JP2862255B2 - 管内周面レーザ溶接装置 - Google Patents
管内周面レーザ溶接装置Info
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- JP2862255B2 JP2862255B2 JP1019613A JP1961389A JP2862255B2 JP 2862255 B2 JP2862255 B2 JP 2862255B2 JP 1019613 A JP1019613 A JP 1019613A JP 1961389 A JP1961389 A JP 1961389A JP 2862255 B2 JP2862255 B2 JP 2862255B2
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- welding
- gas
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/10—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
- B23K26/103—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece
- B23K26/106—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece inside the workpiece
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、熱交換器の伝熱管等の細管とこの細管に発
生した損傷箇所を内側から覆うように当該細管に挿入さ
れる補修スリーブとの円周シール溶接を行う溶接装置に
関する。
生した損傷箇所を内側から覆うように当該細管に挿入さ
れる補修スリーブとの円周シール溶接を行う溶接装置に
関する。
＜従来の技術＞ 熱エネルギを直接利用する蒸気原動機や各種発電所等
においては、ボイラやそれに付属する加熱器，給水予熱
器，空気予熱器，凝縮器等が主要な役割りを果たしてい
ることは当然であるが、石油化学や石油工業をはじめ各
種化学工業においても熱交換装置又は熱交換器が各工程
に多用されている。特に、大形の熱交換器として一般的
な多管円筒形のものは利用範囲が広く、高温高圧装置工
業においても充分使用に耐えられるものとなっている。
においては、ボイラやそれに付属する加熱器，給水予熱
器，空気予熱器，凝縮器等が主要な役割りを果たしてい
ることは当然であるが、石油化学や石油工業をはじめ各
種化学工業においても熱交換装置又は熱交換器が各工程
に多用されている。特に、大形の熱交換器として一般的
な多管円筒形のものは利用範囲が広く、高温高圧装置工
業においても充分使用に耐えられるものとなっている。
ところで、発電用原子炉における最も重要な附帯設備
の一つとして、タービン翼を回転させるための蒸気を発
生させる蒸気発生器が知られている。一般に、加圧水形
原子炉に使用される蒸気発生器は、原子炉で加熱された
一次側水との熱交換によって二次側水を蒸気化する多管
円筒熱交換器の一種である。このような蒸気発生器の概
略的な内部構造は、第16図に示すように、立て形の円筒
シエル１の下端部を水平な管板２により仕切って半球状
に形成した水室３が、更に図示しない垂直な隔壁によっ
て二分されており、Ｕ字状に延びる多数の蒸気細管５の
端口が管板２を貫通してこれら二つの水室３にそれぞれ
開口した状態となっている。これら蒸気細管５は、複数
枚の支持板６を介して円筒シエル１内に支持されてい
る。図示しない原子炉からの高温一次側水は、一方の水
室３に連通する入口ノズル７から入り、蒸気細管５を通
って他方の水室３に至り、この水室３に連通する図示し
ない出口ノズルを通って原子炉へ還流するが、これら蒸
気細管５を通過する間に円筒シエル１の側面部に設けら
れた図示しない給水ノズルから円筒シエル１内に供給さ
れるタービン作動用の二次側水との間で熱交換を行う。
このようにして高温蒸気となった二次側水が、円筒シエ
ル１の上方から図示しない蒸気タービン側へ送り出され
るようになっている。
の一つとして、タービン翼を回転させるための蒸気を発
生させる蒸気発生器が知られている。一般に、加圧水形
原子炉に使用される蒸気発生器は、原子炉で加熱された
一次側水との熱交換によって二次側水を蒸気化する多管
円筒熱交換器の一種である。このような蒸気発生器の概
略的な内部構造は、第16図に示すように、立て形の円筒
シエル１の下端部を水平な管板２により仕切って半球状
に形成した水室３が、更に図示しない垂直な隔壁によっ
て二分されており、Ｕ字状に延びる多数の蒸気細管５の
端口が管板２を貫通してこれら二つの水室３にそれぞれ
開口した状態となっている。これら蒸気細管５は、複数
枚の支持板６を介して円筒シエル１内に支持されてい
る。図示しない原子炉からの高温一次側水は、一方の水
室３に連通する入口ノズル７から入り、蒸気細管５を通
って他方の水室３に至り、この水室３に連通する図示し
ない出口ノズルを通って原子炉へ還流するが、これら蒸
気細管５を通過する間に円筒シエル１の側面部に設けら
れた図示しない給水ノズルから円筒シエル１内に供給さ
れるタービン作動用の二次側水との間で熱交換を行う。
このようにして高温蒸気となった二次側水が、円筒シエ
ル１の上方から図示しない蒸気タービン側へ送り出され
るようになっている。
通常、原子力関係の設備においてはそれらの使用材料
が厳選されるほか、その品質管理も非常にきびしく行わ
れている。前述した蒸気発生器においてもその稼働中に
定期的に種種の検査やそれに伴う修理等が行われるが、
その中の一つの蒸気細管の異常がある場合には、次のよ
