水壓試驗(yàn)方法及裝置的制造方法
【專利摘要】即使在試驗(yàn)管的尺寸涉及寬范圍的情況下，也能夠高精度且高效經(jīng)濟(jì)地實(shí)施各個(gè)試驗(yàn)管的水壓試驗(yàn)。為了實(shí)現(xiàn)該水壓試驗(yàn)，使用相對于試驗(yàn)管被并聯(lián)連接且增壓比階段性地提高的多個(gè)增壓缸(41)。將并聯(lián)配置的多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵(51)作為多個(gè)增壓缸(41)的驅(qū)動(dòng)源使用。截至增壓缸(41)的輸出側(cè)水壓達(dá)到試驗(yàn)壓力附近為止，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵(51)。之后，除多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵(51)中的一臺(tái)以外停止驅(qū)動(dòng)，通過剩余一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵(51)升壓至試驗(yàn)壓力。當(dāng)升壓時(shí)，按增壓比由低到高的順序使用多個(gè)增壓缸(41)。
【專利說明】
水壓試驗(yàn)方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種為了調(diào)查電焊管或螺旋管等焊接管以及無縫管的質(zhì)量而實(shí)施的 水壓試驗(yàn)方法，更具體而言，涉及一種將試驗(yàn)管內(nèi)注滿水之后，使用液壓驅(qū)動(dòng)的增壓缸向該 試驗(yàn)管內(nèi)注入高壓水，以使管內(nèi)加壓并保持在規(guī)定壓力的水壓試驗(yàn)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電焊管的生產(chǎn)線中，為了調(diào)查制造出的電焊管的質(zhì)量特別是被稱為接縫部的焊 接部的質(zhì)量而實(shí)施水壓試驗(yàn)。在此，水壓試驗(yàn)通過以下方式來進(jìn)行:將制造出的規(guī)定長度的 電焊管夾持在被配置于試驗(yàn)線前后的主軸箱與尾座之間并將前后兩端密閉，在該狀態(tài)下經(jīng) 由主軸箱向電焊管內(nèi)注入高壓水。高壓水的壓力達(dá)到允許強(qiáng)度的90%左右并在該壓力下耐 受規(guī)定時(shí)間而未產(chǎn)生焊接部的破壞和由該破壞導(dǎo)致的管破裂的焊接管被判定為機(jī)械強(qiáng)度 方面的合格品。
[0003] 水壓試驗(yàn)程序的概要如下。將試驗(yàn)管固定在主軸箱與尾座之間，并將兩側(cè)的管端 密閉。在低壓(包含自重）下經(jīng)由主軸箱從水箱向試驗(yàn)管內(nèi)進(jìn)行注水。試驗(yàn)管內(nèi)的空氣經(jīng)由 尾座排出到管外。如果試驗(yàn)管內(nèi)實(shí)質(zhì)上成為滿水狀態(tài)，則向該試驗(yàn)管內(nèi)強(qiáng)制性地供給高壓 水以使管內(nèi)加壓至所要求的試驗(yàn)壓力，并且在該試驗(yàn)壓力下保持規(guī)定時(shí)間，從而完成加壓 試驗(yàn)。當(dāng)加壓試驗(yàn)完成時(shí)，打開被設(shè)置于尾側(cè)或頭側(cè)或者兩側(cè)車床上的減壓閥，對管內(nèi)進(jìn)行 減壓之后，從兩車床之間取出試驗(yàn)管，并將管內(nèi)的水排出到槽中，從而試驗(yàn)全部完成。
[0004] 作為向試驗(yàn)管內(nèi)強(qiáng)制性地供給高壓水的高壓給水系統(tǒng)，如專利文件1所記載的那 樣，使用利用液壓的增壓機(jī)構(gòu)。即，通過用液壓驅(qū)動(dòng)的增壓缸向試驗(yàn)管內(nèi)供給高壓水。具體 說明如下：在將水吸入到用液壓驅(qū)動(dòng)的增壓缸的輸出側(cè)之后，通過供給壓力油來對該缸體 的輸入側(cè)進(jìn)行升壓以使缸體內(nèi)的活塞前進(jìn)驅(qū)動(dòng)，由此從增壓缸的輸出側(cè)向主軸箱及試驗(yàn)管 內(nèi)供給高壓水。
[0005] 作為增壓缸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)即向增壓缸的輸入側(cè)供給壓力油的液壓源，如圖4所示，同 時(shí)使用被并聯(lián)配置的多臺(tái)液壓栗1。其理由在于，由于根據(jù)試驗(yàn)管的尺寸等而向試驗(yàn)管供給 的高壓水的水壓、水量及供給類型等涉及多方面，因此向增壓缸5的輸入側(cè)供給的壓力油的 液壓、油量也需要覆蓋寬范圍。
[0006] 液壓的控制通過比例控制閥4來進(jìn)行，該比例控制閥4在從由多臺(tái)液壓栗1至增壓 缸5的輸入側(cè)的主線路2分支的副線路3上作為單向閥來安裝。液壓控制閥被安裝于從主線 路2分支的副線路3上而未安裝于主線路2上，這是因?yàn)榕c同時(shí)使用被并聯(lián)配置的多臺(tái)液壓 栗1的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相同，向增壓缸5供給的壓力油也需要覆蓋由低壓小流量到高壓大流量的寬 范圍。
[0007] 而且，由于多臺(tái)液壓栗1為由AC電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的普通液壓單元，因此在一定旋轉(zhuǎn)下持 續(xù)噴出壓力油，該壓力油的噴出壓力通過作為單向閥安裝于副線路上的比例控制閥來控 制。即，如果主線路2中的壓力油的壓力高于安裝于副線路3上的比例控制閥4中的設(shè)定壓 力，則經(jīng)由比例控制閥4釋放壓力油以維持設(shè)定壓力，由此主線路2中的壓力油的壓力被維 持在設(shè)定壓力。如圖5所示，液壓栗1的液壓和油量處于反比例關(guān)系。液壓與高壓水壓的關(guān)系 以及油量與高壓水量的關(guān)系為正比例關(guān)系。
[0008] 在實(shí)際水壓試驗(yàn)中，比例控制閥4中的設(shè)定液壓以1 OMPa、20MPa、30MPa這種方式被 階段性地提高，從而最終向設(shè)定保持壓力轉(zhuǎn)移。由此，如圖6所示，高壓水的壓力被階段性地 提高并最終達(dá)到保持壓力。高壓水的流量隨著壓力提高而減少，維持保持壓力期間的流量 幾乎為0,此時(shí)，在增壓缸5的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，從多臺(tái)液壓栗1噴出的大部分壓力油經(jīng)由副 線路3內(nèi)的比例控制閥4釋放到線路外。
[0009] 通過階段性地提高向試驗(yàn)管內(nèi)供給的高壓水的壓力來逐漸減少流量，這是因?yàn)槿?果從最初起將比例控制閥4中的設(shè)定壓力設(shè)為與保持壓力對應(yīng)的最高壓力，則如圖7所示， 增壓缸5的輸入側(cè)在保持大流量的狀態(tài)下被升壓，其結(jié)果，由于增壓缸自身的慣性力(活塞 的慣性力)等而導(dǎo)致高壓水的壓力發(fā)生過沖并超過壓力上限。
[0010]此外，高壓水的保持壓力被設(shè)定在試驗(yàn)所需的壓力與上限壓力之間，為了防止高 壓水的壓力產(chǎn)生過沖，通過階段性地提高向試驗(yàn)管內(nèi)供給的高壓水的壓力來減少流量，并 且在高壓水的壓力即將達(dá)到該保持壓力之前，將比例控制閥中的設(shè)定壓力調(diào)整為與保持壓 力對應(yīng)的最終壓力，從而實(shí)現(xiàn)所述慣性力的完全吸收。
[0011] 根據(jù)采用這種增壓缸的高壓給水系統(tǒng)及增壓缸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠在試驗(yàn)管內(nèi)將所 要求的壓力的高壓水保持所要求的時(shí)間。但是，存在如下根本問題:為了使試驗(yàn)管內(nèi)的壓力 階段性地上升至所要求的壓力，所謂的周期時(shí)間變長，并且每單位時(shí)間的處理數(shù)量增加，從 而效率變差。另外，存在如下問題：由于在對增壓缸進(jìn)行或不進(jìn)行升壓時(shí)液壓栗也在一定旋 轉(zhuǎn)下持續(xù)工作，因此栗的動(dòng)力損失實(shí)質(zhì)上較大。
[0012] 此外，在電焊管的制造中，近年來，伴隨粗乳輥的劃時(shí)代的共享化技術(shù)(專利文件 2)的提出，能夠以由直徑8英寸到直徑24英寸或者其以上的方式將可由單線制造的電焊管 的尺寸(管徑、壁厚、長度)設(shè)為非常寬，這已成為一種趨勢，但在制造出的電焊管的水壓試 驗(yàn)中，由于這種趨勢而向試驗(yàn)管內(nèi)注入的高壓水的水壓產(chǎn)生數(shù)倍差異，水量產(chǎn)生20倍差異， 這種現(xiàn)象反而成為各種問題的主要原因。
[0013] 第一、由于按試驗(yàn)管的尺寸、保持壓力的不同進(jìn)行升壓速度、升壓速度變更點(diǎn)的設(shè) 定，因此需要保持龐大的數(shù)據(jù)，設(shè)定相關(guān)的操作非常繁瑣。因此，認(rèn)為近來由單線制造的尺 寸種類增加的情況下，用一個(gè)試驗(yàn)裝置進(jìn)行水壓試驗(yàn)并不現(xiàn)實(shí)。其結(jié)果，產(chǎn)生單線中需要多 個(gè)水壓試驗(yàn)裝置這種不合理。
