パイプラインの自動芯出し装置
【課題】簡素な設備でかつオペレータ技量に依らず、精度の高い芯出しができるパイプラインの自動芯出し装置を提供する。
【解決手段】既設管Ｐ１を支持する固定ローラ１と、新設管Ｐ２を支持する水平方向と垂直方向の三方向に可動可能な可動ローラ２と、新設管の周面に取り付けられるリング体１１と、リング体の円周上に設けられて、２つの管端の隙間量、及び管端円断面における管ずれ量を検出する帯レーザ位置変位センサ１２と、リング体に設けられて、管端円断面上の基準軸からの管Ｐ１、Ｐ２の角度ずれ量を検出する角度センサ１３と、可動ローラの管端円断面における水平方向と垂直方向の補正値を演算するデータ処理手段１４と、データ処理手段で演算された補正値、及び帯レーザ位置変位センサで検出された隙間量が一定値以下となるよう可動ローラを駆動する可動ローラ制御装置１５と、からなる。
【解決手段】既設管Ｐ１を支持する固定ローラ１と、新設管Ｐ２を支持する水平方向と垂直方向の三方向に可動可能な可動ローラ２と、新設管の周面に取り付けられるリング体１１と、リング体の円周上に設けられて、２つの管端の隙間量、及び管端円断面における管ずれ量を検出する帯レーザ位置変位センサ１２と、リング体に設けられて、管端円断面上の基準軸からの管Ｐ１、Ｐ２の角度ずれ量を検出する角度センサ１３と、可動ローラの管端円断面における水平方向と垂直方向の補正値を演算するデータ処理手段１４と、データ処理手段で演算された補正値、及び帯レーザ位置変位センサで検出された隙間量が一定値以下となるよう可動ローラを駆動する可動ローラ制御装置１５と、からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプラインの管端を管軸が一致するように位置決めするパイプラインの自動芯出し装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプライン敷設現場における芯出しは、既に敷設されたパイプの管軸に新たに接合されるパイプの管軸を一致させる作業である。従来の標準的な芯出し調整には、新たなパイプに複数のチェーンブロックを取り付け、チェーンブロックの巻き降ろしによって、双方の管軸を一致させる方法が用いられてきた。
しかしながら、このようなチェーンブロックによる芯出し方法では、作業準備及び芯出し作業に多くの時間と人力を必要とするだけでなく、チェーンブロックにより吊られたパイプが動揺するために、吊られたパイプの溶接開先が他方のパイプの溶接開先にぶつかり開先に重大な損傷を与えるという課題があり、このような課題解決のために、以下の特許文献１及び２が提供されている。
【０００３】
特許文献１に示される「パイプ芯出し方法」は、固定ローラ及び可動ローラの上に各々パイプを置き、可動ローラ側に上下・前後・左右に滑動可能な位置制御装置を引き込ませ、該位置制御装置に対して、前記可動ローラ上のパイプの支持を肩代わりさせて、該パイプと前記固定ローラ上のパイプとの芯合わせを行ない、これによって芯出し作業時間の短縮化を図っている。
【０００４】
特許文献２に示される「被加工管の自動芯出装置」は、突き合わせた二本の被加工管を水平に支持しつつ管軸周囲に回転させる回転支持ローラと、前記被加工管の突き合わされた両管端加工面位置を照射するよう管の接線方向に配置され、かつ光軸が互いに直交するよう、前記回転支持ローラに隣接配置された二台一組の帯レーザセンサと、予め入力された管直径データと前記二台一組の帯レーザセンサで得た測定データとを比較し、該比較値を一定値以下となるよう前記回転支持ローラをそれぞれの前記被加工管の管軸に対し直交する方向に移動調整する制御装置とからなる。そして、このような回転支持ローラでパイプを回転させながら、２台１組の帯レーザセンサで得た測定データを使って自動芯出しすることで、芯出し精度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１‐１４０９５号公報
【特許文献２】特開平１１‐１０４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に示された芯出し方式は、自動制御機能がなく、芯出し精度はオペレータ技量に依っており、芯出しの繰り返し精度のバラツキが大きいことにより、溶接品質がバラつき、溶接不良が多くなり、また、作業時間が長くなるという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された自動芯出装置では、パイプライン敷設現場で芯出しされるパイプを回転させることは物理的に不可能という課題があった。この特許文献２の自動芯出装置は、大きく、芯出し後すぐに溶接を開始することができないという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡素な設備でかつオペレータ技量に依らず、精度の高い芯出しができるパイプラインの自動芯出し装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を提供している。
すなわち、本願の請求項１は、２つの管の管端部分を互いに接合するパイプラインの自動芯出し装置であって、既設管を支持する固定ローラと、前記固定ローラに支持された前記既設管の管端に対して、管端が近接するように新設管を支持し、かつ管軸に沿う方向及び管端円断面における水平方向と垂直方向の三方向に可動可能な可動ローラと、前記新設管の周面に取り付けられるリング体と、該リング体の円周上に等間隔で少なくとも３箇所設けられて、前記２つの管端の管軸に沿う隙間量、及び管端円断面における水平方向と垂直方向の管ずれ量を検出する位置変位センサと、前記リング体に設けられて、前記管端円断面上の基準軸からの管の角度ずれ量を検出する角度センサと、前記位置変位センサで検出された管ずれ量及び前記角度センサで検出された管の角度ずれ量から、前記可動ローラの管端円断面における水平方向と垂直方向の補正値を演算するデータ処理手段と、前記データ処理手段で演算された補正値、及び前記位置変位センサで検出された隙間量が一定値以下となるよう可動ローラを駆動する可動ローラ制御装置と、からなることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、データ処理手段にて、位置変位センサで検出された管端円断面における水平方向と垂直方向の管ずれ量、及び角度センサで検出された管の角度ずれ量から、可動ローラの管端円断面における水平方向と垂直方向の補正値を演算する。その後、可動ローラ制御装置にて、該データ処理手段で演算された補正値、及び位置変位センサで検出された２つの管端の管軸に沿う隙間量が一定値以下となるよう可動ローラを調整する。これによって固定ローラに支持された既設管に対して、可動ローラに支持された新設管が接近し、最終的にはこれら２つの管の管軸を一致させることが可能となる。
