JPH0825068A - 積層構体の溶接方法、レーザ溶接方法および加工テーブル装置 - Google Patents
積層構体の溶接方法、レーザ溶接方法および加工テーブル装置Info
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- JPH0825068A JPH0825068A JP6165640A JP16564094A JPH0825068A JP H0825068 A JPH0825068 A JP H0825068A JP 6165640 A JP6165640 A JP 6165640A JP 16564094 A JP16564094 A JP 16564094A JP H0825068 A JPH0825068 A JP H0825068A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 外板パネルと補強部材とを高速かつ高品質で
溶接できる積層構体の溶接方法を提供する。また、特別
な治具を使用せずに２つの板状部材の密着力向上が可能
なレーザ溶接方法および加工テーブル装置を提供する。 【構成】 平板状の外板パネル１と、リブ２ｂおよび接
合部２ａが一体的に形成された補強部材２とを加工テー
ブル１０に載せて密着させた後、補強部材２側からレー
ザビームを照射してレーザ溶接を行うことによって、外
板パネル１と補強部材２とが接合した鉄道車両構体が得
られる。
溶接できる積層構体の溶接方法を提供する。また、特別
な治具を使用せずに２つの板状部材の密着力向上が可能
なレーザ溶接方法および加工テーブル装置を提供する。 【構成】 平板状の外板パネル１と、リブ２ｂおよび接
合部２ａが一体的に形成された補強部材２とを加工テー
ブル１０に載せて密着させた後、補強部材２側からレー
ザビームを照射してレーザ溶接を行うことによって、外
板パネル１と補強部材２とが接合した鉄道車両構体が得
られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、外板パネルと補強部材
とから成る車両構体等の積層構体の溶接方法に関する。
また本発明は、２つの板状部材を密着させてレーザビー
ム照射によって溶接するレーザ溶接方法に関する。また
本発明は、これらの方法に好適に用いられる加工テーブ
ル装置に関する。
とから成る車両構体等の積層構体の溶接方法に関する。
また本発明は、２つの板状部材を密着させてレーザビー
ム照射によって溶接するレーザ溶接方法に関する。また
本発明は、これらの方法に好適に用いられる加工テーブ
ル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉄道車両などに用いられる車両構
体は、外板パネルと、リブおよび接合部が一体的に形成
された補強部材とを溶接して組立てられている（特開平
４−１２６６５９号公報）。その溶接方法の一例とし
て、図８に示すように、外板パネル１と補強部材２とを
密着させた後、外板パネル１および補強部材２の接合部
２ａを２つの電極３で挟んでから大電流を通電すること
によって、外板パネルと補強部材との接合部にジュール
熱を発生させて、溶融池４を形成する抵抗スポット溶接
が一般に用いられる。この溶接方法では、外板パネル１
の外面１ａおよび補強部材２の接合部２ａに溶接スポッ
ト５が多数形成される。
体は、外板パネルと、リブおよび接合部が一体的に形成
された補強部材とを溶接して組立てられている（特開平
４−１２６６５９号公報）。その溶接方法の一例とし
て、図８に示すように、外板パネル１と補強部材２とを
密着させた後、外板パネル１および補強部材２の接合部
２ａを２つの電極３で挟んでから大電流を通電すること
によって、外板パネルと補強部材との接合部にジュール
熱を発生させて、溶融池４を形成する抵抗スポット溶接
が一般に用いられる。この溶接方法では、外板パネル１
の外面１ａおよび補強部材２の接合部２ａに溶接スポッ
ト５が多数形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
抵抗スポット溶接では、外板パネルの外面（化粧面）に
電極押圧による圧痕や、高温酸化による変色が残りやす
い。特に、無塗装で使用されるステンレス鋼車両の場合
は、製品品質上、外板パネルの圧痕や変色を除去するた
め、溶接後の補修作業や研磨・洗浄作業が不可欠とな
り、製造コスト上昇の一因となっている。
抵抗スポット溶接では、外板パネルの外面（化粧面）に
電極押圧による圧痕や、高温酸化による変色が残りやす
い。特に、無塗装で使用されるステンレス鋼車両の場合
は、製品品質上、外板パネルの圧痕や変色を除去するた
め、溶接後の補修作業や研磨・洗浄作業が不可欠とな
り、製造コスト上昇の一因となっている。
【０００４】また、抵抗スポット溶接は点溶接であるた
め、部材間の接合強度を確保するには多数の点溶接が必
要になる。そのため、電極の移動回数および移動行程が
多くなり、溶接に要する時間が長くなり、位置制御も複
雑になる。
め、部材間の接合強度を確保するには多数の点溶接が必
要になる。そのため、電極の移動回数および移動行程が
多くなり、溶接に要する時間が長くなり、位置制御も複
雑になる。
【０００５】一方、部材の重合せに関して、従来の抵抗
スポット溶接では、対向する２つの電極が各部材を機械
