JP3295552B2 - インタ−ナルクランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガス導管や水道管等
を溶接して接続するときに使用するインタ−ナルクラン
プ装置、特に溶接金属の垂れ下がりの防止に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】地下に埋設するガス導管等を円周溶接し
て接続するとき、良好な裏ビ−ドを形成するために、接
続する管を固定するとともに溶接開先の裏面全体に裏当
て銅板を保持するインタ−ナルクランプ装置が使用され
ている。インタ−ナルクランプ装置１は、図７の側面断
面図と図８のＡ−Ａ断面図に示すように、複数の走行車
輪２を有する円筒状の本体３の一方の端部に複数の固定
用クランプ４が放射状に設けられている。各固定用クラ
ンプ４はそれぞれ本体３内部に設けられた油圧シリンダ
５に連結され、油圧シリンダ５に供給する作動油により
伸縮する。また、本体３の他方の端部には複数のクラン
プへッド６が放射状に設けられている。

【０００３】クランプヘッド６には図９の断面図に示す
ように両端部が扇形状に形成されたＡヘッド６ａと、図
１０の断面図に示すように両端部が逆扇形状に形成され
たＢヘッド６ｂとを有し、Ａヘッド６ａとＢヘッド６ｂ
が交互に配置されている。このＡヘッド６ａとＢヘッド
６ｂの内面中央部にはプランジャ−７が固定されてい
る。本体３内には２組のヘッド拡張用の油圧シリンダ
８，９を有する。そして、一方の油圧シリンダ８と、油
圧シリンダ８のピストン１０に連結され外周部に複数の
歯を有する支持ブロック１１と、一方の端部が支持ブロ
ック１１の歯部に回動自在に取り付けられ他方の端部が
Ａヘッド６ａに固定されたプランジャ−７に回動自在に
取り付けられたア−ム１２及びプランジャ−７とでＡヘ
ッド６ａの加圧装置を構成している。また、他方の油圧
シリンダ９と、油圧シリンダ９のピストン１３に連結さ
れ先端外周部に支持ブロック１１の歯と嵌合する溝を有
する爪付き支持ブロック１４と、一方の端部が爪付き支
持ブロック１４の先端爪部に回動自在に取り付けられ他
方の端部がＢヘッド６ｂに固定されたプランジャ−７に
回動自在に取り付けられたア−ム１２及びプランジャ−
７とでＢヘッド６ｂの加圧装置を構成している。このＡ
ヘッド６ａとＢヘッド６ｂの外周面の中央には、図９，
図１０に示すように裏当て材保持溝１５，１６が設けら
れ、裏当て材保持溝１５，１６に裏当て銅板１７，１８
が挿入され、図１１の正面図に示すように固定ねじ１９
で固定されている。裏当て銅板１７，１８はそれぞれＡ
ヘッド６ａとＢヘッド６ｂの裏当て材保持溝１５，１６
と同じ長さを有し、裏当て銅板１７の両端面はＡヘッド
６ａの両端面と同じ傾斜で扇形状に形成され、裏当て銅
板１８の両端面はＢヘッド６ｂの両端面と同じ傾斜で逆
扇形状に形成されている。

