JP2000107892A - 管溶接用芯出し治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作性が良く、且つ小型で安価な管溶接用芯
出し治具を提供する。 【解決手段】 溶接される管体Ａ，Ｂの内部に十分な隙
間をあけて挿入され得るハウジング１０の中心部に、２
本のねじ棒２０，３０を、縦列に且つ独立回転可能に配
置する。２本のねじ棒２０，３０に沿って配置された回
転式の操作桿４０により、奥側のねじ棒３０を回転させ
る。ねじ棒２０及びねじ棒３０の各外周側の複数位置
に、ねじ棒２０及びねじ棒３０の各回転に伴って半径方
向に移動する複数の第１可動部材５０・・及び第２可動
部材６０・・を設ける。各第１可動部材５０に、裏当て
部材８０の保持体を兼ねるヘッド７０を取付ける。管体
Ａの端部内にハウジング１０の奥側の端部を挿入し、第
２可動部材６０・・を半径方向外側へ移動させることに
より、管体Ａの端部にハウジング１０を固定する。この
固定の後、管体Ａに管体Ｂを突き合わせ、第１可動部材
５０・・を半径方向外側へ移動させて、管体Ａ，Ｂの突
き合わせ部内面に押し付けることにより、管体Ａ，Ｂを
同心状に連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス管等を溶接す
る前に、溶接される２本の管体を同芯状に突き合わせて
連結する管溶接用芯出し治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ガス管を溶接する場合には、
溶接される２本の管体が、裏当て材の保持具を兼ねる芯
出し治具により、予め同芯状に突き合わせて連結され
る。この芯出し治具としてはボルト式のものが良く知ら
れているが、最近では油圧式のものも使用されている。

【０００３】ボルト式の芯出し治具は、環状体の一方の
端部の周方向複数位置にボルトを貫通させ、他方の端部
の周方向複数位置にもボルトを貫通させた構成となって
いる。使用方法としては、２本の管体の一方の端部内に
環状体の一方の端部を挿入し、その端部に設けられてい
る複数本のボルトを内側から操作して外側へ移動させる
ことにより、一方の管体の端部に環状体を固定する。次
いで、一方の管体に他方の管体を突き合わせ、環状体の
他方の端部に設けられている複数本のボルトを内側から
操作して外側へ移動させることにより、環状体の他方の
端部に他方の管体を固定する。

【０００４】また、油圧式の芯出し治具は、当該治具の
一方の端部に設けられた複数の第１ヘッドと、他方の端
部に設けられた複数の第２ヘッドとを備えている。複数
の第１ヘッド及び第２ヘッドは、周方向に所定の間隔で
配置され、それぞれが半径方向に移動可能であって、ス
プリングにより中心側へ付勢されると共に、その付勢力
に抗して外周側へ強制的に油圧駆動される。

【０００５】使用方法としては、２本の管体の一方の端
部内に当該治具の一方の端部を挿入し、複数の第１ヘッ
ドを同期して外周側へ移動させることにより、一方の管
体の端部に当該治具を固定する。次いで、一方の管体に
他方の管体を突き合わせ、複数の第２ヘッドを同期して
外周側へ移動させることにより、当該治具の他方の端部
に他方の管体を固定する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】いずれの芯出し治具
も、溶接される２本の管体を同心状に突き合わせて連結
することができる。しかし、ボルト式のものは、多数本
のボルトを操作する必要があるため、操作性が非常に悪
い。加えて、管体が小径の場合は、環状体も小さくな
り、その内側に手を差し込むことが困難になるために、
小径管には使用できない制約がある。

【０００７】これに対し、油圧式の芯出し治具は、管体
の内面に当接する複数のヘッドが油圧により同期駆動さ
れるため、操作性には優れる。また、油圧シリンダを中
心部に配置することにより、半径方向の寸法が抑制さ
れ、小径管への適用も可能である。しかし、油圧シリン
ダのために、中心軸方向の大型化が避けられず、油圧ユ
ニットを別にしても持ち運びが容易でなく、製造コスト
も高くなる。そして油圧ユニットが付加されることを考
慮するならば、その運搬性及び経済性は一層悪化する。

