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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Schweißverfahren und eine Struktur,
die unter Anwendung des Schweißverfahrens
zusammengefügt wird,
und betrifft insbesondere ein Schweißverfahren unter Anwendung
eines Schweißgerätes, etwa
einer Laserschweißeinrichtung,
und eine Struktur, die unter Anwendung des Scheißgeräts zusammengefügt wird.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
meisten Rahmenteile für
zweirädrige
und vierrädrige
Fahrzeug werden durch Schweißen
verbunden, wie dies in der japanischen ungeprüften Patentoffenlegungsschrift
3-186490 und in der japanischen ungeprüften Patentoffenlegungsschrift 5-77778
offenbart ist. Als ein derartiges Schweißverfahren wird das Lichtbogenschweißen (TIG,
MIG oder dergleichen) angewendet, das in Hinblick auf die Festigkeit
und die Kosten ausgezeichnete Eigenschaften aufweist. Ein Beispiel
eines Falles, in welchem eine Struktur unter Anwendung des Entladungsbogenschweißens hergestellt
wird, wird mit Bezug zu 9 beschrieben. 9 ist ein Querschnitt, der
zeigt, wenn eine Brückenrohr
gekreuzt angeordnet wird, um zwei Hauptrahmen zu verbinden, die
einen Fahrzeugrahmen für
ein zweirädriges Fahrzeug
bilden. 9 zeigt lediglich
den Zustand des Verbindungsbereichs zwischen dem Brückenrohr
und einem der Hauptrahmen.
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Wie
in 9 gezeigt ist, ist
ein zentrales Rohrelement 102a als ein Brückenträger bzw.
Brückenrohr 102 mit
einer Einheit einer äußeren Platte 101a und
einer inneren Platte 101b, die als einer der Hauptrahmen 101 dienen,
mittels einem Endrohrelement 102b verbunden. Dabei wird
der Hauptteil des durch Lichtbogenschweißens verbundenen Teiles durch
eine Kehlnahtschweißung
verbunden, wie dies durch den Buchstaben A in der Figur gezeigt
ist, und die Basismaterialien werden miteinander mittels Füllmaterial
des abgeschiedenen Metalls verbunden.
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Jedoch
muss das zuvor beschriebene Lichtbogenschweißen so durchgeführt werden,
dass die Schweißnahtform
und die Schweißrichtung
(Arbeitswinkel) berücksichtigt werden,
so dass es schwierig ist, den Schweißvorgang zu automatisieren.
Beispielsweise ist es lediglich in dem Teil, der durch den Buchstaben
A in 9 bezeichnet ist,
notwendig, eine Lichtbogenschweißung von der Innenseite (linke Seite
in 9) der äußeren Platte 101a aus
durchzuführen.
Daher ist es schwierig, den Schweißvorgang an dem Teil zu automatisieren,
an dem die äußere Platte 101a und
das Endrohrelement 102b unter rechten Winkeln aufeinandertreffen,
wodurch die Produktivität
des Vorganges beeinträchtigt
wird.
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Ferner
wird auch eine große
Menge an Füllmaterial
bei dem Lichtbogenschweißen
verwendet, so dass das Gewicht der verbundenen Komponenten nach
dem Schweißen
ansteigt. Somit ist es schwierig, Einsparungen im Gewicht zu erreichen.
Insbesondere ist dies kein geeignetes Schweißverfahren für Teile
von zweirädrigen
Fahrzeugen, die eine Gewichtsersparnis erfordern. Ferner werden
zwei Teile, die durch das Füllmaterial
zu verbinden sind, mittels einer Brücke verbunden. Daher sind die
Basismaterialien nicht direkt miteinander verbunden, so dass dies
auch in Hinblick auf die Festigkeit unangemessen ist.
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Wenn
weiterhin hohle Schmelzteile durch Schweißen miteinander zu verbinden
sind, ist es notwendig, den Schweißvorgang von der äußeren Seite des
zu verschweißenden
Teiles her auszuführen. Diese
Arbeitsweise ist schwierig auszuführen, so dass die Herstellung
der Teile kompliziert ist. Beispielsweise ist es in der in 9 gezeigten Struktur offensichtlich
schwierig, das Endrohrelement 102b mit der Innenseite der äußeren Platte 101a zu
verbinden, nachdem die innere Platte 101b und die äußere Platte 101a verbunden
sind, oder wenn der Hauptrahmen 101 eine integrale Struktur
ist.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile im zuvor
beschriebenen Stand der Technik zu verringern. Insbesondere soll
ein Schweißverfahren
bereitgestellt werden, das eine Vereinfachung des Schweißprozesses
mit sich bringt und eine Gewichtseinsparung in Strukturen ermöglicht,
und ferner sollen Strukturen bereitgestellt werden, die unter Anwendung
des Verfahrens verbunden werden.
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Um
die zuvor genannten Aufgaben zu erfüllen, umfasst das Schweißverfahren
zum Verbinden mehrerer Element miteinander mittels Schweißens gemäß der vorliegenden
Erfindung die Schritte: Aneinanderstoßen einer Verbindungsfläche eines
Elements mit einem im Wesentlichen plattenartigen Teil als Verbindungsbereich
an einen Verbindungsbereich eines weiteren Elements; und Ausüben des Schweißvorganges
unter Anwendung einer spezifizierten Schweißeinrichtung von einer Fläche des
im Wesentlichen plattenartigen Teils aus, die der Fläche gegenüber liegt,
an der das weitere Element anliegt, wobei das im Wesentlichen plattenartige
Teil geschmolzen wird, um die Element miteinander zu verbinden.
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In
gleicher Weise umfasst das Schweißverfahren zum Verbinden mehrerer
Elemente miteinander durch Schmelzschweißen die Schritte: Annähern eines
Verbindungsbereiches eines weiteren Elements an ein Element mit
einem im Wesentlichen plattenartigen Teil als Verbindungsbereich;
und Anwenden eines Schweißprozesses
unter Anwendung einer vorgegebenen Schweißeinrichtung von einer Fläche des
im Wesentlichen plattenartigen Teiles aus, die der Fläche gegenüberliegt,
an die das weitere Element angenähert
wird, wobei das im Wesentlichen plattenartige Teil geschmolzen wird,
um die Elemente miteinander zu verbinden.
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Dabei
kann durch Anwenden einer Schweißeinrichtung, etwa einer Laserschweißeinrichtung oder
einer Elektronenstrahlschweißeinrichtung,
die eine allgemein verwendete Schweißeinrichtung ist, der Schweißvorgang
in einfacher Weise ausgeführt werden.
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Wenn
in einem derartigen Verfahren mit diesen Schritten, wenn beispielsweise
die beiden Elemente verschweißt
werden, wobei ein Element ein im Wesentlichen plattenartiges Teil
aufweist, mit einem weiteren Teil verschweißt wird, wird zunächst eines der
Element an das andere Element angelegt oder ganz dicht an dieses
herangeführt.
Das Teil, das anliegt oder in die unmittelbare Nähe gebracht wird, wird der
Verbindungsbereich und der Schweißvorgang wird an der Fläche des
einen Elements gegenüberliegend
zu dem Verbindungsbereich ausgeführt. Dabei
wird der Schweißbereich
des einen Elements geschmolzen und gleichzeitig wird das andere
Element, das an der gegenüberliegenden
Seite des Schweißbereichs
angeordnet ist, ebenfalls geschmolzen, so dass die Elemente verschweißt werden.
Somit werden die Basismaterialien miteinander verschweißt. Somit
kann eine Schweißverbindung mit
hoher Verbindungsfestigkeit erreicht werden und es kann ferner ein
Schweißvorgang
von der gegenüberliegenden
Seite des Schweißbereichs
aus durchgeführt
werden. Folglich kann der Schweißvorgang in einfacher Weise
durchgeführt
werden, unabhängig von
der räumlichen
Lagebeziehung der Basismaterialien zueinander.
