JP3520698B2 - 空隙補填手段を備えたインターナルクランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、端部を開先加工し
た鋼管と鋼管を管内部より固定し、鋼管相互を外周から
円周溶接をする際に、鋼管内径の製造誤差の矯正を図
り、溶接後の鋼管の内壁部に生ずる裏波ビードを連続し
た均一の高さとするインターナルクランプ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、都市ガス供給等に使用される大口
径の鋼管相互を溶接する場合には、その端部を開先加工
した鋼管相互を内側よりインターナルクランプ装置を用
いて固定を行い、その後これらの鋼管外周部側より自動
溶接装置にて円周溶接が行われている。

【０００３】このような従来のインターナルクランプ装
置１は、図１７に示すように、鋼管２０、２０相互を突
き合わせ溶接を行う場合、各々の鋼管２０はクランプ部
９をプランジャの摺動に伴うクランク機構２１により内
部拡管してクランプ固定を行った後、鋼管の突き合わせ
部内側に具備される図１８で示す楔型状裏当部材５２の
環状分断体５２ａ，５２ｂにより鋼管２０、２０相互の
軸芯方向が若干の角度をなすような切合せを行い、さら
に、鋼管２０、２０の突き合わせ部の内面の全周に沿っ
て隙間なく裏当が行われ溶接が行われる。

【０００４】しかし、このようなインターナルクランプ
装置１により鋼管２０，２０相互を固定して円周溶接を
行った場合でも鋼管２０には許容される製造誤差があ
り、（ＪＩＳ規格等においても製造に際しての許容誤差
が容認されており、この誤差の最大値と最小値の組み合
わせによっては鋼管相互の内径差に大きな差を生じる）
鋼管２０のクランプ部９と実際に溶接が行われる開先部
との距離があるために、この許容誤差の矯正が図られな
いまま溶接が行われると、的確な芯出し作業ができない
ままの溶接処理となる。さらに、楔型状裏当部材５２
は、楔型をなして相互に接するように周方向に分断され
た複数の環状分断体５２ａ，５２ｂが、突き合わせ部内
面の全周に渡り隙間無く裏当てを行うこととなるが、各
環状分断体５２ａ，５２ｂの鋼管２０、２０の内壁面に
押圧する押圧面は平面状であるために、この押圧面によ
って形成される裏波ビードの高さは不均一なものとな
る。

【０００５】また、特公昭５２−２２９０５号で開示さ
れるインターナルクランプ装置の管芯出し兼矯正装置
は、鋼管の芯出し及び矯正を外輪側の形状の鋼管の内面
形状に形成する扇型裏当板と、内輪側の形状を鋼管の内
面形状に形成する逆扇型裏当板を複数組合せた構成によ
って、鋼管の突き合わせ部内面の全周に渡り隙間なく裏
当てを可能とするものであるが、各裏当板を作動させる
プランジャが各々独立したものであり、裏当板相互間に
段差を生じて鋼管を押圧して芯出しと矯正を行うため
に、鋼管の製造許容誤差が最大と最小の組み合わせとな
る場合には形成される裏波ビードは連続的なものとはな
るがその高さを均一にするものとはならない。

【０００６】これらの状態で溶接処理が行われると形成
される裏波ビードによって、鋼管内を流れる流体に乱流
を生ずる要因となるのみならず、溶接後の鋼管の溶接箇
所の近傍に溶接応力の集中する箇所を多数生じさせて鋼
管の内外径に歪みを生じる要因ともなり、この鋼管の歪
みは、鋼管自体のぜい性破壊や疲労破壊、さらには応力
腐食等の有害な現象の要因になることがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらの要因を除去す
るため従来は、溶接部の内壁に不均一の高さに形成され
た裏波ビードをグラインダ等により補修処理を行った
り、応力集中を除去するためにショットピーニング処理
を施す等の作業が必要となり、これらの作業に費やす時
間はガス配給用本管のような大口径の鋼管等では、溶接
作業に要する作業時間と同程度、またはそれ以上に時間
を費やしていた。

【０００８】以上のような欠点を解消するために本発明
はなされ、インターナルクランプ装置の湾曲形状の裏当
て部材である銅裏当て金が、製造許容誤差のある鋼管相
互を円周溶接する際に、鋼管相互の内径を矯正して固定
を行い円周溶接後の鋼管内壁に生ずる裏波ビードを均一
した高さのものとし、補填裏当て部材である補填裏当て
金が溶接後の裏波ビードを連続するものとするために、
裏波ビードの高さ等に要する調整作業が不要であり、ま
た、溶接部近傍の溶接応力の集中を生じさせ難いものと
する、空隙補填手段を備えたインターナルクランプ装置
の提供を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこれらの目的を
達成するために、課題を解決するための手段の特徴とし
て、端部を開先加工した鋼管相互を管内部より固定を図
り円周溶接を行うインターナルクランプ装置において、
複数の湾曲形状の裏当て部材をインターナルクランプ装
置の周円上のプランジャの頭部に往復動を自在に配置し
て、当該鋼管の内径の矯正を行う拡開手段と、前記拡開
手段の裏当て部材が鋼管内壁に当接した際に、隣接する
裏当て部材との端部間に形成される空隙を、補填裏当て
部材の挿入により前記裏当て部材を連続するものとする
空隙補填手段とから構成することである。

