JPS60240374A - 円筒の加工方法 - Google Patents
円筒の加工方法Info
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- JPS60240374A JPS60240374A JP9458284A JP9458284A JPS60240374A JP S60240374 A JPS60240374 A JP S60240374A JP 9458284 A JP9458284 A JP 9458284A JP 9458284 A JP9458284 A JP 9458284A JP S60240374 A JPS60240374 A JP S60240374A
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- torch
- cutting
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K7/00—Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames
- B23K7/005—Machines, apparatus, or equipment specially adapted for cutting curved workpieces, e.g. tubes
- B23K7/006—Machines, apparatus, or equipment specially adapted for cutting curved workpieces, e.g. tubes for tubes
- B23K7/007—Machines, apparatus, or equipment specially adapted for cutting curved workpieces, e.g. tubes for tubes for obtaining tube intersection profiles
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は円筒管の接合部の形状のガス切断、プラズマ切
断等の溶断による加工法に係るものである。
断等の溶断による加工法に係るものである。
先ず第1図に円筒管の接合部を示し、図において主管1
と枝管2とが交角αをもって接合されている。ここでα
は枝管2の軸心2′を含み主管1の軸心1’に平行な平
面上にある主枝管1.°2の母線のなす角である。また
3は主枝管1,2の接合部の溶断線を示し、ψは枝管2
の円筒座標系において、座標角θにおける母線4と軸心
2′をkむ平面上にある両円管の接合点における主管1
の切線とのなす角を示す。次に第2図は前記の定義に基
づく両円筒の枝管2の母線4の座標角θに対する角ψの
値の変化の状況を示す。この場合、溶接接手部は原則と
して突合せ溶接とされ、その角度をO)とすれば、両円
筒の交角が小さい場合は第3図に示すような不具合を生
ずる。第3図において5は主管1の断面、6は枝管2の
断面であり、また7は溶着金属とすれば、第6装置に示
す如く角ψが角度ωに対して十分太きいときは突合わせ
溶接に問題はないが、第3図(Blの如く角ψが角度O
)に近くなると溶接部が大きくなり、加工が不可能とな
る。また第6図(C1の如(角ψが角度O)より小さい
ときは所定の突合わせ溶接接手を作ることが不可能とな
る。
と枝管2とが交角αをもって接合されている。ここでα
は枝管2の軸心2′を含み主管1の軸心1’に平行な平
面上にある主枝管1.°2の母線のなす角である。また
3は主枝管1,2の接合部の溶断線を示し、ψは枝管2
の円筒座標系において、座標角θにおける母線4と軸心
2′をkむ平面上にある両円管の接合点における主管1
の切線とのなす角を示す。次に第2図は前記の定義に基
づく両円筒の枝管2の母線4の座標角θに対する角ψの
値の変化の状況を示す。この場合、溶接接手部は原則と
して突合せ溶接とされ、その角度をO)とすれば、両円
筒の交角が小さい場合は第3図に示すような不具合を生
ずる。第3図において5は主管1の断面、6は枝管2の
断面であり、また7は溶着金属とすれば、第6装置に示
す如く角ψが角度ωに対して十分太きいときは突合わせ
溶接に問題はないが、第3図(Blの如く角ψが角度O
)に近くなると溶接部が大きくなり、加工が不可能とな
る。また第6図(C1の如(角ψが角度O)より小さい
ときは所定の突合わせ溶接接手を作ることが不可能とな
る。
それ故一般にパイプ接手に用いられるAWS(Amer
ican Welding 5ociety )、AP
I (AmericanPiping In5tit
ute )等の権威ある規格においても、両円筒の交角
が狭く、突合わせ溶接開先がとれない個所については第
3図りの方法が規定されている。
ican Welding 5ociety )、AP
I (AmericanPiping In5tit
ute )等の権威ある規格においても、両円筒の交角
が狭く、突合わせ溶接開先がとれない個所については第
3図りの方法が規定されている。
従来、薄肉の比較的小径管による建築などの構造におい
ては第3図(qのように部分的にすみ肉溶接が標章施工
とされているが、海洋構造物のように、太径厚肉鋼管で
且つ苛酷な自然条件に耐えるためには亀裂発生源となる
ようなノツチのある構造は拒否され第3図(至)に示す
