JP2008515649A - 厚壁パイプを切断するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、厚壁パイプ（３）を切断するための方法に関し、切断されるべきパイプは、パイプの長手軸に近接する内周と、該長手軸から隔てられた外周とを有する。この方法は、パイプの切断ポイントをソーイング・ユニットの切断ポイントに案内するステップと、パイプをファスナ手段によりその位置にロックするステップと、少なくとも２つのソーを有するソーイング・ユニットのソー（２）をパイプ（３）の中心に向けて移動させることにより、その切断ポイントでパイプを切断するステップとを有する。この方法は、切断時に、ソー・ブレードがパイプの内面を通過する迄、パイプの中心に向けて径方向にソーイング・ユニットの各ソーを移動させ、そして、その切断時に、パイプが切断される迄、ファスナに接続された回転装置（１０）の手段により、パイプをその長手軸に関して回転させることにより、特徴付けられる。そのパイプの回転により、外周から内周へ向けられる只一方向のブレードの回転時に、ソー（２）のブレード（２５）がパイプに働きかける。更に、本発明により、ソー・アセンブリと、その方法を実行するための回転装置とが提供される。

Description

本発明は、厚壁パイプ（壁が厚いパイプ）を切断するための方法及び装置に関する。この明細書において、厚壁パイプは、壁の厚さが凡そ１０〜５０ｍｍであるパイプを指している。そのようなパイプの外径は、たとえば、８０〜４００ｍｍの間にあることができる。

従来技術に依れば、パイプは、単一ブレード・ソーで切断される。単一ブレードによる切断において、ブレードの直径は、切断されるべきパイプの直径よりも大きくあるべきである。又、大きい直径を有するブレードの厚さは大きく、ソーの構造は、大きい直径を有するブレードを使用するのに十分堅固である。ブレードの厚さが大きくなれば、材料の損失が生じる。更に、大きいブレードを得るのは、高価である。

英国特許公報ＧＢ ８８４５９１Ａ（特許文献１）は、２つの切断ブレードによる解決策を開示している。その解決策において、パイプは、切断作業を加速するべく２つのソーをもって、その中心に向かって切断されるようになっている。この解決策において、当該ブレードが互いに近接した時、ブレードの一方が退避すると共に、ブレードの他方がその切断作業を終えるようになっている。この解決策においては、ブレードの価格は倍になる。何故なら、２つのブレードは、少なくとも、パイプの直径寸法を有するべきであるからである。更に、２つの大きいブレードを有するそのようなソーは、上記ソーよりもかなり大きい電力を必要とする。

２つの従来技術の解決策において、一つのブレードの回転時に、当該ブレードは、そのパイプ壁貫通後に、２度、当該パイプ壁に接することになる。厚壁パイプの切断時に、ブレードの回転時にそれが壁に２度接する前に、第１の壁から除去された相当の大きさのチップが、必ずしも、同一のブレードのスロート（首部、喉部）から分離されない、という問題が生じる。これにより、切断の効果がより小さいものとなり、ブレードの破損を招くかも知れない。
英国特許公報ＧＢ ８８４５９１Ａ号

本発明の目的は、上記問題点を解決するような方法、及び、当該方法を実行するための装置を提供することである。

本発明の上記目的は、独立請求項に記載されたものにより特徴付けられる方法、及び、装置によって、達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明の目的の一つは、厚壁パイプを切断するための方法を提供することである。当該方法は、ブレードをパイプの中心（センター）に向けて径方向に駆動するステップを有し、同時に、パイプを低速度で回転させるステップを有する。当該径方向の駆動は、ブレードがパイプ壁貫通後に、停止される。上記回転は、パイプが切断される迄、継続されるであろう。その後、そのユニットは、その元の位置に復帰せしめられる。