【０００８】本発明の目的は、操作性に優れ、しかも小
型で経済的な管溶接用芯出し治具を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の管溶接用芯出し治具は、溶接される管体内
に十分な隙間をあけて挿入され、中心軸方向の一方を操
作側、他方を奥側としたハウジングと、ハウジングの中
心位置に縦列に且つ独立に回転し得るように配置され、
操作側に位置する一方が操作側から回転操作される２本
のねじ棒と、２本のねじ棒の金峰に当該ねじ棒に沿って
配置され、操作側から回転操作されると共に、その回転
を奥側のねじ棒に伝達するべく当該ねじ棒に連結された
回転式の操作桿と、操作側のねじ棒の外周側に周方向に
所定の間隔で配置され、操作側のねじ棒の回転に伴って
それぞれが半径方向に同期移動する複数の第１可動部材
と、奥側のねじ棒の外周側に周方向に所定の間隔で配置
され、奥側のねじ棒の回転に伴ってそれぞれが半径方向
に同期移動する複数の第２可動部材と、複数の第１可動
部材の各外周側に取付けられ、各外面が前記管体の内面
に接触するよう円弧状に湾曲した複数のヘッドとを具備
している。

【００１０】本発明の管溶接用芯出し治具によれば、溶
接される２本の管体が以下のように芯出しされて連結さ
れる。

【００１１】奥側に位置する複数の第２可動部材を中心
側へ退避させた状態で、ハウジングの奥側の端部を一方
の管体の端部内に挿入する。操作側から回転式の操作桿
を操作し、複数の第２可動部材が外周側へ同期移動する
方向へ、奥側のねじ棒を回転させる。こうして、複数の
第２可動部材を直接又はヘッドを介して一方の管体の端
部内面に押し付けることにより、当該芯出し治具が一方
の管体の端部に同心状に固定される。

【００１２】一方の管体の端部から突出するハウジング
の操作側の端部に他方の管体の端部を外嵌し、他方の管
体を一方の管体に突き合わせる。操作側から操作側のね
じ棒を操作し、複数のヘッドが両方の管体又は他方の管
体の端部内面に押し付けられるまで、複数の第１可動部
材を外周側へ同期移動させる。これにより、２本の管体
が当該芯出し治具を介して同心状に連結される。

【００１３】本発明の管溶接用芯出し治具では、半径方
向に移動する複数の第１可動部材及び第２可動部材が、
２本のねじ棒の定位置での回転により駆動され、シリン
ダが不要である上、中心軸方向の移動もない。このた
め、中心軸方向の寸法が小さく、製造コストも安い。２
本のねじ棒が中心部に縦列に配置され、これらに沿って
配置された回転式の操作桿により奥側のねじ棒が操作さ
れるため、半径方向の寸法も小さい。中心部に縦列に配
置された２本のねじ棒が一方の側から操作されるため、
操作性も良好である。

【００１４】ここで、一方の管体の端部内にハウジング
を挿入したときに、当該管体の端面に当接して、複数の
ヘッドを管軸方向で位置決めする複数のストッパを、操
作側の端部に周方向に所定の間隔で取付け、且つ各スト
ッパを、一方の管体に他方の管体を突き合わせるときの
障害にならないよう、操作側の退避位置へ回動可能とす
るれば、複数のヘッドの管軸方向の位置決めが正確かつ
簡単に行われる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態を
示す芯出し治具の縦断側面図、図２は同芯出し治具の正
面図、図３は同芯出し治具のカバーを外した状態の正面
図、図４は同芯出し治具のカバーを外した状態の背面図
である。

