JPH11188499A

JPH11188499A - パイプインナークランプ装置

Info

Publication number: JPH11188499A
Application number: JP36631097A
Authority: JP
Inventors: Yuuichi Manrai; 雄一萬來; Ikuo Mibu; 生男壬生; Kenichi Maeda; 謙一前田
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】突き合わせ部の裏当金を構成する分割された
主クランプパッドの間を埋めるコッターを、パイプの裏
面に密着させやすいパイプインナークランプ装置を提供
する。【解決手段】本発明のパイプインナークランプ装置
は、二本のパイプ３、７の突き合わせ端部内面に押し付
け可能な、円周方向に複数に分割されて設けられた主ク
ランプパッド５１と、複数の主クランプパッドの分割部
を埋めるコッターを備える。コッターパッド１３１はコ
マ２０１を介してスプリング２０３によって外方向に付
勢され、スペーサハウジング１３３−６を介してスプリ
ングにより内方向へ付勢される。コッターパッド１３１
はフローティング構造となっており、パイプ３、７の裏
面に密着しやすい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイプライン工事
等におけるパイプの継ぎ溶接の際に、溶接する二本のパ
イプの端部を突き合わせてパイプの内側から固定するた
めのパイプインナークランプ装置に関する。特には、突
き合わせ部の裏当金を構成する分割された主クランプパ
ッドの間を埋めるコッターを、パイプの裏面に密着させ
やすいように改良を加えたパイプインナークランプ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスや石油などを輸送するためのパイプ
ラインを引く際には、パイプ（一般的には鋼製）を次々
に溶接して接続していく。この際、パイプの接続部にお
いて、溶接する二本のパイプ端面を適正に位置合せ（芯
出し）してしっかりと固定することが、溶接作業の品質
管理上必要とされる。そのために用いられるのがパイプ
インナークランプ装置である。

【０００３】インナークランプ装置の本体はパイプ内面
に挿入される。そして、何らかのクランプ機構を用い、
突き合わされた二本のパイプの管端近傍の内面に円弧状
のクランプパッドを押し当てることにより、両パイプの
軸芯を合わせるとともに両パイプを強固に固定する。

【０００４】上記クランプパッドの間を埋めるコッター
は通常クランプパッド間の隙間を埋める楔のような形を
しており、パイプ長手方向にスライドしてクランプパッ
ド間に楔のように挟み込まれる。この時に、設計上は、
コッターの円周方向両エッジはクランプパッドのエッジ
と接し、コッターの外面はパイプの突き合わせ部の裏面
に密着することとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各部品
には製作公差があるため、現実には、コッターの片方の
エッジと片方のクランプパッドとが先に当って、他方の
クランプパッドとコッターとの間に隙間ができたり、コ
ッターの外表面とパイプ裏面の間に隙間ができたりす
る。こうなると、溶接時の溶融金属がその隙間に浸入し
て固まったりして、クランプ装置が作動しなくなる（ア
ンクランプしなくなる）。あるいは、溶接不良の原因と
なる。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、パイプライン工事等におけるパイプの継ぎ
溶接の際に、溶接する二本のパイプの端部を突き合わせ
てパイプの内側から固定するためのパイプインナークラ
ンプ装置であって、突き合わせ部の裏当金を構成する分
割された主クランプパッドの間を埋めるコッターをパイ
プの裏面に密着させやすいパイプインナークランプ装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１態様のパイプインナークランプ装置
は、端部において突き合わされる二本のパイプを、該
パイプの内側から固定するパイプインナークランプ装置
であって；該二本のパイプの突き合わせ端部内面に押
し付け可能な、円周方向に複数に分割されて設けられた
主クランプパッドと、この複数の主クランプパッドの
分割部を埋めるコッターと、を備え；該コッターが径
方向に浮き沈み可能なフローティング構造を有すること
を特徴とする。このような構成により、コッターの表面
はパイプの裏面に追随して密着しやすくなる。

【０００８】本発明の第２態様のパイプインナークラン
プ装置は、端部において突き合わされる二本のパイプ
を、該パイプの内側から固定するパイプインナークラン
プ装置であって；該二本のパイプの突き合わせ端部内
面に押し付け可能な、円周方向に複数に分割されて設け
られた主クランプパッドと、この複数の主クランプパ
ッドの分割部を埋めるコッターと、を備え；該主クラ
ンプパッドの分割部が八の字型に開いており、該コッ
ターが同様の八の字型をしており、またコッターが周方
向にスライド可能であり、コッターが分割部に進入す
る際に、コッターの中心と分割部の中心とが自動的に調
芯されることを特徴とする。このようなこせにより、コ
ッターの両辺が共に主クランプパッドと接するので溶融
金属が浸入するような隙間がなくなる。

