JPH1147926A - 管端自動シール溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】管端部の円周溶接の操作性、作業製を高め、ひ
いては生産性、経済製、そして品質に優れた溶接製品を
生産することにある。 【解決手段】モータを内蔵した溶接ヘッド本体１と、こ
の溶接ヘッド本体内に回転自在に支持されると共に溶接
ヘッド本体より外方へ延出させて設けられ、且つ前記モ
ータにより回転駆動される回転体２と、この回転体の溶
接ヘッド本体の外方端部に取付けられ、管支持体の貫通
孔に挿通させて設けられた管内部に挿入して溶接ヘッド
本体１を管端側に固定する拡管式芯出し治具４と、回転
体の適宜箇所に設けられ、回転体の軸方向及びこれに直
交する方向にそれぞれ独立して移動調整可能な位置決め
調整金具本体６と、この位置決め調整金具本体６に回転
体の軸方向に対して所定角度傾斜させて保持された溶接
トーチ本体８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、例えば熱交換器を
構成する複数本の液体流通管の管端周縁を該流通管を支
持する管支持板に円周溶接するために用いられる管端自
動シール溶接機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば原子力発電所、火力発電所等に設
備される熱交換器としては、流体を流通させる複数本の
流体流通管（以下これを単に管と称す）と、これらの管
を管支持板に設けられた複数個の貫通孔にそれぞれ挿入
し、その管端を管支持板の貫通孔の周囲部にシール溶接
して各管を支持固定する構成のものがある。

【０００３】ところで、上記複数本の管端を管支持板の
各貫通孔の周囲部に溶接する手段として、管端自動シー
ル溶接機が使用されている。以下、この管端自動シール
溶接機の概略構造について図５により説明する。

【０００４】図５において、１は下部にグリップ部１ａ
を有する溶接ヘッド本体で、この溶接ヘッド本体１の内
部には図示しないモータによって回転する回転体２がベ
アリングを介して回転自在に支持されている。

【０００５】この回転体２は、溶接ヘッド本体１の一方
の端面より外方へ軸方向に延出させたパイプ状のもの
で、その内部の中心線上にマンドレル軸３が溶接ヘッド
本体１の両端面を貫通させて設けられている。

【０００６】また、この回転体２の先端部には冷却フィ
ン２ａを介して拡管式芯出し治具４が回転体２の軸芯と
同一軸心上に配置された拡管式芯出し治具４が保持さ
れ、溶接ヘッド本体１の他方の端面より外部に突出する
マンドレル軸３の端部には拡管式芯出し治具４を操作す
るための拡管操作ノブ５が取付けられている。

【０００７】この拡管式芯出し治具４はマンドレル軸３
の先端部に遊合するごとく設けられ、マンドレル軸３の
前進によりその先端部に形成されたテーパ面に沿ってス
ライドしながら径方向に移動する外面がテーパ状に形成
された図示しない複数個のスライド片と、このスライド
片の径方向の移動によって押し拡げられる複数に分割さ
れた図示しないスリーブ片とを備えたものである。

【０００８】さらに、２０は溶接ヘッド本体１の一方の
端面より外方へ延出する回転体２の適宜位置に取付けら
れた溶接トーチ取付け金具本体で、この溶接トーチ取付
け金具本体２０上にスライドベース２１が前後方向調整
操作ノブ２２の操作により軸方向にスライド移動可能に
取付けられている。

【０００９】また、上記スライドベース２１上にトーチ
支持本体２３が取付けられ、このトーチ支持本体２３に
溶接トーチ本体２５が傾斜軸２４を介して回動可能に支
持されている。この溶接トーチ本体２５はトーチ支持本
体２３との間に介挿されたスプリング２７により常に図
示反時計方向の押圧力が与えられ、また角度調整操作ノ
ブ２６によりトーチ角度（回転体の軸線に対する傾斜角
度）が調整可能になっている。