[0014] 第二、由于試驗(yàn)管的尺寸涉及寬范圍，因此當(dāng)欲通過一個(gè)試驗(yàn)裝置進(jìn)行水壓試驗(yàn) 時(shí)，需要使液壓栗與最大尺寸吻合。由于如前所述那樣液壓栗總是在一定旋轉(zhuǎn)下持續(xù)噴出 壓力油，因此當(dāng)試驗(yàn)管的尺寸較小時(shí)，壓力油的釋放量增加，不僅在試驗(yàn)期間以外，而且在 試驗(yàn)期間液壓栗也會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)力損失。第三、如果使液壓栗與最大尺寸吻合，則在較小 的尺寸下液壓、油量的控制精度下降。這些問題也會(huì)使采用一個(gè)試驗(yàn)裝置進(jìn)行水壓試驗(yàn)的 操作很困難。
[0015] 另外，在向試驗(yàn)管內(nèi)供給高壓水之前的低壓水供給中，無法避免空氣在試驗(yàn)管內(nèi) 的殘留。由于在低壓水供給中試驗(yàn)管內(nèi)殘留空氣的情況下，即使開始向試驗(yàn)管內(nèi)的高壓給 水，該加壓也會(huì)因空氣壓縮而被吸收，因此給水初期的壓力上升非常緩慢。這會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)所 需的時(shí)間（周期時(shí)間）進(jìn)一步延長。不僅如此，雖然空氣殘留量平均為1.5%左右，但由于殘 留量的偏差較大，因此成為較大的不確定因素。因此，空氣殘留也成為使設(shè)定操作更加復(fù)雜 的原因。
[0016] 專利文件1:日本專利第4738783號(hào)公報(bào) [0017] 專利文件2:美國專利第4770019號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明的目的在于提供一種水壓試驗(yàn)方法及裝置，該水壓試驗(yàn)方法及裝置即使試 驗(yàn)管的尺寸涉及寬范圍，也能夠高精度且高效經(jīng)濟(jì)地實(shí)施各個(gè)試驗(yàn)管的水壓試驗(yàn)。
[0019] 為了對增壓缸進(jìn)行精密的液壓控制，雖然在從液壓栗等液壓源至增壓缸的低壓側(cè) 的主線路上直接安裝液壓控制閥的方法很有效，但在本發(fā)明所相對的水壓試驗(yàn)裝置中，由 于在主線路上大量流通高壓壓力油，因此該方法很難實(shí)現(xiàn)。因此，以往在從該主線路分支的 副線路上安裝有比例控制閥，但如前所述，以動(dòng)力損失的大小為首存在各種問題。
[0020] 本發(fā)明人為了維持從主線路排除液壓控制閥這一基本原則的同時(shí)，解決以往的各 種問題，著眼于作為液壓源的壓力油單元自身的變更，對代替現(xiàn)有液壓栗的各種壓力油單 元進(jìn)行了比較研究。其結(jié)果，明確了以下事項(xiàng)。
[0021] 第一、作為增壓缸的液壓驅(qū)動(dòng)源，使用如下的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗很有效：即，該驅(qū) 動(dòng)栗能夠在與所要求的壓力條件及流量條件相應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)下運(yùn)轉(zhuǎn)，由此阻止發(fā)生無用的動(dòng)力 損失。第二、液壓栗一般壓力越高則流量越少，而伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的壓力及流量調(diào)整范圍 較寬，在雙容量型中能夠用一臺(tái)液壓栗來供應(yīng)低壓大流量及高壓小流量這兩臺(tái)栗的運(yùn)作。 通過使用這種伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗特別是并聯(lián)使用多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗，尤其在升壓初期 向增壓缸送入大量壓力油以使缸體升壓，這種方法很有效。第三、在升壓的最終階段，選擇 使用多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓栗中的一臺(tái)來升壓至保持壓力，這種方法很有效。
[0022] 即，當(dāng)增壓缸的液壓驅(qū)動(dòng)源為伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗時(shí)，基于增壓缸的輸出側(cè)的壓力 對驅(qū)動(dòng)源進(jìn)行反饋控制，由此即使在試驗(yàn)管的尺寸、壁厚等涉及多方面的情況下，也只需僅 設(shè)定各個(gè)試驗(yàn)管所要求的保持壓力和保持時(shí)間，即能進(jìn)行必要的升壓。因此，不會(huì)存在按試 驗(yàn)管的尺寸、保持壓力的不同來進(jìn)行升壓速度、升壓速度變更點(diǎn)的設(shè)定這種繁瑣。另外，由 于栗僅在升壓時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在該升壓時(shí)也不需要釋放壓力油，因此實(shí)質(zhì)上并不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力 損失。
[0023]具體說明如下：當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的能力為20MPa，增壓缸的增壓比（受壓面積 比）為2,保持壓力為30MPa，保持時(shí)間為10秒時(shí)，如果基于增壓缸的輸出側(cè)水壓對伺服電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)栗進(jìn)行反饋控制，則伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗對增壓缸的輸入側(cè)進(jìn)行自動(dòng)升壓直至增壓缸 的輸出側(cè)水壓為30MPa(直至增壓缸的輸入側(cè)的液壓為15MPa)，之后，進(jìn)一步以已設(shè)定的保 持時(shí)間（1 〇秒鐘)保持該壓力。
[0024]此時(shí)，在升壓初期的低壓期間，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗將壓力較低的壓力油迅速供給 到增壓缸的輸入側(cè)，由此輕微抑制因空氣在試驗(yàn)管內(nèi)的殘留而導(dǎo)致的壓力吸收的影響，在 之后的升壓期間，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗將壓力較高的壓力油連續(xù)供給到增壓缸的輸入側(cè)以提 高輸入側(cè)的壓力，由此能夠?qū)崿F(xiàn)短時(shí)間內(nèi)的升壓。特別是，在伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗為雙容量型 的情況下，具有低壓大流量和高壓小流量這兩種模式，通過切換這兩種模式，能夠進(jìn)一步實(shí) 現(xiàn)高速下的升壓。
[0025] 另外，通過對增壓缸并聯(lián)連接多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗并使其同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠使流 量增加，并能實(shí)現(xiàn)升壓時(shí)間的進(jìn)一步縮短。但是，如果同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗直至 達(dá)到保持壓力，則由于不可能實(shí)現(xiàn)完全的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，因此在升壓末期（即將達(dá)到保持壓力之 前)發(fā)生因同步不良引起的工作不良，從而難以進(jìn)行精密壓力控制。因此，從控制精度方面 來看，在升壓末期（即將達(dá)到保持壓力之前），除多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗中的一臺(tái)以外停止 運(yùn)轉(zhuǎn)并由剩余一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗進(jìn)行升壓是有效的。
[0026] 另一方面，關(guān)于增壓缸，在保持壓力較低的情況下，能夠用一個(gè)缸體進(jìn)行增壓。但 是，在保持壓力較高的情況下，如果用一個(gè)缸體進(jìn)行增壓，則必然導(dǎo)致缸體的增壓比較大。 雖然在增壓比較小的情況下，增壓缸以低壓大流量進(jìn)行高速工作，但當(dāng)增壓比較大時(shí)變?yōu)?高壓小流量，從而不僅因活塞行程的增大而導(dǎo)致的缸體規(guī)模增大成為問題，而且因升壓速 度下降而導(dǎo)致的周期時(shí)間的延長也成為問題。因此，對試驗(yàn)管并聯(lián)連接增壓比不同的多個(gè) 增壓缸，并按增壓比由低到高的順序階段性地使用是有效的。
