(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部を開先加工した鋼管相互を管内部より固定を図り円周溶接に先駆けて、前記鋼管相互の内径の拡管矯正を、プランジャケーシング部材内で放射状にその伸縮を自在に配置されたプランジャの頭部に装着した湾曲形状の裏当て部材により行うインターナルクランプ装置において、
外周面に複数の楔部位を形成するとともに、その進退方向の軸芯にキー溝を具備する進退ガイド穴を形成した楔ロッドシリンダと、
前記進退ガイド穴に対向する位置で前記進退ガイド穴に挿入される前記インターナルクランプ装置に固定されたガイドシャフトキーを設けたガイドシャフトとを備え、
前記楔ロッドシリンダの各々の楔部位に当接し、この楔ロッドシリンダの進退により、前記プランジャが放射状に伸縮を自在とするとともに、前記キー溝と前記ガイドシャフトキーとにより前記楔ロッドシリンダの進退時における直進性と回転規制が図られることを特徴とする、
インターナルクランプ装置。
【請求項２】
前記プランジャは、その頭部に湾曲形状の裏当て部材を装着するための当て金ホルダを螺着固定するとともに、このプランジャの軸芯に直交して挿着されたプランジャピンと、このプランジャピンとプランジャケーシング部材との間に生ずる隙間に係着されたリターンスプリングとからなり、前記リターンスプリングが、前記楔ロッドシリンダの前進に伴い伸長したプランジャに、楔ロッドシリンダの後退の際の付勢力を付与する構造とすることを特徴とする、
請求項１記載のインターナルクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、端部を開先処理した鋼管と鋼管を管内部より固定し、鋼管相互を外周から円周溶接に先駆けて、鋼管内径の製造許容による寸法公差や偏平形状の拡管矯正を図り、良好な円周溶接を行うためのインターナルクランプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、都市ガス供給等に使用される大口径の鋼管相互を溶接する場合には、その端部を開先加工した鋼管相互を内側よりインターナルクランプ装置を用いて固定を行った後に、鋼管外周部側より自動溶接機にて円周溶接が行われている。
鋼管の内径は鋼管製造の際に許容される製造許容誤差による寸法公差または偏平形状となったものもあり、これらを円周溶接に先駆けて矯正する必要がある。
【０００３】
図５で示す本願出願人による特願平７−２９６６０７号公報で開示されたインターナルクランプ装置４０は、メインシリンダ３０の往動によってこのメインシリンダ３０の端部に連結されるリンク機構３１の一端部に作用して、このリンク機構３１の他端部に連結されるプランジャ３５を伸長させることにより、プランジャ３５を鋼管２０、２０外周方向に拡管し、鋼管２０、２０相互の内径の矯正を行うものである。
【０００４】
この時、鋼管２０、２０の内周面に作用する拡管力（Ｆ）は、メインシリンダ３０が往動時に発する往動力（Ｑ）と、この往動力（Ｑ）の倍力機構である前記リンク機構３１とプランジャ３５によって形成されるリンク角（θ）の各要素により、次に示す関係式に基づいて作用する。
【０００５】
Ｆ＝Ｑ／ｔａｎ  θ（拡管力と往動力とリンク角の関係式）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図６は図５のメインシリンダ３０、リンク機構３１およびプランジャ３５による前記拡管力（Ｆ）と往動力（Ｑ）とリンク角（θ）との関係説明図であるが、このような関係において、前記リンク角（θ）はメインシリンダ３０が前進した場合にプランジャ３５はこのメインシリンダ３０の円周方向に伸長し、この時のリンク角（θ１）はメインシリンダ３０の前進前と比較して小さな角度となる。
従って、前記の関係式にリンク角（θ１）を当てはめた場合、メインシリンダ３０の前進前と前進後の往動力（Ｑ）を一定とした時には、プランジャ３５の拡管力（Ｆ）は変化し、前進前と比較した場合には大きな値となる。
【０００７】
しかも鋼管相互の内径を矯正する際には、鋼管の厚みが増せば増すほど大きな拡管力（Ｆ）を必要とするために、従って、極めて僅かなリンク角（θ）の角度変化によって拡管力（Ｆ）が大きく変化するために、的確な拡管矯正が行えないという不具合が生ずる。
なお、前述の従来のインターナルクランプ装置においては、リンク角（θ）を３度から５度程度の設定値としており、極めて僅かなリンク角（θ）の角度変化によっても拡管力（Ｆ）は大きく変化する。
【０００８】
