(57)【要約】【課題】円筒状ダクトの接続部分に容易かつ短時間で装着することができ、板厚が薄く自重で歪み易い円筒状ダクト同士を損傷させることなく、正確に仮固定することのできる溶接治具を提供する。【解決手段】溶接治具１０は、円筒部９０ａの開口端の外周にフランジ９０ｂを有する複数の円筒状ダクト９０をそのフランジ９０ｂ同士を突き合わせた状態で仮固定するための治具である。溶接治具１０は、突き合わせたフランジ９０ｂの外周に巻き付けられる帯状部材１１と、帯状部材１１に締め付け力を発生させる締結手段であるボルト１３ｂ，ナット１３ｎと、フランジ９０ｂ同士を軸方向に圧着するため帯状部材１１の内周に設けられた押圧手段であるナット部材１５，ボルト１４と、帯状部材１１の長手方向に沿って所定間隔ごとに開設された複数の貫通孔１２と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口端の外周にフランジを有する複数の円筒状ダクトをそのフランジ同士を突き合わせた状態で仮固定する溶接治具であって、
突き合わせた前記フランジの外周に巻き付けられる帯状部材と、前記帯状部材に締め付け力を発生させる締結手段と、前記フランジ同士を軸方向に圧着するため前記帯状部材に設けられた押圧手段と、前記帯状部材の長手方向に沿って所定間隔ごとに開設された複数の貫通孔と、を備えたことを特徴とする溶接治具。
【請求項２】
開口端の外周にフランジの無い複数の円筒状ダクトをその開口端同士を突き合わせた状態で仮固定する溶接治具であって、
突き合わせた前記開口端の外周に巻き付けられる帯状部材と、前記帯状部材に締め付け力を発生させる締結手段と、前記開口端同士を軸方向に圧着するため前記帯状部材に連接された押圧手段と、前記帯状部材の長手方向に沿って所定間隔ごとに開設された複数の貫通孔と、を備えたことを特徴とする溶接治具。
【請求項３】
前記押圧手段として、突き合わせた前記フランジ同士を圧着する方向に押圧可能なネジ機構または前記フランジ同士を挟持しながら圧着する楔機構を設けた請求項１記載の溶接治具。
【請求項４】
前記帯状部材の外周側から前記貫通孔を通して目視可能な位置に前記押圧手段を設けた請求項１または３記載の溶接治具。
【請求項５】
前記締結手段として、前記帯状部材の端部同士を着脱および接近・離隔可能に連結するネジ機構を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の溶接治具。
【請求項６】
前記帯状部材を、互いに連結・分離可能な複数の円弧状部材で形成した請求項１〜５のいずれかに記載の溶接治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場設備のガス給排経路などとして配設される大口径ダクトの構成部材である円筒状ダクト同士を溶接により接続する際に使用する溶接治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場設備のガス給排経路などとして配設される大口径ダクトは、所定長さの円筒状ダクトを施工現場に搬入し、その開口端同士を溶接により接続して延設されている。この円筒状ダクトは長尺で板厚が比較的薄く、現場での溶接時にダクト内面側からの固定治具の出し入れは困難であるため、突き合わせ溶接ができない。このため、円筒状ダクトの開口端の外周にフランジを設け、突き合わせたフランジ同士を溶接するという方法が採られている。しかしながら、板厚の薄い円筒状ダクトは自重で歪むことが多く、また、フランジを溶接する際に生じる熱により、円形に歪みが生じたり、フランジが波状に変形したりすることがある。
【０００３】
そこで、図１０に示すように、円筒形ダクト９０の開口端に形成されたフランジ９０ｂ同士を突き合わせた後、フランジ９０ｂの全周に沿って複数のクランプ９１を取り付け、円筒部９０ａおよびフランジ９０ｂの歪みとズレを補整しながら各クランプ９１を締め付けた後、フランジ同士を溶接している。
【０００４】
一方、フランジのない円筒状の鋼管同士を突き合わせ溶接する際に突き合わせ部分を仮固定する治具が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】実開平４−１１９６７８号公報
【特許文献２】特開平８−２６７２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１０に示す施工方法は、円筒状ダクトのフランジ同士の突き合わせ部分に多数のクランプを取り付け、歪みとズレを補整しながら、位置合わせを行わなければならないため、多大な時間と労力を要するだけでなく、円筒状ダクト同士を正確な位置にセットすることができない。
