配管組立治具ピン（仮留め治具）

【発明の名称】配管組立治具ピン（仮留め治具）
【出願人】
【識別番号】524287266
【氏名又は名称】濱川博和
【住所又は居所】愛媛県今治市菊間町浜1430番地
【代理人】
【識別番号】100121773
【弁理士】
【氏名又は名称】相原正
【発明者】
【氏名】濱川博和
【住所又は居所】愛媛県今治市菊間町浜1430番地
【要約】
【課題】締結されるフランジ継手を仮留めするための仮留め治具において、両者に挟まれる内面パッキンを適切な位置に支持することのできる仮留め治具を提供する。
【解決手段】締結されるフランジ継手５を仮留めするための仮留め治具１０は、フランジ継手５のボルト穴６ｂに挿入される円柱状のピン部１１と、ボルト穴６ａの内径よりも大きな外径の頭部１６と、を備え、ピン部１１は、その円柱側面に、フランジ継手５の間に設置される円板形状の内面パッキン９を支持するために掘り下げられたパッキン支持平面１３が形成されている。また、パッキン支持平面１３は、ピン部１１の円柱側面に接する接平面と平行な平面である。
【選択図】図１

配管組立治具ピン
JIS規格フランジには小口径から大口径まで全てのフランジに一定の法則が有る事に気付き製作した組立治具になります。
フランジのボルト穴径は取付ボルトに対して全て3ｍｍ大きい事です。
Ｍ１２ならΦ15　Ｍ１６ならΦ19　Ｍ２０ならΦ23と言う事になります。
このピンは穴径より0.4ｍｍ小さくΦ19なら18.6ｍｍに加工しております。
0.4ｍｍ細目には理由があります。
（ＪＩＳ規格でもフランジボルト穴に誤差ばらつきがあり0～0.3ｍｍくらいまではピンが通らないフランジが有るからです）
並びに内面ガスケットにも法則がありピン径より1.5ｍｍ平削りした所がガスケット外径になります。
これを踏まえた治具ピンになります。
使用の際のメリット
ガスケット位置・フランジ外面の精度・配管水平垂直の精度・作業コスト
使用の際のデメリット
最初に取り合う相手フランジの精度が悪ければ悪いまま水平垂直が安定しない
一度ボルト穴とボルトの融通で修正が必要

【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結されるフランジ継手を仮留めするための仮留め治具において、
前記フランジ継手のボルト穴に挿入される円柱状のピン部と、
前記ボルト穴の内径よりも大きな外径の頭部と、を備え、
前記ピン部は、その円柱側面に、前記フランジ継手の間に設置される円板形状の内面パッキンを支持するために掘り下げられたパッキン支持平面が形成されていることを特徴とする仮留め治具。
【請求項２】
前記パッキン支持平面は、前記ピン部の円柱側面に接する接平面と平行な平面であることを特徴とする請求項１記載の仮留め治具。
【請求項３】
前記パッキン支持平面は、前記接平面から1.5mm掘り下げられた平面であることを特徴とする請求項２記載の仮留め治具。
【請求項４】
前記パッキン支持平面は、前記ピン部の前記頭部側の所定の位置から先端まで形成されていることを特徴とする請求項１記載の仮留め治具。
【請求項５】
前記ピン部の直径は、前記ボルト穴の内径よりも僅かに小さいことを特徴とする請求項１記載の仮留め治具。
【請求項６】
請求項１に記載された前記仮留め治具を用いて2つのフランジ継手を締結するためのフランジ継手の締結方法において、
締結される前記フランジ継手の下側の2つの前記ボルト穴に前記仮留め治具の前記ピン部を挿入して2つの前記フランジ継手を仮留めする仮留め工程と、
前記フランジ継手の間に内面パッキンを挟んで前記パッキン支持平面により支持させるパッキン支持工程と、
前記フランジ継手の前記ボルト穴をボルト及びナットで締結する締結工程と、を備え、
前記仮留め工程は、前記パッキン支持平面が前記フランジ継手の半径方向に直交すると共に半径方向内側を向く姿勢で前記ピン部を挿入する工程であることを特徴とするフランジ継手の締結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランジ継手を仮留めするための仮留め治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配管工事における管の接続方法において、フランジ継手が広く用いられている。フランジ継手を用いて接続する場合は、隣接するフランジ継手の間にパッキン（ガスケット）を挟んだ状態で、両者をボルトとナットで締結する。
