JP3300306B2 - フランジ面の変形量測定装置及び測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器、リアク
ター、配管類などで、他の要素との密着面となるフラン
ジ面の変形量を測定するためのフランジ面変形量測定装
置及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、石油化学設備や各種化学プラン
トにおける高温高圧機器類、例えば熱交換器やリアクタ
ー或いはその配管などにおいては、そのフランジ継手部
の漏洩防止をいかに確実に達成するかが、設備保全上の
最重要ポイントの１つとなっている。

【０００３】図１９及び図２０に、多管円筒形熱交換器
の構成を示す。該多管円筒型熱交換器は、胴１０９の一
端側を胴蓋１２０で閉じると共に、胴１０９の他端側
に、管板１０５を介在させて、仕切室管（チャネル）１
０２の一端面を当接させ、上記胴１０９の他端側に形成
したフランジ（以下「シェルフランジ」という）１０６
と上記仕切室管１０２の一端側に形成したフランジ（以
下「チャネルフランジ」という）１３６とをボルト・ナ
ットを用いて連結した構造を有する。仕切室管１０２の
他端面は仕切室蓋１０１により閉塞される。

【０００４】仕切室管１０２は２パスの場合その内部中
央に設けられた一枚の仕切板１０３により２室に区画さ
れており、これを胴１０９内にＵ字状に折り返して挿通
させた伝熱管１１３に連通させ、一方の仕切室入口ノズ
ル１２８からの流体を、伝熱管１１３を通して他方の仕
切室出口ノズル１０４に流出させる構成となっている。
一方、胴１０９は内部に固定棒１１１及びスペーサ１１
２により千鳥状に配置された多数枚のじゃま板１１０を
有し、胴入口ノズル１０７からの流体を、じゃま板１１
０により形成される流路を経て胴出口ノズル１２５より
流出させる構成となっている。なお、１０８は流体が直
接伝熱管に衝突することを避ける緩衝板である。

【０００５】ところで、上記のような設備のフランジ
面、例えば上記熱交換器のシェルフランジ１０６、チャ
ネルフランジ１３６或いは管板１０５の当接面は、締め
付けや運転履歴等により周方向や半径方向に変形を生
じ、適正な締付管理を行っても、この変形が設備の漏洩
に繋がることがある。これは装置の運転停止などへ発展
する原因となり得る。

【０００６】このため、従来は、例えば、周方向の変形
については、フランジフェーサーの旋回アーム部に取付
けたダイヤルゲージでの測定により、前記フランジ面の
変形量を測定していた。しかし、この方法は非常に手数
がかかる。また、フランジ面の変形量の測定作業の効率
が悪いだけでなく、コストが嵩み容易に測定できないと
いう問題があった。

【０００７】そこで、本出願人は、回転アームの先端に
非接触式のレーザ変位センサを搭載し、回転アームによ
り旋回されて、フランジ面に沿って移動するレーザ変位
センサにより、前記フランジ面の変形量を測定するシス
テムを提案している（特開平１０−１６０４５５号公
報）。これによれば、測定対象の円形のフランジ面に変
位センサを対向させ、この変位センサをフランジ面に沿
って回転させながら、フランジ面の変形量を測定するよ
うにしているので、円形のフランジ面の測定作業が従来
に比べて大幅に効率化される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フラン
ジ面の変形量測定においては、フランジのおもて面の平
坦度のみでなく、フランジの裏面側における平坦度も測
定しておきたい場合がある。例えば、図１９の管板１０
５においてはフランジ部の両面の平坦度を良好にするこ
とが望まれる。

【０００９】かかる要請に対し、従来のランジ面変形量
測定するシステムでは、フランジのおもて面の変形量を
測定することはできるものの、フランジの裏面側におけ
る変形量を測定することはできなかった。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、フランジ面の平坦度に関し、フランジのおもて面と
裏面の両面について変形量を測定することができるフラ
ンジ面変形量測定装置及び測定方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、次のように構成したものである。請求項
１に記載の発明は、中心合せ機構を備えた取付台と、前
記取付台に立設された支承軸と、前記支承軸にこれを中
心として回転自在に支承され且つ支承軸から半径方向に
延在するアーム長さが調節可能に支承された回転アーム
と、前記回転アームの先端に前記取付台側に延在するよ
うに設けられ且つその延在する長さが調節可能に設けら
れた第１補助バーと、前記第１補助バーの先端に前記支
承軸を中心とする半径内の内側方向に延在するように取
り付けられ且つその延在長さが調節可能に設けられた第
２補助バーと、前記第２補助バーの先端に設けられた光
学式の変位センサであって、前記第２補助バーの前記第
１補助バーに対する取り付け向きを、固定板及びネジに
よる当該第２補助バーと第１補助バーの連結固定及びそ
の連結解除を通じて逆方向に変更することにより、測定
対象である円形のフランジ面のおもて側面と裏面のいず
れかに選択的に対向配置される変位センサと、前記取付
台を測定対象の中央部に取り付ける取付具とを備え、前
記取付具を介して装置を測定対象の中央部に取り付け、
前記変位センサを前記回転アームにより測定対象である
フランジ面のおもて面又は裏面に対向させながら旋回さ
せ、そのフランジ面の変形量を検知するように構成し
た、ことを特徴とする。

【００１２】このように構成すれば、上記フランジのお
もて面の測定ばかりでなくフランジの裏面の測定をも行
うことができる。即ち、１台の測定装置によりフランジ
のおもて面と裏面の測定ができるので非常に経済的であ
る。また、おもて面から裏面への測定対象を変更する際
に、取付具を用いた取付状態を解除する必要がなく、取
付台をそのままの取付状態としておいて、その変更を実
行することができる。従って、取扱いが簡単である。

