JP2870190B2 - パイプ溶接用インターナルクランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はパイプ溶接用インターナルクランプ、特にパ
イプの突合せ円周溶接において、目違いの矯正と裏当材
を支持するものに関する。

［従来の技術］ 第10図は従来のパイプ溶接用インターナルクランプの
断面図、第11図は第10図のＢ−Ｂ線断面図、第12図はク
ランプヘッドに設けられた裏当材の使用状態を示す断面
図である。図において、１はクランプ機構本体、２はピ
ストンロッド（Ａ）、3A,3Bはクランプ機構本体１に並
設されたエアシリンダ、4A,4Bはエアシリンダ3A,3B内の
ピストン、５はピストンロッド（Ａ）２上を摺動するピ
ストンロッド（Ｂ）、6Aはピストンロッド（Ａ）２の先
端に設けられた円盤状のトラニオン、6Bはピストンロッ
ド（Ｂ）先端に設けられた円板状のトラニオン、７はト
ラニオン6A,6Bの外周に等角度間隔で回動自在に取り付
けられた複数のリンク、８はクランプ機構本体１にパイ
プ中心からパイプ内周面に向けて半径方向に配設された
複数の進退自在なクランプで、各クランプはリンク７と
回動自在に連結されている。９はクランプ８の先端に設
けられているクランプヘッド、10はクランプヘッド９に
固定された凹部を有する銅製の裏当材である。11はクラ
ンプ機構本体１に取り付けられた走行用車輪である。

従来のパイプ溶接用インターナルクランプは上記のよ
うに構成され、例えばパイプ12の突合せ円周溶接をする
場合にはパイプ12内の突合せ部分にパイプ溶接用インタ
ーナルクランプを設置する。そして、エアシリンダ3Aに
図示しないポートよりエアを入れてピストン4Aを駆動さ
せ、ピストン4Aと一体のピストンロッド２を摺動させ
る。そうすると、ピストンロッド２と一体のトラニオン
6Aが移動し、トラニオン6Aにリンク7Aを介して連結され
ている複数のクランプ8Aがパイプ中心からパイプ内周面
に向けて半径方向に進出し、同様にエアシリンダ3Bに図
示しないポートよりエアを入れてピストン4Bを駆動さ
せ、ピストン4Bと一体のピストンロッド５を摺動させ
る。そうするとピストンロッド５と一体のトラニオン6B
が移動し、トラニオン6Bにリンク7Bを介して連結されて
いる複数のクランプ8Bがパイプ中心からパイプ内周面に
向けて半径方向に進出し、各クランプ8A,8Bのクランプ
ヘッド9A,9Bとクランプヘッド9A,9Bに取り付けられてい
る裏当材10A,10Bがパイプ12の突合せ部分即ち開先の裏
側に押接させられる。このとき、クランプヘッド9A,9B
の両側がパイプ12の突合せ部分の両側を押圧して両パイ
プ12の芯合せができ、パイプ12の目違いが矯正される。

しかる後にパイプ12の突合せ部分の開先に対して自動
溶接機によって、例えばMAG溶接法により外面から片面
溶接を行う。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のパイプ溶接用インターナルクラン
プではパイプ中心からパイプ内周面に向けて半径方向に
進退する複数のクランプ78A,8Bのクランプヘッド9A,9B
によってパイプ12の突合せ部分の目違いが矯正されるよ
うになっているが、目違い状態に仮置されたパイプ突合
せ継手の内面に予め位置決めされたインターナルクラン
プをエアーシリンダー3A,3B、ピストン4A,4B、ピストン
ロッド2,5、トラニオン6A,6B、リンク7A,7B、クランプ8
A,8Bおよびクランプヘッド9A,9Bで構成されるクランプ
機構A,B、２式でクランプ動作をさせるとインターナル
クランプの芯から最短の片側のパイプ内面に１個目のク
ランプヘッド9Aが衝ると、そのクランプヘッドから反力
を受けて順次インターナルクランプの芯から近い距離の
パイプ内面にクランプヘッド9Aが衝っていくことになる
が、クランプ機構の力が弱いとそれ以上拡管方向にクラ
ンプヘッド9Aは進まないため、両側のパイプ内面にクラ
ンプヘッド9Aの全数が衝ることがない同じことがＢクラ
ンプでも生じるために目違いが残り、インターナルクラ
ンプの芯とどちらのパイプ中心とも合致しなくなる。

