溶接部整形のための方法および装置
第１、第２の被加工物の間の溶接接合部から溶接クラウンを除去するための方法は、接合部に関して切削アークを設定するために回転ミリング工具を接合部に近接して、あるオフセット角に位置決めするステップを含む。このミリング工具は切削アークが溶接接合部の各サイドで溶接クラウン、溶接止端および母材と交差するように位置決めされる。ミリング工具は、溶接クラウンを切り取るために接合部を横切りながら、溶接接合部に沿って被加工物間の位置合わせ不良を補正するようにサイドからサイドに傾き得る。溶接クラウン除去のための装置はミリング工具を、あるオフセット角に保持し、またミリング工具が被加工物間の位置合わせ不良を探知することを可能にして、切削アークを溶接接合部に沿って溶接止端および母材と交差した状態に保持するための追跡機構を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権主張）
本出願は、２００５年１０月３１日に出願された米国仮出願第６０／７３１，４７４号の優先権の恩恵を主張する。
【０００２】
本発明は、溶接接合部からの溶接クラウンの除去に関し、また特に溶接部全体に亘って広がる輪郭形成されたプロファイル（外形）を残すために溶接接合部から溶接クラウンと溶接止端とを除去するための方法と装置とに関する。
【背景技術】
【０００３】
溶接継目に沿って隣接する非加工物を互いに溶接することによって隣接する金属の被加工物を接合することは当分野ではよく知られている。例えばパイプラインまたはパイプシステムは、パイプの長さの端部同士を溶接することによって製造される。典型的にはパイプ長さの端部は斜めに切られるか、そうでなければ用意されて（準備されて）、互いに接触させられるか、接近させられて、準備された端部の周りに溶接ビードを放出することによって互いに溶接される。仕上げられた溶接ビードは一般に、パイプの端部の周辺表面から外方向に延びるクラウン部またはプロファイルを有する。溶接接合部が滑らかな外面に仕上げられるようにこの溶接クラウンを除去することは、しばしば望ましく、またある場合には必要である。
【０００４】
溶接された被加工物または製品からの溶接クラウンの除去のために種々の工具が使用されてきた。溶接クラウンはしばしば、典型的には研削工具を使用して手動で実行される研削によって溶接継目から除去される。パイプ製造のプロセスにおいて、溶接部除去は携帯型旋盤といった専門の工具によって実行され得る。
【０００５】
パイプ製造で典型的に使用される携帯型旋盤は、パイプの周りに嵌合するように適合した静止型「クラムシェル（二枚貝の殻）」電力ユニットを備えており、この携帯型旋盤は、回転可能な切削リングと、この切削リングに切削工具を取り付けるための工具保持具とを有する。携帯型旋盤は、溶接接合部に隣接するパイプの１つの周りに取り付けられ、切削工具は溶接クラウンを除去するためにパイプの周りを回転させられる。一般に切削工具は、パイプの周りの狭い円周経路において溶接クラウンを切削する単一点切削工具であって、この切削工具は溶接クラウンを除去するために軸方向に進みながらパイプ軸の周りを回る。
【０００６】
携帯型旋盤は溶接クラウンを除去する際に有効であるが、この携帯型旋盤は切削工具の切削方向においてパイプの周りを円周方向に走る応力集中部を作り出す可能性がある。溶接クラウンの除去によって滑らかにされた溶接接合部の表面は、一般に元のまま残された溶接クラウンを有する溶接接合部より大きな強度あるいは疲労寿命の溶接接合部という結果をもたらすが、円周方向の応力集中部は溶接接合部の強度または疲労寿命を制限して、このような仕上げられた溶接接合部において最適の強度または疲労寿命が達成されることを制約すると考えられる。
【０００７】
溶接ビードを除去するために、他の環境では他の技法が使用されてきた。例えば１９９４年２月１５日に公開された特開平６−３９４３１号公報は、らせん状鋼パイプ製造の途中で溶接ビードクラウンがミリング・カッタを使用して切り取られる、らせん状鋼パイプ製造する方法を記載している。
【０００８】
パイプセクション間の溶接接合部の疲労寿命は、溶接クラウンが溶接接合部の各サイドに沿って少量の母材と共に除去された場合に著しく増加することが発見されている。
【０００９】
３２インチ直径、７０〜９０，０００ＰＳＩ引っ張り強度のパイプを使用した溶接試験クーポンの評価では、溶接接合部の各サイドに沿って少量の母材と共に溶接クラウンを除去するための溶接クラウンを研削することと、その後の溶接接合部の表面を研磨することとは、溶接クラウンが除去されなかった溶接試験クーポンと比較して溶接接合部の３倍から４倍の疲労寿命改善という結果をもたらした。
【００１０】
したがって、単に溶接クラウンを除去することよりむしろ溶接接合部の各サイドに沿った少量の母材の除去を含む溶接接合部（溶接部プロファイル）に沿って輪郭形成され整形された表面の形成は、溶接接合部の品質の改善を達成するために、また特に溶接接合部の疲労寿命を改善するために望ましい。
【００１１】
しかしながら溶接クラウンを研削する手動プロセスは、それに続く研磨プロセスと共に、退屈で時間がかかり、コスト高である。更にこのような手動プロセスは、精度不足であって、材料の不十分な、または過度の除去によって特徴付けられる完成された溶接部プロファイルの不均一性という結果を招く可能性がある。
【００１２】
材料の不十分な除去は、溶接接合部と共に母材内に溶接部プロファイル輪郭を不適切に延長することによって所望の溶接接合部品質を作り出せなくする可能性がある。材料の過度の除去は、パイプ壁の厚さを臨界値または最小値より薄くすることによって被加工製品に損傷を与える結果になる可能性がある。また研削機によって生成される熱自体が、冶金的考慮事項に基づいて被加工製品の強度低下に寄与する可能性がある。
【００１３】
異なる卵形または非真円のパイプセグメントによって引き起こされる位置合わせ不良を含む、隣接する非加工物間の如何なる位置合わせ不良によっても、仕上げられた溶接部プロファイルを作り出すという作業における更なる困難が導入される。
【特許文献１】特開平６−３９４３１号公報
【発明の開示】
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、溶接接合部からの溶接クラウンの除去に関し、また特に溶接部全体に亘って広がる輪郭形成されたプロファイルを残して溶接接合部の疲労寿命を改善するために、溶接接合部からの溶接クラウンと溶接止端とを除去するための方法、装置およびそれらの変形版に関する。
【００１５】
１つの好適な方法によれば、溶接クラウンの除去のための方法は、フライ・カッタといった円形のミリングヘッドを有するミリング工具を使用する。ミリング工具は、パイプの隣接セクションといった２つの隣接する非加工物間の溶接接合部に近接したミリングヘッドをもって配置される。ミリング工具は、ミリングヘッドが溶接クラウンを切り取るにつれて溶接接合部に沿って進行方向に動かされる。
【００１６】
好適なミリング工具は、ミリングヘッドの周囲円形エッジが溶接クラウンと非加工物とに関して切削アークを画定するように、ミリングヘッドの進行方向と回転軸とによって確定される平面内で僅かに斜めにされる、あるいは傾けられる。ミリング工具の傾き量を増加させることは、切削アークの深さを増やして半径をへらす。
【００１７】
ミリング工具は、ミリングヘッドの切削アークが溶接金属と溶接接合部の各サイドに沿った少量の母材を含む隣接溶接止端（または溶接面と母材との接合部）とに交差するような切削の深さに設定される。
【００１８】
ミリングヘッドの切削要素は、溶接クラウンを切削して、溶接ビードまで概ね横に延びる経路に輪郭形成された溶接部外形を形成する。こうして、溶接ビードの除去によって作り出される如何なる応力集中部も、溶接ビードの長さ方向でも円周方向でもなく、横方向に伝わる。更に正の入口角の鋭利な超硬切削要素の使用は、横の応力集中部を低減または除去して、滑らかでよく研磨された仕上がりを残す。母材の溶接止端領域の除去による長さ方向または円周方向の応力集中部の除去と横方向応力集中部の低減は、溶接クラウン除去のための既知の従来技法と比較して仕上げ溶接部の強度の大幅な改善に寄与する。
【００１９】