うな供用除外処理を行う。即ち、高圧の一次即水が蒸気
細管外に漏洩するのを防止するため、この蒸気細管の両
端口に盲栓を充填してその周囲にシール溶接を施し、こ
の蒸気細管を閉鎖している。
が厳選されるほか、その品質管理も非常にきびしく行わ
れている。前述した蒸気発生器においてもその稼働中に
定期的に種種の検査やそれに伴う修理等が行われるが、
その中の一つの蒸気細管の異常がある場合には、次のよ
うな供用除外処理を行う。即ち、高圧の一次即水が蒸気
細管外に漏洩するのを防止するため、この蒸気細管の両
端口に盲栓を充填してその周囲にシール溶接を施し、こ
の蒸気細管を閉鎖している。
＜発明が解決しようとする課題＞ 多管円筒形熱交換器において、損傷が発見された伝熱
管を盲栓によって塞いでしまう方法では、損傷した伝熱
管の本数が多くなるに従って熱交換器としての機能低下
が著しくなり、プラント全体の効率も悪化する虞があ
る。このため、損傷管の本数が多く予想される場合に
は、盲栓の代りに損傷箇所がカバーされるように補修ス
リーブを伝熱管内に挿入し、この補修スリーブの両端部
を伝熱管に対して円周シール溶接するようにしている。
管を盲栓によって塞いでしまう方法では、損傷した伝熱
管の本数が多くなるに従って熱交換器としての機能低下
が著しくなり、プラント全体の効率も悪化する虞があ
る。このため、損傷管の本数が多く予想される場合に
は、盲栓の代りに損傷箇所がカバーされるように補修ス
リーブを伝熱管内に挿入し、この補修スリーブの両端部
を伝熱管に対して円周シール溶接するようにしている。
ところが、この方法では伝熱管の材質が特殊なもので
は相当な高温ろう材を使用する必要があるため、施工上
の難しさに加えて伝熱管及び補修の冶金的組織が変化し
てしまうことが多い。更に補修作業を行う水室の広さに
よっては長い補修スリーブを伝熱管内に挿入することは
できなかった。そこで、このような溶接の代りに補修ス
リーブの外周面に環状の突起を形成し、これを拡管して
突起を伝熱管の内周面に喰い付かせることにより気密性
を保持する方法も考えられている。しかし、この方法で
もすでに伝熱が拡管されている場合には、ここの部分が
加工硬化しているため、補修スリーブの突起を伝熱管の
内周面に喰い込ませる必要性から、補修スリーブの材質
を伝熱管の材質よりも充分硬いものにしなければなら
ず、種々の制約がある。
は相当な高温ろう材を使用する必要があるため、施工上
の難しさに加えて伝熱管及び補修の冶金的組織が変化し
てしまうことが多い。更に補修作業を行う水室の広さに
よっては長い補修スリーブを伝熱管内に挿入することは
できなかった。そこで、このような溶接の代りに補修ス
リーブの外周面に環状の突起を形成し、これを拡管して
突起を伝熱管の内周面に喰い付かせることにより気密性
を保持する方法も考えられている。しかし、この方法で
もすでに伝熱が拡管されている場合には、ここの部分が
加工硬化しているため、補修スリーブの突起を伝熱管の
内周面に喰い込ませる必要性から、補修スリーブの材質
を伝熱管の材質よりも充分硬いものにしなければなら
ず、種々の制約がある。
本発明はこのような問題点を解決するものであって、
作業管補修作業の作業性の向上を図った管内周面レーザ
溶接装置を提供することを目的とする。
作業管補修作業の作業性の向上を図った管内周面レーザ
溶接装置を提供することを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 上述の目的を達成するための本発明の管内周面レーザ
溶接装置は、溶接用レーザビームを伝送する光ファイバ
が挿通され且つ先端側が作業管内に挿入されるフレキシ
ブルチューブと、該フレキシブルチューブの先端部にそ
れぞれ設けられて前記作業管に対する該フレキシブルチ
ューブの相対位置を検知する位置検出器及び該フレキシ
ブルチューブを前記作業管内に固定する内拡式の固定手
段と、前記フレキシブルチューブに回転自在に支持され
た回転筒と、該回転筒に対して相対回転可能に装着され
且つ前記作業管の内壁に当接して該回転筒を前記作業管
と同心に保持する案内支持手段と、出力軸が前記回転筒
と同軸上に配設され該回転筒を回転駆動する回転駆動手
段と、前記回転筒内に設けられて前記光ファイバの先端
から射出する前記溶接用レーザビームを前記作業管の内
壁に集光状態で導く複数のレンズ及び反射鏡を有する集
光反射光学系と、前記回転筒内に設けられて基端部が外
部のガス供給源に接続されて先端部がガス分配部に接続
されたガス供給路と、一端が該ガス供給路の分配部に接
続されて他端が前記集光反射光学系への噴射ノズルに連
通する掃気ガス通路を有して前記作業管の溶接時に発生
する金属蒸気を除去する掃気手段と、前記回転筒内に前
記掃気ガス通路と並んで設けられて一端が該ガス供給路
の分配部に接続されて他端が前記集光反射光学系の複数
のレンズに連通する第１冷却ガス通路を有するレンズ冷
却手段と、前記回転筒内に前記掃気ガス通路及び該第１
冷却ガス通路と並んで設けられて一端が前記ガス供給路
の分配部に接続されて他端が前記集光反射光学系の反射
鏡に連通する第２冷却ガス通路を有する反射鏡冷却手段
とを具えたことを特徴とするものである。
溶接装置は、溶接用レーザビームを伝送する光ファイバ
が挿通され且つ先端側が作業管内に挿入されるフレキシ
ブルチューブと、該フレキシブルチューブの先端部にそ
れぞれ設けられて前記作業管に対する該フレキシブルチ
ューブの相対位置を検知する位置検出器及び該フレキシ
ブルチューブを前記作業管内に固定する内拡式の固定手
段と、前記フレキシブルチューブに回転自在に支持され
た回転筒と、該回転筒に対して相対回転可能に装着され
且つ前記作業管の内壁に当接して該回転筒を前記作業管
