JPH09295137A

JPH09295137A - コマ自動溶接装置

Info

Publication number: JPH09295137A
Application number: JP8109310A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Suenaga; 敏博末永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】円形軌跡で行われるコマの多数箇所の溶接を、
一定の溶接速度およびトーチ距離で行え、溶込み深さの
均一化および溶接入熱量の低減が図れるとともに、コマ
の輪郭位置に合せた確実な溶接を行うことができるよう
にする。【解決手段】被溶接物１保持用の溶接治具２５と、溶接
治具の上方に配置されて互いに直交する３軸方向に沿っ
て移動することができる駆動部支持台１４と、駆動部支
持台に搭載された駆動用モータ１９と、モータに連結さ
れて偏心回転運動をする偏心回転軸２０と、偏心回転軸
の偏心回転運動を下方に伝達する動力伝達部２１と、動
力伝達部に連結されてコマの半径と同一定半径で旋回運
動をする溶接トーチ２２と、動力伝達部に組込まれて溶
接トーチの位置を３軸方向で微調整することができる微
調整機構２３および溶接トーチをコマの中心点から輪郭
位置まで半径方向にスライド移動させることができる半
径スライド部２４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円形孔を有する薄
板に円柱状の接合体（コマ）をその輪郭に沿って溶接す
る場合に適用されるコマ自動溶接装置に係り、特に沸騰
水型原子炉（ＢＷＲ）や改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷ
Ｒ）などの原子炉内に設置されるハフニウム制御棒（以
下、Ｈｆ制御棒という）のブレード組立におけるシース
とコマとの溶接に好適なコマ自動溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｈｆ制御棒は、原子炉内の制御棒案内管
内に据付けられて核反応の抑制および制御を行うもの
で、図６に示すように、十字形断面を有するブレード構
造となっている。即ち、このＨｆ制御棒１は上部ハンド
ル１ａ、ブレード本体１ｂおよび下部ブレード１ｃを、
上下に連結して構成されており、このブレード本体１ｂ
は、中心部に位置する細長な十字形断面のタイロッド２
の各翼端部に、Ｈｆ板３とシース４とからなるブレード
をそれぞれ組付けた構成とされている。シース４は、狭
い溝を介して２片が対向するＵ字形に折曲された重合板
状のものであり、そのシース４の溝の内側に沿って２枚
のＨｆ板３が互いに対向する配置で挿入され、多数の円
柱状接合体であるコマ５によってシース４に固定されて
いる。

【０００３】このコマ５は、円柱の軸方向中間部に大径
な鍔部が突出した形状のもので、その鍔部が２枚のＨｆ
板３の間に挟入された状態でこれを内側から支持すると
ともに、その両端側がＨｆ板３を貫通してシース４に形
成した円形孔に嵌合され、その嵌合部分である輪郭部分
がシース４に溶接されている。なお、このシース５とコ
マ５との溶接部の構造は後述する本発明の実施形態（特
に図５）において明示する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来では一般
に、このようなシース４とコマ５との溶接が手溶接によ
って行われている。しかしながら、１枚のシース４に対
するコマ５の溶接箇所は６４箇所（１本の制御棒全体で
は２５６箇所）と多数であり、またシース４の板厚は
０．８mm、１．１mmまたは１．４mm等と、種類も多い。
そのうえ、溶接作業については、Ｈｆ板を溶け込ませな
い健全保持状態で行う必要がある。

【０００５】このため、従来行われている手溶接では高
度の熟練を有するうえに、作業能率が悪く、しかも溶接
速度等に個人差があって溶接が不均一となる等の問題が
あった。つまり、シース４とコマ５との境界部に沿っ
て、一定の溶接速度で一定のトーチ距離で溶接を行うこ
とが困難であり、シース４の板厚分の溶込み深さの均一
化、および溶接入熱量の低減等を図ることが困難であっ
た。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、円形軌跡で行われるコマの多数箇所の溶接を、
一定の溶接速度およびトーチ距離で行え、溶込み深さの
均一化および溶接入熱量の低減が図れるとともに、コマ
の輪郭位置に合せた確実な溶接を行うことができるコマ
自動溶接装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、円形孔を有する薄板と、こ
の薄板の円形孔に端部が嵌合される円柱状のコマとを被
溶接物とし、前記コマの端部における輪郭部分を前記薄
板に自動溶接するコマ自動溶接装置であって、前記被溶
接物を溶接位置に保持する溶接治具と、この溶接治具の
上方に配置されて互いに直交する３軸方向に沿って移動
することができる駆動部支持台と、この駆動部支持台に
搭載された駆動用モータと、このモータに連結されて偏
心回転運動をする偏心回転軸と、この偏心回転軸の偏心
回転運動を下方に伝達する動力伝達部と、この動力伝達
部に連結されて前記コマの半径と同一定半径で旋回運動
をする溶接トーチと、前記動力伝達部に組込まれて前記
溶接トーチの位置をさらに３軸方向で微調整することが
できる微調整機構および前記溶接トーチを前記コマの中
心点から輪郭位置まで半径方向にスライド移動させるこ
とができる半径スライド部とを備えたことを特徴とする
コマ自動溶接装置を提供する。

