JP2003236614A - 管体矯正装置および開先形成装置 - Google Patents
管体矯正装置および開先形成装置Info
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Abstract
の形状に正確に矯正することができる管体矯正装置を提
供する。 【解決手段】 管体21に周方向の複数箇所で半径方向
の外力を与える矯正手段22と、管体21に対して固定
して設けられる案内手段24と、案内手段24に案内さ
れて、管体21の軸線まわりに少なくとも1回転可能に
設けられ、自己の基準位置から管体21の周面までの距
離を測定する第1ダイヤルゲージ23aとを含む。第1
ダイヤルゲージ23aによって管体21の外形形状を知
ることができるので、所定形状に管体を矯正するため
に、外力を与える必要がある箇所に、与えるべき外力の
大きさを決定することができる。この決定された箇所に
決定された大きさの外力を、矯正手段が与えることによ
って、管体を所定の形状に正確にかつ短時間で矯正する
ことができる。
Description
の断面形状を所定の形状に矯正する管体矯正装置および
矯正された管体同士を突合わせて開先を形成する開先形
成装置に関する。
する従来の技術の真円リング1を示す正面図であり、図
16は、従来の技術の真円リング1を示す断面図であ
る。真円リング1は、リング本体2と複数のクランプボ
ルト3とを含む。リング本体2は、円環状に形成され、
リング本体2の内周空間5に管体4が挿入される。クラ
ンプボルト3は、リング本体2に螺着され、リング本体
2の内周面6から半径方向内方へ突出する突出量を調整
可能に形成される。クランプボルト3は、リング本体2
の周方向に等間隔に配置される。
した状態で、各クランプボルト3は、リング本体2の半
径方向内方に向かって突出し、各クランプボルト3が管
体4の外周面7に当接する。さらにクランプボルト3
が、半径方向内方に向かって突出することによって、管
体4を半径方向内方に押圧して、管体4を矯正する。
て、各クランプボルト3のリング本体2からの突出量を
同一に保ちながら突出させることによって、管体4の半
径方向外方に膨らんだ部分に臨むクランプボルト3から
管体4に当接し、すべてのクランプボルト3が管体4に
当接するまで突出させることによって、管体4を真円筒
に近い形状に矯正する。
示す従来の技術の真円リング1は、各クランプボルト3
の突出量をクランプボルト3の回転位置によって手作業
で調整している。したがって、すべてのクランプボルト
3の突出量を同一に保つことが困難である。たとえば、
すべてのクランプボルト3を1/4回転させて、すべて
のクランプボルト3を管体4に当接させたとしても、す
べてのクランプボルト3で正確に1/4回転させること
が困難であり、すべてのクランプボルト3の突出量を同
一にすることができない。このように各クランプボルト
3の突出量を同一にする作業が困難であるので、クラン
プボルト3によって押圧される管体4を真円筒に極めて
近い状態に形成することが困難である。
いので、管体4が既に極めて真円筒に近い状態であって
も、すべてのクランプボルト3を同一量突出させる作業
が行われ、無駄な作業工数が増えるとともに、作業時間
が多くかかるという問題がある。
ト3の突出量を検出する突出量検出センサを設ける方法
がある。この場合、クランプボルト3の数に応じた複数
の突出量検出センサを設ける必要がある。これによって
構造が複雑になるとともに、複数の突出量検出センサを
設けるために製造費用が大きくなる。また突出量検出セ
ンサを設けても、クランプボルト3の突出量しか検出す
ることができないので、クランプボルト3によって矯正
された管体4の外形形状を知ることができないという問
題がある。
垂直な断面形状を正確に測定し、管体を所定の形状に正
確に矯正することができる管体矯正装置および開先形成
装置を提供することである。
の複数箇所で半径方向の外力を与える矯正手段と、管体
に対して固定して設けられる案内手段と、案内手段に案
内されて、管体の軸線まわりに少なくとも1回転可能に
設けられ、自己の基準位置から管体の周面までの距離を
測定する測距手段とを含むことを特徴とする管体矯正装
置である。
測距手段が、管体の軸線まわりに回転し、自己の基準位
置から管体の周面までの距離を測定する。測距手段が、
管体の軸線まわりに移動することによって、測距手段の
基準位置もまた管体の軸線まわり移動する。基準位置
は、測距手段が回転することによって、管体を内に含む
閉ループを描いて移動する。
準位置から管体周面までの管体半径方向の距離を連続し
て測定することによって、管体の軸線に垂直な断面形状
を測定することができる。また矯正手段が、測距手段に
よって得られた管体の断面形状に基づいて、管体に与え
る外力を調整することによって、管体を所望の断面形状
に矯正することができる。
場合、管体の断面形状が残余の部分に比べて凸な部分に
矯正手段が管体の半径方向内方に向かう外力を与えるこ
とによって、極めて真円筒に近い形状に管体を矯正する
ことができる。または、管体の断面形状が残余の部分に
比べて凹な部分に矯正手段が管の半径方向外方に向かう
外力を与えることによって、極めて真円筒に近い形状に
管体を矯正することができる。
管体の断面形状が得られることで、管体を所定形状に形
成するために必要な外力または管体の変形量を決定する
ことができる。矯正手段が、決定された外力の強さを与
えることによって、管体を所定の形状に正確に矯正する
ことができる。また、外力を与える箇所を決定すること
ができるので、外力を与えることが可能な箇所すべてに
外力を与える必要がなく、作業工数を減らすとともに短
時間で所定の形状に管体を矯正することができる。
