(57)【要約】【課題】配管のフランジ部等を形成するのに用いられる、外縁が円形状をなしている板状部材の表面の歪みの状態を正確に計測する。【解決手段】歪み計測装置１０１は、複数の長尺の支持用アーム１０２を備える。各支持用アームは、その端部を基部１０３に保持され、計測対象面２０１ａに平行な平面内に放射状に延びでいる。各計測対象面２０１ａには、計測対象面２０１ａの縁部分を保持する保持部１０４が設けられる。計測用アーム１０５は、計測対象面２０１ａと平行に延び、長さ方向に伸縮自在である。ダイアルゲージ１０６は、計測用アーム１０５に設けられ、計測対象面の歪みを計測する。連結部１０７は、ダイアルゲージ１０６が計測対象面２０１ａと平行な平面内で回転自在となるよう、基部１０３と計測用アーム１０５とを連結する。【選択図】図１
2011191240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外縁が円形状をなす計測対象面の歪みを計測する歪み計測装置であって、
複数の長尺の支持用アームと、
各前記支持用アームを保持して前記計測対象面に平行な平面内に放射状に延出させる基部と、
前記支持用アームに設けられ、前記計測対象面の縁部分を保持する保持部と、
前記計測対象面と平行に延び、長さ方向に伸縮自在の計測用アームと、
前記計測用アームに設けられ、前記計測対象面の歪みを計測する計測部と、
前記計測部が前記計測対象面と平行な平面内で回転自在となるよう前記基部と前記計測用アームとを連結する連結部と、
を備える歪み計測装置。
【請求項２】
前記連結部が、ベアリングを含む、
請求項１記載の歪み計測装置。
【請求項３】
複数の前記支持用アームが、９０度間隔で配置されている、
請求項１又は２記載の歪み計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の端部に設けられるフランジ部等に用いられ外縁が円形状をなしている板状部材の表面の歪みを計測するための歪み計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電所や化学プラントに導入されているタービン、ボイラー、反応器等の配管では、その端部にフランジ部が形成されていて、フランジ部のシート面同士を当接させて配管同士を連結することが行われている。
【０００３】
フランジ部のシート面は、配管の連結に際してボルトによる締付け力が加えられたり、加熱されたり、経年変化により腐食したり劣化したりして、歪むことがある。このため、定期的にシート面を補修して配管の連結箇所でのシート面の間からの漏洩を未然に防ぐことが重要となる。そして、フランジ部のシート面を補修する際には、特許文献１や非特許文献１に記載の歪計測装置を用いてシート面の歪みを計測することが行われている。この歪計測装置では、支柱１が、先端にダイヤルゲージ２５が取り付けられた計測軸２６の回転中心をなしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３６７７５８８号公報（段落０００５〜０００６、図１、図４）
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】桐原玲、″特集  軸力測定  フランジ継手からの漏洩防止技術″、第１４頁右列第１９行〜第１５頁右列第１０行、［online］、２００３年１０月、新興プランテック株式会社ウェブサイト内、［２０１０年２月２２日検索］、インターネット〈URL：http://www.s-plantech.co.jp/technical/pdf/0310_rosetubosi.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１や非特許文献１に記載の歪計測装置をフランジＦに取り付けても、主リンク４や副リンク６のガタツキ、及び、ピン５，７，８，９での遊びによって、支柱１がフランジＦのなす面に対して直交する方向に延びて安定するとは限らない。このため、特許文献１や非特許文献１に記載の歪計測装置を用いて、配管の端部に設けられるフランジ部等に用いられ外縁が円形状をなしている板状部材の表面の歪みを計測しようとすると、計測を行う毎に計測結果が変化してしまう。