本発明の他の目的は、厚壁パイプを切断するための回転装置を提供することである。当該回転装置は、モータと共に回転自在である第１の回転フレームと、該回転フレームに取り付けられた本体部と、モータと共に回転自在であり且つ回転フレームと本体部との間でピボット（枢軸）を介して接続された第２の固定フレームとを備える。この回転装置は、また、上記本体部に接続され且つ径方向に移動できるように配置された固定手段と、固定フレームに固定され且つ上記固定手段に固定された螺旋リングとを備える。当該螺旋リングが回転フレームとそれに固定された本体部とに対して回転する時、固定手段は、径方向に移動する。

本発明の更なる目的は、上記方法を実行するためのソー・アセンブリを提供することである。当該ソー・アセンブリは、その位置（所定位置）においてソーで切断されるべきパイプを係止（ロック）するためのファスナを備える。このファスナは、パイプの長手軸に垂直な方向に移動するように配置された把持手段を備える。当該アセンブリは、また、少なくとも２つのソーを有するソーイング・ユニットを備える。当該ソー・アセンブリには、上記ファスナに関連する回転装置が備えられており、これにより、パイプが、ソーによる切断時にその長手軸に関して回転せしめられるようになっている。

本発明に係る上記方法により、その装置の価格がより廉価であるアセンブリが提供される。と言うのは、（たとえば、６３０ｍｍの直径を有する）１つの大きなブレードは、たとえば、２５０ｍｍの直径を有する３つの小さいブレードの価格よりも高価であるかもしれないからである。大きいブレードと比較して、より小さい直径を有するブレードは、材料を節約する。なぜなら、大きいブレードの厚さは、たとえば、凡そ、６〜１０ｍｍであり、そして、小さいブレードの厚さは、たとえば、凡そ、１．５〜５ｍｍであり、或いは、凡そ、１．５〜３ｍｍしかないからである。特に、切断されるべきセクションが短い場合には、ブレード厚さにより生じせしめられる損失は、有意なものとなり得る。

従来的な技術を用いることによって、ブレードのスロートは、チップにより閉塞（ブロック）されるかも知れない。これは、それが第２の壁に当接した時に、ブレードを破損するものである。本発明の方法において、また、上記パイプを回転させ上記方法を実行する装置において、これは、パイプを回転させることによって、回避される。パイプを回転させることによって、パイプの切断は、ある意味で、固形物の切断（solid cutting）に変化せしめられる。なぜなら、ブレードは、ブレードの回転時に、只一度、切断されるべき壁に接するからである。分離されるべきチップは、従来的に、回転の末端セクションにおいて、たとえば、切断流体（cutting liquid）内に取り除かれることができる。パイプとブレードは、好ましくは、逆方向に回転する。これにより、ブレードの使用に対して、送り（給送、feeding）は、最適化された選択肢となる。幾つかの実施形態において、パイプの回転方向は、ブレードの回転方向と同一であることも、また、可能である。

上記パイプが回転せしめられるとき、ソー・ユニットの送り速度（供給量）は、増加させることができる。なぜなら、より効率的なチップの除去のため、ブレードが破損するリスクがより小さくなるからである。ソー・ユニットがより小さい場合、ソー・アセンブリの堅牢な構造が、より容易に実現される。更に、より小さいブレードを有するソー・アセンブリは、大きいブレードを有するアセンブリよりも、必要とされる力（パワー）が小さくて済む。複数のソー・ユニットが用いられるとき、その切断作業は、加速されることができる。ソー・ユニットの数は、たとえば、２〜４であることができる。パイプを回転させることにより、また、只一つのブレードを用いて、厚壁パイプを切断することが可能になる。しかしながら、この場合、パイプの切断は、２つ以上のブレードの場合よりも、遅くなるかも知れない。