【００１０】

【００１１】さらに、前記裏当て部材の特徴としては、
その外周形状を鋼管の内周形状を等分割する湾曲形状で
あって、その両端部に所定の角度を形設し、その中央部
近傍を前記一のプランジャの当て金ホルダに螺着固定す
るとともに、この当て金ホルダを螺着固定したプランジ
ャの左右に位置するプランジャの頭部の凹形状に形設さ
れる当て金ホルダの凹状溝で摺動自在に遊嵌する構成と
することである。

【００１２】また、前記空隙補填手段の特徴としては、
鋼管の内壁面に前記裏当て部材が当接する際に、この裏
当て部材に隣接する裏当て部材との間により形成するハ
の字状の空隙を、補填裏当て部材の補填裏当て金を壁面
方向への摺動を自在とする第１のアクチュエータと、鋼
管の管長方向への摺動を自在とする第２のアクチュエー
タとの同時作動によって挿入補填する構成とすることで
ある。

【００１３】さらに、前記空隙補填手段の第２のアクチ
ュエータを回動自在に第１のアクチュエータの頭部に軸
支する首振り機構と、この首振り機構により回動を自在
とする第２のアクチュエータの回動の規制を図る回動規
制機構の特徴は、インターナルクランプ装置本体に螺着
固定されるとともに、案内棒を立設する案内棒ブラケッ
トと、前記第１のアクチュエータを係装してその縁部に
長穴状の案内穴を形成するブラケットとからなり、前記
案内棒が、前記ブラケットの案内穴に嵌遊自在に挿入さ
れるとともに、この案内穴の両縁部でその嵌遊が規制さ
れることにより前記首振り機構の回動の規制が図られる
構成とすることである。

【００１４】さらにまた、前記裏当て部材の特徴は、そ
の両端部近傍の両側部を板材であってガイドピンカラー
を外嵌するガイドピンを突設する保護部材により挟持す
るとともに、この保護部材のガイドピンの貫通孔であっ
て長孔状のガイド溝を形成する当て金ホルダにより当該
裏当て部材の両端部の摺動を規制する裏当て部材の保護
機構を有する構成とすることである。

【００１５】最後に、前記裏当て部材の特徴は、その両
端部近傍の底面に長軸のボルトを突起して螺着固定し、
この突起した長軸のボルトが前記当て金ホルダの凹形状
の凹状溝に形成された長穴に貫通することにより、当該
当て金ホルダの凹状溝での摺動の規制を図る裏当て部材
の保護機構を有する構成とすることである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の空隙補填手段を備えたイ
ンターナルクランプ装置の実施の形態を図面に基づいて
説明を行う。なお、従来例の説明で用いた符号と本発明
の特定事項に付した符号のうち、同一の符号をもって示
したものは同一の内容なために、その説明は省略する。

【００１７】図１は本発明に係る空隙補填手段を備えた
インターナルクランプ装置の実施の形態を示す側面図で
あり、図２は鋼管内における図１に示すインターナルク
ランプ装置の正面図であり、図３は図１のＡ部位の主要
部を拡大した一部破断説明図であり、図４は図３の銅裏
当て金により鋼管の内周形状を矯正した後に溶接が行わ
れる状態の作動説明図であり、図５は図４の台形状の補
填裏当て金の作動説明図であり、図６は図２のＢ部位の
拡大図であり、図７は図６のＣ部位付近の銅裏当て金を
説明する斜視図である。

【００１８】図において、符号１はインターナルクラン
プ装置を示し、符号２は裏当て部材である銅裏当て金を
示し、符号３はこの湾曲形状の銅裏当て金２を嵌合して
保持する当て金ホルダを示し、符号４はこの当て金ホル
ダ３を昇降摺動するプランジャを示し、符号１２は空隙
補填手段の補填裏当て部材である補填裏当て金を示し、
符号１０は鋼管２０、２０の開先部を溶接した溶接箇所
を示すものであり、符号１０ａは鋼管２０、２０の円周
溶接における裏波ビードを示すものである。

