JPS5910877B2

JPS5910877B2 - 裏当て部材付インナ−クランパ装置

Info

Publication number: JPS5910877B2
Application number: JP1328980A
Authority: JP
Inventors: 寛治中野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-06
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1984-03-12
Also published as: JPS56111591A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、裏当て部材付インナークランパ装置に係り、
さらに詳述すると、鋼管を外面から突合せ溶接する場合
に使用される継手部の開先合せ用および溶接中の裏波ビ
ード形成用の裏当て部材付インナークランパ装置に関す
る。

従来より、パイプライン等の敷設に際し、鋼管相互の開
口部をつき合せて溶接する場合には、その芯出し作業は
もとより、当該つき合せ部分の裏面における裏波ビード
の形成および突抜け防止のための裏当て作業には、多く
の時間と労力を要していた。

このため、かかる溶接作業においては、その自動化が著
しく遅れていた。而して、昨今にｊ０おいては、例えば
実公昭４９−３７９２７号および特公昭５２−２２９０
５号公報にみられるように、鋼管の開口部相互間を内側
から比較的容易に係止し、これによつて被溶接部を予め
固定することのできる所謂インナークランパ装置が開発
され１５ている。この従来例の内、実公昭４９−３７９
２７号記載の考案は、複数の裏当てヘッドをスプリング
の作用によつて常に機械芯から離間する方向に付勢する
とともに、当該裏当てヘッドを近接装備した２０クラン
プヘッドによつて係止してその動作の一体性を確保する
という構成を採つているため、前記裏当てヘッドの外周
方向への押圧力は総て前記スプリングの圧縮力に依存し
ている。

しかしながら、インナークランパ装置の裏当てヘッドは
、使用時２５においては常に高温の裏波ビードを繰り返
えして支承する状態下にある。このため前記スプリング
は、間断なく焼鈍される状態となり、従つて経時的にス
プリング機能が劣化して裏当てヘッドとして機能しなく
なり、その結果は溶接部の溶接時に３０おける突抜け若
しくは溶接不良という結果を招来するという本質的欠点
が常に存在している。また、前記した特公昭５２−２２
９０５号公報記載の発明は、被接合部の一方の鋼管を、
まずクランプ用拡張部材で固定し、しかるのち裏当て用
３５拡張部材を作動して被溶接部を裏当てするという構
成を採り、同時に、この裏当て用拡張部材に、他方の鋼
管をクランプするためのクランプ用部材を一体的に装備
し、さらに該クランプ用部材を装備した裏当て用拡張部
材全体を一つおきの二組に分け、それぞれ同心軸上に装
備された二個のハブで各組毎にこれを係止し、一方のハ
ブを押圧すると一方の組の複数の裏当て用拡張部材がク
ランクアームを介して外周方向に突出し、その後他方の
ハプを押圧すると他方の組の複数の裏当て用拡張部材が
同様にクランクアームを介して外周方向に突出し、これ
によつて、全体的には、前記他方の鋼管と一方の鋼管と
を同時に支持するとともに、裏当て用拡張部材を当該鋼
管接合部の内側周囲に配置することができるようになつ
ている。

