JP2560652Y2 - Laser welding equipment for inner peripheral surface of pipe - Google Patents
Laser welding equipment for inner peripheral surface of pipeInfo
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Description
本考案は、原子力発電プラントの蒸気発生器における
伝熱管のような管の内周面をレーザビームを用いて溶接
する装置に関するものである。The present invention relates to an apparatus for welding the inner peripheral surface of a tube such as a heat transfer tube in a steam generator of a nuclear power plant using a laser beam.
第6図は、加圧水型原子力発電プラントに使用されて
いる蒸気発生器の伝熱部の概要を示し、第7図は、これ
までの伝熱管補修方法の原理を示している。第6図にお
いて、蒸気発生器胴1の下部に原子炉からの高温水が流
入する入口ノズル2があり、高温水は、管板3に取り付
けられたU形管式伝熱管4の内部を通って、出口ノズル
5から原子炉に戻る。給水は、給水ノズル6から供給さ
れ、下降して伝熱管4の外表面を上方に流れて、伝熱管
内部の高温水と熱交換を行い、蒸気7となって上昇し、
図示しない蒸気タービンへ送り出される。伝熱管4は支
持板8により軸方向の数箇所で支持されている。 伝熱管4は、特に支持板8の領域において腐食又は振
動等により破損することがあり、そのために補修をする
必要がある。補修方法の一つに、第7図に示すスリーブ
補修方法がある。即ち、伝熱管4の破損箇所9を内部か
ら覆うようにスリーブ10を挿入し、同スリーブ10の上部
及び下部を符号11で示すように固着する。 固着手段として円周シール溶接を用いると、伝熱管4
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、伝熱管の冶金
的組織が変化してしまう問題があった。 そのため、本願と同一の出願人は、上述のような問題
を解決するために、レーザ溶接によるスリーブの補修に
ついて研究開発を進め、特開昭64-27788号公報記載の発
明“管内周面レーザ溶接装置”及び特開昭64-27789号公
報記載の発明“レーザによる管内溶接方法”を出願し
た。 前者の発明に係る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
側が伝熱管内に挿入されるフレキシブルチューブと、こ
のフレキシブルチューブの先端部にそれぞれ設けられて
伝熱管に対するフレキシブルチューブの相対位置を検知
する位置検出器と、フレキシブルチューブを伝熱管内に
固定する内拡式の固定手段と、この固定手段よりもフレ
キシブルチューブの先端側に設けられた回転駆動手段
と、この回転駆動手段に連結されてフレキシブルチュー
ブに対し回転する回転筒と、この回転筒に対し相対回転
可能に装着され且つ伝熱管の内壁に当接して回転筒を伝
熱管と同心に保持する案内支持手段と、回転筒内に設け
られて光ファイバの先端から射出する溶接用レーザビー
ムを伝熱管の内壁に集光状態で導く集光反射光学系とを
備えている。 この管内周面レーザ溶接装置においては、伝熱管内に
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
ブルチューブを伝熱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伝熱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
学系を介して伝熱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伝
熱管の内壁に対して円周方向に走査させる。 また、後者の発明に係るレーザによる管内溶接方法で
は、隣接する複数のレンズの対称部で交互に液状のガス
流路とする切欠きを設けて集光光学系を冷却し、該集光
光学系を先端に内蔵する筒からレーザを同筒外に出射す
る出射孔直近にガスノズルを設けてスパッタ、ヒューム
の付着、混入を防止し、集光光学系で集光されたレーザ
が、反射ミラーによって出射孔から径方向に偏向し、且
つ反射ミラーの裏面にはガス冷却を可能とするフィンを
設けて管内面を溶接する。 このレーザ溶接方法によると、伝熱管内にスリーブを
挿入して管内面から溶接する時に、レーザを集光する集
光光学系と反射ミラーで軸方向のレーザ照射を径方向に
偏向せしめて、同集光光学系と反射ミラーとを内蔵した
筒に設けた出射孔から筒外の溶接部を溶接可能とする。
また、筒内にある集光光学系と反射ミラーとをガス冷却
可能とすると共に、溶接部からのスパッタ、ヒュームが
筒内に付着、混入することを防止している。FIG. 6 shows an outline of a heat transfer section of a steam generator used in a pressurized water nuclear power plant, and FIG. 7 shows a principle of a conventional heat transfer tube repair method. In FIG. 6, an inlet nozzle 2 through which high-temperature water from a reactor flows is provided at a lower portion of the steam generator body 1, and the high-temperature water passes through the inside of a U-shaped tubular heat transfer tube 4 attached to a tube sheet 3. And returns to the reactor from the outlet nozzle 5. The water supply is supplied from the water supply nozzle 6, descends, flows upward on the outer surface of the heat transfer tube 4, exchanges heat with the high-temperature water inside the heat transfer tube 4, and rises as steam 7;
It is sent to a steam turbine (not shown). The heat transfer tube 4 is supported at several places in the axial direction by a support plate 8. The heat transfer tube 4 may be damaged due to corrosion or vibration, particularly in the region of the support plate 8, and therefore needs to be repaired. One of the repair methods is a sleeve repair method shown in FIG. That is, the sleeve 10 is inserted so as to cover the damaged portion 9 of the heat transfer tube 4 from the inside, and the upper and lower portions of the sleeve 10 are fixed as indicated by reference numeral 11. When circumferential seal welding is used as the fixing means, the heat transfer tube 4
If the material is special, it is necessary to use a considerable amount of high-temperature brazing material, so that there is a problem that the metallurgical structure of the heat transfer tube changes in addition to the difficulty in construction. Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the same applicant as the present application has been conducting research and development on the repair of the sleeve by laser welding, and has described the invention "Laser welding on the inner peripheral surface of the pipe" described in JP-A-64-27788. Apparatus "and the invention" In-pipe welding method using laser "described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-27789. An inner tube laser welding apparatus according to the former invention is provided with a flexible tube through which an optical fiber transmitting a welding laser beam is inserted and a distal end side inserted into a heat transfer tube, and a flexible tube provided at a distal end portion of the flexible tube. A position detector for detecting a relative position of the flexible tube with respect to the heat transfer tube, an inwardly expanding fixing means for fixing the flexible tube in the heat transfer tube, and a rotation driving means provided on the distal end side of the flexible tube relative to the fixing means A rotating cylinder connected to the rotation driving means and rotating with respect to the flexible tube, and mounted to be rotatable relative to the rotating cylinder and abutting on the inner wall of the heat transfer tube to hold the rotating tube concentrically with the heat transfer tube. A guide support means and a laser beam for welding provided in the rotating cylinder and emitted from the tip of the optical fiber are collected on the inner wall of the heat transfer tube. And a condensing and reflecting optical system for guiding a state. In this inner tube laser welding apparatus, the flexible tube inserted into the heat transfer tube is stopped at a predetermined work site by the position detector, and the flexible tube is fixed to the heat transfer tube by fixing means. At this time, the rotating cylinder is held concentrically with the heat transfer tube by the guide support means, and from this state, the welding laser beam is irradiated to the inner wall of the heat transfer tube via the condensing reflection optical system, and at the same time, the rotation driving means is used. The rotating cylinder is rotated, and the laser beam for welding is caused to scan the inner wall of the heat transfer tube in the circumferential direction. Further, in the in-pipe welding method using a laser according to the latter invention, a notch is alternately provided as a liquid gas flow path at a symmetric portion of a plurality of adjacent lenses to cool the condensing optical system, and the condensing optical system is cooled. A gas nozzle is installed in the vicinity of the emission hole that emits laser from the cylinder built in at the tip to prevent spatter and fumes from adhering and mixing, and the laser focused by the focusing optical system is emitted by the reflection mirror Fins that deflect radially from the hole and allow gas cooling on the back surface of the reflecting mirror are welded to the inner surface of the tube. According to this laser welding method, when the sleeve is inserted into the heat transfer tube and welding is performed from the inner surface of the tube, the laser irradiation in the axial direction is deflected in the radial direction by the condensing optical system for condensing the laser and the reflecting mirror. A welding portion outside the cylinder can be welded from an emission hole provided in a cylinder having a built-in condensing optical system and a reflecting mirror.