【００１０】ここで、溶接トーチ取付け金具本体２０、
スライドベース２１及びトーチ支持本体２３は、溶接ト
ーチ本体２５の位置決め調整機構を構成し、回転体２と
一体的に回転するものである。

【００１１】一方、３０はシール溶接機を運転操作する
ためのリモコンボックスで、このリモコンボックス３０
は図示しない制御電源装置にリモコンケーブル３１によ
り接続され、その前面にはヘッド回転方向の正転、逆転
の選択釦３２、ヘッド回転のインチング釦３３，溶接開
始釦３４、非常停止釦３５を備えている。

【００１２】なお、図５において、溶接ヘッド本体１に
内蔵するモータはグリップ１ａの下端部より導出された
図示しない制御ケーブルを介して接続された図示しない
制御装置により制御される。

【００１３】また、溶接ヘッド本体１の胴部には電流及
びガスが導入される図示しないパワーケーブルが接続さ
れ、溶接トーチ本体に保持されたタングステン電極１２
に電流を供給すると同時にガスが溶接部位の開先に噴出
できるようになっている。

【００１４】次にこのような構成の従来の管端自動シー
ル溶接機により溶接作業を行う手順について図６を参照
して説明する。まず、溶接ヘッド本体１の後部にある軸
芯のマンドレル軸３に連結された拡管操作ノブ５を手動
により左回転方向に回して拡管式芯出し金具４を窄めて
管支持体１８の貫通孔に挿入された管１９の内部に挿入
する。

【００１５】この拡管式芯出し金具４を管１９の開口端
の溶接部位に相当する位置まで挿入した後、マンドレル
軸３に連結された拡管操作ノブ５を手動により右回転方
向に回し、マンドレル軸３を前進させることにより拡管
式芯出し金具４を拡げて管の内周面にスリーブ片を圧接
させることにより溶接ヘッド本体１を所定の位置に固定
する。

【００１６】この状態により、溶接ヘッド本体１が管１
９に対して溶接部位となる開口端の周方向の位置決め芯
出しが完了することになる。その後、溶接トーチ２５が
取付けられている溶接トーチ取付け金具２０とトーチ支
持本体２３に設けられている前後方向調整ノブ２２、角
度調整ノブ２６を調整してタングステン電極１２の位置
決め芯出しを行う。この場合、タングステン電極１２の
先端部は冷却フィン２ａのフランジ部に設けられた切欠
部より溶接部位に臨ませる。

【００１７】次に溶接トーチ２５の位置決め調整機構部
による調整及びその問題点について述べる。溶接トーチ
取付け金具本体２０は溶接トーチの前後方向調整ノブ２
２及び角度調整操作ノブ２６の微調整しかできない構造
となっている。

【００１８】従って、この位置決め調整機構部は、傾斜
軸２４を支点に動作する角度調整操作ノブ２６でタング
ステン電極１２の位置を調整しなくてはならないため、
溶接する管１９の管径が異なるごとにトーチの傾斜角度
が変わり、同一条件でのシール溶接ができないという欠
点があった。

【００１９】また、角度調整操作ノブ２６を動かすと傾
斜軸２４を支点としているため、常に管支持板１８とタ
ングステン電極１２の位置が変わってしまうので、その
都度前後方向調整操作ノブ２２を調整しなければならな
い。

【００２０】この溶接トーチ本体２５のトーチ傾斜角度
は、溶接トーチ支持本体２３の形状により約４０°で設
計されている。トーチ角度４０°というのは基本的に適
用する管１９の外径寸法がφ３１．７５の場合での角度
である。

【００２１】従って、適用する管１９の外径寸法が変化
した場合には、以下に示す手順でタングステン電極１２
を調整する。例えば適用する管１９の外径寸法がφ３
４．９３と大きい径になる場合は、トーチ角度調整操作
ノブ２６を右方向に回すと、トーチ角度調整ノブ２６に
一体で加工されたネジ加工部が回り、溶接トーチ本体２
５を持上げてトーチ角度を約３８．５°にする。

