JP7297839B2

JP7297839B2 - エルボ配管回転溶接固定治具

Info

Publication number: JP7297839B2
Application number: JP2021165215A
Authority: JP
Inventors: 隼人眞部
Original assignee: Shin Kurushima Dockyard Co Ltd
Current assignee: Shin Kurushima Dockyard Co Ltd
Priority date: 2021-10-07
Filing date: 2021-10-07
Publication date: 2023-06-26
Anticipated expiration: 2041-10-07
Also published as: JP2023056104A

Description

本発明は、９０度エルボの端部に直管端部を容易に回転溶接を可能とするエルボ配管回転溶接固定治具に関する。

この種の９０度エルボの両端に管を溶接する場合に使用される回転装置に関しては、例えば、特開平１－２７３６７２号公報に開示のものが知られている。特開平１－２７３６７２号公報の開示は、発明名称「９０°エルボの溶接用回転装置」に係り、「エルボを１回取付けるだけで両端の溶接をすることができ、さらにロ径の異なるエルボについても端面が偏心回転をしない回転装置を得ることを目的とする」発明解決課題において(同公報２頁右上欄１８行～同左下欄１行参照)、「回転軸と、この回転軸の先端に、芯線に対し４５度に傾斜して設けられた傾斜台と、この傾斜台を貫通する中心軸を有し、傾斜台上を回動しうる回動台と、前記中心軸先端部に形成されたおねじに螺合し、回動台を傾斜台に締付けることのできるめねじ体と、前記傾斜台の周縁部に設けられためねじと螺合し、先端が回動台を押圧し固定する止めおねじと、９０°エルボを前記回動台上に締付け固定することのできるチエンと、前記回動台上に設けられ、９０°エルボを当接させ、回動台を回動させることにより、９０°エルボの各端面円の中心と回転軸の芯線とを合わせることができるように支える受部材とからなる」構成とすることにより(同公報特許請求の範囲第１項参照）、「・・９０°エルボを回動台上に取付け、一の端面円部分を溶接した後、回動台を回動させることにより、エルボの取外し、取付けを行うことなく、他の端面円の溶接を行うことができ、作業を効率化することができ・・、しかもこのとき端面円が偏心回転をしないので、作業は容易であり、仕上り品質も良好となる。」等の効果を奏するものである(同公報３頁右下欄８行～同１４行参照)。

図５は、特開平１－２７３６７２号公報に第１図として示される同公報開示発明の一実施例の正面図であり、図５において、符号１３０は、９０°エルボの溶接用回転装置、１３１は、回転軸、１３２は、傾斜台、１３３は、回動台、１３４は、中心軸、１３５は、おねじ、１３６は、ハンドル、１３７は、めねじ体、１３８は、めねじ、１３９は、止めおねじ、１４０は、当部、１４１は、チエン、１４３は、おねじ、１４５は、ナット、１４６は、受部材、１４８は、９０°エルボ、１５３、１５４は、パイプ(直管)、１５５、１５７は、端面円、１５６は、溶接棒である（なお、符号は、先行技術であることを明らかにするために、本願出願人において、３桁に変更して説明した。）。

しかしながら、図５に示す９０°エルボの溶接用回転装置１３０は、パイプ１５３、１５４をエルボ１４８に一端のパイプ１５３への回転溶接が完了すると、他端のパイプ１５４への回転溶接にそのまま使用することはできず、他端のパイプ１５４への回転溶接を実施するためには、結局、他端へのパイプ１５４を回転軸１３１の中心として回転溶接が可能とするように、装置中心軸１３４について１８０度回転させて再取付けを行わなければならない等の余分な作業が必要となっていた。また、チェン１４１及び受け部材１４６がエルボ１４８の受け材となっているので、エルボ１４８を傷つける恐れがあり、さらには、しっかり固定されず回転時にセット治具から滑る恐れがある等の問題点がある。

そこで,本願出願人会社では、被処理パイプ（管）を適切な角度に維持したまま被処理管を回動させることのできるポジショナーと称する機器を使用し、ポジショナーのテーブルに直接パイプ(直管)の一端を固定することにより、管一品の製作におけるエルボの両端にパイプ(直管）を溶接するようにしていた。