好適なミリング工具は溶接接合部に沿って動かされるので、ミリング工具は、切削アークが溶接クラウンと溶接接合部の各サイドに沿った少量の母材との両方を除去し続けるために、切削アークが第１、第２の被加工物止端領域と交差した状態に維持されるように、前記第１、第２の被加工物間の位置合わせのばらつきにしたがって進行方向に対して概ね横向きの平面内で傾斜または旋回させられ得る。
【００２０】
溶接クラウンの除去のための装置の一実施形態によれば、第１、第２の被加工物間の溶接接合部から溶接クラウンを除去するための装置は、進行方向に被加工物に沿って工具を搬送するために適応した可動部材を有する工具キャリアであって被加工物に取り付けられるように用意された工具キャリアを使用する。可動部材には、回転軸の周りに回転可能なミリング・カッタを有するミリング工具が取り付けられる。ミリング工具は、上記の被加工物の近接面に垂直な線と概ね一致する回転軸によって位置決めされるが、ミリング・カッタの切削半径がミリング・カッタのオフセット角と直径とによって画定されるように、オフセット角だけ、回転軸と進行方向とによって画定される第１の平面内で傾けられる。
【００２１】
追跡ホイールは、溶接接合部のいずれかのサイドで被加工物に係合し、切削深さが溶接部に隣接する被加工物表面に関して設定されることを可能にする。追跡ホイールはまた、ミリング・カッタを溶接クラウンとの切削係合状態に、また隣接被加工物溶接止端領域との交差状態に維持する。
【００２２】
本発明のこれら、および他の特徴、態様および利点は、下記の説明と添付の請求項と付属の図面とに関連して、よりよく理解されるであろう。
【詳細な説明】
【００２３】
図１を参照すると、ここに開示される方法による溶接部整形を実行するように構成された溶接部整形用の好適な装置が示されている。図示の溶接部整形装置の実施形態ではミリング工具１０２は、概ねパイプセクション間の溶接接合部５にしたがってパイプの周りの円周方向経路に沿って、回転駆動機構１によって搬送される。
【００２４】
この方法によれば、ミリング工具１０２は、２つの隣接被加工物３間の溶接接合部５に隣接したミリング・カッタまたはミリングヘッド１０４（図には概略的に示されている）をもって位置決めされる。ミリングヘッド１０４は、回転軸２００の周りに回転可能である。ミリング工具１０２は、回転軸２００が被加工物３のうちの少なくとも１つの被加工物の表面に概ね垂直であるが、下記に詳細に論じられるように僅かに傾けられるように位置決めされる。ミリング工具１０２は、溶接接合部５からのビードまたは溶接クラウン７の除去のために溶接接合部５に沿って動くように位置決めされる。図１の説明図では被加工物３は、パイプラインまたはパイプ構造体におけるパイプセクションである。溶接部整形のためのこの方法が図示のパイプセクションといった丸い、または円筒形の被加工物３ばかりでなく平坦な、または不規則に湾曲した表面または被加工物にも適用可能であることは無論、認められ得る。
【００２５】
ミリング工具１０２は、ミリングヘッド１０４が溶接クラウン７を切り取るにつれて、溶接接合部５に沿って進行方向に動かされる。ミリングヘッド１０４は、円形の切削経路を画定する少なくとも１つの切削部材を有するフライ・カッタまたはホッグ・ミルといった円形のミリング工具または切削工具である。正の入口角の鋭利な超硬切削部材の使用は、切削工具が高度に研磨された滑らかな仕上げ面を残すことを可能にし、溶接部整形を実行した後に溶接接合部の表面を更に研磨する必要を除去する。更にこのような切削部材は、例えば研削と比較して切削時の溶接ビード１３および被加工物３の加熱を減らす。
【００２６】
ミリングヘッドのサイズと構成（および特に円形の切削経路の直径）は、溶接接合部５の幅にかかるように、また溶接接合部５の各サイドに沿った母材１１と溶接止端９とに交差するように選択され得るので、溶接部プロファイルは溶接接合部５に沿ったミリング工具１０２の一回の通過によって切削され得る。
【００２７】
さて図２Ａ、２Ｂを参照すると、ミリングヘッド１０４は、ミリングヘッド１０４の周辺円形エッジ２０２が溶接クラウン７と被加工物３とに関して切削アーク２０６またはプロファイルを画定するように、接合部に関してミリングヘッドの切削アークを設定するために、送り運動方向または進行方向と回転軸２００とによって画定される平面内でカッタ送り方向に関して前方にミリング工具２０２の回転軸２００を方向付ける、または傾けることによって僅かに（オフセット角または傾斜角θ０だけ）斜めにされる、または傾けられる。
【００２８】
図２Ａ、２Ｂに図示されたパイプアプリケーションを参照すると、切削アーク２０６は本質的に、ミリングヘッド１０４の前縁２１０においてパイプと交差する横軸平面２０８へのミリングヘッド１０４の円形のカッティングエッジ（切れ刃）の直角投影であることが理解され得る。その結果、ミリング工具１０２のオフセット角θ０の量を増加させることは、切削アーク２０６の半径を減らして深さを増やす。図２Ａ、２Ｂの例では、２１／２インチ（６．３７センチメートル）の直径２１４を有するミリングヘッド１０４は、約５度のオフセット角θ０を有し、約２４インチの半径を有する切削アーク２０６という結果をもたらす。
【００２９】
図３Ａ、３Ｂを参照すると、ミリングヘッド１０４は、より大きなオフセット角θ０で示されており、切削アーク２０６の深さと半径への影響を示している。２１／２インチ（６．３７センチメートル）の直径２１４を有するミリングヘッド１０４による約１０度のオフセット角θ０は、約１４インチの半径を有する切削アーク２０６という結果をもたらす。より大きなオフセット角θ０は、より小さな半径を有するより深い切削アーク２０６という結果をもたらすが、より小さなオフセット角θ０は、より大きな半径を有する、より浅い切削アーク２０６という結果をもたらすであろうことが認められ得る。
【００３０】
溶接クラウン７の上に概ね中心があるミリングヘッド１０４によって、ミリングヘッド１０４の切削要素は溶接接合部５に対して概ね横方向に延びる経路に沿って溶接クラウン７を切削する。
【００３１】
ミリング工具１０２は、ミリングヘッド１０４の切削アーク２０６が溶接ビード１３の両側の母材１１を含む溶接止端領域９と交差してこの領域を除去するような切削深さに設定される。
【００３２】
所望の切削深さとプロファイルを与えるように位置決めされたミリング工具１０２によって溶接クラウン７を除去するように、ミリング工具１０２は溶接接合部５に沿って動かされる。
【００３３】
ミリング工具１０２が溶接接合部５に沿って動かされるので、回転軸２００は、切削アーク２０６が第１、第２の被加工物との交差状態に維持されるように第１、第２の被加工物間の位置合わせの変化または壁厚の変化にしたがって調整される。回転軸２００は、概ね回転軸と溶接接合部に対して横方向の線とによって画定される平面内で溶接接合部５のサイドからサイドへミリング工具１０２を斜めにする、あるいは傾けることによって調整される。この調整は、切削アーク２０６が、被加工物３の外周間の僅かな軸位置合わせ不良にかかわりなく、溶接ビード１３の各サイドに隣接する母材１１を含む溶接止端９と交差するように方向付けられた状態に留まるようにする。
【００３４】
この結果は、ミリングヘッド１０４のサイズ（直径）と、ミリング工具１０２（と、したがってミリングヘッド１０４）のオフセット角θ０と、被加工物３間のオフセット量とによって決定される輪郭形成された溶接部プロファイルである。各変数は、切削アーク２０６のサイズと直径に影響を与える。
【００３５】
図２Ｃを参照すると、例示的溶接部プロファイル１５が示されている（原寸に比例していない）。溶接部プロファイル１５は、この溶接部プロファイル１５が溶接ビード１３の各サイドで溶接ビード１３とオーバーラップする幅Ｗと、溶接ビード１３内の最大深さＤｂと、溶接ビード１３と母材１１との接合部における深さＤｐと、によって特徴付けられる。
【００３６】
これらの寸法がオフセット角θ０とミリングヘッド１０４の直径とミリング工具１０２の深さの調整または設定とによって決定されるような切削アーク２０６にしたがって変化するであろうことは、認められ得る。また溶接部プロファイル１５は、被加工物間の如何なる位置合わせ不良も探知して補正するために、ミリング工具１０２が溶接接合部５のサイドからサイドへ旋回するにつれて変化し、その結果、非対称の溶接部プロファイルになる可能性がある。
