JPH04123865A - 燃焼器ライナーの製造方法、溶着方法、および溶着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、外筒に内筒を溶着させる溶着方法および溶着
装置に関する。

［従来の技術］ 例えば、ガスタービン用燃焼器の燃焼器用ライナーは、
第４図および第５図に示すように、外筒を構成するライ
ナー本体１と内筒を構成するリング２とを溶着して製作
する。

このような燃焼器用ライナー５は、リング２をライナー
本体１内の所定位置に配置させ、ライナー本体１とリン
グ２とをスポット溶接して仮付けし、その後ロー付けを
行って、製作している。

スポット溶接およびロー付けの際には、ライナー本体１
の内周面とリング２の外周面との間隔が、所定の値以下
でなければ、十分な接合強度を得ることができない。特
に、ロー付けの際には、個の間隔が０．１ｍｍ以下でな
くては、ロー伺は自体が行えない。

このため、従来は、ライナー本体１およびリング２には
、ライナー本体１の内周面とリング２の外周面との間隔
が適切な値になるよう、精密加工を施したものを用いて
いた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来技術では、溶着の信頼性を高め
るために、精密加工を施したライナー本体およびリング
を用いていたので、製造コス１−が嵩むという問題点が
あった。

本発明は、このような従来の問題点について着目してな
されたもので、外筒および内筒に精密加工を施すことな
く、高い溶着信頼性を得ることができると共に、製造コ
ストの低減を図ることができる燃焼器ライナーの製造方
法、溶着方法、および溶着装置を堤供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するための燃焼器ライナーの製造方法は
、 燃焼器ライナー本体とこの内側に溶着させるリングとを
有して構成される燃焼器ライナーの製造方法において、
前記リングの外周面と前記ライナー本体の内周面との間
隔が所定の範囲内に収まるよう、前記リングを拡径し、
前記リングを拡径した状態で、該リングと前記ライナー
とを重ね抵抗溶接またはビーム溶接で仮付けし、仮付け
された前記リングと前記ライナー本体とをロー付けする
ことを特徴とするものである。

前記目的を達成するための溶着方法は、外筒に内筒を溶
着させる溶着方法において、前記内筒の外周面と前記外
筒の内周面との間隔が所定の間隔以内に収まり、かつ前
記内筒が塑性変形するよう、前記内筒を拡径し、前記内
筒を拡径した状態で、前記外筒に溶着することを特徴と
するものである。

前記目的を達成するための他の溶着方法は、外筒に内筒
を溶着させる溶着方法において一前記内筒の外周面と前
記外筒の内周面との間隔が所定の間隔以内に収まるよう
、前記内筒を拡径し、前記内筒が拡径された状態で、該
内筒と前記外筒とを仮付は溶接してから、該内筒と該外
筒とをろう付けすることを特徴とするものである。

ここで、前記内筒の拡径の際には、該内筒に塑性変形さ
せることが好ましい。

前記目的を達成するための溶着装置は、外筒と内筒とを
溶着させる溶着装置であって、前記外筒と前記内筒とを
同軸上に配し、これらのうち少なくともいずれか一方を
軸方向に移動させる位置決め手段と、前記内筒を拡径す
る拡径手段と、前記外筒と前記外筒とを溶着させる溶着
手段とを備えていることを特徴とするものである。

また、前記目的を達成するための他の溶着装置は、 外筒と内筒とを溶着させる溶着装置であって、前記外筒
をその軸方向に移動させて位置決めを行う外筒位置決め
手段と、前記内筒を前記外筒と同軸上に配し、該内筒を
軸方向に移動させる内筒位置決め手段と、外径が変化す
ることにより前記内筒を拡径するエキスパンドヘッドを
有する拡径手段と、位置決めされた前記外筒の外周側に
設けられている第１の重ね抵抗溶接電極と、前記エキス
パンドヘッドに埋め込まれ前記第１の重ね抵抗溶接電極
と対を成す第２の重ね抵抗溶接電極とを有し、前記外筒
と前記外筒とを重ね抵抗溶接する溶接手段とを備えてい
ることを特徴とするものである。

