JP2013094854A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管の表面の酸化被膜等を除去するときの作業効率を向上させ、ボイラ等の製造に要する時間を短縮する。
【解決手段】基台２と、管１００の直径より狭いギャップにて水平配列されると共に、管１００を下方から支える２本のフリーローラ３と、回転自在な円板状の砥石５ｃを備える研磨機５と、研磨機５が固定されると共に、研磨機５が管１００の周面と当接される当接位置と研磨機５が管１００の周面から離間される離間位置との間で移動されるように基台２に対して傾動自在に接続される研磨機固定部４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、研磨装置に関するものである。

火力発電所で用いられるボイラ等では、多くの鋼板が用いられており、これらの鋼板が溶接されている。一般的に、鋼板の表面には、錆びを防ぐための酸化被膜（いわゆる黒皮）が形成されていたり、汚れが付着していたりする。この酸化被膜や汚れは、溶接箇所における接合強度の低下等の溶接品質の低下を招くため、鋼板の溶接前に除去される。
例えば、特許文献１〜４には、鋼板の開先加工された領域を研磨することにより、鋼板の表面の酸化被膜等を除去する装置が開示されている。

特開平０５−２００６６１号公報 特開平１０−１７５０８９号公報 特開昭５９−１４６７５０号公報 特開平０８−２１６００２号公報 特開２００４−１０６１６４号公報

ところで、ボイラ等では、鋼板のみならず多数の管も溶接されている。このような管の周面の酸化被膜等を除去する場合には、管の周面が湾曲していることから、研磨装置の砥石を様々な角度から管の周面に当接する必要がある。特許文献５には、溶接箇所のバリを除去するための研磨装置ではあるが、管の周面を研磨する場合に砥石を様々な方向から管の周面に当接する様子が示されている。

このような管の周面を研磨する場合には、一般的に、作業者がディスクグラインダ（研磨装置）を用いて様々な方向から砥石を管の周面に当接することによって、管の全周を研磨する。
ただし、火力発電所等に設置される大型のボイラには、管寄せに溶接されるスタブ管の数だけでも膨大となる。このため、これらの管の１つ１つをディスクグラインダによる作業者の手作業によって研磨することは、非常に多くの作業時間を必要とし、ボイラ等の製造に要する期間を長期化させる原因となっている。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、管の表面の酸化被膜等を除去するときの作業効率を向上させ、ボイラ等の製造に要する時間を短縮することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、管の周面を研磨する研磨装置であって、基台と、上記管の直径より狭いギャップにて水平配列されると共に、上記管を下方から支える２本のフリーローラと、回転自在な円板状の砥石を備える研磨機と、上記研磨機が固定されると共に、上記研磨機が上記管の周面と当接される当接位置と上記研磨機が上記管の周面から離間される離間位置との間で移動されるように上記基台に対して傾動自在に接続される研磨機固定部とを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記基台に対して移動自在に接続されると共に上記フリーローラに支持された管の位置を調節する管位置調節部を備えるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記研磨機が、圧縮空気により作動するエアディスクグラインダであるという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記管位置調節部は、上記フリーローラの上方にて作業員により操作される板状部材と、当該板状部材のフリーローラ側の面に固定されるゴム部材とを備えるという構成を採用する。

本発明によれば、研磨対象である管を２本のフリーローラで支持し、基台に対して傾動自在に接続された研磨機固定部を傾動させて研磨機を当接位置に移動することによって、研磨機の砥石を管の周面に当接し、これによって当該管の周面が研磨される。
管は、２本のフリーローラで支持されていることから、フリーローラに支えられながら管軸を中心として回転することができる。このため、管は、砥石の回転に伴ってフリーローラ上で回転される。この結果、砥石との当接箇所が連続的に移動し、管の周面が全周に亘って砥石と当接することになる。つまり、本発明によれば、研磨対象である管を２本のフリーローラで支持し、基台に対して傾動自在に接続された研磨機固定部を傾動させて研磨機を当接位置に移動することで、管の周面を全周に亘って研磨することができる。
したがって、本発明によれば、作業者が手作業にて砥石を管に当てる方向を変更しなくとも管の周面の全周を研磨することができ、管の表面の酸化被膜等を除去するときの作業効率を向上させ、ボイラ等の製造に要する時間を短縮することが可能となる。

