JP3634514B2 - Internal clamping device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、端部を開先処理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に先駆けて、鋼管内径の製造許容による寸法公差や偏平形状の拡管矯正を図り、良好な円周溶接を行うためのインターナルクランプ装置に関するものである。
【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った後に、鋼管外周部側より自動溶接機にて円周溶接が行われている。
鋼管の内径は鋼管製造の際に許容される製造許容誤差による寸法公差または偏平形状となったものもあり、これらを円周溶接に先駆けて矯正する必要がある。
【0003】
図5で示す本願出願人による特願平7−296607号公報で開示されたインターナルクランプ装置40は、メインシリンダ30の往動によってこのメインシリンダ30の端部に連結されるリンク機構31の一端部に作用して、このリンク機構31の他端部に連結されるプランジャ35を伸長させることにより、プランジャ35を鋼管20、20外周方向に拡管し、鋼管20、20相互の内径の矯正を行うものである。
【0004】
この時、鋼管20、20の内周面に作用する拡管力(F)は、メインシリンダ30が往動時に発する往動力(Q)と、この往動力(Q)の倍力機構である前記リンク機構31とプランジャ35によって形成されるリンク角(θ)の各要素により、次に示す関係式に基づいて作用する。
【0005】
F=Q/tan θ(拡管力と往動力とリンク角の関係式)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図6は図5のメインシリンダ30、リンク機構31およびプランジャ35による前記拡管力(F)と往動力(Q)とリンク角(θ)との関係説明図であるが、このような関係において、前記リンク角(θ)はメインシリンダ30が前進した場合にプランジャ35はこのメインシリンダ30の円周方向に伸長し、この時のリンク角(θ1)はメインシリンダ30の前進前と比較して小さな角度となる。
従って、前記の関係式にリンク角(θ1)を当てはめた場合、メインシリンダ30の前進前と前進後の往動力(Q)を一定とした時には、プランジャ35の拡管力(F)は変化し、前進前と比較した場合には大きな値となる。
【0007】
しかも鋼管相互の内径を矯正する際には、鋼管の厚みが増せば増すほど大きな拡管力(F)を必要とするために、従って、極めて僅かなリンク角(θ)の角度変化によって拡管力(F)が大きく変化するために、的確な拡管矯正が行えないという不具合が生ずる。
なお、前述の従来のインターナルクランプ装置においては、リンク角(θ)を3度から5度程度の設定値としており、極めて僅かなリンク角(θ)の角度変化によっても拡管力(F)は大きく変化する。
【0008】
このような不具合を解消するため本発明はなされたものであり、頭部に湾曲形状の裏当て部材を装着した当て金ホルダを螺着固定したプランジャの底部形状をテーパ状の傾斜面とするとともに、この傾斜面に係合する楔部位を備えた楔ロッド部材である楔ロッドシリンダにより、常にプランジャと楔ロッドシリンダとのなすリンク角は角度変化することなく一定となり、従って、楔ロッドシリンダによる往動力をリンク機構による倍力を変化させることなくプランジャへの拡管力とすることができるために、鋼管の製造許容誤差による寸法公差や偏平形状の拡管矯正が的確に行え、さらに、楔ロッドシリンダの進退方向の軸芯にキー溝を具備するガイド穴を形成し、ガイドシャフトキーを固着したガイドシャフトがこのガイド穴に嵌通されるために、楔ロッドシリンダの直進性と回転規制を可能とする、インターナルクランプ装置の提供を課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決するための手段の第一の特徴として、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に先駆けて、前記鋼管相互の内径の拡管矯正を、プランジャケーシング部材内で放射状にその伸縮を自在に配置されたプランジャの頭部に装着した湾曲形状の裏当て部材により行うインターナルクランプ装置において、外周面に複数の楔部位を形成するとともに、その進退方向の軸芯にキー溝を具備する進退ガイド穴を形成した楔ロッドシリンダと、前記進退ガイド穴に対向する位置で前記進退ガイド穴に挿入される前記インターナルクランプ装置に固定されたガイドシャフトキーを設けたガイドシャフトとを備え、前記楔ロッドシリンダの各々の楔部位に当接し、この楔ロッドシリンダの進退により、前記プランジャが放射状に伸縮を自在とするとともに、前記キー溝と前記ガイドシャフトキーとにより前記楔ロッドシリンダの進退時における直進性と回転規制が図られる構成とすることである。
