JP5458378B2 - 配管溶接用の接続冶具 - Google Patents

Description

本発明は、建物に設けられる竪配管の溶接を精度よく行える配管溶接用の接続冶具に関する。

従来、高層建物において竪配管を施工するには、複数の竪配管を並列配置させた竪管ユニットを下層階に備えておき、その竪管ユニットを吊上げ手段により吊上げ、さらにその吊上げた竪管ユニットの下端に他の竪管ユニットを接続する作業を繰り返すことで、作業の効率化を図り、所定の階高の建物内に竪配管を配置する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１は、管材の間隔を維持するための間隔維持部材を有し、この間隔維持部材と複数の管材とが固定手段によって固定された水平状態の竪管ユニットを車両によって施工現場に搬入し、その竪管ユニットを揚重機の吊上げ部材によって縦方向の姿勢で吊上げる方法について開示したものである。

特許第３３６３０４２号公報

しかしながら、従来の竪配管の施工にあっては、以下のような問題があった。
すなわち、竪配管どうしを直列に接続する方法としては溶接によるものが一般的であるが、その場合、互いの竪配管どうしの芯を正確に合わせる必要があるうえ、その接続部のルート間隔を厳密に保持するための管理が必要となっていた。つまり、高い位置決め精度が要求されるため、位置決め作業に手間がかかり、その点で改良の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、芯出し作業やルート間隔の保持作業を容易に行うことができる、施工効率の向上が図れる配管溶接用の接続冶具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る配管溶接用の接続冶具では、建物内に配設される竪配管の長手方向を上下方向に向けた状態で接続部を溶接する際に、上下の竪配管の接続端どうしを位置決めするための配管溶接用の接続冶具であって、一方の第１竪配管の第１端部に着脱可能な第１保持体と、他方の第２竪配管の第１竪配管側の第２端部に着脱可能な第２保持体と、第１保持体に設けられるとともに、第２竪配管を第１竪配管に対して同軸上に案内する案内部と、第１保持体および第２保持体を連結するねじ軸とを備え、ねじ軸は、ねじ軸方向の一端が第１保持体に第１竪配管の軸線方向に直交する方向を中心にして回転可能に設けられ、他端がねじ軸方向と第２竪配管の軸線方向とが一致するようにして第２保持体に支持され、且つ第２保持体をねじ軸方向に沿って移動させる構成とされていることを特徴としている。

本発明では、例えば第１竪配管の下に直列に第２竪配管を溶接により接続する際において、上方の第１竪配管の下端側周縁部に第１保持体を取り付けるとともに、第２竪配管の上端側周縁部に第２保持体を取り付け、さらに第１保持体に設けられるねじ軸の下端（他端）を第２保持体に支持させた後、第２保持体をねじ軸方向に沿って上昇移動させることで、第１竪配管の下端に第２竪配管の上端が近接することになる。つまり、ねじ軸に沿って第２保持体を移動させることで簡単に第１竪配管に対する第２竪配管の間隔（溶接時のルート間隔）を正確に合わせることができる。さらに、第２竪配管の上昇移動する第２竪配管を第１保持部に設けた案内部に案内させるだけで、第１竪配管と第２竪配管とを精度よく同軸に位置決めすることができる。このように第１竪配管と第２竪配管とが位置決めされた後、接続部を溶接することで確実な溶接が可能となる。

また、本発明に係る配管溶接用の接続冶具では、第２保持体には、ねじ軸を厚さ方向に挿通する挿通孔が設けられており、挿通孔は、第２竪配管に保持された第２保持体をその竪配管の中心軸線を中心とした回転方向に移動可能な長穴状をなしていることが好ましい。

これにより、上述した手順により第１竪配管と第２竪配管とを位置決めした後であっても、第１竪配管に対して第２保持体で挟持した第２竪配管をその中心軸線を中心とした回転方向に移動させる位置調整を行うことができる。

また、本発明に係る配管溶接用の接続冶具では、第１保持体および第２保持体は、それぞれ竪配管を外周側から挟持するように分割された構造をなしていてもよい。

本発明では、竪配管の周面に分割されたそれぞれの保持体を配置させ、例えばボルト等で両者を連結することで容易に取り付けることができる。

本発明の配管溶接用の接続冶具によれば、簡単な構造により第１竪配管と第２竪配管とを所定の間隔をもって直列に精度よく位置決めすることができるとともに、双方の竪配管どうしの間のルート間隔を適宜な寸法に設定することも容易となることから、溶接作業の効率化を図ることができる。