【００１３】請求項２の発明は、中心合せ機構を備えた
取付台と、前記取付台に立設された支承軸と、前記支承
軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ支承軸か
ら半径方向に延在するアーム長さが調節可能に支承され
た回転アームと、前記回転アームの先端に前記取付台側
に延在するように設けられ且つその延在する長さが調節
可能に設けられた第１補助バーと、前記第１補助バーの
先端に前記支承軸を中心とする半径内の内側方向に延在
するように取り付けられ且つその延在長さが調節可能に
設けられた第２補助バーと、前記第２補助バーの先端に
設けられた光学式の変位センサであって、前記第２補助
バーの前記第１補助バーに対する取り付け向きを逆方向
に変更することにより、測定対象である円形のフランジ
面のおもて側面と裏面のいずれかに選択的に対向配置さ
れる変位センサと、前記取付台を測定対象の中央部に取
り付ける取付具とを備え、前記取付具を介して装置を測
定対象の中央部に取り付け、前記変位センサを前記回転
アームにより測定対象であるフランジ面のおもて面又は
裏面に対向させながら旋回させ、そのフランジ面の変形
量を検知するように構成したフランジ面の変形量測定装
置において、前記第２補助バーは前記第１補助バーに対
して抜き差し可能に設け、これにより前記第２補助バー
の前記第１補助バーに対する取り付け向きを逆方向に変
更可能にしたことを特徴とする。

【００１４】この特徴によれば、第２補助バーの第１補
助バーに対する取り付けが抜き差し式であるので、第２
補助バーの第１補助バーに対する取り付け向きを逆方向
に変更する作業を、より容易に行うことができる。

【００１５】請求項３の発明は、中心合せ機構を備えた
取付台と、前記取付台に立設された支承軸と、前記支承
軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ支承軸か
ら半径方向に延在するアーム長さが調節可能に支承され
た回転アームと、前記回転アームの先端に前記取付台側
に延在するように設けられ且つその延在する長さが調節
可能に設けられた第１補助バーと、前記第１補助バーの
先端に前記支承軸を中心とする半径内の内側方向に延在
するように取り付けられ且つその延在長さが調節可能に
設けられた第２補助バーと、前記第２補助バーの先端に
設けられた光学式の変位センサであって、前記第２補助
バーの前記第１補助バーに対する取り付け向きを逆方向
に変更することにより、測定対象である円形のフランジ
面のおもて側面と裏面のいずれかに選択的に対向配置さ
れる変位センサと、前記取付台を測定対象の中央部に取
り付ける取付具とを備え、前記取付具を介して装置を測
定対象の中央部に取り付け、前記変位センサを前記回転
アームにより測定対象であるフランジ面のおもて面又は
裏面に対向させながら旋回させ、そのフランジ面の変形
量を検知するように構成したフランジ面の変形量測定装
置において、前記第２補助バーは前記第１補助バーに対
して回転可能に設け、これにより前記第２補助バーの前
記第１補助バーに対する取り付け向きを逆方向に変更可
能にしたことを特徴とする。

【００１６】この特徴によれば、第２補助バーは第１補
助バーに対して回転可能であるので、第２補助バーの第
１補助バーに対する取り付け向きを逆方向に変更する作
業を、より容易に行うことができる。

【００１７】請求項４の発明は、中心合せ機構を備えた
取付台と、前記取付台に立設された支承軸と、前記支承
軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ支承軸か
ら半径方向に延在するアーム長さが調節可能に支承され
た回転アームと、前記回転アームの先端に前記取付台側
に延在するように設けられ且つその延在する長さが調節
可能に設けられた第１補助バーと、前記第１補助バーの
先端に前記支承軸を中心とする半径内の内側方向に延在
するように取り付けられ且つその延在長さが調節可能に
設けられた第２補助バーと、前記第２補助バーの先端に
設けられた光学式の変位センサであって、前記第２補助
バーの前記第１補助バーに対する取り付け向きを逆方向
に変更することにより、測定対象である円形のフランジ
面のおもて側面と裏面のいずれかに選択的に対向配置さ
れる変位センサと、前記取付台を測定対象の中央部に取
り付ける取付具とを備え、前記取付具を介して装置を測
定対象の中央部に取り付け、前記変位センサを前記回転
アームにより測定対象であるフランジ面のおもて面又は
裏面に対向させながら旋回させ、そのフランジ面の変形
量を検知するように構成したフランジ面の変形量測定装
置において、前記第２補助バーを第１補助バーに対して
相対的に移動調整するための送り機構を設けたことを特
徴とする。

【００１８】この特徴によれば、第２補助バーの位置決
めを、送り機構により第２補助バーを第１補助バーに対
して相対的に移動させることで調整することができるの
で、容易に所望位置に位置決めすることができる。

【００１９】請求項５の発明は、中心合せ機構を備えた
取付台と、前記取付台に立設された支承軸と、前記支承
軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ支承軸か
ら半径方向に延在するアーム長さが調節可能に支承され
た回転アームと、前記回転アームの先端に前記取付台側
に延在するように設けられ且つその延在する長さが調節
可能に設けられた第１補助バーと、前記第１補助バーの
先端に前記支承軸を中心とする半径内の内側方向に延在
するように取り付けられ且つその延在長さが調節可能に
設けられた第２補助バーと、前記第２補助バーの先端に
設けられた光学式の変位センサであって、前記第２補助
バーの前記第１補助バーに対する取り付け向きを逆方向
に変更することにより、測定対象である円形のフランジ
面のおもて側面と裏面のいずれかに選択的に対向配置さ
れる変位センサと、前記取付台を測定対象の中央部に取
り付ける取付具とを備え、前記取付具を介して装置を測
定対象の中央部に取り付け、前記変位センサを前記回転
アームにより測定対象であるフランジ面のおもて面又は
裏面に対向させながら旋回させ、そのフランジ面の変形
量を検知するように構成したフランジ面の変形量測定装
置において、前記取付具として、２本の枠材を基部側で
進退移動可能に連結して１組の支持フレームとしたもの
を上下に２組交差させて成る十字状の支持フレームであ
って、その支持フレームの先端に、フランジの頂部に対
する掛け止め金具を設けたものを用いたことを特徴とす
る。

【００２０】この特徴によれば、例えば熱交換器の胴の
シェルフランジの円の中央に上記測定装置本体を取り付
けることができる他、胴蓋のように他に支持物がない場
合にも測定装置本体を取り付けることができる。

