JP2992986B2

JP2992986B2 - 配管加工装置

Info

Publication number: JP2992986B2
Application number: JP6271720A
Authority: JP
Inventors: 尋樹安藤; 信彦白丸; 文隆早田
Original assignee: Hitachi Plant Construction Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Construction Co Ltd
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JPH08112693A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般ビルの空調設備配
管工事等の現場において、配管の切断加工や溶接加工に
使用する配管加工用ガイドリングおよび配管加工装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般ビル等の空調設備配管工事において
は、一般に白ガス管や黒ガス管と呼ばれている設備配管
用炭素鋼鋼管（ＳＧＰ）、圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴ
ＰＧ）が使用され、これらの鋼管に対して現場スプール
加工といわれる加工が行われている。このスプール加工
は、現場において真っ直ぐな管（直管）を所定の長さに
切断するとともに、切断面を開先加工したのち、さらに
切断した直管にエルボ、チーズなどの継手（フィッティ
ング類）やフランジを溶接施工する加工である。そし
て、１本の直管に１つの継手やフランジを溶接する加工
を１フィット加工と呼んでいる。

【０００３】従来、現場スプール加工において配管を切
断する場合、簡易ローラ上に被加工配管を載せ、一般に
作業者が手によって配管を軸回りに回転させながら、手
持ちしたガス切断トーチによって切断するようにしてい
る。また、溶接をする場合、切断の場合と同様に簡易ロ
ーラ上に被加工配管を載せ、この配管に継手やフランジ
などを仮溶接したのち、手回しにより配管を軸回りに回
転させながら手動によるアーク溶接を行っていた。

【０００４】また、配管の加工装置として、図７に示し
たような、いわゆる配管プレハブ加工装置なるものが市
販されている。この装置は、ベース１６０上の後端部に
回転式スクロールチャック１６２が設けてあって、この
チャック１６２に加工すべき配管１６４の加工側とは反
対側の端部を固定するようになっている。そして、スク
ロールチャック１６２は、ベース１６０に設けたガイド
１６６に沿って移動可能となっており、走行モータ１６
８によって走行させられ、配管１６４の軸方向位置を調
整することができるようにしてある。また、回転式スク
ロールチャック１６２には、回転モータ１７０が設けて
あり、このモータ１７０を駆動することにより、チャッ
ク１６２に固定した配管１６４を回転させることができ
るようになっている。

【０００５】一方、ベース１６０の前側の上面には、配
管１６４に接触する内周部に回転自在なローラを有する
配管押さえ１７２が設けてあって、チャック１６２に装
着した配管１６４を回転自在に保持し、配管１６４の回
転に伴う先端側の振動を防止し、配管１６４の上下左右
方向の位置ずれを防止するようにしている。この配管押
さえ１７２は、上下に２分割されており、上側押さえ部
材が押さえ昇降モータ１７４によって昇降し、下側押さ
え部材と協同して配管１６４を軸回り回転可能に保持、
開放できるようになっている。

【０００６】また、ベース１６０の前端部には、図示し
ない支柱に切断トーチ１７６を保持するトーチホルダ１
７８が設けてある。そして、トーチホルダ１７８は、ト
ーチ昇降モータ１７９によって昇降させられるととも
に、トーチ１７６を揺動させることができるようになっ
ている。切断トーチ１７６に接続した酸素プラズマ溶断
機１８０は、シーケンサ１８２から制御信号を受けるよ
うになっている。また、シーケンサ１８０には、タッチ
パネルなどの入力装置１８４が接続してあり、入力装置
１８４によって切断条件等を設定できるようにしてあ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した現場
における配管の切断や溶接方法は、作業者が手によって
配管を軸回りに回転させるため、配管の回転に伴う配管
の軸方向移動や、配管の公差内製造誤差のために配管が
歪んで切断線や溶接線が螺旋上となり、切断面が配管の
軸線に対して傾斜したり、溶接線の目はずれの原因とな
る。また、配管の製造誤差による断面形状の歪み（偏
平）のため、加工トーチ（切断トートまたは溶接トー
チ）と配管との距離が変動して切断面が凹凸となり、ま
た切断および溶接電流の変動の原因とる。このため、作
業者は、加工トーチの配管表面からの距離を調整した
り、加工トーチを切断線や開先に合わせるように移動さ
せなければならず、場合によっては、配管の回転速度を
調整しながら切断、溶接を行う必要がある。従って、現
場スプール加工は、相当に熟練した技術が必要となる。

【０００８】特に、切断加工の場合、配管を管軸に直交
して切断する、いわゆる直断の精度を出すことは熟練し
た作業者にとっても極めて困難で、単に切断しただけで
は継手やフランジを完全に溶接することができない。す
なわち、施工管理上、直管は、長さを±１ｍｍの精度で
切断する必要があり、開先加工も同程度の精度が要求さ
れる。そして、溶接は、溶接部の引張強度が３０ｋｇ／
ｃｍ²を下回らないように実施例する必要があるが、従
来の手作業による切断加工では、これらの要件を満足す
ることができない。このため、従来の切断作業において
は、通常、配管を切断したのちに、切断面をサンダーや
ヤスリ等によって後処理を行い、配管軸方向に対する切
断面の垂直度を確保するとともに、切断面（開先面）の
凹凸の除去作業をする必要がある。