本発明の実施の形態による配管溶接用の接続冶具を用いて竪配管を設置する状態を示す側面図である。 図１に示す接続冶具の側面図である。 図２に示す接続冶具を紙面に向かって直交する方向から見た側面図である。 図２に示すＡ−Ａ線矢視図である。 図２に示すＢ−Ｂ線矢視図である。 位置調整機構の断面図であって、（ａ）は位置調整前の状態を示す図、（ｂ）は位置調整後の状態を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、竪配管の施工手順を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、位置決めの作業手順を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図８（ｂ）に続く位置決めの作業手順を示す図である。

以下、本発明の実施の形態による配管溶接用の接続冶具について、図１乃至図８に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態による配管溶接用の接続冶具１は、例えば建物２に配管される竪配管３を上下方向に直列に且つ同軸に溶接する作業時において、双方の竪配管３の接続端どうしを位置決めするとともに、仮溶接作業が完了するまでの間、一次的に連結させた状態を保持させておくものである。ここで、接続冶具１を適用する竪配管３は、建物２の所定の長さ寸法、外径寸法をなす鋼管等が採用されている。
なお、本実施の形態において、所定位置に配設されたときの竪配管３の軸線方向は鉛直方向であり、このときの軸線方向を符号Ｏとして以下説明する。

横方向に配列される竪配管３、３、…は、例えば建物２内の竪配管３、３、…の配置空間Ｒの上方に設けられた吊上げ装置４によって同時に吊り上げられ、所定の溶接作業フロア２Ｃにて接続冶具１により位置決めされ、その接続部Ｐが仮溶接されるようになっている。なお、図１は、吊上げ装置４を用いて複数の竪配管３、３、…を吊り上げている状態を示している。

図１に示す吊上げ装置４は、建物２の屋上階２Ａの開口部に設けられた基台４１と、基台４１の一端４１ａに固定された巻上機４２と、巻上機４２のワイヤー４３を巻き回すとともに基台４１上に竪配管３の配列方向に沿って所定のピッチで固定された複数の固定滑車４４、４４、…と、これら固定滑車４４に対して適宜な位置でワイヤー４３を巻き掛ける動滑車（図示省略）に取り付けられたフック４５とを備えて概略構成されている。

次に、竪配管３、３どうしを上下方向に直列に繋ぐための接続冶具１の構成について図２〜図５などを用いて説明する。
接続冶具１は、上述したように、一方（上側）の第１竪配管３Ａ（３）の下端側周縁部３ａ（図８参照）と他方（下側）の第２竪配管３Ｂ（３）の上端側周縁部３ｂとを、仮溶接作業が完了するまで一時的に連結するためのものである。

接続冶具１は、一方（上側）の第１竪配管３Ａの下端側周縁部３ａ（第１端部）に着脱可能な上側保持体１１（第１保持体）と、他方（下側）の第２竪配管３Ｂの上端側周縁部３ｂ（第２端部）に着脱可能な下側保持体１２（第２保持体）と、上側保持体１１に設けられるとともに、第２竪配管３Ｂを第１竪配管３Ａに対して同軸上に案内する案内板１３（案内部）と、上側保持体１１および下側保持体１２を連結するねじ軸１４とを備えている。

上側保持体１１および下側保持体１２は、それぞれ竪配管３を外周側から挟持するように分割された構造をなしている。すなわち、図２、図４、および図５に示すように、上側保持体１１は、竪配管３の外周方向に沿う形状をなす一対の分割上側保持体１１Ａ、１１Ｂからなり、竪配管３を挟持するようにして配置させた状態で、連結ボルト１５、１５によって連結することで竪配管３に保持される構成となっている。
また、上側保持体１１には、厚さ方向に貫通する支持ボルト１７の下端に、軸線方向を竪配管３の径方向に向けて固定されたピン部材１８が設けられている。支持ボルト１７は、分割上側保持体１１Ａの周方向略中間位置に設けられている。そして、ピン部材１８には、ねじ軸１４の一端１４ａがピン中心軸を中心にして回転可能な状態で設けられている。

下側保持体１２もまた、上述した上側保持体１１と同様に、竪配管３の外周方向に沿う形状をなす一対の部材１２Ａ、１２Ｂからなり、竪配管３を挟持するようにして配置させた状態で、連結ボルト１６、１６によって連結することで竪配管３に保持される構成となっている。

図２および図３に示す案内板１３は、上側保持体１１の下面より下方に突出し、その形状は竪配管３の外周面に沿った湾曲板状体となっている。この案内板１３は、上側保持体１１が第１竪配管３Ａの下端側周縁部３ａ（図８参照）に取り付けられた状態で、その下端側周縁部３ａから下方に突出して設けられている。

