JPH0357580A - レーザ溶接装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はレーザ溶接装置に関するものである。

［従来の技術］ ビールの発酵タンク１は第７図に示すように、円筒状の
胴部２の下端に逆円錐状のコーン部３を有した形状をし
ており、胴部２及びコーン部３の周囲には夫々略上下に
延びるウォータージャケット４が複数取付けられている
。

そして、このウォータージャケット４内に適１ 宜冷却水を流すことにより、発酵タンク１内の発酵温度
が調整されるようになっている。

このようなビールの発酵タンク１の胴部２は、第８図に
示すように発酵タンク１を周方向に数等分した形状の曲
面板５に半円筒形のウォータジャケット４を複数溶接に
より取付けた後、複数の曲面板５を円筒状に組合せて、
曲面板５どうしのつき合せ部を溶接することにより製造
されている。

従来、曲面板に対するウォータージャケット４の取付け
は、第９図に示すように、曲面板５の凸面に半円筒形の
ウォータージャケット４を曲面板５の円弧面に沿い複数
配置してウォータジャケット４を部分的に曲面板５に溶
接仮付けした後、図示しないＦＣＡＶ式（Ｆｌｕｘ　Ｃ
ｏｒｅｄ　Ａｒｃｗｅｌｄｉｎｇ−フラックス入りの溶
接ワイヤを用いたアーク溶接方式）の自動溶接装置を用
いて、曲面板５と複数のウォータージャケット４との夫
々の接触境界部に形成される溶接線を複数ケ所（６ケ所
程度）同時にすみ肉溶接して行って２ いた。

第９図中６はＰＣＡＷ式の自動溶接装置の電極である。

［発明が解決しようとする課題コ しかしながら、上記従来のｐｃＡｗ式の自動溶接装置に
は、以下のような問題点があった。

■　ＰＣＡＷ式の自動溶接装置は溶接人熱が高いので、
溶接により曲面板５の裏面（凹面）にまで多量の熱を伝
えてしまい、その結果、熱を与えられた曲面板５の裏面
が酸化して裏面に酸化被膜７を形成させてしまう（いわ
ゆる裏焼けを生じさせてしまう）。

曲面板５の裏面に裏焼けが生しると、裏面が荒れてそこ
にバクテリア等が付着し繁殖するおそれかあるので、バ
クテリアの付着を防止するために後工程で裏面を研磨し
なければならず、研磨に多大な時間と労力が必要となっ
ていた。

■　又、」二記したように溶接人熱か高いので、溶接に
よる熱変形を曲面板５やウォータージ３ ャケット４に与えてしまい、発酵タンク１の寸法精度に
悪影響を与えていた。

■　ＦＣＡＷ式の自動溶接装置は溶接速度が遅い（毎分
３０ｃｍ程度）ので、例え複数の電極６を用いて複数の
溶接線を同時に溶接するようにしたとしても、発酵タン
ク１の製造に長い時間を要していた。

■　ｐｃＡｗ式の自動溶接装置では、曲面板５と半円筒
形のウォータージャケッ１・４との接触境界部に形成さ
れる溶接線を溶接する必要があるので、溶接に先立って
複数のウォータージャケット４を夫々曲面板５に対し部
分的に仮付けしておかなければならず、従って仮付けに
多大な時間と労力を要していた。

本発明は」二述の問題点を解決するために威したもので
あり、特にビールの発酵タンクの製造に用いることので
きるレーザ溶接装置を提供することを目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段コ 本究明は重ね合せられた複数の被溶接物にレ４ 一ザ光を照射するレーザ光照射部と、被溶接物における
レーザ光照射部からのレーザ光が照射されている部分の
近傍を押えて被溶接物どうしを密着状態とし、且つ、レ
ーザ光の焦点位置を一定に保つ押え装置とを備えたこと
を特徴とするレーザ溶接装置にかかるものである。

［作　　　用］ 重ね合せられた複数の被溶接物を押え装置で押えて被溶
接物どうしが互いに密着するようにしながら、押えた部
分の近傍にレーザー照射部からのレーザーを照射する。

このように押え装置を用いることにより、重ね合せられ
た被溶接物間の隙間が、小さく且つ略均一に保たれ、さ
らにレーザ溶接で重要な因子である焦点の位置を常に一
定に保つことかできるので、レーザー光を用いた溶接が
可能となり、被溶接物間に品質の良い重ね継手が形成さ
れる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説５ 明する。

第１図〜第５図は本発明の一実施例であり、図中第７図
〜第９図と同一の符号を付した部分は同一物を表わして
いる。

基礎上に作業台８を設置し、該作業台８の前後端に垂直
ブラケット９を取付ける。

各垂直ブラケット９に夫々扇形の支持板ＬＯの頂点部を
前後方向に延びる半軸１１．を介して回動自在に枢着し
、該半軸１１にモーター２を接続して半軸Ｈを介して支
持板１０を回転変位し得るようにする。