【００１６】なお、可動部材は、正面から見て（図２及
び図３で）２時、６時及び１０時の各位置に配置されて
いるが、２時の位置に配置された可動部材を図１の上半
部に図示するために、可動部材の関係については、図１
は図２のＡ−Ａ線矢示図、図３のＢ−Ｂ線矢示図、図４
のＣ−Ｃ線矢示図に各対応している。また、２時の位置
に配置された可動部材は、中心側へ退避した状態が図示
され、他の可動部材は外周側へ進出した状態が示されて
いる。

【００１７】本実施形態の芯出し治具は、例えば１００
Ａ〜４００Ａのガス管の溶接に使用される。この芯出し
治具は、溶接すべき管体Ａ，Ｂの内部に十分な隙間を有
して挿入され得るハウジング１０を備えている。ハウジ
ング１０は、軸方向中央部の本体１１に軸方向両端側か
らカバー１２，１３をねじ止めした構造になっている。
ハウジング１０の軸方向の一方（図１で左側）は操作側
であり、他方（図１で右側）は奥側である。

【００１８】ハウジング１０には２本のねじ棒２０，３
０が中心部に位置して取付けられている。また、ねじ棒
２０，３０に平行に回転式の操作桿４０が取付けられて
いる。２本のねじ棒２０，３０は中心軸方向に縦列に配
置され、独立に回転可能である。操作側のねじ棒２０
は、操作側の端部がカバー１２の外側に突出し、その突
出部２１にハンドルを別途装着することにより回転操作
される。

【００１９】操作桿４０は、操作側の端部がカバー１２
の外側に突出し、その突出部４１にハンドルを別途装着
することにより回転操作される。操作桿４０の奥側の端
部は、歯車４２，３２を介して奥側のねじ棒３０と連結
されている。従って、操作桿４０を操作側から回転操作
することにより、奥側のねじ棒３０が回転する。

【００２０】ハウジング１０の本体１１には、複数の第
１可動部材５０，５０，５０が操作側のねじ棒２０の外
周側に位置して取付けられている。また、複数の第２可
動部材６０，６０，６０が奥側のねじ棒３０の外周側に
位置して取付けられている。第１可動部材５０，５０，
５０及び第２可動部材６０，６０，６０は、いずれも周
方向に等間隔で配置され、それぞれがハウジング１０の
半径方向へ自由に移動し得るように本体１１に支持され
ている。なお、第１可動部材５０，５０，５０及び第２
可動部材６０，６０，６０は、ここでは正面から見て
（図２及び図３で）２時、６時及び１０時の３位置に配
置されているが、４位置以上に配置することも可能であ
る。

【００２１】第１可動部材５０，５０，５０は、その内
側に設けられた第１リンク５１，５１，５１によりナッ
ト部材５２に連結されている。ここでナット部材５２
は、操作側のねじ棒２０に螺合している。従って、ねじ
棒２０が回転すると、ナット部材５２が軸方向に移動
し、その軸方向動作が第１リンク５１，５１，５１によ
り半径方向の動作に変化されて第１可動部材５０，５
０，５０に伝達されることにより、第１可動部材５０，
５０，５０は同期して半径方向に移動する。

【００２２】第１可動部材５０，５０，５０には、裏当
て部材８０の保持体を兼ねる円弧状のヘッド７０，７
０，７０が取付けられている。ヘッド７０，７０，７０
は、ハウジング１０の外側に等間隔配置され、第１可動
部材５０，５０，５０とはそれぞれねじ７１，７１によ
り結合されている。ヘッド７０の外面は、溶接される管
体Ａ，Ｂの内面に当接するように所定の半径で湾曲して
いる。ヘッド７０の外面には凹状の溝７２が設けられて
いる。