的に押圧しているため、溶接時には充分な密着度が達成
される。しかし、鉄道車両構体以外の分野で用いられて
いるレーザ重ね溶接では、レーザビームによる非接触溶
接であるため、２つの部材を密着させるための押え治具
が別途必要になる。さらに、車両構体を構成する外板パ
ネルと補強部材は、たとえば幅１ｍ×長さ２ｍという大
きな平面投影面積を有し、特に補強部材はリブと接合部
とが複雑に形成されているため、簡単な押え治具では補
強部材を均等に外板パネルに押し当てることが困難であ
る。
スポット溶接では、対向する２つの電極が各部材を機械
的に押圧しているため、溶接時には充分な密着度が達成
される。しかし、鉄道車両構体以外の分野で用いられて
いるレーザ重ね溶接では、レーザビームによる非接触溶
接であるため、２つの部材を密着させるための押え治具
が別途必要になる。さらに、車両構体を構成する外板パ
ネルと補強部材は、たとえば幅１ｍ×長さ２ｍという大
きな平面投影面積を有し、特に補強部材はリブと接合部
とが複雑に形成されているため、簡単な押え治具では補
強部材を均等に外板パネルに押し当てることが困難であ
る。
【０００６】また、部材にねじれ等の歪みが発生してい
る場合、そのまま重ね溶接を行うと歪んだ状態で溶接さ
れてしまう。しかし、従来の抵抗スポット溶接では、加
工テーブル上に部材を位置決めしているだけであり、歪
み矯正のための治具は用いられていない。また、レーザ
重ね溶接においても、加工テーブルに載置した部材を相
互に密着させる治具を用いているが、部材歪みも矯正す
るには大形で多数の治具が必要となる。さらに、大形の
押え治具を用いると、レーザビームを発生する溶接ノズ
ルと干渉したり、レーザビームを遮断する可能性が高く
なり、干渉回避のための制御が複雑になる。
る場合、そのまま重ね溶接を行うと歪んだ状態で溶接さ
れてしまう。しかし、従来の抵抗スポット溶接では、加
工テーブル上に部材を位置決めしているだけであり、歪
み矯正のための治具は用いられていない。また、レーザ
重ね溶接においても、加工テーブルに載置した部材を相
互に密着させる治具を用いているが、部材歪みも矯正す
るには大形で多数の治具が必要となる。さらに、大形の
押え治具を用いると、レーザビームを発生する溶接ノズ
ルと干渉したり、レーザビームを遮断する可能性が高く
なり、干渉回避のための制御が複雑になる。
【０００７】本発明の目的は、外板パネルと補強部材と
を高速に溶接でき、電極圧痕や高温変色を回避できる積
層構体の溶接方法を提供することである。
を高速に溶接でき、電極圧痕や高温変色を回避できる積
層構体の溶接方法を提供することである。
【０００８】また本発明の目的は、特別な治具を使用せ
ずに２つの板状部材の密着力を向上させ、溶接精度およ
び品質を向上させることができるレーザ溶接方法を提供
することである。
ずに２つの板状部材の密着力を向上させ、溶接精度およ
び品質を向上させることができるレーザ溶接方法を提供
することである。
【０００９】また本発明の目的は、２つの板状部材の溶
接精度および品質を向上させることができる加工テーブ
ル装置を提供することである。
接精度および品質を向上させることができる加工テーブ
ル装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、外板パネル
と、リブおよび接合部が一体的に形成された補強部材と
から成る積層構体の溶接方法であって、補強部材の接合
部と外板パネルとを密着させた部分に、補強部材側から
レーザビームを照射して、補強部材の表面から外板パネ
ルの内部までの領域を加熱溶融して、外板パネルと補強
部材とを接合することを特徴とする積層構体の溶接方法
である。
と、リブおよび接合部が一体的に形成された補強部材と
から成る積層構体の溶接方法であって、補強部材の接合
部と外板パネルとを密着させた部分に、補強部材側から
レーザビームを照射して、補強部材の表面から外板パネ
ルの内部までの領域を加熱溶融して、外板パネルと補強
部材とを接合することを特徴とする積層構体の溶接方法
である。
【００１１】また本発明は、少なくとも一方に凹所部分
が形成された２つの板状部材を密着させて、凹所部分に
封止空間を形成し、該封止空間内の圧力を大気圧より低
下させ、その差圧によって板状部材の密着力を上げ、板
状部材同志が密着した部分に、一方の板状部材側からレ
ーザビームを照射して、一方の板状部材表面から他方の
板状部材の内部までの領域を加熱溶融して接合すること
を特徴とするレーザ溶接方法である。
が形成された２つの板状部材を密着させて、凹所部分に
封止空間を形成し、該封止空間内の圧力を大気圧より低
下させ、その差圧によって板状部材の密着力を上げ、板
状部材同志が密着した部分に、一方の板状部材側からレ
ーザビームを照射して、一方の板状部材表面から他方の
板状部材の内部までの領域を加熱溶融して接合すること
を特徴とするレーザ溶接方法である。
【００１２】また本発明は、２つの板状部材を密着させ
た後、抵抗スポット溶接によって仮止めすることを特徴
とする。
た後、抵抗スポット溶接によって仮止めすることを特徴
とする。
【００１３】また本発明は、２つの板状部材を多数の吸
引孔が形成された加工テーブル上に載置して、他方の板
状部材と加工テーブルとの間隙を吸引孔から吸引して、
他方の板状部材を加工テーブルに密着させることを特徴
とする。