面形状を、再び測距手段によって測定し、矯正具合を微
調整することによって、管体の断面形状をさらに所定の
形状に近づけることができる。
で管体を押圧することによって、半径方向の外力を与え
ながら、管体に着脱自在に装着され、案内手段は、矯正
手段に着脱自在に設けられることを特徴とする管体矯正
装置である。
することによって、管体に外力を与えるとともに、管体
をクランプし管体に装着される。これによって矯正手段
は、管体に外力を与えるための機構と、着脱可能に管体
に装着されるための機構とを別々に設ける必要がなく、
構造を簡略化することができる。また管体に外力を与え
ることと管体を装着することを同時に行うことができる
ので、管体の矯正作業時間を短縮させることができる。
手段を介して管体に支持される。すなわち案内手段に案
内される測距手段は、装着のたびに、管体との相対的な
位置がずれることがないので、案内手段が管体に支持さ
れていない場合に比べて、測距手段の位置合せを容易に
することができる。また案内手段が矯正手段に設けられ
るので、案内手段は、矯正手段を介して管体に固定さ
れ、管体に直接固定されない。これによって案内手段が
管体を直接クランプすることがなく、案内手段が装着さ
れることによって管体の断面形状が変形するおそれがな
い。したがって案内手段が装着されるにかかわらず、管
体の断面形状を同一にすることができ、案内手段による
管体の変形を防止することができる。これによって案内
手段を取付けて、管体を所定の形状に矯正した後で、案
内手段を取外したとしても、管体の断面形状を所定の断
面形状に保持することができる。これによって測距手段
および案内手段を取外した状態で、管体の矯正状態を保
つことができ、管体搬送などの矯正後の工程において、
測距手段および案内手段が邪魔になることがない。
在に同軸に装着され、第1管体に周方向の複数箇所で半
径方向の外力を与えて矯正する環状の第1矯正手段と、
第2管体の一端部に着脱自在に同軸に装着され、第2管
体に周方向の複数箇所で半径方向の外力を与えて矯正す
る環状の矯正手段であって、第1矯正手段に相互に軸線
を一致させて連結することができる第2矯正手段と、第
1矯正手段および第2矯正手段に着脱自在に設けられる
案内手段と、案内手段に案内されて、案内手段が装着さ
れる矯正手段を介して、管体にその軸線まわりに少なく
とも1回転可能に設けられ、自己の基準位置から装着さ
れる管体の周面までの距離を測定する測距手段とを含む
ことを特徴とする開先形成装置である。
測距手段が、管体の軸線まわりに回転し、自己の基準位
置から管体の周面までの距離を測定する。測距手段が、
管体の軸線まわりに移動することによって、測距手段の
基準位置もまた管体の軸線まわり移動する。基準位置
は、測距手段が回転することによって、管体を内に含む
閉ループを描いて移動する。
準位置から管体周面までの管体半径方向の距離を連続し
て測定することによって、管体の軸線に垂直な断面形状
を測定することができる。また矯正手段が、測距手段に
よって得られた管体の断面形状に基づいて、管体に与え
る外力を調整することによって、管体を所望の断面形状
に矯正することができる。
場合、管体の断面形状が残余の部分に比べて凸な部分に
矯正手段が管体の半径方向内方に向かう外力を与えるこ
とによって、極めて真円筒に近い形状に管体を矯正する
ことができる。あるいは、管体の断面形状が残余の部分
に比べて凹な部分に矯正手段が管の半径方向外方に向か
う外力を与えることによって、極めて真円筒に近い形状
に管体を矯正することができる。
体の断面形状が得られることで、管体を所定形状に形成
するために必要な外力または管体の変形量を決定するこ
とができる。矯正手段が、決定された外力の強さを与え
ることによって、管体を所定の形状に正確に矯正するこ
とができる。また、外力を与える箇所を決定することが
できるので、すべての箇所に外力を与える場合に比べ
て、短時間で所定の形状に管体を矯正することができ
る。また矯正手段によって矯正された管体の断面形状
を、再び測距手段によって求め、矯正具合を調整するこ
とによって、管体の断面形状をさらに所定の形状に近づ
けることができ、管体をさらに正確に矯正させることが
できる。
わりを回転するので、測定時に管体を回転させる必要が
ない。これによって管体を回転させるための力を必要と
しない。したがって外径が大きい管体または重量が大き
い管体であっても、小さい力で測定することができ、装
着される管体を回転させる場合に比べて装置を小形化す
ることができる。
し、第1管体と同軸に装着される。また第2矯正手段
は、第2管体を矯正し、第2管体と同軸に装着される。
また第1および第2矯正手段を相互に軸線を一致させて
連結可能に形成される。各矯正手段が、第1および第2
管体を同一の断面形状に矯正した状態で相互に連結され
る場合、第1および第2管体は、その軸線が同一線上に
配置されるので、第1および第2管体の端部の半径方向
のずれを低減することができ、各管体が突き合されて形
成される開先の精度を向上させることができる。
体の軸線に垂直な仮想平面から管体の端面までの距離を
測定することを特徴とする。
体の軸線に垂直な仮想平面から管体の端面までの距離を
測定する。これによって管体の断面形状のほかに、管体
の端面形状を測定することができ、仮想平面から管体の
端面までの距離が所定範囲内でであるか否かを判定する
ことができる。所定範囲内である2つの管体によって開
先を形成することによって、各管体の端面間の間隔であ
るルートギャップを小さくすることができる。
真円リング20を示す正面図であり、図2は、図1の一
部を拡大して示す断面図である。真円リング20は、管
体21に半径方向の外力を与えることによって、管体2
1の断面形状を変形させて、管体21を所定形状に矯正