【０００９】本発明の第３態様のパイプインナークラン
プ装置は、端部において突き合わされる二本のパイプ
を、該パイプの内側から固定するパイプインナークラン
プ装置であって；該二本のパイプの突き合わせ端部内
面に押し付け可能な、円周方向に複数に分割されて設け
られた主クランプパッドと、この複数の主クランプパ
ッドの分割部を埋めるコッターと、上記二本のパイプ
の両端面間に突き出すとともに、該端面間から内径側に
引き込み可能な、円周方向に分散して配置された複数の
スペーサと、を備え；上記コッターに、上記スペーサ
が摺動して出入りするスリットが形成されており、こ
のスリットが円周方向に長穴となっており、コッターと
スペーサとが円周方向に相対的にスライド可能であるこ
とを特徴とする。このような構成により、スペーサがコ
ッターから突き出す構造であるにもかかわらず、コッタ
ーを円周方向にスライドする調芯構造とすることができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。まず、本発明の１実施例に係るパイプインナークラ
ンプ装置の全体構成を説明する。図６は、本発明の１実
施例に係るパイプインナークランプ装置の概念的な構成
を示す図である。図７及び図８は、図６のパイプインナ
ークランプ装置の動作（Ａ→Ｈ）を概念的に示す模式図
である。図７、図８（Ａ）〜（Ｆ）においては、本実施
例のパイプインナークランプ装置１と既設パイプ３とが
示されている。図６及び図８（Ｇ）、（Ｈ）において
は、さらに、左側の既設パイプ３の右側に、継ぎパイプ
７が、管端面同士を突き合わされて示されている。既設
パイプ３は、既にパイプラインの一端に敷設されている
パイプである。継ぎパイプ７は、既設パイプ３の先（右
側）に、これから溶接接続されるパイプである。

【００１１】パイプラインがカーブする部位において
は、既設パイプ３と継ぎパイプ７とは、それらの軸芯が
少し傾いて接続される。この傾きは、両パイプ３、７端
面を各パイプ軸芯に対して少しずつ傾斜させることによ
り吸収される。パイプ端面には、開先スロープ３−１、
７−１と、切り立った面であるルート面３−２、７−２
からなるＶ字開先が加工されている。この開先部は、イ
ンナークランプ装置でパイプを固定した後に、図８
（Ｈ）に示されているように、溶接機ヘッド５の溶接ト
ーチ５−１によって溶接される。なお、ヘッド５は既設
パイプ３外周に巻かれたガイドレール６上を円周方向に
走行する。

【００１２】本実施例のインナークランプ装置１の概要
について図６を参照しつつ説明する。このパイプインナ
ークランプ装置１は、中心軸１３と主フレームフランジ
１５を中心として構成された主フレーム１１を有する。
この主フレーム１１は、後部クランプ２０によって既設
パイプ３内に固定される。また、後部クランプ２０を開
放して駆動ローラー２５を駆動すれば、パイプ内を走行
可能である。中心軸１３の中央部には、球面軸受４０を
介して主クランプ装置５０及びコッタ装置１３０、スペ
ーサ装置１５０が設けられている。また、球面軸受４０
の外輪４３と中心軸１３の前部フランジ４７間には端面
合せアクチュエータ３１が設けられている。

【００１３】以下、各装置について説明する。（１）主クランプ５０：インナークランプ装置１の前端
（図の右側）から１／３くらいのところの外周に、ほぼ
全周にわたって存在する。なお、本明細書中では、図６
の右側（継ぎパイプ７側）を前、左側（既設パイプ３
側）を後ろという。この主クランプ５０は、接続される
二本のパイプの突き合せ部内面に押し付けられて、両パ
イプの芯出し・固定を行うものであり、本インナークラ
ンプ装置の最も重要な動作部である。図１０に詳細に示
されているように、本実施例の装置の主クランプパッド
５１は、円周方向に３分割されており、それらの間の隙
間を除いて全円周上に存在する。この主クランプパッド
５１は、主クランプアクチュエータ５２（詳細は後述）
によって半径方向に駆動される。この主クランプ装置５
０は、球面軸受４０によって、中心軸１３に対して揺動
及び摺動可能に連結されている。

【００１４】（２）後部クランプ２０：インナークラン
プ装置１の主フレームフランジ１５の外周に、全周上約
１２０°振り分けで３カ所設けられている（図１１参
照）。この後部クランプ２０は、後部クランプアクチュ
エータ２１で後部クランプパッド２３を半径方向に駆動
する。後部クランプパッド２３を外方向に突き出してパ
イプ３の内面に押し当てると、インナークランプ装置１
の主フレーム１１が既設パイプ３に対して固定される。

【００１５】（３）駆動輪２５：後部クランプ２０の後
ろ寄り下面に、主フレームフランジ１５に接続されて、
周方向に２列（図１１参照）設けられている。この駆動
輪２５は、電動アクチュエータ２６によって駆動され
る。この駆動輪２５が回転するとインナークランプ装置
１は、パイプ内を図の左右に動く。インナークランプ装
置が大形化すると（本実施例は６００Ａパイプ用、自重
３００kg）、人手によるインナークランプ装置の左右移
動（引き出し、押し込み）が面倒になるので、電動とな
っている。また、この駆動輪２５による速度は可変
（０．５〜１．５ｍ/min）であり、クランプ作業終了後
に次のクランプ場所（パイプ１本分１２ｍ右）に移動す
る場合も、短時間に移動できる。なお、後部クランプ２
０の前側下面にあるのは従動輪２８である。この従動輪
２８はアイドルローラである。また、主フレームフラン
ジ１５の上部に示されているガイドローラ２９は、実際
は図１１に示すように両脇に付いている。

