(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管を長手方向に沿って割断する２枚の刃部および前記配管の内径面に密着する２枚のテーパ部から形成される刃具と、前記刃具を両側から挟み込む２枚のスペーサと、前記スペーサに取り付けられて、テーパ面を有している２個の配管残渣制御具と、を備えており、前記刃部と前記テーパ部とは互いに直交して形成されていて、前記刃部および前記テーパ部は前記刃具の軸中心から径方向に向かって放射状に延出されて、前記刃具の外周部にて円周方向に間隔をおいて配置されており、かつ、前記配管残渣制御具のテーパ面は前記刃部に対して前記配管の径方向外方に設けられていることを特徴とする配管割断治具。
【請求項２】
請求項１に記載の配管割断治具と、前記配管割断治具を前記配管の長手方向に沿って推進させる推進手段および支柱と、前記配管を前記支柱に沿って可動的に支持する開閉式の配管固定部品を有した配管支持治具と、を具備し、前記配管支持治具は前記配管割断治具の推進前方側に配置されていて、かつ前記推進手段は前記配管割断治具の推進後方側に配置されていて、前記配管固定部品は前記支柱を中心として自在に回転できる構造であることを特徴とする配管割断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に化学プラントなどに使用されている金属製および樹脂製配管を長手方向に沿って割断するための配管割断治具、配管割断装置およびこれらの治具や装置を用いた配管割断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な化学薬品が流れる化学プラントにおいて、長期間使用した配管（主に金属製）を廃棄する際に、その配管内の化学汚染や腐食具合を調査することが行われている。その調査を行うためには、配管内部や配管断面を調査する手法が用いられており、その準備として配管を長手方向（管軸方向）に割断加工（半割加工および等分加工）する必要がある。配管を長手方向に割断する方法としては、従来からレーザや溶接等の熱を利用した溶断方法や鋸形状の刃物や種々の工具を用いた切断方法が採用されていた。
【０００３】
しかし、熱を利用した溶断方法では加工部にて高熱が発生することで配管内部に付着している化学物質が変質されてしまい、本来の調査すべき腐食具合等が変化してしまうという問題があった。また、溶接による溶断方法では、アセチレンガス等のアシストガスによる溶融物が飛散するという問題もあった。さらに、工具等を用いた切断方法では、切断加工の際に生じる配管の切粉が配管内部へ付着して、汚染状況の調査の際に正確な状態が把握できないという問題があった。
【０００４】
そこで、配管の割断時に配管の変形や変質を抑制するために配管外部の上下方向から固定治具を用いて配管自体を固定しつつ、配管内部へ切断工具を挿入し、その切断工具を配管の長手方向に沿って推し出すことで、配管を割断する方法が考案された。例えば、特許文献１および非特許文献１および２では、両側に刃部を有した切断工具を配管内部へ推し出すことで、その推し出す力を刃部と配管内面との間に発生するせん断力へ変換して、配管の一部をせん断することで配管を割断する（２分割する）装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１５９２１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】表野修之、中西栄徳、牧清二郎共著，「金属製パイプの軸方向割断加工方法」，日本機械学会第２１回機械材料・材料加工技術講演会ＣＤ−ＲＯＭ論文集（２０１３），Ｎｏ．６０８
【非特許文献２】Eitoku NAKANISHI et al．，Development of axially splitting method for the pipe materials with using the cutting tool，ISAAT 2014 The 17th International Symposium on Abrasive Technology(Advances in Abrasive Technology XVII)，pp350−354
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１および非特許文献１、２に開示されている配管の割断装置では、割断時における管の変形を防ぐために用いる外部からの固定治具（クランプ）は、配管の外径に沿った仕様としなければならない。そのため、種々の配管外径に対応した固定治具を全て揃える必要があり、部品点数が多くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明においては部品点数が少なく、小型化できる配管割断治具、配管割断装置およびそれらの治具や装置を用いた配管割断方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した課題を解決するために、本発明者は配管を割断する複数の刃部を有する刃具を備えた配管割断治具であって、刃具には１又は２以上のテーパ部がさらに設けられている配管割断治具とした。また、テーパ部にはローラ部またはＲ面取り部のいずれかを有している配管割断治具とすることもできる。さらに、刃具は２枚の刃部と２枚のテーパ部（配管の内面から配管の径方向に向かって張り出されたテーパ部）とから構成し、刃部とテーパ部とは互いに直交して形成した配管割断治具とすることもできる。
【００１０】
かかる構成により、配管の割断時には配管内部に刃部とテーパ部が挿入された状態となり、刃部が推進されたことによって２分割された配管は、テーパ部が配管の内側から外側に向かって張り出されているので、割断時において配管の変形を抑えることができる。
【００１１】