前後の支持板１０の円弧状部に曲面板５の端部を夫々固
定する。複数の半円筒状部ｔ３の間を円弧状部１４で連
結して全体が曲面板５と等しい曲率を有するコルゲート
板１５を形成し、該コルゲト板１５を曲面板５の凸面上
に置く。

曲面板５及びコルゲート板１５により被溶接物Ｉ６を構
成する。

基礎上の前記作業台８の両側部に前後方向に延びるレー
ル１７を設け、レール１７間に、前記曲６ 面板５及びコルゲート板ｌ５を跨ぐ門型走行台車ｌ８を
レールｌ７に沿って移動自在に配置する。

門型走行台車ｌ８の上部辺の中央位置にボールねじ機構
ｌ９を介して垂直なメインパイプ２０を昇降自在に支持
し、基礎上に設置されたレーザ発振器２１からのレーザ
光２２をミラー２３を用いてメインパイプ２０の上端に
入射し得るようにする。

メインバイブ２０の下端に第２図に示すようにノズルバ
イプ２４を摺動自在に嵌め込み、ノズルバイプ２４の内
部に集光レンズ２５を取付け、ノズルパイプ２４の集光
レンズ２５取付位置より下方を絞ってノズル２６を形成
し、ノズルパイプ２４、集光レンズ２５、ノズル２６に
よりレーザ光照射部２７を構成する。

ノズルバイプ２４の外周にフランジ２８を取付け、該フ
ランジ２８下面の前記凹型走行台車ｌ８移動方向前後の
位置にアーム２９を取付け、アーム２９の下端に押えロ
ーラ３０を転勤自在に取付ける。

このとき、集光レンズ２５と被溶接物Ｉ６との間隔は事
前の試験により得られた最も良好な溶接７ 部が得られる間隙ｌとなるよう予めアーム２９の長さを
調整しておく。

前記メインパイプ２０下端部外周にフランジ３１を取付
け、メインパイプ２０及びノズルバイプ２４に取付けた
フランジ３１．，２８間に、ノズルパイプ２４を下方に
向けて付勢するスプリング３２を介装する。

更に、一方のフランジ３Ｉに筒状のカバー３３を取付け
る。

フランジ２８，３１　，スプリング３２、アーム２９、
押えローラ３０等により押え装置３４を横戊する。

尚、３５は被溶接物１６間に形成される重ね継手である
。

次に作動について説明する。

作業台８に垂直ブラケット９及び支持板１０を介して支
持された被溶接物１６を、モーター２、半軸１１、支持
板ｌＯを介して回転変位させ、被溶接物１６の片方の側
部ａ側に位置するコルゲー１・板１５の円弧状部ｉ４の
幅中央位置か、レーザ光照射部２７の真下に来るように
する。

８ 次に門型走行台車１８をレール１７に沿って被溶接吻Ｌ
６の後端Ｃ側に移動し、ボールねじ機構１９を作動し、
フランジ３１、スプリング３２、フランジ２８、アーム
２９を介して押えローラ３０が被溶接物Ｉ６を所定の押
圧力で押えて被溶接物ｌ６が互いに密着するようメイン
バイプ２０を下降させる。

この状態で、レーザ発振器２１からレーザ光２２を発振
させ、発振されたレーザ光２２をミラー２３を介してメ
インパイブ２０上端に導き、これと同時に門型走行台車
１８を毎分２ｍ程度の速さで被溶接物１６の後端Ｃ側か
ら先端ｄ側へ移動する。

すると、メインバイプ２０の上端へ導かれたレザ光２２
はメインパイブ２０内部を通り、メインパイプ２０下端
に嵌め込まれたノズルパイプ２４の集光レンズ２５で集
光されて、ノズル２６から被溶接物ＩＢへ照射され、被
溶接物ｌ６におけるコルゲト板１５の円弧状部ｌ４の幅
中央位置に円弧状部１４に沿って延びる重ね継手３５が
形成されてコルゲート板１５と曲面板５が溶接される。

この際、複数の半円筒状部１３を円弧状部ｌ４で９ 接続した形状のコルゲート板１５を用いるようにしたの
で、コルゲート板１５の円弧状部１４と曲面板５との間
で重ね継手３５を形成することができるようになり、従
ってレーザ光２２を用いた溶接を行うことが可能となる
。

又、レーザ光２２を用いて被溶接物ｌ６を溶接する場合
、被溶接物１６間の隙間Ｓに依って重ね継手３５の溶け
込み形状が変化してしまう。第５図は隙間Ｓと溶込み形
状の関係を示す写真であり、第５図に依れば、コルゲー
ト板１５の円弧状部１４と曲面板５との間の隙間Ｓが大
きいと、重ね継手３５と成るはずの溶け込みの一部が隙
間Ｓ内に貯って膨らみを形威してしまい、重ね継手３５
の強度が著しく低下してしまうことがわかる。本発明で
は、押えローラ３０を設けて被溶接物１６を互いに密着
させるように押えなから溶接することにより前記隙間Ｓ
をなくすか或いは小さく且つ均一となるようにすること
ができるので、ビールの発酵タンクのように大型のため
製作誤差が避けられないようなものについても品質の高
１０ い重ね継手３５を形成することができる。

