(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表ビード幅と裏ビード幅を設定して行う配管の突き合わせ溶接における溶接線の芯ずれを判定する溶接線の芯ずれ判定用スケールであって、 溶接前の該配管への基準線のけがきの位置決めをする溝状あるいは筒状のけがき用定規と、溶接後の表ビードの位置が予め定められた許容範囲に収まっているか否かを判定する判定目盛りとを具備してなる溶接線の芯ずれ判定用スケール。
【請求項２】
表ビード幅をｂ、裏ビード幅をｃに設定して行う配管の突き合わせ溶接における溶接線の芯ずれを判定する溶接線の芯ずれ判定用スケールであって、
前記けがき用定規には、溶接前の配管の被溶接末端を固定する基端が形成され、該基端から距離ａを隔てて前記配管に基準線をけがく位置を示す縁部が形成され、
前記判定目盛りには、基点Ｐ１を溶接後の溶接管の両基準線の中央に位置決めして、表ビードの縁部とＰ２，Ｐ３の位置とを比較する基点Ｐ１から両方向に距離ａの位置を示す目盛りと、基点Ｐ１から両方向に距離（ｂ＋ｃ）／２の位置Ｐ２，Ｐ３を示す目盛りまたは切り欠きが形成されたことを特徴とする請求項１記載の溶接線の芯ずれ判定用スケール。
【請求項３】
長方形の基板の少なくとも一方の短辺の近傍に、前記けがき用定規が形成され、前記基板の１つの長辺に、前記判定目盛りが形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の溶接線の芯ずれ判定用スケール。
【請求項４】
前記けがき用定規と、前記判定目盛りが、別の基板上に形成されたことを特徴とする、請求項１または２記載の溶接線の芯ずれ判定用スケール。
【請求項５】
前記けがき用定規に、複数の縁部が形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接線の芯ずれ判定用スケール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管の継手部の溶接での溶接線の芯ずれを外観から判定するための溶接線の芯ずれ判定用スケールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体工場のガスの配管供給系などではステンレス鋼からなる配管や接続部が多く用いられている。半導体デバイスの高集積化・高性能化に対応するためには、これら配管、装置間を溶接により接続する際に、高精度な管理が求められており、特に、裏ビード幅が均一となる確実な溶接が必要とされる。通常、ティグ（ＴＩＧ）管自動アーク溶接機を用いて薄肉管を溶接する場合、肉厚の２倍程度の裏ビード幅が設定される。
例えば、半導体用配管工事に広く用いられるＳＵＳ３１６ＬのＯＤ６．３５ｍｍ（１／４インチ）管または９．５２ｍｍ（３／８インチ）管を用いて突き合わせ溶接を行う場合、裏ビード幅（管の内周面側）２．０ｍｍ以上、表ビード幅（管の外周側）４．０ｍｍ以下となるように溶接条件を設定すれば、通常は溶け込み不良による溶接不良は起こらない。しかしながら、溶接において、両方の配管の溶融が均等に行われなかった場合、いわゆる溶接線の芯ずれ（以下「芯ずれ」という）が起こる。又、所定の溶接線より電極の設定位置がずれた場合も同様の結果が生じ、その許容範囲を越えた場合、溶け込みが不足し溶接不良となる。
このような裏ビード側の芯ずれの程度は溶接終了後の外観からは判定することが困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は簡易な方法で、かつ確実に、許容範囲を越えた芯ずれを判定するための芯ずれ判定用スケールを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の芯ずれ判定用スケールは、表ビード幅と裏ビード幅を設定して行う配管の突き合わせ溶接における芯ずれを判定する芯ずれ判定用スケールであって、溶接前の該配管への基準線のけがきの位置決めをする溝状あるいは筒状のけがき用定規と、溶接後の表ビードの位置が予め定められた許容範囲内に収まっているか否かを判定する判定目盛りとを具備してなるものである。