【０００３】
しかし、従来の工法では、作業者は、ボルトにより締結するために、隣接するフランジ継手のボルト穴を合わせながら、同時に適切な位置にパッキンを挟む必要があり、このような作業を一人で行うが困難である。
【０００４】
このような課題に鑑み、下記特許文献１では、締結作業時に、隣接するフランジ継手のボルト穴に仮止め用のピン（リーマピン）を通して両者を仮留めし、さらに、このピンにより間に挟まれた内面パッキンを支えることで、フランジ継手の接続作業を容易にすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０２０－３４０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、一般に流通しているフランジ継手、締結ボルト、内面パッキン（ガスケット）のサイズについてみると、例えば、フランジ継手のボルト穴の内径（19mm）に対して、締結ボルトの直径（16mm）は、直径で3mm、半径で1.5mm小さく設定されている。これは、製造誤差等があっても確実且つ容易に締結ボルトをフランジ継手のボルト穴の中に挿入できるようにするためである。
【０００７】
これは、ボルト穴の内径が19mm以外の15mm、23mm、25mm、27mm等のフランジ継手の場合にも、それぞれのボルト穴の締結に用いられる締結ボルトの直径は、同様に全て直径で3mm小さくなるように12mm、20mm、22mm、24mmに設定されている。
【０００８】
また、一般に流通している内面パッキンの外径は、ボルト穴の直径よりも3mm小さな直径の締結ボルトにより良好に支持されるように、フランジ継手と内面パッキンの中心穴を合わせたときに、内面パッキンの外縁がボルト穴に対して半径方向に1.5mm突出するように設定されている。
【０００９】
これに対して、上記特許文献１においては、仮留め用のピンの直径がボルト穴の内径とほぼ同じ（0～0.5mm小さい）であるため、ボルト穴と同じ大きさの仮止め用のピンにより支持されるパッキンは、その外縁がボルト穴の領域に突出することはなく、締結時のパッキンの適切な設置位置よりも上方にずれてしまう。
【００１０】
全面パッキンであれば、設置位置がずれてしまうと、パッキンの外縁がフランジ継手の外側に露出するため、適切な位置に戻すこともできるが、内面パッキンの場合には、フランジ継手に挟まれて外から見えないため、設置位置を確かめるのも困難であり、適切な位置からずれてしまうと、内面パッキンの中心穴とがずれてしまい、設置後の配管内のスムーズな流体の流れを邪魔してしまう。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、締結されるフランジ継手を仮留めするための仮留め治具において、両者に挟まれる内面パッキンを適切な位置に支持することのできる仮留め治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る仮留め治具は、締結されるフランジ継手を仮留めするための仮留め治具において、前記フランジ継手のボルト穴に挿入される円柱状のピン部と、前記ボルト穴の内径よりも大きな外径の頭部と、を備え、前記ピン部は、その円柱側面に、前記フランジ継手の間に設置される円板形状の内面パッキンを支持するために掘り下げられたパッキン支持平面が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るフランジ継手の締結方法は、上記仮留め治具を用いて2つのフランジ継手を締結するためのフランジ継手の締結方法において、締結される前記フランジ継手の下側の2つの前記ボルト穴に前記仮留め治具の前記ピン部を挿入して2つの前記フランジ継手を仮留めする仮留め工程と、前記フランジ継手の間に内面パッキンを挟んで前記パッキン支持平面により支持させるパッキン支持工程と、前記フランジ継手の前