【００２３】ヘッド７０の溝７２内には、円弧状のサポ
ート７３が配置されている。サポート７３は、ヘッド７
０を貫通する一対のガイドピン７６，７６により半径方
向に可動に支持され、ガイドピン７６，７６に外嵌して
ヘッド７０内に設けられた一対のコイルスプリングによ
り半径方向外側へ付勢されている。そして溝７２内のサ
ポート７３より外側には、拡径・縮径が可能な銅製のス
プリットリングからなる裏当て部材８０が、各溝７２に
跨がって嵌合されている。なお、７４は上記コイルスプ
リングを収容する環状凹部、７５はサポート７３に対す
る位置調節可能なストッパで、ヘッド７０に内側からね
じ込まれたボルトからなる。

【００２４】ヘッド７０，７０，７０は、第１可動部材
５０，５０，５０の移動により、ハウジング１０の半径
方向に駆動される。ヘッド７０，７０，７０の半径方向
の移動量は、中心側へ退避した状態ではヘッド７０，７
０，７０の外面を繋ぐ円の直径が管体Ａ，Ｂの内径より
小となり、外周側へ最も進出した状態ではその円の直径
が管体Ａ，Ｂの内径より大となるように設定されてい
る。

【００２５】ヘッド７０，７０，７０には、回動式のス
トッパ９０，９０，９０がそれぞれ取付けられている。
各ストッパ９０は、ヘッド７０の操作側の端面に取付け
られたブラケット９１にピン９２により回動可能に支持
され、ヘッド外側の使用位置とヘッド前方の退避位置に
切り替えられ、ねじ９３により各位置に固定される。そ
して、ヘッド外側の使用位置では、ハウジング１０の奥
側の端部を一方の管体Ａの端部内に挿入したときに、管
体Ａの端面に当接して、裏当て部材８０を管体Ａ，Ｂの
突き合わせ部内側の正規の位置に保持する。ヘッド前方
の退避位置では、管体Ａに管体Ｂを突き合わせる操作を
阻害しないために、ヘッド７０の外面より内側に位置す
る。

【００２６】なお、ストッパ９０，９０，９０はここで
はヘッド７０，７０，７０に取付けられているが、ハウ
ジング１０の操作側の端部に取付けることも可能であ
る。

【００２７】奥側のねじ棒３０の外側に配置された第２
可動部材６０，６０，６０は、第１可動部材５０，５
０，５０と同様に、その内側に設けられた第２リンク６
１，６１，６１によりナット部材６２に連結されてい
る。ここでナット部材６２は、奥側のねじ棒３０に螺合
している。従って、ねじ棒３０が回転すると、ナット部
材６２が軸方向に移動し、その軸方向動作が第２リンク
６１，６１，６１により半径方向の動作に変化されて第
２可動部材６０，６０，６０に伝達されることにより、
第２可動部材６０，６０，６０は同期して半径方向に移
動する。

【００２８】第２可動部材６０，６０，６０の半径方向
の移動量は、中心側へ退避した状態では第２可動部材６
０，６０，６０の外面を繋ぐ円の直径が管体Ａ，Ｂの内
径より小となり、外周側へ最も進出した状態ではその円
の直径が管体Ａ，Ｂの内径より大となるように設定され
ている。

【００２９】なお、第２可動部材６０，６０，６０には
ヘッドは取付けられていないが、管体Ａ，Ｂの内径等に
よっては、第１可動部材５０，５０，５０と同様にヘッ
ドを取付けることも可能である。

【００３０】次に、本実施形態の芯出し治具の使用方法
について説明する。

【００３１】第１可動部材５０，５０，５０及び第２可
動部材６０，６０，６０を中心側へ退避させ、ストッパ
９０，９０，９０をヘッド外側の使用位置へ回動させた
状態で、ハウジング１０の奥側の端部を、溶接される管
体Ａ，Ｂの一方、ここでは管体Ａの端部内に挿入する。
この挿入により、ストッパ９０，９０，９０が管体Ａの
端面に当接し、ハウジング１０が軸方向で位置決めされ
る。