【００１９】最初に銅裏当て金２の組付け状態を説明す
ると、前記インターナルクランプ装置１の本体の外周上
には、鋼管２０、２０の内部拡管をする複数のプランジ
ャ４が同一円周上で外周方向に伸縮を自在として配備さ
れるとともに、これらのプランジャ４の頭部には断面形
状を凹状とする凹状溝３ｚを形成した当て金ホルダ３が
鋼管２０、２０の突き合わせ部の中心線下部に一致する
ようにして取付けボルト３ｙにより螺着固定されてい
る。

【００２０】本実施の形態においては、図２に示すごと
くプランジャ４をインターナルクランプ装置１の外周上
に１２本配備するものであり、左右隣接する３本のプラ
ンジャ（４ａ、４ｂ、４ｃと配列する）を一組として４
分割とする構成としており、銅裏当て金２は鋼管２０、
２０の内周径を４等分とする円弧状で湾曲形状の４本か
ら構成されている。この銅裏当て金２は、図７に示すよ
うにプランジャ４ａ、４ｂ、４ｃの頭部に螺着固定され
る当金ホルダ３の凹状溝３ｚに嵌合して配置され、３本
を一組とするプランジャ４ａ、４ｂ、４ｃの中央部に位
置するプランジャ４ｂの当て金ホルダ３にその円弧状の
中央部を取付けボルト２ｂによって螺着固定される形態
となっている。なお、取付けボルト２ｂに代えてこの図
の符号３ｂで示す穿設孔を当て金ホルダ３の一の側面に
形成し、ボルト３ｃによって銅裏当て金２へ貫通固定す
る固定方法によっても前述と同様の形態となる。

【００２１】また、銅裏当て金２は一般的には銅合金か
らなり、その断面形状を当て金ホルダ３の凹状溝３ｚに
嵌合する形状であって、被溶接鋼管２０の内壁の形状に
係合する円弧状に形成するとともに、両端部の縁部は後
述の図５の（ｂ）で示す所定の角度のテーパ部２ａが形
成されている。

【００２２】次に、当て金ホルダ３の凹状溝３ｚと銅裏
当て金２の嵌合関係について説明を行うと、この銅裏当
て金２は当て金ホルダ３の凹状溝３ｚに全て嵌合状態と
する形態となっており、各々の湾曲形状の銅裏当て金２
の円弧状の中央部は、前述の説明のごとく３本を一組と
するプランジャ４ａ、４ｂ、４ｃの中央部に配置するプ
ランジャ４ｂの当て金ホルダ３に取付けボルト２ｂによ
り螺着固定され、プランジャ４ｂの当て金ホルダ３の左
右に配置されるプランジャ４ａ、４ｃの当て金ホルダ３
の各々の凹状溝３ｚでは、それぞれのプランジャ４ａ、
４ｂ、４ｃの上昇に伴って嵌合状態である銅裏当て金２
の両端部部分の摺動を自在とする形態としている。

【００２３】このような形態とすることにより、各プラ
ンジャ４ａ、４ｂ、４ｃが伸長すると、この伸長に伴っ
て当て金ホルダ３の凹状溝３ｚでの銅裏当て金２の両端
部部分が摺動する。そして鋼管２０、２０の芯出しや鋼
管２０、２０相互の内径の矯正を行う際には、プランジ
ャ４ａ、４ｂ、４ｃを上昇させて当て金ホルダ３を介し
て銅裏当て金２が鋼管２０の内壁を押圧し、鋼管２０、
２０相互の内径誤差がある箇所に作用して鋼管２０、２
０相互の同一内径への矯正が行われ、溶接後の鋼管２０
の内壁に形成される裏波ビード１０ａを均一にした高さ
とする。

【００２４】一方、プランジャ４ａ、４ｂ、４ｃが鋼管
２０、２０を内部拡張すると互いに隣接する銅裏当て金
２間には隙間が生ずるが、この隙間は銅裏当金２の端部
の縁部の図５（ｂ）で示すテーパ部２ａによりその形状
はハの字状の隙間が形成される。このハの字状の隙間を
補填するのが空隙補填手段であるが、この空隙補填手段
の補填裏当て金１２は、その形状を銅裏当て金２、２の
端部の縁部のテーパ部２ａ、２ａにより形成されるハの
字状の隙間に係合する台形状に形成されている。

【００２５】この台形状の補填裏当て金１２は、詳しく
は図１３に示すように、下部に位置するブラケット１２
ａにボルト１２ｃ、１２ｄによって螺着固定され、さら
にその底部にはスライドプレート１５が配置されてい
る。このスライドプレート１５は、填裏当て金１２を鋼
管２０の管長方向に摺動させる空隙補填手段の第２のア
クチュエータ１３の往復動によって補填裏当て金１２を
ハの字状の隙間に円滑に挿入させる機能を有するもので
ある。そして、このスライドプレート１５は下部に位置
するブラケット１３ａにボルト１５ａをもって螺着固定
され、このブラケット１３ａの底部には鋼管２０の管壁
方向への摺動を自在とする空隙補填手段の第１のアクチ
ュエータ１４が配置されていて、この第１のアクチュエ
ータ１４の上昇によりハの字状の隙間に挿入した補填裏
当て金１２を鋼管内壁に押圧する。

