JPS617065A - 鞍型管台用切断装置 - 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】 本発明は所定の開先形状を有する鞍型管台を被切断管か
ら簡易に切断加工して形成することのできる鞍型管台用
切断装置に関する。

原子カプラントや火力プラント、更には化学プラント等
にあっては各種のプラント配管が布設される。そして、
上記プラント配管を分岐するべく、該プラント配管の母
管に設けられる管台の数も非常に多い。

第１図（ａ）はこの種の鞍型管台１の概略形状を示すも
ので、母管２との接合部は該母管２の周面に隙間なく接
合するべく所定の曲面、つまり鞍型形状に加工形成され
ている。しかして、上記管台１の鞍型部は、母管２との
溶接接合の為に、第１図（ｂ）に示すように母管接線と
の角度αが一定となるように開先加工されている。従っ
て、その開先角度は管台表面からみると、管台１の円周
方向に沿って連続的に変化したものとなっている。

ところで従来、このような鞍型管台１は第２図に示す如
き装置を用いて形成されている。鞍型管台１を形成する
為の素材となる被切断管３は、ポジショナ４のターンテ
ーブル５上に載置され、その中心軸を中心として回転さ
れる。上記ポジショナ４には、上記ターンテーブル５の
回転に応動して駆動されるクランク機構６が設けられて
おり、このクランク機構６を介して前記被切断管３を切
断加工するガスバーナ（切断器）７が上記被切断管３の
軸方向に沿って上下動されるようになっている。このガ
スバーナ７の上下動によって、前記被切断管３は所定の
鞍型曲線に沿って切断される。

ところが、このようにして切断された管台１の鞍型部は
、第３図（ａ）に示すようにその切断面が軸に対して直
角になっており、従って上記切断加工の後、同図（ｂ）
に示すように開先加工を施す必要がある。然し乍ら、こ
の開先加工を行う為には、開先形状の型紙への現図展開
、罫書を行った後、手動によるガス切断加工、グライン
ダによる形状整形加工等を行う必要がある。この為、鞍
型管台の製作効率が悪く、多大な工数を要した。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の′目的とするところは、被切断管から所定の開先形状
を有する鞍型管台を簡易に、且つ精度良く切断加工して
製作することのできる鞍型管台用切断装置を提供するこ
とにある。

本発明は、鞍型管台の素材となる被切断管をθ軸駆動機
構に固定支持して上記被切断管をその中心軸を回転中心
として回転させるようにし、このθ軸駆動機構に支持さ
れて回転される上記被切断管を切断加工するがスバーナ
等の切断器を、Ｘ軸駆動機構により前記被切断管の軸方
向に、またＹ軸移動機構により前記被切断管の軸方向と
直交する方向にそれぞれ移動自在に支持すると共に、更
にβ軸駆動機構により上記Ｘ軸移動方向およびＹ軸移動
方向に直交する軸を中心として回転自在に支持し、これ
らの各軸駆動機構の駆動Ｉｔ（θ、Ｘ１Ｙ１β）を前記
被切断管の既知寸法および前記被切断管から加工形成さ
れる鞍型管台が接合される母管の既知寸法から計算され
る前記被切断管に対する鞍型切断部の展開寸法に従って
それぞれ制御して、前記被切断管を所定の開先形状を有
する鞍型形状に切断加工することを特徴とするものであ
る。

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

第４図は実施例装置の概略構成図である。この鞍型管台
用切断装置は、大略的には鞍型管台１の素材としての被
切断管３を固定支持し、この被切断管３をその中心軸を
回転中心として回転させるポジショナＡと、このポジシ
ョナＡに支持された前記被切断管３を切断加工するガス
バーナ等の切断器７を支持し、この切断器７を前記被切
断管３の軸方向Ｘ、およびこの軸方向Ｘと直交する軸方
向Ｙにそれぞれ移動すると共に、前記切断器７を上記Ｘ
軸およびＹ軸にそれぞれ直交する軸Ｚを中心として回転
する軸駆動機構を備えたキャリアＢと、このキャリアＢ
および前記ポジショナＡの動作等を制御する制御部Ｃと
によって構成される。