【００２２】このように適用する管１９の外径寸法によ
り、溶接トーチ本体の角度が変化してしまい、結果とし
て溶接部の溶け込み形状や溶け込み深さが変化するとい
う問題が生じてくる。

【００２３】また、この溶接トーチ本体２５はタングス
テン電極１２を先端部に設けられているセラミック製カ
ップ２８側からでないと取替ができない構造となってい
るため、タングステン電極１２の取替作業が面倒であ
る。

【００２４】すなわち、タングステン電極１２を取替え
る際は溶接トーチ本体２５を水平方向に持上げて起こ
し、トーチ先端部のセラミック製カップ２８を緩め、溶
接トーチ本体内のタングステン電極１２を締め付けてい
るコレットボディを緩めてタングステン電極１２を取替
えなければならず、電極交換においては作業性の非常に
悪いものであった。

【００２５】特にタングステン電極１２を取替えている
間は、溶接トーチ本体２５を常に水平方向に持上げて起
こす必要があり、取替えた後は開先部に対して電極の位
置調整をその都度微調整する必要がある。

【００２６】一方、溶接トーチ本体の位置決め芯出し作
業及び本溶接作業時におけるヘッドの回転や溶接開始の
運転操作は、図５に示すリモコンボックス３０を用いて
行っている。このリモコンボックス３０は溶接機の制御
電源装置にリモコンケーブル３１で接続されており、こ
のリモコンケーブル３１の長さは溶接電流を伝える制御
ケーブルと同様に１０〜１６メートルにもなる。

【００２７】このため、位置決め作業及び溶接作業にお
いては、この長いケーブルを取り回し、このリモコンボ
ックス３０を溶接ヘッド本体の近傍に置いて操作してい
る。しかも、片手で溶接ヘッド本体１の操作、もう片方
の手でリモコンボックス３０の操作などを行っているた
め、操作性が悪く、しかも多大な労力が必要な作業とな
っている。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の管端
自動シール溶接機において、溶接トーチ本体の位置決め
調整機構は適用する管の外径寸法によって溶接トーチ本
体の傾斜角度を変化させる構造であるため、溶接する管
の外径が異なる毎に溶接トーチ本体の傾斜角度が変わ
り、同一条件でのシール溶接ができない。

【００２９】また、管の外径寸法の違いにより溶接部の
溶け込み形状及び溶け込み深さが変化する問題があり、
良好な溶接部の品質が確保できない。しかも、タングス
テン電極の取替え作業についても溶接トーチ本体を水平
に持上げた状態でセラミック製カップを緩め、さらにコ
レットボディを緩めてタングステン電極を取替えなけれ
ばならないため、電極交換作業に多くの手間と時間がか
かる。

【００３０】さらに、リモコンボックスを用いての溶接
作業は、操作性が悪いばかりでなく、多大な労力を要す
るという問題があった。本発明は、かかる要求を満たす
べくなされたもので、溶接ヘッド本体に具備した溶接ト
ーチの位置決め調整金具を使用し、管端部の円周溶接の
操作性、作業性を高め、ひいては生産性、経済性、そし
て品質に優れた溶接製品を生産することをができる管端
自動シール溶接機を提供することを目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により管端自動シール溶接
機を構成するものである。請求項１に対応する発明は、
モータを内蔵した溶接ヘッド本体と、この溶接ヘッド本
体内に回転自在に支持されると共に前記溶接ヘッド本体
より外方へ延出させて設けられ、且つ前記モータにより
回転駆動される回転体と、この回転体の前記溶接ヘッド
の外方端部に取付けられ、管支持体の貫通孔に挿入させ
て設けられた管内部に挿入して前記溶接ヘッド本体を管
端側に固定する固定治具と、前記回転体の適宜箇所に設
けられ、前記回転体の軸方向及びこれに直交する方向に
それぞれ独立して移動調整可能な位置決め調整機構部
と、この位置決め調整機構部に前記回転体の軸方向に対
して所定角度傾斜させて保持された溶接トーチ本体とを
備え、前記溶接トーチ本体の傾斜角度を変化させること
なく、前記位置決め調整機構部により溶接部の位置決め
調整を可能にしたものである。