［作用］ まず、内筒または外筒のうち少なくとも一方を位置決め
手段を用いて移動させ、内筒を外筒内の所定位置に配置
させる。次に、外筒の内周面と内筒の内周面との間隔を
溶着可能な間隔になるまで、内筒を拡径手段により拡径
させる。そして、溶着手段により拡径状態の内筒を前記
外筒に溶着させる。

内筒を拡径させて、溶着間隔を管理しているので、適切
な溶着間隔が得られるよう、予め内筒および外筒を精密
加工する必要がなく、製造コストを削減することができ
る。

ここで、内筒の拡径の際に、内筒を塑性変形させると、
内筒の濡れ性が向上し、溶着の信頼性が高まる。このよ
うに、拡径により塑性変形させると、内筒の外周側の変
形量が大きくて、濡れ性を必要とする内筒の外周側を積
極的に塑性変形させることができる。

なお、内筒と外筒とを最終的にロー付けする場合には、
−旦、重ね抵抗溶接、ビーム溶接等で仮付けしてから、
ロー付けを行うと、ロー付は間隔を確実に確保できると
共に、ロー付けの作業性を高めることができる。

［実施例］ 以下、第１図〜第１０図に基づき、本発明の実施例につ
いて説明する。

本実施例において、製作するものは、第４図および第５
図を用いて前述したように、外筒を構成するライナー本
体１と複数個のリング２，２゜とから成る燃焼器用ライ
ナー５である。円筒状のライナー本体１は、軸方向に複
数の波形が形成されており、この波形を形成する傾斜面
３，３．・・・に、リング２，２．・・が溶着されてい
る。

本実施例の溶着装置は、第１図および第２図に示すよう
に、ライナー位置決め機構１０と、リング位置決め機構
４０と、リング２を拡径させる拡径機構５０と、リング
２とライナー本体１とをスポット溶接するスポット溶接
機構７０と、これらの機構が載置されるテーブル８０と
、これらの機構を制御する図示されていない制御部とか
ら構成されている。

ライナー位置決め機構１０は、第１図に示すように、ラ
イナー本体１を固定するライナー固定部１１と、ライナ
ー本体１を回転させるライナー回転機構部２０と、ライ
ナー本体１をその軸方向に移動させるライナー移動機構
部３０とから構成されている。

ライナー移動機構部３０は、ねじが形成されているライ
ナー移動用シャフト３１と、これに螺合しているナツト
部材３２と、ライナー本体１を移動させるためのライナ
ー移動モータ３３と、スライドテーブルが載るレール３
４．３４とを有している。

ライナー移動モータ３３およびレール３４゜３４は、テ
ーブル８０に固定されている。また、ライナー移動用シ
ャフト３１は、軸受３５，３５゜３５を介してテーブル
８０に固定されている。ライナー移動モータ３３とライ
ナー移動用シャフト３１とは、モータシャフトの端部に
設けられているプーリ３６とライナー移動用シャフト３
１の端部に設けられているプーリ３７とに掛合している
ベルト３８を介して、連結されている。

ライナー回転機構部２０は、レール３４．３４上に載る
スライドテーブル２１と、ライナー本体１を回転させる
ためのライナー回転モータ２２と、ライナー固定部１１
が固設されているスリーブ２３と、ライナー回転モータ
２２の回転をスリーブ２３に伝えるウオーム２４および
ホイール２５とを有している。

スライドテーブル２１は、ライナー移動機構部３０のナ
ツト部材３２とキー３９を介して連結されている。また
、スリーブ２３は、スライドテーブル２］に軸受２６，
２６を介して固定されている。ホイール２５は、スリー
ブ２３に嵌合しており、これにウオーム２４が係合して
いる。スライドテーブル２１に固定されているライナー
回転モータ２２とウオーム２４とは、ベルト２７を介し
て連結されている。