引孔が形成された加工テーブル上に載置して、他方の板
状部材と加工テーブルとの間隙を吸引孔から吸引して、
他方の板状部材を加工テーブルに密着させることを特徴
とする。
【００１４】また本発明は、加工テーブルを冷却して、
板状部材の加工熱を吸収することを特徴とする。
板状部材の加工熱を吸収することを特徴とする。
【００１５】また本発明は、ワーク載置面に多数の吸引
孔が形成された加工テーブルと、各吸引孔を連通する通
気管路と、前記通気管路を排気するための排気手段と、
前記加工テーブルを冷却する冷却媒体を流通させるため
の冷却管路とを備えることを特徴とする加工テーブル装
置である。
孔が形成された加工テーブルと、各吸引孔を連通する通
気管路と、前記通気管路を排気するための排気手段と、
前記加工テーブルを冷却する冷却媒体を流通させるため
の冷却管路とを備えることを特徴とする加工テーブル装
置である。
【００１６】
【作用】本発明に従えば、補強部材側からレーザビーム
を照射して、補強部材の表面から外板パネルの内部まで
の領域を加熱溶融することによって、外板パネルの外面
に溶接ビードや圧痕、変色などの外観不良が残らないた
め、高品質の溶接を実現できる。また、溶接時にレーザ
ビームを発生する加工ヘッドが補強部材に対して非接触
で移動するため、高速移動が可能になる。さらに、レー
ザビームを照射しながら加工ヘッドを移動することによ
って線状接合が可能になるため、接合面積の増加による
接合強度の向上を図ることができる。
を照射して、補強部材の表面から外板パネルの内部まで
の領域を加熱溶融することによって、外板パネルの外面
に溶接ビードや圧痕、変色などの外観不良が残らないた
め、高品質の溶接を実現できる。また、溶接時にレーザ
ビームを発生する加工ヘッドが補強部材に対して非接触
で移動するため、高速移動が可能になる。さらに、レー
ザビームを照射しながら加工ヘッドを移動することによ
って線状接合が可能になるため、接合面積の増加による
接合強度の向上を図ることができる。
【００１７】また本発明に従えば、少なくとも一方に凹
所部分が形成された２つの板状部材、たとえば車両構体
の外板パネルおよび補強部材を密着させて、凹所部分に
封止空間を形成し、たとえば真空吸引によって該封止空
間内の圧力を大気圧より低下させ、その差圧によって板
状部材の密着力を上げることができる。さらに、特別な
押え治具が不要となるため、加工ヘッドの走行自由度が
高くなり、迅速な位置制御が可能になる。また、レーザ
ビームの照射によって、一方の板状部材表面から他方の
板状部材の内部までの領域を加熱溶融しているため、他
方の板状部材の外面に外観不良が現われない。
所部分が形成された２つの板状部材、たとえば車両構体
の外板パネルおよび補強部材を密着させて、凹所部分に
封止空間を形成し、たとえば真空吸引によって該封止空
間内の圧力を大気圧より低下させ、その差圧によって板
状部材の密着力を上げることができる。さらに、特別な
押え治具が不要となるため、加工ヘッドの走行自由度が
高くなり、迅速な位置制御が可能になる。また、レーザ
ビームの照射によって、一方の板状部材表面から他方の
板状部材の内部までの領域を加熱溶融しているため、他
方の板状部材の外面に外観不良が現われない。
【００１８】また、板状部材の歪みが大きく、封止空間
の吸引が完全に行われない場合が生じたとしても、２つ
の板状部材を密着させた後、所定の５〜１０箇所に抵抗
スポット溶接による仮止めを行うことによって、封止空
間の吸引を確実に実施できる。
の吸引が完全に行われない場合が生じたとしても、２つ
の板状部材を密着させた後、所定の５〜１０箇所に抵抗
スポット溶接による仮止めを行うことによって、封止空
間の吸引を確実に実施できる。
【００１９】また、２つの板状部材を多数の吸引孔が形
成された加工テーブル上に載置して、他方の板状部材と
加工テーブルとの間隙を吸引孔から吸引して、他方の板
状部材を加工テーブルに密着させることによって、加工
テーブルの載置面に沿って板状部材が矯正されるため、
溶接精度が格段に向上する。さらに、板状部材の加工熱
が加工テーブルに伝導して温度上昇が抑制されるため、
高温酸化による変色を防止できる。さらに、加工テーブ
ルを冷却することによって、板状部材の放熱効率が格段
に向上する。
成された加工テーブル上に載置して、他方の板状部材と
加工テーブルとの間隙を吸引孔から吸引して、他方の板
状部材を加工テーブルに密着させることによって、加工
テーブルの載置面に沿って板状部材が矯正されるため、
溶接精度が格段に向上する。さらに、板状部材の加工熱
が加工テーブルに伝導して温度上昇が抑制されるため、
高温酸化による変色を防止できる。さらに、加工テーブ
ルを冷却することによって、板状部材の放熱効率が格段
に向上する。
【００２０】また本発明に従えば、ワーク載置面に多数
の吸引孔を形成し、各吸引孔を連通する通気管路を設
け、真空ポンプなどの排気手段によって該通気管路を排
気することによって、ワーク載置面上の部材が加工テー
ブルに密着するため、特別の治具を使用しなくても部材
を均一にかつ確実に固定することができる。さらに、加
工テーブルを冷却する冷却媒体を流通させることによっ
て、部材の加工熱が効率的に放熱され、たとえば高温酸
化による変質や変色を抑制できる。
の吸引孔を形成し、各吸引孔を連通する通気管路を設
