JP4236839B2 - ダイヤフラムの内側開先加工装置および同加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、丸パイプ柱等に溶接されるダイヤフラムの内周部に溶接用の両面開先、いわゆるＫ型開先をガス切断により加工するダイヤフラムの内側開先加工装置および同加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のダイヤフラムにＫ型開先の加工を行う場合には、一般的に、旋盤による機械切削加工、またはガス切断用トーチをコンパス式に回転させるガス切断加工が行われている。
【０００３】
前者の機械切削加工においては、開先を正確な寸法精度で形成することができるが、加工対象となるダイヤフラムが大型・大重量である場合には、チャックによる保持回転が困難となり、適用することができない。また、後者のコンパス式のガス切断加工においては、大きさに係りなく開先を形成することができるが、ダイヤフラムを水平に固定設置し、その中心位置に配置した軸を中心としてガス切断用トーチを周回させながら加工するものであるため、トーチの中心点設定等に高精度を要する一方、回転途中にトーチ位置がずれ易く、高い加工精度を得ることが困難である。
【０００４】
また両加工法とも、ワークセットに手間がかかるうえ、ダイヤフラムの一側面側からしか加工することができないため、１工程では片面加工しか行うことができない。したがって、両面加工をするためには片面加工の２倍以上の作業時間を要する。さらに、両加工法とも、真円以外の加工を行うことができず、例えば楕円等の加工は行うことができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のＫ型開先加工技術においては、丸パイプ柱等に溶接される大型かつ大重量のダイヤフラムの内周部にＫ型開先の加工を行う場合に、多くの作業手間がかかるうえ、加工能率的が悪く、また高加工精度を得ることが困難である等の問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、大型かつ大重量のダイヤフラムであっても、その内周部にＫ型開先を容易、かつ高能率で加工することができるダイヤフラムの内側開先加工装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、正確な形状の開先をより高精度で形成することができ、しかも真円以外の曲面に対する両面開先加工にも適用できるダイヤフラムの内側開先加工装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は前記装置等を使用して、ダイヤフラムの内側にＫ型開先を能率よく形成することができるダイヤフラムの内側開先加工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明では、加工対象となるダイヤフラムを内周縁部が開放された状態で水平に搭載し得る回転テーブルと、この回転テーブルをその軸心周りに回転させる回転駆動機構と、前記回転テーブルの内周側に配設されたガス切断機とを備え、前記ガス切断機は、前記ダイヤフラムの厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチを有することを特徴するダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１０】
請求項２に係る発明では、請求項１記載のダイヤフラムの内側開先加工装置において、水平に配置されるダイヤフラムの上面側加工位置と下面側加工位置とが回転テーブルの回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定され、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチは前記加工位置に互いに隣接して配置されていることを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１１】
請求項３に係る発明では、加工対象となるダイヤフラムを内周縁部が開放された状態で水平に搭載し得る回転テーブルと、この回転テーブルをその軸心周りに回転させる回転駆動機構と、前記回転テーブルの内周側に配設されたガス切断機とを備え、前記ガス切断機は、前記ダイヤフラムの厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチと、前記ダイヤフラムの内周面に接する内径倣いローラと、これらガス切断用トーチおよび内径倣いローラを支持し、前記内径倣いローラの動作に基づいて前記ガス切断用トーチを前記ダイヤフラムの内周面に対して前進および後退動作させる動作機構とを有し、この動作機構は、前記回転テーブルと略同一高さまで立上る支柱上に固定された水平な機器ベースと、この機器ベース上に敷設された水平なレールと、このレール上に搭載された機器スタンドとを有し、この機器スタンドに設けられたダイヤフラムの上面側加工位置および下面側加工位置の中間点を結ぶ水平移動および昇降移動が可能な構成とされていることを特徴するダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１２】
請求項４に係る発明では、請求項３記載のダイヤフラムの内側開先加工装置において、水平に配置されるダイヤフラムの上面側加工位置と下面側加工位置とが回転テーブルの回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定され、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチは前記加工位置に互いに隣接して配置され、内径倣いローラは前記各ガス切断用トーチ間に配置されていることを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１３】
請求項５に係る発明では、加工対象となるダイヤフラムを内周縁部が開放された状態で水平に搭載し得る回転テーブルと、この回転テーブルをその軸心周りに回転させる回転駆動機構と、前記回転テーブルの内周側に配設されたガス切断機とを備え、前記ガス切断機は、前記ダイヤフラムの厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチと、前記ダイヤフラムの内周面に接する内径倣いローラおよび前記ダイヤフラムの上面に接する上部倣いローラと、これらガス切断用トーチおよび各倣いローラを支持し、前記各倣いローラの動作に基づいて前記ガス切断用トーチを前記ダイヤフラムの内周面に対して前進、後退および昇降動作させる動作機構とを有し、この動作機構は、前記回転テーブルと略同一高さまで立上る支柱上に固定された水平な機器ベースと、この機器ベース上に敷設された水平なレールと、このレール上に搭載された機器スタンドとを有し、この機器スタンドに設けられたダイヤフラムの上面側加工位置および下面側加工位置の中間点を結ぶ水平移動および昇降移動が可能な構成とされていることを特徴するダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１４】
請求項６に係る発明では、請求項５記載のダイヤフラムの内側開先加工装置において、水平に配置されるダイヤフラムの上面側加工位置と下面側加工位置とが回転テーブルの回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定され、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチは前記加工位置に互いに隣接して配置され、内径倣いローラおよび上部倣いローラは前記各ガス切断用トーチ間に配置されていることを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１５】
請求項７に係る発明では、ダイヤフラムを水平配置として軸心周りに略１回転させる間に、前記ダイヤフラムの内周側においてその厚さ方向中心位置から上下両面側に向けてガス火炎を噴射する１対のトーチを使用して、そのダイヤフラムの内側の上下両角縁部をガス切断することにより、前記ダイヤフラムの内周側にＫ型開先を形成することを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工方法を提供する。
【００１６】
請求項８に係る発明では、請求項７記載のダイヤフラムの内側開先加工方法において、各トーチをダイヤフラムの加工位置内周面の倣い動作、またはこれと前記ダイヤフラムの加工位置上面の倣い動作に基づいて位置制御することを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工方法を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るダイヤフラムの内側開先加工装置および同加工方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本実施形態によるダイヤフラム開先加工装置の構成を一部断面として示す全体側面図であり、図２は図１の平面図である。図３は、図１および図２に示した回転テーブルの機能を説明するための機能ブロック図である。