スリーブ２３に固設されているライナー固定部１１は、
各種内径のライナーを固定できるように、各種径のライ
ナー固定用円盤１２，１２．・・・で構成されており、
各種ライナー固定用円盤１２゜１２、・・・の円周」二
には、ボルト孔１３，１３．・・・が形成されている。

拡径機構５０は、テーブル８０に設けられているレール
４．４．．４．４上に載せられている。拡径機構５０は
、その外径が変化するエキスパンドヘッド５１と、エキ
スパンドヘッド５１の外径を変化させるエキスパンドロ
ッド５３と、エキスパンドロッド５３を覆うロッドケー
ス５６と、エキスパンドロッド５３を移動させるエキス
バンドモータ５７とを有している。

エキスパンドロッド５３の一端には、先端側に向かうに
つれて径が大きくなるテーパ部５４が形成され、他端に
は、雄ねじ部５５が形成されている。この雄ねじ部５５
には、エキスパンドモータ５７の回転をエキスパンドロ
ッド５３に伝えるロッドホルダー５８が螺合している。

ロッドホルダー５８は、軸受５９を介して、ロッドケー
ス５６に固定されている。

エキスパンドヘッド５１は、第３図に示すように、扇形
の８個のへラドピース５２，５２．・・・から構成され
ており、その外周はライナー本体１の傾斜面３の形状に
対応して傾斜しており、その内周はエキスパンドロッド
５３のテーパ部５４の形状に対応して傾斜している。ヘ
ッドピース５２の外周の端部には、リング２のズレを防
ぐ突出片５２ａが形成されている。エキスパンドヘッド
５１は、その内周面がエキスパンドロッド５３のテーパ
部５４に当接した状態で設けられている。

８個のへラドピース５２，５２．　　・・は、ロットケ
−ス５６に設けられているバネ６０．６０．・・・によ
り、それぞれへラドピース５２の内周面がエキスパンド
ロッド５３のテーパ部５４に当接する方向に付勢されて
いる。

ロッドケース５６は、レール４４．４４上に載っている
スライドテーブル６１に固定されている。

リング位置決め機構４０は、ライナー移動機構部３０と
同様に、ねじが形成されているリング移動用シャフト４
１と、これに螺合しているナツト部材４２と、拡径機構
５０を移動させるためのリング移動モータ４３と、スラ
イドテーブル６１が載るレール４４．４４とを有してい
る。

リング移動モータ４３とリング移動用シャフト４１とは
、ベルト４５を介して、連結されている。

リング移動用シャフト４１に螺合しているナツト部材４
２は、キー４６を介して、スライドテーブル６１に連結
されている。

スポット溶接機構７０は、テーブル８１にエアーシリン
ダー７２．７２を介して固定されている第１のスポット
電極７１．７１と、拡径機構５０のエキスパンドヘッド
５１内に埋め込まれている第２のスポット電極７３．７
３と、エキスパンドロッド５３にエアーシリンダー７６
を介して固定されている第３のスポット電極７５とを有
している。第２のスポット電極７３．７３の相互間は、
導体７４により接続されている。

次に、溶着装置の動作について、第６図〜第８図に示さ
れているフローチャーＩ−に従って説明する。

まず、波形に成型されたライナー本体１を、ライナー固
定部１１のライナー固定用円盤１２に、ボルト１５を用
いて固定する（ステップ１）。

次に、リング２をエキスパンドヘッド５１にセットする
（ステップ３）。

制御部からの指示により、エキスバンドモータ５７が駆
動して、エキスバンドロット５３を軸方向に移動させる
。エキスパンドロット５３の移動により、ロッド５３の
テーパ部５４に当接しているエキスパンドヘッド５４は
、その外径が大きくなる。この動作により、リング１は
、１次エキスバンドされ、エキスパンドヘッド５１に完
全に固定される（ステップ４）。

次に、ライナー移動モータ３３とリング移動モータ４３
とが駆動して、ライナー本体１とリング２とを第１のス
ポット電極７１の所までそれぞれの軸方向に移動させる
（ステップ５）。