すなわち、本発明の自動芯出し装置では、円周上に等間隔に３箇所以上設けられた位置変位センサがリアルタイムで管ずれ量を計測するとともに、角度センサが管の角度ずれ量を計測し、これら管ずれ量及び角度ずれ量に基づき、該管ずれ量を可動ローラで自動調整するようにしたので、パイプの芯出し作業を、パイプを回転せずに短時間で、かつ、芯出しオペレータの技量に拠らない精度良く安定した芯出し作業を実施することができる。
また、本発明の自動芯出し装置では、リング体に取り付けられたセンサで計測した管ずれ量及び角度ずれ量に基づき、該管ずれ量を可動ローラで自動調整するようにしたので、該リング体の管への取り付け精度を厳密にする必要がなく、該リング体の取り付け時間を短縮することができる。また、可動ローラの役割分担を明確にすることで、作業効率を向上し、芯出し時間を短縮することもできる。
【００１１】
また、本願の請求項２に係るパイプラインの自動芯出し装置では、前記リング体は２つの半割り状リングが蝶番により開閉自在に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、位置変位センサを取り付けるリング体を半割り構造とすることで、芯出し作業完了後、すぐに該リング体を取り外し、溶接を開始させることができ、芯出し作業と溶接作業間のロスタイムを短縮することができる。また、芯出し作業開始時にも、該リング体を容易に装着することが可能となる。
【００１３】
また、本願の請求項３に係るパイプラインの自動芯出し装置では、前記管端の隙間量及び管ずれ量の調整は、管内の内面クランプで接合箇所を把持する前の粗調整と、把持後の精密調整の２段階に分けて調整することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記データ処理手段及び可動ローラ制御装置による、管端の隙間量及び管ずれ量の調整は、内面クランプで接合箇所を把持する前の粗調整と、把持後の精密調整の２段階に分けて調整することで、内面クランプ把持後の溶接作業を円滑に行うことができ、溶接作業の効率化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本願の請求項１に係るパイプラインの自動芯出し装置では、円周上に等間隔に３箇所以上設けられた位置変位センサがリアルタイムで管ずれ量を計測するとともに、角度センサが管の角度ずれ量を計測し、これら管ずれ量及び角度ずれ量に基づき、該管ずれ量を可動ローラで自動調整するようにしたので、パイプの芯出し作業を、パイプを回転せずに短時間で、かつ、芯出しオペレータの技量に拠らない精度良く安定した芯出し作業を実施することができる。また、リング体に取り付けられたセンサで計測した管ずれ量及び角度ずれ量に基づき、該管ずれ量を可動ローラで自動調整するようにしたので、該リング体の管への取り付け精度を厳密にする必要がなく、該リング体の取り付け時間を短縮することができる。また、可動ローラの役割分担を明確にすることで、作業効率を向上し、芯出し時間を短縮することもできる。
【００１６】
また、本願の請求項２に係るパイプラインの自動芯出し装置では、位置変位センサを取り付けるリング体を半割り構造とすることで、芯出し作業完了後、すぐに該リング体を取り外し、溶接を開始させることができ、芯出し作業と溶接作業間のロスタイムを短縮することができる。また、芯出し作業開始時にも、該リング体を容易に装着することが可能となる。
【００１７】
また、本願の請求項３に係るパイプラインの自動芯出し装置では、前記データ処理手段及び可動ローラ制御装置による、管端の隙間量及び管ずれ量の調整は、内面クランプで接合箇所を把持する前の粗調整と、把持後の精密調整の２段階に分けて調整することで、内面クランプ把持後の溶接作業を円滑に行うことができ、溶接作業の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】パイプラインの自動芯出し装置の全体を示す斜視図である。
【図２】管端に配置された管位置決め機構のセンサ設置状態を示す図である。
【図３】管ずれ量を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
図１に符号Ｐ２・Ｐ２で示されるものは互いに接続される管であって、符号Ｐ１は既に複数連結された既設管、符号Ｐ２は既設管Ｐ１に対して新たに接合する新設管である。
【００２０】
既設管Ｐ１は、複数の回転支持ローラ１Ａを有する固定ローラ１上に、管軸Ｏ１に沿うように配置されているものであって、該固定ローラ１の回転支持ローラ１Ａにより、管軸Ｏ１に沿うｚ方向に移動可能となっている。また、前記固定ローラ１は、既設管Ｐ１の長さ方向に間隔をおいて２組配置されている。
【００２１】
新設管Ｐ２は、複数の回転支持ローラ２Ａを有する可動ローラ２上に支持されて、既設管Ｐ１に対して近接位置でかつ端面同士が対向するように配置されている。
前記可動ローラ２は、新設管Ｐ２の長さ方向に間隔をおいて２組配置されたものであり、それぞれが該新設管Ｐ２の管端付近を支持している。また、各可動ローラ２は、駆動機構３により、水平方向である矢印ｘ方向、垂直方向である矢印ｙ方向、これらに直交しかつ前記管軸方向に沿う矢印ｚ方向に、回転支持ローラ２Ａ上の新設管Ｐ２を移動可能とするものであり、これにより該新設管Ｐ２の管軸（符号Ｏ２で示す）を、固定ローラ１に支持された既設管Ｐ１の管軸Ｏ１に一致するように位置決めし、かつ現場での現地芯出し作業を可能とする。
【００２２】
前記可動ローラ２には、管ずれ量Ｌｉ及び管端の隙間量Ｃが一定値以下となるよう可動ローラ２を調整する管位置決め機構１０が設けられている。
なお、以下の説明において、隙間量Ｃとは、２つの管Ｐ１・Ｐ２の近接する管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管軸方向（ｚ方向）に沿う隙間量Ｃを意味し、また、管ずれ量Ｌｉとは、水平方向（ｘ方向）及び垂直方向（ｙ方向）がなす平面における管軸Ｏ１からの新設管Ｐ２の管端Ｐ２Ａのずれ量を意味している。
【００２３】
この管位置決め機構１０は、新設管Ｐ２の一方の管端Ｐ２Ａに取り付けられるリング体１１と、該リング体１１の円周上に等間隔に３点以上（本例では４箇所）設けられた帯レーザ位置変位センサ１２と、前記リング体１１上に設けられて各帯レーザ位置変位センサ１２のｙ方向の軸（基準軸）からの角度ずれ量θｉを検出する角度センサ１３と、前記帯レーザ位置変位センサ１２及び角度センサ１３での検出データに基づき既設間Ｐ１に対する新設管Ｐ２の補正値を演算するデータ処理手段１４と、該データ処理手段１４での出力データに基づき前記可動ローラ２の駆動機構３を駆動する可動ローラ駆動手段１５とから構成されている。
