JP6537881B2 - Circumferential welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、例えば円形部材の外周と、この円形部材を挿入した板材の円形孔の周縁部とを、円周状に溶接するための円周溶接装置に関する。 The present invention relates to a circumferential welding device for circumferentially welding, for example, the outer periphery of a circular member and the peripheral portion of a circular hole of a plate material into which the circular member is inserted.
例えば熱交換器においては、熱交換を目的とする液体を流通させる多数本の液体流通管(管部材、円形部材)の外周と、これら多数本の管を支持して熱交換室を構成するための管支持板(管板)の円形孔の周縁部とを円周状に溶接することが行われている。 For example, in a heat exchanger, a heat exchange chamber is formed by supporting the outer periphery of a large number of liquid flow pipes (pipe members, circular members) for circulating a liquid for heat exchange, and the large number of pipes. Welding is performed circumferentially with the peripheral portion of the circular hole of the tube support plate (tube plate).
特許文献1は、このような目的で用いられる管端自動溶接装置(円周溶接装置)を開示している。この装置は、管部材内に挿入されるエアシリンダ駆動の芯出し治具と、この芯出し治具と同軸に回動自在に支持されたモータ駆動の回転体と、この回転体に支持された溶接トーチとを備えており、芯出し治具を管部材(芯出し開口)内に挿入固定した状態で、回転体を回転させることにより、溶接トーチによって円周部の溶接を行う。芯出し治具は、進退軸と、進退軸の軸方向への進退で径を拡縮する拡縮スリーブとを有しており、この進退軸をエアシリンダ装置で駆動することにより、管部材への挿入時には拡縮スリーブを縮径させ、挿入後に拡縮スリーブを拡径して管部材へ固定している。 Patent Document 1 discloses a tube end automatic welding apparatus (circumferential welding apparatus) used for such a purpose. This device comprises an air cylinder drive centering jig inserted into the tube member, a motor drive rotary body rotatably supported coaxially with the centering jig, and supported by the rotary body. A welding torch is provided, and with the centering jig inserted and fixed in the pipe member (centering opening), welding of the circumferential portion is performed by the welding torch by rotating the rotating body. The centering jig has an advancing and retracting axis, and an expansion / contraction sleeve that expands and contracts in diameter by advancing and retracting the advancing and retracting axis in the axial direction, and the insertion and removal to the tube member by driving the advancing and retracting axis by an air cylinder device. Sometimes the expansion sleeve is reduced in diameter, and after insertion the diameter of the expansion sleeve is increased and fixed to the tube member.
特許文献1の管端自動溶接装置(円周溶接装置)では、芯出し治具の進退軸を作動させるピストンロッドの端部が回転体を軸方向に貫通しており、該回転体からの突出部に、該回転体に対する相対回転を自在にして、ピストンロッドに結合されたエアシリンダ装置が支持されていた。このため、特に軸方向長が大きくなるという問題点があった。また、溶接トーチに対して溶接ワイヤを供給するワイヤ送給装置あるいはワイヤリールの設置位置に制約があった。 In the automatic tube end welding device (circumferential welding device) disclosed in Patent Document 1, the end of the piston rod for operating the advancing / retracting axis of the centering jig penetrates the rotating body in the axial direction and protrudes from the rotating body The air cylinder device coupled to the piston rod was supported by the portion so as to allow relative rotation with respect to the rotating body. For this reason, there existed a problem that axial direction length became large especially. In addition, there has been a restriction on the installation position of the wire feeding device or wire reel for supplying the welding wire to the welding torch.
本発明は、以上の問題意識に基づき、ピストンロッドの芯出し治具とは反対側の端部が回転体を貫通することがなく、軸方向長の短縮が可能な円周溶接装置を得ることを目的とする。また、本発明は、ワイヤ送給装置あるいはワイヤリールの設置位置に対する制約の少ない円周溶接装置を得ることを目的とする。 The present invention is to provide a circumferential welding apparatus capable of shortening the axial length without the end portion of the piston rod opposite to the centering jig passing through the rotating body based on the above problem awareness. With the goal. Another object of the present invention is to obtain a circumferential welding device with less restriction on the installation position of the wire feeding device or the wire reel.
