(57)【要約】【課題】狭隘な作業スペースであっても、短時間で、かつ簡易に作製することができ、更に再使用することができる金型装置を提供する。【解決手段】変形可能なステンレス製のフレキシブル管３と、フレキシブル管３の内部に充填された低融点合金４とを有する変形部２ａと、変形部２ａの両端部に設けられ、伸縮可能なテレスコピック構造の伸縮部２ｂとを備え、伸縮部２ｂの両端部にフランジ７ａ、７ｂを備えた金型装置。【選択図】　図１
2004098117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形可能な金属製の筒と、
前記筒の内部に充填された低融点金属とを有することを特徴とする金型装置。
【請求項２】
請求項１記載の金型装置において、
前記筒の少なくとも一方の端部に、伸縮可能な伸縮部材を備えたことを特徴とする金型装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の金型装置において、
前記筒又は前記伸縮部材の少なくとも一方の端部に、フランジを備えたことを特徴とする金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型装置に関し、例えば、異なる位置に配置された配管同士を接続する配管を製作する際に、仮作製するモデル管等の金型として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
配管製作作業において、異なる位置に配置された配管同士のフランジ継ぎ手の食い違い部分は、図面上で設計して製作することができない場合は、実際にその作業現場で、その食い違い部分のモデル管（金型管）を仮作製し、その後、その金型管を工場に持ち込んで、金型管をベースに正規の配管を製作するという工程が行われている（現場合せ管）。
【０００３】
図４、図５は、この配管製作作業の一連の手順を示すものであり、図４は金型管を製作する手順を示す図、図５は金型管をベースに正規の配管を製作する手順を示す図である。
【０００４】
最初に、図４を用いて、金型管の製作手順を説明する。この金型管の製作は、プラントや船内等の実際に配管が設置されている現場での作業となる。
【０００５】
異なる位置に配置された配管１１ａ、１１ｂがあり、各々の配管１１ａ、１１ｂの端部には、配管接続のためのフランジ１２ａ、１２ｂが備えられている（図４（ａ）参照）。
【０００６】
配管１１ａ、１１ｂのフランジ１２ａ、１２ｂ間を接続する配管を製作するために、モデル管となる金型管２１を製作する。金型管２１を製作するため、フランジ１２ａ、１２ｂに金型管２１用の仮フランジ２３ａ、２３ｂを取付け、そのフランジ２３ａ、２３ｂ間を、アングル材２２や配管材等を用いて溶接でつなぎ合わせる。つまり、金型管２１は、フランジ１２ａ、１２ｂ間の長さ、相対位置を示すためのアングル材２２と、フランジ１２ａ、１２ｂとの正確な取付け位置を示す仮フランジ２３ａ、２３ｂから構成される。又、仮フランジ２３ａ、２３ｂを確実に固定するため、仮フランジ２３ａ、２３ｂは、アングル２２との間に設けられた複数の支持材２４により支持されている。現在、金型管２１の製作作業は、全て手作業で、各部材間を溶接することで行われている（図４（ｂ）参照）。
【０００７】
各部材間の溶接作業が終了することで、金型管２１の製作作業が完了する。金型管２１をフランジ１２ａ、１２ｂから取外す（図４（ｃ）参照）。
【０００８】
次に、図５を用いて、金型管をベースに正規の配管を製作する手順を説明する。この正規配管の製作は、溶接機材の設備が整った工場等での作業となる。
【０００９】
金型管２１を支持するように、水平な定盤２５上に金型管支持台２６ａ、２６ｂを設ける。この際、金型管２１のフランジ２３ａ、２３ｂの取付け位置に合うように、金型管支持台２６ａ、２６ｂにフランジ２７ａ、２７ｂを設けて、金型管２１を支持する（図５（ａ）参照）。
【００１０】
金型管２１を金型管支持台２６ａ、２６ｂから取外す。金型管支持台２６ａ、２６ｂに設けられたフランジ２７ａ、２７ｂは、実際の配管１１ａ、１１ｂのフランジ１２ａ、１２ｂの配置を示すものとなる（図５（ｂ）参照）。
【００１１】
金型管支持台２６ａ、２６ｂ側のフランジ２７ａ、２７ｂの位置に合わせて、実際の配管１１ａ、１１ｂに接続する正規配管２８を製作する。その際、金型管支持台２６ａ、２６ｂ側のフランジ２７ａ、２７ｂに、配管側のフランジ３０ａ、３０ｂを取付け、正規配管２８側のフランジ３０ａ、３０ｂ間を配管２９により溶接でつなぎ合わせる（図５（ｃ）参照）。
【００１２】
フランジ３０ａ、３０ｂと配管２９との溶接作業が終了することで、正規配管２８の製作作業が完了する。正規配管２８を金型管支持台２６ａ、２６ｂのフランジ２７ａ、２７ｂから取外す（図５（ｄ）参照）。
【００１３】