【０００８】請求項２の発明では、請求項１記載のコマ
自動溶接装置において、動力伝達部は、駆動部支持台の
下方に吊下支持される動力伝達用レールおよびこれに沿
ってスライドすることができる動力伝達用ブロックを複
数組備えて水平面上で直交する２方向に沿うスライドが
可能な連結ブロック構造とされていることを特徴とする
コマ自動溶接装置を提供する。

【０００９】請求項３の発明では、請求項１または２記
載のコマ自動溶接装置において、微調整機構は、動力伝
達部の下方に吊下支持された微調整用レールおよびこれ
に沿ってスライドすることができる微調整用ブロックを
複数組備えて直交する３軸方向に沿うスライドが可能な
連結ブロック構造部と、この連結ブロック構造部の各微
調整用レールと各微調整用ブロックとの連結位置を調整
するギア機構とを備えたことを特徴とするコマ自動溶接
装置を提供する。

【００１０】請求項４の発明では、請求項１から３まで
のいずれかに記載のコマ自動溶接装置において、半径ス
ライド部は、微調整機構の下方に吊下支持された半径ス
ライド用レールおよびこれに沿ってスライドすることが
できる半径スライド用ブロックを１組備え水平面上の１
方向に沿うスライドが可能なブロック構造部と、前記ブ
ロックを前記レールに沿って移動させるエアシリンダか
らなる駆動源とを備えたことを特徴とするコマ自動溶接
装置を提供する。

【００１１】請求項５の発明では、請求項１から４まで
のいずれかに記載のコマ自動溶接装置において、溶接ト
ーチは、駆動用モータ、偏心回転軸および動力伝達部に
よって、コマの輪郭に沿い一定の回転速度で旋回運動を
行うべく設定されていることを特徴とするコマ自動溶接
装置を提供する。

【００１２】請求項６の発明では、請求項１から５まで
のいずれかに記載のコマ自動溶接装置において、溶接治
具は、被溶接物の保持面に接触する冷却面を有し、その
冷却面は溶接治具の内部に流通する冷却水によって冷却
される水冷構造とされていることを特徴とするコマ自動
溶接装置を提供する。

【００１３】請求項７の発明では、請求項１から６まで
のいずれかに記載のコマ自動溶接装置において、被溶接
物は、沸騰水型原子炉用ハフニウム制御棒のブレードを
構成する断面Ｕ字状に折曲された二重構造のシースの両
片と、このシース間に挿入されるハフニウム板を保持す
る円柱状コマの両端部の輪郭部分とが溶接されるもので
あり、溶接治具は、前記被溶接物であるシースをその両
片の外面を共に表出させて保持し得るとともに、その両
片の外面を溶接トーチに対向させる位置に反転可能であ
ることを特徴とするコマ自動溶接装置を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るコマ自動溶接
装置の一実施形態を図面を参照して説明する。なお、本
実施形態では、図６に示した原子炉用Ｈｆ制御棒１のシ
ース１ｂとコマ５の端部の輪郭との溶接について適用し
たものであり、図６もそのまま参照して説明する。

【００１５】図１は本実施形態によるコマ自動溶接装置
の全体構成を示す正面図であり、図２は図１の平面図で
ある。なお、本実施形態においては、図１の紙面厚さ方
向をＸ軸方向とし、同図の上下方向および左右方向をそ
れぞれＹ軸方向およびＺ軸方向として説明する（図１の
平面図である図２では、紙面厚さ方向がＹ軸方向、上下
方向がＸ軸方向、左右方向がＺ軸方向となる）。図３〜
図５は、それぞれ図１で示した構成の一部を図１と同一
の方向から見た状態で一部断面で示す拡大図であり、
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向についてはいずれも図１の場合と同様で
ある。

【００１６】まず、図１および図２によって全体構成に
ついて説明する。

【００１７】本実施形態では、これらの図１および図２
に示すように、水平な固定ベース１０に水平面上の一方
向（Ｘ軸方向）に沿うレール（Ｘ軸レール）１１が設置
されている。このＸ軸レール１１には一定高さのスタン
ド１２が搭載され、Ｘ軸方向に移動可能とされている。

【００１８】スタンド１２には、上下方向（Ｙ軸方向）
に沿うレール（Ｙ軸レール）１３が設けられ、このＹ軸
レール１３にはスタンド１２と平行な縦板状の支持板１
４が係合し、昇降可能とされている。

