JPH0284280A - 電子ビームの溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子ビームを溶接開始位置まで早送りして移
動させ、溶接を開始する電子ビームの溶接方法に関する
。

［従来の技術］ 従来より、信頼性の高い溶接を行う方法として、電子ビ
ームによる溶接が行われており、例えは、ワイヤドツト
方式の印字ヘッドにおいても、この溶接方法を用いるこ
とがこの発明の発明者によって試みられてきた。この印
字ヘッドは、第８図に示すように、複数の印字ワイヤ１
の一端がそれぞれ固着された複数の直方体状のアーマチ
ュア２を備え、この複数のアーマチュア２が、板ばね３
に電子ビームによる溶接によって放射状に固定されてい
る。また、溶接箇所は、１個のアーマチュア２に対して
２箇所で行われており、放射状に配置された直方体状の
アーマチュア２の長手方向に沿って、溶接が行われてい
る。

この電子ビームによる溶接は、第７図に示すような電子
ビーＪＸ溶接装置で行われ、電子銃４から照射される電
子ビーム５を、電子ビーム５の周りに配設された４個の
電磁コイル６の励磁によりその照射方向を（層間し、電
磁コイル６の励磁電流を制御して、照射位置を制御する
と共に、早送り速度と溶接速度とを制御している。

前記アーマチュア２と板はね３との溶接を行う際の電子
ビーム５の照射位置の軌跡は、第８図に示すように、例
えは、前の位置の溶接を終了すると次の位置の溶接開始
位置７まて、−点鎖線の矢印Ｘで示す軌跡上を早送りさ
れる。次に、溶接開始位置７からは、太い実線で示す矢
印Ｙで示す軌跡上を溶接速度で溶接終了位置８まで移動
される。

続いて、この溶接終了位置８から次の溶接開始位置７ま
で、再び一点鎖線の矢印Ｘで示す軌跡上を早送りされる
。こうして、内側の円上にある溶接箇所が溶接され、同
様にして外側の円上の溶接位置についても、同様の動作
が繰り返されて、複数のアーマチュア２と板はね３とが
溶接されていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、こうした従来の電子ビームの溶接方法で
は、矢印Ｘの軌跡上を早送りさせて、溶接開始位置７ま
で電子ビーム５の照射位置を移動させて、溶接を開始し
ている。この溶接開始位置７では、この位置座標に応じ
た励磁電流が電磁コイル６に通電されているが、電子ビ
ーム５は、溶接開始位置７でその方向を転換すると共に
、速度を早送りから溶接速度に変更する。このため、早
送りされた電子ビーム５は、溶接開始位置７で矢印Ｘの
延長方向にオーバシュートしてしまう。この矢印Ｘ方向
にオーバシュートした電子ビーム５によって板はね３が
溶融されて、溶接箇所（ビード）からはみ出しで、溝９
が生じ溶接箇所の輪郭を崩していた。前記アーマチュア
２が繰り返し揺動して、繰り返し市電が、この板ばね３
の溶接箇所に加わるが、特に外側の円上の溶接位置は、
後述するトーションバー及び曲げ仮はね部の付近にある
ため、大きな曲げ力やねじり力が作用し、最悪の場合に
は、この満９の一種の切欠きによる応力集中等により、
板ばね３が醗損してしまう恐れがあり、溶接箇所の信頼
性が損なわれる場合があるという問題があった。

そこで本発明は上記の課題を解決することを目的とし、
溶接開始位置でオーバシュートによる溶接箇所の輪郭の
崩れの発生を防止して溶接の信頼性を向上させた電子ビ
ームの溶接方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は課題を解決するため
に次の方法を取った。即ち、 電子ビームを電磁コイルの励磁によりその照射方向を偏
向し、溶接開始位置まで早送りにより開削位置を移動す
る電子ビームの溶接方法において、前記電子ビームを早
送りして溶接開始位置に移動するときに、溶接開始位置
の手前から溶接方向と同方向に前記照射位置を移動する
ことを特徴とする電子ビームの溶接方法がそれである。

［作用コ 前記電子ビームの溶接方法は、照射位置を溶接開始位置
の手前から溶接方向と同方向に早送りし、溶接開始位置
から溶接方向に溶接速度で電子ビームを移動する。よっ
て、早送りにより生じるオーバシュートは、溶接開始位
置から溶接箇所内に向かって生じるので、オーバシュー
トによって生じた溝は、溶接によって再度溶融されてし
まい、オーバシュートによる溝によって溶接箇所の輪郭
が崩されることはない。

