(57)【要約】【課題】円弧体の連結部に隙間が生じず、かつ裏当て治具を管内面に均等に押し付けることが確実にできる裏当て治具を提供する。【解決手段】配管同士をその長手方向に突き合わせ、配管の突合わせ部を溶接する際に前記突合わせ部の内周面に沿って装着可能な環状の裏当て治具１であって、複数の円弧体３が円周方向に凹凸する凹凸部を嵌合させ、該嵌合部を貫通する軸部材によって回動可能に連結されてなり、各円弧体３の連結部７において、各円弧体３を内面側から環状の径方向外方に付勢する付勢部材９を備え、両端部に配置された円弧体３の端部を当接させた状態で溶接対象の配管内周面に装着されるように形成されると共に前記両端部の円弧体３が管軸方向に円弧体３の幅以上ずれることができるように各円弧体３が連結されていることを特徴とする裏当て治具。【選択図】  図１
2009233704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管同士をその長手方向に突き合わせ、前記配管の突合わせ部を溶接する際に前記突合わせ部の内周面に沿って装着可能な環状の裏当て治具であって、
複数の円弧体が円周方向に凹凸する凹凸部を嵌合させ、該嵌合部を貫通する軸部材によって回動可能に連結されてなり、
各円弧体の連結部において、各円弧体を内面側から径方向外方に付勢する付勢部材を備え、両端部に配置された円弧体の端部を当接させた状態で溶接対象の配管内周面に装着されるように形成されると共に前記両端部の円弧体が管軸方向に円弧体の幅以上ずれることができるように各円弧体が連結されていることを特徴とする裏当て治具。
【請求項２】
付勢部材は一端が隣接する一方の円弧体内面に固定され、他端が隣接する他方の円弧体側に延出する板バネからなり、該板バネが隣接する円弧体の連結部にそれぞれ一対設けられていることを特徴とする請求項１に記載の裏当て治具。
【請求項３】
凹凸の連結部において、凸部の端部が凹部側に向けて傾斜する傾斜部を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の裏当て治具。
【請求項４】
端部に配置された円弧体の少なくとも一つの円弧体が着脱可能に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の裏当て治具。
【請求項５】
裏当て治具を装着または取り外すときに操作するための係止穴を各円弧体の側面部に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の裏当て治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス管等の配管を突き合わせて接続する配管溶接に使用する裏当て治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス管等の水平固定管を突き合わせ、その長手方向に溶接する場合に、溶接の精度を高めるために銅板からなる裏当て治具が用いられる。
この裏当て治具は、例えば新設のガス管を溶接する場合には、管内を走行できる機能を有するインターナルクランプが用いられる。
【０００３】
しかしながら、ガス管を溶接する必要があるのは、新設の管を溶接する場合に限られない。例えば、既設のガス管に取り付けられたバルブを取り替える場合には、既設のバルブを含む管の両側を切断して、切断した部分に新たなバルブを挿入し、これを既設の管と溶接することになる。このような場合には、前記のインターナルクランプでは管への取り付け、取り出しができないので使用することができない。
そこで、バルブ近傍に設けられる放散管を切断してできるような小さな径の穴からでも取り付け、取り外しができる裏当て治具が必要とされる。
【０００４】
このような、裏当て治具として、例えば以下のようなものが提案されている。
配管同士をその長手方向に突き合わせ、前記配管の突合わせ部を溶接する際に前記配管の内側から前記突合わせ部に沿って当接させる押当て治具において、相互に屈曲自在に鎖状に連結され、前記突合わせ部に全体としてリング状に当接させる複数の裏当てピースと、これら裏当てピースを内側から半径方向外側に付勢する付勢体とを備えたことを特徴とする押当て治具（特許文献１の請求項１参照）。
そして、特許文献１の実施の形態には、両端面が平面の裏当てピースを該平面を対向させて連結したものが示されている。また、各裏当てピースを相互に屈曲自在に連結する手段として針金を例示している。さらに、裏当てピースを内側から半径方向外側に付勢する付勢体の例として、裏当てピースの内面側に押当て治具の全長に亘る板ばねやコイルばねを例示している。
【０００５】
また、裏当て治具の他の例として、以下のものが提案されている。