する管体矯正装置を構成する。たとえば真円リング20
は、電子ビーム溶接に用いられる管体21の端部28を
矯正するために用いられる。また本明細書において、管
体21の断面形状は、管体21の軸線に垂直な断面の形
状である。
状に形成される矯正手段22と、矯正手段22に固定し
て設けられる案内手段24と、案内手段24に案内され
矯正手段22の軸線25まわりに回転可能に設けられる
回転手段31と、回転手段31に固定されるダイヤルゲ
ージ23とを含んで構成される。ダイヤルゲージ23
は、少なくとも自己の基準位置から管体21の外周面2
6までの管体半径方向の距離L1を測定する測距手段で
ある。図1に回転手段31を実線で示し、軸線25まわ
りに180度角変位した状態の回転手段31Aを2点破
線で示す。
グ本体41と、リング本体41の内周面34から突出可
能に形成され、管体21の外周面26を押圧する押圧部
となるクランプボルト27とを有する。リング本体41
は、管体21の一端部28を半径方向外方から覆う。ク
ランプボルト27は複数、たとえば12本設けられ、リ
ング本体41の周方向に等間隔に配置される。
半径線38を挿通するクランプボルト挿通孔36が形成
され、クランプボルト挿通孔36が形成される孔部37
には、クランプボルト27が螺合するねじ溝が形成され
る。各クランプボルト27は、それぞれ個別に設けられ
た孔部37に螺合する。各クランプボルト27は、一半
径線38まわりに回転することによって、リング本体内
周面34に関して突出および嵌入可能に形成され、リン
グ本体41に対して、半径方向の位置を調整可能であ
る。各クランプボルト27は、抜け止め機構を有し、ク
ランプボルト挿通孔36から抜けることが防止される。
の外周側にある頭部40に6角穴が形成され、6角レン
チを用いて一半径線38まわりに回転させることができ
る。各クランプボルト27のリング本体22の内周側に
ある先端部には、クランプパッド39が設けられる。ク
ランプパッド39は、一半径線38に交差する管体当接
面42が形成され、可撓性および弾発性を有する。管体
当接面42は、管体21の外周面26と面接触する。
に案内する。案内手段24は、玉軸受30を介して回転
手段31と連結される。玉軸受30の回転中心線は、矯
正手段22の軸線25に対して同一線上に配置される。
案内手段24は、玉軸受30の外輪30aをリング本体
41に固定する。玉軸受30は、その内周径が管体21
の外周径よりも大きく形成され、案内手段24に固定さ
れた状態で、内輪30bが回転可能に支持される。玉軸
受30は、うす型玉軸受によって実現され、これによっ
て玉軸受自体を軽量化することができる。
挟持片44とを有する。外輪当接部43は、略円筒状に
形成され、玉軸受30が嵌り込み、内周面に玉軸受外輪
30aの外周面が当接する。玉軸受外輪30aが外輪当
接部43に嵌りこんだ状態で、外輪当接部43は、リン
グ本体41に固定される。このとき玉軸受外輪30aの
一端面は、リング本体41の一端面29に当接し、玉軸
受外輪30aの他端面は第1挟持片44に当接する。リ
ング本体41の一端面29は、矯正手段22が管体21
に装着された場合に、管体21の一端部28に近い側の
端面である。第1挟持片44は、玉軸受外輪30aをリ
ング本体41に向かって押さえ、リング本体41と協働
して玉軸受外輪30aを挟持する。外輪当接部43およ
び第1挟持片44は、ボルト45によって着脱可能にリ
ング本体41に固定される。
片49と、ダイヤルゲージ23を支持するダイヤルゲー
ジ支持部33とを有する。回転体46は、円筒状に形成
され、玉軸受内輪30bに嵌り込み、第2挟持片49と
協働して玉軸受内輪30bの両端を挟持して、玉軸受内
輪30bに固定される。回転体46には、玉軸受内輪3
0bに嵌り込む凹所48が一端部に形成される。回転体
46の一端部側から凹所48に嵌り込んだ玉軸受内輪3
0bの一端部は回転体46に当接し、他端部は、第2挟
持片49に当接する。第2挟持片49は、ボルト50に
よって回転体46の一端部端面に固定され、嵌め込まれ
た玉軸受内輪30bの他端部を押し付ける。 第2挟持
片49および第2挟持片49を固定するボルト50は、
リング本体41の内側に向かって突出する。リング本体
41には、一端部の内周部分が周方向全周にわたって切
除され、第2挟持片49および第2挟持片49を固定す
るボルト50が収容される収容空間47が形成される。
これによって第2挟持片49および第2挟持片49を固
定するボルト50にリング本体41が接触することが防
止され、回転体46の回転を阻害することがなく、回転
手段31は、矯正手段22の軸線25まわりに回転可能
に形成される。回転体46は、玉軸受30を介して案内
手段24に案内されるので、円滑な回転を実現でき、ダ
イヤルゲージ23を真円に近い軌跡で回転移動させるこ
とができる。
ジ23を図2の切断面線III−IIIから見た断面図
であり、図4は、回転手段31およびダイヤルゲージ2
3を図2の切断面線IV−IVから見た断面図である。
本発明の実施の形態のダイヤルゲージ23a,23bは
接触式デジタルゲージであって、先端部を測定対象に当
接させ、測定対象に対してダイヤルゲージを相対的に変
位させた場合の先端部の変位によって、測定対象の形状
を測定する。
の周方向一箇所に設けられ、2つのダイヤルゲージ23
a,23bを支持する。ダイヤルゲージ支持部33は、
ボルト51によって着脱可能に回転体46に固定される
回転体結合部分52と、回転体結合部分52から回転体
半径方向に立設し、回転体46の軸線に垂直に形成され
る第1ダイヤルゲージ支持部分53と、回転体結合部分
52から回転体半径方向に立設し、回転体46の半径方
向に延び、かつ回転体の軸線に沿って延びる第2ダイヤ
ルゲージ支持部分54とを有する。