Further, the condenser optical system and the reflection mirror in the cylinder can be gas-cooled, and spatters and fumes from a welded portion are prevented from adhering and mixing into the cylinder.
特に、原子力発電プラントにおいて使用される蒸気発
生器の伝熱管は、使用材料が厳選されるほか、その品質
管理も厳しく実行されるので、このような伝熱管内に挿
入されたスリーブをレーザ溶接する場合、レーザ溶接装
置としては、下記のような様々の機能を完備しているこ
とが必要とされている。 (1) ガスの抜けが良く、しかも溶接装置をスリーブ
の中心にセンタリングできる機能。 (2) 十分にガス冷却でき、溶接部から発生するヒュ
ーム、スパッタによる劣化が少なく、しかもレーザビー
ムを軸方向から径方向に偏向できる機能。 (3) 周方向の多パス溶接が可能な機能。 (4) 溶接速度をモニターできる機能。 (5) 溶接装置を所定位置にセットでき、且つその位
置に保持できる機能。 (6) 溶接開始位置を遠隔操作で決定できる機能。 しかし、上述した先行技術のレーザ溶接装置及び方法
は、上記機能の幾つかを遂行しうるが、全てを遂行しう
るものではないため、必ずしも満足しうるものではな
く、改良が臨まれていた。 従って、本考案の目的は、上述した機能の全てを実行
可能な管内周面のレーザ溶接装置を提供することであ
る。In particular, for the heat transfer tubes of a steam generator used in a nuclear power plant, since the materials used are carefully selected and the quality control is also strictly performed, the sleeve inserted in such a heat transfer tube is laser-welded. In such a case, the laser welding apparatus is required to have various functions as described below. (1) A function that allows good outgassing and allows the welding device to be centered at the center of the sleeve. (2) A function capable of sufficiently cooling the gas, reducing the deterioration due to fumes and spatter generated from the welded portion, and deflecting the laser beam from the axial direction to the radial direction. (3) A function that enables multi-pass welding in the circumferential direction. (4) Function to monitor welding speed. (5) A function that can set the welding device at a predetermined position and hold it at that position. (6) Function to determine the welding start position by remote control. However, the above-described laser welding apparatus and method of the prior art can perform some of the above functions, but cannot perform all of them, so that they are not always satisfactory and have been improved. Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser welding apparatus for an inner peripheral surface of a pipe, which can perform all of the functions described above.
この目的を達成するために、溶接開始に先立って作業
管内に挿入され、該作業管内の所定の作業位置に停止
し、該作業管の内周面に対してレーザビームによりレー
ザ溶接を行うレーザ溶接装置は、本考案によると、前記
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
側が前記作業管内に挿入されるチューブを含むコンジッ
トケーブル部と;該コンジットケーブル部に接続され、
膨張時に前記作業管の内周面に係合して前記溶接装置を
前記作業管内に保持する内拡式の溶接装置保持部と;前
記光ファイバの先端から射出する前記レーザビームを前
記作業管の溶接部に集光状態で導く回転自在の集光反射
光学系と;該集光反射光学系を回転駆動可能な中空出力
軸を含む回転駆動部と;前記中空出力軸に関して相対回
転可能に装着されると共に、前記作業管の内壁に係合し
て半径方向に変位可能な係合部と、ガス抜き手段とを有
する、前記レーザ溶接装置の調心機構部と;前記レーザ
溶接装置を前記作業管内の前記所定の作業位置に停止す
べく、前記作業管の所定部位の通過時に同所定部位の位
置を知らせる信号を発する位置検出器と、溶接中に、前
記作業管内における前記集光反射光学系の周方向及び軸
方向の位置を制御すべく、それぞれ前記回転駆動部の前
記出力軸により駆動されるように配設されると共に、前
記回転駆動部に電気的に接続された周方向の位置検出部
及び軸方向の位置検出部とを備え、前記周方向の位置検
出部は、前記出力軸に接続された中空回転子を含むエン
コーダからなり、前記軸方向の位置検出部は、前記出力
軸の回転時に軸方向に移動可能な態様で前記出力軸に螺
合した接点作動部材と、該接点作動部材の軸方向の移動
に関して上流側及び下流側の限界点に配設された対の接
点とからなる、位置決め・制御部と;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;溶接時に
前記集光反射光学系を冷却する冷却手段とを備えてい
る。In order to achieve this object, laser welding which is inserted into a working pipe prior to the start of welding, stops at a predetermined working position in the working pipe, and performs laser welding on the inner peripheral surface of the working pipe with a laser beam. According to the present invention, the device is a conduit cable section including a tube through which an optical fiber for transmitting the laser beam is inserted and a distal end is inserted into the working tube; and the apparatus is connected to the conduit cable section;
An inflatable welding device holding portion that engages with the inner peripheral surface of the working tube when expanded to hold the welding device in the working tube; and that the laser beam emitted from the tip of the optical fiber is applied to the working tube. A rotatable condensing and reflecting optical system that guides the condensing and reflecting optical system to the welding portion; a rotation driving section including a hollow output shaft that can rotationally drive the condensing and reflecting optical system; and is mounted so as to be relatively rotatable with respect to the hollow output shaft. A centering mechanism of the laser welding device, comprising: an engaging portion that engages with the inner wall of the working tube and is displaceable in a radial direction; and a centering mechanism portion of the laser welding device; In order to stop at the predetermined working position, a position detector that issues a signal indicating the position of the predetermined portion when passing through the predetermined portion of the working tube, and during the welding, the condensing reflection optical system in the working tube Controls circumferential and axial position And a circumferential position detecting unit and an axial position detecting unit, which are respectively disposed so as to be driven by the output shaft of the rotation driving unit and are electrically connected to the rotation driving unit. The position detection unit in the circumferential direction includes an encoder including a hollow rotor connected to the output shaft, and the position detection unit in the axial direction moves in the axial direction when the output shaft rotates. A positioning and control unit comprising: a contact operating member screwed to the output shaft; and a pair of contacts disposed at upstream and downstream limit points with respect to the axial movement of the contact operating member; And scavenging means for removing metal vapor generated at the time of welding; and cooling means for cooling the converging / reflecting optical system at the time of welding.