【０００７】
一方、特許文献１，２に記載された治具は、フランジのない円筒状の鋼管同士の突き合わせ部分に装着するのに適した構造となっているため、開口端の外周にフランジを有する円筒状ダクト同士の突き合わせ部分に装着することができない。また、特許文献１に記載された治具の使用対象物は、自重で歪まない厚肉鋼管に限られているため、板厚が薄く自重で歪み易い大口径の円筒状ダクトに使用した場合、突き合わせ調整用のボルト（半径方向押ボルト１４）を締め付けるときの押圧力により円筒状ダクトが変形してしまう。このため、突き合わせ調整ができないだけでなく、円筒状ダクトが損傷するおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、現場での溶接作業の際に固定治具をダクト内面側にセットできない場合でも、円筒状ダクトの接続部分に容易かつ短時間で装着することができ、板厚が薄く自重で歪み易い円筒状ダクト同士を損傷させることなく、正確に仮固定することのできる溶接治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の溶接治具は、開口端の外周にフランジを有する複数の円筒状ダクトをそのフランジ同士を突き合わせた状態で仮固定する溶接治具であって、突き合わせた前記フランジの外周に巻き付けられる帯状部材と、前記帯状部材に締め付け力を発生させる締結手段と、前記フランジ同士を軸方向に圧着するため前記帯状部材に設けられた押圧手段と、前記帯状部材の長手方向に沿って所定間隔ごとに開設された複数の貫通孔と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
このような構成とすれば、接続しようとする２本の円筒状ダクトのフランジ同士を突き合わせ、そのフランジの外周に帯状部材を巻き付け、締結手段で帯状部材に締め付け力を発生させてフランジの外周を締め付けることにより、自重などに起因する歪みを解消しながら、２本の円筒状ダクトの軸心同士を一致させることができる。そして、突き合わせたフランジ同士を押圧手段で軸方向に圧着すれば、フランジ同士が隙間なく密着するため、円筒状ダクト同士を正確に仮固定することができる。仮固定ができたら、帯状部材に開設された複数の貫通孔を介してフランジ同士の突合せ部分に仮溶接（点溶接）を行う。複数の貫通孔の全てにおける仮溶接（点溶接）が終わったら、当該溶接治具をフランジ同士の突合せ部分から取り外し、前記突合せ部分の全周にわたって本溶接を施せば、円筒状ダクトの接続が完了する。
【００１１】
前述したように、突き合わせたフランジの外周に帯状部材を巻き付けて締め付けた後、突き合わせたフランジ同士を押圧手段で軸方向に圧着すればセットが完了するので、筒状ダクトの接続部分に容易かつ短時間で装着することができる。また、円筒状ダクトをその半径方向に直接的に押圧しないので、板厚が薄く自重で歪み易い大口径の円筒状ダクト同士であっても、損傷を与えることなく、正確に仮固定することができる。
【００１２】
ここで、前記押圧手段として、突き合わせた前記フランジ同士を圧着する方向に押圧可能なネジ機構または前記フランジ同士を挟持しながら圧着する楔機構を設けることが望ましい。前記ネジ機構を設ければ、ネジを締め付けるという簡単な作業により、フランジの突き合わせ部分を強固に圧着することができる。また、前記楔機構を設ければ、前記フランジ同士を当該楔機構で挟持して帯状部材を締め付けるという簡単な作業により、フランジの突き合わせ部分を強固に圧着することができる。
【００１３】
また、前記帯状部材の外周側から前記貫通孔を通して目視可能な位置に前記押圧手段を設けることが望ましい。このような構成とすれば、押圧手段による圧着状態を貫通孔を通して目視確認することができるため、フランジ同士を確実に圧着させることができる。
【００１４】
一方、前記締結手段として、前記帯状部材の端部同士を着脱および接近・離隔可能に連結するネジ機構を設けることができる。このような構成とすれば、ネジを締め付けるという簡単な作業により、フランジの突き合わせ部分を強固に締め付けることができる。
【００１５】
また、前記帯状部材を、互いに連結・分離可能な複数の円弧状部材で形成することもできる。このような構成とすれば、円弧状部材の連結個数を変更したり、長さの異なる円弧状部材と組み合わせて連結したりすることにより、円筒状ダクトの外径の大小に対応して装着することができる。また、不使用時の収納スペースを削減することができる。