径と等しい曲率半径を有する当接面が形成される。当接
面と回転体外周面とが当接することによって、回転体結
合部分52は、回転体46に隙間なく固定される。回転
体46および回転体結合部分52は、第1ダイヤルゲー
ジ23aの先端部が挿通する回転体半径方向に挿通する
ダイヤルゲージ挿通孔57が設けられる。
ダイヤルゲージ23aを支持する。第1ダイヤルゲージ
23aは、ダイヤルゲージ挿通孔57に先端部が挿通し
た状態で、ボルト58によって第1ダイヤルゲージ支持
部分53に固定される。第2ダイヤルゲージ支持部54
は、回転体結合部分52から立設するとともに、回転体
46内側に向かって回り込み、回転体46の内周部分よ
りも回転体半径方向内方に延びる。この第2ダイヤルゲ
ージ支持部54の回転体46の内周部分よりも回転体半
径方向内方側領域に、第2ダイヤルゲージ23bがボル
ト59によって固定される。
41の半径方向に延び、先端が管体21の一端部28の
外周面26に当接する。第1ダイヤルゲージ23aは、
自己の基準位置から管体21の外周面26までの距離L
1を測定する。基準位置は、ダイヤルゲージ支持部33
に対して相対的に固定される位置であり、装着される管
体21の軸線を中心とする仮想周面上に配置される。第
1ダイヤルゲージ23aは、回転体46とともに回転す
ることによって、基準位置から管体21の外周面26ま
でのリング本体41の半径方向距離L1を管体周方向に
わたって測定する。
とが同一線上に配置される場合には、管体周方向に凹に
形成される部分は、基準位置から管体21の周面までの
距離L1が残余の部分に対して長くなり、管体集方向に
凸な部分は、基準位置から管体21の周面までの距離L
1が残余の部分に対して短くなる。
2の軸線25方向に延び、管体21の一端部28の端面
32に当接する。第2ダイヤルゲージ23bは、自己の
基準位置から管体の端面までの距離L2を測定する。基
準位置は、ダイヤルゲージ支持部33に対して相対的に
固定される位置であり、装着される管体21の軸線に垂
直な仮想平面上に配置される。第2ダイヤルゲージ23
bは、回転体46とともに回転することによって、基準
位置から管体21のリング本体41の軸線方向距離L2
を管体周方向にわたって測定する。各ダイヤルゲージ2
3a,23bは、計測時には、回転手段31とともに回
転し、リング本体41の周方向に少なくとも1回転以上
回転される。
示す正面図であり、図6は、ダイヤルゲージ23a,2
3bを示す側面図である。各ダイヤルゲージ23a,2
3bは、たとえばデジタルゲージが用いられる。各ダイ
ヤルゲージ23a,23bは、棒状の測定子55が伸縮
自在に形成され、その伸縮量を計測することができる。
第1ダイヤルゲージ23aは、測定子55の先端55a
が管体21の外周面26に当接され、第2ダイヤルゲー
ジ23bは、測定子55の先端55aが管体21の端面
32に当接する。測定結果は、各ダイヤルゲージのケー
ブル56に接続される表示部57に表示される。
も1回転する間、連続して測定することによって、第1
ダイヤルゲージ23aの測定結果から、管体21の軸線
に垂直な断面の外形形状を求めることができる。また得
られた管体21の外形形状から管体21の真円度を求め
ることができる。管体21の真円度に基づいて、矯正手
段22が管体21の外周面26を押圧することによっ
て、管体21を極めて真円筒に近い形状に矯正すること
ができる。
に垂直な断面の形状において、外形(外周面形状)が真
円である筒を意味するものとし、真円筒は、次式(1)
で示される。真円度が0パーセントである形状を意味す
る。 真円度=(最大直径−最小直径)/平均直径 …(1)
からの外周面半径を全周にわたって測定し、得られたデ
ータからばらつきを包含する最大真円、すなわち測定結
果に基づいて求められる最小直径の外接真円を求めてそ
の直径を最大直径とする。また最小直径は、最小外径で
あって、最大真円と同心の最小真円、すなわち最大真円
と同心の内接する内接真円を求めてその直径を最小直径
とする。平均直径は、平均外径であって、最大直径と最
小直径と加算して2で除算した直径とする。また本発明
において、極めて真円筒に近い形状とは、軸線に垂直な
断面の形状において外形が極めて真円に近い形状を意味
するものとし、極めて真円に近い形状は、(1)式で示
される真円度が所定範囲内であることを意味し、たとえ
ば管体21の真円度が、0%以上で、かつ0.3%以下
である範囲の外形形状を意味する。
ることによって、真円筒とは異なる他の形状、たとえば
楕円形状、略三角形状およびその他の略多角形状など
に、管体21を矯正することができる。
フローチャートである。まずステップa0では、まず矯
正すべき管体21および真円リング20が準備される。
管体21は、他端部側が支持され一端部を浮かせた状態
に保持され、矯正手段22が管体21の一端部28から
嵌め込み可能な状態に配置されると、ステップa1に進
み、管体21の矯正動作が開始される。
1に装着される装着動作が行われる。まずリング本体4
1を管体21の一端部28に嵌め込む。次に各クランプ
ボルト27を、6角レンチを用いて回転させ、管体21
の外周面26に当接するように、リング本体41の内周
面34から突出させる。クランプボルト27が、管体2
1と当接し、管体21をクランプさせることによって、
矯正手段22を管体21に装着させる。
な複数の、少なくとも3本のクランプボルト27を同一
量突出させる。クランプ可能な複数のクランプボルト
は、たとえばリング本体41の周方向に120度ずつ間
隔をあけて配置される3本のクランプボルトである。こ
のような管体21をクランプ可能な複数のボルトがとも
に同一量突出させ、管体21に当接することによって、
リング本体41と管体21とを同軸上に配置して、管体
