JP5472807B2

JP5472807B2 - 挿し口突部形成素材の押圧装置

Info

Publication number: JP5472807B2
Application number: JP2010031076A
Authority: JP
Inventors: 忠則大番
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: JP2011169338A

Description

本発明は、金属管の挿し口の外周に突部を形成する突部形成素材を溶接する際に、突部形成素材を挿し口の外周に押圧する挿し口突部形成素材の押圧装置に関する。

受口内に挿し口を挿入する管継手では、継手を抜け止めするために、受口の内周にロックリングを装着するとともに、挿し口の外周に、ロックリングに係止される環状の挿し口突部を形成している。遠心鋳造される鋳鉄管等の金属管では、遠心鋳造で挿し口突部を一体に形成すると、金型から鋳造された金属管を大径の受口側へ引き抜くときに、挿し口の外周に突出する挿し口突部が金型に引っ掛かるので、挿し口突部を形成する突部形成素材を、後から挿し口の外周に溶接するようにしている（例えば、特許文献１−３参照）。

特許文献１に記載されたものは、帯状で外周溝を有する突部形成素材を、周方向に間隔を開けた一対の押圧ローラで金属管の挿し口の外周面に押圧して巻き付けながら、突部形成素材を挿し口の外周面に溶接するようにしている。各押圧ローラの両端部には大径フランジ部と小径フランジ部が設けられており、大径フランジ部を挿し口の端面に当接させて押圧ローラを軸方向に位置決めするとともに、突部形成素材の両側端面を大径フランジ部と小径フランジ部に当接させるように案内して、溶接される突部形成素材を挿し口の軸方向に位置決めするようにしている。

特許文献２に記載されたものは、周方向一つ割りのリング状で、外周溝を有する突部形成素材を挿し口の外周に装着し、突部形成素材の外周溝に嵌まり込む環状突部を有する押圧ローラによって挿し口の外周面に押圧しながら、突部形成素材を挿し口の外周面に溶接するようにしている。この押圧ローラの一端側にはフランジ部が設けられており、フランジ部を挿し口の端面に当接させて押圧ローラを軸方向に位置決めするとともに、押圧ローラの環状突部が突部形成素材の外周溝に嵌まり込むように突部形成素材を案内して、溶接される突部形成素材を挿し口の軸方向に位置決めするようにしている。

なお、特許文献１、２に記載されたものでは、いずれも突部形成素材の薄肉とされた外周溝の底の部分を溶融させて、挿し口の外周面に溶接するようにしている。また、特許文献１、２に記載されたもののように、溶接される突部形成素材を押圧ローラで挿し口の外周面に押圧する場合は、通常、押圧ローラの周方向位置を固定し、金属管側を回転させながら、突部形成素材を挿し口の外周面に溶接している。

特許文献３には、従来技術として、金属管の挿し口の外周面に、突部形成素材よりも幅の広い外周溝を形成し、この外周溝の底に突部形成素材を適宜手段で押圧して、突部形成素材の両側部を全周に渡って溶接する挿し口突部の形成方法が記載されている。

特開平１０−２６２７１号公報（図１−３参照）特開平１０−２３８６６５号公報（図１−３参照）特開２００５−６９４１５号公報（図１０−１２参照）

特許文献１、２に記載されたものは、それぞれ突部形成素材を押圧する押圧ローラの両端部に設けたフランジ部に、突部形成素材の両側端面を当接させるか、押圧ローラの環状突部を突部形成素材の外周溝に嵌まり込ませることによって、挿し口の外周に溶接される突部形成素材を案内し、突部形成素材を挿し口の軸方向に位置決めするようにしている。しかしながら、遠心鋳造される金属管の外周面は、必ずしも高精度な円筒度が確保されていないので、挿し口の外周面に沿わされる突部形成素材が螺旋状に軸方向にずれることがある。このため、突部形成素材が押圧ローラの両端部のフランジ部の間から逸脱したり、突部形成素材の外周溝から押圧ローラの環状突部が外れたりして、的確な軸方向の位置決めができない問題がある。

