JP7426859B2 - 接合用支持治具 - Google Patents

Description

本発明は、環状体の内周縁部又は外周縁部の少なくとも一方と、円筒体の開口縁部とを接合する際にこれら円筒体及び環状体を支持する接合用支持治具に関する。

ガスタービンエンジンの燃焼器は、ライナとドーム部を含んで構成される。この中のライナは、円筒形状のインナケーシングと、該インナケーシングから所定距離で離間した円筒形状のアウタケーシングとを有する。この離間により、インナケーシングとアウタケーシングの間に間隙が形成されている。インナケーシングの開口縁部、アウタケーシングの開口縁部には、それぞれ、ドーム部の内周縁部、外周縁部が接合される。すなわち、ドーム部はインナケーシングからアウタケーシングに亘って橋架され、これにより間隙を消失させる。

ドーム部とインナケーシング、又はアウタケーシングとの接合は、例えば、ファイバレーザ溶接によってなされる。すなわち、ドーム部とインナケーシング、又はアウタケーシングとの当接面に対してレーザ光が照射され、これにより当接面が溶融する。この際には、スパッタが飛散する。特許文献１には、このスパッタが円筒体の内周面に付着することを回避するべく、円筒体の内面に付着板を配置するようにしている。該特許文献１には、さらに、円筒体と付着板の間の空間にシールドガスを供給することも提案されている。

特開２０１３－２４４４９０号公報

レーザ光が入射した部位は、熱を帯びて温度が上昇し、上記したように溶融するに至る。この際、高温の溶融物に大気中の酸素が取り込まれると、溶融物が冷却固化することで形成された溶接ビードが、酸化物を含んだものとなる。このような溶接ビードでは、接合強度を長期間に亘って維持することが容易ではない。

さらに、当接面の近傍は、温度の上昇に伴って膨張する一方、下降に伴って収縮する。収縮の度合いが大きいと、溶接部が括れるように変形する。これを回避するべく、矯正用治具をインナケーシング又はアウタケーシングに当接させて溶接を行い、過度の変形を防止することも行われている。しかしながら、この場合、括れた溶接部が矯正用治具に引っ掛かり、溶接製品を矯正用治具から離脱させることが困難となる場合がある。

しかも、矯正用治具の内径及び外径をインナケーシング、アウタケーシングの直径に合わせると、寸法が相違するインナケーシング、アウタケーシングの溶接に対応することができない。すなわち、従来公知の矯正用治具には、汎用性が乏しいという不具合がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、接合箇所が酸化することを回避し得、また、円筒体を支持し又は接合品を離脱させることが容易であり、しかも、汎用性に優れた接合用支持治具を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、環状体の内周縁部又は外周縁部の少なくとも一方と、円筒体の開口縁部とが当接されて形成された当接面を接合する際に前記円筒体及び前記環状体を支持する接合用支持治具であって、
前記円筒体を支持する円筒体支持部と、
前記環状体を支持する環状体支持部と、
円環形状部に設けられて平面視で円弧形状をなし、且つ厚み方向で前記当接面を跨ぐようにして前記円筒体側から前記環状体側にわたって延在するとともに、前記円筒体に対して接近又は離間可能な複数個の可動部材と、
を備え、
前記可動部材に、前記円筒体から離間する方向に向かって陥没し、且つ前記当接面に臨んで開口するガス供給用溝が形成されている接合用支持治具が提供される。

本発明によれば、可動部材に形成されたガス供給用溝が円筒体及び環状体で覆われるので、円筒体と環状体の当接面に向けて不活性ガスを供給することが可能となる。このために当接面の溶接箇所において酸素量が相対的に低下するので、溶接箇所が酸化することを抑制することができる。

また、接合用支持治具に円筒体を支持する際、又は、接合用支持治具から接合品を取り外す際には、可動部材が円環形状部に向かって変位する。すなわち、可動部材が円筒体ないし接合品から退避する。このため、円筒体を支持することや、接合品を離脱させることが容易である。

しかも、可動部材が円筒体の直径の大小に対応して拡径又は縮径するように変位するので、様々な直径の円筒体を支持することが可能である。すなわち、接合用支持治具は様々な直径の円筒体に対応することが可能であり、従って、汎用性に優れる。