【００３２】ストッパ９０，９０，９０が管体Ａの端面
に当接すると、この状態を維持しつつ以下の操作を行
う。

【００３３】操作桿４０の操作側の端部に図示されない
ハンドルを装着し、第２可動部材６０，６０，６０が半
径方向外側へ移動する方向にハンドルを操作して操作桿
４０を回転させ、奥側のねじ棒３０を回転させる。これ
により、第２可動部材６０，６０，６０が半径方向外側
へ同期して進出し、管体Ａの端部内面に押圧される。こ
こで第２可動部材６０，６０，６０は周方向に等間隔で
配置されている。このため、ハンドル操作による第２可
動部材６０，６０，６０の押圧により、ハウジング１０
は管体Ａの端部に同心状に固定される。

【００３４】管体Ａの端部へのハウジング１０の取付け
が終わると、ストッパ９０，９０，９０をヘッド前方の
退避位置へ回動させ、管体Ａの端部に管体Ｂの端部を突
き合わせる。管体Ａ，Ｂの突き合わせ部にギャップが必
要な場合は、着脱可能なリング式のスペーサ等を突き合
わせ部に介在させる。管体Ａ，Ｂの突き合わせにより、
管体Ｂの端部はハウジング１０の操作側の端部に外嵌さ
れる。また、ヘッド７０，７０，７０及び裏当て部材８
０，８０，８０は、前述したストッパ９０，９０，９０
による軸方向の位置決めにより、突き合わせ部内側の正
規位置に固定される。

【００３５】管体Ａ，Ｂの突き合わせが終わると、操作
側のねじ棒２０の端部にハンドルを付け替え、第１可動
部材５０，５０，５０が半径方向外側へ移動する方向に
ハンドルを操作して操作側のねじ棒２０を回転させる。
これにより、ヘッド７０，７０，７０が半径方向外側へ
同期して進出し、管体Ａ，Ｂの突き合わせ部内面に押し
付けられる。ここでヘッド７０，７０，７０は周方向に
等間隔で配置され、軸方向においては管体Ａ，Ｂに跨が
って突き合わせ部内面に押し付けられる。このため、ハ
ンドル操作によるヘッド７０，７０，７０の押し付けに
より、管体Ｂは当該芯出し治具を介して管体Ａに同心状
に連結されることになる。

【００３６】また、裏当て部材８０は、ヘッド７０，７
０，７０の半径方向外側への移動に伴って拡径し、最終
的には、半径方向外側に付勢されたヘッド７０，７０，
７０内のサポート７３，７３，７３により、管体Ａ，Ｂ
の突き合わせ部内面に全周にわたって弾性的に押し付け
られる。

【００３７】このように、本実施形態の芯出し治具で
は、ねじ棒２０及び操作桿４０のハンドル操作により管
体Ａ，Ｂが同心状に連結されるため、シリンダ等の駆動
源が不要である。従って、製造コストが安価となり、小
型化も図られる。特に、軸方向の寸法については、シリ
ンダが不要であることに加え、第１可動部材５０，５
０，５０及び第２可動部材６０，６０，６０を駆動する
２本のねじ棒２０，３０の軸方向移動がないため、その
寸法が効果的に抑制される。半径方向の寸法について
は、２本のねじ棒２０，３０が中心部に縦列に配置さ
れ、これらに平行な回転式の操作桿４０により奥側のね
じ棒３０が操作されるため、その寸法が効果的に抑制さ
れる。更に、中心部に縦列に配置された２本のねじ棒２
０，３０が一方の側から操作されるため、操作性も良好
である。

【００３８】また、管体Ａの端部内にハウジング１０を
挿入したときに、管体Ａの端面に当接して、複数のヘッ
ド７０，７０，７０を管軸方向で位置決めする複数のス
トッパ９０、９０，９０が設けられ、且つ、各ストッパ
９０が、管体Ａに管体Ｂを突き合わせるときの障害にな
らないよう、操作側の退避位置へ回動可能とされている
ので、管体Ａ，Ｂの突き合わせに支障を来すことなく、
ヘッド７０，７０，７０及び裏当て部材８０，８０，８
０の管軸方向の位置決めが正確かつ簡単に行われる。