【００１９】さらに、支持板１４にはＸ軸レール１１と
水平面上で直交する方向（左右方向（Ｚ軸方向））に沿
うガイドブロック１５が固定され、このガイドブロック
１５に、Ｚ軸方向に沿うレール（Ｚ軸レール）１６が摺
動可能に係合している。このＺ軸レール１６に、駆動部
支持台１７が一体動作するように取付けられている。こ
れにより、駆動部支持台１７は、固定ベース１上で直交
３軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）で移動可能となってい
る。

【００２０】そして、図２に示すように、スタンド１２
には支持板１４をＹ軸方向に移動操作するためのＹ軸移
動ハンドル１８が設けられている。このＹ軸移動ハンド
ル１８は、スタンド１２と支持板１４との間に設けられ
たラックエンドピニオン式のギア機構に連結され、この
Ｙ軸移動ハンドル１８を回転操作することによって支持
板１４をＹ軸方向に大まかに移動操作することができる
ようになっている。

【００２１】また、支持板１４には駆動部支持台１７を
Ｚ軸方向に移動するためのＺ軸移動ハンドル１９が設け
られている。このＺ軸移動ハンドル１９は、支持板１４
と駆動部支持台１７との間に設けられたラックエンドピ
ニオン式のギア機構に連結され、このＺ軸移動ハンドル
１９を回転操作することによって駆動部支持台１７をＺ
軸方向に大まかに移動操作することができるようになっ
ている。

【００２２】なお、スタンド１２は作業者による押動等
によって、直接Ｘ軸方向に大まかに移動操作することが
できるようになっている。また、図示しないが各移動部
分にはストッパが設けられ、スタンド１２、支持板１４
および駆動部支持台１７をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の
各移動位置で停止できるようになっている。

【００２３】また、上述した駆動部支持台１７には、ト
ーチ操作用駆動部としてのモータ１９と、このモータ１
９に連結されて偏心回転する偏心回転軸２０と、この偏
心回転軸２０の動作を動力伝達部２１を介して受け、一
定半径で旋回運動をする溶接トーチ２２とが設けられて
いる。

【００２４】さらに、動力伝達部２１には、溶接トーチ
２２の位置をさらに直交する３軸方向で微調整すること
ができる微調整機構２３と、溶接トーチ２２をコマ５の
端面の中心位置から半径方向に沿って輪郭位置までスラ
イド移動させることができる半径スライド部２４とが設
けられ、さらにまた、溶接トーチ２２のトーチ先端位置
には、被溶接物としてのシース１ｂを支持する溶接治具
２５が配置されている。

【００２５】次に、図３〜図５によって各部の構成につ
いて詳細に説明する。

【００２６】図３は、駆動部支持台１７およびこれに設
けられる機構を一部断面として示す拡大図である。ま
ず、この図３によって駆動部支持台１７、駆動部として
のモータ１９および偏心回転軸２０の構成を説明する。

【００２７】図３に示すように、駆動部支持台１７は水
平板状に構成されており、この駆動部支持台１７の基端
側（図３の左側）にモータ１９が軸心を垂直方向（Ｙ軸
方向）に向けて設けられている。このモータ１９の出力
軸１９ａは駆動部支持台１７の上方に突出し、その出力
軸１９に駆動用プーリ２６が設けられている。また、駆
動部支持台１７の先端側（図３の右側）には、軸心をモ
ータ１９の軸心と平行とした偏心回転軸２０が設けられ
ている。この偏心回転軸２０は、定軸心回りで通常回転
を行う大径な軸本体部２０ａと、この軸本体部２０ａの
下端部に設けられて軸本体部２０ａの回転と同時に偏心
回転をする偏心軸部２０ｂとを有している。軸本体部２
０ａはベアリング２７を介して駆動部支持台１７に支持
されており、この軸本体部２０ａの上端側が駆動部支持
台１７の上方に突出している。この突出部分に従動用プ
ーリ２８が設けてあり、この従動用プーリ２８と前記の
駆動用プーリ２６とにベルト２９が巻掛けられて、モー
タ１９の回転が所定の減速比で偏心回転軸２０に伝達さ
れるようになっている。

【００２８】なお、偏心回転軸２０の上端部には、周縁
部にスリットを有するスリットカム３０が一体回転可能
に設けられる一方、駆動部支持台１７にはスリットカム
３０のスリット部を挟む配置でセンサ３１が設けられて
いる。このセンサ３１によってスリットカム３０のスリ
ットを検知することで、偏心回転軸２０の回転位置が検
出される。また、駆動部支持台１７の上側部にはアクリ
ル樹脂製の保護カバー３２が設けられ、モータ１９の出
力軸１９ａ、偏心回転軸２０の上端部、駆動用プーリ２
６、従動用プーリ２７、ベルト２９、スリットカム３０
およびセンサ３１等を覆うことにより、塵埃等からの保
護を図っている。

