JPH0763860B2 - レーザビーム溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、先行ストリップの後端と後行ストリップの
先端とを突合わせてレーザビームで溶接するレーザビー
ム溶接装置に関するものである。

［従来の技術］ 第14図〜第17図は特開昭58−119483号公報に記載された
従来のレーザビーム溶接装置を示し、図において、（3
5）は所定の幅と長さを有するベース、（37）はダブル
カットシャー、（24）はレーザビームを照射する加工ヘ
ッドで、案内ガイドレール（39a）、（39b）上を送りネ
ジ（40）と送り機構（38）によって駆動される。（30）
は溶接中のうら当て金として使用するバックバーであ
る。ダブルカットシヤー（37）と加工ヘッド（24）等は
フレーム（36）に収納されていて、送りシリンダ（41）
によって移動される。

発振器（27）より出たレーザビーム（28）は加工ヘツド
（24）に導かれている。（４）は出側クランプ、（５）
は入側クランプ、（１）は後行ストリップ、（２）は先
行ストリップである。

次に動作について説明する。Ｘ−Ｘ方向にストリップ
（１）、（２）が通板されているとき、フレーム（36）
はＡ側に待機している（第15図では左側）。この状態で
先行ストリップ（２）および後行ストリップ（１）が溶
接機の中心付近、つまり切断位置で停止すると、入側ク
ランプ（５）、出側クランプ（４）によってストリップ
（１）、（２）をそれぞれクランプ拘束し、しかる後ダ
ブルカットシャー（37）が下降してストリップ（１）、
（２）を剪断する。剪断が終了すると、フレーム（36）
はＢ位置（第15図では右側）に移動する。移動が終了す
ると、入側クランプ（５）は矢印の方向に移動するとと
もにバックバー（30）が矢印の方向に上昇し（第17
図）、加工ヘッド（24）よりレーザビーム（28）を照射
して溶接する。つまり、発振器（27）より出たレーザ光
（28）は加工ヘッド（24）に導かれ、この加工ヘッド
（24）は案内ガイドレール（39a）、（39b）上を送り機
構（38）、送りネジ（40）によって走行し、ストリップ
（１）、（２）の突き合せ線上をトレースして溶接す
る。

第18図は、特開昭58−34715号公報に示された、以上の
ダブルカットシャーの切断傾向を説明した図であり、同
図（ａ）のように切断線が湾曲し、同図（ｂ）のように
突合せ部にギャップＧが生じる。この切断傾向の原因
は、切断中にストリップとクランプ装置が中央側に引き
寄せられるためである。この傾向はロータリシャー装置
においても同様で第19図のようになる。つまり、切断負
荷が零より定常負荷状態になるまでの区間Ａでは徐々に
クランプが引き寄せられる。そして、定常状態Ｂに入
り、定常負荷より再び零負荷になる区間Ｃで、引き寄せ
られていたクランプ装置が元に戻るために起こる現象
で、第19図はロータリシャーフレームと入側クランプ
（５）、出側クランプ（４）を独立した状態で切断した
実例である。理想状態つまりロータリシャーフレーム、
入側クランプ（５）、出側クランプ（４）の剛性が非常
に高ければ、突き合せギャップが小さく、かつ、うねり
も小さい切断結果が期待できる。しかしながら現実に
は、装置構成上種々の制約条件があり、十分な高剛性は
得ることは困難である。つまり、入側クランプ（５）を
例にとるとクロスアジャストメント機能およびインデッ
クス機構を保有しているため設計上高剛性は確保し難
い。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のレーザビーム溶接装置は、以上のように構成され
ているので、下記の問題があった。

（イ）ダブルカットシャー（ギロチンシャー）構成とな
っているため大きな剪断力が必要となる。

（ロ）従って、装置が大きくなり製作コストの高い装置
となっていた。

（ハ）しかも、ダブルカットシャーで切断した場合、板
幅方向の切断線は直線とならず、湾曲していることが実
測の結果確かめられている。従って、溶接継手品質の確
保は難しい。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、両ストリップの突き合せ部の品質向上を図
ることができると共に、剪断力の小さい切断方式を採用
し得て、コンパクトで高速化を図ることができるレーザ
ビーム溶接装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るレーザビーム溶接装置は、切断方式とし
てロータリシャー手段を採用し、ロータリシャー手段で
剪断するときにはロータリシャー手段と出側および入側
クランプ間を機械的に結合させて剪断中に互いの位置関
係を一定に拘束するためのころがりガイド手段を出側ク
ランプおよび入側クランプに設けている。

［作 用］ この発明においては、拘束された高剛性の状態でストリ
ップをロータリシャー手段で切断し、切断面を当接させ
てレーザビーム溶接する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図〜第10図にもとづい
て説明する。