【００１９】
これらの図に示すように、床面上に装置全体を支持する基台１が固定されている。この基台１は、例えば角形ベース板２上に円筒状の基柱３を立設したもので、基柱３の周囲がリブ４により補強されている。基柱３の上端部には軸受５が設けられ、この軸受５を介して回転テーブル６が垂直軸心回りに回転自在に支障されている。回転テーブル６の軸受５部分にはギア７が設けられており、基台１に取付けた回転駆動機構としてのモータ９の回転を、ピニオン８を介してギア７に伝達することにより、回転テーブル６が垂直軸心回りの一方向（図２の矢印ａ方向（反時計方向））に回転できるようになっている。なお、モータ９は図示しない操作盤に接続されており、その操作盤に設けた始動ボタン、停止ボタン、非常停止ボタン等の操作により、制御回路を介して駆動制御できるようになっている。
【００２０】
回転テーブル６は、ギアと一体回転できる垂直な円筒体１０と、この円筒体１０の外周面から等角度間隔で放射状に突出する複数本、例えば６本の縦板状のアーム１１とを有する構成となっている。なお、各アーム１１の高さは外周側よりも内周側において低く、これにより回転テーブル６の内周側部分には空間１２が形成されている。
【００２１】
各アームには図２に示すように、上端縁内側を連結するディスク状支持板１３および各アームの長手方向に沿う長方形状支持板１４が水平に固定設置されている。各長方形支持板１４上には、加工対象となるワークとしてのダイヤフラム１５を支持するための支持ブロック１６が、それぞれ長方形状支持板１４の長手方向に沿うガイド１７を介して移動可能に搭載されている。各支持ブロック１６は、例えば複数枚の金属板を積層した構造のものであり、支持すべきダイヤフラム１５の厚さ等に対応して枚数を調整することにより、支持高さを調整することができる。
【００２２】
これら支持ブロック１６のうち、１つおきに配置されている３本の長方形支持板１３上の支持ブロック１６ａ，１６ｂ，１６ｃには、ダイヤフラム芯出し機構１８が設けられている。このダイヤフラム芯出し機構１８は、例えば支持ブロック１６ａ，１６ｂ，１６ｃに水平軸を介して軸支され、回転テーブル６の中心位置から等半径位置で垂直に起立できる起伏可能な手動レバーとして構成されている。
【００２３】
すなわち、図１に仮想線で示すように、この手動レバーからなる３体のダイヤフラム芯出し機構１８を垂直な起立状態とし、それらをダイヤフラム１５の内周面に当接させれば、接触した３点位置に基づいてダイヤフラム１５の中心点を設定することができる。これら３体のダイヤフラム芯出し機構１８の位置から設定される中心点を、回転テーブル６の中心点に予め一致させておくことにより、ダイヤフラム１５の芯出し基準点とすることができる。なお、このダイヤフラム芯出し機構１８は、図１に実線で示すように、芯出し作業終了後に下向きに回動させた状態とし、後述するガス切断時の火炎に接しない位置まで退避させることができる。
【００２４】
また、支持ブロック１６のうち、１つおきに配置されている別の３本の長方形支持板１３上の支持ブロック１６ｄ，１６ｅ，１６ｆには、ダイヤフラム１５を固定するためのダイヤフラムクランプ機構１９が設けられている。このダイヤフラムクランプ機構１９は、例えば側面視でコ字形をなすホルダ２０と、このホルダ２０の上辺部に螺合された垂直な下向きの締付けボルト２１とにより構成されている。この締付けボルト２１を芯出し作業の終了後に操作することにより、ダイヤフラム１５を回転テーブル６に固定することができる。
【００２５】
以上のように構成された回転テーブル６の内径側の空間１２位置に、ガス切断機２２が配設されている。図４は、ガス切断機２２を拡大して示す側面図であり、図５は図４の平面図である。図６は、図４および図５に示したガス切断機２２の機能を説明するための機能ブロック図である。
【００２６】
これらの図に示すように、ガス切断機２２は概述して、ダイヤフラム１５の厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチ２３，２４（上向トーチ２３、下向トーチ２４）と、ダイヤフラム１５の内周面に接する内径倣いローラ２５およびダイヤフラム１５の上面に接する上部倣いローラ２６と、これらガス切断用トーチ２３，２４および各倣いローラ２５，２６を支持し、各倣いローラ２５，２６の動作に基づいてガス切断用トーチ２３，２４をダイヤフラム１５の内周面に対して前進、後退および昇降動作させる動作機構２７とを有する構成とされている。
【００２７】
そして、本実施形態では、図３および図４に示すように、各ガス切断用トーチ２３，２４によるダイヤフラム１５への開先加工位置、すなわち上向トーチ２３による上面側加工位置（イ）と、下向トーチ２４による下面側加工位置（ロ）とが、回転テーブル６の回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定されている。
【００２８】
以下、動作機構２７、この動作機構２７に対するガス切断用トーチ２３，２４および各倣いローラ２５，２６の支持構成等について詳述する。
【００２９】
動作機構２７は、基台１の基柱上３に回転テーブル６と略同一高さまで立上る支柱２８上に設けられている。すなわち、支柱２８の上端に水平な機器ベース２９が固定され、この機器ベース２９上に、回転テーブル６の内周側の空間長さに亘る長尺な基部レール３０が敷設されている。この基部レール３０の軌道方向は、回転テーブル６の回転中心（Ｏ）と、上面側加工位置（イ）および下面側加工位置（ロ）の中間点（Ｐ）とを結ぶ水平方向（矢印ｂ方向（以下、「前後方向」ともいう）。）とされている。
【００３０】
基部レール３０上にはスライド板３１が搭載され、このスライド板３１は手動操作によって前後方向に移動することができるとともに、手動レバー３２を有するロック機構３３によって任意の位置で停止固定できるようになっている。
【００３１】
スライド板３１の上には、さらに前後方向に沿う短いガイドレール３４と、これと平行なエアシリンダ等の前後駆動機構３５とが設けられ、前後駆動機構３５は、図示しない操作盤の操作ボタン等によって操作できるようになっている。
【００３２】
ガイドレール３４上には、ガス切断用トーチ２３，２４および倣いローラ２５，２６等の機器を支持する機器スタンド３６が移動可能に搭載されている。この機器スタンド３６は、例えば水平な台板３６ａと、その上に立設され各表面を前後方向に向けた垂直板３６ｂと、垂直板３６ｂの両側縁部に連結した補強用傾斜板３６ｃ等とにより構成とされている。この機器スタンド３６が前後駆動機構３５のシリンダロッド３５ａに連結され、前後方向に小ストロークで移動することができるようになっている。なお、以下の説明では、機器スタンド３６から上面側加工位置（イ）および下面側加工位置（ロ）に向く向きを「前方」、その反対側の向きを「後方」とする。
【００３３】
機器スタンド３６の前方側の面には、縦長な機器取付けフレーム３７がスライド式連結部３８を介して昇降可能に支持されている。この機器取付けフレーム３７は、機器スタンド３６の後方側の面に設けたエアシリンダからなる機器高さ調整機構４０に、シリンダロッド３９ａおよび連結アーム４０ａを介して、昇降可能に連結されている。なお、この機器高さ調整機構４０のエア系統も、図示しない操作盤によって操作される。
【００３４】
機器取付けフレーム３７の両側位置にはガス切断用トーチ２３，２４が支持され（前方に向って左側に上向トーチ２３、右側に下向トーチ２４）、また機器取付けフレーム３７の上端部には、前方に向って上部倣いローラ２６が支持され、機器取付けフレーム３７の両トーチ間位置から前方に向って内径倣いローラ２５が支持されている。
【００３５】
各ガス切断用トーチ２３，２４は、ダイヤフラム１５の開先角度、例えば６０°に対応する傾斜角度をもって、かつ一定の側方間隔をあけて支持されている。すなわち、上向トーチ２３は、例えば仰角３０°で火口が上向きに傾斜しており、回転テーブル６上に水平配置されるダイヤフラム１５の上面側開先形成用として、反時計方向ａに回転するダイヤフラム１５の回転方向ａに沿う前方位置で切断作用を行う。また、下向トーチ２４は例えば俯角３０°で火口が下向きに傾斜しており、ダイヤフラム１５の下面側開先形成用として、後方位置で切断作用を行う。
【００３６】
これら上向トーチ２３および下向トーチ２４は、ダイヤフラム１５の板厚が大きい場合には火口の上下間隔を大きくする必要があり、板厚が小さい場合には逆に火口の上下間隔を小さくする必要がある。また、開先角度によっては、各トーチ角度を調整する必要がある。さらに両トーチ２３，２４間の倣いローラ２５，２６に切断ガスの火炎が接触することを防止する必要があり、両トーチ２３，２４の火口の左右方向での向きも互いに遠ざかる方向にすることが望ましい。そこで、本実施形態においては、機器取付けフレーム３７に、両トーチ２３，２４が上下間隔調整機構４１を介して上下間隔調整可能に取付けられるとともに、両トーチ２３，２４が角度調整部４２，４３を介して上下傾斜角度および左右傾斜角度を調整可能に取付けられている。
【００３７】
