(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒管端部へのフランジの溶接位置決め装置であり、
フランジの中央孔に円筒管を挿通させた状態で円筒管の端面近傍に配置され、円筒管の端面と平行な面に含まれるところのフランジ面に当たる当たり部を円筒管端縁の外周複数位置に形成する複数の位置決め部材と、
複数の位置決め部材を円筒管の周方向等角度位置に押し付け離開自在に装着する装着機構と、を有し、
位置決め部材は、円筒管の軸線方向で円筒管の内壁に沿って延びて当接配置される内壁当接部と、内壁当接部と直角状に接続してＬ字体を成すＬ字杆部材からなる外周突設部であり、フランジ面に当たる当たり部を有してその隅部が円筒管の端縁に係合する外周突設部と、を含み、
外周突設部と内壁当接部との接続部位であるＬ字体の隅部に、内壁当接部の円筒管内壁との当接位置よりも円筒管の軸線から半径方向に長い位置に設けた段差面と、段差面から直角方向に設けられ円筒管の端面に当接する差部と、を含む段差部が設けられ、
段差部は、円筒管の端面と平行な面に含まれる当たり部から段差面と差部とによる段差を形成し、円筒管の軸線に沿って円筒管の端縁から離隔する方向であってフランジの厚み幅より小さな幅で突設され、フランジのフランジ面を当たり部に当接させた際に段差面と円筒管の外周面が面一に設定されるように設けられ、
外周突設部は、当たり部と段差部とを含み、
さらに、位置決め部材の外周突設部と内壁当接部とは別体で構成され分割されて外周突設部が円筒管の半径外方向に向けて近接離開自在に移動可能とされ、段差部上面と円筒管外面が断面で面一となる所要の移動位置で固定されるように厚み調整位置決めを行う、厚み調整位置決め機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載のフランジの溶接位置決め装置。
【請求項２】
位置決め部材は、円筒管の直径位置に２個配置されるように設けられ、
装着機構は、それぞれの位置決め部材を支持しつつ円筒管の直径方向に伸縮自在に係合し、任意の伸縮位置で固定して位置決め部材を円筒管の端面近傍に密接装着させる伸縮固定装置からなることを特徴とする請求項２記載のフランジの溶接位置決め装置。
【請求項３】
位置決め部材は、円筒管の端縁に等角度に複数個配置されるように設けられ、
装着機構は、位置決め部材に接続されて複数個の位置決め部材を円筒管の半径方向に同時に拡大縮小自在に支持する拡大縮小装置と、
拡大縮小装置に接続されて円筒管外からの操作で位置決め部材の内壁当接部を円筒管の内壁に押し当て状に当接させる操作部と、を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のフランジの溶接位置決め装置。
【請求項４】
拡大縮小装置は、３個の位置決め部材を支持しつつ相互に連係して円筒管の管孔に挿入しやすいように可変保形させる複数のリンク部材と、付勢部材と、を有することを特徴とする請求項３記載のフランジの溶接位置決め装置。
【請求項５】
位置決め部材は、円筒管の端縁に等角度に３個配置されるように設けられ、
装着機構は、等角度に３個配置される３個の位置決め部材をそれぞれ支持する支持杆と、
半径方向となる等角度三方向に向けて各支持杆を伸縮移動させる伸縮移動装置と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載のフランジの溶接位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフランジとパイプとの溶接作業時にパイプに対するフランジとの溶接位置を決めて溶接作業を行いやすいようにさせるフランジの溶接位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体配管パイプや弁などを接続する接続部品として、パイプの外周から鍔状に突出するフランジを一体に取り付けてフランジ継手を形成し、フランジ同士をボルト・ナット等の締結部材で締結させてパイプを接続する管継手が知られている。フランジ継手を製作する際には、円筒パイプの端縁外周部分にドーナツ円盤形のフランジを溶接により接続固定する。フランジ付のパイプ同士の連結、あるいはフランジ付のパイプと流体処理装置等との接続時には、フランジ面を利用して連結されるから、フランジとパイプとの直角度が精度良く保持されている必要がある。例えばフランジ付のパイプ同士の連結に際しては、フランジとパイプとの直角度が保持されていないと複数のフランジパイプを接続した長い配管流路を形成したり、あるいは曲がり管を介して曲がり流路を形成する場合に、フランジ同士の接続位置がしだいにずれて最終的に締結部材による締結が困難となる場合を生じる。一方、フランジとパイプとの溶接は、フランジの孔にパイプを挿入しパイプの先端がフランジの板面と面一ではなく板面からやや後退した位置で溶接する必要がある。パイプの先端とフランジの板面とを面一に合わせた状態で溶接すると溶接ビードが盛り上がり、フランジ面同士を付き合わせた場合に密着性が得られず、シール性が損なわれる。
