JP3201895U - 管溶接用芯出し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２本の配管を溶接等で接続するに際して、配管の形状に拘わらず効果的に配管を挟持することができる管溶接用芯出し装置を提供する。【解決手段】管溶接用芯出し装置６０の本体１は、胴体部２と、胴体部の両端から同方向に突設されたアーム部４と、アーム部の先端にそれぞれ設けられ、同軸に穿設された雌ネジ孔８を有する軸螺装部６とで構成されている。軸部１２は雌ネジ孔に進退可能に螺入されている。１対の丸管挟持用ヘッド３０は挿脱可能に軸部の先端１２ａに交換可能に取り付けられる。丸管挟持用ヘッドは軸部を中心に回転可能であって、突き合わせ状態で保持された管Ｙ１・Ｙ２をその対向面で挟持して芯出しを行う。丸管挟持用ヘッドの対向面には、管の長手方向にＶ溝が９０?以上の開口角で形成されている。【選択図】図１

Description

本考案は、２本の管を溶接等で接続する際に、管の太さや形状にかかわらず簡単に芯出しして溶接することができる管溶接用芯出し装置に関する。

２本の管を溶接で突き合わせ接続する場合、接続される二本の管の中心軸を一致させる芯出し作業が行われる。この芯出し作業の良否により、その後の管の信頼性や寿命にも大きな影響を与える。芯出し作業は、一般的に以下のステップで行われる。
（１）管同士の端部を突合せて固定する。
（２）管同士の中心軸の位置ズレ関係を調べる。
（３）管の芯ズレ量を計算する。
（４）管を径方向に移動させて中心軸を一致させる。
（５）管材同士の中心軸の位置ズレが決められた範囲（許容値、例えば０．０５ｍｍ）以内になるまで、上記（２）から（４）を繰り返し行う。
芯出し作業は、高度で熟練を必要とする作業であり、下記の特許文献１（特開平７−４００８４号公報）や特許文献２（特開２０１５−９３０５号公報）に示すように、芯出し作業を簡便にするための方法や装置が従来から開発されている。

特許文献１には、丸管同士を溶接する際に使用する配管溶接用芯出し冶具が開示されている。この芯出し冶具は、特許文献１の図１に示されるように、アルミバンド等で形成された２つ割りの冶具本体を配管周囲にまわしてネジ等で取り付け、その冶具上に配管の中心軸の位置を調整するための芯出しボルトを固定する。その後に、この芯出しボルトを調整して配管同士の中心軸の位置を一致させ、配管同士の溶接を行うための冶具である。この冶具では、配管の直径が変われば、２つ割りの冶具本体のサイズを変える必要があった。

特許文献２には、丸管同士の芯出しを短時間で効率的に行うことができる配管溶接用芯出し装置が開示されている。この配管溶接用芯出し装置は、特許文献２の図１に示されるように、配管を３点で挟持する構成であり、挟持調整動作を２段階に分け、配管の直径が変わっても芯出しを行うことができる。第１段階として、配管をおおまかに挟持するとき、挟持アームを大きく動かして、配管の直径の変化に効率的に対応し、第２段階として、調整用ネジを用いて配管の中心軸を細かく調整し芯出しを行うことができる。この装置では、配管が丸管の場合のみしか対応ができないという問題や芯出し調整に２段階が必要であり、作業が複雑であるという問題もあった。

特開平７−４００８４号公報 特開２０１５−９３０５号公報

処で管材は様々な用途に用いられ、その用途によって様々な太さや様々な断面形状或いは長さの長短のものが存在する。一般的には丸管が多いが角管或いはその他僅かであるが多角形（六角）管などがある。また、その直径も大小様々であり、管の形状や太さに合わせて芯出し装置を使い分ける必要があった。

本考案はこのような問題点を解決するためになされたもので、２本の管材の突合せ溶接を行うに当たって、その形状や直径の相違或いは長さの長短に拘わらず１種類の管溶接用芯出し装置で２本の管材の芯合わせを簡単確実に行うことができる管溶接用芯出し装置の提供をその目的とする。