本発明の実施の形態に係る接合用支持治具の概略斜視図である。 円環形状部の要部概略縦断面図である。 円環形状部の要部概略水平断面図である。 円環形状部の全体概略縦断面図である。 全ての可動部材が最大に突出したときの要部概略水平断面図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、可動部材が傾斜した状態を示す要部平面図である。

以下、本発明に係る接合用支持治具につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る接合用支持治具（以下、単に「支持治具」とも表記する）１０の概略斜視図である。この支持治具１０は、仮想線で示す第１円筒体１２の上開口縁部、第２円筒体１４の上開口縁部を、環状体１６の内周縁部、外周縁部に接合する際に用いられる。

第１円筒体１２は若干短尺且つ小径であり、第２円筒体１４の内周側に配置される。一方、第２円筒体１４は第１円筒体１２に比して長尺で且つ大径であり、第１円筒体１２と同心円状をなすように配置される。従って、第１円筒体１２と第２円筒体１４は所定間隔で離間し、このため、両者の間に間隙が形成される。なお、第１円筒体１２及び第２円筒体１４の両端は、開口した開放端である。

環状体１６は、第１円筒体１２の上開口縁部から第２円筒体１４の上開口縁部に亘って橋架され、これにより両上開口縁部間の間隙を消失させる。上記したように、環状体１６の内周側縁部には第１円筒体１２の上開口縁部が接合され、且つ外周縁部には第２円筒体１４の上開口縁部が接合される。各接合は、例えば、ファイバレーザ溶接によってなされる。なお、第１円筒体１２、第２円筒体１４、環状体１６としては、それぞれ、ガスタービンエンジンの燃焼器を構成するインナケーシング、アウタケーシング、ドーム部が例示されるが、特にこれらに限定されるものではない。

支持治具１０は、台座部２０と、該台座部２０の上端に設けられた円環形状部２２とを有する。円環形状部２２は略円筒形状をなし、その中空内部には、直径方向内方に向かって環状に突出した内側支持部２４（内周側円筒体支持部）が設けられる。内側支持部２４の上端面には、第１円筒体１２の下開口縁部が載置される。また、円環形状部２２の外周壁の下端には、環状の外側支持部２６（外周側円筒体支持部）が設けられる。外側支持部２６の上端面には、第２円筒体１４の下開口縁部が載置される。

環状体１６は、円環形状部２２の上端面に載置されることで円環形状部２２に支持される。すなわち、円環形状部２２の上端面は環状体支持部である。環状体１６がドーム部である場合、環状体１６に燃料供給孔が形成される。このため、円環形状部２２の上端面に、前記燃料供給孔に通されて該燃料供給孔を閉塞する栓部材を設けることが好ましいが、これらは特に図示していない。

図２及び図３は、それぞれ、円環形状部２２の要部概略縦断面図、要部概略水平断面図である。図２に示すように、円環形状部２２の内周壁には、外周側に向かって陥没した内側挿入溝３０が周回するように形成される。内側挿入溝３０には、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃ（図３参照）の各外周壁に設けられた外突端部３４が摺動可能に挿入されている。第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃは内側挿入溝３０から露呈し、円環状に連なる。第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの各々は概ね円弧形状をなし、その中心角は略１２０°である。

図３から諒解されるように、第１内側可動部材３２ａの周回方向両端部は、内周側から外周側に向かうにつれて周長が短くなるように傾斜している。すなわち、第１内側可動部材３２ａの周回方向両端部には、周長が変化する第１の傾斜部としての縮小傾斜部３６ａ、３６ｂがそれぞれ形成されている。さらに、縮小傾斜部３６ａ、３６ｂの外周縁部には、外周側から内周側に向かって陥没した第１段部３８ａ、３８ｂがそれぞれ形成される。

第２内側可動部材３２ｂは、第１内側可動部材３２ａに対し、図３における時計回り方向に配設される。この第２内側可動部材３２ｂは、第１内側可動部材３２ａの縮小傾斜部３６ｂに対向する第１拡張傾斜部４０（第２の傾斜部）を有する。第１拡張傾斜部４０では、縮小傾斜部３６ｂとは逆に、内周側から外周側に向かうにつれて周長が長くなる。その一方で、第２内側可動部材３２ｂの周回方向の、第１拡張傾斜部４０と逆側の端部は、円環形状部２２の直径に沿って延在する直線形状をなすことで第１直線状端部４２として形成されている。第１拡張傾斜部４０及び第１直線状端部４２の外周縁部からは、それぞれ、周回方向に沿って第１舌片部４４ａ、４４ｂが突出する。第１舌片部４４ａは、前記第１段部３８ｂに対向する。