［実施例コ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施例では、本発明の電子ビームの溶接方法により溶
接を行って製造したドツトプリンタヘッドを例として説
明する。まず第２図ないし第４図に示すように、ヘッド
本体１１は磁性体よりなり、円柱状の凹部１２を有し、
その底壁及び円筒状外周壁によりリアヨーク１３を構成
している。この凹部１２の開口側には、４角形のフラン
ジ部１４が径方向に延出されている。また、前記凹部１
２内には、ヘッド本体１１より一体的に等間隔をおいて
突出された複数のコア１５が設けられており、このコア
１５には、コイルボビン１６を介してコイル１７が巻回
されている。

前記フランジ部１４には、その外形とほぼ等しい板状の
永久磁石１日が重ね合わされている。この永久磁石１日
は、左右対称形状をなす一対の分割片１９．２０によっ
て構成されている。この分割片１９．２０は、突き合わ
された状態でフランジ１４に重ねられており、この状態
で凹ｇｉＰＪ１２の内径と同じ形の開口２１が形成され
ている。

また、永久磁石１日の上に、磁性材からなるスペーサ２
３を介してフロントヨーク２４が積層されており、この
フロントヨーク２４には、前記コア１５に対向する位置
に同数のスリット２５が形成されている。前記スペーサ
２３、フロントヨーク２４の外形は、永久磁石１８と同
一の４角形をなしている。また、フロントヨーク２４と
スペーサ２３との間には、各コア１５の端面にまたがる
一枚の摩耗防止用フィルム２２が配設されている。

このフィルム２２は耐熱性及び耐摩耗性を備えたポリア
ミドにて構成されている。

前記フロントヨーク２４上には、第４図に示すように（
第３図では省略している。）、弾性を有する材料、例え
はマルエージング鋼からなる板ばね２６がスペーサ２日
と共に積層されている。この仮ばね２６には、磁性材よ
りなる、例えは珪素鋼板からなる複数のアーマチュア３
０が、−後述する溶接方法によって固着されている。各
アーマチュア３０は、前記スリット２５内に収納されて
配置されており、かつアーマチュア３０の先端にはヘッ
ド本体１１の中央部において収束された状態で、プラテ
ン３１に向かって延びる印字ワイヤ３２がその基端にて
固定されている。

前記スペーサ２日に重ねられてノーズ部材３３が設けら
れており、ノーズ部材３３は、各アーマチュア３０を覆
う平板部３４と、前方へ突出した筒状のガイド部３５と
が形成されている。この平板部３４によってスペーサ２
日に当接しており、ガイド部３５には、前記各印字ワイ
ヤ３２が移動可能に挿入されている。

次に、前記板ばね２６の構造について詳細に説明する。

前記板はね２６は、その外周に周縁部４０を備え、この
周縁部４０の内縁からその中心に向かって放射状に延び
た複数の基部４１が形成されている。この各基部４１か
ら、各アーマチュア３０の揺動中心となるトーションバ
ー４２がアーマチュア３０の長手方向と直交する方向に
延出されて、その先端が放射状に設けられた連結部４３
０両側にそれぞれ接続されている。このトーションバー
４２が接続された近傍の連結ｇＰＪ４３の両側から、更
に一対の曲げ板はね部４４が延出されており、この曲げ
板はね部４４の先端はコア１５の配列円と同心円状をな
す連結リング４５に接続されている。この連結部４３は
、前記コア１５の位置に対応して、コア１５の数だけ設
けられており、各連結部４３には、前記アーマチュア３
０が後述する溶接方法によって、２箇所の溶接箇所４６
゜４７で溶接されて固定されている。この溶接箇所４６
．４７は、アーマチュア３０の幅方向では十分な長さが
取れないために、アーマチュア３０の長手方向に沿って
、所定の長さの溶接ビートが形成されるようになされて
いる。尚、ノーズ部材３３の平板部３４には、この溶接
箇所４６．４７の位置に対応した位置に透孔４８が設け
られている。

また、スペーサ２日には、この連結部４３に対応する位
置に、複数の連結部４３より大きな連通孔４９が穿設さ
れており、連結腕５０により周縁部５１と、前記板はね
２６の連結リング４５と同心円状をなす連結リング５２
とが連結されている。

そして、連結腕５０とフロントヨーク２４とによって、
板ばね２６の基部４１が挟持されると共に、連結リング
４５とフロントヨーク２４とによって坂はね２６の連結
リング４５が挟持されている。

