JPS5832854Y2 - 球形管板のプラグ溶接装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、熱交換器の管板特に管板面が球面法でかつこ
の管板面から一次側フランジ端まで力ｌかなり隔たった
管板の管式にプラグ溶接をする場合に有用な溶接装置に
関する。

最近、第１図に示すような管板を採用する熱交換器が新
しく開発されつつある。

この管板は、平板からなる通常の管板と異なり、管板面
がフランジ端からかなり凹んだ略Ｕ形を成しているので
、使用中の管を同等かの理由でプラグしなければならな
い事態が生じた時に手溶接などでプラグ溶接することが
困難である。

そこで、このような管板にプラグ溶接が施せる溶接装置
が望まれていた。

本考案は上述の要望に応えるもので、管板面が球面法を
成す略Ｕ形の管板にプラグ溶接あるいはシール溶接を加
える自動溶接装置を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成する本考案は、球面法の管板面を成す
管板に所定の配列で多数設けられている管式のうちから
任意の管式をプラグ溶接するものにトいて、プラグ溶接
を施す被溶接管穴の隣の管式内に一端が挿入され他端が
被溶接材外のアームに固定支持される第１ガイド軸と、
この第１ガイド軸に対し平行で一端が第１ガイド軸が挿
入される管式の隣の管式に挿入され且つ軸方向に移動自
在に他端が前記アームに取付けられる第２ガイド軸と、
前記第１ガイド軸に摺動自在に取付けられる移動筒とこ
の移動節に前記被溶接管穴の周りを回わるように設けら
れた溶接トーチと、前記第１ガイド軸の管式への挿入状
態を基準とし第２ガイド軸を管式へ挿入する繰り出し量
若しくは引っ込み量に基づいて推定された被溶接管穴の
軸方向立置に対応して前記溶接トーチを上下動させる調
整移動装置と、前記溶接トーチの回転に伴うアーク長の
変化に基づいて該溶接トーチを被溶接管穴から一定間隔
に保つサーボ系とを具備してなることを特徴とする特 以下にトいて本考案の構成を図面に示す一具体例に基づ
いて詳細に説明する。

第２図は本考案のプラグ溶接装置の概略を示す斜視図で
ある。

該図にトいて、１は装置全体を支えるアームでその先端
にマグネットチャック２が備えられている。

３ｉｉ第１ガイド軸４や第２ガイド軸５、送り台６釦よ
びスライド７を支持する基台で、枢軸部分がマグネット
チャック２に回転自在に装着されることにより装置全体
の方向を変え得るように設けられている。

前記アーム１と基台３とによって実用新案登録請求の範
囲に記述するアームを構成する。

前記第１ガイド軸４は、基端部が前記基台３に固定され
ることにより一端支持されているが、使用時にはその先
端がプラグ溶接を症す管式（以下被溶接管穴と称す）８
の隣の管式８′内に挿入され両端が固定される。

また、この第１ガイド軸４の先端には、該第１ガイド軸
４を管式８′内にがたつきなく嵌：するためのガイド９
が取付けられている。

このガイド９は嵌入を容易にするために先端がテーパ面
とされると共に割溝が切られてトリ、基端部に管板面１
０ａと当接する突起９ａが軸心を通る平行な平面上の相
反する三箇所に設けられている。

管式８１内に挿入された時にこの管穴８′の中心を通る
円周方向の管板表面１０ａに前記突起９ａが接触して立
置決めを行なうのである。

すなわち第３図に示すように、管板１０の中心を中心と
して、この中心から管式８′の中心までの距離りを半径
とする円周上に突起９ａが立置するように設けられる。

管板１０の径方向に配置するのではない。前記第２ガイ
ド軸５は、軸方向には移動するが回転はしないように基
台に取付けられている。

この第２ガイド軸５と第１ガイド軸４との芯間距離は管
式８，８’、８’のピッチ（管板１０の径方向の管式配
列芯間距離）と一致する。

また、この第２ガイド軸５を軸方向に繰り出したり引っ
込めたりする１駆動装置は、第１ガイド軸４の上部にね
じ１１を切って、このねじ１１と噛合する１＠ねじを内
周面に切ったウオームホイール１２を前記基台３上に回
転は自由にするが軸方向には移動しないように取付は基
台３上に設置されたウオーム１３と噛み合すことによっ
て構成されている。