また、突部形成素材には、溶接時の入熱や冷却によって、長手方向に面内で湾曲する幅方向の反りが生じることがあるので、この幅方向の反りによっても、押圧ローラの両端部のフランジ部の間から逸脱したり、外周溝から押圧ローラの環状突部が外れたりして、的確な軸方向の位置決めができないこともある。特許文献１に記載されたように、帯状の突部形成素材を挿し口の外周面に巻き付けるように曲げるものでは、曲げ変形によっても幅方向の反りが生じる恐れがある。

特許文献３に従来技術として記載されたものは、突部形成素材が押圧される挿し口の外周溝の幅が突部形成素材の幅よりも広く形成され、外周から適宜手段で突部形成素材を溝底に押さえ付けるのみであるので、やはり突部形成素材を軸方向に的確に位置決めすることができない。

さらに、中大口径の金属管では、鋳放し状態で高精度な円筒度を確保することが難しく、突部形成素材が螺旋状に軸方向にずれやすくなるとともに、金属管の回転に伴って、突部形成素材を押圧する押圧ローラの径方向位置にも微妙なずれが生じる問題もある。また、帯状の突部形成素材を挿し口の外周面に溶接する場合は、突部形成素材を挿し口の外周面に巻き付けながら軸方向位置のずれの補正を行うことは容易ではなく、従来は、手作業で突部形成素材を少しずつ挿し口の外周面に巻き付けながら、軸方向位置のずれの補正を行っていた。

そこで、本発明の課題は、金属管の挿し口の外周面に溶接される突部形成素材を、挿し口の軸方向に的確に位置決めできるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、金属管の挿し口の外周面に、挿し口突部を形成する帯状または周方向一つ割りのリング状の突部形成素材を溶接する際に、前記突部形成素材を押圧ローラで前記挿し口の外周面に押圧する挿し口突部形成素材の押圧装置において、前記挿し口を、前記突部形成素材よりも幅の広い外周溝が形成され、この外周溝の底に前記突部形成素材が前記押圧ローラで押圧されるものとし、前記押圧ローラの一端側に、前記突部形成素材の片側の側端面に当接される大径段差部を設け、前記押圧ローラを挿し口の径方向に加圧する加圧手段と、前記押圧ローラの大径段差部で、前記突部形成素材を前記挿し口の外周溝の一端側の側壁に押し付ける押し付け手段とを設けた構成を採用した。

すなわち、金属管の挿し口を、突部形成素材よりも幅の広い外周溝が形成され、この外周溝の底に突部形成素材が押圧ローラで押圧されるものとし、押圧ローラの一端側に突部形成素材の片側の側端面に当接される大径段差部を設け、押圧ローラを挿し口の径方向に加圧する加圧手段と、押圧ローラの大径段差部で、突部形成素材を挿し口の外周溝の一端側の側壁に押し付ける押し付け手段とを設けることにより、挿し口の外周面に沿わされる突部形成素材に螺旋状の軸方向ずれや幅方向の反りが生じても、突部形成素材を強制的に挿し口の外周溝の一端側の側壁に押し付けて、挿し口の外周面に溶接される突部形成素材を、挿し口の軸方向に的確に位置決めできるようにした。

前記押し付け手段によって、前記突部形成素材を前記外周溝の前記挿し口の端面側の側壁に押し付けるようにし、前記挿し口の端面と反対側の前記突部形成素材の側部と前記外周溝の側壁との間に、溶接用の隙間が形成されるようにすることにより、突部形成素材の挿し口端面側への移動を外周溝の挿し口端面側の側壁で拘束するとともに、突部形成素材の挿し口端面と反対側の側部を、外周溝の底まで強固に溶接できるようにし、挿し口が受口から抜け出そうとしてロックリングが当たったときの突部形成素材の剥離を防止することができる。すなわち、ロックリングが当たった突部形成素材には、外周溝の挿し口端面側の側壁で拘束された側部を支点として、挿し口端面と反対側の側部を浮き上がらせて剥離させようとするモーメントが作用するが、この挿し口端面と反対側の側部が強固に溶接されるので、突部形成素材の剥離を防止することができる。

