(57)【要約】【課題】  長尺の被溶接物を移動する長尺スクリューに振動を発生することなくその回転数を高めて被溶接物の移動を高速化することができ、また装置全体を小型化、軽量化することができるようにする。【解決手段】  被溶接物Ｗを移動する長尺スクリュー２０は、複数の支持金具３０によって所定間隔をあけて基台２８に支持され、被溶接物保持具１８は、そのナット１６が支持金具３０を通過することができるようにナット１６に設けられた支持金具逃げ切欠１６Ｎを有する。支持金具３０は、長尺スクリュー２０の支持金具係合溝２０Ｇ１、２０Ｇ２で長尺スクリュー２０に係合して長尺スクリュー２０の外周から突出することなく、ナット１６が支持金具３０を乗り越えて移動することができる。【選択図】        図３                                  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の長尺の被溶接物を突き合わせ溶接する溶接手段と、前記被溶接物を保持しナットを含む被溶接物保持具と前記被溶接物保持具のナットに噛み合い前記被溶接物の突き合わせ溶接部を前記溶接手段に沿って移動する長尺スクリューと前記長尺スクリューを回転するスクリュー回転駆動源とから成る被溶接物移動手段とを備えた被溶接物移動型溶接装置において、前記被溶接物移動手段は、前記長尺スクリューを所定間隔をあけて基台に支持する複数の支持金具を有し、前記被溶接物保持具は、前記ナットが前記支持金具を通過することができるように前記ナットに設けられた支持金具逃げ切欠を有することを特徴とする被溶接物移動型溶接装置。
【請求項２】
請求項１に記載の被溶接物移動型溶接装置であって、前記長尺スクリューは、相互に継ぎ足される複数の単位スクリューから成っていることを特徴とする被溶接物移動型溶接装置。
【請求項３】
請求項２に記載の被溶接物移動型溶接装置であって、隣り合う単位スクリューの相互に接続されるべき端部にはそれぞれ一体に回転するように結合されるべき嵌合係止部を有することを特徴とする被溶接物移動型溶接装置。
【請求項４】
請求項３に記載の被溶接物移動型溶接装置であって、前記単位スクリューの嵌合係止部を有する端部に連続して設けられた支持金具係合溝を有することを特徴とする被溶接物移動型溶接装置。
【請求項５】
請求項４に記載の被溶接物移動型溶接装置であって、前記単位スクリューの嵌合係止部を有する端部以外の部分にも支持金具係合溝を有することを特徴とする被溶接物移動型溶接装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の被溶接物移動型溶接装置であって、前記被溶接物は、核燃料集合体用のウォータチャンネルであることを特徴とする被溶接物移動型溶接装置。
【請求項７】
被溶接物を保持しナットを含む被溶接物保持具のナットに噛み合い前記被溶接物の突き合わせ溶接部を溶接手段に沿って移動するように回転されるべき被溶接物移動型溶接装置用長尺スクリューにおいて、複数の単位スクリューから成り、隣り合う一方の単位スクリューと他方の単位スクリューは、相互に嵌合して係止される嵌合係止部によって回転方向に一体に結合され、各単位スクリューは、少なくとも雄側の嵌合係止部に連続して前記ナットが乗り越えることができる支持金具係合溝を有することを特徴とする被溶接物移動型溶接装置用長尺スクリュー。
【請求項８】
請求項７に記載の被溶接物移動型溶接装置用長尺スクリューであって、前記嵌合係止部は、一方の単位スクリュー側では細ねじの形態の嵌合雄係止部であり、他方の単位スクリューでは、前記細ねじに係入すべき係止部材が打ち込まれる打ち込み孔を有する嵌合雌係止部であることを特徴とする被溶接物移動型溶接装置用長尺スクリュー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の長尺の被溶接物を突き合わせ溶接する被溶接物移動型溶接装置の改良に関し、更に詳細に述べると、長尺スクリューに噛み合うナットを含む被溶接物保持具に保持された被溶接物を長尺スクリューの回転によって移動して溶接する被溶接物移動型溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