このような不具合を解消するため本発明はなされたものであり、頭部に湾曲形状の裏当て部材を装着した当て金ホルダを螺着固定したプランジャの底部形状をテーパ状の傾斜面とするとともに、この傾斜面に係合する楔部位を備えた楔ロッド部材である楔ロッドシリンダにより、常にプランジャと楔ロッドシリンダとのなすリンク角は角度変化することなく一定となり、従って、楔ロッドシリンダによる往動力をリンク機構による倍力を変化させることなくプランジャへの拡管力とすることができるために、鋼管の製造許容誤差による寸法公差や偏平形状の拡管矯正が的確に行え、さらに、楔ロッドシリンダの進退方向の軸芯にキー溝を具備するガイド穴を形成し、ガイドシャフトキーを固着したガイドシャフトがこのガイド穴に嵌通されるために、楔ロッドシリンダの直進性と回転規制を可能とする、インターナルクランプ装置の提供を課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決するための手段の第一の特徴として、端部を開先加工した鋼管相互を管内部より固定を図り円周溶接に先駆けて、前記鋼管相互の内径の拡管矯正を、プランジャケーシング部材内で放射状にその伸縮を自在に配置されたプランジャの頭部に装着した湾曲形状の裏当て部材により行うインターナルクランプ装置において、外周面に複数の楔部位を形成するとともに、その進退方向の軸芯にキー溝を具備する進退ガイド穴を形成した楔ロッドシリンダと、前記進退ガイド穴に対向する位置で前記進退ガイド穴に挿入される前記インターナルクランプ装置に固定されたガイドシャフトキーを設けたガイドシャフトとを備え、前記楔ロッドシリンダの各々の楔部位に当接し、この楔ロッドシリンダの進退により、前記プランジャが放射状に伸縮を自在とするとともに、前記キー溝と前記ガイドシャフトキーとにより前記楔ロッドシリンダの進退時における直進性と回転規制が図られる構成とすることである。
【００１０】
第二の特徴としては、前記プランジャは、その頭部に湾曲形状の裏当て部材を装着するための当て金ホルダを螺着固定するとともに、このプランジャの軸芯に直交して挿着されたプランジャピンと、このプランジャピンとプランジャケーシング部材との間に生ずる隙間に係着されたリターンスプリングとからなり、
前記リターンスプリングが、前記楔ロッドシリンダの前進に伴い伸長したプランジャに、楔ロッドシリンダの後退の際の付勢力を付与する構成とすることである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明のインターナルクランプ装置の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明を行うが、従来のインターナルクランプ装置で説明のために付した符号と本発明の実施の形態で用いた符号のうち同一の内容のものについては同一の符号をもって示し、その内容の説明は省略する。
【００１３】
図１は本発明に係るインターナルクランプ装置の実施の形態を示す一部破断側面図であり、図２は図１のＡ部を拡大した説明図であり、この図の（ａ）はインターナルクランプ装置の作動前を示す作動説明図であり、（ｂ）はインターナルクランプ装置の作動により鋼管相互が拡管矯正された状況を示す作動説明図である。
また、図３は本発明に係るインターナルクランプ装置の拡管力と往動力とリンク角の関係を説明する説明図であり、図４は図３のＢ−Ｂよりの矢視図である。
【００１４】
図１乃至図２において、符号１はインターナルクランプ装置を示すものであり、このインターナルクランプ装置１の楔ロッド部材は、楔ロッドシリンダ２と、プランジャ４と、リターンスプリング５から構成されている。
本実施の形態では楔ロッドシリンダ２は、図４に示すようにその外周部位に９面の傾斜面２ａを形成し、各傾斜面２ａにはプランジャ４の底部との当接面の潤滑化と保護強化のためにスライドメタル３が六角ボルト３ａによって螺着固定されている。
なお、前記傾斜面２ａのスライドメタル３については楔ロッドシリンダ２やプランジャ４の材質強度等の状況に応じて装着されればよい。
【００１５】
前記プランジャ４はインターナルクランプ装置１に設けられたプランジャケーシング部材１０内で、放射状にその伸縮を自在に配置されている。
このプランジャ４の底部は前記楔ロッドシリンダ２の各傾斜面に当接する形状に成形されているために、図２の（ｂ）に示すように、楔ロッドシリンダ２の前進に伴ってプランジャ４は放射状に伸長する。
【００１６】
また、このプランジャ４の所定位置にはこのプランジャ４の軸芯に直交してプランジャピン４ａが装着されており、このプランジャピン４ａとプランジャ４のケーシング部材１０との間に生ずる隙間には弾性部材のリターンスプリング５が係着されている。
このリターンスプリング５は、楔ロッドシリンダ２の前進により伸長したプランジャ４に楔ロッドシリンダ２の後退の際の付勢力の付与をする。
さらに、プランジャ４の外周部とプランジャケーシング部材１０の当接箇所にはブッシュ７ａ、７ｂが装着されており、プランジャ４のプランジャケーシング部材１０での円滑な伸縮を可能としている。
なお、このブッシュ７ａ、７ｂについてはプランジャ４やプランジャケーシング部材１０の材質強度等の状況に応じて装着されればよい。
【００１７】
また、符号６はガイドシャフトキー６ａを具備したガイドシャフトを示し、このガイドシャフト６は、インターナルクランプ装置１の前端部に螺着固定され、前記楔ロッドシリンダ２の進退方向の軸芯に形成された進退ガイド穴１２に挿入されて、楔ロッドシリンダ２の進退時における直進性とこの楔ロッドシリンダ２の捩れ防止を目的として配置されている。