【００２６】補填裏当て金１２による銅裏当て金２と隣
接の銅裏当て金２によって生じるハの字状の隙間を補填
する空隙補填手段の作用について以下に説明する。ま
ず、補填裏当て金１２を鋼管２０、２０の管長方向に摺
動する第２のアクチュエータ１３と、この補填裏当て金
１２を鋼管２０、２０の内壁面まで昇降させる第１のア
クチュエータ１４を摺動作動させ、銅裏当て金２と隣接
の銅裏当て金２によって生じるハの字状の隙間を補填裏
当て金１２が鋼管２０、２０の内壁へ押圧する。この押
圧と同時にスライドプレート１５に載置される補填裏当
て金１２は、第１のアクチュエータ１３によって鋼管２
０の管長方向に摺動し、補填裏当て金１２の台形状先端
部を前記ハの字状の隙間に嵌合させられる。このような
一連の作動が同時に行われることにより、銅裏当て金２
によって生じたハの字状の隙間の補填が行われ、連続し
た裏波ビートの形成が可能となる。

【００２７】図１１乃至図１３は空隙補填手段の第２の
実施の形態を示すものであるが、この空隙補填手段は、
前述の実施の形態例の空隙補填手段でハの字状の隙間を
補填した場合、台形状の補填裏当て金１２の当接面１２
ｂが、銅裏当て金２のテーパ部２ａにより形成されるハ
の字状の隙間の形状によっては時として密接状態となら
ない場合もある。

【００２８】このような場合の対応としては図１１乃至
図１３に示す実施の形態例があり、図１１は空隙補填手
段の第２の実施の形態の側面図を示し、この図の（ａ）
は空隙補填手段の作動前を（ｂ）は作動後の状態を示す
説明図を示し、図１２は図１１の平面図を示し、この図
の（ａ）は作動前を、（ｂ）は作動後の状態をそれぞれ
示し、図１３は図１１の主要部の一部破断側面図を示す
ものである。

【００２９】図において、補填裏当て金１２を鋼管２０
の内壁面へ摺動させる第１のアクチュエータ１４はイン
ターナルクランプ装置１の本体にボルト１７によって螺
着固定されており、この第１のアクチュエータ１４の頭
部にはブラケット１３ａが図１２の（ｂ）に示すＺ方向
の回動を自在としてボルト１８による首振り機構が装備
されている。一方、この首振り機構は銅裏当て金２のテ
ーパ部２ａによって形成されるハの字状の隙間の角度内
での回動範囲内に規制を行う回動規制機構によってその
回動は規制されているが、この回動規制機構はインター
ナルクランプ装置１の本体にボルト１９により螺着固定
される案内棒ブラケット２２と、この案内棒ブラケット
２２上に立設する案内棒２３と、前記ブラケット１３ａ
の縁部に形成された長穴の案内穴１３ｂとからにより構
成されている。

【００３０】このような構成とする空隙補填手段の第２
の実施の形態の作用を説明すると、前述の空隙補填手段
の実施の形態例と同様に、まづ開先加工された鋼管２
０、２０相互の内壁にプランジャ４が伸長して、このプ
ランジャ４の頭部に係着された当て金ホルダ３の銅裏当
て金２を当接させる。この様な状態となると隣接する銅
裏当て金２のテーパ部２ａ間には空隙が生ずることとな
るが、この空隙の形状はテーパ部２ａにより台形状と略
同一の形状が形成される。

【００３１】次に、鋼管２０の内壁方向への昇降を行う
第１のアクチュエータ１４（図１１の（ｂ）のＹ方向）
および管長方向への摺動を自在とする第２のアクチュエ
ータ１３（図１１の（ｂ）のＸ方向）が、ほぼ同時に伸
長して補填裏当て金１２の前記空隙への挿入が図られ
る。この時、プランジャ４の伸長に伴って生ずる各空隙
は、拡管矯正される鋼管２０の製造許容誤差等による偏
平形状によって異なった形状の空隙となることがあるた
めに、補填裏当て金１２がこれらの空隙に挿入される際
に、補填裏当て金１２の当接面１２ｂと裏当て部材２の
テーパ部２ａが完全な当接状態とならない場合もある。

