JPWO2013005283A1 - 管クランプ装置及び水圧試験機 - Google Patents

Abstract

電縫管の品質調査のための水圧試験機などに好適に使用される小型で構造簡易な管クランプ装置50を提供する。これを実現するために、上方に管支持体55を備えた昇降ベース52を、固定ベース51上に昇降可能に設ける。昇降ベース52の管支持体55を挟む位置にクランプ爪56を回動可能に取付ける。昇降ベース52内に、昇降ベース52から独立して昇降動作を行う爪駆動体58を設ける。昇降ベース52に対する相対下降により両側のクランプ爪56が閉止方向へ回動するように、爪駆動体58の両側部を両側のクランプ爪56とリンク59により連結する。昇降ベース52を昇降駆動する第1駆動機構53及び爪駆動体58を昇降駆動する第2駆動体54を共に固定ベース51に設ける。クランプ爪56の閉止動作に必要な爪駆動体58の下降ストロークが、管の移載に伴う昇降ベース52の上昇により一部負担されることにより、クランプ爪56を開閉するための爪駆動体58の下降ストロークが小さく抑制される。【選択図】 図13

Description

本発明は、電縫管の品質調査のための水圧試験機などに好適に使用される管クランプ装置、及びその管クランプ装置を使用した水圧試験機に関する。

電縫管の製造ラインでは、製造された電縫管の品質、特にシーム部と呼ばれる溶接部の品質を調査するために水圧試験が施される。ここにおける水圧試験は、製造された所定長の電縫管を、試験ラインの前後に配置されたヘッドストックとテールストックとの間に挟んで前後両端を密閉し、この状態でヘッドストックを介して電縫管内へ高圧水を注入することにより行われる。高圧水の圧力は保証強度の９０％程度に達し、溶接部の破壊、これによる管バーストが生じなかったものを機械的強度上の良品と判定する。

ヘッドストックとテールストックの区別については、一般に管端密閉及び高圧水の注入排出を行うのがヘッドストック、管端密閉及び管内空気の排出を行うのがテールストックと呼ばれている。両ストックは、試験管の長さ変更に対応するため、両ストックへの管端部の挿入密閉のために、試験ラインの前後方向に移動可能とされており、最近では管端密閉及び高圧水の注入排出を行うヘッドストックを固定し、管端密閉及び管内空気の排出を行うテールストックのみを移動可能としたものも見受けられる。

このような電縫管用水圧試験機においては、管端密閉及び高圧水の注入排出を行うヘッドストックと管端密閉及び管内空気の排出を行うテールストックとの間に固定された試験管内に注入される高圧水の反力に耐える固定強度が両ストックに求められる。この観点から、両ストックをメインフレーム上に強固に設置した設置式水圧試験機、両ストックをメインフレーム内に埋め込んだ埋設式水圧試験機、両ストックをテンションビームで連結した連結式水圧試験機などが提案されている。

これらの水圧試験機には一長一短があり、設置式では両ストック間が上側及び両側に開放しているので試験管の出し入れが容易という長所がある反面、両ストックがメインフレーム上で片持ち支持となるため、メインフレームを含めた構造部分が大掛かりとなり、装置規模及び装置重量が嵩む短所がある。また埋設式では、メインフレームの小型軽量化が可能であるが、開放部が上側に限られるため試験管の出し入れについての制約が大きい。一方、連結式ではテンションロッドで反力を効果的に受けることができ、装置規模及び装置重量の大幅低減が可能であり、しかも両ストック間の上側及び両側が開放するために側方からの試験管の出し入れが可能となり、その出し入れのための管搬送装置が簡略化されるという利点もある。

しかしながら、その連結式にあっても、両ストック間の試験ラインに対して試験管の搬入・搬出を行う管搬送装置と、両ストック間の試験ラインに試験管を固定する管クランプ装置との間の管移載機構の複雑化が避けられない。すなわち、管搬送装置により両ストック間の試験ラインに側方から試験管を搬入するとき、管クランプ装置の管支持部は試験管との干渉回避のために試験ライン内の定位置より十分に下へ位置していなければならず、搬入後に管支持部が上昇して試験管を試験ラインまで上昇させる必要があるのである。その結果、管支持部の昇降ストロークが大きくなり、これによる管クランプ装置の大型化が問題になる。

加えて、その管クランプ装置においては、両側のクランプ爪を両側へ全開しておかないと、クランプ爪が障害となって管搬入が困難となる。ここで、その管クランプ装置としては、昇降動作を利用してクランプ爪を開閉するものが、構造が簡単で好ましいが（特許文献１）、そのような管クランプ装置の場合、両側のクランプ爪が全開状態だと、クランプ爪を開閉させるための昇降ストロークも大きくなり、この点からも管クランプ装置の大型化が避けられない。