前記押圧ローラと前記加圧手段との間に弾性部材を介在させ、この弾性部材を介して前記押圧ローラを径方向に加圧することにより、金属管を回転させたときに、挿し口の外周溝の底が偏心等によって変位を生じても、押圧ローラをこの変位に追随させて、突部形成素材を挿し口の外周溝の底に押圧することができる。

本発明に係る挿し口突部形成素材の押圧装置は、金属管の挿し口を、突部形成素材よりも幅の広い外周溝が形成され、この外周溝の底に突部形成素材が押圧ローラで押圧されるものとし、押圧ローラの一端側に突部形成素材の片側の側端面に当接される大径段差部を設け、押圧ローラを挿し口の径方向に加圧する加圧手段と、押圧ローラの大径段差部で、突部形成素材を挿し口の外周溝の一端側の側壁に押し付ける押し付け手段とを設けたので、挿し口の外周面に溶接される突部形成素材を、挿し口の軸方向に的確に位置決めすることができる。

挿し口突部形成素材の押圧装置の実施形態を示す側面図図１の要部を拡大して示す縦断側面図図２の一部切欠き平面図図２のIV−IV線に沿った断面図（ａ）は図２の押圧ローラで金属管の外周溝に装着した突部形成素材を押圧する状態を示す縦断側面図、（ｂ）は（ａ）の突部形成素材を溶接した状態を示す縦断側面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、この挿し口突部形成素材の押圧装置１は、管台３１に横向きに載置された金属管としての鋳鉄管４１の挿し口４２に設けられた外周溝４３の底に、挿し口突部を形成する突部形成素材４４を押圧ローラ５で押圧するものである。この突部形成素材４４は帯状のものとされ、その長さ方向の一端を予め外周溝４３内に溶接された状態で、その一端から外周溝４３の底と押圧ローラ５の間に挿入され、鋳鉄管４１を回転させることにより、押圧ローラ５で押圧されながら外周溝４３内に巻き付けられ、両側部を溶接される。

前記管台３１には、横向きの鋳鉄管４１を載せる一対の平行な回転ローラ３２と、鋳鉄管４１の挿し口４２の端面４２ａを当接させるストッパ３３が設けられており、回転ローラ３２を回転装置（図示省略）で回転駆動することにより、ストッパ３３で軸方向に位置決めした鋳鉄管４１を回転させるようになっている。

前記押圧装置１は、基台２の前面側に立設した縦フレーム３に、昇降可能な水平フレーム４を管台３１上の鋳鉄管４１側に向けて取り付け、この水平フレーム４の下側に、突部形成素材４４を挿し口４２の外周溝４３に押圧する押圧ローラ５を、前後方向に移動可能に取り付けたものである。縦フレーム３は、後面側に設けられたアーム部３ａで、基台２の上面に後方へ回動可能に枢着され、下端部を基台２の前面に設けられたストッパ６に当接されて、垂直に立設されるようになっており、管台３１に鋳鉄管４１をセットするときは、後面側の筋交部３ｂに連結された傾動シリンダ７によって、図１中に矢印で示すように、後面側へ傾動される。縦フレーム３には、水平フレーム４を昇降させて、押圧ローラ５の高さ位置を鋳鉄管４１の直径に応じて調整するとともに、押圧ローラ５を挿し口４２の径方向に加圧する加圧手段としての縦向きの昇降シリンダ８が組み込まれている。

