JP2014024141A

JP2014024141A - 繊維強化樹脂層剥離装置

Info

Publication number: JP2014024141A
Application number: JP2012165320A
Authority: JP
Inventors: Akio Moritake; 明雄森竹; Tsugio Kuroda; 次男黒田
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2014-02-06

Abstract

【課題】繊維強化樹脂管の被覆層の剥離作業に際し、熟練を要することなく迅速且つ確実に良好な切削面が得ることができる繊維強化樹脂層剥離装置を提供する。
【解決手段】繊維強化樹脂管７を外側から掴んで固定するクランプ機構２と、繊維強化樹脂管７を内側から固定するセンター位置決め具２１と、少なくとも一組の荒削用バイト３３と仕上削用バイト３４を有し、これらのバイト３３及び３４を繊維強化樹脂管７の軸心を中心とする放射状に配置可能にされたバイト固定部３１と、センター位置決め具２１を繊維強化樹脂管７に押圧する押圧機構２３と、クランプ機構２又はバイト固定部３１を回動させる駆動機構４と、バイト固定部３１を管軸方向に沿って移動させる移動機構５を備えた繊維強化樹脂管の繊維強化樹脂層剥離装置において、荒削用バイト３３の刃先が仕上削用バイト３４の刃先よりも被覆層７５の端面に０．５〜１．０ｍｍ近接した位置になるように段差を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、強化繊維層などで被覆された繊維強化樹脂管の被覆層を剥離する装置に関し、とくにワーク（被剥離管）又は切削工具が回転して被覆層を切削剥離する装置に関するものである。

従来、製鉄、化学工場、半導体工場等の化学パイプライン、水族館、給水設備、浄水設備と排水処理施設等で使用される配管として、図８に示すような、繊維強化樹脂管７が多用されている。この繊維強化樹脂管７は、耐薬品性・機械的強度・耐熱性に優れ、低線膨張係数（ＰＶＣの１／２）を持ち、完全絶縁体であるため外部腐食や電食のおそれがなく、軽量（鋳鉄管の１／５）さを持ち合わせた優れた配管部材である。繊維強化樹脂管７の構成は、塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂又はポリプロピレン樹脂などを素材とする母管材７１を、表面処理部７２とプライマー７３及びポリエステル樹脂含浸のガラス繊維からなる強化繊維層７４と耐食性の樹脂により表面処理を行った表面仕上げ層７５とからなる被覆層７６とで被覆した配管である。

したがって、この繊維強化樹脂管７と継手等を接着接続する際には、先ず、被覆層７６を所望する長さ分だけ剥離した後、露出した母管材７１表面に接着剤を塗布して継手等と接着する。従来、その剥離作業は、例えば、剥離寸法のケガキ線に沿ってラセン状の鋸目切り込みを入れ、ガスバーナー等で加熱して被覆層７６を軟化させ、軟化した被覆層７６をドライバー等で跳ね起こし、ペンチ等で挟み込んで、手作業により行うものであり、作業に熟練を要する。

さらに、継手等との接着が不十分になると、配管施工後水漏れなどを引き起こすため、配管施工においては剥離部表面の被覆層７６を全て除去することが求められる。このため被覆層７６の剥離後の母管材７１表面に付着した残留物をサンドペーパー又は細目ヤスリ等にて処理するという手間もかかる。

そこで、このように管の表面被覆層の剥離作業を行う装置として、ガス管等のプラスチック被覆鋼管の被覆層はがし装置が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１記載の装置では、被覆層の状態により剥離量がばらつくため、仕上り面が不均一になるという問題があった。また、配管口径のサイズに従い被覆の厚みも変わるため、装置の使用には熟練した技術者が必要となる。

一方、金属の切削加工においては、切削された表面の仕上がり状態を良好にするため、被切削材を所定速度で送り、仕上切削工具を荒削工具の送り速度と総切削工具数との割合に応じて配設し、断面形状の異なる切屑を発生させ、切屑圧縮成形性がよく、荒切削工具による影響を受けることなく、良好な仕上がり切削を行うことができる切削装置が提案されている（特許文献２参照）。