[0027]具體說明如下：在液壓源的壓力最大為20MPa，保持壓力最大為785MPa的情況下， 需要3.75以上的增壓比。在用一個(gè)增壓缸進(jìn)行增壓的情況下，作為該增壓缸的增壓比需要 3.75以上，但由于這種高增壓比的增壓缸在液壓源的壓力被限制的情況下，因高增壓比而 必然變?yōu)樾×髁?，因此無法避免升壓速度的下降。
[0028]因此，將該增壓缸分割為多個(gè)，階段性地加大增壓比。例如應(yīng)使用20MPa增壓缸和 75MPa增壓缸。而且，由于20MPa增壓缸的液壓源的最大壓力為20Mpa，因此將增壓比設(shè)為1， 并且如最初所示，75MPa增壓缸的增壓比為3.75以上。由此，截至增壓缸的輸出側(cè)達(dá)到20MPa 為止，能夠通過增壓比較低的增壓缸來實(shí)現(xiàn)高速升壓，在增壓缸的輸出側(cè)高于20MPa時(shí)由如 最初那樣的升壓速度進(jìn)行升壓。由此，截至20MPa為止的低壓期間的升壓時(shí)間被縮短，其結(jié) 果，能夠縮短整個(gè)升壓時(shí)間。
[0029] 特別是，在驅(qū)動(dòng)源為伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的情況下，由于升壓初期所使用的增壓比 較低的增壓缸主要以低壓大流量被驅(qū)動(dòng)，并且關(guān)于之后使用的增壓比較高的增壓缸，升壓 開始時(shí)所需的輸入側(cè)的壓力(液壓源的壓力）也下降至約5(20/3.75)MPa，因此至少在升壓 初期增壓缸以低壓大流量被驅(qū)動(dòng)。因此，升壓時(shí)間進(jìn)一步被縮短。從這點(diǎn)來看，作為將增壓 缸分割為多個(gè)時(shí)的液壓源，壓力和流量的調(diào)整范圍較寬的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗非常有效，壓 力和流量的調(diào)整范圍特別寬的雙容量型的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗更有效。
[0030] 在使用20MPa、40MPa和75MPa這三個(gè)增壓缸的情況下，40MPa增壓缸中的增壓比為 2。其結(jié)果，除截至20MPa為止的低壓期間以外，從20MPa至40MPa的中壓期間的升壓時(shí)間也被 縮短，從而能夠進(jìn)一步縮短整個(gè)升壓時(shí)間。
[0031] 而且，根據(jù)這種多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換和運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)切換的組合， 即使在試驗(yàn)管的尺寸涉及由直徑8英寸到直徑24英寸或其以上的寬范圍的情況下，也能夠 僅通過設(shè)定保持壓力和設(shè)定保持時(shí)間等這種簡單的設(shè)定操作，在短時(shí)間內(nèi)將各個(gè)試驗(yàn)管內(nèi) 準(zhǔn)確且經(jīng)濟(jì)地升壓至保持壓力并保持。
[0032] 本發(fā)明的水壓試驗(yàn)方法以上述見解為基礎(chǔ)而完成的，該水壓試驗(yàn)方法為了對制造 出的金屬管進(jìn)行水壓試驗(yàn)，從液壓驅(qū)動(dòng)式增壓缸向試驗(yàn)管內(nèi)強(qiáng)制性地供給高壓水，以使管 內(nèi)升壓至規(guī)定的保持壓力，其中，作為所述增壓缸的液壓驅(qū)動(dòng)源，使用被并聯(lián)連接的多臺(tái)伺 服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗，截至所述增壓缸的輸出側(cè)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的保持壓力附近為止，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn) 多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗，之后，除多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗中的一臺(tái)以外停止運(yùn)轉(zhuǎn)，通過剩余 一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的運(yùn)轉(zhuǎn)，使所述增壓缸的輸出側(cè)達(dá)到保持壓力。
[0033]在本發(fā)明的水壓試驗(yàn)方法中，通過使增壓缸的液壓驅(qū)動(dòng)源為并聯(lián)組合多臺(tái)伺服電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的伺服多栗方式，從而縮短升壓時(shí)間。具體而言，截至增壓缸的輸出側(cè)達(dá)到預(yù)先 設(shè)定的保持壓力附近為止，多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗最初在低壓大流量下運(yùn)轉(zhuǎn)，之后轉(zhuǎn)移至 高壓小流量，常常在盡可能大的輸出功率下同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。由此，向試驗(yàn)管內(nèi)大量供給高壓水， 抑制試驗(yàn)管內(nèi)的殘留空氣的影響的同時(shí)，使試驗(yàn)管內(nèi)高速升壓。之后，僅在截至增壓缸的輸 出側(cè)達(dá)到保持壓力為止的一點(diǎn)最終期間，僅有一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗運(yùn)轉(zhuǎn)。由此，防止發(fā)生 因伺服多栗方式中成為問題的同步不良引起的工作不良。因此，能夠使試驗(yàn)管內(nèi)高速、準(zhǔn)確 且穩(wěn)定地升壓至保持壓力。在伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗中，由于不會(huì)發(fā)生壓力油的釋放，因此不管 升壓期間、非升壓期間均不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力損失。
[0034]在實(shí)際水壓試驗(yàn)方法中，優(yōu)選設(shè)定比保持壓力低規(guī)定壓力(例如IMPa)的切換點(diǎn)壓 力，并在升壓過程中在增壓缸的輸出側(cè)測定高壓水的水壓，并且截至測定水壓達(dá)到切換點(diǎn) 壓力為止，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗，在測定水壓達(dá)到切換點(diǎn)壓力的時(shí)刻，除多臺(tái)伺 服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗中的一臺(tái)以外停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在測定水壓達(dá)到保持壓力的時(shí)刻，停止運(yùn)轉(zhuǎn)中的 一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的運(yùn)轉(zhuǎn)。由于作為設(shè)定操作，僅設(shè)定保持壓力和保持時(shí)間，因此設(shè)定 操作非常簡單。
[0035] 由于伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的工作范圍較寬，因此能夠在寬范圍調(diào)整液壓和油量，并 且在低壓時(shí)能夠以大流量向增壓缸的低壓側(cè)供給壓力油，在高壓時(shí)能夠以小流量向增壓缸 的低壓側(cè)供給壓力油。根據(jù)調(diào)整范圍特別寬的雙容量型伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗，由于在升壓初 期試驗(yàn)管內(nèi)的水壓較低，因此通過使多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗在高壓大流量模式下運(yùn)轉(zhuǎn)，能 夠在短時(shí)間內(nèi)向試驗(yàn)管內(nèi)供給高壓水。當(dāng)試驗(yàn)管的尺寸和壁厚較小時(shí)，由于高壓水的供給 量和保持壓力均較小，因此多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗在保持低壓大流量的模式的狀態(tài)下持續(xù) 運(yùn)轉(zhuǎn)并進(jìn)行升壓直至保持壓力附近，并且從保持壓力附近起伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗為一臺(tái)，最 終在高壓小流量模式下管內(nèi)以高精度升壓至保持壓力。