【００２１】請求項６の発明は、中心合せ機構を備えた
取付台と、前記取付台に立設された支承軸と、前記支承
軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ支承軸か
ら半径方向に延在するアーム長さが調節可能に支承され
た回転アームと、前記回転アームの先端に前記取付台側
に延在するように設けられ且つその延在する長さが調節
可能に設けられた第１補助バーと、前記第１補助バーの
先端に前記支承軸を中心とする半径内の内側方向に延在
するように取り付けられ且つその延在長さが調節可能に
設けられた第２補助バーと、前記第２補助バーの先端に
設けられた光学式の変位センサであって、前記第２補助
バーの前記第１補助バーに対する取り付け向きを逆方向
に変更することにより、測定対象である円形のフランジ
面のおもて側面と裏面のいずれかに選択的に対向配置さ
れる変位センサと、前記取付台を測定対象の中央部に取
り付ける取付具とを備え、前記取付具を介して装置を測
定対象の中央部に取り付け、前記変位センサを前記回転
アームにより測定対象であるフランジ面のおもて面又は
裏面に対向させながら旋回させ、そのフランジ面の変形
量を検知するように構成したフランジ面の変形量測定装
置において、前記取付具として基板にクランプ板を設け
た構造のものを用い、このクランプ板を測定対象のフラ
ンジの内方に存在する仕切板に固定可能としたことを特
徴とする。

【００２２】この特徴によれば、取付対象の内方に仕切
板が存在する場合に、これを利用して測定装置本体をフ
ランジの円の中央に取り付けるので、例えば熱交換器の
仕切室管に測定装置本体を取り付ける形態に適する。

【００２３】請求項７の発明は、中心合せ機構を備えた
取付台と、前記取付台に立設された支承軸と、前記支承
軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ支承軸か
ら半径方向に延在するアーム長さが調節可能に支承され
た回転アームと、前記回転アームの先端に前記取付台側
に延在するように設けられ且つその延在する長さが調節
可能に設けられた第１補助バーと、前記第１補助バーの
先端に前記支承軸を中心とする半径内の内側方向に延在
するように取り付けられ且つその延在長さが調節可能に
設けられた第２補助バーと、前記第２補助バーの先端に
設けられた光学式の変位センサであって、前記第２補助
バーの前記第１補助バーに対する取り付け向きを逆方向
に変更することにより、測定対象である円形のフランジ
面のおもて側面と裏面のいずれかに選択的に対向配置さ
れる変位センサと、前記取付台を測定対象の中央部に取
り付ける取付具とを備え、前記取付具を介して装置を測
定対象の中央部に取り付け、前記変位センサを前記回転
アームにより測定対象であるフランジ面のおもて面又は
裏面に対向させながら旋回させ、そのフランジ面の変形
量を検知するように構成したフランジ面の変形量測定装
置において、前記取付具として基板にアンカーボルトを
設けた構造のものを用い、このアンカーボルトを測定対
象のフランジの内方の管板に存在する穴に固定可能とし
たことを特徴とする。

【００２４】この特徴によれば、フランジの内方に存在
する管板の穴、例えば伝熱管の穴にアンカーボルトを固
定することで、測定装置本体をフランジの円の中央に取
り付けることができる。従って、上述の支持フレームが
取り付けられない場合や、上述の仕切室管の仕切板の如
きが存在しない場合であっても、測定装置本体をフラン
ジの中央に取り付けることができる。

【００２５】請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれ
かに記載の測定装置を用いたフランジ面の変形量測定方
法であって、フランジのおもて面の測定を行う場合に
は、回転アーム、第１補助バーおよび第２補助バーの各
調整を行って、レーザ変位センサのレーザ光がフランジ
おもて面側に当たるようにし、フランジの裏面を測定を
行う場合には、回転アームをフランジ外周面よりも半径
方向外側に延在させると共に、第１補助バーをフランジ
裏面よりも更に対象物側に延在させ、そして第２補助バ
ーの第１補助バーに対する取り付け向きを逆転させて、
レーザ変位センサのレーザ光がフランジ裏面側に当たる
ようにすることを特徴とする。

【００２６】この方法によれば、レーザ変位センサのレ
ーザ光の当たる面を、フランジのおもて面側から裏面側
に簡単に変更してフランジ面の変形量を測定することが
できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。 (1) 測定装置本体 図２は本発明に係るフランジ面の変形量測定装置本体の
全体構成を示す概略図、図３はその正面図、図４はその
右側面図である。

【００２８】図２〜図４において、１は中心合せ機構２
を備えた取付台であり、その中央に支承軸３が立設され
ている。この支承軸３には、回転支持機構４により、回
転アーム５が、前記回転軸を中心として回転自在に支承
され、且つ、その支承軸３から半径方向に延在するアー
ム長さが調節可能に支承されている。具体的には、回転
支持機構４は、支承軸３に嵌装されベアリング４２によ
り回転自在に支承されたブロック体４１と、ブロック体
４１に一体的に設けられた歯車４３及びこの歯車４３を
回転させる駆動モータ４４から成る駆動手段とを有す
る。上記回転アーム５は２本の平行なビーム５１を連結
板５２で連結した構成を有する。上記ブロック体４１に
は、この２本のビーム５１を上記支承軸３の両側の位置
にて挿通させるように案内孔が２つ設けられ、この案内
孔によって上記回転アーム５のアーム長さを調節するス
ライド機構が構成されている。このスライド機構は、具
体的には、ブロック体４１にガイド溝を形成し、これに
回転アーム５のビーム５１を摺動可能に納めた後、案内
孔の外側からカバー板４６（図４）で被い、ネジ４７で
カバー板４６を固定することにより構成されている。な
お４５は上記歯車４３により回転されるエンコーダであ
る。

【００２９】上記回転アーム５の先端には、前記取付台
１側に延在するように第１補助バー６が設けられ且つそ
の回転アーム５から取付台１側に延在する長さが調節可
能に設けられている。具体的には、第１補助バー６は上
記連結板５２を兼ねるＬ字状部材６１の案内部６２内に
摺動可能に嵌装され、ネジ６３により回転アーム５に対
し相対的に位置が固定されている。即ち、第１補助バー
６はネジ６３を緩めることにより回転アーム５に対する
相対的位置を変更することができる。