【０００７】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、外縁が円形状をなしている板状部材の表面の歪みの状態を正確に計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の歪み計測装置は、外縁が円形状をなす計測対象面の歪みを計測する歪み計測装置であって、複数の長尺の支持用アームと、各前記支持用アームを保持して前記計測対象面に平行な平面内に放射状に延出させる基部と、前記支持用アームに設けられ、前記計測対象面の縁部分を保持する保持部と、前記計測対象面と平行に延び、長さ方向に伸縮自在の計測用アームと、前記計測用アームに設けられ、前記計測対象面の歪みを計測する計測部と、前記計測部が前記計測対象面と平行な平面内で回転自在となるよう前記基部と前記計測用アームとを連結する連結部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、保持部に計測対象面の縁部分を保持させると基部は計測対象面の円形状中心に位置することになり、基部を中心とする計測用アームの回転に伴って計測部が計測対象面と平行な平面内で回転するので、外縁が円形状をなしている板状部材の表面の歪みの状態を正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】歪み計測装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面である。
【図３】基部の平面図である。
【図４】連結部の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の一形態を、図１ないし図４に基づいて説明する。本実施の形態は、発電所や化学プラントに導入されているタービン、ボイラー、反応器等の配管の端部に設けられるフランジ部を構成するリング状の金属円板２０１の一方の面（計測対象面２０１ａ）の歪みを計測するための歪み計測装置１０１への適用例である。
【００１２】
図１は、歪み計測装置１０１の平面図である。歪み計測装置１０１は、支持用アーム１０２と、基部１０３と、保持部１０４と、計測用アーム１０５と、計測部としてのダイアルゲージ１０６と、連結部１０７（図２及び図４も参照）とを含む。計測装置１０１は、予め水平に向けられて配置される金属円板２０１に取り付けられ、この金属円板２０１の計測対象面２０１ａの歪みを計測する。
【００１３】
支持用アーム１０２は、長尺の部材であり、一例として、アルミニウム金属で形成され、計測装置１０１全体の軽量化が図られている。支持用アーム１０２の断面形状は、略正方形である。支持用アーム１０２は、計測装置１０１に四本設けられ、それぞれが、計測対象面２０１ａと平行に延び、図１に示すように、基部１０３（詳細は、図３に基づいて後述）を中心として周回り方向に９０度間隔で並べて配置される。
【００１４】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面である。図１及び図２に基づいて、保持部１０４について説明する。保持部１０４は、各支持用アーム１０２における基部１０３とは反対側の端部に設けられ、計測対象面２０１ａの縁部分を保持する。保持部１０４は、いずれも、柱状部材１５１と、上方固定部１５２と、アダプタ部１５３と、下面押え部１５４と、上面押え部１５４ａと、を備える。
【００１５】
柱状部材１５１は、上下方向に延びる角柱体である。柱状部材１５１の上方部分には、水平方向に貫通した貫通孔（図示せず）が形成される。上方固定部１５２は、この貫通孔に挿通された支持用アーム１０２を柱状部材１５１に対して固定する。
【００１６】
上方固定部１５２の下端には、アダプタ部１５３が取り付けられる。アダプタ部１５３は、基礎板１５５を有する。基礎板１５５は、水平に延びて柱状部材１５１の下面に当接する。基礎板１５５から上方には、立設板１５６が立設する。この立設板１５６は、柱状部材１５１の側面に対面する。アダプタ部１５３は、下方固定部１５８も有する。下方固定部１５８は、クッション材１５７を有し、立設板１５６とともに柱状部材１５１を挟み込む。また、基礎板１５５の下面からは、第１ラックギア１６０が垂下する。第１ラックギア１６０は、金属円板２０１の内側に向く歯部１５９を有する。第１ラックギア１６０の下端からは、下方片１６１が、金属円板２０１の内側に向けて延びる。下方片１６１には、上下に貫通する雌ネジ孔（図示せず）が形成される。
【００１７】
下面押え部１５４は、シャフト１６２を有する。シャフト１６２の中腹には、下方片１６１の雌ネジ孔に螺合する雄ネジ部（図示せず）が形成される。シャフト１６２の下端には、ハンドル１６３が設けられる。シャフト１６２の上端には、金属円板２０１の下面２０１ｂに接触する接触体１６４が設けられる。
【００１８】
上面押え部１５４ａは、板材１６５を有する。板材１６５の下面は、計測対象面２０１ａに接触する。板材１６５の上面には、クッション材１６６が設けられる。板材１６５における金属円板２０１の外側に向く縁からは、第１ラックギア１６０の歯部１５９に噛合する第２ラックギア１６７が、上下に延びる。
【００１９】