長尺の被溶接物を移動しながら溶接する被溶接物移動型溶接装置は、種々の長尺の被溶接物を溶接するのに用いられている。例えば、原子炉用核燃料棒は、図９に示すように、チャンネルボックス１内に多数の燃料要素２と共にウォータチャンネル３が収納され、このウォータチャンネル３は、図１０に示すように、断面角形の長尺金属角パイプ４とその両端に中間接続部材５、５’を介して接続された上下の端栓６、６’とから成っているが、この長尺金属角パイプ４は、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、上下のＵ字形長尺パイプ半部４Ａ、４Ｂの突き合わせ端面で溶接して形成されている。これらのＵ字形長尺パイプ半部４Ａ、４Ｂは、突き合わせ溶接前に、その突き合わせ端面を切削加工して全長に亘って高さが均一となるように前処理される。なお、図９において、符号７、７’は、核燃料集合体の上下のタイプレート、符号８は、燃料要素２を相互に間隔あけするスペーサ、また図１０において、符号９は、長尺金属角パイプに取付けられたタブである。
【０００３】
この種のウォータチャンネル３の長尺金属角パイプ４は、通常、図１に示すような被溶接物移動型溶接装置によってＵ字形長尺パイプ半部４Ａ、４Ｂを突き合わせ溶接して形成されている。この被溶接物移動型溶接装置は、Ｕ字形長尺パイプ半部４Ａ、４Ｂを突き合わせた状態で保持しナットを含む被溶接物保持具とこの被溶接物保持具のナットに噛み合う長尺スクリューとから成る被溶接物移動手段を備え、長尺スクリューの回転によって被溶接物保持具のナットをこの長尺スクリューと平行に移動して長尺パイプ半部の突き合わせ部を溶接している。
【０００４】
従来技術では、被溶接物移動手段の長尺スクリューは、その両端が軸受けで回転自在に支持され、両端の軸受け間のスクリュー部分を被溶接物保持具のナットが移動することができるようにしている。なお、長尺スクリューの途中に撓み防止用の上下の軸受けローラが設けられ、これらの軸受けローラは、被溶接物が接近すると、センサーが働いてエアシリンダによって上下に開いて被溶接物の通過を妨げることがないようにしている。
【０００５】
ウォータチャンネル用の被溶接物移動型溶接装置に用いられる長尺スクリューは、ウォータチャンネル３の長尺金属角パイプ４の長さに合わせてほぼ５ｍ以上の長さを有し、またこの長尺スクリューは、市販品が用いられており、この市販の長尺スクリューは、４５ｍｍ以上の大きな直径を有しており、またそのリード長さは、約１２ｍｍと短かった。
【０００６】
従って、被溶接物である長尺金属角パイプの移動速度を高めて溶接作業の効率を向上するために、長尺スクリューの回転速度を高めると、その重量（上記市販のスクリューの寸法では６０ｋｇ以上となる）によって大きな振動を発生して被溶接物の移動に支障を生じ、また長尺スクリューが大径であることと中間軸受けローラを上下に開くローラ開閉機構を必要とすることから、装置が全体的に大型化し、不経済であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする１つの課題は、長尺スクリューの回転数を高め被溶接物の移動速度を高くして、溶接の作業性を向上することができ、また装置全体を小型化することができる被溶接物移動型溶接装置を提供することにある。
【０００８】
本発明が解決しようとする他の課題は、スクリューの回転数を高め被溶接物の移動速度を高くして、溶接の作業性を向上することができ、また装置全体を小型化することができるのに好適な被溶接物移動型溶接装置用長尺スクリューを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、１つの面では、複数の長尺の被溶接物を突き合わせ溶接する溶接手段と、この被溶接物を保持しナットを含む被溶接物保持具とこの被溶接物保持具のナットに噛み合い被溶接物の突き合わせ溶接部を溶接手段に沿って移動する長尺スクリューとこの長尺スクリューを回転するスクリュー回転駆動源とから成る被溶接物移動手段とを備えた被溶接物移動型溶接装置を対象とするが、本発明のこの面においては、上記の課題を解決するために、被溶接物移動手段は、長尺スクリューを所定間隔をあけて基台に支持する複数の支持金具を有し、被溶接物保持具は、そのナットが支持金具を通過することができるようにナットに設けられた支持金具逃げ切欠を有することを特徴としている。
【００１０】
本発明の課題解決手段において、長尺スクリューは、相互に継ぎ足される複数の単位スクリューから成っているのが好ましく、この場合、隣り合う単位スクリューの相互に接続されるべき端部にはそれぞれ一体に回転するように結合されるべき嵌合係止部を有するものとすることができる。