【００３０】上記第１補助バー６の先端（図３の下端）
には、第２補助バー７が、前記支承軸３を中心とする半
径内の内側方向に延在するように取り付けられ且つその
延在長さが調節可能に設けられている。この実施形態の
場合、第２補助バー７は、逆Ｔ字状の固定板７１をネジ
７２で固定することにより第１補助バー６と連結固定さ
れている。また、ネジ７８を緩めることにより、矢印７
３方向に移動させて第２補助バー７は、その相対的位置
を調整することができる。またネジ７８を外して固定板
７１から第２補助バー７を取り外すことにより、第２補
助バー７の前記第１補助バー６に対する取り付け向きを
逆方向（図３の上下逆方向）に変更することができる。
この実施形態では、上記相対的位置調整を目的として、
固定板７１の下端には雌ねじ部７４が設けられ、これに
螺合させた送りネジ７５を調節つまみ７６により回転で
きるように構成した送り機構７７が設けられている。

【００３１】上記第２補助バー７の先端には、光学式の
変位センサとしてレーザ変位センサ８が設けられてい
る。このレーザ変位センサ８は、可視光タイプのレーザ
光８１を出射・受光して、いわゆる拡散反射方式により
対象物の反射光量の変化を計測する機能を有する。上記
第２補助バー７の上記第１補助バー６に対する取り付け
向きを図３で上下逆方向に変更することにより、レーザ
変位センサ８から出射されるレーザ光８１の向きも、図
３で下向きから上向きの状態に変更できる。このこと
は、測定対象である円形のフランジ面のおもて面と裏面
のいずれかに選択的にレーザ変位センサ８を対向配置さ
せることができることを意味する。

【００３２】(2) 中心合せ機構 上記測定装置本体は、図１に示すように、対象物たる熱
交換器の円形のフランジ１０の中心部に取り付けられ使
用される。その際、フランジ１０の円の中央に上記回転
アーム５の中心が位置するように調整可能とするため、
取付台１には中心合せ機構２が設けられている。

【００３３】図５に示すように、取付台１上に第１可動
台２１が載置され、ガイド板２２により形成されるガイ
ド溝２３に沿って取付台１上をＸＹ直角座標のＹ方向に
沿って移動可能になっている（図６、図７参照）。この
Ｙ方向の位置調整は、図８に示す如く雌ねじ２４ｂと係
合させたＹ方向調節ネジ２４における操作つまみ２４ａ
を回して、第１可動台２１を取付台１に対してＹ方向に
相対移動させることにより行うことができる。

【００３４】上記可動台２１の上には第２可動台２５が
載置され、ガイド板２６により形成されるガイド溝２７
に沿って第１可動台２１上をＸＹ直角座標のＸ方向に沿
って移動可能になっている（図８参照）。このＸ方向の
位置調整は、図６の如く雌ねじ２８ｂと係合させたＸ方
向調節ネジ２８における操作つまみ２８ａを回して、第
２可動台２５を第１可動台２１に対して相対移動させる
ことにより行うことができる。

【００３５】(3) 取り付け 上述したように、上記測定装置本体は、適切な取付具を
用いて、測定対象物たる熱交換器の円形フランジの中心
部に取り付けられ使用される。この取付具の構造は、測
定対象となるフランジが、機器等のどのような構造の部
位に存在するものであるかにより異なり、複数の種類の
うちから適切なものが選ばれる。この実施形態の場合、
図１９の熱交換器の仕切室管１０２、胴１０９、管板１
０５のフランジ毎に取付条件が異なることを考慮し、そ
れらに個別に適合した３種類の取付形態がある。

【００３６】(a) 取付形態１ 図１は、フランジ１０を有する管１１の開口縁、つまり
フランジ１０の内側縁に取付具９を利用して測定装置本
体を取り付ける形態を示している。この取付形態は、図
１９の熱交換器の胴１０９のシェルフランジ１０６に上
記測定装置本体を取り付ける場合に適用することができ
るが、胴蓋１２０に上記測定装置本体を取り付ける場合
のように、他に支持物がない場合に特に有効である。こ
の形態に用いられる取付具９ａの構成を図９〜図１２に
示す。

【００３７】この取付具９ａは、図９〜図１０に示すよ
うに、図１２に示す断面形状の２本の枠材９２を基部側
で進退移動可能に連結して１組の支持フレームとしたも
のを、図９〜図１０に示すように上下に２組交差させて
成る十字状の支持フレーム９１を有する。即ち、図１０
に示すように、下側の支持フレーム９１ａ上に上側の支
持フレーム９１ｂが交差している。この上下の支持フレ
ーム９１の段差を考慮して、下側の支持フレーム９１ａ
上には上側の支持フレーム９１ｂをまたぐ形で脚９３ａ
を備えた取付ベース９３が設けられており、この取付ベ
ース９３上に上記装置本体の取付台１がネジ１ａで取り
付けられるようになっている。

【００３８】一方、上下の支持フレーム９１の先端に
は、それぞれ逆Ｌ字状の掛け止め金具９４が固定されて
おり、これによりフランジ１０の頂部に、十字状の支持
フレーム９１の先端を、図１１の如く引掛けることがで
きるようになっている。各掛け止め金具９４には、引掛
けた後の支持フレーム９１に図１１に示す如く長手方向
の張力を付与するため、作業者の手によって操作しうる
ネジ部材９５が設けられている。

【００３９】(i) 取付手順 次に取付手順について説明する。まず測定のための事前
準備として、測定機器への雨・風対策養生、フランジ面
に付着している錆や古いガスケットペースト及び塵垢等
をブラシ等により除去し、フランジ測定面の光沢が均一
になるようにするための紙ヤスリ等でのブラッシングを
行う。

【００４０】このような事前準備を行った後、まず、測
定面上に白色ビニールテープを貼り図１（ａ）に示すよ
うに、上記構成の取付具９ａをフランジ１０の内側縁に
取り付ける。次に、測定装置本体の取付台１を、この取
付具９ａの取付ベース９３上に取り付けることにより、
測定装置本体をフランジ面にセットする。その際、回転
アーム５の延在するアーム長は、レーザ変位センサ８の
レーザ光８１が、測定対象たるフランジ１０の面上に来
るように粗調整しておく。また、第１補助バー６及び第
２補助バー７の延在量も予め適切な値に粗調整してお
く。