しかしながら、この従来技術においては、前記二個のハ
ブを各々独立した流体圧シリンダで別々に作動させるよ
うに構成されているほか、さらに前記クランプ用拡張部
材を作動させるには、更に別に専用の流体圧シリンダが
必要とされる。このため、流体圧シリンダは最低三個は
必要となる。従つて、この従来技術では、インナークラ
ンパ装置自体が複雑となるばかりでなく、その制御用の
流体回路が異常に複雑となり、従つて、故障率が高くな
り、また、部品の加工および組立てに多くの時間と労力
を要するという不都合が常に存在していた。本発明の目
的は、上記従来技術の有する欠点を改善し、構造が簡単
で各構成部品の加工に高精度が要求されず且つ組立てが
容易となり、同時に耐久性の向上を図るとともに、軽量
化されて溶接作業の向上を図ることのできる裏当て部材
付インナークランパ装置を提供することにある。本発明
は、ハウジング外周上に突出配置された鋼管係止用の複
数のプランジヤヘツド部と、この各プランジヤヘツド部
をプランジヤおよびクランクアームを介して押し出し若
しくは引込み駆動する流体圧シリンダのピストンロツド
と、前記プランジヤヘツド部に近接して前記ハウジング
外周に突出し且つ連続して交互に隣接配置された複数個
から成る二種類の裏当て部材とを有する裏当て部材付イ
ンナークランパ装置において、前記二種類の裏当て部材
をそれぞれプランジヤおよびクランクアームを介して円
盤状ハブにより略等間隔に軸支するとともに、この円盤
状ハブを前記ピストンロツドに固着し、さらに、前記二
種類の裏当て部材の各隣接面の内、一方を扇状に、又他
方を逆扇状に、それぞれ形成するとともに、この他方の
各逆扇状裏当て部材に連結された前記各クランクアーム
に、動力遅延伝達機構を設け、これによつて前記目的を
達成しようとするものである。

以下、本発明の一実施例を図面に従つて説明する。

第１図において、１はハウジングを示す。

このハウジング１は、ハウジングケース２，３と、環状
に形成されたハウジング胴体４とにより構成されている
。前記ハウジングケース２，３は、ハウジング胴体４を
介して相互に一体的に対向連結され、その左右方向の外
端部には、それぞれピストン５Ａ，６Ａを収納した流体
圧シリンダ５，６が各々個別的に装着されている。この
流体圧シリンダ５，６には、本実施例においては図示し
ない空圧制御装置に制御されて所定の圧縮空気が送り込
まれ、前記ピストン５Ａ，６Ａが必要に応じてそれぞれ
左右へ移送されるようになつている。前記ピストン５Ａ
，６Ａの各々には、同図に示すようにピストンロツド７
，８が、それぞれ前記ハウジングケース２，３を貫通し
且つ該ハウジングケース２，３に支承されて前記ハウジ
ング１内に延設装備されている。これらのピストンロツ
ド７，８の内、ピストンロツド７は、前記ハウジング１
内において７Ａ，７Ｂ，７Ｃの三段にわたつて順次細く
形成され、その先端部７Ｃは、前記他方のピストンロツ
ド８内に形成された有底穴８Ａ内に摺動可能に挿入され
、該ピストンロツド８を介して前記ハウジング３に支持
されている。前記ピストンロツド８の前記ハウジング１
内に突出した部分にはハブ係止用の段部８Ｃが形成され
、この段部８Ｃに、一定の厚さを有する円板状の第１の
ハブ１０が固着されている。

この第１のハブ１０の周囲には、第３図にも示すように
その複数個所（第３図においては１２個所）に略等間隔
に切除溝１０Ａ，１０Ａ，・・・が設けられ、この各切
除溝１０Ａにクランクアーム１１の一端部が、前記第１
のハプ１０に直交する方向に、回動可能に軸支されてい
る。これらの各クランクアーム１１．の他端部は、当該
各クランクアーム１１に対応して前記ハウジング胴体４
の周囲１２個所に装備されたプランジヤ１２，１２，・
・・に軸支されている。ここで、前記ブランジヤ１２，
１２，・・・およびその周辺機構について更に詳細に説
明する。まず、当該プランジヤ１２，１２，・・・は、
前述したように、ハウジング胴体４の第１図における右
端部周囲に略等間隔に形成された摺動貫孔１３，１３，
・・・に、摺動可能に装備されている。これらの各プラ
ンジヤ１２の外端部には、プランジヤヘツド部１４，１
４，・・・が各々固着装備されている。これらの各プラ
ンジヤヘツド部１４は、第３図に示すように、円周方向
に沿つて幾分細長く形成されたヘツド本体１４Ａと、こ
のヘツド本体１４Ａの長手方向に沿つて所定距離隔てて
軸支されるとともに外周に向けて一部突出した一対の押
圧ローラ１４Ｂ，１４Ｃとにより構成され、前記ヘツド
本体１４Ａがその中央部でプランジヤ１２にねじ止めさ
れることにより、当該プランジヤ１２に一体化されてい
る。このように、前述した流体圧シリンダ６と、ピスト
ン６Ａと、ピストンロツド８と、第１のハブ１０と、複
数のクランクアーム１１と、このクランクアーム１１の
外端部に各々軸支されたプランジヤ１２と、このプラン
ジヤ１２の各外端部に固着されたプランジヤヘツド部１
４とにより、第１図の上下部分に仮想線で示した一方の
鋼管Ａを、その内側から係止するための第１の拡張係止
機構Ｋ１が形成されている。