また、配管割断治具を構成する刃具の刃部は斜面を有し、刃具の軸中心から刃部の斜面の下端までの距離を割断する配管の内径の半径よりも小さくし、かつ刃具の軸中心から刃部の斜面の上端までの距離を割断する配管の内径の半径よりも大きくすることができる。さらに、刃具のテーパ部は割断する配管の内径面に密着するように形成することもできる。
【００１２】
割断する配管材料や配管径によって切断された後の残渣（切屑）は、細かく分断される場合や長い渦巻き状になる場合など切屑の形態は様々である。中でも切屑が長い渦巻き状になる場合は、割断工程において配管割断治具内に留まったり、配管割断装置に接触することで割断工程を中断して切屑を取り除くなどの支障が生じる場合がある。
【００１３】
そこで、切屑が長く渦巻き状に発生する場合に対応して配管割断治具を、配管を割断する複数の刃部と、刃部を両側から挟み込む少なくとも２個の側面固定部と、側面固定部に取り付けられており、テーパ面を有している少なくとも２個の配管残渣制御部と、を備える構成とした。このように構成することで割断後の配管の残渣を螺旋（らせん）状の形態として排出できる。
【００１４】
また、配管材料が銅などの快削材の場合には配管割断治具を構成する部品同士を固定する際には堅固に固定する必要は生じない。ところが、配管材料がステンレス鋼などの比較的高強度材料の場合には、上述の側面固定部同士が堅固に固定されていないと、側面固定部の取付け角度が変化したり、側面固定部と刃部の間に余分な隙間が発生したりする場合がある。
【００１５】
その結果、割断性能が著しく低下したり、刃部における切刃の損傷につながることがある。そこで、配管割断治具に上述した構成に加えて２個の側面固定部同士をつなぐ連結部品をさらに有する構成とすることもできる。
【００１６】
配管割断装置の発明としては、前述の配管割断治具と、配管割断治具を配管の長手方向に沿って推進させる推進手段と、を具備する配管割断装置とすることができる。また、配管割断治具よりも推進前方側に配置されており、配管を可動的に支持する配管支持治具をさらに備える構成とすることもできる。さらに、当該配管支持治具には開閉式の配管固定部品を設けることもできる。
【００１７】
これは、比較的に長尺の配管を割断する際に、配管の鉛直方向および水平方向のぶれ（揺れ）を抑制するために有効である。配管の割断時に配管がぶれると、長尺配管の場合は割断中の座屈を引き起こしたり、配管が均等に割断されない恐れがあるためである。
【００１８】
配管割断治具を推進させる手段として油圧シリンダを用いる場合、油圧シリンダの駆動軸と割断後の配管が互いに干渉する場合がある。特に、割断対象の配管が比較的に小口径であり、油圧シリンダの駆動軸の径が配管径よりも大きい場合に割断後の配管が駆動軸と接触すると、割断工程を一時中断して割断された配管を駆動軸と干渉しないように外側へ折り曲げる等の作業が発生し、割断工程の効率が低下する。そこで、上述の配管割断装置に配管割断治具より推進後方側に配置して、割断された配管を外方へ拡げる拡径治具をさらに備えることもできる。
【００１９】
配管の割断方法については、前述の配管割断装置に配管を固定させた後、推進手段を用いて配管割断治具を配管の長手方向に沿って推し進めることで配管を割断する配管割断方法とすることができる。また、配管割断治具を配管の長手方向に沿って断続的に推し進めることで配管を割断する配管割断方法とすることもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る配管割断治具には、配管を割断する複数の刃部を有する刃具を備え、当該刃具には１又は複数のテーパ部をさらに設けることで割断時の配管の変形を抑える。そのため従来の配管割断装置の付属部品であり、配管の変形を防止する配管固定部品は不要となる結果、配管割断装置の部品点数が減り、装置全体として小型化されるという効果を奏する。
【００２１】
また、刃具のテーパ部に少なくともローラ部またはＲ面取り部のいずれかを有していることにより、配管割断時に配管内面と接触する部分の変形や微細な配管内面部の剥離を減少させる。同時に、接触面の摩擦を減少できるため推進手段による推進力を低減できて、より効率的で配管割断検査の目的に沿った回収物の少ない配管割断を実現できる。
【００２２】
さらに、特許文献１に示すような従来の装置では地面に対して平行に配管を据え置いた状態で割断を行う必要があった。しかし、本発明の配管割断装置では上述したように配管変形を防止する配管固定部品が不要となる結果、配管を縦置きにした状態（地面に対して垂直方向）でも割断可能となるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態の一例である配管割断装置を構成する配管割断治具１の模式図（正面図）である。
【図２】本発明の実施の形態の一例である配管割断装置を構成する配管割断治具１の模式図（平面図）である。
【図３】本発明の実施の形態の一例である配管割断装置を構成する配管割断治具１の模式図（斜視図）である。
【図４】本発明の実施形態の一例である配管割断治具１を構成する刃具１００の斜視図である。
【図５】配管割断治具１を構成する刃具１００のテーパ部３の変形例を示す斜視図である
【図６】配管割断治具１を構成する刃具１００のテーパ部３の別の変形例を示す斜視図である。
【図７】刃具１００の刃部２を２枚、テーパ部３を１枚とした刃具１００の変形例を示す斜視図である。
【図８】刃具１００を構成するテーパ部に取り外し式テーパ部３Ｃを用いた場合の変形例を示す図であり、（ａ）は刃具１００本体に取り外し式テーパ部３Ｃを装着した場合の斜視図であり、同図（ｂ）は刃具１００本体から取り外し式テーパ部３Ｃを取り外した場合の斜視図である。
【図９】配管割断装置Ａを用いた配管Ｐの割断状況（工程１）図である。
【図１０】配管割断装置Ａを用いた配管Ｐの割断状況（工程２）図である。
【図１１】配管割断装置Ａを用いた配管Ｐの割断状況（工程３）図である。
【図１２】本発明の実施の別形態の一例である配管割断治具１１の分解構造図である。