【0010】
第二の特徴としては、前記プランジャは、その頭部に湾曲形状の裏当て部材を装着するための当て金ホルダを螺着固定するとともに、このプランジャの軸芯に直交して挿着されたプランジャピンと、このプランジャピンとプランジャケーシング部材との間に生ずる隙間に係着されたリターンスプリングとからなり、
前記リターンスプリングが、前記楔ロッドシリンダの前進に伴い伸長したプランジャに、楔ロッドシリンダの後退の際の付勢力を付与する構成とすることである。
【0012】
【発明の実施の形態】
この発明のインターナルクランプ装置の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明を行うが、従来のインターナルクランプ装置で説明のために付した符号と本発明の実施の形態で用いた符号のうち同一の内容のものについては同一の符号をもって示し、その内容の説明は省略する。
【0013】
図1は本発明に係るインターナルクランプ装置の実施の形態を示す一部破断側面図であり、図2は図1のA部を拡大した説明図であり、この図の(a)はインターナルクランプ装置の作動前を示す作動説明図であり、(b)はインターナルクランプ装置の作動により鋼管相互が拡管矯正された状況を示す作動説明図である。
また、図3は本発明に係るインターナルクランプ装置の拡管力と往動力とリンク角の関係を説明する説明図であり、図4は図3のB−Bよりの矢視図である。
【0014】
図1乃至図2において、符号1はインターナルクランプ装置を示すものであり、このインターナルクランプ装置1の楔ロッド部材は、楔ロッドシリンダ2と、プランジャ4と、リターンスプリング5から構成されている。
本実施の形態では楔ロッドシリンダ2は、図4に示すようにその外周部位に9面の傾斜面2aを形成し、各傾斜面2aにはプランジャ4の底部との当接面の潤滑化と保護強化のためにスライドメタル3が六角ボルト3aによって螺着固定されている。
なお、前記傾斜面2aのスライドメタル3については楔ロッドシリンダ2やプランジャ4の材質強度等の状況に応じて装着されればよい。
【0015】
前記プランジャ4はインターナルクランプ装置1に設けられたプランジャケーシング部材10内で、放射状にその伸縮を自在に配置されている。
このプランジャ4の底部は前記楔ロッドシリンダ2の各傾斜面に当接する形状に成形されているために、図2の(b)に示すように、楔ロッドシリンダ2の前進に伴ってプランジャ4は放射状に伸長する。
【0016】
また、このプランジャ4の所定位置にはこのプランジャ4の軸芯に直交してプランジャピン4aが装着されており、このプランジャピン4aとプランジャ4のケーシング部材10との間に生ずる隙間には弾性部材のリターンスプリング5が係着されている。
このリターンスプリング5は、楔ロッドシリンダ2の前進により伸長したプランジャ4に楔ロッドシリンダ2の後退の際の付勢力の付与をする。
さらに、プランジャ4の外周部とプランジャケーシング部材10の当接箇所にはブッシュ7a、7bが装着されており、プランジャ4のプランジャケーシング部材10での円滑な伸縮を可能としている。
なお、このブッシュ7a、7bについてはプランジャ4やプランジャケーシング部材10の材質強度等の状況に応じて装着されればよい。
【0017】
また、符号6はガイドシャフトキー6aを具備したガイドシャフトを示し、このガイドシャフト6は、インターナルクランプ装置1の前端部に螺着固定され、前記楔ロッドシリンダ2の進退方向の軸芯に形成された進退ガイド穴12に挿入されて、楔ロッドシリンダ2の進退時における直進性とこの楔ロッドシリンダ2の捩れ防止を目的として配置されている。
【0018】
なお、楔ロッドシリンダ2の駆動源を本実施の形態においては油圧ポンプとしたが、対象とする鋼管の肉厚が薄い物等の状況によっては、空動式の駆動源としてもよく、また、楔ロッドシリンダ2の外周部位に形成した傾斜面2aを9面体としたが状況に応じたその他の多面体としてもよい。
【0019】
このような構成による本発明のインターナルクランプ装置の作動を説明すると、先ず、端部を開先加工した鋼管20の円周溶接を行う予定箇所の内側部にインターナルクランプ装置1を、溶接箇所の下部に当て金ホルダ26に装着された裏当て部材25の中央まで前進させる。
そしてクランプ部15のシリンダを伸長させてインターナルクランプ装置1を鋼管20の内側に固定する。
その後、油圧ポンプ16の駆動による油圧シリンダ9が楔ロッドシリンダ2を前進させる。
この楔ロッドシリンダ2の傾斜面2aに螺着されたスライドメタル3に当接したプランジャ4が楔ロッドシリンダ2の前進に伴って伸長する。
この時の楔ロッドシリンダ2とプランジャ4によって形成されるリンク角(θ)は、図6で示したリンク機構31とプランジャ35によって形成されるリンク角(θ)と同一のものであって、一定の角度を保持して裏当て部材25を鋼管20、20の内周面に押圧することとなり、所定の内周とするまで楔ロッドシリンダ2に負荷が加えられて拡管が行われ、所定の内周となった後には鋼管20、20の円周溶接が行われる。
