JP2012533073A - 管溶接線検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

可撓管（１８）の管溶接線（３２）の漏れを検査するための管溶接線検査方法および装置であって、可撓管（１８）を第１の位置（Ａ）および第２の位置（Ｂ）で締め付けて閉じるための第１の締付け装置（１０）および第２の締付け装置（１２）であって、検査されるべき溶接線が第１および第２の位置（Ａ、Ｂ）の間に配置される第１の締付け装置（１０）および第２の締付け装置（１２）と、第１および第２の締付け装置（１０、１２）の間で取り囲まれる管区間を部分的に圧縮するように構成される圧縮機構と、管溶接線の漏れを検査するために前記管区間の内圧を検査するように構成される圧力検査装置（１４）とを有する管溶接線検査方法および装置。

Description

本発明は、可撓管の管溶接線の漏れを検査する管溶接線検査装置および方法に関し、特に可撓管の円周方向管溶接線の漏れを検査する管溶接線検査装置および方法に関する。

より具体的には、本装置および方法は、その内側が殺菌される可撓管の管溶接線を検査するためのものである。

多くの用途において、例えば医療装置または食品製造装置の分野では、合成材料の管同士が、管の清浄な殺菌状態を維持しつつ溶解または溶接されなければならない。

例えば、溶接装置では、２つの平行な管が殺菌されたホットブレードを使用して横方向に切断されて、管が互いに対して側方に移動されるとともに、第１の管の一端部が第２の管の対向する端部に押し付けられる。それにより、管が互いに熱的に溶接される。結果として得られる管は円周方向溶接線を有する。

溶接線の品質は、例えば、管を伸ばして僅かにねじることにより手作業で検査されてもよい。不良の溶接線の場合には、管が溶接線の円周方向線で破断する。

本発明の目的は、向上した信頼性をもって管溶接線の漏れを検査することができる検査装置および検査方法を提供することである。

また、管を引き伸ばしてねじることにより管溶接線に及ぼされる応力は、管の実際の使用中に生じる応力に等しくないことが分かってきた。例えば、管の内圧が非常に高くなると、管が横方向または円周方向で破断せず、管が溶接線で長手方向に沿って破断する。

長手方向の裂けは、例えば、管の切断中に折り曲げられた位置で生じる場合がある。

したがって、管の実際の使用時に生じる応力に似た応力を検査のために管に及ぼすことができる、可撓管の管溶接線の漏れを検査するための検査装置または検査方法を提供することが望ましい。

更には、管の内側の殺菌状態を維持することができる検査装置または検査方法を提供することが非常に望ましい。

これらの懸案事項のうちの１つまたは複数により良く対処するため、本発明の第１の態様では、可撓管の管溶接線の漏れを検査するための管溶接線検査装置であって、
−可撓管を第１の位置、および第１の位置から距離を隔てた第２の位置で締め付けて閉じるための第１の締付け装置および第２の締付け装置と、
−第１および第２の締付け装置によって管が締め付けられて閉じられるときに、第１および第２の締付け装置の間で取り囲まれる管区間を部分的に圧縮するように構成される圧縮機構と、
−前記管区間の内圧を検査するように構成される圧力検査装置と
を備える管溶接線検査装置が提供される。

特に、圧力検査装置は、管壁を穿孔することなく（したがって、管壁を無傷のままにして）、可撓管の外側から管区間の内圧を該内圧に対応する管の変量を測定することにより検査するように構成される。このようにすると、可撓管の内部の汚染を回避することができる。そのような変量は、例えば、管の変形であってもよい（内圧が増大されあるいは減少される場合には、可撓管が変形するようになる）。管の変形は、例えば、管が局部的に伸ばされるかどうかを評価することにより（例えばひずみ計を貼り付けることにより）、または、壁区間の変位を測定することにより（管が部分的に固定される場合には、内圧の変化に起因して壁の１区間が変位する場合がある）、または、管壁の濁度の変化を測定することにより（部分的に透明な材料の場合には、材料に作用するひずみに応じて濁度が変化する場合がある）、または、管壁厚さ（例えば超音波または光散乱等を用いて測定できる）を測定することにより、または、壁の屈折率を測定する等により測定することができる。一実施形態では、変量が管区間の２つ以上の部位で測定され（あるいは、更には２つ以上の種々の変量が種々の部位で測定される）、結果は平均値である。これは検査装置の精度を高めることができる。