【図１３】（ａ）配管割断治具１１を配管割断装置Ａ２に取付けた際の配管割断治具１１部分の配管Ｐ側から見た拡大斜視図、（ｂ）配管割断装置Ａ２に取付けられた配管割断治具１１部分の推進手段Ｔ側から見た拡大斜視図である。
【図１４】割断時に配管Ｐを固定する配管固定部品ＰＦの変形例を示す図である。同    図（ａ）は固定治具台（配管支持治具）５５における配管固定部品ＰＦの可    動範囲を示す図であり、同図（ｂ）は配管割断時における配管固定部品ＰＦの使用例    を示す図である。
【図１５】配管固定部品ＰＦの詳細を示し、（ａ）配管支持治具５５を構成する２本の配管固定部品ＰＦ、ＰＦが開いた状態、（ｂ）配管支持治具５５を構成する２本の配管固定部品ＰＦ、ＰＦが閉じた状態を示す図である。
【図１６】（ａ）配管割断装置Ａ２の後方側に設置されている配管拡径治具８０の側面図、（ｂ）割断後の配管Ｐに対して配管拡径治具８０を用いて拡径状態を示す図である。
【図１７】配管割断装置Ａ２を用いた配管Ｐの割断状況（準備段階）図である。
【図１８】配管割断装置Ａ２を用いた配管Ｐの割断状況（割断段階）図である。
【図１９】配管割断装置Ａ２を用いた配管Ｐの割断状況（最終段階）図である。
【図２０】（ａ）配管割断装置Ａ２を用いた配管Ｐの割断中に状態を示す模式図、（ｂ）配管残渣制御具８の有無による配管の残渣Ｐ５、Ｐ６の形態の違いを示す模式図である。
【図２１】（ａ）配管残渣制御具８の有無による残渣Ｐ５、Ｐ６の形態比較を示す模式図、（ｂ）配管Ｐの割断中における配管残渣制御具８を備えた配管割断治具１１の側面図である。
【図２２】配管割断後に発生した配管の残渣Ｐ５の形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施の形態の一例について図面を用いて説明する。図１ないし図３は、本発明の実施の形態の一例である配管割断治具１の模式図（正面図、平面図および斜視図）を示す。図１ないし図３に示すように、配管割断治具１（以下、「治具１」とする）は、配管を切断する刃具１００の上方に上面固定具３０が載置された状態で両側から各２枚ずつ計４枚のスペーサ２０に挟まれている。
【００２５】
刃具１００と上面固定具３０とは刃具１００の下方からボルトＢによって一体化されており、刃具１００および上面固定具３０と４枚のスペーサ２０とは４本のボルトＢによって一体化されている。さらに、それら４枚のスペーサ２０の外側（両側）から２個の側面固定具１０で挟み込み、２本のボルトＢを用いて固定されている。
【００２６】
また、図４は配管割断治具１を構成する刃具１００の模式図（斜視図）を示す。図４に示す刃具１００は、配管を割断する２箇所（枚）の刃部２、２と、配管の内面を配管の径方向に向かって押さえつける２箇所（枚）のテーパ部３、３を有している一例である。この刃具１００では、刃部２とテーパ部３とは配管の割断時の推進方向から見たときに互いに直行するように形成されている。
【００２７】
さらに、刃部２は図４に示すように、配管の割断に用いる部分は斜面を有し、刃具１００の軸中心から刃部２の斜面の下端までの距離は、割断する配管の内径の半径より小さい。それに加えて、刃具１００の軸中心から刃部２の斜面の上端までの距離は、割断する配管の内径の半径より大きく構成されている。
【００２８】
この刃具１００の軸中心から刃部２の斜面の先端と上端の最低条件は上記のようになるが、刃部２の強度の許容範囲でその差を大きく取ることで、対応出来る割断する配管の対応径を、細いものから太いものまで広く取ることができる。一方、テーパ部３は割断する配管の内径面に密着していることで、配管が歪むこと無く円滑に割断を進めるためのものであり、刃具１００の軸中心からテーパ部の上端までの距離は、割断する配管の内径と同じか又は１〜５％程度大きいことが望ましい。
【００２９】
また、配管の厚みが薄い場合や材質により割断力が低くても良い場合には、テーパ部３は割断する配管の内径面に必ずしも密着している必要は無く、いずれか一方のテーパ部３が接触しているという状態でも良い。さらにテーパ部３が接触する配管部分は、刃部２によって割断され若干広がった開口部形状になるため、前記テーパ部３は、一時的には全く配管内部に接触しない状態も生じうるものである。
【００３０】
なお、刃具１００及び刃部２の材質は、被加工物である配管の材種に応じて、超硬合金や高速度工具鋼やダイヤモンドそしてセラミックス等に代表されるような切削および切断加工に用いられる多くの工具用材種から選定できる。また、刃部２は切削用工具と同様の性能を有する事が望ましいため、切削工具と同様に研磨による仕上げを施すことが好ましい。
【００３１】
さらに、本割断装置の目的から切削油を使えないことが多く、刃部と配管材料間の摩擦状況は非常に厳しいものであるため、刃部での摩耗を減らし、切断荷重そのものを少しでも減ずる目的で刃部のコーティングが有用である。コーティングの種類としてはダイヤモンド等、従来工具で用いるコーティングを用いることができる。また、割断対象の配管の長さが長くなると必然的に切り屑である短冊状の残渣も長くなり、残渣が割断装置の支柱に接触するなど装置との干渉が発生する。
【００３２】
そこで、この干渉の解決策としては、残渣を短く分断したり、残渣にコイルバネ状の丸み持たせて、さらに流出方向を変える等の残渣の流出を制御することが好ましい。そのための手段としては、被割断配管と刃部との接触部に溝構造などでチップブレーカ加工を施し、残渣の排出を制御する事が好ましい。
【００３３】
また、テーパ部３の材質は刃具１００や刃部２と同じであっても良いが、刃部２ほどの硬度を必要としないため、工具用の材質に限る必要は無く、熱処理により充分な硬さを有する鉄鋼系材料もしくはセラミックス系の焼結材料等でも良い。
【００３４】