構造を選択することになる。
ては第3図(qのように部分的にすみ肉溶接が標章施工
とされているが、海洋構造物のように、太径厚肉鋼管で
且つ苛酷な自然条件に耐えるためには亀裂発生源となる
ようなノツチのある構造は拒否され第3図(至)に示す
構造を選択することになる。
ここで本件出願人は先に特願昭58−871170号に
おいて管体の加工を数値制御により行うことを前提とし
たパイプ切断機を発明した。これによればパイプの接合
線は主管1及び枝管2の夫々の径り、d、交角α、パイ
プ軸間の距離δ及び主枝管1,2の回転角φ、θを入力
し、バイブ相貫線に係る次のモデル式 主管1に対する式 枝管2に対する式 %式%(4) によって行われる。
おいて管体の加工を数値制御により行うことを前提とし
たパイプ切断機を発明した。これによればパイプの接合
線は主管1及び枝管2の夫々の径り、d、交角α、パイ
プ軸間の距離δ及び主枝管1,2の回転角φ、θを入力
し、バイブ相貫線に係る次のモデル式 主管1に対する式 枝管2に対する式 %式%(4) によって行われる。
パイプ相貫線の展開は(X、Y)、(x、y)座標で示
されるが、パイプの切断は主管1の相貫部の切断ではパ
イプの回転角φと両パイプ軸心1′。
されるが、パイプの切断は主管1の相貫部の切断ではパ
イプの回転角φと両パイプ軸心1′。
2′の投影面における交点を通り、主管1と直交する平
面からの主管1の母線上の位置Y値を加工具に伝えて切
断され、枝管2の相貫部の切断では枝管2の回転角θと
、両パイプ1,2の軸心の投影面における交点を通り枝
管2との直交する平面から枝管2の母線上の位置y値を
加工具に伝えて切断される。
面からの主管1の母線上の位置Y値を加工具に伝えて切
断され、枝管2の相貫部の切断では枝管2の回転角θと
、両パイプ1,2の軸心の投影面における交点を通り枝
管2との直交する平面から枝管2の母線上の位置y値を
加工具に伝えて切断される。
従来のパイプ切断機においては前記の数学モデル式(1
)乃至(6)をリンク機構又はアナログ演算により算出
していたが、特願昭58−84170号の方法にあって
は前記の数学モデル式(1)乃至(6)を数値制御する
こと罠よりパイプを切断する方法であって、前述のパイ
プ相貫部の数学モデルをコンピュータによって処理し、
相貫部の展開、作画又は切断を行うものである。
)乃至(6)をリンク機構又はアナログ演算により算出
していたが、特願昭58−84170号の方法にあって
は前記の数学モデル式(1)乃至(6)を数値制御する
こと罠よりパイプを切断する方法であって、前述のパイ
プ相貫部の数学モデルをコンピュータによって処理し、
相貫部の展開、作画又は切断を行うものである。
一般に相貫条件が第3図(At (Bl fQの場合は
枝管内面と主管外径とが接合するので枝管2の径dは枝
管2の内径をとり、第3図(至)の場合の相貫線は枝管
2の外径の値をとる。
枝管内面と主管外径とが接合するので枝管2の径dは枝
管2の内径をとり、第3図(至)の場合の相貫線は枝管
2の外径の値をとる。
従って枝管内径を市、枝管外径をd2とすれば、管の厚
さtは になる。従って第6図(2)(Bl fcl■)の混在
するものでは2つの接合線が存在する。
さtは になる。従って第6図(2)(Bl fcl■)の混在
するものでは2つの接合線が存在する。
溶断などによる加工では、相貫線に沿い一定の速度を保
つ必要があり、前記のモデル式(1)乃至(6)より、
設足速匹を■とすれば、枝管2に対しては主管1に対し
ては で計算される。
つ必要があり、前記のモデル式(1)乃至(6)より、
設足速匹を■とすれば、枝管2に対しては主管1に対し
ては で計算される。
上記式(8)は
より
・・・・・・・・・・・・・・・(1,0となり、式(
9)は ・・・・・・−・・・・・−・・(11)となり、 となる。
9)は ・・・・・・−・・・・・−・・(11)となり、 となる。
更にパイプの接手の接合を溶接で行う場合は相貫線に沿
って開先角度を規定通りに保つ必要がある。従来は切断
縁の傾斜角度βを与える手段がなく、概ね自動化された
パイプ切断機においても手作業で行うか、或は一部隅角
、部分突合わせとなる定角切断法(切断線の傾斜角βを
交角αに一定に保った切断法)で実施していた。
って開先角度を規定通りに保つ必要がある。従来は切断
縁の傾斜角度βを与える手段がなく、概ね自動化された
パイプ切断機においても手作業で行うか、或は一部隅角
、部分突合わせとなる定角切断法(切断線の傾斜角βを
交角αに一定に保った切断法)で実施していた。
ここで第3図で示した接手の条件と切断縁の制酸角度β
を関連づけると第4図のようになる。第4図において側
稜角度は管端の垂線8に対してβ=90°−ψ+ω ・
・・・・・・・・・・・・・・(131で示される。
を関連づけると第4図のようになる。第4図において側
稜角度は管端の垂線8に対してβ=90°−ψ+ω ・
・・・・・・・・・・・・・・(131で示される。
第5図及び第6図はAWS及びAPIの規格を図式化し
たもので(何れの図も−・ツチング部は許容範囲を示す
)何れの規格もψとωの関係を規定しており、特に第5
図に示すAWS規格では角ψ=15°〜40°の範囲は
第3図りの形式を採用することができ、角φが30°以
下の場合は必ず第3図0形式の接手を採用しなければな
らない。この角ψの値は前記相貫線の式(41、(5)
、 (61より数学的にめることができる。即ち2円