第１および第２の締付け装置の間で取り囲まれる管区間は、この管区間の内圧を増大させるために部分的に圧縮される。第１および第２の締付け装置の間で取り囲まれる管区間が溶接線を備える場合には、溶接線の漏れを検査することができる。すなわち、溶接線が耐密性を有する場合、管区間の内圧は、管区間を圧縮することによる容積減少にしたがって増大した後に一定のままとなる。これに対し、溶接線が漏れを含む場合、管区間の内圧は、予期されるように増大せず、あるいはその後に減少する。したがって、管溶接線検査装置は、管溶接線を、良または不良として、すなわち、耐密性を有するかあるいは漏れを有するとして分類することができる。

測定のために可撓管の外周に外側から当接配置されてもよい圧力検査装置では、内圧が管の可撓壁を通じて伝達される。

一実施形態において、圧縮機構は、第１および第２の締付け装置の間の、可撓管の締め付けられていない区間の長さを短くするようになっている。例えば、圧縮機構は、管区間を満たすガスが短くされた管区間へほぼ完全に移動されるようにするため、障害なく前記長さを短くするようになっていてもよい。例えば、締め付けられていない管区間の長さを短くすることにより、この区間の容積が前記長さの短縮量に比例して減少されてもよい。したがって、例えば、管区間の容積減少から理論的な検査圧力が計算されてもよい。例えば、検査圧力は、前記管区間の長さの短縮に基づいて較正されてもよい。

例えば、圧縮機構は、第１の締付け装置の少なくとも１つの移動可能な締付け部材を備え、前記締付け部材は、可撓管を締め付けて閉じつつ第２の締付け装置へ向けて強制的に移動可能である。これにより、第１および第２の締付け装置の間の締め付けられていない管区間の長さが連続的に短くされてもよい。

例えば、移動可能な締付け部材は、ローラを備え、あるいはローラである。可撓管を締め付けて閉じるためのローラを使用してローラを第２の締付け装置へ向けて移動させることにより、可撓管に及ぼされる摩擦を低減することができる。

管溶接線検査装置は、可撓管のための支持体を更には備えてもよく、支持体は、管溶接線を検査する間にわたって可撓管を支持するために少なくとも第１および第２の締付け装置の間で延在する。

例えば、第１の締付け装置は、締付け部材と支持体との間で可撓管を締め付けて閉じるための締付け部材を備えてもよく、また、第２の締付け装置は、第２の締付け部材と支持体との間で可撓管を締め付けて閉じるための第２の締付け部材を備えてもよい。

また、第２の締付け部材もローラを備えてもよく、あるいはローラであってもよい。例えば、第２の締付け部材は、可撓管を締め付けて閉じつつ、第１の締付け装置へ向けて強制的に移動可能であってもよい。あるいは、第１の締付け部材だけが管および支持体の長手方向に沿って移動可能であってもよい。

圧力検査装置は、可撓管に対して外側から当接配置されるようになっている変位センサまたは圧力センサを備えてもよい。例えば、変位センサまたは圧力センサが可撓管の外壁に当接配置されてもよい。例えば、センサは、支持体の反対側で可撓管に当接配置されてもよい。したがって、可撓管が支持体とセンサとの間に配置されてもよい。

