JPS6338279B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二本の管を突き合せて円周溶接するに
際し、管の接合端面の双方を突き合せた状態にて
内側からクランプすると共に、突合せ部内面の全
周に亙つて〓間なく裏当てを行い得る上、若干の
角度をなすように接合する切合せも可能とするイ
ンナークランプ装置に関する。

従来、二本の鋼管を突き合せて円周溶接する場
合は、その接合部において双方の鋼管をインナー
クランプ装置で一体的に固定するのが一般的であ
るが、このような従来のインナークランプ装置に
よる場合は、突き合せる鋼管の相互の軸心方向が
若干の角度（例えば6゜以内）をなすように接合す
る所謂切合せを行うことができない。従つてその
ような切合せを行う場合には外側からクランプす
る必要があり、更に外側からクランプする場合に
は鋼管の外側に自動溶接用装置を配することがで
きないために円周自動溶接を行うことが極めて困
難である。

また二本の鋼管を突き合せて円周溶接する場合
には、当然、裏ビードが形成されるが、この裏ビ
ードが形成される場合には裏当て材が一般に用い
られる。これは、初層ビード裏面の大気曝露によ
る気孔又は割れの発生、裏ビード外観の不良発
生、溶落ちの発生等を防止する目的で使用され
る。この目的を十分に達成するためには鋼管の突
合せ部内面の全周に亙つて〓間なく裏当てを行う
必要がある。これに対し、従来は長さが鋼管の周
長に略等しい環状の裏当て材を鋼管の内周に沿わ
せ、両端部は夫々の内外周面にテーパをとつて重
ね合せることとしていたが、鋼管の全周に亙つて
〓間なく裏当てを行うことは非常に困難であり、
その作業も極めて煩瑣であつた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、鋼管等の管同士を突き合せて円周溶接するに
際し、双方の鋼管をその接合部において内側から
クランプする場合において、突き合せる管の相互
の軸心方向が若干の角度をなすように切合せを行
うことを可能とし、また管の突合せ部内面の全周
に亙つて〓間なく裏当てを行い、更にはその自動
化も容易とするインナークランプ装置を提供する
ものである。

本発明に係るインナークランプ装置は、二本の
管の端面同士を突き合せて溶接するに際し、両管
を突合せ部近傍にて内側からクランプしつつ、そ
の突合せ部内面を裏当て材にて裏当てする装置に
おいて、一方の管をクランプする部分及び他方の
管をクランプする部分が球継手を介して屈曲可能
に連繋してあり、また両部分を任意の屈曲状態で
固定する屈曲状態固定具を備え、前記裏当て材は
楔形をなして相互に接するように周方向に分断さ
れた複数の環状分断体からなり、隣接する環状分
断体は前記各部分に支持されており、更に各環状
分断体は軸方向及び径方向への移動を可能として
あることを特徴とする。

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて
詳述する。第１図は本発明に係るインナークラン
プ装置（以下本発明装置という）の一部を破断し
て示す正面図であり、第２図は一部を破断した本
発明装置を第１図―線による断面にて示す側
面図である。

１は適用対象の鋼管Ｐの内径よりも少し小径の
中央基盤であり、２はそれと同径を有する今一つ
の中央基盤であつて、両者は球継手をもつて屈曲
可能に連繋されており、各中央基盤１，２の両側
に、夫々、中央基盤１，２の外径より小さい直径
を有する同一直径の二個の側方円板３，３を各中
央基盤１，２に対して所要の間隔を隔てて平行に
相対峙させ、中央基盤１，２の夫々と、側方円板
３，３の夫々とを六等配されたテンシヨンボルト
４，４…４にて夫々一体に固定することにより装
置全体の骨組みが構成されている。また中央基盤
１とそれに相対峙する側方円板３との間及び中央
基盤２とそれに相対峙する側方円板３との間を周
囲から覆うように外カバー１５，１５が取り付け
られている。

中央基盤１の対向する中央基盤２側に突設され
た球継手外輪部材１ｂの内面に周設された溝に
は、球継手凸面部材１ｄが内嵌されている一方、
中央基盤２の中央基盤１側に突設された筒状の球
継手内輪部材２ｂには、前記凹面部材１ｄの凹面
と同一曲率の凸面を有する球継手凸面部材２ｄが
外嵌されており、前記凹面部材１ｄと前記凸面部
材２ｄとを係合させて中央基盤１，２が屈曲可能
に連繋されている。

