JP2000015437A - 管端自動シール溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】芯出し金具の溶接対象となる管内部への挿着に
要する手間を簡略化して管端部の円周溶接の作業性を向
上する。 【解決手段】モータにより回転する回転体3 、この回転
体3 の回転軸芯上と同一軸芯上に位置し、且つ上記回転
体3 と一体である回転筒5 、この回転筒5 により結合指
示されると共に、その軸心が上記回転筒の軸芯と一致す
るように位置決めされている芯出し金具8 、及び上記回
転筒5 の外側にブラケット7 を介して保持される溶接ト
ーチ6 を有する管端自動シール溶接機において、上記回
転体3 の回転軸芯を貫通する軸孔25内に貫通され、その
先端を上記芯出し金具8 に設けられている引込み軸11の
尾端に到達させると共に、自身の尾端を上記回転体3 に
軸支されているエアシリンダ27の動作軸に連結させた操
作軸26を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば発電所等に
設備される熱交換器を構成する多数本の流体流通管の管
端周縁を該流体流通管を支持する管板に円周溶接する際
などに使用する管端自動シール溶接機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば原子力発電所、火力発電所等に設
備される熱交換器は、流体を流通させる多数本の流体流
通管（以下「管」と略称する）と、これら多数本の管を
並列状態で支持する管板とを有し、多数本の管の管端を
管板に穿設されている透孔内を貫通保持させた状態で、
それらの管の管端周縁を管板に溶接して、多数本の管を
並列状態で管板に支持固定する構成となっていた。

【０００３】そこで、上記多数本の管の管端周縁を管板
に円周溶接する手段として、従来は図３に示すような構
成の管端自動シール溶接機が使用されていた。同図で、
１は溶接機のケーシングであって、このケーシング１の
内部には、モータ２によって回転駆動される回転体３が
ベアリング４を介して回転自在に支持されている。

【０００４】また、この回転体３にはケーシング１の開
口縁より外部に突出される回転筒５が設けられておりこ
の回転筒５には溶接トーチ６がブラケット７を介して固
定されて、以上で管端自動シール溶接機本体が構成され
てなる。そして、管端自動シール溶接機本体の回転筒５
の先端内部には、その回転筒５の軸芯と同一軸芯上に延
在するように、芯出し金具８が連結保持されている。

【０００５】この芯出し金具８は、回転体３の軸芯に貫
通形成された軸孔２５内の回動操作軸２０によって軸長
手方向に前進あるいは後退して、拡管／芯出しを行なう
構造を有している。

【０００６】この芯出し金具８の大きさは、溶接すべき
管の大きさ（太さ）に対応できるものであって、予め用
意されている各種大きさの芯出し金具８の中から選択使
用される。

【０００７】図４はこの芯出し金具８の構成を詳述する
もので、回転筒５の内部にはベアリング９を介して支持
筒１０の基端部が回転自在に軸支されており、この支持
筒１０の内部軸方向には引込み軸１１がその軸方向に移
動可能に挿通支持されている。

【０００８】この引込み軸１１の先端には、テーパ面１
２を有する可動側コーン１３が取付けねじ１４によって
固定されており、またこの引込み軸１１の尾端と上記支
持筒１０との間には、引込み軸１１を尾端方向（引込み
方向）に付勢するコイルばね１５が介在されている。

【０００９】また、１６はテーパ面１７を有する固定側
コーンであって、この固定側コーン１６は支持筒１０の
外周で、上記可動側コーン１３と隔設されている。さら
に、管体の両端縁よりその母線方向に沿って形成される
複数のスリット１９によってその管体の外径が弾性的に
変化し得るように筒型のスリーブ１８が形成され、この
スリーブ１８が上記可動側コーン１３と固定側コーン１
６との間に介在位置される。

【００１０】上記のような構成にあって、次に図３に示
すように、管板２３に貫通保持される管２４の貫通端周
囲と管板２３とを円周溶接する際の作業手順について説
明する。

【００１１】まず、この管端自動シール溶接機による回
転筒５の軸芯と管２４の軸芯とを合わせるために、管端
自動シール溶接機の芯出し金具８を管２４の内部に挿入
する。