管の相貫部を枝管の母線と軸を通る平面で切断した主管
の断面は楕円になる。第7図は主管の該断面における相
貫形状を示すもので、図において9は主管断面の構内部
、10は枝管、9’、10’は両円筒の軸を示′″f。
たもので(何れの図も−・ツチング部は許容範囲を示す
)何れの規格もψとωの関係を規定しており、特に第5
図に示すAWS規格では角ψ=15°〜40°の範囲は
第3図りの形式を採用することができ、角φが30°以
下の場合は必ず第3図0形式の接手を採用しなければな
らない。この角ψの値は前記相貫線の式(41、(5)
、 (61より数学的にめることができる。即ち2円
管の相貫部を枝管の母線と軸を通る平面で切断した主管
の断面は楕円になる。第7図は主管の該断面における相
貫形状を示すもので、図において9は主管断面の構内部
、10は枝管、9’、10’は両円筒の軸を示′″f。
図の座標軸を、主管の軸9′を原点とし、枝管10に平
行な軸をg軸、これに直交する軸をf軸として定義し、
f軸方向の楕円の径を89g軸方向の楕円の径をbとす
れば、 a = D cosecθ ・・・・・・・・・・・・
・・・a4b=Dcosecα・−吻・・・・・・・・
・−轡−θ5pKなる。また両軸心間の距離δ′は δ δ′=δcosecθ=□ ・・・・・・・・・・・・
・・・0FGsinθ になる。
行な軸をg軸、これに直交する軸をf軸として定義し、
f軸方向の楕円の径を89g軸方向の楕円の径をbとす
れば、 a = D cosecθ ・・・・・・・・・・・・
・・・a4b=Dcosecα・−吻・・・・・・・・
・−轡−θ5pKなる。また両軸心間の距離δ′は δ δ′=δcosecθ=□ ・・・・・・・・・・・・
・・・0FGsinθ になる。
両円筒の交点Fにおける楕円9に対する切線11のf軸
に対する傾きをφ′とすれば、F点の座標はになる。
に対する傾きをφ′とすれば、F点の座標はになる。
が成り立つので
: −1anφcosecαsinθ
= janφ′ ・・・・・・・・・・・・・・・a8
1となる。
1となる。
従って第4図におけるψは
ψ=90°−φ′
=90°−tan (tanφcosecαsinθ)
−・・・alで計算できる。
−・・・alで計算できる。
従って、側稜角度βは式(131より
β=90°−ψ+ω
=90°−(90°−φ′ン+ω
=φr+ω ・・・・・・・・・−・・・・・■となる
。
。
円筒の切断装置において、切断トーチを傾斜せしめて側
稜切断を行う場合の状況を第8図に示すが、図において
12はキ裏加エパイプモ肉厚tを示し、13は切断トー
チを示す。
稜切断を行う場合の状況を第8図に示すが、図において
12はキ裏加エパイプモ肉厚tを示し、13は切断トー
チを示す。
先に式(4)〜(6)K示したトーチの位置座標y値は
枝管円筒内面の点Aに対して与えられ、円筒表面の点B
の座標yaは y a−y + t tanβ ・・・・・・・・・・
・・・・・Qυで与えられ、且つB点は切断トーチ13
の移動回転中心となる。
枝管円筒内面の点Aに対して与えられ、円筒表面の点B
の座標yaは y a−y + t tanβ ・・・・・・・・・・
・・・・・Qυで与えられ、且つB点は切断トーチ13
の移動回転中心となる。
第9図は先に両円筒表面の交角ψが小さく第6図0のよ
うな接合部を形成する場合の削稜形状が急激に変化する
部分を立体図で説明するものである。第9図において1
4は肉厚tなる円筒部、14′は円筒を中心角で分割し
た母線を示す。図でAに示す線は円筒内面の接合線で第
8図におけるA点の軌跡を示し、Bで示す線は第8図に
おけるB点の軌跡で式(至)で示される円筒表面におけ
る切断トーチの位置を示す線である。A′で示す線は第
3図CI%、)(Bl(Qの条件を満足する円筒内面の
加工線B′で示す線は円筒外面の加工線で母管と接する
線を示す。
うな接合部を形成する場合の削稜形状が急激に変化する
部分を立体図で説明するものである。第9図において1
4は肉厚tなる円筒部、14′は円筒を中心角で分割し
た母線を示す。図でAに示す線は円筒内面の接合線で第
8図におけるA点の軌跡を示し、Bで示す線は第8図に
おけるB点の軌跡で式(至)で示される円筒表面におけ
る切断トーチの位置を示す線である。A′で示す線は第
3図CI%、)(Bl(Qの条件を満足する円筒内面の
加工線B′で示す線は円筒外面の加工線で母管と接する
線を示す。
この部分においては円筒の接合線は線Aより線にに移行
する必要がある。点C,D、E、Fで囲まれた部分はそ
の移行部を示す。A、B線の定義は前記各式のd管内径
d、とθを与えて得られ、Al。
する必要がある。点C,D、E、Fで囲まれた部分はそ
の移行部を示す。A、B線の定義は前記各式のd管内径
d、とθを与えて得られ、Al。
B′線の定義は前記各式のdに管外径d2を与えて得ら
れる、更に具体的にはC,D点は式+17−(ハ)によ
りdlを与えて演算された座標点E、F点は式03.0
9、(至)、儲、(2)を除く式(II〜(ハ)にd2
を与えて演算された座標点により定義される。
れる、更に具体的にはC,D点は式+17−(ハ)によ
りdlを与えて演算された座標点E、F点は式03.0
9、(至)、儲、(2)を除く式(II〜(ハ)にd2
を与えて演算された座標点により定義される。
先に第3図〕で示した接手において、特に規定はないが
、管の内面が主管につかえ些よう裏開先をとる必要があ
るが、枝管の母線に対して著しく狭い角度で交る加工線