ソー・ユニットの送り速度に加えて、或いは、当該送り速度の代わりに、パイプの回転速度を変化させることができる。パイプの回転速度を変化させることによって、ソーによる異なった切断ステージ（切断段階）で、力（パワー）を制御することが可能になる。ソーによる切断力（ソーイング・パワー）は、たとえば、切断長さが小さいとき、ソーによる切断の最終段階においてパイプをより高速で回転させることにより、増加させることができる。当該状況において、切断長さとは、１つのブレードの回転時にパイプに接する間に、ブレードが及ぶセクションに言及したものである。本発明に係る回転により、上記壁の貫通（切断）直前の切断長さは、短くなる。しかし、上記パイプの回転速度は、上記壁の貫通直前に、最小であるべきである。なぜなら、切断長さは、このポイントにおいて、最大になるからである。その回転の最終段階において、切断長さは、より小さくなり、これにより、その回転速度の増加が許容される。その回転速度の増加のため、ソーによる切断効率は、その最終段階において増加することができる。そして、パイプの切断は、ブレード破損のリスクを増大させることなく、加速されることができる。このように、パイプの回転により、切断時（貫通時）における力の要求が減じられる。更に、パイプの回転速度が変化せしめられるとき、異なった切断ステージにおいて、装置の力の要求の均衡（バランス）を取ることができる。

上記方法に係る４つのステージ（段階）を図示する図１Ａ〜１Ｄを参照する。図１Ａ〜１Ｄは、３つのソーを有する１実施形態を示す。図１Ａは初期状態を示しており、当該初期状態において、パイプ３の切断ポイントは、当該パイプ３が切断される位置に移動せしめられ（導かれ）、ソー２が起動されることができるようになっている。その切断前に、パイプ３は、その位置（所定位置）でロック（係止）される。図１Ｂは、３つのソー・ブレード２５がパイプの中心へ向かう径方向に駆動されるステージ（段階）を示している。図１Ｃにおいて、内側の矢印は、パイプ３の回転を示している。パイプの回転は、ソー・ブレード２５がパイプの内面を貫通（通過）する前に開始される。また、このパイプの回転は、ソーイング・ユニットのソーがパイプ３の外周に当接する前、若しくは当接直後に開始されることができる。図１Ｄから分かるように、パイプの中心に向けてのブレード２５の径方向への駆動は、切断ブレード２５がパイプ３の内壁を貫通した後に停止される。パイプ３の回転は、パイプが切断される迄、継続される。その後、ソー２は、新たな切断作業に向けて、その初期位置に復帰せしめられることができる。

図１Ｅは、パイプの切断が、図１Ｃ〜１Ｄに係る方法のステージにおいて、どのように行われるかを示している。パイプ・セクション（パイプ部分）３ａは、切断されるべきパイプの残りのセクションを示している。パイプ・セクション３ｂは、切断されるべきパイプの除去されたセクションを示している。３ｃは、パイプ３の回転が開始される時、ブレード２５がパイプの内面を貫通する前に、ブレード２５が移動するソーイング・ラインを示している。このソーイング・ラインの形状は、回転が開始する瞬間に応じて、また、ソーイング・ユニットの供給量（フィード・レート）に応じて、変化し得るものである。参照符号２５ｄは、切断長さ、つまり、１つのブレードの回転中、パイプとの当接時に、ブレードが達するセクション、を参照している。この図面から、切断長さ２５ｄは、ブレード２５がパイプの内面を貫通する直前に最大になることが理解できる。上記図面は、また、切断長さが、切断の始めと終わりにおいて、最小になることを示している。

図２は、本発明に係る１実施形態のソー・アセンブリを示している。図２の当該ソー・アセンブリは、３つのソーイング・ユニット２を有している。しかし、この数は、２又は４であることができる。このソー・アセンブリは、更に、搬送装置を有しており、当該搬送装置により、パイプ３の切断ポイントが、ソー・アセンブリの切断ポイントに導かれるようになっている。当該パイプは、特定の回転装置１０のファスナの手段により、その位置（所定位置）にロックされるようになっている。ソー・アセンブリの後部にある受け入れファスナ５は、その出口端部に位置するパイプ３を把持する。その切断中、上記３つのソーイング・ユニット２は、パイプ３の中心に向かう径方向に駆動し、そして、上記搬送装置は、その初期位置に復帰せしめられる。当該ソーによる切断時（ソーイング時、ノコ引き時）、パイプは、上記回転装置１０により回転せしめられる。パイプが切断された後、受け入れファスナ５は、パイプ３の切断されたセクションを後方に搬送し、同時に、それを取り除いて、それをその後ろに位置する排出ポイント（不図示）に残す。ソーイング・ユニット２は、同時に、その初期位置に戻されることができる。

