JP3750105B2 - 鋼管端部の加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管端部の加工装置に関し、更に詳細には、回転盤を回転させつつ、該回転盤に装着したバイトのチップで鋼管端部にカイサキ面取り加工や平面加工を施す加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管の外端部および内端部にカイサキ面取り加工を施すと共に、該鋼管の軸端面に平面加工を施す加工装置は、装置本体に回転可能に枢支した主軸に配設されて一体的に回転する回転盤を備え、該回転盤の前面に、３基のサドルが夫々径方向に移動調整可能に配設されている。各サドルは、回転盤の回転中心から径方向に偏位した適宜位置に位置決め固定されると共に、鋼管の加工位置や加工形状等に応じたチップを備えたバイトを装備した刃物台が該サドルに装着される。そして、回転盤の前面に鋼管の端面を対向して位置決めすると共に、鋼管の加工位置に合わせて各サドルを介して刃物台を位置決めした状態で、回転盤を所要方向に回転することにより、該回転盤の回転に伴って旋回する刃物台のチップで鋼管の外端部および内端部にカイサキ面取り加工を施すと共に、軸端面に平面加工を施すよう構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記加工装置では、オーダ変更によって加工する鋼管の材質や加工形状等が変更された場合は、それに応じたチップを備えた新刃物台と、サドルに装着されている旧オーダに対応する旧刃物台とを交換する必要がある。従来、サドルに対して刃物台はボルト固定されており、作業者が手作業でボルトを外して旧刃物台をサドルから天井クレーンを使用して取外し、次いで新刃物台をサドルに天井クレーンを使用して位置決めした後に、再びボルトで固定している。すなわち、刃物台の交換作業は作業者の手作業に頼っているため、ロスタイムが多く、１個の刃物台を交換するのに従来は３０分程度の時間が必要であったため、生産能率が低下する原因となっていた。
【０００４】
【発明の目的】
この発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、刃物台の交換を自動化して省力化を図り得る鋼管端部の加工装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係る鋼管端部の加工装置は、
装置本体に回転可能に配設された回転盤の前面に、複数のサドルが夫々径方向に移動可能に配設され、各サドルに形成された前方に開放する工具装着部に嵌挿可能なアーバ部を備えて該サドルに着脱交換可能に配設される刃物台に、鋼管の端部をカイサキ面取り加工するチップまたは平面加工するチップを備えるバイトが装着されており、前記回転盤の回転により旋回する各チップで鋼管の端部にカイサキ面取り加工および平面加工を施す加工装置において、
前記回転盤に対してサドルを径方向に移動調整する調整装置と、
前記サドルに配設され、常には前記刃物台をサドルに対して固定保持すると共に保持解除可能な保持手段と、
前記装置本体に配設され、前記調整装置により解除位置に移動位置決めされたサドルを前記回転盤の回転により工具交換位置に位置決めした状態で、前記保持手段による刃物台の固定保持を解除可能な解除手段と、
複数の刃物台が着脱可能に装着された工具マガジンおよび該マガジンの刃物台と工具交換位置の前記サドルの刃物台とを交換する交換手段を備える自動工具交換装置とを有し
前記保持手段は、前記サドルにおける工具装着部の軸中心線と直交する方向に進退移動可能で、該工具装着部に嵌挿された前記刃物台のアーバ部の周面に形成された凹部に先端部が係脱可能な係合部材と、該係合部材を常には凹部に係合するよう付勢する付勢手段と、係合部材を付勢手段の付勢力に抗して凹部から離間移動させ得る解除機構とから構成され、前記解除手段により解除機構を作動することで、係合部材を凹部から離間移動させるよう構成したことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る鋼管端部の加工装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。