を、母線を1軸(y軸)とするx、y直交座標系におい
て、加工線の法線方向に所定の裏開先をとることができ
ない場合があり、且つ表裏開先を問わず、母線に狭い角
度で交叉する加工線をトーチをきつく傾けて切断するこ
と、特にトーチの傾いた方向に対する後退切断は非常に
困難である。側稜切断において、トーチは加工線に対す
る法線方向に傾けるが、トーチの傾き角を小さくし、切
断条件を有利に導く。
、管の内面が主管につかえ些よう裏開先をとる必要があ
るが、枝管の母線に対して著しく狭い角度で交る加工線
を、母線を1軸(y軸)とするx、y直交座標系におい
て、加工線の法線方向に所定の裏開先をとることができ
ない場合があり、且つ表裏開先を問わず、母線に狭い角
度で交叉する加工線をトーチをきつく傾けて切断するこ
と、特にトーチの傾いた方向に対する後退切断は非常に
困難である。側稜切断において、トーチは加工線に対す
る法線方向に傾けるが、トーチの傾き角を小さくし、切
断条件を有利に導く。
第10図は切断トーチの母線方向に対する傾き即ち先に
式(4)で得られた角度βを加工線の法線方向にξだけ
回転させた場合のトーチの母線方向の傾斜角β′の関係
を示すものである。図において15は円筒材の平面展開
、15′は母線、16は削稜面、16a、16bは夫々
削稜面の下縁、上縁の線を示す。P、Qは円筒の外面上
の加工IIJ 16 a上の点、R,Sは円筒の内面上
の加工線16b上の点とすれば、 RT”PTtanβ=ttanβ T S = RT cosξ=ttanβcosξ、、
4p=TS = ttan/ 、cosf = tan
、y、cosξPT を 従って β”” tan tanβcosξ ・曲用・・・・・
・(社)で得られる。
式(4)で得られた角度βを加工線の法線方向にξだけ
回転させた場合のトーチの母線方向の傾斜角β′の関係
を示すものである。図において15は円筒材の平面展開
、15′は母線、16は削稜面、16a、16bは夫々
削稜面の下縁、上縁の線を示す。P、Qは円筒の外面上
の加工IIJ 16 a上の点、R,Sは円筒の内面上
の加工線16b上の点とすれば、 RT”PTtanβ=ttanβ T S = RT cosξ=ttanβcosξ、、
4p=TS = ttan/ 、cosf = tan
、y、cosξPT を 従って β”” tan tanβcosξ ・曲用・・・・・
・(社)で得られる。
ここで近接した母線上の点P、Q点の座標を夫々(dθ
1+yl(θ1))(dθi+1 、 y i+1 (
θi+1 ) )とすればPQはほぼ直線と見なし得る
から、y軸に対するトーチの回転角ξは 以上総合して枝管と主管の接合線の枝管部の加工は、 円筒の回転角:θ ・・・・・・・・・・・・・・・1
24)切断トーチの円筒表面上の位置座標 ya=y(dl、θ汁tanβ(第3図囚〜(C)タイ
プの接手)・・・・・・・・・・・・・・・(25)y
b=y(d2.θ) (第6図nタイプの接手)・・・
・・・・・・−・・・−(26)切断トーチの母線方向
の傾斜 β’= tan 1(を釦β、CO5υ ・・・・・・
・・・・−・・・・鰭切断トーチの切断線に対する法線
方向の旋回角円筒の回転角速度 但しkは速度常数 で与えられる。以上式(1)〜(ハ)及び式(至)〜翰
は全て円筒の回転座標θの関数である。
1+yl(θ1))(dθi+1 、 y i+1 (
θi+1 ) )とすればPQはほぼ直線と見なし得る
から、y軸に対するトーチの回転角ξは 以上総合して枝管と主管の接合線の枝管部の加工は、 円筒の回転角:θ ・・・・・・・・・・・・・・・1
24)切断トーチの円筒表面上の位置座標 ya=y(dl、θ汁tanβ(第3図囚〜(C)タイ
プの接手)・・・・・・・・・・・・・・・(25)y
b=y(d2.θ) (第6図nタイプの接手)・・・
・・・・・・−・・・−(26)切断トーチの母線方向
の傾斜 β’= tan 1(を釦β、CO5υ ・・・・・・
・・・・−・・・・鰭切断トーチの切断線に対する法線
方向の旋回角円筒の回転角速度 但しkは速度常数 で与えられる。以上式(1)〜(ハ)及び式(至)〜翰
は全て円筒の回転座標θの関数である。
以上の演算処理を、定数として切断速度v1主管径D、
枝管外径d2、枝管内径d1、交角α、軸心の偏りδと
突合せ接手の開先条件の許容値を与え、θを変数として
代替〜(2(ト)を制御パルスの周波数に合わせたサイ
クルで演算するのは容易でない。
枝管外径d2、枝管内径d1、交角α、軸心の偏りδと
突合せ接手の開先条件の許容値を与え、θを変数として
代替〜(2(ト)を制御パルスの周波数に合わせたサイ
クルで演算するのは容易でない。
本発明においては円筒の回転角0°〜66.0°を66
0分割或は1000分割などに分割して、得た座標点を
入力し、近接2点間を直線パルス補間するか、近接3点
で円弧を定義して円弧μ間を行わしめることにより複雑
な多数軸回時制御による数値制御を行わしめるものであ
る。
0分割或は1000分割などに分割して、得た座標点を
入力し、近接2点間を直線パルス補間するか、近接3点
で円弧を定義して円弧μ間を行わしめることにより複雑
な多数軸回時制御による数値制御を行わしめるものであ
る。
第11図は本発明に係る原理機構を示すもので、図にお
いて、17は円筒の相貫条件を示す図で主管外径D、枝
管外径d2.肉厚を又は枝管内径d1、交叉角度α、両
円筒の偏芯量δが接合部を定義する。