【００２９】ここで、偏心回転軸２０の構成を、図４に
よって詳細に説明する。図４は、偏心回転軸２０を一部
断面で示す拡大図である。この図４に示すように、偏心
回転軸２０の軸本体部２０ａと偏心軸部２０ｂとは互い
に別部品からなり、偏心軸部２０ｂは、軸本体部２０ａ
に対して半径方向に位置調整可能とされている。即ち、
軸本体部２０ａの下端部は大径となっており、その大径
部分の下端面に半径方向に沿う係合溝３３が形成されて
いる。この係合溝３３に、偏心軸部２０ｂの上端部に一
体に設けた係合部３４が、半径方向に沿って移動可能に
係合し、所定の偏心半径となる移動位置でボルト３５に
よって固定されている。この偏心半径は、被溶接物であ
るコマ５の半径に対応して、その半径と同一となるよう
に調整することができる。なお、偏心回転軸２０の軸本
体部２０ａを支持するベアリング２７は、ラジアル玉軸
受２７ａおよびベアリングホルダ２７ｂを有する構成と
なっている。

【００３０】一方、偏心軸部２０ｂの下端外周部には、
動力伝達部２１への連結部品としての深溝玉軸受３６が
嵌合され、この深溝玉軸受３６はＣ型止め輪３７によっ
て偏心軸部２０ｂの下端部に固定されるとともに、鍔付
き円筒状のベアリングホルダ３８内に保持された状態と
なっている。このベアリングホルダ３８が、動力伝達部
２１の一構成部品である水平な伝動プレート３９の摺動
孔４０に摺動回転自在に嵌合し、これにより伝動プレー
ト３９が偏心軸部２０ｂの偏心回転を受けて水平面上で
旋回運動をするようになっている。

【００３１】次に、再び図１〜図３に戻って動力伝達部
２１、この動力伝達部２１に設けられる溶接トーチ２
２、微調整機構２３および半径スライド部２４等の構成
を説明する。

【００３２】動力伝達部２１は、複数のレールおよびブ
ロックを連結した連結ブロック構造とされている。即
ち、図１および図３に示すように、動力伝達部２１は駆
動部支持台１７の下部に設けられたＺ軸方向に沿う動力
伝達用Ｚ軸レール４１と、この動力伝達用Ｚ軸レール４
１に吊下状態で係合してＺ軸方向に移動する動力伝達用
Ｚ軸ブロック４２と、この動力伝達用Ｚ軸ブロック４２
の下面に設けられたＸ軸方向に沿う動力伝達用Ｘ軸レー
ル４３と、この動力伝達用Ｘ軸レール４１に吊下状態で
係合してＸ軸方向に移動する前記の伝動プレート３９と
によって上半部が構成されている。

【００３３】これにより、伝動プレート３９は、動力伝
達用Ｚ軸レール４１および動力伝達用Ｘ軸レール４３に
沿う平面２方向のスライド動作が自在な状態で、駆動部
支持台１７の下方に吊下支持されていることになる。し
たがって、偏心回転軸２０の偏心軸部２０ｂから偏心回
転運動が伝動プレート３９に伝達された場合、この吊下
状態下で伝動プレート３９を円滑に旋回運動させること
ができる。

【００３４】また、微調整機構２３は、動力伝達部２１
の下方に吊下支持された微調整用Ｘ軸方向レール４４
と、この微調整用Ｘ軸方向レール４４に沿ってスライド
することができる微調整用Ｘ軸方向ブロック４５と、こ
の微調整用Ｘ軸方向ブロック４５の側方に支持された微
調整用Ｙ軸方向レール４６と、この微調整用Ｙ軸方向レ
ール４６に沿ってスライドすることができる微調整用Ｙ
軸方向ブロック４７と、この微調整用Ｙ軸方向ブロック
４７の下方に吊下支持された微調整用Ｚ軸方向レール４
８と、この微調整用Ｚ軸方向レール４８に沿ってスライ
ドすることができる微調整用Ｚ軸方向ブロック４９とを
備えている。これにより、最下部の微調整用Ｚ軸方向ブ
ロック４９は、直交３軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）で微
調整用移動が可能となっている。

【００３５】そして、微調整用Ｘ軸方向レール４４位置
には微調整用Ｘ軸方向ブロック４５をＸ軸方向に移動操
作するためのＸ軸微調整用ハンドル５０が設けられてい
る。このＸ軸微調整用ハンドル５０は、ラックエンドピ
ニオン式のギア機構に連結され、このＸ軸微調整用ハン
ドル５０を回転操作することによって微調整用Ｘ軸方向
ブロック４５をＸ軸方向に微調整移動操作することがで
きるようになっている。