尚、被溶接物１Ｂの後端Ｃ側は、重ね継手３５が形威さ
れるに従って固定されて行くので、必ずしも後端Ｃ側の
押えローラ３０は必要がなく、押えローラ３０は少くと
も被溶接物ｌ６の先端ｄ側のみに設ければ被溶接物１６
に対する押えの役割を果すことができる。

但し、後端Ｃ側に押えローラ３０を設けた場合には、メ
インバイプ２０とノズルパイプ２４の軸心が常に一致す
るようメインパイプ２０を確実に支持させることができ
ると共に、集光レンズ２５と被溶接物１６との間隙ｌを
確実に一定に保つことができるようになる。

尚、コルゲート板ｌ５の円弧状部｛４の幅が広い場合に
は押えローラ３０を左右に設けてレーザ光照射部２７を
案内させるようにしても良い。

このようにして、一つの円弧状部１４についてレーザ溶
接が完了したら、モータｌ２により被溶接物１６を回転
変位させて溶接が完了した円弧状部ｌ４の隣りの円弧状
部１４をノズル２６の真下に位１１ 置させた後、上記を繰り返すことにより全ての円弧状部
ｌ４についての溶接を行っていく。このようにすること
により、コルゲート板１５の半円筒状部１３と曲面板５
との間の空間にウォータジャケット４が形成される。

レーザ溶接は溶接人熱が低いので、曲面板５の裏面が溶
接の熱で裏焼けを起こす心配がなく、従って溶接後に曲
面板５の裏面を研磨する手間を不要とすることができる
。

又、レーザ溶接は溶接人熱が低いので、溶接による被溶
接物１６の熱変形が少なく、従って寸法精度の高いビー
ルの発酵タンクを製造することができる。

又、レーザ溶接は溶接速度が毎分２ｍ程度と速いので、
ビールの発酵タンクの製造を短時間で行うことができる
。

更に、一枚もののコルゲート板１５を用いているので、
コルゲート板１５を曲面板５に仮付けする手間がほとん
ど掛らず（部分的にクランプする程度で良い）、従って
仮付けの工程を省略し１２ て作業に掛る手間及び時間を削減することができる。

第６図は、本発明のレーザ溶接装置により、コルゲート
板ｌ５の円弧状部ｌ４の幅両端位置を溶接した状態を示
しており、このようにしても曲面板５にウォータージャ
ケット４を形戊することができると共に、ウォータジャ
ケット４の強度を第３図のものよりも高めることができ
る。

尚、本発明のレーザ溶接装置は、上述の実施例にのみ限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明のレーザ溶接装置によれば
、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

■　重ね合せられた複数の被溶接物にレーザ光照射部か
らレーザ光を照射するようにしているので、ビールの発
酵タンクにウォータージャケッｌ・を取付けるような場
合にもレーザ光１３ を用いた溶接を行うことが可能となる。

■　レーザ光は溶接人熱が低いので、被溶接物に裏焼け
を発生させることを防止できる。

■　レーザ光は溶接人熱が低いので、被溶接物を熱変形
させることを防止できる。

■　レーザ光は溶接速度が速いので、被溶接物に対する
溶接時間を短縮することができる。

■　レーザ光は複数の被溶接物を重ね合せた上から溶接
するので、被溶接物間の仮付けの手間を削減することが
できる。

■　押え装置により複数の被溶接物のレーザ光を照射さ
れている部分の近傍を押えて互いに密着させるようにし
ているので、被溶接物間隙間をなくすか或いは小さく且
つ均一とすることができ、同時に、レーザ光の焦点と被
溶接物の位置関係を一定に保つことができるので、品質
の良い安定した重ね継手を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体斜視図、第１４ ２図は第１図のレーザ光照射部を側方から見た断面図、
第３図は本発明の装置により溶接される被溶接物の正面
図、第４図は溶接後の被溶接物の斜視図、第５図は被溶
接物間の隙間に対する重ね継手の溶込み形状を示す写真
、第６図は別の溶接位置を溶接される被溶接物の正面図
、第７図はビールの発酵タンクの側面図、第８図は従来
の溶接装置により溶接された被溶接物の正面図、第９図
は第８図の溶接方法を示す被溶接物の正面図である。 図中１６は被溶接物、２２はレーザ光、２７はレザ光照
射部、３４は押え装置を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）重ね合せられた複数の被溶接物にレーザ光を照射す
   るレーザ光照射部と、被溶接物におけるレーザ光照射部
   からのレーザ光が照射されている部分の近傍を押えて被
   溶接物どうしを密着状態とする押え装置とを備えたこと
   を特徴とするレーザ溶接装置。