いて、17は円筒の相貫条件を示す図で主管外径D、枝
管外径d2.肉厚を又は枝管内径d1、交叉角度α、両
円筒の偏芯量δが接合部を定義する。
18は前記17に示す接合条件の外に切断速度V及び先
に第5図、第6図などに示した接合部の開先条件チ(ψ
、ω)の関係と選定の指示を行う入力盤である。
に第5図、第6図などに示した接合部の開先条件チ(ψ
、ω)の関係と選定の指示を行う入力盤である。
19は演算部で前記式(1)〜翰をθ=0°→360゜
に等分割して0°・・・・・・θ 、θ・、θ・ ・・
・・・・→360゜r−1tl−1−1 毎に演算し、切断が01−1 に到達以前にθi に対
するトーチの母線方向の位置座標ya(θiL又はyb
(θi)、トーチの11斜角β′(θ1)トーチの回転
角ξ(θI)の演算を完了し、切断トーチが01−1に
到達した瞬間に、パルス分割回路20a〜20dにθi
、θiとya(θi)又はyb(θ+Lθiとβ′(θ
l)lθiとξ(θi)を入力し、θi−1とθi y
a(θi −1)とya(θi)又はyb(θ1−1)
とyb(θK)、β(θ1−1)とβ′(θ1)、ξ(
θ1−1)とξ(θi)の間のパルス補間を行い、レヂ
スタ、ルへ変換、増幅器、フィードバック用パルスヂエ
ネレ〜り又はエンコーダ、タコヂエネレータを備えた公
知の数値制御サーボ系21a、21b・・・・・・に入
力し、被加工円筒22を24に示す回転と25に示す切
断トーチブロックにより切断26を形成せしめる。両端
同時切断を行うものは回路20より下流の回路を増設し
て対応させることができる。
に等分割して0°・・・・・・θ 、θ・、θ・ ・・
・・・・→360゜r−1tl−1−1 毎に演算し、切断が01−1 に到達以前にθi に対
するトーチの母線方向の位置座標ya(θiL又はyb
(θi)、トーチの11斜角β′(θ1)トーチの回転
角ξ(θI)の演算を完了し、切断トーチが01−1に
到達した瞬間に、パルス分割回路20a〜20dにθi
、θiとya(θi)又はyb(θ+Lθiとβ′(θ
l)lθiとξ(θi)を入力し、θi−1とθi y
a(θi −1)とya(θi)又はyb(θ1−1)
とyb(θK)、β(θ1−1)とβ′(θ1)、ξ(
θ1−1)とξ(θi)の間のパルス補間を行い、レヂ
スタ、ルへ変換、増幅器、フィードバック用パルスヂエ
ネレ〜り又はエンコーダ、タコヂエネレータを備えた公
知の数値制御サーボ系21a、21b・・・・・・に入
力し、被加工円筒22を24に示す回転と25に示す切
断トーチブロックにより切断26を形成せしめる。両端
同時切断を行うものは回路20より下流の回路を増設し
て対応させることができる。
第12図は第11図に示した制御のシステムを一部変更
し、演算部と制御部を分離したもので、図において27
は演算装置19の演算値を蓄えた記憶媒体で、例え゛ば
フロッピィデスク、カセットテープなどが用いられる。
し、演算部と制御部を分離したもので、図において27
は演算装置19の演算値を蓄えた記憶媒体で、例え゛ば
フロッピィデスク、カセットテープなどが用いられる。
28はリーダーで内容20a〜20dに示すパルス分割
回路に遂次転送するようにしたものである。
回路に遂次転送するようにしたものである。
第11図の方法をとるか、第12図の方法をと今かは本
装置の使用者の生産システムによるが、第11図の方法
はパイプ加工の諸条件をダイレクトに入力でき、また第
12図の方法はパイプ加工のオペレータとは別な位置で
演算処理を行い、演算結果の検証を行いうろことと、演
算の結果の割り込み修正などを行うことも可能である。
装置の使用者の生産システムによるが、第11図の方法
はパイプ加工の諸条件をダイレクトに入力でき、また第
12図の方法はパイプ加工のオペレータとは別な位置で
演算処理を行い、演算結果の検証を行いうろことと、演
算の結果の割り込み修正などを行うことも可能である。
また演算スピードは加工)ビードと同調する必要はなく
、低レベルのコンピュータで間に合わすことも可能など
の利点もある〇 第13図は第11図及び第12図において被加工円筒、
切断トーチブロック等の原理機構を示すもので、図にお
いて29は被加工円筒、30は直上の母線で前記各数式
モデルのy座標系に相当し、それに直交してx、z座標
がある。61は加工線を示し、Z点は切断縁上の点で式
(ハ)又は式(ホ)で定義される点である。32は切断
トーチで66に示すZ点を中心とし半径rの完全な円弧
レールで、レー ルに沿う移動台34に固定され、式額
に基づく角度β′をトーチ32に誓えるものである。6
5は回転軸で図のZ点を原点とするxyz座標系の2軸
とし、加工線に対する法線軸nの方向に軸をy軸に対し
て式困による角度ξに振るようにしたもので装置の保持
アーム66に固定した軸承部67にはめ合わしたもので
ある。38は例えば円筒に接触するローラなとよりなる
火口高さを一定に保ち、トーチ角度案内レール66の中
心点を常に円筒の表面におくように設けたものであり、
一般には固定アーム36と円筒の表面との高さを一定に
保つようにされるものである。69はパイプに回転角θ
を与えるチャック又はターニングローラである。710
は被加工円筒の軸心(母線)、即ちy軸に平行に設けた
レール41上を駆動する台車で式シ9、(26)による
ya又はybの座標により制御され、固定アーム36を
介して切断トーチ32にy軸方向の位置を連続的に与え
るようにしたものである。