【００１６】
次に、本発明の溶接治具は、開口端の外周にフランジの無い複数の円筒状ダクトをその開口端同士を突き合わせた状態で仮固定する溶接治具であって、突き合わせた前記開口端の外周に巻き付けられる帯状部材と、前記帯状部材に締め付け力を発生させる締結手段と、前記開口端同士を軸方向に圧着するため前記帯状部材に連接された押圧手段と、前記帯状部材の長手方向に沿って所定間隔ごとに開設された複数の貫通孔と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすれば、突き合わせた開口端の外周に帯状部材を巻き付けて締結手段で締め付け、帯状部材に連接された押圧手段で開口端同士を軸方向に圧着することができるため、開口端の外周にフランジの無い複数の円筒状ダクトをその開口端同士を突き合わせた状態で正確な状態で仮固定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、円筒状ダクトの接続部分に容易かつ短時間で装着することができ、板厚が薄く自重で歪み易い円筒状ダクト同士を損傷させることなく、正確に仮固定することのできる溶接治具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態である溶接治具の使用状態を示す斜視図、図２は図１に示す溶接治具の装着過程を示す斜視図、図３は図２の一部拡大図、図４は図２の一部拡大図、図５は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００２０】
図１，図２に示すように、本実施形態の溶接治具１０は、円筒部９０ａの開口端の外周にフランジ９０ｂを有する複数の円筒状ダクト９０をそのフランジ９０ｂ同士を突き合わせた状態で仮固定するための治具である。溶接治具１０は、突き合わせたフランジ９０ｂの外周に巻き付けられる帯状部材１１と、帯状部材１１に締め付け力を発生させる締結手段であるボルト１３ｂ，ナット１３ｎと、フランジ９０ｂ同士を軸方向に圧着するため帯状部材１１の内周に設けられた押圧手段であるナット部材１５，ボルト１４と、帯状部材１１の長手方向に沿って所定間隔ごとに開設された複数の貫通孔１２と、を備えている。
【００２１】
帯状部材１１は２本の円弧状部材１１ｓで構成され、円弧状部材１１ｓの両端部に形成された折曲部１１ａ同士を繋ぐための２本のボルト１３ｂが折曲部１１ａに挿通され、各ボルト１３ｂの先端側にナット１３ｎが螺着されている。これらのボルト１３ｂ及びナット１３ｎにより、帯状部材１１を構成する円弧状部材１１ｓの端部同士を着脱可能および接近・離隔可能に連結することができる。なお、後述するように、帯状部材１１を構成する円弧状部材１１ｓは２本に限定するものではないので、１本若しくは３本以上の円弧状部材１１ｓで帯状部材を構成することもできる。
【００２２】
図３，図４に示すように、ナット部材１５は、円弧状部材１１ｓに開設された略四角形状をした貫通孔１２を挟んで対向する姿勢で、且つ、円弧状部材１１ｓの長手方向と直交する状態で円弧状部材１１ｓの内周面に固着されている。各ナット部材１５には、その締め付け方向が、貫通孔１２を挟んで対向するようにボルト１４が螺合されている。
【００２３】
図２に示すように、接続しようとする２本の円筒状ダクト９０のフランジ９０ｂ同士を突き合わせ、そのフランジの外周に帯状部材１１を巻き付け、図１に示すようにボルト１３ｂ，ナット１３ｎにより帯状部材１１に締め付け力を発生させ、フランジ９０ｂの外周を締め付けると、その締め付け力によってフランジ９０ｂ及び円筒部９０ａの歪みが矯正され、２本の円筒状ダクト９０の軸心９０ｃ（図５参照）同士が一致する。
【００２４】
なお、締め付け作業の初期段階においては、帯状部材１１からフランジ９０ｂ外周に加わる締め付け力は歪んだ部分に集中的に作用するが、フランジ９０ｂの外周全体に均等に締め付け力が作用するように、フランジ９０ｂ自体が真円に近づく方向に変形していくため、締め付け作業の進行に伴って徐々にフランジ９０ｂの歪みが矯正される。
【００２５】
そして、図５に示すように、各ボルト１４を締め付けることにより、突き合わせたフランジ９０ｂ同士を軸心９０ｃ方向に圧着すれば、フランジ９０ｂに残る波形の歪みなどが矯正され、フランジ９０ｂ同士が隙間なく密着するため、円筒状ダクト９０同士を正確に仮固定することができる。この後は、帯状部材１１に開設された複数の貫通孔１２を介してフランジ９０ｂ同士の突合せ部分を仮溶接（点溶接）する。この場合、ＴＩＧ溶接が好適であるが、これに限定するものではない。