【０００７】
図１は、実施例に係る加工装置の全体を示す概略構成図であって、該加工装置１０は、面取り装置１１と、該面取り装置１１の側方に配置される自動工具交換装置１２とから基本的に構成される。
【０００８】
(自動工具交換装置)
自動工具交換装置１２は、基台１３に立設された支持部材１４に工具マガジン１５が回動可能に配設されると共に、該工具マガジン１５の外周には、周方向に所定間隔で複数の工具保持部１５ａが形成され、各工具保持部１５ａに各種の刃物台１６が前側から着脱可能に装着されるようになっている。また工具マガジン１５は、図示しない割出し用モータにより割出し回転され、任意の工具保持部１５ａを工具交換位置に割出し位置決めし得るよう構成される。
【０００９】
前記工具マガジン１５と面取り装置１１との間の基台１３に支持台１７が立設され、該支持台上には交換手段としてのチェンジアーム１８が、工具マガジン１５と面取り装置１１との間を移動可能に配設されている。このチェンジアーム１８は、その長手方向の両端部に把持部１８ａ,１８ａを備え、工具マガジン１５の工具交換位置に位置決めされた刃物台１６、または面取り装置１１の後述する工具交換位置に位置決めされた刃物台１６を各把持部１８ａに把持可能に構成される。またチェンジアーム１８は、前後方向に移動可能に構成されると共に１８０°回転可能に構成され、各把持部１８ａに把持した刃物台１６を、工具マガジン１５の工具保持部１５ａまたは後述するサドル２８の工具装着部２８ａから前方に取外したり装着すると共に、各把持部１８ａの刃物台１６をサドル２８と工具マガジン１５との間で交換し得るようになっている。
【００１０】
(面取り装置)
前記面取り装置１１は、図２および図３に示す如く、ベース１９の上面に一対のガイドレール２０,２０が平行に配設され、このガイドレール２０,２０に装置本体２１が摺動走行可能に載架されている。また装置本体２１の前方に臨むベース１９上には、鋼管２２の端面を装置本体２１に対向した状態で該鋼管２２を保持するワーク支持装置２３が配置される。そして装置本体２１は、ワーク支持装置２３で保持された鋼管２２に対し、例えばサーボモータにより正逆回転されるネジ軸とナットの組合わせ等からなる移動手段２４によって近接・離間移動するよう構成してある。
【００１１】
前記装置本体２１の内部には、前記ガイドレール２０と平行な主軸(図示せず)が回転可能に枢支され、該主軸の本体前面に突出する軸端に円形の回転盤２５が一体的に配設されている。主軸には、ギヤやベルト等からなる伝達系２６を介して駆動モータ２７が接続され、該駆動モータ２７を駆動することにより、主軸および回転盤２５が一体的に回転するよう構成される。なお回転盤２５は、駆動モータ２７により回転されて、各サドル２８を自動工具交換装置１２による工具交換位置に位置決めし得るよう構成されている。
【００１２】
前記回転盤２５の前面には、図４に示す如く、複数(実施例では３基)のサドル２８が径方向に移動可能に配設されており、各サドル２８は、後述する調整装置３１により鋼管２２の寸法等に応じて位置調整されるようになっている。また各サドル２８には、前記自動工具交換装置１２により着脱交換自在な刃物台１６が配設される。各刃物台１６は、サドル２８に形成された工具装着部２８ａに嵌挿可能なアーバ部２９(図６参照)を備えると共に、鋼管２２の外端部や内端部にカイサキ面取り加工を施したり、または鋼管２２の軸端面に平面加工を施すチップが着脱交換自在に装着されたバイト３０が配設してある。なお、鋼管２２の外端部や内端部にカイサキ面取り加工を施すチップが配設される刃物台１６は、鋼管２２の外周面または内周面に当接する倣いローラを備え、該倣いローラが鋼管２２の外周面または内周面に当接した状態で、チップが鋼管２２における外端部または内端部に所要角度で当接して、該部位にカイサキ面取り加工を好適に施し得るよう構成されている。また刃物台１６におけるアーバ部２９の周面部には、後述する保持装置４３の係合部材４４が係脱可能に係合する被係合部としての凹部２９ａが形成されると共に、該凹部２９ａにおける回転盤側の内面に傾斜面２９ｂが形成してある(図６参照)。
