JP2721237B2 - 熱交換器水室鏡の位置決め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、給水加熱器等の熱交換器に使用される半球
中空状の水室鏡にマンホール座等の座を取付ける場合の
熱交換器水室鏡の位置決め装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に給水加熱器の熱交換器は、第５図に示すように
蒸気の通る本体胴50の開口を管板51で閉塞し、この管板
51に給水入口３、給水出口４およびマンホール２を有す
る水室鏡１を取りつけて構成している。給水入口３から
水室鏡１内に入った給水は、本体胴50内のＵ字管52を通
って蒸気と熱交換したのち再び水室鏡１内にもどって給
水出口４から出る。

従来、給水加熱器の水室鏡１に取付くマンホール座２
および給水出入口座3,4の位置決め作業は、座が取付く
部位のガス切断作業前とガス切断後の開先加工前、更に
座を合わせた後の外側（表側）溶接前、その後内側（裏
側）溶接前の各作業種の変更時ごとに行っている。

特に溶接作業については、外側ばかりでなく内側につ
いても行うため、内側のマンホール座，給水入口座，給
水出口座の合計６ケ所の位置決め作業を行っている。こ
れら一連の作業の位置決め回数を１ケの水室鏡で数える
と、ガス切断で３回、開先加工で３回、外側溶接３回、
内側溶接３回の合計12回位置決めを行っている。

これらの位置決め作業は、第７図から第10図までの治
具を使用して行っているが、これらはすべて第９図のよ
うに水室鏡１にワイヤー31を巻き、天井クレーンで吊り
上げながら行っている。このように、常に天井クレーン
を使用して行う位置決め作業では膨大な作業時間と多大
な労力を必要とするため、能率的な方法とはいえず改善
が望まれていた。

（発明が解決しようとする課題） 水室鏡１にマンホール座２及び給水出入口座3,4を取
付ける手順として、取付部のケガキ，穴明け，開先加
工，外側溶接および内側溶接があるが、すべて製作（加
工）場所が違っている。これに加えてこれら各作業は、
加工機器の特性及び作業性を向上させるため、水室鏡座
加工部を常に真上の位置にくるようにしなければなら
ず、天井クレーンを用いて運搬，移動，反転とそれに大
まかな位置決めまでを行っている。

マンホール座の穴明け，開先加工，外側溶接は、第７
図のように水室鏡１を通常のターンテーブル29に乗せ、
油圧ジャッキー23にて前後左右の位置決めを比較的簡単
に行うことができる。ところが、給水入口座3,給水出口
座４の穴明け、開先加工および内外溶接作業は、水室鏡
１を傾斜させなければ、真上の位置で作業ができないた
め、第８図のように傾斜台24を用いて60゜に傾斜させて
いる。

そこで、問題となっているのが第８図のような傾斜し
た水室鏡１の位置決め作業である。位置決め作業は、第
８図と第９図に示すように水室鏡１を天井クレーンのワ
イヤ31で吊り上げた後、60゜傾斜した傾斜台24にセット
するが、水室鏡１と傾斜台24にケガかれたケガキ線28に
合せ、しかも傾斜角度60゜が合うように傾斜台24と水室
鏡１との間にライナー25を入れて移動用ジャッキ26およ
びジャッキ受台29aで調整して水室鏡サポート30で固定
している。

この位置決めは、ターンテーブル29の中心と水室鏡１
の座の中心を合わせるためのもので、座の取付部は水平
かつ垂直であることが重要である。位置決め精度は、タ
ーンテーブル29上で水室鏡１を回転させた時に座の中心
の偏芯量が±0.5mm以内に入らなければならず、開先加
工後の溶接時の位置決めが大変である。位置決め作業
は、天井クレーンにて大まかな位置決めを行った後、油
圧ジャッキー27等を用いて位置の微調整を行っている。