【００２６】
前述したように、突き合わせたフランジ９０ｂの外周に帯状部材１１を巻き付け、ボルト１３ｂ，ナット１３ｎで締め付けた後、突き合わせたフランジ９０ｂ同士をボルト１４で軸心９０ｃ方向に圧着すればセットが完了するので、筒状ダクト９０ａの接続部分に容易かつ短時間で装着することができる。また、溶接治具１０は円筒状ダクト９０ａをその半径方向に直接的に押圧しないので、板厚が薄く自重で歪み易い大口径の円筒状ダクト９０ａ同士であっても、損傷を与えることなく、正確に仮固定することができる。
【００２７】
押圧手段として、突き合わせたフランジ９０ｂの背面をそれぞれ圧着方向に押圧するためにボルト１４およびナット部材１５を設けているので、ボルト１４を締め付けるという簡単な作業により、フランジ９０ｂの突き合わせ部分を強固に圧着することができる。
【００２８】
また、帯状部材１１の外周側から貫通孔１２を通して目視可能な位置に押圧手段であるボルト１４およびナット部材１５を設けている。従って、ボルト１４による圧着状態を貫通孔１２を通して目視確認しながら締め付け作業を行うことができるため、フランジ９０ｂ同士を確実に密着させることができる。
【００２９】
一方、帯状部材１１に締め付け力を発生させる締結手段として、円弧状部材１１ｓの端部にある折曲部１１ａ同士を着脱および接近・離隔可能に連結するボルト１３ｂおよびナット１３ｎを設けている。従って、ネジ（ボルト１３ｂおよびナット１３ｎ）を締め付けるという簡単な作業により、フランジ９０ｂの突き合わせ部分を強固に締め付けることができる。
【００３０】
本実施形態の帯状部材１１は、互いに連結・分離可能な２本の円弧状部材１１ｓで構成されているため、不使用時は分離しておくことにより収納スペースを削減することができる。また、円弧状部材１１ｓの連結個数を変更することにより、円筒状ダクトのフランジの外周長の大小に対応することができる。即ち、図６に示すように、３本の円弧状部材１１ｓで帯状部材を構成すれば、フランジ９０ｂより外周長の長いフランジを有する円筒状ダクトにも使用することができる。この場合、図６に示すように、円弧状部材１１ｓより長さの短い円弧状部材１１ｘ，１１ｙを作成しておけば、フランジの外周長が円弧状部材１１ｓの長さの倍数となっていない場合にも対応可能である。なお、帯状部材を構成する円弧状部材の個数は限定しないので、フランジの周囲に連続的に巻き付け可能な１本の部材で構成したり、３本以上の円弧状部材で構成したりすることもできる。
【００３１】
次に、図７，図８に基づいて、本発明の第２実施形態について説明する。図７は本発明の第２実施形態である溶接治具の一部を示す斜視図、図８は図７に示す溶接治具の装着過程を示す断面図である。
【００３２】
図７に示すように、本実施形態においては、帯状部材１１に開設された各貫通孔１２の四隅を囲むようにそれぞれ４つの押圧部材１６が、帯状部材１１の内周面に起立状に固着されている。押圧部材１６同士の対向部分には、帯状部材１１の内周面に向かって互いに間隔が狭まるように傾斜状に形成された誘導面１６ａと、誘導面１６ａから帯状部材１１の内周面に向かって互いに平行をなすように形成された固定面１６ｂと、が設けられている。
【００３３】
図８の上方に示すように、円筒状ダクト９０のフランジ９０ｂの突き合わせ部分に帯状部材１１を巻き付け、対向する押圧部材１６の誘導面１６ａの間にフランジ９０ｂの突き合わせ部分を位置させる。そして、帯状部材１１を締め付けていくと、対向する誘導面１６ａがそれぞれフランジ９０ｂ外周に当接し、対向する誘導面１６ａで構成される楔機構により、二つのフランジ９０ｂを挟持しながら、離れた状態にあるフランジ９０ｂ外周を圧着する。帯状部材１１の締め付けが終わると、図８の下方に示すように、対向する固定面１６ｂの間に二つのフランジ９０ｂ外周が嵌入され、フランジ９０ｂ同士は密着状態で仮固定される。この後は、貫通孔１２を介して、フランジ９０ｂの突き合わせ部分を仮溶接（点溶接）することができる。
【００３４】
本実施形態の場合、円筒状ダクト９０のフランジ９０ｂの突き合わせ部分に帯状部材１１を巻き付け、押圧部材１６の間にフランジ９０ｂの突き合わせ部分を配置した後、帯状部材１１を締め付けることにより、フランジ９０ｂ同士を仮固定することができる。このように、帯状部材１１を締め付けるだけで、円筒状ダクト９０の円筒部９０ｂの軸心合わせと、歪みの矯正と、フランジ９０ｂ同士の圧着を行うことができるため、作業の簡略化を図ることができる。