本発明の一実施形態における研磨装置の概略構成図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が正面図である。 本発明の一実施形態における研磨装置の概略構成図であり、図１のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の一実施形態における研磨装置が備えるエアディスクグラインダの砥石がスタブ管と当接する当接位置に配置された様子を示す断面図であり、（ｂ）は本発明の一実施形態における研磨装置が備えるエアディスクグラインダの砥石がスタブ管と当接する当接位置に配置された様子を示す図であり、砥石、スタブ管及び支持ローラを抜き出して図示する模式図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る研磨装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明においては、ボイラに設置されるスタブ管１００（図１等参照）を研磨対象として説明する。このスタブ管１００は、周面に酸化被膜が形成されたステンレス鋼からなる管である。このようなスタブ管１００は、蒸気あるいは水を集める管寄せとボイラの容器内部の熱量を水に伝熱する伝熱管とを接続するために、一端が管寄せに溶接され、他端が伝熱管に溶接されている。

図１及び図２は、本実施形態の研磨装置１の概略構成図である。図１（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。これらの図に示すように、本実施形態の研磨装置１は、基台２と、支持ローラ３（フリーローラ）と、エアディスクグラインダ固定板４（研磨機固定部）と、エアディスクグラインダ５（研磨機）と、エアホース６と、エアバルブ７と、管位置調節部８とを備えている。

基台２は、研磨装置１の基礎となる台であり、研磨装置１の設置面に立設される脚部２ａと、当該脚部２ａに支持される板状の台部２ｂとを備えている。なお、台部２ｂの手前側（図１（ａ）における下方側）は、作業者が作業を行うスペースである。そこで、以下の説明において、台部２ｂの手前側を作業側と称する。

また、基台２は、支持ローラ３と接続するための第１接続部２ｃと、エアディスクグラインダ固定板４と接続するための第２接続部２ｄと、管位置調節部８と接続するための第３接続部２ｅと、管位置調節部８の移動を規制する規制板２ｆとを備えている。

第１接続部２ｃは、作業者側から見て台部２ｂの右側寄りに設けられており、台部２ｂの上面に立設されると共に左右に離間して対向配置される２つの支持板２ｃ１，２ｃ２から構成されている。これらの支持板２ｃ１，２ｃ２には所定箇所に貫通孔が形成されており、これらの貫通孔に支持ローラ３の軸部が回転可能に嵌合されることによって、支持ローラ３が基台２と接続されている。なお、支持板２ｃ１，２ｃ２に設けられる貫通孔は、２つ備えられている支持ローラ３のギャップがスタブ管１００の直径よりも狭くなり、また２つの支持ローラ３が作業者側から見て手前奥方向に水平配列される位置に設けられている。

第２接続部２ｄは、作業者側から見て台部２ｂの左奥側に設けられており、台部２ｂの上面に立設されると共に左右に離間して対向配置される２つの支持板２ｄ１，２ｄ２と、当該支持板２ｄ１，２ｄ２に設けられると共にエアディスクグラインダ固定板４の端部を軸支するヒンジ２ｄ３，２ｄ４とから構成されている。なお、エアディスクグラインダ固定板４は、この第２接続部２ｄを介して台部２ｂと接続されることによって、台部２ｂ（すなわち基台２）に対して傾動自在に接続されている。

第３接続部２ｅは、作業者側から見て台部２ｂの中央奥側に設けられており、台部２ｂの上面に立設される支持板２ｅ１と、当該支持板２ｅ１に設けられると共に後述する管位置調節部８の板状部材８ａの端部を軸支するヒンジ２ｅ２とから構成されている。また、ヒンジ２ｅ２は、板状部材８ａを作業者側から見て左右方向に移動可能とするための隙間を有している。なお、管位置調節部８は、この第３接続部２ｅを介して台部２ｂと接続されることによって、台部２ｂに対して移動自在に接続されている。

