JPH09201712A - 円周開先加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型軽量かつ可搬性を有しており、高所，狭
隘な作業現場に好適な管材の取扱い容易，安全かつ経済
的な円周開先加工装置を得る。 【解決手段】 下部機枠１０３の前部に配設され被加工
管を締着するバイス２６，２７と、その後端部上面に突
設された鉛直筒３７とを有する取付台１０３と、上部機
枠２２，２３の下面央部に下方へ突設され鉛直筒３７に
挿入嵌合する上部鉛直筒２４と、同上部機枠の前部を貫
通して鉛直方向に昇降可能に支持された鉛直筒体であっ
て下端に拡開するテーパ孔を有する大径部に等間隔の複
数の放射方向かつ軸方向のスリットを有し下部に片刃バ
イト３，平面バイト４を突設してなるインナチャック筒
１及び同インナチャック筒内を昇降して大径部を拡縮す
る締付けピン２と、同上部機枠内蔵動力伝達手段を介し
てインナチャック筒１を回転させる竪軸モータ１７とか
らなり同取付台に対して嵌脱可能の開先切削加工部とを
具えたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラのボイラ管
取替え溶接工事等に適用されるボイラ管等の管状部材の
円周開先加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、火力プラントにおいては、多数
の長尺並列ボイラ管が鉛直方向に垂設されており、これ
らのボイラ管は稼働年数の増加によって焼損及び腐食を
受けるために、やがて大改修工事を行うことが必要とな
り、これには膨大なコストと少なからざる工事期間を要
し、その間、当該ボイラは休缶せざるを得ない。これ
は、ボイラ管の部分的取替えを経済的に行う手段が開発
されていないために、従来、ボイラ管の部分的取替えに
よる補修工事は行われていなかったことによる。ところ
で、一般の管体の端面開先加工用には、可搬式開先加工
機が使用されており、この種の管端開先加工機には、エ
ア駆動式のものが採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら知られているこの種のエアモータ駆動の可搬型管端面
開先加工機では、切削反力の受け機構を駆動系に内蔵し
ている関係上、駆動機構部の外径が大きく、また動力に
は高圧空気を用いることから、その制御機構部も大きい
ものとなっている。ところで、ボイラ管の部分的取替え
工事の場合、隣り合う管との間隔は約５０ｍｍというよ
うに非常に狭小であるから、この種の可搬型管端開先加
工機は作業スペースが大きな制約を受けて採用ができな
い。また、ボイラ管では鉛直方向に数１０ｍの長さにわ
たって壁状に並設されている関係上、高所での狭隘な作
業スペースに設置して稼働することができるとともに、
小型かつ軽量な構造のものでないと高所での現場工事に
は採用することができないのである。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、小型軽量かつ可搬性を有しており、高所かつ
狭隘なスペースにおける管状部材の取扱い容易，安全か
つ経済的な円周開先加工装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、下方へ垂設された管の下端及び又
は上方へ突設された管の上端にそれぞれ円周開先を加工
する円周開先加工装置において、長方形断面を有し、前
後方向に延びる下部機枠の長手方向の前部に配設され上
下方向の小径〜大径の被加工管を締着するバイスと、同
下部機枠の後部上面に突設された下部鉛直筒とを有する
取付台と、前後方向に延びる上部機枠の下面央部に下方
へ突設され上記取付台の上記下部鉛直筒に挿入され相対
的に回動自在に嵌合する上部鉛直筒と、同上部機枠の前
部を貫通して鉛直方向に昇降可能に支持された鉛直筒状
体であって、その竪通し中心孔の下端に下方へ拡開する
テーパ孔が形成された大径部に等間隔の複数の放射方向
の鉛直中心面に沿ってカットされた下方へ開口する複数
の軸方向スリットを有するとともに、同鉛直筒状体の上
記大径部寄りの部位に片刃バイト及び又は平面バイトを
突設してなるインナチャック筒及び同インナチャック筒
の中心孔に挿通され下端に上記テーパ孔に嵌合するテー
パ体が突設されてなり昇降することにより上記インナチ
ャック筒の下端大径部の外径を拡縮する鉛直方向の締め
つけピンと、同上部機枠の後端部の上面に立設され同上
部機枠に内蔵された動力伝達手段を介して上記インナチ
ャック筒を回転させる竪軸型モータを具えてなり前記取
付台に対して嵌脱可能に形成された開先切削加工部とか
らなることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明をボイラ管の管端加工に適
用した１実施例を図面について説明すると、図１はその
組立状態を示す全体縦断面図，図２は図１のII−II部で
ある取付台部を示す矢視水平断面図，図３は図１の２面
図であり、同図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれその正面図，
側面図，図４は図１の本発明装置のボイラ管の部分折断
除去手順及び本発明装置の取付手順を示す工程図，図５
は図４（Ｃ）における本発明装置の各コンポーネントの
取付要領を示す側面図，図６は図１の送り反力受け機構
におけるインナチャック及び締め付けピンによる拡縮作
用を示し、同図（Ａ），同図（Ｂ）はそれぞれインナチ
ャックの縮径状態，拡径状態を示す縦断面図及び底面図
である。

