インターナルクランプ装置
【課題】小径肉厚の鋼管端部の突き合わせ部のような大きな拡径力を必要とする場合にも、安定した目違い矯正を可能とする。
【解決手段】鋼管Ｐ１・Ｐ２内に配置されて、互いに突き合わされた鋼管端部に対して内部より拡径力を付与することで、鋼管端部を拡管矯正するインターナルクランプ装置である。互いに対向するようにケーシング内に配置され、中間部に位置する鋼管端部の突き合わせ部Ｍに向けてピストンロッドが移動する一対の油圧シリンダ１０と、これら油圧シリンダの可動部に設けられて、先端に向けて縮径するように傾斜部が周面に形成された一対の楔形ロッド１１と、これら楔形ロッドの傾斜部１１Ａに摺動する傾斜状の摺動部１２Ａをそれぞれ有し、摺動部１２Ａが楔形ロッドの傾斜部を滑ることにより、鋼管内の半径方向外方に向けて移動する複数のプランジャ１２と、円周溶接を行う鋼管端部の内側より押圧するクランプシュー１３と、を具備する。
【解決手段】鋼管Ｐ１・Ｐ２内に配置されて、互いに突き合わされた鋼管端部に対して内部より拡径力を付与することで、鋼管端部を拡管矯正するインターナルクランプ装置である。互いに対向するようにケーシング内に配置され、中間部に位置する鋼管端部の突き合わせ部Ｍに向けてピストンロッドが移動する一対の油圧シリンダ１０と、これら油圧シリンダの可動部に設けられて、先端に向けて縮径するように傾斜部が周面に形成された一対の楔形ロッド１１と、これら楔形ロッドの傾斜部１１Ａに摺動する傾斜状の摺動部１２Ａをそれぞれ有し、摺動部１２Ａが楔形ロッドの傾斜部を滑ることにより、鋼管内の半径方向外方に向けて移動する複数のプランジャ１２と、円周溶接を行う鋼管端部の内側より押圧するクランプシュー１３と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス導管や水道管などのパイプラインの芯出しと目違い矯正とバックシールドを実現するインターナルクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス導管や水道管などのパイプラインを敷設する際は、鋼管を軸方向に突き合わせた状態での円周溶接による鋼管同士の接続が行われている。このとき、鋼管同士の突き合わせ時の中心軸のずれや、鋼管製造時の寸法公差及び真円度公差による鋼管の目違いが生じると、それに起因した溶接欠陥が発生する。
【０００３】
そして、このような溶接欠陥の発生を防止するために、特許文献１に示されるインターナルクランプ装置が提供されている。
このインターナルクランプ装置は、互いに突き合わされた鋼管端部内に配置されるものであって、該鋼管端部を相互溶接する場合には、鋼管端部の突き合わせ部を内側の裏当て部材で押さえた後、鋼管外周部側より自動溶接機で円周溶接するようにしている。
その際、鋼管内径の寸法公差や、偏平形状を矯正するために、クランプフレーム本体内に配置したメインシリンダのピストンを軸線に沿うように移動させ、かつピストンロッドの先端に連結した楔形ロッドを介してプランジャを鋼管内の半径方向外方に移動させることで、該プランジャの先端部に位置するクランプシューを介して鋼管端部を内側から押圧して拡管し、これによって鋼管の矯正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７６３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記インターナルクランプ装置では、特に小径肉厚の鋼管を矯正する場合には、プランジャが鋼管端部を押圧する大きな力を必要とするが、安定した拡径力を出力することができないという問題があった。
具体的には、上記インターナルクランプ装置では、プランジャの底部形状を傾斜面とし、該プランジャの傾斜面を、ピストンロッド先端の楔形ロッドの傾斜状のスライドメタル上を滑らせることで、プランジャを鋼管内の半径方向外方に移動させるようにしており、傾斜状のスライドメタル上を滑るプランジャの位置によって、鋼管端部を内側から拡管する拡径力が変動し、安定した拡管ができないという問題があった。
【０００６】
また、上記インターナルクランプ装置をスケールダウンして小径厚肉鋼管に適用する場合、拡径力の伝達経路の断面積は１/４倍になるが、目違い矯正に必要な拡径力Ｆは次に示す以下の関係式（長い円筒シェルにかかる径方向分布荷重モデル）によって決定されるため、小径厚肉鋼管へ適用する際に必要となる拡径力Ｆは、装置の各部材の断面積の変化率と比較して相対的に大きくなる。このため、拡径力の伝達経路各部にかかる面圧・応力が大きくなるという制約上、小径鋼管へ提案装置をスケールダウンして適用することができないという課題がある。
【０００７】
【数１】
【０００８】
ここで、ｎ：プランジャの本数、Ｆ：プランジャ１本当たりの鋼管への拡径力、Ｅ：ヤング率、ｔ：鋼管肉厚、ε：鋼管に生じるひずみ、ν:ポアソン比、ｒ：鋼管外径の半径を示している。
【０００９】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小径肉厚の鋼管端部の突き合わせ部のような大きな拡径力を必要とする場合にも、安定した目違い矯正を可能とするインターナルクランプ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本願の請求項１は、本発明は、鋼管内に配置されて、互いに突き合わされた鋼管端部に対して内部より拡径力を付与することで、該鋼管端部を拡管矯正するインターナルクランプ装置であって、互いに対向するようにケーシング内に配置され、中間部に位置する鋼管端部の突き合わせ部に向けて可動部が移動する一対のアクチュエータと、これらアクチュエータの可動部に設けられて、先端に向けて縮径するように傾斜部が周面に形成された互いに対向配置される一対のロッドと、これらロッドの傾斜部に摺動する傾斜状の摺動部をそれぞれ有し、該摺動部が前記ロッドの傾斜部を滑ることにより、鋼管内の半径方向外方に向けて移動する複数のプランジャと、軸方向に沿う対応する前記プランジャを接続するように配置され、円周溶接を行う鋼管端部の内側より押圧するクランプシューと、を具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、互いに突き合わされた鋼管内に配置されたインターナルクランプ装置において、一対のアクチュエータの可動部が共に移動することにより、一対のロッドが互いに接近し、これに伴ない該ロッドの傾斜部に沿って、プランジャの摺動部が滑り、これらプランジャが鋼管内にて半径方向外方に向けて共に移動する。
その結果、軸方向に沿う対応するプランジャを接続するように配置されたクランプシューは、円周溶接を行う鋼管端部を内部より押圧することで、円周溶接をする２つの鋼管端部に対して等しい拡径力が伝達されて、小径肉厚の鋼管端部の突き合わせ部のように大きな拡径力を必要とする場合にも、安定した目違い矯正（寸法公差、偏平の矯正）を行うことが可能となる。
【００１２】
本願の請求項２に係るインターナルクランプ装置では、前記ロッド上の傾斜部にはキー溝が形成され、前記プランジャの下部の摺動部には、前記キー溝に嵌合されかつ該キー溝に沿って移動する楔部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、ロッド上の傾斜部にはキー溝を形成し、かつプランジャの下部の摺動部に該キー溝に嵌合される楔部を形成したので、これらキー溝及び楔部により、安定したプランジャの駆動が可能となる。