と同心に保持する案内支持手段と、出力軸が前記回転筒
と同軸上に配設され該回転筒を回転駆動する回転駆動手
段と、前記回転筒内に設けられて前記光ファイバの先端
から射出する前記溶接用レーザビームを前記作業管の内
壁に集光状態で導く複数のレンズ及び反射鏡を有する集
光反射光学系と、前記回転筒内に設けられて基端部が外
部のガス供給源に接続されて先端部がガス分配部に接続
されたガス供給路と、一端が該ガス供給路の分配部に接
続されて他端が前記集光反射光学系への噴射ノズルに連
通する掃気ガス通路を有して前記作業管の溶接時に発生
する金属蒸気を除去する掃気手段と、前記回転筒内に前
記掃気ガス通路と並んで設けられて一端が該ガス供給路
の分配部に接続されて他端が前記集光反射光学系の複数
のレンズに連通する第１冷却ガス通路を有するレンズ冷
却手段と、前記回転筒内に前記掃気ガス通路及び該第１
冷却ガス通路と並んで設けられて一端が前記ガス供給路
の分配部に接続されて他端が前記集光反射光学系の反射
鏡に連通する第２冷却ガス通路を有する反射鏡冷却手段
とを具えたことを特徴とするものである。
＜作用＞ 作業管内に挿入されたフレキシブルチューブを位置検
出器によって所定の作業箇所に停止させ、固定手段によ
ってフレキシブルチューブを作業管に対して固定する。
この時、案内支持手段により回転筒は作業管に対して同
心に保持されており、この状態から溶接用レーザビーム
を集光反射光学系を介して作業管の内壁に照射すると同
時に回転駆動手段により回転筒を回転させ、溶接用レー
ザビームを作業管の内壁に対して環状に走査させる。
出器によって所定の作業箇所に停止させ、固定手段によ
ってフレキシブルチューブを作業管に対して固定する。
この時、案内支持手段により回転筒は作業管に対して同
心に保持されており、この状態から溶接用レーザビーム
を集光反射光学系を介して作業管の内壁に照射すると同
時に回転駆動手段により回転筒を回転させ、溶接用レー
ザビームを作業管の内壁に対して環状に走査させる。
そして、掃気手段は、ガス供給源からガス供給路に流
通したガスが分配部を介して掃気ガス通路に分配され、
溶接作業中に発生した金属蒸気に対して、掃気ガス通路
から供給された掃気ガスを噴射ノズルから噴射すること
でこれを除去し、また、レンズ冷却手段は、ガス供給源
からガス供給路に流通したガスが分配部を介して第１冷
却ガス通路に分配され、集光反射光学系の複数のレンズ
に対して、第１冷却ガス通路から供給された冷却ガスを
供給することでこれを冷却し、更に、反射鏡冷却手段
は、ガス供給源からガス供給路に流通したガスが分配部
を介して第２冷却ガス通路に分配され、集光反射光学系
の反射鏡に対して、第２冷却ガス通路から供給された冷
却ガスを供給することでこれを冷却し、溶接作業能率を
向上させる。
通したガスが分配部を介して掃気ガス通路に分配され、
溶接作業中に発生した金属蒸気に対して、掃気ガス通路
から供給された掃気ガスを噴射ノズルから噴射すること
でこれを除去し、また、レンズ冷却手段は、ガス供給源
からガス供給路に流通したガスが分配部を介して第１冷
却ガス通路に分配され、集光反射光学系の複数のレンズ
に対して、第１冷却ガス通路から供給された冷却ガスを
供給することでこれを冷却し、更に、反射鏡冷却手段
は、ガス供給源からガス供給路に流通したガスが分配部
を介して第２冷却ガス通路に分配され、集光反射光学系
の反射鏡に対して、第２冷却ガス通路から供給された冷
却ガスを供給することでこれを冷却し、溶接作業能率を
向上させる。
＜実 施 例＞ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例に係る管内周面レーザ溶接
装置の断面図、第２図は第１図のII−II断面図、第３図
は第１図のIII−III断面図、第４図は第１図のIV−IV断
面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ断面図、第６図は第１図
のVI−VI断面図、第７図は第１図のVII−VII断面図、第
８図は第１図のVIII−VIII断面図、第９図は第１図のIX
−IX断面図、第10図は第１図のＸ−Ｘ断面図、第11図は
第１図のXI−XI断面図、第12図は第１図のXII−XII断面
図、第13図は第１図のXIII−XIII断面図、第14図は第１
図のXIV−XIV断面図、第15図は管内周面レーザ溶接装置
の取り付け状態説明図である。
装置の断面図、第２図は第１図のII−II断面図、第３図
は第１図のIII−III断面図、第４図は第１図のIV−IV断
面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ断面図、第６図は第１図
のVI−VI断面図、第７図は第１図のVII−VII断面図、第
８図は第１図のVIII−VIII断面図、第９図は第１図のIX
−IX断面図、第10図は第１図のＸ−Ｘ断面図、第11図は
第１図のXI−XI断面図、第12図は第１図のXII−XII断面
図、第13図は第１図のXIII−XIII断面図、第14図は第１
図のXIV−XIV断面図、第15図は管内周面レーザ溶接装置
の取り付け状態説明図である。
第１図に示すように、先端側が伝熱管11内に挿入され
るフレキシブルチューブ12の先端には、外周面に本実施
例では渦電流式の位置検出器13を装着した接続筒14が留
金15により一体的に嵌着されている。前記位置検出器13
は、熱交換器の図示しない管板や支持板或いは伝熱管11
の欠陥箇所35及びその近傍を覆うように伝熱管11内に挿
入位置決めされる補修スリーブ17の位置を検出し、伝熱
管11及び補修スリーブ17に対してYAGレーザや炭酸ガス
レーザ等の後述する溶接用レーザビーム18の照射位置を