け、真空ポンプなどの排気手段によって該通気管路を排
気することによって、ワーク載置面上の部材が加工テー
ブルに密着するため、特別の治具を使用しなくても部材
を均一にかつ確実に固定することができる。さらに、加
工テーブルを冷却する冷却媒体を流通させることによっ
て、部材の加工熱が効率的に放熱され、たとえば高温酸
化による変質や変色を抑制できる。
【００２１】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を説明する斜視図
である。平板状の外板パネル１と、リブ２ｂおよび接合
部２ａが一体的に形成された補強部材２とを加工テーブ
ル１０に載せて密着させた後、補強部材２側からレーザ
ビームを照射してレーザ溶接を行うことによって、外板
パネル１と補強部材２とが接合した鉄道車両構体が得ら
れる。
である。平板状の外板パネル１と、リブ２ｂおよび接合
部２ａが一体的に形成された補強部材２とを加工テーブ
ル１０に載せて密着させた後、補強部材２側からレーザ
ビームを照射してレーザ溶接を行うことによって、外板
パネル１と補強部材２とが接合した鉄道車両構体が得ら
れる。
【００２２】図２（ａ）は図１に示す鉄道車両構体の部
分平面図であり、図２（ｂ）は溶接線の部分断面図であ
る。補強部材２は、鋼板などの平板をプレス成形等によ
って隅丸台形状の窪みを区分的に複数形成したものであ
り、重量軽減など必要に応じて、窪みの底面は接合部２
ａを残して切断されている。補強部材２の接合部２ａと
平坦部２ｃとは、傾斜面または垂直面から成るリブ２ｂ
で連結され、このリブ２ｂによって鉄道車両構体の剛性
が高められる。
分平面図であり、図２（ｂ）は溶接線の部分断面図であ
る。補強部材２は、鋼板などの平板をプレス成形等によ
って隅丸台形状の窪みを区分的に複数形成したものであ
り、重量軽減など必要に応じて、窪みの底面は接合部２
ａを残して切断されている。補強部材２の接合部２ａと
平坦部２ｃとは、傾斜面または垂直面から成るリブ２ｂ
で連結され、このリブ２ｂによって鉄道車両構体の剛性
が高められる。
【００２３】こうして補強部材２の接合部２ａと外板パ
ネル１とを密着させた部分に、補強部材２側から大出力
のレーザビーム７を集束させて照射すると、図２（ｂ）
に示すように、補強部材２の表面から外板パネル１の内
部までの領域が加熱溶融して、楔状の溶融池６が形成さ
れる。そこで、レーザビーム７を発生する加工ヘッドを
数値制御加工機等に搭載して、レーザビーム７を接合部
２ａに沿って連続的に移動させると、図２（ａ）に示す
ように、線状の溶接線８を形成することができる。こう
してスポット溶接と比べて接合面積が格段に大きくな
り、接合強度が大幅に向上する。また、加工ヘッドの連
続移動が可能になるため、溶接速度の高速化を図ること
ができる。このとき溶接線８の長さや溶接経路は、必要
とされる接合強度および補強部材２の形状を考慮して決
定することになる。また、溶融池６が外板パネル１の外
面１ａに到達しないように、レーザビーム７の出力や走
行速度等を制御することによって、高温酸化による変質
や変色を防止できる。さらに、外板パネル１の外面１ａ
を加工テーブル１０に密着させることで、外板パネル１
の加工熱が加工テーブル１０に放熱されるため、温度上
昇が抑制される。したがって、加工テーブル１０は熱伝
導に優れた材料、たとえば銅や銅合金などで形成するこ
とが好ましく、さらに加工テーブル１０を水冷すること
によって放熱効率が向上する。
ネル１とを密着させた部分に、補強部材２側から大出力
のレーザビーム７を集束させて照射すると、図２（ｂ）
に示すように、補強部材２の表面から外板パネル１の内
部までの領域が加熱溶融して、楔状の溶融池６が形成さ
れる。そこで、レーザビーム７を発生する加工ヘッドを
数値制御加工機等に搭載して、レーザビーム７を接合部
２ａに沿って連続的に移動させると、図２（ａ）に示す
ように、線状の溶接線８を形成することができる。こう
してスポット溶接と比べて接合面積が格段に大きくな
り、接合強度が大幅に向上する。また、加工ヘッドの連
続移動が可能になるため、溶接速度の高速化を図ること
ができる。このとき溶接線８の長さや溶接経路は、必要
とされる接合強度および補強部材２の形状を考慮して決
定することになる。また、溶融池６が外板パネル１の外
面１ａに到達しないように、レーザビーム７の出力や走
行速度等を制御することによって、高温酸化による変質
や変色を防止できる。さらに、外板パネル１の外面１ａ
を加工テーブル１０に密着させることで、外板パネル１
の加工熱が加工テーブル１０に放熱されるため、温度上
昇が抑制される。したがって、加工テーブル１０は熱伝
導に優れた材料、たとえば銅や銅合金などで形成するこ
とが好ましく、さらに加工テーブル１０を水冷すること
によって放熱効率が向上する。
【００２４】図３は本発明の他の実施例を示す斜視図で
あり、図４は図３中Ａ１−Ａ１線に沿った断面図であ
る。加工テーブル１０に平板状の外板パネル１を載せ、
さらにリブ２ｂおよび接合部２ａが一体的に形成された
補強部材２とを載せると、接合部２ａと外板パネル１と
が密着して、平坦部２ｃが凹所部分となって封止空間９
が形成される。この封止空間９と連通する排気管２０
が、補強部材２の外周面に着脱自在に装着されている。
なお、図３の補強部材２は、図１のものと比べて、隅丸