【００１４】
本願の請求項３に係るインターナルクランプ装置では、前記クランプシューの中央部には、前記鋼管端部の突き合わせ部に内面側から接触する裏当て部材が設けられてなることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、クランプシューの中央部に、鋼管端部の突き合わせ部に内面側から接触する裏当て部材が設けられているので、該裏当て部材により鋼管端部の突き合わせ部を密封して、管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを防止できる。
【００１６】
本願の請求項４に係るインターナルクランプ装置では、前記１台のアクチュエータ及び該アクチュエータに設置された前記ロッドに対して、前記プランジャ及びクランプシューが複数接続され、前記プランジャ及びクランプシューは、前記鋼管内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、プランジャ及びクランプシューが鋼管内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されているので、該クランプシューによって鋼管内面に均一な拡径力を付与することができ、一部のガイドシャフトにのみ拡径力が付与されることによる装置の損傷を防ぐことができる。
【００１８】
本願の請求項５に係るインターナルクランプ装置では、前記クランプシューは、固定型とされる前記クランプシューと、前記ケーシングに軸方向に移動自在に支持された移動型のクランプシューとが周方向に対して交互に配置される構成とされ、前記裏当て部材は、固定型のクランプシュー上に配置されたスライド部材と、移動型のクランプシュー上面に配置されたスライド部材とが、傾斜縁部を介して接触するように、かつ前記クランプシューの径方向移動時に前記傾斜縁部を介して互いにスライド自在に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、移動型及び固定側のクランプシューが径方向に移動した場合に、固定型のクランプシュー上に配置されたスライド部材と、移動型のクランプシュー上面に配置されたスライド部材とが、傾斜縁部を介して接触状態を維持した状態で、スライドしつつ拡径する。これによって鋼管端部の突き合わせ部内面への裏当て部材の接触状態が常時維持され、管溶接時の溶接ビードの裏当て部材隙間への抜け落ちと管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本願の請求項１に係るインターナルクランプ装置では、軸方向に沿う対応するプランジャを接続するように配置されたクランプシューは、円周溶接を行う鋼管端部を内部より押圧することで、円周溶接をする２つの鋼管端部に対して等しい拡径力が伝達されて、小径肉厚の鋼管端部の突き合わせ部のように大きな拡径力を必要とする場合にも、安定した目違い矯正（寸法公差、偏平の矯正）を行うことが可能となる。
【００２１】
本願の請求項２に係るインターナルクランプ装置では、ロッド上の傾斜部にはキー溝を形成し、かつプランジャの下部の摺動部に該キー溝に嵌合される楔部を形成したので、これらキー溝及び楔部により、安定したプランジャの駆動が可能となる。
【００２２】
本願の請求項３に係るインターナルクランプ装置では、クランプシューの中央部に、鋼管端部の突き合わせ部に内面側から接触する裏当て部材が設けられているので、該裏当て部材により鋼管端部の突き合わせ部を密封して、管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを防止できる。
【００２３】
本願の請求項４に係るインターナルクランプ装置では、プランジャ及びクランプシューが鋼管内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されているので、該クランプシューによって鋼管内面に均一な拡径力を付与することができ、一部のガイドシャフトにのみ拡径力が付与されることによる装置の損傷を防ぐことができる。
【００２４】
本願の請求項５に係るインターナルクランプ装置では、移動型及び固定側のクランプシューが径方向に移動した場合に、固定型のクランプシュー上に配置されたスライド部材と、移動型のクランプシュー上面に配置されたスライド部材とが、傾斜縁部を介して接触状態を維持した状態で、スライドしつつ拡径する。これによって鋼管端部の突き合わせ部の内面への裏当て部材の接触状態が常時維持され、管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】インターナルクランプ装置のクランプシューが縮径状態にあることを示す斜視図である。
【図２】図１を半割にした状態の斜視図である
【図３】図１及び図２の正断面図である。
【図４】図３をＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図である。
【図５】インターナルクランプ装置のクランプシューが拡径状態にあることを示す正断面図である。
【図６】図５をＶＩ−ＶＩ線で切断した断面図である。
【図７】変形例を示す図であって、インターナルクランプ装置のクランプシューが拡径状態にあることを示す正断面図である。
【図８】変形例であって、クランプシューが縮径状態にあるときの展開図である。
【図９】変形例であって、クランプシューが拡径状態にあるときの展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態について図１〜図８を参照して説明する。
これらの図において、図１〜図４及び図８はインターナルクランプ装置１００のクランプシューが縮径状態にあることを示す図、図５、図６、図７及び図９はインターナルクランプ装置１００のクランプシューが拡径状態にあることを示す図である。これらインターナルクランプ装置１００は、鋼管Ｐ１・Ｐ２内に配置されて、互いに突き合わされた鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内面に対して内部から拡径力を付与する。
【００２７】
これらの図において、符号１で示すものはインターナルクランプ装置１００の本体部を形成する一対の筒状のケーシングであって、該ケーシング１が同軸に位置するようにボルト１Ａにより結合されている。
これらケーシング１内には管拡径機構２がそれぞれ配置されている。これら２台の管拡径機構２は基本構成が同一であるので、同一構成要素に同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００２８】