この制御部Ｃは、例えばマイクロコンピュータを主体と
して構成される。

第５図は上記ポジショナＡの構成を示すものである。こ
のポジショナＡは、鞍型管台１の素材である被切断管３
を支持して回転制御するθ軸駆動機構を構成するもので
ある。被切断管３３を固定支持するチャッキング装置１
１は、減速器１２を介してサーボモータ１３に連結され
ている。このサーボモータ１３によって、上記チャッキ
ング装置１１に固定支持される被切断管３がその中心軸
を回転中心として回転駆動される゛。この被切断管３の
回転角度θは、前記減速器１２に設けられたエンコーダ
１４により検出されている。この検出回転角度θの情報
は前記制御部Ｃに与えられ、この制御部Ｃの制°御によ
って前記サーボモータ１３の回転が駆動制御される。

一方、上記ポジショナＡに固定されて回転される被切断
管３を切゛断加工する切断器７を支持してなるキャリア
Ｂは、第６図に示す如く構成されている。このキャリア
Ｂは、ガイドレール２１に沿って前記被切断管３の軸方
向（Ｘ軸）に移動制御される第１の移動体２２と、この
移動体２２に設けられたガイドレール２３に沿って前記
Ｘ軸と直角な方向（Ｙ軸）に移動制御される第２の移動
体２４と、この移動体２４に前記Ｘ軸およびＹ軸にそれ
ぞれ直交する軸（２軸）を中心として回転制御され、且
つその先端部に前記切断器７を取付けてなるアーム体２
５とを備えている。

第１の移動体２２は、キャリア本体に設けられたパルス
モータ２６に減速器２７を介して連結されたネジシャフ
ト２８の回転によってＸ軸方向に移動制御されるように
なっており、Ｘ軸駆動機構を構成している。また前記第
２の移動体２４は上記第１の移動体２２に取付けられた
パルスモータ２９に減速器３０、傘歯車機構３１を介し
て連結されたネジシャフト３２の回転によって前記第１
の移動体２２上をＹ軸方向に移動制御されるようになっ
ており、Ｙ軸駆動機構を構成している。そして、前記ア
ーム体２５は、上記第２の移動体２４に取付けられたパ
ルスモータ３３に減速器３４を介してその軸芯を連結し
ており、パルスモータ３３の回転によって角度βの回転
制御がなされるようになっている。これらによって、β
軸駆動機構が構成されている。このような各軸駆動機構
により構成されたキャリアＢによって、前記アーム体２
５の先端に取付けられた切断器７は、前記各パルスモー
タ２６．２９．３３の各回転制御により、前記ポジショ
ナＡに固定されて角度θ方向に回転される被切断管３に
対する対向位置制御、Ｊ５よび対向角度制御されるよう
になっている。尚、上記各パルスモータ２６．２９．３
３の駆動による切断器７の被切断管３に対する位置およ
び角度の制御は、後述するように前記制御部Ｃによりそ
れぞれ実行される。

また第６図に示されるように、前記第２の移動体２４上
には、前記切断器（ガスバーナ）７の火力を調節する為
の手動弁３５や電磁弁３６が設けられている。この電磁
遍３６は前記制御部Ｃによってその開閉、および開口量
が制御されるものとなっている。

さて、前記制御部Ｃは第７図に示すようにマイクロコン
ピュータ４１を主体として構成される。マイクロコンピ
ュータ４１は前記被切断管３の寸法や、この被切断管３
から形成される鞍型管台１が取付けられる母管２の寸法
等の既知データと共に、前記エンコーダ１４からインタ
ーフェース４２を介して入力される前記被切断管３の回
転角度情報θに従って、前記被切断管３を切断加工する
に必要な制御データを計算している。この制御データは
、前記各軸駆動機構の制御パラメータ（θ、Ｘ、Ｙ、β
）や前記切断器（ガスバーナ）７の火力制卸データ等か
らなる。そして、上記制御パラメータθは、上記インタ
ーフェース４２を介して前記θ軸駆動機構を構成するサ
ーボモータ１３の駆動制御データとして出力され、また
制御パラメータ（Ｘ、Ｙ。