【００３２】従って、上記構成の管端自動シール溶接機
にあっては、位置決め調整機構部により回転体をベース
にして溶接トーチ本体を軸方向及びこれに直交する方向
に自在に位置決めができるようにしたので、溶接前に行
う溶接トーチ先端部の溶接電極の位置決め作業を容易に
行うことができる。また、溶接トーチ本体の支持構造が
角度可変式から角度固定式になったことで、管の外径寸
法が変化しても溶接する溶接トーチ本体の傾斜角度は変
わらず、常に同じ溶け込み深さの溶接部を得ることがで
きる。

【００３３】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の管端自動シール溶接機において、溶接トー
チ本体は所定の傾斜角度を保持したまま後端部より先端
部へタングステン電極を挿脱し得る構成としたものであ
る。

【００３４】従って、上記構成の管端自動シール溶接機
にあっては、上記請求項１に対応する発明の作用効果に
加えて、溶接トーチ本体を移動させることなく、タング
ステン電極の交換を容易に行うことができる。

【００３５】請求項３に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の管端自動シール溶接機において、位置決め
作業及び溶接作業を行う際の操作内容を指示するリモコ
ン機能を溶接ヘッド本体に持たせたものである。

【００３６】従って、上記構成の管端自動シール溶接機
にあっては、上記請求項１に対応する発明の作用効果に
加えて、位置決め、溶接を行う操作の際に溶接ヘッド本
体自身で全ての運転操作を行うことができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による管端自動シール
溶接機の実施の形態を示すもので、（ａ）は側面図、
（ｂ）は（ａ）をＸ方向から見た図であり、図５と同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる点についてのみ述べる。

【００３８】本実施の形態では、図１に示すように溶接
ヘッド本体１の内部にリモコン操作に必要な制御部を設
けると共に、グリップ部１ａの側部にヘッド回転方向選
択釦１４、ヘッド回転インチング釦１５を設け、また背
部に図２に示すようにスイッチガード１６ａを介して溶
接開始釦１６を設けると共に、非常停止釦１７を設け、
これら各釦の操作により制御部より図示しない制御ケー
ブルを介して図示しない制御装置に指令を与えるもので
ある。

【００３９】また、位置決め調整機構部としては回転体
２にその軸方向に移動可能で、且つ軸方向に対して直交
する方向に移動可能な位置決め調整金具本体６を設け、
この位置決め調整金具本体６の上端部に所定角度傾斜さ
せて絶縁板７を取付け、この絶縁板７に溶接トーチ本体
８を回転体２の軸方向に対して所定角度傾斜させて取付
け固定するものである。

【００４０】上記位置決め調整金具本体６は、図３
（ａ）に示すように回転体２に軸方向に適宜の間隔を存
して取付けられた一対の支持体６１間に跨がって送りネ
ジ６２を挿通させて設け、この送りネジ６２にスライド
片６３を螺挿すると共に、送りネジ６２の先端に前後方
向調整操作ノブ１０が取付けられている。また、このス
ライド片６３には図３（ｂ）に示すようにコ字形の支持
体６４の対向する脚部間に跨がって螺挿された送りネジ
６５が挿通され、その先端に上下方向操作ノブ９が取付
けられ、さらに支持体６４は位置決め調整金具本体６の
下端部にネジにより取付け固定されている。この場合、
位置決め調整金具６は支持体６４との取付け部分にネジ
孔として図１及び図４に示すような長孔が設けられ、こ
の長孔を利用して回転体２の軸方向に対する取付け角度
が調整できるようになっている。