第３内側可動部材３２ｃは、第２内側可動部材３２ｂに対して図３における時計回り方向、且つ第１内側可動部材３２ａに対して図３における反時計回り方向に配設され、第２内側可動部材３２ｂと第１内側可動部材３２ａとの間に介在する。第３内側可動部材３２ｃは、前記第１直線状端部４２に対向する第２直線状端部４５と、縮小傾斜部３６ａに対向する第２拡張傾斜部４６（第２の傾斜部）とを有する。第２直線状端部４５は、第１直線状端部４２と同様に円環形状部２２の直径に沿って延在する直線形状をなす。一方、第２拡張傾斜部４６では、第１拡張傾斜部４０と同様に、内周側から外周側に向かうにつれて周長が長くなる。

第２直線状端部４５の外周縁部には、外周側から内周側に向かって陥没した第２段部４８が形成される。第２段部４８には、前記第１直線状端部４２の外周縁部に設けられた第１舌片部４４ｂが対向する。これに対し、第２拡張傾斜部４６の外周縁部には、周回方向に沿って第２舌片部５０が突出する。該第２舌片部５０は、前記第１段部３８ａに対向する。

第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの外突端部３４には第１内側バネ孔５２が２個ずつ形成され、一方、内側挿入溝３０の内周壁には６個の第２内側バネ孔５４が形成される。個々の第１内側バネ孔５２と第２内側バネ孔５４は、互いに対向する。第１内側バネ孔５２及び第２内側バネ孔５４には内方付勢バネ５６が収納されており、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃは、内方付勢バネ５６によって円環形状部２２の内周側（第１円筒体１２側）に指向して弾発付勢される。このように、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃは、内方付勢バネ５６を介して円環形状部２２にフローティング支持される。

その一方で、円環形状部２２の外周壁には、内周壁側に向かって陥没した外側挿入溝５８が周回するように形成されている（図２参照）。外側挿入溝５８には、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃ（図３参照）の各内周壁に設けられた内突端部６２が摺動可能に挿入される。第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃは、外側挿入溝５８から露呈して円環状に連なる。第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃの各々も概ね円弧形状をなし、その中心角は略１２０°である。

第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃは、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの各々の外周側に位置する。すなわち、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃは、図３における時計回り方向にこの順序で配設される。第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃと、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃとの間に円環形状部２２が介在することは勿論である。

第１外側可動部材６０ａの周回方向両端部における内周縁部には、それぞれ、内周側から外周側に向かって陥没するように切り欠かれた形状の第１凹部６２ａ、６２ｂが形成される。これに対し、第２外側可動部材６０ｂの周回方向両端部の内周縁部には、周回方向に沿って突出する第１凸部６４ａ、６４ｂがそれぞれ形成される。さらに、第３外側可動部材６０ｃの周回方向両端部における内周縁部には、それぞれ、内周側から外周側に向かって陥没する第２凹部６６と、周回方向に沿って突出する第２凸部６８とがそれぞれ形成される。第１凸部６４ａは第１凹部６２ｂに対向し、第１凸部６４ｂは第２凹部６６に対向する。さらに、第２凸部６８は第１凹部６２ａに対向する。

円環形状部２２の外周壁には６個の第１外側バネ孔７０が形成され、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃの内周壁には第２外側バネ孔７２が２個ずつ形成される。勿論、個々の第１外側バネ孔７０と第２外側バネ孔７２は互いに対向する。第１外側バネ孔７０及び第２外側バネ孔７２には外方付勢バネ７４が収納されており、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃは、外方付勢バネ７４によって円環形状部２２の外周側（第２円筒体１４側）に指向して弾発付勢される。すなわち、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃは、外方付勢バネ７４を介して円環形状部２２にフローティング支持される。

以上において、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃは内周側ガス供給部８０を構成し、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃは外周側ガス供給部８２を構成する。具体的には、図４に示すように、円環形状部２２内には流通路８４が形成される。流通路８４の上流側には、配管８６を介してアルゴンガス等の不活性ガス供給源８８（例えば、ガスボンベ等）が接続される。また、流通路８４の下流側は、内側挿入溝３０、外側挿入溝５８の底部の複数箇所で内側給気口９０、外側給気口９２として開口している。