[0036] 當(dāng)試驗(yàn)管的尺寸和壁厚較大時(shí)，在升壓初期以后，多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗也在低 壓大流量模式下持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并繼續(xù)大量供給高壓水，接著在高壓小流量模式下進(jìn)行高壓水的 供給。從保持壓力附近起伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗為一臺(tái)，在高壓小流量模式下將管內(nèi)升壓至保 持壓力。當(dāng)中間尺寸時(shí)，從升壓初期后的低壓大流量模式向高壓小流量模式的切換定時(shí)得 到各種變更。
[0037] 在保持壓力附近的升壓末期將運(yùn)轉(zhuǎn)栗設(shè)為一臺(tái)，這是因?yàn)橛捎陔y以使多臺(tái)伺服電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗完全同步驅(qū)動(dòng)，從而當(dāng)通過同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)來進(jìn)行最終階段的高壓小流量下的升 壓時(shí)，因流量極少而導(dǎo)致同步不調(diào)顯著化，發(fā)生振蕩等二次弊害，難以進(jìn)行最終階段中的順 利且準(zhǔn)確的升壓。即使驅(qū)動(dòng)栗為一臺(tái)，也能夠通過高壓小流量使管內(nèi)迅速升壓。從精密控制 觀點(diǎn)來看，小流量更有利。
[0038]增壓缸可以是一個(gè)，但如果考慮保持壓力的設(shè)定范圍較寬且與液壓源的壓力相比 保持壓力的最大值相當(dāng)高的情況等，則優(yōu)選增壓缸為多個(gè)，更具體而言，優(yōu)選地，對試驗(yàn)管 并聯(lián)配置增壓比階段性地提高的多個(gè)增壓缸，并按增壓比由小到大的順序使用所述多個(gè)增 壓缸。如果按由增壓比較小的增壓缸到增壓比較大的增壓缸的順序階段性地使用，則與僅 使用增壓比較大的增壓缸的情況相比，低壓側(cè)或低壓側(cè)和中壓測的升壓速度提高，從而能 夠縮短升壓時(shí)間。
[0039] 另外，本發(fā)明的水壓試驗(yàn)裝置為通過組合使用多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的伺服多栗 方式和使用多個(gè)增壓缸的多缸體方式而實(shí)現(xiàn)升壓時(shí)間的進(jìn)一步縮短的裝置，具體而言，對 所述增壓缸并聯(lián)連接多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗以作為增壓缸的液壓驅(qū)動(dòng)源，并且對試驗(yàn)管并 聯(lián)連接增壓比階段性地增大的多個(gè)增壓缸以作為所述增壓缸，并在液壓源與多個(gè)增壓缸之 間設(shè)置有切換機(jī)構(gòu)，所述切換機(jī)構(gòu)將來自液壓源的壓力油選擇性地供給到多個(gè)增壓缸中的 一個(gè)。
[0040] 在實(shí)際水壓試驗(yàn)裝置中，優(yōu)選在增壓缸的輸出側(cè)線路上設(shè)置有用于測定高壓水的 水壓的水壓傳感器，并且在所述水壓試驗(yàn)裝置上設(shè)置有缸體控制系統(tǒng)，所述缸體控制系統(tǒng) 基于由水壓傳感器提供的測定水壓而控制所述切換機(jī)構(gòu)，使得所述增壓缸按由增壓比小的 增壓缸到增壓比大的增壓缸的順序來工作。
[0041] 另外，優(yōu)選在增壓缸的輸出側(cè)線路上設(shè)置有用于測定高壓水的水壓的水壓傳感 器，并且在所述水壓試驗(yàn)裝置上設(shè)置有以如下方式控制多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的栗控制系 統(tǒng):截至測定水壓達(dá)到比保持壓力低規(guī)定壓力（例如IMPa)的切換點(diǎn)壓力為止，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)多 臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗，之后，截至測定水壓達(dá)到保持壓力為止，運(yùn)轉(zhuǎn)一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 栗。
[0042] 根據(jù)這種控制系統(tǒng)，最初是來自多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的壓力油被供給到增壓比 最小的增壓缸中，如果測定水壓達(dá)到該增壓缸的最大水壓附近，則向增壓比僅次于該增壓 缸小的增壓缸供給壓力油，以此類推進(jìn)行上述供給，從而利用多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗對試 驗(yàn)管內(nèi)進(jìn)行升壓直至保持水壓附近為止。之后，利用一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗對試驗(yàn)管內(nèi)進(jìn) 行升壓。
[0043] 本發(fā)明的水壓試驗(yàn)方法在對向試驗(yàn)管內(nèi)供給高壓水的增壓缸進(jìn)行液壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，將 并聯(lián)配置的多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗作為液壓源使用，并利用根據(jù)升壓時(shí)期適當(dāng)切換驅(qū)動(dòng)栗 的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)的多栗方式，由此即使在試驗(yàn)管的尺寸涉及寬范圍以及試驗(yàn)壓力及其保持時(shí)間 涉及多方面的情況下，也能夠以簡單的設(shè)定操作將試驗(yàn)管內(nèi)高精度地升壓至試驗(yàn)壓力。由 此，能夠用一個(gè)試驗(yàn)裝置進(jìn)行多種水壓試驗(yàn)，由此產(chǎn)生的試驗(yàn)裝置的合理化帶來的效果很 大。另外，通過縮短周期時(shí)間，每單位時(shí)間的試驗(yàn)條數(shù)增多，由此產(chǎn)生的合理化效果也較大。 另外，由于有效地抑制動(dòng)力損失的發(fā)生，由此產(chǎn)生的動(dòng)力成本的降低效率也較大，從而本發(fā) 明的水壓試驗(yàn)方法在降低水壓試驗(yàn)所需的成本方面發(fā)揮巨大的效果。
[0044] 另外，本發(fā)明的水壓試驗(yàn)裝置除所述多栗方式以外，還采用按增壓比由小到大的 順序來運(yùn)轉(zhuǎn)增壓比階段性地增大的多個(gè)增壓缸的多缸體方式，由此實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)時(shí)間的進(jìn)一步 縮短，在降低水壓試驗(yàn)所需的成本方面發(fā)揮更大的效果。
【附圖說明】
[0045]圖1是適于實(shí)施本發(fā)明的水壓試驗(yàn)方法的水壓試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)圖，是流體系統(tǒng)圖。
[0046] 圖2是表示在該水壓試驗(yàn)裝置的增壓缸驅(qū)動(dòng)源中所使用的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的可 使用范圍的圖表，表示噴出壓力與噴出流量之間的關(guān)系。
[0047] 圖3是表示管內(nèi)水壓在該水壓試驗(yàn)中的經(jīng)時(shí)變化的圖表。
[0048] 圖4是表示現(xiàn)有水壓試驗(yàn)方法中所使用的水壓試驗(yàn)裝置的增壓缸驅(qū)動(dòng)源的液壓回 路圖。
[0049] 圖5是表示該增壓缸驅(qū)動(dòng)源中所使用的液壓栗的可使用范圍的圖表，表示噴出壓 力與噴出流量之間的關(guān)系。
[0050] 圖6是表示管內(nèi)水壓在現(xiàn)有水壓試驗(yàn)中的經(jīng)時(shí)變化的圖表。
[0051] 圖7是表示管內(nèi)水壓在現(xiàn)有水壓試驗(yàn)中的經(jīng)時(shí)變化的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0052] 下面對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的水壓試驗(yàn)方法及裝置用于由電 焊管生產(chǎn)線制造出的電焊管的水壓試驗(yàn)中。
[0053]如圖1所示，本實(shí)施方式的水壓試驗(yàn)裝置為如下的裝置:將接受水壓試驗(yàn)的電焊管 1〇(以下稱為"試驗(yàn)管10"）夾持在作為固定頭的主軸箱單元20A與作為可動(dòng)頭的尾座單元 20B之間并向管內(nèi)進(jìn)行注水，在注滿水之后供給高壓水，由此檢查試驗(yàn)管10的焊接部(接縫 部）的質(zhì)量等，所述水壓試驗(yàn)裝置具備:低壓給水系統(tǒng)30,在非加壓(常壓)或低壓下向試驗(yàn) 管10內(nèi)進(jìn)行大量注水；以及高壓給水系統(tǒng)40,在試驗(yàn)管10內(nèi)成為注滿非加壓水或低壓水的 滿水狀態(tài)之后向試驗(yàn)管10內(nèi)強(qiáng)制性地加壓注入高壓水。