【００２４】
そして、上記のような管位置決め機構１０では、帯レーザ位置変位センサ１２において、２つの管Ｐ１・Ｐ２の近接する管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管軸Ｏ２に沿う方向（ｚ方向）の隙間量Ｃ及び管軸Ｏ１に対するｘｙ方向の管ずれ量Ｌｉを測定し、また、角度センサ１３において、各帯レーザ位置変位センサ１２のｙ方向の軸からの角度ずれ量θｉを測定する。その後、データ処理手段１４において、帯レーザ位置変位センサ１２及び角度センサ１３での検出データに基づき、帯レーザ位置変位センサ１２により測定された管ずれ量Ｌｉを可動ローラ２の可動方向（ｘｙ方向）に補正するための補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）を演算する。
そして、可動ローラ駆動手段１５では、データ処理手段１４で演算した補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）、及び帯レーザ位置変位センサ１２での２つの管Ｐ１・Ｐ２の近接する管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管軸Ｏ２に沿う方向（ｚ方向）の隙間量Ｃに基づき、これら管ずれ量Ｌｉ及び管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの隙間量Ｃが一定値以下となるよう可動ローラ２を調整する。
【００２５】
一方、前記帯レーザ位置変位センサ１２及び角度センサ１３が取り付けられるリング体１１は、図２に示すように、新設管Ｐ２の外径に対応して形成された２つの半割り状リング１６が蝶番１７により開閉自在に設けられたものであって、該半割り状リング１６を開くことで、新設管Ｐ２の外周部に対して脱着される。また、半割り状リング１６の内側には、新設管Ｐ２との外周面に支持され、かつ新設管Ｐ２と一定間隔をおいて該半割り状リング１６を保持するリング固定部材１６Ａが設けられている。
【００２６】
なお、リング体１１を２つの半割り状リング１６で構成したのは、管Ｐ１・Ｐ２の芯出し作業終了後、すぐに溶接作業が開始できるようにするためである。また、本実施形態では、半割りのリング１６の一方を蝶番１７により開閉自在とし、もう一方をロックピン１８により結合自在としており、ロックピン１８の抜差しで、容易にリング体１１の開閉が可能であり、かつ短時間で新設管Ｐ２への脱着を可能としているが、リング体１１の開閉部品は、ロックピン１８に限られるものではなく、スナップ錠やラッチノブ等を使用しても良い。
【００２７】
なお、本実施形態では、２つの管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの隙間量Ｃと管軸Ｏ１に対するｘｙ方向の管ずれ量Ｌｉの管ずれ量Ｌｉを測定する位置変位センサとして、帯レーザ位置変位センサ１２を採用しているが、隙間量Ｃと管ずれ量Ｌｉを計測可能ならば、帯レーザ位置変位センサ１２に限定されるものではない。
また、位置変位センサ１２を３点以上としたのは、測定対象の管は、扁平や局所変形により真円ではなく、２点では、管ずれ量Ｌｉを正確に把握することは困難なためである。隙間量Ｃについても、測定点が２点では、円周全体の隙間量Ｃを推定することが困難であり、局所的な芯出しとなってしまうため、円周全体の管ずれ量Ｌｉ及び管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの隙間量Ｃを一定値以下に調整するためには、３点以上の位置変位センサ１２が必要である。なお、位置変位センサ１２を等間隔に配置するのは、管ずれ量調整に必要な近似円中心の算出を容易にするためである。
【００２８】
次に、本実施形態に示されるパイプラインの自動芯出し装置の管位置決め機構１０において、Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管ずれ量Ｌｉ及び隙間量Ｃが一定値以下となるよう可動ローラ２を調整するための処理について、図１〜図３を参照して説明する。なお、以下のデータ処理は、管位置決め機構１０のデータ処理手段１４にて実行される。
【００２９】
（１）各帯レーザ位置変位センサ１２により管軸Ｏ１からの新設管Ｐ２の管端Ｐ２Ａの管ずれ量Ｌｉを検出し、リング体１１上に取り付けられた角度センサ１３が取得した、帯レーザ位置変位センサ１２のｙ方向の軸からの角度ずれ量θｉを用いて、以下の数１により可動ローラ２のｘ方向、ｙ方向の補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）を算出する。
【００３０】
【数１】
【００３１】
（２）帯レーザ位置変位センサ１２を取り付けられた新設管Ｐ２の半径をＲ一定と仮定し、該新設管Ｐ２の断面中心を原点（新設管Ｐ２の管軸Ｏ２の位置）とした場合、各帯レーザ位置変位センサ１２箇所の新設管Ｐ２断面のＸＹ座標（ＸＡｉ，ＹＡｉ）は、該角度ずれ量θｉを用いて、以下の数２により算出する。
【００３２】
【数２】
【００３３】
（３）上述した新設管Ｐ２の断面座標（ＸＡｉ，ＹＡｉ）及び補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）を用いて、帯レーザ位置変位センサ１２が取り付けられていない管（以下、仮想管ＰＳとする）の各帯レーザ位置変位センサ１２に相当するＸＹ座標（ＸＢｉ，ＹＢｉ）は、以下の数３により算出する。
【００３４】
【数３】
【００３５】
（４）仮想管ＰＳの近似円中心座標（ａ、ｂ）は、仮想管ＰＳの断面座標（ＸＢｉ，ＹＢｉ）を用いて、円周上に帯レーザ位置変位センサ１２が等間隔で配置された場合の円の以下の最小二乗法で示される以下の数４より算出する。
【００３６】
【数４】
【００３７】
仮想管ＰＳの近似円中心座標（ａ、ｂ）は、基準となる既設管Ｐ１を意味するものであり、従って、本例では、各帯レーザ位置変位センサ１２により管軸Ｏ１からの新設管Ｐ２の管端Ｐ２Ａの管ずれ量Ｌｉ、及び帯レーザ位置変位センサ１２のｙ方向の軸からの角度ずれ量θｉにより算出された新設管Ｐ２のＸＹ座標（ＸＢｉ，ＹＢｉ）と、仮想管ＰＳ（＝既設管Ｐ１）の中心座標（ａ、ｂ）とに基づき、管ずれ量Ｌｉを縮小する方向に新設管Ｐ２の位置が補正されることになる。なお、このときの新設管Ｐ２の位置補正は、データ処理手段１４から可動ローラ駆動手段１５を通じて可動ローラ２の駆動機構３に動作指令が入力されることで実行される。
【００３８】