上記課題を解決するため、本考案は、例えば図１に示すように、管溶接用芯出し装置６０を次のように構成した。
すなわち、胴体部２と、前記胴体部２の両端から同方向に突設されたアーム部４と、前記アーム部４の先端にそれぞれ設けられ、同軸に穿設された雌ネジ孔８を有する軸螺装部６とで構成された装置本体１と、
前記雌ネジ孔８に進退可能に螺入された軸部１２と、
前記軸部１２の互いに向き合う内側の端部１２ａに挿脱可能に装着され、軸部１２を中心に回転可能であって、突き合わせ状態で保持された管Ｙ１・Ｙ２、Ｚ１・Ｚ２をその対向面５１で挟持して芯出しを行う１対の丸管挟持用ヘッド３０、及び前記丸管挟持用ヘッド３０と交換可能な１対の角管挟持用ヘッド４０とで構成され、
丸管挟持用ヘッド３０の対向面５１には、前記管Ｙ１・Ｙ２、Ｚ１・Ｚ２の長手方向に丸管用Ｖ溝３６が９０°以上の開口角Ｂで形成され、
角管挟持用ヘッド４０の対向面５１には、９０°の開口角Ｄを有する角管用狭角Ｖ溝４４と、角管用狭角Ｖ溝４４に交差して形成され、９０°以上の開口角Ｃを有する角管用広角Ｖ溝４６とが形成されていることを特徴とする管溶接用芯出し装置６０である。

請求項２の発明は、請求項１の角管用広角Ｖ溝４６の溝深さは角管用狭角Ｖ溝４４より深く掘られていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の胴体部２において、管溶接用芯出し装置６０を複数台並設した時に隣接する管溶接用芯出し装置６０を連結するための連結用貫通孔３が穿設されていることを特徴とする。

この場合は、連結用貫通孔３に接続部材（例えば、ボルト７０、ナット７１及び繋ぎ管Ｘ）を用いることで２以上の管溶接用芯出し装置６０を並設することが出来、長尺の丸管Ｙ１・Ｙ２及び角管Ｚ１・Ｚ２の突合せ溶接に有効である。

本考案によれば、１種類の芯出し装置で、丸管や角管等の管形状に関係なく且つその太さ（直径）に拘わらず、更には長・短尺のものでも安定して芯出しした状態で挟持して溶接等を行うことができる。

本考案における一実施形態の正面図である。 本考案における１丁使いの場合の側面図である。 本考案における２丁使いの場合の側面図である。 (ａ)本考案における交換型丸管挟持用ヘッドの分解正面図と部分拡大図、(ｂ)軸部の他例の正面図である。 (ａ)本考案における交換型丸管挟持用ヘッドの対向面側から見た図、(ｂ)同図の右側面図である。 本考案における交換型丸管挟持用ヘッドの概略斜視図である。 (ａ)本考案における交換型角管挟持用ヘッドの対向面側から見た図、(ｂ)同図の右側面図、(ｃ)同図の平面図である。

以下、図１から図７を用いて本考案を説明する。図１は本考案の管溶接用芯出し装置６０の正面図であり、図２はその側面図（１丁使い）、図３は２丁使い側面図である。図１に示す管溶接用芯出し装置６０は、胴体部２と、２つのアーム部４と、２つの軸螺装部６とで構成された装置本体１と、２つの軸部１２と、１対の丸管挟持用ヘッド３０及び角管挟持用ヘッド４０と、２つのハンドル２０により大略構成されている。

図１の胴体部２は、中央部を薄くして軽量化などの工夫がされている。胴体部の両端には、胴体部２から同方向（ここでは、胴体部２から略直角を成す同一方向に左右対称）に突出した２つのアーム部４が設けられている。それぞれのアーム部４の先端には、左右対称に軸螺装部６が設けられており、胴体部２、２つのアーム部４、及び２つの軸螺装部６は一体化されていて装置本体１を構成する。それぞれの軸螺装部６には胴体部２と略平行にて同軸に雌ネジ孔８が設けられている。胴体部２のコーナー部には連結用貫通孔３が複数個（ここでは２個）穿設されている。