従来、フランジとパイプとの溶接作業においては、図１９、図２０に示すように、パイプ１５０を適宜の支持部材により水平状に支持し、パイプの端部１５２の外周にフランジ１５３のフランジ孔１５４をあてがって挿入させ、水平部１５６と直角部１５８を一体連結した変形ゲージ１６０の水平部１５６をパイプの外周頂部に設置しフランジの突設部分を乗り越えて延設した直角部１５８をフランジの縦、横等複数の直径位置にあてがった状態でそれぞれ仮溶接し、位置が決まったところで本溶接を行うものであった。この際、図１９に示すように、パイプ先端をフランジの板面から後退した位置で位置決めるためにゲージと交差する上側のパイプ−フランジ当接部の近傍位置ｗ１（図２０参照）を溶接仮付けし、次にゲージと交差する下側のパイプ−フランジ当接部の近傍位置ｗ２を溶接仮付けする手順で行い、それを鎖線示のように９０度回転位置、あるいは他の回転位置で何回か行って、それらの仮付け溶接後に本溶接を行うものであり、１個のフランジが例えば１０ｋｇ（キログラム）あるいはそれ以上の重量の場合、フランジ孔へのパイプ先端部の挿通作業あるいは仮付けのための細かな位置ずらし作業を伴って、容易ではなく、作業時間もかかりフランジ継手製作の作業効率を低下させるものであった。一方、特許文献１において、溶接フランジ取付工具についての提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６００９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の溶接フランジ取付工具は、パイプを水平移動可能にパイプ受台１に支持させ、溶接フランジを支持する垂直及び角度調整可能なあて板４を設けてパイプに対するフランジの位置決めを行なうものである。しかしながら、特許文献１の溶接フランジ取付工具は、構造が複雑で大型化、重量化しており、操作も簡単ではなく装置コストも高いという問題があった。
【０００５】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成及び低コストであり、かつ、小型、軽量でしかも簡単な操作で良好なフランジ面とパイプとの直角度を有する位置決めを行なうことのできるフランジの溶接位置決め装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、円筒管端部へのフランジの溶接位置決め装置１、１−２，１−３，１−４であり、フランジ４の中央孔に円筒管２を挿通させた状態で円筒管２の端面２ｆ近傍に配置され、円筒管の端面と平行な面に含まれるところのフランジ面４ａに当たる当たり部７を円筒管端縁の外周複数位置に形成する複数の位置決め部材５、５１，５２，５３，５４１，５４２，５４３と、複数の位置決め部材を円筒管の周方向等角度位置に押し付け離開自在に装着する装着機構６と、を有し、位置決め部材５、５１，５２，５３，５４１，５４２，５４３は、円筒管２の軸線ＣＬ方向で円筒管の内壁２ａに沿って延びて当接配置される内壁当接部１０と、内壁当接部と直角状に接続してＬ字体を成すＬ字杆部材からなる外周突設部であり、フランジ面に当たる当たり部を有してその隅部が円筒管の端縁に係合する外周突設部１２と、を含み、外周突設部１２と内壁当接部１０との接続部位であるＬ字体の隅部に内壁当接部の円筒管内壁との当接位置よりも円筒管の軸線から半径方向に長い位置に設けた段差面と、段差面から直角方向に設けられ円筒管の端面に当接する差部と、を含む段差部１４が設けられ、段差部は、円筒管２の端面２ｆと平行な面８に含まれる当たり部７から段差面１４ａと差部１４ｂとによる段差を形成し、円筒管２の軸線ＣＬに沿って円筒管の端縁から離隔する方向であってフランジの厚み幅より小さな幅で突設され、フランジのフランジ面を当たり部に当接させた際に段差面と円筒管の外周面が面一に設定されるように設けられ、外周突設部１２は、当たり部７と段差部１４とを含み、さらに、位置決め部材の外周突設部１２と内壁当接部１０とは別体で構成され分割されて外周突設部１２が円筒管２の半径外方向に向けて近接離開自在に移動可能とされ、段差部上面１４ａと円筒管２外面が断面で面一となる所要の移動位置で固定されるように厚み調整位置決めを行う、厚み調整位置決め機構２７が設けられたフランジの溶接位置決め装置１、１−２、１−３，１−４から構成される。
【０００７】
さらに、位置決め部材５は、円筒管２の直径位置に２個配置されるように設けられ、装着機構６は、それぞれの位置決め部材を支持しつつ円筒管の直径方向に伸縮自在に係合し、任意の伸縮位置で固定して位置決め部材５を円筒管２の端面近傍に密接装着させる伸縮固定装置１８からなるとよい。（第１実施形態図２，３，４、第２実施形態図５、図６）
【０００８】
また、位置決め部材５４１，５４２，５４３は、円筒管２の端縁に等角度に複数個配置されるように設けられ、装着機構６は、位置決め部材に接続されて複数個の位置決め部材を円筒管の半径方向に同時に拡大縮小自在に支持する拡大縮小装置６０と、拡大縮小装置に接続されて円筒管外からの操作で位置決め部材の内壁当接部１０を円筒管の内壁２ａに押し当て状に当接させる操作部６２と、を含むとよい。（第４実施形態図８〜１６）
【０００９】
また、拡大縮小装置６０は、３個の位置決め部材５４１，５４２，５４３を支持しつつ相互に連係して円筒管２の管孔に挿入しやすいように可変保形させる複数のリンク部材７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃと付勢部材７４とを有するとよい。
【００１０】
さらに、位置決め部材５１，５２，５３は、円筒管２の端縁に等角度に３個配置されるように設けられ、装着機構６は、等角度に３個配置される３個の位置決め部材をそれぞれ支持する支持杆２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃと、半径方向となる等角度三方向に向けて各支持杆を伸縮移動させる伸縮移動装置３０と、を有するとよい。（第３実施形態図７）
【発明の効果】
【００１１】