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Wie
zuvor beschrieben ist, ist es ferner wünschenswert, wenn ein Verbindungsbereich
eines weiteren Elements nahe an ein Element mit einem im Wesentlichen
plattenartigen Teil als Verbindungsbereich zum Verbinden angenähert wird,
einen konvexen Teil mit einer vordefinierten Höhe auf einer Fläche zu bilden,
die ein Verbindungsbereich des im Wesentlichen plattenartigen Teils
ist, an welchem der Schweißvorgang
mittels der Schweißeinrichtung auszuführen ist,
um damit das Verbinden unter Nutzung des Elements auszuführen.
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Dabei
wird das Basismaterial selbst in dem zuvor geformten konvexen Teil
in dem Verbindungsbereich geschmolzen beim Verbinden, wodurch der Raumbereich
zwischen den Basismaterialien in dem Verbindungsbereich gefüllt wird.
Daher ist es möglich,
einen konkaven Teil, der in der Nähe des Verbindungsbereichs
gebildet wird, wenn die Basismaterialien beim Schmelzen den Raumbereich
des Verbindungsbereichs füllen,
zu unterdrücken,
der ansonsten auftreten kann, wenn der zuvor beschriebene konvexe
Teil nicht vorgesehen wird.
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Des
weiteren kann der Verbindungsbereich eines weiteren Elements ein
Endteil eines hervorstehenden Teiles sein, der an einem weiteren
Teil ausgebildet ist, das sich in Richtung des im Wesentlichen plattenartigen
Teils beim Verbinden erstreckt, und der hervorstehende Teil kann
ein eine Verstrebung in einer Verbundstruktur durch Anwenden eines Schweißvorganges
bilden.
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Wenn
ein hohles Element mit einem Verstrebungsstück (Rippe) dabei hergestellt
wird, kann das Schweißen
von der gegenüberliegenden
Seite des Verbindungsbereichs eines Elements aus in einem der Elemente,
an das ein weiteres Element angeschweißt wird, ausgeführt werden,
jedoch nicht von der Seite des Elements, das eine Rippe ist. Anders ausgedrückt, das
Schweißen
kann von der Außenseite
des hohlen Elements aus durchgeführt
werden, selbst wenn eine Struktur geschweißt wird, die nach dem Schweißen hohl
wird. Damit kann ein hohles Element in einfacher Weise und belastungsfähig durch
Schweißen
hergestellt werden.
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Ferner
wird in einer Struktur, die unter Anwendung des Schmelzschweißverfahrens
zum Verbinden mehrerer Element miteinander gemäß der vorliegenden Erfindung,
hergestellt ist, eine Struktur bereitgestellt, in der ein Verbindungsbereich
eines weiteren Elements an ein Element angelegt wird oder in unmittelbare
Nähe davon
gebracht wird, das ein im Wesentlichen plattenartiges Teil als Verbindungsbereich
aufweist. Es wird sodann ein Schweißvorgang ausgeführt, wobei
eine vordefinierte Schweißeinrichtung
verwendet wird, wobei das Schweißen von einer Fläche des
im Wesentlichen plattenartigen Teils ausgeführt wird, die gegenüberliegend
zu jener Fläche liegt,
an der das andere Element anstößt oder
in unmittelbarer Nähe
liegt, wobei das im Wesentliche plattenartige Teil zur Verbindung
der Elemente miteinander geschmolzen wird. Die auf diese Weise verbundene
Struktur zeigt eine hohe Festigkeit, wie dies zuvor beschrieben
ist. Daher können
die zuvor dargelegten Aufgaben gelöst werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische
Darstellung zum Beschreiben einer ersten Ausführungsform, in der ein erfindungsgemäßes Schweißverfahren
auf einen Hauptrahmen angewendet wird; insbesondere ist 1(a) eine Blockansicht,
in der im Wesentlichen die Struktur einer inneren Platte gezeigt
ist, 1(b) ist ein Querschnitt,
wenn eine äußere Platte
auf der inneren Platte montiert wird, 1(c) ist
eine erläuternde
Darstellung, wobei Schweißlinien
gezeigt sind, und 1(d) ist
ein Querschnitt entlang einer Linie IV-IV; 2 ist eine erläuternde Ansicht, die den verschweißten Zustand
des in 1 gezeigten Hauptrahmens
darstellt und insbesondere ist 2(a) ein
Querschnitt des Hauptrahmens und 2(b) und 2(c) sind vergrößerte Ansichten des
Schweißbereichs; 3(a) ist eine erläuternde Ansicht,
die eine zweite Ausführungsform
zeigt, in der das erfindungsgemäße Schweißverfahren
auf das Verschweißen
eines weiteren Hauptrahmens angewendet wird und 3(b) ist ein Querschnitt davon; 4(a) ist eine erläuternde
Ansicht, die eine dritte Ausführungsform
zeigt, in der das erfindungsgemäße Schweißverfahren
auf das Verschweißen
eines weiteren Hauptrahmens angewendet wird, und 4(b) ist ein Querschnitt davon; 5 ist eine erläuternde
Ansicht, die eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Schweißverfahrens
zeigt und insbesondere ist 5(a) eine
erläuternde
Ansicht, die die Position der Basismaterialien vor dem Schweißen zeigt, 5(b) ist eine Darstellung,
die den Zustand nach dem Schweißen
zeigt, 5(c) ist eine
erläuternde
Ansicht, die den Zustand zeigt, wenn die Schweißbereiche der Basismaterialien
effizient ausgebildet sind, und 5(d) ist
eine erläuternde
Ansicht, die ein noch weiteres Schweißverfahren zeigt; 6 ist eine schematische
Darstellung, die eine vierte Ausführungsform zeigt, in der das
erfindungsgemäße Schweißverfahren
auf das Verbinden eines Kopfrohrstücks und Tankauflageschienen rechts
und links angewendet wird, und insbesondere ist 6(a) eine erläuternde Darstellung, die die Lagebeziehung
zwischen dem Kopfrohrstück
und den Tankauflageschienen auf der rechten und der linken Seite
zeigt, 6(b) ist eine
Ansicht, die den verbundenen Zustand darstellt und 6(c) ist eine erläuternde Darstellung, die den
verschweißen
Zustand davon zeigt; 7(a) ist
eine Blockansicht, die zeigt, wenn das erfindungsgemäße Schweißverfahren
auf eine Fahrzeugrahmenstruktur eines zweirädrigen Fahrzeuges als ein Zielprodukt
angewendet wird, und 7(b) ist
eine perspektivische Aufrissansicht, die die Fahrzeugrahmenstruktur
des zweirädrigen Fahrzeugs
als Teile zeigt; 8 ist
eine erläuternde Ansicht,
die eine fünfte
Ausführungsform
zeigt, in der das erfindungsgemäße Schweißverfahren
auf ein vierrädriges
Fahrzeug mit einer Struktur angewendet wird, an der vordefinierte
Teile an einen Fahrzeugrahmen montiert werden, und insbesondere
ist 8(a) eine Darstellung,
die ein konventionelles Schweißverfahren
zeigt und 8(b) ist eine
Ansicht, die die Situation darstellt, wenn das erfindungsgemäße Schweißverfahren
angewendet wird; und 9 ist eine
erläuternde
Ansicht, die ein Schweißverfahren gemäß dem Stand
der Technik zeigt, wobei im Querschnitt der verbundene Zustand eines
Hauptrahmens und eines Brückenrohrgestells
gezeigt ist.
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BESTE ART
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Es
werden nun mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Es
wird nun mit Bezug zu 1 und 2 eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst wird ein Fahrzeugrahmen
eines zweirädrigen
Fahrzeuges, für
den das erfindungsgemäße Schweißverfahren
hauptsächlich angewendet
wird, mit Bezug zu 7 beschrieben. 7(a) zeigt den Gesamtaufbau
des Fahrzeugrahmens eines gewöhnlichen
zweirädrigen
Fahrzeugs und 7(b) zeigt
Elemente, die den Fahrzeugrahmen des in 7(a) gezeigten zweirädrigen Fahrzeugs bilden.