【００１６】（４）コッター装置１３０（コッターパッ
ド１３１）：従動輪２６の前側外面に、全周上約１２０
°振り分けで３カ所設けられている（図１０参照）。こ
のコッター装置は、コッターパッド１３１を、円周方向
に３個に分割されている主クランプパッド５１の周方向
スペースに差し込むものである。コッターパッド１３１
の外面（図２参照）が溶接時の全周裏当金の一部とな
る。このコッター装置１３０は、次に述べるスペーサ装
置１５０とともに、前後及び半径方向に移動可能であ
り、その役目を果すときのみ、主クランプパッド５１と
並んだ（同じ前後方向）位置に来る。すなわち、中心軸
１３に対して揺動・摺動可能な球面軸受外輪４３に対し
てアクチュエータ５２′（主クランプアクチュエータ５
２とほぼ兼用）によって半径方向に可動であり、コッタ
ーアクチュエータ１３２によって前後方向に可動であ
る。このコッターパッド１３１は、パイプ３、７の裏面
に密着しやすいようフローティング構造となっている
が、この点については後述する。

【００１７】（５）スペーサ装置１５０（スペーサ１５
１）：コッター装置１３０のコッターパッド１３１内
に、全周上約１２０°振り分けで３カ所設けられている
（図１０参照）。このスペーサ装置１５０のスペーサ１
５１は、スペーサアクチュエータ１５２によって駆動さ
れ、既設パイプ３端面ルート部３−２と継ぎパイプ７端
面ルート部７−２との間に差し込まれて、溶接開先のル
ートギャップ設定に供せられる。

【００１８】（６）端面合せアクチュエータ３１：端面
合せアクチュエータ３１は、中心軸１３から立設された
前部フランジ４７と球面軸受外輪４３との間で突っ張っ
て、スペーサ１５１を既設パイプ３の端面に押し付ける
ものであり、円周上３カ所に別個独立に配置されてい
る。パイプラインの湾曲部ではパイプの軸芯とパイプ端
面とが直角でない所もあるが、中心軸１３の傾きに関係
なく、この端面合せアクチュエータ３１の作用によって
円周上３カ所のスペーサ１５１を全て既設パイプ３の端
面に当てることができる。

【００１９】次に、図６の実施例のパイプインナークラ
ンプ装置の動作について図７及び図８を参照しつつ説明
する。図７（Ａ）では、クランプ装置１は前回のクラン
プ位置におけるクランプ作業を終えて、既設パイプ３内
を駆動ローラー２５により走行しつつ右に移動中であ
る。すなわち、既設パイプ３の左側の既設パイプ３´と
既設パイプ３との端部間内面（溶接ビード２の内側）
を、主クランプパッド５１でクランプした後、クランプ
パッド５１は溶接ビード２の初層溶接の裏当金の役目を
果し、その後クランプを解除する。そして、装置１は次
のクランプ作業位置に移動している。このとき、主クラ
ンプ５０や後部クランプ２０、コッター装置１３０、ス
ペーサ装置１５０は全て内径側に引き込まれている。

【００２０】図７（Ｂ）に進んで、インナークランプ装
置１は、既設パイプ３の右端部まで来たところである。
既設パイプ３の端面の外側近傍（約５mmの位置）に、主
クランプパッド５１の中心線やスペーサ１５１が来るよ
うに、インナークランプ装置１の前後位置合せを行う。
このときの主クランプパッド５１及びコッターパッド１
３１の外周面とパイプ３内面との隙間Ｃ₁ は約５mmであ
る。

【００２１】図７（Ｃ）に進んで、主クランプパッド５
１が外側に少し開いて、パッド外面とパイプ内面との隙
間がＣ₂ ＝１．２mm程度になる。このように隙間を詰め
るのはスペーサを突出させた時、既設パイプ３の内径よ
り外に出るようにしたいためである。次に、スペーサ１
５１を外径方向に突出させる。

【００２２】図７（Ｄ）に進んで、駆動輪２５を駆動し
て、インナークランプ装置１を既設パイプ３の奥方向に
後退させる。これにより、インナークランプ装置１は、
円周方向３カ所あるスペーサ１５１のうちの少なくとも
一つが既設パイプ３のルート部３−２に接するまで動い
て停止する。なお、このときには、３個のスペーサ１５
１全てがルート部３−２に接している保障はない。既設
パイプ３端面のパイプ軸芯に対する傾きやインナークラ
ンプ装置１自身の傾きがあるからである。

【００２３】図８（Ｅ）に進んで、後部クランプ２０が
作動してパッド２３をパイプ３の内面に押しつけ、イン
ナークランプ装置１の本体が既設パイプ３内面に固定さ
れる。なお、この時インナークランプ装置１の姿勢が変
って（傾いて）スペーサ１５１とパイプ端面（ルート部
３−２）との間が少し開くようなこともある。

【００２４】図８（Ｆ）に進んで、端面合せアクチュエ
ータ３１を用いて、スペーサ１５１を、既設パイプ３に
固定されている主フレームフランジ１５側に寄せる。端
面合せシリンダ３１は、円周方向に３カ所設けられてお
り、全てのスペーサ１５１が既設パイプ３端面に接する
までスペーサ１５１を奥側に移動させる。このとき、主
フレーム１１とスペーサ１５１間には、揺動・摺動可能
な球面軸受４０が存在するので、スペーサ１５１は既設
パイプ３端面に倣うように押し付けられ、３か所のスペ
ーサ１５１がすべて既設パイプ３端面ルート部３−２に
当接する。

【００２５】図８（Ｇ）に進んで、継ぎパイプ７をセッ
トした状態である。すなわち、継ぎパイプ７の左端部内
面をクランプパッド５１の外周部右側にはめ込んであ
る。そして、継ぎパイプ７端面ルート部７−２がスペー
サ１５１の右側面に当接している。このような作業は人
手で行う。