【００４１】従って、この位置決め調整金具本体６は、
上下方向調整操作ノブ９を回転操作することにより送り
ネジ６５により支持体６４と一体的に上下方向に移動
し、また前後方向調整操作ノブ１０を回転操作すること
によりスライド片６３と一体的に軸方向に移動すること
になる。

【００４２】一方、溶接トーチ本体８はタングステン電
極１２を後端部より先端部へ挿通し得る貫通孔を有し、
且つ先端部には溶接時のシールドガスをムラなく、しか
もまんべんなく送れるようにガスレンズ付きのセラミッ
ク製カップ１１が取付けられている。

【００４３】ここで、位置決め調整金具本体６及び絶縁
板７は溶接トーチ本体８の位置決め調整機構を構成し、
回転体２と一体的に回転するものである。次に上記のよ
うに構成された管端自動シール溶接機の位置決め調整手
順について図３及び図４により説明する。

【００４４】まず、溶接ヘッド本体１の後部にある軸芯
のマンドレル軸３に連結された拡管操作ノブ５を手動に
より左回転方向に回して拡管式芯出し金具４を窄めて管
支持体１８の貫通孔に挿入された管１９の内部に挿入す
る。

【００４５】この拡管式芯出し金具４を管１９の開口端
の溶接部位に相当する位置まで挿入した後、マンドレル
軸３に連結された拡管操作ノブ５を手動により右回転方
向に回し、マンドレル軸３を前進させて拡管式芯出し金
具４を拡げて管の内周面にスリーブ片を圧接させること
により溶接ヘッド本体１を所定の位置に固定する。

【００４６】この状態により、溶接ヘッド本体１が管１
９に対して溶接部位となる開口端の周方向の位置決め芯
出しが完了することになる。その後、上下方向調整操作
ノブ９を回転操作すると、位置決め調整金具６は送りネ
ジ６５により支持体６４と一体的に上下方向に移動し、
また前後方向調整操作ノブ１０を回転操作することによ
りスライド片６３と一体的に軸方向に移動する。

【００４７】これにより、適用する管の外径が変化して
も、溶接トーチ本体８の傾斜角度を変化させることな
く、容易に溶接部の位置決め調整が可能となり、またタ
ングステン電極１２と管支持板１８との距離（アーク長
さ）を調整することができる。

【００４８】また、タングステン電極１２の交換におい
ても、従来は溶接トーチ本体を両手を使って起こす必要
があったのに対して本実施の形態では溶接トーチ本体８
を移動させることなく、電極固定キャップ１３を緩めて
タングステン電極１２を容易に引出して交換することが
できる。この場合、タングステン電極１２を交換した
後、固定するには電極固定キャップ１３を締め付けるこ
とにより固定できる。

【００４９】一方、溶接を行う運転操作においては、従
来リモコンボックス３０にて操作していたが、リモコン
機能部を溶接ヘッド本体１の内部に収納し、グリップ部
１ａの近傍に設けられた溶接ヘッド回転方向の切換釦１
４、溶接ヘッド回転のインチング釦１５、溶接開始釦１
６、非常停止釦１７を片手で操作できるので、操作性、
作業性が一段と向上する。

【００５０】なお、溶接開始釦１６にはスイッチガード
１６ａが付属させてあるので、位置決め作業中、誤って
溶接開始釦１６を押すようなことがなくなる。このよう
に本実施の形態では、溶接トーチ本体８を絶縁板７を介
して取付けた位置決め調整金具６を回転体２をベースに
して上下方向及び前後方向に移動可能な位置決め調整機
構を構成して自在に位置決めができるようにしたので、
溶接前に行う溶接トーチ先端部のタングステン電極１２
の位置決め作業を容易に行うことができる。

【００５１】また、溶接トーチ本体８の支持構造が角度
可変式から角度固定式になったことで、管１９の外径寸
法が変化しても溶接トーチ本体の傾斜角度は変わらず、
常に同じ溶け込み深さの溶接部を得ることができる。