【００１３】
(サドルの調整装置)
前記各サドル２８を回転盤２５に対して移動調整する調整装置３１は、装置本体２１に配設される駆動機構部３２と、各サドル２８に対応して回転盤２５に配設される移動機構部３３とから構成される。なお、各移動機構部３３の構成は同一であるので、図４において左側に位置するサドル２８の移動機構部３３についてのみ説明し、他のサドル２８,２８の移動機構部３３,３３の同一部材には同じ符号を付して示すこととする。
【００１４】
前記駆動機構部３２は、前記主軸の内部に同軸的に回動可能に配設された作動軸３４を備え、該作動軸３４は、装置本体２１に配設されたサーボモータ等の調整用モータ３５(図２参照)により正逆方向に回転制御されるよう構成される。図５に示す如く、この作動軸３４の前端に主ベベルギヤ３６が一体回転可能に配設され、該ベベルギヤ３６に、各移動機構部３３を構成する伝達軸３７に配設された従ベベルギヤ３８が夫々噛合するようになっている。
【００１５】
前記回転盤２５の前面には、径方向に延在する一対のガイド部３９,３９が平行に設けられ、両ガイド部３９,３９間にサドル２８が摺動可能に配設されている。また両ガイド部３９,３９間に、移動機構部３３を構成する調整用ネジ軸４０が回動可能に配設されており、該ネジ軸４０がサドル２８に配設されたナット４１に螺挿されている。更に、両ガイド部３９,３９間には、前記伝達軸３７が、調整用ネジ軸４０と平行で回転盤２５の回転中心から径方向に延在すると共に回動可能に配設され、該伝達軸３７は調整用ネジ軸４０にギヤ列４２を介して連繋してある。すなわち、前記調整用モータ３５により作動軸３４を正逆方向に回転することで、伝達軸３７を介して調整用ネジ軸４０が正逆回転され、これによってナット４１との協働作用下にサドル２８がガイド部３９,３９に沿って回転盤２５の径方向に移動調整されるようになっている。
【００１６】
なお、実施例では作動軸３４の主ベベルギヤ３６に、各移動機構部３３の従ベベルギヤ３８が共通的に噛合し、１基の調整用モータ３５で各サドル２８の移動調整を行ない得るよう構成されている。但し、各移動機構部３３における伝達軸３７と調整用ネジ軸４０との連繋は、適宜の手段により解除可能に構成されており、任意のサドル２８のみを個別に移動調整し得るよう構成してある。
【００１７】
(刃物台の保持装置)
前記各サドル２８には、前記刃物台１６を着脱可能に保持する保持手段としての保持装置４３が夫々配設されている。この保持装置４３は、図６に示す如く、サドル２８における前記工具装着部２８ａの軸中心線と直交する方向に進退移動可能な係合部材４４を備え、該係合部材４４の先端部４４ａが工具装着部内に突出して、該工具装着部２８ａに嵌挿されている刃物台１６のアーバ部２９における凹部２９ａに係脱可能に係合するよう構成される。なお、係合部材４４は、付勢手段としての皿バネ４５により先端部４４ａが常には凹部２９ａに係合する方向に付勢されている。また先端部４４ａには、凹部２９ａに形成された前記傾斜面２９ｂと対応する傾斜面４４ｂが形成されており、両傾斜面２９ｂ,４４ｂが当接するクサビ作用によって、工具装着部２８ａに対してアーバ部２９を強固に固定保持し得るようになっている。
【００１８】