この芯ずれ判定用スケールは、表ビード幅をｂ、裏ビード幅をｃに設定して行う配管の突き合わせ溶接における芯ずれを判定する芯ずれ判定用スケールとし、前記けがき用定規には、溶接前の配管の末端を固定する基端を形成し、該基端から距離ａを隔てて前記配管に基準線をけがく位置を示す縁部を形成し、前記判定目盛りには、基点Ｐ１を溶接後の溶接管の両基準線の中央に位置決めして、表ビードの縁部とＰ２，Ｐ３の位置とを比較する基点Ｐ１から両方向に距離ａの位置を示す目盛りと、基点Ｐ１から両方向に距離（ｂ＋ｃ）／２の位置Ｐ２，Ｐ３を示す目盛りまたは切り欠きを形成してもよい。
前記判定用スケールにおいて、長方形の基板の少なくとも一方の短辺の近傍に、前記けがき用定規を形成し、前記基板の１つの長辺に、前記判定目盛りを形成してもよい。
あるいは、前記けがき用定規と、前記判定目盛りを、別の基板上に形成してもよい。前記けがき用定規に、複数の縁部を形成してもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
まず本発明の概略を図１を参照して説明する。図１（Ａ）〜（Ｄ）のいずれも、配管の軸方向の断面のうち、上側が配管外側（表ビード）、下側が配管内側（裏ビード）となる断面のみを示している。
まず図１（Ａ）に示すように、溶接に先立ち、溶接される２本の配管１，２の突き合わせ末端３，４から一定の距離ａの位置に基準線５，６を引く。
その後、表ビード幅ｂ、裏ビード幅ｃに設定して溶接する。芯ずれを起こさずに正位置で溶接されると（図１（Ｂ））、ビード中央と溶接後の両基準線の中間点が一致している。
ここで溶接において若干の芯ずれが起こった場合を想定する。例えば、正位置（両基準線の中間点）からｃ／２の長さの芯ずれが起こると、図１（Ｃ）あるいは図１（Ｄ）に示すようにビードが形成されるが、この範囲までの芯ずれが起こっても、裏ビードが両方の管の末端をカバーできるので、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）が芯ずれの許容限界となる。これらは、いずれも基準線に近い方の表ビードの縁が、溶接後の基準線の中央から距離（ｂ＋ｃ）／２にある。したがって、芯ずれの許容範囲としては、表ビードが、溶接後の基準線の中央を基点として、両側に距離（ｂ＋ｃ）／２ずつの範囲内に納まることを基準とすればよいことがわかる。
【０００６】
したがって、芯ずれ判定法としては、以下の▲１▼〜▲３▼の順に行うことができる。
▲１▼配管の溶接前に、各々突き合わせ末端から一定の距離ａの位置に基準線を引く。
▲２▼表ビード幅ｂ、裏ビード幅ｃに設定して溶接する。
▲３▼ついで、溶接後の配管の基準線の中間点から両側に（ｂ＋ｃ）／２の範囲を管理幅とし、この表ビードの少なくとも一部が管理幅から外れたものを芯ずれと判定する。
【０００７】
ゆえに例えば、基準線を末端から１８ｍｍの位置に描き、裏ビード幅２ｍｍに設定して、表ビード幅が３ｍｍとなるように溶接を行い、左右各々最大１ｍｍずつずれても（ＣまたはＤ）、裏ビードは両方の管の末端をカバーしているので、問題は生じない。この範囲は、表ビードが基準線の中間点を基点として左右縮み代を考慮した場合、最大２．５ｍｍずつの範囲となる。
【０００８】
なお、必要なら、縮み代、芯ずれは以下のように定量化できる。
突き合わせ溶接後、両基準線の距離ｄを測定し、縮み代を下記式（１）により算出する。
縮み代＝ａ×２−ｄ                  ……式（１）
また、溶接後に、配管１の基準線と配管１側の表ビード端との距離ｅ（ｅ1またはｅ2）、実際の表ビード幅ｂ’を測定し、下記式（２）より芯ずれδを算出する。
