自動管端溶接装置
【課題】 コストの増大を抑制し装置の位置決め精度の確保を容易にしつつ、管端溶接作業の自動化を図ることが可能な自動管端溶接装置を提供する。
【解決手段】 自動管端溶接装置１０は、所定の回転軸を中心に周方向に溶接トーチが移動する自動溶接部１１と、複数の管２の配列方向に沿って自動溶接部１１を移動させる溶接部移動機構１２と、溶接部移動機構１２を管板１に取り付けるためのベースプレート１３とを備える。
【解決手段】 自動管端溶接装置１０は、所定の回転軸を中心に周方向に溶接トーチが移動する自動溶接部１１と、複数の管２の配列方向に沿って自動溶接部１１を移動させる溶接部移動機構１２と、溶接部移動機構１２を管板１に取り付けるためのベースプレート１３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所や火力発電所等において使用される熱交換器や圧力容器等の製造に用いられる管端溶接技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や火力発電所あるいは石油・天然ガス精製設備等において使用される熱交換器や圧力容器の製造過程では、流体流通用の多数の管と、管支持用の板（以後、管板と称する）とを接合するための溶接作業が行われる。この溶接作業は、各管の端部外周囲と、管が挿通された管板の各孔の周縁とを周溶接（シール溶接）するものであり、管端溶接と呼ばれている。なお、石油・天然ガス精製設備で使用される圧力容器は非常に大型であり、１基当たり数万本の管の溶接が必要である。
【０００３】
管端溶接では、溶接トーチの周方向の移動が自動化された装置を用いるのが一般的である（特許文献１、２参照）。この溶接装置は、モータ駆動される回転部材に溶接トーチが取り付けられた自動溶接部を備え、この自動溶接部が把持しやすい形態となっている。また、自動溶接部における溶接トーチの前方には、シャフト状の治具が突出して配設されており、この治具を溶接対象の管の内部に挿入することで、管の軸と溶接トーチの移動中心軸（回転軸）とが位置決め（軸合わせ、芯出し）されるようになっている。こうした溶接装置は、自動溶接部が約１０ｋｇと重く、自動溶接部を吊り下げ保持するために、ガイドレール機構、スプリングバランサーなどの付帯設備を併用している場合が多い。
【０００４】
上記溶接装置の使用に際して、複数の管間における自動溶接部の移動、並びに各管に対する自動溶接部の位置決めは、従来、作業者の手持ち作業によって行われている。すなわち、１つの管に対する溶接が終了すると、作業者が自動溶接部を手で持ってそれを次の管まで移動させている。さらに、作業者が自動溶接部を手で持ち、軸合わせ用芯金治具を管内に挿入している。
【０００５】
なお、上記軸合わせ用芯金治具は、径方向の大きさが変化する構造からなり、作業者は、レバー等を介して軸合わせ用芯金治具の大きさを適宜変化させる。具体的には、作業者は、上記軸合わせ用芯金治具を管内に挿入するときはその径を小さくし、管内に挿入した後にその径を大きくする。軸合わせ用芯金治具の径が管内で拡大することにより、イ）管が拡管され溶接部の管穴内壁と管の外面が密着される、ロ）溶接対象の管に対して自動溶接部が固定される、ハ）管の軸と溶接トーチの移動中心軸とが位置決め（軸合わせ、芯出し）される。
【特許文献１】特開２００１−１５０１３２号公報
【特許文献２】特開２００３−８８９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動溶接部の移動や位置決めを作業者の手持ちによって行う方法は、溶接対象の管の数が非常に多いことなどから、作業者の肉体的負担が大きい。また、ガイドレール機構やスプリングバランサー等の付帯設備の準備に多くの労力や時間を要する。
【０００７】
自動溶接部の移動の自動化を目的として、溶接対象物の近くに多関節ロボットや門型の架構を併設し、これに自動溶接部を搭載する技術があるものの、これらの技術では、自動溶接部の移動範囲を、複数の管が配列された配列領域の全体とする必要があることから、設備が大規模となりやすく、設備コストや維持コストの増大を招く。また、溶接対象部に応じた改造にも高いコストを要する。
さらには、自動溶接部を管板面に対して非接触かつ独立したかたちで設置をするため、溶接トーチの管板面に対する位置決め精度の確保が困難である。具体的には、管板面にそりがあるため、管板面を全体として見た場合には管板面と溶接トーチの稼動面との平行度が一定ではないといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、コストの増大を抑制しつつ、管端溶接作業の自動化を容易に図ること、また管板面に対する溶接トーチの位置決め精度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の自動管端溶接装置は、複数の管と管板とを管端溶接するための装置であって、所定の回転軸を中心に周方向に溶接トーチが移動する自動溶接部と、前記複数の管の配列方向に沿って前記自動溶接部を移動させる溶接部移動機構と、前記溶接部移動機構を前記管板に取り付けるためのベースプレートと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この自動管端溶接装置では、溶接部移動機構により、自動溶接部の移動が自動化される。また、溶接部移動機構がベースプレートを介して溶接対象本体である管板上に取り付けられることから、多関節ロボットや門型の架構を併設する技術に比べて、設備が縮小される。すなわち、この自動管端溶接装置では、コストの増大を抑制しつつ、管端溶接作業の自動化を図ることができる。さらに、管板に対する溶接トーチの位置決め精度及び平行度については、イ）ベースプレートを管板に直接取り付けるので、またロ）管板全体としてではなく管板のうち自動溶接部の移動範囲のみについて確保すれば良いので、容易に確保することができる。
【００１１】
上記の自動管端溶接装置において、前記溶接部移動機構は、前記自動溶接部を、前記複数の管が配列された全体領域のうちの一部の領域内で移動させるとよい。
すなわち、自動溶接部の移動範囲を、前記複数の管が配列された領域全体ではなく、一部の領域に限定する。
これにより、設備の縮小化、管板と装置との位置決め精度の確保及び管板面と溶接トーチの稼動面との平行度の確保が確実に図られる。
この場合、例えば、所定の領域内の管端溶接が終了すると、次の領域に対して溶接部移動機構の取り付け位置の変更を行う。こうした装置の段取り替えにより、設備の大型化を抑制しつつ、溶接作業の自由度を向上させることができると共に、管板の大きさに左右されず装置の管板に対する取り付け精度を向上させることができる。
【００１２】