【００２６】図８（Ｈ）に進んで、継ぎパイプ７をセッ
トし終ったら、クランプパッド５１及びコッターパッド
１３１を外側に突き出して、両パッドを既設パイプ３及
び継ぎパイプ７の端部内面に押し付ける。この時の押し
付け力は全力（一例１８０トン）の１／２以下程度とす
る。これによって、両パイプ３と７が、その軸芯が合
い、かつルートギャップが正規寸法となった状態で固定
される。次に、スペーサ１５１を内側に引き込む。この
とき、クランプパッド５１はパイプ３、７の内面に押し
付けたままである。続いて、コッターパッド１３１を主
クランプパッド５１相互の円周方向スペース（図２参
照）に進出させる。このコッターパッド１３１によって
主クランプパッド５１の円周方向隙間が埋められ、全円
周にわたって隙間のない裏当金が完成する。この際、後
述するコッターパッドのフローティング構造が機能す
る。次に、主クランプパッド５１（コッターパッド１３
１含む）の押し付け力をフルにまで上げて最終クランプ
する。

【００２７】その後、溶接ヘッド５、トーチ５−１を用
いてパイプ外面から突き合せ溶接を行い、両パイプ３、
７を接続する。初層溶接が終わって、裏当の必要がなく
なったら、クランプパッド５１やコッターパッド１３
１、及び後部クランプ２３を内側に引き込み、インナー
クランプ装置１をフリーにして、次の作業地点（継ぎパ
イプ７の右側端部）へとインナークランプ装置１を移動
させる。以下、同様な作業・動作を繰り返していく。

【００２８】具体的なインナークランプ装置の構造につ
いて説明する。図９は、図６、図７及び図８に概念的に
示されているインナークランプ装置の内部構造例を具体
的に示す側面断面図である。図１０は、図９のインナー
クランプ装置のクランプパッド部を示す正面断面図であ
る。なお、この実施例のインナークランプ装置は、６０
０Ａパイプ（外径６０９．６mm×厚さ１５．０mm）用の
ものである。

【００２９】図９においても、左側の既設パイプ３と右
側の継ぎパイプ７が、図の中央部において、管端面同士
を突き合わされている。パイプ端面にはＶ字開先が加工
されている。この開先部は、インナークランプ装置でパ
イプを固定した後に、自動溶接機を用いて溶接される。

【００３０】パイプインナークランプ装置１は、既設パ
イプ３内にその主要部が位置している。クランプ装置１
は、大きく分けて、左側の主フレームフランジ１５周り
と、右側の球面軸受４０や主クランプ部フランジ４４周
りに分れる。中心軸１３や主フレームフランジ１５は、
後部クランプ２０によって既設パイプ３内に固定され
る。主クランプ部フランジ４４周りの部品は、中心軸１
３に対して、球面軸受４０で揺動かつ摺動可能に連結さ
れている。主クランプ部フランジ４４は、端面合せアク
チュエータ３１によって、主フレームフランジ１５方向
に（既設パイプ３の奥方向に）、スペーサ１５１（円周
方向３か所）の左側面が既設パイプ３端面に当接するま
で、引き付けられる。

【００３１】クランプ装置１は、その中心部に、既設パ
イプ３の軸方向に延びる中心軸１３を有する。この中心
軸１３は中空の部材であり、その中央右側外面に、球面
軸受４０がはめ込まれている。中心軸１３の左端には、
板状の主フレームフランジ１５が径方向に広がるように
設けられている。フランジ１５からは、右方向に屈折す
る板状の構造体（リブ１８、ブラケット等）が接続され
て延びている。この構造体の一つである、図９の下部に
示すフランジ１５のすぐ右隣のリブ１８には、駆動輪２
５駆動用のサーボモータ２６−１等が取り付けられてい
る。またリブ１８の右端に径方向に広がるブラケット１
９には、後部クランプ２０が取り付けられている。

【００３２】この後部クランプ２０は、電動のアクチュ
エータ２１によってクランプパッド２３（外面ポリウレ
タン焼付け）を既設パイプ３の内面に押し付け、装置の
主フレームを既設パイプ３内面に固定するものである。
同後部クランプ２０は、図１１に示すように、周方向に
３台ほぼ１２０°振り分けて配置されている。後部クラ
ンプの駆動アクチュエータは、サーボモータ２１−１、
モータ軸回転を落とす減速機２１−２（ハーモニックド
ライブプラス１段歯車）、減速機２１−２の出力で回転
するネジ軸２１−３、ネジ軸２１−３によって前後方向
（パイプ軸方向）に駆動されるウェッジ２１−４からな
る。後部クランプパッド２３は、図示せぬガイドにより
ブラケット１９に対して半径方向摺動可能に案内されて
おり、ウェッジ２１−４の動きに応じて、半径方向に出
入りする。クランプ力は１台当り１トンで全体で３トン
である。

【００３３】図１１は、図９のインナークランプ装置１
の中央部の構造を示す正面断面図である。この図は、後
部クランプ２０や駆動輪２５、ガイドローラ２９の周方
向の配置を示す。駆動輪２５は、下方に２個配置されて
いる。ガイドローラ２９は、両横に２個配置されてい
る。駆動輪２５や従動輪２８の配置は、パイプラインの
カーブのアールがパイプ径の３倍まで対応できるように
考慮されている。

