JP4344969B2

JP4344969B2 - 管切断装置

Info

Publication number: JP4344969B2
Application number: JP35392699A
Authority: JP
Inventors: 幹品川; 三雅山田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: JP2001162432A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、老朽化した既存の配管を交換する際等に、管を切断する管切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラント施設等において老朽化した既存の配管の交換する場合には、老朽化した配管部位を切断して取り除き、新たな管を溶接によって接合することが行われる。
【０００３】
このよう際に配管を切断する切断装置としては、配管の切断部位に外挿状態で装着可能な固定環の軸受部に、切り込み刃物を保持した刃物台を備える回転環が摺動回転可能に装着されて構成され、固定環を介して管の切断対象部位に固定され、回転環を固定環に対して回転させつつ刃物台の保持した切り込み刃物で管の外周面に切り込んで切断するものが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のごとき構成の管切断装置では、固定環の軸受部に対して刃物台を備える回転環が摺動回転するものであるため、長時間使用するとその摺動部に焼き付きを生ずる、切り粉を噛み込んで回転不能となる、切削時に振動を生じ安定した切削ができない等の問題を有するものであった。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、長時間安定して円滑な切削ができ、迅速に効率良く管を切断することのできる管の切断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の管の切断装置は、周方向に複数に分割され、組み合わせて結合することで管に外挿し得る円環状となるとともに円環状の固定側のボール溝を備えた固定環部材と、前記固定環部材を前記管に同心状に固定し得る固定手段と、鎖状の保持器によって複数のボールを鎖状に連続させて支持して成るとともに両端部を係合することで無端状態にし得るボール鎖列と、周方向に複数に分割され、組み合わせて結合することで円環状となるとともに円環状の回転側のボール溝を備え、前記ボール鎖列を前記管外周で無端状態として前記固定環部材の前記固定側のボール溝と前記回転側のボール溝とに装着して回転自在に支持される回転環部材と、前記回転環部材を回転駆動する回転駆動手段と、前記回転環部材に装着され、刃物を保持すると共に前記回転環部材の回転に伴って前記刃物を径方向に移動させる刃物保持送り機構と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本願発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
図１は、本願発明に係る管の切断装置の一構成例である管切断装置の全体斜視図，図２は正面図，図３（Ａ）は図２のＡ部拡大図，図３（Ｂ）はそのＢ矢視図，図４は図２のＣ−Ｃ断面図，図５は図２のＤ−Ｄ断面図，図６は図２のＥ−Ｅ断面図である。
【０００９】
図示管切断装置１は、固定環部材としての固定環１０に回転環部材としての回転環２０が回転可能に装着され、その概略全体形状は切断対象とする管２に外挿可能な円環状を呈している。回転環２０は、刃物保持送り機構としての一対の刃物台３０を備えると共に、固定環１０に設けられた回転駆動手段としての駆動モーター４０によって回転駆動されるようになっている。
【００１０】
そして、管切断装置１は、管２に外挿状態で固定環１０を介して固定され、駆動モーター４０によって回転環２０を回転させつつ刃物台３０に装着された刃物としての突っ切りバイト５０を所定量づつ内側に突出移動させて管２に切り込み、切断するものである。
【００１１】
以下、各部を順を追って詳細に説明する。
【００１２】
固定環１０は、断面形状が略矩形であって、前面の内周縁部に回転環２０を保持する軸受部１０Ａが突設されると共に、板状のモーターホルダー部１０Ｃが外周側に突設されて形成されている。また、固定手段としての複数の固定ボルト５１と、回転環２０に備えられた後述する刃物台３０の送り操作機構６０を操作する操作ボルト５２を備えている。
【００１３】
軸受部１０Ａの外周面には、周方向に連続するボール溝１０Ｂが形成されており、このボール溝１０Ｂに装着されたボール鎖列８０を介して回転環２０を回転自在且つ脱落不能に保持し得るようになっている。
【００１４】
モーターホルダー部１０Ｃには、回転軸を回転環２０側に突出させて駆動モーター４０が固定されており、この駆動モーター４０の回転軸には駆動ギア４１が固定されている。駆動ギア４１は、後述する回転環２０の外周ギア２０Ａと噛合しており、駆動モーター４０によって回転環２０を回転駆動し得るようになっている。
【００１５】
固定ボルト５１は、図４に示すように、固定環１０を径方向に貫通して螺合装着されており、周方向に所定間隔で複数（８本）設けれている。その内周側に突出する先端部には押さえ金具５１Ａを備えており、外周側に突出する後端部はスパナで回転操作し得るように角頭５１Ｂとなっている。
【００１６】
操作ボルト５２は、固定環１０を厚さ方向に貫通し、その先端部を前面側に所定高さに突出させてて所定位置に螺合装着されている。本構成例では、当該操作ボルト５２は固定環１０の周方向に等間隔（１８０゜間隔）で二カ所配設されている。
【００１７】
ここで、固定環１０は、分解図である図７に示すように、周方向に二つの固定環部分ブロック１１，１２に分割されており、両固定環部分ブロック１１，１２を結合することで環を形成するようになっている。
【００１８】
各固定環部分ブロック１１，１２は、それぞれ一方の端縁部に結合板１１Ａ，１２Ａを備えると共に他方の端縁部に結合板１１Ａ，１２Ａの嵌合する結合溝１１Ｂ，１２Ｂが形成されており、一方の固定環部分ブロック（１１又は１２）の結合板（１１Ａ又は１２Ａ）が他方の固定環部分ブロック（１２又は１１）の嵌合溝（１２Ａ又は１１Ａ）に嵌合し、厚さ方向に結合ピン１３が貫通装着されることで結合されるようになっているものである。
【００１９】
回転環２０は、固定環１０の軸受部１０Ａに所定の隙間を有して外挿可能な内径の環状であって、外周縁には前述のごとく駆動モーター４０の駆動ギア４１と噛合する外周ギア２０Ａが形成されると共に、内周には固定環１０の軸受部１０Ａのボール溝１０Ｂと対向するボール溝２０Ｂが形成されており、当該回転環２０はボール溝２０Ｂと固定環１０のボール溝１０Ｂとの間に介装されたボール鎖列８０によって係合状態となり、固定環１０の軸受部１０Ａに回転自在且つ脱落不能に装着されている。
【００２０】
ボール鎖列８０は、図８（Ａ）に全体図，（Ｂ）に部分拡大図を示すように、開口部８２Ａを有する一対の保持器８２，８２でボール８１を回転自在に包み込むように保持し、このようにボール８１を保持した保持器８２の端部同士を連結ピン８３で枢着して鎖状に連続させて形成されている。ボール８１は保持金具８２の開口部８２Ａから突出し、自由に回転し得るようになっている。
【００２１】
ボール鎖列８０の一方の端部にはスプリング８０Ａを介してフック８０Ｂが、他端にはフックリング８０Ｃが設けられており、フック８０Ｂをフックリング８０Ｃに係合することで無端状態となり、その長さは固定環１０及び回転環２０のボール溝１０Ｂ，２０Ｂの周長と対応する（嵌る）ように設定されている。
【００２２】
ここで、回転環２０も固定環１０と同様に、分解図である図９に示すように周方向に二つの回転環部分ブロック２１，２２に分割され、両回転環部分ブロック２１，２２を結合することで環状となるようになっている。即ち、各回転環部分ブロック２１，２２は、それぞれ一方の端縁部の外面側に結合板２１Ａ，２２Ａを備えており、一方の回転環部分ブロック（２１又は２２）の結合板（２１Ａ又は２２Ａ）が他方の回転環部分ブロック（２２又は２１）の端部と重合し、厚さ方向に結合ピン２３を貫通装着することで両回転環部分ブロック２１，２２が結合されて環状となるようになっているものである。
【００２３】
回転環２０の前面には、一対（二組）の刃物台３０が対称位置に対向して設けられている。
【００２４】
刃物台３０は、図２，図４及び概念斜視図である図１０に示すように、回転環２０の前面に固定されたその径方向に沿うガイド３１に、バイトホルダ３２が摺動移動可能に嵌合し、ガイド３１に設けられた送りネジ３３によって送り駆動され、この送りネジ３３は送り操作機構６０によって回転移動操作されるように構成されている。
【００２５】
バイトホルダ３２は、突っ切りバイト５０を、切り込み方向をその移動方向と一致させて（即ち回転環２０の径方向）として保持している。尚、バイトホルダ３２には、突っ切りバイト５０に替えて後述する押し切り機構９０を必要に応じて装着し得るようになっている。
【００２６】
尚、刃物台３０は、二組を対向設置しなければならないものではなく、一組や三組以上であっても良く、配置も対向配置に限るものではない。また、対向する刃物台３０の突っ切りバイト５０の回転環２０の前面からの位置（高さ）は、同一であっても良いが、所定量ずらすことによって切削幅を突っ切りバイト５０の厚さより大きい任意の幅に設定することができる。
【００２７】
送り操作機構６０は、回転環２０にブラケット６１を介して揺動可能に支持された操作アーム６２の先端に備えられたラチェット爪６３が、送りネジ３３の外端部に固定された爪車６４と係合し、操作アーム６２の他端は回転環２０を貫通して配設されたプッシュロッド６５に連結されると共に、操作アーム６２はスプリング６６によってラチェット爪６３を上側（回転環２０と離間する側）とする方向に揺動付勢されて構成されている。
【００２８】
ラチェット爪６３は、図１１に示すように爪部６３Ａの基部に操作部６３Ｂがから略直角に突設されており、その操作部６３Ｂを操作アーム６２に形成されたスリット内に位置させて爪部６３Ａの基部で操作アーム６２の先端に揺動自在に枢着されている。操作部６３Ｂは操作アーム６２に直交状態で配設された操作レバー６７の偏心ピン６７Ａの上側に位置し、図中反時計回りの揺動は偏心ピン６７Ａによって規制されるようになっている。
【００２９】
操作レバー６７は、その回転中心から所定量偏心した偏心ピン６７Ａと、回転操作するレバー６７Ｂとを備え、図１１（Ａ）に示すようにレバー６７Ｂがラチェット爪６３と反対側に位置した状態では偏心ピン６７Ａが回転中心より下側に位置し、図１１（Ｂ）に示すようにレバー６７Ｂがラチェット爪６３と同じ側に位置した状態では偏心ピン６７Ａが回転中心より上側に位置する。これによって、レバー６７Ｂがラチェット爪６３と反対側に位置した状態ではラチェット爪６３の爪部６３Ａが爪車６３と噛合し（噛合状態）、レバー６７Ｂがラチェット爪６３と同じ側に位置した状態ではラチェット爪６３の爪部６３Ａは爪車６４から離間する（噛合解除状態）ようになっている。通常は、噛合状態とされ、噛合解除状態は当該管切断装置１を管２にセットする設置時に用いられるものである。
【００３０】
プッシュロッド６５の先端にはその回転軸を回転環２０の径方向に一致させてローラー６８が装着されており、このローラー６８は、スプリング６６による操作アーム６２の揺動付勢力によって固定環１０の前面に当接し、回転環２０の回転に伴って転動する。その固定環１０の当接面上における転動軌跡は、前述した固定環１０に設けられた操作ボルト５２の上を通過するように設定されている。
【００３１】
上記構成の送り操作機構６０は、駆動モーター４０による回転環２０の回転によって、プッシュロッド６４（ローラー６８）が操作ボルト５２と対応する位置に至ると、この操作ボルト５２に乗り上げることとなってスプリング６４の付勢力に抗して操作アーム６２が揺動操作され、操作レバー６７が噛合側であってラチェット爪６３が爪車６３と噛合状態にあれば、爪車６３を図中反時計回りに回転操作して送りネジ３３を回転操作し、これによってバイトホルダ３２（即ちその保持する突っ切りバイト５０）が回転環２０の内周側へ所定量送り移動駆動される。例えば、爪車６３の一歯分の送りネジ３３の回転によって、バイトホルダ３２（突っ切りバイト３３）が０．０５ｍｍ移動するように設定される。この場合、操作ボルト５２は１８０゜間隔で二カ所配設されているため、回転環２０の一回転で突っ切りバイト３３は０．１ｍｍの切り込み量となる。尚、操作ボルト５２の一本を外して一本のみとすれば、回転環２０の一回転で突っ切りバイト３３は０．０５ｍｍの切り込み量となし得るものである。
【００３２】
而して、上記のごとく構成された管切断装置１は、下記のごとくその中心を切断対象の管２の中心軸と一致させた状態で固定環１０によって固定して回転環２を回転駆動することで、管２を切断することができる。
【００３３】
管切断装置１の管２への装着は、分解された固定環１０（固定環部分ブロック１１，１２）を管２の周囲で環状に組み立て、各固定ボルト５１を均等に締め込んで管２の外周に同心状に装着した後、固定環１０の軸受部１０Ａにボール鎖列８０を巻き付け、ボール溝１０Ｂに嵌め込んで両端を係合させて装着し、次いで、回転環部分ブロック２１，２２を固定環１０の軸受部１０Ａの周囲で環状に組み立てて回転環２０を形成する。これにより、回転環２０がボール鎖列８０のボール８１を介して固定環１０に回転自在且つ脱落不能に係合する。その後、モーターホルダー部１０Ｃに駆動モーター４０を固定し、その回転軸に固定された駆動ギア４１を回転環２０の外周のギアに噛合させて、駆動モーター４０によって回転環２０を回転駆動可能とするものである。
【００３４】
このようにして管切断装置１を管２の任意の位置（切断位置）に装着した後、送り操作機構６０の操作レバー６７を揺動操作してラチェット爪６３の爪車６３との噛合を解除した状態として、送りネジ３３を手動によって回転操作してバイトホルダ３２の保持する突っ切りバイト５０の刃先を管２の外面に近接させて設定した後、送り操作機構６０の操作レバー６７を戻してラチェット爪６３を爪車６３と噛合状態に戻す。
【００３５】
そして、駆動モーター４０によって回転環２０を回転駆動することにより、その回転によって刃物台３０が固定環１０に配設された操作ボルト５２を通過する都度、定められた量づつバイトホルダ３２を内周側に送り駆動し、突っ切りバイト５０を管２の外周側から自動的に徐々に切り込んで、管２を切断することができるものである。
【００３６】
本構成の管切断装置１では、回転環２０が固定環１０の軸受部１０Ａにボール鎖列８０（即ちボール８１）を介して回転自在に装着されているため、突っ切りバイト５０による管２の切削が長時間に及んでも（回転環２０を長時間回転させても）焼き付きを生ずることが無く、また、固定環１０（軸受部１０Ａ）と回転環２０の間に切り粉が浸入しても容易に排除され、切り粉を噛み込んで回転不能となる虞が少なく、円滑に回転して迅速に管２を切断することができる。
【００３７】
ここで、切断する管２の内側に切り粉が入り込むのを避けたい場合には、刃物台３０のバイトホルダ３２に、突っ切りバイト５０に替えて、図１２に平面図，図１３に図１２のＦ矢視図，図１４に図１２のＧ−Ｇ断面図を示すような押し切り機構９０を装着し、その切断リング９２を突っ切りバイト５０の切削によって薄肉化した部位（切断部位）に押し当てて切断させる。
【００３８】
押し切り機構９０は、周縁が鋭利な刃物状に形成された切断リング９２が、ブラケット９１を介してバイトホルダ３２に回転環２０の中心軸と平行な回転軸で回転自在に装着されて構成されている。
【００３９】
このような切断リング９２によって管２の切断の最終工程を行うことにより、切り粉の管２の内部への浸入を防ぐことができるものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明に係る管切断装置では、周方向に複数に分割され、組み合わせて結合することで管に外挿し得る円環状となるとともに円環状の固定側のボール溝を備えた固定環部材と、前記固定環部材を前記管に同心状に固定し得る固定手段と、鎖状の保持器によって複数のボールを鎖状に連続させて支持して成るとともに両端部を係合することで無端状態にし得るボール鎖列と、周方向に複数に分割され、組み合わせて結合することで円環状となるとともに円環状の回転側のボール溝を備え、前記ボール鎖列を前記管外周で無端状態として前記固定環部材の前記固定側のボール溝と前記回転側のボール溝とに装着して回転自在に支持される回転環部材と、前記回転環部材を回転駆動する回転駆動手段と、前記回転環部材に装着され、刃物を保持すると共に前記回転環部材の回転に伴って前記刃物を径方向に移動させる刃物保持送り機構と、を備えて構成されていることにより、回転環部材が固定環部材にボール鎖列を介して回転自在に装着されているため、切削が長時間に及んでも焼き付きを生ずることが無く、また、固定環部材と回転環部材の間に切り粉が浸入しても容易に排除されて回転環部材が切り粉を噛み込んで回転不能となる虞が少なく、円滑に回転して迅速に管を切断することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る管の切断装置の一構成例である管切断装置の全体斜視図である。
【図２】管切断装置の正面図である。
【図３】（Ａ）は図２のＡ部拡大図，（Ｂ）はそのＢ矢視図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図２のＤ−Ｄ断面図である。
【図６】図２のＥ−Ｅ断面図である。
【図７】固定環の分解図である。
【図８】（Ａ）はボール鎖列の全体図，（Ｂ）はその部分拡大断面図である。
【図９】回転環の分解図である。
【図１０】刃物台の斜視図である。
【図１１】ラチェット爪の概念図であり、（Ａ）は噛合状態，（Ｂ）は噛合解除状態を示す。
【図１２】押し切り機構の平面図である。
【図１３】図１２のＦ矢視図である。
【図１４】図１２のＧ−Ｇ断面図である。
【符号の説明】
１管切断装置
１０固定環（固定環部材）
２０回転環（回転環部材）
３０刃物台（刃物保持送り機構）
４０駆動モーター（回転駆動手段）
５０突っ切りバイト（刃物）
８０ボール鎖列
８１ボール
８２保持器

Claims

周方向に複数に分割され、組み合わせて結合することで管に外挿し得る円環状となるとともに円環状の固定側のボール溝を備えた固定環部材と、
前記固定環部材を前記管に同心状に固定し得る固定手段と、
鎖状の保持器によって複数のボールを鎖状に連続させて支持して成るとともに両端部を係合することで無端状態にし得るボール鎖列と、
周方向に複数に分割され、組み合わせて結合することで円環状となるとともに円環状の回転側のボール溝を備え、前記ボール鎖列を前記管外周で無端状態として前記固定環部材の前記固定側のボール溝と前記回転側のボール溝とに装着して回転自在に支持される回転環部材と、
前記回転環部材を回転駆動する回転駆動手段と、
前記回転環部材に装着され、刃物を保持すると共に前記回転環部材の回転に伴って前記刃物を径方向に移動させる刃物保持送り機構と、を備えて構成されていることを特徴とする管切断装置。