本発明のフランジの溶接位置決め装置によれば、円筒管端部へのフランジの溶接位置決め装置であり、フランジの中央孔に円筒管を挿通させた状態で円筒管の端面近傍に配置され、円筒管の端面と平行な面に含まれるところのフランジ面に当たる当たり部を円筒管端縁の外周複数位置に形成する複数の位置決め部材と、複数の位置決め部材を円筒管の等角度位置に押し付け離開自在に装着する装着機構と、を有する構成であるから、簡単な操作で良好な精度のフランジ面とパイプとの直角度を有する位置決めを短時間で行なうことが可能である。また、構成が簡単で低コストであり、かつ、小型、軽量で操作性が良く、作業時間短縮、作業コスト低減を達成し得る。
【００１２】
また、円筒管の端面と平行な面に含まれる当たり部から段差を形成し、円筒管の軸線に沿って円筒管の端縁から離隔する方向に突設された段差部を有する構成とすることにより、段差部により形成されたフランジ面と円筒管端面との位置の違いによる段差凹部を利用して溶接痕を生じない部位での溶接が可能となり、溶接位置決め精度並びに溶接作業性を向上させることが可能である。
【００１３】
また、位置決め部材は、円筒管の軸線方向で円筒管の内壁に沿って当接配置される内壁当接部と、内壁当接部と直角状に接続してＬ字体を成す外周突設部であり、その隅部が円筒管の端縁に係合する外周突設部と、を含み、外周突設部と内壁当接部との接続部位であるＬ字体の隅部に段差部が設けられている構成とすることにより、位置決め部材を円筒管の内壁にあてがって当接させるだけで段差部に対応した、フランジ面と円筒管端面との位置の違いによる段差凹部を形成させることができ、溶接位置決め精度並びに溶接作業性向上を実効可あらしめることができる。
【００１４】
また、外周突設部は、当たり部と段差部とを含み、さらに、位置決め部材の外周突設部と内壁当接部とは別体で構成され分割されて外周突設部が円筒管の半径外方向に向けて近接離開自在に移動可能とされ、段差部上面と円筒管外面が断面で面一となる所要の移動位置で固定されるように厚み調整位置決めを行う、厚み調整位置決め機構が設けられた構成とすることにより、異なる厚みを有する複数の円筒管についても段差部上面と円筒管外面が断面で面一に設定でき、フランジ面と円筒管端面との位置の違いによる段差凹部を簡単、確実に形成させて、溶接位置決め精度並びに溶接作業性向上を実効可あらしめることができる。
【００１５】
また、位置決め部材は、円筒管の直径位置に２個配置されるように設けられ、装着機構は、それぞれの位置決め部材を支持しつつ円筒管の直径方向に伸縮自在に係合し、任意の伸縮位置で固定して位置決め部材を円筒管の端面近傍に密接装着させる伸縮固定装置からなるようにすることにより、位置決め部材を円筒管の半径方向に伸縮させ、任意の伸縮位置で固定させて簡単かつ短時間に円筒軸との直角度を保持しうる当たり部を形成でき、直角に溶接し得るフランジの円筒管に対する溶接位置決めを実現することができる。
【００１６】
また、位置決め部材は、円筒管の端縁に等角度に複数個配置されるように設けられ、装着機構は、位置決め部材に接続されて複数個の位置決め部材を円筒管の半径方向に同時に拡大縮小自在に支持する拡大縮小装置と、拡大縮小装置に接続されて円筒管外からの操作で位置決め部材の内壁当接部を円筒管の内壁に押し当て状に当接させる操作部と、を含む構成であるから、位置決め部材の円筒管端縁への装着をより簡単かつ短時間に行うことができる。
【００１７】
また、拡大縮小装置は、３個の位置決め部材を支持しつつ相互に連係して円筒管の管孔に挿入しやすいように可変保形させる複数のリンク部材と付勢部材とを有する構成とすることにより、位置決め部材の円筒管端縁への装着時にリンク部材同士のリンク角がランダムな折角を形成することなく、付勢部材の付勢力とリンク機構によりある程度の保形と、その変形容易性により装着をしやすくし、かつ、内壁当接部の正しい当接状態を得る作業を簡単、迅速に行うことが可能である。
【００１８】
また、位置決め部材は、円筒管の端縁に等角度に３個配置されるように設けられ、装着機構は、等角度に３個配置される３個の位置決め部材をそれぞれ支持する支持杆と、半径方向となる等角度三方向に向けて各支持杆を伸縮移動させる伸縮移動装置と、を有する構成とすることにより、簡単な構成により、短時間で円筒軸との直角度を保持し得る姿勢で
位置決め部材を円筒管端縁へ装着し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のフランジの溶接位置決め装置を用いて円筒管の端部に正しくフランジを溶接してフランジ継手を形成させた状態を示す一部省略斜視説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るフランジの溶接位置決め装置を一部図示省略の円筒管に装着した状態の拡大断面説明図である。
【図３】図２において円筒管の端面を正面から見た装置の正面説明図である。
【図４】図２のフランジの溶接位置決め装置の要部の作用説明図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るフランジの溶接位置決め装置の一部省略要部拡大断面説明図、（ｂ）は、（ａ）のフランジの溶接位置決め装置の作用説明図である。
【図６】図５において円筒管の端面を正面から見た装置の正面説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るフランジの溶接位置決め装置の円筒管の端面を正面から見た装置の正面説明図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るフランジの溶接位置決め装置の円筒管への装着状態での側面図である。
