(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプの端面を平滑に開先加工するにあたり、パイプの開先加工端面側を非加工端より下方にして傾斜を保ち、パイプの非加工端側からガスを流しながら、開先加工端面を平滑に開先加工盤にて開先加工をすることを特徴とするパイプ端面の開先加工方法。
【請求項２】
パイプを振動させながら開先加工することを特徴とする請求項１記載のパイプの開先加工方法。
【請求項３】
パイプの加工端面を平滑に開先加工するための開先加工機を、パイプの加工端面を装着する先端開先加工部を上方に向けて傾斜して配設してなるとともに、パイプへのガス供給設備を設けてなることを特徴とするパイプ端面の開先加工装置。
【請求項４】
開先加工機を傾斜度が可変になるよう盤に設置されてなる請求項３記載のパイプ端面の開先加工装置。
【請求項５】
開先加工機を水平に盤上に固定してなるとともに、該盤が開先加工部を上方に位置するよう傾斜可能な傾斜装置を備えている請求項３記載のパイプ端面の開先加工装置。
【請求項６】
加工するパイプを振動せしめる振動装置を付設してなる請求項３乃至請求項５のうちのいずれか１項に記載のパイプ端面の開先加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管等のパイプの継ぎ手部の継ぎ手部端面の加工方法及びその加工装置に関するもので、特に塵埃、パーテイクルの侵入を嫌う半導体工業の設備配管に好適なパイプ端面の開先加工方法及びその装置である。
【０００２】
【従来の技術】
配管設備において、分岐部、備品接続部、連続延長部等においては、パイプの端面を適宜接続して設備していた。そしてそのパイプの接続方法として一般にジョイントを使用した物理的な方法や、溶接による接続方法が多く用いられている。しかるにいずれの接続方法においても、これらパイプの接続継ぎ手部での漏洩を防止し、気密性を良好に保持するためには接続するパイプの各端面をそれぞれ平滑に研磨切削加工することが要求される。
【０００３】
そして上記パイプ接続継ぎ手部の端面を平滑に加工する加工方法として、▲１▼グラインダー等で代表される研磨による方法、▲２▼バイト刃の如き金属刃をパイプ端面に当接して回転させて機械的な切削方法で開先加工装置として良く知られている。上記方法のうち▲１▼研磨による方法では発生する研磨微粉末や、砥石微粉がパイプに付着し排除が困難であるばかりか、研磨による熱の発生でパイプの品質を変質する不都合があり、特に厳しい清浄度、材よりの脱ガス忌避、及び強度の保持が望まれる半導体設備の配管の加工処理としては好ましくなく、一般に▲２▼機械的切削開先加工装置が採用されている。
【０００４】
従来用いられているこの種の開先加工装置として図３にその一例を図示して説明する。この開先加工装置１は、開先加工機２を磐石な固定盤３に固定具４、４により、その軸が盤面に沿って水平に固定されているものである。そして開先加工機２は、その先端（図中左側）に開先加工部５そして基部に向けて（図中右側に沿って）駆動部６を介して操作部７が一体にして連接されている。開先加工部５にはパイプＰを着脱可能に固定するための固定機構８が尖端部に配され、複数の支柱９、９に支持され駆動部６に連結固定されている。
【０００５】
駆動部６には電動あるいは気体駆動のモーター１０が配されていてその回転軸は、その尖端が前記開先加工部５の固定機構８の支柱９、９に囲まれた空間に、固定される被加工パイプＰの軸と平行に延びて突出する切削刃配設回転体１１に連結されている。なお、１２は切削刃回転体１１に着脱可能に装着する切削刃、１３は切削刃１２が被加工パイプの加工端面ＰＡに適切に当接するよう回転体１１の位置を軸方向に調節する位置調節用ノブである。また操作部７にはモータを駆動するためのスイッチ１４と電源あるいは高圧空気の如き駆動源１５が配設されている。