【００３５】
次に、図９に基づいて、その他の実施の形態について説明する。図９はその他の実施の形態である溶接治具の使用状態を示す斜視図である。本実施形態の溶接治具２０は、開口端９０ｄの外周にフランジの無い複数の円筒状ダクト９０ｘを、その開口端９０ｄ同士を突き合わせた状態で仮固定する溶接治具である。溶接治具２０は、突き合わせた開口端９０ｄの外周に巻き付けられる帯状部材２１と、帯状部材２１に締め付け力を発生させる締結手段（ボルト１３ｂ及びナット１３ｎ）と、開口端９０ｄ同士を軸心方向に圧着するため帯状部材２１を挟んで配置された２本の帯状部材２３を帯状部材２１に接近・離隔させるネジ機構（ボルト２５、ナット部材２４及びボルト保持部２２）と、帯状部材２１の長手方向に沿って所定間隔ごとに開設された複数の貫通孔１２と、を備えている。ボルト２５はナット部材２４に貫通状に螺合され、その先端はボルト保持部２２に回転可能に係止されている。
【００３６】
図９に示すように、突き合わせた開口端９０ｄの外周に帯状部材２１を巻き付けるとともに、２本の帯状部材２３を円筒状ダクト９０ｘに巻き付け、ボルト１３ｂ及びナット１３ｎにより、帯状部材２１，２３を締め付けると、円筒状ダクト９０ｘ同士の軸心合わせと、歪みの矯正と、が行われる。そして、ボルト２５を締め付け方向に回転させると、帯状部材２３を介して、二本の円筒状ダクト９０ｘに接近方向の力が加わるため、円筒状ダクト９０ｘの開口端９０ｄ同士は軸心方向に圧着され、密着状態で仮固定される。
【００３７】
このように、溶接治具２０を使用すれば、開口端９０ｄの外周にフランジの無い複数の円筒状ダクト９０ｘを、その開口端９０ｄ同士を突き合わせた状態で正確に仮固定することができる。なお、ボルト２５を締め付け方向に回転させたとき、円筒状ダクト９０ｘの開口端９０ｄ同士を軸心方向に圧着し易くするため、円筒状ダクト９０ｘの開口端９０ｄ付近の外周面と帯状部材２１の内周面との摩擦を軽減する手段（例えば、帯状部材２１の内周面に低摩擦層を設けるなど）を採用することが望ましい。
【００３８】
また、溶接治具２０は、溶接治具１０（図１参照）と同様、円筒状ダクト９０ｘをその半径方向に直接的に押圧しないので、板厚が薄く自重で歪み易い大口径の円筒状ダクト９０ｘ同士であっても、損傷を与えることなく、正確に仮固定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の溶接治具は、工場設備のガス送給経路などとして配備される大口径ダクトの溶接作業などにおいて広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態である溶接治具の使用状態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す溶接治具の装着過程を示す斜視図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図２の一部拡大図である。
【図５】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】帯状部材に関するその他の実施の形態を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態である溶接治具の一部を示す斜視図である。
【図８】図７に示す溶接治具の装着過程を示す断面図である。
【図９】その他の実施の形態である溶接治具の使用状態を示す斜視図である。
【図１０】従来の溶接治具の使用状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０，２０  溶接治具
１１，２１，２３  帯状部材
１１ａ  折曲部
１１ｓ，１１ｘ，１１ｙ  円弧状部材
１２  貫通孔
１３ｂ，１４，２５  ボルト
１３ｎ  ナット
１５，２４  ナット部材
１６  押圧部材
１６ａ  誘導面
１６ｂ  固定面
２２  ボルト保持部
９０，９０ｘ  円筒状ダクト
９０ａ  円筒部
９０ｂ  フランジ
９０ｃ  軸心
９０ｄ  開口端
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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