【図９】図８のフランジの溶接位置決め装置の円筒管の端面を正面側から見た装置の正面説明図である。
【図１０】図８のフランジの溶接位置決め装置の移動管及び付勢部材の図示を省略した全体斜視説明図である。
【図１１】図８のフランジの溶接位置決め装置の作用説明図である。
【図１２】図８のフランジの溶接位置決め装置の一部省略要部拡大断面図である。
【図１３】図８のフランジの溶接位置決め装置の移動管及び付勢部材も含めて示した全体斜視説明図である。
【図１４】図１３のフランジの溶接位置決め装置の作用説明図である。
【図１５】図８のフランジの溶接位置決め装置の円筒管への装着状態での縦断面作用説明図である。
【図１６】図８のフランジの溶接位置決め装置の円筒管への装着状態での縦断面作用説明図である。
【図１７】図８の変形実施態様に係るフランジの溶接位置決め装置の円筒管の端面を正面側から見た装置の正面説明図である。
【図１８】図８の他の変形実施態様に係るフランジの溶接位置決め装置の円筒管の端面を正面側から見た装置の正面説明図である。
【図１９】従来の変形ゲージの使用状態を示す一部省略側面説明図である。
【図２０】図１９の変形ゲージを用いたフランジの溶接位置決め作業の斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。図１は、本発明に係るフランジの溶接位置決め装置を用いて金属パイプとしての円筒管２の端部に正しくフランジを溶接してフランジ継手３を形成させた状態を示す一部省略斜視説明図であり、円筒管２の円筒軸線ＣＬにフランジ面４ａが直角あるいは直交するように正しくフランジ４が円筒管の端部に溶接固定される。すなわち、本発明のフランジの溶接位置決め装置は、円筒管の端縁の外周部分に溶接固定されるドーナツ状のフランジの該円筒管との溶接位置を決める装置である。ここで、フランジは中央にフランジ孔を有するドーナツ円盤形状であり、円盤本体には、ボルト等を挿通して他のフランジ等と固定するための締結具用孔が複数個周方向に等間隔で設けられている。
【００２１】
図２ないし図４は本発明のフランジの溶接位置決め装置１の第１の実施形態を示しており、図において、フランジの溶接位置決め装置１は、複数の位置決め部材５と、装着機構６と、を含む。位置決め部材５は、円筒管２の端縁の外周複数位置にフランジ４のフランジ面４ａに当たる当たり部７を形成させフランジ４の当たり位置で溶接するフランジの溶接位置決め手段であり、本実施形態において、フランジ４の位置決めは、予め円筒管にフランジ４の中央フランジ孔を貫通させ、その状態で位置決め部材５を円筒管の端面近傍に装着し、その後、フランジ４を円筒管端縁方向に移動させて円筒管２の外周複数位置に形成された当たり部７に当てたその当たり位置を溶接位置とするものである。
【００２２】
図２、３において、位置決め部材５は、円筒管２の直径位置に２個装着されている。実施形態において、位置決め部材５は、側面視Ｌ字状のＬ字体部材から成り、Ｌ字体の隅部が円筒管２の端縁の円筒管の孔と円筒管端面との角部に当接し、その状態でＬ字体の一方脚が円筒管２の内壁に沿って当接する直状部を有し、Ｌ字体の他方脚が円筒管の外周半径方向に円筒管から鍔状に拡大突設して形成されたＬ字杆部材から構成されている。内壁当接部１０と外周突設部１２とは直角に接続されている。すなわち、実施形態において、位置決め部材５は、円筒管２の軸線ＣＬ方向で円筒管２の内壁２ａに沿って当接配置される内壁当接部１０と内壁当接部１０と直角状に接続してＬ字体を成す外周突設部１２とを含む。そして、Ｌ字体の隅部が円筒管２の端縁に直角状に係合する。実施形態において、Ｌ字体は、角形あるいは丸形の棒材あるいはパイプをＬ字に一体形成して設けられているが、内壁当接部１０及び外周突設部１２を形成しておれば、その全体形状は任意に設定してよい。なお、内壁当接部１０と外周突設部１２は一体に形成しても、一体でなく別体部材を組み付けて形成することもできる。
【００２３】
その際、円筒管２の内壁２ａに沿って当接配置される内壁当接部１０の内壁との当たり部分は軸方向にある程度の長さを有し、さらにその当たり部分の幅は狭いほうが好ましい。直径方向２点の当たり位置をできるだけ正確に設定する必要があるからである。また、位置決め部材の材質は、金属製が好ましいが、位置決め部材による位置決め後、該位置決め部材をフランジ管から離脱させた状態で溶接を行う場合には、合成樹脂で製造することもできる。
【００２４】
外周突設部１２は、当たり部７と段差部１４と、を含む。外周突設部１２は円筒管の内壁にその長手方向を円筒軸方向に沿うように当接させた内壁当接部１０から直角方向に円筒管の外周半径方向に向けて突設した角形棒状部材で形成されており、これによってＬ字体の隅部を確実に円筒管の端縁に係合して円筒管から直角鍔状に外周突設部１２が突出するようにＬ字体が装着配置される。外周突設部１２の装着裏面側であるフランジ４との対向部分は長板面部が形成されており、この長板面部が当たり部７とされる。外周突設部１２の装着裏面側の長板面部は、円筒管２の端面２ｆと平行な１つの面８に含まれる部分であり、実施形態では長板面部分がフランジ４のフランジ面４ａと当接し円筒管に対するフランジの溶接位置を決める。なお、当たり部７は、実施形態のように長板面である必要はなく、任意の当たり面形状、線状あるいは点状の当たり部としてもよい。ここで、円筒管の端面は、円筒管の円筒軸線ＣＬに直角な面上に形成される円筒管の端面である。
【００２５】