特開２００１−８８９２４号公報

本発明の目的は、昇降動作による管の移載を可能にし、しかも、その昇降動作を利用して両側のクランプ爪を開閉する構造であるにもかかわらず、昇降動作による装置高の増大を可及的に小さく抑制できる小型で構造が簡単な管クランプ装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、そのような小型で構造が簡単な管クランプ装置を使用した小型で構造が簡単な水圧試験機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の管クランプ装置は、管処理ラインに設置された固定ベースと、固定ベース上に昇降可能に設けられ、上方に管を支持してセンタリングする管支持体を備えた昇降ベースと、昇降ベースを昇降駆動するべく固定ベースに取付けられた第１駆動機構と、前記管支持体上に支持された管をクランプするべく昇降ベースの管支持体を挟む位置に回動可能に取付けられた両側一対のクランプ爪と、前記昇降ベースから独立して昇降するように当該昇降ベース内に設けられ、前記昇降ベースに対する相対下降により昇降ベース両側のクランプ爪を閉止方向へ回動させるべく両側部が両側のクランプ爪とリンクにより連結された昇降式の爪駆動体と、前記爪駆動体を昇降駆動するべく固定ベースに取付けられた第２駆動機構とを具備している。

本発明の管クランプ装置においては、固定ベース上の昇降ベースに取付けられた管支持体の昇降により管の移載を行うことができる。すなわち、第１駆動機構による昇降ベースの駆動により、管支持体が下降した状態でその上方に管が搬入され、この状態で管支持体が上昇することにより、管を管支持体上に支持することができる。このとき、管支持体を上昇させるための昇降ベースの上昇により、昇降式の爪駆動体が、昇降ベースに対して相対下降する。これにより、昇降ベースの両側に取付けられた両側のクランプ爪が半開状態まで閉じる。この状態から爪駆動体が第２駆動機構により更に下降駆動されることにより、両側のクランプ爪は全閉状態へ向かい、管支持体上の管を管径に関係なく抱持固定する。

すなわち、管の移載のために必要な管支持体を含む昇降ベースの上昇を利用して、両側のクランプ爪が半開状態まで閉止され、その後、爪駆動体の下降により残りの閉止動作が実行されることにより、クランプ爪の閉止動作に必要な爪駆動体の下降ストロークの一部が、管の移載に伴う昇降ベースの上昇にて負担される。このため、クランプ爪を開閉するための爪駆動体の下降ストロークを小さく抑制することができる。

本発明の管クランプ装置においては、昇降ベースが下降限に位置し、爪駆動体が上昇限に位置する状態で両側のクランプ爪が全開し、その全開状態で両側のクランプ爪が、クランプ爪間の管支持体と同等レベルに位置する構成が好ましい。この構成により、クランプ爪が管支持体への管の授受の障害になる事態が回避される。その結果として、クランプ爪は待機状態では大きく開き、閉止時の回動動作が大きくなるが、これによる爪駆動体の下降ストロークの増大を小さく抑制できることは前述したとおりである。

すなわち、爪駆動体が上昇限に位置した状態で昇降ベースが下降限から上昇限へ駆動されることにより、昇降ベースに対して爪駆動体が相対下降して両側のクランプ爪を半開状態へ回転駆動する。そして、昇降ベースが下降限から上昇限へ駆動された状態で爪駆動体が上昇限から下降することにより、両側のクランプ爪が更に閉止して管支持体上の管を管径に関係なくクランプする。

また、本発明の水圧試験機は、製造された管を、管端密閉及び高圧水の注入排出を行うヘッドストックと管端密閉を行うテールストックとの間に挟んで管内へ高圧水を注入する水圧試験装置において、ヘッドストックとテールストックとの間の管支持機構として、本発明の管クランプ装置を両ストック間に縦列配置したものである。

本発明の水圧試験機においては、両ストック間に縦列配置される管クランプ装置が小型で構造簡易であるために、試験機自体も小型軽量で構造簡易となる。

特に、ヘッドストックとテールストックとの間の管支持ラインの両側が開放されるように両ストックの支持体同士をアッパービームとロワービームによって連結することにより、試験機の小型軽量化が一層推進される。両ストックの支持体同士をアッパービームとロワービームにて連結することにより、その開放された側方から管の授受が円滑に行われる。

具体的には、両ストック間の管支持ラインと交差すると共にその交差方向にスライドする横型の管支持ビームが、両ストック間の管クランプ装置と干渉しないように両ストック間の複数位置に配置されると共に、複数の管支持ビームによる管支持レベルが、管クランプ装置の管支持体による管支持レベルより上であり、前記管支持体が昇降ベースと共に下降限から上昇限へ移動することにより、管クランプ装置の管支持体による管支持レベルが複数の管支持ビームによる管支持レベルより上になる構成を採用する。これにより、両ストック間の管支持ラインに対して、開放された側方から管支持ビームにより管の授受が円滑に行われる。

ここにおける管支持ビームは、上方に管を支持してセンタリングする管支持体を長手方向（スライド方向）の少なくとも２位置に有する構成が好ましい。この構成により、両ストック間の管支持ラインの一方の外側に待機ラインを設定できると共に、他方の外側に残留水排出のためのドレンラインを設定でき、両ストック間の管支持ライン内で水圧試験を行う間に、待機ラインへの管の搬入、及びドレンラインでの管内残留水の排出を同時並行的に行うことができる。