図６は、ポジショナーを使用して管一品の製作におけるエルボの両端にパイプ(直管）を溶接する概略を示す図であり、図６において、１６０は、ポジショナー、１６１は、テーブル、１６２は、テーブル１６１に固定されるパイプ(直管)、１６３は、エルボ、１６４は、エルボ１６３の他端に溶接されるパイプ(直管)、１６５は、溶接棒である。

しかしながら、図６に示すポジショナー１６０を使用するエルボ両端へのパイプ(直管）への回転溶接は、直接パイプ１６２をテーブル１６１にセット(固定）する、あるいは仮パイプ(図示外）をエルボ１６３に取付け、当該仮パイプ(図示外）をテーブル１６１にセット(固定)した後に回転溶接をしなければならないという欠点があった。

すなわち、ポジショナー１６０に直接パイプ１６２をセットすると、ポジショナー１６０と反対側のパイプ１６４の距離が狭いためエルボ１６３の端部の溶接が困難となる。また、仮パイプ(図示外）を使用する場合には、仮パイプを溶接後に外す必要があり、かつ、取り外し部に別途の補修作業が発生する等の問題があった。

また、図７は、ポジショナーの代わりに、パイプローラーと称する機器を使用して管一品の製作におけるエルボの両端にパイプ(直管）を溶接する概略を示す図であり、図７において、符号１７０は、パイプローラー、１７１は、パイプ回転固定部、１７２は、パイプ回転固定部１７１に固定される溶接対象パイプ(直管)、１７３は、エルボ、１７４は、エルボ１７３の他端に溶接される溶接対象パイプ(直管)である。

図７に示すパイプローラー１７０を使用するエルボ両端へのパイプ(直管）の回転溶接は、直接パイプ１７２をパイプ回転固定部１７１にセット(固定）する、あるいは仮パイプ(図示外）をエルボ１７３に取付け、当該仮パイプ(図示外）をパイプ回転固定部１７１にセット(固定)して回転溶接をしなければならないという欠点や取り外し部への別途の補修作業等の同様の問題がある。

特開平１－２７３６７２号公報

そこで、上記の欠点ないしは問題点を解決するために、本願発明者は、パイプ回転加工機器のポジショナーやパイプローラーを使用するエルボ管一回転溶接において、ポジショナーのテーブルやパイプローラーのパイプ回転固定部に容易に取り付け可能で、回転溶接時に溶接姿勢が上向きとならずに、溶接するパイプ端部の回転溶接による作業が容易となり、溶接品質の向上に寄与するエルボ配管回転溶接固定治具を案出するに至り、当該エルボ配管回転溶接固定治具の提供を目的とする。

本願請求項１に係る発明は、エルボ配管回転溶接固定治具において、パイプの回転加工用機器であるポジショナー又はパイプローラーの回転固定部に取りつけられる固定治具であって、被処理９０度エルボの９０度コーナーが載置され、エルボの９０度中心を基準に６０度の角度で両端を切り落とし、切り落としたエルボの内側を切欠きして外側部分のみ残した形状で、エルボ受け上にエルボ受けの内径を外径とする９０度中心を基準に６０度の角度で両端を切り落とし、切り落としたエルボの内側を切欠きして外側部分のみ残した形状のパッキング材と、を有するエルボ受けと、エルボ受けの背後に溶接固定配置され、エルボ受けに載置された被処理９０度エルボを挟み込むＵボルト用開口を有するフラットバーと、フラットバーの背後に溶接固定配置される被処理９０度エルボの両端開口の中心軸とそれぞれ同軸上に直交して配置される２本のセット用パイプと、被処理９０度エルボを上から挟み込むＵボルト及びＵボルト用開口を挿通したＵボルト両端を締め付ける締付ナットと、を有し、エルボ受けの縦方向中心軸は、両セット用パイプのそれぞれの中心軸と平行にエルボ受けの下のフラットバーに両ブラケットを介して９０度に固定されすることを特徴とする。
また、本願請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載のエルボ配管回転溶接固定治具において、使用する９０度エルボの下に配置するパッキング材の内径を外径とするパッキング材を複数重ねたパッキング材と、を有することを特徴とする。

