JPS6137030B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、半球体を突き合わせて当該突き合
わせ部分をその内側から放射方向に突張り保持し
て溶接する際に使用される中空球体溶接治具に関
するものである。

（従来の技術） 従来、この種の中空球体溶接治具としては、例
えば第１図に示すような構造なものがあつた。す
なわち、図において、１は基台であつて、この基
台１にボルト２を用いて保持盤３を固定し、この
保持盤３にボルト４を螺合してこのボルト４によ
つて半球体５ａの下部側に保持すると共に、前記
保持盤３に第１スリーブ６の下部側を保持させ、
第１スリーブ６の上端側にはリング盤７を溶接固
定して、このリング盤７にボルト８を介してリン
グ状ブロツク９を固定し、このリング状ブロツク
９の上端にはボルト１１によつてめねじ盤１２を
固定し、このめねじ盤１２にはボルト１３によつ
てリング盤１４ａおよび第２スリーブ１４を固定
し、この第２スリーブ１４の上側にはリング部材
１５、端面ブロツク１６、保持リング１７等を介
してボルト１８により半球体５ｂの上部側を保持
する構成としていた。

また、前記めねじ盤１２にはおねじ部材２１を
螺合し、このおねじ部材２１の上端側には回転軸
２２の下端を固定し、回転軸２２の上端にはハン
ドル２３を固定していた。

一方、前記リング状ブロツク９にはリング盤２
５が溶接固定してあり、このリング盤２５上に
は、前記半球体５ａ，５ｂの突き合わせ部分に突
き当て可能な分割円弧面２６ａを有する複数（例
えば全円周に対して８分割）の裏当体２６をボル
ト２７，２８等を介して各々放射方向に進退可能
に設けてあり、この裏当体２６の内側端部に形成
したテーパ部２６ｂと、前記リング状ブロツク９
の外周部に摺動可能に配設したスライドリング３
０の外周面に形成したテーパ部３０ａとを当接さ
せ、前記リング状ブロツク９の内周部に摺動自在
に配設したスライドブロツク３１と前記スライド
リング３０とを貫通軸３２で連結し、前記スライ
ドブロツク３１の上端部をスラスト軸受３３を介
して前記おねじ部材２１の下端部分に連結する構
成としていた。

このような構造の溶接治具を用いて半球体５
ａ，５ｂの突き合わせ保持を行うに際しては、各
半球体５ａ，５ｂを突き合わせた状態にした後、
ハンドル２３を回転させる。このハンドル２３の
回転によつて、おねじ部材２１が固定状態にある
めねじ盤１２と螺合しているため、スライドブロ
ツク３１、貫通軸３２およびスライドリング３０
が降下し、これによつてテーパ部３０ａ，２６ｂ
を介して裏当体２６が遠心方向に移動し、両半球
体５ａ，５ｂの突き合わせ部分をその内側から保
持した後溶接を行うものであつた。なお、溶接に
際してはホース３５ａ，３５ｂ，３５ｃをホース
連結部材３６ａ，３６ｂによつて連結し、ホース
３５ａ〜３５ｃより供給した不活性ガスを溶接部
分に吹き付けてガスシールドしていた。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の装置にあつて
は、ハンドル２３を人力によつて回転させるもの
であつたため、半球体が小さい場合には突き合わ
部分に対する突張り力も小さくて済むため、必要
な突張り力を得るという点では問題はないが、球
体が大型化した場合、あるいは球体の肉厚が大き
いものの場合などには、十分な突張り力を得るこ
とができず、したがつて溶接部に段差を生ずるこ
とがあるなどの欠点を有していた。また、溶接品
質を向上させるために、不活性ガスで加圧した室
内で自動溶接を行う場合には、上記した人手を要
する装置は適用できないという欠点を有し、加え
て、裏当体２６はハンドル２３の操作によつてそ
の遠心方向への加圧のみが可能であり、求心方向
への加圧力の加減は全く行うことができない構造
であつたため、溶接作業において重要な要素とな
る突き合わせ部分に対する加圧力を微調整するこ
とが困難であり、溶接後の歪取り作業も良好に実
施することができないという欠点を有していた。