規制板２ｆは、作業者側から見て管位置調節部８の右側に支持ローラ３を挟んで２枚設けられており、台部２ｂの上面に立設されている。この規制板２ｆは、管位置調節部８が作業者側から見て右方向に大きく移動することを規制し、ヒンジ２ｅ２等の大きさ応力がかかることを防止する。

支持ローラ３は、スタブ管１００よりも大きな直径を有する金属製のローラである。本実施形態においては、２つの支持ローラ３ａ，３ｂが設けられており、これらの支持ローラ３ａ，３ｂが支持板２ｃ１，２ｃ２によって軸支されている。なお、支持ローラ３ａ，３ｂは、上述のようにギャップがスタブ管１００の直径よりも狭くかつ水平配列されている。このため、支持ローラ３は、支持ローラ３ａ，３ｂの周面にてスタブ管１００を支えることによって、スタブ管１００をギャップの直上において支持することができる。

エアディスクグラインダ固定板４は、作業者側の端部が把持しやすい幅とするためかつ軽量化のために中央部に開口が設けられた金属製の板状部材である。このエアディスクグラインダ固定板４は、作業者側の面に対してエアディスクグラインダ５が固定されており、上述のように第２接続部２ｄによって、台部２ｂに対して傾動自在とされている。
図３（ａ）は、エアディスクグラインダ固定板４が傾動され、当該エアディスクグラインダ固定板４に固定された後述のエアディスクグラインダ５の砥石５ｃがスタブ管１００に当接した状態を示す図である。図２と図３（ａ）とを比較して分かるように、本実施形態においては、エアディスクグラインダ５がスタブ管１００の周面に当接される当接位置（図３（ａ）に示す位置）と、エアディスクグラインダ５がスタブ管１００の周面から離間される離間位置（図２に示す位置）との間で移動されるように、エアディスクグラインダ固定板４が傾動自在とされている。

エアディスクグラインダ５は、エアモータ５ａと、シャフト５ｂと、砥石５ｃとを備えている。エアモータ５ａは、エアホース６を介して圧縮空気が供給されることによって回転動力を生成するものであり、図１〜図３（ａ）に示すようにエアディスクグラインダ固定板４に対して直接固定されている。このエアモータ５ａは、供給される圧縮空気の流量に比例して回転速度が変化する。シャフト５ｂは、作業者側から見てエアモータ５ａから右側に突出されており、エアモータ５ａと砥石５ｃとを接続している。このシャフト５ｂは、エアモータ５ａで生成された回転動力を砥石５ｃに伝達する。砥石５ｃは、円板状に形状設定されており、シャフト５ｂを中心として回転される。この砥石５ｃは、回転されている状態で周面をスタブ管１００の周面に当接することによって、スタブ管１００の周面を研磨する。

エアホース６は、作業者側から見てエアディスクグラインダ５の左側端部と接続されており、外部の圧縮空気源からエアディスクグラインダ５に圧縮空気を供給するフレキシブルホースである。圧縮空気源としては、工場に全体で使用する圧縮空気を生成する圧縮空気供給システムを用いることができる。なお、圧縮空気供給システムが設置されていない工場では、研磨装置１の構成要素として、コンプレッサを設置しても良い。

エアバルブ７は、エアホース６とエアディスクグラインダ５との接続箇所に設けられており、エアホース６からエアディスクグラインダ５に供給される圧縮空気の流量を調節する。上述のようにエアモータ５ａの回転速度が供給される圧縮空気の流量に比例して変化するため、エアバルブ７によってエアディスクグラインダ５に供給される圧縮空気の流量を調節することで、砥石５ｃの回転速度を調節することができる。