ヘッドストック及びテールストックは、管端部の挿入固定のため及び管長変更への対応のために、通常は共に管支持ラインの前後方向に移動可能とされているが、高圧水の注入及び排出を行うヘッドストックを固定とし、テールストックのみを前後方向に移動可能とする構成が好ましい。この構成により、ヘッドストックに付随する高圧配管、低圧配管などの配管類が固定され、高圧水の漏れなどの危険性が低減される。

この場合、テールストックは、両ストック間の管支持ラインの側方で待機する管のテールストック側の管端検出機構を有し、検出した管端位置に対応する移動位置へ予め誘導される構成が好ましい。これにより、管長変更への対応作業が迅速に実行され、試験に要する時間の短縮が可能となる。

また、両ストック間における管クランプ装置の配置形態としては、ヘッドストックの後方に管クランプ装置を固定設置すると共に、テールストックの前方に管クランプ装置をテールストックと共に移動可能に設け、ヘッドストック側の固定管クランプ装置とテールストック側の可動管クランプ装置との間に１又は複数の管クランプ装置を配置するのが合理的である。

このような配置形態を採用する場合、ヘッドストック側の固定管クランプ装置とテールストック側の可動管クランプ装置との間に配置された１又は複数の管クランプ装置のうち、テールストック側の少なくとも一つの管クランプ装置を、テールストック側の移動部の前進を阻害しない退避位置へ傾倒可能な構成とするのが好ましい。すなわち、テールストックのみを前後方向に移動可能とした場合、テールストックの移動のみで管長変更に対応するために、その移動ストロークが必然的に大きくなる。その一方で、長い管長のものも確実に固定するために、ヘッドストック側の固定管クランプ装置とテールストック側の可動管クランプ装置との間に１又は複数の管クランプ装置を配置することが不可欠となる。これらの結果、ヘッドストック側の固定管クランプ装置とテールストック側の可動管クランプ装置との間に配置された管クランプ装置が、テールストック側の可動部の前進を阻害する懸念が生じる。しかるに、ヘッドストック側の固定管クランプ装置とテールストック側の可動管クランプ装置との間に配置された１又は複数の管クランプ装置のうち、テールストック側の少なくとも一つの管クランプ装置を、テールストック側の可動部の前進を阻害しない退避位置へ傾倒可能な構成としておけば、長い管も確実に固定しつつ、大きな管長変更にも対応できることになる。

本発明の管クランプ装置は、クランプ爪の閉止動作に必要な爪駆動体の下降ストロークを、管の移載に伴う昇降ベースの上昇が一部負担するため、クランプ爪を開閉するための爪駆動体の下降ストロークを小さく抑制することができる。これにより、管クランプ装置の高さを抑制することができる。クランプ爪を両側へ大きく開くことにより、管支持体に対する管の授受を容易ならしめ、昇降ベースの上昇ストロークを抑制することができ、これも管クランプ装置の高さ抑制に寄与する。また、クランプ爪を両側へ大きく開いても、閉止動作に伴う爪駆動体の下降ストロークを小さく抑制でき、管クランプ装置の大型化を回避できることは前述したとおりである。

本発明の水圧試験機は、このような小型で構造簡易な管クランプ装置を、ヘッドストックとテールストックとの間の管支持機構として両ストック間に縦列配置したことにより、小型軽量で構造簡易となる。

本発明の一実施形態を示す水圧試験機の斜視図である。 同水圧試験機の別角度からの斜視図である。 図３は同水圧試験機の模式３面図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は図ａ中のＡ−Ａ線断面矢示図である。 同水圧試験機のヘッドストック近傍の斜視図である。 同水圧試験機のテールストック近傍の斜視図である。 同水圧試験機に使用されている管クランプ装置の正面側からの斜視図である。 同管クランプ装置の背面側からの斜視図である。 同管クランプ装置の内部構造を示す背面側からの斜視図である。 同管クランプ装置の動作状態（大径管に対するクランプ状態）を示す正面側からの斜視図である。 同管クランプ装置の動作状態（大径管に対するクランプ状態）を示す背面側からの斜視図である。 同管クランプ装置の別の動作状態（小径管に対するクランプ状態）を示す正面側からの斜視図である。 同管クランプ装置の別の動作状態（小径管に対するクランプ状態）を示す背面側からの斜視図である。 同管クランプ装置の内部構造を別の動作状態（全閉状態）について示す背面側からの斜視図である。 同管クランプ装置の正面図である。 同管クランプ装置の背面図である。 同管クランプ装置の平面図である。 同管クランプ装置の底面図である。 同管クランプ装置の右側面図である。 同管クランプ装置の左側面図である。 同管クランプ装置の正面図で、補強プレートを外した状態を示す。 同管クランプ装置の背面図で、補強プレートを外した状態を示す。 同管クランプ装置の正面図で、動作状態（クランプ状態）を示す。 同管クランプ装置の背面図で、動作状態（クランプ状態）を示す。 同管クランプ装置の動作を示す模式正面図で、全開状態を示す。 同管クランプ装置の動作を示す模式正面図で、半開状態を示す。 同管クランプ装置の動作を示す模式正面図で、大径管に対するクランプ状態を示す。 同管クランプ装置の動作を示す模式正面図で、小径管に対するクランプ状態を示す。