段差部１４は、フランジ４のフランジ面４ａを当たり部７に当接させて円筒管２の先端をフランジ面からフランジの厚み内部側に後退させた位置に位置を決める手段であり、実施形態において、Ｌ字体の隅部において、外周突設部１２の長板面部の下部から小さな段差を形成して内壁当接部１０に接続する部分に設けられている。すなわち、実施形態において、段差部１４は、円筒管２の端面２ｆと平行な面８に含まれる当たり部７から段差を形成し、円筒管２の軸線ＣＬに沿って円筒管の端縁から離隔する方向ｘ１に突設されて形成される。段差部１４は、当たり部７の下部から水平方向に突出する段差面１４ａと段差面の先端から鉛直下方に垂下する差部１４ｂとを含み、差部１４ｂの下端からさらに水平方向に内壁当接部１０が延設されて構成されている。
【００２６】
これによって、２個の位置決め部材５が円筒管の直径端縁位置に配置されると、それぞれの外周突設部１２の裏面側に円筒管の端面と平行な面８に含まれる当たり部７が形成され、これにフランジのフランジ面４ａを当接するだけで、円筒管の端面からフランジの厚み内部側に後退させた位置であって、円筒管の軸線と直角度を正しく設定した管の外周位置にフランジを配置させて位置決めすることができ、この状態のまま、あるいは本位置決め装置１を円筒管から離脱させた状態で、仮付け溶接、さらにそれに続く本付け溶接を簡単かつ円滑に実行することができる。
【００２７】
装着機構６は、複数の位置決め部材５を円筒管２の等角度位置に押し付け離開自在に装着する円筒管への位置決め部材の装着手段であり、特に、円筒管の円周方向等角度位置に位置決め部材を押し付けて装着させる。本実施形態において、上述の通り、円筒管２の直径方向に２個、円筒管の円周の１８０度離隔位置において位置決め部材５が装着されている。本実施形態において、具体的には、装着機構６は、円筒管の直径方向に伸縮自在に係合し、任意の伸縮位置で固定する２個の支持桿１６を含む伸縮固定装置１８から構成されている。２個の支持桿１６Ａ，１６Ｂはそれぞれ先端側にＬ字体からなる位置決め部材５を内壁当接部のＬ字体脚杆が円筒管の軸方向に沿うように配置され、さらに外周突設部のＬ字体脚杆が円筒管の端縁からＬ字直角方向に外方向に向けて延びる状態で固定させている。２個の支持桿１６はそれぞれ断面の１辺大きさが異なる角パイプ材で構成されており、それぞれの基部の一方が他方の角パイプ部材に嵌挿されて伸縮自在に係合し、任意の係合位置でビス２０により押し付け固定されるようになっている。支持桿１６を縮長した状態で装置１を円筒管２に対して着脱操作し、円筒管２の端面近傍に装置１を配置させた状態で支持桿１６を伸長させることにより位置決め部材５の内壁当接部１０を円筒管の内壁に当接させて、円筒管円周の等角度位置を決めて固定させることで、位置決め部材５の直角部分の隅部を円筒管の端縁に正しく係合させた状態で仮固定させることができる。
【００２８】
次に第１実施形態の作用について、説明すると、まず、フランジ溶接させるパイプ材としての円筒管を水平状に配置して架台に安定して載置させる。円筒管は、例えば４ｍｍ（ミリメートル）厚×２２ｃｍ（センチメートル）直径×４ｍ（メートル）長で、重量物でありＶ字状受台等による安定載置状態で静止する。この状態で、２ｃｍ厚×３２ｃｍ外径直径程度のフランジ４の孔を円筒管の端部から貫通させて配置させる。この状態で、フランジの溶接位置決め装置１の装着機構６の支持桿１６を縮長させて円筒管の端縁側から円筒管の中空内に挿入させある程度の挿入位置で支持桿１６を伸長させる。直径方向両側の位置決め部材５の内壁当接部１０が円筒管の内壁に正しく当たった状態でビス２０を回動させて押し付け固定させる。ビス２０の固定は、内壁当接部１０の脚杆が円筒管の内壁の管軸方向に沿って当たり、さらに円筒管の端面がＬ字体の隅部に密着配置され円筒管の端縁から外周突設部１２が管軸と直角方向に外周に突設した状態で正しく当たったと判断される。このとき、内壁当接部１０の円筒管内壁への当接とともに、段差部１４の差部１４ｂの壁面に円筒管２の端面も当接させ、これを確認する（図４参照）。すると、段差部の段差面１４ａと円筒管の外周面が面一となり、この状態でフランジ４を円筒管２の先端方向ｘ２に移動して位置決め部材５の当たり部７に当接させる。円筒管の直径位置の２つの位置決め部材５の当たり部７にフランジ４が同時に当接した状態で、円筒管の端面と平行で円筒管軸と直交する面（８）がフランジの衝合面となる円筒管との直角位置を設定し、この状態で、例えば円筒管の任意の直径方向の対向２点を含む複数点ｄ１、ｄ２・・・を仮付けし、必要に応じて装置１を例えば９０度回転位置で当たり部７との当たりを確認して他の部分の仮付けを行い、続いて本付け溶接を行うものである。なお、フランジのフランジ面４ａと円筒管の端面とが段差状にずれた状態で位置決めされ、この段差凹部の角の接合部分に向けて溶接を施すことにより例えばフランジ同士の突合せ時に両フランジ面の密着状態で接続し、良好な配管接続を行うことができる。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態について、図５，６を参照して説明するが、第１実施形態と同一部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。第２実施形態のフランジの溶接位置決め装置１−２では、位置決め部材５の当たり部７と段差部１４１を含む外周突設部１２１が内壁当接部１０１と別体で構成されて外周突設部１２１が円筒管の外周半径方向に進退自在に移動可能となっている点のみが第１実施形態と相違し、それ以外の部分は第１実施形態と同一の構成である。