前記保持装置４３は、前記係合部材４４を皿バネ４５の付勢力に抗して凹部２９ａから離間移動させる解除機構４６を備える。この解除機構４６は、係合部材４４の後端部に第１ピン４７を介して一端部が回動可能に連結された連結板４８と、サドル２８に対して第２ピン４９を介して回動可能に配設されたＬ字状の作動板５０とから基本的に構成され、該作動板５０の一端部と連結板４８の他端部とが第３ピン５１を介して回動可能に連結されている。また、サドル２８における回転盤側の部位には、作動板５０の他端部に対して近接・離間可能な作動ピン５２が摺動可能に配設されており、該作動ピン５２を作動板５０の他端部に当接して該作動板５０を第２ピン４９を支点として所定方向(図６の反時計方向)に回動することで、前記係合部材４４の先端部４４ａがアーバ部２９の凹部２９ａから離間移動し、これによってサドル２８に対する刃物台１６の固定保持が解除されるよう構成される。
【００１９】
前記回転盤２５におけるガイド部３９,３９間に設定された解除位置には、駆動ピン５３が回転盤２５の軸方向(作動ピン５２の移動方向と同一方向)に移動可能に配設されると共に、該駆動ピン５３は、圧縮バネ５４により常にはサドル２８から離間する方向(後方)に向けて付勢されるようになっている。また駆動ピン５３は、前記サドル２８を調整装置３１により解除位置に移動位置決めした状態で、前記作動ピン５２から離間すると共に軸方向に整列するよう設定されている。
【００２０】
前記装置本体２１における自動工具交換装置１２の配設側に設定された工具交換位置には、前記回転盤２５の裏側に臨む部位に解除手段としての油圧シリンダ５５が配設され、該シリンダ５５のピストンロッド５５ａは回転盤２５を指向している。このピストンロッド５５ａは、バレル内に後退した待機位置においては、前記駆動ピン５３から離間して、回転盤２５の回転に支障を来たさないよう設定される。また、回転盤２５を回転して解除位置に臨む各サドル２８を工具交換位置に位置決めした際に、前記駆動ピン５３とピストンロッド５５ａとが軸方向に整列し、該ピストンロッド５５ａをバレルから延出するよう油圧シリンダ５５を付勢することで、駆動ピン５３を介して作動ピン５２を作動板５０の他端部に当接するよう移動させるようになっている。
【００２１】
なお、前記面取り装置１１の装置本体２１には、回転盤２５を位置決め可能な位置決め装置(図示せず)が配設されており、後述する刃物台１６の交換に際して回転盤２５を位置決め保持するよう構成される。
【００２２】
【実施例の作用】
次に、このように構成した実施例に係る加工装置の作用につき説明する。前記鋼管２２の寸法に応じた位置に各サドル２８が位置決めされている回転盤２５を回転すると、前記各刃物台１６に装着されているチップは、鋼管２２の外端部、内端部または軸端面に倣う軌跡を旋回する。この状態で装置本体２１を鋼管端部に向けて近接移動すると、旋回している各チップにより鋼管２２の外端部および内端部にカイサキ面取り加工が施されると共に、軸端面には平面加工が施される。
【００２３】
オーダ変更によって刃物台１６を交換する場合は、前記調整装置３１を作動制御して前記サドル２８をガイド部３９,３９に沿って移動することで、解除位置に位置決めする。次に、前記回転盤２５を回転し、交換する刃物台１６が装着されているサドル２８を工具交換位置に位置決めすることで、図６に示す如く、前記油圧シリンダ５５のピストンロッド５５ａ、駆動ピン５３および作動ピン５２を軸方向に整列させる。このとき、装置本体２１に配設した位置決め装置により回転盤２５が回転変位しないように保持する。
【００２４】
次に、前記油圧シリンダ５５を、そのピストンロッド５５ａをバレルから延出する方向に付勢すると、該ロッド５５ａが前記駆動ピン５３に当接してこれを前方(サドル側)に向けて移動することで、該駆動ピン５３が前記作動ピン５２に当接し、該作動ピン５２が前方(作動板５０の他端部)に向けて移動する。この作動ピン５２は、前記作動板５０の他端部に当接してこれを前方へ押圧することで、該作動板５０は第２ピン４９を支点として図６において反時計方向に回動し、前記連結板４８を介して係合部材４４を皿バネ４５の付勢力に抗して工具装着部２８ａから退避するよう移動させる。すなわち、係合部材４４の先端部４４ａが、工具装着部２８ａに嵌挿されている刃物台１６におけるアーバ部２９の凹部２９ａから離間し、刃物台１６のサドル２８に対する固定保持が解除される。