【００３６】また、微調整用Ｙ軸方向レール４６位置に
は微調整用Ｙ軸方向ブロック４７をＹ軸方向に移動操作
するためのＹ軸微調整用ハンドル５１が設けられてい
る。このＹ軸微調整用ハンドル５１は、ラックエンドピ
ニオン式のギア機構に連結され、このＹ軸微調整用ハン
ドル５１を回転操作することによって微調整用Ｙ軸方向
ブロック４７をＹ軸方向に微調整移動操作することがで
きるようになっている。

【００３７】さらに、微調整用Ｚ軸方向レール４８位置
には微調整用Ｚ軸方向ブロック４９をＺ軸方向に移動操
作するためのＺ軸微調整用ハンドル５２が設けられてい
る。このＺ軸微調整用ハンドル５２は、ラックエンドピ
ニオン式のギア機構に連結され、このＺ軸微調整用ハン
ドル５２を回転操作することによって微調整用Ｚ軸方向
ブロック４９をＹ軸方向に微調整移動操作することがで
きるようになっている。

【００３８】なお、図示しないが各移動部分にはストッ
パが設けられ、微調整用Ｘ，Ｙ，Ｚ軸ブロック４５，４
７，４９の各微調整移動位置で停止できるようになって
いる。

【００３９】また、半径スライド部２４は、微調整機構
２３の最下端の微調整用Ｚ軸方向ブロック４９の下方に
吊下支持された半径スライド用レール５３と、これに沿
ってスライドすることができる半径スライド用ブロック
（ピコテーブル）５４とによって構成されている。これ
により、半径スライド用ブロック５４の水平面上の１方
向に沿うスライドが可能となっている。そして、半径ス
ライド用ブロック５４は、図示しないエアシリンダから
なる駆動源によって半径スライド用レール５３に沿って
移動するようになっている。この半径スライド部２４の
スライド移動量の設定は、溶接トーチ２２の先端２２ａ
が、溶接対象であるコマ５の中心位置から輪郭部までの
半径方向移動量に一致させるものである。

【００４０】以上のように構成された動力伝達部２１の
最下端位置の半径スライド用ブロック５４に溶接トーチ
２の上部を垂直に支持するトーチサポート５６と、溶接
トーチ２の下部に連結された配線アーム２２ｂを支持す
るトーチブラケット５７およびトーチホルダ５８とが設
けられている。

【００４１】なお、トーチサポート５６には、ストッパ
プレート５９と、このストッパプレート５９との係合に
よってトーチサポート５６を機械的にコマ５の半径方向
に移動調整することができる半径移動調整ねじ６０とが
設けられている。

【００４２】また、図１および図２に示すように、溶接
トーチ２２の配線アーム２２ｂの基端側部分に位置し
て、垂直な可変行程シリンダ６１が、スタンド１２の下
部に設けてあり、この可変行程シリンダ６１のシリンダ
ロッド６２が上下に出没できるようになっている。一
方、スタンド１２に対して昇降する支持板１３の下端位
置には、シリンダロッド６２の上端部と当接可能なスト
ッパブロック６３が設けられている。このストッパブロ
ック６３は、支持板１３が最大限下降した場合にシリン
ダロッド６２の上端と当接するようになっている。

【００４３】したがって、シリンダロッド６２の上方へ
の突出位置を調整することによって、ストッパブロック
６３との当接位置を調整することで、支持板１３の最大
下降位置を調整することができる。支持板１３の大まか
な昇降位置の設定は、図２に示したＹ軸移動ハンドル１
３の操作で行うことができるのは前述の通りであるが、
この支持板１３の昇降によって溶接トーチ２２の高さ位
置が変化するので、溶接トーチ２２の下端部２２ａが被
溶接物に不要に接触して破損しないように、このシリン
ダロッド６２の上方への突出位置を定めて溶接トーチ２
２の最大下降位置を高止まりに設定することができる。
これは、下記の溶接治具２５の反転等の際に役立つもの
である。

【００４４】次に、溶接治具２５の構成を図１および図
５によって詳細に説明する。図５は溶接治具２５および
被溶接物を拡大して示す断面図である。この図５に示す
ように、本実施形態の被溶接物としては、沸騰水型原子
炉用Ｈｆ制御棒１のブレードを構成する断面Ｕ字状に折
曲された二重構造のシース１ｂの両片と、このシース１
ｂ間に挿入されるハフニウム板３を保持する円柱状コマ
５の両端部の輪郭部分とが溶接されるものである。詳述
すると、コマ５は、円柱の軸方向中間部に大径な鍔部５
ａが突出した形状のもので、その鍔部５ａが２枚のＨｆ
板３の間に挟入された状態でこれを内側から支持すると
ともに、その両端側がＨｆ板３を貫通してシース１ｂに
形成した円形孔１ｄに嵌合され、その嵌合部分であるコ
マ５の両端部の輪郭部分がシース４に溶接されるもので
ある。