この結果、空圧制御により前記ピストン６Ａが第１図の
左方へ移送されると、これと一体化されたピストンロツ
ド８と第１のハプ１０とが同図の左方へ移送される。そ
して当該第１のハブ１０およびピストンロツド８の機械
芯に沿つた直線運動が、クランクアーム１１の起伏動作
により前記プランジヤ１２の外周方向への運動すなわち
機械芯から離間する方向への直線運動に変換され、これ
によつて前述したように、一方の鋼管Ａの開端部を内側
から係止することができるようになつている。一方、前
記ピストンロツド７の段部７Ａには、前記第１のハブ１
０と略同一形状の第２のノヅ２０が固着装備されている
。

この第２のハブ２０の周囲に等間隔に形成された切除溝
２０Ａ，２０Ａ，・・・に、クランクアーム２１，２１
，・・・の一端部が、前記第２のハブ２０に直交する方
向への回動を許容されて軸支されている。そして、これ
ら各クランクアーム２１の他端部は、前述した第１の拡
張係止機構Ｋ１におけるプランジヤ１２と同様に、前記
ハウジング胴体４の第１図における左端部周囲に装備さ
れたプランジヤ２２，２２，・・・によつて軸支されて
いる。これらの各ブランジヤ２２の外端には、前述した
第１の拡張係止機構Ｋ１と同様のブランジヤヘツド部２
４が固着装備されている。このように形成された第２の
拡張係止機構Ｋ２においても、前述した第１の拡張係止
機構Ｋ１同様に、空圧に付勢されてピストン５Ａとピス
トンロツド７と第２のハブ２０とが第１図の右方へ移送
されると、クランクアーム２１を介して前記プランジヤ
２２が外周方向すなわち機械芯から離間する方向への直
線運動に変換されて押し出されるように動作し、これに
よつて第１図の上下位置に示した被接合鋼管Ｂを、内側
周囲において強固に係止することができるようになつて
いる。前記第１の拡張係止機構Ｋ１と第２の拡張係止機
構Ｋ２との間には、第１図に開示されているように裏当
て機構ＵＲが装備されている。この裏当て機構ＵＲは、
前記ピストンロツド７の段部７Ｂ部分に固着装備された
第３のハブ３０と、この第３のハプ３０の周囲に略等間
隔に且つ一つおきに軸支された二種類のクランクアーム
３１Ａ，３１Ａ，・・・，３１Ｂ，３１Ｂ，・・・と、
これらの各クランクアーム３１Ａ，３１Ｂの各外端部に
連結されたプランジヤ３２と、この各プランジヤ３２の
外端に固装された逆扇状裏当て部材３４Ａもしくは扇状
裏当て部材３４Ｂとにより構成されている。これを更に
詳述すると、前記第３のハブ３０は、前述した第２のハ
ブ２０と略同等の形状を有し、その周囲複数個所（本実
施例では１２個所）に略等間隔に、比較的深く切り込ま
れた切除溝３０Ａを有している。この第３のハブ３０に
形成された切除溝３０Ａの各々には、一つおきに前記一
方のクランクアーム３１Ａおよび前記他方のクランクア
ーム３１Ｂの各端部が軸支されており、それぞれ機械芯
から離間する方向に起伏動作可能に配設されている。前
記裏当て機構ＵＲのプランジヤ３２，３２，・・・の各
々は、前述した各拡張係止機構Ｋｌ，Ｋ２の各ブランジ
ヤ１２，２２と同様に、前記ハウジング胴体４の外周中
央部に沿つて複数個所に略等間隔に形成された摺動貫孔
３３に、摺動可能に挿入されている。