ねじ軸１４は、分割上側保持体１１Ａ、１１Ｂのそれぞれに設けられており、各分割上側保持体１１Ａ、１１Ｂが、竪配管３を挟持した状態で互いに竪配管３の中心軸線を挟んで対向する位置に配置されている。そして、ねじ軸１４は、ねじ軸方向の一端１４ａが上側保持体１１に第１竪配管３Ａの軸線方向Ｏに直交する方向を中心にして回転可能に設けられ、他端１４ｂがねじ軸方向と第２竪配管３Ｂの軸線方向とが一致するようにして下側保持体１２に支持され、且つ下側保持体１２をねじ軸方向に沿って移動させるように構成されている。つまり、ねじ軸１４の一端１４ａには、上述した上側保持体１１のピン部材１８を挿通する支持孔１４ｃが形成され、その支持孔１４ｃにピン部材１８が挿通した状態で、そのピン部材１８を中心にして回転可能となっている。

図６（ａ）に示すように、下側保持体１２には、ねじ軸１４を厚さ方向に挿通する挿通孔１２ａが設けられている。この挿通孔１２ａは、第２竪配管３Ｂに保持された下側保持体１２をその竪配管３の中心軸線を中心とした回転方向（図５および図６（ｂ）に示す矢印Ｆ方向）に移動可能とする長穴状をなしている。そして、ねじ軸１４の他端１４ｂは、挿通孔１２ａに挿通され、下側保持体１２の下面側でねじボルト１９によって螺合されている。なお、図６（ａ）、（ｂ）では、下側保持体１２の上板１２ｂのみが示されている。

ここで、図５および図６（ａ）に示す符号２０は、下側保持体１２の上面にボルト２４によって固定される調整プレート２１を備えた位置調整機構を示している。この位置調整機構２０は、第１竪配管３Ａに対する第２竪配管３Ｂの周方向のずれを修正する場合に適用されるものであり、図６（ａ）に示すように中立な位置から下側保持体１２の挿通孔１２ａおよびボルト穴１２ｃの長穴方向の範囲でねじ軸１４に対して移動調整できる構成となっている。

調整プレート２１は、前記ボルト２４用のボルト穴２２、２２と、ねじ軸１４を挿通するねじ穴２３とを備えている。各ボルト穴２２は、竪配管３の中心軸線を中心とした回転方向に移動可能とする長穴状をなしている。また、ねじ穴２３は、ねじ軸１４とほぼ同径をなしている。そして、下側保持体１２の上板１２ｂには、上述した位置調整プレート２１のボルト穴２２、２２に対応する長穴状のボルト穴１２ｃ、１２ｃが設けられている。
そして、図６（ｂ）に示すように、調整プレート２１と上板１２ｂとを固定するボルト２４を緩めることで、下側保持体１２を第２竪配管３Ｂ（図５参照）とともに矢印Ｆ方向に移動させることが可能となっている。なお、本位置調整機構２０においては、ボルト２４を締め付けた場合には、調整プレート２１と上板１２ｂとが固定される構成となっている。

次に、竪配管３を吊上げて建物２に設置する施工方法について、図面に基づいて説明する。
ここでは、図１に示す吊上げ装置４を用いて、複数の竪配管３、３、…を吊り上げつつ、上下方向に溶接により接続する一例について示す。すなわち、最上段に位置する竪配管３の上端にフック４５を係止し、巻上機４２でワイヤー４３を巻き上げて、複数の竪配管３、３、…を同時に吊り上げる。

具体的には、図７（ａ）に示すように、吊り上げた１段目の竪配管３（符号３Ａとする）を長さ方向が鉛直方向となる高さで停止させ、２段目の竪配管３（符号３Ｂとする）を接続冶具１によって連結する。ここで、竪配管３を搬入して次の段の竪配管３を接続冶具１で連結する作業は作業フロア２Ｂで行われ、次工程においても継続してこの作業フロア２Ｂにて行われる。

次に、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、図１に示す吊上げ装置１の巻上機４２でワイヤー４３を巻き上げ、２段目の竪配管３Ｂを吊り上げる。このとき、図８および図９に示すように、接続冶具１を用いて、上下の竪配管３Ａ、３Ｂどうしの間のルート間隔（溶接に必要な間隔）を規定の数値（例えば、２ｍｍ）となるように締め付け、その接続部Ｐに点付仮溶接を行った後、接続冶具１を取り外す（詳しくは後述する）。

