(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の管体を溶接する際に両管体を同芯状に突き合わせて連結固定する管溶接用芯出し治具であって、
前記管体内に十分な隙間をあけて挿入され、中心軸方向の一方を操作側、他方を奥側としたハウジングと、
ハウジングの中心位置に縦列に且つ独立に回転し得るように配置され、操作側に位置する一方が操作側から回転操作される２本のねじ棒と、
２本のねじ棒の近傍に当該ねじ棒に沿って配置され、操作側から回転操作されると共に、その回転を奥側のねじ棒に伝達するべく当該ねじ棒に連結された回転式の操作桿と、
操作側のねじ棒の外周側に周方向に所定の間隔で配置され、操作側のねじ棒の回転に伴ってそれぞれが半径方向に同期移動する複数の第１可動部材と、
奥側のねじ棒の外周側に周方向に所定の間隔で配置され、奥側のねじ棒の回転に伴ってそれぞれが半径方向に同期移動する複数の第２可動部材と、
複数の第１可動部材の各外周側に取付けられ、各外面が前記管体の内面に接触するよう円弧状に湾曲した複数のヘッドと
を具備することを特徴とする管溶接用芯出し治具。
【請求項２】
前記２本の管体のうちの一方の端部内に前記ハウジングを挿入したときに、当該管体の端面に当接して、複数のヘッドを管軸方向で位置決めする複数のストッパが、操作側の端部に周方向に所定の間隔で設けられ、各ストッパは一方の管体に他方の管体を突き合わせるときの障害にならないよう、操作側の退避位置へ回動可能であることを特徴とする請求項１に記載の管溶接用芯出し治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス管等を溶接する前に、溶接される２本の管体を同芯状に突き合わせて連結する管溶接用芯出し治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガス管を溶接する場合には、溶接される２本の管体が、裏当て材の保持具を兼ねる芯出し治具により、予め同芯状に突き合わせて連結される。この芯出し治具としてはボルト式のものが良く知られているが、最近では油圧式のものも使用されている。
【０００３】
ボルト式の芯出し治具は、環状体の一方の端部の周方向複数位置にボルトを貫通させ、他方の端部の周方向複数位置にもボルトを貫通させた構成となっている。使用方法としては、２本の管体の一方の端部内に環状体の一方の端部を挿入し、その端部に設けられている複数本のボルトを内側から操作して外側へ移動させることにより、一方の管体の端部に環状体を固定する。次いで、一方の管体に他方の管体を突き合わせ、環状体の他方の端部に設けられている複数本のボルトを内側から操作して外側へ移動させることにより、環状体の他方の端部に他方の管体を固定する。
【０００４】
また、油圧式の芯出し治具は、当該治具の一方の端部に設けられた複数の第１ヘッドと、他方の端部に設けられた複数の第２ヘッドとを備えている。複数の第１ヘッド及び第２ヘッドは、周方向に所定の間隔で配置され、それぞれが半径方向に移動可能であって、スプリングにより中心側へ付勢されると共に、その付勢力に抗して外周側へ強制的に油圧駆動される。
【０００５】
使用方法としては、２本の管体の一方の端部内に当該治具の一方の端部を挿入し、複数の第１ヘッドを同期して外周側へ移動させることにより、一方の管体の端部に当該治具を固定する。次いで、一方の管体に他方の管体を突き合わせ、複数の第２ヘッドを同期して外周側へ移動させることにより、当該治具の他方の端部に他方の管体を固定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
いずれの芯出し治具も、溶接される２本の管体を同心状に突き合わせて連結することができる。しかし、ボルト式のものは、多数本のボルトを操作する必要があるため、操作性が非常に悪い。加えて、管体が小径の場合は、環状体も小さくなり、その内側に手を差し込むことが困難になるために、小径管には使用できない制約がある。
【０００７】