以下に本発明の実施形態を説明する。本実施形態の管クランプ装置は、電縫管製造ラインにおいて製造される電縫管の水圧試験機に使用される。

電縫管の水圧試験機は、図１，２の斜視図、及び図３の模式３面図に示すように、水圧試験を受ける電縫管１０（以下、試験管１０という）がセットされる管支持ラインの一端側に配置されたヘッドストックユニット２０と、同管支持ラインの他端側に配置されたテールストックユニット３０とを備えており、両ユニット２０，３０の間に試験管１０を挟んで管内へ高圧水を注入することにより、試験管１０の溶接部（シーム部）の品質等をチェックする。

ヘッドストックユニット２０は、図１〜３及び図４に示すように、試験管１０の一方の管端部が挿入されてその管端部を密閉するヘッドストック本体２１とその支持体２２とからなり、両者は一体化された状態で電縫管製造工場内の定位置に固定設置されている。このヘッドストックユニット２０は、試験管１０に対する高圧水の供給及び排出のために、その近傍に配置された低圧水供給タンク２３、高圧水給排機構２４、高圧配管や低圧配管といった配管類２６などと組み合わされている。図１及び図２並びに図４中の２５は、低圧水供給タンク２３、高圧水給排機構２４などと共にヘッドストックユニット２０の近傍に設けられたコントロールルームである。

一方、テールストックユニット３０は、図１〜３及び図５に示すように、管支持ラインの長手方向に進退可能なテールストック本体３１と、その押圧装置３２と、これらの支持体３３とを有している。そして、ヘッドストックユニット２０におけるブロック状の支持体２２と、テールストックユニット３０におけるブロック状の支持体３３とは、支持体２２，３３間の両側が全面的に開放するように、両側２本の水平なアッパービーム４０Ａ，４０Ａと、同じく両側２本の水平なロワービーム４０Ｂ，４０Ｂとにより強固に連結されている。

テールストックユニット３０におけるテールストック押圧装置３２は、試験管１０の管長変更に対応するために、後方の支持体３３から分離されると共に、両側のロワービーム４０Ｂ，４０Ｂに沿って移動可能に設けられた走行ベース３４上に載置されることにより、テールストック本体３１と共に管支持ラインに沿って前後進する。そして、アッパービーム４０Ａ及びロワービーム４０Ｂの後半部分に所定間隔で設けられた係合孔４１にロックピン４２を貫通させることにより、テールストック本体３１及びテールストック押圧装置３２は所望位置に固定される。

ヘッドストックユニット２０とテールストックユニット３０との間の管支持ラインには、図１〜３及び図５に示すように、その管支持のために複数の管クランプ装置５０が所定間隔で縦列配置されている。また、それらの管クランプ装置５０上に対して試験管１０の搬入・搬出を行う管搬送装置としての複数の横型でスライド式の管支持ビーム６０が、複数の管クランプ装置５０と干渉しないように縦列配置されている。

管クランプ装置５０は、ここではヘッドストックユニット２０とテールストックユニット３０との間の３箇所に配置されており、ヘッドストック側の管クランプ装置５０は両側のロワービーム４０Ｂ，４０Ｂ上に固定設置されている。テールストック側の管クランプ装置５０は、テールストックユニット３０における走行可動部の走行ベース３４上に、これらの前方に位置して搭載されている。中間の管クランプ装置５０は、両側のロワービーム４０Ｂ，４０Ｂ間に設置され、テールストックユニット３０における走行可動部の前進を妨害しないように前方への傾動回避が可能とされている。

また、管搬送装置としての管支持ビーム６０は、ここではヘッドストックユニット２０とテールストックユニット３０との間の２箇所に配置されている。ヘッドストック側の管支持ビーム６０は、ヘッドストックユニット２０の近傍に配置されている。テールストック側の管支持ビーム６０は、テールストックユニット３０における走行可動部の走行ベース３４上に、走行可動部とその前方の管クランプ装置５０との間に位置して搭載されている。

個々の管クランプ装置５０は、図６〜１３の斜視図及び図１４〜２３の６面図に示すように、ヘッドストックユニット２０とテールストックユニット３０との間の管支持ライン内の所定箇所に配置された固定ベース５１と、固定ベース５１上に昇降可能に配置された昇降ベース５２とを備えている。固定ベース５１は、支持部材を兼ねる前後の補強プレート５１′，５１′間に挟まれており、ヘッドストック側の管クランプ装置５０については、図示のとおり、補強プレート５１′，５１′の一方を支持体として、両側のロワービーム４０Ｂ，４０Ｂ間に架設されている。中間の管クランプ装置５０は、両側のロワービーム４０Ｂ，４０Ｂ間に前方へ退避可能に配置されている。テールストック側の管クランプ装置５０については、テールストックユニット３０における走行可動部の走行ベース３４上に設けられている（図５参照）。