【００３７】
１１／２インチ（３．８１センチメートル）の壁厚を有する３２インチ（８１．２８センチメートル）パイプにおける３／４インチ（１．９１センチメートル）溶接ビード１３に関する例示的溶接部プロファイル１５によれば、溶接部プロファイル１５は、溶接ビード１３の各サイド上で１インチのほぼ４分の１から８分の３（１／４〜３／８）（０．６４〜０．９５センチメートル）だけ母材１１内に延びて、溶接ビード１３の中心で０．０３”〜０．０５”（０．０８〜０．１３センチメートル）の深さ、および母材１１において０．０２”〜０．０４”（０．０５〜０．１０センチメートル）の深さを有する。これらの寸法は単に例示的なものであって、これらの寸法がパイプ寸法および種々の異なるパイプとアプリケーションとに関する最小または最大壁厚仕様にしたがって変化するであろうことは理解され得る。
【００３８】
さて図１、４、５を参照すると、上記の方法による溶接部整形のための例示的装置が、より詳細に記載されている。図示の装置は、パイプセクション間の溶接接合部のために溶接部整形作業を実行するように構成されている。この装置が代替として平坦な、または不規則な被加工物間の溶接接合部も同様に整形するように構成され得ることは認められ得る。
【００３９】
２つの隣接する被加工物３間の溶接接合部５に沿ってミリング工具アセンブリ１００を搬送するために、追跡機構が使用される。図示の実施形態では、被加工物３はパイプセグメントであり、追跡機構は２つの隣接被加工物３間の溶接接合部５に隣接して一方の被加工物３の周囲の周りに配置された回転駆動機構１である。
【００４０】
回転駆動機構１は、固定軌道部と、この固定軌道に沿って動き得る可動部とを備える。ミリング工具アセンブリ１００は、回転駆動機構１の周りの円周上で、したがって回転駆動機構１が取り付けられた被加工物３の周りの円周上で、進行方向に回転駆動機構１の可動部によって搬送される。ミリング工具アセンブリ１００は、ミリングヘッド１０４の進行方向と回転軸２００とによって画定される平面内で工具の送り方向に僅かに（オフセット角θ０だけ）斜めにされた、あるいは傾けられたミリング工具１０２を含み、それによってミリングヘッド１０４は上記のように切削アーク２０６を画定する。
【００４１】
オフセット角θ０は、予め決められた角度に固定されることが可能であり、あるいは調整ねじとヒンジ取付けまたは可動取付けとの用意によって、または同様の装置の用意によって調整可能にされることが可能であり、それによってオフセット角θ０は連続的に、あるいは現場でリアルタイムに、あるいは交換可能なシム（詰め物）などの用意によって調整されることが可能であり、それによってオフセット角θ０は、ミリング工具１０２またはミリング工具アセンブリ１００の最小限の分解と再組立てによって調整されることが可能である。
【００４２】
追跡機構が設けられ、それによってミリング工具１０２は、溶接接合部５のいずれかのサイドの被加工物３の隣接外壁領域間の位置合わせ不良を探知して補正することができるように、進行方向に対して横方向にサイドからサイドへ旋回可能である。
【００４３】
図示の実施形態では追跡機構の一変形版は、ミリングヘッド１０４に近接してミリング工具１０２に連結された１対の追跡ホイール１０６を含む。動作時に追跡ホイール１０６は、溶接接合部５の相対するサイド上で被加工物に接触させられる。追跡ホイール１０６が被加工物３に沿って進むにつれて、追跡ホイール１０６は、表面に関してミリングヘッド１０４の切削深さを維持するために隣接被加工物３の表面に追従し、またミリングヘッド１０４が進行方向に対して横方向にサイドからサイドへ斜めになるように被加工物３間の如何なる位置合わせ不良にもしたがってミリング工具１０２を旋回させ、それによって切削アーク２０６は溶接接合部５に沿って溶接止端９との交差を維持するように連続的に調整される。
【００４４】
追跡機構はまた、ミリング工具１０２が取り付けられたスプリング装備追跡モジュール１２４を含む。ミリング工具１０２自身は、スピンドルアセンブリ１１０が滑動可能に受けられるヘッドストック１０８を備える。スピンドルはスピンドルアセンブリ１１０内で回転可能である。ミリングヘッド１０４は、ヘッドストック１０８の下端部でスピンドル１１２に連結された工具保持具またはチャック１１４によって取外し可能に保持される。追跡ホイール１０６は、追跡ホイール１０６がミリングヘッド１０４に隣接して配置されるように、ヘッドストック１０８の下端部から延びる追跡ホイール保持具１１６に取り付けられる。
【００４５】
スプリング装備追跡モジュール１２４は、ミリングヘッド１０４の切削アーク２０６が被加工物３間の如何なる位置合わせ不良も、あるいはいずれかの、または両方の被加工物３の如何なる偏心性または非真球性または他の不規則性をも補正するために動き得るように、ミリング工具１０２がサイドからサイドに旋回することを可能にする。
【００４６】
さて図５〜８を参照するとスプリング装備追跡モジュール１２４の図示の実施形態は、回転可能な駆動機構１から延びる取付けプレート１２２に旋回可能に取り付けられ、車軸１２８の周りに旋回する第１のプレート部材１２６を備える。車軸１２８を収容するために第１のプレート部材１２６の貫通孔１２７と連携して適当な軸受機構が設けられる。
【００４７】
第１のプレート部材１２６は、第１のプレート部材１２６が旋回するにつれてミリングヘッド１０４が進行方向に対して横方向に僅かにサイドからサイドに動かされるように概ね進行方向に向けられた軸の周りに旋回可能である。スプリングで片寄らされた（バイアスされた）滑動ブロック１３２の滑動可能な取付けのために、第１のプレート部材１２６の前に追跡レールあるいは柱１３０が設けられる。図示の実施形態では追跡柱１３０は、第１のプレート部材１２６の最上部の張り出しヘッドピース１２７から垂れ下がっているが、代替の構成も使用可能である。滑動ブロック１３２は追跡柱１３０に滑動可能に配置される。バイアススプリング１３６は、滑動ブロック１３２がスプリング１３６によって下方に片寄らされるように第１のプレート部材１２６と滑動ブロック１３２との間に配置される。
【００４８】
ミリング工具１０２は、このミリング工具１０２がスプリング１３６によって被加工物３の方に滑動ブロック１３２と共に片寄らされるように滑動ブロック１３２に取り付けられる。図示の実施形態では、ミリング工具１０２は滑動ブロック１３２の前面１３８に画定された軌道１２７に滑動可能に係合させられる。ミリング工具１０２が滑動ブロック１３２に沿って適所に調整され得るように、ねじ山付きねじ部材１４０がミリング工具１０２と滑動ブロック１３２とを連結する。ねじ山付きねじ部材１４０は、追跡ホイール１０６を含むミリング工具１０２が被加工物３の近くに、または被加工物３から遠くに配置されることを可能にする。ミリング工具１０２が被加工物３に近くに配置されると、いったん追跡ホイール１０６が被加工物に接触した場合にスプリング１３６は被加工物に対するミリング工具１０２に大きなバイアスを与えるように、ますます大きく加重される。こうしてミリングヘッド１０４は被加工物３に押し付けられ、ミリング工具１０２は追跡ホイール１０６が被加工物表面に沿って動くにつれてサイドからサイドに旋回できるようにされる。
【００４９】
ミリング工具１０２の切削深さが調整され得るように、調整機構が設けられる。図示の構成では調整機構の一変形版は、ヘッドストック１０８の上のスピンドルアセンブリ１１０に取り付けられたスピンドルアセンブリ保持具１１８を含んでおり、このスピンドルアセンブリ保持具１１８はスピンドルアセンブリ１１０がねじ山付き送りねじ１２０を回転させることによってヘッドストック１０８の下端部から可変に延ばされ得るように、ねじ山付き送りねじ１２０によってヘッドストック１０８に連結される。ねじ山付き送りねじ１２０の調整は、スピンドルアセンブリ１１０をヘッドストック１０８から延ばすか引っ込め、また追跡ホイール１０６に関してスピンドルアセンブリ１１０を延ばすか、引っ込める。こうしてミリング工具１０２の切削深さは、追跡ホイール１０６によって感知されたように被加工物３の表面に関してねじ山付き送りねじ１２０を用いて調整され得る。
【００５０】