依って、ウオーム１３のハンドルを持って回わせば、ウ
オームホイール１２が回転し第２ガイド軸５が軸方向移
動する（図上上昇ないし下降する）。

更に、この第２ガイド軸５が取付けられている部分の基
台３には案内筒１４が取付けられている。

これは第２ガイド軸５がぐらつかないように支持するた
めのもので、その一部が切り欠かれ第２ガイド軸５に刻
まれている目盛り１５が見える窓にされている。

そして、この案内筒１４に第１ガイド軸４に刻まれてい
るある基準線ａと同装置を示す線すが標示しである。

したがって、第１ガイド軸４と同量だけ第２ガイド軸５
を繰り出した立置を示す基準線Ｃとの差によって該第２
ガイド軸５が第１ガイド軸４の先端よりどれだけ繰り出
しているかあるいは引っ込んでいるかがこの部分をＩ’
［−Ｊ’−るだけで判明する。

もつとも、このような目視によるスケールでなくとも、
差動トランスのようなもので電気的に読み取るようにす
ることも酊能である。

尚、この第２ガイド軸５は基台３にねじ対偶などで取付
けられているために、管式ぎ′に先端のガイド（第１ガ
イド軸のものど同構成）１６が挿入されない非溶接時に
自重で傾き第１ガイド軸４との間の平行が保たれないよ
うになるので、第１ガイド軸４に取付けられた移動筒１
７から張り出されるガイド軸受１８が先端部りに装着さ
れている。

前記移動筒１γは第１ガイド軸４ＴＫ−外嵌され、この
第１ガイド軸４に沿って摺動し得るように取付けられる
と共に移動筒１７の先端部から張り出された前記ガイド
軸受１８を第２ガイド軸５に沿って摺動可能に装着する
ことで移動筒１７が第１ガイド軸４に沿ってのみ移動し
回転しないようになっている。

そして、この移動筒１γの先端部に溶接トーチ１９むよ
び溶接部などを観察するためのファイバスコープ２０が
支持される。

この移動筒１７の移動（上下動）は、上端に張り出され
たアーム２１と基台３との明に具備された調整移動装置
ない、Ｌサーボ系によって図られている。

前記サーボ系は、スライドＴ内に回転はするが軸方向に
は移動しないように設置されたねし棒２２とこのねじ棒
２２と噛合するアーム２１側のナツト（図示省略）トよ
びウオームホイール２３とウオーム２４を介して接続さ
れ前記ねじ棒２２を回転させるサーボモータ２５と、図
示しないアーク電圧検出器等を有する制御装置とで構成
され、溶接トーチ１９を被溶接管穴８の周囲に沿って回
転させることによって生ずるアーク長の変化をアーク電
圧の変化としてアーク電圧検出器で検出し、この値が一
定となるよう制御装置によってサーボモータ２５をコン
トロールし移動筒１７を上下動させるものである。

すなわち、下端に取付けられた溶接トーチ１９を上下動
させ、アーク長さを一定に保つものである。

前記調整移動装置は、基台３上の送り台６に回転はする
が軸方向へは移動しないように内蔵されたねじ棒２６と
前述のスライドγの裏面側に設けられた前記ねじ棒２６
と噛合するナツト（図示省略）訃よび・・ンドル２７と
から構成されてお・す、手回しによって上ＪＬ・たサー
ボ系ごと移動筒１γを上下動させ、あらかじめ溶接トー
チ１９を任意の軟質に送るものである。

またこの移動筒１７の下端には溶接トーチ１９がリンク
機構から成る回転装置２８を介して被溶接管穴８の周り
を回転し得るように取付けられている。

前記回転装置２８は、例えば両クランク機構を利用し、
モータ２９の回転で一方のリンクを回転させて溶接トー
チ１９が固定されている他方のリンク片を被溶接管穴８
を中心として回転させるように設けられている。

尚、符号３０は、電源やシールドガス等を供給するケー
ブルである。

また、溶接部を見るためのファイバースコープ２０は、
溶接トーチ１９と同様に移動筒１７の下端に固定されて
いる。

斯様に構成したので次の如く操作すれば、管板面１０ａ
が球面法でかつこの管板面１０ａから一次側フランジ端
面１０ｂまでがかなり隔たった略Ｕ形の管板１０のプラ
グ溶接ないしシール溶接が可能となる。