管拡径機構２・２は、ケーシング１内に配置され、中間部に位置する鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍに向けてピストン１０Ａ及びピストン１０Ａに一体に固定されたピストンロッド１０Ｂが移動する一対の油圧シリンダ１０と、これら油圧シリンダ１０のピストンロッド１０Ｂ先端に設けられて、先端に向けて縮径するように傾斜部１１Ａが周面に形成された互いに対向配置される一対の楔形ロッド１１と、これら楔形ロッド１１の傾斜部１１Ａに摺動する傾斜状の摺動部１２Ａを下部にそれぞれ有する複数のプランジャ１２と、軸方向に沿う対応する各側のプランジャ１２を互いに接続するように配置され、円周溶接を行う鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内側より押圧するクランプシュー１３と、を主な構成要素とする。
【００２９】
ここで、各側の油圧シリンダ１０及び該油圧シリンダ１０に設置された１つの楔形ロッド１１に対して、図４に示されるように、前述のプランジャ１２及びクランプシュー１３が複数接続されている（本例では各鋼管Ｐ１・Ｐ２側に６組ずつ設置されている）。
前記プランジャ１２及びクランプシュー１３は、鋼管Ｐ１・Ｐ２内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されている。そして、このようにプランジャ１２及びクランプシュー１３が鋼管Ｐ１・Ｐ２内で正多角形をなすように複数組配置されることで、該クランプシュー１３によって鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内面に均一な拡径力を付与することができる。
また、各側に６組ずつクランプシュー１３は、周方向の同一位置にて軸方向に沿うように配置され、各鋼管Ｐ１・Ｐ２側のプランジャ１２に互いに接続される構成とされている。
【００３０】
そして、上記のように構成された管拡径機構２では、油圧シリンダ１０のピストンロッド１０Ｂ及び楔形ロッド１１が互いに近接する方向（図３、図５に矢印ａ、矢印ｂに示す）に移動した場合、プランジャ１２下部の摺動部１２Ａが、楔形ロッド１１の傾斜部１１Ａを滑ることにより、該プランジャ１２が鋼管Ｐ１・Ｐ２内の半径方向外方に向けて移動し、これによって該プランジャ１２先端のクランプシュー１３が、円周溶接を行う鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍを内側より押圧する。
【００３１】
前記楔形ロッド１１上の傾斜部１１Ａにはキー溝１１Ｂが形成され、前記プランジャ１２の下部の摺動部１２Ａには、前記キー溝１１Ｂに嵌合されかつ該キー溝１１Ｂに沿って移動する楔部１２Ｂ（図４参照）が形成されている。そして、楔形ロッド１１のキー溝１１Ｂに沿って、プランジャ１２の楔部１２Ｂが移動することで、プランジャ１２が鋼管Ｐ１・Ｐ２内の半径方向外方に向けて確実に移動する。
【００３２】
また、２つある楔形ロッド１１の間には芯合わせ用軸１４が配置されており、一方の楔形ロッド１１が該芯合わせ用軸１４の周面に沿って軸方向に相対移動することで、これら楔形ロッド１１が近接離間可能とする。
【００３３】
また、前記クランプシュー１３の中央凹部には、前記鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍに内面側から接触して、鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍを密封して、管溶接時の溶接ビードの裏当て部材隙間への抜け落ちを防止する裏当て部材１８が設けられてなる。
【００３４】
また、前記クランプシュー１３は鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内面に押し付けられることによって、鋼管Ｐ１・Ｐ２の芯出し及び目違いの矯正を行うとともに、バックシールド用の空間を形成する役目がある。
このバックシールド用の空間にはクランプシュー１３と裏当て部材１８に施されたシールドガス経路１９（図４参照）を通して、鋼管Ｐ１・Ｐ２外側に配置されたシールドガス供給装置（図示略）によってシールドガスが供給され、クランプシュー１３内部の空間はシールドガスが置換される。
【００３５】
このクランプシュー１３には、内部の酸素濃度を計測するガス抜き出し口（図示略）が備えられており、ガス抜き出し口を通して酸素濃度計（図示略）へ接続されており、この酸素濃度計によってクランプシュー１３内側が溶接に適した酸素濃度になっていることを確認することができる。これにより鋼管Ｐ１・Ｐ２の芯出しと目違い矯正とバックシールドを行った状態で鋼管Ｐ１・Ｐ２の円周溶接を実施することで、溶接欠陥の発生率が低い溶接を達成することができる。
【００３６】
以上のように構成されたインターナルクランプ装置１００は、互いに突き合わされた鋼管Ｐ１・Ｐ２内の接合部内に、サポートSにより支持された状態で配置される（図３、図５参照）。そして、このインターナルクランプ装置１００では、作動油を供給することで一対の油圧シリンダ１０のピストンロッド１０Ｂが共に移動した場合、一対の楔形ロッド１１が互いに接近し、これに伴ない該楔形ロッド１１の傾斜部１１Ａに沿って、プランジャ１２の摺動部１２Ａが滑り、これによって、該プランジャ１２が鋼管Ｐ１・Ｐ２内にて半径方向外方に向けて共に突出する。
【００３７】
その結果、軸方向に沿う対応するプランジャ１２を接続するように配置されたクランプシュー１３は、円周溶接を行う鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内部より押圧することで、円周溶接をする２つの鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａに対して等しい拡径力が伝達され、小径肉厚の鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍのように大きな拡径力を必要とする場合にも、安定した目違い矯正（寸法公差、偏平の矯正）を行うことが可能となる。
【００３８】
上記インターナルクランプ装置１００を使用したことによる効果を表１に示す。表１ではパイプライン敷設時に用いられる頻度が高い肉厚の鋼管の中で最も厚肉の鋼管である外径１２インチ肉厚１インチの鋼管と外径６インチ肉厚０.５インチの鋼管に対して、目違い矯正として０.０５％のひずみを与えるために必要な拡径力と部材にかかる応力・面圧を同じとした場合に実現することができる拡径力について、従来方式と発明方式の比較している。
【００３９】
【表１】
【００４０】
そして、この表１を参照して分かるように、従来方式では１２インチ鋼管に対しては０.０５％のひずみを与える際に必要となる１６００ｋＮの拡径力を実現できることに対して、同方式によって６インチ鋼管用にスケールダウンした場合は７６０ｋＮの拡径力が必要であるものの４００ｋＮの拡径力しか実現することができなかった。一方、本発明方式によるインターナルクランプ装置では、対向配置した各機構が４００ｋＮずつの拡径力を発揮することで８００ｋＮの拡径力が実現し、当該鋼管へ０.０５％のひずみを与えるために必要となる７６０ｋＮ以上の拡径力を達成した。
【００４１】
また、上記インターナルクランプ装置１００では、楔形ロッド１１上の傾斜部１１Ａにはキー溝１１Ｂを形成し、かつプランジャ１２の下部の摺動部１２Ａに該キー溝１１Ｂに嵌合される楔部１２Ｂを形成したので、これらキー溝１１Ｂ及び楔部１２Ｂの嵌合により、安定したプランジャ１２の駆動が可能となる。