【0020】
円周溶接が完了すると、楔ロッドシリンダ2を後退させてプランジャ4を縮退させるが、この時円周溶接によって鋼管20、20の内周部に生じた裏波ビート(図示せず)が前記裏当て部材25の表面に溶着して、プランジャの縮退を妨げる場合もあり、このような場合には、ケーシング部材10とプランジャ4のプランジャピン4aとの隙間に係着されたリターンスプリング5が伸長してプランジャ4の縮退を円滑なものとする。
【0021】
【発明の効果】
以上説明を行った本発明のインターナルクランプ装置によれば以下のような効果を奏する。
【0022】
頭部に湾曲形状の裏当て部材を装着した当て金ホルダを螺着固定したプランジャの底部形状をテーパ状の傾斜面とするとともに、この傾斜面に係合する楔部位を備えた楔ロッド部材の進退を自在とするために、常にプランジャと楔ロッドシリンダとのなすリンク角は角度変化することなく一定となり、従って、楔ロッドシリンダによる往動力をリンク機構によって損失することなくプランジャへの拡管力とすることができるために、鋼管の製作許容誤差による寸法公差や外的な負荷による偏平形状となった鋼管の寸法差の拡管矯正が的確に行えるという効果を奏する。
【0023】
また、楔ロッドシリンダの進退方向の軸芯にキー溝を具備するガイド穴を形成し、ガイドシャフトキーを固着したガイドシャフトがこのガイド穴に挿入されるために、楔ロッドシリンダの直進性と回転規制が図られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインターナルクランプ装置の実施の形態を示す一部破断側面図である。
【図2】図1のA部を拡大した説明図であり、この図の(a)はインターナルクランプ装置の作動前を示す作動説明図であり、(b)はインターナルクランプ装置の作動により鋼管相互が拡管矯正された状況を示す作動説明図である。
【図3】本発明に係るインターナルクランプ装置の拡管力と往動力とリンク角の関係を説明する説明図である。
【図4】図3のB−Bよりの矢視図である。
【図5】従来のインターナルクランプ装置の破断側面図である。
【図6】従来のインターナルクランプ装置における拡管力と往動力とリンク角の関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
1 インターナルクランプ装置
2 楔ロッドシリンダ
2a 傾斜面
3 スライドメタル
3a 六角ボルト
4 プランジャ
4a プランジャピン
5 リターンスプリング
6 ガイドシャフト
6a ガイドシャフトキー
7a ブッシュ
7b ブッシュ
9 油圧シリンダ
10 プランジャケーシング部材
12 進退ガイド穴
15 クランプ部
16 油圧ポンプ
20 鋼管
25 裏当て部材
26 当て金ホルダ
30 メインシリンダ
31 リンク機構
35 プランジャ
40 インターナルクランプ装置(従来のもの)
F 拡開力
Q 往動力
θ リンク角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention fixes the steel pipe and the steel pipe whose end portions are grooved from the inside of the pipe, and prior to the circumferential welding from the outer circumference to the steel pipe, aiming at the dimensional tolerance due to the manufacturing allowance of the steel pipe inner diameter and the flattening of the flat shape, The present invention relates to an internal clamp device for performing good circumferential welding.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when welding large-diameter steel pipes used for city gas supply etc., the steel pipes whose ends are grooved are fixed from the inside using an internal clamp device, and then the outer circumference of the steel pipe Circumferential welding is performed by an automatic welder from the part side.