【０００６】
上記した如き装置にてパイプ継ぎ手部の端面ＰＡを開先加工する場合、加工するパイプＰをその加工端面ＰＡを回転体１１に相対するようにパイプの軸が加工機２の軸と平行になるようして固定機構８により緊締して開先加工機２の加工部に固定し、ついで回転体１１に加工するパイプに適する切削刃１２を装着した後にスイッチ１４を入れてモーター１０を駆動し回転体１１を回動させる。そして回転体１１を回動させながら位置調節用ノブ１３を操作し、回転体１１に装着した切削刃１２がパイプＰの加工端面ＰＡに噛むこと無く適切に当接し平滑に切削していることを確認しながら回転体１１の位置を移動調節して駆動し開先加工するものである。この結果、被加工のパイプＰが磐石な固定盤３に軸方向に沿って水平に固定された開先加工機２に装着されて加工されるので、加工端面ＰＡの平滑度は、極めて良好である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の開先加工装置では前記した通り加工端面の平滑度は極めて良好な結果が得られるが、被加工パイプを水平に保持して装着して開先加工処理するので切削片がパイプの内部、特に開先加工した端面ＰＡ近傍の内壁に残余する。このため加工処理後に気体噴射、液体洗浄等により切削片、切り粉等の排除を行っていたが手間が掛かるばかりか、一度付着した切削片は充分に満足し得る排除は困難であった。それ故、特に塵埃の侵入によるパーテイクルが大きな問題となる、半導体製品製造設備等の設備配管には不都合であった。
【０００８】
本発明は、以上の如き不都合を解消し、パイプの継ぎ手部端面の平滑度を得る開先加工処理をその平滑度を良好に保持して実施し得るとともに、加工処理による切り粉、切削片のパイプ内への侵入、残留を防止し、半導体製品製造設備の配管にも適切に採用可能なパイプ継ぎ手部端面の開先加工方法と装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため本発明は、  パイプの端面を平滑に開先加工するにあたり、パイプの開先加工端面側を非加工端より下方にして傾斜を保ち、パイプの非加工端側からガスを流しながら、開先加工端面を平滑に開先加工盤にて開先加工をすることを特徴とするパイプ端面の開先加工方法であり、そして上記加工するにあたり、 パイプを振動させながら開先加工することを特徴とするパイプの開先加工方法である。
【００１０】
更に上記方法を行うための装置として、パイプの加工端面を平滑に開先加工するための開先加工機を、パイプの加工端面を装着する先端開先加工部を上方に向けて傾斜して配設してなるとともに、パイプへのガス供給設備を設けてなることを特徴とするパイプ端面の開先加工装置であり、そして上記開先加工装置で開先加工機をその傾斜度が可変になるよう盤に設置されてなるパイプ端面の開先加工装置であり、また一方上記開先加工装置で開先加工機を水平に盤上に固定してなるとともに、該盤が開先加工部を上方に位置するよう傾斜可能な傾斜装置を備えているパイプ端面の開先加工装置である。
【００１１】
そして更に上記各開先加工装置のいずれかが、加工するパイプを振動せしめる振動装置を付設してなるパイプ端面の開先加工装置としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の方法一例を説明する本発明の装置概略図である。なお、図３で図示したと同一の符号は同一構造を示し、詳細な説明は省略する。本発明の開先加工装置２１は、固定盤３に開先加工機２をその軸が固定盤３の面と水平（平行）に保持して固定具４、４によって固定している。そしてこの開先加工機２を固定した前記固定盤３は、該盤３に固定した開先加工機２の操作部７側の端部に設けたヒンジ２２を介して支持台２３に回動自在に軸支されている。