【０００７】説明の便宜上、上記各図についてそれぞれ
構造及び作用を説明するに先立って、本発明装置の全体
像の理解を容易にするために、本発明装置を各主要コン
ポーネント別にその作用を略説する。

【０００８】まず、図１に示す本発明装置の構造は、図
３に示すように、上半部，下半部をそれぞれ形成する上
部コンポーネントＣ_U ，下部コンポーネントＣ_L の互い
に独立する２コンポーネントから成立している。ここ
で、各コンポーネントを機構別的に分析すると、まず、
上部コンポーネントＣ_U は駆動機構部１０１，送り機構
部１０２，切削機構部１０４及び送り反力受け機構１０
５の４機構から成り、また、下部コンポーネントＣ_L は
取付台部１０３から成る。次に、上記両コンポーネント
をボイラ管のどの部分に取り付けるかというと、図４
（Ａ）に示すように、ボイラ管の損傷した部分を除去管
４４としてその上下端を切断することにより、同図
（Ｂ）に示すように除去した部分に同図（Ｃ）に示すよ
うに、本装置を下記の要領で取り付けるのである。すな
わち、まず、図５（Ａ）に示すように、対象管下部４６
に下部コンポーネントである取付台部１０３の取付孔を
挿入することで、これをそのノブ３５を回動することで
対象管下部４６に嵌着する。次に、同図（Ｂ）に示すよ
うに、上部コンポーネントを下部コンポーネント上に持
ち来たし、その倣い管２４を、矢印に示すように、下部
コンポーネントの案内筒３７に挿入する。その際、上部
コンポーネントの反力受け機構部１０５が対象管下部４
６の中心線上に来るように位置決めしたのち、同図
（Ｃ），（Ｄ）に示すように、反力受け機構部１０５を
対象管下部４６内に挿入するのである。

【０００９】ここで、上記取付作業を若干敷衍すると、
図５（Ａ）〜同図（Ｂ）にわたる工程において、除去管
４４の寸法は最小必要限とするため、回転軸支持軸は取
付性を配慮して突出部の径はボイラ管４３の内径以内と
し、管軸方向の装置寸法からくる除去部寸法の制限を緩
和する。また、モータ１７等の他の突出部は加工部外に
配置し、取付裕度をもたせる。これらの部分は、先に保
持している取付台部１０３の案内管３７を介して装着す
る。その際、同図（Ｃ）に示すように、インナチャック
１及び締付けピン２からなる切削送り反力受け機構部１
０５をも対象管下部４６に同時に挿入する。挿入した切
削送り反力受け機構部１０５は、図６に示す状態で挿入
されているが、その構造は、インナチャック１の中心孔
の下端部内面に下方へ拡径するテーパ孔を加工し、締付
ピン３７の下端に下方へ拡径するテーパ部を加工を施す
とともに、インナチャック下端の大径筒状テーパ部を円
周方向にスリットで４等分割し、対象管下部４６内に挿
入後、締付けピン２を上方へ締め上げることによってイ
ンナチャック１の先端部を締付けピン２のテーパ効果で
外向き半径方向へ拡径することで対象管下部４６の内部
に拡管力で固定される。この、インナチャック１の下端
部に等間隔で加工された複数の半径方向かつ軸方向スリ
ットは、拡着部に軸方向の力に対して摩擦抵抗を大きく
するために施してある。このようにして、対象管下部４
６に取り付けられた開先加工装置１０６は、図５（Ｄ）
に示すようにインナチャック１の上端部に嵌着突設され
た水平環状ハンドル１６を操作して送り機構部１０２を
介して片刃バイト３，平面バイト４を回転，移動させて
開先を加工するのである。