【０００９】また、上記した従来の配管プレハブ加工装
置は、配管１６４を回転させたときに、配管１６４が公
差や回転ローラの偏心等により変動しないようにするこ
とが可能であるが、高精度の加工を行うことを目的とし
ており、一般に据置き型であって、配管工事現場に持ち
込むことは困難である。そして、例え現場に持ち込めた
としても、大き過ぎて設置するスペースがないという実
用上の問題がある。

【００１０】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ために成されたもので、配管工事の現場において精度の
高い配管の加工をすることができるようにすることを目
的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、被加工配管に装着するガイド
リングが、胴部とこの胴部の一端に形成したフランジ部
とを備えた断面Ｌ字状の複数のリング片が開閉可能に相
互に連結されていて、被加工配管の周方向に着脱可能で
あるとともに、前記フランジ部の先端面が加工トーチを
前記被加工配管の周方向に案内する案内面となった構成
にしてある。

【００１２】ガイドリングには、胴部の内周面にゴム等
の弾性材を貼り付けるなどして配置し、配管の寸法誤差
や微小な凹凸を吸収するようにできる。弾性体は、内周
面の全周に設けてもよいし、適宜の間隔をもって設けて
もよい。さらに、胴部には、センサが検出して配管の回
転を開始したり停止させたりするための標識を取り付け
ることができる。この標識は、突起状のものや強磁性
体、良導体等によって構成することができる。そして、
標識の取り付けは、任意の位置に着脱できるように、磁
石によってガイドリングに吸着させるようにするとよ
い。

【００１３】

【００１４】そして、本発明に係る配管加工装置は、被
加工配管を支持する複数の支持ローラと、これら各支持
ローラの少なくとも１つを回転駆動し、前記被加工配管
を軸回りに回転させる駆動モータと、前記被加工配管の
周面に装着され、被加工配管の周方向に沿った案内面を
備えたガイドリングと、前記支持ローラの上に配置され
た前記被加工配管の側方に立設した支柱に設けられ、被
加工配管の周面に接触する周面倣い部と、前記ガイドリ
ングの案内面に接触するリング倣い部とを有する倣いユ
ニットと、前記支柱に設けられて前記倣いユニットと一
体に前記周面倣い部を自重により下降させるとともに、
回転する前記被加工配管の周面形状に倣って前記周面倣
い部を上下動させる昇降ガイドと、前記倣いユニットに
設けられ、前記リング倣い部を前記被加工配管の軸方向
に付勢して前記ガイドリングの案内面に圧接する押圧ば
ねと、前記倣いユニットに取り付けられ、前記リング倣
い部と一体に前記被加工配管の軸方向に移動可能である
とともに、前記周面倣い部と一体に上下移動可能なトー
チ装着部と、前記支柱に上下移動可能に取り付けられ、
前記被加工配管を前記支持ローラに押し付ける押えロー
ラと、を有する構成にしてある。

【００１５】倣いユニットには、自重により下降して前
記被加工配管の周面に接触する周面倣い部を設け、トー
チ装着部をトーチ装着部と一体に上下動できるようにす
ることが望ましい。さらに、倣いユニットとトーチ装着
部とは、被加工配管の上部から退避できるように旋回で
きるようにするとよい。そして、倣いユニットのリング
倣い部は、回転自在なローラやボールによって構成する
ことができる。また、周面倣い部も回転自在なローラや
ボールなどを用いることができるが、接触面が平面でな
いため、回転自在なボールを用いることが望ましい。

【００１６】さらに、支持ローラは台車上に設けるよう
にする。また、倣いユニット、トーチ装着部等は、台車
に立設した支柱に水平方向に旋回できるように取り付け
るとよい。さらに、支柱には、被加工配管を支持ローラ
に押し付ける押さえローラを旋回可能に取り付ける。倣
いユニット、押さえローラの旋回方向は、上下方向でも
よいが、水平方向にすると扱いが容易であり、構造の簡
素化が図れる。

【００１７】

【作用】上記のごとく構成した本発明に係る配管加工用
ガイドリングは、被加工配管への装着が容易であるとと
もに、フランジ部の先端面である案内面に沿って切断ト
ーチまたは溶接トーチを被加工配管の周方向に相対移動
させることにより、これらの加工トーチを被加工配管の
軸線と直交させて周方向に案内でき、配管を切断や溶接
をする場合に、トーチの配管軸方向への変動を防止で
き、切断加工の場合に配管を確実に軸線に直交した面内
で切断でき、切断面の管軸に対する直交性が良好となっ
て凹凸も少なく、また溶接の際の溶接線の目はずれをな
くすことができる。