設定するためのものであり、渦電流式以外のものでも当
然採用可能である。
るフレキシブルチューブ12の先端には、外周面に本実施
例では渦電流式の位置検出器13を装着した接続筒14が留
金15により一体的に嵌着されている。前記位置検出器13
は、熱交換器の図示しない管板や支持板或いは伝熱管11
の欠陥箇所35及びその近傍を覆うように伝熱管11内に挿
入位置決めされる補修スリーブ17の位置を検出し、伝熱
管11及び補修スリーブ17に対してYAGレーザや炭酸ガス
レーザ等の後述する溶接用レーザビーム18の照射位置を
設定するためのものであり、渦電流式以外のものでも当
然採用可能である。
前記接続筒14の先端には、適度な強度を有する伸縮性
に富んだ合成ゴム等で形成される固定手段としてのエア
バッグ19を被せた中間筒20が一体的に嵌着されており、
この中間筒20には当該中間筒20の外周面に開口して該中
間筒20の外周面と筒状をなすエアバッグ19の内周面との
間に圧縮空気を供給するための図示しない給排気孔が形
成されている。そして、この給排気孔には接続筒14及び
フレキシブルチューブ12内に貫通して図示しない給排気
装置が接続しており、この給排気装置により圧縮空気を
給排気孔からエアバッグ19内に送給すると、エアバック
19が膨張して伝熱管11の内壁に密着し、伝熱管11に対し
て本装置の先端側を固定するようになっている。なお、
圧縮空気の代りに他の気体や液体を用いるようにしても
良く、本実施例のエアバッグ19の代りに他の周知の内拡
式の固定手段を採用することも可能である。又、フレキ
シブルチューブ12に対するこれら接続筒14及び中間筒20
の連結順を逆にしてもかまわない。
に富んだ合成ゴム等で形成される固定手段としてのエア
バッグ19を被せた中間筒20が一体的に嵌着されており、
この中間筒20には当該中間筒20の外周面に開口して該中
間筒20の外周面と筒状をなすエアバッグ19の内周面との
間に圧縮空気を供給するための図示しない給排気孔が形
成されている。そして、この給排気孔には接続筒14及び
フレキシブルチューブ12内に貫通して図示しない給排気
装置が接続しており、この給排気装置により圧縮空気を
給排気孔からエアバッグ19内に送給すると、エアバック
19が膨張して伝熱管11の内壁に密着し、伝熱管11に対し
て本装置の先端側を固定するようになっている。なお、
圧縮空気の代りに他の気体や液体を用いるようにしても
良く、本実施例のエアバッグ19の代りに他の周知の内拡
式の固定手段を採用することも可能である。又、フレキ
シブルチューブ12に対するこれら接続筒14及び中間筒20
の連結順を逆にしてもかまわない。
前記中間筒20の先端には回転駆動手段としての駆動モ
ータ23を収納して固定筒24が一体的に嵌着されており、
この固定筒24の内部には軸受25を介して駆動モータ23の
出力軸としての回転筒26が回転自在に支持されると共に
その先端部には支持筒27が一体的に嵌着されている。な
お、この駆動モータ23は短尺型及び低回転、高トルク型
のモータとして、例えば、ステッピングモータや超音波
モータ等が利用される。
ータ23を収納して固定筒24が一体的に嵌着されており、
この固定筒24の内部には軸受25を介して駆動モータ23の
出力軸としての回転筒26が回転自在に支持されると共に
その先端部には支持筒27が一体的に嵌着されている。な
お、この駆動モータ23は短尺型及び低回転、高トルク型
のモータとして、例えば、ステッピングモータや超音波
モータ等が利用される。
この回転筒24の内側には、第11図及び第12図に示すよ
うに、スリーブ28を介して後述する掃気、冷却手段を構
成するガス通路61,62,63が長手方向に形成されたファイ
バシース29が固着されている。そしてこのファイバシー
ス29及びスリーブ28の外側で且つ、駆動モータ23の下方
には中間筒20、固定筒24、支持筒27に対する回転筒26、
スリーブ28、ファイバシース29の回転量を制御するパル
スエンコーダ30が設けられている。従って、このパルス
エンコーダ30はこの検出信号を図示しないマイクロコン
ピュータ等の制御手段に送信し、駆動モータ23を制御す
ることができる。
うに、スリーブ28を介して後述する掃気、冷却手段を構
成するガス通路61,62,63が長手方向に形成されたファイ
バシース29が固着されている。そしてこのファイバシー
ス29及びスリーブ28の外側で且つ、駆動モータ23の下方
には中間筒20、固定筒24、支持筒27に対する回転筒26、
スリーブ28、ファイバシース29の回転量を制御するパル
スエンコーダ30が設けられている。従って、このパルス
エンコーダ30はこの検出信号を図示しないマイクロコン
ピュータ等の制御手段に送信し、駆動モータ23を制御す
ることができる。
これら駆動モータ23及びパルスエンコーダ30に接続す
る図示しないケーブルは、中間筒20及び接続筒14及びフ
レキシブルチューブ12を貫通して図示しない制御装置に
連結されており、この制御装置は前記位置検出器13や給
排気装置の他、後述するレーザ発進器等にも接続し、こ
れらに必要な制御指令を発するようになっている。
る図示しないケーブルは、中間筒20及び接続筒14及びフ
レキシブルチューブ12を貫通して図示しない制御装置に
連結されており、この制御装置は前記位置検出器13や給
排気装置の他、後述するレーザ発進器等にも接続し、こ
れらに必要な制御指令を発するようになっている。
ファイバシース29の内側には支持筒27及び固定筒24及
び中間筒20及び接続筒14及びフレキシブルチューブ12を
貫通して図示しないレーザ発振器に接続する光ファイバ
33が挿入されており、このファイバシース29の先端中央