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Wie
in 7 gezeigt ist, umfasst
der Fahrzeugrahmen des zweirädrigen
Fahrzeuges ein Kopfrohrstück 1,
zwei Tankauflageschienen 2, 3, sowie zwei Hauptrahmen 4, 5 und
Brückenrohre 6,
die dazwischen angebracht sind. Das Kopfrohrstück 1 dient zur Halterung
eines Lenksystems (nicht gezeigt), so, dass dieses drehbar ist.
Ferner ist, wie dies später beschrieben
wird, jede der Tankauflagenschienen 2, 3 mit dem
Kopfrohrstück 1 in
V-Form verbunden und die Hauptrahmen 4, 5 sind
mit den jeweiligen Enden der Tankauflageschienen 2, 3 verbunden.
Das erfindungsgemäße Schweißverfahren
ist nicht darauf eingeschränkt,
dass dieses zur Verbindung der Fahrzeugrahmen von zweirädrigen Fahrzeugen
angewendet wird, sondern dieses kann auf die Fahrzeugrahmen von
vierrädrigen
Fahrzeugen oder auf andere Strukturen angewendet werden.
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Die
Brückenrohre 6 sind
zwischen den Hauptrahmen 4, 5, die an der rechten
und der linken Seite angeordnet sind, zur Verbindung vorgesehen. Die
Hauptrahmen 4, 5 des in 6 gezeigten zweirädrigen Fahrzeuges besitzen
den gleichen Aufbau, so dass die Beschreibung lediglich mit Hinweis
auf den Hauptrahmen 4 auf der linken Seite gegeben wird.
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Wie
in 1(a) gezeigt ist,
ist der Hauptrahmen 4 mit dem Ende der Tankauflageschiene
(links) 2 verbunden und umfasst eine innere Platte 41 mit
einer halbrechteckigen Querschnittsform im ganzen betrachtet und
eine äußere Platte 42,
die die offene Fläche
der inneren Platte 41 abdeckt.
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Ein
Ende des Brückenrohres 6 oder
dergleichen, das den Hauptrahmen 5 auf der rechten Seite mit
dem Hauptrahmen 4 auf der linken Seite zu einem Paar verbindet,
ist mit der inneren unteren Fläche
der inneren Platte 41 verbunden. Verbindungslöcher (Durchgangslöcher) 41a,
in deren Ende das Brückenrohr 6 eingeführt wird,
sind in der inneren unteren Fläche
der inneren Platte 41 ausgebildet. Ein Ende der Brückenrohrstücke 6 wird
jeweils in die Verbindungslöcher 41a der
inneren Platte 41 eingeführt. Somit passt die äußere Fläche des
Brückenrohrs 6 in die
innere Fläche
des offenen Rahmens der Verbindungslöcher 41a der inneren
Platte 41 und das Brückenrohr 6 ist
auf der inneren Platte 41 montiert. Der Vorgang des Verbindens
der Brückenrohre 6 mit
den Verbindungslöchern 41a wird
später
beschrieben.
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Ferner
sind mehrere vorstehende Wände 41b,
die aus der inneren unteren Fläche
in Richtung der offenen Fläche
hervorstehen, in der inneren Platte 41 ausgebildet. Bei
der hervorstehenden Wand 41b passt der untere Teil in die
innere untere Fläche der
inneren Platte 41 und die Seitenteile passen in die periphere
Wand der inneren Platte 41. Die hervorstehenden Wände 41b sind
so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen die gleiche Höhe wie die
periphere Wand 41c der inneren Platte 41 aufweisen.
In der Praxis schwanken die Höhen
der hervorstehenden Wände 41b entsprechend
der Form der äußeren Platte 42,
die später
beschrieben wird. D. h., diese sind so ausgebildet, dass sie die
Länge aufweisen, um
an der äußeren Platte 42 anzuliegen,
wenn die äußere Platte 42 an
der offenen Fläche
der inneren Platte 41 montiert wird. Es ist vorteilhaft,
dass die innere Platte 41 und die hervorstehenden Wände 41b in
integraler Weise durch ein Gießverfahren
hergestellt werden.
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Die
zuvor beschriebene äußere Platte 42 dient
zur Abdeckung der offenen Fläche
der inneren Platte 41, sodass diese so ausgebildet ist,
um im Wesentlichen die gleiche äußere Form
aufzuweisen wie die offene Fläche
der inneren Platte 41. Anders ausgedrückt, die äußere Platte 42 soll
die offene Fläche der
inneren Platte 41 so abdecken, dass im Wesentlichen ein
flacher Zustand entsteht. Die äußere Platte 42 kann
jedoch unter Umständen
nicht vollständig eben
sein, sondern kann ebenso eine konvexe Form in Richtung der gegenüberliegenden
Seite der inneren Platte 41 aufweisen.
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Als
nächstes
wird der Prozess zum Verbinden des Hauptrahmens 4 mit der
zuvor beschriebenen Struktur erläutert.
Zunächst
wird ein Ende des Brückenrohrs 6 in
das Verbindungsloch 41a der inneren Platte 41 eingeführt. Dabei
wird die äußere periphere
Fläche
des Endes des Brückenrohrs 6 in
die offene Rahmeninnenfläche
des Verbindungslochs 41a der inneren Platte 41 eingepasst
und das Ende des Brückenrohrs 6 wird
im Wesentlichen an der gleichen Position der inneren unteren Fläche der
inneren Platte 41 positioniert, um damit das Brückenrohr 6 auf
der inneren Platte 41 zu montieren. In diesem Falle kann
der Teil, an dem die innere Platte 41 und das Brückenrohr 6 passgenau
vorgesehen sind, von der offenen Fläche aus der inneren Platte 41 betrachtet
werden. Somit kann in dem Zustand, nachdem die innere Platte 41 und
das Brückenrohr 6 zusammengeführt sind,
ein Schweißvorgang
an dem zusammengeführten
Teil der inneren Platte 41 und des Brückenrohrs 6 von der
gleichen Richtung C (siehe 2)
her, wie das Verbinden der äußeren Platte 42 mit
der inneren Platte 41 stattfindet, durchgeführt werden.
Dieser Zustand ist in 1(b) gezeigt,
die ein Querschnitt entlang der Linie II-II in 1(a) ist. Zu dieser Zeit ist die äußere Platte 42 noch
nicht montiert.
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Der
Schweißvorgang
wird an dem passgenauen bzw. gemeinsamen Teil A der inneren Platte 41 und
des Brückenrohrs 6 mittels
Laserschweißung ausgeführt. D.
h., wie in 2(c) gezeigt
ist, der passgenaue Teil der inneren Platte 41 und des
Brückenrohrs 6,
und insbesondere der angepasste Teil des Verbindungslochs 41 der
inneren Platte 41 und die äußere Randfläche des Brückenrohrs 6 werden durch
Schmelzverschweißung
mittels des zuvor beschriebenen Laserschweißens verschmolzen, so dass
sich die innere Platte 41 und das Brückenrohr 6 von einer
Richtung C her, wie sie in 2(c) gezeigt ist,
verbunden werden. Die zuvor genannte Richtung C bezeichnet die Richtung
für das
Betrachten des passgenauen Teils der inneren Platte 41 und
des Brückenrohrs 6 von
der offenen Fläche
her von der inneren Platte 41.
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Als
nächstes
wird das Verbinden der inneren Platte 41 und der äußeren Platte 42 beschrieben.
In diesem Fallen werden die innere Platte 41 und die äußere Platte 42 verbunden,
wobei die Lage beibehalten wird, in der die innere Platte 41 und
das Brückenrohr 6 verbunden
werden. Anders ausgedrückt, die äußere Platte 42 wird
zu der offenen Fläche
der inneren Platte 42 positioniert, während die Lage der inneren
Platte 42, in das Brückenrohr 6 angebracht ist,
beibehalten wird. Anschließend
werden die innere Platte 41 und die äußere Platte 42 so
zusammengeführt,
dass die periphere Wand 41c und die hervorstehenden Wände 41b der
inneren Platte 41 an der Innenseite der Seitenfläche der äußeren Platte 42 anstoßen.
