JP4579060B2 - 配管内面の段差調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、大口径の配管工事における溶接用開先の突合せ作業に際し、配管の口径製作誤差に伴う対向する配管内面の段差を最小に設定できる新規な配管内面の段差調整装置に関する。

配管工事において、管と管とを溶接によって連結固定する場合には、予め管同士の連結端面の位置を適合させておかなければならない。溶接される端面部分には開先と称する傾斜が形成されているが、大口径の配管では、製作時の肉厚誤差は比較的小さいものの真円度誤差が大きいため、突合せしたときの開先が正確に円形状にはならない。このため、管同士の内径段差（食い違い）が大き過ぎると、溶接部分のビード（溶融部分）強度が弱くなったり、気密漏れが生じたりする等の問題がある。

配管自体の精度で管内径の段差を所定の許容誤差範囲に収めることが困難な場合には、突合せした状態で治具を用い配管を変形させる特許文献１に示されている装置によって矯正したり、予め端部付近を機械加工したりして突合せ精度を確保する方法が採用されている。

特開平５−１９２７９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、対象配管が例えば、口径が３００〜６００ｍｍ程度、肉厚２０ｍｍ前後の大きさであり、かなり大きな変形矯正力を要するので、装置が大がかりとなり、又、作業性にも難があった。

後者においては、加工代を得るための肉厚が余分に必要となり、突合せ精度を確保するため機械加工による切削が必要になるなど加工工程が多くなり、更にコストアップを招く問題があった。

本発明の目的は、配管に変形を与えずかつ大きな力を必要とせずに、精度よく管同士の開先突合せが行える配管内面の段差調整装置を提供することにある。

本発明は、第一の配管と第二の配管との外周をそれぞれ包むように設置される周方向に複数に分割された配管保持部と、前記第一の配管と前記第二の配管の内径中心に対し点対称で前記第一の配管と前記第二の配管の外周のそれぞれに対して前記内径中心に押圧できる前記配管保持部の各々に設置される押圧手段と、前記第一の配管内面と前記第二の配管とによって形成された開先内に前記内径中心に対し点対称で前記第一の配管内面と前記第二の配管内面との段差を測定する前記配管保持部の各々に設置される段差測定手段と、前記配管保持部を前記第一の配管と前記第二の配管との外周の各々に固定する固定手段とを有し、後述する段差測定手段からなることを特徴とする配管内面の段差調整装置にある。

具体的には、第一の配管と第二の配管の外側をそれぞれ包むよう設置された配管保持部と、この配管保持部の一部に形成された雌ねじ孔に螺合し、前記第一の配管と前記第二の配管の内径中心に対し点対称で複数設けられ、前記第一の配管と前記第二の配管の外径にそれぞれ接して内側に押圧できるギャップ調整ボルトと、前記配管保持部に形成された窓内に複数配置される段差測定手段とを備え、この段差測定手段がその一部をなす調整器ボルトと、それに遊嵌したフックと、前記調整器ボルトに螺合した押さえ盤とを備え、前記第一の配管と前記第二の配管の端面同士を対向させ、その端面間に前記調整器ボルトを挿入し、前記第一の配管と前記第二の配管を前記押さえ盤と前記フックとの間に挟み込み、前記第一の配管内径と前記第二の配管内径との段差が、前記内径中心に対し点対称の位置にある前記段差測定手段同士間で均一となるよう、前記ギャップ調整ボルトの締め込み量を加減する配管内面の段差調整装置にある。