部には光ファイバ33の先端部34が固定されている。そし
て、前記レーザ発振器からの溶接用レーザビーム18を伝
送するこの光ファイバ33の射出端面（先端部）34の前方
には、その光ファイバ33の射出端面34から拡散状態で射
出する溶接用レーザビーム18を伝熱管11と補修スリーブ
17との溶接箇所35へ向けて収束させる集光光学系36が配
設されている。
び中間筒20及び接続筒14及びフレキシブルチューブ12を
貫通して図示しないレーザ発振器に接続する光ファイバ
33が挿入されており、このファイバシース29の先端中央
部には光ファイバ33の先端部34が固定されている。そし
て、前記レーザ発振器からの溶接用レーザビーム18を伝
送するこの光ファイバ33の射出端面（先端部）34の前方
には、その光ファイバ33の射出端面34から拡散状態で射
出する溶接用レーザビーム18を伝熱管11と補修スリーブ
17との溶接箇所35へ向けて収束させる集光光学系36が配
設されている。
即ち、回転筒26の上部には筒状のレンズケース41が固
定されており、このレンズケース41内には上下方向に並
んで複数のレンズ40が装着されている。また、支持筒27
の上部内周には雌ねじ42が形成される一方、支持筒27上
方にはミラーケース43が位置し、このミラーケース43の
下部外周には雄ねじ44が形成されて両者は螺合してい
る。そして、ミラーケース43の側部には係合ピン45が固
着される一方、レンズケース41の側部には上下方向に沿
って長孔46が形成され、この係合ピン45が長孔46に摺動
自在に嵌合している。ミラーケース43の上部には支持軸
47が固定され、この支持軸47の下面には台座48を介して
反射鏡49が取付けられている。この反射鏡49は溶接用レ
ーザビーム18を補修スリーブ17の溶接箇所35へ導入くも
のであって、回転筒26の回転軸心に対して45゜の角度を
もって固定されている。そして、第５図に示すように、
台座48の外周部にはレーザビーム18を反射する際に受け
る熱を放射するためのフィン50が取付けられている。ま
た、ミラーケース43の一側部にはレーザビーム18が通過
するためのビーム照射孔51が形成され約3500℃の融点を
もつタングステンプレート52が固着されている。
定されており、このレンズケース41内には上下方向に並
んで複数のレンズ40が装着されている。また、支持筒27
の上部内周には雌ねじ42が形成される一方、支持筒27上
方にはミラーケース43が位置し、このミラーケース43の
下部外周には雄ねじ44が形成されて両者は螺合してい
る。そして、ミラーケース43の側部には係合ピン45が固
着される一方、レンズケース41の側部には上下方向に沿
って長孔46が形成され、この係合ピン45が長孔46に摺動
自在に嵌合している。ミラーケース43の上部には支持軸
47が固定され、この支持軸47の下面には台座48を介して
反射鏡49が取付けられている。この反射鏡49は溶接用レ
ーザビーム18を補修スリーブ17の溶接箇所35へ導入くも
のであって、回転筒26の回転軸心に対して45゜の角度を
もって固定されている。そして、第５図に示すように、
台座48の外周部にはレーザビーム18を反射する際に受け
る熱を放射するためのフィン50が取付けられている。ま
た、ミラーケース43の一側部にはレーザビーム18が通過
するためのビーム照射孔51が形成され約3500℃の融点を
もつタングステンプレート52が固着されている。
従って、駆動モータ23によって回転筒26を介してレン
ズケース41が回転すると、係合ピン45を介してミラーケ
ース43が回転すると共に、支持筒27とミラーケース43と
の螺合関係によって支持筒27及びレンズケース41に対し
てミラーケース43が上方あるいは下方に移動することと
なり、反射鏡46は螺進運動を行いながら溶接をする。
ズケース41が回転すると、係合ピン45を介してミラーケ
ース43が回転すると共に、支持筒27とミラーケース43と
の螺合関係によって支持筒27及びレンズケース41に対し
てミラーケース43が上方あるいは下方に移動することと
なり、反射鏡46は螺進運動を行いながら溶接をする。
ミラーケース49の上部には回転筒26を伝熱管11と同心
に保持する案内支持手段が設けられている。前述の支持
軸47の上部には、第１図及び第３図に示すように、ブシ
ュ53を介してローラ支持スリーブ54相対回転自在に支持
されている。このローラ支持スリーブ54には、環状をな
す一対のスライダ55が摺動自在に嵌合されている。これ
らスライダ55には伝熱管11の内壁に当接するローラ56を
回転自在に支持する一対のリンク57がそれぞれピン止め
されおり、これらローラ56及びリンク57は、ローラ支持
スリーブ54の周囲に等間隔で複数組（本実施例では三
組）配設されている。そして、ローラ支持スリーブ54の
両端部とスライダ55との間には圧縮ばね58がそれぞれ介
装され、これら圧縮ばね58のばね力によってローラ56は
リング57を介して伝熱管11の内壁側に自動的に押出さ
れ、これにより回転筒26を伝熱管11と同心に保持するよ
うになっている。なお、案内支持手段として本実施例以
外に回転筒26を伝熱管11と同心に保持できるようなもの
であればよい。また、ローラ支持スリーブ54の上部に
は、第２図に示すように、多数の排ガス孔59が形成され
ている。
に保持する案内支持手段が設けられている。前述の支持
軸47の上部には、第１図及び第３図に示すように、ブシ
ュ53を介してローラ支持スリーブ54相対回転自在に支持
されている。このローラ支持スリーブ54には、環状をな
す一対のスライダ55が摺動自在に嵌合されている。これ
らスライダ55には伝熱管11の内壁に当接するローラ56を
回転自在に支持する一対のリンク57がそれぞれピン止め