【００４１】次に、図示してないコントローラユニット
をセットし、エンコーダ４５から出力される回転アーム
５の回転角についての検出信号（回転角信号）及び回転
の原点センサ（図示せず）からの信号を入力する。ま
た、情報処理装置としての図示してないパーソナルコン
ピュータ（いわゆるパソコン）をセットし、レーザ変位
センサ８から出力される平坦度についての検出信号（変
位量信号）を入力する。

【００４２】そして、コントローラユニットによる駆動
モータ４４の回転位置制御の下で、実際に回転アーム５
を回転させてみることを繰り返しながら、上記中心合わ
せ機構２のＹ方向調節ネジ２４及びＸ方向調節ネジ２８
を操作することにより、レーザ変位センサ８の旋回中心
を円形フランジ１０の円の中心に一致（旋回芯ずれが１
ｍｍ以下となるように）させる回転アーム５の心出し調
整を行う。さらに、必要に応じ回転アーム５の水平度の
調整を行う。この調整では、回転アーム５の図３の右端
の下端とフランジ面１０との距離と回転アーム５の図３
の左端の下端とフランジ面１０との距離との差が、１ｍ
ｍ／６００ｍｍ以下となるように調整する。上記パソコ
ンは、この回転アーム５の心出し調整及び回転アーム５
の傾きを計算し補正するのに利用される。

【００４３】心出し調整及び傾き補正の終了後、ネジ６
３及びネジ７２を緩めて、第１補助バー６及び第２補助
バー７の延在量を適切な値に微調整して定める。第２補
助バー７の延在量の調整は、調節つまみ７６を操作して
行う。

【００４４】(ii) 測定手順 次に測定手順を説明する。パソコンにより、測定位置、
測定半径等、必要箇所の入力を行う。 そして、センサ
取付アーム５を回転させながら、所望する任意の測定半
径について、測定をエンコーダ４５の分解能である各回
転角毎に繰り返す。測定出力データは、ここではエンコ
ーダ４５に１周（３６０度）２００点カウンタを持た
せ、１周２００点（１．８度毎）の測定頻度で取り出
す。測定データを前記パソコンにより情報処理して、記
録する。

【００４５】そして、測定する半径をすこしずつ変更し
ながら、上記一連の測定作業を繰り返し、目的とするフ
ランジの半径方向幅全域についての平坦度を測定する。

【００４６】次に、パソコンによるデータ処理内容を説
明する。パソコンは、前記レーザ変位センサ８から出力
されたデータ信号を、１周２００点（１．８度毎）最大
で１０周自動格納する。また、パソコンは、格納データ
の移動平均化（測定点前後の３点の平均）による５度、
１０度、１５度、３０度、４５度毎のデータ加工とその
選択を行う。また、パソコンは、測定装置本体のセット
による据付方向と直角方向の傾きによる表示データを計
算補正する（これにより厳密な芯出しが不要になる）。
そして、補正前と補正後のデータを表示して印刷する。
さらに、補正後データに基づいて半径方向と周方向の凹
凸状態をニーズに応じてグラフ表示し印刷するようにな
っている。

【００４７】(iii) フランジ裏面の測定 上記のようにして、平坦度の測定が図１（ａ）に示すよ
うにフランジおもて面１０ａについて行われる。続いて
フランジ裏面１０ｂの測定を行いたい場合、例えば管板
１０５のおもて面測定後に裏面の測定を行う場合には、
白色ビニールテープを貼り図１（ｂ）に示すように、回
転アーム５をフランジ外周面よりも半径方向外側に延在
させると共に、第１補助バー６をフランジ裏面１０ｂよ
りも更に対象物側に延在させ、そして第２補助バー７の
第１補助バー６に対する取り付け向きを逆転させて、レ
ーザ変位センサ８のレーザ光がフランジ裏面側に当たる
ようにする。取付台１は、後述する（図１５〜図１８）
ようにアンカーボルト９０１を介して、管板１０５の穴
１１３ａを利用して該管板１０５に固定され、この状態
の取付台１に当該測定装置本体が取り付けられる。

【００４８】即ち、図３に示すネジ７２を外して第２補
助バー７を取り外す。そして図４に示すネジ４７を緩め
て回転アーム５のアーム長さを調節し、または、第１補
助バー６とアーム５のセットボルト６４をゆるめ、更に
図３に示すネジ６３を緩めて第１補助バー６の延在長さ
を調節し、その先端がフランジ１０の裏面側に来るよう
にする。そして、第２補助バー７を第１補助バー６の先
端に緩く仮止めし、図３に示す調節つまみ７６を操作す
ることにより、第２補助バー７の延在長さを調節し、そ
の後ネジ７８を締め付け固定する。このようにして第２
補助バー７をフランジ１０の裏面側に持ち来す。

【００４９】この図１（ｂ）の形態におけるフランジ裏
面１０ｂの平坦度の測定は、上述したフランジおもて面
１０ａについての場合と同じ手順で行われる。

【００５０】このようにしてフランジ１０の裏面を測定
することができる。本実施形態によれば、フランジ１０
のおもて面と裏面が同一の測定装置により行われ、しか
も測定装置本体の取り付けを解除することなく、元の取
り付け状態のままで、つまり１台でフランジ１０のおも
て面と裏面が測定できるので、裏面測定専用の測定装置
を用意する場合に比べ、非常に経済的である。

【００５１】(b) 取付形態２ 図１３は、図１９の熱交換器の仕切室管１０２に、内部
の仕切板１０３を利用して、取付具９ｂにより、上記測
定装置本体をフランジ中央に取り付ける形態を示してい
る。この形態は、取付対象の内部に仕切板１０３の如き
板状部材が存在する場合に、これを利用して上記測定装
置本体をフランジ中央に取り付ける場合に有効である。