管位置調節部８は、板状部材８ａと、ゴム部材８ｂとを備えている。板状部材８ａは、作業者によって支持ローラ３の上方で操作される金属製の部材であり、上述のように第３接続部２ｅによって移動自在に基台２と接続されている。この板状部材８ａは、ヒンジ２ｅ２を中心として上下方向及び左右方向に傾動することができる。なお、このような板状部材８ａは、端部を作業者に把持されて当該作業者によって操作される。ゴム部材８ｂは、板状部材８ａの支持ローラ３側の面に固定されたゴムからなる板状の部材である。このゴム部材８ｂは、作業者が板状部材８ａをスタブ管１００に傾動させることにより、スタブ管１００の周面に当接し、砥石５ｃの回転に伴って回転しているスタブ管１００の回転を停止する。

次に、このように構成された本実施形態の研磨装置１の動作について説明する。
まず、当該スタブ管１００を支持ローラ３上に配置する。このとき、作業者側から見て研磨を行う領域であるスタブ管１００の先端部が砥石５ｃの下方に位置するように配置する（図１（ｂ）参照）。

続いて、エアディスクグラインダ固定板４を押し上げた状態（エアディスクグラインダ５が離間位置とされている状態）で、エアバルブ７を開放し、エアホース６からエアディスクグラインダ５に圧縮空気を供給する。このようにエアディスクグラインダ５に圧縮空気が供給されることにより、エアモータ５ａで回転動力が生成され、この回転動力がシャフト５ｂを介して砥石５ｃに伝達され、砥石５ｃが回転される。ここで、作業者は、エアバルブ７の開度を調節することによって、砥石５ｃの回転速度の調節を行う。

続いて、作業者は、エアディスクグラインダ固定板４を引き下げ、エアディスクグラインダ５を当接位置に移動させる。これによって、砥石５ｃがスタブ管１００の周面に当接し、スタブ管１００の周面を研磨する。
図３（ｂ）は、砥石５ｃがスタブ管１００に当接した状態を示す模式図であり、砥石５ｃ、スタブ管１００及び支持ローラ３を抜き出して図示している。この図に示すように、砥石５ｃが右回転されているとすると、砥石５ｃと当接するスタブ管１００は砥石５ｃの回転に伴って左回転される。また、スタブ管１００が左回転されると、スタブか１００を支持する支持ローラ３が右回転される。
このようにスタブ管１００が回転されながら砥石５ｃによって研磨されるため、作業者が砥石５ｃを移動させることなく、スタブ管１００の全周が研磨される。

ここで、スタブ管１００の周面において砥石５ｃが当接した領域が研磨されると、研磨された領域の動摩擦係数が低下し、作業者側から見てスタブ管１００の左側に作用する摩擦力が小さくなり、スタブ管１００に作用する摩擦力が左右で不均一となる。この結果、スタブ管１００は、摩擦力の小さい側に引っ張られ、支持ローラ３上で回転しながら作業者側から見て左側に移動される。つまり、本実施形態の研磨装置１においては、スタブ管１００は研磨されながら作業者側から見て左側に移動して行く。なお、本実施形態においては、２本の支持ローラ３の固定軸（回転軸）同士の離間間隔を作業者から見て右側端部に比べ左側端部が０．５ｍｍ広くなるように支持ローラ３が設置されており、これによって回転（研磨）時にスタブ管１００が左側へ移動しやすい構造としている。そして、作業者は、研磨された領域の管軸方向の長さが、スタブ管１００の溶接に必要な長さに達したところで、管位置調節部８によってスタブ管１００の位置を研磨開始時の位置に戻す。具体的には、作業者は、板状部材８ａを引き下げてゴム部材８ｂをスタブ管１００の周面に当接させると同時に砥石５ｃをスタブ管１００から離間させることによって、スタブ管１００の回転を停止させる。続いて、作業者は、板状部材８ａを右方向に移動させることによって、スタブ管１００を研磨開始位置に戻す。
そして、作業者は、上記動作を繰り返すことによって、スタブ管１００の周面が溶接に適した状態（酸化被膜等が十分に除去された状態）とする。