台形状窪みの底面がそのまま接合部２ａを成している点
が相違する。
あり、図４は図３中Ａ１−Ａ１線に沿った断面図であ
る。加工テーブル１０に平板状の外板パネル１を載せ、
さらにリブ２ｂおよび接合部２ａが一体的に形成された
補強部材２とを載せると、接合部２ａと外板パネル１と
が密着して、平坦部２ｃが凹所部分となって封止空間９
が形成される。この封止空間９と連通する排気管２０
が、補強部材２の外周面に着脱自在に装着されている。
なお、図３の補強部材２は、図１のものと比べて、隅丸
台形状窪みの底面がそのまま接合部２ａを成している点
が相違する。
【００２５】次に、排気管２０から真空吸引して、封止
空間９内の圧力を大気圧より低下させると、図４に示す
ように、大気圧との差圧が補強部材２全体に印加して、
補強部材２と外板パネル１との密着力が増加する。な
お、真空吸引を行う前に、抵抗スポット溶接を用いて補
強部材２の周辺および中央付近に５〜１０箇所程度の仮
止めを行うことが好ましく、これによって各部材が仮に
歪んでいても封止空間９の漏れが少なくなり、吸引動作
が確実になる。
空間９内の圧力を大気圧より低下させると、図４に示す
ように、大気圧との差圧が補強部材２全体に印加して、
補強部材２と外板パネル１との密着力が増加する。な
お、真空吸引を行う前に、抵抗スポット溶接を用いて補
強部材２の周辺および中央付近に５〜１０箇所程度の仮
止めを行うことが好ましく、これによって各部材が仮に
歪んでいても封止空間９の漏れが少なくなり、吸引動作
が確実になる。
【００２６】次に、補強部材２の接合部２ａに、補強部
材２側からレーザビームを照射して、補強部材２の表面
から外板パネル１の内部までの領域を加熱溶融して溶接
線８を形成する。溶接が全て完了すると排気管２０を取
り除く。こうして外板パネル１と補強部材２とが確実に
接合した鉄道車両構体が得られる。
材２側からレーザビームを照射して、補強部材２の表面
から外板パネル１の内部までの領域を加熱溶融して溶接
線８を形成する。溶接が全て完了すると排気管２０を取
り除く。こうして外板パネル１と補強部材２とが確実に
接合した鉄道車両構体が得られる。
【００２７】図５は、本発明に係る加工テーブル装置の
一実施例を示す斜視図である。図６は、図５の加工テー
ブル装置の構成を示す断面図である。加工テーブル１０
のワーク載置面１０ａには多数の吸引孔１１が形成さ
れ、加工テーブル１０の内部には、各吸引孔１１を連通
する通気管路１２が形成されている。通気管路１２は排
気ポンプ１４に接続されている。
一実施例を示す斜視図である。図６は、図５の加工テー
ブル装置の構成を示す断面図である。加工テーブル１０
のワーク載置面１０ａには多数の吸引孔１１が形成さ
れ、加工テーブル１０の内部には、各吸引孔１１を連通
する通気管路１２が形成されている。通気管路１２は排
気ポンプ１４に接続されている。
【００２８】加工テーブル１０のワーク載置面１０ａ上
には、図３に示した外板パネル１および補強部材２が乗
載され、封止空間９と連通する排気管２０が装着され
る。この排気管２０はコネクタ１３を介して排気ポンプ
１４に接続される。
には、図３に示した外板パネル１および補強部材２が乗
載され、封止空間９と連通する排気管２０が装着され
る。この排気管２０はコネクタ１３を介して排気ポンプ
１４に接続される。
【００２９】一方、加工テーブル１０の内部には、水な
どの冷却媒体Ｌを流通させるための冷却管路３０が形成
され、加工テーブル１０を冷却している。冷却管路３０
はコネクタ３１を介して配管３２と接続され、さらに冷
却媒体Ｌを循環させるための流体ポンプ３３および冷却
媒体Ｌを貯留して温度を下げるための貯留タンク３４が
接続されている。
どの冷却媒体Ｌを流通させるための冷却管路３０が形成
され、加工テーブル１０を冷却している。冷却管路３０
はコネクタ３１を介して配管３２と接続され、さらに冷
却媒体Ｌを循環させるための流体ポンプ３３および冷却
媒体Ｌを貯留して温度を下げるための貯留タンク３４が
接続されている。
【００３０】外板パネル１および補強部材２をワーク載
置面１０ａ上に載置した後、排気ポンプ１４を動作させ
て、外板パネル１と加工テーブル１０との間隙を吸引孔
１１を介して真空吸引すると、大気圧との差圧によって
外板パネル１がワーク載置面１０ａに密着する。ワーク
載置面１０ａは高い平面度を有する基準面を成している
ため、外板パネル１が仮にねじれていてもワーク載置面
１０ａに沿って矯正される。
置面１０ａ上に載置した後、排気ポンプ１４を動作させ
て、外板パネル１と加工テーブル１０との間隙を吸引孔
１１を介して真空吸引すると、大気圧との差圧によって
外板パネル１がワーク載置面１０ａに密着する。ワーク
載置面１０ａは高い平面度を有する基準面を成している
ため、外板パネル１が仮にねじれていてもワーク載置面
１０ａに沿って矯正される。
【００３１】一方、封止空間９も排気管２０を介して真
空吸引すると、大気圧との差圧によって外板パネル１と
補強部材２との密着力が増加する。こうして特別な押え
治具を使用しなくても、外板パネル１および補強部材２
がワーク載置面１０ａに沿って確実に密着される。
空吸引すると、大気圧との差圧によって外板パネル１と
補強部材２との密着力が増加する。こうして特別な押え
治具を使用しなくても、外板パネル１および補強部材２
がワーク載置面１０ａに沿って確実に密着される。