更に、ノーズ部材３３の平板部３４とフロントヨーク２
４とによって更に両連結リング４５．　５２が挟持され
ている。

一方、前記永久磁石１日、スペーサ２３、フィルム２２
、フロントヨーク２４、板はね２６、スペーサ２８及び
ノーズ部材３３にそれぞれ２個ずつ穿設された位置決め
孔６０．　６１．　６２．　６３゜６４．６５．６６に
、リアヨーク１３に植設された２個の位置決めビン６７
が嵌合されて、各部材が位置決めされ、前記各部材が前
述した所定の順序で重ね合わされている。

また、前記ノーズ部材３３の前面には、ばね部材よりな
る連結部材７１がその中央リング状部７２にて装着され
て、その外周にはほぼ直角状に折り曲げられた４個の突
片７３が等間隔をおいて放射状に突出形成されている。

各突片７３の基端部両側にはノーズ部材３３の平板１３
４前面に当接する一対の弾性片７４が一体に折り曲げ形
成されると共に、各突片７３の先端には、前記リアヨー
ク１３の後面に形成した係止凹部７５に係合可能な一対
の係止片７６が一体に折り曲げ形成されている。

次に、前述したドツトプリンタヘッドの作用について説
明する。

まず、各コイル１７に通電されていない状態では、第２
図の二点鎖線で示すように、永久磁石１日により、フロ
ントヨーク２４、アーマチュア３０、コア１５及びリア
ヨーク１３を通るＩｉ！路が形成され、それにより、各
アーマチュア３０がトーションバー４２を中心として揺
動してコア１５の前端面全体に吸着されて、各印字ワイ
ヤ３２が後方の休止位置に配置される。これにともなっ
て、各トーションバー４２にねじりによる歪エネルギが
蓄積されると共に、各曲げ板はね部４４に曲げによる歪
エネルギが蓄積される。

この状態で、いずれかのコイル１７に選択的に通電して
、前記磁路の磁力を打ち消すようにコア１５が一時的に
励磁されると、トーションバー４２、曲げ板はね部４４
の歪エネルギにより、トーションバー４２を中心として
アーマチュア３０が印字位置まで揺動された後、永久磁
石１日の磁力に基づいて復帰揺動されて休止位置に保持
される。

このアーマチュア３０の往復揺動に伴う印字ワイヤ３２
の往復移動により、ドツトプリンタヘッドとプラテン３
１との間の印字リボンを介してプラテン３１上の印字用
紙（いずれも図示しない）にドツトが形成される。

このドツトの集合により印字用紙には、文字や記号等が
描かれ、１文字が描かれると、印字ヘッドがプラテン３
１に沿って平行移動されて、再び前述した動作が繰り返
されて次の文字や記号等が描かれ、印字用紙上に文章等
が書き込まれる。これらの動作は、高速で繰り返し行わ
れ、従って、アーマチュア３０の揺動運動も高速で、し
かも繰り返し行われる。よって、板はね２６のトーショ
ンバー４２や曲げ板ばね部４４及びアーマチュア３０と
板ばね２６の連結部４３との溶接箇所には、繰り返し荷
重が大きな加速度をともなって加わることになる。

次に、前述したドツトプリンタヘッドを例として、板ば
ね２６とアーマチュア３０との溶接において、本発明の
電子ビームの溶接方法を適用して生産する場合について
説明する。

まず、溶接に先立って、ノーズ部材３３にスペーサ２８
、板ばね２６及びフロントヨーク２４を対応した状態で
順次積層して平板部３４に重ね合わせる。この際、位置
決め治具（図示せず）によって、各部材が位置決めされ
た状態で仮組付けされる。次に、予め印字ワイヤ３２が
固着されたアーマチュア３０を、フロントヨーク２４の
各スリット２５に挿入すると共に、印字ワイヤ３２をガ
イド部３５内に所定間隔を開けて挿入する。そして、こ
の状態で、治具等を使用して、アーマチュア３０と板は
ね２６とを密着させて固定する。

この状態で、ノーズ部材３３側から透孔４８を通して電
子ビームを照射して溶接を行う。電子ビームによる溶接
を用いるのは、電子ビームはエネルギの集中度が高く、
材料への熱影響を及ぼす範囲を少なくすることができ、
溶は込み深さが深く信頼性の高い溶接を行うことができ
るからである。

これにより、溶接時の熱影響により、板はね２６のトー
ションバー４２や曲げ仮はね部４４のはね特性や、アー
マチュア３０の透磁率への影響を最小限に押さえること
ができる。

この電子ビームによる溶接は、第１図に示すような軌跡
で行われる。尚、第１図では、説明のためにノーズ部材
３３を取り除いた状態で示しており、本実施例において
は、電子ビームは、ノーズ部材３３の透孔４８を通って
、各溶接箇所４６゜４７に照射される。