本発明による円周溶接装置は、ハウジングと;該ハウジングに回転自在に支持され回転駆動される回転体と;該回転体に支持された溶接トーチと;上記回転体の軸心に位置する進退軸と、該進退軸の軸方向への進退により外径を拡縮する拡縮スリーブとを有し、上記回転体から伸びる芯出し治具と;上記芯出し治具の上記進退軸を進退させるピストンロッドを有するエアシリンダ装置と;を有し、上記エアシリンダ装置を、上記回転体と一緒に回動するように該回転体に設けた円周溶接装置において、上記エアシリンダ装置は、上記回転体と一体に回転する回転シリンダと、この回転シリンダのピストン室に軸方向に摺動自在に嵌められた、上記ピストンロッドを有するピストンを有し、該ピストンは上記回転シリンダと一体に回転するように結合されていることを特徴とする。 A circumferential welding apparatus according to the present invention comprises: a housing; a rotating body rotatably supported and rotatably driven by the housing; a welding torch supported by the rotating body; and an advancing / retracting shaft located at an axial center of the rotating body A centering jig extending from the rotating body, and a piston rod for advancing and retracting the advancing and retreating axis of the centering jig. an air cylinder device having; have a, the air cylinder device, the circumferential welding device provided on the rotating body so as to rotate together with the rotating member, the air cylinder device, the rotary body integrally And a piston having the above-described piston rod axially slidably fitted in a piston chamber of the rotating cylinder, the piston being adapted to rotate integrally with the rotating cylinder Characterized in that it is coupled.
上記ピストンロッドは、中空のピストンパイプから構成することができ、このピストンパイプには、該ピストンパイプ内に信号線または動力線を導入するための複数の径方向貫通孔を形成することができる。 The piston rod may be formed of a hollow piston pipe, and the piston pipe may be formed with a plurality of radial through holes for introducing signal lines or power lines in the piston pipe.
上記回転シリンダは、一実施形態では、上記ハウジングに直接摺接しており、該ハウジングの回転シリンダとの摺接面には、リング状の空気通路が形成され、上記回転シリンダには、該回転シリンダの回転位置に拘わらず、このリング状空気通路に連通してピストン室に圧縮空気を導く空気流路が形成されている。 In one embodiment, the rotating cylinder is in direct sliding contact with the housing, and a ring-like air passage is formed in a sliding contact surface of the housing with the rotating cylinder, and the rotating cylinder is provided with the rotating cylinder. Regardless of the rotational position of the piston, an air flow passage is formed in communication with the ring-shaped air passage to lead compressed air to the piston chamber.
上記エアシリンダ装置のピストンロッドと、上記芯出し治具の進退軸とは別部材とし、両者を常時は離間させることができる。 The piston rod of the air cylinder device and the advancing / retracting shaft of the centering jig can be separate members, and can always be separated from each other.
上記回転体と上記芯出し治具は相対回転自在に結合し、あるいは相対回転不能に結合することができる。 The rotating body and the centering jig may be coupled to be relatively rotatable or may be coupled to be relatively non-rotatable.
本発明の円周溶接装置は、芯出し治具の進退軸を動作させるピストンロッドを有するエアシリンダ装置を、溶接トーチを有する回転体と一緒に回動するように該回転体に設けたので、ピストンロッドが回転体を貫通することがない。このため、装置の軸方向長を短縮することができる。また、ピストンロッドが回転体を貫通することがないので、ワイヤ送給装置及びワイヤリールの設置位置に自由度が生まれ、装置構成の多様化が可能である。 According to the circumferential welding device of the present invention, the air cylinder device having the piston rod for operating the advancing and retracting axes of the centering jig is provided on the rotating body so as to rotate together with the rotating body having the welding torch. The piston rod does not penetrate the rotating body. Therefore, the axial length of the device can be shortened. In addition, since the piston rod does not penetrate the rotating body, the installation position of the wire feeding device and the wire reel is freed, and the device configuration can be diversified.
