(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端同士を対面させるように他端を各々固定支持した一対の固定管の上記一端間に接続管を配置して、当該固定管の一端と当該接続管の端部とを圧接接合する圧接接合装置であって、
前記接続管を加熱して膨張させることにより、当該接続管の端部を前記固定管の一端に密接させてこれら端に加圧力を生じさせる密接用加熱手段と、
少なくとも一方の前記固定管の一端とこの固定管の一端と対面する前記接続管の端部とを加熱して当該端同士を接合する接合用加熱手段と、
前記接合用加熱手段で加熱される前記接続管の前記端部の軸心方向の変位を計測する変位計測手段と、
前記変位計測手段からの計測信号に基づいて、前記密接用加熱手段及び前記接合用加熱手段を制御する制御手段と
を備えてなることを特徴とする圧接接合装置。
【請求項２】
前記制御手段が、
前記接続管の端部を前記固定管の一端に密着させるように前記密接用加熱手段を制御し、上記接続管の上記端部の軸心方向の変位の停止を前記変位計測手段からの計測信号で確認したら、上記変位の停止状態を維持するように上記密接用加熱手段を制御する一方、上記接続管の端部と上記固定管の一端とを接合させるように前記接合用加熱手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の圧接接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧接接合装置に関し、特に、一端同士を対面させるように他端を各々固定支持した一対の固定管の上記一端間に接続管を配置して、当該固定管の一端と当該接続管の端部とを圧接接合する場合に適用すると有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管の端部同士をアモルファス圧接接合する場合を図４，５を用いて説明する。
図４，５中、３１は拘束ジグであり、鋼管５，６を拘束保持できるようになっている。３２は加熱コイルであり、鋼管５，６の端部を加熱できるようになっている。３３はシールドボックスであり、加熱コイル３２を含めて鋼管４，５の端部を外気からしゃへいするように包囲できるようになっている。３３ａはノズルであり、アルゴンガスや窒素ガスなどのシールドガスを送給する図示しない送給装置に連結されている。３４は整合トランス、３５は高周波電源であり、４はアモルファスシートである。
【０００３】
そして、鋼管５，６の端部同士をアモルファス圧接接合する場合には、鋼管５，６の端部同士を対面させて当該端部間にアモルファスシート４を挟み、拘束ジグ３１で鋼管５，６を拘束保持し、鋼管５，６の上記端部に加熱コイル３２を取り付けた後、当該加熱コイル３２を含めて鋼管５，６の上記端部を包囲するように当該端部にシールドボックス３３を取り付け、図示しない送給装置からノズル３３ａへシールドガスを送給してシールドボックス３３内をシールドガスで置換したら、高周波電源３５から整合トランス３４を介して加熱コイル３２に高周波電力を供給し、加熱コイル３２で鋼管５，６の上記端部を加熱することで、鋼管５，６の当該端部を加熱膨張させて拘束ジグ３１での鋼管５，６の拘束保持により当該端部同士を圧接させると同時にアモルファスシート４を溶融拡散させることにより、当該端部同士の接合を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一端同士を対面させるように他端が各々固定支持された一対の固定管の上記一端間に接続管を配置して、これらの管の他端同士を前述したようなアモルファス圧接接合する場合には、固定管の上記各一端と接続管の両端部とをそれぞれ密接させる必要がある。しかしながら、固定管の上記各一端と密接するような接続管、即ち、対をなす固定管の上記一端間と等しい長さの接続管を固定管の上記一端間に嵌め込んで配置しても、接続管の一端と一方の固定管の上記一端とをアモルファス圧接接合すると、接続管がわずかに短縮してしまうので、接続管の他端と他方の固定管の上記一端との間に数mm程度の隙間があいてしまい、接続管と他方の固定管とのアモルファス圧接接合ができなくなってしまう。
【０００５】