【００４２】
また、上記インターナルクランプ装置１００では、クランプシュー１３の中央部に、鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍに内面側から接触する裏当て部材１８が設けられているので、該裏当て部材１８により、溶接開先部内面を隙間なく抑えることにより管溶接時の溶接ビードの裏当て部材隙間への抜け落ちを防止できる。
【００４３】
また、上記インターナルクランプ装置１００では、プランジャ１２及びクランプシュー１３が鋼管Ｐ１・Ｐ２内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されているので、該クランプシュー１３によって鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内面に均一な拡径力を付与することができ、一部のプランジャ１２にのみ拡径力が付与されることによる装置の損傷を防ぐことができる。
【００４４】
［実施形態の変形例］
なお、図７〜図９に示される構成では、図１〜図６で示すような半径方向に移動する固定型のクランプシュー１３（図１〜図６に示すクランプシュー１３）を全周にわたり設けたものではなく、鋼管Ｐ１・Ｐ２内でかつ周方向に、ケーシング１の軸方向に沿って移動自在に設置された移動型のクランプシュー１３´と、前述した固定型のクランプシュー１３とが交互に配置された構成とし、かつ該クランプシュー１３・１３´の中央凹部に、前述と同様の裏当て部材１８が配置しても良い。
【００４５】
本例の裏当て部材１８は、図７〜図９に示されるように、移動型のクランプシュー１３´の上面に配置された三角形状のスライド部材１８Ａと、固定型のクランプシュー１３の上面に配置された台形状のスライド部材１８Ｂとから構成されている。また、これらスライド部材１８Ａ・１８Ｂは、管軸に対して傾斜するように形成された傾斜縁部１８Ｃを介して接触状態を維持しつつ、互いにスライド自在に設けられ、かつ全体として断面視、正多角形をなすクランプシュー１３・１３´を覆うように帯状に配置されている。
【００４６】
また、前記移動型のクランプシュー１３´には、図８及び図９に示すように長孔１３Ａが形成されており、この長孔１３Ａ内に前記プランジャ１２の先端に固定されたネジ１５が挿入され、該ネジ１５が長孔１３Ａに沿って移動することにより、移動型のクランプシュー１３´上の三角形状のスライド部材１８Ａと、固定型のクランプシュー１３上の台形状のスライド部材１８Ｂとが、傾斜縁部１８Ｃを介してスライド移動し、これによって互いに隣接するスライド部材１８Ａ・１８Ｂが離間せず互いの接触状態が維持される。その結果、スライド部材１８Ａ・１８Ｂからなる裏当て部材１８が、鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍを内面から密封して、管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを防止する。
【００４７】
また、前記移動型のクランプシュー１３´の端部位置には、該クランプシュー１３´を管軸方向に移動自在に支持する支持部材１６と、該クランプシュー１３´を一方向に付勢することで、該クランプシュー１３´の径方向への移動時にスライド部材１８Ａ・１８Ｂの隙間発生を防止する圧縮ばね１７とが設けられている。また、前記固定型のクランプシュー１３でもその一端部が支持部材１６に支持されている。
【００４８】
そして、このような裏当て部材１８では、図８（初期位置）〜図９（拡径時の位置）に示されるように、クランプシュー１３・１３´が半径方向外方に移動した場合に、三角形状のスライド部材１８Ａが、傾斜縁部１８Ｃを介して台形状のスライド部材１８Ｂに対して管軸方向に相対移動することで拡径する。これによってＰ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍ内面への裏当て部材１８の接触状態が常時維持され、管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを確実に防止することができる効果を奏するものである。
【００４９】
なお、本例では、三角形状のスライド部材１８Ａを三角形状に形成し、かつスライド部材１８Ｂを台形状のスライド部材１８Ｂに形成したが、このような形状に限定されず、拡径時にこれらスライド部材１８Ａ・１８Ｂが傾斜縁部１８Ｃを介して接触し、かつ互いにスライド自在に設けられていることが重要なことである。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、ガス導管や水道管などのパイプラインの芯出しと目違い矯正とバックシールドを実現するインターナルクランプ装置に関する。
【符号の説明】
【００５２】
１ ケーシング
１０ 油圧シリンダ（アクチュエータ）
１０Ａ ピストン（可動部）
１０Ｂ ピストンロッド（可動部）
１１ 楔形ロッド
１１Ａ 傾斜部
１１Ｂ キー溝
１２ プランジャ
１２Ａ 摺動部
１２Ｂ 楔部
１３ クランプシュー（固定型のクランプシュー）
１３´ クランプシュー（移動型のクランプシュー）
１８ 裏当て部材
Ｐ１ 鋼管
Ｐ２ 鋼管
Ｐ１Ａ 鋼管端部
Ｐ２Ａ 鋼管端部
Ｍ 突き合わせ部
１００ インターナルクランプ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス導管や水道管などのパイプラインの芯出しと目違い矯正とバックシールドを実現するインターナルクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス導管や水道管などのパイプラインを敷設する際は、鋼管を軸方向に突き合わせた状態での円周溶接による鋼管同士の接続が行われている。このとき、鋼管同士の突き合わせ時の中心軸のずれや、鋼管製造時の寸法公差及び真円度公差による鋼管の目違いが生じると、それに起因した溶接欠陥が発生する。
【０００３】
そして、このような溶接欠陥の発生を防止するために、特許文献１に示されるインターナルクランプ装置が提供されている。
このインターナルクランプ装置は、互いに突き合わされた鋼管端部内に配置されるものであって、該鋼管端部を相互溶接する場合には、鋼管端部の突き合わせ部を内側の裏当て部材で押さえた後、鋼管外周部側より自動溶接機で円周溶接するようにしている。
その際、鋼管内径の寸法公差や、偏平形状を矯正するために、クランプフレーム本体内に配置したメインシリンダのピストンを軸線に沿うように移動させ、かつピストンロッドの先端に連結した楔形ロッドを介してプランジャを鋼管内の半径方向外方に移動させることで、該プランジャの先端部に位置するクランプシューを介して鋼管端部を内側から押圧して拡管し、これによって鋼管の矯正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７６３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記インターナルクランプ装置では、特に小径肉厚の鋼管を矯正する場合には、プランジャが鋼管端部を押圧する大きな力を必要とするが、安定した拡径力を出力することができないという問題があった。
