JPH09242725A - 圧接接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一端同士を対面させるように固定支持された
一対の固定管の上記一端間に配置された接続管の端部同
士を良好に圧接接合できるようにする。 【解決手段】 固定管１，２と接続管３との接合端部に
取り付けられる加熱コイル１２と、当該端部の周辺を包
囲するシールドボックス１３と、整合トランス１４を介
して加熱コイル１２に電力を供給する高周波電源１５
と、接続管３の中程に取り付けられる加熱コイル１６
と、加熱コイル１６に電力を供給する高周波電源１７
と、固定管１，２及び接続管３に取り付けられる固定ジ
グ１１ａ，１１ｂと、固定ジグ１１ａ，１１ｂ間に設け
られる変位計１８と、接続管３の熱膨張による固定管
１，２への密接にかかる条件や接続管３と固定管１，２
との接合にかかる条件などが入力される条件設定器１９
と、変位計１８からの計測信号や条件設定器１９で設定
された条件などに基づいて高周波電源１５，１７を制御
する制御装置２０とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧接接合装置に関
し、特に、一端同士を対面させるように他端を各々固定
支持した一対の固定管の上記一端間に接続管を配置し
て、当該固定管の一端と当該接続管の端部とを圧接接合
する場合に適用すると有効なものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼管の端部同士をアモルファス圧接接合
する場合を図４，５を用いて説明する。図４，５中、３
１は拘束ジグであり、鋼管５，６を拘束保持できるよう
になっている。３２は加熱コイルであり、鋼管５，６の
端部を加熱できるようになっている。３３はシールドボ
ックスであり、加熱コイル３２を含めて鋼管４，５の端
部を外気からしゃへいするように包囲できるようになっ
ている。３３ａはノズルであり、アルゴンガスや窒素ガ
スなどのシールドガスを送給する図示しない送給装置に
連結されている。３４は整合トランス、３５は高周波電
源であり、４はアモルファスシートである。

【０００３】そして、鋼管５，６の端部同士をアモルフ
ァス圧接接合する場合には、鋼管５，６の端部同士を対
面させて当該端部間にアモルファスシート４を挟み、拘
束ジグ３１で鋼管５，６を拘束保持し、鋼管５，６の上
記端部に加熱コイル３２を取り付けた後、当該加熱コイ
ル３２を含めて鋼管５，６の上記端部を包囲するように
当該端部にシールドボックス３３を取り付け、図示しな
い送給装置からノズル３３ａへシールドガスを送給して
シールドボックス３３内をシールドガスで置換したら、
高周波電源３５から整合トランス３４を介して加熱コイ
ル３２に高周波電力を供給し、加熱コイル３２で鋼管
５，６の上記端部を加熱することで、鋼管５，６の当該
端部を加熱膨張させて拘束ジグ３１での鋼管５，６の拘
束保持により当該端部同士を圧接させると同時にアモル
ファスシート４を溶融拡散させることにより、当該端部
同士の接合を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一端同士を
対面させるように他端が各々固定支持された一対の固定
管の上記一端間に接続管を配置して、これらの管の他端
同士を前述したようなアモルファス圧接接合する場合に
は、固定管の上記各一端と接続管の両端部とをそれぞれ
密接させる必要がある。しかしながら、固定管の上記各
一端と密接するような接続管、即ち、対をなす固定管の
上記一端間と等しい長さの接続管を固定管の上記一端間
に嵌め込んで配置しても、接続管の一端と一方の固定管
の上記一端とをアモルファス圧接接合すると、接続管が
わずかに短縮してしまうので、接続管の他端と他方の固
定管の上記一端との間に数mm程度の隙間があいてしま
い、接続管と他方の固定管とのアモルファス圧接接合が
できなくなってしまう。

【０００５】このため、接続管の一端と一方の固定管の
上記一端とをアモルファス圧接接合した後に、接続管を
加熱して熱膨張させることにより、接続管の他端と他方
の固定管の上記一端とを密接させて、前述したようなア
モルファス圧接接合を可能にさせることが考えられてい
るものの、このようにして一対の固定管の一端と接続管
の両端とをアモルファス圧接接合しようとすると、接続
管を膨張させるための加熱程度、密接時期、接合加熱開
始時期、加圧力の設定などのような各種の条件を管理す
ることが困難であるため、良好な圧接接合を行うことが
困難であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による圧接接合装置は、一端同士を対面
させるように他端を各々固定支持した一対の固定管の上
記一端間に接続管を配置して、当該固定管の一端と当該
接続管の端部とを圧接接合する圧接接合装置であって、
前記接続管を加熱して膨張させることにより、当該接続
管の端部を前記固定管の一端に密接させてこれら端に加
圧力を生じさせる密接用加熱手段と、少なくとも一方の
前記固定管の一端とこの固定管の一端と対面する前記接
続管の端部とを加熱して当該端同士を接合する接合用加
熱手段と、前記接合用加熱手段で加熱される前記接続管
の前記端部の軸心方向の変位を計測する変位計測手段
と、前記変位計測手段からの計測信号に基づいて、前記
密接用加熱手段及び前記接合用加熱手段を制御する制御
手段とを備えてなることを特徴とする。