２つの配管の端部間を開先溶接により接続する際に使用する裏当て治具であって、配管溶接部２０における内周面に沿って装着可能な環状の裏当て体２を備え、前記裏当て体２は内側に折り込み自在とされ、その折り込み状態において前記配管溶接部２０の内側への出し入れが可能とされることを特徴とする配管溶接の裏当て治具（特許文献２の請求項１参照）。
そして、特許文献２の請求項２、請求項３には以下のような記載がある。
「環状の裏当て体２は、複数の円弧体３と、それら円弧体３を内側に折り込み自在に連結する複数のヒンジ機構４と、各円弧体３に設けたバネ部材６を有し、且つその両端部が自由端とされ、各円弧体３はそれらバネ部材６によって環状を形成するように付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の配管溶接の裏当て治具。」（特許文献２の請求項２参照）。
「自由端を形成する２つの円弧体３の内側に楔手段１０が設けられ、楔手段１０はガイド体９と、そのガイド体９にスライド可能に設けた楔体１１を有し、環状にした裏当て体２の自由端に形成される間隙部１５に前記楔体１１をスライドさせて挿入できるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の配管溶接の裏当て治具。」（特許文献２の請求項３参照）。
【特許文献１】特開２００１−６２５９０号公報
【特許文献２】特開２００２−２６３８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載のものは以下に示すような種々の問題がある。
まず、特許文献１、２に記載のものはいずれも各裏当てピース、円弧体の端面が平面になっているため、これらの連結部に隙間が生じ、溶接の際に湯漏れが生ずるという問題がある。
また、特許文献１に記載のものは各裏当てピースの連結を針金で行なっているため、緩みが生じ易く、使用過程で各裏当てピース間の隙間がさらに広がり、湯漏れが生ずるという問題がある。
【０００７】
この点、特許文献２のものは、円弧体をヒンジ機構で連結しているので、使用過程で円弧体間の隙間が広がるという上述した特許文献１の問題点は生じないと考えられる。
しかしながら、特許文献２のヒンジ機構は、隣接する円弧体の側面に板体を設けてこの板体を介して隣接する円弧体を回動可能に連結するというものであるため、このヒンジ機構に起因する以下のような問題がある。
つまり、上記のようなヒンジ機構による連結では、円弧体同士が管軸方向にずれることができず、それ故に特許文献２では、円弧体を内側に折り込むことによって取り付け、取り外しをするようにしている。
そして、裏当て治具がこのように軸方向にずれにくい構造であるため、裏当て治具を管内面に押し付けるための機構として、裏当て治具の端部に隙間部を形成し、この隙間部に楔体を挿入するようにしている。
このため、裏当て治具の取り付け、取り外しには楔体を隙間部に挿入したり、抜き出したりする作業が必要であり、作業が煩雑であると共に楔体が付属しているために小さな隙間からの出し入れには不利であるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献１においては、裏当てピースを半径方向外側に付勢するために、全長に亘る板ばねやコイルばねを用いているが、このような全周に亘る板ばね等では円周面を均等に付勢することができず、裏当て体と管内面との間に隙間が生ずるという問題がある。
この点、特許文献２のものは各円弧体の連結部にバネ部材を設置しているので、特許文献１のものよりも均等な付勢が可能なように思える。しかし、そもそも特許文献２のものにおいては、バネ部材は裏当て治具を管内面に押し付けるためのものではなく、裏当て治具が円弧状になるようにするためのものであり、裏当て治具を管内面に押し付ける機能は前述した楔体によるものである。そして、楔体によって、裏当て治具の隙間部を押し開くことで裏当て治具を管内面に押し付けるという機構では、やはり管の内面に均等に押し付けることができず、裏当て治具と管内面との間に隙間が生ずるという問題がある。
【０００９】
以上のように、従来提案されているものでは、裏当てピース（円弧体）の連結方法に起因してこれら裏当てピース（円弧体）間に隙間が生じるという問題や、裏当て治具の管内面への均等な押付けができないという問題があった。
【００１０】