そして、当該各プランジヤ３２の機械芯側端部には、前
記各クランクアーム３１Ａ，３１Ｂの外端部が回動自在
に連結されている。これによつて、前記各クランクアー
ム３１Ａ，３１Ｂの起伏動作力ｚ、各プランジヤ３２の
直線運動へと変換されるようになつている。さらに、前
記各プランジヤ３２の外端には、裏当て固定板３５を介
して裏当て部材３４Ａ，３４Ｂが交互に固着装備されて
いる。

すなわち、第４図に示すように、前記クランクアーム３
１Ａ，３１Ａ，・・・に連結されたプランジヤ３２には
、逆扇状裏当て部材３４Ａが、第５図に示すように裏当
て固定板３５を介して固着装備されており、また、前記
クランクアーム３１Ｂ，３１Ｂ，・・・に連結されたプ
ランジャ３２には、扇状裏当て部材３４Ｂが、第６図な
いし第７図に示すように裏当て固定板あを介して固着装
備されている。前記逆扇状裏当て部材３４Ａは、第５図
でも明らかのように、その外端面４０が円弧状に形成さ
れ、その長手方向の両下端の角部がテーパ面４１を形成
している。また前記他方の扇状裏当て部材３４Ｂは、第
６図でも明らかのように、その外端面５０が前記逆扇状
裏当て部材３４Ａの円弧と同一曲率の円弧面を形成して
おり、その長手方向の両上端の角部が逆テーパ面５１を
形成している。そして、これらの各裏当て部材３４Ａ，
３４Ｂは、それぞれが前述した第４図の如く配設されて
各プランジヤ３２に固着装備された場合において、前記
プランジヤ３２の全体が所定距離だけ外周に向つて押し
出されると、前記各裏当て部材３４Ａ，３４Ｂの外端の
円弧面が共通の円Ｃ上に設定されるようになつており、
同時に、かかる状態にあつて、前記各裏当て部材３４Ａ
，３４Ｂのテーパ面４１と逆テーパ面５１とが、それぞ
れ摺接された状態に構成されている。さらに、前記各裏
当て部材３４Ａ，３４Ｂの外端の円弧面には、その中央
部に、凹部４２，５２が形成され、溶接個所の裏波ビー
ドを整然と均一に形成し、これによつて不良溶接を防止
することができるようになつている。前記クランクアー
ム３１Ａ，３１Ｂの内、扇状裏当て部材３４Ｂを連結し
ているクランクアーム３１Ｂは、その第３ハブ３０に軸
支されている部分が長穴６０となつている。

このため、前記第３のハブ３０が例えば第２図の状態か
ら同図の右方に移送されると、まずクランクアーム３１
Ａを介して一方のプランジヤ３２が一つおきに外側に押
し出される。この間、他方のクランクアーム３１Ｂは、
前記長穴６０の作用により他方のプランジヤ３２を何ら
押圧しない状態となつている。一方、前記クランクアー
ム３１Ａがプランジヤ３２および逆扇状裏当て部材３４
Ａを一つおきに外周方向に押し出すと、この逆扇状裏当
て部材３４Ａのテーパ面４１と前記扇状裏当て部材３４
Ｂの逆テーパ面５１との摩擦力により、当該扇状裏当て
部材３４Ｂが僅かずつ前記逆扇状裏当て部材３４Ａとと
もに外周方向に押し出される。そして、第１図の状態に
近づくと前記長穴付クランクアーム３１Ｂに第３ハブ３
０の押圧力が印加され、それまで被動されていた扇状裏
当て部材３４Ｂがクランクアーム３１Ｂによつて直接的
に外周方向へ押し出される状態となり、最終的には前記
各裏当て部材３４Ａ，３４Ｂが円環状に連続して、隙間
のない裏当て状態が設定される。また、逆に、クランプ
解除時には、第１図の状態（クランプ状態）におけるハ
ブ３０が第２図の状態に戻るが、この場合、まず、クラ
ンクアーム３１Ａを介して一方のプランジヤ３２と該ブ
ランジヤ３２に固着された逆扇状裏当て部材３４Ａが引
込みはじめる。