すなわち、ヘッドストック側の管クランプ装置５０、中間の管クランプ装置５０及びテールストック側の管クランプ装置５０は、両側のロワービーム４０Ｂ，４０Ｂ間に配置される本体部については同じ構成を採用しており、支持形態に若干の相違があるだけである。図６〜１３の斜視図及び図１４〜２３の６面図は、ヘッドストック側の管クランプ装置５０を示しているので、ヘッドストック側の管クランプ装置５０を例にとって、その詳細構成を説明する。

管クランプ装置５０の固定ベース５１は、正面視でＵ字状のフレームである。その両側部には、垂直な第１シリンダ５３，５３が両側のロワービーム４０Ｂ，４０Ｂの内側に位置して設けられている。第１シリンダ５３，５３は、固定ベース５１上の昇降ベース５２を駆動する第１駆動機構である。第１シリンダ５３，５３に挟まれた固定ベース５１の中間部には、後述する昇降ベース５２内の爪駆動体５８を昇降駆動する第２駆動機構としての第２シリンダ５４が、垂直に取付けられている。

昇降ベース５２は、前後２枚の面板５２′，５２′を所定の間隔をあけて連結した正面視でＴ字状のフレームである。昇降ベース５２の上部を除く部分は、固定ベース５１における両側の第１シリンダ５３，５３の間に位置している。また、上部は両側の第１シリンダ５３，５３上に張り出し、第１シリンダ５３，５３の頂部と連結されている。これにより、この昇降ベース５２は両側の第１シリンダ５３，５３により昇降駆動される。

昇降ベース５２の上面中央部には、試験管１０の支持及びセンタリングを行う管支持体５５が取付けられている。管支持体５５の上面は、試験管１０のセンタリングのために上面がＶ字状に形成されている。昇降ベース５２の両側の張り出し部には、両側一対の回動式のクランプ爪５６，５６が取付けられている。クランプ爪５６，５６は、外側へ凸の「く」の字に形成されており、昇降ベース５２の両側の張り出し部における前後２枚の面板５２′，５２′間に架設された管支持ラインに平行な支持軸５７，５７により、基部を支点として回動自在に支持されている。これにより、両側のクランプ爪５６，５６は、管支持ラインに直角な垂直面内で開閉可能である。

昇降ベース５２の中央部内には、クランプ爪５６，５６を開閉駆動するための爪駆動体５８が、前後２枚の面板５２′，５２′間を自在に昇降するように、昇降ベース５２から独立して設けられている。爪駆動体５８は、両側部が両側のクランプ爪５６，５６に対し、各基部の回動中心部より内側においてリンク５９，５９により連結されており、当該駆動体の下方に位置して昇降ベース５２の中央部に取付けられた第２駆動機構としての第２シリンダ５４により昇降駆動される。

そして、昇降ベース５２が下降限にあり、爪駆動体５８が上昇限にある状態が、クランプ爪５６，５６が両側へ全開した状態である。図６〜８及び図１４〜２１は、この全開状態を示している（図２４参照）。この状態から、昇降ベース５２が上昇すると、昇降ベース５２に対して爪駆動体５８が相対的に下降することになり、これにより、両側のクランプ爪５６，５６が閉止方向へ回動する。これが半開状態である（図２５参照）。そして、この状態から爪駆動体５８が下降駆動されると、両側のクランプ爪５６，５６は更に閉止方向へ回動し、全閉状態（クランプ）へ移行する。図９〜１３及び図２２，２３は、このクランプ状態を示している（図２６参照）

両側のロワービーム４０Ｂ，４０Ｂ間に配置された中間の管クランプ装置５０は、両側のクランプ爪５６，５６を全閉状態とすることにより、両側のロワービーム４０Ｂ，４０Ｂと干渉することなく前方へ傾倒可能となる。

管クランプ装置５０の管支持体５５上に対して試験管１０の搬入・搬出を行う個々の管支持ビーム６０は、図３（ｃ）及び図５に詳示されるように、両ストック間の管支持ラインに直角な水平ビームであり、両側のロワービーム４０Ｂ，４０Ｂに跨がって設けられたガイド６１により、管支持ラインに直角な水平方向に往復移動自在に支持されている。

この管支持ビーム６０は、ガイド６１とほぼ同じ長さであり、一端部上及び他端部上に管支持体６２ａ，６２ｂを有している。管支持体６２ａ，６２ｂの上面は、昇降ベース５２における管支持体５５の上面と同様に、試験管１０の支持及びセンタリングのためにＶ字状に形成されている。そして、ガイド６１に近接して配置された駆動機構６３により、管支持ラインに直角な水平方向に往復駆動される。具体的には、一方の管支持体６２ａが両ストック間の管試験のための管支持ライン一方の側方に設定された管待機ラインＬ１と、管支持ラインとの間を往復移動し、他方の管支持体６２ｂが両ストック間の管試験のための管支持ラインと、管支持ラインの他方の側方に設定されたドレンラインＬ２との間を往復移動する（図３参照）。

ドレンラインＬ２には、試験管１０を管支持ラインに沿って支持するために、複数の管支持装置７０（図４参照）が、管支持ラインに沿って所定間隔で配置されている。ドレンラインＬ２における複数の管支持装置７０は昇降式であり、下降限では複数の管支持ビーム６０による管支持レベルより下に位置し、上昇限では試験管１０の移載のために、複数の管支持ビーム６０による管支持レベルより上に位置すると共に、試験管１０内の残留水の排出促進のために、当該試験管１０をヘッドストック側からテールストック側へ下降傾斜させる。