【００４５】一方、溶接治具２５は、シース１ｂをその
両片の外面を共に表出させる状態で保持することができ
る構成となっている。即ち、溶接治具２５は図５に示す
ように、一面（上面）が開口したチャンネル６４の底部
に冷し金部６５、両側部にヒンジブロック６６をそれぞ
れ固定した治具本体部６５と、この治具本体部６５の両
側部のヒンジブロック６６に取付けたヒンジアーム６７
およびナット６８によって治具本体部６５の底部に外側
から接合固定される冷し金６９とを備えた構成とされ、
この治具本体部６５の底部の冷し金部６５と冷し金６９
との間に前記のシース１ｂを挟み込むようになってい
る。これら冷し金部６５と冷し金６９とのシース１ｂに
接する表面が冷却面となる。

【００４６】チャンネル６４の底部および冷し金部部６
５には、シース１ｂの一方の表面を表出させることがで
きる開口７０が２列に形成されていて、丁度シース１ｂ
の一方の表面と、これに嵌合されるコマ５の一端部の輪
郭とからなる溶接箇所が表出するようになっている。同
様に、冷し金６９にもシース１ｂの他方の表面を表出さ
せることができる開口７１が２列に形成されていて、シ
ース１ｂの他方の表面と、これに嵌合されるコマ５の他
端部の輪郭とからなる溶接箇所が表出するようになって
いる。

【００４７】また、治具本体２５ａ側の冷し金部６５の
内部には、通水導管７２が設けられるとともに、冷し金
６９の内部には通水孔７３が形成されている。そして、
これらの通水導管７２および通水孔７３に冷却水を流通
させることによって、冷し金部６５および冷し金６９の
冷却面、ひいてはこれらに接触する溶接物としてのシー
ス１ｂを水冷式に冷却するようになっている。

【００４８】また、冷し金６９には、コマ冷却具７４が
着脱可能に装着されている。このコマ冷却装置７４は、
冷し金６９の各開口７１に嵌合してコマ５の表面に接す
ることができる台形断面の複数のコマ冷し金７５と、こ
れらのコマ冷し金７５をスプリング７６によってコマ５
に圧接させるための押圧具７７とによって構成されてい
る。このコマ冷却具７４は、溶接トーチ２２と相対する
方向から着脱することができるものである。

【００４９】さらに図１に示すように、溶接治具２５は
治具ホルダ７８に保持されて、Ｘ方向に沿うスライド移
動およびＸ軸を中心とする回転が可能な構成となってい
る。これにより、溶接治具２５はシース１ｂの両片の外
面を溶接トーチ２２に対向させる位置に反転することが
できるようになっている。

【００５０】次に作用を説明する。

【００５１】被溶接物であるシース１ｂおよびコマ５
を、予め図５で示したように溶接治具２５の治具本体部
６５の底部の冷し金部６５と冷し金６９との間に挟み込
み、図１および図５で示す水平状態に保持する。

【００５２】この状態で、スタンド１２のＸ軸方向移
動、Ｙ軸移動ハンドル１８の操作、Ｚ軸移動ハンドル１
９の操作等により、駆動部支持台１７を３次元移動させ
て溶接トーチ２２の大まかな位置決めを行う。この位置
決めは、例えばコマ５の端面中心部に予め凹等の目印を
付けておき、その目印の位置に溶接トーチ２２の先端を
一致させることで行う。

【００５３】この後、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸微調整用ハンドル５
０，５１，５２を操作して、溶接トーチ２２を完全にコ
マ５の中心位置に一致させて高精度で心出しを行うとと
もに、溶接トーチ２２を溶接に適する必要な高さ位置に
設定する。なお、溶接治具２５の通水導管７２および通
水孔７３には冷却水を流通させる。

【００５４】以上の操作で準備が整った後、所定の電源
スイッチをオンする。これにより、下記の溶接作業が自
動的に行われる。まず、半径スライド部２４のエアシリ
ンダによる駆動部の作用で、溶接トーチ２２の先端２２
ａが、溶接対象であるコマ５の中心位置から輪郭部まで
半径方向移動する。この半径方向移動量は予め溶接対象
毎にコマ５の径等に応じて設定しておく。

【００５５】これにより、溶接トーチ２２がコマ５の輪
郭部で停止し、次いでモータ１９が起動する。モータ１
９の回転は、ベルト２９を介して偏心回転軸２０に伝達
され、その偏心回転軸２０の偏心軸部２０ｂの偏心回転
が動力伝達部２１を介して溶接トーチ２２に伝達され、
この溶接トーチ２２が旋回運動をして、コマ５の輪郭に
沿う溶接が行われる。