例えば、変位センサまたは圧力センサは、センサが可撓管に当接配置されるときに管壁を通じて伝達される可撓管の内圧を検知するようになっていてもよい。

一実施形態では、圧力検査装置が可撓管の壁の変形を検査するように構成される変形検査装置である。柔軟な管区間の内側の内圧の増大は、管区間の変形（拡張）をもたらし、また、この変形が変位センサによって検知することができる。

本発明の更なる態様では、可撓管の管溶接線の漏れを検査する方法であって、
−第１の位置および第２の位置で可撓管を締め付けて閉じるステップであって、検査されるべき管溶接線が第１および第２の位置の間に配置されるステップと、
−第１および第２の位置の間の管区間を部分的に圧縮するステップと、
−管区間の内圧を検査するステップと
を含む方法が提供される。

特に、内圧は、前述したように、管壁を穿孔することなく（したがって、管壁を無傷のままにして）内圧に対応する管の変量を測定することによって可撓管の外側から検査される。溶接線が円周方向溶接線であってもよい。

例えば、方法は、検査された内圧に基づいて管溶接線を分類することを更には含む。例えば、管溶接線の分類は、管溶接線を良または不良として識別することを含んでもよく、あるいはそのように識別することであってもよい。

例えば、２つ以上の管溶接線が第１および第２の位置の間に配置されてもよく、検査されてもよい。したがって、前記管溶接線がグループとして分類されてもよい。

例えば、内圧を検査するステップは、管区間を部分的に圧縮した後におよび／または部分的に圧縮しつつ行なわれてもよい。

例えば、前記管区間は、第１の位置と第２の位置との間の可撓管の閉じられた区間であり、この管区間は締め付けられず、また、前記管区間を部分的に圧縮するステップは、可撓管が締め付けられて閉じられる少なくとも第１の位置を第２の位置へと移動させ、それにより、第１および第２の位置の間の締め付けられていない閉じられた管区間の長さを短くすることを含む。

例えば、第１の位置で可撓管を締め付けて閉じるステップでは、第１の位置で可撓管を締め付けて閉じるために締付け部材が使用され、また、管区間を部分的に圧縮するステップは、前記締付け部材を可撓管に沿って移動させることを含む。それにより、例えば、締付け部材が可撓管を締め付けて閉じる第１の位置が第２の位置へ向けて移動される。

例えば、管区間の内圧を検査するステップでは、可撓管に当接配置される変位センサまたは圧力センサが使用される。

例えば、管区間の内圧を検査するステップは、管区間の変形を検査するステップである。したがって、検査された変形に基づいて管溶接線が分類されてもよい。

ここで、図面と併せて本発明の好ましい実施形態について説明する。

管溶接線検査装置および検査されるべき可撓管を概略的に示している。 手工具の形態を成す管溶接線検査装置の側面図を概略的に示している。

図１に示される管溶接線検査装置は、第１の締付け装置１０と、第２の締付け装置１２と、締付け装置１０および１２の間に配置される変形検査センサ１４とを備える。可撓管１８のための共通のリニア支持体１６が第１の締付け装置１０と第２の締付け装置１２の間で延在する。例えば、支持体１６は、可撓管１８を直線状態で支持するための直線状の平面２０を形成する。例えば、図２の例に示されるように、平面２０は、支持体１６によって形成される長手方向溝の底部であってもよい。すなわち、支持体１６は、平面２０上に管１８を位置決めするあるいは保持する／中心付けるための側壁２２を備えてもよい。

第１の締付け装置１０は、支持体１６の反対側で可撓管１８に当接して配置されるように構成されるローラの形態を成す第１の締付け部材２４を備える。締付け部材２４は、ホルダ２６に取り付けられるとともに、支持対１６上に配置される可撓管１８を締め付けて閉じるために平面２０へ向けて降下されるように構成される。図１において、可撓管１８は、第１の締付け部材２４によって第１の位置Ａで締め付けて閉じられる。