作業管が蒸気発生器の伝熱管である場合について代表
的に説明すると、レーザ溶接すべき伝熱管内には、損傷
のため溶接を要する溶接部を横断するように既にスリー
ブが本考案のレーザ溶接装置とは別の工具により挿入さ
れていて、同スリーブの位置は既知である。かかる溶接
部は、通常、伝熱管が管支持板を通過する位置に生じ易
い。 レーザ溶接装置をこの伝熱管内に挿入してゆくと、渦
電流コイルである位置決め・制御部の位置検出器が複数
の管支持板に対応する伝熱管の所定部位の位置を次々と
検出して信号を発し、また、スリーブの端部も検出して
信号を発する。スリーブの位置は既知であるから、例え
ば管支持板の検出信号の数に基づいてスリーブの端部の
検出信号を識別可能であり、識別時にレーザ溶接装置の
移動を停止することにより、レーザ溶接装置は遠隔操作
で伝熱管内の所定の作業位置に設定される。 この状態で内拡式の溶接装置保持部を作動すると、同
保持部は伝熱管内において半径方向の外側に膨張してそ
の内周面に係合する。かくしてレーザ溶接装置は、調心
機構部の作用下に伝熱管と同心に保持されて、前記所定
の作業位置に固定される。 次に、蒸気発生器の外部に設置しうるレーザ発振器を
作動して集光反射光学系から溶接部に向けてレーザビー
ムを発射すると共に、回転駆動部と、位置決め・制御部
の周方向の位置検出部及び軸方向の位置検出部と、掃気
手段と、冷却手段とを作動する。 回転駆動部を作動すると、その出力軸が回転し、集光
発射光学系も回転して、溶接部には円周方向にレーザ溶
接が行われる。その際、エンコーダ及び回転子からなる
周方向の位置検出部においては、エンコーダが前記出力
軸による回転される回転子の一定回転角ごとにパルスを
発信して、出力軸の回転速度を検出し、出力軸より駆動
される集光反射光学系の回転速度即ち溶接速度がモニタ
ーできる。また、接点作動部材及び対の接点からなる軸
方向の位置検出部においては、出力軸の回転時に、その
回転方向に応じて接点作動部材が軸方向に上下に移動し
て接点に当接し、出力軸の回転限度を検知する。従っ
て、周方向及び軸方向の位置検出部の信号から、溶接速
度がモニターできると共に、溶接開始位置を遠隔操作で
設定し、出力軸の回転角度が正確に把握できる。 更に、上述のような溶接加工中、掃気手段及び冷却手
段が作動して、溶接時に発生する金属蒸気を除去すると
共に、集光反射光学系を冷却する。A typical case where the working pipe is a heat transfer pipe of a steam generator will be described. In the heat transfer pipe to be laser-welded, a sleeve is already provided by the laser welding of the present invention so as to cross a welded portion which needs to be welded due to damage. It is inserted by a tool separate from the device, and the position of the sleeve is known. Such a weld is usually likely to occur at a position where the heat transfer tube passes through the tube support plate. As the laser welding device is inserted into this heat transfer tube, the position detector of the positioning and control unit, which is an eddy current coil, sequentially detects the positions of predetermined portions of the heat transfer tube corresponding to the plurality of tube support plates. It emits a signal and also detects the end of the sleeve and emits a signal. Since the position of the sleeve is known, the detection signal at the end of the sleeve can be identified based on, for example, the number of detection signals from the tube support plate. Is set to a predetermined work position in the heat transfer tube by remote control. In this state, when the inner-spread type welding device holding portion is operated, the holding portion expands radially outward in the heat transfer tube and engages with the inner peripheral surface thereof. Thus, the laser welding device is held concentrically with the heat transfer tube under the action of the centering mechanism, and is fixed at the predetermined working position. Next, a laser oscillator, which can be installed outside the steam generator, is operated to emit a laser beam from the converging / reflecting optical system toward the welding portion, and the rotational driving portion and the circumferential position of the positioning / control portion are controlled. The detection unit and the axial position detection unit, the scavenging unit, and the cooling unit are operated. When the rotation drive unit is operated, its output shaft is rotated, and the condensing and emitting optical system is also rotated, so that laser welding is performed on the welded portion in the circumferential direction. At that time, in the circumferential position detection unit consisting of the encoder and the rotor, the encoder transmits a pulse for each constant rotation angle of the rotor rotated by the output shaft, to detect the rotation speed of the output shaft, The rotation speed of the condensing / reflecting optical system driven from the output shaft, that is, the welding speed, can be monitored. Also, in the axial position detection unit consisting of the contact operating member and the pair of contacts, when the output shaft rotates, the contact operating member moves up and down in the axial direction according to the rotation direction, abuts on the contact, and outputs. Detect the shaft rotation limit. Therefore, the welding speed can be monitored from the signals of the position detectors in the circumferential direction and the axial direction, and the welding start position can be set by remote control, so that the rotation angle of the output shaft can be accurately grasped. Further, during the welding process as described above, the scavenging means and the cooling means are operated to remove the metal vapor generated at the time of welding and to cool the condensing reflection optical system.
