JPH08174282A - 鋼管へのフランジ仮付け溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】フランジ面を吸着支持するマグネットとフラン
ジ３１の直径方向で対向するボルト孔の位置に応じて該
ボルト孔に嵌合するスライド移動可能な２個の突起を有
し、前面にフランジを仮付け溶接すべき鋼管３０の外径
とほぼ同等の直径を有しかつ鋼管の肉厚とほぼ同等の厚
さを有するスペーサ２０を着脱自在に取付けてなる互い
に対面する２個の回転可能な面盤１ａ，１ａを備え、両
面盤はそれぞれ架台２ａ，２ｂ上方に設置されて、一方
の架台は他方の架台に向って鋼管長に応じてガイドレー
ル４に沿って移動可能に構成されてなる鋼管へのフラン
ジ仮付け溶接装置。 【効果】フランジ面のボルト孔の位置決めを正確に再現
性良く行い、仮付け溶接の効率を飛躍的に向上。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼管へのフランジ仮付
け溶接装置に関し、詳しくは鋼管とフランジ面の角度を
直角に配して、フランジ面のボルト孔の位置決めを正確
に再現性良く行い、仮付け溶接の効率を飛躍的に向上せ
しめたフランジ仮付け溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】配管用鋼管には、各鋼管の両端にフラン
ジを溶接して、他の鋼管のこのフランシどうしをボルト
で連結固定して使用されるプレハブ配管がある。この配
管は水道施設や建築構造物の水道管，空調配管ならびに
衛生配管として使用されることが多く、鋼管径や管長に
は種々のものが用いられ、またフランジと鋼管との本溶
接は鋼管内・外面からのスミ肉溶接が必要となる。

【０００３】プレハブ配管のフランジどうしをボルトで
接続して行くフランジ付き鋼管に必要な条件としては、
管長が設計通りの寸法を有していることのほか、フラン
ジを鋼管軸に対して直角に取付けられて互いに接続する
フランジの面どうしが隙間を生じることなく密着するこ
と、鋼管両端のフランジのボルト孔の通り芯がでている
こと、ボルト孔の全てが合致してフランジに取付けられ
ていることが必須である。

【０００４】そこで、フランジ付き鋼管では、これらを
具備するため、通常フランジと鋼管の本溶接を行う前
に、予め管長寸法やフランジの面出し、フランジのボル
ト孔の孔振りのセッティングのための仮付け溶接を行っ
ている。

【０００５】この仮付け溶接の方法としては、例えば定
盤上で治具を用いてセッティングを行うとか、特開昭４
９−１０８４２号公報に示されるフランジ位置決め装置
のように、鋼管両端部を支持するために放射状に３個の
爪を対向して２組設け、フランジを支持し、フランジの
ボルト穴に嵌合するピンをパルスモーターで作動させ
て、円錐端を有するシリンダで鋼管の芯出しをする方法
が提案されている。

【０００６】また、特開昭４９−１４３４０号公報に示
されるように、鋼管端部において鋼管を支持してフラン
ジの側面に接する鋼管支持装置とその支持装置内に設け
た溶接トーチの先端がフランジの部分に向けられたフラ
ンジ仮付け装置が提案されている。

【０００７】しかしながら、上記のような従来技術にお
いては、鋼管径や管長に種々のものがあるプレハブ配管
の仮付け溶接には機能性に欠けるという問題がある。即
ち、定盤上で治具を用いてセッティングを行う技術は能
率が悪く、またシリンダで円錐端を鋼管端に押込んで芯
出しする方法では、鋼管サイズに大きな相違（例えば、
５０Ａ鋼管と３００Ａ鋼管での管外径６０．５ｍｍと３
１８．５ｍｍとのような相違）がある場合には、円錐端
の対応に問題を生じる。更に、鋼管内面側に規定脚長の
スミ肉消接を行うには、鋼管端部をフランジ面で受けて
いることから、事実上内面泡接ができない等の問題があ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
従来の問題点を解決し、鋼管の両端にフランジを溶接し
て他の鋼管のフランジとボルトで接続して使用するプレ
ハブ配管の本溶接を行う前の鋼管とフランジの仮付け溶
接において、突合するフランジ面どうしが隙間を生じる
ことなく密接し、フランジのボルト孔の全てが会合して
取付けることができるフランジ仮付け溶接装置を提案す
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の最大の特徴は、
フランジおよび鋼管の支持、鋼管軸に直角に取付けるフ
ランジの面出し、フランジのボルト孔の位置決め、なら
びに鋼管の芯出し機能を集約した互いに対面する２個の
面盤を用いて一方の面盤をレールに沿って前後移動させ
ることで、種々の鋼管径と管長に対応させる点にある。

