることができ、それによって切削効率の向上を図ることができる。また、案内手段１３を構成する円筒状ガイド部材１４がきわめて単純な構造で、案内手段１３の構成部品点数がこの円筒状ガイド部材１４とこれを取付けるメタル軸受１６との２つでよいから、製作組立てが容易で、ボーリングヘッド１０のコストを安くできる。
【００２４】
また、案内手段１３を構成する円筒状ガイド部材１４は、メタル軸受１６を介してヘッド本体軸１１に取り付けているから、このガイド部材１４がヘッド本体軸１１と一体には回転せず、従って管素材内周面Ｗｏに対する円筒状ガイド部材１４の接触摩擦を少なくし、このガイド部材１４の磨耗損傷を軽減できる。また、円筒状ガイド部材１４をヘッド本体軸１１に直接取り付けることもできるが、そうするとガイド部材１４のヘッド本体軸１１との取付部分が磨耗するため、メタル軸受１６を介装することにより、ガイド部材１４の磨耗損傷を防止できる。勿論、メタル軸受１６が磨耗損傷した時は、取り替えることができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明のボーリングヘッドによれば、案内手段が、弾性力によって径方向に拡縮可能な円筒状ガイド部材からなるもので、このガイド部材自体がバネを形成しているから、径方向の拡縮幅が広くて、管素材内周面の凹凸に対する追従性が良く、追従の範囲が広くなり、管素材の内径に可成りのばらつきがある場合でも的確に追従して、カッターを管素材と同心状に確実に案内することができる。また、円筒状ガイド部材は、外周面に中高状の環状膨出部を形成していて、この環状膨出部が管素材の内周面に対してほとんど線接触の状態で接触するから、管素材内周面との摩擦抵抗が少なく、駆動軸に過負荷がかかることが少ない。
【００２６】
上記のように円筒状ガイド部材をカッターの手前側に嵌装するだけで案内手段を構成できるから、構造が複雑で部品点数が非常に多く、しかもそれらの多数の構成部品を軸方向に長く配設して構成される従来のボーリングヘッドに比べて、ヘッド本体軸の長さを極力短くでき、その結果としてヘッド本体軸を太く、頑強なものにすることができ、それによりヘッド本体軸が折損するおそれがなく、加工精度も向上できる。また、そのようにヘッド本体軸を短くて太い頑強な軸強度の大なる構造にすることができるから、ヘッド本体軸の回転速度をアップさせることができて、切削効率の向上を図ることができる。そしてまた、円筒状ガイド部材がきわめて単純な構造であって、案内手段の構成部品がこの円筒状ガイド部材の１個であるから、従来のボーリングヘッドに比べて製作が容易となり、ボーリングヘッドのコストを安くできる。
又、このボーリングヘッドの後端側に、前記駆動軸の先端ねじ部を螺合して一体回転可能に連結されるねじ穴が形成されてなるため、前記駆動軸を、所定方向に回転しつつ軸方向に引っ張るように駆動することによって、ボーリングヘッド先端部のカッターによって、管素材の内周面を効率的に切削加工することができる。
更に又、円筒状ガイド部材をヘッド本体軸に軸方向一定範囲内で移動可能に取り付けるようになっているため、ガイド部材の拡縮作用を有効に行わせることができる。
【００２７】
請求項２に記載のように、円筒状ガイド部材に、軸方向に延びる切欠溝を周方向に一定間隔おきに形成することにより、半径方向拡縮機能を有効に発揮して、管素材の内周面に対する追従性を良好ならしめ、またこの切欠溝の溝幅を変えることにより、円筒状ガイド部材の弾性力を変えて、その径方向拡縮幅（追従範囲）を所望に変えることができる。
【００２８】
請求項３に記載のように、円筒状ガイド部材を、軸受部材を介してヘッド本体軸に取り付けるようにすれば、ガイド部材がヘッド本体軸と一体には回転せず、従って管素材内周面に対する円筒状ガイド部材の接触摩擦を少なくし、このガイド部材の磨耗損傷を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るボーリングヘッドを示す縦断面図である。
【図２】  本発明に係るボーリングヘッドの案内手段を構成する円筒状ガイド部材の拡大縦断面図である。
【図３】  （Ａ）はカッターの縦断面図、（Ｂ）は同カッターを（Ａ）の右側から見た端面図である。
【図４】  本発明のボーリングヘッドの使用状態を示す縦断面図である。
【図５】  従来のボーリングヘッドを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０            ボーリングヘッド
１１            ヘッド本体軸
１２            カッター
１３            案内手段
１４            円筒状ガイド部材
１５            環状膨出部
１６            メタル軸受（軸受部材）
１８            切欠溝
Ｗ              管素材
Ｗｏ            管素材の内周面
【図１】
0004851666.tif 000002
【図２】
0004851666.tif 000003
【図３】
0004851666.tif 000004
【図４】
0004851666.tif 000005
【図５】
0004851666.tif 000006