Some of the inner diameters of steel pipes have dimensional tolerances or flat shapes due to manufacturing tolerances that are allowed when manufacturing steel pipes, and these need to be corrected prior to circumferential welding.
[0003]
An internal clamp device 40 disclosed in Japanese Patent Application No. 7-296607 by the applicant of the present application shown in FIG. 5 is one end of a
[0004]
At this time, the pipe expansion force (F) acting on the inner peripheral surfaces of the
[0005]
F = Q / tan θ (relational expression of tube expansion force, forward power and link angle)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 6 is an explanatory diagram of the relationship among the tube expansion force (F), the forward power (Q), and the link angle (θ) by the
Therefore, when the link angle (θ1) is applied to the above relational expression, the pipe expansion force (F) of the
[0007]
Moreover, when the inner diameters of the steel pipes are corrected, a larger pipe expansion force (F) is required as the thickness of the steel pipes increases. Therefore, the pipe expansion force (F) is increased by an extremely slight change in the link angle (θ). Since F) changes greatly, there arises a problem that accurate tube expansion correction cannot be performed.
In the above-described conventional internal clamping device, the link angle (θ) is set to about 3 ° to 5 °, and the tube expansion force (F) can be increased by a very slight change in the link angle (θ). It changes a lot.
[0008]
The present invention has been made in order to eliminate such a problem, and the bottom shape of the plunger, to which a metal holder having a curved backing member mounted on the head is screwed and fixed, is a tapered inclined surface. The wedge rod cylinder, which is a wedge rod member having a wedge portion that engages with the inclined surface, always maintains a constant link angle between the plunger and the wedge rod cylinder without changing the angle. Since the power can be the tube expansion force to the plunger without changing the boost by the link mechanism, the dimensional tolerance due to the manufacturing tolerance of the steel pipe and the flat tube expansion correction can be performed accurately, and the wedge rod cylinder A guide hole having a key groove is formed in the shaft core in the advancing / retreating direction, and the guide shaft to which the guide shaft key is fixed is fitted into the guide hole. In order to allow the rotation restricting the straightness of the wedge rod cylinder, it is an object of the present invention to provide a internal clamping device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a first feature of the means for solving the above-described problems, the present invention is intended to fix the steel pipes whose end portions are grooved from the inside of the pipe and to expand the inner diameter of the steel pipes prior to circumferential welding. In an internal clamp device that performs correction by using a curved backing member that is mounted on the head of a plunger that is freely arranged to expand and contract radially in the plunger casing member, a plurality of wedge portions are formed on the outer peripheral surface. A wedge rod cylinder formed with an advance / retreat guide hole having a keyway in the axis of the advance / retreat direction and fixed to the internal clamp device inserted into the advance / retreat guide hole at a position facing the advance / retreat guide hole and a guide shaft provided with a guide shaft key, in contact with the wedge portion of each of the wedge rod cylinder by reciprocating the wedge rod cylinder, the flop Nja together to freely stretch radially, and to a structure in which straightness and rotation restricted by said guide shaft key and the key groove during reciprocating of the wedge rod cylinder is achieved.
[0010]
As a second feature, the plunger is a plunger that is screwed and fixed to a metal holder for mounting a curved backing member on the head, and is inserted perpendicularly to the axis of the plunger. A pin and a return spring engaged in a gap formed between the plunger pin and the plunger casing member,
The return spring is configured to apply an urging force when the wedge rod cylinder is retracted to the plunger that is extended as the wedge rod cylinder is advanced.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the internal clamp device of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The reference numerals used in the description of the conventional internal clamp device and the reference numerals used in the embodiments of the present invention will be described below. Among them, the same contents are denoted by the same reference numerals, and description of the contents is omitted.
[0013]
FIG. 1 is a partially broken side view showing an embodiment of an internal clamping device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1, and (a) of this figure is an internal view. It is operation | movement explanatory drawing which shows before the action | operation of a clamp apparatus, (b) is an operation | movement explanatory drawing which shows the condition where the steel pipes mutual pipe expansion correction was carried out by the action | operation of an internal clamp apparatus.
FIG. 3 is an explanatory view for explaining the relationship between the tube expansion force, the forward power, and the link angle of the internal clamp device according to the present invention, and FIG. 4 is an arrow view from BB in FIG.
