JP2006198689A - 罫書き治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 差込み継手を用いた溶接における差込み深さの調整時間を短縮でき、かつ差込み継手の溶接部の信頼性を向上させる。
【解決手段】 差込み継手用の罫書き治具を、差込み継手に差し込まれる罫書き対象管１の端部に回転可能に装着される治具本体８と、対象管１の管端に当接可能に治具本体に設けられた位置決め部材１８と、治具本体に支持させて対象管の外周面に対向させ且つ進退可能に設けられた罫書き針３ａ（３ｂ）とを備えて形成し、罫書き針は、罫書き対象管の管軸方向に設定寸法離して設けられた２つの罫書き先端１６を有して構成することにより、２つの罫書き先端により刻印される２本の罫書き線１１ａの離間寸法を、例えば、差込み深さのバラツキの許容範囲に設定し、かつ２本の罫書き線１１ａの位置を適正な差込み深さにおける差込み継手の端部に設定することにより、物差しなどを用いずに、差込み深さの調整を簡単に行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、罫書き治具に係り、具体的には、差し込み継手を介して接続される管の外周に差込み深さの目安線を罫書くのに好適な罫書き治具に関する。

管と管を付き合わせて接続する場合、差込み継手を介して接続することが行われることがある。また、これに限らず、管を他の部材に接続する場合にも差し込み継手が用いられる場合がある。一般に、差込み継手は、接続される管が差し込まれる内径を有する接続部の内壁に段差部が設けられており、この段差部に差込み管の先端を当接させた位置からわずかに引き抜いた位置を差込み深さの目安としている。

すなわち、差込み深さは溶接性能に影響を与えることが知られており、例えば、差込み管を差込み継手の段差部に突き当てた状態で溶接すると、溶接後の溶着金属の冷却収縮による残留応力によって溶接部位に亀裂や割れが生じることがある。逆に、差込み継手への差込み管の差込み深さが不足すると、接続強度が確保されず、差込み継手に対して差込み管が傾斜したり、脱落したりするおそれがある。

しかし、従来は、差込み深さの調整を目分量で行っていたことから、つまり、段差部に突き当った位置から差込み管を一定量引き抜くことにより、差込み深さを調整していたことから、差込み深さのバラツキを避けることができない。そのため、差込み継手溶接部の溶接性能を管理する上で問題があった。

ところで、差込み継手の溶接管理に関する技術ではないが、特許文献１、２に、管と管とを付き合わせて溶接する、いわゆる突合せ溶接部の溶接状態を管理するために、突合せ溶接する両方の管の端部に罫書き線を刻印しておき、突合せ溶接後に両方の管の罫書き線間の寸法を測って溶接の適否を判断することが提案されている。

特開２００３−７１７５０号公開特許公報 特開２００３−３９１９０号公開特許公報

ここで、特許文献１、２等に記載の罫書き治具を差込み継手の溶接管理に適用する場合、例えば、差込み管の先端から一定寸法の位置に罫書き線を刻印し、差込み継手に差し込んだ状態で差込み継手の端から罫書き線までの寸法を物差しなどで計測し、差込み深さの適否を判断して溶接を行うことが考えられる。

しかし、差込み継手の端から罫書き線までの寸法を物差しなどで計測しながら差込み深さを調整する作業に手間がかかるという問題がある。特に、差込み深さには管径に応じて一定の許容範囲があるが、溶接作業時にその許容範囲を一々確認することにも不便である。

特に、火力や原子力発電プラントにおける熱交換器等の伝熱管の場合、管の外径や差込み深さ寸法等の種類は少ないものの、必要な溶接箇所はきわめて多く、差込み深さの調整作業に費やされる工数が膨大になる。

本発明は、差込み継手を用いた溶接における差込み深さの調整時間を短縮でき、かつ差込み継手の溶接部の信頼性を向上することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、差込み継手用の罫書き治具を、差込み継手に差し込まれる罫書き対象管の端部に回転可能に装着される治具本体と、前記対象管の管端に当接可能に前記治具本体に設けられた位置決め部材と、前記治具本体に支持させて前記対象管の外周面に対向させ且つ進退可能に設けられた罫書き針とを備えて形成し、前記罫書き針は、前記罫書き対象管の管軸方向に設定寸法離して設けられた２つの罫書き先端を有することを特徴とする。

このように構成することにより、２つの罫書き先端により刻印される２本の罫書き線の離間寸法を、例えば、差込み深さのバラツキの許容範囲に設定すれば、物差しで計測する際の差込み深さの適否の判断を速やかに行える。その結果、差込み継手を用いた溶接における差込み深さの調整時間を短縮でき、かつ差込み継手の溶接部の信頼性を向上することができる。