【００５２】この形態に用いられる取付具９ｂの構成を
図１４に示す。この取付具９ｂは、基板９６に上下一対
のクランプ板９７を２組並置してネジ９６ａで固定した
構造を有しており、そのクランプ溝９８内に仕切板１０
３を挿入し、クランプ板９７の両側からクランプネジ９
９で締め付けることにより、仕切板１０３に取り付けら
れる。この取付具９ｂの取付け位置は、回転アーム５の
支承軸３が仕切室管１０２のほぼ中央になるように取り
付けられる。このようにして取り付けられた取付具９ｂ
には、その基板９６に、測定装置本体の取付台１が、ネ
ジ１ａで取り付けられる。

【００５３】図１５及び図１６は、上記に加え、更にア
ンカーボルト９０１及びこれにより固定されるＬ字状の
取付金具９０２を設けると共に、このＬ字状の取付金具
９０２により設けた長穴９０３によって、取付台１がＸ
Ｙ方向に若干変位し得るように構成した位置調節機構を
追加した構成例である。アンカーボルト９０１の取付先
は、例えば伝熱管１１３等の適当な穴部分であればよ
い。

【００５４】(c) 取付形態３ 図１７及び図１８は、図１９の熱交換器の管板１０５
に、該管板１０５の伝熱管１１３を利用して、取付具９
ｃにより、上記測定装置本体をフランジ（管板１０５）
中央に取り付ける形態を示している。この形態は、図１
５及び図１６で述べた構造において、図１６中のクラン
プ板９７を除去した構造のものである。この形態は、上
記取付具９ａ、９ｂのいずれも利用し得ない場合に有効
である。

【００５５】図１７は、伝熱管１１３の穴１１３ａの径
が大きい場合を示しており、当該穴１１３ａ内に、エン
ジニアリングプラスッチク製または真鍮製の割ブッシン
グ９０４を挿入し、取付金具９０２を介在させた上か
ら、アンカーボルト９０１を打ち込む。アンカーボルト
９０１は、取付金具９０２にネジ固定した鞘管９０５と
先端が拡開可能に構成した芯棒部材９０６から成り、こ
の芯棒部材９０６が鞘管９０５に対して相対的に下方に
打ち込まれる。アンカーボルト９０１は穴１１３ａ内で
拡いてしっかりと取付金具９０２を管板１０５に固定す
る。

【００５６】図１８は伝熱管１１３の穴１１３ａの径が
小さい場合を示しており、割ブッシング９０４は必要な
いため省略されている。

【００５７】上述したように、測定装置本体は、適切な
取付具を用いて、測定対象物たる熱交換器の円形フラン
ジの中心部に取り付けられ使用される。そして、フラン
ジのおもて面を測定するときは、図１（ａ）又は図１３
で示唆したような形態で使用され、フランジの裏面を測
定するときは図１（ｂ）示唆したような形態で使用され
る。即ち、１台の測定装置によりフランジのおもて面と
裏面の測定ができるので経済的である。また、おもて面
から裏面への測定対象を変更する際に、取付具９を用い
た取付状態を解除する必要がなく、取付台１をそのまま
の取付状態としておいて、その変更を実行することがで
きる。従って、取扱いが簡単である。

【００５８】上記実施形態では、固定板７１により第２
補助バー７を第１補助バー６に固定する構成としたが、
第２補助バー７を第１補助バー６に対して抜き差し可能
に設け、これにより第２補助バー７の第１補助バー６に
対する取り付け向きを逆方向（１８０゜異なる方向）に
変更可能にすることもできる。

【００５９】また、第２補助バー７を同軸的に回転可能
に把持する把持機構を第１補助バー６の下端に設け、こ
れにより第２補助バー７の第１補助バー６に対する取り
付け向きを逆方向に変更可能にすることもできる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、中
心合せ機構を備えた取付台と、前記取付台に立設された
支承軸と、前記支承軸にこれを中心として回転自在に支
承され且つ支承軸から半径方向に延在するアーム長さが
調節可能に支承された回転アームと、前記回転アームの
先端に前記取付台側に延在するように設けられ且つその
延在する長さが調節可能に設けられた第１補助バーと、
前記第１補助バーの先端に前記支承軸を中心とする半径
内の内側方向に延在するように取り付けられ且つその延
在長さが調節可能に設けられた第２補助バーと、前記第
２補助バーの先端に設けられた光学式の変位センサであ
って、前記第２補助バーの前記第１補助バーに対する取
り付け向きを逆方向に変更することにより、測定対象で
ある円形のフランジ面のおもて面と裏面のいずれかに選
択的に対向配置される変位センサと、前記取付台を測定
対象の中央部に取り付ける取付具とを備え、前記取付具
を介して装置を測定対象の中央部に取り付け、前記変位
センサを前記回転アームにより測定対象であるフランジ
面のおもて面又は裏面に対向させながら旋回させ、その
フランジ面の変形量を検知するように構成したので、測
定対象たるフランジ（管板を含む）のおもて面の測定ば
かりでなくその裏面の測定をも行うことができる。これ
は、１台の測定装置によりフランジのおもて面と裏面の
測定ができることを意味し、非常に経済的である。ま
た、おもて面から裏面への測定対象を変更する際に、取
付具を用いた取付状態を解除する必要がなく、取付台を
そのままの取付状態としておいて、その変更を実行する
ことができる。従って、取扱いが簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る測定装置の全体構成
を示す概略図であり、（ａ）はフランジのおもて面を測
定する形態を、（ｂ）はフランジの裏面を測定する形態
を示した図である。

【図２】本発明の測定装置本体の平面図である。

【図３】本発明の測定装置本体の正面図である。

【図４】本発明の測定装置本体の側面図である。

【図５】本発明の測定装置本体における中心合せ機構の
平面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。