前記段差測定手段は、スリーブの内径に遊嵌しフックと一体化された支軸と、前記スリ−ブに固定された押さえ盤と、前記支軸の上側に形成したフランジ部と前記押さえ盤との間に嵌挿され、前記支軸を押し上げるよう構成された押しばねとからなる第一の調整子と第二の調整子とを備え、前記第一の配管と前記第二の配管とが対向する隙間に前記フックを挿入し、前記押しばねの力に抗して前記支軸を押し込み、これを回転させて前記フックと前記押さえ盤との間に前記第一の配管の肉厚部分を前記第一の調整子で、前記第二配管の肉厚部分を前記第二の調整子でそれぞれ挟み込み、前記第一の配管内径と前記第二の配管内径との段差が、前記内径中心に対し点対称の位置にある前記段差測定手段同士間で均一となるよう、前記ギャップ調整ボルトの締め込み量を加減するものである。

又、前記段差測定手段は、透明樹脂製のフックと、透明樹脂製の調整器ボルトと、フックに埋設され、前記第一の配管内面と前記第二の配管内面とにそれぞれ光照射できる発光素子と、前記照射された反射光を導いて輝度を目視できる透明樹脂製の輝度確認部とを備え、対向した二つの配管内面にそれぞれ前記発光素子により光照射し、それぞれの反射光を前記輝度確認部に導き、前記第一の配管内面からの反射光と前記第二の配管内面からの反射光とがほぼ均一輝度となるように、前記ギャップ調整ボルトの締め込み作業を行うものである。

本発明によれば、配管に変形を与えずかつ大きな力を必要とせずに、精度よく管同士の開先突合せが行える配管内面の段差調整装置を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、具体的な実施例により添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係る段差測定装置付き段差調整装置（以下単に段差調整装置と略す）の外観斜視図及び図２は図１におけるＤ−Ｄ断面の側面図である。段差調整装置１は、第一の配管１０と前記第二の配管１１との外周をそれぞれ包むように設置される周方向に複数に分割された配管保持部２と、第一の配管１０と第二の配管１１の内径中心に対し点対称で第一の配管１０と第二の配管１１の外周のそれぞれに対して内径中心に押圧できる配管保持部２の各々に設置される押圧手段と、第一の配管１０と第二の配管１１とによって形成された開先内に内径中心に対し点対称で第一の配管１０の内面と第二の配管１１の内面との段差を測定する配管保持部２の各々に設置される段差測定手段６と、配管保持部２を第一の配管１０と第二の配管１１との外周の各々に固定する固定手段とを有する。

配管保持部２は、４分割され、３箇所に設置されたヒンジ８とクランプ８'で連結固定されると共に、第一の配管１０、第二の配管１１の外側を包むように第一の配管１０側と第二の配管１１側とに設けられる。それらの各々は、リング状の補強部２ｃと、内側フランジ２ｂと、外側フランジ２ａと、第一の配管１０側と第二の配管１１側とを内側フランジ２ｂと外側フランジ２ａとに対して各々溶接１２によって固定された固定具９とを有する。

押圧手段３は、ねじ部を有するギャップ調整ボルト３ａとレバー３ｂとで構成される。ギャップ調整ボルト３ａは、第一の配管１０、第二の配管１１の外周上に９０度毎に４箇所に内径中心に対し点対称に設け、配管保持部２の内側フランジ２ｂに形成した雌ねじ孔に螺合し、その内側先端は第一の配管１０、第二の配管１１の外径方向から内側に押圧するよう接している。

固定手段は、チェーンベルト７とベルト締め付け装置４とを有し、チェーンベルト７を４分割された配管保持部２の内側フランジ２ｂの外周に巻きつけ、ベルト締め付け装置４のレバーを回転させることにより配管保持部２を第一の配管１０、第二の配管１１の外周に強固に固定するものである。即ち、後述の開先突合せ作業が終了したとき、第一の配管１０、第二の配管１１の外側をチェーンベルト７で締め付け固定する。段差測定手段の支持部５の詳細は図３、図４で説明する。

図３は図２のＥ方向から見た段差調整装置の要部の平面図及び図４は図３のＦ−Ｆ断面の断面図である。図３に示すように、配管保持部２の一部には外側フランジ２ａと内側フランジ２ｂ、補強部２ｃを設けており、一方の内側フランジ２ｂとの間に窓２ｄと開先確認溝２ｅとが形成される。内側フランジ２ｂと外側フランジ２ａは、第一の配管１０、第二の配管１１の外側を保持している。