また、上記の自動管端溶接装置において、前記ベースプレートは、前記複数の管のうちの少なくとも１つの管を利用して前記管板に固定されているとよい。
これにより、管板に対してベースプレートをより安定的に取り付けることが可能となる。
【００１３】
例えば、前記ベースプレートは、固定治具を介して前記管板に固定されており、前記固定治具は、前記複数の管のうちの少なくとも１つの管の内部に挿入され、かつ該管の内部で径方向の大きさが拡大可能な構造からなるとよい。
この場合、固定治具が管の内部で拡大することにより、管に対して固定治具が固定され、その結果、管板に対してベースプレートが確実に固定される。
【００１４】
また、上記の自動管端溶接装置においては、溶接対象の管と前記自動溶接部の回転軸とを軸合わせするための芯金前後駆動機構を備えるのが好ましい。
芯金前後駆動機構により、軸合わせの自動化が図られる。また、軸合わせにより、自動溶接部による溶接品質の向上が図られる。
【００１５】
この場合、前記芯金前後駆動機構は、前記自動溶接部における前記溶接トーチの前方に突出して配設されかつ溶接対象の管の内部に挿入される軸合わせ用芯金治具と、溶接対象の管に対して前記軸合わせ用芯金治具を挿脱移動させる軸合わせ用駆動部と、前記軸合わせ用芯金治具の挿脱状態を確認するための検知部と、を含むとよい。
軸合わせ用芯金治具の挿入により、軸合わせの容易化が図られる。また、検知部による軸合わせ治具の挿脱状態の確認により、軸合わせの自動化に際して、動作の安定化や信頼性の向上が図られる。
【００１６】
また、上記の自動管端溶接装置においては、前記自動溶接部の位置または姿勢のずれを吸収するフローティング機構を備えるのが好ましい。
フローティング機構によって自動溶接部の位置または姿勢のずれが吸収されることにより、自動溶接部の移動の自動化に際して、動作安定性の向上が図られる。
また、自動溶接部の位置または姿勢のずれが吸収されることにより、管の内部に軸合わせ用芯金治具を挿入する場合における、治具の詰まりの発生が抑制される。つまり、軸合わせ動作の自動化に際して、動作信頼性の向上が図られる。
【００１７】
この場合、前記溶接部移動機構は、前記複数の管の配列方向に平行な面内で互いに直交する２軸方向に前記自動溶接部を案内するガイド部を含み、前記フローティング機構は、前記ガイド部に対して前記自動溶接部を前記２軸方向に移動自在に案内するサブガイド部を含むとよい。
この構成により、自動溶接部の位置または姿勢のずれの吸収が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の自動管端溶接装置によれば、自動溶接部の移動機構を溶接対象本体である管板に取り付ける構成の採用により、コストの増大を抑制しつつ、装置の管板に対する位置決め精度の確保を容易にし、管端溶接作業の自動化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態例について図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態例に係る自動管端溶接装置の全体構成を模式的に示す図であり、図２は、自動管端溶接装置の要部正面図、図３は、自動管端溶接装置の要部側面図である。
なお、以下の説明においては、図１に示したＸＹＺ直交座標系を設定している。本例では、ＸＹ平面が鉛直方向に平行な面にされている。また、符号１は管板、符号２は管板に挿通された流体流通用の管２（円管）、符号１０は本例に係る自動管端溶接装置を示している。本例では、管板１の壁面は、鉛直方向に略平行であり、管板１の壁面の広い領域にわたって多数の管２が所定の配列ピッチで配設されている。
【００２０】
管板１には、図３に示すように、複数の管穴１ａが形成されており、各管穴１ａに管２が挿通されている。自動管端溶接装置１０は、管２の端部外周に沿って溶接トーチを周方向に移動させることで、各管２の端部外周囲と、管板１の各管穴１ａの周縁とを周溶接（シール溶接）するものである。
【００２１】
本例の自動管端溶接装置１０は、図１に示すように、自動溶接部１１、溶接部移動機構１２、ベースプレート１３、芯金前後駆動機構１４（拡管機構）、フローティング機構１５、及び全体制御装置１６（制御盤）等を含んで要部が構成されている。なお、自動溶接部１１には、溶接制御装置２０（溶接機）が接続されている。また、全体制御装置１６には、操作盤２１が接続されており、この操作盤２１を介して条件や動作パラメータ等の各種情報の入力が行われる。
【００２２】
自動溶接部１１は、図３に示すように、溶接トーチ３０（溶接ヘッド）と、溶接トーチ３０が取り付けられるブラケット３１と、回転軸３２を中心にブラケット３１を回転させるモータ３３とを含んで構成されている。モータ３３が駆動され、ブラケット３１が回転すると、回転軸３２を中心として溶接トーチ３０が周方向に移動する。溶接時においては、溶接トーチ３０の先端（溶接トーチ先端）が管２の端部外周に沿って周方向に移動することにより、管２の端部外周囲と管板１の管穴１ａの周縁とが連続溶接（シール溶接）される。
【００２３】
溶接部移動機構１２は、図２に示すように、溶接対象である複数の管２のそれぞれに対して、自動溶接部１１を位置決めするものであり、Ｘ軸ガイド部４０と、Ｘ軸モータ４１と、Ｙ軸ガイド部４２と、Ｙ軸モータ４３とを含んで構成されている。Ｘ軸モータ４１及びＹ軸モータ４３はともにＡＣサーボモータである。本例において、溶接部移動機構１２は、自動溶接部１１を移動させる範囲（稼動範囲、ストローク）が、複数の管２が配列された全体領域のうちの一部の領域（図２に示す領域３）に対応している。なお、図２では、主に領域３の内側にのみ複数の管２を描いているが、実際には、図２に示す領域３の外側の領域にも多数の管２が配置されている。
【００２４】
ベースプレート１３は、溶接部移動機構１２を管板１に取り付けるためのものである。本例では、図２に示すように、管板１上にベースプレート１３が固定され、ベースプレート１３上に溶接部移動機構１２におけるＸ軸ガイド部４０が固定され、Ｘ軸ガイド部４０のスライド部分にＹ軸ガイド部４２が固定されている。また、本例では、ベースプレート１３は、３つの固定治具５０、５１、５２を介して管板１に固定されている。
【００２５】
図４は、ベースプレート１３の取り付け構造を説明するための図である。なお、図４では、図２に示す３つの固定治具５０、５１、５２のうちの２つの固定治具５０、５２が代表的に描かれている。
【００２６】
図４において、前述したように、管板１には複数の管穴１ａが形成されており、各管穴１ａには管２が挿通されている。固定治具５０は、管２の内径に比べてわずかに小さい外径の円柱状の挿入部材５５、５６と、大外径の結合部材５７、５８とを含む。挿入部材５５、５６はそれぞれ、一方の端面が軸方向に対して斜め（約４５°）に形成されている（斜面５５ａ、５６ａ）。