実開昭６１−１２７９０１号公報実開昭６３−１００１０２号公報

前記従来の装置はいずれも被覆材を旋盤機構を用いて機械的に切削するものであり、切削バイトを被覆層に連続的に押圧しながら徐々に削り出して被覆層を剥離するものである。しかしながら、繊維強化樹脂管の被覆層に用いられているガラス繊維は、表面からの切り込み量（深度）によっては十分に切断することが困難であり、剥離面から被覆層を全て除去することができず、依然として被覆層の剥離作業は熟練者による手作業で行われているのが現状である。

本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、繊維強化樹脂管の被覆の剥離作業に際し、作業者の労力を軽減することができると共に、熟練を要することなく迅速且つ確実に均一な剥離層の除去を行い、また、安全に被覆層剥離作業ができる繊維強化樹脂層剥離装置を提供することを目的とする。

このため本発明は、繊維強化樹脂層を含む被覆層で被覆された繊維強化樹脂管を外側から掴んで固定するクランプ機構と、当該繊維強化樹脂管を内側から固定するセンター位置決め具と、少なくとも一組の荒削用バイトと仕上削用バイトを有し、これらのバイトを前記繊維強化樹脂管の軸心を中心とする放射状に配置可能にされたバイト固定部と、前記センター位置決め具を前記繊維強化樹脂管に押圧する押圧機構と、前記クランプ機構又はバイト固定部を回動させる駆動機構と、前記バイト固定部を管軸方向に沿って移動させる移動機構を備えた繊維強化樹脂層剥離装置において、前記荒削用バイトの刃先が前記仕上削用バイトの刃先よりも前記被覆層の端面に０．５〜１．０ｍｍ近接した位置になるように段差を設けたことを第１の特徴とする。また、前記荒削用バイトを、前記被覆層の３０〜５０％を切削する切削深度に設定したことを第２の特徴とする。またさらに、前記荒削用バイトにより切削される厚みが、前記繊維強化樹脂管の前記被覆層の３０〜５０％であることを第３の特徴とする。

本発明は、以下の優れた効果を有する。
（１）繊維強化樹脂管を外側から掴んで固定するクランプ機構と、繊維強化樹脂管を内側から固定するセンター位置決め具とを設けたので、管の芯出しが容易で、ムラなく剥離処理できる。
（２）荒削用バイトと仕上削用バイトの位置決めが簡単に行えるので、繊維強化樹脂管の繊維強化樹脂層の剥離作業に際し、熟練を要することなく、迅速且つ確実に良好な切削面（接着面）を得ることができる。
（３）剥離面に余分な切り込みや粗雑な傷が残らないので、接着の品質が安定する。

本発明に係る繊維強化樹脂層剥離装置の第一の実施形態を示す斜視図である。本発明の第一の実施の形態に係る繊維強化樹脂層剥離装置の使用状態を示す（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。図２（ａ）のＡ−Ａ線要部断面図である。繊維強化樹脂剥離部の要部正面図である。繊維強化樹脂剥離部の要部側面図である。本発明に係る繊維強化樹脂層剥離装置の第二の実施形態を示す斜視図である。第二の実施の形態に係るバイト送り機構を示す拡大平面図である。繊維強化樹脂管の被覆構造を示す一部破断斜視図である。

［第一の実施の形態］
以下、図１〜図５を参照して、本発明による繊維強化樹脂層剥離装置１の第一の実施の形態について説明する。

本実施形態に係る繊維強化樹脂層剥離装置１は、図１、図２及び図８に示すように、被切削材である繊維強化樹脂管７を保持する管固定機構２と、繊維強化樹脂管７の被覆層７６を切削する荒削用バイト３３と仕上削用バイト３４を備えた被覆層研削盤３（以下、単に研削盤３という）と、研削盤３を回転させる駆動機構４と、駆動機構４を管軸方向に進退可能に設けられた回動筒体４３の送り機構５と、これらの構成部材を載置する架台８とから構成されている。

図２に示すように、管固定機構２は、繊維強化樹脂管７を外側から固定するクランプ部２２と、繊維強化樹脂管７の開口端部に差し込まれるセンター位置決め具２１とから構成され、繊維強化樹脂管７を内外から確実且つ正確に芯出しをして固定することができる。

クランプ部２２は、繊維強化樹脂管７が挿入可能な大きさに形成された円形の窓口２２３と、この窓口２２３の内周面に等間隔に設けられた三箇所のクランパー２２１とからなり、クランパーハンドル２２２の回転操作により、挿入された繊維強化樹脂管７の外周面を締付けて固定できるようにされている。