β）はインターフェース４２を介して前記キャリアＢの
各軸駆動機構のパルスモータ２６．２９．３３の駆動制
御データとして出力されている。尚、マイクロコンピュ
ータ４１には前記切断器７の被切断管３に対する移動範
囲を規制する各種リミットスイッチ４３の情報や、装置
の動作を緊急停止する為の非常停止スイッチ４４の情報
等も入力されるようになっている。

ところで、マイクロコンビコータ４１による制御データ
の演算は次のようにして行われる。

第８図はこの制御データ計算の基本概念を示すものであ
る。

今、第８図（ａ）に示すように内径寸法がｄ、肉厚がｔ
なる被切断管３を、外径寸法がＤなる母管２に溶接接合
するべく開先角度αの面を持つ鞍型管台１に形成するも
のとする。また、この鞍型管台１の前記母管２の中心か
らの寸法をしに設定するものとする。

この場合、上記仕様を満す鞍型管台１の鞍型部の内径展
開寸法Ｙ１および外径展開司法Ｙ２は、角度θ（０〜３
６０”）に関して第８図（ｂ）に示すようになる。

これらの内径展開寸法Ｙ１および外径展開寸法Ｙ２は、
前記各既知データに従って次のように計しかして、これ
らの角度θに関連する内径展開寸法Ｙ１、および外径展
開寸法Ｙ２に従って、第８図（Ｃ）に示す如くチャッキ
ング装置１１に固定され６た被切断管３に対する切断角
度（開先角度）βが β＝　ｊａｎ”　（Ｊ２／　ｔ　） として計算される。但し、上記βは（Ｙｌ−Ｙ２　’）
として定義される。

第９図は上述した計算結果に従って前記各軸駆動機構を
それぞれ制御するマイクロコンピュータ４１の動作シー
ケンスを示すものである。即ち、マイクロコンピュータ
４１は、先ず切断加工に必要な基本データ（Ｌ、ｔ、ｏ
、ｄ、α）を、例えばそのそキーボードを介してキー人
力する。しかる後、装置が起動されたら、前記エンコー
ダ１４の出力から被切断管３の回転角度θを、例えばｏ
、１°単位で読み込む。そして、被切断管３が０．１°
回転される毎に、前述した展開寸法のデータに従って前
記各軸駆動機構の駆動量（Ｘ、Ｙ、β）を求め、これら
の制御データに従って前記各軸駆動機構をそれぞれ駆動
制御している。この制御は、前記被切断管３の全周に亙
っで、つまり前記角度θの制御角が０．１°単位で、０
°から３６０°に至るまで行われる。そして、その切断
加工が終了したとき、完了プログラムが実行され、上述
した鞍型管台の一連した切断加工が終了する。

第１０図は被切断管３の切断器７による切断加工の動き
を模式的に示している。この図に示されるように、切断
器７は切断加工開始時に前記Ｘ軸駆動機構のＩＩｉｌｗ
ＪによってＸ軸方向に高速移動され、所定の切断開始位
置まで移動される。しかる後、切断器７は前記Ｙ軸駆動
機構により、Ｙ軸方向に移動されて被切断管３の表面位
置まで移動される。

この状態で、切断器７による被切断管３の切断が開始さ
れる。このときから前記角軸駆動機構が、前記角度θの
０．１°単位の変化に応動してそれぞれ駆動制御される
。従って、被切断管３は、第１０図に示す切断線４５に
沿って、所定の開先角度βで切断されて行くことになる
。尚、この場合、切断角度βの変化に伴って、前記切断
器７による被切断管３の実効的な切断厚みが変化するこ
とから、この切断厚みの変化に応じて前記マイクロコン
ピュータ４１の制御の下で前記切断器（ガスバーナ）７
の火力を制御することが望ましい。また、このように切
断器（ガスバーナ）７の火力を制御することに代えて、
その火力を一定に保ちつつ、前記被切断管３の回転角θ
の回転速度を可変制御したり、或いは前記切断器７のＸ
軸方向またはＹ軸方向の移動量を可変制御するようにし
ても良い。