図４〜６は、本考案の交換型丸管挟持用ヘッド３０を示す図である。丸管挟持用ヘッド３０は、対向面５１から見た時、略長方形状をしており、その対向面５１には挟持している丸管Ｙ１・Ｙ２の長手方向に開口角が９０°以上の丸管用Ｖ溝３６が形成されている。丸管用Ｖ溝３６の開口角Ｂは１００°〜１５０°である。勿論、上記角度はこれに限定されない。そして、丸管挟持用ヘッド３０の各辺３９は、丸管Ｙ１・Ｙ２の側面との密着性を高めるために、ゆるやかな円弧を描くように縁取りされており、各辺中央部には短辺弧状切欠３７及び長辺弧状切欠３８が形成されている。また、管当接面３２の短手方向には、一定の間隔でＶ字型の細幅溝３３が設けられている。

交換型丸管挟持用ヘッド３０の背面には、首部３１が突設されており、背面から挿脱穴３０ａが穿設されており、その内周に止め輪溝３０ｂが凹設されている。止め輪溝３０ｂには、例えばＣ形の止め輪１３を遊嵌させている。そして、この止め輪１３は、丸管挟持用ヘッド３０を軸部１２の端部１２ａに挿脱する時にその直径を拡大させる必要があるため、止め輪溝３０ｂの内径は、挿脱穴３０ａよりも大きな径で、止め輪１３が拡大して軸部１２の端部１２ａが挿脱できる径に形成されている。

軸部１２は棒状のネジ部材で、軸螺装部６に螺装した時、その端部の内、互いに向き合う側の端部１２ａを挿脱穴３０ａに嵌まり込むような円柱状或いは略半球形状とし、端部１２ａの根元には環状に挿脱用リング溝１２ｂを設けている。また、挿脱用リング溝１２ｂの直径はＣ形の止め輪１３の内径より小さく形成され、止め輪１３の内側に遊びが形成されるようになっている。

そして、それぞれの軸部１２の端部の内、外側の２つの端部にはハンドル受け部１６があり、それぞれのハンドル受け部１６には、軸部１２の長手方向と略直角を成す方向に左右対称にハンドル用貫通孔１８が設けられている。これらのハンドル用貫通孔１８には、摺動可能なように２つの同一のハンドル２０が貫通して挿入されている。

図７を用いて角管挟持用ヘッド４０の構成を説明する。丸管挟持用ヘッド３０と同じ構成については同部材の説明を援用して省略する。角管挟持用ヘッド４０は、略円形状かつ略平坦な管当接面４２を有し、管当接面４２は、その中心部を通る直線に沿って略９０°の開口角Ｄで刻設された角管用狭角Ｖ溝４４と、管当接面４２の中心部を通り、かつ角管用狭角Ｖ溝４４と略直角を成す直線に沿って開口角Ｄよりも大きな開口角Ｃで、かつ角管用狭角Ｖ溝４４よりも深く刻設された角管用広角Ｖ溝４６とを有する。略円形かつ管当接面４２に十文字に刻設された溝を有する角管挟持用ヘッド４０は鍛造成型にて製造することができる。首部４１の構造、即ち、挿脱穴４０ａ、止め輪溝４０ｂ、開口部分４０ｃの構造、及び止め輪１３は丸管挟持用ヘッド３０と同じである。

本考案の管溶接用芯出し装置６０の組立及び使用方法について説明する。軸部１２を、その外側面に設けられた雄ネジ１４が、雌ネジ孔８と螺合するようにハンドル２０を時計回りに回転させながら、軸部１２の端部１２ａが完全に露出するまで螺進させる。次に、丸管挟持用ヘッド３０（又は角管挟持用ヘッド４０）の挿脱穴３０ａの開口部分３０ｃより止め輪１３を挿入し、止め輪溝３０ｂに止め輪１３を嵌め込む。

この挿入時、止め輪１３の外径が挿脱穴３０ａの開口部分３０ｃよりやや大きいので、挿入時の圧力により止め輪１３の直径が収縮して開口部分３０ｃに押し込まれ、開口部分３０ｃを通過すると止め輪溝３０ｂに至り、ここで止め輪１３自身が弾発して止め輪溝３０ｂに係止する。その後、端部１２ａの挿脱用リング溝１２ｂが止め輪１３と嵌合するまで挿入し、管溶接用芯出し装置６０の組立が完了する。
挿脱用リング溝１２ｂは前記のように止め輪１３の収縮が許容でき、かつ挿脱可能な寸法にその直径が細く作られている。