窓２ｄ内には段差測定手段６を配置し、段差測定手段の支持部５の溝５ａに調整器ボルト６ａの上側を挿入して第一の配管１０、第二の配管１１の端面同士を対向させ、その端面間の開先内に調整器ボルト６ａを挿入している。中央部に孔を有したフック６ｂは、調整器ボルト６ａの周囲を回動できるよう遊嵌し、押しばね６ｃが調整器ボルト６ａの首下に嵌挿されている。

フック６ｂは台形平板状でその幅は、調整器ボルト６ａの外径より僅かに大きい寸法に設定してあり、押しばね６ｃに抗して第一の配管１０、第二の配管１１の対向隙間に挿入して９０度回転させると、図４に示すように配管内径部に接する。

押さえ盤６ｄは、調整器ボルト６ａに螺合した押さえ盤調整部６ｅを回動させ、配管１０、１１をフック６ｂとの間に挟み込む。図４の状態では、押さえ盤調整部６ｅを回動させるのは手動のため、段差Ａを押さえ盤６ｄで矯正するほどの力は生じず、第一の配管１０と第二の配管１１との間に段差Ａが生じている。なお肉厚Ｔの寸法誤差は、配管外径に対して僅かであるため、第一の配管１０と第二の配管１１とでは同一肉厚として表している。

ギャップ調整ボルト３のレバー３ｂを右回転させると、ねじ部３ａは内側に進み、配管１０、１１を内側に移動させようとする力が作用し、左回転させると、ねじ部３ａは外側に戻る。ギャップ調整ボルト３は９０度間隔で４箇所設けているため、１８０度で対向しているもの同士で第一の配管１０、第二の配管１１を内側、外側に移動調整できることになる。

寸法目盛を付したゲージ棒６ｇは、押さえ盤６ｄに設けた孔６ｈに遊嵌しており、下端面が第一の配管１０、第二の配管１１の外径面に接しているため、前記した移動調整の際に、移動量を測定できる。段差測定手段６は９０度毎に４個所設置しているが、それぞれの移動量を測定することにより、ギャップ調整ボルト３の締め込み、又は、緩め作業が容易となる。

第一の配管１０と第二の配管１１との開先対向を調整する方法は、１８０度対向している同士の段差Ａがほぼ同一となるように、ギャップ調整ボルト３の締め込み、又は緩め作業を繰り返すことにより行う。この方法は配管に変形を与える矯正ではなく、対向する配管同士の内径段差が均一となるよう位置を移動させるものであり、大きな力を要しないで開先突合せができる利点を有する。

本実施例では、段差測定手段６とギャップ調整ボルト３を９０度毎に４箇所設けたが、これに限定するものではなく、例えば６箇所でもよい。配管の内径中心に対し、点対称で複数設けるのが良い。

開先突合せが終了すると溶接作業に移るが、その前に正しく配管同士の開先が対向しているか、開先確認溝２ｅに測定ゲージを挿入、あるいは目視で確認する。仮付け、初層溶接作業は、段差調整装置１が配管に装着したままで実施する。通常、大口径の配管同士を突合せ溶接する際には、開先端面が接した状態で行うと、初層溶接の溶込み不良を起こしやすいので、適当な隙間を設けて初層溶接ビードを形成し、初層溶接完了後、段差調整装置１を取外し、残層溶接を数回重ねて溶接作業が完了する。従って、仮付け、初層溶接時に装着されたままの段差調整装置１が、この隙間保持も兼ねることができる利点がある。

本実施例によれば、配管に変形を与えずかつ大きな力を必要とせずに、精度よく管同士の開先突合せが行え、配管同士の径方向の対向段差を均一にできる。特に、口径が３００〜６００ｍｍ程度、肉厚２０ｍｍ前後の大口径の配管工事における溶接用開先の突合せ作業において、配管の口径製作誤差に伴う対向段差を最小に設定することができる。