空気モータ、電気モータまたはスピンドル１１２を回転可能に駆動するための他の装置といった駆動手段１１１は、スピンドルアセンブリ保持具１１８に取り付けられ、スピンドル１１２に駆動可能に接続される。
【００５１】
図９〜１２を参照すると、ミリング工具１０２のオフセット角θ０の調整を可能にする調整可能取付けアセンブリが示されている。調整可能取付けアセンブリは、回転可能な駆動機構１に固定された固定プレート９０２を備える。固定プレート９０２には、アーチ形スロット９０６を貫通するファスナによってバックプレート９０４が固定される。図示の実施形態では、各々のアーチ形スロット９０６が異なる半径９０８ａ、９０８ｂを有するが共通の中心９０８ｃを持つように、１対の同心のアーチ形スロット９０６が設けられている。
【００５２】
前述のようにミリング工具１０２を支持するために、バックプレート９０４から取付けプレート１２２が延びている。
【００５３】
このようにして、ミリング工具１０２のオフセット角θ０は、アーチ形スロット９０６によってガイドされて共通中心９０８ｃの周りにミリング工具１０２を回転させるようにファスナを緩めることによって調整される。所望のオフセット角θ０が設定されると、ファスナはミリング工具１０２の動作のために堅く締め付けられる。
【００５４】
アーチ形スロット９０６は好適には、共通中心９０８ｃがミリングヘッド１０４のカッティングエッジ（切れ歯）に、またはそれの近くに配置されるように画定される。ミリング工具アセンブリ１００が種々の直径のパイプでの使用のために種々にサイズ決めされた駆動機構１上で最適のオフセット角θ０に位置決めされることを調整可能取付けアセンブリが可能にすることは図１０〜１２を参照することによって理解され得る。
【００５５】
本発明の前述の例示的実施形態が実際には例示的なものであって、本技術に精通する人々にはこれらの実施形態の修正版が思い浮かび得ることは理解されるであろう。したがって本発明は、ここに開示された例示的実施形態に限定されると見なされるべきでなく、添付の請求項に記載されたようにだけ限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】溶接されたパイプ接合部を整形するように位置決めされて図示された溶接部整形のための装置の環境斜視図である。
【図２Ａ】溶接されたパイプ接合部に関して切削アークを画定するようにミリングヘッドが角度決めされた溶接パイプ接合部溶接ビードを整形するために位置決めされた図１の装置で使用可能なミリングヘッドの概略の側面図である。
【図２Ｂ】溶接されたパイプ接合部に関して切削アークを画定するようにミリングヘッドが角度決めされた溶接パイプ接合部溶接ビードを整形するために位置決めされた図１の装置で使用可能なミリングヘッドの概略の正面図である。
【図２Ｃ】溶接パイプ接合部に形成された溶接プロファイル細部を示す接合されたパイプセグメントの部分断面図である。
【図３Ａ】図２Ａに示されたものより深い切削アークを画定するようにミリングヘッドが角度決めされたパイプ接合部溶接ビードを整形するために位置決めされたミリングヘッドの概略の側面図である。
【図３Ｂ】図２Ｂに示されたものより深い切削アークを画定するようにミリングヘッドが角度決めされたパイプ接合部溶接ビードを整形するために位置決めされたミリングヘッドの概略の正面図である。
【図４】溶接パイプ接合部を整形するように位置決めされて示された溶接部整形のための装置の正面図である。
【図５】図４に示された装置の断面側面図である。
【図６】溶接部整形用の装置のための旋回可能な追跡モジュールの旋回可能な第１のプレート部材の斜視図である。
【図７】本発明による溶接部整形用の装置のための回転可能な追跡モジュールの滑動ブロック部材の斜視図である。
【図８】図６の旋回可能な第１のプレート部材に取り付けられた図７の滑動ブロック部材を示す、本発明による溶接部整形用の装置のための旋回可能な追跡モジュールの斜視図である。
【図９】調整可能な取付けアセンブリを含み、それによってミリング工具オフセット角θ０が調整可能になる溶接部整形用の装置の斜視図である。
【図１０】第１の直径のパイプにおける溶接部を整形するように構成された図９の溶接部整形用の装置の側面図である。
【図１１】第２の直径のパイプにおける溶接部を整形するように構成された図９の溶接部整形用の装置の側面図である。
【図１２】第３の直径のパイプにおける溶接部を整形するように構成された図９の溶接部整形用の装置の側面図である。
【技術分野】
【０００１】
（優先権主張）
本出願は、２００５年１０月３１日に出願された米国仮出願第６０／７３１，４７４号の優先権の恩恵を主張する。
【０００２】
本発明は、溶接接合部からの溶接クラウンの除去に関し、また特に溶接部全体に亘って広がる輪郭形成されたプロファイル（外形）を残すために溶接接合部から溶接クラウンと溶接止端とを除去するための方法と装置とに関する。
【背景技術】
【０００３】
溶接継目に沿って隣接する非加工物を互いに溶接することによって隣接する金属の被加工物を接合することは当分野ではよく知られている。例えばパイプラインまたはパイプシステムは、パイプの長さの端部同士を溶接することによって製造される。典型的にはパイプ長さの端部は斜めに切られるか、そうでなければ用意されて（準備されて）、互いに接触させられるか、接近させられて、準備された端部の周りに溶接ビードを放出することによって互いに溶接される。仕上げられた溶接ビードは一般に、パイプの端部の周辺表面から外方向に延びるクラウン部またはプロファイルを有する。溶接接合部が滑らかな外面に仕上げられるようにこの溶接クラウンを除去することは、しばしば望ましく、またある場合には必要である。
【０００４】
溶接された被加工物または製品からの溶接クラウンの除去のために種々の工具が使用されてきた。溶接クラウンはしばしば、典型的には研削工具を使用して手動で実行される研削によって溶接継目から除去される。パイプ製造のプロセスにおいて、溶接部除去は携帯型旋盤といった専門の工具によって実行され得る。
【０００５】
パイプ製造で典型的に使用される携帯型旋盤は、パイプの周りに嵌合するように適合した静止型「クラムシェル（二枚貝の殻）」電力ユニットを備えており、この携帯型旋盤は、回転可能な切削リングと、この切削リングに切削工具を取り付けるための工具保持具とを有する。携帯型旋盤は、溶接接合部に隣接するパイプの１つの周りに取り付けられ、切削工具は溶接クラウンを除去するためにパイプの周りを回転させられる。一般に切削工具は、パイプの周りの狭い円周経路において溶接クラウンを切削する単一点切削工具であって、この切削工具は溶接クラウンを除去するために軸方向に進みながらパイプ軸の周りを回る。
【０００６】
携帯型旋盤は溶接クラウンを除去する際に有効であるが、この携帯型旋盤は切削工具の切削方向においてパイプの周りを円周方向に走る応力集中部を作り出す可能性がある。溶接クラウンの除去によって滑らかにされた溶接接合部の表面は、一般に元のまま残された溶接クラウンを有する溶接接合部より大きな強度あるいは疲労寿命の溶接接合部という結果をもたらすが、円周方向の応力集中部は溶接接合部の強度または疲労寿命を制限して、このような仕上げられた溶接接合部において最適の強度または疲労寿命が達成されることを制約すると考えられる。
【０００７】
溶接ビードを除去するために、他の環境では他の技法が使用されてきた。例えば１９９４年２月１５日に公開された特開平６−３９４３１号公報は、らせん状鋼パイプ製造の途中で溶接ビードクラウンがミリング・カッタを使用して切り取られる、らせん状鋼パイプ製造する方法を記載している。
【０００８】
パイプセクション間の溶接接合部の疲労寿命は、溶接クラウンが溶接接合部の各サイドに沿って少量の母材と共に除去された場合に著しく増加することが発見されている。
【０００９】
３２インチ直径、７０〜９０，０００ＰＳＩ引っ張り強度のパイプを使用した溶接試験クーポンの評価では、溶接接合部の各サイドに沿って少量の母材と共に溶接クラウンを除去するための溶接クラウンを研削することと、その後の溶接接合部の表面を研磨することとは、溶接クラウンが除去されなかった溶接試験クーポンと比較して溶接接合部の３倍から４倍の疲労寿命改善という結果をもたらした。
【００１０】