第２の締付け装置１２は、平面２０へ向けて降下されるように構成される第２の締付け部材２８を備える。例えば、第２の締付け部材２８は、ホルダ３０に取り付けられるローラである。図１において、第２の締付け部材２８は、第１の位置Ａから距離Ｌを隔てた第２の位置Ｂで可撓管１８を締め付けて閉じる。したがって、位置ＡおよびＢでは、管１８が平坦化されて平面２０に押し付けられる。

可撓管１８の円周方向溶接線３２は、位置ＡおよびＢの間の管区間の非締付け部分に配置される。

変形検査装置１４の変位センサ３４がホルダに取り付けられ、この変位センサ３４は、第１の締付け装置１０と第２の締付け装置１２の間で可撓管１８に当接して配置されるように構成される。図１では、変位センサ３４の接触部材３６が、支持体１６と反対の外側から可撓管１８の壁と接触する。管溶接線３２は、接触部材３６の近傍であるが接触部材から僅かにオフセットして配置されることが好ましい。

ローラまたは第１の締付け部材２４は、ホルダ２６に回転可能に取り付けられる。ホルダ２６は、第２の締付け装置１２へ向けて移動可能であるように構成される。例えば、ホルダ２６は、支持体１６および管１８の長手方向で平面２０と平行に移動可能であるように案内部材３８（図２の例を参照）または案内レールに取り付けられる。したがって、締付け部材２４は、支持体１６に対して移動可能である。

管溶接線検査装置を使用して、以下に説明されるように管溶接線３２の漏れを検査することができる。

締付け部材２４および２８、ならびに随意的には変位センサ３４または接触部材３６がそれぞれ、可撓管を導入できるように、それぞれの上側の非拘束位置に配置される。可撓管１８が平面２０上に配置され、検査されるべき溶接線３２が変位センサ３４に隣接して締付け装置１０および１２の間に配置される。ガス、例えば空気が、可撓管１８を満たす。

可撓管１８は、締付け部材２４および２８を支持体１６へ向けて降下させることにより、第１の位置Ａおよび第２の位置Ｂで締め付けられて閉じられる。それにより、ガス量が第１の位置Ａおよび第２の位置Ｂの間の長さＬの締め付けられていない閉じられた管区間内に封入される。

例えば、変位センサ３４が前記管区間の壁に当接して配置され、接触部材３６が管１８と接触する。例えば、接触部材３６の位置の基準測定が行われる。

ホルダ２６および第１の締付け部材２４を第２の締付け装置１２へ向けてＣ方向に強制的に移動させることにより、ローラが管１８を締め付けて閉じる位置が移動される。これにより、位置ＡとＢの間の管区間が部分的に圧縮される。具体的には、円形断面を有する管の場合には、締付け部材２４を距離Ｄだけ移動させることにより、取り囲まれた管区間の容積が約δＶ＝Ｄπｒ^２だけ減少する。ここで、ｒは、締め付けられていない管の内容積の半径である。

したがって、管区間内の圧力がその容積の減少にしたがって増大するはずである。増大する内圧は、管１８の弾力性のある柔軟性に起因して、管区間の径方向の拡張をもたらす。

例えば、基準位置に対する接触部材３６の変位の第２の測定が行われる。検査された変形に基づいて、管溶接線３２が良または不良として分類することができる。つまり、所定の距離Ｄに関して予期される最小変形が測定によって確認される場合、このことは、管溶接線３２が耐密性を有することを示す。しかしながら、測定される変形が非常に小さい場合、漏れを示す場合がある。漏れの場合には、十分な量の空気が漏出するに足る時間が存在するように、圧縮後に一定の時間遅れを伴って測定が行われるのが好ましい。

例えば、管区間の種々の圧縮レベルに関して複数の検査測定が行われてもよい。これにより、管区間の一定の内圧で開放する漏れを検出することができる場合がある。

他の測定概念は、圧縮直後に変形を測定し、その後に連続して変形を一定の時間にわたって測定して、それにより、変形が一定のままである（漏れがない）か、あるいは時間とともに減衰する（漏れがある）かどうかを認識することを含む。