上述した中央基盤１，２の中央部には、それら
に夫々取り付けた側方円板３，３側へ各突出する
ようにヘツド案内筒体１ａ，２ａが設けられてお
り、該ヘツド案内筒体１ａ，２ａ内には、単動形
油圧シリンダ６，６のラム先端に取り付けたヘツ
ド５，５の先端部たる有底筒体５ｂ，５ｂが摺動
可能に挿入される。

ヘツド５，５は、前記有底筒体５ｂ，５ｂのほ
かに、一対の貫通孔付き板状部材が油圧シリンダ
６，６のラムの進出退入方向に平行に相対峙して
なる一組の軸受耳を外周に六等配した六組の軸受
耳５ａ，５ａ…５ａを具備している。

また前記球継手内輪部材２ｂにはばね受座２ｅ
が内嵌固定されており、該ばね受座２ｅの両面か
ら前記有底筒体５ｂ，５ｂの各底部にまで亙るよ
うにリターンスプリング７，７が夫々配されてお
り、油圧シリンダ６，６のラムが進出してヘツド
５，５が前進する場合にはそのリターンスプリン
グ７，７が圧縮され、前記ラムが退入する場合に
は前記リターンスプリング７，７の弾性力により
前記ヘツド５，５が後退するのが助勢されるよう
になつている。

更に前述の如くヘツド５，５の外周に設けられ
た各組の軸受耳５ａ，５ａ…５ａの間に、両端部
に貫通孔を有するリンクエレメント８，８…８の
一端を夫々挿入し、その状態にて一方の軸受耳５
ａ，５ａ…５ａの貫通孔からリンクエレメント
８，８…８の貫通孔を経て他方の軸受耳５ａ，５
ａ…５ａの貫通孔までピン９，９…９を挿通させ
ることにより、リンクエレメント８，８…８が軸
受耳５ａ，５ａ…５ａに対して回動自在に連繋さ
れている。また該リンクエレメント８，８…８の
他端は、前記外カバー１５，１５の円周に六等配
して開設された開口部１５ａ，１５ａ…１５ａに
底部が位置するように各配置された馬蹄形状のク
ランプ金具１１，１１…１１両脚部１１ａ，１１
ａ…１１ａ間に挿入され、その一方の脚部１１
ａ，１１ａ…１１ａの貫通孔からリンクエレメン
ト８，８…８の貫通孔を経て他方の脚部１１ａ，
１１ａ…１１ａの貫通孔までピン１０，１０…１
０を挿通させることによりリンクエレメント８，
８…８とクランプ金具１１とが回動自在に連繋さ
れている。斯くしてヘツド５，５とリンクエレメ
ント８，８…８とクランプ金具１１，１１…１１
とはリンク機構を構成し、油圧シリンダ６，６に
より駆動されるヘツド５，５の前後進動作は、リ
ンクエレメント８，８…８を介してクランプ金具
１１，１１…１１へ伝達され、該クランプ金具１
１，１１…１１は半径方向へ進退運動を行い、前
記開口部１５ａ，１５ａ…１５ａに対して出没運
動を行う。

また中央基盤２側のクランプ金具１１近傍の斜
視図を示す第３図から明らかなように、クランプ
金具１１，１１…１１のうちの半数には両脚部１
１ａ，１１ａ…１１ａの中央側端面に長矩形のす
べり溝を有する案内板１１ｂ，１１ｂ…１１ｂが
中央基盤２の開口部２５を挿通して中央基盤１，
２の対向間〓へ延設されており、該案内板１１
ｂ，１１ｂ…１１ｂが延設されたクランプ金具と
そうでないクランプ金具とが円周方向に交互に配
されている。一方、中央基盤１側のクランプ金具
１１，１１…１１も、そのうちの半数には両脚部
１１ａ，１１ａ…１１ａに案内板１１ｂ，１１ｂ
…１１ｂが中央基盤１の開口部（図示せず）を挿
通して中央基盤１，２の対向間〓へ延設されてお
り、該案内板１１ｂ，１１ｂ…１１ｂが延設され
たクランプ金具とそうでないクランプ金具とが円
周方向に交互に配されている。更に中央基盤１側
の案内板１１ｂ，１１ｂ…１１ｂが延設されてい
るクランプ金具と対向する位置には、中央基盤２
側の案内板１１ｂ，１１ｂ…１１ｂが延設されて
いないクランプ金具が配されているので、案内板
１１ｂ，１１ｂ…１１ｂが延設されたクランプ金
具は、中央基盤１側のそれと中央基盤２側のそれ
とが円周方向に交互に並ぶようになつている。