作業者は、支持用アーム１０２に対して上下方向及び支持用アーム１０２の長さ方向に柱状部材１５１を動かす。続いて、作業者は、上方固定部１５２によって支持用アーム１０２と柱状部材１５１とを固定する。また、作業者は、下方固定部１５８によって、柱状部材１５１に対しアダプタ部１５３を取り付ける。続いて、作業者は、クッション材１６６を基礎板１５５の下面に接触させ、第２ラックギア１６７を第１ラックギア１６０に噛合させ、板材１６５と接触体１６４とで金属円板２０１を挟み、ハンドル１６３を動かして接触体１６４を金属円板２０１の下面２０１ｂに押し付ける。このようにすることで、各保持部１０４は、金属円板２０１を外側から挟み込んで、計測対象面２０１ａの縁部分を保持する。
【００２０】
図３は、基部１０３の平面図である。図２及び図３に基づいて、基部１０３について説明する。基部１０３は、各支持用アーム１０２の端部を保持して、これらの支持用アーム１０２を計測対象面２０１ａに平行な平面内に放射状に延出させる。基部１０３は、第１基礎柱体１７１と、ケース体１７２と、第２基礎柱体１７３と、アーム連結部材１７４と、ボルト１７４ａとを有する。
【００２１】
ケース体１７２は、三枚の板状部材１７５ａ，１７５ｂ，１７５ｃを、互いに離間して上下に並べて有する。また、第１基礎柱体１７１は、上下に延びる円柱体で、上方の板状部材１７５ａの中心と中間の板状部材１７５ｂの中心とを連結する。上方の板状部材１７５ａの隅領域と中間の板状部材１７５ｂの隅領域とは、四本の柱部材１７６によって連結される。上方の板状部材１７５ａと中間の板状部材１７５ｂとの間の上方空間１７７には、各支持用アーム１０２の端部が入り込む。そして、この支持用アーム１０２の端面は、第１基礎柱体１７１の側面に当接している。
【００２２】
アーム連結部材１７４は、平面視略Ｌ字上に折り曲げられた板状部材である。このアーム連結部材１７４は、隣り合う支持用アーム１０２の端部近傍の側面に跨って配置される。ボルト１７４ａは、アーム連結部材１７４の端部と支持用アーム１０２の側面とを締結する。そして、一つのアーム連結部材１７４に二つのボルト１７４ａを用いることで、アーム連結部材１７４は隣り合う支持用アーム１０２を連結し、各支持用アーム１０２を計測対象面２０１ａに平行な平面内で第１基礎柱体１７１から放射状に延出させる。
【００２３】
第２基礎柱体１７３は、第１基礎柱体１７１の軸線ＡＸと一致させて上下に延び円柱体で、中間の板状部材１７５ｂの中心と下方の板状部材１７５ｃの中心とを連結する。中間の板状部材１７５ｂの隅領域と下方の板状部材１７５ｃの隅領域とは、四本の柱部材１７８によって連結される。中間の板状部材１７５ｂと下方の板状部材１７５ｃとの間の下方空間１７９には、連結部１０７が設けられている。
【００２４】
図１及び図２を参照する。ケース体１７２の下方には、アームブラケット１８０が配置される。アームブラケット１８０は、二つの突出片１８０ａとこれらを連結する連結片１８０ｂとを有して下向きに開いたコ字形状をなしている。連結片１８０ｂは、計測対象面２０１ａと平行に拡がる平板状をなす。二つの突出片１８０ａは、互いに平行であって、いずれも連結片１８０ｂに対し直交する平板状をなす。
【００２５】
計測用アーム１０５は、アームブラケット１８０の二つの突出片１８０ａに保持され、計測対象面と平行に延びている。また、計測用アーム１０５は、長さ方向に伸縮自在のスライドユニット１８１を三つ有する。いずれのスライドユニット１８１も、大径パイプ１８１ａと、この内部にスライド自在に入り込む小径パイプ１８１ｂと、大径パイプ１８１ａに対し小径パイプ１８１ｂを固定する固定レバー１８１ｃと、を有する。このようなスライドユニット１８１は、上方に二つ下方に一つ、断面方向から見て三角形の頂点に位置するように互いに平行に並ぶ。ここで、二つの突出片１８０ａは、それぞれ、各大径パイプ１８１ａの一方の端部及び中腹部を保持し、大径パイプ１８１ａを一方の突出片１８０ａから外側に延出させる。各大径パイプ１８１ａの他方の端部は、板部材１８２によって連結される。各小径パイプ１８１ｂの先端部は、板部材１８３によって連結される。
【００２６】
ダイアルゲージ１０６は、計測対象面２０１ａの歪みを計測するものであって、計測用アーム１０５の先端部に位置する板部材１８３に取り付けられる。このダイアルゲージ１０６は、下方に延出する測定子１８４を有する。測定子１８４の先端は、金属円板２０１の計測対象面２０１ａに接触する。そして、測定子１８４の先端は、計測用アーム１０５の回転の動き（図２及び図４に基づいて後述）に伴って第１基礎柱体１７１の軸線ＡＸを中心に回転し、計測対象面２０１ａを摺動する。ダイアルゲージ１０６は、この摺動による測定子１８４の振動に基づいて、計測対象面２０１ａの凹凸の大きさに応じた検出値を出力する。
【００２７】