この移動について説明する。

モータ３３，４３の回転に伴いシャフト３１゜４１が回
転して、これに螺合しているナツト部材３２．４２が軸
方向に移動する。このナツト部材３２．４２の移動する
と、ナツト部材３２．４−２にキー３９．４６を介して
連結されているスライドテーブル２１．６１が、レール
３４，４．４に沿って移動して、ライナー本体１および
リング３が移動する。

ステップ６では、再び、エキスパンドモータ５７が駆動
し、さらにエキスパンドヘッド５１の外径が大きくなっ
て、ライナー本体１の内周面とリング２の外周面との間
隔が０．１ｍｍ以下になるまで、２次エキスバンドする
。この２次エキスパンドでリング２は、塑性変形する。

この塑性変形により、リング２は、ローの濡れ性が良く
なる。そして、スポラ１−溶接機構７０のエアーシリン
ダー７２．７２を駆動し、第１のスポラ１〜電極７］と
エキスパンドヘッド５１内に埋め込ま九でいる第２のス
ポット電極７３との間隔が適切な間隔になるまで、第１
のスポラ１へ電極７１．７１を移動させる。第１のスポ
ット電極７１と第２のスポット電極７３との間隔が適切
な間隔になると、図示されていないトランスから第１の
スポット電極７１に電流が流れ、ライナー本体１とリン
グ２とがスポット溶接される。第１のスポット電極７１
に供給された電流は、ライナー本体１とリング２とを介
して、第２のスポット電極７３に流れ、そこから導体７
４を通って、他方の第２のスポラ１〜電極７３に流れる
。そして、ライナー本体１とリング２とを介して、他方
の第１のスポット電極７１に流れて行く。このように、
スポラ１〜溶接の電流路が導体７４により、確保されて
いるので、溶接電流の分流がほとんどなく、電流損失を
少なくすることができる。

ステップ７では、エアーシリンダ７２．７２を駆動して
第１のスポット電極７１．７１をライナー本体１から離
すと共に、エキスパンドヘッド５１の外径を小さくして
リング２とエキスパンドヘッド５］とを離してから、ラ
イナー回転モータ２２を邸動させてライナー本体１を９
０’回転させる。このときリング２は、ライナー本体１
と２カ所スポツト溶接されているので、ライナー本体１
と共に回転する。

ステップ８では、再び、第１のスポット電極７１．７１
を移動させると共に、エキスパンドヘッド５１の外径を
大きくして、スポット溶接を行う。

合計４カ所スポツト溶接されると、ライナー移動モータ
３３が邸動して、溶着されているリング２がエキスパン
ドロッド５３に設けられている第３のスポット電極７５
の所にくるまで、ライナー本体１を移動させる（ステッ
プ９）。

ステップ１０では、ライナー本体１を３０’回転させて
、第１のスポット電極７１と第３のスポット電極７５と
でスポット溶接を行う。第２のスポット電極７３の換わ
りに第３のスポット電極７５を用いるのは、エキスパン
ドヘッド５１に埋め込まれている第２のスポット電極７
３の摩耗を防ぐためである。

スポット溶接がリング２の全周に渡って終わるまで、こ
の工程を繰返し、スポット溶接が終了すると（ステップ
１１）、ステップ２に戻る。

そして、すべてのリング２，２．・・がライナー本体１
にスポット溶接されるまで、ステップ３からステップ１
１までの工程を繰返し、これが終了すると、ロー付けを
行う（ステップ１２）。

ロー付は作業では、ライナー本体１の内周面とリング２
の外周面との間隔が０．１ｍｍ以下になっており、かつ
、リング２が塑性変形してローの濡れ性が良くなってい
るので、信頼性の高いロー付けを行うことができる。

燃焼器用ライナー５は、ライナー５内を通る燃焼ガスの
熱をリング２を介してライナー本体１外へ逃すために、
リング２とライナー本体１との間の熱伝導性が良い必要
性がある。このため、リング２とライナー本体１とが全
周に渡り、信頼性の高いロー付けが行われていることが
必要であるので、本実施例に示したような、技術が非常
に重要になる。