【００３４】再び図９に戻って説明する。主フレームの
中心軸１３には、球面軸受内輪４１が軸方向摺動自在に
外嵌されており、この内輪４１には、球面軸受外輪４３
が球面摺動自在に外嵌されている。主クランプ部フラン
ジ４４等の外輪４３に接続されている部品は、該球面軸
受４０中心回りに首振り自在に取り付けられている。

【００３５】本実施例のインナークランプ装置は、クラ
ンプパッド５１をパイプ内面に押し付ける手段として、
クランプパッド５１を径方向突き出し・引き込み自在に
案内する手段（主クランプ部フランジ４４）と、クラン
プパッド５１を径方向に押動するためのテーパ面を有す
る、パイプ軸方向に移動可能なウェッジ１１７と、この
ウェッジ１１７のテーパ面と摺動するテーパ面を有し、
クランプパッド５１と連結された主クランプブロック５
５と、ウェッジ１１７を軸方向に駆動するアクチュエー
タ（主クランプナット１１３や主クランプネジ軸１１１
等）を有する。

【００３６】すなわち、球面軸受外輪４３の右端面に
は、主クランプ部フランジ４４が接続されている。主ク
ランプ部フランジ４４は、外方向に広がりフランジ外縁
部４９に至っている。この主クランプ部フランジ４４の
左側であって、球面軸受外輪４３の外側の空間に、主ク
ランプパッド５１の駆動機構が配置されている。

【００３７】具体的には、球面軸受外輪４３の外側（図
９上部）には、摺動板１２１（オイルレスメタル）が貼
られている。摺動板１２１上は、ウェッジ１１７が左右
に移動する。ウェッジ１１７上には、摺動板１１９（ウ
ェッジ１１７に貼られている）を介して主クランプブロ
ック５５が存在する。この主クランプブロック５５は、
主クランプ部フランジ４４に、径方向摺動自在に案内さ
れる。主クランプブロック５５の底面（径方向中心側の
面）はウェッジ１１７と接しており、ウェッジ１１７の
左右動に応じて径方向外側（突き出し）、内側（引き込
み）に駆動される。

【００３８】なお、主クランプブロック５５は、図３及
び図１０に示すように、コッターパッド１３１、コッタ
ブロック１３２、スペーサハウジング１３３−６を介し
て径方向中心側に向けて、コッタスプリング１３０−１
によって付勢されている。なお、コッタスプリング１３
０−１の外側端は、押えプレート１３０−２によって押
さえられている。

【００３９】主クランプウェッジ１１７の駆動メカニズ
ムについて説明する。インナークランプ装置１の後端
（図９の左端）部には、主クランプ駆動用のサーボモー
タ９７が配置されている。モータ９７には、その軸回転
数を数十分の１以下（一例１／３３）に落とすための減
速機９９（いわゆるハーモニックドライブ減速機）が接
続されている。この減速機９９からは、出力軸であるピ
ニオン軸１０１が図の右方向に出ている。このピニオン
軸１０１のピニオン１０１は、半径方向に配置された２
段のギヤ１０５、１０７と噛み合って回転が減速され
る。ギヤ１０７の軸１０９の右端には、ピニオン１１０
が形成されており、このピニオン１１０は、主クランプ
ネジ軸１１１の左端外周のギヤ１１１ａと噛み合ってい
る。したがって、減速機９９出側のピニオン軸１１０の
回転は、さらに約１／１０に減速されて主クランプネジ
軸１１１に伝えられる。

【００４０】主クランプネジ軸１１１は、球面軸受外輪
４３の左側に接続されているスリーブ１１５の外周に回
転自在に嵌合されている。ネジ軸１１１の右半部外周面
にはピッチ５mmのオネジ１１１ｂが切られている。ネジ
軸１１１の右半部外周には主クランプナット１１３が螺
合している。オネジ１１１には、主クランプナット１１
３内面のメネジ１１３ｂが螺合している。主クランプナ
ット１１３の右端面には、ウェッジ１１７が固定接続さ
れている。したがって、主クランプネジ軸１１１が回転
すると、主クランプナット１１３が図の左右方向（パイ
プ軸方向）に移動し、これに連動してウェッジ１１７も
左右に動く。本実施例の主クランプの力は、１８０トン
である。

【００４１】主クランプの駆動機構が、中心軸１３の回
りから、中心軸１３の後方にかけて配置されているの
は、できるだけ大径のネジを限られたスペース中に配置
するためである。また、インナークランプ装置の後部に
重量を持たせて、ローラ２５、２８の左右（前後）で装
置の重量がバランスするようにするためでもある。

【００４２】なお、主クランプ駆動モータ９７等のイン
ナークランプ装置後部の周囲は後部カバー８１で覆われ
ている。同カバー８１の後面は後部エンドカバー８５で
フタがされている。主クランプ駆動モータ９７周辺の符
号８３は、ロッド９４やカバー８１の固定用ブラケット
である。ロッド９４は固定用ブラケット８３と主フレー
ムフランジ１５とを連結するものである。符号９１、９
２、９３はウェイトバランス用のバネ付勢機構である。

【００４３】ウェッジ鍔１１７ａは、ウェッジ１１７の
外面と同様の傾斜を有するテーパ面となっている。外径
側のライナー１２０は主クランプブロック５５（正確に
は同ブロックに固定されている中央ブロック５５ａ）に
対して固定されており、ウェッジ１１７が図９の左方向
に移動すると、主クランプブロック５５は、ウェッジ１
１７に引っ張られて内径側に引っ込む。つまり、主クラ
ンプパッド５１は、拡大時にも縮小時にもウェッジ１１
７によって駆動される。