21をクランプすることができる。このように管体21
を矯正手段22と同軸上に配置してクランプさせる作業
が完了すると、ステップa2に進む。
端部側となる一端部に、案内手段24および回転手段3
1および各ダイヤルゲージ23a,23bを装着する作
業が行われる。ダイヤルゲージ23a,23bの回転中
心線が、矯正手段22の軸線と同一となるように、ボル
ト45,51によって、各案内手段24および回転手段
31および各ダイヤルゲージ23a,23bが装着され
る。各ダイヤルゲージ23a,23bの案内手段24
(または回転体46)への装着が完了するとステップa
3に進む。
a,23bを管体21の周方向にわたって回転させ、軸
線に垂直な管体21の断面の外形形状および端面形状を
測定する。外形形状の測定が完了するとステップa4に
進む。
た外形形状に基づいて、管体21が極めて真円筒形状と
なるように、クランプボルト27によって管体21を半
径方向外方から内方に向かって押圧し、管体21を矯正
する。管体21の外形形状に基づいて、突出させるクラ
ンプボルト27と、そのクランプボルト27の突出量と
が決定されるので、すべてのクランプボルト27を管体
21に当接させる必要がなく、真円筒形状に矯正するた
めに外力を与えることが必要なクランプボルト27の
み、突出量を調整する。仮に管体21の外形形状が、既
に極めて真円筒に近い状態であるならば、クランプボル
ト27を突出させる作業を行わず、次のステップa5に
進む。
るクランプパッド39が、管体21の外周面26と面接
触するので、管体21を真円筒に矯正しやすくすること
ができる。クランプボルト27によって管体21を押圧
した状態で、次にステップa5に進む。
21の周方向にわたって、各ダイヤルゲージ23a,2
3bを回転させ、再び軸線に垂直な管体21の断面の外
形形状および端面形状を測定する。測定が完了するとス
テップa6に進む。ステップa6では、作業者または計
算機によって、矯正された管体21の真円度が求められ
る。これによって、管体21の真円度が、極めて真円筒
に近い状態である範囲内であるか否かを判定し、矯正さ
れた管体21の形状がきわめて真円筒に近い状態である
場合には、ステップa7に進み、そうでなければステッ
プa3に戻り、クランプボルト27によって、再び矯正
作業を行う。たとえば極めて真円筒に近い状態は、軸線
に垂直な断面の管体21の外径の真円度が0%以上でか
つ0.3%以下である範囲である。
筒に近い状態に矯正され、管体21の矯正作業が完了す
る。
グ20を用いることによって、管体21を所定形状に矯
正することができる。本発明の実施の形態に従えば、案
内手段24に案内されて、第1ダイヤルゲージ23a
が、回転移動とともに、自己の基準位置から管体外周面
26までの管体半径方向の距離を連続して測定する。こ
れによって、軸線に垂直な断面での管体21の断面の外
形形状を測定することができる。また、得られる管体2
1の外形形状に基づいて、上述の式(1)から管体21
の真円度を求めることができる。
aによって得られた管体21の外形形状に基づいて、管
体21に与える外力を調整することによって、クランプ
ボルトの精度誤差にかかわらず、管体21を所望の断面
形状に正確に矯正することができる。すなわち第1ダイ
ヤルゲージ23aによって軸線に垂直な断面での管体2
1の断面の外形形状が得られることで、管体21を所定
形状に形成するために必要な外力または管体の変形量を
決定することができる。矯正手段22が、決定された管
体21の箇所に、決定された外力の強さを与える。これ
によって、従来の技術のように手動で、クランプボルト
の突出具合を調整する場合に比べて、管体21を所定の
形状に正確に矯正することができる。
ルト27を管体21に当接させる必要がなく、管体21
の外形形状に基づいて、所定の形状に形成するために必
要な箇所のクランプボルト27を管体21に当接させる
ことができるので、作業工数を減らすとともに、作業時
間を短縮することができる。
周方向複数箇所をクランプボルト27によって、半径方
向内方に押圧する。管体21の外周面26から外力を与
えることによって、広い作業空間でクランプを行うこと
ができ、管体21を所定形状に矯正するための作業を容
易に行うことができる。
上のクランプボルト27を管体21に当接させることに
よって管体21に装着される。クランプボルト27は、
管体21に外力を与える外力供給機構となるとともに、
真円リング20を管体に装着する装着機構となる。これ
によって、真円リング20は、管体21に外力を与える
機構と、管体に着脱可能に装着するための機構とを別々
に設ける必要がなく、構造を簡略化することができる。
また管体21に真円リング20を装着した段階で、管体
21に外力を与えることができるので、所定形状、たと
えば円筒形状に近い状態に矯正することができる。その
後、すでに矯正された状態から、測定された外形形状に
基づいて、クランプボルトの突出量を微調整させるだけ
で極めて真円筒に近い状態に矯正することができ、短時
間で管体の矯正作業を行うことができる。また、最終的
に矯正された管体の外形形状を記録することができるの
で、矯正された管体を管理しやすくなり、利便性を向上
することができる。
から管体21に向かって突出する突出量をクランプボル
ト27ごとに同じにすることによって、矯正手段22と
管体21との軸線を同軸に配置することができる。矯正
手段22と管体21とが同軸に配置された場合、真円筒
管体は、第1ダイヤルゲージ23aが測定する距離L1
が周方向に等しくなる。したがって管体21を真円筒に
矯正する場合に、第1ダイヤルゲージ23aが測定する
距離L1が、周方向全周にわたって一定になるようにク
ランプボルト27を調整することによって、管体21を