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、円弧体の連結部に隙間が生じず、また裏当て治具を管内面に均等に押し付けることが確実にできる裏当て治具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明に係る裏当て治具は、配管同士をその長手方向に突き合わせ、前記配管の突合わせ部を溶接する際に前記突合わせ部の内周面に沿って装着可能な環状の裏当て治具であって、複数の円弧体が円周方向に凹凸する凹凸部を嵌合させ、該嵌合部を貫通する軸部材によって回動可能に連結されてなり、各円弧体の連結部において、各円弧体を内面側から径方向外方に付勢する付勢部材を備え、両端部に配置された円弧体の端部を当接させた状態で溶接対象の配管内周面に装着されるように形成されると共に前記両端部の円弧体が管軸方向に円弧体の幅以上ずれることができるように各円弧体が連結されていることを特徴とするものである。
なお、この発明においては、凹凸部の形状としては、凸部が中央が突出する形状で、凹部が中央が凹む形状のみに限定されるものではない。
【００１２】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、付勢部材は一端が隣接する一方の円弧体内面に固定され、他端が隣接する他方の円弧体側に延出する板バネからなり、該板バネが隣接する円弧体の連結部にそれぞれ一対設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
（３）また、上記（１）または（２）に記載のものにおいて、凹凸の連結部において、凸部の端部が凹部側に向けて傾斜する傾斜部を有していることを特徴とするものである。
【００１４】
（４）また、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のものにおいて、端部に配置された円弧体の少なくとも一つの円弧体が着脱可能に形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
（５）また、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のものにおいて、裏当て治具を装着または取り外すときに操作するための係止穴を各円弧体の側面部に設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、複数の円弧体が円周方向に凹凸する凹凸部を嵌合させ、該嵌合部を貫通する軸部材によって回動可能に連結されてなり、各円弧体の連結部において、各円弧体を内面側から環状の径方向外方に付勢する付勢部材を備え、両端部に配置された円弧体の端部を当接させた状態で溶接対象の配管内周面に装着されるように形成されると共に前記両端部の円弧体が管軸方向に円弧体の幅以上ずれることができるように各円弧体が連結されているので、裏当て治具を管内面に均等に押し付けることが確実にでき、これによって溶接時において裏波形成を適切に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［実施の形態１］
図１は本発明の一実施の形態の裏当て治具の全体形状を示す図である。本実施の形態に係る裏当て治具１は、図１に示すように、複数の円弧体３が円周方向に凹凸する凹凸部を嵌合させ、該嵌合部を軸部材５によって回動可能に連結することによって、全体として環状に形成されてなり、各円弧体３の連結部７において、各円弧体３を内面側から環状の径方向外方に付勢する付勢部材９を備えている。
以下、各構成についてさらに詳細に説明する。
【００１８】
＜円弧体＞
円弧体３は、軸方向に直交する断面が矩形状で、円弧状に湾曲する銅製の部材である。各円弧体３の表面には、裏波形成のための深さ約０．５ｍｍの裏波形成溝１１が形成されている。
なお、円弧体３は、両端部に配置された端部円弧体３ａと、それ以外の中間円弧体３ｂの２種類の円弧体で構成されている。
中間円弧体３ｂの一端側には中央部が周方向に突出する凸部１３が形成され、他端側には中央部が周方向に凹陥する凹部１５が形成され、隣接する円弧体３同士において、凸部１３が凹部１５に嵌合するようになっている。
【００１９】
凸部１３の形状について説明すると、凸部１３の先端には、図３に示すように、前方（隣接する円弧体３方向）に向けて傾斜する第１傾斜面１３ａが形成され、この第１傾斜面１３ａに連続して後方（隣接する円弧体３方向から離れる方向）に傾斜する第２傾斜面１３ｂが形成されている。また、凸部１３を挟む基部には、後方に向かって傾斜する第３傾斜面１３ｃが形成されている。さらに、凸部１３の側面には軸部材５を挿入する第１貫通孔１７が設けられている。
【００２０】
凹部１５の形状は、凹部１５の最も凹んだ部分において、後方に傾斜する第４傾斜面１５ａが形成されている。また、凹部１５における両側片部の先端には前方に向かって傾斜する第５傾斜面１５ｂが形成され、この第５傾斜面１５ｂに連続して後方に向かって傾斜する第６傾斜面１５ｃが形成されている。
さらに、凹部１５の側面には軸部材５を挿通するための第２貫通孔１９が設けられている。
【００２１】