この際、他方の扇状裏当て部材３４Ｂは、クランクアー
ム３１Ｂの長穴６０の作用により第１図の状態を保つ。
次に、前記ハブ３０が第２図の状態に近づくに従い、こ
のハブ３０によつて前記クランクアーム３１Ｂの長穴６
０の機械芯側端部が係止され、当該クランクアーム３１
Ｂも引込みはじめ、これによつてプランジヤ３２に固着
された扇状裏当て部材３４Ｂも引込みはじめ、第２図の
状態まで戻される。このように、前記クランクアーム３
１Ｂの長穴６０は、動力遅延伝達機構としての機能を備
えている。次に、上記実施例の全体的動作について説明
する。

まず、鋼管ＡとＢとの接合部の溶接に先立つて、上記イ
ンナークランパ装置が鋼管Ａの開口端部に、第２図に示
す如く配置される。

この場合、第１ないし第２の拡張係止機構Ｋｌ，Ｋ２お
よび裏当て係止機構ＵＲは、第２図の状態となつている
。又第３図および第４図の断面図の下側部分も、この状
態を示したものである。次に、流体圧シリンダ６の右方
に圧縮空気が送り込まれ、これによつて前述した如く第
１の拡張係止機構Ｋ１が作動し、第３図の断面図の上側
部分に示したように、複数のプランジヤヘツド部１４に
よつて鋼管Ａの開口部周囲が内側から係止される。

このように鋼管Ａが係止されると、これに続いて前記鋼
管Ｂが鋼管Ａの開口部に配置され、その後直ちに前記流
体圧シリンダ５の左方に圧縮空気が送り込まれて、第２
の拡張係止機構Ｋ２が作動し、前記第１の拡張係止機構
Ｋ１と同様に機能して鋼管Ｂの開口部周囲を内側から係
止する。このような＝連の動作によつて、鋼管Ａ，Ｂの
溶接部は強固に係止されるが、この間、とくに前記第２
の拡張係止機構Ｋ２の動作過程において、裏当て機構Ｕ
Ｒも前述した如く作動し、第２拡張係止機構Ｋ２の拡張
動作の終了とともに裏当て部材３４Ａ，３４Ｂを溶接部
周囲の内側に当接せしめ、以下、溶接部の溶接作業が終
了するまで第１図に示すような設定状態が維持される。
そして、溶接作業が終了すると、第１図左右両端部の流
体圧シリンダ５，６内の圧縮空気は外部操作によつて排
出され、第１ないし第２の拡張係止機構Ｋｌ，Ｋ２およ
び裏当て機構ＵＲは、前述したように第２図の状態に復
帰する。

そして、その後装置全体が次の溶接部分へ移送され同様
のことが繰返えされる。なお、上記実施例において、ク
ランクアーム３１Ｂ，３１Ｂ，・・・に形成されている
動力遅延伝達機構としての長穴６０は、第３ハブ３０と
の連結部分に設けた場合を例示したが、本発明は必ずし
もこれに限定されず、例えばプランジヤ３２との連結部
に設けてもよい。