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Weiterhin
wird ein Durchschweißvorgang
an dem anstoßenden
Teil der inneren Platte 41 und der äußeren Platte 42 von
der gleichen Richtung C aus durchgeführt, die in 2(a) gezeigt ist, wobei ein Laserschweißvorgang
angewendet wird. D. h., wie in 2(b) gezeigt
ist, wird der anliegende Teil der inneren Platte 41 und
der äußeren Platte 42 insbesondere
von der äußeren Fläche her
(die Fläche
der Seite, die gegenüberliegend
zu jener angeordnet ist, an die die innere Platte 41 anstößt) der äußeren Platte 42 mittels
Schmelzschweißens
durch das zuvor genannte Laserschweißen geschmolzen, um die innere Platte 41 und
die äußere Platte 42 von
der Richtung C aus zu verbinden.
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Das
Ende der peripheren Wand 41c und das Ende der hervorstehenden
Wand 41b liegen an der äußeren Platte 42 bündig an
(siehe 1(b)). Der anliegende
bzw. anstoßende
Teil ist der Verbindungsteil zwischen der inneren Platte 41 und
der äußeren Platte 42,
d. h. dies ist der Schweißbereich. Die
Schweißbereiche
sind durch dicke gepunktete Linien L1, L2 in 1(c) gezeigt. Man kann erkennen, dass
die dicke gepunktete Linie L1 kontinuierlich entlang dem Verbindungsbereich
zwischen dem äußeren Rand
der äußeren Platte 42 und
der peripheren Wand 42c der inneren Platte 42 ausgebildet
ist. Ferner kann man erkennen, dass die dicke gepunktete Linie L2
kontinuierlich entlang dem Verbindungsbereich zwischen der äußeren Platte 42 und
der hervorstehenden Wand 41b der inneren Platte 41 ausgebildet
ist. Hierbei befindet sich der Schweißbereich in einem im Wesentlichen
flachen plattenförmigen
Zustand mit hoher definierter Dicke. Wie zuvor jedoch beschrieben
ist, ist die äußere Platte 42 tatsächlich gekrümmt, so
dass diese in einer gekrümmten
Plattenform vorliegen kann.
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In
diesem Falle werden in dem zuvor beschriebenen Laserschweißvorgang
die Laserstrahlen von der Richtung, die im Wesentlichen senkrecht
zu der äußeren Platte 42 ist,
ausgestrahlt. Jedoch können,
wie in 2(a) gezeigt
ist, die Laserstrahlen auch von der schrägen Richtung (beispielsweise
unter einem Winkel von 20 Grad oder weniger) auf die äußere Platte 42 eingestrahlt
werden. Das Verfahren zum Aussenden der Laserstrahlen auf die äußere Platte 42 von
einer schrägen
Richtung, wie dies zuvor beschrieben ist, ist dann effektiv, wenn
der äußere Rand
der äußeren Platte
mit der peripheren Wand 41c der inneren Platte 41 verbunden
wird.
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Das
Schweißen
auf dem Schweißbereich, der
in 1(c) gezeigt ist,
wird von der in 2(a) gezeigten
Richtung C aus durchgeführt.
D.h., der Schweißbereich
(im Wesentlichen plattenartiges Teil) der äußeren Platte 42 wird
mittels einer Durchgangsschweißeinrichtung
im Wesentlichen vertikaler Richtung von der Fläche geschweißt, die
auf der gegenüberliegenden
Seite zu jener angeordnet ist, an der die Enden der peripheren Wand 41c und
der hervorstehenden Wand 41b der inneren Platte 41 anliegen.
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Ferner
wird auch das Verschweißen
der inneren Platte 41 und der Brückenrohre 6 von der
Richtung C aus durchgeführt.
Daher kann das Verschweißen
der inneren Platte 41 und der äußeren Platte 42 und
der inneren Platte 41 und des Brückenrohrs 6 von der
gleichen Richtung aus durchgeführt
werden, wie dies zuvor beschrieben ist. Somit ist dies eine Struktur
mit einer Konfiguration, die für
das automatisierte Schweißen
geeignet ist und es wird ein ideales Schweißverfahren bereitgestellt.
Das Laserschweißen
wurde für
die Einrichtung zum Durchschweißen beispielhaft
verwendet, es kann jedoch auch ein Elektronenstrahlschweißen stattdessen
verwendet werden. Der Fall der Anwendung einer Laserschweißeinrichtung
wird im Folgenden beschrieben. Die Laserschweißeinrichtung und die Elektronenstrahleinrichtung
sind weithin bekannt, so dass deren detaillierte Beschreibung weggelassen
wird.
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Wie
zuvor beschrieben ist, wird durch Durchführen einer Durchgangschweißung von
der Richtung C her der Teil der äußeren Platte 42,
auf den der Laser eingestrahlt wird, abgeschmolzen und das Schmelzgut
dringt durch, so dass die hervorstehende Wand 41b, die
an der gegenüberliegenden
Seite anliegt, ebenso abgeschmolzen wird. Sodann wird der geschmolzene
Bereich zwischen den Elementen derjenige Teil, der durch eine diagonale
Linie in 2(b) gezeigt
ist, und die Elemente werden miteinander verschweißt. In dem äußeren peripheren
Teil werden, obwohl das Laserverschweißen an der äußeren Fläche der äußeren Platte 42 in
im Wesentlichen vertikaler Richtung durchgeführt werden kann, wie dies zuvor
beschrieben ist, Laserstrahlen ausgestrahlt, indem diese unter Winkeln
von θ =
20° die
vertikale Richtung geneigt werden, wie dies in 2(a) gezeigt ist. Dabei wird der quadratische
Teil des äußeren Randes
der äußeren Platte 42 geschmolzen
und dabei abgerundet. Ferner kann der Verbindungsbereich zwischen
der inneren Platte 41 und der äußeren Platte 42, die
an der Seitenfläche
des verbundenen Hauptrahmens angeordnet ist, ohne Schweißnaht bereitgestellt
werden.
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Wie
in 2(c) gezeigt ist,
werden durch Aussenden von Laserstrahlen auf den Verbindungsbereich
zwischen dem Verbindungsloch 41a der inneren Platte 41 und
der Brückenröhre 6 in
einer im Wesentlichen vertikalen Richtung (Richtung C) beide Elemente
in dem anliegenden Teil geschmolzen und verschweißt.
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Dabei
wird die durch das Schweißen
gebildete Struktur ein hohles Element und die hervorstehende Wand 41b,
die im Wesentlichen vertikal in der inneren unteren Fläche der
inneren Platte 41 ausgebildet ist, wird im Wesentlichen
vertikal mit der äußeren Platte 42 verbunden,
die so angeordnet ist, dass diese der inneren unteren Fläche der
inneren Platte 41 zugewandt ist. Somit dient die hervorstehende
Wand 41b als eine Verstrebung (Rippe) zur Verstärkung der Festigkeit
in der hohlen Struktur. Anders ausgedrückt, die hervorstehende Wand 41b wird
zu einer Strebe, wenn die äußere Platte 42 und
die innere Platte 41 als ein Flansch verwendet werden.
Wie ferner beschrieben ist, können
diese verbunden werden, indem eine Durchgangsschweißung von
der Außenseite
der äußeren Platte 42 aus
durchgeführt wird,
so dass das hohle Element in einfacher Weise hergestellt werden
kann. Es ist daher unnötig,
einen Lichtbogenschweißvorgang
durchzuführen,
der konventioneller Weise ausgeführt
wurde. Daher ist es in einfacher Weise möglich, eine Automatisierung
aufgrund der Vereinfachung des Schweißvorganges zu erreichen, wobei
ein Zuwachs an Gewicht auf Grund von Füllmaterial und eine Beeinträchtigung
der äußeren Erscheinungsform
unterdrückt
wird. Da ferner die innere Platte 41, die äußere Platte 42,
die Brückenröhre 6 als
Basismaterialien direkt verschweißt werden, kann die Verbindungsfestigkeit
verbessert werden, wobei eine Reduzierung der Anzahl der Schweißbereiche
erreicht und die Schweißnahtform geglättet wird.