前記案内板１１ｂ，１１ｂ…１１ｂのすべり溝
内には、押し棒１２，１２…１２の一端に球継手
１２ａ，１２ａ…１２ａを用いて連繋されたすべ
り金具１２ｂ，１２ｂ…１２ｂが鋼管Ｐ，Ｐの長
手方向へ摺動可能に係入されている。また押し棒
１２，１２…１２の他端に連繋された分断体取付
金具１２ｃ，１２ｃ…１２ｃ（第３図には図示せ
ず）の内面には、各金具１ｃ，１２ｃ…１２ｃに
ついて押し棒１２，１２…１２の両側にそれと平
行して二個ずつ案内角棒１３，１３…１３が取り
付けられている。なお、案内角棒１３，１３…１
３の中心側端末はフリーとなつている。該案内角
棒１３，１３…１３を案内する案内具１３ａ，１
３ａ…１３ａは、前記中央基盤１の開口部（図示
せず）又は前記中央基盤２の開口部２５の両側に
夫々取り付けられ、対向する中央基盤側へ外周側
が傾斜した案内溝を有しており、その案内溝によ
つて各案内角棒１３，１３…１３は案内される。
また分断体取付金具１２ｃ，１２ｃ…１２ｃの外
面には、銅裏当金１４の構成要素たる分断体１４
ａ，１４ａ…１４ａが夫々取り付けられている。
斯くして銅裏当金１４及びその近傍が構成されて
いるので、油圧シリンダ６，６のラムが進出（又
は退入）すると前記クランプ金具１１，１１…１
１は遠心方向（又は求心方向）へ移動し、その動
きに応じてすべり金具１２ｂ，１２ｂ…１２ｂが
案内板１１ｂ，１１ｂ…１１ｂのすべり溝に沿つ
て対向する中央基盤側（又は油圧シリンダ側）へ
移動し、そのすべり金具１２ｂ，１２ｂ…１２ｂ
に一端を連繋された押し棒１３，１３…１３は、
遠心方向（又は求心方向）へ移動する結果、各分
断体１４ａ，１４ａ…１４ａは半径方向へ進出
（又は退入）し、前記外カバー１５，１５の開口
部１５ａ，１５ａ…１５ａに対して出没運動を行
うと共に、相隣する分断体１４ａ，１４ａは相互
に接近離隔するようになつている。

該分断体１４ａ，１４ａ…１４ａは、円筒状の
銅素材を前述の如く案内板１１ｂ，１１ｂ…１１
ｂが延設されたクランプ金具１１，１１…１１と
同数、即ち六個に分割し、しかも円周方向に展開
した形状が台形又は三角形（本実施例では台形）
となるように分割した部材であり、各部材を交互
に反対向きに配列することにより前記台形又は三
角形の斜辺が隣接するようになつている。然して
該分断体１４ａ，１４ａ…１４ａの展開図を示す
第４図ａ，ｂから明らかなように、油圧シリンダ
６，６のラムを退入させ、ヘツド５，５を後退さ
せることにより、リンクエレメント８，８…８を
介してクランプ金具１１，１１…１１を半径方向
へ没入させ、これに伴つて分断体１４ａ，１４ａ
…１４ａの外周面を面一状態に保ちつつそれを半
径方向へ没入させた場合（第３図ａ）には、相隣
する分断体１４ａ，１４ａ…１４ａは矢符に示す
如く前記斜面に沿つて相互に離隔する方向へ移動
するので、鋼管の突合せ部の位置に相当する中央
線（図中の一点鎖線）上には〓間が生じないよう
になつている。また油圧シリンダ６，６のラムを
進出させ、ヘツド５，５を前進させることによ
り、リンクエレメント８，８…８を介してクラン
プ金具１１，１１…１１を半径方向へ突出させ、
これに伴つて分断体１４ａ，１４ａ…１４ａの外
周面を面一に保ちつつそれを半径方向へ突出させ
た場合（第３図ｂ）には、分断体１４ａ，１４ａ
…１４ａは矢符に示す如く前記斜面に沿つて相互
に接近する方向へ移動するので、この場合も鋼管
の突合せ部の位置に相当する中央線（図中の一点
鎖線）上には〓間が生じないようになつている。

なお、前記中央基盤１の適宜位置には貫通螺子
孔が三等配して設けられており、該螺子孔には三
本のアレンボルト１６，１６，１６が夫々挿通螺
合されている。そして該ボルト１６，１６，１６
を、その先端が中央基盤２に突き当たるまで、前
記外カバー１５に設けられた貫通孔より挿入され
るレンチにより締め付け、溶接すべき鋼管の突合
せ角度に応じて左右のクランプ装置の軸心のなす
角度、つまり中央基盤１側の部分と中央基盤２側
の部分との屈曲角度を調整した状態が固定され
る。即ちアレンボルト１６，１６，１６は前記屈
曲状態固定具として機能する。