【００１０】次に、本発明装置の構造を詳細に説明す
る。まず、図１〜図２に示すように本発明は管端面の開
先加工を行う装置で、その動力源として小型かつ高トル
クの竪軸電動モータ１７を使用し、その駆動力をモータ
軸に取り付けた駆動歯車１８をもって中間軸軸受２１で
軸支された中間伝動軸１９と中間伝動歯車２０からなる
中間伝達部を介して、バイト駆動軸７へ動力を伝達す
る。バイト駆動軸７は、中空軸として形成され、その中
心孔にインナチャック１の胴部を基軸として上下１対の
軸受１０，内面カラー８及び外面カラー９を配して独立
させ、バイト駆動軸７の外面は上下１対の軸受１１をも
って中央ケース１４から分離独立させることにより単独
回転が可能な構成とし、伝達動力によって下部に止めね
じ２５で取り付けた片刃バイト３及び又は平面バイト４
をインナチャック１の軸心を中心に回転させて加工す
る。この動力機構部１０１を外部的に保持するために回
転系には中央ケース１４、これと一体とした上部ケース
２２及びその下方に取り付けた下部ケース２３を取り付
ける。

【００１１】中央ケース１４の上方には、回転系を含む
駆動部をねじ機構にて昇降できる送り機構部１０２を配
設し、切削時の送りを行わせる。送り機構部１０２は、
回転系に対しては水平の押さえ板１２をもって仕切り、
異形竪筒状送りめねじ１５とインナチャック１の胴部外
周に施工されたおねじとで送りを行う機構とし、中央ケ
ース１４の上端に取り付けた送りねじケース１３とのす
べりをもって送りめねじ１５に取り付けた送りハンドル
１６を回すことで機構全体が回転せずに昇降飲みを行う
ようにする。この送りが開先加工時に反力を発生するた
めに、インナチャック１の下端部と、その中心孔に挿入
された締付けピン２とで加工対象管内面に固着させてこ
れを受ける。そのための機構としては、インナチャック
１の中心孔の下端部に下方へ拡開する先拡がりのテーパ
を施し、それに複数の等間隔の放射面方向のスリットで
同数の扇形断面部に分割させ、中心孔に内装された締付
けピン２の下端部を同一勾配のテーパとして形成し、締
付けピン２を押さえブッシュ５を介して締付けナット６
をもって締め上げることによってインナチャック１の下
端分割部を拡げ、対象管内面に拡管力をもって固着させ
て反力受けとする。また、開先加工中、回転切削時に生
ずる切削反力は、駆動機構部１０１に垂設した倣い筒２
４によって支持させるために、あらかじめ加工対象管下
部４６に取り付けた取付台部１０３に立設された案内筒
３７に倣い筒２４を装着することでも可能とする。

【００１２】この取付台部１０３は、図２に示すよう
に、前後１対をなすＶブロック型固定爪２６と可動爪２
７とを固定前板３２，送りねじ付後板３３，側板３９，
４０，底板３１，天板３０からなる前後方向に長い直立
立方体箱の左右側板の内面に突設された前後方向の左右
１対のスライドレール２９による案内及びバイス駆動軸
軸端支持部材２８と、バイス駆動軸３４のおねじによっ
てそれに止めねじ３６によって固着されたノブ３５を介
して回し締めする可動爪２７と、固定前板３２に取り付
けた固定爪２６とで加工対象管４５，４６にそれぞれ固
定させる。