【００１８】そして、本発明の配管加工方法において
は、加工トーチを一定に保持しつつ被加工配管を回転し
て加工するため、例えば被加工配管を支持しているロー
ラによって被加工配管を回転することが可能となり、回
転機構の簡素化を図れるとともに、トーチをガイドリン
グの案内面と被加工配管の表面とから一定位置に保持し
て加工するため、トーチの変動に伴う切断寸法誤差をな
くせ、また溶接線の目はずれ等の防止が図れて切断加工
や溶接加工の精度を高めることができる。

【００１９】そして、本発明の配管溶接装置において
は、トーチ装着部が倣いユニットのリング倣い部と一体
に被加工配管の軸方向に移動可能となっているため、リ
ング倣い部を被加工配管に取り付けたガイドリングの案
内面に押圧し、支持ローラによって配管を回転させるこ
とにより、トーチ装着部を被加工配管の軸方向への変動
を防止しつつ配管周方向に相対移動させることができ
る。従って、被加工配管の切断や溶接を配管の軸線に直
交した面内で確実に行うことができ、配管の加工精度を
大幅に向上することができる。しかも、本発明において
は、自重により下降して被加工配管の周面に接触する周
面倣い部を倣いユニットに設け、トーチ装着部を周面倣
い部とともに上下動できるようにしているため、配管と
トーチとの距離を常に一定に保持することが可能とな
り、切断面の凹凸や、切断または溶接電流の変動を避け
ることができる。

【００２０】また、支持ローラや倣いユニット等を台車
に搭載すると、配管の作業現場に容易に加工装置を搬入
することができる。そして、押さえローラを設けて被加
工配管を支持ローラに押し付けるようにすることによ
り、被加工配管が台車上から落下するのを防止できると
ともに、長尺の被加工配管の端部を加工する場合にも、
配管を確実に支持ローラの上に保持することができ、支
持ローラによって配管を軸回り安定して回転することが
できる。また、押さえローラ、倣いユニット、トーチ装
着部を旋回可能とすることにより、被加工配管の台車上
へのの搬入時または排出時に、倣いユニットや押さえロ
ーラなどを台車の上方から退避させることにより、これ
らが邪魔とならず、配管の搬入出を容易に行うことがで
きる。

【００２１】

【実施例】本発明に係る配管加工用ガイドリングおよび
配管加工装置の好ましい実施例を、添付図面に従って詳
細に説明する。図１は、本発明に係る配管加工装置の実
施例の斜視図である。

【００２２】図１において、配管加工装置１０は、台車
１２を有している。この台車１２は、例えば長さ１５０
ｃｍ、幅６５ｃｍであって、前後の下部にストッパ付の
移動用キャスタ１４が一対ずつ設けてあり、任意の位置
に移動させて停止させておくことができるようにしてあ
る。そして、台車１２の上面には、上部を円弧上に切り
欠いた複数の支持板１６が台車の前後方向（長手方向）
に立設してあり、これらの支持板１６によって複数対
（少なくとも２対）の支持ローラ１８が回転自在に支持
されている。

【００２３】これらの支持ローラ１８は、回転軸が台車
１２の長手方向となっているとともに、各対をなす支持
ローラ１８の軸心が横方向に相互にずらしてあって、上
部に配置された被加工配管２０を支持できるようになっ
ている。また、台車１２の上には、駆動ローラを兼ねた
中央の支持ローラ１８ａに隣接して駆動モータ２２が配
設してあり、駆動モータ２２によって支持ローラ１８ａ
を回転駆動して被加工配管２０を軸回りに回転させるこ
とができるようになっている。さらに、台車１２上の適
宜の位置には、被加工配管２０を台車１２上に搬入また
は台車１２から搬出する際に使用する一対の手動式ジャ
ッキ２４が設置してある。これらのジャッキ２４は、そ
れぞれの上部に回転自在な一対のボールが被加工配管２
０の軸線と直交した方向に配置してある配管受け２６が
設けてあり、支持した被加工配管２０を容易に軸方へ移
動することができるようにしてある。

【００２４】台車１２の背面側(図１の左上側)には、断
面方形をなす支柱３０が立設してある。そして、支柱３
０の上部には、断面コ字状をなす取り付け金具３２を嵌
合させて固定してある。この取り付け金具３２には、蝶
番３４を介して旋回ブラケット３６が取り付けてある。
旋回ブラケット３６は、詳細を後述する倣いユニット４
０を支持し、かつ被加工配管２０を被加工配管２０の上
方から退避させるためのもので、蝶番３４を中心に水平
面内において旋回可能となっているとともに、支柱３０
の前面側となる台車１２側の面において、取り付け金具
３２に密着可能であって、蝶番３４に取り付けられてい
る側とは反対側が取り付け金具３２に螺着できるように
してある。また、旋回ブラケット３６は、前面に昇降ガ
イド３８を有していて、倣いユニット４０を上下方向に
案内できるようになっている。そして、倣いユニット４
０の側部には、被加工配管２０を加工するための加工ト
ーチを固定できるトーチ装着部４２が取り付けてある。
このトーチ装着部４２は、被加工配管２０を切断する際
の切断トーチを所定の角度に傾斜させて取り付けること
ができる切断トーチ装着部と、溶接の際に溶接トーチを
被加工配管２０の軸線に直交して保持できる溶接トーチ
装着部とからなっている。