また、上記実施例は、第１および第２の各拡張係止機構
Ｋｌ，Ｋ２と、裏当て機構ＵＲとを別々に装備した場合
を例示したが、本発明は必ずしもこれに限定されず、例
えば前記裏当て機構ＵＲの裏当て部材３４Ａ，３４Ｂを
、それぞれ隣接して装備された第２の拡張係止機構Ｋ２
のプランジヤヘツド部２４に、一体的に装備するととも
に、当該各プランジヤヘツド部２４の機械芯側に連結さ
れているクランクアーム２１，２１を前述した裏当て機
構ＵＲのクランクアーム３１Ａ，３１Ｂと同等に形成し
てもよい。このようにすると、第１図に示すように、他
に独立して装備されている裏当て機構ＵＲの、プランジ
ヤ３２，３２からハブ３０に至る一連の機構が不要とな
り、全体的構造は更に単純化され、従つて故障率も少な
くなり、又軽量化も尚一層促進されて溶接作業ノの能率
向上を図ることができるという利点が生じる。

以上のように、本発明によると、二つの鋼管の溶接部に
対する裏当て部材の拡張および引込み動作を、同時に併
設した鋼管係止用の流体圧シリンダによつて同時に行い
得るように構成するとともに、二種類の裏当て部材とそ
の動作を付勢する流体圧シリンダとの間に介装連結され
たクランクアームの内、一ー方の種類である逆扇状裏当
て部材の方に連結されたクランクアームに、動力遅延伝
達機構を設けたので、従来より機械的強度および耐久性
の大きい裏当て機構にあつては二種類の裏当て部材に対
応して二つの流体圧シリンダを必要としていたのに対し
、本発明では唯一の流体圧シリンダにより同等の機械的
強度および耐久性の大きい裏当て機構を得ることができ
、従つて、装置全体としては構造が簡単で軽量化され、
さらに動力遅延伝達機構を単に長穴で形成することがで
きるので、何ら部品の加工精度を要求されず、又組立作
業も非常に容易となり、さらに前述したように構造が簡
単で軽量化されているので、溶接作業の能率向上を図る
ことができるという従来にない優れた裏当て部材付イン
ナークランパ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る裏当て部材付インナークランパ装
置の実施例を示す二種類のクランクアーム部を含んだ断
面図、第２図は第１図の作動前の状態を示す断面図、第
３図は第１図の−線に沿つた断面図で下半分はその動作
前の状態を示すもの、第４図は第１図の−線に沿つた断
面図で下半分はその動作前の状態を示すもの、第５図は
第４図のＶ部分の説明用断面図、第６図は第４図の部分
を示す説明用断面図、第７図は第６図の−線に沿つた断
面図である。１・・・・・・ハウジング、５，６・・・・・・流体圧
シリンダ、７，８・・・・・・ピストンロツド、１１，
２１・・・・・・クランクアーム、１２，２２・・・・
・・ブランジヤ、１４，２４・・・・・・プランジヤヘ
ツド部、３０・・・・・・円盤状ハブ、３１Ａ，３１Ｂ
・・・・・・裏当て部材用クランクアーム、３２・・・
・・・裏当て部材用ブランジャ、３４Ａ，３４Ｂ・・・
・・・裏当て部材、６０・・・・・・動力遅延伝達機構
の主要部を成す長穴。

Claims

【特許請求の範囲】

１ハウジング外周上に突出配置された鋼管係止用の複
数のプランジャヘッド部と、この各プランジャヘッド部
をプランジャおよびクランクアームを介して押し出し若
しくは引込み駆動する流体圧シリンダのピストンロッド
と、前記プランジャヘッド部に近接して前記ハウジング
外周に突出し且つ連続して交互に隣接配置された複数個
からなる二種類の裏当て部材とを有する裏当て部材付イ
ンナークランパ装置において、前記二種類の裏当て部材
を、それぞれプランジャおよびクランクアームを介して
円盤状ハブにより略等間隔に軸支するとともに、この円
盤状ハブを前記ピストンロッドに固着し、さらに、前記
二種類の裏当て部材の各隣接面の内、一方を扇状に、又
他方を逆扇状に、それぞれ形成するとともに、この他方
の各逆扇状裏当て部材に連結された前記各クランクアー
ムに、動力遅延伝達機構を設けたことを特徴とする裏当
て部材付インナークランパ装置。