具体的には、上記インターナルクランプ装置では、プランジャの底部形状を傾斜面とし、該プランジャの傾斜面を、ピストンロッド先端の楔形ロッドの傾斜状のスライドメタル上を滑らせることで、プランジャを鋼管内の半径方向外方に移動させるようにしており、傾斜状のスライドメタル上を滑るプランジャの位置によって、鋼管端部を内側から拡管する拡径力が変動し、安定した拡管ができないという問題があった。
【０００６】
また、上記インターナルクランプ装置をスケールダウンして小径厚肉鋼管に適用する場合、拡径力の伝達経路の断面積は１/４倍になるが、目違い矯正に必要な拡径力Ｆは次に示す以下の関係式（長い円筒シェルにかかる径方向分布荷重モデル）によって決定されるため、小径厚肉鋼管へ適用する際に必要となる拡径力Ｆは、装置の各部材の断面積の変化率と比較して相対的に大きくなる。このため、拡径力の伝達経路各部にかかる面圧・応力が大きくなるという制約上、小径鋼管へ提案装置をスケールダウンして適用することができないという課題がある。
【０００７】
【数１】
【０００８】
ここで、ｎ：プランジャの本数、Ｆ：プランジャ１本当たりの鋼管への拡径力、Ｅ：ヤング率、ｔ：鋼管肉厚、ε：鋼管に生じるひずみ、ν:ポアソン比、ｒ：鋼管外径の半径を示している。
【０００９】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小径肉厚の鋼管端部の突き合わせ部のような大きな拡径力を必要とする場合にも、安定した目違い矯正を可能とするインターナルクランプ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本願の請求項１は、本発明は、鋼管内に配置されて、互いに突き合わされた鋼管端部に対して内部より拡径力を付与することで、該鋼管端部を拡管矯正するインターナルクランプ装置であって、互いに対向するようにケーシング内に配置され、中間部に位置する鋼管端部の突き合わせ部に向けて可動部が移動する一対のアクチュエータと、これらアクチュエータの可動部に設けられて、先端に向けて縮径するように傾斜部が周面に形成された互いに対向配置される一対のロッドと、これらロッドの傾斜部に摺動する傾斜状の摺動部をそれぞれ有し、該摺動部が前記ロッドの傾斜部を滑ることにより、鋼管内の半径方向外方に向けて移動する複数のプランジャと、軸方向に沿う対応する前記プランジャを接続するように配置され、円周溶接を行う鋼管端部の内側より押圧するクランプシューと、を具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、互いに突き合わされた鋼管内に配置されたインターナルクランプ装置において、一対のアクチュエータの可動部が共に移動することにより、一対のロッドが互いに接近し、これに伴ない該ロッドの傾斜部に沿って、プランジャの摺動部が滑り、これらプランジャが鋼管内にて半径方向外方に向けて共に移動する。
その結果、軸方向に沿う対応するプランジャを接続するように配置されたクランプシューは、円周溶接を行う鋼管端部を内部より押圧することで、円周溶接をする２つの鋼管端部に対して等しい拡径力が伝達されて、小径肉厚の鋼管端部の突き合わせ部のように大きな拡径力を必要とする場合にも、安定した目違い矯正（寸法公差、偏平の矯正）を行うことが可能となる。
【００１２】
本願の請求項２に係るインターナルクランプ装置では、前記ロッド上の傾斜部にはキー溝が形成され、前記プランジャの下部の摺動部には、前記キー溝に嵌合されかつ該キー溝に沿って移動する楔部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、ロッド上の傾斜部にはキー溝を形成し、かつプランジャの下部の摺動部に該キー溝に嵌合される楔部を形成したので、これらキー溝及び楔部により、安定したプランジャの駆動が可能となる。
【００１４】
本願の請求項３に係るインターナルクランプ装置では、前記クランプシューの中央部には、前記鋼管端部の突き合わせ部に内面側から接触する裏当て部材が設けられてなることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、クランプシューの中央部に、鋼管端部の突き合わせ部に内面側から接触する裏当て部材が設けられているので、該裏当て部材により鋼管端部の突き合わせ部を密封して、管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを防止できる。
【００１６】
本願の請求項４に係るインターナルクランプ装置では、前記１台のアクチュエータ及び該アクチュエータに設置された前記ロッドに対して、前記プランジャ及びクランプシューが複数接続され、前記プランジャ及びクランプシューは、前記鋼管内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、プランジャ及びクランプシューが鋼管内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されているので、該クランプシューによって鋼管内面に均一な拡径力を付与することができ、一部のガイドシャフトにのみ拡径力が付与されることによる装置の損傷を防ぐことができる。
【００１８】
本願の請求項５に係るインターナルクランプ装置では、前記クランプシューは、固定型とされる前記クランプシューと、前記ケーシングに軸方向に移動自在に支持された移動型のクランプシューとが周方向に対して交互に配置される構成とされ、前記裏当て部材は、固定型のクランプシュー上に配置されたスライド部材と、移動型のクランプシュー上面に配置されたスライド部材とが、傾斜縁部を介して接触するように、かつ前記クランプシューの径方向移動時に前記傾斜縁部を介して互いにスライド自在に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、移動型及び固定側のクランプシューが径方向に移動した場合に、固定型のクランプシュー上に配置されたスライド部材と、移動型のクランプシュー上面に配置されたスライド部材とが、傾斜縁部を介して接触状態を維持した状態で、スライドしつつ拡径する。これによって鋼管端部の突き合わせ部内面への裏当て部材の接触状態が常時維持され、管溶接時の溶接ビードの裏当て部材隙間への抜け落ちと管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本願の請求項１に係るインターナルクランプ装置では、軸方向に沿う対応するプランジャを接続するように配置されたクランプシューは、円周溶接を行う鋼管端部を内部より押圧することで、円周溶接をする２つの鋼管端部に対して等しい拡径力が伝達されて、小径肉厚の鋼管端部の突き合わせ部のように大きな拡径力を必要とする場合にも、安定した目違い矯正（寸法公差、偏平の矯正）を行うことが可能となる。
【００２１】
本願の請求項２に係るインターナルクランプ装置では、ロッド上の傾斜部にはキー溝を形成し、かつプランジャの下部の摺動部に該キー溝に嵌合される楔部を形成したので、これらキー溝及び楔部により、安定したプランジャの駆動が可能となる。
【００２２】