【００２５】取り付け金具３０の被加工配管２０の後端
側側面（図１の右側側面）には、ブラケット４４が固定
してあり、このブラケット４４に旋回アーム４６がピン
４８を介して枢着してある。この旋回アーム４４は、被
加工配管２０を支持ローラ１８に押し付ける押さえロー
ラ５０を水平面内で旋回させるもので、押さえローラ５
０を回転自在に支持しているローラホルダ５４がシリン
ダ５２を介して取り付けてある。そして、ローラホルダ
５４には、２対の押さえローラ５０が取り付けてあり、
押さえローラ５０が図１のように被加工配管２０を下方
に押圧したときに、一対の押さえローラ５０の回転軸が
被加工配管２０の軸心の一側に位置し、他の一対の押さ
えローラ５０の回転軸が被加工配管２０の軸心の他側に
位置するようにしてある。

【００２６】なお、シリンダ５２は、押さえローラ５０
の引き上げ用であって、押さえローラ５０による被加工
配管２０の押し付けは、ばねによって行うようにしてい
る。すなわち、図４に示したように、シリンダ５２のロ
ッドの周囲には、押さえばね５８が配置してあって、こ
の押さえばね５８によって被加工配管２０を支持ローラ
１８に押し付けるようにしてある。

【００２７】倣いユニット４０は、図２に示してあるよ
うに、作業者が作業をする正面側が開放された箱状の枠
体６０を有していて、この枠体６０にトーチ位置調整機
構部６２と倣い機構部８０とが設けてある。そして、枠
体６０は、旋回ブラケット３６の昇降ガイド３８に嵌合
するガイド部を有していて、昇降ガイド３８に沿って自
重により容易に下降するようになっている。

【００２８】トーチ位置調整機構６２は、トーチ装着部
４２の被加工配管軸線方向位置を調整するもので、ラッ
クバー６４とピニオン(図示せず)とを主構成要素とし、
ピニオンを収納するとともに、ラックバー６４とガイド
バー６６とが被加工配管２０の軸線方向に貫通している
ボックス６８を有している。ラックバー６４とガイドバ
ー６６とは、枠体６０の横幅よりも長く形成してあり、
両端が枠体６０に形成した図示しない大きな長穴を介し
て枠体６０から突出可能となっていて、その先端(図２
の左側端)にトーチ装着部４２が設けてある。そして、
ボックス６８の前面には、ラックバー６４と噛み合って
いるピニオンを回転させるためのハンドル７０が設けて
ある。従って、ハンドル７０を回転させることにより、
ラックバー６４が図２の左右方向に移動し、トーチ装着
部４２に取り付けた加工トーチの被加工配管２０の軸線
方向位置を調整できるようにしてある。

【００２９】一方、枠体６０の奥側の壁面近くには、ガ
イドシャフト７２が設けてある。このガイドシャフト７
２は、被加工配管２０の軸線に沿って配置してあり、一
端が枠体６０の先端側内壁面７３に固定され、他端が枠
体６０の奥壁面に固定したブラケット７４に支持されて
いる。そして、ガイドシャフト７２は、ボックス６８の
背面側の下部に設けたガイドブラケット７６を貫通し、
このガイドブラケット７６を介してボックス６８を図２
の左右方向に案内するようになっている。さらに、枠体
６０の先端側内壁面７３とガイドブラケット７６との間
のガイドシャフト７２の周囲には、ボックス６８を介し
て倣い機構部８０を図２の右方向に付勢し、倣い機構部
８０の倣いローラ８２（リング倣い部）をガイドリング
８４の案内面８６に押圧する押圧ばね８３が装着してあ
る。

【００３０】倣い機構部８０は、ボックス６８の下方に
配置したガイドブロック８８と、このガイドブロック８
８の下方に設けた倣いローラ８２、倣いボール９０を有
している。そして、ガイドブロック８８は、ボックス６
８の下部に、下方に延在させて設けた上下ガイド９２に
沿って上下動可能となっていて、ボックス６８との相対
距離を調整できるようになっている。

【００３１】すなわち、上下ガイド９２には、水平ガイ
ド９４が嵌合していて、この水平ガイド９４が上下ガイ
ド９２に沿って上下動可能となっている。そして、水平
ガイド９４には、ガイドブロック８８の背面に設けたガ
イド部が嵌合しており、ガイドブロック８８が水平ガイ
ド９４に沿って図２の左右方向に移動自在となってい
る。また、ガイドブロック８８には、ガイドブロック８
８を昇降させるためのスクリューシャフト９６が螺合し
ている。このスクリューシャフト９６は、ボックス６８
と螺合しているとともに、ボックス６８を貫通してい
て、下端部がガイドブロック８８の上部に螺合してい
る。そして、スクリューシャフト９６は、上端部が枠体
６０の天井部に形成した大きな長穴を介して枠体６０の
上方に突出し、この上端部にスクリューシャフト９６を
回転させるためのハンドル９８が取り付けてある。