配管１１ａ、１１ｂがある作業現場へ正規配管２８を持ち込み、配管１１ａ、１１ｂ側のフランジ１２ａ、１２ｂに、正規配管２８側のフランジ３０ａ、３０ｂの取付け位置を合わせて接続することで、配管１１ａ、１１ｂ間の接続が完了する（図５（ｅ）参照）。
【００１４】
他の配管との接続における厳密な長さ、取付け位置まで考慮する必要がなく、例えば、一定の規格品として配管を作製する場合、上記のような金型管を製作する必要はなく、工場等において配管の成形装置等の設備を用いて配管を製作すればよい（特許文献１参照）。しかしながら、前述のように、他の配管との接続のため厳密な取付け精度を要求される配管を製作する場合等は、実際の現場での金型管の製作作業が必要となる。又、一般的には、金型を製作する場合、設計図面等をもとに、プレスやベンダー等の設備を用いて製作することが多く、実際の現場での作業には向いていない（特許文献２参照）。
【００１５】
【特許文献１】
特開平６−６３６９４号公報（第２頁−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開昭５８−５５１４８号公報（第１頁−２頁、第１図）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
他の配管との接続において、取付け精度の高い配管を製作するには、取付け精度の高いモデル管（金型管）が必要であり、取付け精度の高い金型管を製作するには、接続される配管がある作業現場にて金型管を製作したほうがよい。しかしながら、接続される配管がある作業現場は、必ずしも十分な作業スペースが確保できるとは言えず、特に、船内等では狭隘な場所で作業を強いられることが多い。
【００１７】
更に、作業現場では金型管の製作のために、溶接作業が必要であり、溶接作業のためには、溶接機等の設備も必要である。狭隘な場所では、溶接機材の設置場所の確保も必要となる上、不十分な作業スペースで溶接作業を行なうため、時間が掛かり、安全性の点でも不十分になるおそれがある。又、溶接作業を行なうためには、溶接免許所持者が必要である。したがって、金型管を製作するためには、溶接機材の準備や設置場所の確保、アングル材等の部材の準備や組立てが必要となるだけでなく、溶接免許所持者の手配を行なう必要もあり、作業準備を含めて、溶接作業のための時間、費用が掛かってしまう。
【００１８】
又、一度作った金型管は、正規配管を製作すると用済みとなり、その後は再使用できないため、スクラップ処理が必要となり、その処理費用も必要となる。
【００１９】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、狭隘な作業スペースであっても、短時間で、かつ簡易に製作することができ、更に再使用することができる金型装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る金型装置は、変形可能な金属製の筒と、前記筒の内部に充填された低融点金属とを有することを特徴とする。
上記金型装置では、金属製の筒とともに筒内部に充填された低融点金属を、トーチ等で加熱することにより、容易に任意の形状へ湾曲変形することができ、任意の湾曲部を有する金型とすることができる。
【００２１】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る金型装置は、前記筒の少なくとも一方の端部に、伸縮可能な伸縮部材を備えたことを特徴とする。
上記金型装置では、伸縮部材の長さを調整することにより、任意の長さを有する金型とすることができる。
【００２２】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る金型装置は、前記筒又は前記伸縮部材の少なくとも一方の端部に、フランジを備えたことを特徴とする。
上記金型装置では、フランジを有する配管に容易に接続することができ、金型の成形作業が容易になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る実施形態の一例を示す金型装置の長手方向の断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本発明に係る金型装置１は、主な構成として、所定の温度において任意の形状に湾曲変形可能な変形部２ａと、その両端部に配設され、伸縮可能な伸縮部材であるテレスコピック構造の伸縮部２ｂとを有している。
【００２５】
変形部２ａは、変形可能な金属製の筒であるステンレス製のフレキシブル管３と、フレキシブル管３の内部に充填された低融点金属である低融点合金４とを有しており、フレキシブル管３の両端部を仕切り板５により仕切ることで、低融点合金４をフレキシブル管３の内部に保持している。フレキシブル管３は、蛇腹形状をしており、常温においても容易に変形可能である。又、低融点合金４は１００℃程度の融点を有しており、トーチ等でフレキシブル管３とともに熱することにより軟らかくなる。そのため、変形部２ａは、容易に任意の形状へ湾曲変形可能となり、作業現場での金型の製作を簡単に行なうことができることとなる。