次に、本考案の好適な実施例について添付図面を参照
して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一又は対応
部分を示すものとする。 第1図は、本考案の好適な実施例によるレーザ溶接装
置を、第6図に示すような蒸気発生器において使用され
るU字形の伝熱管(作業管)4内に挿入した状態で示す
もので、同溶接装置は、線A−A、B−Bにおいて連続
しており、使用状態においては、第1図で上側に示され
た部分が溶接装置の上方部分であり、この下方に第1図
で下側に示された下方部分が位置する。従って、以下の
記載において、「上方」もしくは「上側」とは第1図に
おける左側を表し、「下方」もしくは「下側」とは第1
図における右側を表す。 第1図のレーザ溶接装置は、総括的に述べると、コン
ジットケーブル部21と、溶接装置保持部22と、位置決め
・制御部23と、回転駆動部24と、集光反射光学系25と、
調心機構部26とを含んでいる。 コンジットケーブル部21は、YAGレーザのようなレー
ザビームを伝送する光ファイバ27や、各種の信号線を内
蔵すると共に、ガス管路としての機能も有するもので、
好ましくは可撓性のチューブ21aと、ミクロチューブ30
とからなる。 第1図ではコンジットケーブル部21の左側に位置する
内拡式の溶接装置保持部22は、ロングケーシング51に取
着されたブロック29に装着された筒状の可撓性保持袋28
を有する。同保持袋28は、ミクロチューブ30に流通連通
していて、ミクロチューブ30を介して加圧気体が該保持
袋28内に流入することにより、半径方向に外方に膨張も
しくは拡径し、伝熱管4の内周面に係合する。これによ
り、溶接装置は伝熱管4内に位置決めされる。ミクロチ
ューブ30を介して加圧気体を排出すれば、保持袋28は縮
径し、溶接装置の保持が解除される。 図では溶接装置保持部22の左方に配設された位置決め
・制御部23は、ロングケーシング51に装着された渦電流
コイル部(位置検出器)31と、軸方向の位置検出部32
と、周方向の位置検出部33とから構成されている。第5
図はこの位置決め・制御部23を簡略化した断面で示して
いる。 第1図及び第5図において、渦電流コイル部31は、ロ
ングケーシング51に装着された絶縁性ホルダ31a内に渦
電流コイル31bを溶接装置の周方向に巻いたもので、そ
の周囲の電磁気的条件が同溶接装置の軸方向に変化する
際に、電気的出力が変化する性質を有する。渦電流コイ
ル部31は、このような性質を利用して、例えば、溶接装
置が管支持板8を横切って通過する際の渦電流コイル31
bの出力の変化に基づき、溶接装置が何番目の管支持板
を通過したか、もしくは何番目の管支持板の位置にある
かをマクロ的に検出する。また、この渦電流コイル部31
は、溶接装置がスリーブ(作業管)10の上下端部を通過
する際にも同様に動作し、スリーブ10に対する溶接装置
の位置的関係を知ることができる。 次に、位置決め・制御部23の軸方向の位置検出部32
は、後述するモータ軸(出力軸)34の雄ねじ部34aに螺
合し、該モータ軸34の回転によって上下(第1図及び第
5図においては左右)に移動する接点ホルダもしくは接
点作動部材35(その名が示す通り、接点35aを保持して
おり、この接点は、接点ホルダ35と共に移動する移動接
点である)と、この移動接点35aの軸方向の移動に関し
て上流側及び下流側の限界点である上下限点においてロ
ングケーシング51に固定された2個のスイッチ接点36
(対の接点)とを有する。接点ホルダ35には周知の手段
により回り止めがされているため、モータ軸34が後述す
る態様で回転すると、その回転方向に応じて、接点ホル
ダ35が上下に移動し、実施例においては、接点ホルダに
保持された移動接点がスイッチ接点36に接触する。これ
により電気信号が発信され、モータ軸34の時計方向もし
くは反時計方向の回転限度を検出できる。集光反射光学
系25の上下移動は後述するようにモータ軸34の回転駆動
により惹起されるので、軸方向の位置検出部32によりレ
ーザの集光点即ち溶接部53の上限及び下限を規定するこ
とができる。 位置決め・制御部23の周方向の位置検出部33は、中空
回転37を有してロングケーシング51に取り付けられた中
空シャフトエンコーダ38からなる。中空回転子37は、モ
ータ軸34に図示のようにキー37aにより固定されてお
り、周知のように、モータ軸34が所定角度回転する毎に
パルスを発信する。このパルスに基づいて、モータ軸34
の回転角度を正確に把握することができる。従って、上
述した軸方向の位置検出部32の信号と、この周方向の位
置検出部33の信号とを組み合わせることによって、溶接
部53の正確な位置決めが可能となる。 再び第1図において、回転駆動部24は、実施例ではこ
の位置決め・制御部23の上方に配設されている。同回転
駆動部24は、上下限点近傍が軸受39により支持された中
空の前記モータ軸34と、超音波モータ40とからなる。超
音波モータ40は、周知のように、微小な回転角度の回転
と停止とを高速度で切り替えることが可能であり、この
ような条件下においても高出力トルクが得られ、従っ
て、通常のモータでは必要になる減速機が不要なため、
小型でありながらモータ出力トルクを高効率で利用でき
る。各超音波モータ40は1組のモータ69及びステータ70
を有し、実施例では、高出力化のため4組のロータ69及
びステータ70の軸方向に配設したカスケードの多段構造
となっている。モータ軸34の上方部は、第1図及び第2C
図から分かるように、回転伝達ピン41によりレンズケー
ス42に接続されているので、モータ軸34の回転をレンズ
ケース42に伝達することができる。しかし、軸方向の運
動に関しては、回転伝達ピン41はレンズケース42に軸方
向に沿って形成された長窓に挿通されているため、レン
ズケース42は、同長窓の軸方向の長さの許す範囲内でモ
ータ軸34に関して独立して移動可能である。即ち、レン
ズケース42は、モータ軸34が回転すると、その回転方向
に応じて上下に移動できるように設計されている。ま
た、中空のロータ軸34内には、光ファイバシース44が挿
通されており、同光ファイバシース44の上端は軸受43を
介してモータ軸34の上方部に支持されている。 尚、モータ軸34の上方部は、これから説明する集光反
射光学系レンズ群の入射側レンズ群45のレンズホルダ46
をも兼ねており、また、モータ軸34と光ファイバシース
44の間の環状の隙間は、溶接装置先端の保護に必要な諸
ガスの流れを表す第1図の矢印から諒解されるように、
同ガスの流路となっている。 集光反射光学系25は、ロングケーシング51の上端に符
号47で示すように螺合した前記レンズケース42に加え、
同レンズケース42内でレンズホルダ46に保持されたレン
ズ群48と、レンズケース42に周知の手段で取着されたミ
ラーケース68内に装着された反射ミラー49とを有し、ミ
ラーケース68には出射孔50が形成されている。前述した
ように、モータ軸34が回転して、その回転がレンズケー
ス42に伝達されると、同レンズケース42はモータ軸34の
回転方向に応じて上下に移動する。このようなレンズケ
ース42の動作は溶接線を律するため、適性な溶接が得ら
れるように符号47で示したねじ部のピッチが定められて
いる。 レンズ群48は、4枚のレンズからなる組レンズであ
り、2枚目と3枚目との間のビームが集光光学系25の軸
線に関してほぼ平行となるように設計されている。入射
側の2枚のレンズ45は、モータ軸34の上方部であるレン
ズホルダ46内に収められているので、モータ軸34が回転
しても軸方向に移動することはなく、光ファイバ27との
光学的な関係を維持できる。一方、出射側の2枚のレン
ズは、レンズケース42内に収められているので、モータ