本願の請求項３に係るインターナルクランプ装置では、クランプシューの中央部に、鋼管端部の突き合わせ部に内面側から接触する裏当て部材が設けられているので、該裏当て部材により鋼管端部の突き合わせ部を密封して、管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを防止できる。
【００２３】
本願の請求項４に係るインターナルクランプ装置では、プランジャ及びクランプシューが鋼管内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されているので、該クランプシューによって鋼管内面に均一な拡径力を付与することができ、一部のガイドシャフトにのみ拡径力が付与されることによる装置の損傷を防ぐことができる。
【００２４】
本願の請求項５に係るインターナルクランプ装置では、移動型及び固定側のクランプシューが径方向に移動した場合に、固定型のクランプシュー上に配置されたスライド部材と、移動型のクランプシュー上面に配置されたスライド部材とが、傾斜縁部を介して接触状態を維持した状態で、スライドしつつ拡径する。これによって鋼管端部の突き合わせ部の内面への裏当て部材の接触状態が常時維持され、管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】インターナルクランプ装置のクランプシューが縮径状態にあることを示す斜視図である。
【図２】図１を半割にした状態の斜視図である
【図３】図１及び図２の正断面図である。
【図４】図３をＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図である。
【図５】インターナルクランプ装置のクランプシューが拡径状態にあることを示す正断面図である。
【図６】図５をＶＩ−ＶＩ線で切断した断面図である。
【図７】変形例を示す図であって、インターナルクランプ装置のクランプシューが拡径状態にあることを示す正断面図である。
【図８】変形例であって、クランプシューが縮径状態にあるときの展開図である。
【図９】変形例であって、クランプシューが拡径状態にあるときの展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態について図１〜図８を参照して説明する。
これらの図において、図１〜図４及び図８はインターナルクランプ装置１００のクランプシューが縮径状態にあることを示す図、図５、図６、図７及び図９はインターナルクランプ装置１００のクランプシューが拡径状態にあることを示す図である。これらインターナルクランプ装置１００は、鋼管Ｐ１・Ｐ２内に配置されて、互いに突き合わされた鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内面に対して内部から拡径力を付与する。
【００２７】
これらの図において、符号１で示すものはインターナルクランプ装置１００の本体部を形成する一対の筒状のケーシングであって、該ケーシング１が同軸に位置するようにボルト１Ａにより結合されている。
これらケーシング１内には管拡径機構２がそれぞれ配置されている。これら２台の管拡径機構２は基本構成が同一であるので、同一構成要素に同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００２８】
管拡径機構２・２は、ケーシング１内に配置され、中間部に位置する鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍに向けてピストン１０Ａ及びピストン１０Ａに一体に固定されたピストンロッド１０Ｂが移動する一対の油圧シリンダ１０と、これら油圧シリンダ１０のピストンロッド１０Ｂ先端に設けられて、先端に向けて縮径するように傾斜部１１Ａが周面に形成された互いに対向配置される一対の楔形ロッド１１と、これら楔形ロッド１１の傾斜部１１Ａに摺動する傾斜状の摺動部１２Ａを下部にそれぞれ有する複数のプランジャ１２と、軸方向に沿う対応する各側のプランジャ１２を互いに接続するように配置され、円周溶接を行う鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内側より押圧するクランプシュー１３と、を主な構成要素とする。
【００２９】
ここで、各側の油圧シリンダ１０及び該油圧シリンダ１０に設置された１つの楔形ロッド１１に対して、図４に示されるように、前述のプランジャ１２及びクランプシュー１３が複数接続されている（本例では各鋼管Ｐ１・Ｐ２側に６組ずつ設置されている）。
前記プランジャ１２及びクランプシュー１３は、鋼管Ｐ１・Ｐ２内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されている。そして、このようにプランジャ１２及びクランプシュー１３が鋼管Ｐ１・Ｐ２内で正多角形をなすように複数組配置されることで、該クランプシュー１３によって鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内面に均一な拡径力を付与することができる。
また、各側に６組ずつクランプシュー１３は、周方向の同一位置にて軸方向に沿うように配置され、各鋼管Ｐ１・Ｐ２側のプランジャ１２に互いに接続される構成とされている。
【００３０】
そして、上記のように構成された管拡径機構２では、油圧シリンダ１０のピストンロッド１０Ｂ及び楔形ロッド１１が互いに近接する方向（図３、図５に矢印ａ、矢印ｂに示す）に移動した場合、プランジャ１２下部の摺動部１２Ａが、楔形ロッド１１の傾斜部１１Ａを滑ることにより、該プランジャ１２が鋼管Ｐ１・Ｐ２内の半径方向外方に向けて移動し、これによって該プランジャ１２先端のクランプシュー１３が、円周溶接を行う鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍを内側より押圧する。
【００３１】
前記楔形ロッド１１上の傾斜部１１Ａにはキー溝１１Ｂが形成され、前記プランジャ１２の下部の摺動部１２Ａには、前記キー溝１１Ｂに嵌合されかつ該キー溝１１Ｂに沿って移動する楔部１２Ｂ（図４参照）が形成されている。そして、楔形ロッド１１のキー溝１１Ｂに沿って、プランジャ１２の楔部１２Ｂが移動することで、プランジャ１２が鋼管Ｐ１・Ｐ２内の半径方向外方に向けて確実に移動する。
【００３２】
また、２つある楔形ロッド１１の間には芯合わせ用軸１４が配置されており、一方の楔形ロッド１１が該芯合わせ用軸１４の周面に沿って軸方向に相対移動することで、これら楔形ロッド１１が近接離間可能とする。
【００３３】
また、前記クランプシュー１３の中央凹部には、前記鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍに内面側から接触して、鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍを密封して、管溶接時の溶接ビードの裏当て部材隙間への抜け落ちを防止する裏当て部材１８が設けられてなる。
【００３４】
また、前記クランプシュー１３は鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内面に押し付けられることによって、鋼管Ｐ１・Ｐ２の芯出し及び目違いの矯正を行うとともに、バックシールド用の空間を形成する役目がある。