【００５２】一方、溶接トーチ本体の取付け構造を変更
したことにより、溶接トーチ本体８を移動させることな
く、タングステン電極１２の交換が容易にできる。さら
に、位置決め、溶接を行う操作の際、溶接ヘッド本体自
身で全ての運転操作ができるように改善されているの
で、操作性、作業性を一段と向上させることができる。

【００５３】なお、上記実施の形態では位置決め調整金
具６を軸方向及びこれに直交する方向にそれぞれ独立に
移動させる位置決め機構として送りネジ機構を用いた
が、歯車機構を用いて上記と同様の位置決め機構を構成
してもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、溶接
ヘッド本体に具備した溶接トーチの位置決め調整金具を
使用し、管端部の円周溶接の操作性、作業性を高め、ひ
いては生産性、経済性、そして品質に優れた溶接製品を
生産することをができる管端自動シール溶接機を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による管端自動シール溶接機の実施の形
態を示す側面図。

【図２】図１をＸ方向から見た図。

【図３】同実施の形態における位置決め調整金具本体の
送り機構の説明図。

【図４】同実施の形態における溶接トーチ位置決め機構
の作用説明図。

【図５】従来の管端自動シール溶接機を示す側面図。

【図６】従来の管端自動シール溶接機の溶接トーチ位置
決め機構の作用説明図。

【符号の説明】

１……溶接ヘッド本体 １ａ……グリップ部 ２……回転体 ２ａ……冷却フィン ３……マンドレル軸 ４……拡管式芯出し治具 ５……拡管操作ノブ ６……位置決め調整金具本体 ７……絶縁板 ８……溶接トーチ本体 ９……上下方向調整操作ノブ １０……前後方向調整操作ノブ １５……ヘッド回転インチング釦 １６……溶接開始釦 １６ａ……スイッチガード １７……非常停止釦 １８……管支持板 １９……管 ２０……溶接トーチ取付け金具本体 ２１……スライドベース ２２……前後方向調整操作ノブ ２３……トーチ支持本体 ２４……傾斜軸 ２５……溶接トーチ本体 ２６……角度調整操作ノブ ２７……スプリング ２８……セラミック製カップ ３０……リモコンボックス ３１……リモコンケーブル ３２……選択釦 ３３……インチング釦 ３４……溶接開始釦 ３５……非常停止釦 ６１，６４……支持体 ６２，６５……送りネジ ６３……スライド片

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータを内蔵した溶接ヘッド本体と、こ
   の溶接ヘッド本体内に回転自在に支持されると共に前記
   溶接ヘッド本体より外方へ延出させて設けられ、且つ前
   記モータにより回転駆動される回転体と、この回転体の
   前記溶接ヘッドの外方端部に取付けられ、管支持体の貫
   通孔に挿入させて設けられた管内部に挿入して前記溶接
   ヘッド本体を管端側に固定する固定治具と、前記回転体
   の適宜箇所に設けられ、前記回転体の軸方向及びこれに
   直交する方向にそれぞれ独立して移動調整可能な位置決
   め調整機構部と、この位置決め調整機構部に前記回転体
   の軸方向に対して所定角度傾斜させて保持された溶接ト
   ーチ本体とを備え、 前記溶接トーチ本体の傾斜角度を変化させることなく、
   前記位置決め調整機構部により溶接部の位置決め調整を
   可能にしたことを特徴とする管端自動シール溶接機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の管端自動シール溶接機に
   おいて、溶接トーチ本体は所定の傾斜角度を保持したま
   ま後端部より先端部へ溶接電極を挿脱し得る構成とした
   ことを特徴とする管端自動シール溶接機。
3. 【請求項３】 請求項１記載の管端自動シール溶接機に
   おいて、位置決め作業及び溶接作業を行う際の操作内容
   を指示するリモコン機能を溶接ヘッド本体に持たせたこ
   とを特徴とする管端自動シール溶接機。