軸34が回転すると、レンズケース42と共に回転して軸方
向に移動し、2枚目と3枚目のレンズ間の距離が変化す
るが、前述したようにそれ等の間のビームはほぼ平行で
あるから、出射ビームへの光学的影響は実用上無視する
ことができる。 反射ミラー49は、レンズ群48からの出射ビームを出射
孔50に向けて径方向に偏向するもので、レンズケース42
に結合されたミラーケース内に収納されているため、出
射側のレンズ2枚と共に回転し、それ等との間の相対位
置の変化はない。また、反射ミラー49には第2A図に示す
ように冷却フィン(冷却手段)52が軸方向に加工されて
いるため、反射ミラー49に沿ってミラー冷却ガス58が流
れ易く、効率良く冷却可能である。 また、伝熱管4及びスリーブ10間の溶接部53から溶接
中に発生するヒュームやスパッタ等の金属蒸気を吹き飛
ばすために、外蓋57とレンズケース42との間には、ミラ
ー冷却ガス流路(冷却手段)61に加えて、アシストガス
流路(掃気手段)60が画成されていて、そのノズル部55
から出るアシストガス54によりヒューム等を出射孔50か
ら離間する方向に押し流して、同出射孔50から内部に侵
入しないように考慮されている。従って、溶接装置は、
出射孔50(ビーム径に近い寸法を有する)が溶接部53に
対して極力下方にずれた位置にくるように制御すること
が、ヒューム等の侵入を防止する意味で有利である。こ
のため、反射ミラー49の反射面の角度は、溶け込み形状
に影響しない範囲で上向きのビームを出射するように選
択されており、代表的には、反射ミラー49の偏向角度を
95〜110°としてビームが水平から上向きに5〜20°と
することが望ましい。 更に、集光反射光学系25は、前述したヒューム等を反
射ミラー49、レンズ群48から遮蔽するために遮蔽板56を
備えている。 ノズル部55の外蓋57は、溶接部53に近接していて高温
となり、損傷し易いので、耐熱性、延性及び溶接性に富
む白金で形成するのが好ましく、また、遮蔽板56は、高
温のヒューム等が触れるため耐熱性に富むタングステン
で製作するのが好ましい。 以上のように、本考案によるレーザ溶接装置では、ヒ
ューム等を吹き飛ばすためのアシストガス54、反射ミラ
ー49を冷却するためのミラー冷却ガス58及びレンズ群48
を冷却するためのレンズ冷却ガス59を用いるが、コンジ
ットケーブル部21内にそのための3系統の管路を別個に
設けると、それぞれの管路の断面積が小さくなり、管路
抵抗が増して好ましくないため、モータ軸34の上方部近
傍まで、中空であることを利用して断面積を大きくとれ
る1つの管路でガスを供給し、それ以降を3つの系統に
分けている。レンズ冷却ガス59は、多くを必要としない
ため、軸受43の隙間から供給し、アシストガス54及びミ
ラー冷却ガス58は、第2B図に示すようにレンズケース42
にアシストガス流路60及びミラー冷却ガス流路61を溝加
工してその流量を確保する。流量配分は、アシストガス
流路60及びミラー冷却ガス流路61の断面積比を好ましく
は2〜5:1として調整する。 レーザ溶接においては、反射ミラー49の反射面と溶接
部53との間の距離の変動は溶け込み深さに影響するた
め、この距離は極力一定に維持する必要かある。このた
め、溶接装置の頂部もしくは先端には、調心機構部26が
設けられている。同調心機構部26は、円周方向に等しい
間隔で離間して配置された3つのリンク機構62を有する
パンタグラフ式のものである。各リンク機構62は、対の
リンクの隣接端に保持されたローラ(係合部)63を有
し、該対のリンクの遠隔端に配設された圧縮コイルばね
64により対のリンクを相互の方向に圧縮することによ
り、ローラ63の周面が伝熱管4の内面に当接するように
なっている。3個のローラ63の中心、即ち溶接装置の中
心は、伝熱管4がほぼ真円のため伝熱管4の中心に精度
良く一致することができる。また、この調心機構部26
は、アシストガス54の流れを乱さないように、その下端
部が図示のように上側に向かって傾斜すると共に、第1A
図から諒解されるように、アシストガス54の抜けを良く
するためにガス抜き手段即ち複数のガス抜き溝71及びガ
ス抜き穴72が交互に加工されている。 第1図に示した調心機構部26は、パンタグラフ式であ
るが、第3図、第3A図及び第3B図に示すように、スプリ
ング65により周囲3箇所から外面に張り出した球(係合
部)66により心出しする方式でも、また、第4図に示す
ように、半径方向外側に延びる多段ブラシ(係合部)67
を伝熱管4の内周面に当接させるブラシ式でもよい。Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. FIG. 1 shows a laser welding apparatus according to a preferred embodiment of the present invention inserted into a U-shaped heat transfer tube (working tube) 4 used in a steam generator as shown in FIG. The welding device is continuous along lines AA and BB. In a use state, a portion shown on the upper side in FIG. 1 is an upper portion of the welding device, and a first portion below the welding device. The lower part shown on the lower side of the figure is located. Therefore, in the following description, “upper” or “upper” means the left side in FIG. 1, and “lower” or “lower” means the first side in FIG.
Represents the right side in the figure. The laser welding apparatus shown in FIG. 1 generally includes a conduit cable section 21, a welding apparatus holding section 22, a positioning / control section 23, a rotation driving section 24, a converging / reflecting optical system 25,
And an alignment mechanism 26. The conduit cable section 21 incorporates an optical fiber 27 for transmitting a laser beam such as a YAG laser and various signal lines, and also has a function as a gas pipeline.
Preferably a flexible tube 21a and a micro tube 30
Consists of In FIG. 1, the inwardly expanding welding device holding portion 22 located on the left side of the conduit cable portion 21 is a tubular flexible holding bag 28 attached to a block 29 attached to a long casing 51.