したがって、単に溶接クラウンを除去することよりむしろ溶接接合部の各サイドに沿った少量の母材の除去を含む溶接接合部（溶接部プロファイル）に沿って輪郭形成され整形された表面の形成は、溶接接合部の品質の改善を達成するために、また特に溶接接合部の疲労寿命を改善するために望ましい。
【００１１】
しかしながら溶接クラウンを研削する手動プロセスは、それに続く研磨プロセスと共に、退屈で時間がかかり、コスト高である。更にこのような手動プロセスは、精度不足であって、材料の不十分な、または過度の除去によって特徴付けられる完成された溶接部プロファイルの不均一性という結果を招く可能性がある。
【００１２】
材料の不十分な除去は、溶接接合部と共に母材内に溶接部プロファイル輪郭を不適切に延長することによって所望の溶接接合部品質を作り出せなくする可能性がある。材料の過度の除去は、パイプ壁の厚さを臨界値または最小値より薄くすることによって被加工製品に損傷を与える結果になる可能性がある。また研削機によって生成される熱自体が、冶金的考慮事項に基づいて被加工製品の強度低下に寄与する可能性がある。
【００１３】
異なる卵形または非真円のパイプセグメントによって引き起こされる位置合わせ不良を含む、隣接する非加工物間の如何なる位置合わせ不良によっても、仕上げられた溶接部プロファイルを作り出すという作業における更なる困難が導入される。
【特許文献１】特開平６−３９４３１号公報
【発明の開示】
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、溶接接合部からの溶接クラウンの除去に関し、また特に溶接部全体に亘って広がる輪郭形成されたプロファイルを残して溶接接合部の疲労寿命を改善するために、溶接接合部からの溶接クラウンと溶接止端とを除去するための方法、装置およびそれらの変形版に関する。
【００１５】
１つの好適な方法によれば、溶接クラウンの除去のための方法は、フライ・カッタといった円形のミリングヘッドを有するミリング工具を使用する。ミリング工具は、パイプの隣接セクションといった２つの隣接する非加工物間の溶接接合部に近接したミリングヘッドをもって配置される。ミリング工具は、ミリングヘッドが溶接クラウンを切り取るにつれて溶接接合部に沿って進行方向に動かされる。
【００１６】
好適なミリング工具は、ミリングヘッドの周囲円形エッジが溶接クラウンと非加工物とに関して切削アークを画定するように、ミリングヘッドの進行方向と回転軸とによって確定される平面内で僅かに斜めにされる、あるいは傾けられる。ミリング工具の傾き量を増加させることは、切削アークの深さを増やして半径をへらす。
【００１７】
ミリング工具は、ミリングヘッドの切削アークが溶接金属と溶接接合部の各サイドに沿った少量の母材を含む隣接溶接止端（または溶接面と母材との接合部）とに交差するような切削の深さに設定される。
【００１８】
ミリングヘッドの切削要素は、溶接クラウンを切削して、溶接ビードまで概ね横に延びる経路に輪郭形成された溶接部外形を形成する。こうして、溶接ビードの除去によって作り出される如何なる応力集中部も、溶接ビードの長さ方向でも円周方向でもなく、横方向に伝わる。更に正の入口角の鋭利な超硬切削要素の使用は、横の応力集中部を低減または除去して、滑らかでよく研磨された仕上がりを残す。母材の溶接止端領域の除去による長さ方向または円周方向の応力集中部の除去と横方向応力集中部の低減は、溶接クラウン除去のための既知の従来技法と比較して仕上げ溶接部の強度の大幅な改善に寄与する。
【００１９】
好適なミリング工具は溶接接合部に沿って動かされるので、ミリング工具は、切削アークが溶接クラウンと溶接接合部の各サイドに沿った少量の母材との両方を除去し続けるために、切削アークが第１、第２の被加工物止端領域と交差した状態に維持されるように、前記第１、第２の被加工物間の位置合わせのばらつきにしたがって進行方向に対して概ね横向きの平面内で傾斜または旋回させられ得る。
【００２０】
溶接クラウンの除去のための装置の一実施形態によれば、第１、第２の被加工物間の溶接接合部から溶接クラウンを除去するための装置は、進行方向に被加工物に沿って工具を搬送するために適応した可動部材を有する工具キャリアであって被加工物に取り付けられるように用意された工具キャリアを使用する。可動部材には、回転軸の周りに回転可能なミリング・カッタを有するミリング工具が取り付けられる。ミリング工具は、上記の被加工物の近接面に垂直な線と概ね一致する回転軸によって位置決めされるが、ミリング・カッタの切削半径がミリング・カッタのオフセット角と直径とによって画定されるように、オフセット角だけ、回転軸と進行方向とによって画定される第１の平面内で傾けられる。
【００２１】
追跡ホイールは、溶接接合部のいずれかのサイドで被加工物に係合し、切削深さが溶接部に隣接する被加工物表面に関して設定されることを可能にする。追跡ホイールはまた、ミリング・カッタを溶接クラウンとの切削係合状態に、また隣接被加工物溶接止端領域との交差状態に維持する。
【００２２】
本発明のこれら、および他の特徴、態様および利点は、下記の説明と添付の請求項と付属の図面とに関連して、よりよく理解されるであろう。
【詳細な説明】
【００２３】
図１を参照すると、ここに開示される方法による溶接部整形を実行するように構成された溶接部整形用の好適な装置が示されている。図示の溶接部整形装置の実施形態ではミリング工具１０２は、概ねパイプセクション間の溶接接合部５にしたがってパイプの周りの円周方向経路に沿って、回転駆動機構１によって搬送される。
【００２４】
この方法によれば、ミリング工具１０２は、２つの隣接被加工物３間の溶接接合部５に隣接したミリング・カッタまたはミリングヘッド１０４（図には概略的に示されている）をもって位置決めされる。ミリングヘッド１０４は、回転軸２００の周りに回転可能である。ミリング工具１０２は、回転軸２００が被加工物３のうちの少なくとも１つの被加工物の表面に概ね垂直であるが、下記に詳細に論じられるように僅かに傾けられるように位置決めされる。ミリング工具１０２は、溶接接合部５からのビードまたは溶接クラウン７の除去のために溶接接合部５に沿って動くように位置決めされる。図１の説明図では被加工物３は、パイプラインまたはパイプ構造体におけるパイプセクションである。溶接部整形のためのこの方法が図示のパイプセクションといった丸い、または円筒形の被加工物３ばかりでなく平坦な、または不規則に湾曲した表面または被加工物にも適用可能であることは無論、認められ得る。
【００２５】
ミリング工具１０２は、ミリングヘッド１０４が溶接クラウン７を切り取るにつれて、溶接接合部５に沿って進行方向に動かされる。ミリングヘッド１０４は、円形の切削経路を画定する少なくとも１つの切削部材を有するフライ・カッタまたはホッグ・ミルといった円形のミリング工具または切削工具である。正の入口角の鋭利な超硬切削部材の使用は、切削工具が高度に研磨された滑らかな仕上げ面を残すことを可能にし、溶接部整形を実行した後に溶接接合部の表面を更に研磨する必要を除去する。更にこのような切削部材は、例えば研削と比較して切削時の溶接ビード１３および被加工物３の加熱を減らす。
【００２６】
ミリングヘッドのサイズと構成（および特に円形の切削経路の直径）は、溶接接合部５の幅にかかるように、また溶接接合部５の各サイドに沿った母材１１と溶接止端９とに交差するように選択され得るので、溶接部プロファイルは溶接接合部５に沿ったミリング工具１０２の一回の通過によって切削され得る。
【００２７】
さて図２Ａ、２Ｂを参照すると、ミリングヘッド１０４は、ミリングヘッド１０４の周辺円形エッジ２０２が溶接クラウン７と被加工物３とに関して切削アーク２０６またはプロファイルを画定するように、接合部に関してミリングヘッドの切削アークを設定するために、送り運動方向または進行方向と回転軸２００とによって画定される平面内でカッタ送り方向に関して前方にミリング工具２０２の回転軸２００を方向付ける、または傾けることによって僅かに（オフセット角または傾斜角θ０だけ）斜めにされる、または傾けられる。
【００２８】