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Zuvor
wurde das Anstoßen
bzw. Anlegen der inneren Platte 41 an der äußeren Platte 42 mittels des
Verbindungsbereichs als ein Beispiel beschrieben, wobei dies nicht
einschränkend
ist. Wie beispielsweise in 5(a) gezeigt
ist, können
diese einfach nur im Verbindungsbereich nahe zusammengeführt werden,
d. h., wenn diese mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen angeordnet
sind, kann das Laserschweißen
an der äußeren Platte 42 von
der Richtung D und an der inneren Platte 41 von der Richtung
D aus durchgeführt
werden, indem die Richtung zueinander geändert wird.
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Auf
diese Weise wird an dem Verbindungsbereich von der Richtung D aus
das Element, auf das die Laserstrahlen direkt eingestrahlt werden,
durchgeschmolzen und gleichzeitig wird der Verbindungsbereich eines
weiteren Elements, das an der gegenüberliegenden Seite in Bezug
auf die laserbestrahlte Seite angeordnet ist, ebenso geschmolzen.
Somit ermöglicht
dies, die äußere Platte 42 und
die innere Platte 41 als die Basismaterialien durch miteinander Verschweißen zu verbinden.
Die innere Platte 41 und die äußere Platte 42, die
in 5(a) gezeigt sind, sind
unterschiedlich zu jenen, die in 1 und 2 gezeigt sind. In der Fig.
ist die periphere Wand 41c nicht in der inneren Platte 41 ausgebildet,
sondern die periphere Wand 42b, die der peripheren Wand 41c entspricht,
ist an der äußeren Platte 42 ausgebildet.
Im Prinzip ist das Schweißverfahren
in einer derartigen Konfiguration das gleiche.
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In
dem beschriebenen Falle, wenn es einen Raumbereich zwischen den
Basismaterialien vor dem Schweißen
gibt, wie in 5(b) gezeigt
ist, wird ein konkaver Teil (der im Folgenden als eine Unterfüllung bezeichnet
wird) an der Oberfläche
eines Verbindungsstücks 40,
insbesondere an der Oberfläche (Schweißbereich)
des Basismaterials auf derjenigen Seite gebildet, auf die Laserstrahlen
direkt eingestrahlt werden. Dies beruht darauf, dass eines der Basismaterialien
(die Seite, auf die die Laserstrahlen direkt eingestrahlt werden)
sich selbst beim Schmelzen während
es Schweißvorganges
verschiebt, um den Zwischenraum mit weiterem Basismaterial als Schweißbereich
zu füllen.
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Zur Überwindung
dieses Nachteils können hervorstehende
Teile 41e, 42e zuvor in dem Teil ausgebildet werden,
wo eine Unterfüllung
mit hoher Wahrscheinlichkeit auftritt, d. h. durch Bereitstellen eines
zusätzlichen
Körperbereichs
in dem Schweißbereich
des Basismaterials wird das zusätzliche
Metallteil geschmolzen und füllt
den hohlen Teil des Verbindungsbereichs. Somit kann das Erzeugen
der Unterfüllung
in dem Schweißbereich
nach der Verbindung unterdrückt
werden.
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In 5 ist der Fall beschrieben,
wenn die innere Platte 41 und die äußere Platte 42 als
die Basismaterialien verwendet werden. Es können jedoch andere strukturelle
Elemente, die eine Struktur bilden, als das Basismaterial anstelle
der inneren Platte 41 und der äußeren Platte 42 verwendet
werden.
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Das
zuvor beschriebene Schweißverfahren kann
auf den Fall angewendet werden, in welchem die Basismaterialien
von rechts und von links aus zusammengeführt werden, wie dies in 5(d) gezeigt ist, und kann
auf den Fall angewendet werden, wobei beispielsweise wie in 6(c) gezeigt ist, die verbindenden
Endflächen
der Tankauflagenschienen 2, 3 rechts und links
der verbindenden Endfläche
einer hervorstehenden Platte 12 eines Kopfrohrstücks 1 verbunden
werden. Wie in 5(d)(ii) gezeigt
ist, wird die Unterfüllung
in einem Verbindungsstück 40 erzeugt,
wie dies durch einen Pfeil G in der Fig. auf der rechten Seite dargestellt
ist, wenn die Laserverschweißung
von der Richtung F aus durchgeführt wird,
wenn es einen Raumbereich zwischen den Basismaterialien 2, 3 auf
der rechten und der linken Seite gibt. Wie daher in 5(d)(i) gezeigt ist, kann durch Formen
eines konvexen Teils 3a bevor der mit dem Laser zu beschießenden Teil
der Tankauflagenschiene 3 das dem konvexen Teil 3a entsprechende zusätzliche
Metall geschmolzen werden und dieses füllt den Raumbereich zwischen
den Basismaterialien 2, 3. Wie daher in der rechten
Figur aus (i) gezeigt ist, kann ein Erzeugen der Unterfüllung in
dem Verbindungsstück 40,
das in dem Verbindungsbereich nach dem Verschweißen gebildet wird, unterdrückt werden.
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In 5 ist die Anwendung der
Tankauflagenschienen 2, 3 als die Basismaterialien
beschrieben. Es können
jedoch andere strukturelle Elemente, die eine Struktur bilden, als
die Basismaterialien anstelle der Tankauflagenschienen 2, 3 verwendet
werden.
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Durch
den beschriebenen Prozess wird der Hauptrahmen auf der linken Seite,
wie in 2 gezeigt ist,
mit der inneren Platte 41 gebildet, und die äußere Platte 42 und
ein Ende der Brückenröhre 6 ist mit
dem Hauptrahmen 4 verbunden.
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Der
Hauptrahmen 5 auf der rechten Seite ist in der gleichen
Weise aufgebaut, wie der Hauptrahmen 4 auf der linken Seite
und das Schweißverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung wird auch auf diesen angewendet. Der Hauptrahmen 5 auf
der rechten Seite und die Brückenröhre 6 werden
miteinander verbunden durch Anwenden des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens
in der gleichen Weise, wie das Verbinden des Hauptrahmens 4 auf
der linken Seite und der Brückenröhre 6 vonstatten
geht. Anschließend
wird das Schweißen
der Tankauflagenschienen 2, 3 und der Hauptrahmen 4, 5 mit
Bezug zu 1(d) beschrieben. 1(d) zeigt den verschweißten Zustand
der Tankauflagenschiene 2 und des Hauptrahmens 4.
Das Verschweißen
der Tankauflagenschiene 3 und des Hauptrahmens 5 wird
jedoch in der gleichen Weise ausgeführt, wie in 1(d) gezeigt ist.
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Anders
ausgedrückt,
wie in 1(a) gezeigt ist,
wird der Endteil der Tankauflagenschiene 2 in den Randteil 4a des
Hauptrahmens 4 eingepasst. Dann wird, wie in 1(d) gezeigt ist, das Verschweißen, wie
es in 2(b) dargestellt
ist, von der Pfeilrichtung so durchgeführt, um die Tankauflagenschiene 2 (3)
und den Hauptrahmen 4 (5) unter Anwendung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens
zu verbinden.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform,
in der das erfindungsgemäße Schweißverfahren
auf die Verbindungsstruktur zwischen den Hauptrahmen 4, 5 und
der Brückenröhre 6 angewendet
wird. Die Hauptrahmen 4, 5 auf der rechten und
der linken Seite besitzen die gleiche Struktur, so dass der Hauptrahmen 4 auf
der linken Seite als Beispiel beschrieben wird.
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Der
in 3(a) und (b) auf der linken Seite gezeigte Hauptrahmen 4 ist
identisch zu dem Hauptrahmen 4 auf der linken Seite, der
in 1 gezeigt ist, in
der Hinsicht, dass dieser durch eine Kombination der äußeren Platte 42 und
der inneren Platte 41 gebildet ist. Er unterscheidet sich
jedoch von der in 1 gezeigten
Ausführungsform
in Hinblick auf die Verbindungsstruktur zwischen dem Hauptrahmen 4 und
der Brückenröhre 6.