次いで、接続部Ｐの本溶接を行い、ワイヤー４３を緩めて竪配管３を降下させ、２段目の竪配管３Ｂの下端が作業フロア２Ｂの直上となるように位置させる。なお、接続部Ｐの溶接作業（仮溶接、本溶接）は、作業フロア２Ｂの１つ上のフロア（溶接作業フロア２Ｃ）で行われ、その後も溶接作業は継続してこの溶接作業フロア２Ｃで行われる（図１参照）。
そして、上述した図７（ａ）〜（ｃ）の作業を繰り返しながら、３段目、４段目、…の竪配管３を順次継ぎ足してゆき、全段の竪配管３の施工が完了となる。

次に、接続冶具１を用いて竪配管３Ａ、３Ｂを位置決めする方法について、図８、図９などを用いてさらに具体的に説明する。
図８（ａ）に示すように、第１竪配管３Ａの下端側周縁部３ａに分割上側保持体１１Ａ、１１Ｂを挟持し、双方を一対のボルト１５、１５により締め付けて固定する（図４参照）。同じく第２竪配管３Ｂの上端側周縁部３ｂに分割下側保持体１２Ａ、１２Ｂを挟持し、双方を一対のボルト１６、１６により締め付けて固定する。このときの第２竪配管３Ｂに対する下側保持体１２の取り付け位置は、上端側周縁部３ｂから所定寸法だけ下げた位置とされる。そして、上側保持体１１に設けられているねじ軸１４の他端１４ｂを下側保持体１２の挿通孔１２ａ（図６参照）に挿通させ、ねじボルト１４ｂを螺合させる。

続いて、図８（ｂ）および図９（ａ）に示すように、図１に示す吊上げ装置４によって第１竪配管３Ａを吊り上げると、ねじ軸１４がピン部材１８で回動し、そのまま第２竪配管３Ｂの長手方向が鉛直方向に向いて吊り上げられることになる。そして、第１竪配管３Ａと第２竪配管３Ｂとの接続部Ｐ（図９（ｂ））の位置が上述した溶接作業フロア２Ｃ（図１参照）の所定の高さになったところで、図９（ｂ）に示すようにねじボルト１９をさらに締め込むことで、下側保持体１２がねじ軸１４に沿って上側保持体１１側（矢印Ｅ方向）に向けて移動し、接続端３ｃ、３ｄどうしが当接する。
このとき、下側竪配管３Ｂの上端側周縁部３ｂが案内板１３に案内されて嵌合した状態、すなわち案内板１３の内周面に第２竪配管３Ｂの上端側周縁部３ｂが密接した状態となり、第１竪配管３Ａと第２竪配管３Ｂとが同軸に位置決めされる。

そして、この状態で接続部Ｐの露出している箇所を仮溶接する。さらに、図９（ｃ）に示すように、仮溶接が完了したら、ねじボルト１９を緩めつつ下側保持体１２をねじ軸１４から外れるまで下方に下ろし、ねじ軸１４が外れた段階で連結ボルト１６、１６を緩めて分割下側保持体１２Ａ、１２Ｂを第２竪配管３Ｂから取り外す（図５参照）。そして、図４に示す上側保持体１１もまたねじ軸１４が下側保持体１２から外れた段階で、連結ボルト１５、１５を緩めて分割上側保持体１１Ａ、１１Ｂを第１竪配管３Ａから取り外す。

このように、本接続冶具１では、第１竪配管３Ａの下に直列に第２竪配管３Ｂを溶接により接続する際において、上方の第１竪配管３Ａの下端側周縁部３ａに上側保持体１１を取り付けるとともに、第２竪配管３Ｂの上端側周縁部３ｂに下側保持体１２を取り付け、さらに上側保持体１１に設けられるねじ軸１４の下端（他端１４ｂ）を下側保持体１２に支持させた後、下側保持体１２をねじ軸方向に沿って上昇移動させることで、第１竪配管３Ａの接続端３ｃに第２竪配管３Ｂの接続端３ｄが近接することになる。
つまり、ねじ軸１４に沿って下側保持体１２を移動させることで簡単に第１竪配管３Ａに対する第２竪配管３Ｂの間隔（溶接時のルート間隔）を正確に合わせることができる。さらに、第２竪配管３Ｂの上昇移動する第２竪配管３Ｂを上側保持部１１に設けた案内板１３に案内させるだけで、第１竪配管３Ａと第２竪配管３Ｂとを精度よく同軸に位置決めすることができる。このように第１竪配管３Ａと第２竪配管３Ｂとが位置決めされた後、接続部Ｐを溶接することで確実な溶接が可能となる。