図５は本発明に係る段差測定手段の平面図、図６は図５のＧ−Ｇ断面の側面図、図７は図５のＨ−Ｈ断面の側面図である。段差測定手段２０は、実施例１における段差測定手段６に相当し、押さえ盤２０ｄ、支軸２１、スリーブ２２、押しばね２３、フック２４（２４'）からなる調整子２５（２５'）を２組設けている。支軸２１はフック２４と一体化され、スリーブ２２の内径に遊嵌している。押しばね２３は、支軸２１の上側に形成したフランジ部２０ｈの下端と押さえ盤２０ｄの上面との間に嵌挿され、支軸２１を押し上げるよう構成されている。

第一の配管１０と第二の配管１１との間にフック２４を挿入し、押しばね２３の力に抗して支軸２１を押し込み、その上端部を掴んで９０度回転させると、第一の配管１０と第二の配管１１の内径にフック２４の上側が接する。すなわちフック２４と押さえ盤２０ｄとの間に、第一の配管１０と第二の配管１１の肉厚部分を挟み込むものである。調整子２５が２組あるため、一方のフック２４が第二の配管１１の内径に接すると、配管同士の開先対向位置に誤差がある場合には、第一の配管１０の外径部と押さえ盤２０ｄの下面との間に隙間ｇが生じる。

ゲージ棒２０ｇ（２０ｇ'）は、支軸２１のフランジ部２０ｈに固定されており、隙間ｇが図７におけるＡで代用されることとなる。段差測定手段２０は、図２に示したように９０度毎、４個所設置しているため、それぞれの段差Ａを測定することにより、ギャップ調整ボルト３の締め込み、又は、緩め作業が容易となる。したがって第一の配管１０と第二の配管１１との開先対向を調整する方法は、実施例１と同様、１８０度対向している同士の段差Ａがほぼ同一となるように、ギャップ調整ボルト３の締め込み、又は、緩め作業を繰り返すことにより行うことができる。

本実施例でも実施例１と同様に、段差測定手段２０とギャップ調整ボルトを９０度毎に４箇所設けるが、均等に６箇所でもよく、配管の内径中心に対し、点対称で複数設けるのが良い。又、開先突合せが終了後、実施例１と同様に溶接作業が行われる。

図８は本発明に係る段差測定手段の断面図、図９は図８の一部詳細断面斜視図である。本実施例の段差測定手段の基本原理は、フック３７と調整器ボルト３３を透明樹脂で構成し、フック３７に埋設した２組の発光素子４０の光を、対向した第一の配管１０と第二の配管１１の内面にそれぞれ照射し、その反射光Ｌを調整器ボルト３３の透明樹脂製の輝度確認部３５に導き、輝度の差を目視で確認することにより、ほぼ同じ輝度となるようにギャップ調整ボルトの締め込み作業を行うものである。

図８に示すように、段差測定手段３０は、押さえ盤３１、押さえ盤調整部３２、透明樹脂製の輝度確認部３５、透明樹脂製のフック３７等から構成されている。この透明樹脂としては、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂が好適である。

フック３７の内部にはレンズ３９と発光素子４０とを２組埋設し、配線４１で電池３６に接続して発光素子４０を発光させる。透明樹脂で構成した調整器ボルト３３は、軸中心を対象軸としたニ分割体を貼り合わせ、軸方向に配線貫通用孔４３を形成している。

第一の配管１０、第二の配管１１を対向させ、両者間に調整器ボルト３３を挿入し、フック３７を９０度回転させて押さえ盤３１との間に、第一の配管１０、第二の配管１１を保持する。図の状態では、第一の配管１０の内径面にフック３７の上面が接し、配管１１の内面とフック３７との間に隙間ｇが形成されている。電池３６から配線４１を介して発光素子４０に通電されると、照射光Ｌがレンズ３９を通して第一の配管１０、第二の配管１１の内面にそれぞれ照射される。第一の配管１０側への照射光Ｌはレンズ３９の面に対して直角方向であり、フック３７との隙間がないため、図９で示すフック３７のマスキング部Ｍ１の存在と相まって、反射光はその中で閉じられる。