記ボルト穴をボルト及びナットで締結する締結工程と、を備え、前記仮留め工程は、前記パッキン支持平面が前記フランジ継手の半径方向に直交すると共に半径方向内側を向く姿勢で前記ピン部を挿入する工程であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る仮留め治具によれば、締結されるフランジ継手に挟まれる内面パッキンを適切な位置に支持しながら仮留めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る仮留め治具の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る仮留め治具の構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るフランジ継手の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るパッキンの構成を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る仮留め状態を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る仮留め状態を説明するための斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係るフランジ継手の締結状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るフランジ継手を締結する際に使用する仮留め治具について詳細に説明する。本実施形態では、配管工事において、隣接する2つのフランジ継手５をフランジ部６のボルト穴６ｂに通されるボルト３により締結して接続する場合に使用される仮留め治具１０について説明する。
【００１７】
まず、締結されるフランジ継手５と、締結時に2つのフランジ継手５の間に挟まれる内面パッキン９の構成について説明する。図３（ａ）は、フランジ継手５の斜視図、図３（ｂ）は、フランジ継手５の正面図、図３（ｃ）は、フランジ継手５の側面図である。
【００１８】
フランジ継手５は、中心穴６ａが形成された円板形状のフランジ部６と、フランジ部６の中心穴６ａから一方の側に突出する管部７とを備え、ステンレス製である。中心穴６ａは、管部７を流れる流体が通過する穴である。フランジ部６の中心穴６ａから半径方向に所定の距離離れた部分には、周方向において90°毎に4つのボルト穴６ｂが形成されている。ボルト穴６ｂの内径は、19mmである。
【００１９】
図４に示すように、内面パッキン９は、薄い円板形状であり、フランジ継手５の中心穴６ａと同形の中心穴９ａが形成されている。内面パッキン９の外径は、中心穴９ａをフランジ部６の中心穴６ａに合わせたときに、内面パッキン９の外縁がボルト穴６ｂの領域に半径方向に1.5mm突出するように構成されている。内面パッキン９の中心穴９ａの直径は、フランジ部６の中心穴６ａの直径及び管部７の内径と同じである。
【００２０】
仮留め治具１０は、フランジ継手５のボルト穴６ｂに挿入されるピン部１１と、ピン部１１の根元端に位置する頭部１６とを備える。図２（ａ）は、仮留め治具１０の平面図、図２（ｂ）は、仮留め治具１０の正面図、図２（ｃ）は、仮留め治具１０の側面図である。
【００２１】
ピン部１１は、細長い円柱形状であり、先端部は、先細りのテーパ部１２となっている。ピン部１１の円柱側面（図１において円柱側面の上部）には、フラットな平面であるパッキン支持平面１３が形成されている。パッキン支持平面１３は、円柱形状のピン部１１の側面に接する接平面を半径方向に深さ1.5mmだけ平行に掘り下げた平面である。
【００２２】
頭部１６は、ボルト穴６ｂの内径よりも大きな外径（直径）の円板形状であり、ボルト穴６ｂ内に進入することはできない。ピン部１１の直径は、ボルト穴６ｂの内径よりも僅かに小さくなるように設定されている。本実施形態では、ボルト穴６ｂの内径が19mmであるのに対して、ピン部１１の直径は、18.6mmであり、0.4mm小さくなるように設定されている。
【００２３】