図４に示すように、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの外突端部３４には、円環形状部２２の内周壁から外周壁に向かう方向に沿って貫通する内側案内路９４が形成されている。内側案内路９４は、内側給気口９０を介して流通路８４に連なる。また、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃには、第１円筒体１２から離間する外周側に向かって陥没した内向供給溝９６（ガス供給用溝）が形成される。内側案内路９４は、この内向供給溝９６に連通する。このため、不活性ガス供給源８８から供給されたアルゴン等の不活性ガスは、配管８６及び流通路８４を流通し、内側給気口９０及び内側案内路９４を介して内向供給溝９６に導入される。内向供給溝９６の第１円筒体１２に臨む側は、環状の内向開口である。

図２に示すように、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの内周側の径方向縁部、すなわち、内周下端縁部及び内周上端縁部は、内向供給溝９６に対して相対的に突出する。内周下端縁部は第１円筒体１２の上開口縁部近傍の外周壁に当接し、内周上端縁部は環状体１６の内周縁部近傍の内周壁に当接する。このため、内向供給溝９６（ないし第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの厚み方向）は、第１円筒体１２の上開口縁部と、環状体１６の内周縁部とが突き合わされて形成される第１当接面９８を跨ぐように延在する。また、内向開口が第１当接面９８に臨む。さらに、このとき、第１円筒体１２の上開口縁部近傍、環状体１６の内周縁部近傍で内向開口が覆われる。これにより、内向供給溝９６が閉空間となる。

これに対し、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃの内突端部６２には、円環形状部２２の内周壁から外周壁に向かう方向に沿って貫通する外側案内路１００が形成されている（図４参照）。外側案内路１００は、外側給気口９２を介して流通路８４に連なる。また、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃには、第２円筒体１４から離間する内周側に向かって陥没した外向供給溝１０２（ガス供給用溝）が形成される。外側案内路１００は、該外向供給溝１０２に連通する。このため、不活性ガス供給源８８から供給されたアルゴン等の不活性ガスは、配管８６及び流通路８４を流通し、外側給気口９２及び外側案内路１００を介して外向供給溝１０２に導入される。外向供給溝１０２の第２円筒体１４に臨む側には、環状の外向開口が形成される。

図２に示すように、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃの外周側の径方向縁部、すなわち、外周下端縁部及び外周上端縁部は、外向供給溝１０２に対して相対的に突出する。外周下端縁部は第２円筒体１４の上開口縁部近傍の内周壁に当接し、外周上端縁部は環状体１６の外周縁部近傍の内周壁に当接する。このため、外向供給溝１０２（ないし第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃの厚み方向）は、第２円筒体１４の上開口縁部と、環状体１６の外周縁部とが突き合わされて形成された第２当接面１０４を跨ぐように延在する。また、外向開口が第２当接面１０４に臨む。さらに、このとき、第２円筒体１４の上開口縁部近傍、環状体１６の外周縁部近傍で外向開口が覆われることから、外向供給溝１０２が閉空間となる。

本実施の形態に係る接合用支持治具１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

接合用支持治具１０が第１円筒体１２、環状体１６、第２円筒体１４を支持していないとき、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃは、内方付勢バネ５６によって弾発付勢される。このため、図５に示すように、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの、内側挿入溝３０から露呈する突出量が最大となる。このとき、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃで形成される仮想円の内径は最小であり、第１円筒体１２の外径に比して若干小である。

同様に、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃは、外方付勢バネ７４からの弾発付勢を受ける。従って、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃの、外側挿入溝５８から露呈する突出量が最大となる。このとき、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃで形成される仮想円の外径は最大であり、第２円筒体１４の内径に比して若干大である。

この状態で、第１円筒体１２の下開口縁部を、内側支持部２４の上端面に載置する。第１円筒体１２の外径が第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃで形成される仮想円の内径に比して大であるので、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃは、第１円筒体１２の外周壁から押圧を受ける。その結果、内方付勢バネ５６が圧縮されるとともに、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃが、その外周側の内側挿入溝３０に指向して押し戻されるように変位する（図２参照）。

なお、押し戻しによる第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの変位量は、第１円筒体１２の外径から、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃで形成される仮想円の最小径を差し引いた値に略等しい。また、この時点で、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの各内周下端縁部が第１円筒体１２の上開口縁部近傍の内周壁に当接する。