管支持ビーム６０の管支持体６２ａ，６２ｂによる管支持レベルは又、昇降ベース５２が下限位置にあるときの管支持体５５による管支持レベルより上であり、且つ、その昇降ベース５２のクランプ爪５６，５６が両側へ全開したとき、すなわち昇降ベース５２が下降限にあり、爪駆動体５８が上昇限にあるときのクランプ爪５６，５６の上端レベルより上である。そして、昇降ベース５２が上限位置へ移動したときの管支持体５２による管支持レベルは、管支持ビーム６０の管支持体６２ａ，６２ｂによる管支持レベルより上になる。ちなみに、昇降ベース５２が下限位置にあるときの管支持体５５による管支持レベルと、その昇降ベース５２のクランプ爪５６，５６が両側へ全開したとき、すなわち昇降ベース５２が下降限にあり、爪駆動体５８が上昇限にあるときのクランプ爪５６，５６の上端レベルとは同等である。

テールストックユニット３０における走行可動部（テールストック本体３１及びテールストック押圧装置３２）は、図３（ａ）に示すように、管待機ラインＬ１の側に管端センサ３６，３６を備えている。管端センサ３６，３６は、可動部の前部側面にライン方向に所定の間隔をあけて取付けられており、待機ラインＬ１に搬入された試験管１０のテールストック側の管端が、管端センサ３６，３６の間に位置するように走行可動部が駆動される。これにより、テールストックユニット３０における走行可動部は、管待機ラインＬ１に搬入された試験管１０の全長に適した位置に事前に誘導される。

この状態では、両ストック間の距離が、管待機ラインＬ１に搬入された試験管１０の全長より若干大きくなり、両ストック間の管支持ラインへの試験管１０の搬入が可能になると共に、この状態からテールストック本体３１が前方へ押圧されることにより、試験管１０の両端部に両ストックが嵌合し、両端部が密閉される。

次に、上述した本実施形態の管クランプ装置、並びにこれを用いた水圧試験機の動作及び機能について説明する。

第１段階として、複数の管支持ビーム６０が、一方の管支持体６２ａが管支持ラインの一方の側方に設定された管待機ラインＬ１に位置し、他方の管支持体６２ｂが両ストック間の管試験のための管支持ラインに位置する第１ポジションに駆動される〔図３（ｃ）参照〕。そして、管待機ラインＬ１に位置する複数の一方の管支持体６２ａ上に試験管１０が搬入される。このとき、複数の管クランプ装置５０では、図２４に示すように、昇降ベース５２が下降限にあり、爪駆動体５８が上昇限にある。すなわち、クランプ爪５６，５６は全開状態である。また、ドレンラインＬ２にある複数の管支持装置７０は下降限にある。

第２段階として、管待機ラインＬ１に搬入された試験管１０のテールストック側の管端が、管端センサ３６，３６の間に位置するように、テールストックユニット３０における走行可動部が駆動される〔図３（ａ）参照〕。すなわち、テールストックユニット３０における走行可動部が、管待機ラインに搬入された試験管１０の全長に適した位置に事前に誘導され固定される。この状態で、複数の管支持ビーム６０が、一方の管支持体６２ａが両ストック間の管試験のための管支持ラインに位置し、他方の管支持体６２ｂが管支持ラインの他方の側方に設定されたドレンラインＬ２に位置する第２ポジションに同期駆動される〔図３（ｃ）参照〕。これにより、複数の一方の管支持体６２ａ上に載置された試験管１０が、両ストック間の管試験のための管支持ラインに搬入される。

第３段階として、図２５に示すように、複数の管クランプ装置５０における各昇降ベース５２が、第１駆動機構である第１シリンダ５３，５３により下降限から上昇限へ駆動される。これにより、両ストック間の管支持ラインに搬入された試験管１０が、複数の管支持ビーム６０における一方の管支持体６２ａ上から、複数の管クランプ装置５０における各管支持体５５上へ移載される。同時に、複数の管クランプ装置５０における両側のクランプ爪５６，５６は全開状態から半開状態へ回動する。

第４段階として、図２６に示すように、複数の管クランプ装置５０における各爪駆動体５８が、第２駆動機構としての第２シリンダ５４により上昇限から下降限へ向けて下降駆動される。これにより、複数の管クランプ装置５０における両側のクランプ爪５６，５６は全閉状態へ向かい、管支持ラインに搬入された試験管１０を、全閉状態へ向かう途中に、第２シリンダ５４の動作圧に対応する所定圧力で把持して当該支持ラインに固定する。複数の管支持ビーム６０は元の位置（第１ポジション）にもどり、一方の管支持体６２ａ上に次の試験管１０が載置される。

第５段階として、テールストックユニット３０の走行可動部におけるテールストック押圧装置３２が作動し、テールストック本体３２を押し出す。これにより、両ストック間の管支持ラインに搬入された試験管１０の一方の管端部がヘッドストックユニット２０におけるヘッドストック本体２１内へ押し込まれると共に、試験管１０の他方の管端部がテールストックユニット３０におけるテールストック本体３１内へ押し込まれる。これにより、試験管１０の両管端が両ストックにより密閉される。