【００３２】ガイドブロック８８の下部には、枠体６０
の底部に設けた大きな長穴を介して枠体６０の下方に突
出させた脚１００が固定してある。また、脚１００の下
端には、被加工配管２０の軸方向にローラブラケット１
０２が設けてあって、このローラブラケット１０２の下
面に倣いローラ８２と倣いボール９０とが取り付けてあ
る。倣いローラ８２は、回転軸が鉛直方向となってい
て、一部がローラブラケット１０２の後端（図２の右側
端）より突出するように取り付けられていて、周面が被
加工配管２０の外周面に固定したガイドリング８４の案
内面８６と接触できるようしてある。また、倣いボール
９０は、ローラブラケット１０２にの下面に固定した保
持脚１０４に回転自在に保持され、倣いローラ８２より
下方に位置するようにしてあって、倣いユニット４０の
自重による下降によって被加工配管２０の周面に接触す
るようになっている。

【００３３】ガイドリング８４は、図３に示してあるよ
うに、胴部１０６とフランジ部１０８とならなってい
て、断面がＬ字状をなし、倣いユニット４０側となるフ
ランジ部１０８の端面が倣いローラ８２の当接する案内
面８６となっている。また、ガイドリング８４は、周方
向に等分割された３つのリング片１１０ａ〜１１０ｃか
ら構成されており、これらが相互にヒンジ１１１によっ
て連結してある。そして、リング片１１０ａとリング片
１１０ｂとの連結部、およびリング片１１０ｂリング片
１１０ｃとの連結部のフランジが斜めに切り欠かれ、ガ
イドリング８４を外側に開くことができるようにしてあ
る。また、リング片１１０ａとリング片１１０ｃは、ば
ね式のファスナ１１２によって連結するようにしてあ
り、被加工配管２０の寸法誤差をばね１１４の伸縮によ
り吸収できるようにしてある。

【００３４】胴部１０６は、被加工配管２０の軸線に対
して傾斜するのを防止するために、幅を５０ｍｍ以上と
することが望ましく、外側面に被加工配管２０の回転を
停止させたり、開始させるための標識１１６が取り付け
てある。この標識１１６は、底面に磁石を有していて、
ガイドリング８４の任意の位置に容易に吸着させてセッ
トできるようになっている。そして、標識１１６を検出
するセンサであるリミットスイッチ１１８は、押さえロ
ーラ５０を取り付けたローラホルダ５４または旋回アー
ム４６に取り付けられて、標識１１６の検出信号を図示
しないコントローラに入力する。コントローラは、ロー
ラリミットスイッチ１１６の出力信号によって駆動モー
タ２２や加工トーチの制御を行う。

【００３５】なお、図３に示した符号１２０は、エアプ
ラズマあるいは酸素プラズマ等による切断または開先加
工、あるいはセルフシールド溶接等の際に、被加工配管
２０側にアース端子を取るための集電端子を示してお
り、ローラブラケット５４に取り付けられていて、押さ
えローラ５０と連動して上下するようにしてある。そし
て、この集電端子１２０は、フランジ部１０８を挟持す
る弾性体１２１を有しており、フランジ部１０８を確実
に接触するようにしてある。また、図１に示した符号１
２２は、被加工配管２０が作業者の居る正面側に落下す
るのを防止する落下防止バーである。

【００３６】上記のごとく構成した実施例による配管の
加工は、次のとおりである。まず、被加工配管２０を支
持ローラ１８に支持させる場合、倣いユニット４０は、
旋回ブラケット３６によって台車１２の上方から退避さ
せ、支柱３０の側方に位置させておく。また、押さえロ
ーラ５０も旋回アーム４６によって支柱３０の側方に位
置させておく。そして、一対のジャッキ２４を上昇さ
せ、ジャッキ２４に設けた配管受け２６を支持ローラ１
８より高くする。その後、被加工配管２０を、例えば台
車１２の前側(図４の左側)より配管受け２６上に搬入
し、軸線方向位置を調整したのち、周面にガイドリング
８４を装着する。

【００３７】次に、ジャッキ２４を下降させて被加工配
管２０を支持ローラ１８によって支持させた後、シリン
ダ５２によって押さえローラ５０を上昇させた状態で旋
回アーム４６を旋回させ、押さえローラ５０を被加工配
管２０の上に移動させる。そして、シリンダ５２の作動
を停止させると、ローラホルダ５４が押さえばね５８に
よって下方に移動し、図１または図４に示してあるよう
に、押さえローラ５０が被加工配管２０を支持ローラ１
８に押し付ける。その後、旋回ブラケット３６を旋回さ
せて倣いユニット４０を被加工配管２０の上方に移動さ
せ、旋回ブラケット３６を図示しないボルトなどによっ
て取り付け金具３２に固定する。