図２および図３に示すように、前記縦フレーム３に組み込まれた昇降シリンダ８の上端には、連結金具９を介して、後述する水平フレーム４の把持部１０を把持する把持具１１が取り付けられている。この把持具１１は、軸部１１ａに台座１１ｂをナット１１ｃで固定し、把持部１０の貫通孔１０ａに軸部１１ａを通して、軸部１１ａの上端に設けたフランジ１１ｄと、台座１１ｂに当接させた把持部１０との間に、弾性部材としてのコイルばね１１ｅを装着したものである。

したがって、前記昇降シリンダ８の作動によって昇降される水平フレーム４に、過大な上向きの力が作用したときに、コイルばね１１ｅが縮んで把持部１０を台座１１ｂから浮かせ、水平フレーム４を上方へ逃がすことができる。連結金具９には、後述する水平フレーム４の垂直部４ａの後面に当接されて、昇降する水平フレーム４をバックアップするバックアップ部材１２も取り付けられている。垂直部４ａの後面に当接されるバックアップ部材１２の先端部には、上方へ逃げる水平フレーム４の垂直部４ａが上下方向にスムーズに相対移動するように、低摩擦係数の滑り部材１２ａが取り付けられている。

前記水平フレーム４は、後方の基端側から下方に延出され、左右方向に拡幅された垂直部４ａが設けられ、この垂直部４ａの後面の下部で左右の２箇所に取り付けられたガイド部材１３が、縦フレーム３の前面に取り付けられた上下方向に延びる２本の平行なガイドレール１４によって案内されるとともに、垂直部４ａの後面の上部で左右の中央部に取り付けられた把持部１０が、昇降シリンダ８に取り付けられた把持具１１に把持されて、昇降シリンダ８の作動によって昇降する。

図３および図４に示すように、前記水平フレーム４の下側には、前後方向に延びる２本の平行なガイドレール１５が左右に間隔を開けて取り付けられ、水平フレーム４の先端には、下向きの支持アーム４ｂが取り付けられている。支持アーム４ｂの下端部には、軸受１６で回転自在に支持されたねじ軸１７が、ガイドレール１５と平行に後方へ向けて取り付けられ、このねじ軸１７に螺合されたローラ支持部材１８の支持軸１８ａに、押圧ローラ５が前後方向へ向けて軸受１９で回転自在に支持されている。

前記支持アーム４ｂには、ねじ軸１７を回転させるハンドル２０と、ねじ軸１７の回転をロックするクランプレバー２１が取り付けられ、ローラ支持部材１８の上面には、水平フレーム４の下側に取り付けられた２本の平行なガイドレール１５に案内されるガイド部材２２が左右の２箇所に取り付けられている。したがって、ハンドル２０でねじ軸１７を回転させることにより、押圧ローラ５を支持したローラ支持部材１８を前後方向に移動させ、後述するように、押圧ローラ５の大径段差部５ａによって、突部形成素材４４を外周溝４３の側壁に押し付けることができる。また、クランプレバー２１を操作することにより、突部形成素材４４を外周溝４３の側壁に押し付けた押圧ローラ５が、突部形成素材４４からの反力で前後方向に逃げるのを防止することができる。

図５（ａ）は、前記押圧ローラ５によって、回転する鋳鉄管４１の挿し口４２の外周溝４３に装着された突部形成素材４４を押圧する状態を示す。外周溝４３の幅は突部形成素材４４の幅よりも広く形成されている。押圧ローラ５の挿し口４２の端面４２ａと反対側の前端側には大径段差部５ａが設けられており、押圧ローラ５は、前記昇降シリンダ８の作動で突部形成素材４４を外周溝４３の底に押圧するとともに、大径段差部５ａを突部形成素材４４の挿し口４２の端面４２ａと反対側の側端面に当接させて、前記ハンドル２０の操作で突部形成素材４４を外周溝４３の挿し口４２の端面４２ａ側の側壁に押し付ける。