図４は、連結部１０７の正面断面図である。図２及び図４に基づいて、連結部１０７について説明する。連結部１０７は、ダイアルゲージ１０６が計測対象面２０１ａと平行な平面内で回転自在となるよう、基部１０３と計測用アーム１０５とを連結する。この連結部１０７は、ギア１８５と、回転柱１８６と、ラジアルベアリング１８７と、スラストベアリング１８８と、荷重受け部材１８９と、を含む。
【００２８】
板状部材１７５ｂの下面から下方に延びる第２基礎柱体１７３には、ラジアルベアリング１８７が取り付けられている。このラジアルベアリング１８７の外周には、ギア１８５が、第２基礎柱体１７３の軸回り方向に設けられている。ギア１８５から下方には、軸線ＡＸに一致させて回転柱１８６が上下に延出する。この回転柱１８６は、板状部材１７５ｃの中央に形成された孔部１９０に入り込み、アームブラケット１８０の連結片１８０ｂの上面中央に連結している。
【００２９】
荷重受け部材１８９は、板状部材１７５ｃの下面に取り付けられる。この荷重受け部材１８９には、軸線ＡＸに沿って貫通孔１９１が形成される。回転柱１８６は、この貫通孔１９１に入り込んでいる。
【００３０】
スラストベアリング１８８は、孔部１９０内に位置付けられ、荷重受け部材１８９の上面に載置され、回転柱１８６をその軸回り方向に回転自在に支持している。
【００３１】
ところで、ギア１８５には、ウォームギア１９２が噛み合っている。ウォームギア１９２は、その軸回りに回転自在となるように、支持部材（図示せず）によってケース体１７２に支持されている。ウォームギア１９２は、水平方向に延びて下方空間１７９からケース体１７２の外側に延出する。ウォームギア１９２の先端には、作業者がウォームギア１９２をその軸回り方向に回すためのハンドル１９３が設けられている。
【００３２】
以上に述べたように構成される本実施の形態の計測装置１０１を用いて、作業者は、保持部１０４に、予め水平に向けられて配置される金属円板２０１の計測対象面２０１ａの縁部分を保持させる。ここで、支持用アーム１０２は、基部１０３から計測対象面２０１ａに平行な平面内に、９０度間隔で放射状に延びている。このため、各保持部１０４が計測対象面２０１ａの縁部分を保持すると、基部１０３は、金属円板２０１のなす円形状の中心位置に位置付けられる。
【００３３】
続いて、作業者は、固定レバー１８１ｃを動かして計測用アーム１０５を伸縮させ、ダイアルゲージ１０６を計測対象面２０１ａの上方に位置付け、測定子１８４の先端を計測対象面２０１ａに接触させる。
【００３４】
続いて、作業者は、ハンドル１９３を動かしウォームギア１９２をその軸回りに回す。これにより、ギア１８５が軸線ＡＸの軸回り方向に回転し、これに伴って、測定子１８４の先端は計測対象面２０１ａに接触した状態で金属円板２０１の周方向に摺動する。ダイアルゲージ１０６は、この摺動による測定子１８４の振動に基づいて、計測対象面２０１ａの凹凸の大きさに応じた検出値を出力する。
【００３５】
このように、本実施の形態の計測装置１０１によれば、保持部１０４に計測対象面２０１ａの縁部分を保持させると基部１０３は金属円板２０１の計測対象面２０１ａの円形状中心に位置することになり、この基部１０３を中心とする計測用アーム１０５の回転に伴ってダイヤルゲージ２５が計測対象面２０１ａと平行な平面内で回転するので、外縁が円形状をなしている金属円板２０１の表面（計測対象面２０１ａ）の歪みの状態を正確に計測することができる。
【００３６】
さらに、本実施の形態の計測装置１０１では、連結部１０７にラジアルベアリング１８７及びスラストベアリング１８８とが含まれている。このため、計測用アーム１０５は、軸線ＡＸを中心として非常に滑らかに回転する。これにより、連結部１０７で生じるガタツキがなくなり、ダイアルゲージ１０６による金属円板２０１の表面（計測対象面２０１ａ）の歪みの計測が、より一層正確になる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、計測装置１０１が支持用アーム１０２を四本備えていたが、この支持用アーム１０２の本数は四本に限られることはない。一例として、計測装置１０１は支持用アーム１０２を六本備え、これらの支持用アーム１０２が基部１０３を中心として６０度間隔で放射状に延びるよう配置されていても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１０１      計測装置
１０２      支持用アーム
１０３      基部
１０４      保持部
１０５      計測用アーム
１０６      ダイアルゲージ（計測部）
１０７      連結部
１８７      ラジアルベアリング
１８８      スラストベアリング
２０１ａ    計測対象面
【図１】
2011191240.tif 000003
【図２】
2011191240.tif 000004
【図３】
2011191240.tif 000005
【図４】
2011191240.tif 000006