水室鏡１は、外径1400φ〜2500φ、製品重量３〜12TO
Nまでいろいろなサイズがあるが、いずれにしても重量
物である。この重量物の位置決め作業は、天井クレーン
を使用した手作業であり、各座１ケ所当たりの作業時間
は、３〜４人で２〜３時間かかっている。ガス切断から
溶接作業まで１ケ所の作業が完了するたびにその都度運
搬，位置決めを行っているので、能率面でも良好な方法
とはいえない。

ケガキ，ガス切断，開先加工，外側溶接は、水室鏡１
の外側で全て作業ができる。ところが、溶接については
法律で両側溶接の施行が義務づけられているため、水室
鏡１を内側に反転させ、３ケの各座を内側より溶接しな
ければならない。内側に位置決めは、マンホール座２の
場合は水室鏡１を水平に置く（マンホール座の表が真下
にくるように置く）ことで位置決めとしては完了する。

一方、給水出入口座3,4の角度のついた座の内側の位
置決めは、第10図に示すようにマンホール座２をマンホ
ール受け台32に当てライナ33で調整して給水出入口座3,
4が真下の位置にくるようにセットする。

内側の溶接は、可搬式の溶接装置（溶接機本体が回転
する）を使用するため、水室鏡を回転させる必要はな
い。この溶接装置は、座の内周を基準にセット固定され
るため、水室鏡自体をターンテーブルに位置決めしない
ため位置決め作業という点ではかなり楽なものである。

しかし、水室鏡を移動運搬するためには表側と同じよ
うに天井クレーンを用いて全て人間が手作業でワイヤが
け，位置決めを行っている。

以上のように、現状の位置決め作業は、重労働でしか
も多人数による長時間の作業となっている。更に、移
動，運搬は全て天井クレーンを使用しなければできない
作業内容から、この位置決め作業の機械化への改善を早
急に行う必要があった。

本発明の目的は、水室鏡とマンホール座及び給水出入
口座の位置決め作業を能率よく、安全に行えるように開
発した熱交換器水室鏡の位置決め装置を提供することに
ある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の熱交換器水室鏡
の位置決め装置は、水室鏡のマンホール座および給水出
入口座を穴明け，開先加工および溶接する場合に使用す
る位置決め装置において、相互に平面上で移動可能に二
重構造とした上側装置ベースおよび下側装置ベースと、
この上側装置ベース上に傾動可能に設けられ前記水室鏡
のマンホール座を保持するクランプを有する下側テーブ
ルと、この下側テーブル上にこの下側テーブルと一緒に
傾動可能に載置され前記水室鏡を外側から保持するクラ
ンプを有する上側テーブルと、前記上側装置ベース上に
伸縮倒立可能に設けられ前記上側および下側テーブルの
外側に沿うて直立する油圧シリンダと、この油圧シリン
ダの上端に設け前記上側テーブルを前記下側テーブルに
対して反転させる回転機構とを具備し、前記水室鏡の外
側加工時にはその水室鏡を前記上側テーブルに搭載して
クランプし、必要に応じて上側および下側テーブルを水
平位置および傾動可能に設定可能とし、前記水室鏡の内
側加工時には前記油圧シリンダの回転機構を上側テーブ
ルに噛合して前記油圧シリンダを伸張したのち上側テー
ブルを前記下側テーブルに対して反転させ、しかるのち
水室鏡のマンホール座を下側テーブルにクランプし必要
に応じて下側テーブルを水平位置および傾動位置に設定
するとともにその油圧シリンダを上側テーブルとともに
横倒するよう構成したことを特徴とするものである。

（作 用） 本発明においては、水室鏡の外側を加工する時は、水
室鏡を上側テーブルにクランプし、必要に応じてこれを
傾斜位置にし、ガス切断，開先加工および溶接を実施す
る。内側加工時には油圧シリンダーで規定の高さまで扛
上して反転させ、水室鏡のマンホール座を下側テーブル
にクランプして保持する。この状態で下側テーブルを傾
動したのち、ガス切断，開先加工および溶接を実施す
る。この時には上側テーブルは不用であるので油圧シリ
ンダーとともに横倒おしにしておく。