【０００４】そして、図７に示すように、接合する一方
の管２０ａの内部にインタ−ナルクランプ装置１を挿入
し、クランプヘッド６に取り付けてある裏当て銅板１
７，１８の中央が管２０ａの開先線と一致するようにイ
ンタ−ナルクランプ装置１の位置を調整してから固定用
クランプ４を張り出してインタ−ナルクランプ装置１を
管２０ａに固定する。その後、他方の管２０ｂをインタ
−ナルクランプ装置１を固定した管２０ａの方に引き寄
せて、クランプヘッド６を軽く張り出して管２０ａ，２
０ｂにクランプヘッド６を仮にセットする。そしてル−
トギャップが規定範囲になるように管２０ｂの位置を調
節してからクランプヘッド６を強く張り出して双方の管
２０ａ，２０ｂの円周継手部の内側にクランプヘッド６
を固定する。このようにクランプヘッド６を拡張すると
きに、まず一方の油圧シリンダ８を作動させて両端部が
扇形状に形成されたＡヘッド６ａを張り出し、その後、
他方の油圧シリンダ９を作動させて両端部が逆扇形状に
形成されたＢヘッド６ｂを張り出すことにより、Ａヘッ
ド６ａの端面とＢヘッド６ｂの端面及び裏当て銅板１７
の端面と裏当て銅板１８の端面を密着することができ、
円周継手部の内側全体を裏当て銅板１７，１８で覆うこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記ガス導管等に使用
する管２０ａ，２０ｂの寸法には許容差が認められてい
る。例えば呼び径300Ａの配管用炭素鋼鋼管の外径の許
容差は±0.8％であり、厚さの許容差はプラス側は規定
されていないがマイナス側が12.5％とＪＩＳＧ３４５２
で規定されている。呼び径300Ａの配管用炭素鋼鋼管の
外径は318.5ｍｍ、厚さは6.9ｍｍであるから、上記許容
差を考えると、外径の最大値は321.0ｍｍ、最小値は31
5.9ｍｍになり、厚さの最大値は許容差をマイナス側と
同じ12.5％とすると7.7ｍｍ、最小値は6.0ｍｍになる。
いま接合する管が最大外径と最小厚さの管と最小外径と
最大厚さの管の組合せになった場合の各管の内径を求め
ると、内径の最大値は309.0ｍｍ、最小値は300.5ｍｍに
なる。この２本の管の内周の周長差は26.7ｍｍになる。
ここでＡヘッド６ａとＢヘッド６ｂをそれぞれ４個づつ
使用し、Ａヘッド６ａとＢヘッド６ｂを最大内径まで張
り出したときに裏当て銅板１７，１６の両端面が密接す
るようにすると、上記周長差の26.7ｍｍによりＡヘッド
６ａとＢヘッド６ｂの両端部には図１２に示すように幅
Ｄが３ｍｍ強の間隙２１が生じる。一方、Ａヘッド６ａ
とＢヘッド６ｂの両端面はそれぞれＡヘッド６ａとＢヘ
ッド６ｂの端面と同一傾斜面で形成されているため、Ａ
ヘッド６ａとＢヘッド６ｂの両端面の傾斜を大きな角度
にすることはできず、かつ３ｍｍ強の間隙Ｄの部分が大
気に露出しているため、図１２に示すように溶接金属の
垂れ下がり２２が生じ、裏波ビ−ドに著しい突起を生
じ、表ビ−ドに著しい凹みを生じる危険性がある。

【０００６】このように裏波ビ−ドや表ビ−ドに著しい
突起や凹みが生じると、溶接後の外観検査や非破壊検査
で不合格になるため、呼び径が500Ａ以上の管を接合し
た場合には、作業者が管内に入り裏波ビ−ドに生じた著
しい突起をグラインダで除去したりしている。また、呼
び径が500Ａ以下の管の場合には、裏波ビ−ドや表ビ−
ドに著しい突起や凹みが生じ生じると、接合した管を切
断して開先を再加工してから再度溶接したりしている。
このため溶接時に溶接金属の垂れ下がりを極力小さくす
ることが要望されている。

【０００７】この発明はかかる要望に対処するためにな
されたものであり、溶接時に開先合わせを確実に行うと
ともに溶接金属の垂れ下がりをできるだけ少なくするこ
とができるインタ−ナルクランプ装置を得ることを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るインタ−
ナルクランプ装置は、配管の管径方向に伸縮自在な複数
個の加圧装置に取り付けられたクランプヘッドを有し、
クランプヘッドは２種類のヘッドが交互に配置され、一
方のヘッド（Ａヘッドという）は両端部が扇形状に形成
され、他方のヘッド（Ｂヘッドという）は両端部がＡヘ
ッドの端部と同じ角度で逆扇形状に形成され、各ヘッド
の外周面の中央部に取り付けられた裏当て材を配管の溶
接個所の内面に圧接するインタ−ナルクランプ装置にお
いて、上記ＡヘッドにはＡヘッドの外周面全長より長い
裏当て材が取り付けられ、ＢヘッドにはＢヘッドの外周
面全長より短い裏当て材が取り付けられ、Ａヘッドに取
り付けられた裏当て材は長手方向の両端面がほぼ同一面
になるように外周面と端面の角度を鋭角に形成し、Ｂヘ
ッドに取り付けられた裏当て材は長手方向の両端面がＡ
ヘッドの両端面と同じ角度で逆傾斜になるように形成さ
れたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明においては、両端部が扇形状に形成さ
れたＡヘッドにはＡヘッドの外周面全長より長い裏当て
材を取り付け、両端部が逆扇形状に形成されたＢヘッド
にはＢヘッドの外周面全長より短い裏当て材を取り付け
る。このように裏当て材の全長をＡヘッド及びＢヘッド
の外周面全長と異なる長さにすることにより裏当て材の
両端面を各ヘッドの両端面と異なる角度の傾斜にするこ
とができる。

【００１０】そしてＡヘッドに取り付けられた裏当て材
は両端面がほぼ同一面になるように外周面と端面の角度
を鋭角に形成し、Ｂヘッドに取り付けられた裏当て材は
長手方向の両端面がＡヘッドに取り付けられた裏当て材
の両端面と同じ角度で逆傾斜になるように形成し、クラ
ンプヘッドを配管の溶接個所の内面に圧接したときにＡ
ヘッドに取り付けた裏当て材とＢヘッドに取り付けた裏
当て材との間に間隙が生じても、Ａヘッドに取り付けた
裏当て材の端面をＢヘッドに取り付けた裏当て材の端面
が覆う。