次に、本実施形態の研磨装置１の効果について説明する。
本実施形態の研磨装置１によれば、研磨対象であるスタブ管１００を２本の支持ローラ３で支持し、基台２に対して傾動自在に接続されたエアディスクグラインダ固定板４を傾動させてエアディスクグラインダ５を当接位置に移動することによって、エアディスクグラインダ５の砥石５ｃをスタブ管１００の周面に当接し、これによって当該スタブ管１００の周面が研磨される。
スタブ管１００は、２本の回転自在に軸支された支持ローラ３で支持されていることから、支持ローラ３に支えられながら管軸を中心として回転することができる。このため、スタブ管１００は、砥石５ｃの回転に伴って支持ローラ３上で回転される。この結果、砥石５ｃとの当接箇所が連続的に移動し、スタブ管１００の周面が全周に亘って砥石５ｃと当接することになる。つまり、本実施形態の研磨装置１によれば、研磨対象であるスタブ管１００を２本の支持ローラ３で支持し、基台２に対して傾動自在に接続されたエアディスクグラインダ固定板４を傾動させてエアディスクグラインダ５を当接位置に移動することで、スタブ管１００の周面を全周に亘って研磨することができる。
したがって、本実施形態の研磨装置１によれば、作業者が手作業にて砥石５ｃをスタブ管１００に当てる方向を変更しなくともスタブ管１００の周面の全周を研磨することができ、スタブ管１００の表面の酸化被膜等を除去するときの作業効率を向上させ、ボイラ等の製造に要する時間を短縮することが可能となる。

また、本実施形態の研磨装置１においては、基台２に対して移動自在に接続されると共に支持ローラ３に支持されたスタブ管１００の位置を調節する管位置調節部８を備える。このため、研磨のときにスタブ管１００が移動した場合であっても、当該スタブ管１００の位置を容易に調節することができ、スタブ管１００の所望の領域のみを研磨することが可能となる。

また、本実施形態の研磨装置１においては、圧縮空気により作動するエアディスクグラインダ５を用いている。一般的な工場には、圧縮空気を生成して各所に供給可能な圧縮空気供給システムが既設されているため、エアディスクグラインダ５を用いることによって、容易に砥石５ｃを回転させることが可能となる。

また、本実施形態の研磨装置１においては、管位置調節部８が板状部材８ａとゴム部材８ｂとを備え、ゴム部材８ｂを当接させることによってスタブ管１００の回転を停止している。このため、金属製の板状部材８ａをスタブ管１００に当接させる場合と比較して、スタブ管１００との間に作用する摩擦力を増大させることができ、短時間でスタブ管１００の回転を停止させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

上記実施形態においては、本発明における研磨機がエアディスクグラインダである構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他の研磨機を用いることもできる。例えば、電動のグラインダを本発明の研磨機として採用することもできる。

また、上記実施形態においては、研磨対象がスタブ管１００である構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、直管であれば、研磨対象とすることができる。

１……研磨装置、２……基台、３……支持ローラ（フリーローラ）、４……エアディスクグラインダ固定板（研磨機固定部）、５……エアディスクグラインダ（研磨機）、５ｃ……砥石、６……エアホース、７……エアバルブ、８……管位置調節部、８ａ……板状部材、８ｂ……ゴム部材、１００……スタブ管（管）

Claims (4)

1. 管の周面を研磨する研磨装置であって、
   基台と、
   前記管の直径より狭いギャップにて水平配列されると共に、前記管を下方から支える２本のフリーローラと、
   回転自在な円板状の砥石を備える研磨機と、
   前記研磨機が固定されると共に、前記研磨機が前記管の周面と当接される当接位置と前記研磨機が前記管の周面から離間される離間位置との間で移動されるように前記基台に対して傾動自在に接続される研磨機固定部と
   を備えることを特徴とする研磨装置。
2. 前記基台に対して移動自在に接続されると共に前記フリーローラに支持された管の位置を調節する管位置調節部を備えることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
3. 前記研磨機は、圧縮空気により作動するエアディスクグラインダであることを特徴とする請求項１または２記載の研磨装置。
4. 前記管位置調節部は、前記フリーローラの上方にて作業員により操作される板状部材と、当該板状部材のフリーローラ側の面に固定されるゴム部材とを備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の研磨装置。

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