したがって、前記鋳鉄管４１を回転させながら突部形成素材４４を外周溝４３の底に押圧するときに、外周溝４３の底の円筒度の精度不足で突部形成素材４４が螺旋状に軸方向にずれたり、溶接されるときの不均一な熱応力等によって突部形成素材４４にキャンバが生じたりしても、押圧ローラ５の大径段差部５ａで突部形成素材４４を外周溝４３の挿し口４２側の側壁に強制的に押し付けて、溶接される突部形成素材４４を的確に軸方向に位置決めすることができる。また、水平フレーム４に取り付けられた押圧ローラ５は、前記加圧手段としての昇降シリンダ８との間に介在させたコイルばね１１ｅを介して径方向に加圧されるので、回転する鋳鉄管４１の外周溝４３の底が偏心等によって変位を生じていても、この変位に追随させて突部形成素材４４を外周溝４３の底に押圧することができる。

図５（ｂ）は、前記押圧ローラ５で押圧されて軸方向に位置決めされた突部形成素材４４を溶接した状態を示す。突部形成素材４４は両側部を溶接部４５で溶接され、挿し口４２の端面４２ａと反対側の側部の溶接部４５は、外周溝４３の底まで強固に溶接されている。したがって、図中に一点鎖線で示すように、挿し口４２が受口４６から抜け出そうとしてロックリング４７が当たると、突部形成素材４４には、外周溝４３の挿し口４２の端面４２ａ側の側壁で拘束された側部を支点として、挿し口４２の端面４２ａと反対側の側部を浮き上がらせて剥離させようとするモーメントが作用するが、この反対側の側部が強固に溶接されているので、突部形成素材４４の剥離を防止することができる。

上述した実施形態では、突部形成素材を帯状のものとしたが、突部形成素材は周方向一つ割りのリング状のものとすることもできる。

１押圧装置
２基台
３縦フレーム
３ａアーム部
３ｂ筋交部
４水平フレーム
４ａ垂直部
４ｂ支持アーム
５押圧ローラ
５ａ大径段差部
６ストッパ
７傾動シリンダ
８昇降シリンダ
９連結金具
１０把持部
１０ａ貫通孔
１１把持具
１１ａ軸部
１１ｂ台座
１１ｃナット
１１ｄフランジ
１１ｅコイルばね
１２バックアップ部材
１２ａ滑り部材
１３ガイド部材
１４、１５ガイドレール
１６軸受
１７ねじ軸
１８ローラ支持部材
１８ａ支持軸
１９軸受
２０ハンドル
２１クランプレバー
２２ガイド部材
３１管台
３２回転ローラ
３３ストッパ
４１鋳鉄管
４２挿し口
４２ａ端面
４３外周溝
４４突部形成素材
４５溶接部
４６受口
４７ロックリング

Claims

金属管の挿し口の外周面に、挿し口突部を形成する帯状または周方向一つ割りのリング状の突部形成素材を溶接する際に、前記突部形成素材を押圧ローラで前記挿し口の外周面に押圧する挿し口突部形成素材の押圧装置において、前記挿し口を、前記突部形成素材よりも幅の広い外周溝が形成され、この外周溝の底に前記突部形成素材が前記押圧ローラで押圧されるものとし、前記押圧ローラの一端側に、前記突部形成素材の片側の側端面に当接される大径段差部を設け、前記押圧ローラを挿し口の径方向に加圧する加圧手段と、前記押圧ローラの大径段差部で、前記突部形成素材を前記挿し口の外周溝の一端側の側壁に押し付ける押し付け手段とを設けたことを特徴とする挿し口突部形成素材の押圧装置。
前記押し付け手段によって、前記突部形成素材を前記外周溝の前記挿し口の端面側の側壁に押し付けるようにし、前記挿し口の端面と反対側の前記突部形成素材の側部と前記外周溝の側壁との間に、溶接用の隙間が形成されるようにした請求項１に記載の挿し口突部形成素材の押圧装置。
前記押圧ローラと前記加圧手段との間に弾性部材を介在させ、この弾性部材を介して前記押圧ローラを径方向に加圧するようにした請求項１または２に記載の挿し口突部形成素材の押圧装置。