芯ずれδ＝（ｅ＋ｂ’／２）−ｄ／２  ……式（２）
【０００９】
本発明の判定用スケールは、上記原理に基づく溶接線の芯ずれ判定を簡便に行うための判定用スケールであり、図２ないし図５にその好適な一実施例を示す。
この判定用スケール１１は、金属、プラスチックなどからなる長方形状の基板１２の両短辺近傍に、２つのＵ字溝（半円筒形状溝）としてけがき用定規１３，１３が線対称に配置され、一方の長辺に判定目盛り１４が刻まれたものである。
定規１３は、Ｕ字溝の内径が配管よりも大きく設定されていればよく、好ましくはＵ字溝の内周面と配管の外周面とが嵌合する形状となっている。すなわち、Ｕ字溝の内周面と配管の外周面とが嵌合する径の配管に用いるので好ましいが、それよりも細い径の配管にも使用可能である。そして基板１２を切り欠いて形成された基端１５から、縁部１６までの距離がａに設定されている。このような構成により、図４に示すように、Ｕ字溝の基端１５面に溶接前の配管１の末端を固定して、けがき用定規１３の内周面と配管１の外周面とを接触させつつ、縁部１６で基準線をけがけば、配管１端部から一定の距離ａに基準線をけがくことができる。
さらに図示した例では、Ｕ字溝に窓部１７が形成されており、窓部１７の両縁部１８，１９においても基準線をけがくことができるが、窓部１７の形成を省略することもできる。本実施例のごとく窓部１７を形成すれば、端部からの距離を段階的に変えて３種類の基準線をけがくことができる。
【００１０】
この例では、Ｕ溝の長さを距離ａと一致させて、Ｕ字溝の基端１５で配管末端１を固定する構成としたが、溝の形状や長さはこれに特に限定されない。
例えば、両Ｕ字溝を一体化して一方の短辺から他方の短辺に達する長さとし、さらに溝内をスライドする仕切板を設け、これを所望の位置に固定して基端面とする構成とすれば、基準線の長さを任意に設定することができる。
また、Ｕ字溝にネジ孔を穿設しここに挿入したネジで配管を固定するようにしてもよい。
さらに先端部にけがくための硬質材料からなる鋭利状の部材が溝径方向内方に向かって設けられていてもよい。このような部材を設ければ、判定用スケールのけがき用定規に、配管１を差し込んだ状態で配管１または判定用スケール１１を回転させるだけで、基準線をけがくことができる。
さらにけがき用定規１３の形状を、配管末端が挿入可能な円筒状などの筒状とすることもできる。この場合も上述のごとく基端１５や縁部１６などを構成すればよい。
またこのけがき用定規１３は基板上の一箇所、例えば基板１２の短辺の一方だけに設けてもよい。
【００１１】
上記基板１２の１つの長辺に形成された判定目盛り１４は、基点Ｐ１の両方向に少なくとも距離ａの位置を示す目盛りＰ４，Ｐ５が刻まれている。基点Ｐ１の位置には、必ずしも目盛りは必要ない。さらに基点Ｐ１を中心に両側に（ｂ＋ｃ）／２の位置まで切り欠き２０が形成されている。この切り欠き２０の両端部が上記Ｐ２，Ｐ３の位置となるので、この切り欠き２０の幅が上記管理幅を示す。あるいはこの切り欠き２０に代えて、基点Ｐ１から両側に（ｂ＋ｃ）／２の位置Ｐ２，Ｐ３に目盛りを刻むように構成してもよい。
さらに基板１２の長辺の判定目盛り１４には、０．５〜１ｍｍピッチの目盛り２１が刻まれている（一部図示を省略）。目盛り２１を刻むことにより、末端からの基準線までの距離ａ、表ビード幅ｂ、裏ビード幅ｃのいずれかを変化させても、同じ判定用スケールで対応することができる。
【００１２】
次に上記スケールの使用方法を説明する。
溶接前に、図４に示すように、Ｕ字溝の基端１５，１５に、配管１，２（配管２の図示は省略）の突き合わせ末端３，４を合わせ、Ｕ字溝の内周面に配管１，２の外周面を接触させて、配管１，２または判定用スケール１１を回転させつつ、縁部１６，１６に沿って、基準線をけがく。このけがきは少なくとも配管１，２の周上の３点以上で行なえばよく、例えば、配管１と配管２を各々けがき用定規に差し込んで固定し、この状態で判定用スケール１１を回転させて、周上の３点以上に基準線をけがき、両配管の角度を保って両配管の末端を突き合わせる。あるいは、全周にわたって基準線をけがくこともできる。