次に、本発明の配管割断治具（特に刃具部分）の形状の別形態について図５〜８を用いて説明する。図５および６は、配管割断治具１を構成する刃具１００のテーパ部３を変形した一実施例である。図５および６に示す刃具１００の刃部２は、図４に示す刃部２と同等の機能を有するものであるが、テーパ部３の一部を変形したものである。図５に示す刃具１００は、テーパ部３の一部を配管の内面と接触する部分の角部分にＲ面取り部３Ａを持たせたものである。
【００３５】
このような構成とすることにより、配管の割断時に配管の内面と接触する部分の変形や微細な配管内面部の剥離を減少させることができる。同時にテーパ部と配管内面との接触面の摩擦を低減できるため、推進手段の押下するための推進力を低減でき、より効率的で配管割断の検査の目的に沿った回収物の少ない配管割断を実現できる。
【００３６】
同様に、図６に示すようにテーパ部３の配管の内面と接触する部分にローラ部（ベアリング部材）３Ｂを設けても同様の効果を奏することもできる。図５および図６では、例示として片側のテーパ部３にＲ面取り部３Ａを有するもの、もう一方はローラ部３Ｂを有するものとしたが、両方のテーパ部３、３がいずれもＲ面取り部３Ａを有するものであっても良いし、ローラ部３Ｂを有するものであっても構わない。
【００３７】
図７は、刃具１００の刃部２を２枚、テーパ部３を１枚とした刃具１００の変形例である。このような形状にすることで割断後の配管片を１８０°で２分割した場合に比べて、より角度（中心角度）の小さい配管片を得ることができる。その結果、割断対象の配管が小径時などの場合に配管内部の露出部が扱い易くなり、検査効率を向上できるという効果を奏する。なお、図７で示す刃具１００のテーパ部３にも図５および６で示したＲ面取り部３Ａまたは／およびローラ部３Ｂを有するものとしても良い。
【００３８】
図８（ａ）および（ｂ）は、刃具１００を構成するテーパ部を対象の配管径に応じて取り替えられるようにした着脱可能な取り外し式テーパ部３Ｃを用いた場合の変形例である。図８（ａ）は刃具１００本体に取り外し式テーパ部３Ｃを装着した場合の斜視図であり、同図（ｂ）は刃具１００本体から取り外し式テーパ部３Ｃを取り外した場合の斜視図を示す。多種の太さ（外径および内径）の配管を扱う場合にテーパ部は、配管内面に接するため一定の大きさ（傾斜角）のテーパ部が扱える配管径は限定される。しかし、このような構成とすることで各種の割断対象とする配管径を１つの刃具１００で対応できるようになり、作業効率が向上する。
【００３９】
前記したように、刃具１００の軸中心から刃部２の斜面の先端と上端の距離の差を大きく取ることで、対応出来る割断配管の対応径を細いものから太いものまで広く取ることができる。しかし、テーパ部３は割断する配管の内径面に密着している必要があるため、図８（ａ）、（ｂ）のようにテーパ部３Ｃを取り外し式とすることで、割断配管の対応径の広い刃部とテーパ部を実現できる。
【００４０】
なお、図示していないが刃具１００を構成するテーパ部を開閉可能なヒンジ構造として、その内側にバネ等の弾性体を設けることによりテーパ部の外径が配管の内径に沿うように構成することでも同様の効果を得ることができる。
【００４１】
また、図７では刃部２を２枚、テーパ部３を１枚としたものの変形例を示したが、その場合に太い配管を割断すると、テーパ部３には外側からの過大な応力が働くため歪みが発生する可能性がある。その歪みを抑えるために、２枚目のテーパ部３を刃具１００の中心部から見て軸対象位置に設けることでそのような歪みの発生を軽減できる。このことにより、上述した中心角度の小さい配管片を得ると共に、割断後の配管の歪みをより少なくすることができる。
【００４２】
さらに、図示しないが刃具１００に刃部２を４枚、テーパ部３を２枚とする構成にすることで、割断後の配管片をより中心角度の小さい割断片とすることができる。また、廃棄処理の廃棄作業、運搬、保管をより効率的なものとすることが可能となる。ここで、テーパ部３を更に設けることは本発明の範囲内である。
【００４３】
次に、本発明の配管割断装置Ａを用いた配管Ｐの割断方法を図９ないし図１１を用いて説明する。図９ないし図１１は、配管割断装置Ａを用いた配管Ｐの割断状況（工程１〜３）図を示す。なお、図９ないし図１１では刃具１００のテーパ部３による配管Ｐの割断状況を見えやすくするために、配管割断治具１を構成する片側の側面固定具１０およびスペーサ２０を外して簡略化した形態のものを図示している。
【００４４】
まず、図９に示すように配管割断装置Ａの配管固定部品ＰＦに割断すべき配管Ｐを固定した後、推進手段Ｔの先端に取り付けられた配管割断治具１を配管Ｐの端面付近まで接近させる（工程１）。次に、図１０に示すように推進手段Ｔを徐々に下方へ降下させて、配管割断治具１を配管Ｐ内へ管軸方向に推し進める。それにより、配管Ｐの両側から配管Ｐの一部が短冊状に剥離される（工程２）。その後、配管割断治具１が図１１に示すように配管Ｐの最下点まで到達すれば、配管Ｐの割断は完了し、２本の短冊状の残渣Ｐ１、Ｐ２として配管割断装置Ａ上に落下する（工程３）。最後に、配管割断治具１を割断当初の位置へ引き上げた後、配管固定部品ＰＦにて固定されていた配管Ｐは二分割されており、それらを取り出すことで一連の割断工程は終了する。
【００４５】
なお，配管固定部品ＰＦは必要に応じて割断する配管の取り出しが容易なように開閉可能な治具を用いても良い。また、刃部２には非常に大きな割断負荷が掛かることから、配管割断治具１を上下可動状態で支持する支柱６、６と刃部２、２の取り付け方向は略一致していることが、割断の歪みを少なくする為には望ましい。刃部２が２以上設けられる場合は、両支柱６、６に略均等に割断時の負荷が掛かる方向に刃部２の向きと支柱６の関係を決めることが望ましい。
【００４６】
上記説明では、テーパ部３は刃具１００の軸中心からテーパ部３の上端までの距離は、割断配管の内径と同じか又は１％から５％程度大きいことが望ましいとしたが、割断された長尺の配管と配管割断治具１との干渉を避けるように割断後の配管をハの字状に開くためには、刃具１００の軸中心からテーパ部３の上端までの距離を更に大きく１０％から２０％にすることで対応できる。