これに対し、油圧式の芯出し治具は、管体の内面に当接する複数のヘッドが油圧により同期駆動されるため、操作性には優れる。また、油圧シリンダを中心部に配置することにより、半径方向の寸法が抑制され、小径管への適用も可能である。しかし、油圧シリンダのために、中心軸方向の大型化が避けられず、油圧ユニットを別にしても持ち運びが容易でなく、製造コストも高くなる。そして油圧ユニットが付加されることを考慮するならば、その運搬性及び経済性は一層悪化する。
【０００８】
本発明の目的は、操作性に優れ、しかも小型で経済的な管溶接用芯出し治具を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の管溶接用芯出し治具は、溶接される管体内に十分な隙間をあけて挿入され、中心軸方向の一方を操作側、他方を奥側としたハウジングと、ハウジングの中心位置に縦列に且つ独立に回転し得るように配置され、操作側に位置する一方が操作側から回転操作される２本のねじ棒と、２本のねじ棒の金峰に当該ねじ棒に沿って配置され、操作側から回転操作されると共に、その回転を奥側のねじ棒に伝達するべく当該ねじ棒に連結された回転式の操作桿と、操作側のねじ棒の外周側に周方向に所定の間隔で配置され、操作側のねじ棒の回転に伴ってそれぞれが半径方向に同期移動する複数の第１可動部材と、奥側のねじ棒の外周側に周方向に所定の間隔で配置され、奥側のねじ棒の回転に伴ってそれぞれが半径方向に同期移動する複数の第２可動部材と、複数の第１可動部材の各外周側に取付けられ、各外面が前記管体の内面に接触するよう円弧状に湾曲した複数のヘッドとを具備している。
【００１０】
本発明の管溶接用芯出し治具によれば、溶接される２本の管体が以下のように芯出しされて連結される。
【００１１】
奥側に位置する複数の第２可動部材を中心側へ退避させた状態で、ハウジングの奥側の端部を一方の管体の端部内に挿入する。操作側から回転式の操作桿を操作し、複数の第２可動部材が外周側へ同期移動する方向へ、奥側のねじ棒を回転させる。こうして、複数の第２可動部材を直接又はヘッドを介して一方の管体の端部内面に押し付けることにより、当該芯出し治具が一方の管体の端部に同心状に固定される。
【００１２】
一方の管体の端部から突出するハウジングの操作側の端部に他方の管体の端部を外嵌し、他方の管体を一方の管体に突き合わせる。操作側から操作側のねじ棒を操作し、複数のヘッドが両方の管体又は他方の管体の端部内面に押し付けられるまで、複数の第１可動部材を外周側へ同期移動させる。これにより、２本の管体が当該芯出し治具を介して同心状に連結される。
【００１３】
本発明の管溶接用芯出し治具では、半径方向に移動する複数の第１可動部材及び第２可動部材が、２本のねじ棒の定位置での回転により駆動され、シリンダが不要である上、中心軸方向の移動もない。このため、中心軸方向の寸法が小さく、製造コストも安い。２本のねじ棒が中心部に縦列に配置され、これらに沿って配置された回転式の操作桿により奥側のねじ棒が操作されるため、半径方向の寸法も小さい。中心部に縦列に配置された２本のねじ棒が一方の側から操作されるため、操作性も良好である。
【００１４】
ここで、一方の管体の端部内にハウジングを挿入したときに、当該管体の端面に当接して、複数のヘッドを管軸方向で位置決めする複数のストッパを、操作側の端部に周方向に所定の間隔で取付け、且つ各ストッパを、一方の管体に他方の管体を突き合わせるときの障害にならないよう、操作側の退避位置へ回動可能とするれば、複数のヘッドの管軸方向の位置決めが正確かつ簡単に行われる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態を示す芯出し治具の縦断側面図、図２は同芯出し治具の正面図、図３は同芯出し治具のカバーを外した状態の正面図、図４は同芯出し治具のカバーを外した状態の背面図である。
【００１６】