第１図〜第９図において、後行ストリップ（１）および
先行ストリップ（２）は、Ｘ−Ｘ位置で通板している。
（３）はベースフレームである。先行ストリップ（２）
を拘束保持するための出側クランプ（４）にはクランプ
するためのシリンダ（4a）が結合されている。後行スト
リップ（１）を拘束保持するための入側クランプ（５）
にはクランプするためのシリンダ（5a）が結合されてい
る。入側クランプ（５）を通板方向に移動させるための
インデックスフレーム（６）は、後行ストリップ（１）
を前進させる。その前進端は、インデックスストッパ
（９）で位置決めされる。このインデックスフレーム
（６）は、クロスアジャストメントユニット（10）上に
設置されたインデックスガイド（７）およびインデック
スシリンダ（８）によって制御されている。

クロスアジャストメントユニット（10）は通板と直角方
向に移動する装置により、ベースフレーム（３）の上の
クロスアジャストメントガイド（11）とクロスアジャス
トメントシリンダ（12）によって移動される。ベースフ
レーム（３）上のキャリッジ（13）にはロータリシャー
フレーム（32）、バックバー（30）およびバックバー昇
降機構（31）が搭載されていて、キャリッジ（13）はキ
ャリッジガイド（14）上をキャリッジ走行シリンダ（1
5）によって走行される。ロータリシャーフレーム（3
2）に取付けられているロータリシャー下刃（16a）、
（16b）およびロータリシャー上刃物（17a）、（17b）
は、シリンダ（23）の作動によってロータリシャー転倒
起立回転軸（20）を中心に回転される。

また、ロータリシャーフレーム（32）には出側ガイドロ
ーラ（18）および入側ガイドローラ（19）も取付けられ
ている。これらのガイドローラはガイドレールに案内さ
れて走行する。すなわち、出側案内ガイドレール（18
a）は出側クランプ（４）に取付けられ、入側案内ガイ
ドレール（19a）は入側クランプ（５）に取付けられ、
それぞれ出側、入側ガイドローラ（18）、（19）を案内
している。

発振器（27）より出たレーザビーム（28）はビームダク
ト（26）を通り加工ヘッド（24）に至る。この加工ヘッ
ド（24）はキャリッジ走行ガイド（29）によって案内さ
れる加工ヘッド走行キャリッジ（25）によって走行移動
される。

次に動作について説明する。第１図、第２図に示すよう
に、先行ストリップ（２）および後行ストリップ（１）
はＸ−Ｘ位置を通板している。このとき、キャリッジ
（13）および加工ヘッド（24）はWS側、つまり作業者側
に待機している。先行ストリツプ（２）および後行スト
リツプ（１）が出側クランプ（４）と入側クランプ
（５）の間で停止すると、先行ストリツプ（２）は出側
クランプ（４）によって、後行ストリップ（１）は入側
クランプ（５）によってそれぞれ拘束保持される。

クランプした状態で、板幅方向にずれが生じている場合
には、必要に応じて、クロスアジャストメントユニット
（10）をコントロールすることによつてストリップの幅
合せを実行する。

これ等の動作が完了すると、キャリッジ（13）が反作業
者側に走行する。このとき、ロータリシャーは第５図〜
第６図の状態（起立状態）で走行し、上刃（17a）、（1
7b）、下刃（16a）、（16b）によってストリップ端を切
断する（第３図）。切断完了するとロータリシャーフレ
ーム（32）は２点鎖線の位置（第２図）まで移動し、Ｘ
−Ｘの位置にはバックバー（30）が入る。しかる後、イ
ンデックスフレーム（６）を前進させて切断された先行
ストリップ（２）の尾端と後行ストリップ（１）の先端
を突き合せて第４図に示す状態で加工ヘッド（24）より
レーザビームを照射しながらWSより反WS側に向って溶接
する。溶接が終了すると、加工ヘッド（24）はWS側に走
行する。このとき、ロータリシャーはそのままの状態
（起立状態）でWS側に走行させることはできないので、
第７図に示すように、ロータリシャー転倒起立回転軸
（20）を中心に転倒させてストリップ（１）、（２）の
下方に移動させてWS側に走行移動させることとなる。

なお、第８図、第９図に示すように、ロータリシャーで
切断するときに、入側ガイドローラ（19）は入側案内ガ
イドレール（19a）によって、出側ガイドローラ（18）
は出側案内ガイドレール（18a）によって、互いに位置
関係を拘束されている。そして、切断が終了すると、こ
のガイド部は機械的な結合から解放され、互いにフリー
となって、ロータリシャーフレーム（32）は転倒が可能
となる。

一般には、ロータリシャーフレーム（32）は走行ガイド
部（14）の存在あるいはロータリシャー転倒起立回転軸
（20）によって高剛性が得られない。従つて、突き合せ
ギャップ値の変化と絶対値が大きくかつ、切断の直線性
も良くないのであるが、上記実施例によれば、高剛性が
可能な出側クランプ（４）の出側案内ガイドレール（18
a）に対してロータリシャーフレーム（32）および入側
クランプ（５）が拘束されていること、切断背分力を出
側クランプ（４）、ロータリシャーフレーム（32）、入
側クランプ（５）で分散して負担することから、全体と
して非常に高い剛性が得られる。