ポジショナーにエルボ配管回転溶接固定治具を使用することにより、次のような効果がある。
（１）パイプの円周上を溶接するには下向き姿勢が有利であり、ポジショナー又はパイプローラーにセットすることでパイプを回転しながら同一方向での溶接が可能となる。
（２）また、固定治具を使用することで、ポジショナー又はパイプローラーによるパイプの変形や異種金属によるもらい錆、パイプとエルボの歪みが軽減される効果がある。
（３）さらに、固定治具によるエルボ本体への損傷や溶接時のスパッター等ゴミ噛みによる影響の心配も無い。
（４）エルボ角度も７０°以上に対応することができ、対応する治具を使用することにより、回転軸を持つ装置であれば幅広く使用が可能である。

図１は、本発明に係るエルボ配管回転溶接固定治具の実施例１を示す概略図である。図２は、本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１をポジショナーにセットする概略を示す分解図である。図３は、本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１を使用して、被処理エルボ１６３の他端に他方のパイプ１６４を回転溶接する概略を示す図である。図４は、ポジショナー１６０に代えて、パイプローラー１７０に本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１を固定して管一品の製作におけるエルボ端にパイプ(直管）を溶接する概略を示す図である。図５は、特開平１－２７３６７２号公報に第１図として示される同公報開示発明の一実施例の正面図である。図６は、ポジショナーを使用して管一品の製作におけるエルボの両端にパイプ(直管）を溶接する概略を示す図である。図７は、ポジショナーの代わりに、パイプローラーと称する機器を使用して管一品の製作におけるエルボの両端にパイプ(直管）を溶接する概略を示す図である。

本発明に係るエルボ配管回転溶接固定治具を実施するための一実施例を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明に係るエルボ配管回転溶接固定治具の実施例１を示す概略図である。図１において、符号１は、本発明の実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具、２は、一方のセット用パイプ、３は、他方のセット用パイプ、４は、エルボ受け、５は、フラットバー、６ａ、６ｂは、ブラケット(ただし，ブラケット６ｂは図示外）、７は、Ｕボルト、８ａ、８ｂは、Ｕボルト７への締付ナットである。

図１に示すように、本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１は、エルボ（図１では図示外）の９０度コーナー部が載置固定するためのエルボ受け４を有し、当該エルボ受け４は、縦方向中心軸は、両セット用パイプ２、３のそれぞれの中心軸と平行にエルボ受け４の下にフラットバー５に両ブラケット６ａ、６ｂを介して９０度に固定される。

さらに、ポジショナー等のパイプ回転加工機器の回転固定部に固定されるセット用パイプ２，３が、直交してエルボ受け４の背後でフラットバー５に接合され、これらのセット用パイプ２、３の中心軸は、エルボ(図１では図示外)の両端の中心軸上となるように形成される。

なお、本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１においては、エルボ(図示外）の固定に便宜なように、エルボ受け４については、同径又は若干大きな口径の９０度エルボの９０度中心を基準に６０度の角度で両端を切り落とし、切り落としたエルボ１６３の内側を切欠きして外側部分のみ残した形状のものである。６０度の角度で両端を切り落としとすることでその上に載置する９０度エルボが、エルボ受け４にしっかりと固定されることとなる。また、Ｕボルト７は、載置する９０度エルボの外径に合致するＵボルト径を有するものを使用する。

すなわち、上記のように形成される本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１は、パイプの回転加工用機器であるポジショナー又はパイプローラーの回転固定部に固定されて使用される固定治具を前提とし、図１に示すように、被処理９０度エルボの９０度コーナーが載置されるエルボ受けと、エルボ受けの背後に溶接固定配置され、エルボ受けに載置された被処理９０度エルボを挟み込むＵボルト用開口を有するフラットバーと、フラットバーの背後に溶接固定配置される被処理９０度エルボの両端開口の中心軸とそれぞれ同軸上に直交して配置される２本のセット用パイプと、被処理９０度エルボを上から挟み込むＵボルト及びＵボルト用開口を挿通したＵボルト両端を締め付ける締付ナットと、を有するようにしたものである。

次に、本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１をパイプの回転加工機器であるポジショナーに取りつけて、被処理エルボの両端にパイプを溶接する概略を図面に基づいて説明する。

図２は、本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１をポジショナーにセットする概略を示す分解図であり、図２において、符号１６３の９０度エルボを始め、その余の符号は、図１及び図６に示す同じ部材を同じ符号で示している。

図２に示すように、９０度エルボ１６３をエルボ受け４の上に載置し、その上からＵボルト７を差し込み、フラットバー５の裏から締付ナット８で固定した本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１のセット用パイプ２をポジショナー１６０のテーブル１６１に固定する。このようにポジショナー１６０のテーブル１６１に固定された本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１をテーブル１６１で回転させながら、エルボ１６３の一端とパイプ１６２を溶接する。