【００１３】
このように、判定用スケール１１のけがき用定規１３を用いれば、基準線の正確な位置合わせが可能である。あるいは、配管の全周にわたって基準線をけがくことができる。
ついで、表ビード幅ｂ、裏ビード幅ｃに設定して、配管１と配管２の溶接を行う。
溶接後は、図５に示すように、判定目盛りの基点Ｐ１が基準線５，６の中間に位置するように判定用スケール１１を配置する。溶接後は縮み代があるので、スケール１１上のＰ４とＰ５の間隔よりも、溶接後の両基準線５，６の間隔は短くなる。そこで、判定目盛り１４の目盛りを参考にして、Ｐ４と基準線５の距離が、Ｐ５と基準線６の距離と等しくなるようにスケールを合わせる。
この状態で、管理幅に設定された切り欠き２０内に表ビード２２の両端が収まっていれば、芯ずれが許容範囲であることが即座に判定できる。
【００１４】
上記実施例においては、けがき用定規と判定目盛りを一体化した構成としたが、これに代えてけがき用定規と判定目盛りを別個の基板上に構成し、これら２枚を組み合わせて使用することもできる。
本発明の芯ずれ判定用スケールは、ティグ管自動溶接機等を用いた溶接に広く適用される。
【００１５】
【実施例】
図２ないし図５に示す構造を有し、定規の長さ１８ｍｍ、切り欠きの長さ５ｍｍに設定してスケールを作製した。
管の肉厚１ｍｍのＳＵＳ３１６ＬのＯＤ６．３５ｍｍ（１／４インチ）管の突き合わせ溶接を、表ビード幅３ｍｍ、裏ビード幅２ｍｍに設定して、６４サンプルの溶接を行った。溶接前にスケールを用いて基準線をけがき、溶接後、被溶接部に図に示すようにスケールをあてて判定したところ、すべて管理幅を示す切り欠き内に入っており、許容範囲を越えた芯ずれがおこっていないことが確認された。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の溶接線の芯ずれ判定用スケールは、表ビード幅と裏ビード幅を設定して行う配管の突き合わせ溶接における芯ずれを判定する芯ずれ判定用スケールであって、溶接前の該配管への基準線のけがきの位置決めをする溝状あるいは筒状のけがき用定規と、溶接後の表ビードの相対位置を判定する判定目盛りとを具備してなるものであり、簡便かつ確実に、許容範囲を越えた芯ずれを判定することができる。
さらにコンパクトで携帯に好都合であるので、けがき用定規の形状や、判定目盛りの刻み方を変えた複数の判定用スケールを組み合わせて、配管の径の大きさ、ビード幅の設定の変化に対応することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理を説明するための、配管の断面図である。
【図２】  本発明の溶接線の芯ずれ判定用スケールの一実施例を示す上面図である。
【図３】  本発明の溶接線の芯ずれ判定用スケールの一実施例を示す側面図である。
【図４】  本発明の溶接線の芯ずれ判定用スケールの使用方法を説明する斜視図である。
【図５】  本発明の芯ずれ判定用スケールの使用方法を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１…配管、２…配管、３…末端、４…末端、５…基準線、６…基準線、
１１…判定用スケール、１２…基板、１３…けがき用定規、
１４…判定目盛り、１５…基端、１６…縁部、２０…切り欠き、
２２…表ビード、
ａ…基端から縁部までの距離、ｂ…表ビード幅、ｃ…裏ビード幅、
Ｐ１…基点、Ｐ２…基点から距離（ｂ＋ｃ）／２の位置、
Ｐ３…基点から距離（ｂ＋ｃ）／２の位置
【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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