図３及び図４は、本発明に係る回転装置の１実施形態を示している。回転モータ１１は、軸支された本体を回転させ、これにより、パイプを回転させるようになっている。この回転装置において、パイプを支持すると共にパイプの直径に応じて調整可能な１つ以上の支持部材１３を設けることができる。

上記回転装置のファスナを覆う保護部を有していない図４から、その回転装置は、モータ１１と共に回転することができる第１の回転フレーム１４を有していることが理解できる。図の実施形態において、その回転フレーム１４の外面、及びモータ１１に接続されたより小さいフレーム１１ａは、鋸歯状面を有している。しかし、該面は、また、互いに摩擦的に接続することも可能である。上記回転フレーム１４は、たとえば、螺旋手段により、本体部１６に接続されている。その回転装置は、更に、モータと共に回転することができる第２の固定フレーム１５であって、上記回転フレーム１４と上記本体部１６との間で軸支された状態で接続されている第２の固定フレーム１５を有する。この回転装置は、また、上記本体部１６に接続された固定手段１７であって、径方向に移動するように配置された固定手段１７を有する。

図５は、回転装置のファスナを前面から示す部分図であり、図６は、図５の実施形態のファスナであって、本体部１６のないファスナを示している。図６から、上記固定フレームは、固定手段１７に接続された螺旋リング１９に接続されていることが理解できる。この螺旋リング１９は、上記回転フレーム並びにこれに接続されている上記本体部に対して回転し、固定手段１７は、径方向に移動するようになっている。図５及び図６の実施形態において、固定手段１７は固定あご（固定ジョー）であり、それらについて、６つのものが存在している。パイプに接続されるべき固定手段１７の端部は、溝（グルーブ）を有しており、これにより、より確実な固定が実現されるようになっている。図６は、２つのパイプ３ａ，３ｂを示している。当該パイプ３ａ，３ｂの目的は、固定されることができるパイプの、可能な最大寸法３ａと、最小寸法３ｂとを示す点にある。上記螺旋リング１９は、モータの手段により、上記固定あごが固定されたり外されたり（分離されたり）することを許容する。上記螺旋リングの使用により、上記固定あご１７について、モータにより（電動化により）長い距離の移動が可能になっている。そして、これにより、異なったサイズのパイプに対する把持が可能になっている。

図１０は、上記回転装置のファスナの実施形態であって、部分（パーツ）が互いに分離しているものを示している。この回転装置は、心棒パイプ（駆動軸パイプ）２０と、回転フレーム１４とを有している。この回転フレームは、固定フランジ１４ａと接続されている。この回転フレームと、固定フランジとは、また、本体部１６と接続されることができる。すべてのパーツは、互いに接続されたとき、１つのアイテムとして回転可能である。

更に、上記回転装置の上記固定セクションは、固定フレームと、それに取り付けることができるフランジ１８と、螺旋リング１９とを有している。同様に、当該固定フレームと、フランジと、螺旋リングとは、１つのアイテムとして回転せしめられることができる統一体（エンティティ）をなしている。

上記２つの統一体の間には、固定手段１７が存在する。この固定手段１７は、本体部１６と、螺旋リング１９との間で移動自在である。当該螺旋リングと当該本体部との間における回転運動は、上記固定手段を半径方向に移動させる。図においては、６つの固定手段１７が設けられているが、この数は、変更しても良い。しかしながら、少なくとも３つの固定手段があるべきである。大きな半径方向の移動に基づき、螺旋リング１９は、複数の固定手段１７の使用を許容する。そして、回転手段は、異なった寸法構成のパイプに対して、使用されることができる。