【００３９】なお、ヘッド７０，７０，７０は、本実施
形態では管体Ａ，Ｂに跨がってその端部内面に接触する
が、管体Ｂの端部内面にのみ接触する構成でもよい。よ
り高い芯出し精度を得ようとするならば、本実施形態の
ように管体Ａ，Ｂに跨がって接触させる方が好ましい。

【００４０】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の管溶接用
芯出し治具は、シリンダ等の駆動源を必要としないの
で、安価である。軸方向の一方からのみ軸操作を行うの
で、シリンダ等の駆動源を使用しないにもかかわらず、
操作性が良好である。シリンダ等の駆動源を必要としな
いことに加え、軸配置等に工夫を講じたので、軸方向の
寸法も径方向の寸法も小さく、且つ軽量であるので、運
搬性が良好である。径方向の寸法が小さいことにより、
小径管にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す芯出し治具の縦断側
面図である。

【図２】同芯出し治具の正面図である。

【図３】同芯出し治具のカバーを外した状態の正面図で
ある。

【図４】同芯出し治具のカバーを外した状態の背面図で
ある。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ 管体 １０ ハウジング ２０，３０ ねじ棒 ４０ 操作桿 ５０ 第１可動部材 ５１ 第１リンク ５２ ナット部材 ６０ 第２可動部材 ６１ 第２リンク ６２ ナット部材 ７０ ヘッド ８０ 裏当て部材 ９０ ストッパ

フロントページの続き (71)出願人 000182937 住友金属プランテック株式会社 大阪府堺市出島西町２番地 (72)発明者 島崎 康夫 大阪府大阪市此花区酉島５丁目11番61号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 山科 秀広 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内 (72)発明者 中嶋 紀美雄 兵庫県尼崎市東向島西之町１番地 住友金 属工業株式会社関西製造所特殊管事業所内 (72)発明者 西島 崇泰 大阪府貝塚市二色中町８−13番地 住友金 属プランテック株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本の管体を溶接する際に両管体を同芯
   状に突き合わせて連結固定する管溶接用芯出し治具であ
   って、 前記管体内に十分な隙間をあけて挿入され、中心軸方向
   の一方を操作側、他方を奥側としたハウジングと、 ハウジングの中心位置に縦列に且つ独立に回転し得るよ
   うに配置され、操作側に位置する一方が操作側から回転
   操作される２本のねじ棒と、 ２本のねじ棒の近傍に当該ねじ棒に沿って配置され、操
   作側から回転操作されると共に、その回転を奥側のねじ
   棒に伝達するべく当該ねじ棒に連結された回転式の操作
   桿と、 操作側のねじ棒の外周側に周方向に所定の間隔で配置さ
   れ、操作側のねじ棒の回転に伴ってそれぞれが半径方向
   に同期移動する複数の第１可動部材と、 奥側のねじ棒の外周側に周方向に所定の間隔で配置さ
   れ、奥側のねじ棒の回転に伴ってそれぞれが半径方向に
   同期移動する複数の第２可動部材と、 複数の第１可動部材の各外周側に取付けられ、各外面が
   前記管体の内面に接触するよう円弧状に湾曲した複数の
   ヘッドとを具備することを特徴とする管溶接用芯出し治
   具。
2. 【請求項２】 前記２本の管体のうちの一方の端部内に
   前記ハウジングを挿入したときに、当該管体の端面に当
   接して、複数のヘッドを管軸方向で位置決めする複数の
   ストッパが、操作側の端部に周方向に所定の間隔で設け
   られ、各ストッパは一方の管体に他方の管体を突き合わ
   せるときの障害にならないよう、操作側の退避位置へ回
   動可能であることを特徴とする請求項１に記載の管溶接
   用芯出し治具。