Having. The holding bag 28 is in flow communication with the microtube 30, and when the pressurized gas flows into the holding bag 28 through the microtube 30, the holding bag 28 expands or expands radially outward, and It engages with the inner peripheral surface of the heat tube 4. Thereby, the welding device is positioned in the heat transfer tube 4. When the pressurized gas is discharged through the microtube 30, the holding bag 28 is reduced in diameter, and the holding of the welding device is released. In the figure, the positioning / control unit 23 disposed on the left side of the welding device holding unit 22 includes an eddy current coil unit (position detector) 31 mounted on the long casing 51 and an axial position detection unit 32.
And a circumferential position detector 33. Fifth
The figure shows the positioning / control section 23 in a simplified cross section. In FIGS. 1 and 5, an eddy current coil portion 31 is formed by winding an eddy current coil 31b in an insulating holder 31a mounted on a long casing 51 in a circumferential direction of a welding device, and electromagnetically surrounding the eddy current coil 31b. When the condition changes in the axial direction of the welding device, the electric output changes. The eddy current coil part 31 utilizes such a property, and for example, the eddy current coil 31 when the welding device passes across the tube support plate 8 is used.
Based on the change in the output of b, the number of the tube support plate that the welding device has passed or the position of the tube support plate is macroscopically detected. The eddy current coil section 31
The same operation is performed when the welding device passes through the upper and lower ends of the sleeve (working pipe) 10 so that the positional relationship of the welding device with respect to the sleeve 10 can be known. Next, the axial position detection unit 32 of the positioning / control unit 23
A contact holder or contact operating member 35 which is screwed into a male screw portion 34a of a motor shaft (output shaft) 34 described later and which moves up and down (left and right in FIGS. 1 and 5) by rotation of the motor shaft 34. (As its name implies, it holds a contact 35a, which is a moving contact that moves with the contact holder 35) and an upstream and downstream limit point for the axial movement of the moving contact 35a. The two switch contacts 36 fixed to the long casing 51 at the upper and lower limit points
(A pair of contacts). Since the contact holder 35 is prevented from rotating by known means, when the motor shaft 34 rotates in a manner described later, the contact holder 35 moves up and down in accordance with the rotation direction. The moving contact held by the holder contacts the switch contact 36. As a result, an electric signal is transmitted, and the clockwise or counterclockwise rotation limit of the motor shaft 34 can be detected. Since the vertical movement of the condensing / reflecting optical system 25 is caused by the rotational drive of the motor shaft 34 as described later, the axial position detecting unit 32 defines the condensing point of the laser, that is, the upper limit and the lower limit of the welding portion 53. be able to. The circumferential position detection unit 33 of the positioning / control unit 23 includes a hollow shaft encoder 38 having a hollow rotation 37 and attached to a long casing 51. The hollow rotor 37 is fixed to the motor shaft 34 by a key 37a as shown in the figure, and emits a pulse every time the motor shaft 34 rotates a predetermined angle, as is well known. Based on this pulse, the motor shaft 34
The rotation angle can be accurately grasped. Therefore, by combining the above-described signal of the axial position detection unit 32 and the signal of the circumferential position detection unit 33, accurate positioning of the welding portion 53 can be achieved. Referring again to FIG. 1, the rotation drive unit 24 is disposed above the positioning / control unit 23 in the embodiment. The rotation drive unit 24 includes the hollow motor shaft 34 whose upper and lower limit points are supported by bearings 39, and an ultrasonic motor 40. As is well known, the ultrasonic motor 40 can switch between rotation and stop at a small rotation angle at a high speed, and a high output torque can be obtained even under such a condition. Since the required reducer is unnecessary,
The motor output torque can be used with high efficiency despite its small size. Each ultrasonic motor 40 has a set of a motor 69 and a stator 70.
In the embodiment, the cascade has a multi-stage structure in which four sets of the rotor 69 and the stator 70 are arranged in the axial direction in order to increase the output. 1 and 2C.
As can be seen from the drawing, the rotation of the motor shaft 34 can be transmitted to the lens case 42 because it is connected to the lens case 42 by the rotation transmission pin 41. However, with respect to the movement in the axial direction, since the rotation transmitting pin 41 is inserted through the long window formed along the axial direction in the lens case 42, the lens case 42 has the same axial length as the long window. It is independently movable with respect to the motor shaft 34 within a permissible range. That is, the lens case 42 is designed so that when the motor shaft 34 rotates, it can move up and down according to the direction of rotation. An optical fiber sheath 44 is inserted into the hollow rotor shaft 34, and the upper end of the optical fiber sheath 44 is supported above the motor shaft 34 via a bearing 43. The upper portion of the motor shaft 34 is provided with a lens holder 46 of an entrance side lens group 45 of a converging / reflecting optical system lens group to be described later.
The motor shaft 34 and the optical fiber sheath
As can be seen from the arrows in FIG. 1, the annular gaps between 44, which represent the flows of gases necessary to protect the tip of the welding device,
It is a flow path of the same gas. The converging / reflecting optical system 25 is added to the lens case 42 screwed to the upper end of the long casing 51 as indicated by reference numeral 47,
A lens group 48 held by the lens holder 46 in the lens case 42, and a reflection mirror 49 mounted in a mirror case 68 attached to the lens case 42 by a known means. Has an emission hole 50 formed therein. As described above, when the motor shaft rotates and the rotation is transmitted to the lens case, the lens case moves up and down according to the rotation direction of the motor shaft. Since the operation of the lens case 42 determines the welding line, the pitch of the threaded portion indicated by reference numeral 47 is determined so that appropriate welding can be obtained. The lens group 48 is a group of four lenses, and is designed so that the beams between the second and third lenses are substantially parallel to the axis of the condensing optical system 25. Since the two lenses 45 on the incident side are housed in the lens holder 46 above the motor shaft 34, they do not move in the axial direction even when the motor shaft 34 rotates, and the optical fiber 27 Optical relationship can be maintained. On the other hand, since the two lenses on the emission side are housed in the lens case 42, when the motor shaft 34 rotates, the two lenses rotate together with the lens case 42 and move in the axial direction to move the second and third lenses. Although the distance between the lenses changes, as described above, the beams between them are almost parallel, so that the optical influence on the output beam can be practically neglected. The reflection mirror 49 deflects the beam emitted from the lens group 48 in the radial direction toward the exit hole 50.