そして第６段階として、先ずヘッドストックユニット２０の近傍に配置された低圧水供給タンク２３からヘッドストックユニット２０におけるヘッドストック本体２１を通して試験管１０内へ低圧水が満杯状態まで一気に注入される。次いで、高圧水給排機構２４の操作によりヘッドストック本体２１を通して試験管１０内へ高圧水が注入される。低圧水の注入に伴う管内空気の排出は、テールストックユニット３０におけるテールストック本体３１を通して行われる。試験管１０内が低圧水で満たされると、テールストック本体３１内の排気弁が開状態から閉状態へ切り替えられる。

試験管１０内への高圧水の注入により試験管１０は半径方向に膨張するが，この膨張は複数の管クランプ装置５０における両側のクランプ爪５６，５６が、爪駆動体５８の下降による閉止力に抗して開放方向へ回動することにより吸収される。

第７段階として、高圧水給排機構２４の操作により、試験管１０内の高圧水がヘッドストックユニット２０におけるヘッドストック本体２１を通して管外へ排出され回収される。引き続き、テールストックユニット３０の走行可動部におけるテールストック押圧装置３２が逆方向に作動し、テールストック本体３２が元の位置へ後退する。これにより、試験管１０の一方の管端部がヘッドストックユニット２０におけるヘッドストック本体２１から抜け出ると共に、試験管１０の他方の管端部がテールストックユニット３０におけるテールストック本体３１から抜け出る。

第８段階として、複数の管クランプ装置５０における各爪駆動体５８が、第２駆動機構としての第２シリンダ５４により上昇限へ駆動される。これにより、両側のクランプ爪５６，５６は半開状態にもどり、試験管１０を拘束から開放する。引き続き、複数の管クランプ装置５０における昇降ベース５２が下降限へもどる。これにより、複数の管クランプ装置５０における両側のクランプ爪５６，５６が全開状態に戻ると共に，高圧水試験を終えた試験管１０が、複数の管クランプ装置５０における各管支持体５５上から、複数の管支持ビーム６０における他方の管支持体６２ｂ上に移載される。

第９段階として、複数の管支持ビーム６０が、一方の管支持体６２ａが両ストック間の管試験のための管支持ラインに位置し、他方の管支持体６２ｂが、管支持ラインの他方の側方に設定されたドレンラインに位置する第２ポジションへ同期駆動される。これにより、試験を終えた試験管１０が、両ストック間の管支持ラインから側方のドレンラインＬ２へ排出されると共に、一方の管支持体６２ａ上に載置された次の試験管１０が、両ストック間の管支持ラインに搬入される。

両ストック間の管支持ラインに搬入された試験管１０は、上記と同様にして高圧水試験を受ける。ドレンラインＬ２では、複数の管支持装置７０が下降限から上昇限へ駆動される。これにより、ドレンラインＬ２に排出された試験後の試験管１０は、複数の管支持ビーム６０における他方の管支持体６２ｂ上から複数の管支持装置７０上へ移載され、ヘッドストック側からテールストック側へ下降傾斜した状態に支持される。これにより、管内の残留水が排出除去され、しかる後に、その試験管１０がドレンラインＬ２の外へ搬出される。

複数の管クランプ装置５０における各管支持体５５上への管移載、及び複数の管支持装置７０上への管移載が終わると、複数の管支持ビーム６０は、次の試験管１０を受け取るために再び元の位置にもどる。

これを繰り返すことにより、試験管１０の高圧水試験が連続的に行われる。両ストック間の管支持ラインに試験管１０を固定する複数の管クランプ装置５０は、クランプ爪５６，５６の閉止動作に必要な爪駆動体５８の下降ストロークを、試験管１０の移載に伴う昇降ベース５２の上昇が一部負担するため、クランプ爪５６，５６を開閉するための爪駆動体５８の下降ストロークを小さく抑制することができる。これにより、管クランプ装置５０の高さが低く抑制される。

また、管クランプ装置５０における昇降ベース５２の上昇と爪駆動体５８の下降との組合せにより、クランプ爪５６，５６を両側へ大きく開くことができる。これにより、管クランプ装置５０における管支持体５５に対する試験管１０の授受が容易となり、また、昇降ベース５２の上昇ストロークが抑制されることからも、管クランプ装置５０の高さが抑制される。このとき、クランプ爪５６，５６が両側へ大きく開いても、閉止動作に伴う爪駆動体５８の下降ストロークが小さく抑制されるために、管クランプ装置５０の大型化が回避されることは前述したとおりである。