本実施形態は、図1及び図2に示すように、管部材Pの外周を管支持板Wの管支持孔Hの内周縁に溶接する管端自動溶接装置(円周溶接装置)100に本発明を適用した実施形態である。管端自動溶接装置100は、メインハウジング11と、このメインハウジング11の図1、図3の右端に結合ピン12を介して結合したマニホルド(サブハウジング)13とを有している。メインハウジング11の内部には、モータ14(図1)によって回転される回転体20がベアリング16(図1、図3)を介して回転自在に支持されている。モータ14の回転は、ウォームホイル機構を含む周知の減速ギヤ列(図示せず)を介して回転体20に伝達される。以上のメインハウジング11及びマニホルド13(ベアリング16)は、固定側部材である。
The present embodiment relates to an automatic welding apparatus (circumferential welding apparatus) 100 for welding the outer periphery of the pipe member P to the inner peripheral edge of the pipe support hole H of the pipe support plate W, as shown in FIGS. It is an embodiment to which the invention is applied. The automatic pipe
円筒形状のマニホルド13内には、同軸に、回転シリンダ21がベアリング16によって回転自在に支持されている。この回転シリンダ21は、図1、図3の左端に固定ボルト20b(図3)により回転体20を一体に結合し、右端にシリンダカバー22を一体に結合している。回転シリンダ21とシリンダカバー22の間には、回転シリンダ21と同軸のピストン室23が形成されており、このピストン室23内にピストン24が摺動自在に嵌まっている。回転シリンダ21には、偏心位置に軸平行ピン25が固定されており、この軸平行ピン25は、ピストン24に形成した軸平行孔24aに摺動可能に嵌まっている。すなわち、回転シリンダ21に対してピストン24は軸方向に移動可能であり、かつ回転シリンダ21(回転体20)とピストン24は常時一体に回転する関係にある。
A rotating
マニホルド13に形成した内方フランジ13aと、シリンダカバー22との間には、一対のパッキン26に挟まれてリングスペーサ27が気密に挟着保持(固定)されている。リングスペーサ27は、回転シリンダ21の外周に臨むリング状通路(空気通路)27aを有している。マニホルド13には、リングスペーサ27のリング状通路27aに対して圧縮空気を供給するホース接続口13bが固定されており、このホース接続口13bに接続された管路17は、制御弁V及びレギュレータRを介して圧縮空気源Cに接続されている。
A
一方、回転シリンダ21には、該回転シリンダ21の回転位置に拘わらず、リングスペーサ27のリング状通路27aに連通する径方向通路(空気通路)21aと軸平行通路(空気通路)21bが形成されており、シリンダカバー22には、この軸平行通路21bとピストン室23とを連通させる連通路22aが形成されている。ピストン室23には、これら通路を介して、圧縮空気源Cからの圧縮空気が導入される。図3は、ピストン室23に圧縮空気源Cからの圧縮空気を導入してピストン24を圧縮ばね28の力に抗して左行させた状態を示している。ピストン室23への圧縮空気の導入を絶った状態では、ピストン24は圧縮ばね28の力により右行する。
On the other hand, in the rotating
ピストン24には、その軸心に固定ねじ29を介してピストンパイプ(ピストンロッド)30が固定されている。このピストンパイプ30は、回転シリンダ21に形成した軸孔21c(及びすべり軸受21d)を通って回転体20内に延びている。ピストンパイプ30の先端部には、軸長調整ボルト31が螺合されており、この軸長調整ボルト31の螺合位置を調整した後ロックナット31aを締めると、ピストンパイプ30の有効長が調整後の長さに固定される。ピストンパイプ30は、中空であり、その長さ方向の異なる位置には、該ピストンパイプ30内に信号線あるいは動力線を挿入するための複数の貫通孔30aが形成されている。
A piston pipe (piston rod) 30 is fixed to the
回転体20には、メインハウジング11からの図の左方の突出位置に、回転筒(回転体)20Pが固定されており、ピストンパイプ30は、この回転筒20P内に延びている(図4、図1参照)。
A rotary cylinder (rotary body) 20P is fixed to the
回転筒20Pには、ベアリング32を介して相対回転自在に同軸に芯出し治具40が支持されている。この芯出し治具40は、ベアリング32に基端部を支持した支持筒41の軸部に進退軸42を移動可能に挿通支持しており、この進退軸42の先端には、テーパ面43aを有する可動側コーン43が取付ねじ44によって固定されている。またこの進退軸42の後端部42aと、支持筒41との間には、進退軸42を引込み方向(図4の右方)へ移動付勢する圧縮ばね45が介在している。
A centering
支持筒41の外周には、テーパ面46aを有する固定側コーン46が固定されている。この固定側コーン46と可動側コーン43との間には、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個のスリット47aによって、その両端部のテーパコーンの外径が弾性的に変化し得る筒形に形成された拡縮スリーブ47が支持されている。圧縮ばね45は、進退軸42を支持筒41内に引き込む方向の力を作用させて、可動側コーン43と固定側コーン46との間隔を狭めるため、拡縮スリーブ47の両端部のテーパコーンは、テーパ面43aと46aの作用により、常時は(進退軸42に外力を加えない状態では)該スリーブ自体の弾圧力に抗してその直径が拡径している。
A