【００２６】
変形部２ａの変形は、加熱することによる熱間曲げ加工であることから、曲げ加工後（冷却後）に変形部２ａの内部に応力が残ることはなく、曲げ戻りをするようなことがない。又、加熱され、湾曲変形された変形部２ａは、冷却されて硬化することで、適度な強度を保ち、容易に変形することもない。金型装置１は、このような性質を有しているため、精度の高いモデル管等の金型の製作に適切なものである。
【００２７】
フレキシブル管３の両端部を伸縮可能にするために、金型装置１は、仕切り板５の外側に円筒の直管６を有しており、更に、その内側に差し込むように、円筒の直管８を有している。つまり、直管６と直管８とをテレスコピック構造にすることで、フレキシブル管３の両端部に伸縮自在な伸縮部２ｂを有することとなる。伸縮時には直管８を動かし、伸縮位置が決定した場合、直管６の側面を貫通するように設けられたボルト１０を締め込むことで、直管６の内側にある直管８をボルト１０の先端で動かないように固定する。そのことにより、長さ精度の高い金型を製作することができる。なお、図１では、伸縮部２ｂとして、テレスコピック構造のものを示したが、本発明は伸縮部２ｂとして、テレスコピック構造のものに限定するものではなく、伸縮可能であれば、他の構成のものでもよい。
【００２８】
直管８の端部には、それぞれフランジ７ａ、７ｂが設けられている。このフランジ７ａ、７ｂに、相手フランジに合わせてボルト穴９を設け、このボルト穴９に固定用のボルト、ナットを用いることで、相手フランジとしっかり固定することができる。相手フランジと固定できることにより、金型装置１の成形作業がより容易に行なうことができる。
【００２９】
フレキシブル管３の内部に充填された低融点の金属としては、例えば、Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｂ（鉛）、Ｓｎ（錫）、Ｃｄ（カドミウム）等の合金が該当する。しかし、本発明は、低融点金属として、上記金属から構成される合金のみに限定するものではなく、２００℃以下、望ましくは１００℃程度の低融点を有するものであれば、どのような構成でもよい。
【００３０】
金型装置１において、低融点合金４を有する変形部２ａは、低融点合金４の融点まで温度を加熱しなくても、その湾曲変形が可能である。又、低融点合金４の変形可能温度は、従来の溶接作業での溶接部材の溶融温度に比較するとはるかに低く、そのため、従来の溶接作業のように、溶接免許を持った作業者しかできないわけではない。したがって、溶接免許を持ってない人間でも、金型の製作をすることができ、しかも簡単に、短時間でおこなうことができる。特に、狭隘な場所での作業が強いられる船内の作業現場においては、簡単に、短時間にできることだけではなく、狭隘な場所に制約されることなく作業を行なえるため、作業者への負担を減らし、安全に作業を行なうことができる。
【００３１】
又、金型装置１では、変形部２ａを再び加熱することで、何度でも湾曲変形可能であるため、金型装置１自体、何度でも再利用が可能となる。従来は、一度作製した金型（金型管）は再利用することができず、スクラップ処理されていた。しかし、本発明に係る金型装置１は、そのようなスクラップ処理は不要であり、経済的な利点も大きい。
【００３２】
なお、伸縮部２ｂは、必ずしもフレキシブル管３の両端に設ける必要はなく、どちらか一方の端部にのみ伸縮部２ｂを設け、フレキシブル管３の他の端部に、直接フランジ等を設けるようにしてもよい。
【００３３】
又、相手配管によっては、必ずしもフランジを設ける必要はなく、金型装置のどちらか一方の端部にのみフランジを設ける構成、若しくは、全くフランジを設けない構成としてもよい。更に、フランジ７ａ、７ｂを有する直管８を差し替えるだけで、異径の他のフランジや他の接続継手にも簡単に対応することができ、金型として汎用性がある。
【００３４】
図２は、本発明に係る金型装置の曲げ形状例を示すものであり、（ａ）は９０°の曲げ形状の金型装置の変形部を示す図、（ｂ）はクランク状の曲げ形状の金型装置の変形部を示す図である。
【００３５】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、加熱することにより、金型装置の変形部２ａは容易に湾曲変形できるため、相手との接続が９０°の曲げ形状を必要とする場合（図２（ａ）参照）でも、クランク状の曲げ形状を必要とする場合（図２（ｂ）参照）でも、簡単に対応することができる。例えば、接続を行ないたい配管の間に、既設の他の配管があり、その既設の配管を迂回して接続を行いたい場合、既設の配管と干渉しないように、金型装置を複数回湾曲させて、適切な形状に変形することもできる。このような変形の自由度があるため、本発明に係る金型装置を、相手との距離（長さ）や相手との接続位置のみならず、その途中の形状も正確に示す金型とすることができる。