すなわち、第２実施形態のフランジの溶接位置決め装置１−２では、図５（ａ）に示すように、円筒管の外周半径方向に延びるＬ字体の脚杆は当たり部７を含む外方脚杆と外方脚杆の下端から内壁当接部の水平脚杆の長手方向に沿う方向に突設する段差部１４１を含む小Ｌ字体部材から構成され、当たり部７と段差部１４１を含む小Ｌ字体部材の外周突設部１２１が内壁当接部１０１から円筒管の半径外方向（ｙ１）に向けて近接離開自在に移動可能とされている（図５（ｂ）参照）。詳細には、内壁当接部１０１の端部寄り位置に内壁当接部の脚杆長手と直角方向にガイドピン２２が立設固定されており、このガイドピン２２が小Ｌ字体部材の外周突設部１２１の下端に設けた縦穴２４に摺動自在に嵌合している。そして、内壁当接部１０１からの任意の直角方向離隔移動位置において外周突設部１２１が支持桿１６の伸縮固定装置と同様にビス２６により押し付け固定される。これによって、円筒管２の任意の厚さに対応して厚さ対応調整を行い、これによって円筒管の外周面と位置決め部材の段差面１４１ａとを面一に合わせ（図５（ｂ））、この状態で、予め挿通させておいたフランジ４を円筒管の先端方向に単に移動して当たり部７に当ててすべての他の位置決め部材の当たり部７での当たり状態を確認するだけで、それ以後は、第１実施形態と同様の方法により位置決めし、仮溶接、さらには本付け溶接を行うこととなる。厚み調整位置決め機構２７は、ここで内壁当接部１０１のガイドピン２２と、外周突設部１２１の縦穴２４と、ビス２６を含み、段差部１４１上面と円筒管２外面が断面で面一となる所要の移動位置で固定して、円筒管の厚みの違いによる外周位置と面一の段差面を容易に形成して１つの装置１により種々の規格の円筒管についてのフランジ溶接の位置決めを行える様にし得る。
【００３０】
次に、本発明の第３実施形態について、図７を参照して説明するが、第１実施形態と同一部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。第３実施形態のフランジの溶接位置決め装置１−３では、位置決め部材は、円筒管の端縁に等角度に３個配置されるように設けられ、装着機構６は、等角度に３個配置される３個の位置決め部材５１，５２，５３をそれぞれ支持する支持杆２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃと、半径方向となる等角度三方向に向けて各支持杆を伸縮移動させる伸縮移動装置３０とを備えている。位置決め部材の外周突設部１２、内壁当接部１０並びに段差部１４を隅部に有するＬ字体構成は第１実施形態の構成と同様である。本実施形態では、伸縮移動装置３０は、基部が手裏剣状に一体化されて結合された器体３２と、円周１２０度位置で半径外方向に向けて器体３２から延びる３個の案内筒３１と、各案内筒３１に設けた円筒管２の半径方向に長い孔溝３８と、を含む。そして、各案内筒３１に３個の支持杆２８がそれぞれ摺動自在に係合して半径方向に伸縮移動する。各支持杆２８は各案内筒３１内に相互に長手方向に摺動自在に収容されている。そして、各案内筒３１に設けた孔溝３８を貫く固定部材３６がそれぞれ設けられており、これによって、止めねじが例えば図５のような押し付け力で支持杆２８の側部を押し付けることにより支持杆の任意の伸縮移動位置で固定するものである。固定部材３６としての止めねじは緩めた状態で支持杆は自由に案内筒に対して伸縮移動できる。孔溝３８の長手方向に沿って各案内筒３１には目盛が表示されており、これによって、各支持杆の伸縮位置を確認しできるだけ正確な溶接位置を迅速に決定させることができる。
【００３１】
この第３実施形態のフランジの溶接位置決め装置１では、第１実施形態の図２の場合と同様に、各支持杆２８を案内筒３１内に縮めた状態で円筒管２の一部としての内壁当接部１０を筒孔の口縁から内部に挿入するように近接させ、この状態で、各支持杆２８を案内筒３１から伸長させてそれぞれの位置決め部材の内壁当接部と共に、３個の位置決め部材の段差部１４をそれぞれ円筒管２の先端に突き当てる状態に調整し、この状態で当たり部７に当てた位置で固定部材３６を締め付けて位置決め部材による直角度を保持した溶接位置で固定する。この後、第１実施形態の場合と同様に、仮溶接、本付け溶接を行うようになっている。この第３実施形態のフランジの溶接位置決め装置１−３においても、位置決め部材は内壁当接部と外周突設部を一体に形成して段差部１４でフランジ面から円筒管端面を後退させるようにしてもよいし、また、第２実施形態の図５のように、内壁当接部と外周突設部を分離して内壁当接部から段差部を含む外周突設部を半径方向に進退調整可能としてもよい。
【００３２】
次に、本発明の第４実施形態について、図８〜図１６を参照して説明するが、第１実施形態と同一部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。第４実施形態のフランジの溶接位置決め装置１−４では、第１実施形態の図２，４，５と同様の内壁当接部１０及び外周突設部１２を有するＬ字体構成で当たり部７と段差部１４を有する位置決め部材５の構成である点は第１実施形態と同様である。この第４実施形態のフランジの溶接位置決め装置では、複数の位置決め部材を支持する構造並びに円筒管の内壁側に内壁当接部１０を押し付け操作する構成を含む装着機構６が第１実施形態と異なる。すなわち、本実施形態の装着機構６は、拡大縮小装置６０と、操作部６２とを含む。本実施形態の位置決め部材５４１，５４２、５４３は３個設けられており、この３個の位置決め部材を拡大縮小装置６０により円筒管の半径方向に同時に拡大縮小自在に支持する。
【００３３】