【００３２】このような状態となった場合には、首振り
機構のボルト１８により第１のアクチュエータ１４の頭
部に取り付けられた第２のアクチュエータ１３が回動し
て（図１２の（ｂ）のＺ方向）空隙の補填が行われる。
なお、ブラケット１３ａの回動は所定の回動範囲に限ら
れており、ブラケット１３ａの縁部に形成された長穴の
案内穴１３ｂに案内棒ブラケット２２に立設された案内
棒２３の端部が嵌入され回動範囲の規制が行われる。

【００３３】以上の空隙補填手段の実施の形態若しくは
第２の実施の形態により、銅裏当て金２のテーパ部２ａ
間に生じたハの字状の隙間が補填裏当て金１２の補填に
より完了すると、連続して均一高さとする裏波ビード１
０ａを形成し円周溶接が行われ、その後、銅裏当て金２
のプランジャ４ａ、４ｂ、４ｃを下降させるとともに、
補填裏当て金１２の第２のアクチュエータ１３と第１の
アクチュエータ１４は図４の符号１６に示すホームポジ
ションへ若しくは図１１の（ａ）で示す状態に復帰す
る。

【００３４】その際に、鋼管２０の内壁面に押圧状態と
する銅裏当て金２と補填裏当て金１２は、裏波ビード１
０ａとの当接面に溶融した溶接材が繰り返し溶着するう
ちに鋼管２０に固着する場合があり、このような場合に
は裏波ビード１０ａから銅裏当て金２と補填裏当て金１
２がスムースに剥離ができなくなることがある。

【００３５】補填裏当て金１２を裏波ビード１０ａから
剥離する場合には、独立した第１のアクチュエータ１４
と第２のアクチュエータ１３によって下降させるために
裏波ビード１０ａからの剥離は容易であるが、湾曲形状
の銅裏当て金２を下降させる場合には、中央部のプラン
ジャ４ｂの当て金ホルダ３にのみ螺着固定されているた
め、両端部近傍を嵌合状態とするプランジャ４ａ、４ｃ
の銅裏当て金２では剥離が困難な状態となっている。プ
ランジャ４ａ、４ｃの下降を強行させた場合、銅裏当て
金２の端部近傍がプランジャ４ａ、４ｃの下降に伴って
歪みを生じたり、さらには破損に至る場合もあり、銅裏
当て金２の寿命を短くする要因となる。

【００３６】このような銅裏当て金２の端部付近の歪み
による変形と両肩部２ｃが鋼管２０の内壁と接触する際
の磨耗等からの保護を目的として銅裏当て金２の端部近
傍に装備されるのが銅裏当て金２の保護機構であるが、
この保護機構の実施の形態を以下に説明する。図８は銅
裏当て金２の保護機構の第１の実施の形態を説明する断
面図であり、図９は銅裏当て金２が裏波ビード１０ａか
ら剥離した状態を示す断面図であり、図１０の（ａ）は
図８のＤ−Ｄ線における保護部材５により挟持された銅
裏当て金２の断面図である。

【００３７】これらの図において、銅裏当て金２の両端
部付近の両側面にはステンレス鋼からなる保護部材５が
凹状溝３ｚを形成した銅裏当て金２の肩部２ｃと同一深
さの当て金により銅裏当て金２を挟持して皿ボルト５ａ
により螺着されるとともに、この保護部材５にはガイド
ピン６が鋼管２０の管長方向に突設されている。そして
このガイドピン６の外周にはこのガイドピン６の保護を
図るためのガイドピンカラー７が外嵌されており、さら
に、当て金ホルダ３の両側面には貫通孔であって長孔の
ガイド溝８が形成されていて、このガイド溝８では保護
部材５に突設される前記ガイドピン６がその摺動を自在
に遊嵌する形態となっている。

【００３８】ここで、保護部材５を装着した銅裏当て金
２の作用を説明すると、溶接を完了した銅裏当て金２が
裏波ビード１０ａより剥離する際には、プランジャ４ｂ
の当て金ホルダ３においては銅裏当て金２の円弧状の中
央部が螺着固定されているために剥離が容易である。し
かし、銅裏当て金２の両端部は、前記ガイド溝８の内側
でプランジャ４ａ、４ｃの下降にともなってガイド溝８
の凹部の上止点にガイドピン６が当接状態に規制される
ためにプランジャ４ａ、４ｃと連動することとなり、こ
の強力なプランジャ４ａ、４ｃの下降力により裏波ビー
ド１０ａから容易に剥離させることができる。