【００１１】

【実施例】図１，図２はこの発明の一実施例に係るイン
タ−ナルクランプ装置のクランプヘッドを示す断面図で
ある。ここでインタ−ナルクランプ装置はクランプヘッ
ド６を除いて図７，図８に示した装置と全く同じもので
ある。クランプヘッド６は図１に示すように両端部が扇
形状に形成された複数個例えば４個のＡヘッド６ａと、
図２に示すように両端部がＡヘッド６ａの端部と同じ角
度で逆扇形状に形成された複数個例えば４個のＢヘッド
６ｂに分割され、Ａヘッド６ａとＢヘッド６ｂが交互に
配置されている。Ａヘッド６ａとＢヘッド６ｂはそれぞ
れ外周面が溶接する管の内半径と一致した半径を有する
凸状の湾曲面で形成され、図３のＡヘッド６ａの正面図
と図４のＢヘッド６ｂの正面図に示すように外周面の中
央部には裏当て銅板３１，３２を挿入する裏当て材保持
溝１５，１６を有する。このＡヘッド６ａとＢヘッド６
ｂの裏当て材保持溝１５，１６が設けられた外周面の両
端部は、図５のＡヘッド６ａの中央部断面図に示すよう
に湾曲面全周に沿って面取りされている。そしてＡヘッ
ド６ａとＢヘッド６ｂはプランジャ−７に取り付けられ
ている。

【００１２】Ａヘッド６ａに取り付けられた裏当て銅板
２２は図１，図３に示すように全長がＡヘッド６ａの外
周面全長より長く形成されている。この裏当て銅板３１
のＡヘッド６ａからの突出長さＬは溶接する管径に応じ
て異なり、小口径管の場合は短く、大口径管の場合は長
くなっているが、概ね10〜30ｍｍ程度の長さになってい
る。Ｂヘッド６ｂに取り付けられた裏当て銅板３２は図
２，図４に示すように全長がＢヘッド６ｂの外周面全長
よりＡヘッド６ａが長くなった分だけ短く形成されてい
る。このように裏当て銅板３１，３２の長さをＡヘッド
６ａとＢヘッド６ｂの外周面全長と異ならせることによ
り、裏当て銅板３１，３２の両端面の傾斜角をＡヘッド
６ａとＢヘッド６ｂの両端面の傾斜角と異なる角度にす
ることができる。そこでＡヘッド６ａに取り付けられた
裏当て銅板３１の両端面がほぼ同一面、例えば両端面で
つくる角度αが例えば170度程度になるように外周面と
端面の角度βが鋭角に形成され、Ｂヘッド６ｂに取り付
けられた裏当て銅板３２の両端面はＡヘッド６ａの両端
面と同じ角度で逆傾斜になるように形成されている。

【００１３】図７に示すように管２０ａと管２０ｂを溶
接する場合は、接合する一方の管２０ａの内部にインタ
−ナルクランプ装置１を挿入し、クランプヘッド６と管
２０ａの開先線と一致するようにインタ−ナルクランプ
装置１の位置を調整して固定用クランプ４を張り出して
インタ−ナルクランプ装置１を管２０ａに固定する。そ
の後、他方の管２０ｂをインタ−ナルクランプ装置１を
固定した管２０ａの方に引き寄せて、ル−トギャップが
規定範囲になるように管２０ｂの位置を調節してからＡ
ヘッド６ａを張り出し、その後、両端部が逆扇形状に形
成されたＢヘッド６ｂを張り出して、管２０ａと管２０
ｂの端部を矯正して芯出しを行う。このようにＡヘッド
６ａとＢヘッド６ｂを張り出して管２０ａと管２０ｂの
端部を矯正して芯出しを行うときに、Ａヘッド６ａとＢ
ヘッド６ｂの裏当て材保持溝１５，１６が設けられた外
周面の両端部が湾曲面全周に沿って面取りして、管２０
ａと管２０ｂとの接触面積が小さくなっているから、管
２０ａと管２０ｂの端部の単位面積当たりに加えるに荷
重を大きくすることができ、管２０ａと管２０ｂの端部
の矯正と芯出しを確実に行うことができる。