容積減少と第１の締付け部材２４を移動させる長さＤとの前述した線形依存性は、溶接線検査を行うための検査圧力の較正を容易にする。

図１の管溶接線検査装置は、例えばテーブルトップユニットである。

図２は、ハンドル４２を有する手工具を形成する図１の管溶接線検査装置の一例を示している。管溶接線検査装置の作動のためのボタン４４が、例えば指で押されるようにハンドル４２の表側に配置される。例えば、ハンドル４２は支持体１６の下方の後部に配置される。例えば、支持体１６は、ハンドル４２の領域の上側前方を横断して延在する。

例えば、可撓管１８は、支持体１６と締付け部材２４および２８との間の空間内へ横方向に導入されてもよい。図２では、第１の締付け部材２４が、僅かに下げられた位置で可撓管１８と接触して示されている。図２に破線で示される位置へと締付け部材２４を更には強制的に降下させることにより、管１８が締め付けられて閉じられてもよい。

図２の例では、第１の締付け部材２４を保持するホルダ２６が、ハンドル４２の上側を横断して延在する案内部材３８に摺動可能に取り付けられる。明確にするため、図２には第２の締付け装置１２が示されていない。例えば、手工具または手持ち式装置のベース部材４６が、支持体１６および案内部材３８をハンドル４２に結合する。

締付け部材２４および２８が手動で降下されてもよく、また、締付け部材２４が締付け装置１２へ向けて手動で移動されてもよい。

別の実施形態では、検査プロセスの全体を自動化できるように、装置が１つまたは複数のモータおよび制御ユニットを含んでもよい。この場合、ユーザは、検査されるべき管区間をキャリパのような検査装置を用いて把持して、検査プロセスを起動させるためにボタン４４を押さえるだけでよい。検査結果（良または不良）は光学的にあるいは音響的に送信されてもよい。制御ユニットは、検査されるべき管のタイプにしたがって検査圧力を設定するための入力手段を備えてもよい。

例えば、変位センサ３４は、接触部材３６の先端の位置を測定するためのマイクロメータゲージまたはマイクロメータねじを備えてもよい。例えば、マイクロメータねじが接触部材３６を形成してもよい。例えば、接触部材３６を可撓管１８に当接配置してマイクロメータねじから読み取ることによって測定が行われてもよい。

別の方法として、変位センサ３４は、接触部材３６の動きを検出する電子センサ（例えば、磁気ホール効果センサ）を含んでもよい。更には他の実施形態では、変位センサ３４が抵抗ひずみ計を備えてもよい。例えば、抵抗ひずみ計が、管を取り囲んで管壁の変形にしたがって拡縮される拡張可能なカラーの周囲に取り付けられてもよい。

更なる例において、圧力検査装置１４は、接触部材３６によって受けとられる圧力を検査するための圧力センサを備えてもよい。例えば、接触部材３６が定位置で可撓管１８に当接配置されると、位置ＡとＢの間の管区間の内圧の増大が管壁を介して接触部材３６に伝達されてもよい。したがって、管区間の内圧は、接触部材３６において可撓管１８の壁の外側への変形を要することなく検査されてもよい。

Claims (15)