センター位置決め具２１は、先端側に向かって縮径した略円錐形の頭部２１ａを備えた円柱体であり、異なる管径に応じて交換できるように芯出しシャフト２４の先端側にボルト等で着脱自在に取り付けられる。芯出しシャフト２４の後端側には押しネジグリップ２３が連結されており、この押しネジグリップ２３を回転することで芯出しシャフト２４が押圧されて管軸方向に沿って移動し、これに追随してセンター位置決め具２１に差し込まれた繊維強化樹脂管７も移動し、センター位置決め具２１の中心軸と管軸とを合致させることができる。

駆動機構４は、図１、図２に示すように、モーター４１から駆動ベルト４２を介して回動する回動筒体４３とで構成されている。回動筒体４３は、センター位置決め具２１側端部に荒削用バイト３３と仕上削用バイト３４を取り付けた環状の研削盤３が嵌合されボルトで締結して連結固定されている。そして、回動筒体４３を回転させながら、駆動機構４を管軸方向に進行させることで、
センター位置決め具２１に差し込まれた繊維強化樹脂管７の被覆層７６を切削剥離できるようにされている。尚、回動筒体４３は、芯出しシャフト２４が挿通可能な中空部を有し、且つモーター４１の回転が伝達されて回動する構造であれば良く、駆動ベルト４２以外にも、チェーン又は歯車を組み合わせた減速機構等を介して
連結するようにしてもよい。

回動筒体４３の送り機構５は、ラックギア５１４とピニオンギア５１３の組み合わせによるラックアンドピニオン機構を用いている。回動筒体４３の送り機構５は、ラックギア５１４と噛合するピニオンギア５１３が固定され、ベアリング５１２を介して架台８に軸承されたシャフト５１１にハンドル５１を取り付け、このハンドル５１の回転操作により所望する速度で回動筒体４３を進退移動できるようにされている。ここで、ラックギア５１４は、モーター４１と回動筒体４３が搭載された載置台５３の底面に取り付けられ、載置台５３には架台８に突設された一対のスライドレール５２に嵌合する凹条５３ａが設けられ左右に振れることなく、架台８上を前後に摺動する。尚、載置台５３の過剰な移動を規制するウレタンゴム製のストッパー６が設けられ、送り距離が過大になることを防止できるようにされている。すなわち、ハンドル５１の操作ミス等による不要な切削を防止することができるようにされている。

図４、図５に示すように、研削盤３には半径方向に沿って一対のバイト固定部３１が対向して設けられ、これらのバイト固定部３１に切削チップ交換式のバイト３３、３４が各々固定される。バイト３３、３４は、一方を荒削用バイト３３、他方を仕上削用バイト３４とし、先端にチップ３３ａ、３４ａを取り付ける。使用するバイト３３，３４は例えば、タンガロイＪＳＣＬＣＲ１０１０Ｈ６（商品名）、チップ３３ａ，３４ａは、ＣＣＧＷ０６０２０４（商品名）等が好適である。

研削盤３は回動筒体４３とボルト止めにより強固に連結されており、回動筒体４３の回転に追随して回動し、回動する研削盤３を、クランプ部２２とセンター位置決め具２１により固定された繊維強化樹脂管７に向かって、送り速度Ｆで進行させることで、被覆層７６を荒削用バイト３３、仕上削用バイト３４が順次切削して剥離する。ここで、荒削用バイト３３の刃先は仕上削用バイト３４の刃先よりも被覆層７６表面に対して近接した位置になるように段差が設定されており、被覆層７６には、まず荒削用バイト３３のチップ３３ａの刃先が接触して荒削し、追って仕上削用バイト３４のチップ３４ａの刃先が接触して切削する。

図５に示すように、荒削用バイト３３のチップ３３ａの先端と管軸線Ｌとの離間距離Ａと、仕上削用バイト３４のチップ３４ａと管軸線Ｌとの離間距離Ｂは、Ａ＞Ｂと設定されている。したがって、荒削用バイト３３が切削した後に、仕上削用バイト３４がより深く切削し、被覆層７６の全層を仕上げ切削する。こうして繊維強化樹脂管７の母管材７１から被覆層７６を切削剥離する。