【００２５】
前記自動工具交換装置１２においては、前記チェンジアーム１８における一方の把持部１８ａに新オーダに対応する新刃物台１６が把持されており、このアーム１８における空の把持部１８ａが前記面取り装置１１に近接するようチェンジアーム１８が面取り装置１１に向けて移動する。これにより、空の把持部１８ａに、サドル２８に対する固定保持が解除された旧オーダに対応する旧刃物台１６が把持される。そして、このチェンジアーム１８を回転盤２５から前方に離間移動することで、サドル２８から旧刃物台１６が取外される。
【００２６】
次に、前記チェンジアーム１８を回動して新刃物台１６を把持している把持部１８ａをサドル２８の前方に移動させた後、該チェンジアーム１８を回転盤２５に近接移動することで、新刃物台１６のアーバ部２９がサドル２８の工具装着部２８ａに嵌挿される。また前記油圧シリンダ５５を逆付勢してピストンロッド５５ａをバレル内に後退することで、前記駆動ピン５３が圧縮バネ５４の弾力によって作動ピン５２から離間移動する。これにより、前記作動板５０の時計方向(図６において)への回動が許容される状態となり、前記係合部材４４は皿バネ４５の付勢力によって先端部４４ａが工具装着部内に突出するよう移動してアーバ部２９の凹部２９ａに係合する。このとき、係合部材４４の傾斜面４４ｂとアーバ部２９の傾斜面２９ｂとが当接するクサビ作用により、新刃物台１６はサドル２８に強固に固定保持される。チェンジアーム１８の把持部１８ａでの把持を解除した後、該アーム１８を回転盤２５から離間移動すると共に前記工具マガジン１５に向けて近接移動することで、新旧刃物台１６,１６の交換が完了する。
【００２７】
なお、前記チェンジアーム１８の把持部１８ａに保持されている旧刃物台１６は、該アーム１８の前後移動により、予め工具交換位置に割出し位置決めされている工具マガジン１５における工具保持部１５ａに戻される。
【００２８】
前述した交換作業を各サドル毎に行なうことで、全てのサドル２８に新オーダに対応する新刃物台１６が装着される。そして、各サドル２８は、前記調整装置３１を作動制御することで、前記回転盤２５に対して鋼管２２の加工位置に応じた位置に移動調整される。
【００２９】
すなわち、実施例では刃物台１６をサドル２８に固定保持する保持装置４３の解除を行なう油圧シリンダ５５(解除手段)を、回転しない装置本体２１に設けたので、回転盤２５の構成を複雑化することなく刃物台１６の交換作業の自動化を図り得る。従って、刃物台１６の交換作業に人手を必要とすることはなく、省力化を達成し得る。
【００３０】
前述した実施例では、鋼管の外端部、内端部または軸端面に加工を施す各チップを夫々個別に刃物台に装着した場合で説明したが、例えば鋼管の外端部、内端部に加工を施す２つのチップを１台の刃物台に装着した形式のものにも、本願発明を採用することができる。また鋼管の外端部、内端部に加工を施す刃物台は、倣いローラを備えていない固定タイプであってもよい。なお、実施例では解除機構の作動板を作動ピンを介して回動させるよう構成したが、駆動ピンあるいは油圧シリンダのピストンロッドにより直接回動させる構成を採用し得る。また解除手段は、油圧シリンダに限定されず、空圧シリンダ等であってもよく、あるいはモータと該モータにより回転されるカムとを組合わせた機構等を採用することができる。更に、付勢手段は皿バネに限定れるものでなく、圧縮バネ等、他の弾性部材を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明に係る鋼管端部の加工装置によれば、チップを備える刃物台をサドルに固定保持する保持装置の解除手段を回転盤の外部に設けたことで、構成を複雑化することなく自動工具交換装置による刃物台の交換作業を自動化し得る。すなわち、作業者を重労働から解放することができ、省力化を達成し得る。また、作業者が機械装置に近づいて作業を行なう必要はないので、安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る加工装置の全体を示す概略正面図である。