【００２７】
ここで、固定治具５０の使用方法を説明すると、まず、挿入部材５５、５６を、斜面５５ａ、５６ａ同士を合わせた状態で管２の内部に一部挿入する。ボルト５９で挿入部材５５、５６同士を締結することにより、斜面５５ａ、５６ａに沿って挿入部材５５と５６との間で軸心がずれ、これに伴って挿入部材５５と５６とを含む全体の大きさが管２の内部で径方向に拡大する。そして、挿入部材５５、５６の外周面と管２の内周面とが互いに密接することで、管２に対して挿入部材５５、５６が固定される。続いて、管２に固定された挿入部材５６の端部に一方の結合部材５７をボルトで固定し、ベースプレート１３を間に挟んで結合部材５７と５８とをボルトで締結する。固定治具５１の使用方法もほぼ同様である。すなわち、挿入部材５５、５６をボルト５９を用いて管２の内部で固定した後に、挿入部材５６の端部に結合部材６０をボルトで固定する。そして、結合部材６０の一面にベースプレート１３の一面を押し当ててボルトで両者を締結する。なお、ベースプレート１３と各固定治具５０、５１、５２とは、ベースプレート１３に形成された貫通孔を介して結合される。また、図４では描かれていないが、図３に示す固定治具５１も、固定治具５０とほぼ同様の構造からなる。また、図４に示す符号６５は、管板１とベースプレート１３との距離を一定に保つためのピン部材である。
【００２８】
このように、本例では、ベースプレート１３の各固定治具５０、５１、５２を管２の内部に一部挿入することで、管２の内部（内周面）を利用して管板１にベースプレート１３を固定している。そのため、管板１に対してベースプレート１３が安定的に取り付けられる。
【００２９】
また、ベースプレート１３の取り付けに際しては、先に固定治具５０、５１、５２を管板１（管２）に固定しておき、次にベースプレート１３の貫通孔を固定治具５０、５１に係合させ、その後にボルトを用いた締結を行う。ベースプレート１３の貫通孔を固定治具５０、５１に係合させることで、ベースプレート１３が支持されることから、ベースプレート１３の設置や着脱が行いやすい。なお、図２に示す符号６６は、ベースプレート１３を吊り下げ支持するための吊下部材である。
【００３０】
図５は、芯金前後駆動機構１４を説明するための図である。
芯金前後駆動機構１４は、溶接対象の管２の中心軸２ａと自動溶接部１１の回転軸３２とを軸合わせするためのものであり、自動溶接部１１における溶接トーチ３０の前方に突出して配設される軸合わせ用芯金治具７０（芯金）と、溶接対象の管２に対して軸合わせ用芯金治具７０を挿脱移動させる駆動部としてのシリンダ７１と、軸合わせに伴う自動溶接部１１の移動を案内するスライドガイド部７２と、軸合わせ用芯金治具７０の挿脱状態を確認するための検知部７３とを含んで構成されている。本例では、検知部７３は、シリンダ７１のピストン位置を検知する近接スイッチである。
【００３１】
図６は、軸合わせ用芯金治具７０の構造を示す断面図である。
軸合わせ用芯金治具７０は、先端部分の径方向の大きさが変化する構造からなる。すなわち、軸合わせ用芯金治具７０は、筒状部材８０と、筒状部材８０の内部でその軸方向に移動可能に支持される引込み軸８１と、筒状部材８０に対して引込み軸８１を尾端方向（引込み方向、図６に示す矢視ａ方向）に付勢するコイルばね８２と、引込み軸８１の先端外周で軸方向に互いに離間して配されるコーン８５、８６と、コーン８５と８６との間に配設される分割スリーブ８７とを含んで構成されている。
【００３２】
上記構成の軸合わせ用芯金治具７０において、引込み軸８１に対して外力を与えない状態では、引込み軸８１がコイルばね８２の付勢力によって筒状部材８０に対して尾端方向（ａ方向）に移動する。そして、コーン８５と８６との距離が狭まり、コーン８５、８６の斜面に押されて分割スリーブ８７が径方向外側に突出する。その結果、軸合わせ用芯金治具７０の先端部分が径方向に拡大する。一方、コイルばね８２に抗して、引込み軸８１に対して外力を与え、引込み軸を筒状部材８０に対してｂ方向に移動させると、コイル８５と８６との距離が広がって分割スリーブ８７が重力またはスプリング８８の力によって径方向内側へ移動する。その結果、軸合わせ用芯金治具７０の先端部分が径方向に縮小する。なお、本例では、引込み軸８１に対するｂ方向の外力は、不図示のシリンダによって与えられる。
【００３３】
図７は、フローティング機構１５を説明するための図である。
フローティング機構１５は、自動溶接部１１の位置または姿勢のずれを吸収するものであり、Ｙ軸ガイド部４２のスライド部分に取り付けられたベース９０上で自動溶接部１１をＹ方向に移動自在に案内するＹ軸サブガイド部９１と、Ｙ軸サブガイド部９１のスライド部分に取り付けられたベース９２上で自動溶接部１１をＸ方向に移動自在に案内するＸ軸サブガイド部９３とを含んで構成されている。Ｙ軸サブガイド部９１を介した自動溶接部１１のＹ方向の基準位置がモータ９４によって規定され、Ｘ軸サブガイド部９３を介した自動溶接部１１のＸ方向の基準位置が不図示のエアシリンダによって規定されている。自動溶接部１１は、通常（無負荷状態）は、上記各基準位置にある。位置や姿勢のずれを生じさせるような無理な力が自動溶接部１１にかかると、各サブガイド部９１、９３に案内されて不図示のエアシリンダによって供給される圧力により均衡を保つため自動溶接部１１が微動あるいは姿勢（配設角度）がわずかに変化する。これにより、動作不良が抑制される。例えば、先の図５で示した管２の内部に軸合わせ用芯金治具７０を挿入する場合において、挿入当初は軸芯が一致していなくても、フローティング機構１５を介して自動溶接部１１の位置及び姿勢が調整されることで、上記挿入が滑らかに行われる。つまり、軸合わせ動作の自動化に際して、動作安定性の向上が図られる。
【００３４】
次に、上記構成の自動管端溶接装置１０を用いた管端溶接方法について説明する。
本例の自動管端溶接装置１０では、管端溶接を開始するにあたって、まず、上述した管板１に対するベースプレート１３の固定を行う。この固定作業はオペレータ（作業者）によって行われ、必要に応じて運搬装置が用いられる。なお、ベースプレート１３には、すでに溶接部移動機構１２が取り付けられているものとする。ベースプレート１３が管板１に固定されると、所定の条件設定がなされた後、全体制御装置１６の指示に基づく自動運転を開始する。
【００３５】