ここで、荒削用バイト３３の刃先と仕上削用バイト３４の刃先の段差を変化させることにより、切削部と剥離面の仕上がり状態も変化する。そこで、繊維強化樹脂管７の切削に適した刃先の段差（以下、刃先の段差設定値Ｃという）を得るために、先ず荒削刃が仕上削用刃より先に削るために必要な最低限の刃先の段差（以下、限界刃先段差Ｄという）を求める。この限界刃先段差Ｄは、次式を満たす値とした。

さらに上記式の送り速度Ｆを約１．０〜１．５ｍｍ／秒、回転数Ｅを１２０ｒｐｍ、刃先間の角度Ｇを１８０°とし、配管口径別に限界刃先段差Ｄを求めた値を表１に示す。

表１から分かるように、管の口径が２５〜１００ｍｍでは、限界刃先段差Ｄが０．２６〜０．３４ｍｍとなることがわかる。実際の作業において、作業者は繊維強化樹脂管７の切削状態を確認しながら、ハンドル５１を手動操作するため、送り速度Ｆを、表１記載のように定速化することは難しい。また、実際の送り速度Ｆは、表１中の送り速度Ｆより速くなることが予測されるため、好適な刃先の段差設定値Ｃは、限界刃先段差Ｄ以上となるよう０．５〜１．０ｍｍとした。これにより、荒削用バイト３３の刃先が仕上削用バイト３４の刃先よりも繊維強化樹脂管７の被覆層７６の端面に０．５〜１．０ｍｍ近接した位置になるように段差を設けることが可能となる。

荒削用バイト３３のチップ３３ａ先端と管軸線Ｌとの離間距離Ａと、仕上削用バイト３４のチップ３４ａ先端と管軸線Ｌと離間距離Ｂとは、加工品質に重大な影響を及ぼす。そこで繊維強化樹脂管７の被覆剥離に最適な設定値を得るための試験を行い検討した。試験体は呼び径１００ｍｍの繊維強化樹脂管７を刃先の段差設定値Ｃを１ｍｍもしくは０．５ｍｍで１２０秒間切削した際、被覆剥離部の仕上がり状態を従来の手作業と荒削り深度＝ａ／被覆厚み＝ｂの各値を比較した。比較判断結果は◎を良好な状態、○を軽微な手直しで使用可能な状態、△を手直しにより使用可能な状態、×を使用不可の状態として、試験結果を表２に示す。

表２に示すように、ａ／ｂの値が０．３〜０．５の間が良好な加工品質を得られることが分かった。すなわち、荒削用バイト３３は、先ず被覆層７６全層の３０〜５０％を切削する切削深度に設定し、切削される厚さが被覆層７６の３０〜５０％とすることが好適である。

［第二の実施の形態］
次に、図６及び図７を参照して、本発明の第二の実施形態について説明する。第二の実施形態が第一の実施の形態と異なる主な点は、駆動機構４と研削盤３の送り機構５の構造である。本実施形態では繊維強化樹脂管７回転させ、研削盤３を固定する構成とされている。また、研削盤３の送り機構５は送りネジ式であり、かつ研削盤３を摺動させるという点である。なお、第一の実施の形態と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第一の実施の形態との相違点を主に説明する。

図６に示すように、本発明の第二の実施形態に係る繊維強化樹脂層剥離装置１は、繊維強化樹脂管７を回転させる駆動機構４と、繊維強化樹脂管７の開口端部に差し込むセンター位置決め具２１と、回転する繊維強化樹脂管７に向かって管軸方向へ摺動する研削盤３と、ハンドル５１と１対のスライド軸５４とからなる研削盤３の送り機構５と、これらの構成部材を載置する架台８とから構成されている。

駆動機構４は、図６に示すように、円筒状の管保持部４４と、その両端に設けられたフランジ状のスクロールチャック４５と、モーター４１と、モーター４１の駆動力をスクロールチャック４５に伝達する駆動ベルト４２とで構成されている。スクロールチャック４５は一般的に旋盤等で使用される機構であり、本実施の形態では繊維強化樹脂管７を掴む爪チャック４５１が、スクロールチャック４５に３箇所設けられている。このスクロールチャック４５は駆動機構４であると共に、回転軸の中心と繊維強化樹脂管７の軸心を一致させることができる。