【００１３】
一方固定盤３の固定した開先加工機２の開先加工部５側には、該加工部５を上方に上昇せしめるため、昇降リフト２４が設けられ、支持台２３により支持されている。そしてこの昇降リフト２４には、これの昇降操作を行う操作ハンドル２５が設けられている。なお２６は長尺のパイプの加工処理に適宜使用すると好都合な支持枕である。
【００１４】
そして更に本発明装置２１には、ガス供給設備２７が設備されており、該供給設備２７は圧縮ガス源２８（たとえば圧縮空気、窒素ガス、アルゴンガス等）、所望の供給圧力に調整する圧力調整器２９、流量調整弁３０、および流量計３１等からなっている。そしてその端部は管３２を介して被加工パイプＰの開口端に装着するキャップ３３に連結している。
【００１５】
次に上記本発明の開先加工装置を使用してパイプ継ぎ手部の端面を開先加工する場合について説明する。図１において、先ず本装置２１の昇降リフト２４を下降させて、一点鎖線で示す如く固定盤３を支持台２３の面に平行になる位置にする。そして継ぎ手部を開先加工すべきパイプＰを、その被加工端面ＰＡ側を開先加工部５の固定機構８により開先加工機２に該加工機２の回転軸と軸が平行になるよう緊密に装着する。ついで回転体１１に切削刃１２を的確に固定した後に、位置調節用ノブ１３を操作して回転体１１が軸上に沿って移動し、該回転体１１に固定した前記切削刃１２が被加工パイプＰの加工端面ＰＡに適切に当接することを確認する。
【００１６】
ついで、ガス供給設備２７の圧力調整器２９により供給圧力ＰSを所望する圧力に調整し、又流量調整弁３０を流量計３１を監視しながら操作して所望する流量に設定する。そしてキャップ３３を被加工パイプＰの開口端に装着して圧縮ガスをパイプＰ内に供給する。供給するガスは空気、窒素ガス、アルゴンガス等が適宜使用されるが、これらのガスに限定されるものでなく、非燃性で無害なガスであればいかなるガスでも使用することが出来る。不活性ガスであればなお一層好ましい。
【００１７】
この後、操作ハンドル２５を操作して昇降リフト２４を上昇せしめ、固定盤３をヒンジ２２を軸にして他端側が上昇し、固定盤３はヒンジ２２部を下端にしてその他端側が上方に位置して傾斜される。この結果、この固定盤３に固定された開先加工機２は、被加工パイプＰを装着した開先加工部５側が上方位置で操作部７が下方位置になる傾斜が保持される。
【００１８】
このようにして、傾斜された開先加工機２の開先加工部５に装着された被加工パイプＰは、開先加工端面ＰＡを最下端にしてキャップ３３が装着された他端側を上方位置とした傾斜が形成される。そしてこの状態を保持して、操作部７のスイッチ１４を入れてモーターを駆動し、回転体１１を回転させるとともに、位置調節用ノブ１３を操作して回転体１１を軸上に沿って平行移動させ、該回転体１１に固定した切削刃１２を適宜被加工パイプＰの端面ＰＡに適切に当接せしめて該端面ＰＡを切削開先加工する。
【００１９】
この間切削により切り粉や、切削片が生じるが、被加工パイプＰにガス供給設備より端部に装着したキャップ３３を介して圧縮ガスがパイプＰ内に供給されており、しかもパイプＰが加工端面ＰＡを下端にして装着されているので、上記発生した切り粉や、切削片は発生とともに逐次パイプＰの開口端から供給されている圧縮ガスによって開先加工端面ＰＡから放散されて排除され、パイプＰ内に侵入したり、残査としてパイプＰ内に残ることはない。
【００２０】