また、接続冶具１では、下側保持体１２には、ねじ軸１４を厚さ方向に挿通する挿通孔が設けられており、挿通孔は、第２竪配管３Ｂに保持された下側保持体１２をその竪配管３の中心軸線を中心とした回転方向に移動可能な長穴状をなしているので、上述した手順により第１竪配管３Ａと第２竪配管３Ｂとを位置決めした後であっても、第１竪配管３Ａに対して下側保持体１２で挟持した第２竪配管３Ｂをその中心軸線を中心とした回転方向に移動させる位置調整を行うことができる。

また、本接続冶具１では、上側保持体１１および下側保持体１２は、それぞれ竪配管３を外周側から挟持する分割構造をなしていていることから、竪配管３の周面に分割されたそれぞれの保持体１１、１２を配置させ、連結ボルト１５、１６で両者を連結することで容易に取り付けることができる。

上述のように本実施の形態による配管溶接用の接続冶具では、簡単な構造により第１竪配管３Ａと第２竪配管３Ｂとを所定の間隔をもって直列に精度よく位置決めすることができるとともに、双方の竪配管３Ａ、３Ｂどうしの間のルート間隔を適宜な寸法に設定することも容易となることから、溶接作業の効率化を図ることができる。

以上、本発明による配管溶接用の接続冶具の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上側保持体１１、下側保持体１２、案内板１３、ねじ軸１４などの形状、長さ寸法などの構成は、任意に設定することができる。
そして、上側保持体１１および下側保持体１２はそれぞれ分割構造となっているが、分割であることに限定されることはない。また、分割数についても本実施の形態では２分割としているが、例えば３分割であってもよい。そして、それら分割した保持体どうしの連結も本実施の形態のように連結ボルト１５、１６であることに制限されることはない。

また、本実施の形態では上方に位置する第１竪配管３Ａにねじ軸１４が回転可能に支持された上側保持体１１（第１保持体）を取り付け、その下の第２竪配管３Ｂに下側保持体１２（第２保持体）を取り付けているが、このような形態に制限されることはなく、第１保持体と第２保持体を反対に取り付けるようにすることも可能である。つまり、下の第２竪配管３Ｂにねじ軸が回転可能に支持された第１保持体を取り付け、上の第１竪配管３Ａに第２保持体を取り付けるようにしてもよい。

１ 接続冶具
２ 建物
２Ｃ 溶接作業フロア
３、３Ａ、３Ｂ 竪配管
３ａ 竪配管３Ａの下端側周縁部（第１端部）
３ｂ 竪配管３Ｂの上端側周縁部（第２端部）
４ 吊上げ装置
１１ 上側保持体（第１保持体）
１１Ａ、１１Ｂ 分割上側保持体
１２ 下側保持体（第２保持体）
１２Ａ、１２Ｂ 分割下側保持体
１３ 案内板（案内部）
１４ ねじ軸
１４ａ ねじ軸の一端
１４ｂ ねじ軸の他端
１５、１６ ボルト
Ｐ 接続部

Claims (3)

1. 建物内に配設される竪配管の長手方向を上下方向に向けた状態で接続部を溶接する際に、上下の前記竪配管の接続端どうしを位置決めするための配管溶接用の接続冶具であって、
   一方の第１竪配管の第１端部に着脱可能な第１保持体と、
   他方の第２竪配管の前記第１竪配管側の第２端部に着脱可能な第２保持体と、
   前記第１保持体に設けられるとともに、前記第２竪配管を前記第１竪配管に対して同軸上に案内する案内部と、
   前記第１保持体および前記第２保持体を連結するねじ軸と、
   を備え、
   前記ねじ軸は、ねじ軸方向の一端が前記第１保持体に前記第１竪配管の軸線方向に直交する方向を中心にして回転可能に設けられ、他端が前記ねじ軸方向と前記第２竪配管の軸線方向とが一致するようにして前記第２保持体に支持され、且つ前記第２保持体を前記ねじ軸方向に沿って移動させる構成とされていることを特徴とする配管溶接用の接続冶具。
2. 前記第２保持体には、前記ねじ軸を厚さ方向に挿通する挿通孔が設けられており、
   該挿通孔は、前記第２竪配管に保持された前記第２保持体をその竪配管の中心軸線を中心とした回転方向に移動可能な長穴状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の配管溶接用の接続冶具。
3. 前記第１保持体および前記第２保持体は、それぞれ前記竪配管を外周側から挟持するように分割された構造をなしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の配管溶接用の接続冶具。

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