次に、第２円筒体１４の下開口縁部を外側支持部２６の上端面に載置する。第２円筒体１４の内径が第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃで形成される仮想円の外径に比して小であるので、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃは、第２円筒体１４の内周壁から押圧を受ける。その結果、外方付勢バネ７４が圧縮されるとともに、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃが、内周側の外側挿入溝５８に指向して押し戻されるように変位する。

この際の押し戻しによる第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃの変位量は、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃで形成される仮想円の最大外径から、第２円筒体１４の内径を差し引いた値に略等しい。そして、この時点で、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃの各外周下端縁部が第２円筒体１４の上開口縁部近傍の内周壁に当接する。

このように、本実施の形態では、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃが内方付勢バネ５６を介して円環形状部２２にフローティング支持されるとともに、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃが外方付勢バネ７４を介して円環形状部２２にフローティング支持されている。このため、第１円筒体１２、第２円筒体１４として内径ないし外径が相違するものが円環形状部２２に通されたときには、内方付勢バネ５６、外方付勢バネ７４の圧縮量が適宜変化する。これに対応し、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃ、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃが押し戻された際の変位量も変化する。

従って、第１円筒体１２の外径、第２円筒体１４の内径の相違に拘わらず、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの各内周下端縁部を第１円筒体１２の上開口縁部近傍の外周壁に当接させ、且つ第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃの各外周下端縁部を第２円筒体１４の上開口縁部近傍の内周壁に当接させることができる。結局、本実施の形態によれば、様々な径の第１円筒体１２及び第２円筒体１４に対応することが可能となる。すなわち、支持治具１０は汎用性に優れる。

ここで、例えば、第１円筒体１２の真円度が比較的小さい場合がある。又は、円環形状部２２の中心と第１円筒体１２の中心とが位置ズレを起こしていることがあり得る。第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃは、円環形状部２２に対してフローティング支持された状態であるので、図６Ａ及び図６Ｂに仮想線で示すように、例えば、縮小傾斜部３６ａ、３６ｂが、他の端部に比して内周側に突出することが可能である。第１拡張傾斜部４０、第２拡張傾斜部４６等も同様である。このため、第１円筒体１２の真円度が比較的小さい場合や、円環形状部２２の中心と第１円筒体１２の中心とが位置ズレを起こしている場合であっても、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃが第１円筒体１２の外周壁に密着する。

このように、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの周回方向端部に縮小傾斜部３６ａ、３６ｂ、第１拡張傾斜部４０、第２拡張傾斜部４６を設けることにより、縮小傾斜部３６ａ、３６ｂ、第１拡張傾斜部４０、第２拡張傾斜部４６が他の端部に比して内周側に突出すること、換言すれば、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃが、第１円筒体１２の形状や位置に応じ、円周に対して傾斜姿勢となることが可能である。従って、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃによって第１円筒体１２が堅牢に支持される。

なお、上記の例では、第１円筒体１２を内側支持部２４で支持し、その後に第２円筒体１４を外側支持部２６で支持しているが、第２円筒体１４を外側支持部２６で支持した後に第１円筒体１２を内側支持部２４で支持するようにしてもよいことは勿論である。

次に、円環形状部２２の上端面に環状体１６を載置する。この時点で、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの内周上端縁部、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃの外周上端縁部が、環状体１６の内周縁部近傍、外周縁部近傍の内周壁にそれぞれ当接する。また、第１円筒体１２の上開口縁部と、環状体１６の内周縁部とが当接して第１当接面９８が形成されるとともに、第２円筒体１４の上開口縁部と、環状体１６の外周縁部とが当接して第２当接面１０４が形成される。さらに、内向供給溝９６の内向開口が第１円筒体１２と環状体１６で閉塞されるとともに、外向供給溝１０２の外向開口が第２円筒体１４と環状体１６で閉塞される。

この状態で、不活性ガス供給源８８からアルゴン等の不活性ガスを供給する。不活性ガスは、配管８６と、円環形状部２２内の流通路８４とを流通し、内側給気口９０又は外側給気口９２、内側案内路９４又は外側案内路１００を介して内向供給溝９６、外向供給溝１０２に供給される。上記したように内向供給溝９６の内向開口、外向供給溝１０２の外向開口が閉塞されているので、不活性ガスは、内向供給溝９６、外向供給溝１０２に滞留する。すなわち、不活性ガスが閉空間内に貯留される。