従って、 （イ）第10図に示すように、突き合せギャップ値Ｇが小
さくかつ安定する。切断テスト結果（検証テスト）を第
１表に示す。

結果として、ギャップ値およびバラツキが半減した。な
お、このギャップ値は、我々が評価テストしたギロチン
シャー切断よりも小さい値である。

（ロ）拘束切断するため、切断線の直線性が良くなる。

また、ギロチンシャー切断に比べて剪断力が小さい（約
17分の１）ロータリシャーを採用したことによって、 （イ）高速処理が可能。

ダブルカットシャー方式のものは、通常位置で切断した
後シャー装置を移動させて溶接するのに対して、ロータ
リシャー装置は移動しながら切断するため、ダブルカッ
トシャーの下降、上昇の時間を確実に短縮可能である。

（ロ）コンパクトで製作費が安価。

剪断力が小さくて済むロータリシャーを採用したため、
コンパクトな装置となる。

（ハ）メインテナンス性が良い。

ダブルカットシャーに比べて接近性が良く、刃物の交換
も容易となる。

等の利点がある。

ここに、ロータリシャー切断とギロチンシャー切断（ダ
ブルカットシャー）の比較を第２表にまとめておく。

第11図は他の実施例を示し、出側ガイドローラ（21）、
（21a）および入側ガイドローラ（22）、（22a）の側面
でロータリシャーフレーム（32）を案内ガイドするもの
で、同様の効果を奏する。

なお、上記実施例においては、レーザビーム溶接の工程
のみで終っているが、第12図に示すように、ワイヤフィ
ラー装置（34）を付加した場合、あるいはトリマバイト
（33）を内蔵した場合においても上記実施例と同様の効
果が期待できる。

また、第13図に示すように、加工ヘッド（24）とロータ
リシャーフレーム（32）の位置関係を変えても良い。こ
の位置関係は、加工ヘッド（24）、ロータリシャーフレ
ーム（32）に限らず、色々な組み合せが考えられるが、
いずれも前記実施例と同様の効果が期待できる。また、
ロータリシャーフレーム（32）と出側クランプ（４）お
よび入側クランプ（５）の拘束機構として、ころがり以
外にすべりガイド構造あるいはＶ形状のガイド等も考え
られる。さらに、ガイドローラをクランプ装置側に設け
ても良いし、クランプ装置の昇降フレームでなく、スト
リップ（１）（２）の下部に存在する部分（図示せず）
にこれ等の機構を設けても良い。また、入側、出側の構
成が逆でも、クロスアジャストメント機構無しでも同様
の効果が期待できる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、この発明は、出側、入
側のクランプ間にロータリシャー手段とレーザ溶液する
ための加工ヘッドを配置し、ロータリシャーで剪断する
ときには、ロータリシャーヘッドと２つのクランプ間を
機械的に結合させ、剪断中にこれら３つの部分間が常に
一定となるように互いに拘束するためのころがりガイド
手段を出側クランプおよび入側クランプに設けたので、
小さい剪断力で品質のよいストリップ突合せ部が得ら
れ、コンパクトで溶接の高速化を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第10図はこの発明の一実施例を示し、第１図は
正面図、第２図は側面図、第３図、第４図はそれぞれ動
作説明のための正面図。第５図、第６図はロータリシャ
ーの動作を説明するための側面図と正面図、第７図は同
じくロータリシャーの移動を説明するための正面図、第
８図および第９図はクランプとロータリシャーヘッドの
関係を説明するための正面図および平面図、第10図は作
用説明のための一部平面図である。第11図は他の実施例
の正面図、第12図はさらに他の実施例の側面図、第13図
は別の実施例の側面図である。 第14図〜第19図は従来のレーザビーム溶接装置を示し、
第14図は平面図、第15図は側面図、第16図はダブルカッ
トシャーの切断状態の正面図、第17図は切断後溶接する
までの行程を説明するための要部正面図、第18図および
第19図はそれぞれ作用説明のための一部平面図である。 （１）……後行ストリップ、（２）……先行ストリッ
プ、（４）……出側クランプ、（５）……入側クラン
プ、（13）……キャリッジ、（16a）、（16b）……ロー
タリシャー下刃、（17a）、（17b）……ロータリシャー
上刃、（18）……出側ガイドローラ、（18a）……出側
案内ガイドレール、（19）……入側ガイドローラ、（19
a）……入側案内ガイドレール、（24）……加工ヘッ
ド、（32）……ロータリシャーフレーム。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先行ストリップの尾端と後行ストリップの
   先端をそれぞれロータリシャー手段で剪断し、しかる
   後、剪断端面を互いに突合わせてレーザ溶接するレーザ
   ビーム溶接装置において、前記先行ストリップを拘束保
   持するための出側クランプと前記後行ストリップを拘束
   保持するための入側クランプ間に配置されたロータリシ
   ャー手段およびレーザ溶接するための加工ヘッドと、前
   記ロータリシャー手段、前記出側クランプおよび前記入
   側クランプに設けられ前記ロータリシャー手段で剪断す
   るときには前記ロータリシャー手段と前記出側および入
   側クランプ間を機械的に結合させて剪断中に互いの位置
   関係を一定に拘束するためのころがりガイド手段とを備
   えてなることを特徴とするレーザビーム溶接装置。