図２Ａ、２Ｂに図示されたパイプアプリケーションを参照すると、切削アーク２０６は本質的に、ミリングヘッド１０４の前縁２１０においてパイプと交差する横軸平面２０８へのミリングヘッド１０４の円形のカッティングエッジ（切れ刃）の直角投影であることが理解され得る。その結果、ミリング工具１０２のオフセット角θ０の量を増加させることは、切削アーク２０６の半径を減らして深さを増やす。図２Ａ、２Ｂの例では、２１／２インチ（６．３７センチメートル）の直径２１４を有するミリングヘッド１０４は、約５度のオフセット角θ０を有し、約２４インチの半径を有する切削アーク２０６という結果をもたらす。
【００２９】
図３Ａ、３Ｂを参照すると、ミリングヘッド１０４は、より大きなオフセット角θ０で示されており、切削アーク２０６の深さと半径への影響を示している。２１／２インチ（６．３７センチメートル）の直径２１４を有するミリングヘッド１０４による約１０度のオフセット角θ０は、約１４インチの半径を有する切削アーク２０６という結果をもたらす。より大きなオフセット角θ０は、より小さな半径を有するより深い切削アーク２０６という結果をもたらすが、より小さなオフセット角θ０は、より大きな半径を有する、より浅い切削アーク２０６という結果をもたらすであろうことが認められ得る。
【００３０】
溶接クラウン７の上に概ね中心があるミリングヘッド１０４によって、ミリングヘッド１０４の切削要素は溶接接合部５に対して概ね横方向に延びる経路に沿って溶接クラウン７を切削する。
【００３１】
ミリング工具１０２は、ミリングヘッド１０４の切削アーク２０６が溶接ビード１３の両側の母材１１を含む溶接止端領域９と交差してこの領域を除去するような切削深さに設定される。
【００３２】
所望の切削深さとプロファイルを与えるように位置決めされたミリング工具１０２によって溶接クラウン７を除去するように、ミリング工具１０２は溶接接合部５に沿って動かされる。
【００３３】
ミリング工具１０２が溶接接合部５に沿って動かされるので、回転軸２００は、切削アーク２０６が第１、第２の被加工物との交差状態に維持されるように第１、第２の被加工物間の位置合わせの変化または壁厚の変化にしたがって調整される。回転軸２００は、概ね回転軸と溶接接合部に対して横方向の線とによって画定される平面内で溶接接合部５のサイドからサイドへミリング工具１０２を斜めにする、あるいは傾けることによって調整される。この調整は、切削アーク２０６が、被加工物３の外周間の僅かな軸位置合わせ不良にかかわりなく、溶接ビード１３の各サイドに隣接する母材１１を含む溶接止端９と交差するように方向付けられた状態に留まるようにする。
【００３４】
この結果は、ミリングヘッド１０４のサイズ（直径）と、ミリング工具１０２（と、したがってミリングヘッド１０４）のオフセット角θ０と、被加工物３間のオフセット量とによって決定される輪郭形成された溶接部プロファイルである。各変数は、切削アーク２０６のサイズと直径に影響を与える。
【００３５】
図２Ｃを参照すると、例示的溶接部プロファイル１５が示されている（原寸に比例していない）。溶接部プロファイル１５は、この溶接部プロファイル１５が溶接ビード１３の各サイドで溶接ビード１３とオーバーラップする幅Ｗと、溶接ビード１３内の最大深さＤｂと、溶接ビード１３と母材１１との接合部における深さＤｐと、によって特徴付けられる。
【００３６】
これらの寸法がオフセット角θ０とミリングヘッド１０４の直径とミリング工具１０２の深さの調整または設定とによって決定されるような切削アーク２０６にしたがって変化するであろうことは、認められ得る。また溶接部プロファイル１５は、被加工物間の如何なる位置合わせ不良も探知して補正するために、ミリング工具１０２が溶接接合部５のサイドからサイドへ旋回するにつれて変化し、その結果、非対称の溶接部プロファイルになる可能性がある。
【００３７】
１１／２インチ（３．８１センチメートル）の壁厚を有する３２インチ（８１．２８センチメートル）パイプにおける３／４インチ（１．９１センチメートル）溶接ビード１３に関する例示的溶接部プロファイル１５によれば、溶接部プロファイル１５は、溶接ビード１３の各サイド上で１インチのほぼ４分の１から８分の３（１／４〜３／８）（０．６４〜０．９５センチメートル）だけ母材１１内に延びて、溶接ビード１３の中心で０．０３”〜０．０５”（０．０８〜０．１３センチメートル）の深さ、および母材１１において０．０２”〜０．０４”（０．０５〜０．１０センチメートル）の深さを有する。これらの寸法は単に例示的なものであって、これらの寸法がパイプ寸法および種々の異なるパイプとアプリケーションとに関する最小または最大壁厚仕様にしたがって変化するであろうことは理解され得る。
【００３８】
さて図１、４、５を参照すると、上記の方法による溶接部整形のための例示的装置が、より詳細に記載されている。図示の装置は、パイプセクション間の溶接接合部のために溶接部整形作業を実行するように構成されている。この装置が代替として平坦な、または不規則な被加工物間の溶接接合部も同様に整形するように構成され得ることは認められ得る。
【００３９】
２つの隣接する被加工物３間の溶接接合部５に沿ってミリング工具アセンブリ１００を搬送するために、追跡機構が使用される。図示の実施形態では、被加工物３はパイプセグメントであり、追跡機構は２つの隣接被加工物３間の溶接接合部５に隣接して一方の被加工物３の周囲の周りに配置された回転駆動機構１である。
【００４０】
回転駆動機構１は、固定軌道部と、この固定軌道に沿って動き得る可動部とを備える。ミリング工具アセンブリ１００は、回転駆動機構１の周りの円周上で、したがって回転駆動機構１が取り付けられた被加工物３の周りの円周上で、進行方向に回転駆動機構１の可動部によって搬送される。ミリング工具アセンブリ１００は、ミリングヘッド１０４の進行方向と回転軸２００とによって画定される平面内で工具の送り方向に僅かに（オフセット角θ０だけ）斜めにされた、あるいは傾けられたミリング工具１０２を含み、それによってミリングヘッド１０４は上記のように切削アーク２０６を画定する。
【００４１】
オフセット角θ０は、予め決められた角度に固定されることが可能であり、あるいは調整ねじとヒンジ取付けまたは可動取付けとの用意によって、または同様の装置の用意によって調整可能にされることが可能であり、それによってオフセット角θ０は連続的に、あるいは現場でリアルタイムに、あるいは交換可能なシム（詰め物）などの用意によって調整されることが可能であり、それによってオフセット角θ０は、ミリング工具１０２またはミリング工具アセンブリ１００の最小限の分解と再組立てによって調整されることが可能である。
【００４２】
追跡機構が設けられ、それによってミリング工具１０２は、溶接接合部５のいずれかのサイドの被加工物３の隣接外壁領域間の位置合わせ不良を探知して補正することができるように、進行方向に対して横方向にサイドからサイドへ旋回可能である。
【００４３】
図示の実施形態では追跡機構の一変形版は、ミリングヘッド１０４に近接してミリング工具１０２に連結された１対の追跡ホイール１０６を含む。動作時に追跡ホイール１０６は、溶接接合部５の相対するサイド上で被加工物に接触させられる。追跡ホイール１０６が被加工物３に沿って進むにつれて、追跡ホイール１０６は、表面に関してミリングヘッド１０４の切削深さを維持するために隣接被加工物３の表面に追従し、またミリングヘッド１０４が進行方向に対して横方向にサイドからサイドへ斜めになるように被加工物３間の如何なる位置合わせ不良にもしたがってミリング工具１０２を旋回させ、それによって切削アーク２０６は溶接接合部５に沿って溶接止端９との交差を維持するように連続的に調整される。
【００４４】
追跡機構はまた、ミリング工具１０２が取り付けられたスプリング装備追跡モジュール１２４を含む。ミリング工具１０２自身は、スピンドルアセンブリ１１０が滑動可能に受けられるヘッドストック１０８を備える。スピンドルはスピンドルアセンブリ１１０内で回転可能である。ミリングヘッド１０４は、ヘッドストック１０８の下端部でスピンドル１１２に連結された工具保持具またはチャック１１４によって取外し可能に保持される。追跡ホイール１０６は、追跡ホイール１０６がミリングヘッド１０４に隣接して配置されるように、ヘッドストック１０８の下端部から延びる追跡ホイール保持具１１６に取り付けられる。
【００４５】