次に、第１当接面９８及び第２当接面１０４に対して接合を行う。本実施の形態では、接合手法としてファイバレーザ溶接を選定している。すなわち、ファイバレーザ溶接機を構成するハンドトーチを第１当接面９８に対向させ、さらに、ハンドトーチから第１当接面９８に向かってレーザ光を出力する。これによりレーザ光が第１当接面９８の所定箇所に入射し、該所定箇所が高温となって溶融する。その後、レーザ光が該所定箇所から遠ざかると、該所定箇所が低温となるので溶融物が固化する。第１当接面９８に沿ってハンドトーチを相対的に周回させ、以上の現象を逐次的に生じさせることにより、第１当接面９８が全体に亘って接合される。

ハンドトーチを第１当接面９８に沿って相対的に周回させるには、接合用支持治具１０をターンテーブル上に設置し、ハンドトーチを位置決め固定する一方でターンテーブルを回転させればよい。又は、これとは逆に、接合用支持治具１０を位置決め固定し、ハンドトーチを第１当接面９８に沿って周回させるようにしてもよい。

この間、内向供給溝９６の内向開口から不活性ガスが排出される。このため、第１当接面９８における溶接箇所の近傍では、酸素量が相対的に低下した状態となる。従って、溶接を行っている最中に溶接箇所に酸素が混入したり、このことに起因して溶接箇所に酸化物が生成したりすることを回避することができる。

また、レーザ光が入射する際、入射箇所は高温となることで熱膨張を起こそうとする。ここで、第１円筒体１２の外周壁は第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃで支持されている。このために第１円筒体１２の熱膨張が抑制されるので、第１円筒体１２が変形することを抑制することができる。なお、第１円筒体１２の熱膨張による押圧力が内方付勢バネ５６の弾発付勢力を上回るときには、内方付勢バネ５６が収縮するとともに、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃが外周側に変位する。従って、熱膨張を起こす第１円筒体１２を第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃが締め付けるような事態が回避される。また、この締め付けによって第１円筒体１２に括れが生じる等の変形が起こることも回避される。

後者の場合、レーザ光が遠ざかることで溶融箇所の温度が降下すると、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃが内方付勢バネ５６から弾発付勢され、内周側の元の位置に変位する。このような理由から、第１円筒体１２は膨張又は収縮を起こした際にも、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃが第１円筒体１２に密着する。従って、第１円筒体１２が第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃによって支持された状態が保たれる。すなわち、第１円筒体１２と第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの間に間隙が形成されて該間隙から不活性ガスが漏洩することが回避される。このため、不活性ガスが不足して酸化物が生じることを回避することができる。

さらに、本実施の形態では、縮小傾斜部３６ａ、３６ｂに対して第２拡張傾斜部４６又は第１拡張傾斜部４０が対向している。このため、縮小傾斜部３６ａと第２拡張傾斜部４６の対向箇所、又は縮小傾斜部３６ｂと第１拡張傾斜部４０の対向箇所が、いわゆるラビリンス流路となる。第１段部３８ｂと第１舌片部４４ａ、第２段部４８と第１舌片部４４ｂ、第１段部３８ａと第２舌片部５０の対向箇所においても同様に、ラビリンス流路が形成される。内側挿入溝３０に形成された内側給気口９０から導出された不活性ガスが、このようなラビリンス流路を流通することは困難である。

すなわち、ラビリンス流路を形成したことにより、不活性ガスが第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃの背面側を回り込むことが困難となる。その結果、第１内側可動部材３２ａと第２内側可動部材３２ｂとの間、又は第１内側可動部材３２ａと第３内側可動部材３２ｃとの間から不活性ガスが漏洩することが回避される。換言すれば、不活性ガスが内側案内路９４を通過して内向供給溝９６内に供給され易くなる。

以上のようにして第１円筒体１２と環状体１６との接合を終えた後、第２円筒体１４と環状体１６とを接合する。すなわち、ハンドトーチを第２当接面１０４に対向させ、該第２当接面１０４に向かってレーザ光を照射する。第２当接面１０４に沿ってハンドトーチを上記と同様にして相対的に周回させることにより、第２当接面１０４が全体に亘って接合される。

この間、外向供給溝１０２の外向開口から不活性ガスが供給される。このため、第２当接面１０４の溶接箇所の近傍で酸素量が相対的に低下する。従って、外周側の第２当接面１０４においても、溶接を行っている最中に溶接箇所に酸素が混入したり、このことに起因して酸化物が生じたりすることを回避することができる。