又、上記のように１個目のクランプヘッドが片側のパ
イプ内面に衝ると、その位置はクランプ動作中ほとんど
すべって動くことがないのでクランプ完了時、複数個の
クランプが等分配に配置され難いため、隣りのクランプ
とせり合ってパイプに接触できなかったり反対に隙間が
大きくあくことがあり、クランプが不完全になるこのよ
うな状態で溶接すると溶綱が流出し溶接不良とする。
又、クランプヘッド9A,9Bに裏当材10A,10Bが固定されて
いるため、クランプヘッド9A,9Bに固定されている裏当
材10A,10Bの片側だけが目違いによってパイプ内周面に
当ると、もう一方の片側には第12図に示すように隙間Ｈ
が生じていた。このため、その後にパイプ12の突合せ円
周溶接を行うと、溶接の溶綱がその隙間Ｈから外部に洩
れてしまい、裏ビードが隙間のある片側にはみ出るとい
う不充分な溶接となってしまうという問題点があった。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、パイプの突合せ部分に目違いが生じないようにする
ことと目違いが存在していたとしても、裏ビードのはみ
出しがないきれいな溶接を行うことができるパイプ溶接
用インターナルクランプを得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、パイプ溶接用インターナルクランプのクラ
ンプ機構を２式、一方は既設管側、他方は新設管側に配
置し、クランプの拡管方向の力を増強し、クランプヘッ
ドにローラ部材を取り付けると共に裏当材を前後・左右
に回転自動に取り付けるようにしたものでである。

［作 用］ 本発明において、複数のクランプをパイプ中心からパ
イプ内周面に向けて半径方向に進退するクランプ機構を
２式、一方は既設管側、他方が新設管側に位置するよう
に対向して配置し、センタシャフトは１本を共用する方
式にし、クランプの拡管方向の力も増強した。

まず既設管側クランプ機構（Ａクランプ）を進出させ
ると、複数のクランプの先端に取り付けられたクランプ
ヘッドのローラ部材がパイプ内周面に衝ると既設管側の
パイプ中心とインターナルクランプの中心が合致するよ
うにインターナルクランプの位置決めがなされる。つぎ
に新設管側クランプ機構（Ｂクランプ）を進出させる
と、Ａクランプの場合と同様にクランプヘッドのローラ
部材が新設管内周面に衝るとインターナルクランプのセ
ンターシャフトが貫通しているのでインターナルクラン
プの中心に新設管の中心が合致するようになる。（した
がって従来法のように目違いが生じない。） さらにクランプヘッドがパイプ内周面に衝った時、パ
イプの真円度が悪いと等分配されたクランプヘッドの位
置とパイプが真円になった時の等分配（等分角）の位置
がずれるのが通常であるが本発明の場合はローラ部材が
パイプ内周面に衝る構成にしたので、位置ずれが生じて
も自然に位置修正がなされるのでクランプヘッドに取り
付けられ等分割された銅裏当材が正確に等分配された位
置に押接でき（従来法のように隣り合ったクランプヘッ
ド、および銅裏当材がせり合う問題が生じない）。

一方、銅裏当材はクランプヘッドに設けた裏当支持部
材により前後、左右に回動可能に取り付けているからパ
イプの突合せ部分の裏面に押接する場合に目違いが生じ
た場合でも目違い方向に傾き隙間Ｈがなくなる。円周方
向も同様に開先裏面に隙間なく接触する。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は同
実施例の側面図、第３図は同実施例の要部を示す断面
図、第４図は第３図のＡ−Ａ線断面図、第５図はクラン
プヘッド部分の正面図、第６図はクランプヘッド部分の
右側面図、第７図はクランプヘッド部分の左側面図、第
８図はクランプヘッドに設けられた裏当材の使用状態を
示す断面図である。図において、従来例と実質的に同一
の構成は従来例と同一符号を符して重複した構成の説明
を省略する。