回転筒20Pには、ブラケット51を介して溶接トーチ50が固定されており、回転シリンダ21(シリンダカバー22)には、メインハウジング11の図3の右側外部に位置させて固定したワイヤ送給固定板52を介して、溶接トーチ50に溶接ワイヤ53を供給するワイヤ送給装置54及び溶接ワイヤ53を保持するワイヤリール55が支持されている。ワイヤ送給装置54は、ワイヤリール55に保持されている溶接ワイヤ53をモータ駆動力で送り出し、ワイヤ送給固定板52、シリンダカバー22及び回転シリンダ21に形成したワイヤ挿通孔56(図3)及び回転体20内を通過させて、溶接トーチ50のガイドチューブ50Gに供給するものであり、この種の管端自動溶接装置に広く用いられている。回転筒20Pと回転シリンダ21は、一体に回転するものであるから、これらに支持されている溶接トーチ50、ワイヤ送給装置54及びワイヤリール55も一体に回転する。従って、回転筒20Pと回転シリンダ21の回転によって、溶接ワイヤ53(及び該溶接ワイヤ53を挿通したコンジットチューブ)が捻れたり絡まったりするおそれはない。
The
従って、以上の管端自動溶接装置100は次のように作動する。回転シリンダ21のピストン室23に圧縮空気を供給しない状態では、ピストン24は、圧縮ばね28の力により図3の右端に位置し、芯出し治具40の進退軸42は、圧縮ばね45の力により図4の右端に位置する。このとき、軸長調整ボルト31の先端部と進退軸42の後端部42aとは離間しており(図4)、ピストンパイプ30が進退軸42に力を及ぼすことはない。従って、拡縮スリーブ47の両端部のテーパコーンは、圧縮ばね45の力により拡径した状態にある。
Accordingly, the above-described automatic pipe
この状態において、制御弁Vを操作して圧縮空気源Cの圧縮空気をピストン室23内に導くと、ピストン24が図3に示すように左行し、軸長調整ボルト31が進退軸42を押す。このため、進退軸42の先端に固定されている可動側コーン43と固定側コーン46との間隔が広まり、拡縮スリーブ47は、自身の弾性により縮径して、管部材P(芯出し開口)内に挿入可能となる。この状態において、芯出し治具40を図1、図3のように、管部材P内に挿入し、その後、ピストン室23に対する圧縮空気の供給を停止すると、圧縮ばね28の力により、ピストン24(ピストンパイプ30)が右行し、圧縮ばね45の力により、進退軸42が右行する。このため、拡縮スリーブ47は再び拡径し、芯出し治具40が管部材Pに固定される。なお、図4は、図示の便宜上、拡縮スリーブ47の両端部外周面が管部材Pの内周面から離間している状態を描いている。
In this state, when the control valve V is operated to introduce the compressed air of the compressed air source C into the
このように芯出し治具40を管部材Pに固定した状態において、溶接トーチ50に保持された溶接ワイヤ53と管部材Pと管支持孔Hの管端溶接部(円周溶接部)の距離を適切に保ちながら、モータ14及びワイヤ送給装置54を駆動すると、円周溶接が実行される。すなわち、溶接トーチ50からアークを発生させながらモータ14を駆動して、回転体20及び回転筒20Pを回転させれば、回転筒20Pの回転力に伴なって、溶接トーチ50は、管部材Pの端部周囲に沿って適宜速度で回動し、さらにこのときワイヤリール55より溶接ワイヤ53を送り出すことにより、溶接トーチ50による発生アークにより管部材Pと管支持板Wの接合部周囲を円周溶接することができる。
In this manner, in the state where the centering
この円周溶接時に、本実施形態では、回転シリンダ21とピストン24が回転体20と一緒に回動する。一方、管部材Pに挿入されている芯出し治具40は、ベアリング32によって回転筒20Pとの相対回転が自在であるので、回動しない。ピストンパイプ30は、ピストン24に固定されていて、回転体20を貫通することがないので、装置全体の軸方向長を短縮することができる。また、回転シリンダ21は、シリンダカバー22によって閉じられており、ピストンパイプ30は、シリンダカバー22より突出することがないので、該シリンダカバー22に、実施形態のように、ワイヤ送給装置54やワイヤリール55を自由に配置することができ、装置構成の自由度が高まる。
At the time of this circumferential welding, in the present embodiment, the rotating
以上の実施形態では、軸平行ピン25と軸平行孔24aにより、回転シリンダ21(ピストンパイプ30)とピストン24を一体に回動するように結合している。このため、貫通孔30aからピストンパイプ30内に信号線あるいは動力線を導入することができるという利点がある。具体的には、溶接トーチ50を前後左右に微調整するためのモータ用動力線をこの中空ピストンパイプ30に挿通することができる。しかし、信号線あるいは動力線をピストンパイプ30内に導入しない場合には、ピストンパイプ30をロッドとし、回転シリンダ21に対してピストン24(ピストンパイプ30)が相対回動する態様も可能である。このとき、ピストンパイプ30と芯出し治具40の進退軸42を直結することも可能である。
In the above embodiment, the rotation cylinder 21 (piston pipe 30) and the
以上は、管支持板Wの管支持孔Hに挿入した管部材Pを該管支持板Wに溶接する管端溶接装置に本発明を適用した実施形態であるが、本発明は、芯出し開口と、該芯出し開口を中心とする円周溶接部を溶接する円周溶接装置一般に適用可能である。 The above description is an embodiment in which the present invention is applied to a tube end welding apparatus for welding a tube member P inserted into a tube support hole H of a tube support plate W to the tube support plate W. The present invention is applicable to a circumferential welding apparatus generally for welding a circumferential weld centering on the centering opening.