【００１４】上記のようにＡヘッド６ａとＢヘッド６ｂ
を張り出して管２０ａと管２０ｂの端部を矯正して芯出
しを行ったときに、管２０ａと管２０ｂの寸法公差によ
り管２０ａの周長と管２０ｂの周長に差が生じ、図６の
部分断面図に示すようにＡヘッド６ａに取り付けた裏当
て銅板３１とＢヘッド６ｂに取り付けた裏当て銅板３２
の端部に幅Ｄの間隙２１が生じても、Ａヘッド６ａに取
り付けられた裏当て銅板３１の両端面でつくる角度αが
例えば170度程度とほぼ同一面になるように形成され、
Ｂヘッド６ｂに取り付けられた裏当て銅板３２の両端面
がＡヘッド６ａの両端面と同じ角度で逆傾斜になるよう
に形成されているから、Ａヘッド６ａに取り付けた裏当
て銅板３１の端面の内側をＢヘッド６ｂに取り付けた裏
当て銅板３２の端面の外側で覆うことができ、間隙２１
の部分にも裏当て銅板が有るのと同様な状態にすること
ができる。さらに、間隙２１の内側がＢヘッド６ｂで完
全に覆われているから、間隙２１が生じても溶接金属が
直接大気に露出せず、かつ冷却効果を高めることができ
る。したがって間隙２１の幅Ｄが例えば３ｍｍ強になっ
ても溶接金属の垂れ下がり２２を著しく低減することが
でき、良好な裏波ビ−ドを作ることができる。

【００１５】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、両端部
が扇形状に形成されたＡヘッドにはＡヘッドの外周面全
長より長い裏当て材を取り付け、両端部が逆扇形状に形
成されたＢヘッドにはＢヘッドの外周面全長より短い裏
当て材を取り付けるようにしたから、溶接する管に周長
差が生じて裏当て材間に間隙が生じても、その間隙の部
分をＢヘッドで覆うことができ、溶接金属の冷却効果を
高めることができる。

【００１６】また、裏当て材の全長をＡヘッド及びＢヘ
ッドの外周面全長と異なる長さにすることにより裏当て
材の両端面を各ヘッドの両端面と異なる角度の傾斜にす
ることができる。そしてＡヘッドに取り付けられた裏当
て材は両端面がほぼ同一面になるように外周面と端面の
角度を鋭角に形成し、Ｂヘッドに取り付けられた裏当て
材は長手方向の両端面がＡヘッドの両端面と同じ角度で
逆傾斜になるように形成し、クランプヘッドを配管の溶
接個所の内面に圧接したときにＡヘッドに取り付けた裏
当て材とＢヘッドに取り付けた裏当て材との間に間隙が
生じても、Ａヘッドに取り付けた裏当て材の端面をＢヘ
ッドに取り付けた裏当て材の端面で覆い、あたかも間隙
の部分にも裏当て材が有ると同様にするから、溶接金属
の垂れ下がりを低減することができ、良好な裏波ビ−ド
を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のＡヘッドを示す断面図であ
る。

【図２】上記実施例のＢヘッドを示す断面図である。

【図３】上記Ａヘッドの正面図である。

【図４】上記Ｂヘッドの正面図である。

【図５】上記Ａヘッドの中央部の断面図である。

【図６】ＡヘッドとＢヘッドを拡張した状態を示す部分
断面図である。

【図７】インタ−ナルクランプ装置の側面断面図であ
る。

【図８】上記インタ−ナルクランプ装置のＡ−Ａ断面図
である。

【図９】従来のＡヘッドを示す断面図である。

【図１０】従来のＢヘッドを示す断面図である。

【図１１】従来のＡヘッドの正面図である。

【図１２】従来のＡヘッドとＢヘッドを拡張した状態を
示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ インタ−ナルクランプ装置 ６ クランプヘッド ６ａ Ａヘッド ６ｂ Ｂヘッド ３１ 裏当て銅板 ３２ 裏当て銅板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−111591（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−89887（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 37/053 B23K 9/028 B23K 37/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管の管径方向に伸縮自在な複数個の加
   圧装置に取り付けられたクランプヘッドを有し、クラン
   プヘッドは２種類のヘッドが交互に配置され、一方のヘ
   ッド（Ａヘッドという）は両端部が扇形状に形成され、
   他方のヘッド（Ｂヘッドという）は両端部がＡヘッドの
   端部と同じ角度で逆扇形状に形成され、各ヘッドの外周
   面の中央部に取り付けられた裏当て材を配管の溶接個所
   の内面に圧接するインタ−ナルクランプ装置において、 上記ＡヘッドにはＡヘッドの外周面全長より長い裏当て
   材が取り付けられ、ＢヘッドにはＢヘッドの外周面全長
   より短い裏当て材が取り付けられ、Ａヘッドに取り付け
   られた裏当て材は長手方向の両端面がほぼ同一面になる
   ように外周面と端面の角度を鋭角に形成し、Ｂヘッドに
   取り付けられた裏当て材は長手方向の両端面がＡヘッド
   の両端面と同じ角度で逆傾斜になるように形成されたこ
   とを特徴とするインタ−ナルクランプ装置。