まず、第１ガイド軸４のガイド９を被溶接管穴８の隣の
管式８′に挿入し、第１ガイド＠４を被溶接材である管
板１０とアーム１とによって固定する。

次いで、第２ガイド軸５を繰り出して被溶接管穴８から
ニピツチ目の管式キ′（すなわち、第１ガイド軸４の隣
の管式）に先端のガイド１６を挿入する。

この時、第１ガイド軸４と第２ガイド軸５の夫々のガイ
ド９，１６の突起９ａ、１６ａは、管板１０の中心を中
心として管式キ、キ′の中心を夫々通る円周上に軟質す
るように設置されている。

第２カイト軸５のガイド１６が管式「′に完全に挿入さ
れてから案内筒１４を見ると、第２ガイド軸５５の繰り
出り量すなわち相関距離Ｘを読み取ることができる。

この第２ガイド軸５の繰り出し量Ｘから被溶接管穴８と
第１ガイド軸４が挿入されている管式８′との相関距離
Ｙが′Ｊ、−釦むね推定できる。

この推定値Ｙに基づいて、スケール３１を見ながら調整
移動装置を動かして移動筒１γを下降させ、プラグ３２
をあらかじめ詰めた被溶接部から１〜２ｍｍの所にタン
グステン先端が軟質するようにセットする（移動量Ｚｚ
Ｙ−１〜２ｒ／Ｌｒｆｔ）。

これは、移動筒１γの装置と第１ガイド軸４のスケール
３１との関係をあらかじめ定めてトけば、タングステン
先端を見ずども容易に行な得る。

尚、この時の溶接トーチ１９の飲置は、回転装置２８の
回転立置割出装置により、前述したガイド９，１６の突
起９ａ、１６ａと同様に被溶接管穴８の中心を通る円周
上にまず軟質するように図られる。

次に、アークを飛ばし溶接を始めると、アーク電圧の変
化に応じてサーボ系が働き、溶接トーチ１９は被溶接管
穴８（換酢すればプラグ３２）の周りを回わりながら上
昇したり下降したりして適当なアーク長さを維持しつつ
溶接を続ける。

本考案に係る溶接装置は斯様に構成したので、管板面が
球面法でかつこの管板面から一次側フランジ端面までが
かなり隔たった管板のプラグ溶接ないしシール溶接など
困難な箇所の溶接が可能となる。

また、機構も簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は球形管板を示す中央縦断面図、第２図は本考案
に係る溶接装置の概要を示す斜視図、第３図はガイド軸
の先端部分を示す斜視図である。 図面中、１および３は装置を支えるアームを構成するア
ームと基台、４は第１ガイド軸、５は第２ガイド軸、６
１Ｌ２６ｉ−よび２１は調整移動装置を構成する送り台
、スライド、ねじ棒訃よび・・ンドル、８は被溶接管穴
、８′はその隣の管式、８′は更にその隣の管式、１０
は管板、１１，１２ち−よび１３は第２ガイド軸を移動
させるためのねじ、ウオームホイール釦よびウオーム、
１γは移動］１９は溶接トーチ、２０はファイバースコ
ープ、２１．２２．２３．２４ｉ−よび２５はサーボ系
を構成するアーム、ねじ棒、ウオームホイール ウオー
ムあ−よびサーボモータ、２８トよび２９は溶接トーチ
を回転させる回転装置とモータ、３２はプラグ、Ｘは第
１ガイド軸と第２ガイド軸の相関距離（第２ガイド軸の
繰り出し量）、Ｙは被溶接管穴とその隣の管式との相関
距離である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 球面法の管板面を或す管板に所定の配列で多数設けられ
   ている管式のうちから任意の管式をプラグ溶接するもの
   にむいて、プラグ溶接を施す被溶接管穴の隣の管式内に
   一端が挿入され他端が被溶接材外のアームに固定支持さ
   れる第１ガイド軸と、この第１ガイド軸に対し平行で一
   端が第１ガイド軸が挿入される管式の隣の管式に挿入さ
   れ且つ軸方向に移動自在に他端が前記アームに取付けら
   れる第２ガイド軸と、前記第１ガイド軸に摺動自在に取
   付けられる移動節と、この移動筒に前記被溶接管穴の周
   りを回わるように設けられた溶接トーチと、前記第１ガ
   イド軸の管式への挿入状態を基準とし第２ガイド軸を管
   式へ挿入する繰り出し量若しくは引っ込み量に基づいて
   推定された被溶接管穴の軸方向立置に対応して前記溶接
   トーチを上下動させる調整移動装置と、前記溶接トーチ
   の回転に伴なうアーク長の変化に基づいて該溶接トーチ
   を被溶接管穴から一定間隔に保つサーボ系とを具備して
   なることを特徴とする球形管板のプラグ溶接装置。