この実施例のパイプ溶接用インターナルクランプは二
つのクランプ機構本体1a,1bを一体的に組み合わせて構
成されており、一方のクランプ機構本体1aにパイプ中心
からパイプ内周面に向けて半径方向に進退自在な12本の
クランプ８が配設され、他方のクランプ機構本体1bにパ
イプ中心からパイプ内周面に向けて半径方向に進退自在
な12本のクランプ８が配設されている。クランプ機構本
体1a,1bの24本のクランプ８が等角度間隔となるように
設定されている。15は一方のクランプ機構本体1aのエア
シリンダ３を収納するエアシリンダ収納筒、16は他方の
クランプ機構本体1bのエアシリンダ３を収納するエアシ
リンダ収納筒である。一方のエアシリンダ収納筒15はエ
アタンク17を収納している。18はクランプ機構本体1aに
設けられた走行用垂直車輪、19はエアシリンダ収納筒1
5,16にそれぞれ設けられた走行用垂直車輪、20はエアシ
リンダ収納筒15,16にそれぞれ設けられた走行用水平車
輪、21はエアシリンダ収納筒16に設けられた牽引用フッ
クである。

30は各クランプ８の先端であるクランプヘッド９に設
けられた取付台、31は取付台30の片側に設けられたロー
ラ部材、32は取付台30のもう一方の片側に設けられた裏
当支持部材である。ローラ部材31は取付台30に設けられ
た２枚のローラ支持板33と、これらローラ支持板33に両
端側がそれぞれ支持されたローラ軸34と、ローラ軸34に
回転自在に支承された回転ローラ35とから構成されてい
る。裏当支持部材32は取付台30に立設された２本の支持
ピン36と、これら支持ピン36に貫通させられて上下自在
な裏当取付板37と、裏当取付板37を常時半径方向に押圧
するスプリング38とから構成されており、裏当取付板37
にネジ39で凹部を有する銅製の裏当材10bが取り付けら
れている。なお、第７図において破線で示され回転ロー
ラ35aはクランプヘッド9aに取り付けられたものである
が同位置、手前側にはクランプヘッド9bに取り付けられ
た回転ローラ35b（実線、図示せず）の片方が配置さ
れ、同様に全ての回転ローラは突合せ溶接線に対称に24
個づつ配置されている。

これらクランプ機構本体1a,1bの各クランプ８には裏
当支持部材32が一方のクランプ機構本体1aのクランプ８
と他方のクランプ機構本体1bのクランプ８との間に位置
するように配置され、一方のクランプ機構本体1aのクラ
ンプ８に設けられた裏当材10と他方のクランプ機構本体
1bのクランプ８に設けられた裏当材10bとが、第７図に
示すように裏当材が斜めに切断されたように且つ隙間な
く互いに隣接するように設定されている。

上記の様に構成されたパイプ溶接用インターナルクラ
ンプにおいては、パイプ12の突合せ円周溶接をする場
合、パイプ12内の突合せ部分にパイプ溶接用インターナ
ルクランプをロープで牽引してきて設置し、しかる後
に、まず既設管側である一方のクランプ機構本体1aのエ
アシリンダ3aにエアを入れてピストン4aを駆動させ、ピ
ストン4aと一体のピストンロッド5aをクランプ機構本体
1a,1bを貫通するセンタシャフト5a上を摺動させ、ピス
トンロッド5aと一体のトラニオン6aを移動させてトラニ
オン6aにリンク7aを介して連結されている12本のクラン
プ8aをパイプ中心からパイプ内周面に向けて半径方向に
進出させ、各クランプ8aのクランプヘッド9aに並設され
ているローラ部材31aの回転ローラ35aと裏当支持部材32
aに支持されている裏当材10aをパイプ12の突合せ部分に
押接させる。このとき、ローラ部材31aの回転ローラ35a
はパイプ12の突合せ部分の片側を押圧し、既設管である
パイプ12と芯が合い、裏当材10aはパイプ12と突合せ部
分即ち開先の裏側に押接させられる。