1. 可撓管（１８）の管溶接線（３２）の漏れを検査するための管溶接線検査装置であって、
   −前記可撓管（１８）を第１の位置（Ａ）および前記第１の位置（Ａ）から距離を隔てた第２の位置（Ｂ）で締め付けて閉じるための第１の締付け装置（１０）および第２の締付け装置（１２）と、
   −前記第１および第２の締付け装置（１０、１２）によって前記管（１８）が締め付けられて閉じられるときに、前記第１および第２の締付け装置（１０、１２）の間で取り囲まれる管区間を部分的に圧縮するように構成される圧縮機構（２６）と、
   −前記管区間の内圧を検査するように構成される圧力検査装置（１４）と
   を備える管溶接線検査装置。
2. 前記圧力検査装置（１４）が、前記管の変形を測定するように構成される、請求項１に記載の管溶接線検査装置。
3. 前記圧縮機構（２６）が、前記第１および第２の締付け装置（１０、１２）間の前記可撓管（１８）の締め付けられていない区間の長さ（Ｌ）を短くするようになっている、請求項１または２に記載の管溶接線検査装置。
4. 前記圧縮機構が、前記第１の締付け装置（１０）の少なくとも１つの移動可能な締付け部材（２４）を備え、前記締付け部材（２４）が、前記可撓管（１８）を締め付けて閉じつつ前記第２の締付け装置（１２）へ向けて強制的に移動可能である、請求項１〜３のいずれかに記載の管溶接線検査装置。
5. 前記移動可能な締付け部材（２４）がローラを備える、請求項４に記載の管溶接線検査装置。
6. 前記可撓管（１８）のための支持体（１６）を更には備え、前記支持体（１６）が、前記管溶接線（３２）を検査する間にわたって前記可撓管（１８）を支持するために少なくとも前記第１および第２の締付け装置（１０、１２）の間で延在する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の管溶接線検査装置。
7. 前記第１の締付け装置（１０）が、締付け部材（２４）と前記支持体（１６）との間で前記可撓管（１８）を締め付けて閉じるための前記締付け部材（２４）を備え、
   前記第２の締付け装置（１２）が、第２の締付け部材（２８）と前記支持体（１６）との間で前記可撓管（１８）を締め付けて閉じるための前記第２の締付け部材（２８）を備える、請求項６に記載の管溶接線検査装置。
8. 前記圧力検査装置（１４）が、前記可撓管（１８）に対して外側から当接配置されるように構成される変位センサまたは圧力センサ（３４）を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の管溶接線検査装置。
9. 前記圧力検査装置（１４）が、前記管区間の変形を測定するように構成される変形検査装置である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の管溶接線検査装置。
10. 可撓管（１８）の溶接線（３２）の漏れを検査する方法であって、
    −第１の位置（Ａ）および第２の位置（Ｂ）で前記可撓管（１８）を締め付けて閉じるステップであって、検査されるべき前記管溶接線（３２）が前記第１および第２の位置（Ａ、Ｂ）の間に配置されるステップと、
    −前記第１および第２の位置（Ａ、Ｂ）の間の管区間を部分的に圧縮するステップと、
    −前記管区間の内圧を検査するステップと
    を含む方法。
11. 前記内圧の検査が、前記管の変形を測定することにより行われる、請求項１０に記載の方法。
12. 前記管区間を部分的に圧縮する前記ステップが、前記可撓管（１８）が締め付けられて閉じられる少なくとも前記第１の位置（Ａ）を前記第２の位置（Ｂ）へと移動させ、それにより、前記第１および第２の位置（Ａ、Ｂ）の間の前記管区間の長さ（Ｌ）を短くすることを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記第１の位置（Ａ）で前記可撓管（１８）を締め付けて閉じる前記ステップにおいて、前記第１の位置（Ａ）で前記可撓管（１８）を締め付けて閉じるために締付け部材（２４）が使用され、前記管区間を部分的に圧縮する前記ステップが、前記締付け部材（２４）を前記可撓管（１８）に沿って移動させ、それにより、前記締付け部材（２４）が前記可撓管（１８）を締め付けて閉じる前記第１の位置（Ａ）を前記第２の位置（Ｂ）へ向けて移動させることを含む、請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記締付け部材（２４）がローラを備える、請求項１３に記載の方法。
15. 前記管区間の内圧を検査する前記ステップにおいて、前記可撓管（１８）に対して外側から当接配置される変位センサまたは圧力センサ（３４）が使用される、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。

Images