【００３９】なお、プランジャ４が鋼管２０、２０を内
部拡管するとき、そのプランジャ４や当て金ホルダ３、
さらには銅裏当て金２の組み立てガタや鋼管２０、２０
を内部拡管するときの大きな力による弾性歪等により銅
裏当て金２の両端部付近が、鋼管２０の内壁面と接触し
やすく、その結果銅裏当て金２の幅の狭い肩部２ｃがこ
れらの部材と摩擦を生ずる。そこで銅裏当て金２の両端
部付近の両側面にはこの銅裏当て金２より硬度を有す
る、例えばステンレス鋼等による保護部材５が銅裏当て
金２を挟持した状態にボルトにより螺着され、その頭部
外縁５ｂが銅裏当て金２の肩部２ｃと同一の高さとなる
よう形成する。このように形成することによって、銅裏
当て金２の両端部付近では保護部材５の頭部外縁５ｂが
鋼管２０の内壁面に当接することになり、銅裏当て金２
の肩部２ｃの磨耗防止を図ることができる。

【００４０】しかも良好な裏波ビード１０ａを形成する
円周溶接を行うにあたり、銅裏当て金２の外周面に凹状
に溝部を形成し、その両肩部２ｃと溝部の寸法管理を行
うことが重要課題であって、繰り返しの溶接作業により
溶接材が溶着し、その肩部２ｃの高さが変形すると溶接
欠陥が生ずる要因となるが、本願発明ではそれを最小限
にくい止めることができる。

【００４１】次に、銅裏当て金２の保護機構の第２の実
施の形態を以下に説明する。図１４は保護機構の第２の
実施の形態例を説明する主要部の断面図であり、図１５
は銅裏当て金２が裏波ビード１０ａから剥離した状態を
示す断面図であり、図１６は銅裏当て金２の保護機構の
第２の実施の形態を示す部分斜視図であり、図１０の
（ｂ）は図１４のＥ−Ｅ線における保護部材５により挟
持された銅裏当て金２の断面図である。

【００４２】これらの図において、銅裏当て金２の保護
機構の第２の実施の形態は、銅裏当て金２の両端部近傍
の底面に長軸のボルト３０が突起して螺着固定されてお
り、当て金ホルダ３の凹状溝３ｚの底部には、この突起
した長軸のボルト３０が貫通してその摺動を自在とする
長穴３ａが形成されている。銅裏当て金２の当て金ホル
ダ３の凹状溝３ｚでの摺動調整は、この長穴３ａに貫通
するボルト３０の伸縮調整を行うことにより調整され、
保護機構の第１の実施の形態と同一の作用が図られる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明を行った本発明である、空隙補
填手段を備えたインターナルクランプ装置によれば次の
効果を奏する。

【００４４】１）開先加工した鋼管相互の円周溶接を行
う場合に、インターナルクランプ装置の湾曲形状の裏当
て部材が、製造許容誤差のある鋼管相互を円周溶接する
場合であっても鋼管相互の内径の矯正が図られて固定を
行うことが可能となり、円周溶接後の鋼管内壁に生ずる
裏波ビードを均一した高さとすることを可能とする。 ２）また、インターナルクランプ装置の補填裏当て部材
が、裏当て部材によって形成された隙間の補填を行うた
めに、溶接後の裏波ビードを連続して形成することを可
能とする。 ３）さらに、裏当て部材と補填裏当て部材によって裏波
ビードの高さ調整の作業が不要となるために、鋼管の溶
接部近傍への溶接応力の集中が生じ難いものとなる。 ４）なお、空隙補填手段の第２のアクチュエータを回動
自在に第１のアクチュエータの頭部に軸支する首振り機
構と、この首振り機構により回動を自在とする第２のア
クチュエータの回動の規制を図る回動規制機構とを組み
込むことによって、案内棒ブラケットに立設する案内棒
がブラケットの案内穴に嵌遊自在に挿入されるために、
裏当て部材と補填裏当て部材の当接状況がさらに密な状
態となり、裏波ビードの高さ調整が不要となるととも
に、鋼管の溶接部近傍への溶接応力の集中が生じ難いも
のとなる。 ５）また、裏当て部材の端部付近に挟持した保護部材等
による保護機構によって、鋼管内壁と裏当て部材の端部
が直接当接状態とならないために、裏当て部材を保護し
て変形の防止を図るという効果を奏する。 ６）保護部材等からなる保護機構の当て金ホルダへの取
付は、この銅裏当て金の両端部近傍の底面に長軸のボル
トを突起して螺着固定し、当て金ホルダの凹状溝の底部
に形成された長穴に貫通することにより、その摺動が自
在となるとともに、裏波ビートによる固着から銅裏当て
金のスムーズな剥離が可能となる。 ７）また、保護部材等からなる保護機構の当て金ホルダ
への取付は、銅裏当て金の両端部近傍の両側部がガイド
ピンカラーを外嵌するガイドピンを突設する保護部材に
より挟持することで、このガイドピンのガイド溝を形成
する当て金ホルダによって当該裏当て部材の両端部の摺
動を規制するために、前述の保護機構と同様、裏波ビー
トによる固着から銅裏当て金のスムーズな剥離が可能と
なる。という効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空隙補填手段を備えたインターナ
ルクランプ装置の実施の形態を示す側面図である。