されおり、これらローラ56及びリンク57は、ローラ支持
スリーブ54の周囲に等間隔で複数組（本実施例では三
組）配設されている。そして、ローラ支持スリーブ54の
両端部とスライダ55との間には圧縮ばね58がそれぞれ介
装され、これら圧縮ばね58のばね力によってローラ56は
リング57を介して伝熱管11の内壁側に自動的に押出さ
れ、これにより回転筒26を伝熱管11と同心に保持するよ
うになっている。なお、案内支持手段として本実施例以
外に回転筒26を伝熱管11と同心に保持できるようなもの
であればよい。また、ローラ支持スリーブ54の上部に
は、第２図に示すように、多数の排ガス孔59が形成され
ている。
また、この管内周面レーザ溶接装置には、補修スリー
ブ18の溶接時に発生する金属蒸気等を除去する掃気手段
と、集光反射光学系36を冷却する冷却手段が設けられて
いる。第10図に示すように、ファイバシース29には、溶
接時に発生する金属蒸気除去用のガス通気（掃気ガス通
路）61と、レンズ40の冷却用ガス通路（第１冷却ガス通
路）62と、反射鏡40の冷却用ガス通路（第２冷却ガス通
路）63とが形成されている。そして、この各ガス通路6
1,62,63の基端部は分配部を介して１本のガス流路によ
り図示しないガス供給源に接続されている。
ブ18の溶接時に発生する金属蒸気等を除去する掃気手段
と、集光反射光学系36を冷却する冷却手段が設けられて
いる。第10図に示すように、ファイバシース29には、溶
接時に発生する金属蒸気除去用のガス通気（掃気ガス通
路）61と、レンズ40の冷却用ガス通路（第１冷却ガス通
路）62と、反射鏡40の冷却用ガス通路（第２冷却ガス通
路）63とが形成されている。そして、この各ガス通路6
1,62,63の基端部は分配部を介して１本のガス流路によ
り図示しないガス供給源に接続されている。
第１図及び第６図乃至第10図に示すように、金属蒸気
除去用のガス通路61はレンズケース41に形成されたガス
通路64と連通し、更に、このレンズケース41の上端部に
取付けられた噴射口65と連通している。従って、He（ヘ
リウム）,Ne（ネオン）,N2（窒素）などの不活性ガスが
この噴射ノズル65からビーム照射孔51を通って反射鏡49
に向って噴射されることとなる。
除去用のガス通路61はレンズケース41に形成されたガス
通路64と連通し、更に、このレンズケース41の上端部に
取付けられた噴射口65と連通している。従って、He（ヘ
リウム）,Ne（ネオン）,N2（窒素）などの不活性ガスが
この噴射ノズル65からビーム照射孔51を通って反射鏡49
に向って噴射されることとなる。
レンズ40の冷却用ガス通路62は光ファイバ33の射出端
面34周辺で開口し、各レンズ40を冷却する。反射鏡49の
冷却用ガス通路63はレンズケース41に形成されたガス通
路66と連通し、更に、このレンズケース41の上端部に取
付けられた噴射ノズル67と連通している。従って、冷却
ガスがこの噴射ノズル67から反射鏡49の台座48に取付け
られたフィン50に向って噴射することによりこれを冷却
する。
面34周辺で開口し、各レンズ40を冷却する。反射鏡49の
冷却用ガス通路63はレンズケース41に形成されたガス通
路66と連通し、更に、このレンズケース41の上端部に取
付けられた噴射ノズル67と連通している。従って、冷却
ガスがこの噴射ノズル67から反射鏡49の台座48に取付け
られたフィン50に向って噴射することによりこれを冷却
する。
なお、この各種ガスは第４図に示すように、ミラーケ
ース43の上部に形成されたガス排出用孔68から外部に排
出される。
ース43の上部に形成されたガス排出用孔68から外部に排
出される。
以下、このように構成された本実施例の管内周面レー
ザ溶接装置において、補修スリーブ17による伝熱管11の
補修作業を説明する。
ザ溶接装置において、補修スリーブ17による伝熱管11の
補修作業を説明する。
第15図に示すように、予め補修スリーブ17が嵌合され
た伝熱管11内に本実施例の管内周面レーザ溶接装置を先
端部から挿入し、位置検出器13によりビーム照射孔51と
溶接箇所35とが対向するように位置決めする。その後、
エアバック19内に圧縮空気を送給して中間筒20を伝熱管
11に固定する。このとき、案内支持手段ローラ56によっ
て回転筒26は伝熱管11と同心に保持される。
た伝熱管11内に本実施例の管内周面レーザ溶接装置を先
端部から挿入し、位置検出器13によりビーム照射孔51と
溶接箇所35とが対向するように位置決めする。その後、
エアバック19内に圧縮空気を送給して中間筒20を伝熱管
11に固定する。このとき、案内支持手段ローラ56によっ
て回転筒26は伝熱管11と同心に保持される。
そして、駆動モータ23を作動して回転筒26を回転させ
ると共に溶接用レーザビーム18を溶接箇所35に照射させ
伝熱管11と補修スリーブ17との円周シール溶接を行う。
即ち、回転筒26が回転すると、レンズケース41が回転し
係合ピン45を介してミラーケース43を回転させる。する
と、支持筒27とミラーケース43との螺合関係によって支
持筒27及びレンズケース41に対してミラーケース43の反
射鏡49が回転しながら長孔46のストローク分だけ、実際
には数mm上方に移動することとなり、この反射鏡49は螺
運動を行いながら補修スリーブ17の内周面に照射するこ
とによって溶接作業を行う。
ると共に溶接用レーザビーム18を溶接箇所35に照射させ
伝熱管11と補修スリーブ17との円周シール溶接を行う。
即ち、回転筒26が回転すると、レンズケース41が回転し
係合ピン45を介してミラーケース43を回転させる。する
と、支持筒27とミラーケース43との螺合関係によって支