本実施例では、リング２を拡径させて、溶着間隔を管理
しているので、適切な溶着間隔を得るために、予めリン
グ２およびライナー本体１を精密加工する必要がなく、
製造コストを削減することができる。また、適切な溶着
間隔を容易かつ的確得ることができると共に、リング２
のローの濡れ性を高めることができるので、ロー付けの
信頼性を高めることができる。さらに、スポット溶接を
溶着装置で行うので、作業時間の短縮化を図ることがで
きる。

なお、本実施例では、ライナー本体１に複数のリング２
，２．・　を溶着させて燃焼用ライナー５を製作したも
のであるが、第９図および第１０図に示すように、複数
のリング６．６．・を相互に重ね合わせて燃焼器用ライ
ナー７を製作するものに適用してもよい。また、本実施
例は、燃焼器用ライナー５の製作に本発明を適用させた
ものを示したが、内筒と外筒を溶着させるものであれば
、あらゆるものに適用できることは言うまでもない。

また、本実施例では、第１のスポラ１〜電極７１と第２
のスポット電極７３とをそれぞれ２個づつ設けたが、ス
ポット溶接効率を高めるために、さらに多くの電極を設
けてもよい。また、第１のスポット電極７１を第３のス
ポット電極７５に対応する位置に、予め設けておき、１
個のリンク２に対して２次エキスバンド・スポット溶接
を行っている際に（ステップ６．７）、他のリング２に
対して全周スポット溶接（ステップ１０）を行えるよう
にして、ステップ６．７とステップ１０とを同じ進行さ
せてもよい。

本実施例では、リング２とライナー本体１との仮付けを
スポット溶接で行ったが、これは、リング２とライナー
本体１とを仮付けすることができれば、いかなる溶着方
法でもよく、例えば、シーム溶接やビーム溶接などで、
仮付けしてもよい。

［発明の効果］ 本発明によ九ば、内筒を拡径させて、溶着間隔を管理し
ているので、適切な溶着間隔を得るために、予め内筒お
よび外筒を精密加工する必要がなく、製造コス１〜を削
減することができる。

