JPH0614934Y2 - 熱交換器管端部の溶接装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、熱交換器として例えば原子カプラントの蒸気
発生器伝熱管を管板部でスリーブ補修する際に使用され
る管端部溶接装置に関する。

〈従来の技術〉 蒸気発生器の伝熱管は端部を管板に固定されている。腐
蝕等により漏洩等の損傷を起した伝熱管を補修する方法
の一つとして漏洩部位を覆うスリーブ（円筒）を伝熱管
に入れ、スリーブの両端部をシール溶接するものがあ
る。この方法は第６図に示す様に、蒸気発生器の水室１
内に作業員が入り溶接工具２を任意の位置の伝熱管に取
付けその後水室１外より遠隔にて溶接を行う様になって
いる。

従来の溶接工具２は、第７図に示す様に被補修管３から
離れた伝熱管４にクランプシリンダ５にて固定される。
この場合溶接トーチ６の先端が補修用スリーブ７の外周
上に一致する様に溶接工具２に溶接トーチ６が取付けら
れている。第７図の様に設定された後は溶接トーチ６の
所定の溶接位置まで高さ上昇させ、被補修管３の中心
軸X₁の廻りに、トーチ軸X₂が回転してスリーブ７と被補
修管３とを溶接する。

〈考案が解決しようとする問題点〉 従来の溶接工具の不具合を下記に示す。

1.作業員が工具取付けの度に水室１に入らなければなら
ず、作業員の被曝が多く連続して作業が行なえないので
作業時間がかかる。

2.溶接トーチ６は溶接工具２に固定されている為、トー
チ軸X₂が被補修管軸X₁の廻りを回転すると、トーチケー
ブル８がねじられ負荷になると共に溶接後には必ず溶接
トーチ６を逆転させなくてはならず操作に時間がかか
る。

3.第８図に示すように、溶接工具２に工具取付板９を取
付けてロボット装置１０に搭載して溶接工具２を被補修
管３に案内しようと改造しても、溶接工具２のクランプ
シリンダ５と溶接トーチ６の距離の許容差が±0.2mmに
設定（模擬管板にて調整している）されており、これは
ロボット装置１０の位置決め精度より精密であり被補修
管３から離れた伝熱管４にクランプシリンダ５を固定し
にくい。また仮に固定されても溶接工具２は管板１１に
対して傾いて固定されている確率が大きく溶接トーチ６
の先端が補修用スリーブ７の外周上と一致しない。

本考案は上記不具合を解消するためになされたもので、
溶接トーチの孔への位置決め固定が精度良く行なえると
共に、溶接トーチの溶接回転に伴うトーチケーブルのね
じれを防止した溶接装置を提供し、もって熱交換器管板
部の溶接作業能率向上を図ることを目的とする。

〈問題を解決するための手段〉 上記目的を達成するための本考案の構成は、熱交換器の
損傷熱交換管の端部と該損傷熱交換管に挿入した円筒ス
リーブとの円周シール溶接を行なう溶接装置であって、
前記損傷熱交換管から離れた健全な熱交換管に挿入され
て膨脹することにより固定される複数の第一クランプ部
を有すると共に水平方向に延出した保持部を有する取付
台と、該取付台の保持部に水平方向に相対変位可能に設
けられ前記損傷熱交換管に隣接する別の健全な熱交換管
に挿入されて膨脹することにより水平方向の位置決めを
行なう第二クランプ部を有する位置決め調整機構と、前
記取付台の保持部の上面に摺動自在に接合する保持板を
備え前記位置決め調整機構によって水平方向に移動され
て水平位置が調整される溶接工具とからなり、該溶接工
具は、鉛直軸回りに回転自在に支持される回転ドラム
と、該回転ドラムに回転自在に支持され回転ドラムの回
転により前記円筒スリーブの端部の円周シール溶接を行
なう溶接トーチを備えたことを特徴とする。

〈作用〉 取付台の複数の第一クランプ部を健全な熱交換管にクラ
ンプして管板部に取付台を固定し、損傷熱交換管に隣接
する健全な熱交換管に第二クランプ部をクランプし、保
持部に対し保持板を摺動させて溶接工具の水平位置を調
整位置決めし、回転ドラムの回転により円筒スリーブが
挿入された損傷熱交換管の端部の円周まわりの溶接を行
ない、溶接トーチの溶接回転に伴うトーチケーブルのね
じれは回転ドラムに対する溶接トーチの回転により相殺
される。