持筒27及びレンズケース41に対してミラーケース43の反
射鏡49が回転しながら長孔46のストローク分だけ、実際
には数mm上方に移動することとなり、この反射鏡49は螺
運動を行いながら補修スリーブ17の内周面に照射するこ
とによって溶接作業を行う。
このとき、ガス供給源から接続筒14内のガス流路に供
給された不活性ガスは分配部を介して各ガス通路61,62,
63に所定量分配供給される。そして、ガス通路61に分配
された不活性ガスは、掃気ガスとしてガス通路64を通っ
て噴射ノズル65から反射鏡46及びレンズ40などの集光反
射光学系36に向って噴射される。これによって、溶接時
に発生する金属蒸気等が除去され、溶接用レーザビーム
18による損傷を未然に防止している。
給された不活性ガスは分配部を介して各ガス通路61,62,
63に所定量分配供給される。そして、ガス通路61に分配
された不活性ガスは、掃気ガスとしてガス通路64を通っ
て噴射ノズル65から反射鏡46及びレンズ40などの集光反
射光学系36に向って噴射される。これによって、溶接時
に発生する金属蒸気等が除去され、溶接用レーザビーム
18による損傷を未然に防止している。
また、分配部にて各冷却用ガス通路62,63に分配され
た不活性ガスは、レンズ冷却ガス及び反射鏡冷却ガスと
して光ファイバ33の射出端面部34付近から噴射されて各
レンズ40を冷却すると共に、ガス通路66を通って噴射ノ
ズル67から反射鏡49の台座48外周部のフィン50に向って
噴射されて反射鏡40を冷却する。
た不活性ガスは、レンズ冷却ガス及び反射鏡冷却ガスと
して光ファイバ33の射出端面部34付近から噴射されて各
レンズ40を冷却すると共に、ガス通路66を通って噴射ノ
ズル67から反射鏡49の台座48外周部のフィン50に向って
噴射されて反射鏡40を冷却する。
従って、集光反射光学系36は光ファイバ33から射出さ
れる溶接用レーザビーム18を伝熱管11の内壁に適正な集
光状態で導くことができる。
れる溶接用レーザビーム18を伝熱管11の内壁に適正な集
光状態で導くことができる。
なお、噴射された各ガスはミラーケース43上部のガス
排出用孔68から外部に排出される。
排出用孔68から外部に排出される。
＜発明の効果＞ 以上、実施例を挙げて詳細に説明したように本発明の
管内周面レーザ溶接装置によれば、作業管と補修スリー
ブとの内周シール溶接にレーザビームを用いると共にレ
ーザビームの集光反射光学系を掃気、冷却するための各
ガス通路をそれぞれ有する掃気手段及び冷却手段を独立
して設けたのて、補修スリーブや作業管の材質に影響さ
れず良好なシール溶接が可能となると共に、溶接箇所の
位置決め及び補修スリーブの設定作業が大幅に簡略化で
きる。更に、装置を大型化せずに簡単な構造で溶接作業
中における集光反射光学系の掃気及び冷却を容易に且つ
確実に行うことができるので、常に良好なレーザビーム
の集光状態を維持することができる。
管内周面レーザ溶接装置によれば、作業管と補修スリー
ブとの内周シール溶接にレーザビームを用いると共にレ
ーザビームの集光反射光学系を掃気、冷却するための各
ガス通路をそれぞれ有する掃気手段及び冷却手段を独立
して設けたのて、補修スリーブや作業管の材質に影響さ
れず良好なシール溶接が可能となると共に、溶接箇所の
位置決め及び補修スリーブの設定作業が大幅に簡略化で
きる。更に、装置を大型化せずに簡単な構造で溶接作業
中における集光反射光学系の掃気及び冷却を容易に且つ
確実に行うことができるので、常に良好なレーザビーム
の集光状態を維持することができる。
第１図は本発明の一実施例に係る管内周面レーザ溶接装
置の断面図、第２図は第１図の矢視図、第３図は第１図
のIII−III断面図、第４図は第１図のIV−IV断面図、第
５図は第１図のＶ−Ｖ断面図、第６図は第１図のVI−VI
断面図、第７図は第１図のVII−VII断面図、第８図は第
１図のVIII−VIII断面図、第９図は第１図のIX−IX断面
図、第10図は第１図のＸ−Ｘ断面図、第11図は第１図の
XI−XI断面図、第12図は第１図のXII−XII断面図、第13
図は第１図のXIII−XIII断面図、第14図は第１図のXIV
−XIV断面図、第15図は管内周面レーザ溶接装置の取付
状態説明図、第16図は一般的な蒸気発生器の一部切欠き
斜視図である。 図面中、 11は伝熱管、 12はフレキシブルチューブ、 13は位置検出器、 17は補修スリーブ、 18はレーザビーム、 19はエアバック（固定手段）、 23は駆動モータ（回転駆動手段）， 26は回転筒（出力軸）、 30はパルスエンコーダ、 33は光ファイバ、 35は溶接箇所、 36は集光反射光学系、 40はレンズ、 49は反射鏡、 61,62,63はガス通路、 65,67は噴射ノズルである。
置の断面図、第２図は第１図の矢視図、第３図は第１図
のIII−III断面図、第４図は第１図のIV−IV断面図、第
５図は第１図のＶ−Ｖ断面図、第６図は第１図のVI−VI
断面図、第７図は第１図のVII−VII断面図、第８図は第
１図のVIII−VIII断面図、第９図は第１図のIX−IX断面
図、第10図は第１図のＸ−Ｘ断面図、第11図は第１図の
XI−XI断面図、第12図は第１図のXII−XII断面図、第13
図は第１図のXIII−XIII断面図、第14図は第１図のXIV
−XIV断面図、第15図は管内周面レーザ溶接装置の取付
状態説明図、第16図は一般的な蒸気発生器の一部切欠き