上下間隔調整機構４１は、機器取付けフレーム３７内に設けられた上下逆ねじを有する垂直な１本の上下間隔調整ねじ４４と、この上下間隔調整ねじ４４の逆ねじ部にそれぞれ螺合して上下動する１対の調整ナット４５，４６とを備えている。これらの調整ナット４５，４６にそれぞれ連結具４７を介して上向トーチ２３および下向トーチ２４が取付けられている。上下間隔調整ねじ４４の上端には、手動操作用の回転ハンドル４８が連結されている。そして、手動操作によって回転ハンドル４８を回転させることにより、上下間隔調整ねじ４４を正逆回転させ、これにより各調整ナット４５，４６を介して上向トーチ２３および下向トーチ２４を上下方向に相対的に移動させ、各トーチ２３，２４の火口の位置を上下方向で調整することが可能となっている。
【００３８】
また、各調整ナット４５，４６と各トーチ２３，２４とを連結する連結具４７には、水平軸心上で回転できる関節部およびその部位に配置される締付けねじ等によって上下傾斜角度調整部４２が構成されている。この上下傾斜角度調整部４２の締付けねじを緩めて関節部を回転操作することにより、各トーチ２３，２４の上下傾斜角度を調整することができる。同様に、連結具４７には垂直軸心上で回転できる関節部およびその部位に配置される締付けねじ等によって左右傾斜角度調整部４３が構成されている。この左右傾斜角度調整部４３の締付けねじを緩めて関節部を回転操作することにより、各トーチの左右傾斜角度を調整することができる。
【００３９】
内径倣いローラ２５は、機器取付けフレーム３７の前方に突出する水平アーム５０の先端に配置され、垂直軸５１を介して回転自在に取付けられ、ダイヤフラム１５の内周面に当接して回転する。この内径倣いローラ２５の高さ位置は、各トーチ２３，２４の火口の中間高さ位置である基準高さに設定されている。
【００４０】
なお、この基準高さは、回転テーブル６上に搭載したダイヤフラム１５の肉厚方向所定位置、例えば肉厚中心位置に設定される。この基準高さは、ダイヤフラム１５の肉厚変化により変動する。すなわち、ダイヤフラム１５の肉厚が変動すれば、回転テーブル６上に搭載した場合の肉厚中心高さが変化するためである。そして、この基準高さが変化した場合には、開先形成高さ位置も変動する。したがって、各トーチ２３，２４の火口の高さと内径倣いローラ２５の高さも調整する必要がある。この場合の調整は、前述した機器スタンド３６に設けた機器高さ調整機構４０により機器取付けフレーム３７の高さを調整することによって行う。
【００４１】
また、上部倣いローラ２６は、機器取付けフレーム３７の上端部から前方に突出させた水平なローラ取付けアーム５２を介して支持されている。このローラ取付けアーム５２は、アーム支持枠５３により前後方向にスライド可能に支持され、これにより前後調整機構５４が構成されている。この前後調整機構５４には、ローラ取付けアーム５２を所定スライド位置で停止固定することができる手動操作用のロックレバー５５が設けられている。そして、ローラ取付けアーム５２の先端部に、例えば縦長なブロック等からなるローラ保持部材５６が上下方向にスライド可能に連結され、このローラ保持部材５６に水平軸５７を介して上部倣いローラ２６を支持することにより、上部倣いローラ２６の高さ調整機構５８が構成されている。この高さ調整機構５８にも、ローラ保持部材５６を所定高さで停止固定することができる手動操作用のロックレバー５９が設けられている。
【００４２】
次に、図７および図８によって、ダイヤフラムの内面開先加工方法について説明する。図７は、ダイヤフラム開先加工方法の手順を示す流れ図であり、図８は、開先加工状態を具体的に示す斜視図である。
【００４３】
図７に示すように、まずダイヤフラム搭載工程（Ｓ１０１）を行う。この工程に際し、予め加工対象となるダイヤフラム１５の径、板厚等に応じて、ダイヤフラム芯出し機構１８およびダイヤフラムクランプ機構１８等の配置を定めておく。そして、回転テーブル６の支持ブロック１６上に、ダイヤフラム１５をホイスト等により導入して搭載する。
【００４４】
次に、搭載したダイヤフラムの芯出しを行う（Ｓ１０２）。この工程では、１つおきに配置されている３本の長方形状支持板１４上の支持ブロック１６ａ，１６ｂ，１６ｃに設けた芯出し機構１８を垂直に起立させ、ダイヤフラム１５の内周面に当接させることにより芯出しを行う（Ｓ１０２）。なお、この芯出し工程においては、必ずしも高精度の寸法までの芯出しを要しない。後のガス切断機２２による開先形成時に、内径倣いローラ２５に基づく倣い動作によって切断用トーチ２３，２４が倣い動作するため、そのトーチ動作によって正確な芯出し加工状態が得られるからである。
【００４５】
本工程（Ｓ１０２）の芯出し終了後は、図１に実線で示したように、ダイヤフラム芯出し機構１８を下向きに回動させた状態とし、外径側に移動して、ダイヤフラム１５の内周面を開放状態としてガス切断可能な体勢とするとともに、ダイヤフラム芯出し機構１８をガス切断時の火炎に接しない退避配置とする。その後、前記と異なる支持ブロック１６ｄ，１６ｅ，１６ｆに設けたダイヤフラムクランプ機構１９の締付けボルト２１を締付け、これによりダイヤフラム１５の外周側を回転テーブル６上に固定する。
【００４６】
この状態において、ガス切断機２２の各トーチ２３，２４および倣いローラ２５，２６の位置調整を行っておく。すなわち、ダイヤフラム１５の径に対応して、ガス切断機２２の各トーチ２３，２４を前後駆動機構３５等の操作によりダイヤフラム１５の内周面から一定距離以上離れた準備位置に設定しておく。この場合、機器スタンド３６は機器ベース２９上におけるスライド板３１の手動操作による大きいストロークの概略的な前後方向移動により、概略的な径方向位置を定めた後で、手動レバー３２によりスライド基板を停止し、この状態において、さらに前後駆動機構３５による機械的操作により微細な前後方向の位置調整を行うことにより、位置決め作業を容易に行うことができる。
【００４７】
また、開先角度に対応して、各トーチ２３，２４の傾斜角度を角度調整部４２，４３により調整するとともに、ダイヤフラム１５の板厚に対応して、上下間隔調整機構４１の回転操作による逆ねじ作用で各トーチ２３，２４の火口の上下間隔を定める。また、機器高さ調整機構４０によりダイヤフラム１５の板厚に対応して各トーチ２３，２４を基準高さ位置に合せると同時に、内径倣いローラ２５の高さをダイヤフラム１５の板厚中心高さに一致させる。なお、この機器高さ調整機構４０の操作については、予めダイヤフラム１５の高さに応じた目盛制御を操作盤、機器表示目盛等において一義的に定めておくことができる。これにより、作業者は目盛に合せるだけの簡易な操作で機器高さ調整機構４０による高さ調整を容易に行うことができる。
【００４８】
上部倣いローラ２６は、ローラ取付けアーム５２、ローラ保持部材５６等により構成される前後調整機構５４および高さ調整機構５８を適用して、手動によるスライド操作で高さおよび前後位置を調整することができる。
【００４９】
以上の操作によって準備が整った後、操作盤の予熱用点火ボタンをオンとし（Ｓ１０５）、燃焼ガス、予熱酸素の供給バルブを開く。この場合、前後駆動機構５４によりトーチを前進させ（Ｓ１０６）、同時に内径倣いローラ２５がダイヤフラム１５の内周面を押し付ける状態とする。この場合、前後駆動機構５４によるトーチ前進方向への加圧を継続させる状態とする。また、機器高さ調整機構４０による押上げ力は解除し、上部倣いローラ２６が機器取付けフレーム３７にかかる自重でダイヤフラム１５の上面に圧接する状態とする。そして、回転ハンドル４８を手動により回転操作してトーチ位置合せを行い（Ｓ１０７）、トーチ２３，２４への点火を行う。この予熱におけるトーチ２３，２４の位置は、開先形成位置よりもダイヤフラムの板厚方向外側である。この位置で、約１分間程度の予熱を行う（Ｓ１０８）。
【００５０】
そして、予熱が終了した後に、切断用酸素バルブをオンとして、トーチ２３，２４から切断用ガス点火とし（Ｓ１０９）、ガス切断による切込みを開始する（Ｓ１１０）。この切込みの開始に際しては、ダイヤフラム１５を停止した状態で、回転ハンドルハンドル４８の操作によりトーチ２３，２４の位置をダイヤフラムの板厚方向中心側に次第に移動させ、板厚方向の直線的なトーチ移動となる。この切込み操作は、図示しないストッパにより定めた位置で停止するまで行う。
【００５１】
設定された位置まで切り込みが行われた後、回転テーブル６を回転させ、切断を開始する（Ｓ１１１）。
【００５２】
図８は、この切断工程を具体的に表している。この図８に示すように、本実施形態では、内径倣いローラ２５がダイヤフラム１５の内周面に圧接した状態を維持しつつ、かつ上部倣いローラ２６が自重によってダイヤフラム１５の上面に圧接した状態を維持しつつ、各トーチ２３，２４がそれぞれ設定された開先加工位置（イ），（ロ）に配置された状態で、ダイヤフラム１５の回転によって開先加工用のガス切断作用が進行してゆく。すなわち、傾斜した各トーチ２３，２４の火口から、切断用ガス火炎がダイヤフラム１５の上下両面方向に噴射し、両面開先加工が、円滑なガス切断作用のもとで進行してゆく。
【００５３】