【００３８】このとき、倣いユニット４０は、旋回ブラ
ケット３６に設けた昇降ガイド３８に沿って自重により
下降し、倣いボール９０が被加工配管２０の周面に接触
する。また、倣いローラ８２は、押圧ばね８２のばね力
がガイドブラケット７６、ボックス６８、上下ガイド９
２、水平ガイド９４、ガイドブロック８８、脚１００、
ローラブラケット１０２を介して伝達され、ガイドリン
グ８４の案内面８６に圧接させられる。そして、ハンド
ル７０によってラックバー６４を移動させて切断トーチ
１３０を被加工配管２０の軸線方向に移動させ、切断位
置の調節をするとともに、ハンドル９８によってガイド
ブロック８８を昇降させ、切断トーチ１３０と被加工配
管２０との距離を調節する。

【００３９】次に、駆動モータ２２を駆動して支持ロー
ラ１８ａを回転させ、被加工配管２０を軸回りに回転さ
せる。被加工配管２０が回転すると、ガイドリング８４
が被加工配管２０と一体に回転し、ガイドリング８４に
取り付けた標識１１６がリミットスイッチ１１８と接触
し、リミットスイッチ１１８の検出信号が図示しないコ
ントローラに送られ、コントローラがその信号を受けて
モータ２２の駆動を停止して被加工配管２０の回転を停
止する。そして、コントローラは、エアプラズマ切断機
（図示せず）をスタートさせ、開先角度に合わせてトー
チ装着部４２に斜めに保持させた切断トーチ１３０によ
って被加工配管２０に穴をあける。さらに、コントロー
ラは、穴あけ加工に要する所定の時間が経過すると、再
び駆動モータ２２を駆動して被加工配管２０を回転さ
せ、切断トーチ１３０によって被加工配管２０を切断す
る。

【００４０】このとき、倣いローラ８２は、押圧ばね８
２によってガイドリング８４の案内面８６に常時押し付
けられてた状態が維持される。また、倣いボール９０
は、倣いユニット４０が自重によって下降するようにな
ったいるため、常に被加工配管２０の周面と接触してい
る。従って、切断トーチ１３０は、被加工配管２０に対
して、被加工配管２０の軸線に直交した面内を相対移動
するとともに、被加工配管２０との距離が一定に保た
れ、切断面の凹凸や切断面が軸線に対して傾斜すること
がなく、高精度の切断および開先加工が同時に行われ
る。そして、被加工配管２０が１回転してリミットスイ
ッチ１１８が再び標識１１６を検出し、検出信号をコン
トローラに入力すると、コントローラはエアプラズマの
電源を切るとともに、駆動モータ２２の駆動を停止す
る。これにより、被加工配管２０の自動切断および自動
開先加工が終了する。

【００４１】図５は、実施例による被加工配管２０にエ
ルボ１３２をセルフシールドアーク溶接により溶接する
状態を示したものである。被加工配管２０にエルボ１３
２を溶接する場合、まず切断、開先加工した被加工配管
２０を支持ローラ１８の上に配置し、エルボ１３２を被
加工配管２０に仮溶接する。その後、溶接トーチ１３４
によって、前記した切断加工とほぼ同様にして溶接加工
を行なう。継手やフランジ等を溶接する場合も同様であ
る。なお、実施例の溶接加工においては、被加工配管２
０の１回転目のときには、回転速度を落として初層肉盛
りをゆっくり行ない、被加工配管２０の２〜３回転目の
ときには、回転速度を上げるとともに溶接電流を大きく
し、また溶接棒本の供給速度を上げて強固な肉盛りを行
う制御をしている。

【００４２】このように、実施例においては、着脱自在
なガイドリング８４を被加工配管２０に装着し、トーチ
装着部４２に取り付けた加工トーチを、ガイドリング８
４の案内面８６に接触させた倣いローラ８２と、被加工
配管２０の周面に接触させた倣いボール９０とに追従さ
せるようにしたことにより、加工トーチの被加工配管２
０の軸線方向ずれをなくすことができるとともに、トー
チと被加工配管２０との距離を一定に保つことが可能と
なり、被加工配管２０の公差（偏心、断面歪み等）や表
面の局所的なへこみ等が存在したとしても、トーチが倣
いボール９０と連動するため、切断寸法誤差を小さくで
きる。この結果、切断面の配管軸線に対する直交性が向
上し、切断面の凹凸を少なくすることができる。しか
も、切断トーチ１３０を開先角度に合わせて一定に保持
できるため、切断加工と開先加工とを同時に行うことが
できるばかりでなく、開先形状を一定にすることがで
き、追加工を必要としない。また、溶接の際には、溶接
電流の変動が少なく、きれいな溶接ビードを形成するこ
とができる。さらに、実施例においては、ガイドリング
８４に設けた標識１１６をリミットスイッチ１１８によ
って検出してコントローラに入力し、コントローラによ
って加工の開始、終了を自動的に行っているため、配管
の加工能率を大幅に向上することができる。