【００４７】
また、図９ないし図１１により説明した配管割断装置Ａを用いた配管Ｐの割断方法は、配管Ｐを縦置きした場合の割断（割断対象の配管の長手方向を地面に対して垂直にした状態で割断）例を示したが、従来のように配管Ｐを横置きした場合の割断（地面に対して平行に配管を据え置いた状態での割断）も可能である。
【００４８】
次に、図９における配管割断装置Ａの配管固定部品ＰＦの変形の一実施例を示す。図１４は、割断時に配管Ｐを固定する配管固定部品ＰＦの変形例である。同図（ａ）は固定治具台（配管支持治具）５５における配管固定部品ＰＦの可動範囲を示し、同図（ｂ）は配管割断時における配管固定部品ＰＦの使用例を示す。図１４（ａ）および（ｂ）に示すように１対の配管固定部品ＰＦは固定治具台５５に載置され、配管割断装置Ａの支柱６０を軸として回転可能に支持されている。配管固定部品ＰＦは、使用しない時においてはバネ力などにより図１４（ａ）の矢印に示すように解放されているが、配管割断時には図１４（ｂ）に示すように割断対象の配管Ｐを１対の配管固定部品ＰＦ、ＰＦで両側から挟み込み、押さえ金具７０で配管固定部品ＰＦ、ＰＦが解放されないように固定される。
【００４９】
このように構成することで、図９における配管割断治具１を押下する推進手段Ｔの移動にほぼ同期して、配管固定部品ＰＦと固定治具台５５が移動する。推進手段Ｔと配管固定部品ＰＦをほぼ同期して移動させるために、固定治具台５５の両側にはバネ等で配管割断装置Ａの台座部分および推進手段Ｔとの距離が所定の間隔になるように構成される。
【００５０】
このように構成することにより、配管Ｐが長尺の場合でも配管固定部品ＰＦが配管割断に最適な位置に保たれるため、配管Ｐの曲がりなどで作業が中断することなく、効率的に長尺の配管を割断できる。なお、配管固定部品ＰＦには押さえ金具７０が作業終了時には配管割断装置Ａの台座部等に解放用のピンなどで自動的に外れるようにすることもできる。
【００５１】
そのように構成することで、配管固定部品ＰＦが図１４（ａ）のように解放されるため、配管割断後の割断片の扱いを極めて効率的に行える。また、上述したように割断用の刃部と配管を内面に接して支持し、湾曲やねじれを防ぐためのテーパ部を設けた配管割断治具を用いるという簡単な構成により、従来困難であった金属製の配管の割断をより効率的に実施できる。
【００５２】
なお、本実施形態では例えばステンレス鋼のような比較的に高硬度の難削材製の配管を割断する場合を示したが、例えば銅のような比較的に快削材製の配管を割断する場合には図５ないし図７に示すような配管割断治具１を構成する側面固定具１０および図１に示すスペーサ２０を外した状態のものであっても構わない。すなわち、配管材料に応じて配管割断治具１を構成する部品を取付けたり、または取り外すことができる。
【００５３】
また、図９〜図１１に示す配管割断装置Ａに取り付ける配管固定部品ＰＦは、例えば４つ爪タイプのスクロールチャックにすることで割断完了後に配管下部が変形したことにより配管固定部品ＰＦから取り出し難い場合でも、上記の爪部品を外側に広げることで配管を容易に取り外すことができる。
【００５４】
次に、本発明の実施の別形態の配管割断治具について図面を用いて説明する。図１２は、本発明の実施の別形態の一例である配管割断治具１１の分解構造図を示す。配管割断治具１１は、図１２に示すように先端部に図示しない２枚の超硬製チップを嵌め込んだ刃具１１０を中央位置に配置して、その両側から片側２枚ずつ、両側で計４枚のスペーサ２０で挟み込んでボルトＢとナットＮで固定する（図１２に図示した例は計４組のボルトＢとナットＮで固定した場合を示している）。
【００５５】
次に、刃具１１０の片側に固定された２枚のスペーサ２０、２０に対して、テーパ面を有する配管残渣制御具８、８をボルトＢとナットＮでさらに固定する。すなわち、図１２で示す配管割断治具１１は刃具１１０、スペーサ２０、配管残渣制御具８およびそれらの部品を一体化するための複数のボルトＢとナットＮで構成されている。
【００５６】
図１３は図１２で示した配管割断治具１１を配管割断装置Ａ２に取り付けた状態を示すものであり、同図（ａ）は配管割断治具１１を配管割断装置Ａ２に取付けた際の配管割断治具１１部分の拡大斜視図を示し、同図（ｂ）は配管Ｐが有る場合の配管割断装置Ａ２に取付けられた配管割断治具１１部分の拡大斜視図を示す。配管割断治具１１は、配管割断装置Ａ２において図１３（ａ）に示すように推進手段Ｔの前方側（推進方向側）であって、配管支持治具５５の後方側（推進方向とは逆側）の位置に取り付けられる。
【００５７】
割断工程の準備としては、先ず割断対象の配管Ｐが配管割断装置Ａ２に図示しない配管固定手段により固定（チャッキング）されると、図１３（ｂ）に示すように配管支持治具５５を用いて配管Ｐの周囲を挟み込む。その後、配管割断治具１１を構成する刃具１１０の先端部分に取り付けられている２枚の超硬チップＣＨ、ＣＨが配管Ｐの内径側に入るように、推進手段Ｔを用いて配管割断治具１１の先端部分を配管Ｐ側へ接近させる。なお、図１３（ａ）および（ｂ）は配管割断装置Ａ２は配管Ｐの管軸方向（長手方向）を地面に対して平行にした状態で割断する場合の装置例である。
【００５８】
図１５は図１４を更に詳細に説明する図であり、配管支持治具５５を構成する２本の配管固定アーム（配管固定部品）ＰＦ、ＰＦの開閉状態を示す。同図（ａ）は配管支持治具５５の２本の配管固定アームＰＦ、ＰＦが開いた状態、同図（ｂ）は配管支持治具５５の２本の配管固定アームＰＦ、ＰＦが閉じた状態を示す。配管支持治具５５は、図１５（ａ）に示すように配管Ｐを固定する２本の配管固定アームＰＦ、ＰＦとそれらのアームをつなぐ四角形の枠材から構成されている。各配管固定アームＰＦ、ＰＦと枠材とはバネによって固定されており、配管固定アームＰＦが配管割断装置Ａ２の支柱１６０を中心として自在に回転できる構造となっている。同時に、各配管固定アームＰＦには孔部が設けられており、当該孔部には配管割断装置Ａ２の支柱１６０が貫通されているため、配管支持治具５５が支柱１６０の軸方向を摺動可能に構成されている。