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Insbesondere
sind Verbindungslöcher 42c, 41a zur
Verbindung zweier Brückenröhren 6, 6 in
der äußeren Platte 42 bzw.
der inneren Platte 41 ausgebildet, die den Hauptrahmen 4 auf
der linken Seite bilden. Sodann werden die äußere Platte 42 und
die innere Platte 41, die den Hauptrahmen auf der linken Seite
bildet, in der gleichen Weise verbunden, wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform,
um eine hohle Struktur zu bilden.
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Als
nächstes
werden zwei Brückenröhren 6, 6 an
die Innenseite des Verbindungsloches 41c der äußeren Platte 42 durch
das Verbindungsloch 41a der inneren Platte 41 eingepasst,
die den Hauptrahmen 4 bildet. Dadurch wird die äußere Randfläche des
Endteils der Brückenröhre 6 in
die offene Rahmeninnenfläche
des Verbindungslochs 42c der äußeren Platte 42, die
den Hauptrahmen 4 bildet, eingepasst, und der Endteil der
Brückenröhre 6 wird
an einer Position auf der gleichen Fläche wie die äußere Fläche der äußeren Platte 42,
die den Hauptrahmen 4 bildet, angeordnet. Dadurch wird
die Brückenröhre 6 auf
der äußeren Platte 42 des
Hauptrahmens 4 montiert. Auf diese Weise kann der Teil,
an dem die innere Platte 41 und die Brückenröhre 6 einander angepasst
sind, von der Seite aus beobachtet werden, an der die äußere Platte 42 und
die innere Platte 41 verbunden werden. Daher ist es in
dem Zustand nach dem Zusammenbringen der äußeren Platte 42 und der
Brückenröhre 6 möglich, den
einander angepassten Teil bzw. gemeinsamen Teil der äußeren Platte 42 und
der Brückenröhre 6 von
der gleichen Richtung C aus wie das Verbinden der äußeren Platte 42 mit
der inneren Platte 41 zu verschweißen. Dieser Zustand ist in 3(b) gezeigt, die einen
Querschnitt entlang der Linie III-III in 3(a) darstellt.
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Der
Schweißprozess
wird an dem gemeinsamen Teil A der äußeren Platte 42, die
den Hauptrahmen 4 bildet, und der Brückenröhre 6 durch Laserverschweißung ausgeführt. D.
h. in der gleichen Weise wie in der in 2(c) gezeigten Methode wird der einander
angepasste Teil der äußeren Platte 42,
die den Hauptrahmen 4 auf der linken Seite bildet, und der
Brückenröhre 6,
insbesondere der entsprechende Teil des Verbindungsloches 42c der äußeren Platte 42 und
der äußeren peripheren
Fläche
der Brückenröhre 6,
durch Schmelzschweißung
mit der zuvor beschriebenen Laserverschweißung geschmolzen, um die äußere Platte 42,
die den Hauptrahmen 4 bildet, und die Brückenröhre 6 von
der Richtung C her zu schmelzen. Die zuvor beschriebene Richtung C
bezeichnet die Richtung zum Beobachten des gemeinsamen Teils der äußeren Platte 42 und
der Brückenröhre 6 von
der oberen Fläche
aus der inneren Platte 41, die den Hauptrahmen 4 bildet.
Die äußere Platte 42,
die den Hauptrahmen bildet, wird mit der inneren Platte 41 in
der Richtung C verbunden.
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Der
Hauptrahmen 5 auf der rechten Seite ist in der gleichen
Weise aufgebaut wie der Hauptrahmen 4 auf der linken Seite
und das erfindungsgemäße Schweißverfahren
wird dort ebenso angewendet. Der Hauptrahmen 5 auf der
rechten Seite und die Brückenröhre 6 werden
verbunden, indem das erfindungsgemäße Verfahren in der gleichen
Weise wie beim Verbinden des Hauptrahmens 4 auf der linken Seite
und der Brückenröhre 6 angewendet
wird. Durch die zuvor beschriebenen Schritte werden die Hauptrahmen 4, 5 auf
der rechten und der linken Seite mit der äußeren Platte 42 und
der inneren Platte 41 gebildet, und zwei Brückenröhren 6, 6 werden
zwischen den Hauptrahmen 4, 5 auf der rechten
und der linken Seite als Verbindung montiert. Ferner werden die
Tankauflageschienen 2, 3 in die Rahmen der Hauptrahmen 4, 5 an
der äußeren Seite
her eingepasst und durch Anwenden eines Laserschweißvorganges
von der Pfeilrichtung aus verbunden.
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DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
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4 ist ein Querschnitt, der
eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. In der in 1 gezeigten Ausführungsform werden die innere
Platte 41 und die Brückenröhre 6 durch Öffnen des
Verbindungslochs 41a in der inneren Platte 41 und
durch Einpassen des Endteils der Brückenröhre 6 in das Verbindungsloch 41 verbunden.
Auch in der in 3 gezeigten
Ausführungsform
werden die äußere Platte 42 und
die Brückenröhre 6 durch Öffnen des
Verbindungslochs 42c in der äußeren Platte 42 und
durch Einpassen des Endteils der Brückenröhre 6 in das Verbindungsloch 42c verbunden.
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In
der dritten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird, wie in 4 gezeigt
ist, die Brückenröhre 6 in
ein Durchgangsloch (41a) entsprechend dem Verbindungsloch 41a der
inneren Platte 41 eingeführt; der Endteil der Brückenröhre 6 wird
anliegend zur hinteren Seite der äußeren Platte 42 angeordnet;
und die äußere Platte 42 und
die Brückenröhre 6 werden
durch Verschweißung
unter Anwendung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens, das in 2(a) gezeigt ist, von der
Oberfläche der äußeren Platte 42 her
verbunden. Der verschweißte
Zustand ist ähnlich
zu dem Zustand, wenn die äußere Platte 42 und
die hervorstehende Wand 41b der inneren Platte 41 durch
Verschweißung
verbunden werden.
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VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Anschließend wird
eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu 6 beschrieben. Die in 6 gezeigte Ausführungsform stellt den Fall
dar, wenn das erfindungsgemäße Schweißverfahren
auf das Verbinden eines Kopfrohrstücks 1, das in 6(a) gezeigt ist, und auf
die Tankauflagenschienen 2, 3 auf der rechten
und der linken Seite angewendet wird.
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Wie
in 6(a) gezeigt ist,
ist das Kopfrohrstück
in im Wesentlichen zylindrischer Form ausgebildet und umfasst einen
ebenen Teil 11, der flach in einem Teil der peripheren
Oberfläche
ausgebildet ist, und eine hervorstehende Platte 12, die
aus dem ebenen Teil 11 in Richtung des Durchmessers hervorsteht.
Eine Lenkwelle (nicht gezeigt) wird in drehbarer Weise im Zylinder
gehalten. Ein Endteil jeweils der beiden Tankauflagenschienen 2, 3 ist
mit dem ebenen Teil 11 und der hervorstehenden Platte 12 des
Kopfrohrstücks 1 zu
verbinden. Die hervorstehende Platte 12 ist in der Mitte
des ebenen Teils 11 in Flanschform mit einer vordefinierten
Dicke ausgebildet, in dem sich dieses im Wesentlichen vertikal von dem
ebenen Teil 11 entlang der Mittelachse des Kopfrohrstücks 1 erstreckt.
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Verbindungsflächen 12a, 12a an
der Oberseite und der Unterseite der hervorstehenden Platte 12,
wie dies in 6(a) gezeigt
ist, sind in gerader Form ausgebildet und eine Verbindungsfläche 12b, die
die Verbindungsflächen 12a an
der Oberseite und Unterseite verbindet, ist in gekrümmter Form
ausgebildet, um damit an die gekrümmte Form der inneren peripheren
Fläche 13 des
Verbindungsendteils der Tankauflagenschienen 2, 3 angepasst
zu sein.