（実施例） 以下本発明を第１図ないし第６図に示す実施例を参照
して説明する。第１図は本発明の熱交換器水室鏡の位置
決め装置の全体の構成を示している。同図において、位
置決め装置は構成要素を大別すると、水室鏡１を固定す
る二層の上側テーブル５および下側テーブル６を支脚60
を介して装置回転用ターンテーブル19の二層の上側装置
ベース16および下側装置ベース17に載置し、この両側に
上側テーブル上下用油圧シリンダ７を設けて構成されて
いる。

水室鏡１の位置決めは、クランプ用油圧ジャッキ10で
クランプ９を押して固定する。この固定はテーブル５の
中心に水室鏡１がくるように位置決めする。位置決め完
了後にターンテーブル19を回転させて座中心部がターン
テーブル19の中心部と合っているかを確認し、合ってい
なければ再度クランプを解除し、ジャッキ10で押しなが
ら芯を合わせる。

また上側テーブル上下用油圧シリンダ７の上端に上側
テーブル５の回転用モータ8aおよびモータスライド装置
8bを有し、その回転用モータ8aで上側テーブル回転用平
歯車14を回転させ、この平歯車14と噛合する上側テーブ
ル回転用平歯車13を上側テーブル５の中心軸の外周面に
設けている。さらに油圧シリンダ７の下端に油圧シリン
ダ傾斜モータ15を有する。さらに支脚60の中央にテーブ
ル回転用モータ11、その側方にテーブル傾斜用モータ18
を設け、装置ベース16,17の間に装置移動用モータ12aお
よび装置移動用ボールギヤ12bを設けている。

両側の支脚60,60の間に軸61で枢着されて軸受板62を
設け、この軸受板62の上部に下側テーブル６が回動でき
るように支持されている。そしてこの軸受板62には、第
２図のように支持腕70を介してテーブル回転用モータ11
が取りつけられ、その歯車63が下側テーブル６の下面に
設けた歯車64とに噛合するよう構成されている。

さらに下側テーブル６の下面に略々半円形状の傾動歯
車65,65が両支脚60,60の外側に対向して取りつけられ、
この両傾動歯車65,65に噛合する歯車66,66がテーブル傾
動用モータ18の軸67で回転される。装置ベース16,17の
間に装置移動用モータ12aおよび装置移動用ボールギャ1
2bを設けている。モータ12aの歯車68は第２図のように
歯車69を介してボールギャ12bとに噛合している。

第１図において、本発明の位置決め装置の上側テーブ
ル５に水室鏡１を搭載し、クランプ用油圧ジャッキ10で
クランプ９を押して固定する。この固定はテーブル５の
中心に水室鏡１がくるように位置決めする。位置決め完
了後にターンテーブル19を回転させ、座中心部がターン
テーブル19の中心部と合っているかを確認し、一致して
いなければ再度クランプを解除し、ジャッキ10で押しな
がら芯を合わせる。

このようにして水室鏡１の位置決め完了したのち、マ
ンホール座２の穴明け（ガス切断）を第６図のＡ位置で
ガス切断装置34を操作して実施する。第６図はガス切
断，開先加工および溶接を一個所で効率的に行なうとす
るための、各種装置と本発明の位置決め装置との相対関
係を示している。すなわち、装置回転用ターンテーブル
19に装置ベース16を設け、この装置ベース16に水室鏡１
が搭載した状態を示しており、そのＡ位置にガス切断装
置34、Ｂ位置に開先加工装置35およびＣ位置に溶接装置
36を配置している。

したがって、Ａ位置においてガス切断装置34により水
室鏡１の穴明け加工を行なったのち、ターンテーブル19
を90゜回転させ、Ｂ位置の開先加工装置35で開先加工を
行なう。

水室鏡１のマンホール座２の開先加工が完了すると、
第２図に示すように給水出入口座3,4の位置決め作業に
進む。第２図において、水室鏡１の給水出入口座3,4
は、マンホール座２より任意の角度（例えば30゜〜60
゜）に取りつけるため、給水出入口座3,4を真上の位置
にするには、テーブル５を任意の角度に傾斜させなけれ
ばならない。