【００１２】この際、挿入前の通常の状態でこの芯出し
金具８の図中に符号Ｒで示す外径は広がっている。これ
は、コイルばね１５の弾圧力により引込み軸１１が支持
筒１０に対してその尾端方向へ引き寄せられることか
ら、可動側コーン１３と固定側コーン１６との間隔が狭
められ、その結果双方コーン１３，１６のテーパ面１
２，１７の影響でスリーブ１８が自体の弾圧力に抗して
その直径方向に広げられているので、このスリーブ１８
による外径Ｒを狭めなければ、そのままでは芯出し金具
８を管２４に挿入することができない。

【００１３】そこで、芯出し金具８を管２４に挿入する
にあたっては、スリーブ１８の外径Ｒを狭めるべく、回
動操作軸２０の最後方部に取付けられたハンドル２１を
手動により例えば左方向に回転させることにより、回動
操作軸２０と一体構造である例えば左ねじ加工された回
動ねじ部２２が回動し、先端方向に移動する。

【００１４】この回動操作により、引込み軸１１がコイ
ルばね１５の弾圧力に抗して先端方向へ移動する。その
ため、引込み軸１１に取付けられている可動側コーン１
３は引込み軸１１と共に前進し、可動側コーン１３と引
込み軸１１との間隔が広められる。

【００１５】そして、可動側コーン１３と引込み軸１１
との間隔が広められると、スリーブ１８はスリーブ１８
自体の弾性復元力でその外径Ｒが狭められるため、芯出
し金具８を管２４へ容易に挿入することができるように
なるものである。

【００１６】こうして芯出し金具８を管２４内に所定位
置まで挿入した後に、上記ハンドル２１を手動で今度は
例えば右方向に回転させることにより、引込み軸１１が
コイルばね１５の弾圧力で尾端方向に引き寄せられ、そ
の結果としてスリーブ１８の外径Ｒが再び広められて、
スリーブ１８の外周面が管２４の内面に接圧位置され
る。

【００１７】これによって、芯出し金具８の中心軸芯、
すなわちこの管端自動シール溶接機の回転軸線と管２４
の軸芯とが一致した状態となり、管端自動シール溶接機
の芯出し位置決めが終了したこととなる。

【００１８】その後、溶接トーチ６からアークを発生さ
せながらモータ２を駆動して回転体３を一定の速度で回
転させれば、その回転体３の回転力にしたがって溶接ト
ーチ６が管２４の端縁の周囲に沿って適宜速度で回動
し、溶接トーチ６による発生アークで管２４と管板２３
の接合部周囲を円周溶接することができるものである。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の管端自
動シール溶接機においては、管端自動シール溶接機本体
の回転筒の軸心を具備している。そして、管端自動シー
ル溶接機本体の管２４に対する芯出しのために、溶接す
べきすべての管２４のそれぞれに対して芯出し金具８を
装着しなければならない。

【００２０】しかもその芯出し金具８の管２４内への挿
入時には、スリーブ１８の外径を狭めて管２４内への挿
入を可能とするための手段として、回動操作に行なうハ
ンドル２１を用いてその都度引込み軸１１を尾端方向へ
移動させるという芯出しのための芯出し金具８の手動操
作が必要であった。

【００２１】この手動による回動操作を行なう場合に、
管端溶接周縁部に回動操作ハンドル２１が干渉したり、
特に水室内等の狭い作業スペースでの回動操作がしづら
いなどの不具合があった。

【００２２】したがって、上記芯出し金具８の手動によ
る回動操作を溶接すべき管２４毎に行なうことは、管端
自動シール溶接時の作業性を極端に悪化させる。特に発
電所に設備されるような大型の熱交換器を製作する場合
のように、熱交換器一基当たりで数百本から数千本とい
う多量の管を管板に対して溶接により固定する際にその
一本一本に対して上述したような手動による作業を実施
しなければならないことが、溶接製品としての生産性、
経済性を著しく阻害していた。

【００２３】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、芯出し金具の溶接
対象となる管内部への挿着に要する手間を簡略化して管
端部の円周溶接の作業性を向上し、ひいては優れた品質
の溶接製品を、高い生産性及び経済性をもって実現する
ことが可能な管端自動シール溶接機を提供することにあ
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
モータにより回転する回転体、この回転体の回転軸芯上
と同一軸芯上に位置し、且つ上記回転体と一体である回
転筒、この回転筒により結合支持されると共に、その軸
心が上記回転筒の軸芯と一致するように位置決めされて
いる芯出し金具、及び上記回転筒の外側にブラケットを
介して保持される溶接トーチ本体を有する管端自動シー
ル溶接機において、上記回転体内に、シリンダを内蔵し
たことを特徴とする。