【００３２】次に、補強部材２の接合部２ａに、補強部
材２側からレーザビームを移動させながら照射すると、
補強部材２の表面から外板パネル１の内部までの領域が
加熱溶融して、両者は確実に接合される。なお、外板パ
ネル１の外面１ａが加工テーブル１０に密着しているた
め、外板パネル１の加工熱が加工テーブル１０に効率的
に放熱される。さらに、冷却管路３０に冷却媒体Ｌを循
環させることによって、銅などで形成された加工テーブ
ル１０が冷却され、外板パネル１の加工熱を効率的に除
去することができる。こうして変色や疵などの外観不良
が無い鉄道車両構体を得ることができる。
材２側からレーザビームを移動させながら照射すると、
補強部材２の表面から外板パネル１の内部までの領域が
加熱溶融して、両者は確実に接合される。なお、外板パ
ネル１の外面１ａが加工テーブル１０に密着しているた
め、外板パネル１の加工熱が加工テーブル１０に効率的
に放熱される。さらに、冷却管路３０に冷却媒体Ｌを循
環させることによって、銅などで形成された加工テーブ
ル１０が冷却され、外板パネル１の加工熱を効率的に除
去することができる。こうして変色や疵などの外観不良
が無い鉄道車両構体を得ることができる。
【００３３】図７は、レーザ溶接の引張せん断荷重試験
の結果を示すグラフである。試験条件は、厚さ０．８ｍ
ｍと１．２ｍｍの２枚のステンレス鋼板（ＳＵＳ３０
４）を距離０ｍｍ（完全密着）、０．１ｍｍ、０．２ｍ
ｍ、０．３ｍｍという４段階の重ね隙間にそれぞれ保持
して、出力２．５ｋＷのレーザビームを６．５ｍ／分の
溶接速度で移動させて溶接を行った後、引張せん断荷重
を印加して破断に至った時の荷重を測定したものであ
る。
の結果を示すグラフである。試験条件は、厚さ０．８ｍ
ｍと１．２ｍｍの２枚のステンレス鋼板（ＳＵＳ３０
４）を距離０ｍｍ（完全密着）、０．１ｍｍ、０．２ｍ
ｍ、０．３ｍｍという４段階の重ね隙間にそれぞれ保持
して、出力２．５ｋＷのレーザビームを６．５ｍ／分の
溶接速度で移動させて溶接を行った後、引張せん断荷重
を印加して破断に至った時の荷重を測定したものであ
る。
【００３４】そこで、横軸に重ね隙間を、縦軸に引張せ
ん断荷重をとってグラフ化すると、鋼板を完全に密着し
た状態、すなわち重ね隙間０ｍｍでレーザ溶接を行った
ものが、９４２、８２１、８４３（ｋｇｆ）という最も
大きな引張せん断荷重を示している。重ね隙間が大きく
なるにつれて、引張せん断荷重が低下する傾向となる。
重ね隙間が０．３ｍｍになると、１０８、１５３、１６
（ｋｇｆ）という値に急激に低下する。このようにレー
ザ溶接では非接触で加熱溶融するため、部材間の隙間が
大きくなると充分な接合強度が達成できないが、本発明
の吸引保持を用いれば、部材間の隙間を全てほぼ０ｍｍ
に保持することが可能になる。
ん断荷重をとってグラフ化すると、鋼板を完全に密着し
た状態、すなわち重ね隙間０ｍｍでレーザ溶接を行った
ものが、９４２、８２１、８４３（ｋｇｆ）という最も
大きな引張せん断荷重を示している。重ね隙間が大きく
なるにつれて、引張せん断荷重が低下する傾向となる。
重ね隙間が０．３ｍｍになると、１０８、１５３、１６
（ｋｇｆ）という値に急激に低下する。このようにレー
ザ溶接では非接触で加熱溶融するため、部材間の隙間が
大きくなると充分な接合強度が達成できないが、本発明
の吸引保持を用いれば、部材間の隙間を全てほぼ０ｍｍ
に保持することが可能になる。
【００３５】また以上の説明において、溶接する部材と
して鉄道車両構体を構成する外板パネル１と補強部材２
を用いる例を示したが、一方または両方に凹所部分が形
成された２つの板状部材であれば密着によって封止空間
が形成されるため、吸引保持が可能となる。
して鉄道車両構体を構成する外板パネル１と補強部材２
を用いる例を示したが、一方または両方に凹所部分が形
成された２つの板状部材であれば密着によって封止空間
が形成されるため、吸引保持が可能となる。
【００３６】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、外
板パネルの外面に外観不良が現われず、しかも接合強度
が向上した高品質の溶接を実現できる。また、特別な治
具を用意しなくても、溶接する部材間の密着力を向上さ
せることができ、さらに加工テーブルとの密着力も良く
なるため、確実な溶接が可能となる。また、溶接する部
材を加工テーブルに密着させて、溶接中に発生する熱を
除去しているため、たとえば高温酸化による変質や変色
を抑制できる。
板パネルの外面に外観不良が現われず、しかも接合強度
が向上した高品質の溶接を実現できる。また、特別な治
具を用意しなくても、溶接する部材間の密着力を向上さ
せることができ、さらに加工テーブルとの密着力も良く
なるため、確実な溶接が可能となる。また、溶接する部
材を加工テーブルに密着させて、溶接中に発生する熱を
除去しているため、たとえば高温酸化による変質や変色
を抑制できる。
【図１】本発明の一実施例を説明する斜視図である。
【図２】図２（ａ）は図１に示す鉄道車両構体の部分平
面図であり、図２（ｂ）は溶接線の部分断面図である。
面図であり、図２（ｂ）は溶接線の部分断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図４】図３中Ａ１−Ａ１線に沿った断面図である。