[0014]
1 and 2, reference numeral 1 denotes an internal clamp device. A wedge rod member of the internal clamp device 1 includes a
In the present embodiment, the
The
[0015]
The
Since the bottom portion of the
[0016]
A plunger pin 4a is mounted at a predetermined position of the
The
Further,
The
[0017]
[0018]
Although the drive source of the
[0019]
The operation of the internal clamp device according to the present invention having such a configuration will be described. First, the internal clamp device 1 is placed on the inner side of the place where the circumferential welding of the
And the cylinder of the
Thereafter, the
The
The link angle (θ) formed by the
[0020]
When the circumferential welding is completed, the
[0021]
【The invention's effect】
The internal clamping device of the present invention described above has the following effects.
[0022]
A wedge rod member provided with a wedge portion engaged with the inclined surface is formed as a tapered inclined surface with a bottom shape of a plunger screwed and fixed to a metal holder having a curved backing member mounted on the head. In order to make the advance and retreat freely, the link angle between the plunger and the wedge rod cylinder is always constant without changing the angle. Therefore, the forward force by the wedge rod cylinder is not lost by the link mechanism, and the expansion force to the plunger is reduced. Therefore, it is possible to accurately perform expansion correction of the dimensional tolerance due to the manufacturing tolerance of the steel pipe and the dimensional difference of the steel pipe having a flat shape due to an external load.
[0023]
In addition, a guide hole having a key groove is formed in the axial center of the wedge rod cylinder, and the guide shaft with the guide shaft key fixed is inserted into the guide hole. There is an effect that regulation is achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken side view showing an embodiment of an internal clamp device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a part A in FIG. 1, in which (a) of FIG. 1 is an operation explanatory view showing the operation of the internal clamp device, and (b) is an operation of the internal clamp device. It is operation | movement explanatory drawing which shows the condition where the steel pipe mutual pipe expansion correction was carried out.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a relationship among tube expansion force, forward power, and link angle of the internal clamp device according to the present invention.
4 is a view taken along the line BB in FIG. 3;
FIG. 5 is a cutaway side view of a conventional internal clamp device.
FIG. 6 is an explanatory view for explaining the relationship between tube expansion force, forward power and link angle in a conventional internal clamp device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
F Expanding force Q Forward power θ Link angle
Claims (2)
外周面に複数の楔部位を形成するとともに、その進退方向の軸芯にキー溝を具備する進退ガイド穴を形成した楔ロッドシリンダと、
前記進退ガイド穴に対向する位置で前記進退ガイド穴に挿入される前記インターナルクランプ装置に固定されたガイドシャフトキーを設けたガイドシャフトとを備え、
前記楔ロッドシリンダの各々の楔部位に当接し、この楔ロッドシリンダの進退により、前記プランジャが放射状に伸縮を自在とするとともに、前記キー溝と前記ガイドシャフトキーとにより前記楔ロッドシリンダの進退時における直進性と回転規制が図られることを特徴とする、
インターナルクランプ装置。Prior to circumferential welding, the steel pipes whose ends are grooved are fixed from the inside of the pipe, and the expansion of the inner diameters of the steel pipes is corrected in a radial manner within the plunger casing member. In the internal clamping device that is performed by a curved backing member attached to the head,
A wedge rod cylinder in which a plurality of wedge portions are formed on the outer peripheral surface, and an advance / retreat guide hole having a key groove is formed in the axial center of the advance / retreat direction ;
A guide shaft provided with a guide shaft key fixed to the internal clamp device to be inserted into the advance / retreat guide hole at a position facing the advance / retreat guide hole;
When the wedge rod cylinder abuts on each wedge portion and the wedge rod cylinder advances and retreats, the plunger can expand and contract radially, and when the wedge rod cylinder advances and retreats by the key groove and the guide shaft key. It is characterized by straightness and rotation regulation in
Internal clamping device.
請求項1記載のインターナルクランプ装置。The plunger includes a plunger holder for mounting a curved backing member on its head by screwing, a plunger pin inserted perpendicularly to the axis of the plunger, and the plunger pin and plunger casing. And a return spring engaged with a gap formed between the member and the return spring for applying a biasing force when the wedge rod cylinder is retracted to the plunger extended with the advancement of the wedge rod cylinder. It is characterized by
The internal clamping device according to claim 1.
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