特に、２つの罫書き先端により刻印される２本の罫書線の間に、差込み継手の端部が来るように、治具本体の位置決め部材と罫書き針との配置を設定することができる。この場合は、差込み継手の端が２本の罫書き線の間に来るように差込み深さを調整すればよいから、物差しなどを用いることなく、差込み深さを簡単に、かつ適正な範囲に調整できる。

また、上記の場合において、治具本体を、罫書き対象管が可能自由に挿入可能な円筒管で形成し、位置決め部材は、円筒管の管端開口を閉塞する板体で構成できる。この場合、罫書き針は、円筒管の管壁に設けられた貫通孔に回動可能に挿通され、先端に２つの罫書き先端が設けられてなる軸部と、この軸部を回動することにより貫通孔の内面に設けられた係止凹部に係止可能に設けられた係止部と、前記軸部を退出方向に付勢するばね部材とを有して形成することができる。

また、罫書き針を、円筒管の周方向に位置を離して２組設けることができる。これによれば、１組の罫書き線が溶接線によって覆われても、残りの１組の罫書き線と差込み継手の端部との間の寸法を計測することにより、溶接後に差込み深さの適否を管理できる。この場合の２組の罫書き針は、それぞれ軸部の端部に形成されたねじに螺合する連結金具を介して連結して設けることが好ましい。

また、位置決め部材の板体に隣接する円筒管の管壁を開口してなる覗き窓を設けることにより、治具本体が差込み管の端部位置に保持されているか否かを確認できる。

本発明によれば、差込み継手を用いた溶接における差込み深さの調整時間を短縮でき、かつ差込み継手の溶接部の信頼性を向上することができる。

以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明の一実施形態の罫書き治具を示す。図においては、罫書き対象管である差込み管１に、本実施形態の罫書き治具を装着した状態を斜視図で示している。なお、治具本体８は破線で示している。図２に、図１におけるＡ部を拡大した側部断面図を示し、図３に図２のＢ−Ｂ線における矢視図を示す。

これらの図に示すように、治具本体８は、一端が閉塞板８ａにより閉塞された円筒管で構成されている。治具本体８の管壁に、閉塞板８ａの内面位置から所定の距離を離して軸線方向に並設された２個の貫通孔２が穿設されている。また、これらの２個の貫通孔２に対峙して、治具本体８の反対側の管壁に、それぞれ２個の貫通孔２が穿設されている。これらの貫通孔２には、それぞれ罫書き針３ａ〜３ｄが挿入可能になっている。罫書き針３ａ〜３ｄは、全体として軸状部材の形態を成し、先端に一対の罫書き先端１６が設けられている。罫書き針３ａ、３ｂ及び罫書き針３ｃ、３ｄは、それぞれの軸部後端に形成されたねじ部１７を平板状の連結金具６ａ、６ｂに穿設されたねじ穴に螺入することによって連結されている。また、治具本体８の一端を閉塞する板の内面を覗ける位置の管壁に覗き窓７が形成されている。つまり、治具本体８の一端の閉塞板８ａは、差込み管１の先端位置決め部材として機能し、その閉塞板８ａの内面に対応する位置に目盛り１８が刻印されている。

罫書き針３ａ〜３ｄは同一構成を有することから、以下、罫書き針３ａを代表に説明する。罫書き針３の先端には、設定寸法離して２つの罫書き先端１６が形成されている。この一対の罫書き先端１６の間隔Δｈは、後述するように、差込み深さの許容範囲に基づいて設定されている。罫書き針３ａの後端には、ねじ部１７が設けられ、その頭に操作用の溝１２が形成されている。罫書き針３ａの軸部４には、ねじ部１７に当接させてワッシャ１３が装着され、罫書き先端１６近くの軸部に両端が円弧形となった矩形平板状の係止部１４が装着されている。また、ワッシャ１３と係止部１４との間にコイルばね５が介装されている。ワッシャ１３および係止部１４は罫書き針３ａの軸部４に対して遊嵌状態となっている。また、コイルばね５の一端２０ｂは係止部１４に、他端２０ａはワッシャ１３にそれぞれ溶接等によって固着されている。

一方、罫書き針３ａは治具本体８に穿設された貫通孔２内に装着されるようになっている。つまり、貫通孔２内には、図２に示すように、貫通孔の中途部、好ましくは治具本体８の外周側にやや寄った位置に、貫通孔内径よりも大きい内径の円弧形の係止凹部１５が形成されている。また、貫通孔２の位置で治具本体８の外周面には、係止凹部１５に向かって差込み溝９が形成されている。そして、罫書き針３ａを貫通孔２に挿入して、図示のように、係止部１４を治具本体８の係止凹部１５内に収容することにより係止することができる。つまり、図３に示すように、治具本体８の外側から係止部１４の両端部を係止凹部１５の差込み溝９に挿入した後、図３の矢印方向に係止部１４を回転させることにより、係止部１４が係止凹部１５内に係止される。