この発明は、上記したような従来の欠点を解消
するためになされたもので、半球体の突き合わせ
部分を内側から突張り保持する場合の突張り力を
大きなものとすることができるため、大型あるい
は厚肉の半球体の保持も容易に可能であり、人手
操作によらないため不活性ガス雰囲気中等におけ
る保持が可能であると共に、突張り方向およびそ
の反対方向の両方向において加圧力を加減するこ
とができるため突張り力の微調整を容易にかつ細
かく行うことができる中空球体溶接治具を提供す
ることを目的としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は、半球体を突き合わせて当該突き合
わせ部分を内側から突張り保持し、この状態で溶
接するのに使用される中空球体溶接治具に関する
ものであつて、前記中空球体の突き合わせ部内面
曲率に対応する分割円弧面を有すると共に冷却水
通路を有する分割リムと、内周側および外周側に
各々テーパ面を有する分割ボスと、前記分割リム
と分割ボスとを連結するアームとを有する裏当体
を複数そなえ、前記複数の裏当体を放射方向に進
退可能に配設し、前記分割ボスの内周側テーパ面
には、当該テーパ面に対応する形状の円錐外周面
を有する第１ウエツジを対向配置すると共に、前
記分割ボスの外周側テーパ面には、当該テーパ面
に対応する形状のの円錐内周面を有する第２ウエ
ツジを対向配置し、前記第１ウエツジおよび第２
ウエツジに、当該第１ウエツジおよび第２ウエツ
ジの移動により各々前記内周側テーパ面と円錐外
周面および前記外周側テーパ面と円錐内周面を介
して前記複数の裏当体を遠心方向および求心方向
に進退させる駆動源を設けた構成としたことを特
徴としている。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基いて詳細に
説明する。

第２図はこの発明の一実施例による溶接治具に
中空球体を保持させた状態を示すものであつて、
この中空球体４０は、２個の半球体４０ａ，４０
ｂを突き合わせて形成されたものである。

図において、４１は基台であり、この基台４１
にはボルト３９によつて基台スリーブ４２が固定
してある。この基台スリーブ４２の下端おねじ部
４２ａにはリングナツト４３のめねじ部４３ａが
螺合してある。また、基台スリーブ４２内にはス
リーブ軸４４の軸部４４ａが嵌合してあり、この
軸部４４ａの下端側を前記リングナツト４３で支
持すると共に、軸部４４ａの下端おねじ部４４ｂ
に環状ナツト４５を螺合しており、リングナツト
４３または環状ナツト４５にロツド４６を嵌合し
て回わすことにより、スリーブ軸４４の高さが調
整できるようになつており、適正な高さが得られ
たところでピン４８により固定する。また、半球
体４０ａは複数のボルト４９（略示）によつてス
リーブ軸４４に固定可能となつている。

前記スリーブ軸４４のスリーブ部４４ｃの下端
には、ボルト５０により固定したブラケツト５１
を介して駆動源としての圧力シリンタ５２を固定
し、この圧力シリンダ５２のピストン５２ａには
後述する第２ウエツジ５３がボルト５４により固
定してある。また、スリーブ軸４４の上端フラン
ジ部４４ｄには、第３図および第４図に示す裏当
体７０を摺動可能に挾んだ状態で、スリーブ５６
の下端フランジ部５６ａを載置し、裏当体７０の
ボルト貫通孔７０ａにボルト７１ａを貫通し、ナ
ツト７１ｂを締めることによつて両フランジ部４
４ｄ，５６ａを固定している。