Since the lens is housed in the mirror case coupled to the lens, it rotates together with the two lenses on the emission side, and there is no change in the relative position between them. Further, as shown in FIG. 2A, since the cooling fins (cooling means) 52 are formed in the reflecting mirror 49 in the axial direction, the mirror cooling gas 58 can easily flow along the reflecting mirror 49, and can be efficiently cooled. is there. Further, in order to blow away metal vapor such as fumes and spatters generated during welding from the welding portion 53 between the heat transfer tube 4 and the sleeve 10, a mirror cooling gas flow path (between the outer lid 57 and the lens case 42) is provided. In addition to the cooling means 61, an assist gas flow path (scavenging means) 60 is defined, and the nozzle 55
It is designed so that fumes and the like are washed away in a direction away from the exit hole 50 by the assist gas 54 that exits, and do not enter the interior through the exit hole 50. Therefore, the welding equipment
It is advantageous to control the exit hole 50 (having a dimension close to the beam diameter) so as to be located as low as possible with respect to the welded portion 53 from the viewpoint of preventing intrusion of fumes and the like. For this reason, the angle of the reflection surface of the reflection mirror 49 is selected so as to emit an upward beam within a range that does not affect the penetration shape.
It is preferable that the beam is 95 to 110 ° and the beam is 5 to 20 ° upward from horizontal. Further, the condensing / reflecting optical system 25 includes a shielding plate 56 for shielding the above-described fumes and the like from the reflecting mirror 49 and the lens group 48. Since the outer lid 57 of the nozzle portion 55 is close to the welded portion 53 and becomes high temperature and is easily damaged, it is preferable that the outer lid 57 be formed of platinum which is rich in heat resistance, ductility and weldability. It is preferable to manufacture with tungsten which has high heat resistance because of fumes and the like. As described above, in the laser welding apparatus according to the present invention, the assist gas 54 for blowing off fumes and the like, the mirror cooling gas 58 for cooling the reflecting mirror 49, and the lens group 48
Lens cooling gas 59 is used to cool the pipes. However, if three separate pipelines are separately provided in the conduit cable section 21, the cross-sectional area of each pipeline is reduced, and the pipeline resistance is increased, which is preferable. For this reason, the gas is supplied to one portion of the upper portion of the motor shaft 34 near the upper portion of the motor shaft 34 by using a hollow portion having a large cross-sectional area by utilizing the hollow portion, and the remaining portions are divided into three systems. Since the lens cooling gas 59 does not require much, it is supplied from the gap of the bearing 43, and the assist gas 54 and the mirror cooling gas 58 are supplied to the lens case 42 as shown in FIG. 2B.
First, the assist gas flow channel 60 and the mirror cooling gas flow channel 61 are grooved to secure the flow rates. The flow distribution is adjusted such that the sectional area ratio of the assist gas flow channel 60 and the mirror cooling gas flow channel 61 is preferably 2 to 5: 1. In laser welding, since the variation in the distance between the reflecting surface of the reflecting mirror 49 and the welded portion 53 affects the penetration depth, it is necessary to keep this distance as constant as possible. Therefore, an alignment mechanism 26 is provided at the top or the tip of the welding device. The synchronizing mechanism 26 is a pantograph type having three link mechanisms 62 which are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Each link mechanism 62 has a roller (engaging portion) 63 held at an adjacent end of the pair of links, and a compression coil spring disposed at a remote end of the pair of links.
By compressing the pair of links in the mutual direction by 64, the peripheral surface of the roller 63 comes into contact with the inner surface of the heat transfer tube 4. The center of the three rollers 63, that is, the center of the welding device, can be accurately aligned with the center of the heat transfer tube 4 because the heat transfer tube 4 is substantially circular. The alignment mechanism 26
In order to not disturb the flow of the assist gas 54, the lower end thereof is inclined upward as shown in FIG.
As will be understood from the drawing, in order to improve the escape of the assist gas 54, gas venting means, that is, a plurality of gas vent grooves 71 and gas vent holes 72 are formed alternately. Although the centering mechanism 26 shown in FIG. 1 is of a pantograph type, as shown in FIG. 3, FIG. 3A and FIG. 4), a multi-stage brush (engaging portion) 67 extending outward in the radial direction as shown in FIG.
May be in contact with the inner peripheral surface of the heat transfer tube 4 by a brush type.
以上のように、実用新案登録請求の範囲記載の本考案
による管内周面のレーザ溶接装置は、コンジットケーブ
ル部と、溶接装置保持部と、集光反射光学系と、回転駆
動部と、調心機構部と、位置決め・制御部と、掃気手段
と、冷却手段とを備え、これ等が前述したような態様で
作用して、(1)ガスの抜けが良く、しかも溶接装置を
スリーブの中心にセンタリングできる機能と、(2)十
分にガス冷却でき、溶接部から発生するヒューム、スパ
ッタによる劣化が少なく、しかもレーザビームを軸方向
から径方向に偏向できる機能と、(3)周方向の多パス
溶接が可能な機能と、(4)溶接速度をモニターできる
機能と、(5)溶接装置を所定位置にセットでき、且つ
その位置に保持できる機能と、(6)溶接開始位置を遠
隔操作で決定できる機能との全てを実行可能であり、作
業管として、特に原子力発電プラントの蒸気発生器の伝
熱管の内周面のレーザ溶接に適用するのに好適な装置が
提供される。As described above, the laser welding apparatus for the inner peripheral surface of the pipe according to the present invention described in the claims for utility model registration includes a conduit cable section, a welding apparatus holding section, a condensing / reflecting optical system, a rotation driving section, and a centering apparatus. A mechanism unit, a positioning / control unit, a scavenging unit, and a cooling unit are provided. These components operate in the above-described manner, and (1) gas is easily released, and the welding device is located at the center of the sleeve. Centering function, (2) sufficient gas cooling, less deterioration due to fumes and spatters generated from the weld, and the ability to deflect the laser beam in the radial direction from the axial direction, and (3) multiple passes in the circumferential direction A function that enables welding, (4) a function that can monitor the welding speed, (5) a function that can set and maintain the welding device at a predetermined position, and (6) a remote control of a welding start position. it can It is capable of performing all of the capacity, as a working tube, particularly a device suitable for application to laser welding of the inner peripheral surface of the heat transfer tube of a steam generator of a nuclear power plant is provided.