全体制御装置１６は、まず、溶接部移動機構１２を介して自動溶接部１１を複数の管２の配列方向であるＸＹ方向に移動させ、溶接対象の管２に対応する溶接位置に位置決めする。続いて、全体制御装置１６は、溶接対象の管２に対して自動溶接部１１の軸合わせを行う。すなわち、全体制御装置１６は、先端部の径を小さくした軸合わせ用芯金治具７０（図５参照）を管２の内部に挿入する。このとき、軸合わせ用芯金治具７０の挿入の完了は、検知部７３を介して確認される。仮に、挿入完了が確認されない場合、全体制御装置１６は、軸合わせ用芯金治具７０の挿入動作をリトライしたりあるいはアラームを報知したりする。そして、挿入完了が確認されると、全体制御装置１６は、軸合わせ用芯金治具７０の先端の径を大きくする。軸合わせ用芯金治具７０の径が管２の内部で拡大することにより、その管２に対して自動溶接部１１が位置決めされるとともに、管２の軸２ａと自動溶接部１１の回転軸３２（溶接トーチ３０の移動中心軸）とが軸合わせされ、また管が管穴内壁へ拡大（拡管）される。
【００３６】
次に、全体制御装置１６は、自動溶接部１１によって管端溶接を行う。すなわち、全体制御装置１６は、溶接制御装置２０と通信することにより装置全体を制御するものであり、溶接制御装置２０の制御によって溶接トーチ３０を溶接可能な状態にならしめた上で、モータ３３の駆動によってブラケット３１を回転させて溶接トーチ３０を周方向に移動させる。溶接トーチ３０の先端（溶接トーチ先端）が管２の端部外周に沿って周方向に移動することにより、管２の端部外周囲と管板１の管穴１ａの周縁とが連続溶接（シール溶接）される。
【００３７】
１つの管２に対する管端溶接が終了すると、全体制御装置１６は、管２から軸合わせ用芯金治具７０を離脱させ、次の溶接対象の管２の溶接位置に自動溶接部１１を移動させる。そして、上記一連の動作の繰り返しにより、溶接部移動機構１２における稼動範囲内（領域３）におけるすべての管２に対して管端溶接を順次行う。
【００３８】
稼動範囲内（領域３）のすべての管２に対する管端溶接が終了すると、管板１における次の領域に対して溶接部移動機構１２の取り付け位置の変更を行う。すなわち、溶接部移動機構１２が取り付けられているベースプレート１３を管板１から取り外し、次の位置に取り付ける。この段取り替え作業は、オペレータ（作業者）によって行われ、必要に応じて運搬装置が用いられる。その後、再び自動運転を開始し、次の領域の複数の管２のそれぞれに対して管端溶接を行う。
【００３９】
以上説明したように、本例の自動管端溶接装置１０を用いた管端溶接では、複数の管２間における自動溶接部１１の移動並びに各管２に対する自動溶接部１１の位置決め（軸合わせ）の自動化を実現している。特に、本例では、自動溶接部１１の稼動範囲を限定し、その限定された範囲（領域３）ごとに管端溶接の自動運転を行うことから、自動化実現のための設備の大型化が抑制される。その結果、本例の自動管端溶接装置１０では、管端溶接作業の自動化により作業労力や作業時間の低減を図りつつ、自動化に伴うコストの増大を抑制すると共に、管板１に対する自動溶接部１１の位置決め精度を確保することができる。
【００４０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態例に係る自動管端溶接装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】自動管端溶接装置の要部正面図である。
【図３】自動管端溶接装置の要部側面図である。
【図４】ベースプレートの取り付け構造を説明するための図である。
【図５】芯金前後駆動機構を説明するための図である。
【図６】軸合わせ用芯金治具の構造を示す断面図である。
【図７】フローティング機構を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…管板、２…管、１ａ…管穴、１０…自動管端溶接装置、１１…自動溶接部、１２…溶接部移動機構、１３…ベースプレート、１４…芯金前後駆動機構、１５…フローティング機構、１６…全体制御装置、２０…溶接制御装置、２１…操作盤、３０…溶接トーチ、３１…ブラケット、３２…回転軸、３３…モータ、４０…Ｘ軸ガイド部、４１…Ｘ軸モータ、４２…Ｙ軸ガイド部、４３…Ｙ軸モータ、５０、５１、５２…固定治具、７０…軸合わせ用芯金治具、７１…シリンダ（軸合わせ用駆動部）、７２…スライドガイド部、７３…検知部、９１…Ｙ軸サブガイド部、９３…Ｘ軸サブガイド部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所や火力発電所等において使用される熱交換器や圧力容器等の製造に用いられる管端溶接技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や火力発電所あるいは石油・天然ガス精製設備等において使用される熱交換器や圧力容器の製造過程では、流体流通用の多数の管と、管支持用の板（以後、管板と称する）とを接合するための溶接作業が行われる。この溶接作業は、各管の端部外周囲と、管が挿通された管板の各孔の周縁とを周溶接（シール溶接）するものであり、管端溶接と呼ばれている。なお、石油・天然ガス精製設備で使用される圧力容器は非常に大型であり、１基当たり数万本の管の溶接が必要である。
【０００３】
管端溶接では、溶接トーチの周方向の移動が自動化された装置を用いるのが一般的である（特許文献１、２参照）。この溶接装置は、モータ駆動される回転部材に溶接トーチが取り付けられた自動溶接部を備え、この自動溶接部が把持しやすい形態となっている。また、自動溶接部における溶接トーチの前方には、シャフト状の治具が突出して配設されており、この治具を溶接対象の管の内部に挿入することで、管の軸と溶接トーチの移動中心軸（回転軸）とが位置決め（軸合わせ、芯出し）されるようになっている。こうした溶接装置は、自動溶接部が約１０ｋｇと重く、自動溶接部を吊り下げ保持するために、ガイドレール機構、スプリングバランサーなどの付帯設備を併用している場合が多い。
【０００４】
上記溶接装置の使用に際して、複数の管間における自動溶接部の移動、並びに各管に対する自動溶接部の位置決めは、従来、作業者の手持ち作業によって行われている。すなわち、１つの管に対する溶接が終了すると、作業者が自動溶接部を手で持ってそれを次の管まで移動させている。さらに、作業者が自動溶接部を手で持ち、軸合わせ用芯金治具を管内に挿入している。
【０００５】
なお、上記軸合わせ用芯金治具は、径方向の大きさが変化する構造からなり、作業者は、レバー等を介して軸合わせ用芯金治具の大きさを適宜変化させる。具体的には、作業者は、上記軸合わせ用芯金治具を管内に挿入するときはその径を小さくし、管内に挿入した後にその径を大きくする。軸合わせ用芯金治具の径が管内で拡大することにより、イ）管が拡管され溶接部の管穴内壁と管の外面が密着される、ロ）溶接対象の管に対して自動溶接部が固定される、ハ）管の軸と溶接トーチの移動中心軸とが位置決め（軸合わせ、芯出し）される。
【特許文献１】特開２００１−１５０１３２号公報