このように構成される本実施形態の罫書き治具を用いて、差込み管に罫書き線を罫書く手順を、図４、図５を参照して説明する。まず、罫書き先端１６の一対の先端が治具本体８の軸方向に並ぶように、ねじ１２を回して調節する。その後、罫書き対象管である差込み管１の先端を治具本体８に挿入し、差込み管１の先端を治具本体８の閉塞板８ａの内面に当接させることで、治具本体８に対する差込み管１の位置決めがなされる。このとき、覗き窓７から覗いて差込み管１の先端が目盛り１８の位置に合致していることを確認する。

次に、連結金具６ａ，６ｂを手で挟むようにして握り、罫書き針３ａ〜３ｄを治具本体８の中心へ向けて押し込むことにより、罫書き針３ａ〜３ｄはコイルばね５のばね力に抗して差込み管１に向って移動し、各罫書き先端１６が差込み管１に接当し、罫書き可能な状態となる。この状態で連結金具６ａ，６ｂを治具本体８とともに差込み管１の周方向に少なくとも半回転させる。このときに差込み管１が回転しないように拘束しておくことは勿論である。このようにして差込み管１の外周部に、図５のように、先端から距離ｈと距離（ｈ＋Ｓ１）の位置に、設定間隔Δｈ離れた２本の罫書き線１１ａ，１１ｂがそれぞれ罫書かれる。

なお、連結金具６ａ，６ｂを連続的に押し付けつつ治具本体８を回転させてもよいが、場合によっては連結金具６ａ，６ｂの押し付けを断続的に行いながら治具本体８を回転させるようにしてもよい。また、治具本体８は回転させずに固定し、連結金具６ａ，６ｂのみを治具本体８に対して押し込み、差込み管１を軸線まわりに回転させてもよい。罫書き終了後は、握っていた連結金具６ａ，６ｂを離すと、コイルばね５のばね力で罫書き針３ａ〜３ｄの軸部４は外側へ向って移動し、罫書き先端１６と差込み管１との接触が解除されるので、管１を治具本体８から抜き取る。

罫書きが終って治具本体８から抜き取った差込み管１は、図５のように、差込み継手１９に差し込まれるが、このときの差込み深さｈは、２股状の罫書き先端１６で刻まれた管端側の２本の罫書き線１１ａのうち少なくとも管端よりも遠い方の１本が差込み継手１９の端部１９ａから目視できる深さ、より正確には差込み継手１９の端部が２本の罫書き線１１ａの間の位置にくる深さに調整する。この状態で差込み継手１９の端部１９ａと差込み管１との間を全周溶接する。

上述のように差込み継手１９と差込み管１との溶接に際し、差込み管１に罫書かれた２本の罫書き線１１ａを基準にして差込み継手１９に管１を挿入することにより、差込み継手１９内への管１の差込み深さｈは許容範囲内に容易に設定できる。その結果、差込み継手１９内の段差部２１と差し込まれた差込み管１の端部１ａとの間隙ｈ１が適正に保たれた状態で差込み継手１９の端部１９ａと管１の罫書き線１１ａの部分を周方向に溶接することが可能となる。

差込み管１の径が異なる場合は、これに応じて差込み継手に対する差込み深さＨも異なるから、罫書き治具は管径に応じて準備する。一般に、差込み継手は、通常２〜３種類程度であり、準備する罫書き治具も多種類用意する必要はない。また、図５において、寸法ｈとΔｈは、差込み継手ごとに異なる差込み深さの許容範囲に基づいて設定する。実際上は、継手内の間隙ｈ１は１〜５ｍｍの範囲で充分であり、溶接時に間隙ｈ１が確保されていれば、溶接後の溶着金属の収縮により差込み管１の先端と段差部２１とが突き当ったとしても、これにより生ずる応力は小さいから溶接部分の亀裂の発生は生じない。言い換えれば、このような突き当たりによる残留応力によっても溶接部の毀損が生じない差込み深さｈとなるように、治具本体８内の閉塞板８ａの内面から罫書き針までの距離、および２股状の罫書き先端１６の許容間隔Δｈが設定される。

ところで、管１の罫書き線１１ａの部分で差込み継手１９の端部１９ａと管１とを溶接することになるから、罫書き線１１ａが溶接によって消失する。したがって、溶接後に差込み管１の差込み深さが適切であるか否かの確認をすることが必要である。