ピン部１１の直径が大きくなりボルト穴６ｂの内径に近付くと、ピン部１１をボルト穴６ｂ内に挿入するのが困難になる。ボルト穴６ｂの実際の内径やピン部１１の外径は製造誤差により設計値からのずれも生じる。よって、ピン部１１の直径は、ボルト穴６ｂの内径の設計値よりも0.2mm以上小さいのが望ましい。
【００２４】
一方、ピン部１１の直径が小さくなり、ボルト穴６ｂとの内径との差が大きくなると、ピン部１１をボルト穴６ｂ内に挿入したときに、ピン部１１とボルト穴６ｂの内壁面との間の隙間が大きくなり、ピン部１１がボルト穴６ｂに対してがたついてしまう。
【００２５】
すなわち、締結時にフランジ継手５を安定して仮留めできなくなってしまう。よって、ピン部１１の直径は、ボルト穴６ｂの内径より0.4mmを越えて小さくならないのが望ましい。このように、ピン部１１の直径は、ボルト穴６ｂの内径よりも僅かに小さく、0.2mm以上0.4mm以下の範囲内で小さいのが望ましい。
【００２６】
パッキン支持平面１３は、ピン部１１の頭部１６側の端部から所定の長さ（本実施形態では、14mm）離れた位置から先端で形成されている。本実施形態では、円板形状のフランジ部６の厚みが14mmであり、この厚みに相当する分だけ、パッキン支持平面１３を頭部１６から離している。
【００２７】
もちろん、パッキン支持平面１３の頭部１６側の位置は適宜変更可能であり、頭部１６との境界部分から先端側に向けて、すなわち、ピン部１１の軸方向の全体に形成しても良い。
【００２８】
但し、パッキン支持平面１３が、頭部１６側の端部からフランジ部６の厚みよりも離れてしまうと、仮留め時の内面パッキン９を支持する位置にパッキン支持平面１３が存在しなくなってしまうため、頭部１６側の端部からの距離は、フランジ部６の厚みよりも小さくする必要がある。
【００２９】
また、パッキン支持平面１３は、ピン部１１の先端まで形成する必要がある。パッキン支持平面１３の先端側がピン部１１の先端まで形成されていない場合には、仮留め時に、仮留め治具１０が挿入されていないボルト穴６ｂをボルト３及びナット４で締結した後にピン部１１を引き抜こうとしても、内面パッキン６がパッキン支持平面１３の先端側の段差で引っ掛かって抜けなくなくからである。
【００３０】
なお、パッキン支持平面１３のピン部１１の円柱側面に接する接平面から掘り下げる長さが、ピン部１１の半径よりも大きくなると、ボルト穴６ｂ内でのピン部１１のがたつきが大きくなり安定して仮留めできなくなるため、掘り下げる長さはピン部１１の半径よりも小さい必要がある。
【００３１】
但し、上述したように、現在流通している内面パッキン６は、その中心穴９ａをフランジ継手６の中心穴６ａに合わせると、その外縁がボルト穴６ｂの領域に1.5mm突出するように設定されているため、通常は、パッキン支持平面１３の掘り下げる長さは1.5mmであり、問題無い。
【００３２】
以上、仮留め治具１０の構成について説明したが、続いて、図５～図７を参照しながら、仮留め治具１０を用いたフランジ継手の締結方法について説明する。図５は、2本の仮留め治具１０により隣接するフランジ継手５を仮留めした状態を示す斜視図である。
【００３３】
図６（ａ）は、2本の仮留め治具１０を一方のフランジ継手５の下方の2つのボルト穴６ｂにそれぞれ挿入した状態を示す側面図であり、図６（ｂ）は、仮留め治具１０のパッキン支持平面１３により内面パッキン６を支持する状態を説明するための側面図であり、他方のフランジ継手５を省略して描いている。
【００３４】
まず、図６（ａ）に示すように、締結される一方のフランジ継手５の下方に位置する2つのボルト穴６ｂ内に仮留め治具１０のピン部１１を挿入して、貫通させる。ピン部１１を挿入する際には、ピン部１１のパッキン支持平面１３がフランジ部６の半径方向内側を向く姿勢で挿入する。
【００３５】
詳細には、パッキン支持平面１３を、フランジ部６の半径方向に垂直な状態とし、パッキン支持平面１３は、水平状態から45°内側（図６において、左側のピン部１１は右側、右側のピン部１１は左側）に傾斜した状態となる。このとき、仮留め治具１０のピン部１１を、頭部１６がフランジ部６の表面に接触する一番奥まで挿し込めば、パッキン支持平面１３は、全体がボルト穴６ｂを通り抜けて、反対側に露出した状態となる。