なお、可動部材は、正面から見て（図２及び図３で）２時、６時及び１０時の各位置に配置されているが、２時の位置に配置された可動部材を図１の上半部に図示するために、可動部材の関係については、図１は図２のＡ−Ａ線矢示図、図３のＢ−Ｂ線矢示図、図４のＣ−Ｃ線矢示図に各対応している。また、２時の位置に配置された可動部材は、中心側へ退避した状態が図示され、他の可動部材は外周側へ進出した状態が示されている。
【００１７】
本実施形態の芯出し治具は、例えば１００Ａ〜４００Ａのガス管の溶接に使用される。この芯出し治具は、溶接すべき管体Ａ，Ｂの内部に十分な隙間を有して挿入され得るハウジング１０を備えている。ハウジング１０は、軸方向中央部の本体１１に軸方向両端側からカバー１２，１３をねじ止めした構造になっている。ハウジング１０の軸方向の一方（図１で左側）は操作側であり、他方（図１で右側）は奥側である。
【００１８】
ハウジング１０には２本のねじ棒２０，３０が中心部に位置して取付けられている。また、ねじ棒２０，３０に平行に回転式の操作桿４０が取付けられている。２本のねじ棒２０，３０は中心軸方向に縦列に配置され、独立に回転可能である。操作側のねじ棒２０は、操作側の端部がカバー１２の外側に突出し、その突出部２１にハンドルを別途装着することにより回転操作される。
【００１９】
操作桿４０は、操作側の端部がカバー１２の外側に突出し、その突出部４１にハンドルを別途装着することにより回転操作される。操作桿４０の奥側の端部は、歯車４２，３２を介して奥側のねじ棒３０と連結されている。従って、操作桿４０を操作側から回転操作することにより、奥側のねじ棒３０が回転する。
【００２０】
ハウジング１０の本体１１には、複数の第１可動部材５０，５０，５０が操作側のねじ棒２０の外周側に位置して取付けられている。また、複数の第２可動部材６０，６０，６０が奥側のねじ棒３０の外周側に位置して取付けられている。第１可動部材５０，５０，５０及び第２可動部材６０，６０，６０は、いずれも周方向に等間隔で配置され、それぞれがハウジング１０の半径方向へ自由に移動し得るように本体１１に支持されている。なお、第１可動部材５０，５０，５０及び第２可動部材６０，６０，６０は、ここでは正面から見て（図２及び図３で）２時、６時及び１０時の３位置に配置されているが、４位置以上に配置することも可能である。
【００２１】
第１可動部材５０，５０，５０は、その内側に設けられた第１リンク５１，５１，５１によりナット部材５２に連結されている。ここでナット部材５２は、操作側のねじ棒２０に螺合している。従って、ねじ棒２０が回転すると、ナット部材５２が軸方向に移動し、その軸方向動作が第１リンク５１，５１，５１により半径方向の動作に変化されて第１可動部材５０，５０，５０に伝達されることにより、第１可動部材５０，５０，５０は同期して半径方向に移動する。
【００２２】
第１可動部材５０，５０，５０には、裏当て部材８０の保持体を兼ねる円弧状のヘッド７０，７０，７０が取付けられている。ヘッド７０，７０，７０は、ハウジング１０の外側に等間隔配置され、第１可動部材５０，５０，５０とはそれぞれねじ７１，７１により結合されている。ヘッド７０の外面は、溶接される管体Ａ，Ｂの内面に当接するように所定の半径で湾曲している。ヘッド７０の外面には凹状の溝７２が設けられている。
【００２３】
ヘッド７０の溝７２内には、円弧状のサポート７３が配置されている。サポート７３は、ヘッド７０を貫通する一対のガイドピン７６，７６により半径方向に可動に支持され、ガイドピン７６，７６に外嵌してヘッド７０内に設けられた一対のコイルスプリングにより半径方向外側へ付勢されている。そして溝７２内のサポート７３より外側には、拡径・縮径が可能な銅製のスプリットリングからなる裏当て部材８０が、各溝７２に跨がって嵌合されている。なお、７４は上記コイルスプリングを収容する環状凹部、７５はサポート７３に対する位置調節可能なストッパで、ヘッド７０に内側からねじ込まれたボルトからなる。
【００２４】