なお、本実施形態では、角度センサ１３からの角度ずれ量θｉに基づき自動補正した管ずれ調整方式を記載したが、帯レーザ位置変位センサ１２がリング体１１上に４点で等間隔であり、かつ、その内の１点が新設管Ｐ２の頂点に配置された場合は、帯レーザ位置変位センサ１２の計測方向と可動ローラ２の可動軸が一致しているため、帯レーザ位置変位センサ１２により測定された管ずれ量Ｌｉをそのまま調整すべき管ずれ量Ｌｉとして採用しても問題ない。
【００３９】
また、管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの隙間量Ｃの調整は、各帯レーザ位置変位センサ１２から取得した、２つの管Ｐ１・Ｐ２の近接する管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管軸Ｏ２に沿う方向（ｚ方向）の隙間量Ｃを比較し、各隙間量Ｃが均等になるように可動ローラ２を操作する。例えば、管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの上部に大きな隙間がある場合は、溶接接合箇所に近い側の可動ローラ２を下方側に移動する、または、接合箇所に遠い側の可動ローラ２を上方側に移動することにより隙間調整をすることが可能となる。そして、管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの（周方向に沿う）各隙間量Ｃを均等にした後、管軸方向に可動ローラ２を動作させて隙間量Ｃを一定値以下になるように調整する。
【００４０】
以上詳細に説明したように本実施形態に係るパイプラインの自動芯出し装置によれば、データ処理手段１４にて、帯レーザ位置変位センサ１２で検出された管端円断面における水平方向（ｘ方向）と垂直方向（ｙ方向）の管ずれ量Ｌｉ、及び角度センサ１３で検出された管Ｐ１、Ｐ２の角度ずれ量θｉから、可動ローラ２の管端円断面における水平方向（ｘ方向）と垂直方向（ｙ方向）の補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）を演算する。その後、可動ローラ制御装置１５にて、該データ処理手段１４で演算された補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）、及び帯レーザ位置変位センサ１２で検出された２つの管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管軸Ｏ２に沿う隙間量Ｃが一定値以下となるよう可動ローラ２を調整する。これによって固定ローラ１に支持された既設管Ｐ１に対して、可動ローラ２に支持された新設管Ｐ２が接近し、最終的にはこれら２つの管Ｐ１、Ｐ２の管軸Ｏ１・Ｏ２を一致させることが可能となる。
【００４１】
すなわち、上記自動芯出し装置では、円周上に等間隔に３箇所以上設けられた帯レーザ位置変位センサ１２がリアルタイムで管ずれ量Ｌｉを計測するとともに、角度センサ１３が管Ｐ１、Ｐ２の角度ずれ量θｉを計測し、これら管ずれ量Ｌｉ及び角度ずれ量θｉに基づき、該管ずれ量Ｌｉを可動ローラ２で自動調整するようにしたので、パイプの芯出し作業を、パイプを回転せずに短時間で、かつ、芯出しオペレータの技量に拠らない精度良く安定した芯出し作業を実施することができる。
また、上記自動芯出し装置では、リング体１１に取り付けられたセンサ１２・１３で計測した管ずれ量Ｌｉ及び角度ずれ量θｉに基づき、該管ずれ量を可動ローラ２で自動調整するようにしたので、該リング体１１のパイプへの取り付け精度を厳密にする必要がなく、該リング体１１の取り付け時間を短縮することができる。また、可動ローラ２の役割分担を明確にすることで、作業効率を向上し、芯出し時間を短縮することもできる。
【００４２】
また、上記自動芯出し装置では、帯レーザ位置変位センサ１２を取り付けるリング体１１を半割り構造とすることで、芯出し作業完了後、すぐに該リング体１１を取り外し、溶接を開始させることができ、芯出し作業と溶接作業間のロスタイムを短縮することができる。また、芯出し作業開始時にも、該リング体１１を容易に装着することが可能となる。
【００４３】
なお、上記実施形態において、既設管Ｐ１と、新設管Ｐ２の接合箇所の内面に、該接合箇所を内側から支持する内面クランプを設け、内面クランプで接合箇所を把持する前の粗調整と、把持後の精密調整の２段階に分けて調整しても良い。そして、このようなパイプ把持情報を取り込むことで、内面クランプ後の芯出し状態を自動で確認、調整することで、確実に芯出し精度の良い状態で溶接可能な環境を提供することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、角度センサ１３にて、リング体１１上に設けられて各帯レーザ位置変位センサ１２のｙ方向の軸からの角度ずれ量θｉを検出する、すなわちｙ方向に沿う垂直軸を基準軸としたが、この基準軸は、水平軸（ｘ方向）であっても良く、適宜、設定可能である。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、海底パイプラインや陸上パイプラインの接合に使用される自動芯出し装置に関する。
【符号の説明】
【００４７】
１ 固定ローラ
２ 可動ローラ
１０ 管位置決め機構
１１ リング体
１２ 帯レーザ位置変位センサ
１３ 角度センサ
１４ データ処理手段
１５ 可動ローラ制御装置
１６ 反割り状リング
１７ 蝶番
Ｏ１ （新設管の）管軸
Ｏ２ （既設管の）管軸
Ｐ１ 既設管
Ｐ１Ａ 管端
Ｐ２ 新設管
Ｐ２Ａ 管端
Ｌｉ 管ずれ量
θｉ 角度ずれ量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプラインの管端を管軸が一致するように位置決めするパイプラインの自動芯出し装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプライン敷設現場における芯出しは、既に敷設されたパイプの管軸に新たに接合されるパイプの管軸を一致させる作業である。従来の標準的な芯出し調整には、新たなパイプに複数のチェーンブロックを取り付け、チェーンブロックの巻き降ろしによって、双方の管軸を一致させる方法が用いられてきた。
しかしながら、このようなチェーンブロックによる芯出し方法では、作業準備及び芯出し作業に多くの時間と人力を必要とするだけでなく、チェーンブロックにより吊られたパイプが動揺するために、吊られたパイプの溶接開先が他方のパイプの溶接開先にぶつかり開先に重大な損傷を与えるという課題があり、このような課題解決のために、以下の特許文献１及び２が提供されている。
【０００３】