一方、第二の配管１１の内面側へ照射された光は、フック３７との間に隙間があるため、配管内面から反射されて一部はフック３７に入射し、調整器ボルト３３内を上方に通過し、輝度確認部３５により第二の配管１１側の光が観測される。

照射された光、反射光が効果的に媒体を通過できるよう、主要部分には光遮蔽用のマスキング処理を行う。図９の斜線で示すように、透明樹脂で構成した調整器ボルト３３とフック３７はニ分割し、両者間に光が漏れないよう黒色の塗装を合わせ面に施している。フック３７及び調整器ボルト３３の外表面にも同様の黒色塗装を行う。この構成によって配管１０側、１１側の光通過領域がそれぞれ二分して形成される。

従って、フック３７の上面と第一の配管１０内面、第二の配管１１内面との距離に差がある場合には、輝度確認部３５の観測領域が配管１０側と配管１１側とで、反射光の輝度に差が生じることになる。輝度の高い側が段差の大きいことを示すので、その部位に対応したギャップ調整ボルト３を輝度の差がなくなる状態まで締め込み、その部位の調整が終了する。１８０度対向している同士の輝度の差がなくなったとき、又は輝度の差が最小となったとき、第一の配管１０と第二の配管１１との開先対向位置が適切であると判断する。

なお、ゲージ棒４２は、実施例１と同じ役目を果たすものであるが、前記したように輝度の差で配管内面の段差を均一にする方法のため、必ずしも設置しなくてよい。

本実施例では、輝度の差を目視確認してギャップ調整ボルトの締め込み量を加減するため、実施例１，２のゲージによる寸法確認方法に比べ、作業が容易となる利点を有する。

本実施例でも実施例１と同様に、段差測定手段６とギャップ調整ボルト３を９０度毎に４箇所設けるが、均等に６箇所でもよく、配管の内径中心に対し、点対称で複数設けるのが良い。又、開先突合せが終了後、実施例１と同様に溶接作業が行われる。

本発明に係る段差測定装置付き段差調整装置の外観斜視図である。 図１のＤ−Ｄ断面の側面図である。 図２のＥ方向から見た平面図である。 図３のＦ−Ｆ断面の側面図である。 本発明に係る段差調整装置の段差測定手段の平面図である。 図５のＧ−Ｇ断面の側面図である。 図５のＨ−Ｈ断面の側面図である。 本発明に係る段差調整装置の段差測定手段の断面図である。 図８の段差測定手段の要部断面を有する斜視図である。

符号の説明

１…段差調整装置、２…配管保持部、２ａ…外側フランジ、２ｂ…内側フランジ、２ｃ…補強部、２ｄ…窓２ｄ、２ｅ…開先確認溝、３…押圧手段、３ａ…ギャップ調整ボルト、３ｂ…レバー、５…段差測定手段の支持部、５ａ…溝、６、２０、３０…段差測定手段、６ａ、３３…調整器ボルト、６ｂ、３７…フック、６ｃ…押しばね、６ｄ、２０ｄ、３１…押さえ盤、６ｅ…押さえ盤調整部、６ｇ、２０ｇ、２０ｇ'…ゲージ棒、６ｈ…孔、１０…第一の配管、１１…第二の配管、２０ｈ…フランジ部、２１…支軸、２２…スリーブ、２３…押しばね、２４、２４'…フック、２５…第一の調整子、２５'…第二の調整子、３５…輝度確認部、３６…電池、３９…レンズ、４０…発光素子、４１…配線、Ａ…段差、ｇ…隙間、Ｌ…照射光、Ｍ１…マスキング部、Ｔ…肉厚。