【特許文献２】特開２００３−８８９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動溶接部の移動や位置決めを作業者の手持ちによって行う方法は、溶接対象の管の数が非常に多いことなどから、作業者の肉体的負担が大きい。また、ガイドレール機構やスプリングバランサー等の付帯設備の準備に多くの労力や時間を要する。
【０００７】
自動溶接部の移動の自動化を目的として、溶接対象物の近くに多関節ロボットや門型の架構を併設し、これに自動溶接部を搭載する技術があるものの、これらの技術では、自動溶接部の移動範囲を、複数の管が配列された配列領域の全体とする必要があることから、設備が大規模となりやすく、設備コストや維持コストの増大を招く。また、溶接対象部に応じた改造にも高いコストを要する。
さらには、自動溶接部を管板面に対して非接触かつ独立したかたちで設置をするため、溶接トーチの管板面に対する位置決め精度の確保が困難である。具体的には、管板面にそりがあるため、管板面を全体として見た場合には管板面と溶接トーチの稼動面との平行度が一定ではないといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、コストの増大を抑制しつつ、管端溶接作業の自動化を容易に図ること、また管板面に対する溶接トーチの位置決め精度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の自動管端溶接装置は、複数の管と管板とを管端溶接するための装置であって、所定の回転軸を中心に周方向に溶接トーチが移動する自動溶接部と、前記複数の管の配列方向に沿って前記自動溶接部を移動させる溶接部移動機構と、前記溶接部移動機構を前記管板に取り付けるためのベースプレートと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この自動管端溶接装置では、溶接部移動機構により、自動溶接部の移動が自動化される。また、溶接部移動機構がベースプレートを介して溶接対象本体である管板上に取り付けられることから、多関節ロボットや門型の架構を併設する技術に比べて、設備が縮小される。すなわち、この自動管端溶接装置では、コストの増大を抑制しつつ、管端溶接作業の自動化を図ることができる。さらに、管板に対する溶接トーチの位置決め精度及び平行度については、イ）ベースプレートを管板に直接取り付けるので、またロ）管板全体としてではなく管板のうち自動溶接部の移動範囲のみについて確保すれば良いので、容易に確保することができる。
【００１１】
上記の自動管端溶接装置において、前記溶接部移動機構は、前記自動溶接部を、前記複数の管が配列された全体領域のうちの一部の領域内で移動させるとよい。
すなわち、自動溶接部の移動範囲を、前記複数の管が配列された領域全体ではなく、一部の領域に限定する。
これにより、設備の縮小化、管板と装置との位置決め精度の確保及び管板面と溶接トーチの稼動面との平行度の確保が確実に図られる。
この場合、例えば、所定の領域内の管端溶接が終了すると、次の領域に対して溶接部移動機構の取り付け位置の変更を行う。こうした装置の段取り替えにより、設備の大型化を抑制しつつ、溶接作業の自由度を向上させることができると共に、管板の大きさに左右されず装置の管板に対する取り付け精度を向上させることができる。
【００１２】
また、上記の自動管端溶接装置において、前記ベースプレートは、前記複数の管のうちの少なくとも１つの管を利用して前記管板に固定されているとよい。
これにより、管板に対してベースプレートをより安定的に取り付けることが可能となる。
【００１３】
例えば、前記ベースプレートは、固定治具を介して前記管板に固定されており、前記固定治具は、前記複数の管のうちの少なくとも１つの管の内部に挿入され、かつ該管の内部で径方向の大きさが拡大可能な構造からなるとよい。
この場合、固定治具が管の内部で拡大することにより、管に対して固定治具が固定され、その結果、管板に対してベースプレートが確実に固定される。
【００１４】
また、上記の自動管端溶接装置においては、溶接対象の管と前記自動溶接部の回転軸とを軸合わせするための芯金前後駆動機構を備えるのが好ましい。
芯金前後駆動機構により、軸合わせの自動化が図られる。また、軸合わせにより、自動溶接部による溶接品質の向上が図られる。
【００１５】
この場合、前記芯金前後駆動機構は、前記自動溶接部における前記溶接トーチの前方に突出して配設されかつ溶接対象の管の内部に挿入される軸合わせ用芯金治具と、溶接対象の管に対して前記軸合わせ用芯金治具を挿脱移動させる軸合わせ用駆動部と、前記軸合わせ用芯金治具の挿脱状態を確認するための検知部と、を含むとよい。
軸合わせ用芯金治具の挿入により、軸合わせの容易化が図られる。また、検知部による軸合わせ治具の挿脱状態の確認により、軸合わせの自動化に際して、動作の安定化や信頼性の向上が図られる。
【００１６】
また、上記の自動管端溶接装置においては、前記自動溶接部の位置または姿勢のずれを吸収するフローティング機構を備えるのが好ましい。
フローティング機構によって自動溶接部の位置または姿勢のずれが吸収されることにより、自動溶接部の移動の自動化に際して、動作安定性の向上が図られる。
また、自動溶接部の位置または姿勢のずれが吸収されることにより、管の内部に軸合わせ用芯金治具を挿入する場合における、治具の詰まりの発生が抑制される。つまり、軸合わせ動作の自動化に際して、動作信頼性の向上が図られる。
【００１７】
この場合、前記溶接部移動機構は、前記複数の管の配列方向に平行な面内で互いに直交する２軸方向に前記自動溶接部を案内するガイド部を含み、前記フローティング機構は、前記ガイド部に対して前記自動溶接部を前記２軸方向に移動自在に案内するサブガイド部を含むとよい。
この構成により、自動溶接部の位置または姿勢のずれの吸収が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の自動管端溶接装置によれば、自動溶接部の移動機構を溶接対象本体である管板に取り付ける構成の採用により、コストの増大を抑制しつつ、装置の管板に対する位置決め精度の確保を容易にし、管端溶接作業の自動化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態例について図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態例に係る自動管端溶接装置の全体構成を模式的に示す図であり、図２は、自動管端溶接装置の要部正面図、図３は、自動管端溶接装置の要部側面図である。