レーザ光が入射している間に入射箇所が高温となって熱膨張を起こすと、第２円筒体１４の内周壁に当接した第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃが外方付勢バネ７４から弾発付勢される。このため、第２円筒体１４の熱膨張に追従し、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃが拡径するように外周側に変位する。また、レーザ光が遠ざかることで溶融箇所の温度が降下すると、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃは、収縮する第２円筒体１４から、外方付勢バネ７４の弾発付勢力を上回る押圧力を受ける。このため、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃが、収縮する第２円筒体１４に追従して内周側に変位する。このように、第２円筒体１４が膨張又は収縮を起こす最中、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃが第２円筒体１４に密着する。これにより、第２円筒体１４が変形することが抑制される。

なお、環状体１６と第１円筒体１２との接合、環状体１６と第２円筒体１４との接合は順不同で行うことができる。

接合が終了した後、接合品を支持治具１０から離脱させる。すなわち、作業者の手又はロボットの先端ハンドで接合品を把持し、接合品を支持治具１０に対して相対的に上昇させる。このとき、第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃは、接合品を構成する第１円筒体１２の外周壁に押圧され、円環形状部２２の外周側に向かって変位する。一方、第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃは、接合品を構成する第２円筒体１４の内周壁に押圧され、円環形状部２２の内周側に向かって変位する。勿論、この変位の際には内方付勢バネ５６及び外方付勢バネ７４が圧縮される。

このように、円環形状部２２にフローティング支持された第１内側可動部材３２ａ～第３内側可動部材３２ｃ及び第１外側可動部材６０ａ～第３外側可動部材６０ｃが、接合品から離間するように退避する。このため、接合品を円環形状部２２から容易に取り外すことができる。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、この実施の形態では、環状体１６に対して第１円筒体１２及び第２円筒体１４を接合するための支持治具１０を例示しているが、第１円筒体１２又は第２円筒体１４のいずれか一方のみを接合する支持治具であってもよい。第１円筒体１２のみを接合するための支持治具では内周側の可動部材のみを設けるようにしてもよく、第２円筒体１４のみを接合するための支持治具では外周側の可動部材のみを設けるようにしてもよい。

また、内側支持部２４又は外側支持部２６の少なくともいずれか一方を、台座部２０に設けるようにしてもよい。

１０…接合用支持治具 １２、１４…円筒体
１６…環状体 ２２…円環形状部
２４…内側支持部 ２６…外側支持部
３０…内側挿入溝 ３２ａ～３２ｃ…内側可動部材
３６ａ、３６ｂ、４０、４６…傾斜部 ３８ａ、３８ｂ、４８…段部
４２、４５…直線状端部 ４４ａ、４４ｂ、５０…舌片部
５２、５４…内側バネ孔 ５６…内方付勢バネ
５８…外側挿入溝 ６０ａ～６０ｃ…外側可動部材
６２ａ、６２ｂ、６６…凹部 ６４ａ、６４ｂ、６８…凸部
７０、７２…外側バネ孔 ７４…外方付勢バネ
８０…内周側ガス供給部 ８２…外周側ガス供給部
８４…流通路 ８８…不活性ガス供給源
９０…内側給気口 ９２…外側給気口
９４…内側案内路 ９６…内向供給溝
９８、１０４…当接面 １００…外側案内路
１０２…外向供給溝

Claims (7)