この点、本実施形態によれば、罫書き線１１ａから軸方向に間隔Ｓ１だけ離して罫書き線１１ｂが罫書かれるから、溶接後、差込み継手１９の端部１９ａから罫書き線１１ｂまでの距離を測ることにより、差込み管１の差込み深さが適正か否かを確認できる。この間隔Ｓ１は、例えば３０ｍｍにすることができるが、この数値に限定するものではなく、作業上使用し易い任意の長さに設定することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、位置決め部材である治具本体８の閉塞端から罫書き針３ａ、３ｂまでの距離を、差込み継手の段差部から端部までの距離に等しくなるように設定されているから、差込み管１の先端に治具本体８を被冠し、連結金具６ａ、ｂを握って押し下げて差込み管１の周りに半周回転することにより、差込み深さの許容範囲を示す一対の罫書き線１１ａが差込み管１の端部に刻印される。したがって、溶接作業者は、一対の罫書き線１１ａの間に差込み継手の端部が位置するよう差込み管１を差し込めばよいから、差込み継手の溶接作業を簡単化して、短縮できる。

なお、連結金具６ａ、ｂの押し込みを開放すると、コイルばね５の作用で罫書き針３ａ〜３ｄは外側へ退出するから、差込み管１に治具本体８を挿入及び引き抜き作業時に、罫書き針３ａ〜３ｄの先端が差込み管１の外面から離れるので、差込み管１の外面に不要な罫書きを行うことがない。
（実施形態２）
図６に、本発明の他の実施形態に係る罫書き治具の断面図を示す。本実施形態が、実施形態１と相違する点は、連結金具６ａ，６ｂを円弧状のわん曲部材で構成した点にある。図において、実施の形態１と同一の機能構成を有する部品には、同一符号を付して説明を省略する。

図示のように、一対の連結金具６ａ，６ｂは、治具本体８の径よりも大きな径を有する管を半割りにして形成され、連結金具６ａ，６ｂの円弧の端部１０ａ，１０ｂは、間隔Ｔを有して対峙されている。この間隔Ｔは、例えば、連結金具６ａ，６ｂを治具本体８側に押し込んだときに、端部１０ａ，１０ｂ同士が当接し、適切な押圧力で罫書き先端１６が差込み管１の外周面に突き当たるように設定される。

このように、連結金具６ａ，６ｂを半割り管を用いて形成することにより、罫書き作業時に握り易いという効果の他、連結金具６ａ，６ｂを握り締めたときに、端部１０ａ，１０ｂ同士が突き当たり、差込み管１の外周面に作用する罫書き先端１６の押圧力を制限できるから、罫書き先端１６の毀損が防止できる。また、罫書き線の深さを一定にすることができる。

本発明の一実施形態に係る罫書き治具の構成を示す全体斜視図である。 図１のＡ部の拡大断面図である。 図２のＢ−Ｂ線における矢視図である。 図１の実施形態の罫書き治具の使用方法を説明するための断面図である。 差込み継手と差込み管の差込み状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る罫書き治具の断面図である。

符号の説明

１ 差込み管
２ 貫通孔
３ａ〜３ｄ 罫書き針
４ 罫書き針の軸部
５ コイルばね
６ａ，６ｂ 連結金具
８ 治具本体
１３ ワッシャ
１４ 係止部
１５ 係止凹部
１６ 罫書き先端

Claims (6)

1. 差込み継手に差し込まれる罫書き対象管の端部に回転可能に装着される治具本体と、前記対象管の管端に当接可能に前記治具本体に設けられた位置決め部材と、前記治具本体に支持させて前記対象管の外周面に対向させ且つ進退可能に設けられた罫書き針とを備え、
   前記罫書き針は、前記罫書き対象管の管軸方向に設定寸法離して設けられた２つの罫書き先端を有してなることを特徴とする罫書き治具。
2. 前記設定寸法は、前記差込み継手に前記対象管を差し込む際の差込み量の許容範囲に基づいて設定されてなることを特徴とする請求項１に記載の罫書き治具。
3. 前記治具本体は、前記罫書き対象管が可能自由に挿入可能な円筒管であり、
   前記位置決め部材は、前記円筒管の管端開口を閉塞する板体であり、
   前記罫書き針は、前記円筒管の管壁に設けられた貫通孔に回動可能に挿通され、先端に前記２つの罫書き先端が設けられてなる軸部と、該軸部を回動することにより前記貫通孔の内面に設けられた係止凹部に係止可能に設けられた係止部と、該軸部を退出方向に付勢するばね部材とを有して形成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の罫書き治具。
4. 前記罫書き針は、前記円筒管の周方向に位置を離して２組設けられていることを特徴とする請求項３に記載の罫書き治具。
5. 前記罫書き針は、前記円筒管の軸方向に位置を離して２組設けられ、該２組の罫書き針は、それぞれ前記軸部の端部に形成されたねじに螺合する連結金具を介して連結されてなることを特徴とする請求項３に記載の罫書き治具。
6. 前記位置決め部材の前記板体に隣接する前記円筒管の管壁を開口してなる覗き窓が形成されてなることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の罫書き治具。

Images