この場合、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチ２３，２４は加工位置に互いに隣接して配置され、内径倣いローラ２５および上部倣いローラ２５は各ガス切断用トーチ２３，２４間に配置されているので、各トーチ２３，２４は常時、高精度でダイヤフラム１５の内周面の加工位置を倣い動作することができる。したがって、ダイヤフラム１５の軸心変化や形状変化があったとしても、倣い動作に影響が出ることはなく、ダイヤフラム１５搭載時の芯出しが高精度で行われず、またダイヤフラム１５の内径の曲率に変化があるような場合でも、それらに何ら係りなく、所定の倣い動作による開先加工が進行する。
【００５４】
そして、本実施形態では、回転テーブル６が略１回転したところで切断が終了し、両面開先が約１回転におけるガス切断作業によって同時に終了する。なお、本実施形態では、回転テーブル６が停止した状態における初期切込みによる切断残り等を考慮し、若干のオーバラップを設定して、１回転を少し超えた回転位置で回転停止とし（Ｓ１１２）、開先形成加工を終了する。回転が停止した後、ガスバルブ等を全てオフとし、トーチ２３，２４および内径倣いローラ２５を内径側に後退させ（Ｓ１１３）、上部倣いローラ２６を上昇させる。その後、機器スタンド３６を含むユニット全体を後退させる。
【００５５】
その後、回転テーブル６をオーバラップ分逆転させて原点に戻し（Ｓ１１４）、切断用火炎の消火とし（Ｓ１１５）、切断作業を終了する。この後、ダイヤフラム取出しを行い（Ｓ１１６）、１工程が終了する。
【００５６】
なお、本実施形態においては、操作盤の制御回路により、回転テーブル６がオーバラップ分の逆転による原点復帰とならない場合には、次工程でのテーブル切断回転が入らない設定としておくことにより、常時一定位置からの作業開始による均一的な作業が行えるようにしてある。
【００５７】
以上の本実施形態によれば、水平な回転テーブル６上に加工対象となるダイヤフラム１５を単に吊下す等の容易な操作によって搭載し、過度の精度を必要とすることなく簡便な芯出しを行って固定するだけで、ワークセットが容易に行える。したがって、ワークセットに要する手間が極めて少なく、作業が容易かつ迅速に行える。また、加工対象となるダイヤフラム１５が大型・大重量であっても、ワークセット上において、何らの不都合も生じない。
【００５８】
そして、ガス切断用トーチとして１対の上向トーチ２３および下向トーチ２４を使用してダイヤフラム１５の両面開先加工を同時に行うことができるので、反転および準備等も含めた従来の型面加工に比較すると２倍以上、実施結果によると約２．５以上の加工能率向上が得られる。
【００５９】
しかも、径方向倣いローラ２５によりダイヤフラム１５の加工位置の内径位置を常時倣い動作して、定位置に固定的に配置した１対のガス切断用トーチを位置制御してガス切断する構成であるため、加工途中にトーチ位置がずれたりすることなく、極めて高精度の開先形成加工を安定的に行うことができる。したがって、高品質の内側両面開先が得られ、信頼性が大きく向上できるようになる。
【００６０】
特に、本実施形態では、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチ２３，２４を加工位置に互いに隣接配置し、内径倣いローラ２５および上部倣いローラ２５を各ガス切断用トーチ２３，２４間に配置して行うことにより、各トーチ２３，２４を常時、高精度でダイヤフラム１５の内周面の加工位置を倣い動作させることができる。したがって、ダイヤフラム１５の軸心変化や形状変化があったとしても、倣い動作に影響が出ることはなく、ダイヤフラム１５を回転テーブル６に搭載する際の芯出しが高精度で行われなくても、またダイヤフラム１５の内径の曲率に変化があるような場合でも、それらに何ら係りなく、高精度の開先加工を得ることができる。
【００６１】
よって、本実施形態によれば、丸パイプ柱等に溶接される大型・大重量のダイヤフラム１５の内周部にＫ型開先加工を行う場合に、作業性、能率的、精度的に多大な利点を得ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明によれば、大型かつ大重量のダイヤフラムであっても、内周側両面開先を容易、かつ高能率で加工することができ、また正確な形状の開先をより高精度で形成することができ、しかも真円以外の曲面に対する両面開先加工にも適用できる等、実用上で優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるダイヤフラムの開先加工装置の構成を一部断面として示す全体側面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図１および図２に示した回転テーブル６の機能を説明するための機能ブロック図。
【図４】図１に示したガス切断機を拡大して示す側面図。
【図５】図４の平面図。
【図６】図４および図５に示したガス切断機の機能を説明するための機能ブロック図。
【図７】前記実施形態におけるダイヤフラム開先加工方法の手順を示す流れ図。
【図８】前記実施形態における開先加工状態を具体的に示す斜視図。
【符号の説明】
１ 基台
２ 角形ベース板
３ 基柱
４ リブ
５ 軸受
６ 回転テーブル
７ ギア
８ ピニオン
９ モータ
１０ 円筒体
１１ アーム
１２ 空間
１３ ディスク状支持板
１４ 長方形状支持板
１５ ダイヤフラム
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ 支持ブロック
１７ ガイド
１８ ダイヤフラム芯出し機構
１９ ダイヤフラムクランプ機構
２０ ホルダ
２１ 締付けボルト
２２ ガス切断機
２３ ガス切断用トーチ（上向トーチ）
２４ ガス切断用トーチ（下向トーチ）
２５ 内径倣いローラ
２６ 上部倣いローラ
２７ 動作機構
２８ 支柱
２９ 機器ベース
３０ 基部レール
３１ スライド板
３２ 手動レバー
３３ ロック機構
３４ ガイドレール
３５ 前後駆動機構
３５ａ シリンダロッド
３６ 機器スタンド
３６ａ 台板
３６ｂ 垂直板
３６ｃ 補強用傾斜板
３７ 機器取付けフレーム
３８ スライド式連結部
３９ａ シリンダロッド
４０ 機器高さ調整機構
４０ａ 連結アーム
４１ 上下間隔調整機構
４２，４３ 角度調整部
４４ 上下間隔調整ねじ
４５，４６ 調整ナット
４７ 連結具
４８ 回転ハンドル
５０ 水平アーム
５１ 垂直軸
５２ ローラ取付けアーム
５３ アーム支持枠
５４ 前後調整機構
５５ ロックレバー
５６ ローラ保持部材
５７ 水平軸
５８ 高さ調整機構
５９ ロックレバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、丸パイプ柱等に溶接されるダイヤフラムの内周部に溶接用の両面開先、いわゆるＫ型開先をガス切断により加工するダイヤフラムの内側開先加工装置および同加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のダイヤフラムにＫ型開先の加工を行う場合には、一般的に、旋盤による機械切削加工、またはガス切断用トーチをコンパス式に回転させるガス切断加工が行われている。
【０００３】
前者の機械切削加工においては、開先を正確な寸法精度で形成することができるが、加工対象となるダイヤフラムが大型・大重量である場合には、チャックによる保持回転が困難となり、適用することができない。また、後者のコンパス式のガス切断加工においては、大きさに係りなく開先を形成することができるが、ダイヤフラムを水平に固定設置し、その中心位置に配置した軸を中心としてガス切断用トーチを周回させながら加工するものであるため、トーチの中心点設定等に高精度を要する一方、回転途中にトーチ位置がずれ易く、高い加工精度を得ることが困難である。
【０００４】
また両加工法とも、ワークセットに手間がかかるうえ、ダイヤフラムの一側面側からしか加工することができないため、１工程では片面加工しか行うことができない。したがって、両面加工をするためには片面加工の２倍以上の作業時間を要する。さらに、両加工法とも、真円以外の加工を行うことができず、例えば楕円等の加工は行うことができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のＫ型開先加工技術においては、丸パイプ柱等に溶接される大型かつ大重量のダイヤフラムの内周部にＫ型開先の加工を行う場合に、多くの作業手間がかかるうえ、加工能率的が悪く、また高加工精度を得ることが困難である等の問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、大型かつ大重量のダイヤフラムであっても、その内周部にＫ型開先を容易、かつ高能率で加工することができるダイヤフラムの内側開先加工装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、正確な形状の開先をより高精度で形成することができ、しかも真円以外の曲面に対する両面開先加工にも適用できるダイヤフラムの内側開先加工装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は前記装置等を使用して、ダイヤフラムの内側にＫ型開先を能率よく形成することができるダイヤフラムの内側開先加工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明では、加工対象となるダイヤフラムを内周縁部が開放された状態で水平に搭載し得る回転テーブルと、この回転テーブルをその軸心周りに回転させる回転駆動機構と、前記回転テーブルの内周側に配設されたガス切断機とを備え、前記ガス切断機は、前記ダイヤフラムの厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチを有することを特徴するダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１０】