前記スリーブ５６の上端側には、ボルト５７ａ
により固定したブラケツト５７を介して駆動源と
しての圧力シリンダ５８を固定し、この圧力シリ
ンダ５８のピストン５８ａに後述する第１ウエツ
ジ５９がボルト６０により固定してある。さら
に、スリーブ５６の上端には、ボルト６１によつ
て上端フレーム６２を固定し、この上端フレーム
６２にはリング６３を介してボルト６４により別
の半球体４０ｂが保持可能となつている。

前記裏当体７０は、第３図ないし第５図に示す
ように、中空球体４０の突き合わせ部内面曲率に
対応する曲率の分割円弧面７２ａを有し且つ円弧
面７２ａに凹溝７２ｂを有する分割リム７２と、
内周側および外周側に各々テーパ面７３ａ，７３
ｂを有する分割ボス７３と、前記分割リム７２と
分割ボス７３とを連結するアーム７４とをそなえ
ている。そして、分割リム７２の両側面には各々
円弧溝７２ｃ，７２ｄを設け、この円弧溝７２
ｃ，７２ｄに各々閉塞板８１，８１ｄを取付け
て、冷却水通路８２が形成されるようにしてあ
る。また、ボルト孔７０ａは、裏当体７０が放射
方向に進退可能であるように、長孔状に形成して
ある。

前記第１ウエツジ５９は、前記ボス７３の内周
側テーパ面７３ａの形状に対応した形状の円錐外
周面５９ａを有すると共に、第２ウエツジ５３
は、前記ボス７３の外周側テーパ面７３ｂの形状
に対応した形状の円錐内周面５３ａを有してい
る。

さらに、前記半球体４０ａ，４０ｂの突き合わ
せ部分の外周側には、第６図〜第８図に示すよう
な水冷リング８５，８６が設置可能となつてい
る。この水冷リング８５，８６は、各々半円状の
リング部材８５ａ，８６ｂをボルト８７，８８に
よつて連結したもので、各リング部材８５ａ，８
５ｂ，８６ａ，８６ｂの内周側に凹溝８９を形成
し、この凹溝８９をシール材９０で塞ぐことによ
つて冷却水通路９１が形成されるようになつてお
り、両水冷リング８５，８６をスリーブ状のスペ
ーサ９２を介して所定間隔でボルト９３により連
結した構成をなし、ボルト９４によつて半球体４
０ｂのフランジ部４０ｃに固定されるようになつ
ている。

次に、上記構成になる溶接治具の使用要領につ
いて、第９図および第１０図を加えて説明する。

まず、基台４１にボルト３９を用いて基台スリ
ーブ４２を固定し、この基台スリーブ４２に半球
体４０ａを設置してボルト４９により固定する。

次いで、スリーブ軸４４、圧力シリンダ５２、
第２ウエツジ５３、スリーブ５６、圧力シリンダ
５８、第１ウエツジ５９および複数（例えば第３
図に示す角度θが45゜であるものが放射方向に８
個）の裏当体７０等を組付けた組立て体を用意し
て、当該組立体のスリーブ軸４４の軸部４４ａを
前記基台スリーブ４２内に嵌合し、リングナツト
４３および環状ナツト４５を螺合し、ロツド４６
を用いて前記リングナツト４３を適宜回動させ、
第９図に示すように、分割円弧面７２ａに形成し
た凹溝７２ｂの中央部に前記半球体４０ａの上端
面が来るように位置調整した後、環状ナツト４５
により固定する。

次に、第９図に示す状態とした後、半球体４０
ａに半球体４０ｂを被せて両半球体４０ａ，４０
ｂの端面を突き合わせ、次いで上端フレーム６２
をスリーブ５６上に設置してボルト６１により固
定し、さらにリング６３およびボルト６４によつ
て半球体４０ｂを保持して第２図に示す状態とす
る。