図９,１０,１３,１４において、拡大縮小装置６０は、位置決め部材に接続されて複数個の位置決め部材を円筒管の半径方向に同時に拡大縮小自在に支持する手段であり、実施形態において、円筒管２の軸方向に長いねじ軸６４と、ねじ軸の相互離隔位置において螺合され、ねじ軸のいずれかの回転方向について相互に近接又は離隔移動する２個のナット部材６６、６８と、ナット部材の同心軸回りの同一位相１２０度位置にそれぞれ３個設けられた軸支ブラケット６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃと、一端が軸支ブラケット６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃに枢支され他端がＬ字体の内壁当接部１０の基端寄り位置に枢支されたリンク杆７０Ａ、７１Ａ、７２Ａ、一端が他のナット部材の軸支ブラケット６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃに枢支され他端がＬ字体の内壁当接部１０の先端側寄り位置に枢支されたリンク杆７０Ｂ、７１Ｂ、７２Ｂと、各位相のリンク杆とＬ字体の位置決め部材５４１，５４２，５４３とを任意のリンク折角で付勢保持する付勢部材７４（図１３，１４参照）と、を備えている。なお、図８，１０，１１，１５，１６は付勢部材及び移動管を破線枠で囲んでそれらの図示を省略している。実施形態において、２個のナット部材６６、６８の中間におけるねじ軸６４に移動管７６が遊挿されており、この移動管７６の外周１２０度位置に３個の係止リング７８が固定されている。この係止リング７８とそれぞれの位相に対応する一対のリンク杆、並びにこれらの対向するリンク杆同士を両端に接続して付勢ばね８０群が設けられている。付勢ばね群は、各位相の位置決め部材に対応する付勢部材としての付勢ばね８０ａ１、８０ａ２、８０ａ３、８０ｂ１、８０ｂ２、８０ｂ３、８０ｃ１、８０ｃ２、８０ｃ３を含み、各位相の位置決め部材についてリンク杆によるリンク角を付勢保持させる。また、移動管７６の両側のねじ軸外周部分にはコイルばね８２，８２が嵌挿され、移動管７６を常時２個のナット部材６６、６８の中央位置に位置させるようにばね付勢している。これによって、周方向１２０度離隔位置の３つの位相ごとに各位相で支持された３個の位置決め部材を円筒管の半径方向に同時に拡大縮小自在に支持するものである。複数のリンク杆７０、７２と付勢部材７４により、リンク節において各自にランダムに折れた状態となることなく、適度に円筒管２の半径方向に拡大してあるまとまった立体形状を保持することができるから、円筒管の口縁から内壁当接部１０を挿入させる際に（図１１参照）、装置全体が付勢部材により柔らかな緊張状態でラグビーボール状から四角錐体状に保形しつつ自在に形状を変化させることができる。このとき、１２０度位置の各内壁当接部は同時に拡大縮小できるから、円筒管の真円に正しく内壁当接部を当接し、段差部１４の段差面１４ａに円筒管の端面を当てた状態を設定できる。
【００３４】
また、本実施形態では、図１２に示すように、位置決め部材５４１，５４２，５４３のＬ字体の隅部に設けられた段差部１４において、その段差面１４ａよりも外方向に向けて高い位置でフランジ４のフランジ孔壁に当接して受ける孔壁受け高さ調整装置９０が設けられている。実施形態において、孔壁受け高さ調整装置９０は、外周突設部または内壁当接部の基部となるＬ字体の隅部において、段差部１４を円筒管の半径外方向に向けて進退させる先端部を有するねじ体９２からなり、ねじ体９２の先端部の段差面１４ａからの突出高さ位置を変えることにより、ねじ体９２の先端部がフランジ孔壁に当たり、これによって、管軸直角の当たり面に位置する当たり部７を正しく確実に設定することができる。なお、本実施形態においては、図１２のように、ねじ体からなる孔壁受け高さ調整装置９０を設けることなく、第１実施形態のように、円筒管の管厚さに対応する段差部の段差長として孔壁受け高さ調整を不要とする構成としてもよい。また、第２実施形態の図５のように、内壁当接部と外周突設部を分離して内壁当接部から段差部を含む外周突設部を半径方向に進退調整可能としてもよい。
【００３５】
本実施形態において、操作部６２は、ねじ軸６４の一端側に取り付けた操作ハンドル８４で構成されており、操作ハンドル８４を回動すると、各位相の一対のリンク杆と位置決め部材５がジャッキ式に位置決め部材を拡大、縮小駆動させる。すなわち、操作ハンドルを介してねじ軸６４をいずれかの方向に回動させると、ねじ軸に螺合する２つのナット部材６６，６８は、ねじ軸に螺合してそれぞれが回転することなく、さらに周方向１２０度位置の位相を変化させることなく保持しながらねじ軸の長手方向のナット部材同士の離隔間隔を大小変化させる。例えばハンドルの右回転により２つのナット部材はねじ軸と螺合しつつねじ軸上を互いに近接移動し、このとき、リンク杆のリンク角を小さくし半径方向に立ち上げ、図１６に示すように、位置決め部材を半径伸長方向に変位させ、これによって、３つの位置決め部材は拡大方向に同時に移動し管端の３点に内壁当接部を当接させ得る。これによって、円筒管の管端の面が管軸と直交しておれば管軸に直交する外周突設部並びに当たり部７が得られることとなる。したがって、最終的には、操作ハンドルの締め込み回動により位置決め部材を円筒管内壁に圧接させ、その状態でフランジ４を管端方向に移動させて当たり部７に当接させるものである。なお、図１５は、円筒管の管径が小さい場合、図１６は、管径が大きい場合の拡大縮小装置によるねじ軸上のナット部材の位置とリンク杆の変位状態を示しており、いずれの場合も、内壁当接部及び外周突設部を含む位置決め部材がその段差部において正しく円筒管端に装着され、外周突設部による管軸直交部分としての当たり部７を設定した状態を示している。