、低レベルのコンピュータで間に合わすことも可能など
の利点もある〇 第13図は第11図及び第12図において被加工円筒、
切断トーチブロック等の原理機構を示すもので、図にお
いて29は被加工円筒、30は直上の母線で前記各数式
モデルのy座標系に相当し、それに直交してx、z座標
がある。61は加工線を示し、Z点は切断縁上の点で式
(ハ)又は式(ホ)で定義される点である。32は切断
トーチで66に示すZ点を中心とし半径rの完全な円弧
レールで、レー ルに沿う移動台34に固定され、式額
に基づく角度β′をトーチ32に誓えるものである。6
5は回転軸で図のZ点を原点とするxyz座標系の2軸
とし、加工線に対する法線軸nの方向に軸をy軸に対し
て式困による角度ξに振るようにしたもので装置の保持
アーム66に固定した軸承部67にはめ合わしたもので
ある。38は例えば円筒に接触するローラなとよりなる
火口高さを一定に保ち、トーチ角度案内レール66の中
心点を常に円筒の表面におくように設けたものであり、
一般には固定アーム36と円筒の表面との高さを一定に
保つようにされるものである。69はパイプに回転角θ
を与えるチャック又はターニングローラである。710
は被加工円筒の軸心(母線)、即ちy軸に平行に設けた
レール41上を駆動する台車で式シ9、(26)による
ya又はybの座標により制御され、固定アーム36を
介して切断トーチ32にy軸方向の位置を連続的に与え
るようにしたものである。
第13図ではモーター、パルスヂエネレータ又はエンコ
ーダ、タコヂエネレータ、減速機及びラック、ビニオン
又はスクリューナツトなどの伝達機構の表現は容易に理
解できるものであるから噂略しであるが、台車40、ト
ーチ角度設定部34、トーチ旋回軸65、被加工円筒の
回転装置39に対しては第11図、第12図に示したデ
ジタル制御の対象となる。
ーダ、タコヂエネレータ、減速機及びラック、ビニオン
又はスクリューナツトなどの伝達機構の表現は容易に理
解できるものであるから噂略しであるが、台車40、ト
ーチ角度設定部34、トーチ旋回軸65、被加工円筒の
回転装置39に対しては第11図、第12図に示したデ
ジタル制御の対象となる。
本発明は上述の如き構成よりなっているので従来の方法
及び装置に対して次の如き特徴を有している。
及び装置に対して次の如き特徴を有している。
即ち従来のリンク演算機構、アナログ演算によるサーボ
コンピュータ方式では大径管に対して必要な精度が得ら
れない欠点があり、特にアナログサーボ方式ではポテン
ショメータの精度の制約があり、又リンク演算機構は機
構がパイプ径に比例して大きくなり重量を増し、精度に
及ぼす影響は無視し得ぬ等の欠点があるのに対し、本発
明に係る方法は一種の数値制御であり、パルス当りの単
位長さ、単位角度を小さくすることにより著しく精度の
向上を図ることができる特徴を有している。
コンピュータ方式では大径管に対して必要な精度が得ら
れない欠点があり、特にアナログサーボ方式ではポテン
ショメータの精度の制約があり、又リンク演算機構は機
構がパイプ径に比例して大きくなり重量を増し、精度に
及ぼす影響は無視し得ぬ等の欠点があるのに対し、本発
明に係る方法は一種の数値制御であり、パルス当りの単
位長さ、単位角度を小さくすることにより著しく精度の
向上を図ることができる特徴を有している。
又、従来の数値制御方式による場合は前記第1図及びこ
れに関連して説明した数学モデル式(1)乃至(ハ)を
演算処理し、図形にしたものは連続的に曲率の変化する
曲線であり、円弧と直線に補間することは極めて困難で
あると共に非常に長大なプログラム情報としてさん孔テ
ープを作らなければならない欠点があるのに対し、本発
明はプロセッサ忙加エデータを入力し、第11図に示す
実施例に例示するように、溶断を数値制御により行うに
際し、パイプの相貫及び加工条件の数学モデル式ヲ低速
、低床なプロセッサによりパイプの回転角を1°乃至数
分の1度のピッチで演算し、これを更にパルス補間を行
わせ、プロセッサの能力を補完することを特徴とし、第
12図に示す方式では前記のデータを一旦フロッピィデ
ィスク、カセットテープ等安価な大容量記憶媒体に印加
し、加工に当っては単にデータを読み込めば良いので、
パイプの加工線を遠回りに円弧と直線とに近似させ、こ
れをまた円弧補間、直線補間によりパルス補間を行う手
間を全て省略することができ、作業能率を極めて高める
ことができる等の特徴を有するものである。
れに関連して説明した数学モデル式(1)乃至(ハ)を
演算処理し、図形にしたものは連続的に曲率の変化する
曲線であり、円弧と直線に補間することは極めて困難で
あると共に非常に長大なプログラム情報としてさん孔テ
ープを作らなければならない欠点があるのに対し、本発
明はプロセッサ忙加エデータを入力し、第11図に示す
実施例に例示するように、溶断を数値制御により行うに
際し、パイプの相貫及び加工条件の数学モデル式ヲ低速
、低床なプロセッサによりパイプの回転角を1°乃至数
分の1度のピッチで演算し、これを更にパルス補間を行
わせ、プロセッサの能力を補完することを特徴とし、第
12図に示す方式では前記のデータを一旦フロッピィデ
ィスク、カセットテープ等安価な大容量記憶媒体に印加
し、加工に当っては単にデータを読み込めば良いので、
パイプの加工線を遠回りに円弧と直線とに近似させ、こ
れをまた円弧補間、直線補間によりパルス補間を行う手
間を全て省略することができ、作業能率を極めて高める