【００１０】即ち、各面盤に備えるマグネットでフラン
ジ面を吸着支特し、フランジのボルト孔位置に応じて移
動できる２個の可動式突起でその孔振りのセッティング
を行い、鋼管の肉厚に相当する厚さのフランジの中央孔
内に密に嵌合するスペーサの面を鋼管端面に接触させる
ことにより鋼管端面とフランジ中央孔周面との間にスミ
肉溶接スペースを確保し、固定側の面盤支持架台と可動
側の面盤支持架台とが同一ベット上で面盤のセンターを
同一に設置してレール上を移動させることにより、鋼管
の芯出しと管長の変動に対応する機構としたことにあ
る。

【００１１】即ち、本発明はフランジ面を吸着支持する
マグネットとフランジの直径方向で対向するボルト孔の
位置に応じて該ボルト孔に嵌合するスライド移動可能な
２個の突起を有し、前面にフランジを仮付け溶接すべき
鋼管の外径とほぼ同等の直径を有しかつ該鋼管の肉厚と
ほぼ同等の厚さを有するスペーサを着脱自在に取付けて
なる互いに対面する２個の回転可能な面盤を備え、該両
面盤はそれぞれ架台上方に設置されて、一方の架台は他
方の架台に向って鋼管長に応じガイドレールに沿って移
動可能に構成されてなる鋼管へのフランジ仮付け溶接装
置に関するものである。以下、本発明の実施例を図面に
基づいて説明する。

【００１２】

【実施例】

実施例１ 図１は鋼管３０両端にフランジ３１を仮付け溶接する際
にフランジ３１を支持して該フランジ３１の仮付けの位
置決めを行なうための主要部となる互いに対面する２枚
円形の面盤で、それぞれ垂直方向に配置され、一方の面
盤１ａは固定架台２ａ上方に設けられて後記の如く水平
移動用シリンダ６の作動により前後移動でき、他方の面
盤１ｂも同様に他の水平移動用シリンダ６により前後移
動できると共に移動架台２ｂ上方に設けられて該架台２
ｂと共に大きく前後移動できるようになっている。

【００１３】上記固定架台２ａと移動架台２ｂは同一基
準上にあるベット３上に設置され、移動架台２ｂは内蔵
する電動モータ（図示せず）により該ベッドト上に敷設
されたガイドレール４に沿って固定架台２ａに向って自
由に前後移動可能に構成され、固定架台２ａ上の面盤１
ａが鋼管３０の一方端に圧着したときに、該移動架台２
ｂを鋼管３０の長さに応じて移動させて該架台２ｂ上の
面盤１ｂを鋼管３０の他方端に圧着させるようになって
いる。５ａ，５ｂはベット３上に設置されたターニング
ロールで、該ロール上に差渡し載置した鋼管３０の荷重
を支持する。

【００１４】７は両架台２ａ，２ｂ上にそれぞれ設けら
れた摺動体で、各架台上に設置された前記水平移動用シ
リンダ６により前後方向に摺動する。該摺動体７上には
四隅にガイド支柱８が立設され、該支柱８には昇降体９
が上下摺動自在に取付けられ、該昇降体９は支柱８頭端
に水平に取付け固定された天板１０に上下に貫挿したネ
ジ杆１１に吊持され、該ネジ杆１１上部は上記天板１０
上面で水平方向に同位置回転可能なハンドル１２に螺合
され、該ハンドル１２の回転操作により上記昇降体９を
支柱８に沿って任意の高さ位置まで上昇又は下降させる
ことができる。