特許文献１に示される「パイプ芯出し方法」は、固定ローラ及び可動ローラの上に各々パイプを置き、可動ローラ側に上下・前後・左右に滑動可能な位置制御装置を引き込ませ、該位置制御装置に対して、前記可動ローラ上のパイプの支持を肩代わりさせて、該パイプと前記固定ローラ上のパイプとの芯合わせを行ない、これによって芯出し作業時間の短縮化を図っている。
【０００４】
特許文献２に示される「被加工管の自動芯出装置」は、突き合わせた二本の被加工管を水平に支持しつつ管軸周囲に回転させる回転支持ローラと、前記被加工管の突き合わされた両管端加工面位置を照射するよう管の接線方向に配置され、かつ光軸が互いに直交するよう、前記回転支持ローラに隣接配置された二台一組の帯レーザセンサと、予め入力された管直径データと前記二台一組の帯レーザセンサで得た測定データとを比較し、該比較値を一定値以下となるよう前記回転支持ローラをそれぞれの前記被加工管の管軸に対し直交する方向に移動調整する制御装置とからなる。そして、このような回転支持ローラでパイプを回転させながら、２台１組の帯レーザセンサで得た測定データを使って自動芯出しすることで、芯出し精度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１‐１４０９５号公報
【特許文献２】特開平１１‐１０４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に示された芯出し方式は、自動制御機能がなく、芯出し精度はオペレータ技量に依っており、芯出しの繰り返し精度のバラツキが大きいことにより、溶接品質がバラつき、溶接不良が多くなり、また、作業時間が長くなるという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された自動芯出装置では、パイプライン敷設現場で芯出しされるパイプを回転させることは物理的に不可能という課題があった。この特許文献２の自動芯出装置は、大きく、芯出し後すぐに溶接を開始することができないという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡素な設備でかつオペレータ技量に依らず、精度の高い芯出しができるパイプラインの自動芯出し装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を提供している。
すなわち、本願の請求項１は、２つの管の管端部分を互いに接合するパイプラインの自動芯出し装置であって、既設管を支持する固定ローラと、前記固定ローラに支持された前記既設管の管端に対して、管端が近接するように新設管を支持し、かつ管軸に沿う方向及び管端円断面における水平方向と垂直方向の三方向に可動可能な可動ローラと、前記新設管の周面に取り付けられるリング体と、該リング体の円周上に等間隔で少なくとも３箇所設けられて、前記２つの管端の管軸に沿う隙間量、及び管端円断面における水平方向と垂直方向の管ずれ量を検出する位置変位センサと、前記リング体に設けられて、前記管端円断面上の基準軸からの管の角度ずれ量を検出する角度センサと、前記位置変位センサで検出された管ずれ量及び前記角度センサで検出された管の角度ずれ量から、前記可動ローラの管端円断面における水平方向と垂直方向の補正値を演算するデータ処理手段と、前記データ処理手段で演算された補正値、及び前記位置変位センサで検出された隙間量が一定値以下となるよう可動ローラを駆動する可動ローラ制御装置と、からなることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、データ処理手段にて、位置変位センサで検出された管端円断面における水平方向と垂直方向の管ずれ量、及び角度センサで検出された管の角度ずれ量から、可動ローラの管端円断面における水平方向と垂直方向の補正値を演算する。その後、可動ローラ制御装置にて、該データ処理手段で演算された補正値、及び位置変位センサで検出された２つの管端の管軸に沿う隙間量が一定値以下となるよう可動ローラを調整する。これによって固定ローラに支持された既設管に対して、可動ローラに支持された新設管が接近し、最終的にはこれら２つの管の管軸を一致させることが可能となる。
すなわち、本発明の自動芯出し装置では、円周上に等間隔に３箇所以上設けられた位置変位センサがリアルタイムで管ずれ量を計測するとともに、角度センサが管の角度ずれ量を計測し、これら管ずれ量及び角度ずれ量に基づき、該管ずれ量を可動ローラで自動調整するようにしたので、パイプの芯出し作業を、パイプを回転せずに短時間で、かつ、芯出しオペレータの技量に拠らない精度良く安定した芯出し作業を実施することができる。
また、本発明の自動芯出し装置では、リング体に取り付けられたセンサで計測した管ずれ量及び角度ずれ量に基づき、該管ずれ量を可動ローラで自動調整するようにしたので、該リング体の管への取り付け精度を厳密にする必要がなく、該リング体の取り付け時間を短縮することができる。また、可動ローラの役割分担を明確にすることで、作業効率を向上し、芯出し時間を短縮することもできる。
【００１１】
また、本願の請求項２に係るパイプラインの自動芯出し装置では、前記リング体は２つの半割り状リングが蝶番により開閉自在に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、位置変位センサを取り付けるリング体を半割り構造とすることで、芯出し作業完了後、すぐに該リング体を取り外し、溶接を開始させることができ、芯出し作業と溶接作業間のロスタイムを短縮することができる。また、芯出し作業開始時にも、該リング体を容易に装着することが可能となる。
【００１３】
また、本願の請求項３に係るパイプラインの自動芯出し装置では、前記管端の隙間量及び管ずれ量の調整は、管内の内面クランプで接合箇所を把持する前の粗調整と、把持後の精密調整の２段階に分けて調整することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記データ処理手段及び可動ローラ制御装置による、管端の隙間量及び管ずれ量の調整は、内面クランプで接合箇所を把持する前の粗調整と、把持後の精密調整の２段階に分けて調整することで、内面クランプ把持後の溶接作業を円滑に行うことができ、溶接作業の効率化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本願の請求項１に係るパイプラインの自動芯出し装置では、円周上に等間隔に３箇所以上設けられた位置変位センサがリアルタイムで管ずれ量を計測するとともに、角度センサが管の角度ずれ量を計測し、これら管ずれ量及び角度ずれ量に基づき、該管ずれ量を可動ローラで自動調整するようにしたので、パイプの芯出し作業を、パイプを回転せずに短時間で、かつ、芯出しオペレータの技量に拠らない精度良く安定した芯出し作業を実施することができる。また、リング体に取り付けられたセンサで計測した管ずれ量及び角度ずれ量に基づき、該管ずれ量を可動ローラで自動調整するようにしたので、該リング体の管への取り付け精度を厳密にする必要がなく、該リング体の取り付け時間を短縮することができる。また、可動ローラの役割分担を明確にすることで、作業効率を向上し、芯出し時間を短縮することもできる。