なお、以下の説明においては、図１に示したＸＹＺ直交座標系を設定している。本例では、ＸＹ平面が鉛直方向に平行な面にされている。また、符号１は管板、符号２は管板に挿通された流体流通用の管２（円管）、符号１０は本例に係る自動管端溶接装置を示している。本例では、管板１の壁面は、鉛直方向に略平行であり、管板１の壁面の広い領域にわたって多数の管２が所定の配列ピッチで配設されている。
【００２０】
管板１には、図３に示すように、複数の管穴１ａが形成されており、各管穴１ａに管２が挿通されている。自動管端溶接装置１０は、管２の端部外周に沿って溶接トーチを周方向に移動させることで、各管２の端部外周囲と、管板１の各管穴１ａの周縁とを周溶接（シール溶接）するものである。
【００２１】
本例の自動管端溶接装置１０は、図１に示すように、自動溶接部１１、溶接部移動機構１２、ベースプレート１３、芯金前後駆動機構１４（拡管機構）、フローティング機構１５、及び全体制御装置１６（制御盤）等を含んで要部が構成されている。なお、自動溶接部１１には、溶接制御装置２０（溶接機）が接続されている。また、全体制御装置１６には、操作盤２１が接続されており、この操作盤２１を介して条件や動作パラメータ等の各種情報の入力が行われる。
【００２２】
自動溶接部１１は、図３に示すように、溶接トーチ３０（溶接ヘッド）と、溶接トーチ３０が取り付けられるブラケット３１と、回転軸３２を中心にブラケット３１を回転させるモータ３３とを含んで構成されている。モータ３３が駆動され、ブラケット３１が回転すると、回転軸３２を中心として溶接トーチ３０が周方向に移動する。溶接時においては、溶接トーチ３０の先端（溶接トーチ先端）が管２の端部外周に沿って周方向に移動することにより、管２の端部外周囲と管板１の管穴１ａの周縁とが連続溶接（シール溶接）される。
【００２３】
溶接部移動機構１２は、図２に示すように、溶接対象である複数の管２のそれぞれに対して、自動溶接部１１を位置決めするものであり、Ｘ軸ガイド部４０と、Ｘ軸モータ４１と、Ｙ軸ガイド部４２と、Ｙ軸モータ４３とを含んで構成されている。Ｘ軸モータ４１及びＹ軸モータ４３はともにＡＣサーボモータである。本例において、溶接部移動機構１２は、自動溶接部１１を移動させる範囲（稼動範囲、ストローク）が、複数の管２が配列された全体領域のうちの一部の領域（図２に示す領域３）に対応している。なお、図２では、主に領域３の内側にのみ複数の管２を描いているが、実際には、図２に示す領域３の外側の領域にも多数の管２が配置されている。
【００２４】
ベースプレート１３は、溶接部移動機構１２を管板１に取り付けるためのものである。本例では、図２に示すように、管板１上にベースプレート１３が固定され、ベースプレート１３上に溶接部移動機構１２におけるＸ軸ガイド部４０が固定され、Ｘ軸ガイド部４０のスライド部分にＹ軸ガイド部４２が固定されている。また、本例では、ベースプレート１３は、３つの固定治具５０、５１、５２を介して管板１に固定されている。
【００２５】
図４は、ベースプレート１３の取り付け構造を説明するための図である。なお、図４では、図２に示す３つの固定治具５０、５１、５２のうちの２つの固定治具５０、５２が代表的に描かれている。
【００２６】
図４において、前述したように、管板１には複数の管穴１ａが形成されており、各管穴１ａには管２が挿通されている。固定治具５０は、管２の内径に比べてわずかに小さい外径の円柱状の挿入部材５５、５６と、大外径の結合部材５７、５８とを含む。挿入部材５５、５６はそれぞれ、一方の端面が軸方向に対して斜め（約４５°）に形成されている（斜面５５ａ、５６ａ）。
【００２７】
ここで、固定治具５０の使用方法を説明すると、まず、挿入部材５５、５６を、斜面５５ａ、５６ａ同士を合わせた状態で管２の内部に一部挿入する。ボルト５９で挿入部材５５、５６同士を締結することにより、斜面５５ａ、５６ａに沿って挿入部材５５と５６との間で軸心がずれ、これに伴って挿入部材５５と５６とを含む全体の大きさが管２の内部で径方向に拡大する。そして、挿入部材５５、５６の外周面と管２の内周面とが互いに密接することで、管２に対して挿入部材５５、５６が固定される。続いて、管２に固定された挿入部材５６の端部に一方の結合部材５７をボルトで固定し、ベースプレート１３を間に挟んで結合部材５７と５８とをボルトで締結する。固定治具５１の使用方法もほぼ同様である。すなわち、挿入部材５５、５６をボルト５９を用いて管２の内部で固定した後に、挿入部材５６の端部に結合部材６０をボルトで固定する。そして、結合部材６０の一面にベースプレート１３の一面を押し当ててボルトで両者を締結する。なお、ベースプレート１３と各固定治具５０、５１、５２とは、ベースプレート１３に形成された貫通孔を介して結合される。また、図４では描かれていないが、図３に示す固定治具５１も、固定治具５０とほぼ同様の構造からなる。また、図４に示す符号６５は、管板１とベースプレート１３との距離を一定に保つためのピン部材である。
【００２８】
このように、本例では、ベースプレート１３の各固定治具５０、５１、５２を管２の内部に一部挿入することで、管２の内部（内周面）を利用して管板１にベースプレート１３を固定している。そのため、管板１に対してベースプレート１３が安定的に取り付けられる。
【００２９】
また、ベースプレート１３の取り付けに際しては、先に固定治具５０、５１、５２を管板１（管２）に固定しておき、次にベースプレート１３の貫通孔を固定治具５０、５１に係合させ、その後にボルトを用いた締結を行う。ベースプレート１３の貫通孔を固定治具５０、５１に係合させることで、ベースプレート１３が支持されることから、ベースプレート１３の設置や着脱が行いやすい。なお、図２に示す符号６６は、ベースプレート１３を吊り下げ支持するための吊下部材である。
【００３０】
図５は、芯金前後駆動機構１４を説明するための図である。
芯金前後駆動機構１４は、溶接対象の管２の中心軸２ａと自動溶接部１１の回転軸３２とを軸合わせするためのものであり、自動溶接部１１における溶接トーチ３０の前方に突出して配設される軸合わせ用芯金治具７０（芯金）と、溶接対象の管２に対して軸合わせ用芯金治具７０を挿脱移動させる駆動部としてのシリンダ７１と、軸合わせに伴う自動溶接部１１の移動を案内するスライドガイド部７２と、軸合わせ用芯金治具７０の挿脱状態を確認するための検知部７３とを含んで構成されている。本例では、検知部７３は、シリンダ７１のピストン位置を検知する近接スイッチである。
【００３１】
図６は、軸合わせ用芯金治具７０の構造を示す断面図である。
軸合わせ用芯金治具７０は、先端部分の径方向の大きさが変化する構造からなる。すなわち、軸合わせ用芯金治具７０は、筒状部材８０と、筒状部材８０の内部でその軸方向に移動可能に支持される引込み軸８１と、筒状部材８０に対して引込み軸８１を尾端方向（引込み方向、図６に示す矢視ａ方向）に付勢するコイルばね８２と、引込み軸８１の先端外周で軸方向に互いに離間して配されるコーン８５、８６と、コーン８５と８６との間に配設される分割スリーブ８７とを含んで構成されている。