【００１５】１３は上記昇降体９にその基部を水平に挿
入して支持されている回動軸で、該回動軸１３の先端に
は前記した面盤１が取付けられることになる。

【００１６】図２〜３は面盤１の正面図と上記回動軸１
３との取付関係を示す側面断面図で、１４は背面中心部
を上記回動軸１３先端に取付け固定された円形の基板
で、該基板１４の前面に若干の間隔を置いて円形の前記
面盤１が中心を同じくして取付け固定される。１５は面
盤１の中心を挟んで対称位置に開設された半径方向に長
い２本のガイドスリット１６にそれぞれ摺動自在に嵌合
する突起で、該２個の突起１５の先端は面盤の１前面か
ら前方へ突起し、後述するようにフランジ３１のボルト
孔３２に挿入するために使用される。

【００１７】両突起１５は面盤１とその基板１４間に軸
回転自在に差渡されたネジ軸１７にそれぞれその基部が
挿通螺合され、該ネジ軸１７はその中央を境に両端へ向
けて互いに反対方向にネジ山が切られ、該ネジ軸１７の
一方端は基板１４の側壁１４ａから突出してその突出端
にはハンドル１８が取付けられ、該ハンドル１８の回転
操作によりネジ山の方向が異なるネジ軸１７にその基部
が螺合する２個の突起１５は互いに接近又は離反するよ
うに反対方向に上記スリット１６内を移動し、種々のフ
ランジ３１のボルト孔３２位置に対応できるようになっ
ている。

【００１８】１９は面盤１の表面に埋設した強力な永久
磁石よりなるマグネットで、面盤１中心をはさんで対称
位置に半径方向へ配列（必要により複数本放射状に配列
してもよい）して、フランジ３１を吸着支持可能に構成
されている。

【００１９】２０は面盤１の前面に中心を同じくしてボ
ルト２１により取付けられた円盤状のスペーサで、その
直径は鋼管３０の外径とほぼ同じもの（正確にはわずか
に小さめのもの）が使用される。

【００２０】２２は鋼管１の両端に取付けるフランジ３
１のボルト孔３２どうしの会合を容易とするため面盤１
の前記回動軸１３のカバー２３から回動軸１３へ向けて
突出するスプリングプランジャで、例えば突起１５移動
用の前記ハンドル１８が丁度真上に（即ち０時位置に）
来たときに回動軸１３に設けた凹窪２４にプランジャ２
２先端が離脱容易に係合し、更に回動軸１３を手動によ
り回転させれば簡単にその係合が解かれるようになって
いて、面盤１がフランジ３１を吸着し、同時に２個の突
起１５がフランジ３１のボルト孔３２に嵌合して、フラ
ンジ３１のボルト孔３２が鋼管１端の外周方向の所定位
置に来るようになっている。

【００２１】左右の架台２ａ，２ｂより上方に設置され
た面盤１ａ，１ｂを含む上述した機構は左右同一であ
り、互いに対向するようにして設置されている。そし
て、移動架台２ｂはケーブル移動用可撓ラック２５を通
して電気的に移動可能で、各架台２には仮付け溶接用の
溶接電源２６ならびに溶接ワイヤー供給装置２７がそれ
ぞれ据付けられている（固定架台２ａ側は図示を省略し
てある）。

【００２２】しかして、上記のように構成された装置に
より鋼管３０両端にフランジ３１を仮付け溶接する要領
を、次に説明する。

【００２３】まず、事前準備として、仮付けされる鋼管
３０の長さは、所定寸法から左右の面盤１ａ，１ｂ前面
に取付けられるスペーサ２０の合計厚さを差引いたもの
を準備し、また該スペーサ２０の直径は鋼管３０の外径
に応じたものが使用される。更に、各面盤１ａ，１ｂか
ら２本づつ突出する移動突起１５はネジ込み交換式であ
って、仮付けするフランジ３１のボルト孔３２の孔径に
応じた寸法のものに交換しておく。

【００２４】そこで、左右両架台２ａ，２ｂ上の昇降体
９の昇降用ハンドル１２を回して左右ターニングロール
５ａ，５ｂ上に水平に差渡された鋼管３０と左右面盤１
ａ，１ｂとのセンター合せを行なう。

【００２５】次に、鋼管３０に仮付けすべきフランジ３
１の直径方向で相対するボルト孔３２に面盤１から突出
する２個の突起１５が合致するようにハンドル１８を回
してその間隔を調整した後、両突起１５をそれぞれ該フ
ランジ３１の直径方向で互いに対向する２個のボルト孔
３２に差し込んで面盤１前面にマグネット１９によりフ
ランジ３１を吸着支持する。なお、これらの操作は左右
の面盤１ａ，１ｂについて全く同様に行われる。また、
両面盤１ａ，１ｂにフランジ３１を吸着させる際には、
左右の突起位置調整用ハンドル１８が例えば真上（即
ち、面盤１に対して０時位置）に来るように手動により
回動軸１３を回動調節しておく。