【００１６】
また、本願の請求項２に係るパイプラインの自動芯出し装置では、位置変位センサを取り付けるリング体を半割り構造とすることで、芯出し作業完了後、すぐに該リング体を取り外し、溶接を開始させることができ、芯出し作業と溶接作業間のロスタイムを短縮することができる。また、芯出し作業開始時にも、該リング体を容易に装着することが可能となる。
【００１７】
また、本願の請求項３に係るパイプラインの自動芯出し装置では、前記データ処理手段及び可動ローラ制御装置による、管端の隙間量及び管ずれ量の調整は、内面クランプで接合箇所を把持する前の粗調整と、把持後の精密調整の２段階に分けて調整することで、内面クランプ把持後の溶接作業を円滑に行うことができ、溶接作業の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】パイプラインの自動芯出し装置の全体を示す斜視図である。
【図２】管端に配置された管位置決め機構のセンサ設置状態を示す図である。
【図３】管ずれ量を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
図１に符号Ｐ２・Ｐ２で示されるものは互いに接続される管であって、符号Ｐ１は既に複数連結された既設管、符号Ｐ２は既設管Ｐ１に対して新たに接合する新設管である。
【００２０】
既設管Ｐ１は、複数の回転支持ローラ１Ａを有する固定ローラ１上に、管軸Ｏ１に沿うように配置されているものであって、該固定ローラ１の回転支持ローラ１Ａにより、管軸Ｏ１に沿うｚ方向に移動可能となっている。また、前記固定ローラ１は、既設管Ｐ１の長さ方向に間隔をおいて２組配置されている。
【００２１】
新設管Ｐ２は、複数の回転支持ローラ２Ａを有する可動ローラ２上に支持されて、既設管Ｐ１に対して近接位置でかつ端面同士が対向するように配置されている。
前記可動ローラ２は、新設管Ｐ２の長さ方向に間隔をおいて２組配置されたものであり、それぞれが該新設管Ｐ２の管端付近を支持している。また、各可動ローラ２は、駆動機構３により、水平方向である矢印ｘ方向、垂直方向である矢印ｙ方向、これらに直交しかつ前記管軸方向に沿う矢印ｚ方向に、回転支持ローラ２Ａ上の新設管Ｐ２を移動可能とするものであり、これにより該新設管Ｐ２の管軸（符号Ｏ２で示す）を、固定ローラ１に支持された既設管Ｐ１の管軸Ｏ１に一致するように位置決めし、かつ現場での現地芯出し作業を可能とする。
【００２２】
前記可動ローラ２には、管ずれ量Ｌｉ及び管端の隙間量Ｃが一定値以下となるよう可動ローラ２を調整する管位置決め機構１０が設けられている。
なお、以下の説明において、隙間量Ｃとは、２つの管Ｐ１・Ｐ２の近接する管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管軸方向（ｚ方向）に沿う隙間量Ｃを意味し、また、管ずれ量Ｌｉとは、水平方向（ｘ方向）及び垂直方向（ｙ方向）がなす平面における管軸Ｏ１からの新設管Ｐ２の管端Ｐ２Ａのずれ量を意味している。
【００２３】
この管位置決め機構１０は、新設管Ｐ２の一方の管端Ｐ２Ａに取り付けられるリング体１１と、該リング体１１の円周上に等間隔に３点以上（本例では４箇所）設けられた帯レーザ位置変位センサ１２と、前記リング体１１上に設けられて各帯レーザ位置変位センサ１２のｙ方向の軸（基準軸）からの角度ずれ量θｉを検出する角度センサ１３と、前記帯レーザ位置変位センサ１２及び角度センサ１３での検出データに基づき既設間Ｐ１に対する新設管Ｐ２の補正値を演算するデータ処理手段１４と、該データ処理手段１４での出力データに基づき前記可動ローラ２の駆動機構３を駆動する可動ローラ駆動手段１５とから構成されている。
【００２４】
そして、上記のような管位置決め機構１０では、帯レーザ位置変位センサ１２において、２つの管Ｐ１・Ｐ２の近接する管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管軸Ｏ２に沿う方向（ｚ方向）の隙間量Ｃ及び管軸Ｏ１に対するｘｙ方向の管ずれ量Ｌｉを測定し、また、角度センサ１３において、各帯レーザ位置変位センサ１２のｙ方向の軸からの角度ずれ量θｉを測定する。その後、データ処理手段１４において、帯レーザ位置変位センサ１２及び角度センサ１３での検出データに基づき、帯レーザ位置変位センサ１２により測定された管ずれ量Ｌｉを可動ローラ２の可動方向（ｘｙ方向）に補正するための補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）を演算する。
そして、可動ローラ駆動手段１５では、データ処理手段１４で演算した補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）、及び帯レーザ位置変位センサ１２での２つの管Ｐ１・Ｐ２の近接する管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管軸Ｏ２に沿う方向（ｚ方向）の隙間量Ｃに基づき、これら管ずれ量Ｌｉ及び管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの隙間量Ｃが一定値以下となるよう可動ローラ２を調整する。
【００２５】
一方、前記帯レーザ位置変位センサ１２及び角度センサ１３が取り付けられるリング体１１は、図２に示すように、新設管Ｐ２の外径に対応して形成された２つの半割り状リング１６が蝶番１７により開閉自在に設けられたものであって、該半割り状リング１６を開くことで、新設管Ｐ２の外周部に対して脱着される。また、半割り状リング１６の内側には、新設管Ｐ２との外周面に支持され、かつ新設管Ｐ２と一定間隔をおいて該半割り状リング１６を保持するリング固定部材１６Ａが設けられている。
【００２６】
なお、リング体１１を２つの半割り状リング１６で構成したのは、管Ｐ１・Ｐ２の芯出し作業終了後、すぐに溶接作業が開始できるようにするためである。また、本実施形態では、半割りのリング１６の一方を蝶番１７により開閉自在とし、もう一方をロックピン１８により結合自在としており、ロックピン１８の抜差しで、容易にリング体１１の開閉が可能であり、かつ短時間で新設管Ｐ２への脱着を可能としているが、リング体１１の開閉部品は、ロックピン１８に限られるものではなく、スナップ錠やラッチノブ等を使用しても良い。