【００５６】この溶接は、例えば消耗溶接棒を使用しな
い溶融溶接であり、Ｈｆ板を溶け込ませないように、溶
接速度や溶接入熱量を管理する必要がある。本実施形態
の場合には、溶接速度や回転量の設定については、偏心
回転軸２０のスリットカム３０およびセンサ３１によっ
て、溶接トーチ２２の旋回速度等を管理することで行え
る。なお、通常は１８０°を少し超える１旋回分で１箇
所の溶接を終了する。

【００５７】１箇所の溶接が終了したならば、溶接装置
と非溶接物とのＸ，Ｚ軸方向の相対位置を変え、隣接す
る次の溶接箇所で前記同様の作用を行う。こうしてシー
ス１ｂの一方の面についての溶接が全て終了したなら
ば、一端駆動部支持台１７を上昇させて溶接トーチ２２
を溶接位置から上方に離間させた状態として、治具ホル
ダ７８によって溶接治具２５を反転させる。これによっ
て、未溶接箇所であるシース１ｂの他の面が上側となる
ので、コマ冷却具７４を既に溶接した一方の面側に装着
し変え、その後に前述した溶接トーチ２２の位置決めお
よび溶接作業を再度行うものである。なお、この場合の
溶接トーチ２２の位置決めの場合等において、可変行程
シリンダ６１のシリンダロッド６２の高さ設定によりス
トッパブロック１９との当接高さに基づいて溶接トーチ
２２の最下降高さが設定できるので、溶接トーチ２２の
被溶接物に対する不要な接触損傷等は確実に防止でき
る。

【００５８】以上の本実施形態によれば、円形軌跡で行
われるシース１ｂとコマ５との多数箇所の溶接を、自動
的な動作により一定の溶接速度およびトーチ距離で行
え、溶込み深さの均一化および溶接入熱量の低減が図れ
るとともに、コマ５の輪郭位置に合せた確実な溶接を行
うことができる。

【００５９】したがって、例えば１枚のシース４に対す
るコマ５の溶接箇所が６４箇所（１本の制御棒１全体で
は２５６箇所）と多数であり、またシース４の板厚が
０．８mm、１．１mmまたは１．４mm等と、種類が多い場
合においても、従来と異なり高度の熟練を必要としない
うえに、作業能率が向上でき、しかも溶接速度等に個人
差の影響をうけず、溶接が均一となり、溶接性の向上が
図れ、特に原子炉用Ｈｆ制御棒等の溶接に関して多大な
効果が奏される。

【００６０】なお、本発明は原子炉用Ｈｆ制御棒以外の
ものに対しても、円柱状のコマの輪郭部を溶接対象とす
るものについて、種々適用できることは勿論である。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、円形軌
跡で行われるコマとの多数箇所の溶接を、一定の溶接速
度およびトーチ距離で行え、溶込み深さの均一化および
溶接入熱量の低減が図れるとともに、コマの輪郭位置に
合せた確実な溶接を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコマ自動溶接装置の一実施形態を
示す全体構成図。