端部１２ａが円柱状の場合、丸管挟持用ヘッド３０（又は角管挟持用ヘッド４０）は軸部１２を中心に回転する。端部１２ａが球状の場合、丸管挟持用ヘッド３０（又は角管挟持用ヘッド４０）は端部１２ａを中心に回転及び首振り可能となる。

丸管挟持用ヘッド３０（又は角管挟持用ヘッド４０）を交換する場合、丸管挟持用ヘッド３０（又は角管挟持用ヘッド４０）を軸部１２から引き抜くと前記の逆で止め輪１３が引っ張り力に負けてその直径を拡大させ挿脱用リング溝１２ｂから抜き出される。端部１２ａの外径と挿脱用リング溝１２ｂとの直径差は小さく、止め輪１３が僅かに拡大すれば僅かな抵抗で引き抜くことが出来る。また、端部１２ａと挿脱用リング溝１２ｂの境界領域は、挿脱作業が円滑に行われるように角を落として丸味を帯びるように加工されている。

次に、使用法であるが、図３に示すような２丁使いの場合を例にとる。上記のように組み立てられた芯出し装置６０を平行に配置し、その間に繋ぎ管Ｘを胴体部２の連結用貫通孔３に合わせて配置し、ボルト７０を連結用貫通孔３及び繋ぎ管Ｘに挿通してナット７１にて連結する。図には示していないが、ｎ台の芯出し装置６０を連結して使用する場合は長尺のボルトを連結用貫通孔３に挿通し、連結用貫通孔３の両側からナット締めすればよい。

管挟持用ヘッド３０（４０）は、接続する管Ｙ１・Ｙ２、Ｚ１・Ｚ２に合わせて設置する。接続する管を丸管Ｙ１・Ｙ２とすると、端部同士を突き合わせて左右１対の管溶接用芯出し装置６０の丸管挟持用ヘッド３０の間に配置する。丸管挟持用ヘッド３０の長手方向の辺３９が丸管側面の長手方向に対して略平行に当接し、１対の丸管挟持用ヘッド３０同士の中心軸ＣＬが、丸管Ｙ１・Ｙ２の接続部の直径軸とおおよそ１直線上に並ぶようにハンドル２０を回転させて芯出し調整する。このとき、図２に示すように、管Ｙ１・Ｙ２、Ｚ１・Ｚ２の突合せ端部に管挟持用ヘッド３０（４０）を追加して配置すれば、さらに安定した挟持状態を得ることができる。

丸管挟持用ヘッド３０が、前述のように軸部１２の端部１２ａにおいて、軸部１２を中心に回転しかしない場合は、軸部１２が同軸に配設されているので、並設された芯出し装置６０の軸部１２の螺入代を調整するだけで芯出しが出来る。
丸管挟持用ヘッド３０が、前述のように軸部１２の端部１２ａにおいて、回転と首振りする場合には、前記同様、軸部１２が同軸に配設されているので、並設された芯出し装置６０の軸部１２の螺入代を調整して締め込んで行けば、自動調心で芯出しが出来る。

芯出しが出来た時点で丸管Ｙ１・Ｙ２の突合せ端部のうち丸管挟持用ヘッド３０の管当接面３２で覆われていない部分を溶接する。このとき、これを仮付け溶接とし、その後、ハンドル２０を反時計方向に回転させて丸管挟持用ヘッド３０を丸管Ｙ１・Ｙ２から離間し、丸管Ｙ１・Ｙ２の突合せ端部全周を溶接することができる。

角管Ｚ１・Ｚ２の場合は、前述のように角管用の挟持ヘッド４０に取り換え、前述同様角管Ｚ１・Ｚ２の接続部が、左右１対の管溶接用芯出し装置６０の角管挟持用ヘッド４０の間に配置されるように設定する。角管Ｚ１・Ｚ２が断面正方形の場合は、角管挟持用ヘッド４０の略９０度の狭角Ｖ溝４４を使用し、この狭角Ｖ溝４４を角管側面の長手方向に対して略平行かつ角管Ｚ１・Ｚ２の対向する２つの角に当接させ、前述同様芯出し後、溶接する。

