JP4786211B2 - テストピース作製機 - Google Patents

Description

この発明は、ステンレス鋼製パイプなどを溶接する作業に先立って、その溶接状態を確認し、適切な溶接条件を設定するなどに用いられるテストピースを作製するためにのテストピース作製機に関する。

半導体製造工場では、そのクリーンルーム内に半導体製造用特殊材料ガス、例えばシラン、ゲルマン、ジボランなどを流す配管が多数設けられている。この配管には、径６〜１２ｍｍ程度のステンレス鋼製パイプが用いられ、これらパイプを溶接して配管とされている。

この溶接に際しては、溶接後の配管の内面を視認することができないため、事前に適切と思われる溶接条件で、パイプを溶接し、この溶接したパイプを半割状態に切開して、内面の溶接部位を視認できる状態としたテストピースを作製する。

このテストピースの溶接状態が正常であれば、その溶接条件で本溶接を実施し、テストピースは後日のために保存しておく。
図８は、このようなテストピース５１を示すもので、ステンレス鋼製パイプ５２、５２を溶接し、それを縦方向に切り目を入れて、切開したもので、内面の溶接部５３が視認できる状態となっている。

このテストピースの作製にあっては、溶接作業はクリーンルーム内で行い、切開作業は金ノコやハンドソーを用いるため、切り粉の発生があり、クリーンルーム外で行うことになり、１カ所で作業を完結することができず、面倒であった。

また、溶接条件の設定は、１日に複数回行う必要があり、その都度テストピースを作製する必要がある。これは、溶接用電源電圧が日中に変動するなどの変動要因があるためである。
このような事情から、テストピースの作製に多大の時間と手間を要する問題があった。
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００３−１５９６１２号公報

よって、本発明における課題は、半導体製造用特殊材料ガスの配管の溶接に際して作製されるテストピースを効率よく、短時間で作製できるようにすることにある。

請求項１にかかる発明は、回転駆動源によって回転駆動され、切断面が鉛直とされる回転刃を有する切断部と、
溶接されたパイプを水平方向に寝かせ、回転刃に接近した位置Ｘで固定する機能、溶接されたパイプを水平方向に寝かせ、位置Ｘよりも回転刃からやや離れた位置Ｙで固定する機能および溶接されたパイプを延長方向に立て、位置Ｘで固定する機能を有するとともに、前記回転刃に対して進退可能に移動して固定したパイプを切断するパイプ把持部を備えていることを特徴とするテストピース作製機である。

請求項２にかかる発明は、前記切断部とパイプ把持部が１個の透明なケース内に収められていることを特徴とする請求項１に記載のテストピース作製機である。

請求項３にかかる発明は、ケース内を減圧とする排気手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のテストピース作製機である。

請求項４にかかる発明は、回転刃の近傍に開口する排気パイプを設けたことを特徴とする請求項３に記載のテストピース作製機である。

請求項５にかかる発明は、ケースをなす壁の一部が開閉可能になっていることを特徴とする請求項１に記載のテストピース作製機である。

本発明によれば、このテストピース作製機をクリーンルーム内に配置することで溶接したパイプをクリーンルーム外に持ち出さなくてもよく、さらにケース内で複数回にわたる切断を行うことができるので、効率よく短時間でテストピースの作製を行うことができる。このため、１日に何回もテストピースを作製する必要があっても、これに要する時間、手間を大幅に削減できる。
また、溶接パイプの切断作業がほぼ密閉状態のケースの内部ですべて行うことができるので、切断にともなって発生する切り粉がケース外に漏れることがなく、クリーンルーム内を汚染することがない。

図１ないし図７は、本発明のテストピース作製機の一例を示すものである。
図１は、この作製機の外観を示すもので、その構成部材は、すべてケース１内に収められている。このケース１は、その背面、左側面、右側面の一部、前面、および前傾斜面がアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂などの透明、着色透明の樹脂板からなっており、内部が視認できるようになっている。

また、上面および底面は、ステンレス鋼板などの金属板からなり、上面には把持用の把手２、２が取り付けられ、底面の四隅には樹脂製の振動防止用の脚３、３・・が取り付けられている。また、各面の交差する角部は、ステンレス鋼製アングルで構成され、機械的な強度が保たれるようになっている。

さらに、ケース１の前傾斜面および左側面は、開閉可能となっておりケース１内への材料等の搬入、搬出が容易に行えるようになっている。また、ケース１の上面からは、後述するパイプ把持部全体を上下動させるための第１ハンドル４と、パイプ把持部の上部固定具を上下動させて溶接パイプを固定する第２ハンドル５の上部が突出している。

図２および図３は、作製機の内部を正面および側面から透視して見たものである。
図２、図３において、符号６は、切断部を示す。この切断部６は、回転刃７と、この回転刃７が取り付けられる回転軸を回転可能に支承するベアリングと、回転軸を駆動するプーリーを備えた回転刃支持部８と、回転刃支持部８のプーリーを回転駆動するモータ９とから概略構成されている。
この切断部６は、ケース１内に別途設けられた基台（図示略）に固定されており、移動不可能となっている。