[0054]低壓給水系統(tǒng)30為如下的系統(tǒng):利用水的自重或IMPa以下（例如0.8MPa左右）的低 壓，將設(shè)置于與試驗(yàn)管10的設(shè)置位置相比更高的位置上的水箱31內(nèi)的水迅速流入到試驗(yàn)管 10內(nèi)。具體而言，將試驗(yàn)之后從試驗(yàn)管10排出的水暫且積存在下側(cè)的水池32中，并移送到未 圖示的沉淀槽之后，將其上清液積存在水倉33中。然后，通過栗34且經(jīng)由過濾器將水倉33內(nèi) 的水汲取到高位置的水箱31中，并經(jīng)由主軸箱20A將該水流入到試驗(yàn)管10內(nèi)。此時(shí)，試驗(yàn)管 10內(nèi)的空氣由設(shè)置于尾座20B的排氣閥21排出。在從水箱31至主軸箱20A的線路E上安裝有 缸體式開閉閥35。
[0055]高壓給水系統(tǒng)40為如下的系統(tǒng):利用液壓式增壓缸41A、41B，向滿水狀態(tài)的試驗(yàn)管 10內(nèi)強(qiáng)制性地供給如最大75MPa的高壓水。液壓式增壓缸41A、41B相對于試驗(yàn)管10被并聯(lián)配 置，并通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)42來選擇驅(qū)動(dòng)。為了選擇驅(qū)動(dòng)增壓缸41A、41B，在增壓缸41A、41B與驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)42之間安裝有由電磁閥43A、43B構(gòu)造的切換機(jī)構(gòu)43。
[0056]第一增壓缸41A是最大壓力為21MPa的低壓缸，第二增壓缸41B是最大壓力為75MPa 的高壓缸。第一增壓缸41A和第二增壓缸41B均通過從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)42供給的壓力油來使活塞往 復(fù)驅(qū)動(dòng)，在后退驅(qū)動(dòng)時(shí)，從所述箱31內(nèi)經(jīng)由線路A將水吸入到輸出側(cè)，在前進(jìn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，對吸入 后的水進(jìn)行加壓并經(jīng)由線路B向主軸箱20A供給，由此將高壓水強(qiáng)制性地供給到滿水狀態(tài)的 試驗(yàn)管10內(nèi)。
[0057]增壓缸41A、41B的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)42將并聯(lián)配置的多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44作為主要結(jié) 構(gòu)要素。多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44中的一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗為主栗，剩余為從栗。這些伺 服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44均為雙容量型，通過同時(shí)驅(qū)動(dòng)這些伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44以及繼該同時(shí)驅(qū) 動(dòng)之后的主栗的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，增壓缸41A、41B的輸出側(cè)水壓自動(dòng)升壓至目標(biāo)值。為了該自動(dòng)升 壓，通過水壓傳感器47測定增壓缸41A、41B的輸出側(cè)（線路B)的水壓，并將該水壓傳送至兼 有缸體控制系統(tǒng)和栗控制系統(tǒng)的控制器48中，由此進(jìn)行切換機(jī)構(gòu)43的切換控制以及伺服電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44的輸出控制和切換控制。
[0058]切換機(jī)構(gòu)43的切換控制由增壓缸41A、41B的通斷切換控制以及處于接通狀態(tài)的缸 體的正反切換控制構(gòu)成。增壓缸41A、41B的通斷切換控制為如下的控制:通過將構(gòu)造切換機(jī) 構(gòu)43的電磁閥43A、43B中的任一個(gè)設(shè)為開放狀態(tài)，并將另一個(gè)設(shè)為關(guān)閉狀態(tài)，從而將來自驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)42的壓力油供給到增壓缸41A、41B中的任一個(gè)以使僅該任一個(gè)增壓缸進(jìn)行正反工 作。另外，正反切換控制為對增壓缸41A、41B中的處于工作狀態(tài)的缸體的正工作和反工作進(jìn) 行切換的控制，其如下所示。
[0059] 通過驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44,加壓并噴出油倉45內(nèi)的油。噴出的壓力油經(jīng)由電 磁閥43A、43B中的處于開放狀態(tài)(正向）的一個(gè)電磁閥，從線路C供給到增壓缸41A、41B的任 一個(gè)增壓缸的輸入側(cè)(入口）。由此，增壓缸41A、41B中的任一個(gè)增壓缸的活塞被前進(jìn)驅(qū)動(dòng)， 從輸出側(cè)噴出高壓水。如前所述，該高壓水被移送到向主軸箱20A中。伴隨活塞的前進(jìn)驅(qū)動(dòng) 而從輸入側(cè)（出口）排出的油從電磁閥43A、43B中的一個(gè)電磁閥經(jīng)由線路D返回到油倉45中。
[0060] 通過對電磁閥43A、43B中的處于開放狀態(tài)的一個(gè)電磁閥進(jìn)行從正向到反向的操 作，從而油倉45內(nèi)的油經(jīng)由線路C向增壓缸41A、41B中的任一個(gè)增壓缸的輸入側(cè)（出口）供 給，活塞被后退驅(qū)動(dòng)。伴隨活塞的后退驅(qū)動(dòng)而從輸入側(cè)(入口）排出的油從電磁閥43A、43B中 的一個(gè)電磁閥經(jīng)由線路D返回到油倉45中。
[0061] 本實(shí)施方式的水壓試驗(yàn)方法使用這種水壓試驗(yàn)裝置來實(shí)施。下面，對本實(shí)施方式 的水壓試驗(yàn)裝置的功能進(jìn)行說明，并且對本實(shí)施方式的水壓試驗(yàn)方法進(jìn)行說明。
[0062]作為形成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)42的主體的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44,具有單容量型模型和雙容量 型模型，在此使用雙容量型。如圖2所示，在雙容量型模型中，通過切換可變?nèi)萘啃屠醯娜?量，能夠進(jìn)行從低壓大流量模式Ml向高壓小流量模式M2的切換以及從高壓小流量模式M2向 低壓大流量模式Ml的切換。由此，與被AC電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的常規(guī)液壓栗（圖5)相比，伺服電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)栗44能夠在從低壓大流量至高壓小流量的非常寬的范圍內(nèi)調(diào)整壓力與流量之間的關(guān) 系。
[0063] 在作為制造出的電焊管的試驗(yàn)管10的水壓試驗(yàn)中，針對該試驗(yàn)管10,作為第一步 驟，將該試驗(yàn)管10設(shè)置于試驗(yàn)線上，并夾持在主軸箱20A與尾座20B之間。作為第二步驟，在 向低壓給水系統(tǒng)30內(nèi)的水箱31內(nèi)注滿水的狀態(tài)下，將線路E內(nèi)的缸體式開閉閥35從關(guān)閉狀 態(tài)切換到打開狀態(tài)。由此，水箱30內(nèi)的水因自重或IMPa以下的低壓而通過線路E并迅速流入 到試驗(yàn)管10內(nèi)。當(dāng)因從水箱31向試驗(yàn)管10內(nèi)的注水而管內(nèi)成為滿水狀態(tài)時(shí)，作為第三步驟， 從高壓給水系統(tǒng)40向試驗(yàn)管10內(nèi)供給如最大壓力為75MPa的高壓水，以使試驗(yàn)管10內(nèi)升壓 至水壓試驗(yàn)中所要求的試驗(yàn)水壓，并且將該試驗(yàn)水壓保持水壓試驗(yàn)中所要求的保持時(shí)間。 該操作根據(jù)對試驗(yàn)管10所要求的試驗(yàn)壓力而不同。由于試驗(yàn)壓力為保持壓力，因此兩者的 含義相同。
[0064] 下面，按試驗(yàn)壓力對由高壓給水系統(tǒng)40進(jìn)行的高壓水的供給操作和由該供給操作 帶來的試驗(yàn)管10內(nèi)的升壓操作進(jìn)行說明。使用三臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44,其中一臺(tái)為主栗， 兩臺(tái)為從栗，并且這些栗的最大加壓力均為21MPa以上。低壓用增壓缸41A的最大加壓力為 21MPa，增壓比（受壓面積比）為1。高壓用增壓缸41B的最大加壓力為75MPa，增壓比（受壓面 積比）為3.57。