【００３６】
図３は、本発明に係る金型装置を用いて金型管を製作する手順を示す図である。
【００３７】
金型管の製作は、プラントや船内等の実際に配管が設置されている現場での作業となる。
【００３８】
異なる位置に配置された配管１１ａ、１１ｂがあり、各々の配管１１ａ、１１ｂの端部には、配管接続のためのフランジ１２ａ、１２ｂが備えられている（図３（ａ）参照）。
【００３９】
配管１１ａ、１１ｂのフランジ１２ａ、１２ｂ間を接続する配管を製作するために、モデル管となる金型管を製作する。そのため、一方の配管１１ａのフランジ１２ａに、金型装置１の一方の端部のフランジ７ａを取付けて固定する（図３（ｂ）参照）。この時、伸縮部２ｂのボルト１０を緩めておき、伸縮部２ｂがある程度自由に伸縮できるようにしておく。
【００４０】
金型装置１の変形部２ａを、作業者がトーチ１３等を用いて加熱し、変形部２ａが湾曲変形可能な状態にする。金型装置１の他の端部のフランジ７ｂが、配管１１ｂのフランジ１２ｂに取付けることができるように、変形部２ａを湾曲変形させる（図３（ｃ）参照）。
【００４１】
更に、伸縮部２ｂの長さを調整して、金型装置１の形状を決定する。伸縮部２ｂの長さが決定されれば、ボルト１０をスパナ１４等で締め込んで、伸縮部２ｂを動かないように固定する（図３（ｄ）参照）。この後、加熱した変形部２ａの熱が冷めるまで待つ。より短時間で作業を行ないたい場合には、加熱した変形部２ａに水をかけて、急冷させれば、ただちに硬化するため、すぐ次の作業に移れる。変形後の金型装置１は、フランジ１２ａ、１２ｂ間の長さ、相対位置及び面合わせ位置を示すモデル管（金型）となる。
【００４２】
十分冷却されれば作業が終了する。金型装置１をフランジ１２ａ、１２ｂから取外す（図４（ｅ）参照）。
【００４３】
金型装置１をベースに正規の配管を製作する手順は、図５において説明した従来の作製手順と略同等であるため、詳細な説明は省略するが、金型管２１の替わりに金型装置１を用いて、正規の配管を製作すればよい（図５参照）。
【００４４】
本発明に係る金型装置の実施形態の一例として、フランジ付の金型管として用いる場合を説明したが、本発明はフランジ付の金型管に限らず、フランジ等の継手を用いていないダクトのような配管にも適用可能である、又、配管以外の用途への適用も可能であり、例えば、強度が十分確保できる構成にすれば、他の部材を一時的に支える支持部材として用いることもできる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、金型装置が、変形可能な金属製の筒と、前記筒の内部に充填された低融点金属とを有するので、金型装置を低温で任意の形状へ湾曲変形することができ、しかも短時間で簡単に行なえる。又、作業現場での溶接作業を不要とすることができるため、溶接免許者、溶接機材が不要で有り、狭隘な場所での作業を可能とし、作業者への負担を減らすことができる。又、金型装置は何度でも使用可能であるため、新たな金型製作の材料費が不要であり、スクラップを発生させることもなく経済的である。
【００４６】
請求項２に係る発明によれば、前記筒の少なくとも一方の端部に、伸縮可能な伸縮部材を備えたので、金型装置を任意の長さにすることができる。
【００４７】
請求項３に係る発明によれば、前記筒又は前記伸縮部材の少なくとも一方の端部に、フランジを備えたので、フランジ付のモデル管の製作を、作業現場において、より短時間でより簡単に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の一例を示す金型装置の長手方向の断面図である。
【図２】本発明に係る金型装置の曲げ形状例を示すものであり、（ａ）は９０°の曲げ形状の金型装置の変形部を示す図、（ｂ）はクランク状の曲げ形状の金型装置の変形部を示す図である。
【図３】本発明に係る金型装置を用いて金型管を製作する手順を示す図である。
【図４】従来の金型管を製作する手順を示す図である。
【図５】従来の金型管をベースに正規の配管を製作する手順を示す図である。
【符号の説明】
１　　　金型装置
２ａ　　変形部
２ｂ　　伸縮部
３　　　フレキシブル管
４　　　低融点合金
５　　　仕切り板
６　　　直管
７　　　フランジ
８　　　直管
９　　　ボルト穴
１０　　ボルト
１１ａ　配管
１１ｂ　配管
１２ａ　フランジ
１２ｂ　フランジ
１３　　トーチ
１４　　スパナ
【図１】
2004098117.tif 000003
【図２】
2004098117.tif 000004
【図３】
2004098117.tif 000005
【図４】
2004098117.tif 000006
【図５】
2004098117.tif 000007