このバックシールド用の空間にはクランプシュー１３と裏当て部材１８に施されたシールドガス経路１９（図４参照）を通して、鋼管Ｐ１・Ｐ２外側に配置されたシールドガス供給装置（図示略）によってシールドガスが供給され、クランプシュー１３内部の空間はシールドガスが置換される。
【００３５】
このクランプシュー１３には、内部の酸素濃度を計測するガス抜き出し口（図示略）が備えられており、ガス抜き出し口を通して酸素濃度計（図示略）へ接続されており、この酸素濃度計によってクランプシュー１３内側が溶接に適した酸素濃度になっていることを確認することができる。これにより鋼管Ｐ１・Ｐ２の芯出しと目違い矯正とバックシールドを行った状態で鋼管Ｐ１・Ｐ２の円周溶接を実施することで、溶接欠陥の発生率が低い溶接を達成することができる。
【００３６】
以上のように構成されたインターナルクランプ装置１００は、互いに突き合わされた鋼管Ｐ１・Ｐ２内の接合部内に、サポートSにより支持された状態で配置される（図３、図５参照）。そして、このインターナルクランプ装置１００では、作動油を供給することで一対の油圧シリンダ１０のピストンロッド１０Ｂが共に移動した場合、一対の楔形ロッド１１が互いに接近し、これに伴ない該楔形ロッド１１の傾斜部１１Ａに沿って、プランジャ１２の摺動部１２Ａが滑り、これによって、該プランジャ１２が鋼管Ｐ１・Ｐ２内にて半径方向外方に向けて共に突出する。
【００３７】
その結果、軸方向に沿う対応するプランジャ１２を接続するように配置されたクランプシュー１３は、円周溶接を行う鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内部より押圧することで、円周溶接をする２つの鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａに対して等しい拡径力が伝達され、小径肉厚の鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍのように大きな拡径力を必要とする場合にも、安定した目違い矯正（寸法公差、偏平の矯正）を行うことが可能となる。
【００３８】
上記インターナルクランプ装置１００を使用したことによる効果を表１に示す。表１ではパイプライン敷設時に用いられる頻度が高い肉厚の鋼管の中で最も厚肉の鋼管である外径１２インチ肉厚１インチの鋼管と外径６インチ肉厚０.５インチの鋼管に対して、目違い矯正として０.０５％のひずみを与えるために必要な拡径力と部材にかかる応力・面圧を同じとした場合に実現することができる拡径力について、従来方式と発明方式の比較している。
【００３９】
【表１】
【００４０】
そして、この表１を参照して分かるように、従来方式では１２インチ鋼管に対しては０.０５％のひずみを与える際に必要となる１６００ｋＮの拡径力を実現できることに対して、同方式によって６インチ鋼管用にスケールダウンした場合は７６０ｋＮの拡径力が必要であるものの４００ｋＮの拡径力しか実現することができなかった。一方、本発明方式によるインターナルクランプ装置では、対向配置した各機構が４００ｋＮずつの拡径力を発揮することで８００ｋＮの拡径力が実現し、当該鋼管へ０.０５％のひずみを与えるために必要となる７６０ｋＮ以上の拡径力を達成した。
【００４１】
また、上記インターナルクランプ装置１００では、楔形ロッド１１上の傾斜部１１Ａにはキー溝１１Ｂを形成し、かつプランジャ１２の下部の摺動部１２Ａに該キー溝１１Ｂに嵌合される楔部１２Ｂを形成したので、これらキー溝１１Ｂ及び楔部１２Ｂの嵌合により、安定したプランジャ１２の駆動が可能となる。
【００４２】
また、上記インターナルクランプ装置１００では、クランプシュー１３の中央部に、鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍに内面側から接触する裏当て部材１８が設けられているので、該裏当て部材１８により、溶接開先部内面を隙間なく抑えることにより管溶接時の溶接ビードの裏当て部材隙間への抜け落ちを防止できる。
【００４３】
また、上記インターナルクランプ装置１００では、プランジャ１２及びクランプシュー１３が鋼管Ｐ１・Ｐ２内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されているので、該クランプシュー１３によって鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの内面に均一な拡径力を付与することができ、一部のプランジャ１２にのみ拡径力が付与されることによる装置の損傷を防ぐことができる。
【００４４】
［実施形態の変形例］
なお、図７〜図９に示される構成では、図１〜図６で示すような半径方向に移動する固定型のクランプシュー１３（図１〜図６に示すクランプシュー１３）を全周にわたり設けたものではなく、鋼管Ｐ１・Ｐ２内でかつ周方向に、ケーシング１の軸方向に沿って移動自在に設置された移動型のクランプシュー１３´と、前述した固定型のクランプシュー１３とが交互に配置された構成とし、かつ該クランプシュー１３・１３´の中央凹部に、前述と同様の裏当て部材１８が配置しても良い。
【００４５】
本例の裏当て部材１８は、図７〜図９に示されるように、移動型のクランプシュー１３´の上面に配置された三角形状のスライド部材１８Ａと、固定型のクランプシュー１３の上面に配置された台形状のスライド部材１８Ｂとから構成されている。また、これらスライド部材１８Ａ・１８Ｂは、管軸に対して傾斜するように形成された傾斜縁部１８Ｃを介して接触状態を維持しつつ、互いにスライド自在に設けられ、かつ全体として断面視、正多角形をなすクランプシュー１３・１３´を覆うように帯状に配置されている。
【００４６】
また、前記移動型のクランプシュー１３´には、図８及び図９に示すように長孔１３Ａが形成されており、この長孔１３Ａ内に前記プランジャ１２の先端に固定されたネジ１５が挿入され、該ネジ１５が長孔１３Ａに沿って移動することにより、移動型のクランプシュー１３´上の三角形状のスライド部材１８Ａと、固定型のクランプシュー１３上の台形状のスライド部材１８Ｂとが、傾斜縁部１８Ｃを介してスライド移動し、これによって互いに隣接するスライド部材１８Ａ・１８Ｂが離間せず互いの接触状態が維持される。その結果、スライド部材１８Ａ・１８Ｂからなる裏当て部材１８が、鋼管端部Ｐ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍを内面から密封して、管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを防止する。
【００４７】
また、前記移動型のクランプシュー１３´の端部位置には、該クランプシュー１３´を管軸方向に移動自在に支持する支持部材１６と、該クランプシュー１３´を一方向に付勢することで、該クランプシュー１３´の径方向への移動時にスライド部材１８Ａ・１８Ｂの隙間発生を防止する圧縮ばね１７とが設けられている。また、前記固定型のクランプシュー１３でもその一端部が支持部材１６に支持されている。
【００４８】