まず、第７図の電子ビーム溶接装置の電磁コイル６を励
磁する電流を制御して、電子ビーム５の照射位置を方向
転換位置７９に向けて電子ビーム５を早送りする。この
方向転換位置７９は、前述した溶接箇所４６．４７を通
る溶接箇所４６，４７の溶接ヒート方向の延長上に位置
する点であり、内側の溶接箇所４６の溶接開始位置８０
の手前、即ち、より中心０に近い側である。次に、この
方向転換位置７９から電子ビームの照射位置を早送りし
て移動する座標位置を、溶接開始位置８０とする制御を
行う。これにより、電子ビームの照射位置は、−点鎖線
で示す矢印Ａ上を早送りされ、次に、方向転地して一点
鎖線で示す矢印Ｂ上を溶接開始位置８０まで移動する。

この溶接開始位置８０から溶接終了位置８１までは、溶
接終了位置８１の座標が指令されて、電子ビーム５は、
矢印Ｂ上からそのまま方向を変えることなく同方向に直
進して太い実線で示す矢印Ｃ上を、早送り速度から溶接
速度に速度を変更して移動し、溶接箇所４６での溶接が
行われる。また、第５図に示すように、矢印Ｂ上を早送
りして、溶接開始位置８０から溶接速度に変更する際に
、−旦溶接開始位置８０の座標で位置決めが行われるた
めに、溶接開始位置８０でも矢印Ｆの如くオーバシュー
トが生じ、このオーバシュートによって、板はね２６の
表面が溶融されて溝が生じる。

しかし、その後の溶接開始位置８０から溶接終了位置８
１までの溶接によって、この満は溶融されていまい、溶
接箇所４６には、溝として残らない。

次に、溶接箇所４６の溶接を終了すると、外側の溶接箇
所４７の溶接開始位置８２の座標位置まで、早送りで移
動する指令がなされて、電子ビーム５の照射位置は、−
点鎖線で示す矢印り上を早送りで移動する。この溶接開
始位置８２から溶接終了位置８３までは、溶接終了位置
８３の座標が指令されて、電子ビーム５は、矢印り上か
らそのまま方向を返ることなく同方向に直進して太い実
線で示す矢印Ｅ上を、早送り速度から溶接速度に速度を
変更して移動し、溶接箇所４７での溶接が行われる。ま
た、この溶接開始位置８２でも、前述した第５図に示す
如く、オーバシュートによる溶融の溝が生じるが、その
後の溶接によって、坂はね２６の表面には溝が残らない
。

次に、隣の内側の溶接箇所４６を溶接するために、溶接
終了位置８３から次の方向転換位置７９まで移動する指
令がなされて、電子ビーム５は、早送りで矢印Ａ上を移
動する。前述したこれらの動作が繰り返し実行されて、
複数のアーマチュア３０が板はね２６に溶接されて固定
される。

尚、前述した実施例では、溶接開始位置８０８２から溶
接終了位置８１．８３までは、電子ビーム５は直線上を
まっすぐ移動する軌跡としたが、第６図に示す如く、溶
接開始位置８４と溶接終了位置８５とが同じ位置となる
矢印Ｇの如く矩形の軌跡であってもよい。この場合でも
、溶接開始位置８４の手前の方向転換位置７９から矢印
Ｂ上を早送りで移動して、その方向を変えることなく同
方向に移動して、溶接開始位置８５から溶接速度に変更
して溶接を行えはよい。いずれの場合も、溶接速度で電
子ビームを走査する長さ（第５図では開始位置８０から
終了位置８１までの長さ、第６図では矩形の軌跡の長平
方向−辺の長さ）は、ノーズ部材３３の透孔４８よりも
短い。