続いて、圧力シリンダ５２，５８を適宜作動さ
せ、圧力シリンダ５８を圧力シリンダ５２よりも
強く作動させて第１ウエツジ５９を降下させるこ
とにより、円錐外周面５９ａおよび内周側テーパ
面７３ａを介して各裏当体７０を遠心方向に移動
させ、両半球体４０ａ，４０ｂの突き合わせ部分
内面側に加えられる突張り力を増大させ、他方、
圧力シリンダ５２を圧力シリンダ５８よりも強く
作動させて第２ウエツジ５３を上昇させることに
より、円錐内周面５３ａおよび外周側テーパ面７
３ｂを介して裏当体７０を求心方向に移動させ、
上記突張り力を減少させるようにして、最適の突
張り力が両半球体４０ａ，４０ｂの突き合わせ部
分に付加されるようにする。なお、この際におけ
る両圧力シリンダ５２，５８の加圧力の調整は、
例えば両圧力シリンダ５２，５８に送給する油圧
の大きさを読み取りながら行う。

次いで、スペーサ９２およびボルト９３を用い
て連結した水冷リング８５，８６を両半球体４０
ａ，４０ｂの外周側に当て、ボルト８７，８８を
締め付けることによつて第２図に示すごとく固定
したのち、ボルト９３をゆるめて当該ボルト９３
およびスペーサ９２を取り外す。その後、ロツド
４６を取り去り、ボルト３９を緩めることによつ
て前記溶接治具により保持された両半球体４０
ａ，４０ｂを基台４１から取り外し、第１０図に
示す状態としてハイパルスTIG溶接機等に設置
し、冷却水通路８２，９１に冷却水を流した状態
で例えば不活性ガスチヤンバー内においてTIG溶
接用トーチＴを第１０図に仮想線で示す向きにし
て溶接を行う。

溶接後においては、圧力シリンダ５２による加
圧力を圧力シリンダ５８による加圧力よりも高め
第１ウエツジ５９および第２ウエツジ５３を若干
上昇させ、各裏当体７０を求心方向に移動させて
前記突き合わせ溶接部分に対する突張り力の付与
を解除する。

次いで、ボルト６１を緩めて上端フレーム６２
を取り外し、リング６３を取り去つた後、ナツ７
１ｂを緩めてスリーブ５６および圧力シリンダ５
８等の組立体を中空体４０の上端開口部より抜き
出し、続いて各裏当体７０を同じく中空体４０の
上端開口部より抜き出す。続いて、環状ナツト４
５およびリングナツト４４３を除去すると共にピ
ン４８を取り、基台スリーブ４２からスリーブ軸
４４および圧力シリンダ５２等の組立体を取り去
り、次いでボルト４９を緩めることによつて基台
スリーブ４２を除去し、これによつて、溶接後の
中空球体４０を得る。