斜視図である。 図面中、 11は伝熱管、 12はフレキシブルチューブ、 13は位置検出器、 17は補修スリーブ、 18はレーザビーム、 19はエアバック（固定手段）、 23は駆動モータ（回転駆動手段）， 26は回転筒（出力軸）、 30はパルスエンコーダ、 33は光ファイバ、 35は溶接箇所、 36は集光反射光学系、 40はレンズ、 49は反射鏡、 61,62,63はガス通路、 65,67は噴射ノズルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長島 是 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 赤羽 崇 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献 特開 昭64−27788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−27789（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 26/00
Claims (1)
- 【請求項１】溶接用レーザビームを伝送する光ファイバ
が挿通され且つ先端側が作業管内に挿入されるフレキシ
ブルチューブと、該フレキシブルチューブの先端部にそ
れぞれ設けられて前記作業管に対する該フレキシブルチ
ューブの相対位置を検知する位置検出器及び該フレキシ
ブルチューブを前記作業管内に固定する内拡式の固定手
段と、前記フレキシブルチューブに回転自在に支持され
た回転筒と、該回転筒に対して相対回転可能に装着され
且つ前記作業管の内壁に当接して該回転筒を前記作業管
と同心に保持する案内支持手段と、出力軸が前記回転筒
と同軸上に配設され該回転筒を回転駆動する回転駆動手
段と、前記回転筒内に設けられて前記光ファイバの先端
から射出する前記溶接用レーザビームを前記作業管の内
壁に集光状態で導く複数のレンズ及び反射鏡を有する集
光反射光学系と、前記回転筒内に設けられて基端部が外
部のガス供給源に接続されて先端部がガス分配部に接続
されたガス供給路と、一端が該ガス供給路の分配部に接
続されて他端が前記集光反射光学系への噴射ノズルに連
通する掃気ガス通路を有して前記作業管の溶接時に発生
する金属蒸気を除去する掃気手段と、前記回転筒内に前
記掃気ガス通路と並んで設けられて一端が該ガス供給路
の分配部に接続されて他端が前記集光反射光学系の複数
のレンズに連通する第１冷却ガス通路を有するレンズ冷
却手段と、前記回転筒内に前記掃気ガス通路及び該第１
冷却ガス通路と並んで設けられて一端が前記ガス供給路
の分配部に接続されて他端が前記集光反射光学系の反射
鏡に連通する第２冷却ガス通路を有する反射鏡冷却手段
とを具えたことを特徴とする管内周面レーザ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1019613A JP2862255B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 管内周面レーザ溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1019613A JP2862255B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 管内周面レーザ溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02200387A JPH02200387A (ja) | 1990-08-08 |
| JP2862255B2 true JP2862255B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=12004035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1019613A Expired - Fee Related JP2862255B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 管内周面レーザ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2862255B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113145983A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-07-23 | 赤峰元泰铸件有限公司 | 管内壁堆焊机床 |
| CN114346430A (zh) * | 2021-09-10 | 2022-04-15 | 苏州创鑫激光科技有限公司 | 激光加工设备 |
| CN115740459A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-03-07 | 泉州市华兴超硬工具有限公司 | 高精度金刚石锯片生产工艺 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0745113B2 (ja) * | 1987-07-21 | 1995-05-17 | 三菱重工業株式会社 | レーザによる管内面溶接方法 |
| JPH0698507B2 (ja) * | 1987-07-24 | 1994-12-07 | 三菱重工業株式会社 | 管内周面補修装置 |
-
1989
- 1989-01-31 JP JP1019613A patent/JP2862255B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02200387A (ja) | 1990-08-08 |
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