次に、新管側である他方のクランプ機構本体1bのエア
シリンダ3bにエアを入れてピストン4bを駆動させると、
前記クランプ機構本体1aの場合と同様に各クランプ8bの
クランプヘッド9bに並設されているローラ部材31bの回
転ローラ35bと裏当支持部材32bに支持されている裏当材
10bがパイプ12の突合せ部分に押接される。このとき、
ローラ部材31bの回転ローラ35bはパイプ12の突合せ部分
の片側を押圧して新管であるパイプ12と芯が合い、既設
管と新管のパイプ12の芯合わせができ、パイプ12の１目
違いか矯正され、裏当材10bはパイプ12の突合せ部分即
ち開先の裏側に押接させられる。

一方のクランプ機構本体1aの裏当材10aがパイプ12の
突合せ部分に押接させられた後に他方のクランプ機構本
体1bの裏当材10bがパイプ12の突合せ部分に押接させら
れる時に目違いがあると裏当材10bは各クランプ８のク
ランプヘッド９に対して前後左右に回動可能に取り付け
られているから、第８図に示すように裏当材10bが目違
いに合わせて回動い、裏当材10bの両側に隙間Ｈが生ぜ
ず、溶接時に溶接の溶綱が外部に洩れないため、裏ビー
ドが片側にはみ出すいうことはなくなる。

第９図は本発明のもう一つの実施例のクランプヘッド
部分の正面図である。この実施例は裏当材10a,10bの取
付状態が前記実施例と異なるもので、他の構成は前記実
施例と同様である。

この実施例では裏当材支持部材42は取付台30に立設さ
れた２本の支持ピン46と、裏当取付板47と、支持ピン46
に対して裏当取付板47を左右、前後に回動自在に連結す
る自在継手48とから構成され、裏当材10a,10bが目違い
に合わせて前後、左右に回動するようになっており、そ
の作用効果は前記実施例と同様である。

［発明の効果］ 本発明は以上説明したように、12個のクランプパイプ
中心からパイプ内周面に向けて半径方向に進退するクラ
ンプ機構を既設管側と新設管側に位置するように対向さ
せて配置し、クランプ拡管方向の力も増強したことによ
り、既設管の中心とクランプ機構本体の中心が合致した
あと新設管の中心を簡単に合致するので、目違いは確実
に矯正させらせると共にクランプヘッドのローラ部材に
よりクランプヘッドが等分配に配置されるので裏当材の
端部同志が衝突したり、隙間が生ずることがない、さら
に目違いが生じても裏当材が前後、左右に回動自在に取
り付けられているので目違いの方向に裏当材が傾き、隙
間Ｈを解消することができる。

したがってパイプ12の突合せ部分の開先に対して、た
とえばMAG溶接法で片面溶接を行っても目違いのない且
つ、裏ビード形状の安定した溶接ができ容易に自動化が
可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は同実
施例の側面図、第３図は同実施例の要部を示す断面図、
第４図は第３図のＡ−Ａ線断面図、第５図はクランプヘ
ッド部分の正面図、第６図はクランプヘッド部分の右側
面図、第７図はクランプヘッド部分の左側面図、第８図
はクランプヘッドに設けられた裏当材の使用状態を示す
断面図、第９図は本発明のもう一つの実施例のクランプ
ヘッド部分の正面図、第10図は従来のパイプ溶接用イン
ターナルクランプの断面図、第11図は第10図のＢ−Ｂ線
断面図、第12図はクランプヘッドに設けられた裏当材の
使用状態を示す断面図である。 ８はクランプ、９はクランプヘッド、10a,10bは裏当
材、12はパイプ、31はローラ部材、32は裏当支持部材、
35は回転ローラ、50はセンタシャフト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−40006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−111591（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−9037（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 37/053 B23K 37/06 B23K 9/028

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】突合されたパイプ内に設置され、パイプ中
   心からパイプ内周面に向けて半径方向に進退する複数の
   クランプを備えたクランプ機構を２式、一方は既設管
   側、他方は新設管側に来るように対向して配置させ、各
   クランプのクランプヘッドに裏当材を設けてなるパイプ
   溶接用インターナルクランプにおいて、 前記クランプヘッドにパイプ内周面に転接される複数の
   回転ローラを有するローラ部材と裏当支持部材とを並設
   し、該裏当支持部材は裏当材を前後左右に回動可能に取
   り付けていることを特徴とするパイプ溶接用インターナ
   ルクランプ。