Claims (3)

1. 第一の配管と第二の配管との外周をそれぞれ包むように設置される周方向に複数に分割された配管保持部と、前記第一の配管と前記第二の配管の内径中心に対し点対称で前記第一の配管と前記第二の配管の外周のそれぞれに対して前記内径中心に押圧できる前記配管保持部の各々に設置される押圧手段と、前記第一の配管と前記第二の配管とによって形成された開先内に前記内径中心に対し点対称に挿入され前記第一の配管内面と前記第二の配管内面との段差を測定する前記配管保持部の各々に設置される段差測定手段と、前記配管保持部を前記第一の配管と前記第二の配管との外周の各々に固定する固定手段とを有し、
   前記段差測定手段は、調整器ボルトと、該調整器ボルトに遊嵌したフックと、前記調整器ボルトに螺合した押さえ盤調整部と、該押さえ盤調整部と前記第一の配管及び前記第二の配管との間に設けた押さえ盤とを備え、前記調整器ボルトを前記開先内に挿入し前記第一の配管と前記第二の配管を前記押さえ盤と前記フックとによって挟み込む構造を有することを特徴とする配管内面の段差調整装置。
2. 第一の配管と第二の配管との外周をそれぞれ包むように設置される周方向に複数に分割された配管保持部と、前記第一の配管と前記第二の配管の内径中心に対し点対称で前記第一の配管と前記第二の配管の外周のそれぞれに対して前記内径中心に押圧できる前記配管保持部の各々に設置される押圧手段と、前記第一の配管と前記第二の配管とによって形成された開先内に前記内径中心に対し点対称に挿入され前記第一の配管内面と前記第二の配管内面との段差を測定する前記配管保持部の各々に設置される段差測定手段と、前記配管保持部を前記第一の配管と前記第二の配管との外周の各々に固定する固定手段とを有し、
   前記段差測定手段は、押さえ盤と、該押さえ盤に固定された２つのスリーブと、該スリーブの各々の内径に遊嵌し端部にフックを有する支軸と、該支軸の上側に形成したフランジ部と前記押さえ盤との間に嵌挿され前記支軸を押し上げるよう構成された押しばねとを有し、前記開先内に前記フックの各々を挿入してこれを回転させて前記フックの各々と前記押さえ盤との間に前記第一の配管と前記第二配管とをそれぞれ挟み込む構造を有することを特徴とする配管内面の段差調整装置。
3. 第一の配管と第二の配管との外周をそれぞれ包むように設置される周方向に複数に分割された配管保持部と、前記第一の配管と前記第二の配管の内径中心に対し点対称で前記第一の配管と前記第二の配管の外周のそれぞれに対して前記内径中心に押圧できる前記配管保持部の各々に設置される押圧手段と、前記第一の配管と前記第二の配管とによって形成された開先内に前記内径中心に対し点対称に挿入され前記第一の配管内面と前記第二の配管内面との段差を測定する前記配管保持部の各々に設置される段差測定手段と、前記配管保持部を前記第一の配管と前記第二の配管との外周の各々に固定する固定手段とを有し、
   前記段差測定手段は、透明樹脂製の調整器ボルトと、該調整器ボルトに遊嵌した透明樹脂製のフックと、前記調整器ボルトに螺合した押さえ盤調整部と、該押さえ盤調整部と前記第一の配管及び前記第二の配管との間に設けた押さえ盤と、前記第一の配管内面と前記第二の配管内面とにそれぞれ光照射できる前記フックに埋設された発光素子と、該発光素子から照射された光の反射光を導いてその輝度を目視できる前記調整器ボルトの端部に形成された透明樹脂製の輝度確認部とを備え、前記調整器ボルトを前記開先内に挿入し前記第一の配管と前記第二の配管とを前記押さえ盤と前記フックとによって挟み込む構造を有することを特徴とする配管内面の段差調整装置。

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