【００５９】
このように構成することにより、割断する配管が長尺の場合でも配管固定アームＰＦが配管割断時に最適な位置に保たれるため、配管Ｐの曲がりなどで割断作業が中断することなく、効率的に長尺の配管を割断できる。なお、配管固定アームＰＦには押さえ金具などの部品を設けることで割断作業終了時に配管割断装置に解放用のピンなどで配管固定アームＰＦによる配管の拘束を自動解除することもできる。
【００６０】
配管割断装置Ａ２が図示しない配管を拘束していない状態は、同図（ａ）に示すように配管支持治具５５の２本の配管固定アームＰＦ、ＰＦの先端部分は支柱１６０の外側に位置する。また、２本の配管固定アームＰＦ、ＰＦと上述の枠材とはバネによってつながっているので、同図（ａ）に示す矢印の方向に支柱１６０を中心にして回転可能に動くことができる。配管割断装置Ａ２が図示しない配管を拘束する状態は、同図（ｂ）に示すように２本の配管固定アームＰＦ、ＰＦの先端部分が２本の支柱１６０、１６０の間に位置するように各アームを回転させる。
【００６１】
２本の配管固定アームに設けられた凹部（切り欠き部）同士が互いに合わさることで、その合わさった部分に割断すべき配管Ｐ（図示せず）が挿入されることになる。なお、図１５に示した配管固定アームＰＦの凹部の形状はＶ字型形状であるが、その形状はＶ字形状に限らず、Ｕ字形状や半円形状等であっても構わない。また、当該凹部と配管とが接触する部分については、割断工程において配管支持治具５５が円滑に移動するためにベアリングなどのローラ部や溝を設けたり、凹部表面に潤滑剤を塗布することもできる。
【００６２】
次に、割断後の配管を外側へ押し広げる（拡径する）治具である配管拡径治具８０の構造および機能について図１６を用いて説明する。図１６は、同図（ａ）が配管割断装置Ａ２の後方側に設置されている配管拡径治具８０の側面図、同図（ｂ）が割断後の配管Ｐに対して配管拡径治具８０を用いて拡径している状態を示す模式図である。配管拡径治具８０は、配管割断装置Ａ２において配管割断治具１１の後方側（推進方向とは逆側）に設置されており、図１６（ａ）に示すように推進手段Ｔ（図示せず）の推進源となる油圧シリンダのシリンダ軸の先端部分に着脱可能にネジ等で取り付けることができる。また、配管拡径治具８０の形状は図１６（ａ）に示すようにテーパ形状を有しており、テーパ部分の長さや傾斜角度は割断対象となる配管の材質、直径、肉厚など種々の条件によって適宜変更できる。
【００６３】
次に、配管拡径治具８０の機能について説明する。前述したように配管拡径治具８０を油圧シリンダのシリンダ軸の先端部分に取り付けて使用する場合、配管割断装置Ａ２の推進手段Ｔが推進方向へ進む。このような動作原理によって配管Ｐは配管割断治具１１により（配管の）残渣（図示せず）を発生させながら、２分割される。この２分割された配管Ｐが、配管割断治具１１の後方にある推進手段Ｔや油圧シリンダのシリンダ軸に接触することで割断工程が中断することがある。そこで、配管割断装置Ａ２において配管割断治具１１の後方側にテーパ部分を有する配管拡径治具８０を設置することで、２分割された配管Ｐが外側へ広がり、配管割断治具１１の後方側にある推進手段Ｔや油圧シリンダのシリンダ軸と接触することを防止し、円滑に割断工程を進めることができる。
【００６４】
次に、配管割断装置Ａ２を用いた配管Ｐの割断工程について図１７ないし図１９を用いて説明する。図１７は、配管割断装置Ａ２を用いた配管Ｐの割断準備段階の状態を示す。すなわち、配管割断装置Ａ２に配管Ｐの一端を図示しない固定治具によりチャッキング（固定）した後、配管支持治具５５により配管Ｐの周囲を支持し、配管割断治具１１の図示しない刃具先端部分を配管Ｐの内径側に接近させた状態を示す。言い換えると、図１３（ｂ）に示す配管割断装置Ａ２における状態において、推進方向側から配管支持治具５５および配管割断治具１１をそれぞれ見た状態と同じである。
【００６５】
図１８は、配管割断装置Ａ２を用いた配管Ｐの割断段階の状態を示す。配管割断装置Ａ２を構成する推進手段Ｔが配管割断装置Ａ２の２本の支柱１６０、１６０に沿って推進方向（図面の矢印の方向）に進む。これにより推進手段Ｔと接触している配管割断治具１１が推進方向に進むことで配管Ｐの割断が行われる。また、配管支持治具５５および配管割断治具１１とは図１８に示すようにバネによって互いの距離が伸縮自在になるようにつながっており、配管支持治具５５と配管割断治具１１との距離は所定の範囲内で収まるように調整されている。
【００６６】
また、配管Ｐの割断工程が進むと、図１８に示すように配管割断治具１１の上下２方向から配管Ｐの残渣（切屑）Ｐ３、Ｐ４がらせん状に排出される。配管Ｐの残渣Ｐ３、Ｐ４がらせん状に排出されることで、残渣Ｐ３、Ｐ４が配管割断治具１１内で目詰まりすることによる残渣の排出が抑制されたり、配管割断装置Ａ２の一部に接触や衝突することで割断工程を阻害（中断）することを防止できる。なお、推進手段Ｔおよび配管支持治具５５の一部には、配管割断装置Ａ２を構成する２本の支柱１６０、１６０が貫通しているので、共に２本の支柱１６０、１６０に沿って自在に可動できる構成となっている。
【００６７】