【図２】図１に示したコマ自動溶接装置の平面図。

【図３】図１に示したコマ自動溶接装置の駆動機構部分
の構成を一部断面で示す拡大図。

【図４】図１に示したコマ自動溶接装置の偏心回転軸の
構成を一部断面で示す拡大図。

【図５】図１に示したコマ自動溶接装置の溶接治具の構
成を一部断面で示す拡大図。

【図６】本発明が適用される被溶接物としてのハフニウ
ム溶接棒を例示する斜視図。

【符号の説明】

１Ｈｆ制御棒１ａ上部ハンドル１ｂブレード本体１ｃ下部ブレード２タイロッド３Ｈｆ板４シース５コマ５ａ鍔部１０固定ベース１１レール（Ｘ軸レール）１２スタンド１３レール（Ｙ軸レール）１４支持板１５ガイドブロック１６レール（Ｚ軸レール）１７駆動部支持台１８Ｙ軸移動ハンドル１９Ｚ軸移動ハンドル１９ａ出力軸２０偏心回転軸２０ａ軸本体部２０ｂ偏心軸部２１動力伝達部２２溶接トーチ２３微調整機構２４半径スライド部２５溶接治具２６駆動用プーリ２７ベアリング２７ａラジアル玉軸受２７ｂベアリングホルダ２８従動用プーリ２９ベルト３０スリットカム３１センサ３２保護カバー３３係合溝３４係合部３５ボルト３６深溝玉軸受３７Ｃ型止め輪３８ベアリングホルダ３９伝動プレート４０摺動孔４１動力伝達用Ｚ軸レール４２動力伝達用Ｚ軸ブロック４３動力伝達用Ｘ軸レール４４微調整用Ｘ軸方向レール４５微調整用Ｘ軸方向ブロック４６微調整用Ｙ軸方向レール４７微調整用Ｙ軸方向ブロック４８微調整用Ｚ軸方向レール４９微調整用Ｚ軸方向ブロック５０Ｘ軸微調整用ハンドル５１Ｙ軸微調整用ハンドル５２Ｚ軸微調整用ハンドル５３半径スライド用レール５４半径スライド用ブロック（ピコテーブル）５６トーチサポート５７トーチブラケット５８トーチホルダ５９ストッパプレート６０半径移動調整ねじ６１可変行程シリンダ６２シリンダロッド６３ストッパブロック６４チャンネル６５冷し金部６６ヒンジブロック６７ヒンジアーム６８ナット６９冷し金７０，７１開口７２通水導管７３通水孔７４コマ冷却具７５コマ冷し金７７６スプリング７７押圧具７８治具ホルダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ２１Ｃ 7/10 ＧＤＢＧ２１Ｃ 7/10 ＧＤＢＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円形孔を有する薄板と、この薄板の円形
孔に端部が嵌合される円柱状のコマとを被溶接物とし、
前記コマの端部における輪郭部分を前記薄板に自動溶接
するコマ自動溶接装置であって、前記被溶接物を溶接位
置に保持する溶接治具と、この溶接治具の上方に配置さ
れて互いに直交する３軸方向に沿って移動することがで
きる駆動部支持台と、この駆動部支持台に搭載された駆
動用モータと、このモータに連結されて偏心回転運動を
する偏心回転軸と、この偏心回転軸の偏心回転運動を下
方に伝達する動力伝達部と、この動力伝達部に連結され
て前記コマの半径と同一定半径で旋回運動をする溶接ト
ーチと、前記動力伝達部に組込まれて前記溶接トーチの
位置をさらに３軸方向で微調整することができる微調整
機構および前記溶接トーチを前記コマの中心点から輪郭
位置まで半径方向にスライド移動させることができる半
径スライド部とを備えたことを特徴とするコマ自動溶接
装置。
【請求項２】請求項１記載のコマ自動溶接装置におい
て、動力伝達部は、駆動部支持台の下方に吊下支持され
る動力伝達用レールおよびこれに沿ってスライドするこ
とができる動力伝達用ブロックを複数組備えて水平面上
で直交する２方向に沿うスライドが可能な連結ブロック
構造とされていることを特徴とするコマ自動溶接装置。
【請求項３】請求項１または２記載のコマ自動溶接装
置において、微調整機構は、動力伝達部の下方に吊下支
持された微調整用レールおよびこれに沿ってスライドす
ることができる微調整用ブロックを複数組備えて直交す
る３軸方向に沿うスライドが可能な連結ブロック構造部
と、この連結ブロック構造部の各微調整用レールと各微
調整用ブロックとの連結位置を調整するギア機構とを備
えたことを特徴とするコマ自動溶接装置。
【請求項４】請求項１から３までのいずれかに記載の
コマ自動溶接装置において、半径スライド部は、微調整
機構の下方に吊下支持された半径スライド用レールおよ
びこれに沿ってスライドすることができる半径スライド
用ブロックを１組備え水平面上の１方向に沿うスライド
が可能なブロック構造部と、前記ブロックを前記レール
に沿って移動させるエアシリンダからなる駆動源とを備
えたことを特徴とするコマ自動溶接装置。
【請求項５】請求項１から４までのいずれかに記載の
コマ自動溶接装置において、溶接トーチは、駆動用モー
タ、偏心回転軸および動力伝達部によって、コマの輪郭
に沿い一定の回転速度で旋回運動を行うべく設定されて
いることを特徴とするコマ自動溶接装置。
【請求項６】請求項１から５までのいずれかに記載の
コマ自動溶接装置において、溶接治具は、被溶接物の保
持面に接触する冷却面を有し、その冷却面は溶接治具の
内部に流通する冷却水によって冷却される水冷構造とさ
れていることを特徴とするコマ自動溶接装置。
【請求項７】請求項１から６までのいずれかに記載の
コマ自動溶接装置において、被溶接物は、沸騰水型原子
炉用ハフニウム制御棒のブレードを構成する断面Ｕ字状
に折曲された二重構造のシースの両片と、このシース間
に挿入されるハフニウム板を保持する円柱状コマの両端
部の輪郭部分とが溶接されるものであり、溶接治具は、
前記被溶接物であるシースをその両片の外面を共に表出
させて保持し得るとともに、その両片の外面を溶接トー
チに対向させる位置に反転可能であることを特徴とする
コマ自動溶接装置。