【００１３】ここで、前記実施例の説明において、不十
分な点を補足するために若干下記のとおり追記する。 （１）本装置は、電動によってバイトを回転させ、手動
によって送りを与えて管の円周開先を加工を行う。バイ
トは２種あり、片刃バイトでは開先面を加工し、平面バ
イトでは合わせ面を加工するため両バイトを同時に使う
場合と、それぞれのバイトを単独に使う場合とがある。
本装置は現場で使用する関係上、ハンディなところに大
きなメリットがあり、装置を取り付けて加工できるスペ
ースが幅で約５０ｍｍと大きな制約があるため、送りを
自動にするのは困難であるから送りを手動としている。
しかし、スペースによる制約がない現場では、送りも電
動式にすることができる。 （２）本発明装置を一方の被加工管に固定させて本機構
を機能させるために、送りねじケース１３と押え板１２
で包囲された送りねじ１５の下部は送り回転を装置本体
に伝えない面すべりとしている。 （３）送り反力は、回転軸方向へ働き、これをインナチ
ャック１と締付けピン２で受ける。切削反力は、この軸
を中心に周方向にバイトと被加工管の加工点から装置全
体への回転力として作用する。これを加工対象管に固定
爪２６と可動爪２７で回転及び軸方向に固定された取付
台部１０３の案内筒３７と、駆動機構部１０１に取り付
けた倣い筒２４の挿入精度で被加工管への固定力として
受ける。 （４）インナチャック１，締付けピン２は、反力受けと
回転軸出しが主機能であり、バイト駆動軸とは切り離し
た構造となっている。 （５）インナチャックの固定位置は手動送りの微調整に
よって行う。インナチャックの主機能は上記のように、
反力受け及び回転軸心出しが主機能であり、重量支持及
び回転支持は従機能である。本装置の本体重量は、試作
品では３．５ｋｇであるので、単体であれば、強度的に
も十分であり、水平加工も可能である。 （６）取付台部１０３は、図２に示すように、加工対象
管の外径に側板で固定された固定爪と、一方に配置した
移動爪とを送りねじ及び前後１対のＶブロック等からな
るバイス機構で加工対象管に固定させ、あらかじめ設定
した外径からの軸心を割り出して、この軸心にバイト回
転軸が来るように取付台部１０３に取り付けた案内筒中
心軸と駆動機構部１０１に取り付けた倣い筒２４の中心
軸が一致するように配置する。これにより、案内筒３７
に倣い筒２４を挿入すれば、どの位置のボイラ管におい
ても加工軸心を出すことができ、また、送りに対する軸
心ならいができる。 （７）火力発電プラントの定検時にボイラチューブ群の
一部を切り取っての作業となるため、できるだけ切取り
長さを小さくする必要があるので、本装置の上下方向の
一部でも既存チューブの内径以下であれば、その空間を
セットスペースとして用いることができるから、本発明
によれば除去部寸法を小さくすることが可能となる。

【００１４】以上は、垂直固定管の取替え補修工法にお
ける対象管下部４６の上端部分に開先加工する場合につ
いて述べたが、対象管上部４５の下端部分，水平固定管
端部の開先加工においても、両コンポーネントの上下を
逆として本装置を取付け、また、水平方向の姿勢で本装
置を取付け、それぞれその対向する対象管の両管端の開
先加工を行うことができる。

【００１５】例えば、上向きの切削加工は次の要領で施
工する。すなわち、まず対象管上部４５に下部コンポー
ネントを固定し、しかるのちに上部コンポーネントを手
で支えつつ送り反力受け機構部を対象管上部４５内に挿
入すると同時に、案内筒３７内に倣い筒２４を挿入す
る。その状態で締めつけナット６を回転させてインナチ
ャック１を拡大させ、対象管上部４５内にインナチャッ
ク１を固定させる。これで装置の加工位置への配設は完
了するので、送りハンドル１６を回転させて片刃バイト
３，平面バイト４を上昇させることで切削加工を行うの
である。このような手段によれば、狭隘な作業現場にも
かかわらず、小型軽量かつ構造簡単かつ取扱容易な案内
及び倣い筒による両コンポーネントの連結手段を得るこ
とができる。

【００１６】

【発明の効果】このような本発明装置により、ボイラ管
の部分取替え補修工法が確立され、従来の手段では、実
現できなかった可搬性，装着性及び２軸支持手法による
加工の安全性の向上を図るとともに、寸法的制約を大幅
に解消することができることとなった。

【００１７】要するに本発明によれば、下方へ垂設され
た管の下端及び又は上方へ突設された管の上端にそれぞ
れ円周開先を加工する円周開先加工装置において、長方
形断面を有し、前後方向に延びる下部機枠の長手方向の
前部に配設され上下方向の小径〜大径の被加工管を締着
するバイスと、同下部機枠の後部上面に突設された下部
鉛直筒とを有する取付台と、前後方向に延びる上部機枠
の下面央部に下方へ突設され上記取付台の上記下部鉛直
筒に挿入され相対的に回動自在に嵌合する上部鉛直筒
と、同上部機枠の前部を貫通して鉛直方向に昇降可能に
支持された鉛直筒状体であって、その竪通し中心孔の下
端に下方へ拡開するテーパ孔が形成された大径部に等間
隔の複数の放射方向の鉛直中心面に沿ってカットされた
下方へ開口する複数の軸方向スリットを有するととも
に、同鉛直筒状体の上記大径部寄りの部位に片刃バイト
及び又は平面バイトを突設してなるインナチャック筒及
び同インナチャック筒の中心孔に挿通され下端に上記テ
ーパ孔に嵌合するテーパ体が突設されてなり昇降するこ
とにより上記インナチャック筒の下端大径部の外径を拡
縮する鉛直方向の締めつけピンと、同上部機枠の後端部
の上面に立設され同上部機枠に内蔵された動力伝達手段
を介して上記インナチャック筒を回転させる竪軸型モー
タを具えてなり前記取付台に対して嵌脱可能に形成され
た開先切削加工部とからなることにより、小型軽量かつ
可搬性を有しており、高所かつ狭隘なスペースにおける
管状部材の取扱い容易，安全かつ経済的な円周開先加工
装置を得るから、本発明は産業上極めて有益なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をボイラ管の管端加工に適用した１実施
例における組立状態を示す全体縦断面図である。