【図５】本発明に係る加工テーブル装置の一実施例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図６】図５の加工テーブル装置の構成を示す断面図で
ある。
ある。
【図７】レーザ溶接の引張せん断荷重試験の結果を示す
グラフである。
グラフである。
【図８】図８（ａ）は従来の鉄道車両構体の部分平面図
であり、図８（ｂ）は溶接スポットの部分断面図であ
る。
であり、図８（ｂ）は溶接スポットの部分断面図であ
る。
１ 外板パネル ２ 補強部材 ２ａ 接合部 ２ｂ リブ ２ｃ 平坦部 ６ 溶接池 ７ レーザビーム ８ 溶接線 ９ 封止空間 １０ 加工テーブル １１ 吸引孔 １２ 通気管路 １４ 排気ポンプ ２０ 排気管 ３０ 冷却管路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古賀 信次 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 犬塚 雅之 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 長谷 浩志 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 西尾 護 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内
Claims (6)
- 【請求項１】 外板パネルと、リブおよび接合部が一体
的に形成された補強部材とから成る積層構体の溶接方法
であって、 補強部材の接合部と外板パネルとを密着させた部分に、
補強部材側からレーザビームを照射して、補強部材の表
面から外板パネルの内部までの領域を加熱溶融して、外
板パネルと補強部材とを接合することを特徴とする積層
構体の溶接方法。 - 【請求項２】 少なくとも一方に凹所部分が形成された
２つの板状部材を密着させて、凹所部分に封止空間を形
成し、 該封止空間内の圧力を大気圧より低下させ、その差圧に
よって板状部材の密着力を上げ、 板状部材同志が密着した部分に、一方の板状部材側から
レーザビームを照射して、一方の板状部材表面から他方
の板状部材の内部までの領域を加熱溶融して接合するこ
とを特徴とするレーザ溶接方法。 - 【請求項３】 ２つの板状部材を密着させた後、抵抗ス
ポット溶接によって仮止めすることを特徴とする請求項
２記載のレーザ溶接方法。 - 【請求項４】 ２つの板状部材を多数の吸引孔が形成さ
れた加工テーブル上に載置して、他方の板状部材と加工
テーブルとの間隙を吸引孔から吸引して、他方の板状部
材を加工テーブルに密着させることを特徴とする請求項
２記載のレーザ溶接方法。 - 【請求項５】 加工テーブルを冷却して、板状部材の加
工熱を吸収することを特徴とする請求項４記載のレーザ
溶接方法。 - 【請求項６】 ワーク載置面に多数の吸引孔が形成され
た加工テーブルと、 各吸引孔を連通する通気管路と、 前記通気管路を排気するための排気手段と、 前記加工テーブルを冷却する冷却媒体を流通させるため
の冷却管路とを備えることを特徴とする加工テーブル装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6165640A JP2795339B2 (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 積層構体の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6165640A JP2795339B2 (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 積層構体の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0825068A true JPH0825068A (ja) | 1996-01-30 |
| JP2795339B2 JP2795339B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=15816208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6165640A Expired - Fee Related JP2795339B2 (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 積層構体の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2795339B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG126735A1 (en) * | 2003-10-14 | 2006-11-29 | Singapore Technologies Marine | A welding table |
| JP2007118033A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザ溶接方法とレーザ溶接装置 |
| JP2009064593A (ja) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用金属セパレータの溶接方法、および燃料電池用金属セパレータの溶接装置 |