真円筒に容易に矯正することができる。管体21がリン
グ本体41の軸線に配置された状態で、矯正手段22が
管体21を矯正することによって、極めて真円筒に近い
断面形状に矯正された管体21もまた、矯正手段22と
同一線上に配置することができる。
定されるので、管体21をクランプすることがなく、案
内手段24の取付けおよび取外しによって、管体21が
変形することを防止することができる。また各ダイヤル
ゲージ23a,23bが回転手段31、案内手段24お
よび矯正手段22を介して、管体21に回転可能に支持
されているので、各ダイヤルゲージ23a,23bが管
体21に支持されていない場合に比べて、管体21と各
ダイヤルゲージ23a,23bとの相対的な位置合わせ
を容易に行うことができ、作業時間を短縮させることが
できる。また、矯正する管体21が大きいまた重い場
合、各ダイヤルゲージ23a,23bを回転させるほう
が、管体21を回転させるよりも小さい力で管体21の
外径形状を測定することができる。
は、2つの管体101,102の端部同士を突合わせ、
開先100を形成する開先形成装置90の一部として構
成してもよい。開先形成装置90は、たとえば電子ビー
ム溶接およびレーザビーム溶接による鋼管周継手の全姿
勢溶接などの管体同士の溶接にあたって、高精度の開先
を形成する装置である。
示す正面図である。開先形成装置90は、2つの管体1
01,102をそれぞれ個別に矯正する2つの矯正手段
107,108を含んで構成される。第1矯正手段10
7および第2矯正手段108は、図1および図2に示す
矯正手段22と同様の構成を有し、さらに相互に軸線を
一致した状態で連結することができる。たとえば開先形
成装置90は、第1および第2矯正手段107,108
を同軸に連結し、互いの矯正手段107,108を引寄
せる引寄せ手段113を有する。
第1管体101の一端部103に着脱自在に同軸に配置
され、第1管体101に周方向の複数箇所で半径方向の
外力を与えて矯正する。また第2矯正手段108は、環
状に形成され、第2管体102の一端部104に着脱自
在に同軸に配置され、第2管体102に周方向の複数箇
所で半径方向の外力を与えて矯正する。
は、図1および図2に示す案内手段24と、回転手段3
1と、各ダイヤルゲージ23a,23bとが着脱可能に
形成される。これによって第1および第2矯正手段10
7,108に、案内手段24を介して装着される第1ダ
イヤルゲージ23aは、矯正手段が装着される管体にそ
の軸線まわりに少なくとも1回転可能に設けられ、自己
の基準位置から装着される管体の周面までの距離L1を
測定することができる。同様に第1および第2矯正手段
107,108に案内手段24を介して装着される第2
ダイヤルゲージ23bは、供給手段が装着される管体に
その軸線周りに少なくとも1回転可能に設けられ、装着
される管体の軸線に垂直な仮想平面から管体の端面まで
の距離L2を測定することができる。
ヤルゲージ23aによって求められる第1管体101の
外径形状に基づいて、第1矯正手段107は、各クラン
プボルト27によって第1管体101を外方から押圧
し、第1管体101を極めて真円筒に近い形状に、短時
間でかつ正確に矯正することができる。また第1管体1
01を第1矯正手段107と同軸に配置することができ
る。
1ダイヤルゲージ23aによって求められる第2管体1
02の外径形状に基づいて、第2矯正手段108は、各
クランプボルト27によって第2管体102を外方から
押圧し、第2管体102を極めて真円筒に近い形状に、
短時間でかつ正確に矯正することができる。また第2管
体102を第2矯正手段108と同軸に配置することが
できる。
た状態を示す正面図であり、図10は、図9のセクショ
ンXを拡大して内部を示す断面図である。各管体10
1,102を突合わせて組立てられて、形成される開先
100の精度は、各管体101,102の端面105,
106間の間隔であるルートギャップG1と、各管体1
01,102の外周面の半径方向のずれ量である目違い
量G2とによって決まり、周方向に関してばらつきが少
ないほど精度が高い。
よって開先100を組立てた場合、引寄せ手段113
が、第1および第2矯正手段107,108を同軸に連
結することによって、矯正された各管体101,102
の軸線を一致させて突合わせることができる。さらに各
管体101,102が同一形状に矯正されることによっ
て、管体半径方向にずれなく突合わせることができる。
矯正される第1および第2管体101,102は、極め
て真円筒に近い形状に矯正され、付き合わされた場合の
半径方向のずれを小さくすることができる。これによっ
て目違い量G2の周方向におけるばらつきを極めて小さ
くすることができ、最大値をたとえば1.6mm以下に
することができる。
す正面図であり、図12は、管端加工装置120を示す
平面図である。たとえば2つの第1および第2管体10
1,102は、管端加工装置120によって管端部10
3,104が加工される。第1管体101は、図1に示
す真円リング20によって所定の形状に正確に矯正され
た状態で端面105が切削加工される。第2管体102
も同様に正確に矯正された状態で端面106が切削加工
される。これによって管端加工装置120は、管体矯正
状態で管体の軸線に垂直な端面を形成することができ
る。
05,106を加工することによって、端面105,1
06の平面度が高い状態、たとえば端面105,106
の軸線方向の凹凸差を0.1mm以下に形成することが
できる。これによって矯正状態で各管体101,102
が突合わされたときの端面105,106もまた、その
平面度をきわめて高い状態にすることができる。これに
よってルートギャップG1の周方向におけるばらつきを
きわめて小さくすることができ、最大値をたとえば0.