【００２７】
なお、本実施形態では、２つの管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの隙間量Ｃと管軸Ｏ１に対するｘｙ方向の管ずれ量Ｌｉの管ずれ量Ｌｉを測定する位置変位センサとして、帯レーザ位置変位センサ１２を採用しているが、隙間量Ｃと管ずれ量Ｌｉを計測可能ならば、帯レーザ位置変位センサ１２に限定されるものではない。
また、位置変位センサ１２を３点以上としたのは、測定対象の管は、扁平や局所変形により真円ではなく、２点では、管ずれ量Ｌｉを正確に把握することは困難なためである。隙間量Ｃについても、測定点が２点では、円周全体の隙間量Ｃを推定することが困難であり、局所的な芯出しとなってしまうため、円周全体の管ずれ量Ｌｉ及び管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの隙間量Ｃを一定値以下に調整するためには、３点以上の位置変位センサ１２が必要である。なお、位置変位センサ１２を等間隔に配置するのは、管ずれ量調整に必要な近似円中心の算出を容易にするためである。
【００２８】
次に、本実施形態に示されるパイプラインの自動芯出し装置の管位置決め機構１０において、Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管ずれ量Ｌｉ及び隙間量Ｃが一定値以下となるよう可動ローラ２を調整するための処理について、図１〜図３を参照して説明する。なお、以下のデータ処理は、管位置決め機構１０のデータ処理手段１４にて実行される。
【００２９】
（１）各帯レーザ位置変位センサ１２により管軸Ｏ１からの新設管Ｐ２の管端Ｐ２Ａの管ずれ量Ｌｉを検出し、リング体１１上に取り付けられた角度センサ１３が取得した、帯レーザ位置変位センサ１２のｙ方向の軸からの角度ずれ量θｉを用いて、以下の数１により可動ローラ２のｘ方向、ｙ方向の補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）を算出する。
【００３０】
【数１】
【００３１】
（２）帯レーザ位置変位センサ１２を取り付けられた新設管Ｐ２の半径をＲ一定と仮定し、該新設管Ｐ２の断面中心を原点（新設管Ｐ２の管軸Ｏ２の位置）とした場合、各帯レーザ位置変位センサ１２箇所の新設管Ｐ２断面のＸＹ座標（ＸＡｉ，ＹＡｉ）は、該角度ずれ量θｉを用いて、以下の数２により算出する。
【００３２】
【数２】
【００３３】
（３）上述した新設管Ｐ２の断面座標（ＸＡｉ，ＹＡｉ）及び補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）を用いて、帯レーザ位置変位センサ１２が取り付けられていない管（以下、仮想管ＰＳとする）の各帯レーザ位置変位センサ１２に相当するＸＹ座標（ＸＢｉ，ＹＢｉ）は、以下の数３により算出する。
【００３４】
【数３】
【００３５】
（４）仮想管ＰＳの近似円中心座標（ａ、ｂ）は、仮想管ＰＳの断面座標（ＸＢｉ，ＹＢｉ）を用いて、円周上に帯レーザ位置変位センサ１２が等間隔で配置された場合の円の以下の最小二乗法で示される以下の数４より算出する。
【００３６】
【数４】
【００３７】
仮想管ＰＳの近似円中心座標（ａ、ｂ）は、基準となる既設管Ｐ１を意味するものであり、従って、本例では、各帯レーザ位置変位センサ１２により管軸Ｏ１からの新設管Ｐ２の管端Ｐ２Ａの管ずれ量Ｌｉ、及び帯レーザ位置変位センサ１２のｙ方向の軸からの角度ずれ量θｉにより算出された新設管Ｐ２のＸＹ座標（ＸＢｉ，ＹＢｉ）と、仮想管ＰＳ（＝既設管Ｐ１）の中心座標（ａ、ｂ）とに基づき、管ずれ量Ｌｉを縮小する方向に新設管Ｐ２の位置が補正されることになる。なお、このときの新設管Ｐ２の位置補正は、データ処理手段１４から可動ローラ駆動手段１５を通じて可動ローラ２の駆動機構３に動作指令が入力されることで実行される。
【００３８】
なお、本実施形態では、角度センサ１３からの角度ずれ量θｉに基づき自動補正した管ずれ調整方式を記載したが、帯レーザ位置変位センサ１２がリング体１１上に４点で等間隔であり、かつ、その内の１点が新設管Ｐ２の頂点に配置された場合は、帯レーザ位置変位センサ１２の計測方向と可動ローラ２の可動軸が一致しているため、帯レーザ位置変位センサ１２により測定された管ずれ量Ｌｉをそのまま調整すべき管ずれ量Ｌｉとして採用しても問題ない。
【００３９】
また、管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの隙間量Ｃの調整は、各帯レーザ位置変位センサ１２から取得した、２つの管Ｐ１・Ｐ２の近接する管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管軸Ｏ２に沿う方向（ｚ方向）の隙間量Ｃを比較し、各隙間量Ｃが均等になるように可動ローラ２を操作する。例えば、管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの上部に大きな隙間がある場合は、溶接接合箇所に近い側の可動ローラ２を下方側に移動する、または、接合箇所に遠い側の可動ローラ２を上方側に移動することにより隙間調整をすることが可能となる。そして、管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの（周方向に沿う）各隙間量Ｃを均等にした後、管軸方向に可動ローラ２を動作させて隙間量Ｃを一定値以下になるように調整する。
【００４０】
以上詳細に説明したように本実施形態に係るパイプラインの自動芯出し装置によれば、データ処理手段１４にて、帯レーザ位置変位センサ１２で検出された管端円断面における水平方向（ｘ方向）と垂直方向（ｙ方向）の管ずれ量Ｌｉ、及び角度センサ１３で検出された管Ｐ１、Ｐ２の角度ずれ量θｉから、可動ローラ２の管端円断面における水平方向（ｘ方向）と垂直方向（ｙ方向）の補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）を演算する。その後、可動ローラ制御装置１５にて、該データ処理手段１４で演算された補正値（Ｘｉ，Ｙｉ）、及び帯レーザ位置変位センサ１２で検出された２つの管端Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの管軸Ｏ２に沿う隙間量Ｃが一定値以下となるよう可動ローラ２を調整する。これによって固定ローラ１に支持された既設管Ｐ１に対して、可動ローラ２に支持された新設管Ｐ２が接近し、最終的にはこれら２つの管Ｐ１、Ｐ２の管軸Ｏ１・Ｏ２を一致させることが可能となる。