端部円弧体３ａは、その一端側は隣接する中間円弧体３ｂと連結されるので、中間円弧体３ｂと同様の凹部１５または凸部１３が形成されている。一方、端部円弧体３ａの他端側には、図１に示すように、斜めに傾斜する傾斜面２１が形成されている。そして、隣接する端部円弧体３ａの傾斜面２１は、図２に示すように、互いに逆方向に傾斜しており、裏当て治具１を輪にしたときに両者を重ね合わせることができるようになっている。
なお、端部円弧体３ａは、隣接する中間円弧体３ｂと着脱可能になっており、裏当て治具１を使用する管の内径に合わせて種々の長さの端部円弧体３ａを取り付けることができるようになっている。
【００２２】
端部円弧体３ａおよび中間円弧体３ｂの側面には、裏当て治具１の取付、取外しの際に裏当て治具１に係止して操作するための係止穴２３が設けられている。
【００２３】
＜連結部＞
連結部７は、隣接する中間円弧体３ｂ、または端部円弧体３ａと中間円弧体３ｂの凹凸部を嵌合させた部分である。図４はこの連結部７を径内方向に少しだけ折り曲げた状態を表面側から見た状態を示す図である。また、図５は連結部７を裏面側から見た状態を示す図である。
連結部７においては、図４、図５に示すように、凸部１３の第１傾斜面１３ａが凹部１５の第４傾斜面１５ａ側に入り込み、凹部１５の第５傾斜面１５ｂが凸部１３の第３傾斜面１３ｃ側に入り込む状態となる。それ故に、嵌合部を表面側から見た状態では、図４に示すように隙間が生じず、溶接時において湯漏れを確実に防止できる。
【００２４】
なお、連結部７においては湯漏れを防止するために、凸部１３の幅を広く設定するのが好ましい。なぜなら、凸部１３の幅を広く設定することによって、裏当て治具１の設置位置が多少ずれたとしても管の突合せ部の隙間（ルートギャップ）が凸部１３の幅内に入り、上述のように凸部１３の第１傾斜面１３ａと凹部１５の第４傾斜面１５ａの作用により、溶接時において湯漏れを確実に防止できるからである。なお、好ましい凸部１３の幅としては、凸部１３の幅が凹部１５の片側の幅よりも大きく、より好ましくは凸部１３の幅が凹部１５の片側の幅の１．５倍よりも大きいこと、さらにより好ましくは凸部１３の幅が凹部１５の片側の幅の２倍よりも大きいことである。
【００２５】
連結部７においては、図３に示すように、嵌合する凹凸部の側面側から軸部材５が挿入されて円弧体３を回動可能に連結している。この連結部７には所定の遊びが形成されており、裏当て治具１の両端部をよじったときに該両端部が管軸方向に円弧体３の幅以上ずれることができるようになっている。この点の詳細は後述する。
【００２６】
＜付勢部材＞
付勢部材９は、各円弧体３の連結部７において、各円弧体３を内面側から環状の径方向外方に付勢するものである。
本実施の形態における付勢部材９は、図１に示すように、矩形の平板からなる板バネ２５である。そして、板バネ２５はその一端が隣接する一方の中間円弧体３ｂ内面に固定され、他端が隣接する他方の中間円弧体３ｂ側に延出するように取り付けられている。なお、板バネ２５は、図１に示すように、中間円弧体３ｂの連結部７にはそれぞれ一対（２枚）設けられ、端部円弧体３ａとこれに隣接する中間円弧体３ｂとの連結部７においては、１枚のみ設けられている。端部円弧体３ａとこれに隣接する中間円弧体３ｂとの連結部７に設ける板バネ２５を１枚にしたのは、裏当て治具１を管内面に設置した後、取り外す際に端部円弧体３ａと中間円弧体３ｂの連結部７を屈曲させることになるが、これを容易にするためである。
【００２７】
図６は、板バネ２５の取り付け方法を説明する説明図である。図６に示すように、板バネ２５の端部には第１取付孔２７が設けられ、また、中間円弧体３ｂの端部にも板バネ２５を取り付けるための第２取付孔２９が設けられている。
まず、一方の板バネ２５の第１取付孔２７に取付ネジ３１（図１参照）を挿入して、この板バネ２５を中間円弧体３ｂに固定する。これによって、板バネ２５は、その一端側が凸側の中間円弧体３ｂに固定され、他端側が凹側の中間円弧体３ｂに延出した状態で取り付けられる。板バネ２５の取付状態においては、平板である板バネ２５を湾曲部に固定することになるので、板バネ２５が撓み、円弧体３を内面側から径方向外方に付勢することになる。
他方の板バネ２５の一端は、凹部１５が形成された中間円弧体３ｂに固定され、他端が先に取り付けた板バネ２５に重なるようにして凸部１３が形成された中間円弧体３ｂ側に延出している。これによって、中間円弧体３ｂの連結部７は２枚の板バネ２５によって径外方向に付勢されることになる。
【００２８】
次に、上記のように構成された本実施の形態の裏当て治具１を使用する場合において、溶接対象となる管へ取り付ける方法、および管から取り外す方法について具体的な工事を例に挙げて説明する。