【０００７】上述の圧接接合装置においては、前記制御
手段が、前記接続管の端部を前記固定管の一端に密着さ
せるように前記密接用加熱手段を制御し、上記接続管の
上記端部の軸心方向の変位の停止を前記変位計測手段か
らの計測信号で確認したら、上記変位の停止状態を維持
するように上記密接用加熱手段を制御する一方、上記接
続管の端部と上記固定管の一端とを接合させるように前
記接合用加熱手段を制御することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明による圧接接合装置の実施
の形態を図１を用いて説明する。なお図１は、その概略
構成図である。

【０００９】図１中、１，２は一端同士を対面させるよ
うに他端が各々固定支持された一対の固定管、３は固定
管１，２の一端間に配置される接続管、４はアモルファ
スシートであり、通常、固定管１，２や接続管３とほぼ
等しい組成の金属からなっている。１１ａ，１１ｂは固
定ジグであり、固定管１，２や接続管３に取り付けるこ
とができるようになっている。１２は加熱コイルであ
り、固定管１，２と接続管３との端部間に取り付けるこ
とができるようになっている。１３はシールドボックス
であり、加熱コイル１２を含めて固定管１，２と接続管
３との端部間を外気からしゃへいするように包囲できる
ようになっている。１４は整合トランス、１５は高周波
電源であり、高周波電源１５は、整合トランス１４を介
して加熱コイル１２に高周波電力を供給することができ
るようになっている。

【００１０】図１中、１６は高周波型の加熱コイルであ
り、接続管３の中程に取り付けられる。１７は高周波電
源であり、加熱コイル１６に高周波電力を供給すること
ができるようになっている。一方、１８は変位計であ
り、固定ジグ１１ａ，１１ｂ間の距離の変位を計測し
て、電気的信号として出力できるようになっている。１
９は条件設定器であり、設定された条件を電気的信号と
して出力できるようになっている。２０は制御装置であ
り、変位計１８及び条件設定器１９からの信号に基づい
て、高周波電源１５，１７を制御するようになってい
る。つまり、条件設定器１９には、接合部分温度、昇温
速度、高周波出力電力などの固定管１，２と接続管３と
の接合にかかる条件や、接続管３を熱膨張させるための
加熱電力、固定管１，２と接続管３とが密接した後の接
続管３の加熱電力などの接続管３の固定管１，２への密
接にかかる条件などが入力できるようになっており、制
御装置２０は、上述した接合にかかる条件などに応じて
高周波電源１５を制御し、上述した密接にかかる条件な
どに応じて高周波電源１７を制御するようになっている
のである。

【００１１】なお、本実施の形態では、加熱コイル１
２、整合トランス１４、高周波電源１５などにより接合
用加熱手段を構成し、加熱コイル１６、高周波電源１７
などにより密接用加熱手段を構成し、固定ジグ１１ａ，
１１ｂ、変位計１８などにより変位計測手段を構成し、
条件設定器１９、制御装置２０などにより制御手段を構
成している。

【００１２】このような圧接接合装置を用いて圧接接合
する場合には、次のようにする。固定管１，２の対面す
る一端間に接続管３を配置し、固定管１の一端と接続管
３の一端との間にアモルファスシート４を挟み、上記端
部に加熱コイル１２を取り付けた後、加熱コイル１２を
含めて上記端部を包囲するように当該端部にシールドボ
ックス１３を取り付け、当該シールドボックス１３内に
アルゴンガスや窒素ガスなどのシールドガスを図示しな
い送給装置で送給して、当該シールドボックス１３内を
シールドガスで置換する一方、固定管１及び接続管３に
固定ジグ１１ａ，１１ｂを取り付け、当該固定ジグ１１
ａ，１１ｂ間に変位計１８を取り付ける。