[0065]在試驗(yàn)壓力(保持壓力）為21MPa的情況下，如果對控制器48設(shè)定試驗(yàn)壓力(保持壓 力）和保持時(shí)間，則作為第一步驟，以低壓用增壓缸41A進(jìn)行后退工作的方式操縱驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 42。具體而言，在將與增壓缸41A對應(yīng)的電磁閥43A設(shè)為反向打開，并將與增壓缸41B對應(yīng)的 電磁閥43B設(shè)為關(guān)閉的狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)42內(nèi)的三臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44以最大輸出功率 或接近該最大輸出功率的輸出功率同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。通過增壓缸41A的后退工作，從水箱31內(nèi)向該 缸體41A的輸出側(cè)吸入水。于是，作為第二步驟，電磁閥43A從反向切換到正向，增壓缸41A開 始前進(jìn)工作。
[0066] 在增壓缸41A的前進(jìn)工作開始初期，輸入側(cè)的液壓較低。因此，雙容量型伺服電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44在低壓大流量模式下運(yùn)轉(zhuǎn)，在短時(shí)間內(nèi)向增壓缸41A的輸入側(cè)強(qiáng)制性地供給大 量壓力油。由此，從增壓缸41A的輸出側(cè)經(jīng)由線路B以及主軸箱20A向滿水狀態(tài)的試驗(yàn)管10內(nèi) 強(qiáng)制供給大量加壓水。伴隨壓力油向增壓缸41A的輸入側(cè)的強(qiáng)制供給和該強(qiáng)制供給帶來的 加壓水向試驗(yàn)管10內(nèi)的供給，增壓缸41A的輸出側(cè)水壓上升，并且增壓缸41A的輸入側(cè)的液 壓也上升。由此，雙容量型伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44從低壓大流量模式向高壓小流量模式轉(zhuǎn)移， 提高液壓的同時(shí)持續(xù)向增壓缸41A的輸入側(cè)供給壓力油。其結(jié)果，提高壓力的同時(shí)從增壓缸 41A的輸出側(cè)向試驗(yàn)管10內(nèi)供給加壓水。
[0067] 如圖3所示，當(dāng)向試驗(yàn)管10內(nèi)供給加壓水時(shí)，伴隨該供給而試驗(yàn)管10內(nèi)的壓力上 升。試驗(yàn)管10的內(nèi)壓通過設(shè)置于增壓缸41A、41B的輸出側(cè)（線路B)的水壓傳感器47來監(jiān)測。 當(dāng)該內(nèi)壓達(dá)到低于保持開始壓力且與設(shè)定保持壓力相比低A P(其為固定值，在此為IMPa) 的切換點(diǎn)壓力時(shí)，使三臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44中的從栗停止，僅使主栗繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。該主栗在 高壓小流量模式M2(參照圖2)下持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將試驗(yàn)管10的內(nèi)壓提高至設(shè)定保持壓力。
[0068]當(dāng)試驗(yàn)管10內(nèi)達(dá)到設(shè)定保持壓力時(shí)，將該壓力保持規(guī)定時(shí)間并結(jié)束試驗(yàn)。之后，打 開被設(shè)置于主軸箱20A或尾座20B或者這兩個(gè)部件上的減壓閥，對管內(nèi)進(jìn)行減壓。當(dāng)減壓結(jié) 束時(shí)，從試驗(yàn)管10分離尾座20B，之后將該試驗(yàn)管10從固定尾座20A分離，并使該試驗(yàn)管10傾 斜以將管內(nèi)的水全部排出到下側(cè)的水池32中。如前所述，該水的一部分在下次試驗(yàn)中再利 用。
[0069] 在試驗(yàn)壓力(保持壓力)超過21MPa且小于或等于75MPa的情況下，如果對控制器48 設(shè)定試驗(yàn)壓力(保持壓力)和保持時(shí)間，則作為第一步驟，以低壓用增壓缸41A和高壓用增壓 缸41B進(jìn)行后退工作的方式操縱驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)42。具體而言，在將與增壓缸41A、41B對應(yīng)的電磁 閥43A、43B設(shè)為反向打開的狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)42內(nèi)的三臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44以最大輸出 功率或接近該最大輸出功率的輸出功率同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。通過增壓缸41A、41B的后退工作，從水箱 31內(nèi)向這些缸體41A、41B的輸出側(cè)吸入水。于是，作為第二階段，電磁閥43A從反向切換到正 向，電磁閥43B從反向打開狀態(tài)切換到關(guān)閉狀態(tài)。由此，僅有增壓缸41A開始前進(jìn)工作。
[0070] 在增壓缸41A的前進(jìn)工作開始初期，輸入側(cè)的液壓較低。因此，雙容量型伺服電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44在低壓大流量模式下運(yùn)轉(zhuǎn)，在短時(shí)間內(nèi)向增壓缸41A的輸入側(cè)強(qiáng)制性地供給大 量壓力油。由此，從增壓缸41A的輸出側(cè)經(jīng)由線路B以及主軸箱20A向滿水狀態(tài)的試驗(yàn)管10內(nèi) 強(qiáng)制供給大量加壓水。伴隨壓力油向增壓缸41A的輸入側(cè)的強(qiáng)制供給和該強(qiáng)制供給帶來的 加壓水向試驗(yàn)管10內(nèi)的供給，增壓缸41A的輸出側(cè)水壓上升，增壓缸41A的輸入側(cè)的液壓也 上升。其結(jié)果，雙容量型伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44從低壓大流量模式向高壓小流量模式轉(zhuǎn)移，提 高液壓的同時(shí)持續(xù)向增壓缸41A的輸入側(cè)供給壓力油。由此，提高壓力的同時(shí)從增壓缸41A 的輸出側(cè)向試驗(yàn)管1 〇內(nèi)供給加壓水。
[0071] 當(dāng)向試驗(yàn)管10內(nèi)供給加壓水時(shí)，試驗(yàn)管10內(nèi)的壓力上升。試驗(yàn)管10內(nèi)的壓力通過 設(shè)置于增壓缸41A、41B的輸出側(cè)(線路B)的水壓傳感器47來監(jiān)測。當(dāng)該內(nèi)壓達(dá)到21MPa時(shí)，作 為第三步驟，電磁閥43A從正向打開狀態(tài)切換到關(guān)閉狀態(tài)，電磁閥43B從關(guān)閉狀態(tài)切換到正 向打開狀態(tài)。由此，低壓用增壓缸41A停止前進(jìn)工作，代替此，高壓用增壓缸41B開始前進(jìn)工 作。
[0072] 高壓用增壓缸41B的增壓比為3.57。因此，即使伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44的最大壓力為 21MPa，也能夠?qū)⑤敵鰝?cè)水壓提高至75MPa。當(dāng)切換到高壓用增壓缸41B時(shí)，由于輸出側(cè)水壓 被升壓至21MPa，因此伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44的實(shí)際承載為5.9(21/3.57)MPa。如果實(shí)際承載 為這種低壓，則伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44再次在低壓大容量模式Ml下運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，向增壓缸41B 的輸入側(cè)再次供給大量壓力油。雖然增壓缸41B的增壓比高至3.57,并且相應(yīng)地輸出側(cè)為低 流量，但由于輸入側(cè)為大流量，因此高壓側(cè)的流量得到補(bǔ)償，從而雖然高壓側(cè)的流量少于增 壓缸41A的輸出側(cè)的流量，但該流量之差較小。因此，從增壓缸41B的輸出側(cè)經(jīng)由線路B和主 軸箱20A向試驗(yàn)管10內(nèi)強(qiáng)制供給大量加壓水，從而試驗(yàn)管10內(nèi)被進(jìn)一步升壓。