【００１８】
なお、楔ロッドシリンダ２の駆動源を本実施の形態においては油圧ポンプとしたが、対象とする鋼管の肉厚が薄い物等の状況によっては、空動式の駆動源としてもよく、また、楔ロッドシリンダ２の外周部位に形成した傾斜面２ａを９面体としたが状況に応じたその他の多面体としてもよい。
【００１９】
このような構成による本発明のインターナルクランプ装置の作動を説明すると、先ず、端部を開先加工した鋼管２０の円周溶接を行う予定箇所の内側部にインターナルクランプ装置１を、溶接箇所の下部に当て金ホルダ２６に装着された裏当て部材２５の中央まで前進させる。
そしてクランプ部１５のシリンダを伸長させてインターナルクランプ装置１を鋼管２０の内側に固定する。
その後、油圧ポンプ１６の駆動による油圧シリンダ９が楔ロッドシリンダ２を前進させる。
この楔ロッドシリンダ２の傾斜面２ａに螺着されたスライドメタル３に当接したプランジャ４が楔ロッドシリンダ２の前進に伴って伸長する。
この時の楔ロッドシリンダ２とプランジャ４によって形成されるリンク角（θ）は、図６で示したリンク機構３１とプランジャ３５によって形成されるリンク角（θ）と同一のものであって、一定の角度を保持して裏当て部材２５を鋼管２０、２０の内周面に押圧することとなり、所定の内周とするまで楔ロッドシリンダ２に負荷が加えられて拡管が行われ、所定の内周となった後には鋼管２０、２０の円周溶接が行われる。
【００２０】
円周溶接が完了すると、楔ロッドシリンダ２を後退させてプランジャ４を縮退させるが、この時円周溶接によって鋼管２０、２０の内周部に生じた裏波ビート（図示せず）が前記裏当て部材２５の表面に溶着して、プランジャの縮退を妨げる場合もあり、このような場合には、ケーシング部材１０とプランジャ４のプランジャピン４ａとの隙間に係着されたリターンスプリング５が伸長してプランジャ４の縮退を円滑なものとする。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明を行った本発明のインターナルクランプ装置によれば以下のような効果を奏する。
【００２２】
頭部に湾曲形状の裏当て部材を装着した当て金ホルダを螺着固定したプランジャの底部形状をテーパ状の傾斜面とするとともに、この傾斜面に係合する楔部位を備えた楔ロッド部材の進退を自在とするために、常にプランジャと楔ロッドシリンダとのなすリンク角は角度変化することなく一定となり、従って、楔ロッドシリンダによる往動力をリンク機構によって損失することなくプランジャへの拡管力とすることができるために、鋼管の製作許容誤差による寸法公差や外的な負荷による偏平形状となった鋼管の寸法差の拡管矯正が的確に行えるという効果を奏する。
【００２３】
また、楔ロッドシリンダの進退方向の軸芯にキー溝を具備するガイド穴を形成し、ガイドシャフトキーを固着したガイドシャフトがこのガイド穴に挿入されるために、楔ロッドシリンダの直進性と回転規制が図られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインターナルクランプ装置の実施の形態を示す一部破断側面図である。
【図２】図１のＡ部を拡大した説明図であり、この図の（ａ）はインターナルクランプ装置の作動前を示す作動説明図であり、（ｂ）はインターナルクランプ装置の作動により鋼管相互が拡管矯正された状況を示す作動説明図である。
【図３】本発明に係るインターナルクランプ装置の拡管力と往動力とリンク角の関係を説明する説明図である。
【図４】図３のＢ−Ｂよりの矢視図である。
【図５】従来のインターナルクランプ装置の破断側面図である。
【図６】従来のインターナルクランプ装置における拡管力と往動力とリンク角の関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
１      インターナルクランプ装置
２      楔ロッドシリンダ
２ａ    傾斜面
３      スライドメタル
３ａ    六角ボルト
４      プランジャ
４ａ    プランジャピン
５      リターンスプリング
６      ガイドシャフト
６ａ    ガイドシャフトキー
７ａ    ブッシュ
７ｂ    ブッシュ
９      油圧シリンダ
１０      プランジャケーシング部材
１２      進退ガイド穴
１５      クランプ部
１６      油圧ポンプ
２０      鋼管
２５      裏当て部材
２６      当て金ホルダ
３０      メインシリンダ
３１      リンク機構
３５      プランジャ
４０      インターナルクランプ装置（従来のもの）
Ｆ      拡開力
Ｑ      往動力
θ      リンク角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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