【図２】鋼管内における図１に示すインターナルクラン
プ装置の正面図である。

【図３】図１のＡ部の主要部を拡大した説明図である。

【図４】図３の銅裏当て金により鋼管の内周形状を矯正
した後に溶接が行われる状態の作動説明図である。

【図５】図４の台形状の補填裏当て金の作動説明図であ
る。

【図６】図２のＢ部の拡大図である。

【図７】図６のＣ部付近の銅裏当て金を説明する斜視図
である。

【図８】銅裏当て金の保護機構の第１の実施の形態を説
明する断面図である。

【図９】銅裏当て金が裏波ビードから剥離した状態を示
す断面図である。

【図１０】銅裏当て金の断面図であり、（ａ）は図８の
Ｄ−Ｄ線における矢視断面図であり、（ｂ）は図１４の
Ｅ−Ｅ線における銅裏当て金の矢視断面図である。

【図１１】空隙補填手段の第２の実施の形態を示す側面
図であり、（ａ）は空隙補填手段の作動前を、（ｂ）は
作動後の状態を示す作動説明図である。

【図１２】図１１の平面図であり、（ａ）は作動前を
（ｂ）は作動後の状態を示す作動説明図である。

【図１３】図１１の主要部の一部破断側面図である。

【図１４】保護機構の第２の実施の形態を説明する主要
部の断面図である。

【図１５】銅裏当て金２が裏波ビード１０ａから剥離し
た状態を示す断面図である。

【図１６】銅裏当て金２の保護機構の第２の実施の形態
を示す部分斜視図である。

【図１７】従来のインターナルクランプ装置の側面図で
ある。

【図１８】従来のインターナルクランプの楔形状裏当て
部材の動作説明図である。

【符号の説明】

１ インターナルクランプ装置 ２ 銅裏当て金 ２ａ テーパ部 ２ｂ 取付けボルト ２ｃ 肩部 ３ 当て金ホルダ ３ａ 長穴 ３ｂ 穿設孔 ３ｃ ボルト ３ｙ 取付けボルト ３ｚ 凹状溝 ４ プランジャ ５ 保護部材 ５ａ 皿ボルト ５ｂ 頭部外縁 ６ ガイドピン ７ ガイドピンカラー ８ ガイド溝 ９ クランプ部 １０ 溶接箇所 １０ａ 裏波ビード １２ 補填裏当て金 １２ａ ブラケット １２ｂ 当接面 １２ｃ ボルト １２ｄ ボルト １３ 第２のアクチュエータ １３ａ ブラケット １３ｂ 案内穴 １４ 第１のアクチュエータ １４ａ ブラケット １５ スライドプレート １６ ホームポジション １７ ボルト（本体固定用） １８ ボルト（首振り機構用） １９ ボルト ２０ 鋼管 ２１ クランク機構 ２２ 案内棒ブラケット ２３ 案内棒 ３０ ボルト ５０ 円周溶接機 ５２ 楔型状裏当部材 ５２ａ 環状分断体 ５２ｂ 環状分断体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉 置 博 之 神奈川県横浜市鶴見区下野谷１丁目20番 １号、日本鋼管工事下野谷寮Ａ309号 (72)発明者 斎 藤 一 幸 埼玉県川越市芳野台２丁目８番65号 デ ンヨー株式会社埼玉事業所内 (56)参考文献 特開 昭55−92297（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 37/00,37/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端部を開先加工した鋼管相互を管内部よ
   り固定を図り円周溶接を行うインターナルクランプ装置
   において、 複数の湾曲形状の裏当て部材をインターナルクランプ装
   置の円周上のプランジャの頭部に往復動を自在に配置し
   て、当該鋼管の内径の矯正を行う拡開手段と、 前記拡開手段の裏当て部材が鋼管内壁に当接した際に、
   隣接する裏当て部材との端部間に形成される空隙を、補
   填裏当て部材の挿入により前記裏当て部材を連続するも
   のとする空隙補填手段とから構成され、 前記裏当て部材は、 その外周形状を鋼管の内周形状を等分割する湾曲形状で
   あって、その両端部に所定の角度を形設し、その中央部
   近傍を前記一のプランジャの当て金ホルダに螺着固定す
   るとともに、この当て金ホルダを螺着固定したプランジ
   ャの左右に位置するプランジャの頭部の凹形状に形設さ
   れる当て金ホルダの凹状溝で摺動自在に遊嵌することを
   特徴とする、 空 隙補填手段を備えたインターナルクランプ装置。
2. 【請求項２】 端部を開先加工した鋼管相互を管内部よ