図１９は、配管割断装置Ａ２を用いた配管Ｐの割断工程の最終段階の状態を示す。配管Ｐの割断工程が最終段階になると、図１８に示す状態と同様に配管Ｐの残渣Ｐ３、Ｐ４は図１２に示す配管割断治具１１を構成するスペーサ２０と配管残渣制御具８との間から排出される。残渣Ｐ３、Ｐ４の状態は図１８に示す状態よりも更に長くなるが、排出状態はらせん状態を維持されるので、残渣Ｐ３、Ｐ４が配管割断治具１１や２本の支柱１６０、１６０などと接触せずに割断工程が円滑に行われる。なお、割断後の配管Ｐが推進手段Ｔの後方側で少し膨らんでいる理由は、配管Ｐの割断後に図１６で示した配管拡径治具８０により配管Ｐが外側へ広げられているためである。ここで、割断の精度や効率を向上させるため、図１６に示すシリンダ軸を低周波で振動させ、推進手段Ｔを断続的にわずかに推進させることによる前進と反発による後退をさせることで、座屈などによる割断の中断を少なくすることができる。この時の周波数は１〜８０Ｈｚ、振動量は０．０１〜１０ｍｍの範囲で自由に選ぶことができる。その振動は、モータやソレノイドによる電磁的、電気機械的な方法であっても良く、油圧ポンプの圧力を微少に制御することでも実現できる。
【実施例】
【００６８】
次に、図１２に示す配管割断治具１１を備えた配管割断装置Ａ２（全長約１３００ｍｍ）を用いた配管割断試験を行ったので、その結果について図２０〜図２２を用いて説明する。本試験では、割断する配管に火力・原子力発電用復水器用配管として使用されているアルミニウム黄銅（Ｃ６８７２）製配管（全長５００ｍｍ、直径１９ｍｍ、肉厚１．２ｍｍ）を用いて、推進手段を手動式油圧ポンプ（シリンダストローク３００ｍｍ、最大負荷１０ｔｏｎ）により行った。また、配管割断治具１１の一方には配管残渣制御具８を取り付けた状態として、もう一方には配管残渣制御具８を取り外した状態として配管割断試験を行い、配管残渣制御具８の有無による配管残渣の形態の違いを確認した。
【００６９】
図２０は、（ａ）配管割断装置Ａ２を用いた配管Ｐの割断中の状態を示す模式図、（ｂ）配管残渣制御具８の有無による配管の残渣Ｐ５、Ｐ６の形態の違いを示す模式図である。
図２０（ａ）は、配管割断装置Ａ２を用いて配管Ｐを割断する工程において、図示しない推進手段により図面上の右側方向から左側方向に向けて配管割断治具１１が移動している状態を示す。配管Ｐは配管割断治具１１を構成する２枚の超硬製チップＣＨ、ＣＨによって２つに割断されて、その切屑として残渣Ｐ５、Ｐ５が発生する。２本の残渣Ｐ５、Ｐ５は２枚の超硬製チップＣＨ、ＣＨによって配管Ｐから切削された後、刃具１１０の形状に沿って共に排出される。その後、残渣Ｐ５、Ｐ５は、その側面が配管残渣制御具８のテーパ面に沿って排出されるので、その形態は図面奥側から手前方向に向けて螺旋状の形態を呈する。
【００７０】
図２０（ｂ）は、配管割断治具１１の片側のみに配管残渣制御具８を取り付け、配管残渣制御具８の有無による配管の残渣Ｐ５、Ｐ６の形態の違いを示す模式図である。配管割断治具１１の片側（図面上側）には配管残渣制御具８を取付ており、もう一方の片側（図面下側）には配管残渣制御具８を取り付けない状態で、図面左側から図面右側に向けて図示しない推進手段により配管割断治具１１を移動させた場合の割断途中の状態を示す。なお、図２０（ｂ）では配管残渣制御具８を取り付けた側にはスペーサ２０も取り付けているが、配管残渣制御具８を取り付けない側には、排出される残渣Ｐ６の形態を把握するために一時的にスペーサ２０を外している。
【００７１】
配管割断治具１１に配管残渣制御具８を取り付けた場合、図２０（ｂ）に示すように配管Ｐは同図（ａ）に示した場合と同様に残渣Ｐ５は円滑に配管割断治具１１から排出される。これに対して、配管割断治具１１に配管残渣制御具８を取り付けていない場合には配管Ｐから発生する残渣Ｐ６は同図（ｂ）に示すように超硬製チップＣＨによって配管Ｐから切削された後、配管割断治具１１から外部へ出る時に配管割断治具１１内で詰まりが生じた。その結果、配管の割断工程を中断して、その詰まりを取り除く必要があるので、割断工程の効率は低下することになる。
【００７２】
図２１（ａ）および（ｂ）は、図２０（ｂ）に示す場合と同様に配管割断治具１１における配管残渣制御具８の有無による配管割断試験後の配管残渣Ｐ５、Ｐ６の形態を比較する模式図である。図２１（ａ）に示す配管割断治具１１には、図面右側に配管残渣制御具８を配管割断治具１１に取り付けており、図面左側に配管残渣制御具８を取り付けていない状態を示している（配管残渣Ｐ５の排出形態全体を把握するために配管残渣制御具８が取り付けられた図面右側のスペーサ２０を１枚取り外した状態を示す）。
【００７３】
配管残渣制御具８の有無による配管残渣Ｐ５、Ｐ６の（排出）形態の違いは、図２１（ａ）および（ｂ）に示すように配管残渣制御具８が配管割断治具１１に取り付けている場合には、配管残渣Ｐ５は螺旋状に排出される。そのため、配管残渣Ｐ５が配管割断治具１１や図示しない割断装置に接触することによって割断工程が途中で妨げられることを防止できる。
【００７４】
これは、配管残渣Ｐ５が刃部である超硬製チップＣＨと刃具連続面のテーパＴ１および刃具１１０のＳ１面に沿って排出される際に曲率を与えられ略渦巻き状に形成されると共に、配管残渣制御具８のＴ２テーパ面であるＳ２面の傾きθによって実現される。図２１（ａ）に示す紙面右側の配管残渣Ｐ５では、図２０（ａ）の紙面上方に向かって配管残渣Ｐ５の側面を押し上げることで適度なピッチで螺旋形状またはスプリングバネ形状になるように配管残渣Ｐ５を制御することにより実現するものである。
【００７５】
ここで、配管の長さ、厚み、材質によって前記Ｓ２面の傾きθを変えることにより必要とされる配管残渣の螺旋やリングバネ形状のピッチを実現することができる。本配管割断試験における図２１におけるテーパＴ１を実現する角度γ＝４５°、θ＝７°であるが、Ｓ１面は必ずしも角度γと同等の角度を有する必要は無く、連続したＴ１傾斜を続けても良いし、図１２に示す刃具１１０ように平面であっても良い。
【００７６】
ここで、それぞれの角度は、γ＝３０〜６０°、θ＝５〜１５°の範囲から選ばれるのが好適である。上記したように刃具の面Ｓ１とＳ１が刃部につながる大きな残渣制御テーパＴ１で残渣に適度な曲率を与えてリング状にし、前記Ｓ１面とほぼ垂直の位置にある配管残渣制御具８のＳ２面の小さな残渣制御テーパＴ２（図中θで示す傾き）でリング状のものを斜めに押し出す事でスプリングバネのような適度なピッチを与えて、三次元的に残渣の排出形状を制御することができる。このことにより割断装置全体に障害を与えない形状として排出することができる。