【図７】図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図８】図５のＣ−Ｃ断面図である。

【図９】本発明の図１の実施形態で用いた取付具の平面
図である。

【図１０】図９の取付具の取付状態を示した正面図であ
る。

【図１１】図９の取付具の先端の取付状態を示す部分拡
大図である。

【図１２】図９の取付具の枠材の断面図である。

【図１３】本発明の他の実施形態に係る測定装置の全体
構成を示す概略図である。

【図１４】本発明の図１３の実施形態で用いた取付具の
平面図である。

【図１５】図１４の取付具の変形例を示した平面図であ
る。

【図１６】図１５の取付具の断面図である。

【図１７】本発明の別の取付具による取付形態を示す断
面図である。

【図１８】本発明の更に別の取付具による取付形態を示
す断面図である。

【図１９】従来公知の熱交換器の構造を示す断面図であ
る。

【図２０】図１９におけるＸＸ−ＸＸ断面図である。

【符号の説明】

１ 取付台 １ａ ネジ ２ 中心合せ機構 ３ 支承軸 ４ 回転支持機構 ５ 回転アーム ５１ ビーム ５２ 連結板 ６ 第１補助バー ６１ Ｌ字状部材 ６２ 案内部 ６３ ネジ ７ 第２補助バー ７１ 固定板 ７２ ネジ ７４ 雌ねじ部 ７５ 送りネジ ７６ 調節つまみ ７７ 送り機構 ８ レーザ変位センサ ８１ レーザ光 ９ 取付具 ９ａ 取付具 ９ｂ 取付具 ９ｃ 取付具 ９１ 支持フレーム ９３ 取付ベース ９４ 掛け止め金具 ９５ ネジ部材 ９６ 基板 ９６ａ ネジ ９７ クランプ板 ９９ クランプネジ ９０１ アンカーボルト ９０２ 取付金具 ９０３ 長穴 ９０４ 割ブッシング １０ フランジ １０ａ フランジおもて面 １０ｂ フランジ裏面 １１ 管 １０２ 仕切室管 １０３ 仕切板 １１３ａ 穴 １０５ 管板 １０６ シェルフランジ １０９ 胴 １３６ チャネルフランジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/30 101 G01B 21/30 101