【００３２】
上記構成の軸合わせ用芯金治具７０において、引込み軸８１に対して外力を与えない状態では、引込み軸８１がコイルばね８２の付勢力によって筒状部材８０に対して尾端方向（ａ方向）に移動する。そして、コーン８５と８６との距離が狭まり、コーン８５、８６の斜面に押されて分割スリーブ８７が径方向外側に突出する。その結果、軸合わせ用芯金治具７０の先端部分が径方向に拡大する。一方、コイルばね８２に抗して、引込み軸８１に対して外力を与え、引込み軸を筒状部材８０に対してｂ方向に移動させると、コイル８５と８６との距離が広がって分割スリーブ８７が重力またはスプリング８８の力によって径方向内側へ移動する。その結果、軸合わせ用芯金治具７０の先端部分が径方向に縮小する。なお、本例では、引込み軸８１に対するｂ方向の外力は、不図示のシリンダによって与えられる。
【００３３】
図７は、フローティング機構１５を説明するための図である。
フローティング機構１５は、自動溶接部１１の位置または姿勢のずれを吸収するものであり、Ｙ軸ガイド部４２のスライド部分に取り付けられたベース９０上で自動溶接部１１をＹ方向に移動自在に案内するＹ軸サブガイド部９１と、Ｙ軸サブガイド部９１のスライド部分に取り付けられたベース９２上で自動溶接部１１をＸ方向に移動自在に案内するＸ軸サブガイド部９３とを含んで構成されている。Ｙ軸サブガイド部９１を介した自動溶接部１１のＹ方向の基準位置がモータ９４によって規定され、Ｘ軸サブガイド部９３を介した自動溶接部１１のＸ方向の基準位置が不図示のエアシリンダによって規定されている。自動溶接部１１は、通常（無負荷状態）は、上記各基準位置にある。位置や姿勢のずれを生じさせるような無理な力が自動溶接部１１にかかると、各サブガイド部９１、９３に案内されて不図示のエアシリンダによって供給される圧力により均衡を保つため自動溶接部１１が微動あるいは姿勢（配設角度）がわずかに変化する。これにより、動作不良が抑制される。例えば、先の図５で示した管２の内部に軸合わせ用芯金治具７０を挿入する場合において、挿入当初は軸芯が一致していなくても、フローティング機構１５を介して自動溶接部１１の位置及び姿勢が調整されることで、上記挿入が滑らかに行われる。つまり、軸合わせ動作の自動化に際して、動作安定性の向上が図られる。
【００３４】
次に、上記構成の自動管端溶接装置１０を用いた管端溶接方法について説明する。
本例の自動管端溶接装置１０では、管端溶接を開始するにあたって、まず、上述した管板１に対するベースプレート１３の固定を行う。この固定作業はオペレータ（作業者）によって行われ、必要に応じて運搬装置が用いられる。なお、ベースプレート１３には、すでに溶接部移動機構１２が取り付けられているものとする。ベースプレート１３が管板１に固定されると、所定の条件設定がなされた後、全体制御装置１６の指示に基づく自動運転を開始する。
【００３５】
全体制御装置１６は、まず、溶接部移動機構１２を介して自動溶接部１１を複数の管２の配列方向であるＸＹ方向に移動させ、溶接対象の管２に対応する溶接位置に位置決めする。続いて、全体制御装置１６は、溶接対象の管２に対して自動溶接部１１の軸合わせを行う。すなわち、全体制御装置１６は、先端部の径を小さくした軸合わせ用芯金治具７０（図５参照）を管２の内部に挿入する。このとき、軸合わせ用芯金治具７０の挿入の完了は、検知部７３を介して確認される。仮に、挿入完了が確認されない場合、全体制御装置１６は、軸合わせ用芯金治具７０の挿入動作をリトライしたりあるいはアラームを報知したりする。そして、挿入完了が確認されると、全体制御装置１６は、軸合わせ用芯金治具７０の先端の径を大きくする。軸合わせ用芯金治具７０の径が管２の内部で拡大することにより、その管２に対して自動溶接部１１が位置決めされるとともに、管２の軸２ａと自動溶接部１１の回転軸３２（溶接トーチ３０の移動中心軸）とが軸合わせされ、また管が管穴内壁へ拡大（拡管）される。
【００３６】
次に、全体制御装置１６は、自動溶接部１１によって管端溶接を行う。すなわち、全体制御装置１６は、溶接制御装置２０と通信することにより装置全体を制御するものであり、溶接制御装置２０の制御によって溶接トーチ３０を溶接可能な状態にならしめた上で、モータ３３の駆動によってブラケット３１を回転させて溶接トーチ３０を周方向に移動させる。溶接トーチ３０の先端（溶接トーチ先端）が管２の端部外周に沿って周方向に移動することにより、管２の端部外周囲と管板１の管穴１ａの周縁とが連続溶接（シール溶接）される。
【００３７】
１つの管２に対する管端溶接が終了すると、全体制御装置１６は、管２から軸合わせ用芯金治具７０を離脱させ、次の溶接対象の管２の溶接位置に自動溶接部１１を移動させる。そして、上記一連の動作の繰り返しにより、溶接部移動機構１２における稼動範囲内（領域３）におけるすべての管２に対して管端溶接を順次行う。
【００３８】
稼動範囲内（領域３）のすべての管２に対する管端溶接が終了すると、管板１における次の領域に対して溶接部移動機構１２の取り付け位置の変更を行う。すなわち、溶接部移動機構１２が取り付けられているベースプレート１３を管板１から取り外し、次の位置に取り付ける。この段取り替え作業は、オペレータ（作業者）によって行われ、必要に応じて運搬装置が用いられる。その後、再び自動運転を開始し、次の領域の複数の管２のそれぞれに対して管端溶接を行う。
【００３９】
以上説明したように、本例の自動管端溶接装置１０を用いた管端溶接では、複数の管２間における自動溶接部１１の移動並びに各管２に対する自動溶接部１１の位置決め（軸合わせ）の自動化を実現している。特に、本例では、自動溶接部１１の稼動範囲を限定し、その限定された範囲（領域３）ごとに管端溶接の自動運転を行うことから、自動化実現のための設備の大型化が抑制される。その結果、本例の自動管端溶接装置１０では、管端溶接作業の自動化により作業労力や作業時間の低減を図りつつ、自動化に伴うコストの増大を抑制すると共に、管板１に対する自動溶接部１１の位置決め精度を確保することができる。
【００４０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態例に係る自動管端溶接装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】自動管端溶接装置の要部正面図である。
【図３】自動管端溶接装置の要部側面図である。
【図４】ベースプレートの取り付け構造を説明するための図である。
【図５】芯金前後駆動機構を説明するための図である。
【図６】軸合わせ用芯金治具の構造を示す断面図である。