【００７７】
ここで配管残渣のリングバネ状のピッチを制御する他の実施形態を説明する。図１２において、スペーサ２０と配管残渣制御具８の間にスプリングまたはバネワッシャを入れ、ボルトＢの締め付け力を制御することでテーパ面Ｓ２がスペーサ２０の端面からはみ出す量を制御する事により、簡易的に配管残渣のピッチを可変する事ができる。このことで、配管の種類、直径、厚みの異なる配管の割断を、実際の現場で円滑に実施することができる。
【００７８】
また、上記スプリングまたはバネワッシャの可変できる部材に代えてスペーサを入れ、その厚みや枚数を変更することにより、配管残渣のピッチを変更することもできるものである。さらに、図１２から図２０までの配管割断試験の説明で用いた刃具１１０に代えてテーパ部を有する刃具として図１〜図８で説明したテーパ部を有する刃具を用いることも本発明の範囲である。また、刃具１１０には超硬チップＣＨが埋め込まれたものとして説明、図示しているが、図４のテーパ部を無くするか極めて低くした形状の一体型刃部を有する刃具とすることは本発明の範囲に入るものである。
【００７９】
これに対して、配管残渣制御具８が配管割断治具１１に取り付けていない場合には、図２１（ａ）の図面左側に示すように配管残渣Ｐ６が排出された後も再びスペーサ２０、２０間に入り込み、終には図２０（ｂ）に示した場合と同様に配管残渣Ｐ６が配管割断治具１１から排出不能に陥るため、配管割断工程の中断を余儀なくされる。
【００８０】
図２２は、配管残渣制御具８を取り付けた配管割断治具１１により配管Ｐを割断した後の配管残渣（切屑）Ｐ５の形態の一例を示す。配管残渣Ｐ５は図２２に示すように立体的な螺旋形状を呈しているので、例えば配管内面の汚染や腐食状態を２分割された配管と共に正確に化学調査を行うことが可能になる。
【００８１】
上記したように、配管を長手方向に割断する方法としては、従来からレーザや溶接等の熱を利用した溶断方法や鋸形状の刃物や種々の工具を用いた切断方法が採用されていたがそれぞれ課題が多かった。また、非鉄金属を含めた鉄鋼系材料の配管では、工具の断面がV字型でナイフの刃のようにする事も考えられるが、Ｖ字型では先端の鋭利な部位にかかる応力が大きいために刃先がすぐに欠損するという課題があった。
【００８２】
また、工具が材料に切り込んでくると、その形状に応じて材料が変形する必要であるが、材料そのものの強度も高いために変形しにくく、材料内に無理やりに入り込んできた工具を大きな力で挟み込むことになる。その結果として非常に大きな切断荷重が必要になり、切断不可能であったり、材料の座屈を引き起こしてしまうという課題を克服したものである。
【００８３】
本発明の配管割断装置は、材料に押し込んでいくと同時に，材料の一部を工具と同じ幅をもった帯状の残渣として排出しながら割断する事で、工具を挟み込む力を極めて小さくして材料の軸方向への工具の移動つまり「切り込み」を容易にしたものである。そのことにより非鉄金属や鉄鋼系材料等の強度の高い材料の軸方向割断が可能になったものであり、化学工場等で配管を廃棄する際の配管割断に留まらず、配管の割断や再利用に際して非常に有用な効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００８４】
１、１１            配管割断治具
２                  刃部
３                  テーパ部
３Ａ                Ｒ面取り部
３Ｂ                ローラ部
３Ｃ                取り外し式テーパ部
８                  配管残渣制御具
１０                側面固定具
２０                スペーサ
５５                配管支持治具
８０                配管拡径治具
１００、１１０      刃具
１６０              支柱
Ａ、Ａ２            配管割断装置
Ｂ                  ボルト
ＣＨ                超硬製チップ
Ｎ                  ナット
Ｐ                  配管
ＰＦ                配管固定部品（配管固定アーム）
Ｐ３〜Ｐ６          配管残渣（切屑）
Ｔ                  推進手段 
【図１】
0006736201.tif 000002
【図２】
0006736201.tif 000003
【図３】
0006736201.tif 000004
【図４】
0006736201.tif 000005
【図５】
0006736201.tif 000006
【図６】
0006736201.tif 000007
【図７】
0006736201.tif 000008
【図８】
0006736201.tif 000009
【図９】
0006736201.tif 000010
【図１０】
0006736201.tif 000011
【図１１】
0006736201.tif 000012
【図１２】
0006736201.tif 000013
【図１３】
0006736201.tif 000014
【図１４】
0006736201.tif 000015
【図１５】
0006736201.tif 000016
【図１６】
0006736201.tif 000017
【図１７】
0006736201.tif 000018
【図１８】
0006736201.tif 000019
【図１９】
0006736201.tif 000020
【図２０】
0006736201.tif 000021
【図２１】
0006736201.tif 000022
【図２２】
0006736201.tif 000023