工事としては、既設のガス管のバルブを取り替える場合において、既設のバルブを含む管の両側を切断して、切断した部分に新たなバルブを挿入し、これを既設の管と溶接する場合を例に挙げて説明する。
【００２９】
裏当て治具１の表面中央に目印として一周する線を描いておく。このように線を描いた裏当て治具１を、既設のバルブを切断して取り外した既設の管内に、管の開口側から挿入して管内面に取り付ける。管内に裏当て治具１を取り付けた状態を管軸方向から見た状態を図７に示す。図７に示すように、裏当て治具１は、両端の端部円弧体３ａの先端が当接して全体として円環状になり、その表面が管内面に当接した状態になっている。このとき、各円弧体３の連結部７が２枚重ねになった板バネ２５によって径外方向に付勢されるので、裏当て治具１は全周に亘って管内面にしっかりと押当てられることになる。
【００３０】
既設管３３に裏当て治具１をセットした後、図８に示すように、新設のバルブ側の管３５の端部を既設管３３の端部に、所定のルートギャップを介して配置し、新設のバルブの位置を仮固定するために固定仮付溶接をする。そして、既設管３３の放散管を切断した開口部３６から、図８に示すようなスライド治具３７を挿入して裏当て治具１の側面に形成した係止穴２３にその先端を挿入して、各円弧体３を徐々にバルブ側にスライドさせ、円弧体３の外周面の中心がルートギャップの位置になるようにする。円弧体３の外周面の中央がルートギャップの位置になっているかどうかは、外周面の中央に描いた線がルートギャップから見ることで確認する。
【００３１】
この状態で、仮溶接を行い、その後本溶接を行なう。溶接時において、各円弧体３の連結部７は、多少の変形があっても、図４に示すように、連結部７には隙間が生ぜず、湯が垂れることがない。
本溶接を複数層行う場合には、例えば第１層の溶接が完了した時点で裏当て治具１を取り外すようにする。この場合の取外し方は、スライド治具３７の先端を端部円弧体３ａの係止穴２３に挿入して、図９に示すように、端部円弧体３ａを径内方向（図９の矢印参照）に移動させ、その後、図１０に示すように、端部円弧体３ａを管軸方向（図１０の矢印参照）にずらすことで裏当て治具１の管内面に対する当接状態を解除して簡単に取り外すことができる。しかも、裏当て治具１は円弧状の棒体であり、小さな隙間からでも容易に取り出すことができる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態によれば、円弧体３の連結部７に隙間が生じず、かつ裏当て治具１を管内面に均等に押し付けることが確実にでき、これによって溶接時において裏波形成を適切に行なうことができ、溶接の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る裏当て治具の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る裏当て治具の説明図である。
【図３】図１に示した裏当て治具の組立状態を示す説明図である。
【図４】図１に示した裏当て治具の一部を拡大して示す説明図である。
【図５】図１に示した裏当て治具の一部を拡大して示す説明図である。
【図６】図１に示した裏当て治具の組立状態を示す説明図である。
【図７】図１に示した裏当て治具の使用状態を示す説明図である。
【図８】図１に示した裏当て治具の使用状態を示す説明図である。
【図９】図１に示した裏当て治具の取り外し方法の説明図である。
【図１０】図１に示した裏当て治具の取り外し方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  裏当て治具
３  円弧状体
３ａ  端部円弧状体
３ｂ  中間円弧状体
５  軸部材
７  連結部
９  付勢部材
１１  裏波形成溝
１３  凸部
１３ａ  第１傾斜面
１３ｂ  第２傾斜面
１３ｃ  第３傾斜面
１５  凹部
１５ａ  第４傾斜面
１５ｂ  第５傾斜面
１５ｃ  第６傾斜面
１７  第１貫通孔
１９  第２貫通孔
２１  傾斜面
２３  係止穴
２５  板バネ
２７  第１取付孔
２９  第２取付孔
３１  取付ネジ
３３  既設管
３５  管（新設バルブ）
３６  開口部
３７  スライド治具
【図１】
2009233704.tif 000003
【図２】
2009233704.tif 000004
【図３】
2009233704.tif 000005
【図４】
2009233704.tif 000006
【図５】
2009233704.tif 000007
【図６】
2009233704.tif 000008
【図７】
2009233704.tif 000009
【図８】
2009233704.tif 000010
【図９】
2009233704.tif 000011
【図１０】
2009233704.tif 000012