エルボ１６３の一端とパイプ１６２の回転溶接が終了したら、次に、ポジショナー１６０のテーブルからセット用パイプ２を取り外し、もう一方のセット用パイプ３をテーブルに取付固定し、エルボ１６３の他端と他方のパイプ１６４との間の回転溶接を行う。

図３は、本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１を使用して、被処理エルボ１６３の他端に他方のパイプ１６４を回転溶接する概略を示す図であり、図２と異なる点は、ポジショナー１６０のテーブル１６１に他方のセット用パイプ３が固定されている点だけであり、ポジショナー１６０のテーブル１６１に他方のセット用パイプ３を固定して、テーブル１６１を回転させながら、エルボ１６３の他端と他方のパイプ１６４を回転溶接を行うこととするのである。

図３において、符号１６５は、図６に示した溶接棒であり、その余の符号は、図１，図２及び図６に示す同じ部材を同じ符号で示している。

図４は、ポジショナー１６０に代えて、パイプローラー１７０に本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１を固定して管一品の製作におけるエルボ端にパイプ(直管）を溶接する概略を示す図であり、パイプ１７２のエルボ１７３との回転溶接が終了し、パイプローラー１７０に本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１のセット用パイプ３をパイプ回転固定部１７１に付け替えて固定し、エルボ１７３の他端に他方のパイプ１７４を回転溶接する概略を示している。なお、図４においても、符号は、図１，図７に示す同じ部材は同じ符号で示している。

図２ないし図４に示すように、９０度エルボ１６３、１７３の両端にパイプ１６２、１７２及びパイプ１６４，１７４の溶接を行う際、エルボ１６３、１７３に本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１を載置、固定し、ポジショナー１６０又はパイプローラー１７０に対して本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１のセット用パイプ２をセットする。しかる後、ポジショナー１６０のテーブル１６１又はパイプローラー１７０のパイプ回転固定部１７１を回転させながらエルボ１６３，１７３にパイプ１６２、１７２を回転溶接を行い、エルボ１６３，１７３とパイプ１６２、１７２の溶接が終了したら、本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１の他方のセット用パイプ３をポジショナー１６０又はパイプローラー１７０にセットし、今度は、エルボ１６３、１７３の他端とパイプ１６４，１７４との間を回転しつつ溶接(回転溶接)する。

このような作業とすることにより、エルボの両端とパイプとの溶接接合は、常に作業者から見て下向きに溶接することが可能となり、溶接姿勢が悪いため作業効率が悪く時間がかかり、また、溶接品質において欠陥が出やすい状況を避けることができる。

すなわち、本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１を使用することにより、次のような効果を奏することとなる。

（１）パイプの円周上を溶接するには下向き姿勢が有利であり、ポジショナー又はパイプローラーにセットすることでパイプを回転しながら同一方向での溶接が可能となる。（２）また、固定治具を使用することで、ポジショナー又はパイプローラーによるパイプの変形や異種金属によるもらい錆、パイプとエルボの歪みが軽減される効果がある。（３）さらに、固定治具によるエルボ本体への損傷や溶接時のスパッター等ゴミ噛みによる影響の心配も無い。（４）エルボ角度も７０°以上に対応することができ、対応する治具を使用することにより、回転軸を持つ装置であれば幅広く使用が可能である。

本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１においては、上述するように、エルボの９０度コーナー部を載置固定するためのエルボ受け４として、縦方向中心軸が本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１の両セット用パイプ２、３のそれぞれの中心軸と重なるようにフラットバー５に両ブラケット６ａ、６ｂを介して固定され、さらに、両セット用パイプ２，３は、直角にエルボ受け４の背後でフラットバー５に接合される構造とし、エルボ受け４の形状は、図１に示すように、使用する９０度エルボと同径又は若干大きな口径の９０度エルボの９０度中心を基準に６０度の角度で両端を切り落とし、切り落としたエルボ１６３の内側を切欠きして外側部分のみ残した形状としたものである。