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心合せ機構を備えた取付台と、 前記取付台に立設された支承軸と、 前記支承軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ
   支承軸から半径方向に延在するアーム長さが調節可能に
   支承された回転アームと、 前記回転アームの先端に前記取付台側に延在するように
   設けられ且つその延在する長さが調節可能に設けられた
   第１補助バーと、 前記第１補助バーの先端に前記支承軸を中心とする半径
   内の内側方向に延在するように取り付けられ且つその延
   在長さが調節可能に設けられた第２補助バーと、 前記第２補助バーの先端に設けられた光学式の変位セン
   サであって、前記第２補助バーの前記第１補助バーに対
   する取り付け向きを、固定板及びネジによる当該第２補
   助バーと第１補助バーの連結固定及びその連結解除を通
   じて逆方向に変更することにより、測定対象である円形
   のフランジ面のおもて側面と裏面のいずれかに選択的に
   対向配置される変位センサと、 前記取付台を測定対象の中央部に取り付ける取付具とを
   備え、 前記取付具を介して装置を測定対象の中央部に取り付
   け、前記変位センサを前記回転アームにより測定対象で
   あるフランジ面のおもて面又は裏面に対向させながら旋
   回させ、そのフランジ面の変形量を検知するように構成
   した、 ことを特徴とするフランジ面の変形量測定装置。
2. 【請求項２】 中心合せ機構を備えた取付台と、 前記取付台に立設された支承軸と、 前記支承軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ
   支承軸から半径方向に延在するアーム長さが調節可能に
   支承された回転アームと、 前記回転アームの先端に前記取付台側に延在するように
   設けられ且つその延在する長さが調節可能に設けられた
   第１補助バーと、 前記第１補助バーの先端に前記支承軸を中心とする半径
   内の内側方向に延在するように取り付けられ且つその延
   在長さが調節可能に設けられた第２補助バーと、 前記第２補助バーの先端に設けられた光学式の変位セン
   サであって、前記第２補助バーの前記第１補助バーに対
   する取り付け向きを逆方向に変更することにより、測定
   対象である円形のフランジ面のおもて側面と裏面のいず
   れかに選択的に対向配置される変位センサと、 前記取付台を測定対象の中央部に取り付ける取付具とを
   備え、 前記取付具を介して装置を測定対象の中央部に取り付
   け、前記変位センサを前記回転アームにより測定対象で
   あるフランジ面のおもて面又は裏面に対向させながら旋
   回させ、そのフランジ面の変形量を検知するように構成
   した フランジ面の変形量測定装置において、前記第２補
   助バーは前記第１補助バーに対して抜き差し可能に設
   け、これにより前記第２補助バーの前記第１補助バーに
   対する取り付け向きを逆方向に変更可能にしたことを特
   徴とするフランジ面の変形量測定装置。
3. 【請求項３】 中心合せ機構を備えた取付台と、 前記取付台に立設された支承軸と、 前記支承軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ
   支承軸から半径方向に延在するアーム長さが調節可能に
   支承された回転アームと、 前記回転アームの先端に前記取付台側に延在するように
   設けられ且つその延在する長さが調節可能に設けられた
   第１補助バーと、 前記第１補助バーの先端に前記支承軸を中心とする半径
   内の内側方向に延在するように取り付けられ且つその延
   在長さが調節可能に設けられた第２補助バーと、 前記第２補助バーの先端に設けられた光学式の変位セン
   サであって、前記第２補助バーの前記第１補助バーに対
   する取り付け向きを逆方向に変更することにより、測定
   対象である円形のフランジ面のおもて側面と裏面のいず
   れかに選択的に対向配置される変位センサと、 前記取付台を測定対象の中央部に取り付ける取付具とを
   備え、 前記取付具を介して装置を測定対象の中央部に取り付
   け、前記変位センサを前記回転アームにより測定対象で
   あるフランジ面のおもて面又は裏面に対向させながら旋
   回させ、そのフランジ面の変形量を検知するように構成
   した フランジ面の変形量測定装置において、前記第２補
   助バーは前記第１補助バーに対して回転可能に設け、こ
   れにより前記第２補助バーの前記第１補助バーに対する
   取り付け向きを逆方向に変更可能にしたことを特徴とす
   るフランジ面の変形量測定装置。
4. 【請求項４】 中心合せ機構を備えた取付台と、 前記取付台に立設された支承軸と、 前記支承軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ
   支承軸から半径方向に延在するアーム長さが調節可能に
   支承された回転アームと、 前記回転アームの先端に前記取付台側に延在するように
   設けられ且つその延在する長さが調節可能に設けられた
   第１補助バーと、 前記第１補助バーの先端に前記支承軸を中心とする半径
   内の内側方向に延在するように取り付けられ且つその延
   在長さが調節可能に設けられた第２補助バーと、 前記第２補助バーの先端に設けられた光学式の変位セン
   サであって、前記第２補助バーの前記第１補助バーに対
   する取り付け向きを逆方向に変更することにより、測定
   対象である円形のフランジ面のおもて側面と裏面のいず
   れかに選択的に対向配置される変位センサと、 前記取付台を測定対象の中央部に取り付ける取付具とを
   備え、 前記取付具を介して装置を測定対象の中央部に取り付
   け、前記変位センサを前記回転アームにより測定対象で
   あるフランジ面のおもて面又は裏面に対向させながら旋
   回させ、そのフランジ面の変形量を検知するように構成
   した フランジ面の変形量測定装置において、前記第２補
   助バーを第１補助バーに対して相対的に移動調整するた
   めの送り機構を設けたことを特徴とするフランジ面の変
   形量測定装置。
5. 【請求項５】 中心合せ機構を備えた取付台と、 前記取付台に立設された支承軸と、 前記支承軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ
   支承軸から半径方向に延在するアーム長さが調節可能に
   支承された回転アームと、 前記回転アームの先端に前記取付台側に延在するように
   設けられ且つその延在する長さが調節可能に設けられた
   第１補助バーと、 前記第１補助バーの先端に前記支承軸を中心とする半径
   内の内側方向に延在するように取り付けられ且つその延
   在長さが調節可能に設けられた第２補助バーと、 前記第２補助バーの先端に設けられた光学式の変位セン
   サであって、前記第２補助バーの前記第１補助バーに対
   する取り付け向きを逆方向に変更することにより、測定
   対象である円形のフランジ面のおもて側面と裏面のいず
   れかに選択的に対向配置される変位センサと、 前記取付台を測定対象の中央部に取り付ける取付具とを
   備え、 前記取付具を介して装置を測定対象の中央部に取り付
   け、前記変位センサを前記回転アームにより測定対象で
   あるフランジ面のおもて面又は裏面に対向させながら旋
   回させ、そのフランジ面の変形量を検知するように構成
   した フランジ面の変形量測定装置において、前記取付具
   として、２本の枠材を基部側で進退移動可能に連結して
   １組の支持フレームとしたものを上下に２組交差させて
   成る十字状の支持フレームであって、その支持フレーム
   の先端に、フランジの頂部に対する掛け止め金具を設け
   たものを用いたことを特徴とするフランジ面の変形量測
   定装置。
6. 【請求項６】 中心合せ機構を備えた取付台と、 前記取付台に立設された支承軸と、 前記支承軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ
   支承軸から半径方向に延在するアーム長さが調節可能に
   支承された回転アームと、 前記回転アームの先端に前記取付台側に延在するように
   設けられ且つその延在する長さが調節可能に設けられた
   第１補助バーと、 前記第１補助バーの先端に前記支承軸を中心とする半径
   内の内側方向に延在するように取り付けられ且つその延
   在長さが調節可能に設けられた第２補助バーと、 前記第２補助バーの先端に設けられた光学式の変位セン
   サであって、前記第２補助バーの前記第１補助バーに対
   する取り付け向きを逆方向に変更することにより、測定
   対象である円形のフランジ面のおもて側面と裏面のいず
   れかに選択的に対向配置される変位センサと、 前記取付台を測定対象の中央部に取り付ける取付具とを
   備え、 前記取付具を介して装置を測定対象の中央部に取り付
   け、前記変位センサを前記回転アームにより測定対象で
   あるフランジ面のおもて面又は裏面に対向させながら旋
   回させ、そのフランジ面の変形量を検知するように構成
   した フランジ面の変形量測定装置において、前記取付具
   として基板にクランプ板を設けた構造のものを用い、こ
   のクランプ板を測定対象のフランジの内方に存在する仕
   切板に固定可能としたことを特徴とするフランジ面の変
   形量測定装置。
7. 【請求項７】 中心合せ機構を備えた取付台と、 前記取付台に立設された支承軸と、 前記支承軸にこれを中心として回転自在に支承され且つ
   支承軸から半径方向に延在するアーム長さが調節可能に
   支承された回転アームと、 前記回転アームの先端に前記
   取付台側に延在するように設けられ且つその延在 する長さが調節可能に設けられた第１補助バーと、 前記第１補助バーの先端に前記支承軸を中心とする半径
   内の内側方向に延在するように取り付けられ且つその延
   在長さが調節可能に設けられた第２補助バーと、 前記第２補助バーの先端に設けられた光学式の変位セン
   サであって、前記第２補助バーの前記第１補助バーに対
   する取り付け向きを逆方向に変更することにより、測定
   対象である円形のフランジ面のおもて側面と裏面のいず
   れかに選択的に対向配置される変位センサと、 前記取付台を測定対象の中央部に取り付ける取付具とを
   備え、 前記取付具を介して装置を測定対象の中央部に取り付
   け、前記変位センサを前記回転アームにより測定対象で
   あるフランジ面のおもて面又は裏面に対向させながら旋
   回させ、そのフランジ面の変形量を検知するように構成
   した フランジ面の変形量測定装置において、前記取付具
   として基板にアンカーボルトを設けた構造のものを用
   い、このアンカーボルトを測定対象のフランジの内方の
   管板に存在する穴に固定可能としたことを特徴とするフ
   ランジ面の変形量測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の測定装
   置を用いたフランジ面の変形量測定方法であって、 フランジのおもて面の測定を行う場合には、回転アー
   ム、第１補助バーおよび第２補助バーの各調整を行っ
   て、レーザ変位センサのレーザ光がフランジおもて面側
   に当たるようにし、 フランジの裏面の測定を行う場合には、回転アームをフ
   ランジ外周面よりも半径方向外側に延在させると共に、
   第１補助バーをフランジ裏面よりも更に対象物側に延在
   させ、そして第２補助バーの第１補助バーに対する取り
   付け向きを逆転させて、レーザ変位センサのレーザ光が
   フランジ裏面側に当たるようにすることを特徴とするフ
   ランジ面の変形量測定方法。