〈実施例〉 第１図には本考案の一実施例に係る溶接装置の展開構
成、第２図にはその位置決めシリンダの断面側面、第３
図には第２図中のIII矢視、第４図には第１図の中の溶
接トーチ支持部の断面、第５図には第１図で示した溶接
工具の外観を表わす斜視を示してある。尚、従来と同一
部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。

第１図に示すように、取付台としての工具取付台９には
第一クランプ部としてのクランプシリンダ５が設けら
れ、クランプシリンダ５は、損傷熱交換管としての被補
修管３から離れた健全な熱交換管としての固定用伝熱管
４に挿入部５ａが挿入されて膨脹し固定される。第一ク
ランプ部５は対称位置に２箇所設けられ、第５図に示す
ように、挿入部５ａは対称位置の固定用伝熱管４に固定
される。工具取付台９には水平方向に延出する保持部９
ａが設けられ、保持部９ａには位置決め調整機構５１が
設けられている。

即ち、保持部９ａにはピン１５を介して水平方向に動き
代ｄを持って位置決めシリンダ取付台１６が支持され、
位置決めシリンダ取付台１６には保持部９ａを貫通する
台形ネジ棒１７及びスライド軸１８が設けられている。
位置決めシリンダ取付台には第二クランプ部としての位
置決めシリンダ１９が設けられ、位置決めシリンダ１９
は被補修管３に隣接する健全な熱交換管としての伝熱管
２３に挿入されて膨脹する。これにより、工具取付台９
に対し位置決めシリンダ取付台１６が水平方向に移動
し、被補修管３に対する位置決めシリンダ取付台１６の
水平位置が調整される。位置決めシリンダ取付台１６に
は昇降モータ２０が設けられ、昇降モータ２０により台
形ネジ棒１７が駆動される。

工具取付台９の保持部９ａの上面には溶接工具２の保持
板２ａが摺動自在に接合し、保持板２ａはスライド軸１
８に取付けられると共に、台形ネジ棒１７に螺合してい
る。つまり、溶接工具２は位置決めシリンダ取付台１６
と一緒に被補修管３に対して水平方向に位置決めされる
と共に、昇降モータ２０の駆動により保持板２ａを介し
て昇降する。

溶接工具２には、溶接トーチ６を内蔵したドラム２１及
びドラム回転用モータ２２が設けられ、溶接トーチ６の
先端が円筒スリーブとしての補修用スリーブ７の周囲を
回転して溶接できるようになっている。溶接工具２の昇
降動作及びドラム２１の回転動作機構は従来のものと同
じである。

溶接トーチ６の位置決めは次の要領で行われる。即ち第
１図に示す様に、被補修管３付近の数本（第１図では二
本示してあるが、実用的には四本）の伝熱管２３を対象
にして溶接トーチ６との正確な距離における位置決めシ
リンダ取付台１６上に位置決めシリンダ１９を取付け
る。位置決めシリンダ取付台１６は、工具取付台９に対
してピン１５に若干の動き代ｄをもたせて取付けられて
おり、接触面にはテフロンなどの滑り易い材料のプレー
ト２４が貼付してある。従って、固定用伝熱管４にクラ
ンプシリンダ５を固定する際、伝熱管２３の位置に多少
の誤差があっても位置決めシリンダ１９の先端テーパ部
によって調芯作用を行い、ピン１５の動き代ｄによって
位置決めシリンダ取付台１６が移動して位置決めシリン
ダ１９は伝熱管２３内に挿入される。この位置で位置決
めシリンダ１９を伝熱管２３に固定すれば溶接トーチ６
の先端は正確に補修スリーブ７の円周上に対向した位置
で支持される。

第２図は位置決めシリンダ１９の説明図を示す。位置決
めシリンダ１９にはスタビライザ２５（可撓式固定装
置）が組込まれ、スタビライザ２５の先端は円錐状にな
っていて且つ第３図に示す様に軸方向に分割してあるの
で可撓性があり、多少伝熱管２３の中心線とズレていて
も挿入し得る。スタビライザ２５の下部はシリンダ状に
なっていてピストン２６が内部を摺動する様になってい
る。ピストン２６の先端は円錐状になっていて、ピスト
ン２６が上昇するとスタビライザ２５の先端が開いて固
定用の伝熱管２３の内壁に位置決めシリンダ１９が固定
される。ピストン２６の下部軸端は常時は位置決めシリ
ンダ１９の底に位置しており、導圧孔ｂに給気されると
ピストン２６が上昇して固定動作を行ない、導圧孔ａに
給気されるとピストン２６が下降して開放される。スタ
ビライザ２５は抑え板２７により上限位置が制限され
る。スタビライザ２５の内部にはピストン２６との間に
バネ２８があり、このバネ２８は伝熱管２３がプラグさ
れている場合、スタビライザ２５が引込む為のものでス
タビライザ２５が引込んだ場合はスタビライザ２５の下
部が給気孔ｂを塞ぎ給気が遮断されて、ピストン２６が
上昇しない様になっている。