このため、接続管の一端と一方の固定管の上記一端とをアモルファス圧接接合した後に、接続管を加熱して熱膨張させることにより、接続管の他端と他方の固定管の上記一端とを密接させて、前述したようなアモルファス圧接接合を可能にさせることが考えられているものの、このようにして一対の固定管の一端と接続管の両端とをアモルファス圧接接合しようとすると、接続管を膨張させるための加熱程度、密接時期、接合加熱開始時期、加圧力の設定などのような各種の条件を管理することが困難であるため、良好な圧接接合を行うことが困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、本発明による圧接接合装置は、一端同士を対面させるように他端を各々固定支持した一対の固定管の上記一端間に接続管を配置して、当該固定管の一端と当該接続管の端部とを圧接接合する圧接接合装置であって、
前記接続管を加熱して膨張させることにより、当該接続管の端部を前記固定管の一端に密接させてこれら端に加圧力を生じさせる密接用加熱手段と、
少なくとも一方の前記固定管の一端とこの固定管の一端と対面する前記接続管の端部とを加熱して当該端同士を接合する接合用加熱手段と、
前記接合用加熱手段で加熱される前記接続管の前記端部の軸心方向の変位を計測する変位計測手段と、
前記変位計測手段からの計測信号に基づいて、前記密接用加熱手段及び前記接合用加熱手段を制御する制御手段と
を備えてなることを特徴とする。
【０００７】
上述の圧接接合装置においては、前記制御手段が、前記接続管の端部を前記固定管の一端に密着させるように前記密接用加熱手段を制御し、上記接続管の上記端部の軸心方向の変位の停止を前記変位計測手段からの計測信号で確認したら、上記変位の停止状態を維持するように上記密接用加熱手段を制御する一方、上記接続管の端部と上記固定管の一端とを接合させるように前記接合用加熱手段を制御することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明による圧接接合装置の実施の形態を図１を用いて説明する。なお図１は、その概略構成図である。
【０００９】
図１中、１，２は一端同士を対面させるように他端が各々固定支持された一対の固定管、３は固定管１，２の一端間に配置される接続管、４はアモルファスシートであり、通常、固定管１，２や接続管３とほぼ等しい組成の金属からなっている。
１１ａ，１１ｂは固定ジグであり、固定管１，２や接続管３に取り付けることができるようになっている。１２は加熱コイルであり、固定管１，２と接続管３との端部間に取り付けることができるようになっている。１３はシールドボックスであり、加熱コイル１２を含めて固定管１，２と接続管３との端部間を外気からしゃへいするように包囲できるようになっている。
１４は整合トランス、１５は高周波電源であり、高周波電源１５は、整合トランス１４を介して加熱コイル１２に高周波電力を供給することができるようになっている。
【００１０】
図１中、１６は高周波型の加熱コイルであり、接続管３の中程に取り付けられる。１７は高周波電源であり、加熱コイル１６に高周波電力を供給することができるようになっている。
一方、１８は変位計であり、固定ジグ１１ａ，１１ｂ間の距離の変位を計測して、電気的信号として出力できるようになっている。１９は条件設定器であり、設定された条件を電気的信号として出力できるようになっている。２０は制御装置であり、変位計１８及び条件設定器１９からの信号に基づいて、高周波電源１５，１７を制御するようになっている。つまり、条件設定器１９には、接合部分温度、昇温速度、高周波出力電力などの固定管１，２と接続管３との接合にかかる条件や、接続管３を熱膨張させるための加熱電力、固定管１，２と接続管３とが密接した後の接続管３の加熱電力などの接続管３の固定管１，２への密接にかかる条件などが入力できるようになっており、制御装置２０は、上述した接合にかかる条件などに応じて高周波電源１５を制御し、上述した密接にかかる条件などに応じて高周波電源１７を制御するようになっているのである。
【００１１】
なお、本実施の形態では、加熱コイル１２、整合トランス１４、高周波電源１５などにより接合用加熱手段を構成し、加熱コイル１６、高周波電源１７などにより密接用加熱手段を構成し、固定ジグ１１ａ，１１ｂ、変位計１８などにより変位計測手段を構成し、条件設定器１９、制御装置２０などにより制御手段を構成している。
【００１２】
このような圧接接合装置を用いて圧接接合する場合には、次のようにする。