1. 環状体の内周縁部又は外周縁部の少なくとも一方と、円筒体の開口縁部とが当接されて形成された当接面を接合する際に前記円筒体及び前記環状体を支持する接合用支持治具であって、
   前記円筒体を支持する円筒体支持部と、
   前記環状体を支持する環状体支持部と、
   円環形状部に設けられて平面視で前記円環形状部の周方向に沿って延在する円弧形状をなし、且つ厚み方向で前記当接面を跨ぐようにして前記円筒体側から前記環状体側にわたって延在するとともに、前記円筒体に対して接近又は離間可能な複数個の可動部材と、
   を備え、
   前記可動部材に、前記円筒体から離間する方向に向かって陥没し、前記可動部材の前記円弧形状に沿って円弧状に延在し、且つ前記当接面に臨んで開口するガス供給用溝が形成されている接合用支持治具。
2. 環状体の内周縁部又は外周縁部の少なくとも一方と、円筒体の開口縁部とが当接されて形成された当接面を接合する際に前記円筒体及び前記環状体を支持する接合用支持治具であって、
   前記円筒体を支持する円筒体支持部と、
   前記環状体を支持する環状体支持部と、
   円環形状部に設けられて平面視で円弧形状をなし、且つ厚み方向で前記当接面を跨ぐようにして前記円筒体側から前記環状体側にわたって延在するとともに、前記円筒体に対して接近又は離間可能な複数個の可動部材と、
   を備え、
   前記可動部材に、前記円筒体から離間する方向に向かって陥没し、且つ前記当接面に臨んで開口するガス供給用溝が形成され、
   前記円筒体支持部として内周側円筒体支持部と外周側円筒体支持部とを有し、
   その開口縁部が前記環状体の内周縁部に当接する第１円筒体を前記円筒体として前記内周側円筒体支持部で支持し、且つその開口縁部が前記環状体の外周縁部に当接する第２円筒体を前記円筒体として前記外周側円筒体支持部で支持し、
   前記可動部材として、前記円環形状部の内周側に配設されて前記第１円筒体に臨む内側可動部材と、外周側に配設されて前記第２円筒体に臨む外側可動部材とを有する接合用支持治具。
3. 環状体の内周縁部又は外周縁部の少なくとも一方と、円筒体の開口縁部とが当接されて形成された当接面を接合する際に前記円筒体及び前記環状体を支持する接合用支持治具であって、
   前記円筒体を支持する円筒体支持部と、
   前記環状体を支持する環状体支持部と、
   円環形状部に設けられて平面視で円弧形状をなし、且つ厚み方向で前記当接面を跨ぐようにして前記円筒体側から前記環状体側にわたって延在するとともに、前記円筒体に対して接近又は離間可能な複数個の可動部材と、
   を備え、
   前記可動部材に、前記円筒体から離間する方向に向かって陥没し、且つ前記当接面に臨んで開口するガス供給用溝が形成され、
   前記可動部材の、前記ガス供給用溝に対して相対的に突出した径方向縁部が前記環状体及び前記円筒体に当接することで、前記ガス供給用溝が閉空間となる接合用支持治具。
4. 環状体の内周縁部又は外周縁部の少なくとも一方と、円筒体の開口縁部とが当接されて形成された当接面を接合する際に前記円筒体及び前記環状体を支持する接合用支持治具であって、
   前記円筒体を支持する円筒体支持部と、
   前記環状体を支持する環状体支持部と、
   円環形状部に設けられて平面視で円弧形状をなし、且つ厚み方向で前記当接面を跨ぐようにして前記円筒体側から前記環状体側にわたって延在するとともに、前記円筒体に対して接近又は離間可能な複数個の可動部材と、
   を備え、
   前記可動部材に、前記円筒体から離間する方向に向かって陥没し、且つ前記当接面に臨んで開口するガス供給用溝が形成され、
   前記円環形状部に流通路が形成され、且つ前記可動部材に、前記流通路と前記ガス供給用溝に連通する案内路が形成された接合用支持治具。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の治具において、前記可動部材を前記円筒体に指向して弾発付勢する弾性部材を備える接合用支持治具。
6. 請求項５記載の治具において、前記可動部材が前記弾性部材を介して前記円環形状部にフローティング支持された接合用支持治具。
7. 環状体の内周縁部又は外周縁部の少なくとも一方と、円筒体の開口縁部とが当接されて形成された当接面を接合する際に前記円筒体及び前記環状体を支持する接合用支持治具であって、
   前記円筒体を支持する円筒体支持部と、
   前記環状体を支持する環状体支持部と、
   円環形状部に設けられて平面視で円弧形状をなし、且つ厚み方向で前記当接面を跨ぐようにして前記円筒体側から前記環状体側にわたって延在するとともに、前記円筒体に対して接近又は離間可能な複数個の可動部材と、
   を備え、
   前記可動部材に、前記円筒体から離間する方向に向かって陥没し、且つ前記当接面に臨んで開口するガス供給用溝が形成され、
   少なくとも１個の前記可動部材の周回方向端部が、内周側から外周側に向かうにつれて周長が変化する第１の傾斜部であり、且つ別の前記可動部材の周回方向端部が、前記第１の傾斜部と逆方向に傾斜した第２の傾斜部である接合用支持治具。

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