上記本体部１６と固定手段１７との間には、滑りばめ（sliding fit）が存在しても良い。これにより、本体部１６によって形成されるセクションと、固定フレーム１５と、フランジ１８と、螺旋リング１９との間において、固定手段１７の移動が実現される。

図７は、本発明に係る実施形態のソーイング・ユニットのソー（ノコ、ノコギリ）を示している。このソーイング・ユニット２は、ブレード２５用の回転モータ２２を有している。ソーの両側には、送り移動（送り運動）のためのガイドバー２４が固定されており、これにより、構造物２３が支持されるようになっている。このソーは、また、当該ソーをパイプの半径方向に移動させるために、送り移動用の駆動モータ２１を有している。

図８は、切断ソー（切断ノコ）用の搬送装置（移動装置）３０の１実施形態を示している。当該搬送装置は、搬送あご（搬送ジョー、移動ジョー）３３を動作ガイド（モーション・ガイド）３５の方向に移動させるための動作シリンダー３４を有している。更に、この搬送装置の各搬送あごは、内側グリップ部３１用のあご部と、外側グリップ部３２用のあご部とを有している。

図９は、本発明に係るソー・アセンブリの受け入れファスナの１実施形態を示している。この受け入れファスナ５は、パイプがノコで引かれる前に、切断されるべきパイプのセクションに固定される。そして、パイプの切断後、切断されたパイプのセクション（部分）は、上記受け入れファスナの手段によって、離れる方向（隔てられる方向）に搬送（移動）される。この受け入れファスナ５は、長手軸方向移動用のガイド・バー５２の手段によって、本体５３に移動自在に固定される。移動自在のあご５１用の駆動モータ５４は、フレーム５５を回転させる。上記受け入れファスナの構造（構成）は、上記回転装置におけるものと同様であることができる。

以下に、例示として、本発明の１実施形態に係るソー・アセンブリの技術的価値を提示する。

搬送装置
把持力 １８．８ｋＮ／シリンダ
把持速度 ６０ｍｍ／秒
搬送動作の力 １３．４ｋＮ
搬送動作の速度 ２０ｍ／分

回転装置及びファスナ（６ジョー・チャック）
締め付け力 ４２ｋＮ
運動速度（動的な速度） ３ｍｍ／秒
トルク ２．５ｋＮｍ
最大回転速度 ２０回転／分

ソーイング・ユニット
モータ・パワー １４ｋＷ
ブレードの直径 ３１５ｍｍ
ブレードの速度 ２５０〜５００回転／分
ブレードのトルク ５４０Ｎｍ
切断速度 ２４７〜４９５ｍ／分
供給力（送る力） ２０ｋＮ
最大供給率 ３．７５ｍ／分

受け入れ装置
係止力（ロックする力） ２５ｋＮ
係止速度（ロックする速度） ５ｍｍ／秒
運動力 （動的な力） ６．７ｋＮｍ
運動速度（動的な速度） ６０ｍ／秒

技術の進歩につれて、進歩性の概念が様々な方法で実行され得ることは、当業者に自明である。従って、本発明及びその実施形態は、上記例に限定されるものではなく、請求の範囲のスコープ内において変動し得るものである。

厚壁パイプを切断するための本発明の方法の異なったステージ（段階）を示す図である。 厚壁パイプを切断するための本発明の方法の異なったステージ（段階）を示す図である。 厚壁パイプを切断するための本発明の方法の異なったステージ（段階）を示す図である。 厚壁パイプを切断するための本発明の方法の異なったステージ（段階）を示す図である。 図１Ｃ及び図１Ｄに係る方法のステージにおいて、切断がどのように行われるかを示す図である。 本発明の１実施形態のソー・アセンブリを斜め前方から示す図である。 １実施形態の回転装置を前方から示す図である。 図３の実施形態に係る回転装置を、図３における方向の反対側から示す図である。 上記回転装置のファスナを前方から示す部分図である。 図５のファスナであって、本体部を有していないファスナ、を前方から示す図である。 本発明のソー・ユニットのソーを示す図である。 図２の実施形態に係る切断ソー用搬送装置を斜め上方から示す図である。 上記実施形態のソー・アセンブリの受け入れファスナを示す図である。 図５及び図６に係る上記回転装置の上記ファスナの分解図である。