テーブル５を任意の角度に傾斜させるには、テーブル
傾斜用モータ18を回転させ、減速機，ギア66と傾動歯車
65との噛合関係を通して傾動する。傾斜角度は装置本体
にあるリミットスイッチにより決められ、常に同じ位置
で位置決めされるようにしてある。給水出入口座3,4の
中心はマンホール座２の中心の位置と違うため、座の中
心を移動させる必要がある。

そこで装置ベース移動用モータ12aを回転させ、ボー
ルギア12bを通して第２図のようにスライドさせる。こ
の移動距離はテーブルの傾動軸から水室鏡１のＲ半径セ
ンターまでの距離分であり、例えば傾動軸からＲ半径セ
ンターまでの距離が500mmあると約430mm移動させなけれ
ばならない。

給水出入口座3,4は入口座３、出口座４のどちらから
行なってもよいが、片方の穴明け，開先加工が終った
ら、テーブル回転用モータ11を使用し、歯車63および64
の噛合関係でテーブル5,6を180゜回転させる。そして同
じように穴明け，開先加工を終らせる。その後、テーブ
ル５を水平に戻し、座の取付け段取りを行ない、マンホ
ール座２の外側溶接、給水出入口座3,4の外側溶接を穴
明け、開先加工時の位置決め要領と同じ手順で進める。

次に外側の溶接完了後、テーブル5,6を再び水平に戻
し、第３図の水室鏡１の反転作業を進める。まず、第３
図において上側テーブル５の中心軸の左右２ケ所にある
反転用平歯車13に反転用モータ8aの先端に付く平歯車14
をかみ合わせる。かみ合わせは、モータ8aの下側にある
モータスライド8b機構によって平歯車14を出し入れして
行われる。

平歯車の13と14がかみ合った後、上側テーブル上下用
油圧シリンダ７で上側テーブル５を第３図のように2000
mm程持ち上げる。その後、モータ8aを回転させてテーブ
ル５を第３図のように180゜回転させる。水室鏡１の反
転後は、そのマンホール座２が第４図のように下向きに
なるので、油圧ジャッキー21を下げマンホール座２が第
４図のように下側テーブル６のクランプ20内に入った状
態でクランプ用油圧ジャッキー21でクランプ20を押して
固定する。

固定後、上側テーブル５のクランプ９を解除し、上側
テーブル上下用油圧シリンダ７を更に上げ、油圧シリン
ダー傾斜モータ15を回転させ、上側テーブル５を静かに
倒してゆく。水室鏡１を反転させた状態では上側テーブ
ル５は不要なので、邪魔にならないよう第４図の状態に
するものである。

その後、マンホール座２の内側の溶接を行い、完了
後、テーブル傾動用モータ18を回転させ、その歯車66と
傾動歯車65との噛合関係で表側と同じように第４図のよ
うに任意の角度に傾け、給水出入口座3,4の内側の溶接
を順次行う。給水出入口座3,4の場合は、水室鏡１がた
わまないよう伸縮用のサポート22を上昇させ座をサポー
トさせる構造にしている。各座のすべての溶接が完了す
れば、テーブル６を水平に戻し、上側テーブル５を油圧
シリンダー傾斜用モータ15で起こし、クランプ９で水室
鏡１を固定する。その後下側テーブル６のクランプ20を
解除し、また反転作業を行う。

水室鏡１の内側から外側への反転作業は、外側から内
側への反転作業と逆の要領で進めてゆく。水室鏡が最初
の状態に戻った時、全ての作業が完了し水室鏡を位置決
め装置から取外し、次の工程へと進む。

以上のように第１図から第４図に到る作業過程におけ
る効果を列記すると次のとおりである。

（１） 水室鏡に各座を取付けるための穴明け，開先加
工，溶接の位置決め作業が第６図のように最初の１回で
済むため、運搬，移動の大幅な削減（クレーンレス化）
が可能となり、能率が向上する。