2mm以下にすることができる。
ップG1の周方向のばらつきをなくし、さらにその値を
小さくすることができるので、開先精度を向上すること
ができ、電子ビーム溶接またはレーザビーム溶接を好適
に実現することができる開先を形成することができる。
開先形成方法、具体的には開先加工および組立方法に従
う作業の手順を示すフローチャートであり、図14は図
13の開先加工および組立作業の手順を示す図である。
図14(1)は矯正前の第1管体101の正面図であ
り、図14(2)は図14(1)の右側から見た第1管
体101の右側面図であり、図14(3)は矯正前の第
2管体102の左側面図であり、図14(4)は図14
(3)の右側から見た第2管体102の正面図である。
図14(5)は端部103を矯正した第1管体101の
正面図であり、図14(6)は図14(5)の右側から
見た第1管体101の右側面図であり、図14(7)は
端部104を矯正した第2管体102の左側面図であ
り、図14(8)は図14(7)の右側から見た第2管
体102の正面図である。図14(9)は管端加工され
た第1管体101を示す正面図であり、図14(10)
は管端加工された第2管体102を示す正面図である。
図14(11)は各管体101,102を突合わせた状
態の第1管体101の軸直角断面を示す断面図であり、
図14(12)は各管体101,102を突合わせた状
態で示す正面図であり、図14(13)は各管体10
1,102を突合わせた状態の第2管体102の軸直角
断面を示す断面図である。
するパイプラインを形成するにあたって、突合わせ溶接
継手を形成して複数の鋼管を接続するために、開先40
を形成するための装置である。換言すれば、たとえば鋼
管などの図14(1)〜(4)に示すような2つの管体
101,102の端部103,104を開先加工したの
ち、開先100を組立てる装置である。具体的には、管
端加工工程において、図14(5)〜(8)に示すよう
に各管体101,102の端部103,104に外面側
から押圧力を与えてその端部103,104を所定形状
に矯正した状態で、図14(9),(10)に示すよう
に各管体101,102の端面105,106をそれぞ
れ切削加工し、管体加工工程から矯正状態を維持し、開
先組立工程において、図14(11),(12)に示す
ように各管体101,102の端部を突合わせて開先1
00を組立、形成する。このようにして開先100が形
成された後、溶接工程で2つの管体101,102が溶
接される。
にするために各端部103,104に外面側から装着さ
れた矯正手段107,108を、切削加工終了後も取外
さず、管体移動工程中も装着されたままの状態とし、開
先組立工程に移行してもよい。このような場合には、各
端部103,104の形状は確実に切削加工時の形状と
同一の所定形状にすることができるため、各端部10
3,104を突合わせるとき、各端面105,106の
切削加工時の高い平面度を保持したまま、開先100を
組立てることができる。そのため、ルートギャップG1
を小さくすることができ開先100を確実に高精度に組
立てることができる。また矯正手段22は、ダイヤルゲ
ージ23a,23bによってより正確な形状に管体10
1,102の形状を矯正することができるので、目違い
量G2をより小さくすることができる。
プG1および目違い量をより小さくすることができ、開
先100を高精度に組立てることができる。さらに管体
端部を所定形状にした状態で開先組立工程が行われるの
で、開先組立工程で新たに管端端部を所定形状にする工
程が不要となり、開先組立の作業性が向上する。
に過ぎず、発明の範囲内において、構成を変更すること
ができる。真円リング20は、電子ビーム溶接装置用と
したが、管体の断面形状を矯正する装置であって、電子
ビーム溶接用以外の用途にも用いることができる。また
矯正される管体は、必ずしも真円筒に矯正する必要はな
く、略楕円形および略多角形状などの他の形状であって
もよい。また基準位置から管体表面までの距離を測定す
るための測距手段として、接触式のダイヤルゲージを用
いたが、ダイヤルゲージに限定することなく、レーザ変
位計および渦電流を用いた変位計などの他の測距手段を
用いてもよい。このような測距手段は、管体内方に配置
され、基準位置から管体内周面までの距離を測定し、管
体21の内周面の形状を測定してもよく、さらに等速で
回転する回転機構を有してもよく、また回転する測距手
段の周方向所定位置からの角度を検出する角度検出機構
を有してもよい。これによって測距手段の管体21に対
する周方向位置を求めることができ、管体の外形形状検
出をさらに容易に行うことができる。
機構を利用したクランプボルト27を用いたが他の押圧
手段でもよく、たとえば突出量調整可能な油圧シリンダ
であってもよく、電動アクチュエータであってもよい。
えば、測距手段によって軸線に垂直な断面での管体の断
面形状を知ることができるので、所定形状に管体を矯正
するために、外力を与える必要がある箇所に、与えるべ
き外力の大きさを決定することができる。この決定され
た箇所に決定された大きさの外力を、矯正手段が与える
ことによって、管体を所定の形状に正確に矯正すること
ができる。
ることができるので、外力を与えることが可能な複数の
箇所すべてに外力を与える必要がない。これによって外
力を与える必要がない箇所に外力を与える必要がなく、
作業工数を減らすとともに、作業時間を短縮することが
できる。また矯正手段によって矯正された管体の断面形
状を、再び測距手段によって測定し、矯正具合を調整す
ることによって、管体を所定の断面形状により近づける
ことができ、管体をさらに正確に矯正させることができ
る。
手段は管体を押圧することによって、管体に外力を与え
るとともに、管体をクランプし、管体に装着される。こ
れによって矯正手段は、管体に外力を与える機構と、管
体に着脱可能に装着する機構とを別々に設ける必要がな
く、構造を簡略化することができる。また管体に外力を
与えることと管体を装着することを同時に行うことがで
きるので、管体の矯正作業を短時間で行うことができ
る。
され、管体に直接固定されない。これによって案内手段
が管体を直接クランプすることがなく、案内手段が装着
されることによって、管体の断面形状が変形するおそれ
がない。したがって案内手段の装着にかかわらず、管体
の断面形状を同一にすることができ、案内手段による管
体の変形を防止することができる。これによって案内手
段を取外した状態であっても、矯正された管体の断面形