そして、このような裏当て部材１８では、図８（初期位置）〜図９（拡径時の位置）に示されるように、クランプシュー１３・１３´が半径方向外方に移動した場合に、三角形状のスライド部材１８Ａが、傾斜縁部１８Ｃを介して台形状のスライド部材１８Ｂに対して管軸方向に相対移動することで拡径する。これによってＰ１Ａ・Ｐ２Ａの突き合わせ部Ｍ内面への裏当て部材１８の接触状態が常時維持され、管溶接時に供給されるシールドガスの漏れを確実に防止することができる効果を奏するものである。
【００４９】
なお、本例では、三角形状のスライド部材１８Ａを三角形状に形成し、かつスライド部材１８Ｂを台形状のスライド部材１８Ｂに形成したが、このような形状に限定されず、拡径時にこれらスライド部材１８Ａ・１８Ｂが傾斜縁部１８Ｃを介して接触し、かつ互いにスライド自在に設けられていることが重要なことである。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、ガス導管や水道管などのパイプラインの芯出しと目違い矯正とバックシールドを実現するインターナルクランプ装置に関する。
【符号の説明】
【００５２】
１ ケーシング
１０ 油圧シリンダ（アクチュエータ）
１０Ａ ピストン（可動部）
１０Ｂ ピストンロッド（可動部）
１１ 楔形ロッド
１１Ａ 傾斜部
１１Ｂ キー溝
１２ プランジャ
１２Ａ 摺動部
１２Ｂ 楔部
１３ クランプシュー（固定型のクランプシュー）
１３´ クランプシュー（移動型のクランプシュー）
１８ 裏当て部材
Ｐ１ 鋼管
Ｐ２ 鋼管
Ｐ１Ａ 鋼管端部
Ｐ２Ａ 鋼管端部
Ｍ 突き合わせ部
１００ インターナルクランプ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管内に配置されて、互いに突き合わされた鋼管端部に対して内部より拡径力を付与することで、該鋼管端部を拡管矯正するインターナルクランプ装置であって、
互いに対向するようにケーシング内に配置され、中間部に位置する鋼管端部の突き合わせ部に向けて可動部が移動する一対のアクチュエータと、
これらアクチュエータの可動部に設けられて、先端に向けて縮径するように傾斜部が周面に形成された互いに対向配置される一対のロッドと、
これらロッドの傾斜部に摺動する傾斜状の摺動部をそれぞれ有し、該摺動部が前記ロッドの傾斜部を滑ることにより、鋼管内の半径方向外方に向けて移動する複数のプランジャと、
軸方向に沿う対応する前記プランジャを接続するように配置され、円周溶接を行う鋼管端部の内側より押圧するクランプシューと、を具備することを特徴とするインターナルクランプ装置。
【請求項２】
前記ロッド上の傾斜部にはキー溝が形成され、
前記プランジャの下部の摺動部には、前記キー溝に嵌合されかつ該キー溝に沿って移動する楔部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインターナルクランプ装置。
【請求項３】
前記クランプシューの中央部には、前記鋼管端部の突き合わせ部に内面側から接触する裏当て部材が設けられてなることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のインターナルクランプ装置。
【請求項４】
前記１台のアクチュエータ及び該アクチュエータに設置された前記ロッドに対して、前記プランジャ及びクランプシューが複数接続され、
前記プランジャ及びクランプシューは、前記鋼管内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインターナルクランプ装置。
【請求項５】
前記クランプシューは、固定型とされる前記クランプシューと、前記ケーシングに軸方向に移動自在に支持された移動型のクランプシューとが周方向に対して交互に配置される構成とされ、
前記裏当て部材は、固定型のクランプシュー上に配置されたスライド部材と、移動型のクランプシュー上面に配置されたスライド部材とが、傾斜縁部を介して接触するように、かつ前記クランプシューの径方向移動時に前記傾斜縁部を介して互いにスライド自在に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のインターナルクランプ装置。
【請求項１】
鋼管内に配置されて、互いに突き合わされた鋼管端部に対して内部より拡径力を付与することで、該鋼管端部を拡管矯正するインターナルクランプ装置であって、
互いに対向するようにケーシング内に配置され、中間部に位置する鋼管端部の突き合わせ部に向けて可動部が移動する一対のアクチュエータと、
これらアクチュエータの可動部に設けられて、先端に向けて縮径するように傾斜部が周面に形成された互いに対向配置される一対のロッドと、
これらロッドの傾斜部に摺動する傾斜状の摺動部をそれぞれ有し、該摺動部が前記ロッドの傾斜部を滑ることにより、鋼管内の半径方向外方に向けて移動する複数のプランジャと、
軸方向に沿う対応する前記プランジャを接続するように配置され、円周溶接を行う鋼管端部の内側より押圧するクランプシューと、を具備することを特徴とするインターナルクランプ装置。
【請求項２】
前記ロッド上の傾斜部にはキー溝が形成され、
前記プランジャの下部の摺動部には、前記キー溝に嵌合されかつ該キー溝に沿って移動する楔部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインターナルクランプ装置。
【請求項３】
前記クランプシューの中央部には、前記鋼管端部の突き合わせ部に内面側から接触する裏当て部材が設けられてなることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のインターナルクランプ装置。
【請求項４】
前記１台のアクチュエータ及び該アクチュエータに設置された前記ロッドに対して、前記プランジャ及びクランプシューが複数接続され、
前記プランジャ及びクランプシューは、前記鋼管内でかつ周方向に沿いかつ断面視、正多角形をなすように複数組配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインターナルクランプ装置。
【請求項５】
前記クランプシューは、固定型とされる前記クランプシューと、前記ケーシングに軸方向に移動自在に支持された移動型のクランプシューとが周方向に対して交互に配置される構成とされ、
前記裏当て部材は、固定型のクランプシュー上に配置されたスライド部材と、移動型のクランプシュー上面に配置されたスライド部材とが、傾斜縁部を介して接触するように、かつ前記クランプシューの径方向移動時に前記傾斜縁部を介して互いにスライド自在に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のインターナルクランプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９２４２８（Ｐ２０１２−１９２４２８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５７０２１（Ｐ２０１１−５７０２１）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
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