【００４４】次に本発明のパイプインナークランプ装置
の特徴部分であるコッター及びスペーサ周りについて説
明する。図１は、図４のパイプインナークランプ装置の
コッター及びスペーサ周りの詳細を示す図である。
（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図で
ある。図２は、図１のコッター及びスペーサを外面から
見た平面図である。図３は、図９のパイプインナークラ
ンプ装置のコッター及びスペーサ周りの詳細を示す側面
断面図である。図４は、コッターパッド押えボルト部の
詳細を示す正面断面図である。図５は、主クランプパッ
ドの詳細を示す側面断面図である。

【００４５】コッターパッド１３１は、図３に示すよう
に、スペーサハウジング１３３−６の外面に固定されて
いる。スペーサハウジング１３３−６内には、スペーサ
１５１の出し入れ機構が内蔵されている。スペーサハウ
ジング１３３−６は、コッターナット１３３−５に対し
て径方向に摺動可能に取り付けられている。そして、コ
ッターナット１３３−５の外径部に被せられている押え
プレート１３０−２の内側に入っているコッタースプリ
ング１３０−１によって、内径方向に付勢されている。
一方、コッターパッド１３１は、図１に示すように、コ
ッターパッドスプリング２０３によって、コマ２０１を
介して外径方向に付勢されており、主クランプブロック
５５が拡開する際にはコッターパッド１３１も径方向外
側に突き出る。

【００４６】コッターナット１３３−５は、図３に示す
ように、その内径側部分において、コッター駆動ネジ１
３３−４と螺合しており、同ネジ１３３−４が回転する
と、図の左右方向（装置の前後方向）に駆動される。こ
の前後方向の動きは、コッターパッド１３１及びスペー
サ１５１のパイプ端面（ルート部３−２、７−２）に対
する位置を調整するためである。すなわち、パイプ端面
合せ時には、スペーサ１５１がパイプ端面の位置にあ
り、端面合せ終了後の溶接時には、コッターパッド１３
１が主クランプパッド５１の分割部のスペースにキッチ
リと入り込むようにコッターパッド１３１を移動する。
なお、この移動の際には、主クランプパッドがパイプ内
面に当接してパイプ３、７を固定しているが、コッター
パッドスプリング２０３の収縮によりコッターパッド１
３１とパイプ内面間には適当な押圧力が存在しており、
コッターパッド１３１の移動が拘束されることはない。
なお、コッター駆動ネジ軸１３３−４は、図９に示され
ているように、ピニオン１３３−３（同周３カ所のコッ
ター駆動ネジに動力を配分する）、減速機１３３−２を
介してモータ１３３−１に接続されている。コッター駆
動ネジ軸１３３−４の前端は、ベアリングを介して球面
軸受外輪４３に支持されている。

【００４７】スペーサ１５１は、スペーサハウジング１
３３−６内に、径方向にスライド可能に収められてい
る。スペーサ１５１の先端部は、コッターパッド１３１
を貫通するスリット１３１−３（図１、２も参照）内を
摺動し、コッターパッド１３１の外周側に出入りする。
なお、このスペーサ１５１は、工具鋼にタフトライド処
理を施して、耐摩耗性を向上させている。

【００４８】スペーサ１５１の根元部は、図１に示され
ているように中央部がえぐり込まれており、同部の一側
面には、ラック１５２−６が切られている。このラック
１５２−６には、ピニオン１５２−５が噛み合ってお
り、ピニオン１５２−５の回転に連れて、ラック１５２
−６（すなわちスペーサ１５１）が内外に駆動される。
ピニオン１５２−５は、図３に示すように、減速ギア１
５２−４、ピニオン１５２−３、ハーモニックドライブ
減速機１５２−２を介して、サーボモータ１５２−１に
よって駆動される。なお、スペーサ１５１の突き出し限
は段部１５２−８によって定められる。

【００４９】コッターパッド１３１は、図２に示すよう
に、円周方向に分割されている主クランプパッド５１の
分割部の隙間を埋める位置に配置されている。コッター
パッド１３１の両側面１３１−２はテーパ（角度５０
°）のついた楔状をしており、同様の形状の主クランプ
パッド５１の端面５１−１に押し付けられる。なお、図
２は、スペーサ１５１の中心線が主クランプパッド５１
の裏波溝５１−２の中心線（パイプ突き合わせ部中心
線）と合った位置にあり、パイプ端面合せ状態を示して
いる。パイプ端面合せ終了後は、コッターパッド１３１
が図の下方向に駆動されて、コッターパッドの両側面１
３１−２が両主クランプパッドの端面５１−１にピッタ
リと合う位置に来て最終クランプがなされる。