| WO2010035696A1 (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-01 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | 接合構造体、接合方法及び接合装置 |
| JP2010129289A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用金属セパレータの溶接装置、および燃料電池用金属セパレータの溶接方法 |
| JP2015033706A (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 株式会社神戸製鋼所 | スポット・レーザ複合溶接継手 |
| WO2017176734A1 (en) | 2016-04-04 | 2017-10-12 | Shiloh Industries, Inc. | Vacuum-based weld fixture and method of using the same |
| WO2018154731A1 (ja) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | 三菱電機株式会社 | エレベータパネル及びエレベータパネルの製造方法 |
| WO2018154732A1 (ja) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | 三菱電機株式会社 | エレベータパネル及びエレベータパネルの製造方法 |
| CN114054957A (zh) * | 2021-07-06 | 2022-02-18 | 武汉帝尔激光科技股份有限公司 | 一种异种金属薄膜的激光焊接方法及系统 |
| JP2023174150A (ja) * | 2022-05-27 | 2023-12-07 | フタバ産業株式会社 | 積層体の製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3957703B2 (ja) | 2004-05-18 | 2007-08-15 | 川崎重工業株式会社 | レーザ溶接方法、レーザ溶接継手、外板パネルおよび鉄道車両の構体構造 |
| JP4578493B2 (ja) | 2007-03-16 | 2010-11-10 | 川崎重工業株式会社 | 鉄道車両の外板 |
| JP4672088B2 (ja) | 2010-07-14 | 2011-04-20 | 川崎重工業株式会社 | 鉄道車両用構体 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS61220962A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-10-01 | 株式会社日立製作所 | 客電車の側構体 |
| JPS62192287A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-22 | Mazda Motor Corp | 高エネルギ−ビ−ムによるフランジ溶接方法 |
| JPH04288933A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-14 | Fujitsu Ltd | レーザ曲げ成形加工用治具 |
| JPH0577071A (ja) * | 1991-09-18 | 1993-03-30 | Nippondenso Co Ltd | 金属箔の接合方法および接合装置 |
-
1994
- 1994-07-18 JP JP6165640A patent/JP2795339B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2009064593A (ja) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用金属セパレータの溶接方法、および燃料電池用金属セパレータの溶接装置 |
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| CN109070286A (zh) * | 2016-04-04 | 2018-12-21 | 示罗产业公司 | 真空基焊接夹具及其使用方法 |
| EP3439824A4 (en) * | 2016-04-04 | 2019-05-01 | Shiloh Industries, Inc. | VACUUM WELDING CONSOLE AND METHOD OF USE |
| WO2018154731A1 (ja) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | 三菱電機株式会社 | エレベータパネル及びエレベータパネルの製造方法 |
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| JP2795339B2 (ja) | 1998-09-10 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |