JPH01203915A - 接続配管の寸法決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は既設配管同士を接続するための現地接続配管の
寸法決め方法に係り、特に大径配管の場合に好適な現地
接続配管の寸法決め方法に関する。

［従来の技術］ 既設配管同士を現地で接続配管により接続する場合、現
地で既設配管量寸法を測定して現地接続配管の寸法を決
めることが必要である。従来このための方法としては、
既設配管に寸法測定用器具を取付けて既設配管量寸法を
測定する方法（例えば特開昭５４−１４７８５９号、特
開昭５５−１３５７０２号各公報）や既設配管間に寸法
測定用模擬配管を取付けて測定する方法がある。

［発明が解決しようとする課題］ 寸法測定用器を既設配管に取付けて既設配管量寸法を測
定する方法では、接続配管が三次元的に曲っている場合
、正確に既設配管量寸法を測定することが困難であり、
さらに、その寸法測定結果を接続配管寸法決めに反映す
ることが極めて困難である。さらに、既設配管と接続配
管を溶接により接合する場合、既設配管と接続配管を開
先合せした状態で開先合せ面全周について規定値以上の
ギャップがあかないように接続配管は高い寸法精度が要
求される。前記公知の方法では既設配管の開先合せ面が
配管の軸線に対して傾いている場合、既設配管量寸法を
配管全周にわたって正確に測定することができない。

また、既設配管間に寸法測定用模擬配管を取付ける方法
では、模擬配管の準備に多大の費用を要し、さらに、一
般的に接続配管据付部近傍は接続配管取合に他の配管、
機器等が既に据付けられて狭隘な環境にある為、模擬配
管を据付部まで搬入し、既設配管間寸法測定後、搬出す
るのに多大の工数を要する。また、模擬配管から接続配
管への寸法のりし換えは水平定盤上で実施しなければな
らない、その為には一般的に寸法測定後の模擬配管を現
地から工場に送り、工場内で接続配管の寸法決め加工を
行なわねばならない、従って、模擬配管の運搬に多大の
費用を要し、さらに接続配管寸法決め加工までに多大の
日数及び工数を必要とするという問題がある。また、寸
法測定後の模擬配管運搬中に模擬配管が他物に接触して
寸法が狂う場合があり、正確な接続配管寸法決めを行な
うことができない。

本発明の目的は、既設配管を接続配管で接続するに際し
て、簡便で所要時間や工数が少く、シかも正確な接続配
管の寸法決め方法を提供することにある。

１課・題を解決するための手段］ 本発明の接続配管寸法決め方法は、接続配管によって接
続さるべき２本の既設配管の夫々の端面上に３点以上の
測定点をとり、これら測定点の三次元座標を測定し、こ
れらの三次元座標の測定値に基づいて該夫々の既設配管
の端面の平面の方程式を求め、他方、据付調整代を有す
る接続配管の両端面の平面の方程式を求め、この方程式
を、該接続配管を上記既設配管との最終接続位置に設置
したと仮想したときの該接続配管の両端面の平面の方程
式に座標変換により変換し、この変換後の接続配管の両
端面の平面の方程式と前記夫々の既設配管の端面の平面
の方程式とを用いて計算により該既設配管の端面に対す
る接続配管取合い部の位置寸法を接続配管上にとること
を特徴とする。

［作　　用］ 上記のように既設配管の端面の平面の方程式および既設
配管に接続したと仮想したときの接続配管の端面の方程
式を求め、これに基づいて既設配管端面に対する接続配
管の取合部の位置寸法法めを行うので、正確かつ簡便に
接続配管の寸法決めができる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例による接続配管寸法決め手順の
概要を示す、ステップ■で既設配管１及び既設配管２の
端面の開先加工を実施する。ステップ■で三次元寸法測
定器５を使用して、既設配管１と既設配管２の間の寸法
ＩＬｔ＆び１．を測定する。ステップ■で三次元寸法測
定器５を使用して据付調整代をもつ接続配管３の寸法り
、及びし２を測定する（このとき、接続配管３は適宜の
場所・台の上に置いて測定する）、ステップ■及びステ
ップ■の寸法測定結果より、ステップ■で接続配管３の
端面からの加工位置ａ′ＥＬび６寸法を決定し、ステッ
プ■で接続配管３の外表面に機械加工位置を罫書く、ス
テップ■でケガキ線に従フて接続配管３を切断して調整
代を切り落し、そこに開先加工を施す。その後、この接
続配管３を既設配管１および２の端面に突き合せ（第２
図参照）、溶接する。

上記の手順における寸法測定の要領を第２図、第３図に
より説明する。一般に３点を通る平面の一般的方程式は
式（１）で与えられ、その定数Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄは３点の三次元座標値から決定することがで
きる。

Ａｘ＋　Ｂｙ＋　ＣＺ＋　Ｄ　＝　０　　　　　　　　
”−（１）この原理に基づき、既設配管１及び既設配管
２の端面に測定点（本例では４点）をマークし、３次元
寸法測定器５の原点を適当な位置に取り、該４点の測定
点の３次元座標値を測定する。この４点の測定点の３次
元座標値から第３図（ａ）〜（ｄ）に示すような該４点
の測定点の中の３点から構成される各三角形の面の方程
式を求め、その方程式の係数の平均値より、既設配管１
及び既設配管２の端面の平均的な面の方程式（２）及び
（３）を求める。

Ａ、ｘ　　＋Ｂ、ｙ　　＋Ｃ，ｚ　　＋Ｄ、＝Ｏ・（２
）（既設配管１の端面の方程式） ％式％（３） （既設配管２の端面の方程式） 式（２）及び式（３）より既設配管１と既設配管２の間
の寸法文、、ｆＬ、及び既設配管１、既設配管２の端面
の傾きを求めることができる。上記寸法測定結果を用い
て後述のような要領で接続配管３の正確な寸法法めがな
される。

以上は概要であるが、次に具体的に一実施例を第４図〜
第１０図により説明する。

第４図に示す様に、端面開先加工済の既設配管１及び既
設配管２の端面に夫々８つの測定点ＩＡ〜８Ａ及びＩＢ
〜８Ｂをマークする。正確な寸法測定結果を得るには測
定点ＩＡ〜８Ａ及びＩＢ〜８Ｂは円周方向にほぼ等間隔
になっている方が良い０寸法測定端度及び測定時間の観
点から本例のように円周方向に８つの測定点をとるのが
最も効果的である。次に測定点ＩＡ〜８Ａ及びＩＢ〜８
Ｂの各々に測距器６を順次に取付け（第５図）、測定の
原点を適当な位置に取って、三次元寸法測定器５により
既設配管１の各測定点ＩＡ〜８Ａ及び既設配管２の各測
定点ＩＢ〜８Ｂの三次元座標を測定し、記録する。尚、
既設配管−１及び既設配管２の周辺が比較的広い場合は
測距器６を使用しないで三次元寸法測定器５を２台を使
用して各測定点の座標を測定しても良い。

このように測定した既設配管１及び既設配管２の端面の
各測定点の三次元座標値から以下の要領に従い、既設配
管１及び既設配管２のそれぞれの端面の方程式を求める
。

第６図は既設配管１の端面の方程式の決定要領を示す。

三次元座標系での面の方程式は前記の式（１）で与えら
れ、この面上の３点の三次元座標がわかっている場合、
式（１）の係数Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの値を決めることができ
る。ところで、前記各測定点ＩＡ〜８Ａの三次元座標値
は前記測定結果よりわかっている。そこで測定点ＩＡ〜
８Ａの中の３点から構成される第６図（ａ）〜（ｈ）に
示す８ケの三角形の面の方程式を当該３点の座標値を用
いて三次元寸法測定器５に取付けられた計算器により求
める。８ケの三角形の各面の方程式は次のようになる。

八日Ｘ＋８＋＋ｙ＋Ｃ＋＋Ｚ＋　　Ｄ目＝０（但しｉ＝
１．２．・・・、８） そして、これら８ケの方程式の係数Ａｌｌの平均、Ｂ目
の平均、Ｃ１１の平均、Ｄｌｌの平均を夫々係数Ａｒ　
、Ｂ＋　、Ｃ＋　、Ｄ＋とした方程式を以て既設配管１
の端面の平均的面の方程式 ％式％（２） 同様の方法で既設配管２の端面の平均的面の方程式（３
）を求める。

＾、、　＋Ｂ、ｙ　＋Ｃ，Ｚ　＋Ｄ、＝０　　　−（３
）この方程式（２）および（３）から、第４図に示す既
設配管１と既設配管２の端面の中心間寸法ｊｉｌｔおよ
びＩＬ２を計算し、更に、既設配管１と既設配管２の端
面外周部の複数個（例えば８個）の点における間隔寸法
も計算する。また既設配管１および２の端面の傾きθ（
第７図参照）も計算することができる。

次に端面開先加工前（据付調整代官）の接続配管３の寸
法を測定する。第８図にその要領を示す。接続配管３に
は据付調整式が含まれており、正確な寸法測定が行なえ
る様に接続配管３の端面は機械加工により平滑な面を出
しておく。尚、端面は接続配管３の外表面に対して直角
になっている方が、正確な寸法測定結果が得られる。ま
ず、第８図に示す様に、接続配管３の両端面に夫々８個
の測定点１ｃ〜８ｃ及び１ｄ〜８ｄをマークする。測定
点１ｃ〜８ｃ及び１ｄ〜８ｄは正確な寸法を得るために
は円周方向にほぼ等間隔になっている方が良い。この接
続配管３を適当な所に置き、適当に座標軸を定め、２台
の三次元寸法測定器５を、夫々の三次元寸法測定器５と
測定点ができるだけ正三角形に近くなる様、設定する。

このように、できるだけ正三角形に配置した方が正確な
測定結果が得られる。この三次元寸法測定器５の２台を
使用して、原点を適当な位置に取り、接続配管３の端面
の測定点１ｃ〜８ｃ及び１ｄ〜８ｄの三次元座標を求め
る。なお、この測定は第４図、第５図のときと同様に１
台の三次元寸法測定器５と測距器６を使用しても良い。

次に、第４図に示す既設配管の場・合と同様に、測定点
１ｃ〜８ｃ及び１ｄ〜８ｄの中の３点から構成される各
三角形の面の方程式を計算器により求め、その平均的面
の方程式（４）及び（５）　を求め、これらを接続配管
３の夫々の端面の平面の方程式とする。

Ａ３ｘ　＋８３ｙ　＋Ｃ５ｚ　＋Ｄｓ＝　０　　　−（
４）Ａ４ｘ　＋Ｂ、ｙ　＋Ｃ４ｚ　＋Ｄ４＝　Ｏ・−（
５）方程式（４）および（５）より第８図に示す接続配
管３の両端面の中心間寸法Ｌ１及びＬ２を計算する。さ
らに、接続配管３の端面外周部の複数個（例えば８個）
の点における両端間寸法も計算する。また両端面におけ
る傾きθ（第９図）も式（４）及び式（５）から計算す
ることができる。

次に第１０図は接続配管寸法決め要領を示す。

既設配管１、既設配管２の端面での配管の中心軸と接続
配管３の両端面の配管中心軸が一致する様に、上記接続
配管の測定の際の座標軸を座標変換し、座標変換した後
の接続配管３の夫々の端面の平面の方程式（６）及び（
７）を求める。

ＡｓＸ　＋ＢｓＶ　＋Ｃ５Ｚ　＋０５＝　０　　　　・
・・（６）Ａａｘ　＋Ｂａｙ−１−ｆｌ：ａｚ　＋Ｄ６
＝　０　　　　＝　（７）既設配管１の端面の方程式（
２）と接続配管３の端面の方程式（６）の関係より、接
続配管３の端面外周部の例えば８個の点から既設配管１
の端面までの寸法ａｌ＋　ａ２＋・・−ａ、（第１０図
ではそのうちａｌ＋”２のみを示す）を計算し、接続配
管３の外表面に機械加工位置のケガキ線を入れる。ケガ
キ線は上記のように円周方向に８ケ所程度の点を用いて
入れると正確な機械加工ができる。同様に、既設配管２
の端面の方程式第（３）と接続配管３の端面の方程式（
７）の関係より、接続配管３の端面から既設配管２の端
面までの円周方向８個所端の寸法す、、ｂ、、・・・ｂ
ｅ　　（第６図ではそのうちｂ＋、　＋　１）　３のみ
を示す）を計算し、接続配管３の外表面にケガキ線を入
れる。

上記ケガキ線に従って接続配管３を切断し、その切断端
面に端面加工・開先加工を実施することにより、既設配
管１と２とを接続すべき接続配管３の寸法法めを正確に
行なうことができる。

本発明の実施例に示す方法によれば、既設配管１と既設
配管２との間に入れる接続配管３の寸法法めを簡単で正
確に行なうことができる。また、既設配管１、既設配管
２と接続配管３の開先合せ面の評価を面の方程式で実施
している為、接続配管３の端面機械加工位置のケガキは
水平定盤を使用する必要がなく、作業が容易である。

以上の実施例では、既設配管の端面および接続配管の端
面に４つ以上の測定点をマークし、それらのうちの異な
る３点で構成される複数個の三角形の面を表わす方程式
を平均化して端面の平面の方程式としたが、端面に３つ
の測定点をとり、この３点を通る平面の方程式を端面の
方程式としてもよい。あるいは、端面に４つ以上の測定
点をとり、最小二乗法などを用いてこれら測定点を最も
良く通る平面の方程式を端面の方程式としてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、接続配管を接続すべき既設配管の端面
の三次元座標位置を三次元寸法測定器により測定し、そ
の測定結果を接続配管に移しかえることにより、接続配
管の寸法法めをすることができる為、取合い部寸法測定
用の模擬配管の製作、据付現場までの模擬配管の搬入、
模擬配管の寸法決め後の据付現場からの搬出、接続配管
加工工場までの模擬配管の運搬等が不要であって、しか
も取合い部の正確な寸法決めができる効果がある。

また、接続配管の据付現場が狭隘な場合、従来は重量配
管を数人の作業者が手作業で運搬することもあるので安
全上問題であったが、本発明によれば軽量な三次元寸法
測定器を据付現場に運搬するだけで取合い部寸法決めが
できるので、安全上も問題ない。

さらに本発明では接続配管の寸法決めは端面における平
面の方程式で管理するので、水平定盤を準備することな
く据付現地で容易に寸法決めを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による方法の手順の概要を示す
図、第２図は既設配管と接続配管との接続を示す図、第
３図（ａ）〜（ｄ）は既設配管の端面の測定点で出来る
三角形の説明図、第４図は既設配管の端面の測定方法を
示す図、第５図は端面に測距器を取り付けた様子を示す
図、第６図（ａ）〜（ｈ）は既設配管端面の測定点で出
来る三角形の説明図、第７図は既設配管端面の傾きを示
す図、第８図は接続配管の端面の測定方法を示す図、第
９図は接続配管端面の傾きを示す図、第１０図は接続配
管の寸法決めの要領を示す図である。 １・・・既設配管、　　　　２・・・既設配管、３・・
・接続配管、　　　４・・・据付調整代、５・・・三次
元寸法測定器、 ６・・・測距器。 第１図 １既設配管 ２既設配管 ３援靴配管 ５二次元町汰測定券 第４図 １既設配管 ２既設配管 ３接枕配管 ５三次元寸汰ｊり定器 第５図 第８図 第９図 第１０図 １既設配管 ２既設配管 ３夜現配管 ４据付調整イ℃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　接続配管によって接続さるべき２本の既設配管の夫
   々の端面上に３点以上の測定点をとり、これら測定点の
   三次元座標を測定し、これらの三次元座標の測定値に基
   づいて該夫々の既設配管の端面の平面の方程式を求め、
   他方、据付調整代を有する接続配管の両端面の平面の方
   程式を求め、この方程式を、該接続配管を上記既設配管
   との最終接続位置に設置したと仮想したときの該接続配
   管の両端面の平面の方程式に座標変換により変換し、こ
   の変換後の接続配管の両端面の平面の方程式と前記夫々
   の既設配管の端面の平面の方程式とを用いて計算により
   該既設配管の端面に対する接続配管取合い部の位置寸法
   を接続配管上にとることを特徴とする接続配管の寸法決
   め方法。 ２　前記既設配管の端面の方程式は、該端面上にとった
   ３点の測定点を通る平面の方程式、又は該端面上にとっ
   た４点以上の測定点のうち順次ずらされた複数組の３点
   を通る複数の平面の方程式の平均化された方程式として
   求めることを特徴とする請求項１記載の接続配管の寸法
   決め方法。