P 管部材(芯出し開口)
W 管支持板
H 管支持孔
100 管端自動溶接装置(円周溶接装置)
11 メインハウジング(ハウジング)
12 結合ピン
13 マニホルド(ハウジング)
13a 内方フランジ
13b ホース接続口
14 モータ
16 ベアリング
17 管路
20 回転体
20P 回転筒(回転体)
21 回転シリンダ
21a 径方向通路(空気通路)
21b 軸平行通路(空気通路)
21c 軸孔
21d すべり軸受
22 シリンダカバー
22a 連通路
23 ピストン室
24 ピストン
24a 軸平行孔
25 軸平行ピン
26 パッキン
27 リングスペーサ
27a リング状通路(空気通路)
28 圧縮ばね
29 固定ねじ
30 ピストンパイプ(ピストンロッド)
30a 貫通孔
31 軸長調整ボルト
31a ロックナット
32 ベアリング
40 芯出し治具
41 支持筒
42 進退軸
43 可動側コーン
45 圧縮ばね
46 固定側コーン
43a 46a テーパ面
47 拡縮スリーブ
47a スリット
50 溶接トーチ
51 ブラケット
52 ワイヤ送給固定板
53 溶接ワイヤ
54 ワイヤ送給装置
55 ワイヤリール
56 ワイヤ挿通孔
V 制御弁
R レギュレータ
C 圧縮空気源
P tube member (centering opening)
W Tube support plate H
11 Main housing (housing)
12
13a
21
21b Axis parallel passage (air passage)
28
30a through
Claims (6)
該ハウジングに回転自在に支持され回転駆動される回転体と;
該回転体に支持された溶接トーチと;
上記回転体の軸心に位置する進退軸と、該進退軸の軸方向への進退により外径を拡縮する拡縮スリーブとを有し、上記回転体から伸びる芯出し治具と;
上記芯出し治具の上記進退軸を進退させるピストンロッドを有するエアシリンダ装置と;
を有し、上記エアシリンダ装置を、上記回転体と一緒に回動するように該回転体に設けた円周溶接装置において、
上記エアシリンダ装置は、上記回転体と一体に回転する回転シリンダと、この回転シリンダのピストン室に軸方向に摺動自在に嵌められた、上記ピストンロッドを有するピストンを有し、該ピストンは上記回転シリンダと一体に回転するように結合されていることを特徴とする円周溶接装置。 With a housing;
A rotating body rotatably supported and rotationally driven by the housing;
A welding torch supported by the rotating body;
A centering jig extending from the rotating body, including: an advancing and retracting shaft positioned at an axial center of the rotating body; and an expansion and contraction sleeve expanding and contracting an outer diameter by advancing and retracting the advancing and retracting axis in the axial direction;
An air cylinder device having a piston rod for advancing and retracting the advancing and retracting axis of the centering jig;
Have a, the air cylinder device, the circumferential welding device provided on the rotating body so as to rotate together with the rotating body,
The air cylinder device has a rotary cylinder that rotates integrally with the rotary body, and a piston having the piston rod axially slidably fitted in a piston chamber of the rotary cylinder. A circumferential welding apparatus characterized in that it is coupled to rotate integrally with a rotating cylinder .
上記回転体と上記芯出し治具は相対回転自在に結合されている円周溶接装置。 The circumferential welding apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
A circumferential welding apparatus in which the rotating body and the centering jig are relatively rotatably coupled.
上記回転体と上記芯出し治具は相対回転不能に結合されている円周溶接装置。 The circumferential welding apparatus according to any one of claims 1 to 5 ,
A circumferential welding apparatus in which the rotating body and the centering jig are non-rotatably coupled to each other.
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