研削盤３の送り機構５は、架台８の一端側に立設された４箇所の取付け板８１と、その取付け板８１に横架される１対のスライド軸５４と、スライド軸５４の端部に固定されセンター位置決め具２１を保持する略三角形状のセンター位置決め具保持板２５と、一対のスライド軸５４に架け渡され、研削盤３が固定される連結体５１６と、その連結体５１６に取り付けられ、端部にハンドル５１を設けた送りネジ軸５１５とで構成される。そして、図７に示すように、送りネジ軸５１５はセンター位置決め具保持板２５に設けられた貫設部５１７を介して、その一端が連結体５１６に回転可能に取り付けられている。貫設部５１７と送りネジ軸５１５はネジ接合となっており、ハンドル５１の回転操作で連結体５１６はスライド軸５４に沿って摺動することができる。

尚、本実施形態では、駆動機構４に爪チャック４５１を有するスクロールチャック４５を設けているが、例えばスクロールチャック４５の代わりに筒状のコレットチャックを用いるなど繊維強化樹脂管７を固定した状態で回転可能な構造であれば良い。また、研削盤３の送り機構５は、研削盤３を摺動させることが可能であれば、どのような構造や形状でも良く、本実施形態に限定されるものではない。

本発明でのバイト３３，３４は、組立バイトの一種であるクランプバイトを用いているが、一般的に外径加工に用いられる組み立てバイト、付刃バイト、むくバイトなどでも良く、限定されるものではない。

本発明の繊維強化樹脂層剥離装置により加工される繊維強化樹脂管は、図８に示すような構成をしている。母管材７１として塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが使用される。表面処理部の処理方法はプライマー７３との接着効果を高める方法であればサンドブラストや金属溶射などに限定されることはない。プライマー７３は母管材７１と強化繊維層７４を接着できるものを適宜選択する。強化繊維層はガラス繊維などの強化繊維にポリエステル樹脂等を含浸し積層した強化層である。表面仕上げ層７５は耐食性の樹脂により表面を処理した層である。

１繊維強化樹脂層剥離装置
２管固定機構
２１センター位置決め具
２２クランプ部
２２１クランパー
２２２クランパーハンドル
２２３窓口
２３押しネジグリップ
２４心出しシャフト
２５センター位置決め具保持板
３研削盤
３１バイト保持固定部
３３荒削用バイト
３３ａチップ
３４仕上削用バイト
３４ａチップ
４駆動機構
４１モーター
４２駆動ベルト
４３回動筒体
４４管保持部
４５スクロールチャック
４５１爪チャック
５送り機構
５１ハンドル
５１１シャフト
５１２軸受け（ベアリング）
５１３ピニオンギア
５１４ラックギア
５１５送りネジ軸
５１６連結体
５１７貫接部
５２スライドレール
５３載置台
５４スライド軸
６ストッパー
７繊維強化樹脂管
７１母管材
７２表面処理部
７３プライマー
７４強化繊維層
７５表面仕上げ層
７６被覆層
８架台
８１取付け板
ａ荒削り深度
ｂ被覆層厚
Ａ荒削用バイトの刃先と管軸Ｌとの距離
Ｂ仕上削用バイトの刃先と管軸Ｌとの距離
Ｃ刃先の段差設定値
Ｄ限界刃先段差
Ｆ送り速度
Ｇチップ間角度
Ｌ管軸線

Claims

繊維強化樹脂層を含む被覆層で被覆された繊維強化樹脂管を外側から掴んで固定するクランプ機構と、
当該繊維強化樹脂管を内側から固定するセンター位置決め具と、
少なくとも一組の荒削用バイトと仕上削用バイトを有し、これらのバイトを前記繊維強化樹脂管の軸心を中心とする放射状に配置可能にされたバイト固定部と、
前記センター位置決め具を前記繊維強化樹脂管に押圧する押圧機構と、
前記クランプ機構又はバイト固定部を回動させる駆動機構と、
前記バイト固定部を管軸方向に沿って移動させる移動機構を備えた繊維強化樹脂管の繊維強化樹脂層剥離装置において、
前記荒削用バイトの刃先が前記仕上削用バイトの刃先よりも前記被覆層の端面に０．５〜１．０ｍｍ近接した位置になるように段差を設けたことを特徴とする繊維強化樹脂管の繊維強化樹脂層剥離装置。
前記荒削用バイトを、前記被覆層の３０〜５０％を切削する切削深度に設定したことを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂管の繊維強化樹脂層剥離装置。
前記荒削用バイトにより切削される厚みが、前記繊維強化樹脂管の前記被覆層の３０〜５０％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の繊維強化樹脂管の繊維強化樹脂層剥離装置。