請求項２に係る発明では、請求項１記載のダイヤフラムの内側開先加工装置において、水平に配置されるダイヤフラムの上面側加工位置と下面側加工位置とが回転テーブルの回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定され、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチは前記加工位置に互いに隣接して配置されていることを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１１】
請求項３に係る発明では、加工対象となるダイヤフラムを内周縁部が開放された状態で水平に搭載し得る回転テーブルと、この回転テーブルをその軸心周りに回転させる回転駆動機構と、前記回転テーブルの内周側に配設されたガス切断機とを備え、前記ガス切断機は、前記ダイヤフラムの厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチと、前記ダイヤフラムの内周面に接する内径倣いローラと、これらガス切断用トーチおよび内径倣いローラを支持し、前記内径倣いローラの動作に基づいて前記ガス切断用トーチを前記ダイヤフラムの内周面に対して前進および後退動作させる動作機構とを有し、この動作機構は、前記回転テーブルと略同一高さまで立上る支柱上に固定された水平な機器ベースと、この機器ベース上に敷設された水平なレールと、このレール上に搭載された機器スタンドとを有し、この機器スタンドに設けられたダイヤフラムの上面側加工位置および下面側加工位置の中間点を結ぶ水平移動および昇降移動が可能な構成とされていることを特徴するダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１２】
請求項４に係る発明では、請求項３記載のダイヤフラムの内側開先加工装置において、水平に配置されるダイヤフラムの上面側加工位置と下面側加工位置とが回転テーブルの回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定され、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチは前記加工位置に互いに隣接して配置され、内径倣いローラは前記各ガス切断用トーチ間に配置されていることを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１３】
請求項５に係る発明では、加工対象となるダイヤフラムを内周縁部が開放された状態で水平に搭載し得る回転テーブルと、この回転テーブルをその軸心周りに回転させる回転駆動機構と、前記回転テーブルの内周側に配設されたガス切断機とを備え、前記ガス切断機は、前記ダイヤフラムの厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチと、前記ダイヤフラムの内周面に接する内径倣いローラおよび前記ダイヤフラムの上面に接する上部倣いローラと、これらガス切断用トーチおよび各倣いローラを支持し、前記各倣いローラの動作に基づいて前記ガス切断用トーチを前記ダイヤフラムの内周面に対して前進、後退および昇降動作させる動作機構とを有し、この動作機構は、前記回転テーブルと略同一高さまで立上る支柱上に固定された水平な機器ベースと、この機器ベース上に敷設された水平なレールと、このレール上に搭載された機器スタンドとを有し、この機器スタンドに設けられたダイヤフラムの上面側加工位置および下面側加工位置の中間点を結ぶ水平移動および昇降移動が可能な構成とされていることを特徴するダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１４】
請求項６に係る発明では、請求項５記載のダイヤフラムの内側開先加工装置において、水平に配置されるダイヤフラムの上面側加工位置と下面側加工位置とが回転テーブルの回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定され、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチは前記加工位置に互いに隣接して配置され、内径倣いローラおよび上部倣いローラは前記各ガス切断用トーチ間に配置されていることを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工装置を提供する。
【００１５】
請求項７に係る発明では、ダイヤフラムを水平配置として軸心周りに略１回転させる間に、前記ダイヤフラムの内周側においてその厚さ方向中心位置から上下両面側に向けてガス火炎を噴射する１対のトーチを使用して、そのダイヤフラムの内側の上下両角縁部をガス切断することにより、前記ダイヤフラムの内周側にＫ型開先を形成することを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工方法を提供する。
【００１６】
請求項８に係る発明では、請求項７記載のダイヤフラムの内側開先加工方法において、各トーチをダイヤフラムの加工位置内周面の倣い動作、またはこれと前記ダイヤフラムの加工位置上面の倣い動作に基づいて位置制御することを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工方法を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るダイヤフラムの内側開先加工装置および同加工方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本実施形態によるダイヤフラム開先加工装置の構成を一部断面として示す全体側面図であり、図２は図１の平面図である。図３は、図１および図２に示した回転テーブルの機能を説明するための機能ブロック図である。
【００１９】
これらの図に示すように、床面上に装置全体を支持する基台１が固定されている。この基台１は、例えば角形ベース板２上に円筒状の基柱３を立設したもので、基柱３の周囲がリブ４により補強されている。基柱３の上端部には軸受５が設けられ、この軸受５を介して回転テーブル６が垂直軸心回りに回転自在に支障されている。回転テーブル６の軸受５部分にはギア７が設けられており、基台１に取付けた回転駆動機構としてのモータ９の回転を、ピニオン８を介してギア７に伝達することにより、回転テーブル６が垂直軸心回りの一方向（図２の矢印ａ方向（反時計方向））に回転できるようになっている。なお、モータ９は図示しない操作盤に接続されており、その操作盤に設けた始動ボタン、停止ボタン、非常停止ボタン等の操作により、制御回路を介して駆動制御できるようになっている。
【００２０】
回転テーブル６は、ギアと一体回転できる垂直な円筒体１０と、この円筒体１０の外周面から等角度間隔で放射状に突出する複数本、例えば６本の縦板状のアーム１１とを有する構成となっている。なお、各アーム１１の高さは外周側よりも内周側において低く、これにより回転テーブル６の内周側部分には空間１２が形成されている。
【００２１】
各アームには図２に示すように、上端縁内側を連結するディスク状支持板１３および各アームの長手方向に沿う長方形状支持板１４が水平に固定設置されている。各長方形支持板１４上には、加工対象となるワークとしてのダイヤフラム１５を支持するための支持ブロック１６が、それぞれ長方形状支持板１４の長手方向に沿うガイド１７を介して移動可能に搭載されている。各支持ブロック１６は、例えば複数枚の金属板を積層した構造のものであり、支持すべきダイヤフラム１５の厚さ等に対応して枚数を調整することにより、支持高さを調整することができる。
【００２２】
これら支持ブロック１６のうち、１つおきに配置されている３本の長方形支持板１３上の支持ブロック１６ａ，１６ｂ，１６ｃには、ダイヤフラム芯出し機構１８が設けられている。このダイヤフラム芯出し機構１８は、例えば支持ブロック１６ａ，１６ｂ，１６ｃに水平軸を介して軸支され、回転テーブル６の中心位置から等半径位置で垂直に起立できる起伏可能な手動レバーとして構成されている。
【００２３】