ことができる等の特徴を有するものである。
更に本発明に係る第12図の方法はパルス補間の速度と
、パルスによる加工の時間の差はバッチ処理とし、オン
ラインリアルタイムとする必要がなく、パルス補間な作
り留めして主記憶装置に蓄えておき、必要なプログラム
を別々のパイプ切断機から選択的に補助記憶装置忙高速
度で転送し、または記憶媒体を運び、同時に複数の切断
機に別々な加工を行わせることも可能となる等の特徴も
有している。
、パルスによる加工の時間の差はバッチ処理とし、オン
ラインリアルタイムとする必要がなく、パルス補間な作
り留めして主記憶装置に蓄えておき、必要なプログラム
を別々のパイプ切断機から選択的に補助記憶装置忙高速
度で転送し、または記憶媒体を運び、同時に複数の切断
機に別々な加工を行わせることも可能となる等の特徴も
有している。
また第16図に示した切断トーチに摺鉢運動を与えて、
常に切断線に対して直角方向にトーチを向けて切断する
ことにより、トーチの傾斜角度を減じて切断性能を向上
させると共に、AWS、APIなどの人為的に決められ
た複雑な削稜加工、或は第3図(2)、(Bl、(Qの
タイプの切断から第3図の)タイプの切断への切り換え
、又はその逆も容易に行うことができ、且つ裏開先切断
に対する制約もないので、あらゆるタイプのパイプの接
合線の加工を行わしめることができる。主管に対する孔
加工についての説明は省略しであるが、切断トーチに対
する摺鉢運動を与えることにより、相バする枝管の母線
方向に常にトーチを傾斜せしめることも可能となった。
常に切断線に対して直角方向にトーチを向けて切断する
ことにより、トーチの傾斜角度を減じて切断性能を向上
させると共に、AWS、APIなどの人為的に決められ
た複雑な削稜加工、或は第3図(2)、(Bl、(Qの
タイプの切断から第3図の)タイプの切断への切り換え
、又はその逆も容易に行うことができ、且つ裏開先切断
に対する制約もないので、あらゆるタイプのパイプの接
合線の加工を行わしめることができる。主管に対する孔
加工についての説明は省略しであるが、切断トーチに対
する摺鉢運動を与えることにより、相バする枝管の母線
方向に常にトーチを傾斜せしめることも可能となった。
第1図は円筒管の接合部を示す説明図、第2図は枝管の
母線の座標角θに対するψの値の変化の状況を示す説明
図、第3図は突合せ溶接の状態を示す説明図、第4図は
第3図で示した接手の条件と切断縁り側稜角度βを関連
づけた説明図、第5図及び第6図はAWS及びAPIの
規格を図式化した説明図、第7図は主管断面における相
貫形状を示す説明図、第8図は、円筒の切断装置におい
て、切断トーチを傾斜せしめて削稜切断を行う場合の状
況を示す説明図、第7図は主枝管表面の交角φが小さく
、削稜形状が急激に変化する部分を立体図で示す説明図
、第10回は切断トーチの母線方向に対する角度を一定
方向に回゛転させた場合のトーチの母線方向の傾斜角の
関係を示す説明図、第11図は本発明の原理を示す説明
図、第12図は第11図に示した制御システムを一部変
更し、演算部と制御部を分離した説明図、第16図は切
断トーチ部の原理機構の説明図である。 1.9は主管、1′は主管の軸心、 2,10、は枝管
、 2′は枝管の軸心、 3は主枝管の接合線、22.
29は被加工円筒、14’、 15’、 30は円筒の
母線、 Dは主管の外径、 dは枝管の径、diは枝管
の内径、d2は枝管の外径、tは枝管の肉厚、θは枝管
の円筒座標角、φは主管の円筒座標角、 αは主枝管の
交角、 δは主枝管の軸心の偏り、 ψは主枝管の表面
の2面角、 ωは接手の開先角度、 βは枝管接手部の
母線方向の削稜角度、 β′は枝管接合線の1線方向の
削稜角度、ξはトーチの母線方向に対する振れ角、18
は円筒相貫演算の入力設定盤、19は円筒相貫演算の処
理部、 20a 、20b 。 ・・・・・・・・・はパルス分割回路、 21a、21
b、・・・・・・・・・はデジタルサーボ系、 27は
データの記憶媒体、28はデータリーダー、 31は加
工線、62は切断トーチ、 63はトーチ角度設定用円
弧レール、 34はトーチ振れ角慨回軸、 36はトー
チ機構の保持アーム、 37はトーチ高さ保持機構、
39はパイプ回転装置、 40はy座標位置決め台車、
41は母線に平行なレールである。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第10図 16a 第13図
母線の座標角θに対するψの値の変化の状況を示す説明
図、第3図は突合せ溶接の状態を示す説明図、第4図は
第3図で示した接手の条件と切断縁り側稜角度βを関連
づけた説明図、第5図及び第6図はAWS及びAPIの
規格を図式化した説明図、第7図は主管断面における相
貫形状を示す説明図、第8図は、円筒の切断装置におい
て、切断トーチを傾斜せしめて削稜切断を行う場合の状
況を示す説明図、第7図は主枝管表面の交角φが小さく
、削稜形状が急激に変化する部分を立体図で示す説明図
、第10回は切断トーチの母線方向に対する角度を一定
方向に回゛転させた場合のトーチの母線方向の傾斜角の
関係を示す説明図、第11図は本発明の原理を示す説明
図、第12図は第11図に示した制御システムを一部変
更し、演算部と制御部を分離した説明図、第16図は切
断トーチ部の原理機構の説明図である。 1.9は主管、1′は主管の軸心、 2,10、は枝管
、 2′は枝管の軸心、 3は主枝管の接合線、22.