【００５０】次にコッターパッドのフローティング構造
の詳細について説明する。図１、図３及び図４に示すよ
うに、コッターパッド１３１はスペーサハウジング１３
３−６に、図４に示すボルト２１１で固定されている。
ここで、ボルト２１１とその頭を収容する凹部２１３の
間、及び、長穴２１５の間は、パイプ円周方向にそれぞ
れ片側２mmの隙間があり、コッターパッド１３１は円周
方向に移動可能である。このようになっているのは、次
の理由による。図２においてコッターパッド１３１を主
クランプパッド５１間のスペースに押し込むときに、部
品の製作誤差や組立て誤差のために、コッターパッド１
３１や主クランプパッド５１の端面５１−１の位置がズ
レることがある。もしコッターパッド１３１が円周方向
に少し動かないと、いずれか早く当る方の主クランプパ
ッド端面５１−１にコッターパッド側面１３１−２が当
った時点でコッターパッド１３１は停止し、もう一方の
主クランプパッド端面５１−１とコッターパッド側面１
３１−２との間に隙間が開くおそれがある。そのままパ
イプを溶接すると、その隙間に溶融金属が入り込んで、
溶接不良やパイプインナークランプ装置の作動不良を引
き起こすこととなる。このような事態を避けるために、
コッターパッド１３１を円周方向に少し可動としてお
き、一方の側面１３１−２が主クランプパッド端面５１
−１と当った後にも、他方の側面１３１−２が主クラン
プパッド端面５１−１と当るまで、コッターパッド１３
１が円周方向にズレながらコッターパッド１３１を主ク
ランプパッド５１間に押し込み可能としたのである。

【００５１】径方向に見ると、コッターパッド１３１
は、図１に示すように、コマ２０１を介してスプリング
２０３によって外方向に付勢されている。一方、内方向
へは、図３に示すように、スペーサハウジング１３３−
６を介してスプリング１３０−１によって付勢されてい
る。つまり、コッターパッド１３１は、内外に２つのス
プリング２０３、１３０−１で付勢されており、コッタ
ーパッド１３１にかかる力に応じて内外に出入りするフ
ローティング構造となっている。なお、スプリング力
は、外方向付勢スプリング２０３の方が強く、コッター
パッド１３１の外側に何もない時には、コッターパッド
１３１は、コマ２０１の外面が主クランプパッド５１の
裏面に当る位置で止まっている。そして、このとき（図
１の状態）コッターパッド１３１の外表面は、主クラン
プパッド５１の外表面よりも少し（０．５〜１mm）外に
突出している。そして、パイプの裏面にコッターパッド
１３１が押し当てられると、スプリング２０３が縮ん
で、コッターパッド１３１の外表面と主クランプパッド
５１の外表面とがほぼ面一となる。なお、パイプの形状
は当然真円ではないので、図１の左右のスプリング２０
３の伸縮量は変ることがある。このように、本実施例の
パイプインナークランプ装置のコッターパッド１３１
は、径方向にもフローティング構造となっており、コッ
ターパッド１３１の前後方向の出入りに過大な抵抗を与
えないよう、またできるだけコッターパッド１３１がパ
イプ裏面に密着するように配慮されている。

【００５２】なお、コマ２０１は、外面が円弧状の平た
い板状体であって、主クランプブロック５５の端部を切
り欠いた部分に配置されている。コマ２０１の外面は、
図１Ｂに示すように、凹凸部２０２で主クランプパッド
５１とずれないようになっている。コマ２０１の内面に
は凹部２０１ａが形成されており、同部２０１ａにはス
プリング２０３の頭が嵌合している。一方、主クランプ
ブロック５５にも凹部２０５が形成されており、スプリ
ング２０３を収容している。コマ２０１と主クランプブ
ロック２０５との間には２mmの隙間があり、スプリング
２０３はその範囲で伸縮する。

【００５３】次に主クランプパッドの構造を説明する。
図５は、主クランプパッドの詳細構造を示す正面断面図
である。主クランプパッド５１の表面にはタフピッチ銅
製の裏当てリング２２１が嵌め込まれている。同裏当て
リング２２１の表面には裏波溝５１−２が掘り込まれて
いる。同裏当てリング２２１は、主クランプパッド５１
にボルト止めされており、交換可能になっている。

【００５４】図９にもどって端面合せアクチュエータに
ついて説明する。端面合せアクチュエータのモータ３１
−１は、前部フランジ４７の下部に固定されている。モ
ータ３１−１の先（図の左側）にはハーモニックドライ
ブ減速機３１−２が接続されている。同減速機３１−２
の先には、出力軸としてのネジ軸３１−３が突出してい
る。このネジ軸３１−３は、ナット３１−４と螺合して
いる。ナット３１−４は、ブラケット３１−５に固定さ
れている。したがって、モータ３１−１の回転により、
主クランプ部ブラケット４４が図の左方向に押され、結
局前述のように、端面合せスペーサ１５１が既設パイプ
の端面に押し付けられる。なお、符号３１−６は、主ク
ランプ部ブラケット４４をブラケット３１−５から離す
方向（左方向）に付勢するバネであり、３１−７はその
バネの中心に組み込まれているシャフトであり、３１−
８はバネを収めているケーシングである。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、パイプライン工事等におけるパイプの継ぎ溶
接の際に、溶接する二本のパイプの端部を突き合わせて
パイプの内側から固定するためのパイプインナークラン
プ装置であって、突き合わせ部の裏当金を構成する分割
された主クランプパッドの間を埋めるコッターをパイプ
の裏面に密着させやすいパイプインナークランプ装置を
提供できる。また、裏当金に欠落部分がなく、動きが滑
らかで、状況に合わせて微妙なコントロールを行うこと
のできるパイプインナークランプ装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係るパイプインナークラン
プ装置のコッター及びスペーサ周りの詳細を示す図であ
る。（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面
図である。