【００１３】続いて、制御装置２０を作動させると、制
御装置２０は、条件設定器１９により設定された前述の
密接にかかる条件などに基づいて高周波電源１７を制御
することにより、加熱コイル１７で接続管３を加熱して
熱膨張させ、当該接続管３の端部を固定管１，２の一端
に密接させると、固定管１，２の各他端が固定支持され
ているので、接続管３の端部が固定管１，２の一端に押
し付けられ、接続管３の端部と固定管１，２の一端との
間に加圧力が発生する。接続管３の上記熱膨張に伴い、
固定ジグ１１ａ，１１ｂ間が変位し、変位計１８が当該
変位を検出して制御装置２０に信号を送ると、制御装置
２０は、当該信号に基づいて、接続管３と固定管１との
密接時点を確認する。この密接時点は、図２に示すよう
に、経時に伴う変位の停止時点ｍで明確に判断すること
ができる。

【００１４】制御装置２０が接続管３と固定管１との密
接時点を確認すると、当該制御装置２０は、図３に示す
ように、変位計１８からの計測信号が一定の値を保つよ
う、即ち、前記変位の停止状態を維持させるように高周
波電源１７を制御しながら、条件設定器１９により設定
された前述の接合にかかる条件などに基づいて高周波電
源１５を制御することにより、加熱コイル１２で固定管
１の一端と接続管３の端部とを加熱し、アモルファスシ
ート４を溶融拡散させて、固定管１と接続管３とをアモ
ルファス圧接接合させる。

【００１５】固定管１と接続管３とのアモルファス圧接
接合を終えたら、固定管２の一端と接続管３の端部とを
上述の場合と同様にしてアモルファス圧接接合すること
により、固定管１，２と接続管３とが連結される。

【００１６】従って、一端同士を対面させるように他端
が各々固定支持された一対の固定管１，２の上記一端間
に配置した接続管３の両端を固定管１，２の一端にそれ
ぞれアモルファス圧接接合する場合でも、接続管３を膨
張させるための加熱程度、密着時期、接合加熱開始時
期、加圧力の設定などのような各種の条件を把握して制
御することができるので、良好な接合を行うことができ
る。

【００１７】なお、前述したような接合や密接にかかる
条件は、固定管１，２の固定状態、固定管１，２や接続
管３の長さや直径や肉厚、加熱コイル１７の加熱幅など
の諸条件によって異なるため、実験によって予め求めて
おく必要がある。

【００１８】

【発明の効果】本発明の圧接接合装置によれば、一端同
士を対面させるように他端を各々固定支持した一対の固
定管の上記一端間に接続管を配置して、当該固定管の一
端と当該接続管の端部とを圧接接合する場合でも、圧接
接合にかかる各種の条件を把握して制御することができ
るので、良好な接合を行うことができ、接合不良の発生
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧接接合装置の実施の形態の概略
構成図である。

【図２】接続管の熱膨張による時間と変位との関係を表
すグラフである。

【図３】制御装置の制御にかかるシーケンスを示すタイ
ムチャートである。

【図４】従来の圧接接合装置の要部の一部破断斜視図で
ある。

【図５】従来の圧接接合装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１，２ 固定管 ３ 接続管 ４ アモルファスシート １１ａ，１１ｂ 固定ジグ １２ 加熱コイル １３ シールドボックス １４ 整合トランス １５ 高周波電源 １６ 加熱コイル １７ 高周波電源 １８ 変位計 １９ 条件設定器 ２０ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端同士を対面させるように他端を各々
   固定支持した一対の固定管の上記一端間に接続管を配置
   して、当該固定管の一端と当該接続管の端部とを圧接接
   合する圧接接合装置であって、 前記接続管を加熱して膨張させることにより、当該接続
   管の端部を前記固定管の一端に密接させてこれら端に加
   圧力を生じさせる密接用加熱手段と、 少なくとも一方の前記固定管の一端とこの固定管の一端
   と対面する前記接続管の端部とを加熱して当該端同士を
   接合する接合用加熱手段と、 前記接合用加熱手段で加熱される前記接続管の前記端部
   の軸心方向の変位を計測する変位計測手段と、 前記変位計測手段からの計測信号に基づいて、前記密接
   用加熱手段及び前記接合用加熱手段を制御する制御手段
   とを備えてなることを特徴とする圧接接合装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、 前記接続管の端部を前記固定管の一端に密着させるよう
   に前記密接用加熱手段を制御し、上記接続管の上記端部
   の軸心方向の変位の停止を前記変位計測手段からの計測
   信号で確認したら、上記変位の停止状態を維持するよう
   に上記密接用加熱手段を制御する一方、上記接続管の端
   部と上記固定管の一端とを接合させるように前記接合用
   加熱手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の
   圧接接合装置。