JP2012029400A

JP2012029400A - 管状構造体および同管状構造体の製造方法

Info

Publication number: JP2012029400A
Application number: JP2010163968A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Uchida; 光隆内田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】耐圧強度が高く、より低コストで済む管状構造体を提供する。
【解決手段】管状に湾曲させた板状部材１の端面２ｐ、２ｑどうしを全面に亘って突合せ溶接した管状本体２を備え、突合せ溶接に係る溶接ビード４が、管状本体２の内面２ａの側において内面２ａと段差なく連続形成されると共に、管状本体２の内面２ａに対して径方向外方に窪んだ状態に形成してある管状構造体５とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、管状に湾曲した板状部材からなる管状本体と、前記管状本体の互いに対向する１対の端面どうしを溶接した溶接部とを備えた管状構造体、および、同管状構造体の製造方法に関する。

この種の管状構造体に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された管状構造体は、例えば、高圧力の冷媒などを収納する圧縮機の本体として用いる管状シェルに係るものである。ここでは、矩形の板状素材をロール状に成形し、互いに対向する平行な２辺どうしをプラズマ溶接などによって継ぎ目溶接で接合し、得られた溶接部に対してさらに肉盛溶接を行い、その後、内周面に出ている裏ビードをフライス刃によって除去している。尚、板状素材をロール状に成形した際に、径方向外向きに開いたＹ字状の開先が形成されるように、板状素材の平行な２辺には、予め開先用のテーパ面が加工されている。継ぎ目溶接では、Ｙ字状の開先が上向きになるようにロール体を配置し、特許文献１の図３（ｂ）に示されるように、ロール体の内面側に裏ビードが出るように、ロール体の上方から下向きに、すなわちロール体の外周側から溶接が行われる。

特開２００９−１１５０１５号公報（００１５−００１９段落、図２−５）

しかし、特許文献１に記された管状構造体では、継ぎ目溶接の際に生じた裏ビードをフライス刃によって除去する工程では、裏ビードの硬度が非常に高いためにフライス刃の寿命が短くなり易く、製造コストを低く抑え難いという課題が残されていた。

そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による管状構造体が与える課題に鑑み、耐圧強度が高く、より低コストで済む管状構造体、及び、同管状構造体の製造方法を提供することにある。

本発明による管状構造体の特徴構成は、
管状に湾曲させた板状部材の端面どうしを全面に亘って突合せ溶接した管状本体を備え、
前記突合せ溶接に係る溶接ビードが、前記管状本体の内面の側において当該内面と段差なく連続形成されると共に、前記管状本体の内面に対して径方向外方に窪んだ状態に形成してある点にある。

上記の特徴構成による管状構造体では、端面どうしを全面に亘って突合せ溶接しているので十分な耐圧強度が確保される。しかも、溶接ビードが管状本体の内面に対して径方向外方に窪んでいるため、裏ビードを削除する工程が不要となり、低コストで耐圧強度の高い管状構造体が得られる。

本発明による管状構造体の製造方法の特徴構成は、
板状部材をロール状に湾曲させて管状本体を形成する工程と、
前記管状本体の互いに対向する１対の端面どうしを全面に亘って内面の側から突合せ溶接する工程と、
溶接によって前記端面が閉じられた前記管状本体の内面に周方向の内面シゴキを施す工程と、を有し、
少なくとも前記内面シゴキを施す工程によって、前記突合せ溶接の溶接部が備える径方向内側のビード面は、一方の端面の径方向内側縁部から他方の端面の径方向内側縁部に向かって、前記管状本体の内周面よりも径方向外側にて延出される点にある。

上記の特徴構成による管状構造体の製造方法では、端面どうしを全面に亘って突合せ溶接しているので十分な耐圧強度が確保される。しかも、内面シゴキを施す工程を終えた時点で、溶接部が備える径方向内側のビード面は、一方の端面の径方向内側縁部から他方の端面の径方向内側縁部に向かって、前記管状本体の内周面よりも径方向外側にて延出されるため、裏ビードを削除する工程が不要となり、低コストで耐圧強度の高い管状構造体が得られる。

本発明に係る管状構造体を用いた回転電機の一部を示す概略斜視図である。管状構造体を製造するための工程を示す概略斜視図である。管状構造体の溶接部を示す断面図である。溶接部の加工例を示す断面図である。別実施形態による溶接部の加工例を示す断面図である。

以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る管状構造体の一例であり、回転電機のステータ１０を構成する部品としての外周リング５である。図１（ｂ）に例示するように、この外周リング５を構成する管状本体２の内周面２ａに対して、周方向に等分割された複数のコア３を焼き嵌めすることで、複数のコア３どうしが円筒状に一体化される。一体化された複数のコア３と外周リング５とでステータ１０が構成される。必要に応じて、外周リング５の一端には、取り付け用の複数の孔開きフランジ（不図示）が適宜溶接される。

図２に例示するように、外周リング５は概して以下の工程に沿って製作される。
（ａ）板状鋼材から所定寸法の矩形のブランク１を作製する。
（ｂ）ブランク１をロールベンディング装置やプレスなどによってロール状に成形して管状本体２とする。
（ｃ）管状本体２の互いに対向する１対の端面２ｐ，２ｑを切削加工して、溶接用の開先２ｓ，２ｔを形成する。
（ｄ）開先２ｓ，２ｔどうしをプラズマアーク溶接する。
（ｅ）溶接で得られた溶接部４によって円周状に連続した管状本体２の内周面を治具（不図示）による周方向の内面シゴキ処理またはエキスパンダなどによって、接合部内面の平滑化、真円化、内径調整等の仕上げ処理を行う。