ヘッド７０，７０，７０は、第１可動部材５０，５０，５０の移動により、ハウジング１０の半径方向に駆動される。ヘッド７０，７０，７０の半径方向の移動量は、中心側へ退避した状態ではヘッド７０，７０，７０の外面を繋ぐ円の直径が管体Ａ，Ｂの内径より小となり、外周側へ最も進出した状態ではその円の直径が管体Ａ，Ｂの内径より大となるように設定されている。
【００２５】
ヘッド７０，７０，７０には、回動式のストッパ９０，９０，９０がそれぞれ取付けられている。各ストッパ９０は、ヘッド７０の操作側の端面に取付けられたブラケット９１にピン９２により回動可能に支持され、ヘッド外側の使用位置とヘッド前方の退避位置に切り替えられ、ねじ９３により各位置に固定される。そして、ヘッド外側の使用位置では、ハウジング１０の奥側の端部を一方の管体Ａの端部内に挿入したときに、管体Ａの端面に当接して、裏当て部材８０を管体Ａ，Ｂの突き合わせ部内側の正規の位置に保持する。ヘッド前方の退避位置では、管体Ａに管体Ｂを突き合わせる操作を阻害しないために、ヘッド７０の外面より内側に位置する。
【００２６】
なお、ストッパ９０，９０，９０はここではヘッド７０，７０，７０に取付けられているが、ハウジング１０の操作側の端部に取付けることも可能である。
【００２７】
奥側のねじ棒３０の外側に配置された第２可動部材６０，６０，６０は、第１可動部材５０，５０，５０と同様に、その内側に設けられた第２リンク６１，６１，６１によりナット部材６２に連結されている。ここでナット部材６２は、奥側のねじ棒３０に螺合している。従って、ねじ棒３０が回転すると、ナット部材６２が軸方向に移動し、その軸方向動作が第２リンク６１，６１，６１により半径方向の動作に変化されて第２可動部材６０，６０，６０に伝達されることにより、第２可動部材６０，６０，６０は同期して半径方向に移動する。
【００２８】
第２可動部材６０，６０，６０の半径方向の移動量は、中心側へ退避した状態では第２可動部材６０，６０，６０の外面を繋ぐ円の直径が管体Ａ，Ｂの内径より小となり、外周側へ最も進出した状態ではその円の直径が管体Ａ，Ｂの内径より大となるように設定されている。
【００２９】
なお、第２可動部材６０，６０，６０にはヘッドは取付けられていないが、管体Ａ，Ｂの内径等によっては、第１可動部材５０，５０，５０と同様にヘッドを取付けることも可能である。
【００３０】
次に、本実施形態の芯出し治具の使用方法について説明する。
【００３１】
第１可動部材５０，５０，５０及び第２可動部材６０，６０，６０を中心側へ退避させ、ストッパ９０，９０，９０をヘッド外側の使用位置へ回動させた状態で、ハウジング１０の奥側の端部を、溶接される管体Ａ，Ｂの一方、ここでは管体Ａの端部内に挿入する。この挿入により、ストッパ９０，９０，９０が管体Ａの端面に当接し、ハウジング１０が軸方向で位置決めされる。
【００３２】
ストッパ９０，９０，９０が管体Ａの端面に当接すると、この状態を維持しつつ以下の操作を行う。
【００３３】
操作桿４０の操作側の端部に図示されないハンドルを装着し、第２可動部材６０，６０，６０が半径方向外側へ移動する方向にハンドルを操作して操作桿４０を回転させ、奥側のねじ棒３０を回転させる。これにより、第２可動部材６０，６０，６０が半径方向外側へ同期して進出し、管体Ａの端部内面に押圧される。ここで第２可動部材６０，６０，６０は周方向に等間隔で配置されている。このため、ハンドル操作による第２可動部材６０，６０，６０の押圧により、ハウジング１０は管体Ａの端部に同心状に固定される。
【００３４】
管体Ａの端部へのハウジング１０の取付けが終わると、ストッパ９０，９０，９０をヘッド前方の退避位置へ回動させ、管体Ａの端部に管体Ｂの端部を突き合わせる。管体Ａ，Ｂの突き合わせ部にギャップが必要な場合は、着脱可能なリング式のスペーサ等を突き合わせ部に介在させる。管体Ａ，Ｂの突き合わせにより、管体Ｂの端部はハウジング１０の操作側の端部に外嵌される。また、ヘッド７０，７０，７０及び裏当て部材８０，８０，８０は、前述したストッパ９０，９０，９０による軸方向の位置決めにより、突き合わせ部内側の正規位置に固定される。
【００３５】