また、符号１０は、パイプ把持部を示す。このパイプ把持部１０は、下部固定具１１と、上部固定具１２と、下部固定具１１を保持、固定するとともに上部固定具１２を上下動自在に保持する逆Ｌ字状の支持フレーム１３とから構成されている。
このパイプ把持部１０は、その全体が図３に示すように、若干後方に傾斜して配置されており、パイプ把持部１０および上部固定具１２の上下動もこれに伴ってやや傾斜して上下動することになる。

図４（ａ）は、パイプ把持部１０の要部をなす上部固定具１２を、図４（ｂ）は、同じく下部固定具１１を示すものである。
上部固定具１２は、略Ｕ字状の可動ブロック１４と、この可動ブロック１４の内面側に相対峙して配置されている一対の縦固定レール１５、１５と、これら縦固定レール１５、１５を貫通して螺合し、縦固定レール１５、１５を互いに接近、離間させて、溶接パイプを縦方向に固定する縦固定ネジ１６から構成されている。

また、可動ブロック１４の底部は、縦固定レール１５、１５の位置まで、大きく切り欠かれており、この切り欠かれた部分には、回転刃７が侵入可能になっている。
また、可動ブロック１４の底面には、幅の広い角溝が形成されている。

さらに、可動ブロック１４の上面には、図３に示すように、第２ハンドル５のネジ棒部１７の先端部が埋め込まれて固定されており、このネジ棒部１７は、支持フレーム１３の上板部を螺合しつつ貫通している。これにより、第２ハンドル５を正転または逆転することにより、可動ブロック１４、すなわち上部固定具１２が支持フレーム１３に沿って上下動するようになっている。

下部固定具１１は、図３および図４（ｂ）に示すように、固定板１８と、この固定板１８を載置して固定する固定ブロック１９とから構成されている。
固定板１８は、やや厚肉の長方形状の板体であって、この上面には長手方向に延びる互いに平行な２本のＶ字状の溝、前溝２０と後溝２１とが形成されている。また、固定板１８の上面の左側および右側の位置には、短手方向に延びる２本の角溝状の縦溝２２、２２が形成されている。

また、固定板１８の前溝２０長手方向の中心位置には、円形で凹状の段部２３が刻設されている。段部２３の中心は、縦固定レール１５、１５缶に挟み込まれたパイプの中心軸と一致している。
この段部２３は、複数段にわたって、その径が断続的に小さくなるように形成されており、個々の段の外径が溶接パイプの外径にほぼ一致しており、この段部２３に溶接パイプの端部をその外径に合致させて挿入することにより、位置決めができるようになっている。

また、固定板１８の前面側には、スリット２４が形成されている。このスリット２４は、回転刃７を通過させるためのもので、回転刃７の厚さよりもやや幅の広い切り込みを形成してなるものである。また、このスリット２４は、その位置が前記段部２３の中心を通るように定められており、固定板１８の短手方向のほぼ中央近くまで延びている。
さらに、固定板１８の左前面と縦溝２２には、基準線３０が刻設されている。この基準線３０は、溶接パイプの溶接部をこれに合致させて位置決めを行うためのものである。

固定ブロック１９は、固定板１８を載せて固定する顎部２５と、この顎部と一体になった角形の本体２６からなり、本体２６は、前記支持フレーム１３の基部に固定され、支持フレーム１３に対して移動不可能になっている。

また、図２および図３に示すように、回転刃７の下方の床面には切り粉受け箱２７が置かれており、切断部６による溶接パイプの切断によって生じる切り粉を受けるようになっている。また、ケース１の左側面を開くことにより、この切り粉受け箱２７を外部に取り出せるようになっている。

図３に示すように、ケース１内には、排気パイプ２８が設けられている。この排気パイプ２８は、メタルフレキシブルチューブからなるもので、その一端は回転刃７の近くに開口して、切断によって発生する切り粉を吸引するようになっている。また、排気パイプ２８の他端は、ケース１の背面に取り付けられたアダプタ２９に接続されており、このアダプタ２９を介して外部に設けられた電気掃除機などの排気源に繋がれている。これにより、ケース１内が減圧され、かつ切り粉がケース１外に出ることなく、吸引されることになる。

さらに、回転刃７および回転刃支持部８の一部を覆うように、透明樹脂からなる半円筒状の安全カバー（図示略）が回転刃支持部８に着脱自在に取り付けられ、誤って回転刃７が手に触れることがないようになっている。

次ぎに、この作製機によるテストピースの作製方法について説明する。
まず、２本のパイプを仮溶接条件で溶接した溶接パイプを作製する。
ついで、図５に示すように、この溶接パイプＡを固定板１８の前溝２０に沿って置き、その溶接部Ｂが基準線３０に合致するように位置決めをする。この状態で、第２ハンドル５を回転させて、上部固定具１２を下降させて溶接パイプＡを上部固定具１２と下部固定具１１とで挟んで固定する。