スプリング装備追跡モジュール１２４は、ミリングヘッド１０４の切削アーク２０６が被加工物３間の如何なる位置合わせ不良も、あるいはいずれかの、または両方の被加工物３の如何なる偏心性または非真球性または他の不規則性をも補正するために動き得るように、ミリング工具１０２がサイドからサイドに旋回することを可能にする。
【００４６】
さて図５〜８を参照するとスプリング装備追跡モジュール１２４の図示の実施形態は、回転可能な駆動機構１から延びる取付けプレート１２２に旋回可能に取り付けられ、車軸１２８の周りに旋回する第１のプレート部材１２６を備える。車軸１２８を収容するために第１のプレート部材１２６の貫通孔１２７と連携して適当な軸受機構が設けられる。
【００４７】
第１のプレート部材１２６は、第１のプレート部材１２６が旋回するにつれてミリングヘッド１０４が進行方向に対して横方向に僅かにサイドからサイドに動かされるように概ね進行方向に向けられた軸の周りに旋回可能である。スプリングで片寄らされた（バイアスされた）滑動ブロック１３２の滑動可能な取付けのために、第１のプレート部材１２６の前に追跡レールあるいは柱１３０が設けられる。図示の実施形態では追跡柱１３０は、第１のプレート部材１２６の最上部の張り出しヘッドピース１２７から垂れ下がっているが、代替の構成も使用可能である。滑動ブロック１３２は追跡柱１３０に滑動可能に配置される。バイアススプリング１３６は、滑動ブロック１３２がスプリング１３６によって下方に片寄らされるように第１のプレート部材１２６と滑動ブロック１３２との間に配置される。
【００４８】
ミリング工具１０２は、このミリング工具１０２がスプリング１３６によって被加工物３の方に滑動ブロック１３２と共に片寄らされるように滑動ブロック１３２に取り付けられる。図示の実施形態では、ミリング工具１０２は滑動ブロック１３２の前面１３８に画定された軌道１２７に滑動可能に係合させられる。ミリング工具１０２が滑動ブロック１３２に沿って適所に調整され得るように、ねじ山付きねじ部材１４０がミリング工具１０２と滑動ブロック１３２とを連結する。ねじ山付きねじ部材１４０は、追跡ホイール１０６を含むミリング工具１０２が被加工物３の近くに、または被加工物３から遠くに配置されることを可能にする。ミリング工具１０２が被加工物３に近くに配置されると、いったん追跡ホイール１０６が被加工物に接触した場合にスプリング１３６は被加工物に対するミリング工具１０２に大きなバイアスを与えるように、ますます大きく加重される。こうしてミリングヘッド１０４は被加工物３に押し付けられ、ミリング工具１０２は追跡ホイール１０６が被加工物表面に沿って動くにつれてサイドからサイドに旋回できるようにされる。
【００４９】
ミリング工具１０２の切削深さが調整され得るように、調整機構が設けられる。図示の構成では調整機構の一変形版は、ヘッドストック１０８の上のスピンドルアセンブリ１１０に取り付けられたスピンドルアセンブリ保持具１１８を含んでおり、このスピンドルアセンブリ保持具１１８はスピンドルアセンブリ１１０がねじ山付き送りねじ１２０を回転させることによってヘッドストック１０８の下端部から可変に延ばされ得るように、ねじ山付き送りねじ１２０によってヘッドストック１０８に連結される。ねじ山付き送りねじ１２０の調整は、スピンドルアセンブリ１１０をヘッドストック１０８から延ばすか引っ込め、また追跡ホイール１０６に関してスピンドルアセンブリ１１０を延ばすか、引っ込める。こうしてミリング工具１０２の切削深さは、追跡ホイール１０６によって感知されたように被加工物３の表面に関してねじ山付き送りねじ１２０を用いて調整され得る。
【００５０】
空気モータ、電気モータまたはスピンドル１１２を回転可能に駆動するための他の装置といった駆動手段１１１は、スピンドルアセンブリ保持具１１８に取り付けられ、スピンドル１１２に駆動可能に接続される。
【００５１】
図９〜１２を参照すると、ミリング工具１０２のオフセット角θ０の調整を可能にする調整可能取付けアセンブリが示されている。調整可能取付けアセンブリは、回転可能な駆動機構１に固定された固定プレート９０２を備える。固定プレート９０２には、アーチ形スロット９０６を貫通するファスナによってバックプレート９０４が固定される。図示の実施形態では、各々のアーチ形スロット９０６が異なる半径９０８ａ、９０８ｂを有するが共通の中心９０８ｃを持つように、１対の同心のアーチ形スロット９０６が設けられている。
【００５２】
前述のようにミリング工具１０２を支持するために、バックプレート９０４から取付けプレート１２２が延びている。
【００５３】
このようにして、ミリング工具１０２のオフセット角θ０は、アーチ形スロット９０６によってガイドされて共通中心９０８ｃの周りにミリング工具１０２を回転させるようにファスナを緩めることによって調整される。所望のオフセット角θ０が設定されると、ファスナはミリング工具１０２の動作のために堅く締め付けられる。
【００５４】
アーチ形スロット９０６は好適には、共通中心９０８ｃがミリングヘッド１０４のカッティングエッジ（切れ歯）に、またはそれの近くに配置されるように画定される。ミリング工具アセンブリ１００が種々の直径のパイプでの使用のために種々にサイズ決めされた駆動機構１上で最適のオフセット角θ０に位置決めされることを調整可能取付けアセンブリが可能にすることは図１０〜１２を参照することによって理解され得る。
【００５５】
本発明の前述の例示的実施形態が実際には例示的なものであって、本技術に精通する人々にはこれらの実施形態の修正版が思い浮かび得ることは理解されるであろう。したがって本発明は、ここに開示された例示的実施形態に限定されると見なされるべきでなく、添付の請求項に記載されたようにだけ限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】溶接されたパイプ接合部を整形するように位置決めされて図示された溶接部整形のための装置の環境斜視図である。
【図２Ａ】溶接されたパイプ接合部に関して切削アークを画定するようにミリングヘッドが角度決めされた溶接パイプ接合部溶接ビードを整形するために位置決めされた図１の装置で使用可能なミリングヘッドの概略の側面図である。
【図２Ｂ】溶接されたパイプ接合部に関して切削アークを画定するようにミリングヘッドが角度決めされた溶接パイプ接合部溶接ビードを整形するために位置決めされた図１の装置で使用可能なミリングヘッドの概略の正面図である。
【図２Ｃ】溶接パイプ接合部に形成された溶接プロファイル細部を示す接合されたパイプセグメントの部分断面図である。
【図３Ａ】図２Ａに示されたものより深い切削アークを画定するようにミリングヘッドが角度決めされたパイプ接合部溶接ビードを整形するために位置決めされたミリングヘッドの概略の側面図である。
【図３Ｂ】図２Ｂに示されたものより深い切削アークを画定するようにミリングヘッドが角度決めされたパイプ接合部溶接ビードを整形するために位置決めされたミリングヘッドの概略の正面図である。
【図４】溶接パイプ接合部を整形するように位置決めされて示された溶接部整形のための装置の正面図である。
【図５】図４に示された装置の断面側面図である。
【図６】溶接部整形用の装置のための旋回可能な追跡モジュールの旋回可能な第１のプレート部材の斜視図である。
【図７】本発明による溶接部整形用の装置のための回転可能な追跡モジュールの滑動ブロック部材の斜視図である。
【図８】図６の旋回可能な第１のプレート部材に取り付けられた図７の滑動ブロック部材を示す、本発明による溶接部整形用の装置のための旋回可能な追跡モジュールの斜視図である。
【図９】調整可能な取付けアセンブリを含み、それによってミリング工具オフセット角θ０が調整可能になる溶接部整形用の装置の斜視図である。
【図１０】第１の直径のパイプにおける溶接部を整形するように構成された図９の溶接部整形用の装置の側面図である。
【図１１】第２の直径のパイプにおける溶接部を整形するように構成された図９の溶接部整形用の装置の側面図である。
【図１２】第３の直径のパイプにおける溶接部を整形するように構成された図９の溶接部整形用の装置の側面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の被加工物と第２の被加工物とに亘る固化した溶接金属によって画定された溶接接合部から溶接クラウンを除去するための方法であって、