状を所定の断面形状に保持することができる。
手段によって軸線に垂直な断面での管体の断面形状を知
ることができるので、所定形状に管体を矯正するため
に、外力を与える必要がある箇所に、与えるべき外力の
大きさを決定することができる。この決定された箇所に
決定された大きさの外力を、矯正手段が与えることによ
って、管体を所定の形状に正確に矯正することができ
る。また外力を与える必要がある箇所を決定することが
できるので、外力を与えることが可能な複数の箇所すべ
てに外力を与える必要がない。これによって外力を与え
る箇所を減らすことができ、短時間で所定の断面形状に
管体を矯正することができる。また矯正手段によって矯
正された管体の断面形状を、再び測距手段によって求
め、矯正具合を調整することによって、管体を所定の断
面形状により近づけることができ、管体をさらに正確に
矯正させることができる。
1および第2管体を同一の断面形状に矯正することによ
って、第1および第2矯正手段を相互に軸線を一致させ
て連結した場合に、第1および第2管体の軸線を同一線
上に配置することができる。各管体は、矯正手段によっ
て、所定の断面形状に矯正された状態で、さらに同軸に
配置される。これによって第1および第2管体の端部同
士の半径方向のずれを低減することができる。これによ
って管体同士が突合わされて形成される開先の精度を向
上させることができる。具体的には、各管体の外周面の
半径方向のずれ量である目違い量のばらつきを周方向に
わたって少なくすることができる。
手段が装着される管体の軸線に垂直な仮想平面から管体
の端面までの距離を測定する。これによって管体の断面
形状のほかに、管体の端面形状を測定することができ、
仮想平面から管体の端面までの距離が所定範囲内である
か否かを判定することができる。所定範囲内である管体
同士を付き合わせることによって、周方向にわたってル
ートギャップの小さい開先を形成することができる。
計測器付き真円リング20を示す正面図である。
断面線III−IIIから見た断面図である。
断面線IV−IVから見た断面図である。
ある。
ある。
トである。
ある。
正面図である。
面図である。
る管端加工装置120を示す正面図である。
法、具体的には開先加工および組立方法に従う作業の手
順を示すフローチャートである。
す図である。
の真円リング1を示す正面図である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 管体に周方向の複数箇所で半径方向の外
力を与える矯正手段と、 管体に対して固定して設けられる案内手段と、 案内手段に案内されて、管体の軸線まわりに少なくとも
1回転可能に設けられ、自己の基準位置から管体の周面
までの距離を測定する測距手段とを含むことを特徴とす
る管体矯正装置。 - 【請求項2】 矯正手段は、前記複数箇所で管体を押圧
することによって、半径方向の外力を与えながら、管体
に着脱自在に装着され、 案内手段は、矯正手段に着脱自在に設けられることを特
徴とする管体矯正装置。 - 【請求項3】 第1管体の一端部に着脱自在に同軸に装
着され、第1管体に周方向の複数箇所で半径方向の外力
を与えて矯正する環状の第1矯正手段と、 第2管体の一端部に着脱自在に同軸に装着され、第2管
体に周方向の複数箇所で半径方向の外力を与えて矯正す
る環状の矯正手段であって、第1矯正手段に相互に軸線
を一致させて連結することができる第2矯正手段と、 第1矯正手段および第2矯正手段に着脱自在に設けられ
る案内手段と、 案内手段に案内されて、案内手段が装着される矯正手段
を介して、管体にその軸線まわりに少なくとも1回転可
能に設けられ、自己の基準位置から装着される管体の周
面までの距離を測定する測距手段とを含むことを特徴と
する開先形成装置。 - 【請求項4】 測距手段は、装着される管体の軸線に垂
直な仮想平面から管体の端面までの距離を測定すること
を特徴とする請求項3記載の開先形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002038454A JP3603073B2 (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | 管体矯正装置および開先形成装置 |
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---|---|---|---|
JP2002038454A JP3603073B2 (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | 管体矯正装置および開先形成装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013156118A (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶接配管形状測定装置 |
CN103706670A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-04-09 | 中铁十四局集团有限公司 | 超大直径盾构机盾尾圆弧度现场校正装置 |
CN106584007A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-04-26 | 航天科工哈尔滨风华有限公司电站设备分公司 | 薄壁圆筒防变形焊接专机 |
CN107063035A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-08-18 | 中国冶集团有限公司 | 确定管道中心截面的装置及方法 |
JP2017170546A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 株式会社ダイヘン | 缶体組立装置及び缶体組立方法 |
-
2002
- 2002-02-15 JP JP2002038454A patent/JP3603073B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN107063035B (zh) * | 2016-12-29 | 2023-05-16 | 中国一冶集团有限公司 | 确定管道中心截面的装置及方法 |
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