また、内筒の拡径の際に、内筒を塑性変形させると、内
筒の濡れ性が向」ニし、溶着の信頼性を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】 第１図は溶着装置の全体断面図、第２図は溶着装置の全
体斜視図、第３図はエキスバンドヘットの正面図、第４
図は燃焼器用ライナーの全体断面図、第５図は第４図の
Ａ部の詳細図、第６図〜第８図は燃焼器用ライナーの製
作工程を示すフローチャート、第９図は他の燃焼器用ラ
イナーの全体側面図、第１０図は第９図のＢ部の詳細断
面図である。 トライナー本体（外筒）、２・リング（内筒）５・・・
燃焼器用ライナー、１ｏ・ライナー位置決め機構、１］
・・・ライナー固定部、１２　・ライナー固定用円盤、
２０・ライナー回転機構部、２］　スライドテーブル、
２２・・ライナー回転モータ、３０・・ライナー移動機
構部、３３　ライナー移動モータ、３４・・・レール、
４０・・リング位置決め機構、４３・・・リング移動モ
ータ、４４・・レール、５０・拡径機構、５１・・・エ
キスパンドヘッド、５２　・エキスバンドピース、５２
ａ・突出片、５３・・エキスパンドロッド、５４　テー
パ部。 ５５・エキスバンドモータ、７０　・スポラ１へ溶接機
構、７１・・・第１のスポット電極、７３・・第２のス
ポット電極、７５・・・第３のスポット電極、８０・テ
ーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼器ライナー本体とこの内側に溶着させるリング
   とを有して構成される燃焼器ライナーの製造方法におい
   て、 前記リングの外周面と前記ライナー本体の内周面との間
   隔が所定の範囲内に収まるよう、前記リングを拡径し、 前記リングを拡径した状態で、該リングと前記ライナー
   とを重ね抵抗溶接またはビーム溶接で仮付けし、 仮付けされた前記リングと前記ライナー本体とをロー付
   けすることを特徴とする燃焼器ライナーの製造方法。 ２、外筒に内筒を溶着させる溶着方法において、前記内
   筒の外周面と前記外筒の内周面との間隔が所定の間隔以
   内に収まり、かつ前記内筒が塑性変形するよう、前記内
   筒を拡径し、 前記内筒を拡径した状態で、前記外筒に溶着することを
   特徴とする溶着方法。 ３、外筒に内筒を溶着させる溶着方法において、前記内
   筒の外周面と前記外筒の内周面との間隔が所定の間隔以
   内に収まるよう、前記内筒を拡径し、 前記内筒が拡径された状態で、該内筒と前記外筒とを仮
   付け溶接してから、該内筒と該外筒とをろう付けするこ
   とを特徴とする溶着方法。 ４、前記内筒の拡径の際に、該内筒を塑性変形させるこ
   とを特徴とする請求項３記載の溶着方法。 ５、前記仮付け溶接は、重ね抵抗溶接またはビーム溶接
   であることを特徴とする請求項３または４記載の溶着方
   法。 ６、外筒と内筒とを溶着させる溶着装置であって、前記
   外筒と前記内筒とを同軸上に配し、これらのうち少なく
   ともいずれか一方を軸方向に移動させる位置決め手段と
   、 前記内筒を拡径する拡径手段と、 前記外筒と前記外筒とを溶着させる溶着手段とを備えて
   いることを特徴とする溶着装置。７、外筒と内筒とを溶
   着させる溶着装置であって、前記外筒をその軸方向に移
   動させて位置決めを行う外筒位置決め手段と、 前記内筒を前記外筒と同軸上に配し、該内筒を軸方向に
   移動させる内筒位置決め手段と、外径が変化することに
   より前記内筒を拡径するエキスパンドヘッドを有する拡
   径手段と、位置決めされた前記外筒の外周側に設けられ
   ている第１の重ね抵抗溶接電極と、前記エキスパンドヘ
   ッドに埋め込まれ前記第１の重ね抵抗溶接電極と対を成
   す第２の重ね抵抗溶接電極とを有し、前記外筒と前記外
   筒とを重ね抵抗溶接する溶接手段とを備えていることを
   特徴とする溶着装置。 ８、前記拡径手段は、 前記外筒の軸方向に移動可能で、該軸方向に傾斜してい
   る傾斜面が先端部に形成されているエキスパンドロッド
   と、 複数個のヘッドピースにより、その外周側は前記外筒の
   内周面形状に対応した形状に、その内周側は前記傾斜面
   に対応した形状に形成され、前記エキスパンドロッドの
   移動により、その外径が変化するエキスパンドヘッドと
   を有して構成されていることを特徴とする請求項７記載
   の溶着装置。 ９、前記外筒位置決め手段は、前記外筒をその軸回りに
   回転させる機構を備えていることを特徴とする請求項７
   または８記載の溶着装置。 １０、前記第１の重ね抵抗溶接電極と前記第２の重ね抵
   抗溶接電極とがそれぞれ複数個設けられ、複数の前記第
   ２の重ね抵抗溶接電極は、導体により直列接続されてい
   ることを特徴とする請求項７、８または９記載の溶着装
   置。 １１、前記第１の重ね抵抗溶接電極と対を成す第３の重
   ね抵抗溶接電極が、前記エキスパンドヘッド以外の箇所
   に設けられていることを特徴とする請求項７、８、９ま
   たは１０記載の溶着装置。 １２、前記エキスパンドヘッドの外周側の端部に、該エ
   キスパンドヘッドに嵌合する前記内筒の位置ズレを防ぐ
   突出片が形成されていることを特徴とする請求項７、８
   、９、１０または１１記載の溶着装置。