【００３６】
第４実施形態では、装置１−４を把持してねじ軸の一端側を若干挿入し、ハンドル８４を回動操作して位置決め部材を半径方向に拡大方向移動させつつ位置決め部材の段差部の段差面１４ａを円筒管端面に正しく当たるように操作する。このとき、周方向１２０度離隔位置でそれぞれ同時に半径方向に位置決め部材は向かうから内壁当接部１０が正しく円筒管の内壁に当接すると外周突設部１２の当たり部７は、円筒管２に対して直角度を有する面上の部位として設定され、この状態で操作部６２を操作して装置を円筒管端縁部分に固定し、この状態で予め円筒管に挿入していたフランジ４を管端方向に戻し移動させて、正しい溶接位置を設定することとなる。位置設定状態で、仮付けさらに本付け溶接を行ってフランジを円筒管に接合させる。
【００３７】
上記の第４実施形態においては２つのナット部材６６．６８は、それぞれ外周１２０度位相位置に３個の軸支ブラケットを有し、それに対応する一対のリンク杆を計３対有する構成で、同時に３個の位置決め部材を１２０度位置で半径方向に拡大縮小させる構成としているが、必ずしも３つの位相での３個の位置決め部材の拡大縮小構成に限ることなく、例えば図１７のように、１８０度位置に２個の位置決め部材を支持して同時に半径方向に拡大縮小させる構成としてもよいし、また、図１８に示すように、９０度位置に計４個の位置決め部材を支持して同時に拡大縮小操作を行って溶接位置を設定させるようにすることも可能である。
【００３８】
以上説明した本発明のフランジの溶接位置決め装置は上記した実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載された発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を加えても本発明の権利の範囲に含まれる。例えば、上記すべての実施形態の位置決め部材の材質は、金属、合成樹脂、金属と合成樹脂とを一体に組み付けたもの、その他本発明の位置決め部材として機能し得る条件下で任意の材料を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のフランジの溶接位置決め装置は  円筒管へのフランジの溶接全般にわたる位置決め装置として水処理システム、産業機械、水力・変電設備、搬送、空調設備、食品・化学、発電プラント等に使用されるすべての円筒管・フランジ溶接作業において適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１−２、１−３，１−４  フランジの溶接位置決め装置
２  円筒管
２ａ  円筒管内壁
２ｆ  円筒管の端面
４  フランジ
４ａ  フランジ面
５、５１，５２，５３，５４１，５４２，５４３  位置決め部材
６  装着機構
７  当たり部
１０，１０１  内壁当接部
１２，１２１  外周突設部
１４，１４１  段差部
１４ａ，１４１ａ  段差面
１４ｂ  差部
１６  支持桿
１８  伸縮固定装置
２２  ガイドピン
２４  縦穴
２６  ビス
２８  支持杆
３０  伸縮移動装置
３１  案内筒
３６  固定部材
６０  拡大縮小装置
６２  操作部
７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ  リンク杆
７４  付勢部材
７６  移動管
８０  付勢ばね
８４  操作ハンドル
【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成及び低コスト、小型、軽量でしかも簡単な操作で良好なフランジ面とパイプとの直角度を有する位置決めを行なうフランジの溶接位置決め装置を提供する。【解決手段】フランジの溶接位置決め装置１は、円筒管２端部へのフランジ４の溶接位置決め装置であり、フランジ４の中央孔に円筒管２を挿通させた状態で円筒管の端面２ｆ近傍に配置され、円筒管の端面２ｆと平行な面に含まれるところのフランジ面４ａに当たる当たり部を円筒管２端縁の外周複数位置に形成する複数の位置決め部材５と、複数の位置決め部材５を円筒管２の等角度位置に押し付け離開自在に装着する装着機構６と、を有する。変形ゲージをパイプ端面にあてがった状態で作業者の勘等に頼って行なう作業に比較してパイプ軸との直角度を簡単かつ正確に出して溶接位置を決める。【選択図】図２【図１】
0005481763.tif 000002
【図２】
0005481763.tif 000003
【図３】
0005481763.tif 000004
【図４】
0005481763.tif 000005
【図５】
0005481763.tif 000006
【図６】
0005481763.tif 000007
【図７】
0005481763.tif 000008
【図８】
0005481763.tif 000009
【図９】
0005481763.tif 000010
【図１０】
0005481763.tif 000011
【図１１】
0005481763.tif 000012
【図１２】
0005481763.tif 000013
【図１３】
0005481763.tif 000014
【図１４】
0005481763.tif 000015
【図１５】
0005481763.tif 000016
【図１６】
0005481763.tif 000017
【図１７】
0005481763.tif 000018
【図１８】
0005481763.tif 000019
【図１９】
0005481763.tif 000020
【図２０】
0005481763.tif 000021