【図２】実施例に係る加工装置の面取り装置を示す概略側面図である。
【図３】実施例に係る面取り装置の概略正面図である。
【図４】実施例に係る面取り装置の回転盤をサドルから刃物台を取外した状態で示す概略正面図である。
【図５】実施例に係る面取り装置の調整装置を示す概略正面図である。
【図６】実施例に係る面取り装置の保持装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１２ 自動工具交換装置
１５ 工具マガジン
１６ 刃物台
１８ チェンジアーム(交換手段)
２１ 装置本体
２２ 鋼管
２５ 回転盤
２８ サドル
２８ａ 工具装着部
２９ アーバ部
２９ａ 凹部(被係合部)
２９ｂ 傾斜面
３０ バイト
３１ 調整装置
４３ 保持装置(保持手段)
４４ 係合部材
４４ａ 先端部
４４ｂ 傾斜面
４５ 皿バネ(付勢手段)
４６ 解除機構
５５ 油圧シリンダ(解除手段)

Claims (2)

1. 装置本体(21)に回転可能に配設された回転盤(25)の前面に、複数のサドル(28)が夫々径方向に移動可能に配設され、各サドル (28) に形成された前方に開放する工具装着部 (28a) に嵌挿可能なアーバ部 (29) を備えて該サドル(28)に着脱交換可能に配設される刃物台(16)に、鋼管の端部をカイサキ面取り加工するチップまたは平面加工するチップを備えるバイト(30)が装着されており、前記回転盤(25)の回転により旋回する各チップで鋼管(22)の端部にカイサキ面取り加工および平面加工を施す加工装置において、
   前記回転盤(25)に対してサドル(28)を径方向に移動調整する調整装置(31)と、
   前記サドル(28)に配設され、常には前記刃物台(16)をサドル(28)に対して固定保持すると共に保持解除可能な保持手段(43)と、
   前記装置本体(21)に配設され、前記調整装置(31)により解除位置に移動位置決めされたサドル(28)を前記回転盤(25)の回転により工具交換位置に位置決めした状態で、前記保持手段(43)による刃物台(16)の固定保持を解除可能な解除手段(55)と、
   複数の刃物台(16)が着脱可能に装着された工具マガジン(15)および該マガジン(15)の刃物台(16)と工具交換位置の前記サドル(28)の刃物台(16)とを交換する交換手段(18)を備える自動工具交換装置(12)とを有し
   前記保持手段 (43) は、前記サドル (28) における工具装着部 (28a) の軸中心線と直交する方向に進退移動可能で、該工具装着部 (28a) に嵌挿された前記刃物台 (16) のアーバ部 (29) の周面に形成された凹部 (29a) に先端部 (44a) が係脱可能な係合部材 (44) と、該係合部材 (44) を常には凹部 (29a) に係合するよう付勢する付勢手段 (45) と、係合部材 (44) を付勢手段 (45) の付勢力に抗して凹部 (29a) から離間移動させ得る解除機構 (46) とから構成され、前記解除手段 (55) により解除機構 (46) を作動することで、係合部材 (44) を凹部 (29a) から離間移動させるよう構成した
   ことを特徴とする鋼管端部の加工装置。
2. 前記アーバ部 (29) の凹部 (29a) における回転盤側の内面に傾斜面 (29b) が形成されると共に、該傾斜面 (29b) と対応する傾斜面 (44b) が前記係合部材 (44) の先端部 (44a) に形成され、先端部 (44a) を凹部 (29a) に係合した際に、両傾斜面 (29b,44b) が当接してクサビ作用により工具装着部 (28a) に対してアーバ部 (29) を強固に固定保持するよう構成した請求項１記載の鋼管端部の加工装置。

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