【００２６】そこで、固定側架台２ａ上のシリンダ６を
作動させて摺動体７を前進させ、固定側面盤１ａの前面
に取付けたスペーサ２０を鋼管３０の肉厚端面に当接さ
せる（図４参照）。これにより、フランジ３１は鋼管３
０端縁外周（図１において右端）に直角に当てがうこと
ができ、しかもフランジ中央孔３１ａ周面の一部は上記
スペーサ２０の厚さ分だけ鋼管３０端面より外側にはみ
出して（図４〜５参照）、該部分にスミ肉溶接（後に本
溶接する）用のスペースが形成されることになる。

【００２７】次に、移動側架台２ｂを固定側架台２ａ方
向へ移動前進させて移動側面盤１ｂを鋼管３０の反対側
端面（図１において左端）に近付ける。そして、上記し
た固定側の操作と同様に移動架台１ｂ上のシリンダ６に
より摺動体７を前進させ、面盤１ｂ前面のスペーサ２０
を鋼管３０端面に圧着させ、該スペーサ２０外周の面盤
１ｂ面に吸着保持したフランジ３１を鋼管３０端縁外周
に上記固定側と同様に当てがう。

【００２８】しかる後、固定側及び移動側の架台２ａ，
２ｂ後側に配置された溶接電源２６（固定側は図示を省
略してある）上の溶接ワイヤー供給装置２７から溶接ワ
イヤーを送給しながら、鋼管３０両端外周面と両フラン
ジ３１対向面下端とで形成される隅部に溶接ワイヤー先
端を当てがい、左右両面盤１ａ，１ｂを手動により間欠
的に同時回転させながら、上記隅部にアーク仮付け溶接
３３を実施し（図５参照）、鋼管３０左右両端部へのフ
ランジ３１の仮付け溶接を完了するのである。

【００２９】このようにしてフランジ３１を仮付け溶接
したら、両架台２ａ，２ｂ上のシリンダ６を逆作動させ
て両面盤１ａ，１ｂを後退させ、同時に移動側架台２ｂ
自体も後退させて、フランジ仮付け後の鋼管３０をライ
ン外に搬出し、鋼管３０両端面の一周するスミ肉部分に
本溶接３４を施すと共に、上記の仮付けスポット溶接３
３を行った隅部に対しても一周するように本溶接３４を
行なうのである。

【００３０】実施例２ 上記実施例１に記載した操作手順に従って、上記仮付け
溶接装置により各種鋼管にフランジの仮付け溶接を行っ
た。

【００３１】鋼管３０としては配管用炭素鋼管ＪＩＳ−
Ｇ−３４５２−ＳＧＰを、またフランジ３１としてＪＩ
Ｓ−Ｂ−２２２０呼び圧力１０Ｋ差込み溶接式フランジ
を使用し、表１に示す鋼管寸法とフランジ呼び径のもの
の仮付け溶接を行った。溶接方法はガスシールドアーク
溶接によった。

【００３２】なお、表１には、鋼管サイズに対応したそ
れぞれの鋼管端面のスミ肉溶接しろを確保するスペーサ
ー２０の寸法とフランジのボルト孔３２に差し込む突起
１５の寸法を併せて記載した。表１中、記号ａ，ｂ，
ｃ，ｄは本発明装置による実施例であり、記号ａは５０
Ａ、ｂおよびｃは１００Ａで管長の異なるもの、ｄは太
径の３００Ａについて行ったものである。また、比較例
として、従来法の定盤上で治具を用いてセッティングを
行い仮付け溶接した場合を記号ｅで示した。

【００３３】仮付け鋼管のでき上り精度、セッティング
仮付け時間および総合評価を表１に併せて示す。○印は
良好、×印は不適として評価されたものである。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１の結果から、本発明装置によるもの
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）は、仮付け鋼管の出来上り精度が良
好で、能率良くフランジの仮付け溶接を行うことができ
たが、従来法で行った比較例ｅはセッティングに長時間
を要し、能率も極めて悪かったことが分る。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係るフランジ仮付け溶接装置は
上記のように構成され、フランジ面を鋼管に対して確実
・容易に直角に当てがうことができ、鋼管両端のフラン
ジのボルト孔の位置決めを正確かつ再現性良く行うこと
ができ、従来法よりも仮付け溶接の効率を飛躍的に高め
ることができる。