   り固定を図り円周溶接を行うインターナルクランプ装置
   において、 複数の湾曲形状の裏当て部材をインターナルクランプ装
   置の円周上のプランジャの頭部に往復動を自在に配置し
   て、当該鋼管の内径の矯正を行う拡開手段と、 前記拡開手段の裏当て部材が鋼管内壁に当接した際に、
   隣接する裏当て部材との端部間に形成される空隙を、補
   填裏当て部材の挿入により前記裏当て部材を連続するも
   のとする空隙補填手段とから構成され、 前記空隙補填手段は、 鋼管の内壁面に前記裏当て部材が当接する際に、この裏
   当て部材に隣接する裏当て部材との間により形成するハ
   の字状の空隙を、補填裏当て部材の補填裏当て金を壁面
   方向への摺動を自在とする第１のアクチュエータと、 鋼管の管長方向への摺動を自在とする第２のアクチュエ
   ータとの同時作動によって挿入補填することを特徴とす
   る、 空 隙補填手段を備えたインターナルクランプ装置。
3. 【請求項３】 端部を開先加工した鋼管相互を管内部よ
   り固定を図り円周溶接を行うインターナルクランプ装置
   において、 複数の湾曲形状の裏当て部材をインターナルクランプ装
   置の円周上のプランジャの頭部に往復動を自在に配置し
   て、当該鋼管の内径の矯正を行う拡開手段と、 前記拡開手段の裏当て部材が鋼管内壁に当接した際に、
   隣接する裏当て部材との端部間に形成される空隙を、補
   填裏当て部材の挿入により前記裏当て部材を連続するも
   のとする空隙補填手段とから構成され、 前記空隙補填手段の第２のアクチュエータを回動自在に
   第１のアクチュエータの頭部に軸支する首振り機構と、 この首振り機構により回動を自在とする第２のアクチュ
   エータの回動の規制を図る回動規制機構とは、 インターナルクランプ装置本体に螺着固定されるととも
   に、案内棒を立設する案内棒ブラケットと、前記第１の
   アクチュエータに係装してその縁部に長穴状の案内穴を
   形成するブラケットとからなり、 前記案内棒が、前記ブラケットの案内穴に嵌遊自在に挿
   入されるとともに、この案内穴の両縁部でその嵌遊が規
   制されることにより前記首振り機構の回動の規制が図ら
   れることを特徴とする、 空 隙補填手段を備えたインターナルクランプ装置。
4. 【請求項４】 端部を開先加工した鋼管相互を管内部よ
   り固定を図り円周溶接を行うインターナルクランプ装置
   において、 複数の湾曲形状の裏当て部材をインターナルクランプ装
   置の円周上のプランジャの頭部に往復動を自在に配置し
   て、当該鋼管の内径の矯正を行う拡開手段と、 前記拡開手段の裏当て部材が鋼管内壁に当接した際に、
   隣接する裏当て部材との端部間に形成される空隙を、補
   填裏当て部材の挿入により前記裏当て部材を連続するも
   のとする空隙補填手段とから構成され、 前記裏当て部材は、 その両端部近傍の両側部を板材であってガイドピンカラ
   ーを外嵌するガイドピンを突設する保護部材により挟持
   するとともに、この保護部材のガイドピンの貫通孔であ
   って長孔状のガイド溝を形成する当て金ホルダにより当
   該裏当て部材の両端部の摺動を規制する裏当て部材の保
   護機構を有することを特徴とする、 空 隙補填手段を備えたインターナルクランプ装置。
5. 【請求項５】 端部を開先加工した鋼管相互を管内部よ
   り固定を図り円周溶接を行うインターナルクランプ装置
   において、 複数の湾曲形状の裏当て部材をインターナルクランプ装
   置の円周上のプランジャの頭部に往復動を自在に配置し
   て、当該鋼管の内径の矯正を行う拡開手段と、 前記拡開手段の裏当て部材が鋼管内壁に当接した際に、
   隣接する裏当て部材との端部間に形成される空隙を、補
   填裏当て部材の挿入により前記裏当て部材を連続するも
   のとする空隙補填手段とから構成され、 前記裏当て部材は、 その両端部近傍の底面に長軸のボルトを突起して螺着固
   定し、この突起した長軸のボルトが前記当て金ホルダの
   凹形状の凹状溝に形成された長穴に貫通することによ
   り、当該当て金ホルダの凹状溝での摺動の規制を図る裏
   当て部材の保護機構を有することを特徴とする、 空 隙補填手段を備えたインターナルクランプ装置。