【００１１】
更に、単位スクリューの嵌合係止部を有する端部に連続して設けられた支持金具係合溝を有し、また単位スクリューの嵌合係止部を有する端部以外のスクリュー部分にも支持金具係合溝を有するのが好ましい。
【００１２】
本発明の課題解決手段による被溶接物移動型溶接装置は、核燃料集合体用のウォータチャンネルを構成するＵ字形長尺金属角パイプ半部の突き合わせ溶接に好適に利用することができる。
【００１３】
本発明は、他の面では、被溶接物を保持しナットを含む被溶接物保持具のナットに噛み合い被溶接物の突き合わせ溶接部を溶接手段に沿って移動するように回転されるべき被溶接物移動型溶接装置用長尺スクリューを対象とし、本発明のこの面では、長尺スクリューは、複数の単位スクリューから成り、隣り合う一方の単位スクリューと他方の単位スクリューは、相互に嵌合して係止される嵌合係止部によって回転方向に一体に結合され、各単位スクリューは、少なくとも雄側の嵌合係止部に連続してナットが乗り越えることができる支持金具係合溝を有することを特徴としている。
【００１４】
この被溶接物移動型溶接装置用長尺スクリューの嵌合係止部は、一方の単位スクリュー側では細ねじの形態の嵌合雄係止部であり、他方の単位スクリューでは、この細ねじのねじ溝に係入すべき係止部材が打ち込まれる打ち込み孔を有する嵌合雌係止部とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被溶接物移動手段は、長尺スクリューを所定間隔をあけて基台に支持する複数の支持金具を有するので、長尺スクリューは、これらの支持金具によって安定して支持され、従って長尺スクリューを高い回転数で回転しても振動を発生することがなく、被溶接物を円滑に移動することができ、また被溶接物保持具は、そのナットが支持金具を通過することができるように支持金具逃げ切欠を有するので、被溶接物保持具は、支持金具に干渉することなく、通過することができ、被溶接物の移動に支障を来すことがない。
【００１６】
特に、長尺スクリューは、相互に継ぎ足される複数の単位スクリューから成っていると、細径で短尺のスクリューを容易に長尺化することができ、また、隣り合う単位スクリューは、それぞれ相互に嵌合してピン等によって係止して結合されるので、継ぎ足しが容易である。
【００１７】
更に、単位スクリューの嵌合係止部を有する端部に連続して設けられた支持金具係合溝を有し、また単位スクリューの嵌合係止部を有する端部以外のスクリュー部分にも支持金具係合溝を有すると、支持金具は、スクリューの外周から突出することがなく、被溶接物保持具は、その切欠と共に、支持金具を有する部分を容易に乗り越えることができるので好ましい。
【００１８】
長尺スクリューを細径化することができることと、従来技術のような長尺スクリューの中間軸受けの開閉機構を必要としないので、装置全体を小型化、軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図１は、本発明の１つの実施の形態による被溶接物移動型溶接装置１０を示し、この溶接装置１０は、複数の長尺の被溶接物Ｗ、図示の例では、図１０に示される核燃料棒集合体１のウォータチャンネル３を構成するＵ字形長尺金属角パイプ半部４Ａ、４Ｂを突き合わせ溶接する溶接手段１２と、この被溶接物Ｗを保持し溶接手段１２に沿って移動する被溶接物移動手段１４とを備えている。
【００２０】
溶接手段１２は、図１に示すように、装置１０の基台２８の中間位置に配置され、図示の形態では、光ファイバー３６によって伝送されるレーザを照射して被溶接物Ｗを溶接するレーザ出射光学系３８から成っているのが示されている。
【００２１】
被溶接物移動手段１４は、図２及び図３に示すように、被溶接物Ｗを保持しナット１６を含む被溶接物保持具１８とこの被溶接物保持具１８のナット１６に噛み合い被溶接物Ｗの突き合わせ溶接部を溶接手段１２に沿って移動する長尺スクリュー２０とこの長尺スクリュー２０を回転するスクリュー回転駆動源２２とから成っている。
【００２２】