本実施形態の水圧試験機は、これに使用される本実施形態の管クランプ装置５０が小型で構造簡易なため、水圧試験機自体も小型軽量で構造簡易となる。

１０ 試験管
２０ ヘッドストックユニット
２１ ヘッドストック本体
２２ ヘッドストック支持体
２３ 低圧水供給タンク
２４ 高圧水給排機構
２５ 配管類
３０ テールストックユニット
３１ テールストック本体
３２ テールストック押圧装置
３３ テールストック支持体
３４ 走行ベース
３６ 管端センサ
４０Ａ アッパービーム
４０Ｂ ロワービーム
４１ 係合孔
４２ ロックピン
５０ 管クランプ装置
５１ 固定ベース
５１′ 補強プレート
５２ 昇降ベース
５２′ 面板
５３ 第１シリンダ（第１駆動機構）
５４ 第２シリンダ（第２駆動機構）
５５ 管支持体
５６ クランプ爪
５７ 支持軸
５８ 爪駆動体
５９ リンク
６０ 管支持ビーム
６１ ガイド
６２ａ，６２ｂ 管支持体
６３ 駆動機構
７０ 管支持装置
Ｌ１ 管待機ライン
Ｌ２ ドレンライン

Claims (12)

1. 管処理ラインに設置された固定ベースと、
   固定ベース上に昇降可能に設けられ、上方に管を支持してセンタリングする管支持体を備えた昇降ベースと、
   昇降ベースを昇降駆動するべく固定ベースに取付けられた第１駆動機構と、
   前記管支持体上に支持された管をクランプするべく昇降ベースの管支持体を挟む位置に回動可能に取付けられた両側一対のクランプ爪と、
   前記昇降ベースから独立して昇降するように当該昇降ベース内に設けられ、前記昇降ベースに対する相対下降により昇降ベース両側のクランプ爪を閉止方向へ回動させるべく両側部が両側のクランプ爪とリンクにより連結された昇降式の爪駆動体と、
   前記爪駆動体を昇降駆動するべく固定ベースに取付けられた第２駆動機構とを具備する管クランプ装置。
2. 請求項１に記載の管クランプ装置において、
   昇降ベースが下降限に位置し、爪駆動体が上昇限に位置する状態で両側のクランプ爪が全開し、その全開状態で両側のクランプ爪が、クランプ爪間の管支持体と同等レベルに位置する管クランプ装置。
3. 請求項２に記載の管クランプ装置において、
   爪駆動体が上昇限に位置した状態で昇降ベースが下降限から上昇限へ駆動されることにより、昇降ベースに対して爪駆動体が相対下降して両側のクランプ爪を半開状態へ回転駆動する管クランプ装置。
4. 請求項３に記載の管クランプ装置において、
   昇降ベースが下降限から上昇限へ駆動された状態で爪駆動体が上昇限から下降することにより、両側のクランプ爪が更に閉止して管支持体上の管を管径に関係なくクランプする管クランプ装置。
5. 製造された管を、管端密閉及び高圧水の注入排出を行うヘッドストックと管端密閉を行うテールストックとの間に挟んで管内へ高圧水を注入する水圧試験装置において、ヘッドストックとテールストックとの間の管支持機構として、請求項１〜４に記載の管クランプ装置が両ストック間に縦列配置された水圧試験機。
6. 請求項５に記載の水圧試験機において、
   ヘッドストックとテールストックとの間の管支持ラインの両側が開放されるように、両ストックの支持体同士がアッパービームとロワービームにより連結されている水圧試験機。
7. 請求項６に記載の水圧試験機において、
   ヘッドストックとテールストックとの間の管支持ラインに対して管の搬入搬出を行うために、両ストック間の管支持ラインと交差すると共にその交差方向にスライドする横型の管支持ビームが、両ストック間の管クランプ装置と干渉しないように両ストック間の複数位置に配置されると共に、複数の管支持ビームによる管支持レベルが、管クランプ装置の管支持体による管支持レベルより上であり、前記管支持体が昇降ベースと共に下降限から上昇限へ移動することにより、管クランプ装置の管支持体による管支持レベルが複数の管支持ビームによる管支持レベルより上になる水圧試験機。
8. 請求項７に記載の水圧試験機において、
   管支持ビームは上方に管を支持してセンタリングする管支持体を長手方向の少なくとも２位置に有する水圧試験機。
9. 請求項６〜８のいずれかに記載の水圧試験機において、
   ヘッドストックは固定、テールストックは両ストック間の管支持ラインの前後方向に移動可能である水圧試験機。
10. 請求項９に記載の水圧試験機において、
    テールストックは、両ストック間の管支持ラインの側方で待機する管のテールストック側の管端検出機構を有し、検出した管端位置に対応する移動位置へ予め誘導される水圧試験機。
11. 請求項９又は１０に記載の水圧試験機において、
    ヘッドストックの後方に管クランプ装置が固定設置されると共に、テールストックの前方に管クランプ装置がテールストックと共に移動可能に設けられ、ヘッドストック側の固定管クランプ装置とテールストック側の可動管クランプ装置との間に１又は複数の管クランプ装置が配置されている水圧試験機。
12. 請求項１１に記載の水圧試験機において、
    ヘッドストック側の固定管クランプ装置とテールストック側の可動管クランプ装置との間に配置された１又は複数の管クランプ装置のうち、テールストック側の少なくとも一つの管クランプ装置が、テールストック側の可動部の前進を阻害しない退避位置へ傾倒可能に構成されている水圧試験機。
    

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