【００２５】このような構成とすれば、従来の方式はハ
ンドル操作を手動作業で行なっていたため、回動操作の
移動距離分だけハンドルが外部に突出していたが、シリ
ンダを回転体内部に収めたことにより、管端自動シール
溶接機が小型となり、狭い作業スペースや管板周縁部で
の管端シール溶接も容易且つ確実に実施することができ
る。

【００２６】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記芯出し金具を押釦操作で制御する
ことを特徴とする。このような構成とすれば、上記請求
項１記載の発明の作用に加えて、芯出し金具を溶接対象
となる管内に挿着すること及び該管外へ引出すことの各
操作を、シリンダを動作させるワンタッチ操作、すなわ
ち上記操作軸を移動させる簡単な押釦の操作のみで行な
わせることができるため、芯出し作業をきわめて容易且
つ確実に実施することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態に係る
管端自動シール溶接機について図面を参照して説明す
る。図１及び図２はその構成を示すもので、図１は全体
構造を示す図、図２は図１の特に芯出し金具（８）の操
作機構を示す図であって、基本的には上記図３及び図４
で記載したものと同様であるので、同一部分には同一符
号を付してその説明は省略する。

【００２８】しかして、ケーシング１の内部にベアリン
グ４を介して回転自在に支持されている回転体３には、
その回転軸芯上に沿って、回転体３の両端面を貫通する
軸孔２５を形成している。したがって、回転体３の内部
に組込まれている図示しない回転力伝達機構、給電機
構、ガス供給路等は、その軸孔２５を避けて設けられ
る。

【００２９】上記軸孔２５内には操作軸２６を貫通させ
ており、この操作軸２６の図中では左端側に当たる先端
は回転筒５内まで延在され、その先端面が芯出し金具８
を構成している引込み軸１１の尾端に近接している。ま
た、該操作軸２６の尾端は、エアシリンダ２７の動作軸
２８に連結されているが、この動作軸２８を備えたエア
シリンダ２７の軸芯が上記操作軸２６と同一軸芯となる
ように位置されている。

【００３０】なお、３１はエアシリンダ２７に設けられ
ている圧力エア供給のためのホース接続口、３３はエア
通路を開閉するための電磁弁を操作するための操作スイ
ッチであって、この操作スイッチ３３を押動することに
よってホース接続口３１から供給された圧力エアがエア
シリンダ２７内に供給され、その結果として操作軸２６
がその先端方向へ突出されるものである。

【００３１】上記のような構成にあって、管板２３と管
２４の端部周縁を円周溶接するに際しては、まず芯出し
金具８を管２４の内部に挿入してこの管端自動シール溶
接機の回転軸芯を管２４の軸芯と一致させる。

【００３２】この際、管２４内に挿入する前の芯出し金
具８にあっては上記したようにコイルばね１５の弾圧力
によってスリーブ１８はその外径が広げられているた
め、そのままでは芯出し金具８を管２４内に挿入するこ
とができない。

【００３３】そこで、エアシリンダ２７の操作スイッチ
３３をワンタッチ操作すると、該エアシリンダ２７内に
圧力エアが供給され、そのために操作軸２６がその先端
方向に押し出されて、芯出し金具８の引込み軸１１がコ
イルばね１５の弾圧力に抗して先端方向へ押動するよう
になる。

【００３４】この引込み軸１１の先端方向への動作が生
じると、上記図３及び図４の構成の場合と同様にして可
動側コーン１３と取付けねじ１４との間隔が広げられ、
スリーブ１８は自身の弾性復元力によってその外径が狭
められるため、芯出し金具８を管２４内に挿入すること
ができるようになる。

【００３５】しかして、芯出し金具８が管２４内の所定
位置まで挿入された時点で操作スイッチ３３の操作を解
除し、エアシリンダ２７への圧力エアの供給を停止する
と、引込み軸１１はコイルばね１５の弾圧力で尾端方向
に引き寄せられ、その結果としてスリーブ１８の外径が
再度広げられて、スリーブ１８の外周面が管２４の内面
に弾性力をもって接圧位置される。