すなわち、図１に仮想線で示すように、この手動レバーからなる３体のダイヤフラム芯出し機構１８を垂直な起立状態とし、それらをダイヤフラム１５の内周面に当接させれば、接触した３点位置に基づいてダイヤフラム１５の中心点を設定することができる。これら３体のダイヤフラム芯出し機構１８の位置から設定される中心点を、回転テーブル６の中心点に予め一致させておくことにより、ダイヤフラム１５の芯出し基準点とすることができる。なお、このダイヤフラム芯出し機構１８は、図１に実線で示すように、芯出し作業終了後に下向きに回動させた状態とし、後述するガス切断時の火炎に接しない位置まで退避させることができる。
【００２４】
また、支持ブロック１６のうち、１つおきに配置されている別の３本の長方形支持板１３上の支持ブロック１６ｄ，１６ｅ，１６ｆには、ダイヤフラム１５を固定するためのダイヤフラムクランプ機構１９が設けられている。このダイヤフラムクランプ機構１９は、例えば側面視でコ字形をなすホルダ２０と、このホルダ２０の上辺部に螺合された垂直な下向きの締付けボルト２１とにより構成されている。この締付けボルト２１を芯出し作業の終了後に操作することにより、ダイヤフラム１５を回転テーブル６に固定することができる。
【００２５】
以上のように構成された回転テーブル６の内径側の空間１２位置に、ガス切断機２２が配設されている。図４は、ガス切断機２２を拡大して示す側面図であり、図５は図４の平面図である。図６は、図４および図５に示したガス切断機２２の機能を説明するための機能ブロック図である。
【００２６】
これらの図に示すように、ガス切断機２２は概述して、ダイヤフラム１５の厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチ２３，２４（上向トーチ２３、下向トーチ２４）と、ダイヤフラム１５の内周面に接する内径倣いローラ２５およびダイヤフラム１５の上面に接する上部倣いローラ２６と、これらガス切断用トーチ２３，２４および各倣いローラ２５，２６を支持し、各倣いローラ２５，２６の動作に基づいてガス切断用トーチ２３，２４をダイヤフラム１５の内周面に対して前進、後退および昇降動作させる動作機構２７とを有する構成とされている。
【００２７】
そして、本実施形態では、図３および図４に示すように、各ガス切断用トーチ２３，２４によるダイヤフラム１５への開先加工位置、すなわち上向トーチ２３による上面側加工位置（イ）と、下向トーチ２４による下面側加工位置（ロ）とが、回転テーブル６の回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定されている。
【００２８】
以下、動作機構２７、この動作機構２７に対するガス切断用トーチ２３，２４および各倣いローラ２５，２６の支持構成等について詳述する。
【００２９】
動作機構２７は、基台１の基柱上３に回転テーブル６と略同一高さまで立上る支柱２８上に設けられている。すなわち、支柱２８の上端に水平な機器ベース２９が固定され、この機器ベース２９上に、回転テーブル６の内周側の空間長さに亘る長尺な基部レール３０が敷設されている。この基部レール３０の軌道方向は、回転テーブル６の回転中心（Ｏ）と、上面側加工位置（イ）および下面側加工位置（ロ）の中間点（Ｐ）とを結ぶ水平方向（矢印ｂ方向（以下、「前後方向」ともいう）。）とされている。
【００３０】
基部レール３０上にはスライド板３１が搭載され、このスライド板３１は手動操作によって前後方向に移動することができるとともに、手動レバー３２を有するロック機構３３によって任意の位置で停止固定できるようになっている。
【００３１】
スライド板３１の上には、さらに前後方向に沿う短いガイドレール３４と、これと平行なエアシリンダ等の前後駆動機構３５とが設けられ、前後駆動機構３５は、図示しない操作盤の操作ボタン等によって操作できるようになっている。
【００３２】
ガイドレール３４上には、ガス切断用トーチ２３，２４および倣いローラ２５，２６等の機器を支持する機器スタンド３６が移動可能に搭載されている。この機器スタンド３６は、例えば水平な台板３６ａと、その上に立設され各表面を前後方向に向けた垂直板３６ｂと、垂直板３６ｂの両側縁部に連結した補強用傾斜板３６ｃ等とにより構成とされている。この機器スタンド３６が前後駆動機構３５のシリンダロッド３５ａに連結され、前後方向に小ストロークで移動することができるようになっている。なお、以下の説明では、機器スタンド３６から上面側加工位置（イ）および下面側加工位置（ロ）に向く向きを「前方」、その反対側の向きを「後方」とする。
【００３３】
機器スタンド３６の前方側の面には、縦長な機器取付けフレーム３７がスライド式連結部３８を介して昇降可能に支持されている。この機器取付けフレーム３７は、機器スタンド３６の後方側の面に設けたエアシリンダからなる機器高さ調整機構４０に、シリンダロッド３９ａおよび連結アーム４０ａを介して、昇降可能に連結されている。なお、この機器高さ調整機構４０のエア系統も、図示しない操作盤によって操作される。
【００３４】
機器取付けフレーム３７の両側位置にはガス切断用トーチ２３，２４が支持され（前方に向って左側に上向トーチ２３、右側に下向トーチ２４）、また機器取付けフレーム３７の上端部には、前方に向って上部倣いローラ２６が支持され、機器取付けフレーム３７の両トーチ間位置から前方に向って内径倣いローラ２５が支持されている。
【００３５】
各ガス切断用トーチ２３，２４は、ダイヤフラム１５の開先角度、例えば６０°に対応する傾斜角度をもって、かつ一定の側方間隔をあけて支持されている。すなわち、上向トーチ２３は、例えば仰角３０°で火口が上向きに傾斜しており、回転テーブル６上に水平配置されるダイヤフラム１５の上面側開先形成用として、反時計方向ａに回転するダイヤフラム１５の回転方向ａに沿う前方位置で切断作用を行う。また、下向トーチ２４は例えば俯角３０°で火口が下向きに傾斜しており、ダイヤフラム１５の下面側開先形成用として、後方位置で切断作用を行う。
【００３６】
これら上向トーチ２３および下向トーチ２４は、ダイヤフラム１５の板厚が大きい場合には火口の上下間隔を大きくする必要があり、板厚が小さい場合には逆に火口の上下間隔を小さくする必要がある。また、開先角度によっては、各トーチ角度を調整する必要がある。さらに両トーチ２３，２４間の倣いローラ２５，２６に切断ガスの火炎が接触することを防止する必要があり、両トーチ２３，２４の火口の左右方向での向きも互いに遠ざかる方向にすることが望ましい。そこで、本実施形態においては、機器取付けフレーム３７に、両トーチ２３，２４が上下間隔調整機構４１を介して上下間隔調整可能に取付けられるとともに、両トーチ２３，２４が角度調整部４２，４３を介して上下傾斜角度および左右傾斜角度を調整可能に取付けられている。
【００３７】
上下間隔調整機構４１は、機器取付けフレーム３７内に設けられた上下逆ねじを有する垂直な１本の上下間隔調整ねじ４４と、この上下間隔調整ねじ４４の逆ねじ部にそれぞれ螺合して上下動する１対の調整ナット４５，４６とを備えている。これらの調整ナット４５，４６にそれぞれ連結具４７を介して上向トーチ２３および下向トーチ２４が取付けられている。上下間隔調整ねじ４４の上端には、手動操作用の回転ハンドル４８が連結されている。そして、手動操作によって回転ハンドル４８を回転させることにより、上下間隔調整ねじ４４を正逆回転させ、これにより各調整ナット４５，４６を介して上向トーチ２３および下向トーチ２４を上下方向に相対的に移動させ、各トーチ２３，２４の火口の位置を上下方向で調整することが可能となっている。
【００３８】
また、各調整ナット４５，４６と各トーチ２３，２４とを連結する連結具４７には、水平軸心上で回転できる関節部およびその部位に配置される締付けねじ等によって上下傾斜角度調整部４２が構成されている。この上下傾斜角度調整部４２の締付けねじを緩めて関節部を回転操作することにより、各トーチ２３，２４の上下傾斜角度を調整することができる。同様に、連結具４７には垂直軸心上で回転できる関節部およびその部位に配置される締付けねじ等によって左右傾斜角度調整部４３が構成されている。この左右傾斜角度調整部４３の締付けねじを緩めて関節部を回転操作することにより、各トーチの左右傾斜角度を調整することができる。
【００３９】
内径倣いローラ２５は、機器取付けフレーム３７の前方に突出する水平アーム５０の先端に配置され、垂直軸５１を介して回転自在に取付けられ、ダイヤフラム１５の内周面に当接して回転する。この内径倣いローラ２５の高さ位置は、各トーチ２３，２４の火口の中間高さ位置である基準高さに設定されている。
【００４０】
なお、この基準高さは、回転テーブル６上に搭載したダイヤフラム１５の肉厚方向所定位置、例えば肉厚中心位置に設定される。この基準高さは、ダイヤフラム１５の肉厚変化により変動する。すなわち、ダイヤフラム１５の肉厚が変動すれば、回転テーブル６上に搭載した場合の肉厚中心高さが変化するためである。そして、この基準高さが変化した場合には、開先形成高さ位置も変動する。したがって、各トーチ２３，２４の火口の高さと内径倣いローラ２５の高さも調整する必要がある。この場合の調整は、前述した機器スタンド３６に設けた機器高さ調整機構４０により機器取付けフレーム３７の高さを調整することによって行う。
【００４１】