【図２】図１のコッター及びスペーサを外面から見た平
面図である。

【図３】図９のパイプインナークランプ装置のコッター
及びスペーサ周りの詳細を示す側面断面図である。

【図４】コッターパッド押えボルト部の詳細を示す正面
断面図である。

【図５】主クランプパッドの詳細を示す側面断面図であ
る。

【図６】本発明の１実施例に係るパイプインナークラン
プ装置の概念的な構成を示す図である。

【図７】図６のパイプインナークランプ装置の動作（Ａ
→Ｄ）を概念的に示す模式図である。

【図８】図６のパイプインナークランプ装置の動作（Ｅ
→Ｈ）を概念的に示す模式図である。

【図９】図６、図７及び図８に概念的に示されているイ
ンナークランプ装置の内部構造例を具体的に示す側面断
面図である。

【図１０】図９のインナークランプ装置のクランプパッ
ド部を示す正面断面図である。

【図１１】図９のインナークランプ装置１の中央部の構
造を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１インナークランプ装置２溶接ビード３既設パイプ３−１開先３−２ルート部５溶接機ヘッド５−１溶接トーチ６ガイドレール７継ぎパイプ７−１開先７−２ルート部１１主フレーム１３中心軸１５主フレームフ
ランジ１８リブ１９ブラケット２０後部クランプ２１後部クランプ
アクチュエータ２１−１後部クランプ駆動モータ２１−２減速機２１−３ネジ軸２１−４後部クランプウェッジ２３後部クランプパッド２５駆動ローラ２６ローラアクチュエータ２６−１ローラ走
行駆動モータ２７プーリーベルト２８従動ローラー２９ガイドローラ３１端面合せアク
チュエータ３１−１端面合せ駆動モータ３１−２減速機３１−３ネジ軸３１−４ナット３１−５ブラケット３１−６バネ３１−７シャフト３１−８ケーシン
グ４０球面軸受４１球面軸受内輪４３球面軸受外輪４４主クランプ部
フランジ４７前部フランジ４８前部カバー４９フランジ外縁部５０主クランプ５１主クランプパッド５２主クランプア
クチュエータ５５主クランプブロック８１後部カバー８３プレート８５後部エンドカバー９１、９２、９３
バネ付勢機構９４ロッド９７主クランプ駆
動モータ９９減速機１０１ピニオン軸１０３ギヤ軸１０５、１０７ギヤ１０９軸１１１主クランプネジ軸１１１ａギヤ１１１ｂオネジ１１３主クランプ
ナット１１３ｂメネジ１１５スリーブ１１６スリーブフランジ１１７主クランプ
ウェッジ１１９、１２０、１２１ライナー１３０コッタ装置１３０−１コッタ
スプリング１３０−２押さえプレート１３１コッタ装置
パッド１３１−１コッタスプリング１３１−２端面１３１−３スリット１３３−４コッタ駆動ネジ軸１３３−５コッタ
ナット１３３−６スペーサハウジング１３４１５０スペーサ装置１５１スペーサ１５２スペーサアクチュエータ２０１コマ２０２凹凸部２０３コッターパッドスプリング２０５凹部２１１ボルト２１３凹部２１５長穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端部において突き合わされる二本のパイ
プを、該パイプの内側から固定するパイプインナークラ
ンプ装置であって；該二本のパイプの突き合わせ端部内
面に押し付け可能な、円周方向に複数に分割されて設け
られた主クランプパッドと、この複数の主クランプパッドの分割部を埋めるコッター
と、を備え；該コッターが径方向に浮き沈み可能なフロ
ーティング構造を有することを特徴とするパイプインナ
ークランプ装置。
【請求項２】さらに、上記コッターが周方向にスライ
ド可能なフローティング構造を有することを特徴とする
請求項１記載のパイプインナークランプ装置。
【請求項３】上記主クランプパッドが、工具鋼製の本
体と、銅製の溶接裏当金との組み立て構造を有すること
を特徴とする請求項１又は２記載のパイプインナークラ
ンプ装置。
【請求項４】端部において突き合わされる二本のパイ
プを、該パイプの内側から固定するパイプインナークラ
ンプ装置であって；該二本のパイプの突き合わせ端部内
面に押し付け可能な、円周方向に複数に分割されて設け
られた主クランプパッドと、この複数の主クランプパッドの分割部を埋めるコッター
と、を備え；該主クランプパッドの分割部が八の字型に
開いており、該コッターが同様の八の字型をしており、またコッター
が周方向にスライド可能であり、コッターが分割部に進入する際に、コッターの中心と分
割部の中心とが自動的に調芯されることを特徴とするパ
イプインナークランプ装置。
【請求項５】さらに、上記コッターが径方向に浮き沈
み可能なフローティング構造を有することを特徴とする
請求項４記載のパイプインナークランプ装置。
【請求項６】上記フローティング構造に、コッターを
径方向外側に付勢するスプリングが含まれることを特徴
とする請求項１又は５記載のパイプインナークランプ装
置。
【請求項７】端部において突き合わされる二本のパイ
プを、該パイプの内側から固定するパイプインナークラ
ンプ装置であって；該二本のパイプの突き合わせ端部内
面に押し付け可能な、円周方向に複数に分割されて設け
られた主クランプパッドと、この複数の主クランプパッドの分割部を埋めるコッター
と、上記二本のパイプの両端面間に突き出すとともに、該端
面間から内径側に引き込み可能な、円周方向に分散して
配置された複数のスペーサと、を備え；上記コッター
に、上記スペーサが摺動して出入りするスリットが形成
されており、このスリットが円周方向に長穴となっており、コッター
とスペーサとが円周方向に相対的にスライド可能である
ことを特徴とするパイプインナークランプ装置。