固定管１，２の対面する一端間に接続管３を配置し、固定管１の一端と接続管３の一端との間にアモルファスシート４を挟み、上記端部に加熱コイル１２を取り付けた後、加熱コイル１２を含めて上記端部を包囲するように当該端部にシールドボックス１３を取り付け、当該シールドボックス１３内にアルゴンガスや窒素ガスなどのシールドガスを図示しない送給装置で送給して、当該シールドボックス１３内をシールドガスで置換する一方、固定管１及び接続管３に固定ジグ１１ａ，１１ｂを取り付け、当該固定ジグ１１ａ，１１ｂ間に変位計１８を取り付ける。
【００１３】
続いて、制御装置２０を作動させると、制御装置２０は、条件設定器１９により設定された前述の密接にかかる条件などに基づいて高周波電源１７を制御することにより、加熱コイル１７で接続管３を加熱して熱膨張させ、当該接続管３の端部を固定管１，２の一端に密接させると、固定管１，２の各他端が固定支持されているので、接続管３の端部が固定管１，２の一端に押し付けられ、接続管３の端部と固定管１，２の一端との間に加圧力が発生する。接続管３の上記熱膨張に伴い、固定ジグ１１ａ，１１ｂ間が変位し、変位計１８が当該変位を検出して制御装置２０に信号を送ると、制御装置２０は、当該信号に基づいて、接続管３と固定管１との密接時点を確認する。この密接時点は、図２に示すように、経時に伴う変位の停止時点ｍで明確に判断することができる。
【００１４】
制御装置２０が接続管３と固定管１との密接時点を確認すると、当該制御装置２０は、図３に示すように、変位計１８からの計測信号が一定の値を保つよう、即ち、前記変位の停止状態を維持させるように高周波電源１７を制御しながら、条件設定器１９により設定された前述の接合にかかる条件などに基づいて高周波電源１５を制御することにより、加熱コイル１２で固定管１の一端と接続管３の端部とを加熱し、アモルファスシート４を溶融拡散させて、固定管１と接続管３とをアモルファス圧接接合させる。
【００１５】
固定管１と接続管３とのアモルファス圧接接合を終えたら、固定管２の一端と接続管３の端部とを上述の場合と同様にしてアモルファス圧接接合することにより、固定管１，２と接続管３とが連結される。
【００１６】
従って、一端同士を対面させるように他端が各々固定支持された一対の固定管１，２の上記一端間に配置した接続管３の両端を固定管１，２の一端にそれぞれアモルファス圧接接合する場合でも、接続管３を膨張させるための加熱程度、密着時期、接合加熱開始時期、加圧力の設定などのような各種の条件を把握して制御することができるので、良好な接合を行うことができる。
【００１７】
なお、前述したような接合や密接にかかる条件は、固定管１，２の固定状態、固定管１，２や接続管３の長さや直径や肉厚、加熱コイル１７の加熱幅などの諸条件によって異なるため、実験によって予め求めておく必要がある。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の圧接接合装置によれば、一端同士を対面させるように他端を各々固定支持した一対の固定管の上記一端間に接続管を配置して、当該固定管の一端と当該接続管の端部とを圧接接合する場合でも、圧接接合にかかる各種の条件を把握して制御することができるので、良好な接合を行うことができ、接合不良の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧接接合装置の実施の形態の概略構成図である。
【図２】接続管の熱膨張による時間と変位との関係を表すグラフである。
【図３】制御装置の制御にかかるシーケンスを示すタイムチャートである。
【図４】従来の圧接接合装置の要部の一部破断斜視図である。
【図５】従来の圧接接合装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１，２  固定管
３  接続管
４  アモルファスシート
１１ａ，１１ｂ  固定ジグ
１２  加熱コイル
１３  シールドボックス
１４  整合トランス
１５  高周波電源
１６  加熱コイル
１７  高周波電源
１８  変位計
１９  条件設定器
２０  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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