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Wie
in 6(c) gezeigt ist,
ist der verbundene offene Rahmen der Tankauflageschienen 2, 3 im Wesentlichen
D-förmig,
das einer Kombination eines gekrümmten
Teils 13 auf der gekrümmten
inneren Randseite, zweier geradliniger Teile 14, die sich
parallel aus beiden Ende des gekrümmten Teils 13 erstrecken,
und eines geraden stehenden Teils 15 auf der äußeren peripheren
Seite, die die beiden geraden Teile 14 verbindet, entspricht.
Die innere Struktur der Tankauflageschienen 2, 3 ist
hohl.
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Wenn
eine Struktur durch Verschweißen
und gegenseitiges Verbinden der hervorstehenden Platte 12 des
Kopfrohrstücks 1,
das aus einem metallischen Material gebildet ist, und der Tankauflageschienen 2, 3 gebildet
wird, wie in den 6(b), (c) gezeigt ist, werden die Verbindungsflächen (gekrümmtes Teil 13, gerades
Teil 14) der Tankauflageschiene 2 und der Tankauflageschiene 3 in
der Richtung der Dicke der hervorstehenden Platte 12 des
Kopfrohrstücks 1 zusammengeführt. Anschließend werden
die Verbindungsflächen 12a und 12b,
die in der hervorstehenden Platte 12 des Kopfrohrstücks 1 ausgebildet
sind, an den Anlageteil der Verbindungsfläche (gerades Teil 14,
gekrümmtes
Teil 13) der Tankauflageschienen 2, 3 angelegt,
um damit das Kopfrohrstück 1 und die
Tankauflageschienen 2, 3 zusammenzuführen.
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Der
verbundene Endbereich des geraden Teils 14 und des gekrümmten Teils 13 der
Tankauflageschienen 2, 3, die in der beschriebenen
Weise zusammengeführt
werden, ist geradlinig ausgebildet, wie man aus der Fig. erkennen
kann. Somit ist die Schweißlinie
zum Schweißen
als eine gerade Linie gebildet, wodurch die Form der Schweißspur zum Bewegen
der Strahlen zum Schweißen
vereinfacht wird.
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Danach
werden die Tankauflageschienen 2 und 3 und das
Kopfrohrstück 1 durch
Schweißen
miteinander verbunden. Es wird ein Laserschweißvorgang oder ein Elektronenschweißvorgang
angewendet, wie dies auch beim Verschweißen des Hauptrahmens der Fall
ist. Das Schweißen
wird kontinuierlich entlang des anlegenden bzw. anstoßenden Teils
der Verbindungsendfläche
der Tankauflageschienen 2, 3 ausgeübt, an denen
die Kontaktflächen 12a an
der Oberseite und der Unterseite und der gekrümmte Teil 12b der
hervorstehenden Platte 12 des Kopfrohrstücks 1 anliegen.
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Anders
betrachtet, werden zunächst
die Tankauflageschienen 2, 3 auf der rechten und
der linken Seite so bewegt, wie dies durch den Pfeil H in 6(a) gezeigt ist, so dass
die Endteile einander zugewandt an der hervorstehenden Platte 12 anliegen.
Anders ausgedrückt,
die hervorstehende Platte 12 ist innerhalb des anliegenden
Teils der Tankauflageschienen 2, 3 auf der rechten
und der linken Seite anzuordnen. Dabei werden natürlich auch
der ebene Teil 11 des Kopfrohrstücks 1 und die Tankauflageschienen 2, 3 aneinander
anstoßen.
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Danach
wir das Laserschweißen
an dem anliegenden Teil der Tankauflageschienen 2, 3 auf
der rechten und der linke Seite ausgeführt. D. h., die Teile, an denen
die Tankauflageschienen 2, 3 anliegen und an denen
die Tankauflageschienen 2, 3 an dem ebenen Teil 11 des
Kopfrohrstücks 1 anliegen,
werden die Schweißlinien
L3, L4, L5, L6 und der Laserschweißvorgang wird an diesen Linien
durchgeführt. Die
Schweißlinien
L3, L4, L5, L6, die die zum Ausüben
des Laserschweißvorganges
gehörigen
Teile bilden, sind durch die dicken gepunkteten Linien in 6(b) gezeigt. Die Schweißlinie an
der Unterseite, das ein Paar der Schweißlinie L3 bildet, die Schweißlinie an
der rechten Seite, das ein Paar der Schweißlinie L6 bildet, die Schweißlinie an
der Unterseite, das ein Paar der Schweißlinie L4 bildet, sind der
Einfachheit halber in der Figur nicht gezeigt.
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Der
verschweißte
Zustand der Tankauflageschienen 2, 3 und der hervorstehenden
Platte 12 mittels der Laserverschweißung ist in 6(c) dargestellt. Die Figur ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
der 6(b). Wie in der
Figur gezeigt ist, werden, wenn die Laserstrahlen von der Richtung
C aus eingestrahlt werden, die Außenwände der Tankauflageschienen 2, 3 geschmolzen
und anschließend
wird auch die hervorstehende Platte 12, die an der gegenüberliegenden
Seite zu der laserbestrahlten Seite der Außenwand positioniert ist, ebenfalls geschmolzen.
Dabei werden die Endflächen
der Tankauflageschienen 2, 3 auf der rechten und
der linken Seite, die benachbart zueinander angeordnet und in Kontakt
sind, ebenfalls geschmolzen. Als Folge davon werden drei Teile,
die miteinander an der Schweißlinie
in Kontakt sind, verschweißt.
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Dadurch
können
drei Teile durch einen einzigen Schweißvorgang miteinander verbunden
werden. Ferner sind alle Schweißlinien
L3, L4, L5, L6 in geradliniger Form ausgebildet, so dass die Schweißspur bzw.
-naht für
das Laserschweißen
vereinfacht ist. Somit ist dies überaus
geeignet für
das Automatisieren des Schweißens.
Anders als beim Lichtbogenschweißen muss kein Füllmaterial
angebracht werden, so dass das Gewicht der Rahmenstruktur verringert
werden kann.
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FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Als
nächstes
wird eine fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu 8 beschrieben. 8 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Schweißverfahren
darstellt, wenn ein vorbestimmtes Teil eines Fahrzeugrahmens eines
vierrädrigen
Fahrzeuges montiert wird. 8(a) ist
ein Schweißverfahren
gemäß dem Stand
der Technik und 8(b) zeigt
den Fall, wenn das erfindungsgemäße Schweißverfahren
angewendet wird. Insbesondere ist der Fall einer Verschweißung eines
Aufhängungsteils 8,
das an einem vordefinierten Rahmen 7 zu montieren ist,
gezeigt.
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Wie
in 8(a) gezeigt ist,
ist in dem konventionellen Schweißvorgang ein Schweißteil 81 des Aufhängungsmontageteils 8 so
ausgebildet, um den stabförmigen
Rahmen 7 zu umschließen
(insbesondere um ungefähr
die Hälfte
davon zu umschließen). Anders
ausgedrückt,
eine Schweißlinie 81 ist
entlang des Teiles ausgebildet, an dem die Ecke des Aufhängungsmontageteils 8 an
dem ebenen Bereich des Rahmens 7 anliegt.
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Wenn
daher der Querschnitt des Rahmens 7 im Wesentlichen quadratisch
ist, wird das Verschweißteil 81 des
Aufhängungsmontageteils 8 in
einer halbrechteckigen Form gebildet, das ungefähr die Hälfte des Rahmens 7 umgibt,
oder es wird in einer im Wesentlichen quadratischen Form gebildet, um
damit ungefähr
den gesamten Umfang zu umschließen.
Wie durch das Bezugszeichen J bezeichnet ist, wird das beim Lichtbogenschweißen benutzte Füllmaterial
angebracht, da der Schweißvorgang, etwa
das Lichtbogenschweißen,
an dem anliegenden Teil zwischen dem Rahmen 7 und dem Schweißteil 81 ausgeführt. Daher
wird das Gewicht erhöht.