【００４３】例えば、使用量の比較的多い２００ＡのＳ
ＧＰ配管を例にとると、従来の（手作業切断）＋（サン
ダー掛け仕上げ、開先加工）の場合、１０〜２０分／本
であったが、実施例の配管加工装置１０による場合、エ
アプラズマ切断機を使用したときに、１〜２分／本とな
り、作業時間を約１０分の１にすることができた。ま
た、従来の手作業による（エルボ仮溶接（仮付け））＋
（全周溶接加工）においては、２０〜４０分／本であっ
たが、実施例の配管加工装置１０による場合、セルフシ
ールドアーク溶接機を使用したときに、１０〜２０分／
本となり、作業の大幅な高速化を図ることができた。し
かも、被加工配管２０を自動的に加工することができる
ところから、作業員の技術の巧拙にかかわらず、高精度
の切断・開先加工および溶接を行うことができた。

【００４４】しかも、実施例の配管加工装置１０は、小
さな台車１２に装置全体が搭載してあって小型軽量であ
り、作業スペースの小さな現場への搬入が可能である。
そして、支持ローラによって被加工配管２０を回転させ
つつ切断、溶接を行うという極めて簡単な構造で高精度
の加工が可能である。さらに、実施例においては、プラ
ズマ切断またはアーク溶接等のアース用集電端子１２０
が押さえローラ５０に連動して上下動するようにしてい
るため、被加工配管２０に押さえローラ５０をセットす
ると同時に切断または溶接のアース採りを行うことがで
き、アースの付け忘れをなくすことができる。しかも、
実施例においては、集電端子１２０を一定位置に保持し
て被加工配管２０を回転させるため、アースケーブルの
捩じれをなくすことができ、また安定したアースを行う
ことができて加工の安定性を向上することができる。

【００４５】図６は、他の実施例を示したものである。
本実施例は、被加工配管２０が長尺であるため、台車１
２に設けた支持ローラ１８だけで被加工配管２０を支持
したのでは不安定となる場合の被加工配管２０の支持方
法を示している。すなわち、被加工配管２０が長尺であ
る場合、台車１２の前後に補助台車１４０ａ、１４０ｂ
を配置し、これらの補助台車１４０ａ、１４０ｂによっ
て被加工配管２０の両端部を支持するようにしている。

【００４６】各補助台車１４０ａ、１４０ｂは、同一の
構造をしており、それぞれ複数の移動用キャスタ１４２
を有するとともに、停止用の脚１４４を複数備えてい
る。そして、各補助台車１４０ａ、１４０ｂは、上部
に、被加工配管２０を回転可能に支持するための支持ロ
ーラ１４６を一対ずつ有するとともに、手動のジャッキ
１４８が１つずつ設置されている。これらのジャッキ１
４８は、配管加工装置１０の台車１２に設けたジャッキ
２４と同様に構成してあって、ジャッキ２４に設けた配
管受け２６と同様の配管受け１５を有している。また、
各対の支持ローラ１４６は、それぞれの回転軸が相互に
被加工配管２０の軸線の反対側に位置するようにずらし
てある。このように、補助台車１４０ａ、１４０ｂを使
用することにより、長尺の被加工配管２０を安定して保
持することができ、危険の防止と精度の高い加工をする
ことができる。なお、各脚１４４は、伸縮可能に構成し
てよいし、ストッパ付のキャスタを使用して脚１４４を
省略してもよい。

【００４７】前記実施例においては、ガイドリング８４
を３つのリング片１１０ａ〜１１０ｃによって構成した
場合について説明したが、２つのリング片によって構成
してもよいし、４つ以上のリング片によって構成しても
よい。また、ガイドリング８４の内周面にゴム等の弾性
体を取り付けて被加工配管２０の寸法誤差を吸収すると
ともに、装着性向上させることができる。そして、前記
実施例においては、リミットスイッチ１１８によって標
識１１６を検出する場合について説明したが、標識を永
久磁石などの強磁性体やアルミニウムなどの良導体によ
って構成し、これを磁気的または静電容量など、電気的
に検出するようにしてもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の配管加
工用ガイドリングによれば、被加工配管への装着が容易
であるとともに、フランジ部の先端面である案内面に沿
って切断トーチまたは溶接トーチを被加工配管の周方向
に相対移動させることにより、これらの加工トーチを被
加工配管の軸線と直交させて周方向に案内でき、配管を
切断や溶接をする場合に、トーチの配管軸方向への変動
を防止でき、切断加工の場合に配管を確実に軸線に直交
した面内で切断でき、切断面の管軸に対する直交性が良
好となって凹凸が少なく、また溶接の際の溶接線の目は
ずれをなくすことができる。

【００４９】そして、本発明の配管加工方法において
は、加工トーチを一定に保持しつつ被加工配管を回転し
て加工するため、例えば被加工配管を支持しているロー
ラによって被加工配管を回転することが可能となり、回
転機構の簡素化を図れるとともに、トーチをガイドリン
グの案内面と被加工配管の表面とから一定位置に保持し
て加工するため、トーチの変動に伴う切断寸法誤差をな
くせ、また溶接線の目はずれ等の防止が図れて切断加工
や溶接加工の精度を高めることができる。