[0073]當(dāng)伴隨壓力油向增壓缸41B的輸入側(cè)的強(qiáng)制供給和該強(qiáng)制供給帶來的加壓水向試 驗(yàn)管10內(nèi)的進(jìn)一步供給，增壓缸41A的輸出側(cè)水壓進(jìn)一步上升時(shí)，增壓缸41A的輸入側(cè)的液 壓也上升。由此，雙容量型伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44從低壓大流量模式向高壓小流量模式轉(zhuǎn)移， 進(jìn)一步提高液壓的同時(shí)持續(xù)向增壓缸41B的輸入側(cè)供給壓力油。其結(jié)果，進(jìn)一步提高壓力的 同時(shí)從增壓缸41B的輸出側(cè)向試驗(yàn)管10內(nèi)供給加壓水，從而試驗(yàn)管10內(nèi)的水壓進(jìn)一步提高。 [0074]當(dāng)試驗(yàn)管10內(nèi)的水壓達(dá)到低于保持開始壓力且與設(shè)定保持壓力相比低ΔΡ(在此 為IMPa)的切換點(diǎn)壓力時(shí)，使三臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44中的從栗停止，僅使主栗繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 該主栗在高壓小流量模式M2下持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將試驗(yàn)管10的內(nèi)壓提高至設(shè)定保持壓力。
[0075]當(dāng)試驗(yàn)管10內(nèi)達(dá)到設(shè)定保持壓力時(shí)，將該壓力保持規(guī)定時(shí)間并結(jié)束試驗(yàn)。之后，打 開被設(shè)置于主軸箱20A或尾座20B或者這兩個(gè)部件上的減壓閥，對管內(nèi)進(jìn)行減壓。當(dāng)減壓結(jié) 束時(shí)，從試驗(yàn)管10分離尾座20B，之后將該試驗(yàn)管10從固定尾座20A分離，并使該試驗(yàn)管10傾 斜以將管內(nèi)的水全部排出到下側(cè)的水池32中。如前所述，該水的一部分在下次試驗(yàn)中再利 用。
[0076]根據(jù)這種水壓試驗(yàn)方法特別是試驗(yàn)管10內(nèi)的升壓方法，如果對控制器48設(shè)定保持 壓力和保持時(shí)間，則之后控制器48按增壓缸41A、21B的輸出側(cè)水壓進(jìn)行自動(dòng)控制，從而設(shè)定 操作簡單。因此，即使在試驗(yàn)管10的尺寸和壁厚涉及多方面的情況下，也能夠用一個(gè)試驗(yàn)裝 置對所有尺寸的試驗(yàn)管10進(jìn)行試驗(yàn)。
[0077]在用一個(gè)裝置對多種試驗(yàn)管10進(jìn)行試驗(yàn)的情況下，需要縮短一根試驗(yàn)管10的試驗(yàn) 所需的時(shí)間（周期時(shí)間），但在本實(shí)施方式的水壓試驗(yàn)方法中，這也是能夠?qū)崿F(xiàn)的。即，在本 實(shí)施方式的水壓試驗(yàn)方法中，由于通過多臺(tái)液壓單元進(jìn)行試驗(yàn)管10內(nèi)的升壓直至設(shè)定保持 壓力附近，因此能夠在短時(shí)間內(nèi)向試驗(yàn)管10內(nèi)供給大量高壓水。而且，由于這些液壓單元為 兼有低壓大流量模式Ml和高壓小流量模式M2的雙容量型伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44,因此即使在 試驗(yàn)管10的尺寸和壁厚涉及多方面，包括如直徑超過24英寸的直徑非常大且壁厚較厚的試 驗(yàn)管10的情況下，也能夠?qū)θ魏卧囼?yàn)管10內(nèi)補(bǔ)償因升壓初期的殘留空氣的壓縮而導(dǎo)致的加 壓吸收，從而能夠在盡可能短的時(shí)間內(nèi)升壓至設(shè)定保持壓力附近。
[0078]此外，由于從設(shè)定保持壓力附近至設(shè)定保持壓力，僅有多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44 中的一臺(tái)在高壓小流量模式M2下單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過小流量使試驗(yàn)管10內(nèi)的升壓收斂至設(shè)定 保持壓力，因此不會(huì)存在發(fā)生過沖的危險(xiǎn)。另外，也不會(huì)產(chǎn)生因同步不良而導(dǎo)致的振蕩問 題。因此，收斂至設(shè)定保持壓力的精度較高。
[0079] 另外，由于在試驗(yàn)的整個(gè)期間以及試驗(yàn)外的整個(gè)期間，僅向增壓缸41的低壓側(cè)供 給必要量的壓力油，從而實(shí)質(zhì)上不存在所釋放的壓力油，因此事實(shí)上不會(huì)產(chǎn)生液壓單元的 動(dòng)力損失。
[0080] 如此，根據(jù)本實(shí)施方式的水壓試驗(yàn)方法，能夠用一個(gè)水壓試驗(yàn)裝置對小徑試驗(yàn)管 10到大徑試驗(yàn)管10進(jìn)行試驗(yàn)。而且，在各試驗(yàn)中能夠縮短試驗(yàn)所需的時(shí)間，每單位時(shí)間的試 驗(yàn)根數(shù)增加，并且能夠抑制液壓單元中的動(dòng)力損失的發(fā)生。因此，試驗(yàn)所需的成本大幅降 低。
[0081] 此外，在高壓給水中，當(dāng)在保持低壓大流量模式的狀態(tài)下輸出側(cè)水壓達(dá)到切換點(diǎn) 壓力時(shí)，多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44不會(huì)發(fā)生向高壓小流量模式的切換。另外，在之后的直至 保持壓力為止的單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)中，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44也在保持低壓大流量模式的狀態(tài)下持續(xù) 運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0082] 實(shí)施例
[0083]說明根據(jù)這種水壓試驗(yàn)方法對外徑由203mm到21英寸的電焊管進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)的結(jié) 果。電焊管為API-X80規(guī)格。除外徑為203mm的管以外，對于各外徑，壁厚為5.0mm、12.7mm這 兩種，在外徑為203mm的管中，壁厚為12.7mm這一種。對于所有管，長度為1372cm(13.72m)。 屈服應(yīng)力YS設(shè)定在最小值555MPa與最大值705MPa之間的562MPa，根據(jù)該屈服應(yīng)力YS和管規(guī) 格求出試驗(yàn)壓力P。試驗(yàn)壓力P的計(jì)算式如數(shù)學(xué)式1所示。
[0084] [數(shù)學(xué)式1]
[0085] P = (2 X 系數(shù) f X YSmin X 壁厚 t)/外徑 D
[0086] 表1示出各試驗(yàn)管的規(guī)格、試驗(yàn)壓力P和由這些計(jì)算出的必要水量。關(guān)于必要水量， 示出低壓給水水量和高壓給水水量這兩種，關(guān)于高壓給水水量，示出吸收殘留空氣的壓縮 所需的水量、吸收管膨脹所需的水量、21MPa升壓所需的水量、從21MPa升壓至試驗(yàn)壓力所需 的水量以及這些的合計(jì)水量，并且示出合計(jì)水量中的低壓用增壓缸所承載的水量、高壓用 增壓缸所承載的水量。當(dāng)試驗(yàn)壓力為21MPa以下時(shí)，21MPa升壓所需的水量為升壓至試驗(yàn)壓 力所需的水量，從21MPa升壓至試驗(yàn)壓力所需的水量為0。
[0087]低壓用增壓缸的最大容量為95L，高壓用增壓缸的最大容量為40L。作為伺服電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)栗，使用三臺(tái)15kW伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗。在此，試驗(yàn)管內(nèi)的殘留空氣量為1.5%，但如前 所述，實(shí)際上無法避免較大的偏差。因此，在此計(jì)算出的必要水量為目標(biāo)水量，如前所述，在 實(shí)際試驗(yàn)中通過監(jiān)測增壓缸的輸出側(cè)水壓，也能夠避免該偏差的影響。
[0088]
[0089] -根試驗(yàn)管10的試驗(yàn)所需的周期時(shí)間如下所示。試驗(yàn)管的裝載、卸載為6.0秒，試 驗(yàn)管的定心為1.0秒，尾頭的前進(jìn)為4.0秒，非加壓給水為6.0~9.5秒，抽氣閥的操作為0.5 秒，直至試驗(yàn)壓力的強(qiáng)制加壓給水為3.5~10秒，保持時(shí)間為10秒，泄壓時(shí)間為0.5秒、尾頭 后退為3.0秒、試驗(yàn)管的排出為1.0秒、時(shí)滯為1.5~3.0秒，周期時(shí)間控制在37.0~47.5秒之 間。強(qiáng)制加壓給水時(shí)間不均是因試驗(yàn)壓力不同而導(dǎo)致，在本實(shí)施方式的水壓試驗(yàn)方法中，該 強(qiáng)制加壓給水時(shí)間的縮短很顯著。另外，在現(xiàn)有水壓試驗(yàn)方法中，根本無法用一個(gè)裝置對多 種試驗(yàn)管進(jìn)行試驗(yàn)。