このようにして、開先加工端面ＰＡが所望する平滑度に切削されたら、回転体１１をこれに固定した切削刃１２が加工端面ＰＡより離間させるよう位置調節用ノブ１３を操作する。続いてスイッチ１４を切ってモーター１０の駆動を停止し、回転体１１の回転を停止する。その後昇降リフト２４を下降せしめて固定盤３の傾斜を解除して水平状態にした後、圧縮ガスの供給を停止し、ついでキャップ３３をパイプＰより取り外した後、開先加工機２の加工部５に配されている固定機構８を操作して、開先加工機２よりパイプＰを取り外す。
【００２１】
なお、上記開先加工方法として更なる効果を発揮させる方法として、開先加工中に被加工パイプＰに振動を付与することが好ましい。この振動によって、切削で発生する切削片は、発生と同時に被加工パイプＰの端面ＰＡより物理的に離間し、同時にパイプＰ内に供給されて端面ＰＡより流出する圧縮ガスにより効果的に吹き飛ばされ排除される。そしてこの振動を付与する振動発生機Ｍは、被加工パイプＰの外壁や、固定盤３等に適宜配置すればよい。
【００２２】
又上記本発明装置２１の運転に当たっては、圧縮ガスの供給・停止、昇降リフト２４の昇・降、回転体１１の回転・停止、振動発生機Ｍの起動・停止等を運転順序に従って運転シーケンスを組んで操作盤Ｓ配置しておけば、操作盤Ｓの操作により自動運転が可能である。即ち、圧縮ガスの供給圧力Ｐsを例えば２（Ｋｇ・ｆ／Ｃｍ2）に圧力調整器２９で設定し、その流量Ｌを例えば８（ｌ／ｍｉｎ．）に流量調整弁３０で設定し、昇降リフト２４の上昇を固定盤３が支持台２３の上面に対して例えば３０度の傾斜を得るよう設定し、更に必要に応じて配した振動発生機Ｍの振動数を１００Ｈｚに設定しておく。
【００２３】
そして上記操作盤Ｓに運転順序として、例えば［昇降リフト２４・上昇］−［圧縮ガス供給・弁３０開］−［（必要に応じて）振動発生機Ｍ・起動］−［回転体１１・起動］−３０秒（一定時間）−［回転体１１・停止］−［振動発生機Ｍ・停止］−［圧縮ガス供給・弁３０閉］−［昇降リフト２４・下降］のシーケンスを組んで配しておけば、操作盤Ｓのスイッチを運転開始時に押せば、上記シーケンスに従い運転され、しかも上記設定値の条件を充足して運転され、所望の切削片、屑がパイプＰ内に付着したり、残査として残らない、かつパイプ加工端面ＰＡが満足すべき平滑度に開先加工処理される。
【００２４】
なお、上記実施例では、本発明装置２１で開先加工機２に傾斜を付与するために、固定盤３の一端を支持台２３にヒンジ２２で軸支し、他端側を昇降リフト２４により上昇せしめたが、傾斜の付与はこれに限定されるものでは無く、傾斜が付与し得るならば如何なる手段でも可能である。例えば図２に図示した如く、開先加工機２を固定する固定盤３を一端を厚み（高さ）を厚く（高く）し、他端側に沿って順次薄く（低く）した、楔形の固定盤４０を使用し、これに開先加工部５を高い側に位置せしめ、操作部７を低い側に位置せしめて開先加工機２を固定すれば本発明の傾斜が付与された開先加工装置４１として使用し得る。
【００２５】
【実施例】
以下に本発明方法により開先加工処理した２つの実施例を示す。各実施例では、各種口径（６．３５mm 〜 ８９．１mmの１０種類）のパイプを用いて行った。実施例１：振動発生機Ｍを使用せずに、試験用各パイプをそれぞれ傾斜度を変化せめた。供給圧縮ガスとして窒素ガスを使用し、供給圧力は３（Ｋｇ・ｆ／Ｃｍ2）とし、供給流量は、１ （l／ｍｉｎ．）以上逐次変化させて行った。
その結果、各種口径のパイプで、傾斜度は最低５度あれば切削片は排除されることが判明した。１０度以上の傾斜度であればより好ましい。５度以下の傾斜では加工処理した端面下方に些か切り粉が残査として存在する。次に上記５度の適切最小傾斜度を保持して、それぞれの口径のパイプについて圧縮ガスの流量を上記流量以上に変化せしめて切削片の排除状態を検査し、各口径のパイプでの切削片排除可能な最少流量（ｌ／ｍｉｎ．）を試験したところ表１を得た。そして又この流量からレイノルズ数を計算してそれぞれ表示した。