か（してこのように構成された装置によれば、所定の開
先形状を有する鞍型形状の管台を非常に簡易に、且つ作
業効率良く製作することができる。

しかも、被切断管３に対する鞍型形状の加工と同時に、
その開先形状の加工を行ない得る。従って、従来のグラ
インダを用いた開先形状加工が全く不要となり、作業環
境の安全性、およびその衛生環境の大幅な改善を図るこ
とが可能となる等の実用上絶大なる効果が奏せられる。

また、総合的に鞍型形状の制御、およびその開先形状の
制御を行うので、加工品質の安定化と、その高品質化を
図り得る等の効果も奏せられる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。例えば切断器７としてレーザ切断器を用いることも可
能である。またこの技術を応用して、母管２の周面に形
成する孔を加工することも可能である。更には、切断器
１の移動制御シーケンスも種々変形可能である。要する
に本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができる。

以上説明したように、本発明によれば、被切断管をその
中心軸を中心として角度θの回転制御を行うと共に、上
記被切断管の軸方向ＸおよびこのＸ軸に直交するＹ軸方
向に切断器を移動制御し、且つ上記Ｘ軸およびＹ軸にそ
れぞれ直交する軸Ｚを中心として上記切断器の角度βを
制御するので、被切断管を鞍型形状に加工すると同時に
開先形状加工することができる。故に、その加工処理の
大幅な簡略化を図り得る等の実用上多大なる効果を奏し
得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は鞍型管台について説明する為の図、第２図は従
来の鞍型形状切断装置の概略構成を示す図、第３図は従
来の鞍型管台の製作の流れを示す図、第４図は本発明の
一実施例に係る鞍型管台用切断装置の全体構成を示す概
略図、第５図は実施例装置のポジショナの構成を示す図
、第６図は実施例装置のキャリアの構成を示す図、第７
図は実施例装置のｉｌＪ　１１１部の構成を示す図、第
８図は鞍型形状部の開先展開寸法計算について示す図、
第９図は制御部におけるマイクロコンピュータの制御シ
ーケンスの例を示す図、第１０図は被切断管に対する切
断器の動きを模式的に示す図である。 Ａ・・・ポジショナ、Ｂ・・・キャリア、Ｃ・・・制御
部、１・・・鞍型管台、２・・・母管、３・・・被切断
管、７・・・切断器、１１・・・チャッキング装置、１
３・・・サーボモータ、１４・・・エンコーダ、２２・
・・第１の移動体、２４・・・第２の移動体、２５・・
・アーム体、２６．２９．３３・・・パルスモータ、４
１・・・マイクロコンピュータ。 第２図　　　　第３図 第４図 第５図 第６図 第７ＷＪ ｌＳ図 θｓ１度□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鞍型管台の素材となる被切断管を固定支持して上記被切
   断管をその中心軸を回転中心として回転させるθ軸駆動
   機構と、このθ軸駆動機構に支持された上記被切断管を
   切断加工する切断器を前記被切断管の軸方向に移動させ
   るＸ軸駆動機構と、上記切断器を前記被切断管の軸方向
   と直交する方向に移動させるＹ軸移動機構と、前記切断
   器を上記Ｘ軸移動方向およびＹ軸移動方向に直交する軸
   を中心として回転させるβ軸駆動機構と、前記被切断管
   の既知寸法および前記被切断管から加工形成される鞍型
   管台が接合される母管の既知寸法から前記被切断管に対
   する鞍型切断部の展開寸法を計算する手段と、この展開
   寸法に従つて前記各軸駆動機構の駆動量（θ、Ｘ、Ｙ、
   β）をそれぞれ制御する手段とを具備し、前記被切断管
   を所定の開先形状を有する鞍型形状に切断加工してなる
   ことを特徴とする鞍型管台用切断装置。