【００５０】また、本発明の配管溶接装置においては、
トーチ装着部が倣いユニットのリング倣い部と一体に配
管の軸方向に移動可能となっているため、リング倣い部
を被加工配管に取り付けたガイドリングの案内面に押圧
し配管を回転させることにより、トーチ装着部を被加工
配管の軸方向への変動を防止しつつ配管周方向に相対移
動させることが可能で、被加工配管の切断や溶接を配管
の軸線に直交した面内で確実に行うことができ、配管の
加工精度を大幅に向上することができる。しかも、本発
明においては、トーチ装着部が自重により下降して被加
工配管の周面に接触する周面倣い部と連動するため、被
加工配管とトーチとの距離を常に一定に保持することが
可能となり、切断面の凹凸や、切断または溶接電流の変
動を避けることができる。

【００５１】さらに、本発明においては、支持ローラや
駆動モータ、倣いユニット等を台車に搭載してあるた
め、配管の作業現場に容易に加工装置を搬入することが
できる。そして、押さえローラによって配管を支持ロー
ラに押し付けるようにしているため、配管が台車から脱
落するのを防止できるとともに、長尺の被加工配管の端
部を加工する場合にも、配管を確実に支持ローラの上に
保持することができ、支持ローラによって配管を軸回り
安定して回転することができる。さらに、押さえロー
ラ、倣いユニットおよびトーチ装着部を旋回可能として
いるため、配管の搬入時または排出時にこれらを台車の
上方から退避させることにより、これらが邪魔となら
ず、配管の搬入出を容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る配管加工装置の斜視図で
ある。

【図２】実施例に係る倣いユニットの詳細説明図であ
る。

【図３】実施例に係るガイドリングの斜視図である。

【図４】実施例による被加工配管の切断加工の状態を示
す図である。

【図５】実施例による被加工配管の溶接加工の状態を示
す図である。

【図６】他の実施例の説明図である。

【図７】従来の配管スプール加工装置の説明図である。

【符号の説明】

１０配管加工装置１８、１８ａ支持ローラ２０被加工配管２２駆動モータ３４蝶番３６旋回ブラケット３８昇降ガイド４０倣いユニット４２トーチ装着部４６旋回アーム５０押さえローラ６２トーチ位置調整機構６４ラックバー８０倣い機構部８２リング倣い部（倣いローラ）８４ガイドリング８６案内面９０周面倣い部（倣いボール）９２上下ガイド９４水平ガイド１０６胴部１０８フランジ部１１０ａ〜１１０ｃリング片１１１ヒンジ１１２ファスナ１１６標識１１８リミットスイッチ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ２４Ｆ 13/02 Ｆ２４Ｆ 13/02 Ｅ (56)参考文献特開昭49−7141（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−230479（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−55561（ＪＰ，Ａ) 特開平５−177389（ＪＰ，Ａ) 特開平５−169253（ＪＰ，Ａ) 特開平３−221312（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−197273（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−15666（ＪＰ，Ｕ) 実開昭51−18328（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 37/02 B23K 37/02 301 B23K 7/00 509 B23K 9/028 B23K 37/047 502 F24F 13/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工配管を支持する複数の支持ローラ
と、これら各支持ローラの少なくとも１つを回転駆動し、前
記被加工配管を軸回りに回転させる駆動モータと、前記被加工配管の周面に装着され、被加工配管の周方向
に沿った案内面を備えたガイドリングと、前記支持ローラの上に配置された前記被加工配管の側方
に立設した支柱に設けられ、被加工配管の周面に接触す
る周面倣い部と、前記ガイドリングの案内面に接触する
リング倣い部とを有する倣いユニットと、前記支柱に設けられて前記倣いユニットと一体に前記周
面倣い部を自重により下降させるとともに、回転する前
記被加工配管の周面形状に倣って前記周面倣い部を上下
動させる昇降ガイドと、前記倣いユニットに設けられ、前記リング倣い部を前記
被加工配管の軸方向に付勢して前記ガイドリングの案内
面に圧接する押圧ばねと、前記倣いユニットに取り付けられ、前記リング倣い部と
一体に前記被加工配管の軸方向に移動可能であるととも
に、前記周面倣い部と一体に上下動可能なトーチ装着部
と、前記支柱に上下移動可能に取り付けられ、前記被加工配
管を前記支持ローラに押し付ける押さえローラと、を有することを特徴とする配管加工装置。
【請求項２】請求項１に記載の配管加工装置におい
て、前記押さえローラは旋回アームを介して前記支柱に
取り付けられ、前記旋回アームに設けられて前記ガイド
リングに着脱自在に取り付けた標識を検出するセンサ
と、このセンサの検出信号に基づいて、前記駆動モータ
を介して前記被加工配管の軸回りの回転、停止を制御す
るコントローラとを有することを特徴とする配管加工装
置。
【請求項３】請求項１または２に記載の配管加工装置
において、前記支柱に設けた旋回アームに取り付けられ
て前記押えローラと連動して上下動し、押さえローラが
前記被加工配管を押圧する際に前記ガイドリングと接触
し、前記トーチ装着部に装着した加工トーチを接地する
集電端子とを有することを特徴とする配管加工装置。