管体Ａ，Ｂの突き合わせが終わると、操作側のねじ棒２０の端部にハンドルを付け替え、第１可動部材５０，５０，５０が半径方向外側へ移動する方向にハンドルを操作して操作側のねじ棒２０を回転させる。これにより、ヘッド７０，７０，７０が半径方向外側へ同期して進出し、管体Ａ，Ｂの突き合わせ部内面に押し付けられる。ここでヘッド７０，７０，７０は周方向に等間隔で配置され、軸方向においては管体Ａ，Ｂに跨がって突き合わせ部内面に押し付けられる。このため、ハンドル操作によるヘッド７０，７０，７０の押し付けにより、管体Ｂは当該芯出し治具を介して管体Ａに同心状に連結されることになる。
【００３６】
また、裏当て部材８０は、ヘッド７０，７０，７０の半径方向外側への移動に伴って拡径し、最終的には、半径方向外側に付勢されたヘッド７０，７０，７０内のサポート７３，７３，７３により、管体Ａ，Ｂの突き合わせ部内面に全周にわたって弾性的に押し付けられる。
【００３７】
このように、本実施形態の芯出し治具では、ねじ棒２０及び操作桿４０のハンドル操作により管体Ａ，Ｂが同心状に連結されるため、シリンダ等の駆動源が不要である。従って、製造コストが安価となり、小型化も図られる。特に、軸方向の寸法については、シリンダが不要であることに加え、第１可動部材５０，５０，５０及び第２可動部材６０，６０，６０を駆動する２本のねじ棒２０，３０の軸方向移動がないため、その寸法が効果的に抑制される。半径方向の寸法については、２本のねじ棒２０，３０が中心部に縦列に配置され、これらに平行な回転式の操作桿４０により奥側のねじ棒３０が操作されるため、その寸法が効果的に抑制される。更に、中心部に縦列に配置された２本のねじ棒２０，３０が一方の側から操作されるため、操作性も良好である。
【００３８】
また、管体Ａの端部内にハウジング１０を挿入したときに、管体Ａの端面に当接して、複数のヘッド７０，７０，７０を管軸方向で位置決めする複数のストッパ９０、９０，９０が設けられ、且つ、各ストッパ９０が、管体Ａに管体Ｂを突き合わせるときの障害にならないよう、操作側の退避位置へ回動可能とされているので、管体Ａ，Ｂの突き合わせに支障を来すことなく、ヘッド７０，７０，７０及び裏当て部材８０，８０，８０の管軸方向の位置決めが正確かつ簡単に行われる。
【００３９】
なお、ヘッド７０，７０，７０は、本実施形態では管体Ａ，Ｂに跨がってその端部内面に接触するが、管体Ｂの端部内面にのみ接触する構成でもよい。より高い芯出し精度を得ようとするならば、本実施形態のように管体Ａ，Ｂに跨がって接触させる方が好ましい。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の管溶接用芯出し治具は、シリンダ等の駆動源を必要としないので、安価である。軸方向の一方からのみ軸操作を行うので、シリンダ等の駆動源を使用しないにもかかわらず、操作性が良好である。シリンダ等の駆動源を必要としないことに加え、軸配置等に工夫を講じたので、軸方向の寸法も径方向の寸法も小さく、且つ軽量であるので、運搬性が良好である。径方向の寸法が小さいことにより、小径管にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す芯出し治具の縦断側面図である。
【図２】同芯出し治具の正面図である。
【図３】同芯出し治具のカバーを外した状態の正面図である。
【図４】同芯出し治具のカバーを外した状態の背面図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ  管体
１０  ハウジング
２０，３０  ねじ棒
４０  操作桿
５０  第１可動部材
５１  第１リンク
５２  ナット部材
６０  第２可動部材
６１  第２リンク
６２  ナット部材
７０  ヘッド
８０  裏当て部材
９０  ストッパ
【図１】
0003785589.tif 000002
【図２】
0003785589.tif 000003
【図３】
0003785589.tif 000004
【図４】
0003785589.tif 000005