【００３７】また、本発明装置により仮付け溶接された
フランジは精度が高く、他の鋼管のフランジと互いに突
合するフランジ面どうしが隙間を生じることなく密着
し、各鋼管のフランジ孔も確実に合致するので、フラン
ジどうしを順次ボルトで接続して行くプレハブ配管を施
工する場合の信頼性も著しく向上させることができる
等、種々の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋼管へのフランジ仮付け溶接装置
の説明的側面図である。

【図２】本発明装置に使用する面盤の正面図である。

【図３】本発明装置に使用する面盤の取付け構造を示す
側面断面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ断面図であって、フランジを吸着
支持した面盤を鋼管端部に圧接した状態を示している。

【図５】フランジを鋼管端に仮付け溶接後の状態を示す
断面図である。

【符号の説明】

１−面盤 ２−架台 ３−ベット ４−ガイドレール ５−鋼管載置用ターニングロール ６−水平移動用シリンダー ７−摺動体 ８−ガイド支柱 ９−昇降体 １０−天板 １１−ネジ杆 １２−昇降用ハンドル １３−回動軸 １４−円形基板 １５−突起 １６−ガイドスリット １７−ネジ軸 １８−突起調整用ハンドル １９−マグネット ２０−スペーサ ２１−ボルト ２２−スプリングプランジャ ２３−回動軸カバー ２４−凹窪 ２５−ケーブル移動用可撓ラック ２６−溶接電源 ２７−溶接ワイヤー供給装置 ３０−鋼管 ３１−フランジ ３２−フランジのボルト孔 ３３−仮付け溶接ビード ３４−本溶接ビード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フランジ面を吸着支持するマグネットと
   フランジの直径方向で対向するボルト孔の位置に応じて
   該ボルト孔に嵌合するスライド移動可能な２個の突起を
   有し、前面にフランジを仮付け溶接すべき鋼管の外径と
   ほぼ同等の直径を有しかつ該鋼管の肉厚とほぼ同等の厚
   さを有するスペーサを着脱自在に取付けてなる互いに対
   面する２個の回転可能な面盤を備え、該両面盤はそれぞ
   れ架台上方に設置されて、一方の架台は他方の架台に向
   って鋼管長に応じガイドレールに沿って移動可能に構成
   されてなることを特徴とする鋼管へのフランジ仮付け溶
   接装置。
2. 【請求項２】 前記両架台上には各架台に設置されたシ
   リンダにより他方架台方向に向けて摺動自在の摺動体が
   それぞれ設けられ、該摺動体上には支柱が複数本立設さ
   れ、該支柱には昇降体が上下摺動自在に取付けられて支
   柱頭端に設置された天板を上下に貫挿するネジ杆に吊持
   され、上記昇降体は該ネジ杆と螺合して上記天板上で水
   平方向に同位置回転するハンドル操作によって昇降可能
   に構成され、該昇降体に基部を支持された回動軸先端に
   前記面盤が取付けられてなる請求項１記載の鋼管へのフ
   ランジ仮付け溶接装置。
3. 【請求項３】 前記両面盤はその背部に若干の間隔を置
   いて中心を同じくする裏板が取付け固定され、該裏板の
   後面中心部に前記回動軸先端が取付けられ、該面盤の中
   心を挟んで対称位置には半径方向に長いスリットが開設
   され、該スリットにはフランジのボルト孔に嵌合可能な
   突起がそれぞれ摺動自在に挿入され、両突起は上記面盤
   と裏板間に軸回転自在に差渡されたネジ軸にその基部が
   挿通螺合され、該ネジ軸はその中央を境に両端へ向けて
   互いに反対方向へネジ山が切られ、該ネジ軸の一方端は
   上記裏板側壁から突出してその突出端にはハンドルが固
   定され、該ハンドルの回転操作により上記突起が互いに
   接近又は離反するように構成されてなる請求項１又は２
   記載の鋼管へのフランジ仮付け溶接装置。