第1図は、本考案による管内周面のレーザ溶接装置の縦
断面図、第1A図は、第1図のレーザ溶接装置における調
心機構部の平面図、第2A図、第2B図及び第2C図は、第1
図の2A-2A線、2B-2B線及び2C-2C線に沿った断面図、第
3図は、調心機構部の変形実施例を示す部分断面図、第
3A図は、第3図を左側から見た端面図、第3B図は、第3
図の3B-3B線に沿った断面図、第4図は調心機構部の別
の変形実施例を示す部分断面図、第5図は、第1図のレ
ーザ溶接装置における位置決め・制御部を簡略化して示
す断面図、第6図は、加圧水型原子力発電プラントに使
用されている蒸気発生器の伝熱部の概要を示す断面図、
第7図は、従来の伝熱管補修方法の原理を示す断面図で
ある。 図中、4……作業管(伝熱管)、10……作業管(スリー
ブ)、21……コンジットケーブル部、22……溶接装置保
持部、23……位置決め・制御部、24……回転駆動部、25
……集光反射光学系、26……調心機構部、27……光ファ
イバ、31……位置検出器(渦電流コイル部)、32……軸
方向の位置検出部、33……周方向の位置検出部、34……
中空出力軸(モータ軸)、35……接点作動部材(接点ホ
ルダ)、35a……移動接点、36……スイッチ接点(対の
接点)、37……中空回転子、38……エンコーダ、52……
冷却手段(冷却フィン)、60……掃気手段(アシストガ
ス流路)、61……冷却手段(ミラー冷却ガス流路)、63
……係合部(ローラ)、66……係合部(球)、67……係
合部(ブラシ)、71……ガス抜き手段(ガス抜き溝)、
72……ガス抜き手段(ガス抜き穴)。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a laser welding apparatus for an inner peripheral surface of a pipe according to the present invention, and FIG. 1A is a plan view of a centering mechanism in the laser welding apparatus of FIG. 1, FIG. 2A, FIG. 2B and FIG. Figure 2C shows the first
FIG. 3 is a sectional view taken along lines 2A-2A, 2B-2B, and 2C-2C of FIG. 3, and FIG.
3A is an end view of FIG. 3 viewed from the left side, and FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line 3B-3B of FIG. 4, FIG. 4 is a partial sectional view showing another modified embodiment of the centering mechanism, and FIG. 5 is a positioning / control unit in the laser welding apparatus of FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a heat generator of a steam generator used in a pressurized water nuclear power plant.
FIG. 7 is a sectional view showing the principle of a conventional heat transfer tube repairing method. In the figure, 4 ... work pipe (heat transfer pipe), 10 ... work pipe (sleeve), 21 ... conduit cable section, 22 ... welding apparatus holding section, 23 ... positioning / control section, 24 ... rotary drive Department, 25
… Focusing / reflecting optical system, 26… Centering mechanism section, 27… Optical fiber, 31… Position detector (eddy current coil section), 32… Axial position detection section, 33… Circumferential direction , The position detector, 34 ...
Hollow output shaft (motor shaft), 35: Contact operating member (contact holder), 35a: Moving contact, 36: Switch contact (paired contacts), 37: Hollow rotor, 38: Encoder, 52 ... …
Cooling means (cooling fins), 60 scavenging means (assist gas flow path), 61 cooling means (mirror cooling gas flow path), 63
... engagement part (roller), 66 ... engagement part (ball), 67 ... engagement part (brush), 71 ... gas release means (gas release groove),
72 ... Gas venting means (gas vent hole).
フロントページの続き (72)考案者 塚本 義正 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)考案者 白須 勲 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Continued on the front page (72) Inventor Yoshimasa Tsukamoto 1-1-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Prefecture Inside the Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard (72) Inventor Isao Shirasu 1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo No.1-1, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Kobe Shipyard
Claims (1)
該作業管内の所定の作業位置に停止し、該作業管の内周
面に対してレーザビームによりレーザ溶接を行うレーザ
溶接装置であって、 前記レーザビームを伝送する光ファイバが挿通され且つ
先端側が前記作業管内に挿入されるチューブを含むコン
ジットケーブル部と、 該コンジットケーブル部に接続され、膨張時に前記作業
管の内周面に係合して前記溶接装置を前記作業管内に保
持する内拡式の溶接装置保持部と、 前記光ファイバの先端から射出する前記レーザビームを
前記作業管の溶接部に集光状態で導く回転自在の集光反
射光学系と、 該集光反射光学系を回転駆動可能な中空出力軸を含む回
転駆動部と、 前記中空出力軸に関して相対回転可能に装着されると共
に、前記作業管の内壁に係合して半径方向に変位可能な
係合部と、ガス抜き手段とを有する、前記レーザ溶接装
置の調心機構部と、 前記レーザ溶接装置を前記作業管内の前記所定の作業位
置に停止すべく、前記作業管の所定部位の通過時に同所
定部位の位置を知らせる信号を発する位置検出器と、溶
接中に、前記作業管内における前記集光反射光学系の周
方向及び軸方向の位置を制御すべく、それぞれ前記回転
駆動部の前記出力軸により駆動されるように配設される
と共に、前記回転駆動部に電気的に接続された周方向の
位置検出部及び軸方向の位置検出部とを備え、前記周方
向の位置検出部は、前記出力軸に接続された中空回転子
を含むエンコーダからなり、前記軸方向の位置検出部
は、前記出力軸の回転時に軸方向に移動可能な態様で前
記出力軸に螺合した接点作動部材と、該接点作動部材の
軸方向の移動に関して上流側及び下流側の限界点に配設
された対の接点とからなる、位置決め・制御部と、 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、 溶接時に前記集光反射光学系を冷却する冷却手段と、 を備えている管内周面のレーザ溶接装置。(1) Inserting into a working pipe prior to the start of welding,
A laser welding device which stops at a predetermined working position in the working tube and performs laser welding with a laser beam on an inner peripheral surface of the working tube, wherein an optical fiber for transmitting the laser beam is inserted and a tip side is inserted. A conduit cable portion including a tube inserted into the working tube; and an inner expansion type connected to the conduit cable portion and engaged with an inner peripheral surface of the working tube when inflated to hold the welding device in the working tube. A rotatable condensing / reflecting optical system that guides the laser beam emitted from the tip of the optical fiber to the welding portion of the working tube in a condensed state, and rotationally drives the condensing / reflecting optical system A rotary drive unit including a possible hollow output shaft; an engagement unit mounted to be rotatable relative to the hollow output shaft and capable of engaging with the inner wall of the working tube and displacing in the radial direction; Having a step, a centering mechanism of the laser welding device, and a position of the predetermined portion when passing through a predetermined portion of the work tube so as to stop the laser welding device at the predetermined work position in the work tube. A position detector that emits a signal to inform the operator, and during welding, the output shaft of the rotary drive unit is driven by the output shaft of the rotary drive unit to control the circumferential and axial positions of the converging and reflecting optical system in the working tube. And a circumferential position detecting unit and an axial position detecting unit electrically connected to the rotation drive unit, and the circumferential position detecting unit is connected to the output shaft. A contact actuating member screwed to the output shaft in such a manner as to be movable in the axial direction when the output shaft rotates, the contact actuating member comprising an encoder including a hollow rotor. Regarding axial movement A positioning / control unit comprising a pair of contacts arranged at upstream and downstream limit points; scavenging means for removing metal vapor generated at the time of welding the work tube; and the condensing / reflecting optics at the time of welding A laser welding apparatus for an inner peripheral surface of a pipe, comprising: cooling means for cooling a system.
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