[0090] 此外，形成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)42的主體的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗44的臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)以上即可，根 據(jù)各個(gè)栗44的能力和所要求的特性來適當(dāng)決定臺(tái)數(shù)。
[0091] 關(guān)于上述水壓試驗(yàn)中合格的試驗(yàn)管，為了在下一工序中與接頭連接而在管端進(jìn)行 螺紋切削。完成螺紋切削的試驗(yàn)管以在一端或兩端安裝有接頭的狀態(tài)用于相同的水壓試驗(yàn) 中。僅在一端安裝接頭并進(jìn)行水壓試驗(yàn)的情況下，通過向特殊塞子內(nèi)供給高壓水來進(jìn)行螺 紋部的漏水試驗(yàn)，所述特殊塞子通過用于密封試驗(yàn)管的端部內(nèi)的塞子和用于密封接頭的開 放側(cè)的塞子形成為一體而成。因此，與將管內(nèi)整體注滿水的情況相比，用少量的高壓水進(jìn)行 試驗(yàn)，但由于與實(shí)施例相同在高壓下進(jìn)行試驗(yàn)，因此仍需要升壓時(shí)間。因此，在這種管端的 水壓試驗(yàn)中，實(shí)施例的水壓試驗(yàn)方法及裝置也極為有效，試驗(yàn)時(shí)間的縮短效果很顯著。
[0092] 在上述說明中，雖然試驗(yàn)對象為電焊管，但本發(fā)明也能夠應(yīng)用于無縫管的水壓試 驗(yàn)中。在無縫管的水壓試驗(yàn)的情況下，試驗(yàn)壓力例如為160MPa，高于電焊管的試驗(yàn)壓力。因 此，優(yōu)選使用三個(gè)或三個(gè)以上的增壓缸。如果伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗為15kW伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗， 則需要8~9臺(tái)。同樣，在電焊管的水壓試驗(yàn)中，也能夠使用三個(gè)以上的增壓缸。
[0093] 附圖標(biāo)記說明
[0094] 1〇 試驗(yàn)管
[0095] 20A主軸箱單元
[0096] 20B 尾座
[0097] 21 排氣閥
[0098] 30 低壓給水系統(tǒng)
[0099] 31 水箱
[0100] 32 水池
[0101] 33 水倉
[0102] 34 栗
[0103] 35 開閉閥
[0104] 40 高壓給水系統(tǒng)
[0105] 41 增壓缸
[0106] 42 增壓缸41的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
[0107] 43 切換機(jī)構(gòu)（電磁閥）
[0108] 44 伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗
[0109] 45 油倉
[0110] 47 水壓傳感器
[0川]48 控制系統(tǒng)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水壓試驗(yàn)方法，為了對制造出的金屬管進(jìn)行水壓試驗(yàn)，從液壓驅(qū)動(dòng)式增壓缸向 試驗(yàn)管內(nèi)供給高壓水，以使管內(nèi)升壓至規(guī)定的試驗(yàn)壓力并保持規(guī)定時(shí)間，所述水壓試驗(yàn)方 法的特征在于， 將并聯(lián)連接的多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗作為所述增壓缸的液壓式驅(qū)動(dòng)源使用，截至所述 增壓缸的輸出側(cè)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的試驗(yàn)壓力附近為止，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗，之 后，除多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗中的一臺(tái)以外停止運(yùn)轉(zhuǎn)，通過剩余一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的 運(yùn)轉(zhuǎn)，使所述增壓缸的輸出側(cè)達(dá)到試驗(yàn)壓力并保持。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水壓試驗(yàn)方法，其特征在于， 伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗為雙容量型。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水壓試驗(yàn)方法，其特征在于， 設(shè)定比試驗(yàn)壓力低規(guī)定壓力的切換點(diǎn)壓力，并在升壓過程中在增壓缸的輸出側(cè)測定高 壓水的水壓(P)，截至測定水壓達(dá)到所述切換點(diǎn)壓力為止，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 栗，在測定水壓達(dá)到所述切換點(diǎn)壓力的時(shí)刻，除多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗中的一臺(tái)以外停止 運(yùn)轉(zhuǎn)，在測定水壓達(dá)到試驗(yàn)壓力的時(shí)刻，停止運(yùn)轉(zhuǎn)中的一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的運(yùn)轉(zhuǎn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水壓試驗(yàn)方法，其特征在于， 對試驗(yàn)管并聯(lián)配置增壓比階段性地提高的多個(gè)增壓缸，并按增壓比由小到大的順序使 用所述多個(gè)增壓缸。5. -種水壓試驗(yàn)裝置，為了對制造出的金屬管進(jìn)行水壓試驗(yàn)，從液壓驅(qū)動(dòng)式增壓缸向 試驗(yàn)管內(nèi)供給高壓水，以使管內(nèi)升壓至規(guī)定的試驗(yàn)壓力并保持規(guī)定時(shí)間，所述水壓試驗(yàn)裝 置的特征在于， 對所述增壓缸并聯(lián)連接多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗以作為增壓缸的液壓驅(qū)動(dòng)源，并且對試 驗(yàn)管并聯(lián)連接增壓比階段性地增大的多個(gè)增壓缸以作為所述增壓缸，并在液壓源與多個(gè)增 壓缸之間設(shè)置有切換機(jī)構(gòu)，所述切換機(jī)構(gòu)將來自液壓源的壓力油選擇性地供給到多個(gè)增壓 缸中的一個(gè)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的水壓試驗(yàn)裝置，其特征在于， 伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗為雙容量型。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的水壓試驗(yàn)裝置，其特征在于， 在增壓缸的輸出側(cè)線路上設(shè)置有用于測定高壓水的水壓的水壓傳感器，并且在所述水 壓試驗(yàn)裝置上構(gòu)造有缸體控制系統(tǒng)，所述缸體控制系統(tǒng)基于由水壓傳感器提供的測定水壓 而控制所述切換機(jī)構(gòu)，使得所述增壓缸按由增壓比小的增壓缸到增壓比大的增壓缸的順序 來工作。8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的水壓試驗(yàn)裝置，其特征在于， 構(gòu)造有以如下方式控制多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗的栗控制系統(tǒng):設(shè)定有比試驗(yàn)壓力小規(guī) 定壓力的切換點(diǎn)壓力，截至測定水壓達(dá)到切換點(diǎn)壓力為止，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)多臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 栗，之后，截至測定水壓(P)達(dá)到試驗(yàn)壓力為止，運(yùn)轉(zhuǎn)一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)栗。
【文檔編號(hào)】G01N3/12GK105980830SQ201480074786
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年2月4日
【發(fā)明人】鶴田諭, 森崎勝彥, 中田充, 石垣勝己
【申請人】株式會(huì)社中田制作所