（２） 位置決め作業が１回で済むため、位置決め作業
時間及び段取り作業時間が大幅に短縮できる。

（３） 座の穴明け，開先加工，溶接が同じ所でできる
ので、作業場所のミニマム化，加工間隔（待ち時間）の
ロス時間がなくなり、作業能率が向上する。

（４） 手作業の位置決め作業を全て機械で行うので、
安全面でも心配がなくなる。

本発明の位置決め装置は、水室鏡の前後，左右及び角
度の位置決めと水室鏡の外，内の回転を行うための装置
である。作業の進行は、穴明，開先加工，溶接とも各作
業者が手順通りに装置を操作するもので、CNC装置等を
用いた自動運転装置ではない。

本発明の位置決め装置を他の実施例として掲げるなら
ば各作業をプログラム制御化し、連続自動位置決め及び
自動加工装置に発展させる例がある。本発明では水室鏡
のワークを位置決め装置に載せるだけで、各座の穴明け
から溶接完了まで自動運転にて連続に行え、作業能率が
大幅に向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、熱交換器におけ
る水室鏡と各座の取付け作業で、穴明け，開先加工，溶
接の位置決め作業を短時間で、効率よく進めることがで
き、作業能率の大幅な向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の熱交換器水室鏡の位置決め装
置の一実施例を示す正面図及び側面図、第５図は水室鏡
の取付位置を示した断面図、第６図は本発明の位置決め
装置を利用した効率的な装置配置を示した平面図、第７
図〜第10図は従来の位置決め装置を説明した側面図であ
る。 １……水室鏡、２……マンホール座 3,4……給水出入口座、５……上側テーブル ６……下側テーブル ７……上側テーブル上下用油圧シリンダ 8a……上側テーブル反転用モータ 8b……モータスライド装置、９……クランプ 10……クランプ用油圧ジャッキ 11……テーブル回転用モータ 12a……装置移動用モータ 12b……装置移動用ボールギア 13……上側テーブル反転用平歯車 14……テーブル反転用平歯車 15……油圧シリンダー傾斜用モータ 16……装置ベース（上）、17……装置ベース（下） 18……テーブル傾斜用モータ 19……装置回転用ターンテーブル 20……水室鏡クランプ 21……水室鏡クランプ用油圧ジャッキ 22……水室鏡サポート、34……ガス切断装置 35……開先加工装置、36……溶接装置 60……支脚、61……軸 62……軸受板、63,64……歯車 65……傾動歯車

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水室鏡のマンホール座および給水出入口座
   を穴明け，開先加工および溶接する場合に使用する位置
   決め装置において、相互に平面上で移動可能に二重構造
   とした上側装置ベースおよび下側装置ベースと、この上
   側装置ベース上に傾動可能に設けられ前記水室鏡のマン
   ホール座を保持するクランプを有する下側テーブルと、
   この下側テーブル上にこの下側テーブルと一緒に傾動可
   能に載置され前記水室鏡を外側から保持するクランプを
   有する上側テーブルと、前記上側装置ベース上に伸縮倒
   立可能に設けられ前記上側および下側テーブルの外側に
   沿うて直立する油圧シリンダと、この油圧シリンダの上
   端に設け前記上側テーブルを前記下側テーブルに対して
   反転させる回転機構とを具備し、前記水室鏡の外側加工
   時にはその水室鏡を前記上側テーブルに搭載してクラン
   プし、必要に応じて上側および下側テーブルを水平位置
   および傾動位置に設定可能とし、前記水室鏡の内側加工
   時には前記油圧シリンダの回転機構を上側テーブルに噛
   合して前記油圧シリンダを伸張したのち上側テーブルを
   前記下側テーブルに対して反転させ、しかるのち水室鏡
   のマンホール座を下側テーブルにクランプし必要に応じ
   て下側テーブルを水平位置および傾動位置に設定すると
   ともにその油圧シリンダを上側テーブルとともに横倒す
   るよう構成したことを特徴とする熱交換器水室鏡の位置
   決め装置。