【００４１】
すなわち、上記自動芯出し装置では、円周上に等間隔に３箇所以上設けられた帯レーザ位置変位センサ１２がリアルタイムで管ずれ量Ｌｉを計測するとともに、角度センサ１３が管Ｐ１、Ｐ２の角度ずれ量θｉを計測し、これら管ずれ量Ｌｉ及び角度ずれ量θｉに基づき、該管ずれ量Ｌｉを可動ローラ２で自動調整するようにしたので、パイプの芯出し作業を、パイプを回転せずに短時間で、かつ、芯出しオペレータの技量に拠らない精度良く安定した芯出し作業を実施することができる。
また、上記自動芯出し装置では、リング体１１に取り付けられたセンサ１２・１３で計測した管ずれ量Ｌｉ及び角度ずれ量θｉに基づき、該管ずれ量を可動ローラ２で自動調整するようにしたので、該リング体１１のパイプへの取り付け精度を厳密にする必要がなく、該リング体１１の取り付け時間を短縮することができる。また、可動ローラ２の役割分担を明確にすることで、作業効率を向上し、芯出し時間を短縮することもできる。
【００４２】
また、上記自動芯出し装置では、帯レーザ位置変位センサ１２を取り付けるリング体１１を半割り構造とすることで、芯出し作業完了後、すぐに該リング体１１を取り外し、溶接を開始させることができ、芯出し作業と溶接作業間のロスタイムを短縮することができる。また、芯出し作業開始時にも、該リング体１１を容易に装着することが可能となる。
【００４３】
なお、上記実施形態において、既設管Ｐ１と、新設管Ｐ２の接合箇所の内面に、該接合箇所を内側から支持する内面クランプを設け、内面クランプで接合箇所を把持する前の粗調整と、把持後の精密調整の２段階に分けて調整しても良い。そして、このようなパイプ把持情報を取り込むことで、内面クランプ後の芯出し状態を自動で確認、調整することで、確実に芯出し精度の良い状態で溶接可能な環境を提供することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、角度センサ１３にて、リング体１１上に設けられて各帯レーザ位置変位センサ１２のｙ方向の軸からの角度ずれ量θｉを検出する、すなわちｙ方向に沿う垂直軸を基準軸としたが、この基準軸は、水平軸（ｘ方向）であっても良く、適宜、設定可能である。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、海底パイプラインや陸上パイプラインの接合に使用される自動芯出し装置に関する。
【符号の説明】
【００４７】
１ 固定ローラ
２ 可動ローラ
１０ 管位置決め機構
１１ リング体
１２ 帯レーザ位置変位センサ
１３ 角度センサ
１４ データ処理手段
１５ 可動ローラ制御装置
１６ 反割り状リング
１７ 蝶番
Ｏ１ （新設管の）管軸
Ｏ２ （既設管の）管軸
Ｐ１ 既設管
Ｐ１Ａ 管端
Ｐ２ 新設管
Ｐ２Ａ 管端
Ｌｉ 管ずれ量
θｉ 角度ずれ量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの管の管端部分を互いに接合するパイプラインの自動芯出し装置であって、
既設管を支持する固定ローラと、
前記固定ローラに支持された前記既設管の管端に対して、管端が近接するように新設管を支持し、かつ管軸に沿う方向及び管端円断面における水平方向と垂直方向の三方向に可動可能な可動ローラと、
前記新設管の周面に取り付けられるリング体と、
該リング体の円周上に等間隔で少なくとも３箇所設けられて、前記２つの管端の管軸に沿う隙間量、及び管端円断面における水平方向と垂直方向の管ずれ量を検出する位置変位センサと、
前記リング体に設けられて、前記管端円断面上の基準軸からの管の角度ずれ量を検出する角度センサと、
前記位置変位センサで検出された管ずれ量及び前記角度センサで検出された管の角度ずれ量から、前記可動ローラの管端円断面における水平方向と垂直方向の補正値を演算するデータ処理手段と、
前記データ処理手段で演算された補正値、及び前記位置変位センサで検出された隙間量が一定値以下となるよう可動ローラを駆動する可動ローラ制御装置と、からなることを特徴とするパイプラインの自動芯出し装置。
【請求項２】
前記リング体は２つの半割り状リングが蝶番により開閉自在に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパイプラインの自動芯出し装置。
【請求項３】
前記管端の隙間量及び管ずれ量の調整は、管内の内面クランプで接合箇所を把持する前の粗調整と、把持後の精密調整の２段階に分けて調整することを特徴とする請求項１または２に記載のパイプラインの自動芯出し装置。
【請求項１】
２つの管の管端部分を互いに接合するパイプラインの自動芯出し装置であって、
既設管を支持する固定ローラと、
前記固定ローラに支持された前記既設管の管端に対して、管端が近接するように新設管を支持し、かつ管軸に沿う方向及び管端円断面における水平方向と垂直方向の三方向に可動可能な可動ローラと、
前記新設管の周面に取り付けられるリング体と、
該リング体の円周上に等間隔で少なくとも３箇所設けられて、前記２つの管端の管軸に沿う隙間量、及び管端円断面における水平方向と垂直方向の管ずれ量を検出する位置変位センサと、
前記リング体に設けられて、前記管端円断面上の基準軸からの管の角度ずれ量を検出する角度センサと、
前記位置変位センサで検出された管ずれ量及び前記角度センサで検出された管の角度ずれ量から、前記可動ローラの管端円断面における水平方向と垂直方向の補正値を演算するデータ処理手段と、
前記データ処理手段で演算された補正値、及び前記位置変位センサで検出された隙間量が一定値以下となるよう可動ローラを駆動する可動ローラ制御装置と、からなることを特徴とするパイプラインの自動芯出し装置。
【請求項２】
前記リング体は２つの半割り状リングが蝶番により開閉自在に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパイプラインの自動芯出し装置。
【請求項３】
前記管端の隙間量及び管ずれ量の調整は、管内の内面クランプで接合箇所を把持する前の粗調整と、把持後の精密調整の２段階に分けて調整することを特徴とする請求項１または２に記載のパイプラインの自動芯出し装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２１８０３１（Ｐ２０１２−２１８０３１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６３９９（Ｐ２０１１−８６３９９）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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