被溶接物保持具１８は、図７（Ａ）に示すように、１対のガイドレール２４、２４‘によって摺動自在に支持され、その上部に被溶接物Ｗである長尺パイプ半部４Ａ、４Ｂ（以下単にパイプ半部４ＡＢで総体的に表す）の一端を保持する保持部１８Ｈを有する。被溶接物Ｗであるパイプ半部４ＡＢのその他の部分は、基台２８に沿って間隔をあけて設けられている複数の保持する保持ガイド部材２６に摺動自在に保持されている。これらの保持ガイド部材２６は、詳細には図示していないがパイプ半部４ＡＢに係合する転動ローラを含んでいる。
【００２３】
被溶接物移動手段１４は、図２に示すように、長尺スクリュー２０を所定間隔をあけて基台２８に支持する複数の支持金具３０を有し、また、被溶接物保持具１８は、図３（Ａ）及び図８に示すように、そのナット１６が支持金具３０を通過することができるようにナット１６に設けられた支持金具逃げ切欠１６Ｎを有する。図３の形態では、長尺スクリュー２０とナット１６とは、台形又は角形ねじ形式で相互に噛み合っている。
【００２４】
なお、長尺スクリュー２０の両端は、図２に示すように、軸受け３２、３４によって回転自在に支持され、また支持金具３０は、割り軸受け部３０Ｂを有し、長尺スクリュー２０は、この割り軸受け部３０Ｂで回転自在に支持されている。割り軸受け部３０Ｂは、結合ねじ３０Ｓによって閉じられて後に述べる支持金具係合溝２０Ｇ１、２０Ｇ２を有するスクリュー部分を支持している。
【００２５】
長尺スクリュー２０は、図２、図４乃至図６に示すように、相互に継ぎ足される複数の単位スクリュー２０Ｕから成っており、図示の形態では、図２に示すように、３つの単位スクリュー２０Ｕ１乃至２０Ｕ３（以下総体的に符号２０Ｕで示す）から成っている。
【００２６】
図５に示すように、隣り合う単位スクリュー２０Ｕは、その相互に接続されるべき端部にそれぞれ相互に回転方向に結合されるべき細ねじの形態の嵌合雄係止部２０Ｍとこの嵌合雄係止部２０Ｍのねじ溝に噛み合うようにスプリングピンの如き係止部材２０Ｐを打ち込むべき打ち込み孔２０Ｈを有する嵌合雌係止部２０Ｆをそれぞれ有する（以下両者を総称して嵌合係止部と称する）。従って、一方の単位スクリュー２０Ｕの嵌合雄係止部２０Ｍ（図５の右側の部分）は、他方の単位スクリュー２０Ｕの嵌合雌係止部２０Ｆに差し込んで打ち込み孔２０Ｈにスプリングピン２０Ｐの如き係止部材を打ち込むと、スプリングピン２０Ｐが雄係止部２０Ｍのねじ溝に係入して隣り合う単位スクリュー２０Ｕが一体に回転するように結合される。
【００２７】
更に、単位スクリュー２０Ｕは、嵌合雄係止部２０Ｍを有する端部に連続して設けられた支持金具係合溝２０Ｇ１を有し、また単位スクリュー２０Ｕは、嵌合雄係止部２０Ｍを有する端部以外のスクリュー部分にも少なくとも１つの支持金具係合溝２０Ｇ２を有する（図６参照）。支持金具係合溝２０Ｇ１、２０Ｇ２は、支持金具３０の軸受け部３０Ｂが長尺スクリュー２０の外周に突出することがなく、且つ被溶接物保持具１８のナット１６の長さよりも短く、ナット１６がこの支持金具３０の軸受け部３０Ｂを乗り越えて移行することができるように設定されている。
【００２８】
スクリュー回転駆動源２２は、図１に示すように、長尺スクリュー２０の軸受け３２から突出するねじ端部２０ＴＥ（図２参照）に噛み合う出力軸を有するサーボモータ２２Ｓから成っている。
【００２９】
このように、長尺スクリューは、所定間隔をあけて設けられた複数の支持金具３０によって安定状態で支持されているので、長尺スクリュー２０を高い回転数で回転しても振動を発生することがなく、被溶接物Ｗを円滑に移動することができ、また被溶接物保持具１８のナット１６は、支持金具逃げ切欠１６Ｎによって支持金具３０を通過することができるので、被溶接物保持具１８は、支持金具３０に干渉することなく、通過することができ、被溶接物Ｗの移動に支障を来すことがない。
【００３０】
また、長尺スクリュー２０は、相互に継ぎ足される複数の単位スクリュー２０Ｕから成っているので、細径のスクリューを容易に長尺化することができ、また、隣り合う単位スクリュー２０Ｕは、それぞれ相互にキー結合されるので、継ぎ足しが容易である。
【００３１】
更に、支持金具３０は、長尺スクリュー２０の支持金具係合溝２０Ｇで長尺スクリューを支持しているので、支持金具３０が長尺スクリュー２０の外周から突出することがなく、被溶接物保持具１８は、その切欠１６Ｎと共に、支持金具３０を有する部分を容易に乗り越えることができる。
【００３２】
長尺スクリュー２０と被溶接物保持具１８のナット１６との噛み合い方式の異なる形態が図８に示されており、この噛み合い方式は、図３の台形又は角形ねじの噛み合いとは異なってボールねじの噛み合いとなっている。図８の実施の形態は、この噛み合い方式を除いて、図３の形態と同じ構造を有するので、その他の説明は、省略する。