しかしながら、このような使用する９０度エルボと同径又は若干大きな口径の９０度エルボの９０度中心を基準に６０度の角度で両端を切り落とし、切り落としたエルボ１６３の内側を切欠きして外側部分のみを残した形状のエルボ受け４では、エルボの外径が異なる多種の外径のエルボの場合には、使用することができず、それぞれの径に対応するエルボ受け４を有するエルボ配管回転溶接固定治具１を数多く準備しておかなければならず不便極まりない。

そこで、使用する９０度エルボについて、最も大きな外径を有するエルボの９０度中心を基準に６０度の角度で両端を切り落とし、切り落としたエルボの内側を切欠きして外側部分のみ残した形状のエルボ受けとすると共に、当該エルボ受けの内径を外径とし、同様に、９０度中心を基準に６０度の角度で両端を切り落とし、切り落としたエルボの内側を切欠きして外側部分のみ残した形状の、いわば、パッキング材を各外径のエルボ用に順次準備することにより、外径の異なるエルボの固定に対応できることとなる。すなわち、本実施例１に係るエルボ配管回転溶接固定治具１のエルボ受け４の内径が２５４．２ｍｍとすると、２５３．２ｍｍの外径を有し、エルボ受け４の内側にしっかりと介在できるパッキン材を準備することにより，パッキン材を介在したエルボ受け４の上に、被処理エルボを載置し、その上からＵボルト７で締め付け固定することにより、径の異なるエルボのパイプの回転溶接を容易に行うことができることとなる。なお、必要であるならば、Ｕボルトと被処理エルボとの間に同じパッキン材を介在するようにしても良い。

また、さらに小さい径の被処理エルボを回転溶接する場合には、さらに小さい外径で同じ形状のパッキン材を二枚、三枚と重ねて使用することにより、より小さい外径の被処理エルボを容易に回転溶接できることとなる。

本発明は、９０度エルボの端部に直管端部を容易に回転溶接を可能とするエルボ配管回転溶接固定治具に利用される。

１エルボ配管回転溶接固定治具
２，３セット用パイプ
４エルボ受け
５フラットバー
６、６ａ、６ｂブラケット
７Ｕボルト
８、８ａ、８ｂ締付ナット
１３０９０°エルボの溶接用回転装置
１３１回転軸
１３２傾斜台
１３３回動台
１３４中心軸
１３５おねじ
１３６ハンドル
１３７めねじ体
１３８めねじ
１３９止めおねじ
１４０当部
１４１チエン
１４３おねじ
１４５ナット
１４６、１４６受部材
１４８９０°エルボ
１５３、１５４パイプ(直管)
１５５、１５７端面円
１５６溶接棒
１６０ポジショナー
１６１テーブル
１６２テーブル１６１に固定されるパイプ(直管)
１６３エルボ
１６４エルボ１６３の他端に溶接されるパイプ(直管)
１６５溶接棒
１７０パイプローラー
１７１パイプ回転固定部
１７２パイプ回転固定部１７１に固定される溶接対象パイプ(直管)
１７３エルボ
１７４エルボ１７３の他端に溶接される溶接対象パイプ(直管)

Claims

パイプの回転加工用機器であるポジショナー又はパイプローラーの回転固定部に取りつけられる固定治具であって、
被処理９０度エルボの９０度コーナーが載置され、エルボの９０度中心を基準に６０度の角度で両端を切り落とし、切り落としたエルボの内側を切欠きして外側部分のみ残した形状で、エルボ受け上にエルボ受けの内径を外径とする９０度中心を基準に６０度の角度で両端を切り落とし、切り落としたエルボの内側を切欠きして外側部分のみ残した形状のパッキング材と、を有するエルボ受けと、
エルボ受けの背後に溶接固定配置され、エルボ受けに載置された被処理９０度エルボを挟み込むＵボルト用開口を有するフラットバーと、
フラットバーの背後に溶接固定配置される被処理９０度エルボの両端開口の中心軸とそれぞれ同軸上に直交して配置される２本のセット用パイプと、
被処理９０度エルボを上から挟み込むＵボルト及びＵボルト用開口を挿通したＵボルト両端を締め付ける締付ナットと、
を有し、エルボ受けの縦方向中心軸は、両セット用パイプのそれぞれの中心軸と平行にエルボ受けの下のフラットバーに両ブラケットを介して９０度に固定されすることを特徴とするエルボ配管回転溶接固定治具。
使用する９０度エルボの下に配置するパッキング材の内径を外径とするパッキング材を複数重ねたパッキング材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のエルボ配管回転溶接固定治具。