29は被加工円筒、14’、 15’、 30は円筒の
母線、 Dは主管の外径、 dは枝管の径、diは枝管
の内径、d2は枝管の外径、tは枝管の肉厚、θは枝管
の円筒座標角、φは主管の円筒座標角、 αは主枝管の
交角、 δは主枝管の軸心の偏り、 ψは主枝管の表面
の2面角、 ωは接手の開先角度、 βは枝管接手部の
母線方向の削稜角度、 β′は枝管接合線の1線方向の
削稜角度、ξはトーチの母線方向に対する振れ角、18
は円筒相貫演算の入力設定盤、19は円筒相貫演算の処
理部、 20a 、20b 。 ・・・・・・・・・はパルス分割回路、 21a、21
b、・・・・・・・・・はデジタルサーボ系、 27は
データの記憶媒体、28はデータリーダー、 31は加
工線、62は切断トーチ、 63はトーチ角度設定用円
弧レール、 34はトーチ振れ角慨回軸、 36はトー
チ機構の保持アーム、 37はトーチ高さ保持機構、
39はパイプ回転装置、 40はy座標位置決め台車、
41は母線に平行なレールである。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第10図 16a 第13図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)円筒相貫部を切断する円筒加工法に於いて、主管
及び枝管の夫々の径、交角、円筒軸間の距離を貢算処理
装置に入力し、円筒相貫線に係る次の数学モデル式 主管に対する式 x == Dφ 2 ・・・・・・・・・・・・・・・(1)d D Y =y cosecα、CO8θ+2 cotα、
cosφ−・・−t21d D。 −sinθ=−s+nφ+δ ・・・・・・・・・−・
・・・・(3)2 枝管に対する式 %式%) (5) により円筒相貫線を枝管の円筒座標角θの関数として考
えると共に、2円筒の接合部における2面角ψをめ、接
合部の溶接開先条件を外挿して得られる開先面を接合線
IC[交する切断トーチ角度β及び円筒の母線方向に対
するトーチの振れ角度ξをθの関数としてめ、且つ接合
線に沿う切断・ dθ 速度υを外挿して円筒の回転速度θ(1)をθの関数と
してめ、これらをθ=0°〜360°にわたり円筒の回
転角を等分割して演算し【数値化して点座標とし、各点
間を遂次パルス補間を行い、円筒の回転と円筒の母線方
向の切断トーチの移動、切断トーチの切断線に直交する
方向の傾斜と母線方向に対するふれ角をデジタル制御に
より駆動せしめることを特徴とした円筒の加工方法。 (2)演算処理部より遂次目標座標点を数値演算し、座
標点間をパルス補間を行うようにした演算処理部とパル
ス補間回路を一体化してデジタル制御することをl[と
じた特許請求の範囲第1項記載の円筒の加工法。 (3)演算処理部とパルス補間回路の間を分離し、一旦
演算して得た目標座標点を数値演算したものを記憶媒体
に蓄え、データリーダーを介してパルス補間回路に入力
して座標点間をパルス補間してデジタル制御することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の円筒の加工法。 (4)円筒相貫線を加工する装置4に於いて、被加工円
筒の管軸に平行に設けたレール上の走行台車に固定した
アームに垂直旋回軸を設けて切断トーチの被加工円筒の
母線方向どの振れ角を与えると共に該開直旋回軸に固定
した円弧レールに沿い切断トーチの傾斜の串壱傾台→沖
心を円弧レールの中心点に向わしめるようにした切断ト
ーチに摺鉢運動を与えるようにし、切断トーチの2角度
制御機構を設けたことを特徴とした円筒の加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9458284A JPS60240374A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | 円筒の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9458284A JPS60240374A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | 円筒の加工方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60240374A true JPS60240374A (ja) | 1985-11-29 |
JPH0342148B2 JPH0342148B2 (ja) | 1991-06-26 |
Family
ID=14114266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9458284A Granted JPS60240374A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | 円筒の加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60240374A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0999366A (ja) * | 1995-10-03 | 1997-04-15 | Aomori Pref Gov | 交差する管の溶接方法 |
CN102019480A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-04-20 | 杭州锅炉集团股份有限公司 | 大型厚壁锻件筒体斜孔气割法 |
-
1984
- 1984-05-14 JP JP9458284A patent/JPS60240374A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0999366A (ja) * | 1995-10-03 | 1997-04-15 | Aomori Pref Gov | 交差する管の溶接方法 |
CN102019480A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-04-20 | 杭州锅炉集团股份有限公司 | 大型厚壁锻件筒体斜孔气割法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0342148B2 (ja) | 1991-06-26 |
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