また、前述した実施例では、板はね２６とアーマチュア
３０とを溶接する場合について説明したが、これと同時
に、フロントヨーク２４、仮はね２６、スペーサ２日を
溶接する場合には、第９図に示すような軌跡で溶接を行
ってもよい。まず電子ビーム５を早送りして、−点鎖線
で示す矢印Ｆ上を、フロントヨーク２４、板は゛ね２６
、スペーサ２８の内側の溶接箇所８４の溶接開始位置８
５に照射位置を移動する。次に、太い実線で示す矢印Ｇ
上を溶接終了位置８６まで溶接速度で移動させて、溶接
箇所８４の溶接を行う。そして、溶接終了位置８６から
前記方向転換位置７９に向けて早送りする。その後、前
述したと同様にして、矢印Ｂ、　　Ｃ，Ｄ、　　Ｅ上を
移動させて、溶接箇所４６゜４７の溶接を行う。続いて
、電子ビーム５を早送りして、溶接終了位置８３から一
点鎖線で示す矢印■上を、外側の溶接箇所８７の溶接開
始位置８日に照射位置を移動する。次に、太い実線で示
す矢印Ｊ上を溶接終了位置８９まで溶接速度で移動させ
て、溶接箇所８７の溶接を行う。続いて、溶接終了位置
８９から方向転換位置７９ａに向けて一点鎖線で示す矢
印に上を早送りして、方向転換位置７９ａで方向を転換
して、前述したと同様に、溶接箇所４６．４７で溶接を
行う６溶接箇所４７の溶接終了位置８３から溶接箇所８
４の溶接開始位置８５まで、−点鎖線で示す矢印Ｆ上を
早送りで移動して、前述した溶接を繰り返す。このよう
に、板ばね２６とアーマチュア３０の溶接だけでなく、
フロントヨーク２４、板ばね２６、スペーサ２日の溶接
も同時に行ってもよい。この際、溶接開始位置８５．８
８において、オーバシュートにより溝が生じて、溶接箇
所８４．８７の輪郭が崩される場合があるが、この溶接
箇所８４．８７には、大きな繰り返し荷重が加わらない
ので、輪郭が崩されても実用上問題はない。

前述した如く本実施例の電子ビームの溶接方法によると
、電子ビームを早送りして溶接開始位置８０．８２に移
動するときに、溶接開始位置８０゜８２の手前から溶接
方向（矢印Ｃ，Ｅ）と同方向（矢印Ｂ、　　Ｄ）に電子
ビームの照射位置を移動する。

従って、溶接開始位置８０．８２の近傍にオーバシュー
ト等による溶融で、溝が残ることがないので、溶接箇所
４６．４７の輪郭が崩されることがなく、溶接箇所４６
．４７に大きな加速度の繰り返し荷重が加わっても、溝
等の発生により輪郭が崩されたことに起因する、応力集
中等によるひびや亀裂を生じさせることがない。よって
、信頼性の高い溶接を行うことができる。

尚、前記方向転換位置７９で、電子ビーム５の方向転換
をする際に、早送り速度から溶接速度に速度が遅くなる
と共にオーバシュートが生じる。

しかし、本実施例では、この方向転換位置７９は透孔４
８の外のノーズ部材３３上であるために、方向転換によ
り、板ばね２６上に電子ビーム５により溶融された溝が
生じることはないが、ノーズ部材３３がない場合であっ
ても、方向転換位置７９は溶接箇所４日から離れた位置
であり、溶融による溝ができても、仮はね２６の強度等
には影響を及ぼさない。尚、方向転換位置７９をスペー
サ２日の連結リング５２上に置くようにしてもよい。

また、本発明はこの様な実施例に同等限定されるもので
はなく、種々なる態様で実施し得る。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の電子ビームの溶接方法は、
溶接開始位置の手前から溶接方向と同方向に照射位置を
移動するので、溶接箇所にオーバシュート等の溶融によ
る溝が残ることがなく、溶接箇所の輪郭を崩すことがな
いので、輪郭が崩れたことに起因するひびや亀裂の発生
を防ぎ、信頼性の高い溶接を行うことができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての溶接方向と照射位置
の軌跡の説明図、第２図は本実施例の印字ヘッドの一部
を破断して示す側面図、第３図は本実施例の印字ヘッド
の分解斜視図、第４図は印字ヘッドの要部を示す部分分
解斜視図、第５図は本実施例のオーバシュートによる溶
融の説明図、第６図は他の実施例としての溶接軌跡の説
明図、第７図は電子ビーム溶接装置の概略構成図、第８
図は従来の溶接方向と照射位置の軌跡の説明図、第９図
は他の実施例としての他の溶接箇所−も溶接する場合の
溶接軌跡の説明図である。 ５・・−電子ビーム ２６・・・板はね ５・・・電磁コイル ３０・・・アーマチュア ８．８１．８３．８６．８９・・・溶接終了位置代理人
　　弁理士　　定立　勉（ほか２名）第１図 第２図 第５図 第７図 第６図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電子ビームを電磁コイルの励磁によりその照射方向を
   偏向し、溶接開始位置まで早送りにより照射・位置を移
   動する電子ビームの溶接方法において、前記電子ビーム
   を早送りして溶接開始位置に移動するときに、溶接開始
   位置の手前から溶接方向と同方向に前記照射位置を移動
   することを特徴とする電子ビームの溶接方法。