この状態で、回転刃７を回転させたのち、第１ハンドル４を廻してパイプ把持部１０を回転刃７に向かって下降させ、回転刃７をスリット２４に通過させて溶接パイプＡを切断する。この時、溶接パイプＡは固定板１８の前溝２０に置かれているので、その全周が切られ、切り離される。

ついで、回転刃７の回転を停止し、パイプ把持部１０を上昇させて回転刃７から退避させ、さらに上部固定具１２を上昇させて、溶接パイプＡを取り出す。
この際、切り離されて溶接部Ｂが存在しない溶接パイプを廃棄し、残余の部分を次の工程に移す。

次に、図６（ａ）に示すように、溶接パイプＡを固定板１８の後溝２１に移し、先の切断によって新たに生じた切断端面を、図５（ｂ）に示すように、上部固定具１２に取り付けられたストッパ３１に当てて、位置決めを行い、上部固定具１２を降ろして、溶接パイプＡを固定する。

この状態で、回転刃７を回転させたのち、第１ハンドル４を回転させてパイプ把持部１０を下降させ、回転刃７をスリット２４に通過させて溶接パイプＡを切断する。この時、溶接パイプＡは固定板１８の後溝２１に置かれているので、その約半周が切られ、半周にわたって切り目Ｃが入れられた状態となる。

ついで、回転刃７の回転を停止し、パイプ把持部１０を上昇させ、回転刃７から退避させ、さらに上部固定具１２を上昇させて、溶接パイプＡを取り出す。
さらに、図７に示すように、溶接パイプＡを上部固定具１２の縦固定レール１５，１５間に挟み、縦固定ネジ１６を回転させて固定する。

この時、溶接部Ｂが下方に、切り目Ｃが上方になるようにし、さらにパイプＡの下端が固定板１８の段部２３の外径に一致する段に当たるようにし、さらに半周にわたって形成された切り目Ｃの一端がスリット２４の中心位置に合致するように、位置を決める。
この際、予め切断位置を明確にするためのケガキ線を溶接パイプＡに付しておくことが好ましい。なお、ケガキ線を引く代わりに、レーザーポインターを設置し、このレーザーポインターから発せられるレーザ光が配管の中心軸の位置を示すようにしておくと、ケガキ線を引く手間が省け、好ましい。

この状態で、回転刃７を回転させたのち、第１ハンドル４を回転させてパイプ把持部１０を下降させ、回転刃７をスリット２４に通過させて溶接パイプＡの長手方向に沿って切り目Ｃに至るまで縦方向に切断する。この時、周壁の全部を切断するのではなく、一部が残り、完全に切り離されないようにパイプ把持部１１に対してストッパ（図示せず）を設けておく。

この縦切りが終了したら、溶接パイプＡをパイプ把持部１０から取り外し、ケース１からも取り出し、ペンチなどで縦切りされた部分を拡げることで、図８に示すようなテストピースが得られる。

このようなテストピース作製機にあっては、このテストピース作製機をクリーンルーム内に配置することで溶接パイプＡをクリーンルーム外に持ち出さなくてもよく、さらにケース１内で３回にわたる切断を行うことができるので、効率よく短時間でテストピースの作製を行うことができる。このため、１日に何回もテストピースを作製する必要があっても、これに要する時間、手間を大幅に削減できる。

また、溶接パイプＡの切断作業がほぼ密閉状態のケースの内部ですべて行うことができるので、切断にともなって発生する切り粉がケース１外に漏れることがなく、クリーンルーム内を汚染することがない。

本発明のテストピース作製機の一例の外観を示す斜視図である。 本発明のテストピース作製機の一例の内部を示す正面図である。 本発明のテストピース作製機の一例の内部を示す側面図である。 本発明のテストピース作製機におけるパイプ把持部の例をしめす斜視ずである。 本発明でのテストピース作製方法を示す斜視図である。 本発明でのテストピース作製方法を示す斜視図および正面図である。 本発明でのテストピース作製方法を示す斜視図である。 本発明におけるテストピースの例を示す斜視図である。

符号の説明

１・・ケース、６・・切断部、７・・回転刃、１０・・パイプ把持部、２８・・排気パイプ、２７・・切り粉受け箱

Claims (5)

1. 回転駆動源によって回転駆動され、切断面が鉛直とされる回転刃を有する切断部と、
   溶接されたパイプを水平方向に寝かせ、回転刃に接近した位置Ｘで固定する機能、溶接されたパイプを水平方向に寝かせ、位置Ｘよりも回転刃からやや離れた位置Ｙで固定する機能および溶接されたパイプを延長方向に立て、位置Ｘで固定する機能を有するとともに、前記回転刃に対して進退可能に移動して固定したパイプを切断するパイプ把持部を備えていることを特徴とするテストピース作製機。
2. 前記切断部とパイプ把持部が１個の透明なケース内に収められていることを特徴とする請求項１に記載のテストピース作製機。
3. ケース内を減圧とする排気手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のテストピース作製機。
4. 回転刃の近傍に開口する排気パイプを設けたことを特徴とする請求項３に記載のテストピース作製機。
5. ケースをなす壁の一部が開閉可能になっていることを特徴とする請求項１に記載のテストピース作製機。

Images