Claims (10)

1. パイプの長手軸近傍の内周と、該長手軸から隔てられた外周とを有する厚壁パイプ（３）を切断するための方法であって、
   パイプの切断ポイントをソーイング・ユニットの切断ポイントに導くステップと、
   ファスナの手段によって、パイプを所定位置にロックするステップと、
   ソーイング・ユニットのソー（２）をパイプの中心方向に移動させることにより、上記切断ポイントでパイプ（３）を切断するステップと、を含む、方法において、
   パイプの中心方向に向けて径方向に切断するときに、ソーのブレード（２５）がパイプの内面を貫通する迄、ソーイング・ユニットの少なくとも２つのソー（２）を移動させるステップと、
   上記ソーによる切断時に、パイプが切断される迄、上記ファスナに接続された回転装置（１０）の手段により、パイプをその長手軸に関して回転させるステップであって、当該パイプの回転により、ブレードが１方向のみに回転している間、ソー（２）のブレード（２５）が上記外周から内周に向けてパイプに作用するようにしたステップと、により特徴付けられる方法。
2. 上記回転装置（１０）は、上記ソーの上記ブレード（２５）が上記パイプ（３）の上記内面を貫通する前に、上記パイプの回転を開始させることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 上記パイプ（３）がソーにより切断される前に、上記ファスナ（５）は、切断されるべきパイプ・セクションに固定され、
   パイプが切断された後に、パイプから切断された当該セクションは、上記ファスナ（５）の手段によって、離れる方向に搬送されるようにしたことを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. 上記パイプ（３）の上記回転装置（１０）は、ソーによる切断時に、パイプの回転速度を調整することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 厚壁パイプ（３）を切断するための回転装置であって、
   モータと共に回転自在である第１の回転フレーム（１４）と、
   該第１の回転フレーム（１４）に取り付けられた本体部（１６）と、
   モータと共に回転自在である第２の固定フレーム（１５）であって、上記第１の回転フレーム（１４）と上記本体部（１６）との間で枢軸を介して接続された第２の固定フレーム（１５）と、
   上記本体部（１６）に接続され、半径方向に移動できるように配置された固定手段（１７）と、
   第２の固定フレーム（１５）に固定された螺旋リング（１９）であって、上記固定手段との関連において、該螺旋リング（１９）が、上記第１の回転フレーム（１４）と、それに固定された本体部（１６）とに対して回転するとき、固定手段（１７）が半径方向に移動するようになっている、螺旋リング（１９）と、を有することを特徴とする回転装置。
6. 上記第１の回転フレーム（１４）と、上記第２の固定フレーム（１５）とは、鋸歯状の外面を有していることを特徴とする、請求項５記載の回転装置。
7. 少なくとも３つの固定手段（１７）が、上記本体部（１６）に接続されると共に、半径方向に移動できるように配置されていることを特徴とする、請求項５又は６記載の回転装置。
8. 少なくとも５つの固定手段（１７）が、上記本体部に接続されると共に、半径方向に移動できるように配置されていることを特徴とする、請求項５又は６記載の回転装置。
9. 厚壁パイプ（３）を切断するためのソー・アセンブリであって、
   ソーにより切断されるべきパイプを所定位置にロックするためのファスナであって、該パイプの長手軸に垂直な方向に移動できるように配置されている把持手段を含むファスナと、
   少なくとも２つのソー（２）を備えたソーイング・ユニットと、を有するソー・アセンブリにおいて、
   上記ファスナに関連して、ソーによる切断時に、パイプをその長手軸に関して回転させるための回転装置（１０）が備えられたことを特徴とするソー・アセンブリ。
10. 少なくとも３つのソー（２）を有することを特徴とする、請求項９記載のソー・アセンブリ。

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