なお、上記実施例においては、突き合わせ部分
の内面側を水冷可能な分割リム７２によつて突張
るようにしていると同時に、突き合わせ部分の外
面側を水冷リング８５，８６によつて押圧するよ
うにしているため、溶接中において突き合わせ溶
接部分が熱膨張したときでも、突き合わせ部分で
のうねりや段差の発生等の不具合を解消すること
ができると同時に、溶接部の冷却効果を高めて溶
接品質の向上を実現することができるという利点
を有している。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明による中空
球体溶接治具は、半球体を突き合わせて当該突き
合わせ部分を内側から突張り保持して溶接するの
に使用する中空球体溶接治具であつて、前記中空
球体の突き合わせ部内面曲率に対応する分割円弧
面を有すると共に冷却水通路を有する分割リム
と、内周側および外周側に各々テーパ面を有する
分割ボスと、前記分割リムと分割ボスとを連結す
るアームとを有する裏当体を複数そなえ、前記複
数の裏当体を放射方向に進退可能に配設し、前記
分割ボスの内周側テーパ面には、当該テーパ面に
対応する形状の円錐外周面を有する第１ウエツジ
を対向配置すると共に、前記分割ボスの外周側テ
ーパ面には、当該テーパ面に対応する形状の円錐
内周面を有する第２ウエツジを対向配置し、前記
第１ウエツジおよび第２ウエツジに、当該第１ウ
エツジおよび第２ウエツジの移動により各々前記
内周側テーパ面と円錐外周面および前記外周側テ
ーパ面と円錐内周面を介して前記複数の裏当体を
遠心方向および求心方向に進退させる駆動源を設
けた構成としたから、このような構成の中空球体
溶接治具を使用することによつて、半球体の突き
合わせ部分をその内側から突張り保持する場合の
突張り力を従来の手動ハンドル操作の場合に比べ
てかなり大きなものとすることができるため、大
型あるいは厚肉の半球体の保持も容易に可能であ
り、人手操作によらないため不活性ガス雰囲気中
等における保持も可能であると共に、裏当体は遠
心方向および求心方向に進退可能であるので、半
球体に対し突張り方向およびその反対方向の両方
向において加圧力を適宜変えることができるた
め、突き合わせ部分における突張り力の微調整を
かなり細かくかつ容易に行うことが可能であり、
分割円弧面を有する分割リには冷却水通路を有し
ているため、溶接時の強制冷却によつて熱影響を
実質的になくすことが可能であるので、溶接後の
中空球体の溶接品質ならびに寸法精度がすぐれた
ものを得ることが可能であり、溶接部分での段差
やうねり等の不具合の発生をなくして中空球体の
形状および外観の向上を実現することができると
いう非常にすぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の中空球体溶接治具の断面説明
図、第２図はこの発明の一実施例による中空球体
溶接治具の断面説明図、第３図および第４図は第
２図に示す裏当体の各々正面図および縦断面図、
第５図は第３図のＡ―Ａ線断面図、第６図および
第７図は第２図に示す水冷リングの各々部分破砕
正面図および上半部断面説明図、第８図は第６図
のＢ―Ｂ線断面図、第９図および第１０図は下部
半球体を設置した後上部半球体を設置する前の状
態および上部半球体を設置した後の状態を各々示
す断面説明図である。 ４０…中空球体、４０ａ，４０ｂ…半球体、５
２…圧力シリンダ（駆動源）、５３…第２ウエツ
ジ、５３ａ…第２ウエツジの円錐内周面、５８…
圧力シリンダ（駆動源）、５９…第１ウエツジ、
５９ａ…第１ウエツジの円錐外周面、７０…裏当
体、７２…分割リム、７２ａ…分割リムの分割円
弧面、７３…分割ボス、７３ａ…内周側テーパ
面、７３ｂ…外周側テーパ面、７４…アーム、８
２…冷却水通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半球体を突き合わせて当該突き合わせ部分を
   内側から突張り保持して溶接する中空球体溶接治
   具であつて、前記中空球体の突き合わせ部内面曲
   率に対応する分割円弧面を有すると共に冷却水通
   路を有する分割リムと、内周側および外周側に
   各々テーパ面を有する分割ボスと、前記分割リム
   と分割ボスとを連結するアームとを有する裏当体
   を複数そなえ、前記複数の裏当体を放射方向に進
   退可能に配設し、前記分割ボスの内周側テーパ面
   には、当該テーパ面に対応する形状の円錐外周面
   を有する第１ウエツジを対向配置すると共に、前
   記分割ボスの外周側テーパ面には、当該テーパ面
   に対応する形状の円錐内周面を有する第２ウエツ
   ジを対向配置し、前記第１ウエツジおよび第２ウ
   エツジに、当該第１ウエツジおよび第２ウエツジ
   の移動により各々前記内周側テーパ面と円錐外周
   面および前記外周側テーパ面と円錐内周面を介し
   て前記複数の裏当体を遠心方向および求心方向の
   進退させる駆動源を設けたことを特徴とする中空
   球体溶接治具。