四角形よりも角数の多い角管Ｚ１・Ｚ２に対しては角管挟持用ヘッド４０の広角Ｖ溝４６を用い、前記同様、角管側面の長手方向に対して略平行かつ角管Ｚ１・Ｚ２の対向する２つの角に当接し、１対の角管挟持用ヘッド４０同士の中心軸ＣＬが、角管Ｚ１・Ｚ２の接続部の対角軸とほぼ１直線上に並ぶようにハンドル２０を回転させて芯出し調整をし、その後、溶接する。

管が短い場合には、図２に示すように１丁使いで左右の管を挟むことになる。この場合、丸管挟持用ヘッド３０には長辺弧状切欠３８が設けられているので、１丁使いで左右の丸管Ｙ１・Ｙ２を挟持した時、突合せ部分が長辺弧状切欠３８に一致して現れることになり、その分、溶接領域が長くなる。

上述のように、本考案によれば、２本の管を溶接等で接続するに際して、管の形状、長短、太径から細径までこれらに拘わらず効果的に管を挟持することができる管溶接用芯出し装置６０を提供することができる。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。

１：装置本体、２：胴体部、３：連結用貫通孔、４：アーム部、６：軸螺装部、８：雌ネジ孔、１２：軸部、１２ａ：端部、１２ｂ：挿脱用リング溝、１３：止め輪、１４：雄ネジ、１６：ハンドル受け部、１８：ハンドル用貫通孔、２０：ハンドル、３０：丸管挟持用ヘッド、３０ａ：挿脱穴、３０ｂ：止め輪溝、３０ｃ：開口部分、３１：首部、３２：管当接面、３３：細幅溝、３６：丸管用Ｖ溝、３７：短辺弧状切欠、３８：長辺弧状切欠、３９：辺、４０：角管挟持用ヘッド、４０ａ：挿脱穴、４０ｂ：止め輪溝、４０ｃ：開口部分、４１：首部：４２：管当接面、４４：角管用狭角Ｖ溝、４６：角管用広角Ｖ溝、５１：対向面、６０：管溶接用芯出し装置、７０：ボルト、７１：ナット、
Ｂ：丸管用開口角、Ｃ：角管用の広い開口角、Ｄ：角管用の狭い開口角（９０°）、ＣＬ：中心軸、Ｘ：繋ぎ管、Ｙ１、Ｙ２：丸管、Ｚ１、Ｚ２：角管。

Claims (3)

1. 胴体部と、前記胴体部の両端から同方向に突設されたアーム部と、前記アーム部の先端にそれぞれ設けられ、同軸に穿設された雌ネジ孔を有する軸螺装部とで構成された装置本体と、
   前記雌ネジ孔に進退可能に螺入された軸部と、
   前記軸部の互いに向き合う内側の端部に挿脱可能に装着され、軸部を中心に回転可能であって、突き合わせ状態で保持された管をその対向面で挟持して芯出しを行う１対の丸管挟持用ヘッド、及び前記丸管挟持用ヘッドと交換可能な１対の角管挟持用ヘッドとで構成され、
   丸管挟持用ヘッドの対向面には、前記管の長手方向に丸管用Ｖ溝が９０°以上の開口角で形成され、
   角管挟持用ヘッドの対向面には、９０°の開口角を有する角管用狭角Ｖ溝と、角管用狭角Ｖ溝に交差して形成され、９０°以上の開口角を有する角管用広角Ｖ溝とが形成されている、ことを特徴とする管溶接用芯出し装置。
2. 請求項１の管溶接用芯出し装置において、角管用広角Ｖ溝の溝深さは角管用狭角Ｖ溝より深く掘られている、ことを特徴とする管溶接用芯出し装置。
3. 請求項１又は２に記載の管溶接用芯出し装置において、管溶接用芯出し装置を複数台並設した時に隣接する管溶接用芯出し装置を連結するための連結用貫通孔が胴体部に穿設されている、ことを特徴とする管溶接用芯出し装置。

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