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Wenn
andererseits das Schweißverfahren der
vorliegenden Erfindung angewendet wird, wie es zuvor beschrieben
und in 8(b) gezeigt
ist, kann das Schweißteil 81 des
Aufhängungsmontageteils 8 in
einer Form bereitgestellt werden, so dass dieses mit einem Teil
des Rahmens 7 in Kontakt ist. Beispielsweise kann es in
einer flachen Form vorgesehen sein, wie es in (ii) gezeigt ist,
oder es kann in einer halbrechteckigen Form vorgesehen sein, die nicht
einmal die Hälfte
des äußeren Randes
eines Rahmens 5 erreicht, wie dies in (iii) gezeigt ist. 8(b)(ii) zeigt den Querschnitt
entlang der Linie VIII-VIII in 8(b)(i).
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Wie
in 8(b) gezeigt ist,
wird durch Ausführen
des Laserschweißvorganges
entlang der Schweißlinie,
die durch den Buchstaben L bezeichnet ist, von der Richtung M aus
gesehen, die in 8(b)(ii) gezeigt
ist, das Aufhängungsmontageteil 8 zusammen
mit dem darunter liegenden Rahmen 7 geschmolzen. Dadurch
werden das Aufhängungsmontageteil 8 und
der Rahmen 7 verbunden. Ferner werden durch das Ausführen des
Laserschweißvorgangs
von der Richtung M und der Richtung N aus gesehen, die in 8(b)(iii) gezeigt sind,
das Aufhängungsmontageteil 8 und
der darunter liegende Rahmen 7 geschmolzen. Dadurch wird
das Aufhängungsmontageteil 8 mit
dem Rahmen 7 verbunden.
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In
dieser Ausführungsform
werden das Aufhängungsmontageteil 8 und
der Rahmen 7 ebenfalls durch einen Laserschweißvorgang
verbunden. Daher wird anders als beim Lichtbogenschweißen ein Füllmaterial
nicht angebracht, so dass es möglich
ist, eine Zunahme des Gewichts der Struktur zu vermeiden und gleichzeitig
eine hohe Verbindungsfestigkeit zu erreichen. Ferner kann das Laserschweißen durchgeführt werden,
indem die Richtung des Laserschweißvorgangs in einer Richtung
auf die Oberfläche
des Aufhängungsmontageteils 8 zu
ausgeführt wird,
so dass eine Automatisierung des Schweißvorganges in einfacher Weise
erreicht werden kann. Ferner kann die Form des Aufhängungsmontageteils 8 zu
einer Form einer flachen Platte vereinfacht werden und es kann eine
feste Verbindung erreicht werden. Somit kann das Gewicht des Aufhängungsmontageteils
auf ein notwendiges minimales Gewicht reduziert werden. Als Folge
davon kann das Gesamtgewicht der Struktur verringert werden.
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Ferner
kann erfindungsgemäß das Gewicht um
den Anteil des Füllmaterials,
das ansonsten beim Anwenden des Lichtbogenschweißens vorzusehen ist, verringert
werden durch das Verbinden des Aufhängungsmontageteils 8 und
des Rahmens 7 bei Anwendung des Laserschweißens, obwohl
das Aufhängungsmontageteil 8 in
der konventionellen Form, wie sie in 8(a) gezeigt
ist, verwendet wird. Wenn bedacht wird, dass das Füllmaterial
des Lichtbogenschmelzens einen großen Einfluss auf das Gesamtgewicht
der Struktur hat, ist es offensichtlich, dass eine Reduzierung des
Gewichts erreicht werden kann, indem die Struktur bereits gestellt
wird, wie sie in 8(b)(iii) gezeigt
ist.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Die
vorliegende Erfindung ist in der beschriebenen Weise aufgebaut und
ausführbar.
Dabei sind die Schweißbereiche
der zu verschweißenden
Elemente anliegend oder werden nahe zusammengebracht und die Punkte
werden dann verschweißt.
Die Basismaterialien werden geschmolzen und dabei miteinander verschweißt, so dass
das Schweißen
mit einer hohen Verbindungsfestigkeit erreichbar ist. Ferner kann
der Schweißvorgang
von der gegenüberliegenden
Seite des Teiles, an welcher die Basismaterialien miteinander verschweißt werden,
ausgeführt werden.
Dadurch kann anders als bei der konventionellen Verfahrensweise
eine ausgezeichnete Wirkung erreicht werden, wodurch es möglich ist,
den Schweißvorgang
auszuüben,
unabhängig
von den Formen der Basismaterialien und der Lagebeziehung zwischen
diesen Basismaterialien.
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Ferner
ist es möglich,
eine feste Schweißverbindung
zu erreichen, so dass die Schweißnahtform vereinfacht werden
kann und die Anzahl der Schweißgebiete
reduziert werden kann. Gleichzeitig werden die Basismaterialien
selbst geschmolzen, so dass eine angewinkelte Form der Schweißnähte unterdrückt wird.
Somit wird die Schweißnahtform
nach der Bindung glatt, wodurch eine Beeinträchtigung der äußeren Erscheinungsform
der Struktur nach dem Verbinden vermindert wird.
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Durch
Herstellen eines konvexen Teiles mit einer vordefinierten Höhe in der
Fläche
des Verbindungsbereichs des Elements, der eine im Wesentlichen plattenartige
Teileform aufweist, als der Verbindungsbereich, an welchem der Schweißvorgang
mittels einer Schweißeinrichtung
auszuführen
ist, werden die Basismaterial in dem konvexen Teil beim Verbinden
geschmolzen und er Raumbereich zwischen den Basismaterialien in
dem Verbindungsbereich wird aufgefüllt. Daher ist es möglich, einen
konkaven Teil, der in der Nähe
des Verbindungsbereichs erzeugt wird, wenn die Basismaterialien
selbst geschmolzen werden und den Verbindungsbereich ausfüllen, zu
vermeiden, was ansonsten auftreten kann, wenn der zuvor beschriebene
konvexe Teil nicht bereitgestellt wird.
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Wenn
ferner der Verbindungsbereich eines weiteren Elemente als ein hervorstehender
Teil, der in Richtung des im Wesentlichen plattenartigen Teils zum
Zeitpunkt des Verbindens vorgesehen wird, vorgesehen wird, bildet
der hervorstehende Bereich eine Verstrebung (Rippe) in der Verbindungsstruktur, wenn
der Schweißvorgang
ausgeübt
wird. D.h., wenn ein hohles Element mit einer Strebe (Rippe) herzustellen
ist, muss das Schweißen
nicht von der Seite dieses weiteren Elements aus, das eine Strebe darstellen
soll, durchgeführt
werden, sondern es kann vor der gegenüberliegenden Seite des Verbindungsbereichs
des anderen Elements, an welchem das weitere Teil zu verschweißen ist,
ausgeführt
werden, Wenn daher das Element ein hohles Element nach dem Verschweißen sein
soll, kann der Schweißvorgang
an dem hohlen Element von der Außenseite her durchgeführt werden,
so dass ein belastbares hohles Element in einfacher Weise durch
Schweißen hergestellt
werden kann.
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Zusammenfassung
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Es
wird ein Schweißverfahren
bereitgestellt, das die Verbindungsfestigkeit verbessern kann, während der
Schweißprozess
vereinfacht wird. Es ist ein Schweißverfahren zum Verbinden mehrerer
Elemente miteinander durch Schmelzverschweißen bereitgestellt, das die
Schritte umfasst: Zusammenführen eines
Elements mit einem im Wesentlichen plattenartigen Teil als Verbindungsbereich
mit einem Verbindungsbereichs eines weiteren Elements, so dass diese
aneinander anliegen; und Anwenden eines Schweißprozesses und Anwendung einer
vordefinierten Schweißeinrichtung
von einer Fläche
des im Wesentlichen plattenartigen Teils aus, die der Fläche gegenüberliegt,
an der das weitere Element anliegt, um den im Wesentlichen plattenartigen
Teil zu schmelzen und damit die Elemente miteinander zu verbinden.