第１、第２の被加工物の隣接表面に概ね垂直に延びる回転軸の周りに回転可能なミリングヘッドを有するミリング工具を、前記接合部に沿った進行方向に動くように前記接合部に近接して位置決めすることと、
前記ミリングヘッドの切削アークを前記接合部に関して設定するために、前記回転軸を含み、前記進行方向に添って延びる第１の平面内で前記回転軸を方向付けることと、
溶接金属の全長と前記第１、第２の被加工物とを所望の深さに交差させる前記切削アークにしたがって前記接合部に沿って溶接部プロファイルを切削するために前記ミリング工具を前記進行方向に動かすことと、の各ステップを備える方法。
【請求項２】
前記切削アークが前記第１、第２の被加工物と交差する関係に維持されるように前記第１、第２の被加工物の間の位置合わせの偏差にしたがって前記回転軸に調整を行うステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記回転軸は前記回転軸と前記溶接接合部に概ね垂直な線とに交差する第２の平面内で調整される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記回転軸は前記第２の平面内で傾けられる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記調整は前記ミリング工具が前記進行方向に沿って動くにつれて連続的に行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ミリング工具を前記進行方向に動かす前に前記隣接表面に関して前記ミリングヘッドの切削深さを設定するように前記ミリング工具を位置決めするステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
被加工物間の溶接接合部から溶接クラウンを除去するための装置であって、
前記装置は、
溶接クラウン位置に関して進行方向に工具を搬送するように適応した可動部材を有する工具キャリアを備え、
前記工具は前記可動部材に取り付けられたミリング工具を備えており、前記ミリング工具は回転軸の周りに回転可能な円形のミリングヘッドを有して切削アークを画定し、
前記回転軸は前記切削アークの半径がオフセット角と前記ミリングヘッドの直径とによって確定されるように、前記回転軸を含み前記進行方向に延びる第１の平面内で前記オフセット角だけ傾斜可能であり、
それによって前記工具は溶接クラウンとの切削関係において前記切削アークによって、前記進行方向に沿った前記ミリングヘッドの進行時に前記溶接クラウンに沿って溶接部プロファイルを切削するように適応する、装置。
【請求項８】
前記オフセット角は調整可能である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ミリング工具は前記ミリングヘッドが前記進行方向に対して横方向に揺動することを可能にするように旋回可能である、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記ミリングヘッドを被加工物の表面不規則性に追従するために旋回させるように配置され構成された１対の追跡ホイールを更に備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１】
第１の被加工物と第２の被加工物とに亘る固化した溶接金属によって画定された溶接接合部から溶接クラウンを除去するための方法であって、
第１、第２の被加工物の隣接表面に概ね垂直に延びる回転軸の周りに回転可能なミリングヘッドを有するミリング工具を、前記接合部に沿った進行方向に動くように前記接合部に近接して位置決めすることと、
前記ミリングヘッドの切削アークを前記接合部に関して設定するために、前記回転軸を含み、前記進行方向に添って延びる第１の平面内で前記回転軸を方向付けることと、
溶接金属の全長と前記第１、第２の被加工物とを所望の深さに交差させる前記切削アークにしたがって前記接合部に沿って溶接部プロファイルを切削するために前記ミリング工具を前記進行方向に動かすことと、の各ステップを備える方法。
【請求項２】
前記切削アークが前記第１、第２の被加工物と交差する関係に維持されるように前記第１、第２の被加工物の間の位置合わせの偏差にしたがって前記回転軸に調整を行うステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記回転軸は前記回転軸と前記溶接接合部に概ね垂直な線とに交差する第２の平面内で調整される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記回転軸は前記第２の平面内で傾けられる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記調整は前記ミリング工具が前記進行方向に沿って動くにつれて連続的に行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ミリング工具を前記進行方向に動かす前に前記隣接表面に関して前記ミリングヘッドの切削深さを設定するように前記ミリング工具を位置決めするステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
被加工物間の溶接接合部から溶接クラウンを除去するための装置であって、
前記装置は、
溶接クラウン位置に関して進行方向に工具を搬送するように適応した可動部材を有する工具キャリアを備え、
前記工具は前記可動部材に取り付けられたミリング工具を備えており、前記ミリング工具は回転軸の周りに回転可能な円形のミリングヘッドを有して切削アークを画定し、
前記回転軸は前記切削アークの半径がオフセット角と前記ミリングヘッドの直径とによって確定されるように、前記回転軸を含み前記進行方向に延びる第１の平面内で前記オフセット角だけ傾斜可能であり、
それによって前記工具は溶接クラウンとの切削関係において前記切削アークによって、前記進行方向に沿った前記ミリングヘッドの進行時に前記溶接クラウンに沿って溶接部プロファイルを切削するように適応する、装置。
【請求項８】
前記オフセット角は調整可能である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ミリング工具は前記ミリングヘッドが前記進行方向に対して横方向に揺動することを可能にするように旋回可能である、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記ミリングヘッドを被加工物の表面不規則性に追従するために旋回させるように配置され構成された１対の追跡ホイールを更に備える、請求項９に記載の装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２００９−５１３３７５（Ｐ２００９−５１３３７５Ａ）
【公表日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３９００８（Ｐ２００８−５３９００８）
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４２６９１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０５３６９９
【国際公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【出願人】（３９９０２０７８４）ティーアールアイ・トゥール・インコーポレーテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４２６９１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０５３６９９
【国際公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【出願人】（３９９０２０７８４）ティーアールアイ・トゥール・インコーポレーテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
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