【００３６】これによって、芯出し金具８の中心軸芯、
すなわちこの管端自動シール溶接機の回転軸線と管２４
の軸芯とが一致した状態となり、管端自動シール溶接機
の芯出し位置決めが終了したこととなる。

【００３７】かくして、その後はこの芯出し金具８によ
る位置決めした状態を維持しつつ、溶接トーチ６からア
ークを発生させながらモータ２を駆動して回転体３を一
定の速度で回転させれば、その回転体３の回転力にした
がって溶接トーチ６が管２４の端縁の周囲に沿って適宜
速度で回動し、溶接トーチ６による発生アークで管２４
と管板２３の接合部周囲を円周溶接することができるも
のである。

【００３８】管２４と管板２３との溶接が完了した後、
再度操作スイッチ３３を押動し、エアシリンダ２７を再
び動作させて芯出し金具８の引込み軸１１をその先端方
向に移動させると、芯出し金具８におけるスリーブ１８
の外径が狭められるため、その状態でスリーブ１８を管
２４内から引き抜くことができる。

【００３９】この引き抜かれた芯出し金具８を次に溶接
すべき管２４の内部に挿入すべく上記と同様の動作を実
行し、以後上述した一連の動作を繰返し実行すること
で、多数の溶接を効率よく処理することができる。

【００４０】このように、芯出し金具８の管２４への挿
脱を、操作スイッチ３３を押動するワンタッチ操作に基
づいたエアシリンダ２７による動作で容易に実現するこ
とができる。そのため、管端自動シール溶接機能回転軸
芯と溶接対象となる管２４の軸芯とを一致させるための
芯出し作業をきわめて容易、且つ確実に実行することが
でき、特に多量の溶接処理を連続して行なわなくてはな
らない場合などでは、高い溶接品質を保持しながら、そ
の作業性を著しく向上させることができる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、従来の方
式はハンドル操作を手動作業で行なっていたため、回動
操作の移動距離分だけハンドルが外部に突出していた
が、シリンダを回転体内部に収めたことにより、管端自
動シール溶接機が小型となり、狭い作業スペースや管板
周縁部での管端シール溶接も容易且つ確実に実施するこ
とができる。

【００４２】請求項２記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、芯出し金具を溶接対象と
なる管内に挿着すること及び該管外へ引出すことの各操
作を、シリンダを動作させるワンタッチ操作、すなわち
上記操作軸を移動させる簡単な押釦の操作のみで行なわ
せることができるため、芯出し作業をきわめて容易且つ
確実に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る全体構成を示す
図。

【図２】同実施の形態に係る芯出し金具の操作機構を示
す図。

【図３】従来の管端自動シール溶接機の全体構成を示す
図。

【図４】図３の芯出し金具の操作機構を示す図。

【符号の説明】

１…ケーシング ２…モータ ３…回転体 ４…ベアリング ５…回転筒 ６…溶接トーチ ７…ブラケット ８…芯出し金具 ９…ベアリング １０…支持筒 １１…引込み軸 １２…テーパ面 １３…可動側コーン １４…取付けねじ １５…コイルばね １６…固定側コーン １７…テーパ面 １８…スリーブ １９…スリット ２０…回動操作軸 ２１…ハンドル ２２…回動ねじ部 ２３…管板 ２４…管 ２５…軸孔 ２６…操作軸 ２７…エアシリンダ ２８…動作軸 ２９…軸長調節部材 ３０…ロックナット ３１…ホース接続口 ３２…取付けねじ ３３…操作スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:14 (72)発明者 菅 浩隆 埼玉県川口市領家５丁目８番６号 株式会 社第一メカテック内 Ｆターム(参考） 3L065 CA15 4E081 AA14 AA15 BA26 EA06 EA32 EA43 EA47 FA13 YH03 YY01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータにより回転する回転体、この回転
   体の回転軸芯上と同一軸芯上に位置し、且つ上記回転体
   と一体である回転筒、この回転筒により結合支持される
   と共に、その軸心が上記回転筒の軸芯と一致するように
   位置決めされている芯出し金具、及び上記回転筒の外側
   にブラケットを介して保持される溶接トーチ本体を有す
   る管端自動シール溶接機において、 上記回転体内に、シリンダを内蔵したことを特徴とする
   管端自動シール溶接機。
2. 【請求項２】 上記芯出し金具を押釦操作で制御するこ
   とを特徴とする請求項１記載の管端自動シール溶接機。