尚、図２（ｃ）に示すように、開先形成工程では径方向外側から内側に向かって次第に離間する形状の開先２ｓ，２ｔを形成する。
また、図２（ｄ）に示すように、溶接工程では管状本体２を開先２ｓ，２ｔが下方となる姿勢で、言い換えれば開先２ｓ，２ｔが上方に向かって開くように配置し、開先２ｓ，２ｔを内周面側から、言い換えれば上方から下向きに溶接する。
ブランク１の２辺に開先を形成した後にロール状に成形する方法を採ってもよい。

少なくとも、上記（ｅ）の内面シゴキ処理が完了した時点では、図３に示すように、溶接部４（溶接ビード）が一方の開先面２ｓの全面と他方の開先面２ｔの全面とを周方向に沿って連続的に接続していること、及び、溶接部４が備える径方向内側の第１ビード面４ａは、内周面２ａと段差なく連続形成されると共に、一方の開先面２ｓ（端面の一例）の径方向内側縁部２ｓＥから他方の開先面２ｔ（端面の一例）の径方向内側縁部２ｔＥに向かって、管状本体２の内周面２ａよりも径方向外側にて延出されていることが必要である。径方向内側の第１ビード面４ａは、管状本体２の内周面２ａよりも小さな曲率半径を備えた滑らかな円弧状面または湾曲面を呈すると更に好ましい。

仮に、（ｄ）のプラズマアーク溶接が完了した時点では、図４（ａ）に例示するように、開先面２ｓ，２ｔの径方向外側の端部などに、溶接材料で接合されていない未接合部位２ｓＶ，２ｔＶが残されていても、内面シゴキ処理によって開先面２ｓ，２ｔの径方向内側縁部２ｓＥ，２ｔＥが塑性変形されることにより、図４（ｂ）のように、未接合部位２ｓＶ，２ｔＶが無くなればよい。
勿論、溶接工程が完了した時点で、図４（ａ）に例示するような未接合部位２ｓＶ，２ｔＶがなくてもよい。

他方、径方向外側の第２ビード面４ｂについては、図３に示すように、一方の開先面２ｓの径方向外側縁部２ｓＦから他方の開先面２ｔの径方向外側縁部２ｔＦに向かって、滑らかに延出されていると好ましい。第２ビード面４ｂは、図３に示すように、管状本体２の外周面２ｂよりも径方向外側にて延出されていても、逆に、管状本体２の外周面２ｂよりも径方向内側にて延出されていてもよい。
仮に、径方向外側の第２ビード面４ｂが管状本体２の外周面２ｂよりも径方向外側にて延出されていても、回転電機の樹脂製などのハウジング（不図示）に設けた溝状の凹部内に収納させることが可能である。

〔別実施形態〕
〈１〉図５（ａ）は溶接工程によって、径方向内側の第１ビード面４ａが開先面２ｓ，２ｔの径方向内側縁部２ｓＥ，２ｔＥを越えて周方向外側にまで延びた溶接部４が得られた場合を示す。このような場合でも、後続する内面シゴキ処理によって、開先面２ｓ，２ｔの径方向内側縁部２ｓＥ，２ｔＥが、過剰に延びた溶接材料部位と共に、径方向外向きに塑性変形されていればよい。すなわち、図５（ｂ）に例示するように、第１ビード面４ａの周方向両端が管状本体２の内周面２ａに連続的に遷移した状態となり、ビードの周方向中央部が管状本体２の内周面２ａよりも径方向外側に窪んでいる場合は、本発明に即した外周リング５の範囲とする。

〈２〉溶接は、プラズマアーク溶接に限らず、他のプラズマ溶接、ＴＩＧ溶接、ビーム溶接、レーザー溶接、高周波溶接などを含む種々の溶接法から選択することができる。また、管状に湾曲させた板状部材の端面に必ずしも開先を形成する必要はない。

管状に湾曲させた板状部材の端面どうしを突合せ溶接した管状本体を備えた管状構造体および同管状構造体の製造方法に関する技術として利用できる。

１ブランク（板状部材）
２管状本体
２ｐ，２ｑ端面
２ａ内周面（内面）
２ｂ外周面
２ｓ，２ｔ開先
２ｓＥ径方向内側縁部
２ｔＥ径方向内側縁部
４溶接部（溶接ビード）
４ａ第１ビード面（径方向内側のビード面）
５外周リング（管状構造体）

Claims

管状に湾曲させた板状部材の端面どうしを全面に亘って突合せ溶接した管状本体を備え、
前記突合せ溶接に係る溶接ビードが、前記管状本体の内面の側において当該内面と段差なく連続形成されると共に、前記管状本体の内面に対して径方向外方に窪んだ状態に形成してある管状構造体。
板状部材をロール状に湾曲させて管状本体を形成する工程と、
前記管状本体の互いに対向する１対の端面どうしを内面の側から突合せ溶接する工程と、
溶接によって前記端面が閉じられた前記管状本体の内面に周方向の内面シゴキを施す工程と、を有し、
少なくとも前記内面シゴキを施す工程によって、前記突合せ溶接の溶接部が備える径方向内側のビード面は、一方の端面の径方向内側縁部から他方の端面の径方向内側縁部に向かって、前記管状本体の内面よりも径方向外側にて延出される管状構造体の製造方法。