【図２】図１のII−II部である倣い機構保持部を示す矢
示水平断面図である。

【図３】図１の２面図であり、同図（Ａ），（Ｂ）はそ
れぞれその正面図，側面図である。

【図４】図１の本発明装置のボイラ管の部分折断除去手
順及び本発明装置の取付手順を示す工程図である。

【図５】図４（Ｃ）における本発明装置の各コンポーネ
ントの取付要領を示すＶ−Ｖ矢視側面図である。

【図６】図１の送り反力受け機構の断面図におけるイン
ナチャック及び締付けピンの拡縮作用を示し、同図
（Ａ），同図（Ｂ）はそれぞれそのインナチャック縮径
状態，拡径状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ インナチャック ２ 締付けピン ３ 片刃バイト ４ 平面バイト ５ 押さえブッシュ ６ 締め付けナット ７ バイト駆動軸 ８ 内面カラー ９ 外面カラー １０，１１ 軸受 １２ 押さえ板 １３ 送りねじケース １４ 中央ケース １５ 送りねじ １６ 送りハンドル １７ モータ １８ モータ駆動歯車 １９ 中間伝導軸 ２０ 中間伝導歯車 ２１ 中間軸軸受 ２２ 上部ケース ２３ 下部ケース ２４ 倣い筒 ２５ バイト止めねじ ２６ 固定爪 ２７ 可動爪 ２８ 軸端支持部材 ２９ スライドレール ３０ 天板 ３１ 底板 ３２ 固定前板 ３３ 送りねじ付後板 ３４ バイス駆動軸 ３５ ノブ ３６ 止めネジ ３７ 案内筒 ３８ ワッシャ ３９，４０ 側板 ４１ スリット ４２ カバー取付ねじ ４３ ボイラ管 ４４ 除去管 ４５ 対象管上部 ４６ 対象管下部 １０１ 駆動機構部 １０２ 送り機構部 １０３ 取付台部 １０４ 切削機構部 １０５ 送り反力受け機構部 １０６ 開先加工装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鴨 和彦 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 古賀 勝弘 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 内屋 久光 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 大野 淳 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下方へ垂設された管の下端及び又は上方
   へ突設された管の上端にそれぞれ円周開先を加工する円
   周開先加工装置において、長方形断面を有し、前後方向
   に延びる下部機枠の長手方向の前部に配設され上下方向
   の小径〜大径の被加工管を締着するバイスと、同下部機
   枠の後部上面に突設された下部鉛直筒とを有する取付台
   と、前後方向に延びる上部機枠の下面央部に下方へ突設
   され上記取付台の上記下部鉛直筒に挿入され相対的に回
   動自在に嵌合する上部鉛直筒と、同上部機枠の前部を貫
   通して鉛直方向に昇降可能に支持された鉛直筒状体であ
   って、その竪通し中心孔の下端に下方へ拡開するテーパ
   孔が形成された大径部に等間隔の複数の放射方向の鉛直
   中心面に沿ってカットされた下方へ開口する複数の軸方
   向スリットを有するとともに、同鉛直筒状体の上記大径
   部寄りの部位に片刃バイト及び又は平面バイトを突設し
   てなるインナチャック筒及び同インナチャック筒の中心
   孔に挿通され下端に上記テーパ孔に嵌合するテーパ体が
   突設されてなり昇降することにより上記インナチャック
   筒の下端大径部の外径を拡縮する鉛直方向の締めつけピ
   ンと、同上部機枠の後端部の上面に立設され同上部機枠
   に内蔵された動力伝達手段を介して上記インナチャック
   筒を回転させる竪軸型モータを具えてなり前記取付台に
   対して嵌脱可能に形成された開先切削加工部とからなる
   ことを特徴とする円周開先加工装置。