【００３３】
なお、上記実施の形態では、単位スクリューを継ぎ足すための嵌合係止部は、細ねじとそのねじ溝に係入する打ち込みピンとから成っているが、これは、キー溝を有する嵌合雄係止部とキーを有する嵌合雌係止部とから成っていてもよい。
【実施例】
【００３４】
被溶接物移動手段１４は、図３の形態で組立てられ、長尺スクリュー２０は、２５ｍｍの外径と５４５０ｍｍの長さとを有し、全体の重量は、１９ｋｇであり、スクリューのリード長さは、２０ｍｍであった。一方、従来技術の長尺スクリューは、４５ｍｍの外径と５４５０ｍｍの長さとを有し、全体の重量は、６０．９ｋｇであり、スクリューのリード長さは、１２ｍｍであった。従来技術では、振動を起すことなく長尺スクリューを回転することができる回転数の上限は，４３ｒ／ｍｉｎ．であったが、本発明の実施例では、リード長さを大きくすることができたことと、長尺スクリューの回転数を２２０ｒ／ｍｉｎ．まで上昇することができたこととに基づいて被溶接物の移動速度を従来技術の約８．５倍まで向上することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
長尺スクリューに振動を発生することなくその回転数を高めることができるため、長尺の被溶接物の移動を高速化して作業効率を向上することができ、また装置全体を小型化、軽量化することができ、産業上の利用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の１つの実施の形態による被溶接物移動型溶接装置の概略正面図である。
【図２】図１の溶接装置の被溶接物移動手段の拡大正面図である。
【図３】図２の被溶接物移動手段を更に拡大して示し、同図（Ａ）は、その横断面図、同図（Ｂ）は、一部分の正面図である。
【図４】図２及び図３の被溶接物移動手段に用いられる長尺スクリューの一部を切り欠いた正面図である。
【図５】図４の長尺スクリューの２つの単位スクリューの結合部分の分解正面図である。
【図６】図４の長尺スクリューの１つの単位スクリューの支持金具係合溝を有する部分の正面図である。
【図７】図２及び図３の被溶接物移動手段の被溶接物保持具を拡大して示し、同図（Ａ）は、その正面図、同図（Ｂ）は、その縦断面図である。
【図８】図３に似た図面であるが、長尺スクリューとナットとの噛み合い方式を変形した構造を有する被溶接移動手段を示し、同図（Ａ）は、その横断面図、同図（Ｂ）は、一部分の正面図である。
【図９】本発明の溶接装置によって製造されるウォータチャンネルを有する原子炉用核燃料集合体の縦断面図である。
【図１０】図９の核燃料集合体に用いられるウォータチャンネルの正面図である。
【図１１】図１０のウォータチャンネルを製造する状態を示し、同図（Ａ）は、その分解斜視図、同図（Ｂ）は、その横断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  チャンネルボックス
２  燃料要素
３  ウォータチャンネル
４  長尺金属角パイプ
４Ａ、４Ｂ、４ＡＢ  長尺金属角パイプ半部
５、５’  中間接続部材
６、６’  上下の端栓
７、７’  核燃料集合体の上下のタイプレート
８    スペーサ
９  タブ
Ｗ  長尺の被溶接物
１０  被溶接物移動型溶接装置
１２  溶接手段
１４  被溶接物移動手段
１６  ナット
１６Ｎ  支持金具逃げ切欠
１８  被溶接物保持具
１８Ｈ  保持部
２０  長尺スクリュー
２０Ｕ、２０Ｕ１、２０Ｕ２、２０Ｕ３  単位スクリュー
２０Ｇ１、２０Ｇ２  支持金具係合溝
２０Ｍ  嵌合雄係止部（細ねじ）
２０Ｆ  嵌合雌係止部
２０Ｈ  打ち込み孔
２０Ｐ  スプリングピン
２０ＴＥ  ねじ端部
２２  スクリュー回転駆動源
２２Ｓ  サーボモータ
２４、２４’  スライドレール
２６  保持ガイド部材
２８  基台
３０  支持金具
３０Ｂ  割り軸受け部
３０Ｓ  結合ねじ
３２、３４  軸受け
３６  光ファイバー
３８  レーザ出射光学系
【図１】
2005342766.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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