【図７】フローティング機構を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…管板、２…管、１ａ…管穴、１０…自動管端溶接装置、１１…自動溶接部、１２…溶接部移動機構、１３…ベースプレート、１４…芯金前後駆動機構、１５…フローティング機構、１６…全体制御装置、２０…溶接制御装置、２１…操作盤、３０…溶接トーチ、３１…ブラケット、３２…回転軸、３３…モータ、４０…Ｘ軸ガイド部、４１…Ｘ軸モータ、４２…Ｙ軸ガイド部、４３…Ｙ軸モータ、５０、５１、５２…固定治具、７０…軸合わせ用芯金治具、７１…シリンダ（軸合わせ用駆動部）、７２…スライドガイド部、７３…検知部、９１…Ｙ軸サブガイド部、９３…Ｘ軸サブガイド部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の管と管板とを管端溶接するための装置であって、
所定の回転軸を中心に周方向に溶接トーチが移動する自動溶接部と、
前記複数の管の配列方向に沿って前記自動溶接部を移動させる溶接部移動機構と、
前記溶接部移動機構を前記管板に取り付けるためのベースプレートと、を備えることを特徴とする自動管端溶接装置。
【請求項２】
前記溶接部移動機構は、前記自動溶接部を、前記複数の管が配列された全体領域のうちの一部の領域内で移動させることを特徴とする請求項１に記載の自動管端溶接装置。
【請求項３】
前記ベースプレートは、前記複数の管のうちの少なくとも１つの管を利用して前記管板に固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動管端溶接装置。
【請求項４】
前記ベースプレートは、固定治具を介して前記管板に固定されており、
前記固定治具は、前記複数の管のうちの少なくとも１つの管の内部に挿入され、かつ該管の内部で径方向の大きさが拡大可能な構造からなることを特徴とする請求項３に記載の自動管端溶接装置。
【請求項５】
溶接対象の管と前記自動溶接部の回転軸とを軸合わせするための芯金前後駆動機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の自動管端溶接装置。
【請求項６】
前記芯金前後駆動機構は、前記自動溶接部における前記溶接トーチの前方に突出して配設されかつ溶接対象の管の内部に挿入される軸合わせ用芯金治具と、溶接対象の管に対して前記軸合わせ用芯金治具を挿脱移動させる軸合わせ用駆動部と、前記軸合わせ用芯金治具の挿脱状態を確認するための検知部と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の自動管端溶接装置。
【請求項７】
前記自動溶接部の位置または姿勢のずれを吸収するフローティング機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の管端溶接装置。
【請求項８】
前記溶接部移動機構は、前記複数の管の配列方向に平行な面内で互いに直交する２軸方向に前記自動溶接部を案内するガイド部を含み、
前記フローティング機構は、前記ガイド部に対して前記自動溶接部を前記２軸方向に移動自在に案内するサブガイド部を含むことを特徴とする請求項７に記載の管端溶接装置。
【請求項１】
複数の管と管板とを管端溶接するための装置であって、
所定の回転軸を中心に周方向に溶接トーチが移動する自動溶接部と、
前記複数の管の配列方向に沿って前記自動溶接部を移動させる溶接部移動機構と、
前記溶接部移動機構を前記管板に取り付けるためのベースプレートと、を備えることを特徴とする自動管端溶接装置。
【請求項２】
前記溶接部移動機構は、前記自動溶接部を、前記複数の管が配列された全体領域のうちの一部の領域内で移動させることを特徴とする請求項１に記載の自動管端溶接装置。
【請求項３】
前記ベースプレートは、前記複数の管のうちの少なくとも１つの管を利用して前記管板に固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動管端溶接装置。
【請求項４】
前記ベースプレートは、固定治具を介して前記管板に固定されており、
前記固定治具は、前記複数の管のうちの少なくとも１つの管の内部に挿入され、かつ該管の内部で径方向の大きさが拡大可能な構造からなることを特徴とする請求項３に記載の自動管端溶接装置。
【請求項５】
溶接対象の管と前記自動溶接部の回転軸とを軸合わせするための芯金前後駆動機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の自動管端溶接装置。
【請求項６】
前記芯金前後駆動機構は、前記自動溶接部における前記溶接トーチの前方に突出して配設されかつ溶接対象の管の内部に挿入される軸合わせ用芯金治具と、溶接対象の管に対して前記軸合わせ用芯金治具を挿脱移動させる軸合わせ用駆動部と、前記軸合わせ用芯金治具の挿脱状態を確認するための検知部と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の自動管端溶接装置。
【請求項７】
前記自動溶接部の位置または姿勢のずれを吸収するフローティング機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の管端溶接装置。
【請求項８】
前記溶接部移動機構は、前記複数の管の配列方向に平行な面内で互いに直交する２軸方向に前記自動溶接部を案内するガイド部を含み、
前記フローティング機構は、前記ガイド部に対して前記自動溶接部を前記２軸方向に移動自在に案内するサブガイド部を含むことを特徴とする請求項７に記載の管端溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−７５８７１（Ｐ２００６−７５８７１Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６２９８６（Ｐ２００４−２６２９８６）
【出願日】平成１６年９月９日（２００４．９．９）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【出願人】（５９１１４６６９７）愛知産業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月９日（２００４．９．９）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【出願人】（５９１１４６６９７）愛知産業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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