【００３６】
続いて、他方のフランジ継手５も一体にして仮留め治具１０により仮留めを行う。具体的には、内面パッキン６を挟んだ状態で、一方のフランジ部６を貫通して突出したピン部１１の先端を他方のフランジ継手６のボルト穴６ｂに挿し込む。
【００３７】
これにより、間に内面パッキン６を挟んだ状態で、隣接するフランジ継手５同士が2本の仮留め治具１０により仮留めされた状態となる（図５参照）。このとき、内面パッキン９は、フランジ継手５の下側に位置する2本の仮留め治具１０のパッキン支持平面１３により2点で支持されている（図６（ｂ）参照）。
【００３８】
内面パッキン６の支持される位置は、その中心穴９ａがフランジ部６の中心穴６ａと重なる位置であり、その周縁が、フランジ部６の半径方向において、4つの全てのボルト穴６ｂと僅かに重畳するように、各ボルト穴６ｂの領域に1.5mm突出する位置である。
【００３９】
このように、本実施形態では、仮留め治具１０をフランジ継手５のボルト穴６ｂに挿し込んで仮留めすることで、内面パッキン６を正確に締結時の良好な位置に位置決めすることができ、フランジ継手５の締結作業の手間を格段に低減することができる。
【００４０】
なお、内面パッキン９の位置が多少ずれている場合には、ボルト穴６ｂに挿し込んだ仮留め治具１０を軸回りに回転させることで、仮留め治具１０のパッキン支持平面１３とパッキン９とが接触する位置と高さを適宜調整することも可能である。
【００４１】
最後に、この仮留め状態において、上側の2つのボルト穴６ｂをボルト３及びナット４で軽く締結した後、仮留め治具１０を1つずつ抜いて、抜いた場所のボルト穴６ｂをボルト３及びナット４で順次締結すれば、4つのボルト穴６ｂを全てボルト３及びナット４で締結することができる（図７参照）。
【００４２】
なお、上側の2つのボルト穴６ｂの部分が締結されていれば、内面パッキン６は2つのフランジ継手５の間に挟まれているため、仮留め治具１０を抜いても、内面パッキン６が抜け落ちることはない。
【００４３】
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態によれば、フランジ継手５の仮留めに用いる仮留め治具１０がパッキン支持平面１３を備えており、ピン部１１の直径をボルト穴６ｂの内径よりも僅かに小さくすることで、ボルト穴６ｂに挿入されるピン部１１によるガタつきのない安定した仮留めを実現しつつ、且つ、仮留め時に内面パッキン６をボルト穴６ｂの領域に1.5mm突出する適切な位置に支持することができ、締結作業の作業性を格段に向上させることができる。
【００４４】
また、内面パッキン６を適切な位置に支持した状態でフランジ継手５が締結されることで、内面パッキン６の中心穴９ａの位置とフランジ継手５の中心穴６ａの位置とが正確に一致するため、工事後の配管内を流体がスムーズに流れることができる。
【００４５】
また、仮留め治具１０を軸回りに回転させることで、パッキン支持平面１３がピン部１１の軸回りに回転するため、内面パッキン６の支持位置を微調整することも可能である。
【００４６】
なお、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形が可能である。例えば、仮留め治具を構成する部材の形状やサイズ、素材は適宜変更可能である。
【００４７】
また、仮留め治具の素材は、ステンレス以外の鉄やアルミニウムとしても良い。また、本発明は、市販されている種々のサイズのフランジ継手や内面パッキンに適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０仮留め治具
１１ピン部
１２テーパ部
１３パッキン支持平面
１６頭部
３ボルト
４ナット
５フランジ継手
６フランジ部
６ａ中心穴
６ｂボルト穴
７管部
９内面パッキン
９ａ中心穴

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

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