【００２６】
【表１】
0003828223.tif 000002
【００２７】
実施例１による結果、振動発生機Ｍを使用しない方法では、表１で明らかなように、切削片排除に必要な圧縮ガスの最少流量は、口径が小さいパイプほど圧縮ガスの供給量は少なく、大きな口径になればなるほど圧縮ガスの供給量は多くなる。これをレイノルズ数で見てみると、それぞれの口径のパイプで３１３ 〜 ３８５の間の範囲にあり、ほぼ同じ数値が得られており、この結果振動発生機Ｍを使用しない場合は、圧縮ガスの供給はレイノルズ数を約３２０以上にすれば、切削片が残余せず良好な開先加工処理をすることが出来ることが判る。
【００２８】
実施例２：この実施例２では、１００Ｈｚの振動発生機Ｍを使用したもので、その他傾斜度の変化、圧縮ガスの供給圧力の設定、等の条件は実施例１と同様な条件とし、上記１０種類の口径の異なるパイプについて切削片排除可能な最少の圧縮ガス供給流量（ｌ／ｍｉｎ．）を求め、そしてこれに基づいてそれぞれレイノルズ数を算出した。この結果を表２に表示する。なお、本実施例２の振動発生機Ｍを用いた方法では、いずれのパイプでもその切削片排除可能な最小傾斜角度は５度であったので、本実験ではこの傾斜角度５度を保って行った。
【００２９】
【表２】
0003828223.tif 000003
【００３０】
実施例２では、表２で明らかなように、各パイプとも切削片排除可能な圧縮ガス供給最少流量は、実施例１の振動発生機Ｍを用いない方法の流量より少量であり、約６０％の流量ですみ、４０％の圧縮ガスが節減出来ることが判る。そしてそれぞれのパイプでのレイノルズ数を見てみると１８９〜２３０の値の範囲にあり、このことから振動発生機Ｍを用いる場合は各種口径パイプでレイノルズ数１９０以上になるよう流量を設定すれば、切削片を充分満足して排除し得る開先加工処理が可能となることが判った。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上のような方法とその装置であるので、パイプの継ぎ手部の端面を平滑に開先加工し得るとともに、加工処理に当たって発生する切り粉や切削片が切削と同時に確実に放散排除されて、パイプ内に侵入しないばかりか内壁に付着して残ることは無い。
【００３２】
従って、加工処理後の不十分で手間のかかる切削片排除処理作業が省略し得て、作業効率を向上せしめるばかりか、継ぎ手部に接続にあたって、切り粉等の存在で気密性が損なわれたり、溶接不良を起こすこと無く、極めて良好に気密性が保たれた継ぎ手部を形成することが出来る。更にその上、特に塵埃、パーテイクルを嫌う半導体製造設備の配管には極めて好適な開先加工方法として効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のパイプ端面の開先加工装置の実施例を説明する概略図である。
【図２】  本発明のパイプ端面の開先加工装置の他の実施例を説明する概略図である。
【図３】  従来の開先加工装置を説明する概略図である。
【符号の説明】
２    開先加工機
３、４０  固定盤
５    開先加工部
６    駆動部
７    操作部
８    固定機構
１０  モーター
１１  回転体
１２  切削刃
１３  位置調節用ノブ
１４  スイッチ
２１、４１  本発明の開先加工装置
２２  ヒンジ
２３  支持台
２４  昇降リフト
２７  ガス供給設備
３３  キャップ
Ｐ    パイプ
ＰＡ  パイプ加工端面     Ｍ    振動発生機
【図１】
0003828223.tif 000004
【図２】
0003828223.tif 000005
【図３】
0003828223.tif 000006