第４図は溶接トーチ６の支持状態を示す図である。溶接
トーチ６は、ドラム２１内にニードルベアリング２９に
よって支持されている。ドラム２１には歯車３０が固定
され、溶接工具２に固定されたドラム回転用モータ２２
によって回転される。溶接トーチ６の中心線X₂は伝熱管
中心線X₁を中心にしてスリーブ７の円周上をトレースす
る。この時溶接トーチ６はニードルベアリング２９によ
って支持されている為、ドラム２１が回転しても自身の
中心線X₂の回りには回転しない。従って従来の様にトー
チケーブル８がねじれることはない。

第５図は本溶接工具全体の外観図を示す。本図は実際に
実施する時の各部分の配置例を示す。従って上述した溶
接工具によると、工具取付台に対して調芯機構を有する
複数のスタビライザ２５を備えた位置決めシリンダ１９
により、溶接トーチ６の位置決めが正確に行え、また、
被補修管に接近した位置で工具を固定する為溶接トーチ
６の操作がより安定になる。更に溶接トーチ６がドラム
２１に対し回転出来る為、溶接作業でドラム２１が回転
してもトーチケーブル８がねじれない。

〈考案の効果〉 本考案の熱交換器管端部の溶接装置は、溶接トーチの孔
への位置決め固定が精度良く行なえ極めて高い精度で円
周シール溶接用軸心合せが行なえると共に、溶接トーチ
の溶接回転に伴うトーチケーブルのねじれを防止するこ
とができる。その結果、熱交換器管板部の溶接作業能率
向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る溶接装置の展開構成
図、第２図はその位置決めシリンダの断面側面図、第３
図は第２図中のIII矢視図、第４図は第１図中の溶接ト
ーチ支持部の断面図、第５図は第１図で示した溶接工具
の外観を表わす斜視図、第６図は蒸気発生器水室内にお
ける溶接工具の取扱説明図、第７図は従来の溶接工具の
固定を説明する要部断面図、第８図は蒸気発生器水室内
におけるロボット装置による溶接工具の取扱説明図であ
る。 図面中、 １は水室、 ２は溶接工具、 ２ａは保持板、 ３は被補修管、 ４は固定用伝熱管、 ５はクランプシリンダ、 ６は溶接トーチ、 ７はスリーブ、 ８はトーチケーブル、 ９は工具取付台、 ９ａは保持部、 １６は位置決めシリンダ取付台、 １９は位置決めシリンダ ２１はドラム、 ２５はスタビライザ、 ２９はニードルベアリング、 ５１は位置決め調整機構である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 古谷 茂 兵庫県神戸市兵庫区和田宮通７丁目１番14 号 西菱エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 実開 昭52−55922（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭54−5774（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭60−31026（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】熱交換器の損傷熱交換管の端部と該損傷熱
   交換管に挿入した円筒スリーブとの円周シール溶接を行
   なう溶接装置であって、前記損傷熱交換管から離れた健
   全な熱交換管に挿入されて膨脹することにより固定され
   る複数の第一クランプ部を有すると共に水平方向に延出
   した保持部を有する取付台と、該取付台の保持部に水平
   方向に相対変位可能に設けられ前記損傷熱交換管に隣接
   する別の健全な熱交換管に挿入されて膨脹することによ
   り水平方向の位置決めを行なう第二クランプ部を有する
   位置決め調整機構と、前記取付台の保持部の上面に摺動
   自在に接合する保持板を備え前記位置決め調整機構によ
   って水平方向に移動されて水平位置が調整される溶接工
   具とからなり、該溶接工具は、鉛直軸回りに回転自在に
   支持される回転ドラムと、該回転ドラムに回転自在に支
   持され回転ドラムの回転により前記円筒スリーブの端部
   の円周シール溶接を行なう溶接トーチを備えたことを特
   徴とする熱交換器管端部の溶接装置。