また、上部倣いローラ２６は、機器取付けフレーム３７の上端部から前方に突出させた水平なローラ取付けアーム５２を介して支持されている。このローラ取付けアーム５２は、アーム支持枠５３により前後方向にスライド可能に支持され、これにより前後調整機構５４が構成されている。この前後調整機構５４には、ローラ取付けアーム５２を所定スライド位置で停止固定することができる手動操作用のロックレバー５５が設けられている。そして、ローラ取付けアーム５２の先端部に、例えば縦長なブロック等からなるローラ保持部材５６が上下方向にスライド可能に連結され、このローラ保持部材５６に水平軸５７を介して上部倣いローラ２６を支持することにより、上部倣いローラ２６の高さ調整機構５８が構成されている。この高さ調整機構５８にも、ローラ保持部材５６を所定高さで停止固定することができる手動操作用のロックレバー５９が設けられている。
【００４２】
次に、図７および図８によって、ダイヤフラムの内面開先加工方法について説明する。図７は、ダイヤフラム開先加工方法の手順を示す流れ図であり、図８は、開先加工状態を具体的に示す斜視図である。
【００４３】
図７に示すように、まずダイヤフラム搭載工程（Ｓ１０１）を行う。この工程に際し、予め加工対象となるダイヤフラム１５の径、板厚等に応じて、ダイヤフラム芯出し機構１８およびダイヤフラムクランプ機構１８等の配置を定めておく。そして、回転テーブル６の支持ブロック１６上に、ダイヤフラム１５をホイスト等により導入して搭載する。
【００４４】
次に、搭載したダイヤフラムの芯出しを行う（Ｓ１０２）。この工程では、１つおきに配置されている３本の長方形状支持板１４上の支持ブロック１６ａ，１６ｂ，１６ｃに設けた芯出し機構１８を垂直に起立させ、ダイヤフラム１５の内周面に当接させることにより芯出しを行う（Ｓ１０２）。なお、この芯出し工程においては、必ずしも高精度の寸法までの芯出しを要しない。後のガス切断機２２による開先形成時に、内径倣いローラ２５に基づく倣い動作によって切断用トーチ２３，２４が倣い動作するため、そのトーチ動作によって正確な芯出し加工状態が得られるからである。
【００４５】
本工程（Ｓ１０２）の芯出し終了後は、図１に実線で示したように、ダイヤフラム芯出し機構１８を下向きに回動させた状態とし、外径側に移動して、ダイヤフラム１５の内周面を開放状態としてガス切断可能な体勢とするとともに、ダイヤフラム芯出し機構１８をガス切断時の火炎に接しない退避配置とする。その後、前記と異なる支持ブロック１６ｄ，１６ｅ，１６ｆに設けたダイヤフラムクランプ機構１９の締付けボルト２１を締付け、これによりダイヤフラム１５の外周側を回転テーブル６上に固定する。
【００４６】
この状態において、ガス切断機２２の各トーチ２３，２４および倣いローラ２５，２６の位置調整を行っておく。すなわち、ダイヤフラム１５の径に対応して、ガス切断機２２の各トーチ２３，２４を前後駆動機構３５等の操作によりダイヤフラム１５の内周面から一定距離以上離れた準備位置に設定しておく。この場合、機器スタンド３６は機器ベース２９上におけるスライド板３１の手動操作による大きいストロークの概略的な前後方向移動により、概略的な径方向位置を定めた後で、手動レバー３２によりスライド基板を停止し、この状態において、さらに前後駆動機構３５による機械的操作により微細な前後方向の位置調整を行うことにより、位置決め作業を容易に行うことができる。
【００４７】
また、開先角度に対応して、各トーチ２３，２４の傾斜角度を角度調整部４２，４３により調整するとともに、ダイヤフラム１５の板厚に対応して、上下間隔調整機構４１の回転操作による逆ねじ作用で各トーチ２３，２４の火口の上下間隔を定める。また、機器高さ調整機構４０によりダイヤフラム１５の板厚に対応して各トーチ２３，２４を基準高さ位置に合せると同時に、内径倣いローラ２５の高さをダイヤフラム１５の板厚中心高さに一致させる。なお、この機器高さ調整機構４０の操作については、予めダイヤフラム１５の高さに応じた目盛制御を操作盤、機器表示目盛等において一義的に定めておくことができる。これにより、作業者は目盛に合せるだけの簡易な操作で機器高さ調整機構４０による高さ調整を容易に行うことができる。
【００４８】
上部倣いローラ２６は、ローラ取付けアーム５２、ローラ保持部材５６等により構成される前後調整機構５４および高さ調整機構５８を適用して、手動によるスライド操作で高さおよび前後位置を調整することができる。
【００４９】
以上の操作によって準備が整った後、操作盤の予熱用点火ボタンをオンとし（Ｓ１０５）、燃焼ガス、予熱酸素の供給バルブを開く。この場合、前後駆動機構５４によりトーチを前進させ（Ｓ１０６）、同時に内径倣いローラ２５がダイヤフラム１５の内周面を押し付ける状態とする。この場合、前後駆動機構５４によるトーチ前進方向への加圧を継続させる状態とする。また、機器高さ調整機構４０による押上げ力は解除し、上部倣いローラ２６が機器取付けフレーム３７にかかる自重でダイヤフラム１５の上面に圧接する状態とする。そして、回転ハンドル４８を手動により回転操作してトーチ位置合せを行い（Ｓ１０７）、トーチ２３，２４への点火を行う。この予熱におけるトーチ２３，２４の位置は、開先形成位置よりもダイヤフラムの板厚方向外側である。この位置で、約１分間程度の予熱を行う（Ｓ１０８）。
【００５０】
そして、予熱が終了した後に、切断用酸素バルブをオンとして、トーチ２３，２４から切断用ガス点火とし（Ｓ１０９）、ガス切断による切込みを開始する（Ｓ１１０）。この切込みの開始に際しては、ダイヤフラム１５を停止した状態で、回転ハンドルハンドル４８の操作によりトーチ２３，２４の位置をダイヤフラムの板厚方向中心側に次第に移動させ、板厚方向の直線的なトーチ移動となる。この切込み操作は、図示しないストッパにより定めた位置で停止するまで行う。
【００５１】
設定された位置まで切り込みが行われた後、回転テーブル６を回転させ、切断を開始する（Ｓ１１１）。
【００５２】
図８は、この切断工程を具体的に表している。この図８に示すように、本実施形態では、内径倣いローラ２５がダイヤフラム１５の内周面に圧接した状態を維持しつつ、かつ上部倣いローラ２６が自重によってダイヤフラム１５の上面に圧接した状態を維持しつつ、各トーチ２３，２４がそれぞれ設定された開先加工位置（イ），（ロ）に配置された状態で、ダイヤフラム１５の回転によって開先加工用のガス切断作用が進行してゆく。すなわち、傾斜した各トーチ２３，２４の火口から、切断用ガス火炎がダイヤフラム１５の上下両面方向に噴射し、両面開先加工が、円滑なガス切断作用のもとで進行してゆく。
【００５３】
この場合、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチ２３，２４は加工位置に互いに隣接して配置され、内径倣いローラ２５および上部倣いローラ２５は各ガス切断用トーチ２３，２４間に配置されているので、各トーチ２３，２４は常時、高精度でダイヤフラム１５の内周面の加工位置を倣い動作することができる。したがって、ダイヤフラム１５の軸心変化や形状変化があったとしても、倣い動作に影響が出ることはなく、ダイヤフラム１５搭載時の芯出しが高精度で行われず、またダイヤフラム１５の内径の曲率に変化があるような場合でも、それらに何ら係りなく、所定の倣い動作による開先加工が進行する。
【００５４】
そして、本実施形態では、回転テーブル６が略１回転したところで切断が終了し、両面開先が約１回転におけるガス切断作業によって同時に終了する。なお、本実施形態では、回転テーブル６が停止した状態における初期切込みによる切断残り等を考慮し、若干のオーバラップを設定して、１回転を少し超えた回転位置で回転停止とし（Ｓ１１２）、開先形成加工を終了する。回転が停止した後、ガスバルブ等を全てオフとし、トーチ２３，２４および内径倣いローラ２５を内径側に後退させ（Ｓ１１３）、上部倣いローラ２６を上昇させる。その後、機器スタンド３６を含むユニット全体を後退させる。
【００５５】
その後、回転テーブル６をオーバラップ分逆転させて原点に戻し（Ｓ１１４）、切断用火炎の消火とし（Ｓ１１５）、切断作業を終了する。この後、ダイヤフラム取出しを行い（Ｓ１１６）、１工程が終了する。
【００５６】
なお、本実施形態においては、操作盤の制御回路により、回転テーブル６がオーバラップ分の逆転による原点復帰とならない場合には、次工程でのテーブル切断回転が入らない設定としておくことにより、常時一定位置からの作業開始による均一的な作業が行えるようにしてある。
【００５７】
以上の本実施形態によれば、水平な回転テーブル６上に加工対象となるダイヤフラム１５を単に吊下す等の容易な操作によって搭載し、過度の精度を必要とすることなく簡便な芯出しを行って固定するだけで、ワークセットが容易に行える。したがって、ワークセットに要する手間が極めて少なく、作業が容易かつ迅速に行える。また、加工対象となるダイヤフラム１５が大型・大重量であっても、ワークセット上において、何らの不都合も生じない。
【００５８】
そして、ガス切断用トーチとして１対の上向トーチ２３および下向トーチ２４を使用してダイヤフラム１５の両面開先加工を同時に行うことができるので、反転および準備等も含めた従来の型面加工に比較すると２倍以上、実施結果によると約２．５以上の加工能率向上が得られる。
【００５９】