また側方円板３，３には四等配された走行用ロ
ーラ１７，１７…１７が夫々取り付けられてお
り、これらは本発明装置を鋼管内を移動させる場
合にその移動を円滑に行わせるのに用いられる。

叙上の如く構成された本発明装置は次のように
使用され動作する。第１図及び第２図に二点鎖線
にてその位置を示す突き合された鋼管Ｐ，Ｐ内に
本発明装置を装入し、走行用ローラ１７，１７…
１７を利用することにより、本発明装置をその中
央が鋼管Ｐ，Ｐの突合せ部Ｌの下方に位置するま
で移動させる。その移動過程においては、例えば
鋼管Ｐが直角に湾曲している場合でも、本発明装
置は一方の鋼管Ｐをクランプする部分と他方の鋼
管Ｐをクランプする部分とを屈曲可能に連繋して
いるので、容易に前記鋼管Ｐの湾曲部を通過させ
ることができる。そして本発明装置をその中央が
前記突合せ部Ｌの下方に位置するまで移動させた
後は、油圧シリンダ６，６を作動し、そのラムを
進出させ、その先端に取り付けられたヘツド５，
５を前進させる。そして該ヘツド５，５の動きが
リンクエレメント８，８…８を介してクランプ金
具１１，１１…１１へ伝達されることにより、該
クランプ金具１１，１１…１１を半径方向へ突出
させ、鋼管Ｐ，Ｐの突合せ部Ｌ近傍にて内側から
クランプする。これと同時に前記クランプ金具１
１，１１…１１の動きに応じて銅裏当金１４を半
径方向へ突出させ、突合せ部Ｌ内面の裏当てを行
うが、銅裏当金１４は前述した如くその構成部材
間の〓間を生じさせることなく拡径される。従つ
て本発明装置を用いて鋼管Ｐ，Ｐを突き合せて円
周溶接する場合は、管の接合端面の双方を突き合
せた状態にて内側からクランプすると共に突合せ
部Ｌ内面の全周に亙つて〓間なく裏当てを行うこ
とが可能となる。しかも、一方の中央基盤１と他
方の中央基盤２とをその中心部において屈曲可能
に連繋しているので、突き合せる鋼管Ｐ，Ｐの相
互の軸心方向が若干の角度をなすように切合せを
行うことも可能となる。

以上詳述したように、本発明装置を用いて二本
の管を突き合せて溶接する場合は一方の管をクラ
ンプする部分と他方の管をクランプする部分とを
屈曲可能に連繋し、楔形をなして相互に接するよ
うに周方向に分断された複数の環状分断体からな
る裏当て材を用い、その裏当て材を半径方向へ出
没させるように構成してあるので、突合せ部内面
の全周に亙つて〓間なく裏当てを行うことがで
き、管相互の軸心方向が若干の角度をなすように
切合せを行うことも可能となる等、本発明は二本
の管を突き合せて円周溶接する場合において極め
て有用なインナークランプ装置を提供するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一部を破断して示す正面
図、第２図は一部を破断した本発明装置を第１図
の―線による断面にて示す側面図、第３図は
本発明装置中のクランプ金具近傍を示す斜視図、
第４図ａ，ｂは本発明装置中の銅裏当金の展開図
である。 １，２…中央基盤、１ｄ…球継手凹面部材、２
ｄ…球継手凸面部材、３，３…側方円板、５，５
…ヘツド、６，６…油圧シリンダ、１１，１１…
１１…クランプ金具、８，８…８…リンクエレメ
ント、１４…銅裏当金、１４ａ，１４ａ…１４ａ
…分断体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二本の管の端面同士を突き合せて溶接するに
   際し、両管を突合せ部近傍にて内側からクランプ
   しつつ、この突合せ部内面を裏当て材にて裏当て
   する装置において、 一方の管をクランプする部分及び他方の管をク
   ランプする部分が球継手を介して屈曲可能に連繋
   してあり、また両部分を任意の屈曲状態で固定す
   る屈曲状態固定具を備え、前記裏当て材は楔形を
   なして相互に接するように周方向に分断された複
   数の環状分断体からなり、隣接する環状分断体は
   前記各部分に支持されており、更に各環状分断体
   は軸方向及び径方向への移動を可能としてあるこ
   とを特徴とするインナークランプ装置。