しかも、径方向倣いローラ２５によりダイヤフラム１５の加工位置の内径位置を常時倣い動作して、定位置に固定的に配置した１対のガス切断用トーチを位置制御してガス切断する構成であるため、加工途中にトーチ位置がずれたりすることなく、極めて高精度の開先形成加工を安定的に行うことができる。したがって、高品質の内側両面開先が得られ、信頼性が大きく向上できるようになる。
【００６０】
特に、本実施形態では、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチ２３，２４を加工位置に互いに隣接配置し、内径倣いローラ２５および上部倣いローラ２５を各ガス切断用トーチ２３，２４間に配置して行うことにより、各トーチ２３，２４を常時、高精度でダイヤフラム１５の内周面の加工位置を倣い動作させることができる。したがって、ダイヤフラム１５の軸心変化や形状変化があったとしても、倣い動作に影響が出ることはなく、ダイヤフラム１５を回転テーブル６に搭載する際の芯出しが高精度で行われなくても、またダイヤフラム１５の内径の曲率に変化があるような場合でも、それらに何ら係りなく、高精度の開先加工を得ることができる。
【００６１】
よって、本実施形態によれば、丸パイプ柱等に溶接される大型・大重量のダイヤフラム１５の内周部にＫ型開先加工を行う場合に、作業性、能率的、精度的に多大な利点を得ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明によれば、大型かつ大重量のダイヤフラムであっても、内周側両面開先を容易、かつ高能率で加工することができ、また正確な形状の開先をより高精度で形成することができ、しかも真円以外の曲面に対する両面開先加工にも適用できる等、実用上で優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるダイヤフラムの開先加工装置の構成を一部断面として示す全体側面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図１および図２に示した回転テーブル６の機能を説明するための機能ブロック図。
【図４】図１に示したガス切断機を拡大して示す側面図。
【図５】図４の平面図。
【図６】図４および図５に示したガス切断機の機能を説明するための機能ブロック図。
【図７】前記実施形態におけるダイヤフラム開先加工方法の手順を示す流れ図。
【図８】前記実施形態における開先加工状態を具体的に示す斜視図。
【符号の説明】
１ 基台
２ 角形ベース板
３ 基柱
４ リブ
５ 軸受
６ 回転テーブル
７ ギア
８ ピニオン
９ モータ
１０ 円筒体
１１ アーム
１２ 空間
１３ ディスク状支持板
１４ 長方形状支持板
１５ ダイヤフラム
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ 支持ブロック
１７ ガイド
１８ ダイヤフラム芯出し機構
１９ ダイヤフラムクランプ機構
２０ ホルダ
２１ 締付けボルト
２２ ガス切断機
２３ ガス切断用トーチ（上向トーチ）
２４ ガス切断用トーチ（下向トーチ）
２５ 内径倣いローラ
２６ 上部倣いローラ
２７ 動作機構
２８ 支柱
２９ 機器ベース
３０ 基部レール
３１ スライド板
３２ 手動レバー
３３ ロック機構
３４ ガイドレール
３５ 前後駆動機構
３５ａ シリンダロッド
３６ 機器スタンド
３６ａ 台板
３６ｂ 垂直板
３６ｃ 補強用傾斜板
３７ 機器取付けフレーム
３８ スライド式連結部
３９ａ シリンダロッド
４０ 機器高さ調整機構
４０ａ 連結アーム
４１ 上下間隔調整機構
４２，４３ 角度調整部
４４ 上下間隔調整ねじ
４５，４６ 調整ナット
４７ 連結具
４８ 回転ハンドル
５０ 水平アーム
５１ 垂直軸
５２ ローラ取付けアーム
５３ アーム支持枠
５４ 前後調整機構
５５ ロックレバー
５６ ローラ保持部材
５７ 水平軸
５８ 高さ調整機構
５９ ロックレバー
Claims (8)
- 加工対象となるダイヤフラムを内周縁部が開放された状態で水平に搭載し得る回転テーブルと、この回転テーブルをその軸心周りに回転させる回転駆動機構と、前記回転テーブルの内周側に配設されたガス切断機とを備え、前記ガス切断機は、前記ダイヤフラムの厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチを有することを特徴するダイヤフラムの内側開先加工装置。
- 請求項１記載のダイヤフラムの内側開先加工装置において、水平に配置されるダイヤフラムの上面側加工位置と下面側加工位置とが回転テーブルの回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定され、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチは前記加工位置に互いに隣接して配置されていることを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工装置。
- 加工対象となるダイヤフラムを内周縁部が開放された状態で水平に搭載し得る回転テーブルと、この回転テーブルをその軸心周りに回転させる回転駆動機構と、前記回転テーブルの内周側に配設されたガス切断機とを備え、前記ガス切断機は、前記ダイヤフラムの厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチと、前記ダイヤフラムの内周面に接する内径倣いローラと、これらガス切断用トーチおよび内径倣いローラを支持し、前記内径倣いローラの動作に基づいて前記ガス切断用トーチを前記ダイヤフラムの内周面に対して前進および後退動作させる動作機構とを有し、この動作機構は、前記回転テーブルと略同一高さまで立上る支柱上に固定された水平な機器ベースと、この機器ベース上に敷設された水平なレールと、このレール上に搭載された機器スタンドとを有し、この機器スタンドに設けられたダイヤフラムの上面側加工位置および下面側加工位置の中間点を結ぶ水平移動および昇降移動が可能な構成とされていることを特徴するダイヤフラムの内側開先加工装置。
- 請求項３記載のダイヤフラムの内側開先加工装置において、水平に配置されるダイヤフラムの上面側加工位置と下面側加工位置とが回転テーブルの回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定され、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチは前記加工位置に互いに隣接して配置され、内径倣いローラは前記各ガス切断用トーチ間に配置されていることを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工装置。
- 加工対象となるダイヤフラムを内周縁部が開放された状態で水平に搭載し得る回転テーブルと、この回転テーブルをその軸心周りに回転させる回転駆動機構と、前記回転テーブルの内周側に配設されたガス切断機とを備え、前記ガス切断機は、前記ダイヤフラムの厚さ方向中心位置からその両面側に向けてガス火炎を噴射する上向きおよび下向きの１対のガス切断用トーチと、前記ダイヤフラムの内周面に接する内径倣いローラおよび前記ダイヤフラムの上面に接する上部倣いローラと、これらガス切断用トーチおよび各倣いローラを支持し、前記各倣いローラの動作に基づいて前記ガス切断用トーチを前記ダイヤフラムの内周面に対して前進、後退および昇降動作させる動作機構とを有し、この動作機構は、前記回転テーブルと略同一高さまで立上る支柱上に固定された水平な機器ベースと、この機器ベース上に敷設された水平なレールと、このレール上に搭載された機器スタンドとを有し、この機器スタンドに設けられたダイヤフラムの上面側加工位置および下面側加工位置の中間点を結ぶ水平移動および昇降移動が可能な構成とされていることを特徴するダイヤフラムの内側開先加工装置。
- 請求項５記載のダイヤフラムの内側開先加工装置において、水平に配置されるダイヤフラムの上面側加工位置と下面側加工位置とが回転テーブルの回転方向に沿う略一ヶ所に近接して設定され、上向きおよび下向の各ガス切断用トーチは前記加工位置に互いに隣接して配置され、内径倣いローラおよび上部倣いローラは前記各ガス切断用トーチ間に配置されていることを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工装置。
- ダイヤフラムを水平配置として軸心周りに略１回転させる間に、前記ダイヤフラムの内周側においてその厚さ方向中心位置から上下両面側に向けてガス火炎を噴射する１対のトーチを使用して、そのダイヤフラムの内側の上下両角縁部をガス切断することにより、前記ダイヤフラムの内周側にＫ型開先を形成することを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工方法。
- 請求項７記載のダイヤフラムの内側開先加工方法において、各トーチをダイヤフラムの加工位置内周面の倣い動作、またはこれと前記ダイヤフラムの加工位置上面の倣い動作に基づいて位置制御することを特徴とするダイヤフラムの内側開先加工方法。
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