JP2001058289A - 可撓性管の溶接接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓性管の溶接接合部近傍での頻繁な強い屈
曲があっても塑性変形による折れの発生がしにくいレー
ザスポット溶接による接合を行う。 【解決手段】 可撓性管１ａ，１ｂおよび金物部品２を
把持するチャック４ａ，４ｂ，５はそれぞれ同一軸線に
配設され、回転自在に保持されている。各チャック４
ａ，４ｂ，５はそれぞれチャックプーリ１７，１８ａ，
１８ｂを有している。各チャックプーリ１７，１８ａ，
１８ｂはそれぞれタイミングベルト１５，１６ａ，１６
ｂを介してスプライン軸１２に嵌合したプーリ１３，１
４ａ，１４ｂと接続している。スプライン軸１２はモー
タ１０と接続しており、モータ１０はモータドライブコ
ントローラ１１に接続している。ヘッドスライダー８に
はヘッド取付部７を介してレーザ照射ヘッド６がチャッ
ク４ａ，４ｂ，５の軸線上方を移動自在に支持されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡用処置具等
に用いられる軟性または硬性の可撓性管と可撓性管、お
よび可撓性管と金物部品とに対して、レーザを用いた溶
接を行う可撓性管の溶接接合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属素線をコイル状に巻いて形成
した軟性または硬性の可撓性管と可撓性管、および可撓
性管と金物部品に対してレーザ溶接する手段としては、
例えば特開平４−６１８５４号公報に開示されているよ
うに、２本の可撓性管のそれぞれの端部、あるいは可撓
性管と金物部品の端部を突き合わせて、その突き合わせ
部分の外周をレーザ溶接して接合し、前記２本の可撓性
管の接合部については、少なくとも一方の可撓性管に外
周接合部の溶接部を含む金属素線とその隣接する金属素
線とをレーザスポット溶接により複数箇所溶着するもの
である。

【０００３】上記発明は、可撓性管の外周に施すレーザ
溶接により熱影響を受けた溶接部を含む溶接部近傍の金
属素線に対して、熱影響部を剛体化するものである。

【０００４】また、特開平４−９１８８８号公報に開示
されている線材溶接接合用の自動突き合わせ装置は、図
３に示すように、一対のチャック支持台３５，３６に回
転自在に保持され、正対するとともに軸心が一致するよ
うに配設された一対のチャック３３，３４を用いて２本
の線材３１，３２を突き合わせて把持し、チャック３
３，３４の軸心の中間点上方に支持されたレーザ溶接ト
ーチ３７により溶接接合を行う。チャック３３，３４は
チャックブレーキプーリ３８，３９およびチャックプー
リ４０，４１を有している。

【０００５】チャックブレーキプーリ３８，３９はブレ
ーキベルト４２，４３およびブレーキプーリ４４，４５
を介して回転固定または回転自在に切り換わるブレーキ
４６，４７と接続している。ブレーキ４６，４７が回転
固定または回転自在に切り換わることにより、メインモ
ータ４９の回転でチャック３３，３４が開閉したり、ま
たは開閉せずにチャック３３，３４全体が回転するよう
になっている。メインモータ４９はストッパ台４８に設
けられており、メインモータ４９は回転自在に保持され
たスプライン軸５０に直結している。スプライン軸５０
にはプーリ５１およびプーリ５２が嵌合されており、プ
ーリ５１，５２とチャックプーリ４０，４１とにはタイ
ミングベルト５３，５４が張架されている。

【０００６】上記構成の装置は、２本の線材３１，３２
をチャック３３，３４内に送り込んで突き合わせた後、
ブレーキ４６，４７を回転固定にしてメインモータ４９
を回転させ、チャック３３，３４を閉じて把持する。次
に、ブレーキ４６，４７を回転自在にしてメインモータ
４９を回転させ、チャック３３，３４を開閉せずにその
全体を回転させて同期回転を行う。この時に、レーザ接
合トーチ３７から溶接の為のレーザを線材３１，３２の
突き合わせ部に与えることで、その突き合わせ部分の外
周をレーザ溶接して接合する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術の金属素線をコイル状に巻いて形成した軟性また
は硬性の可撓性管と可撓性管、および可撓性管と金物部
品に対してレーザ溶接する手段において、可撓性管の外
周に施すレーザ溶接により熱影響を受けた溶接部を含む
溶接部近傍の金属素線に対し、レーザスポット溶接で金
属素線間の１周の間隔をあけて複数箇所溶着して熱影響
部の剛体化された硬質部を形成する際、金属素線間の１
周を複数箇所レーザスポット溶接で溶着する間隔にバラ
ツキが生じて均等でないと、金属素線間の周回りに施す
硬質部の形成に片寄りが生じ、可撓性管の外周接合部の
溶接部近傍の周回りで周りに比べて機械的強度の低下を
抑えて弾性限界の低下をなくすことができない部分が生
じるとともに、その部分への応力集中が生じる。そのた
め、可撓性管の外周接合部の溶接部近傍を、周りに比べ
て弾性限界の低下をなくしていない方向で何回も強く屈
曲させた場合には、塑性変形による折れが発生する。

【０００８】従って、従来の線材溶接接合用の自動突き
合わせ装置において、線材を可撓性管に代えて行った場
合には、レーザ溶接時に可撓性管を突き合わせた状態で
チャックに把持し、チャック全体を同期回転させている
だけであるので、チャック回転機構の回転ムラやレーザ
接合トーチからのレーザ照射パルスの出射間隔のバラツ
キ等の影響により、可撓性管の外周接合部における溶接
部近傍の金属素線間の１周を均等に複数箇所レーザスポ
ット溶接で溶着することができない。

【０００９】また、可撓性管の突き合わせ部分の外周の
レーザ溶接接合において、全周にわたってレーザパルス
照射のレーザスポット溶接でレーザスポットをオーバー
ラップさせて接合する場合も、レーザ溶接時にチャック
全体を同期回転させているだけでは、上記と同様に、可
撓性管の外周接合部の全周に施すレーザスポットのオー
バーラップ量が全周にわたって均等に形成されずにバラ
ツキ。このため、可撓性管の溶接接合部の周回りで弾性
限度の低下の度合いが不均一となり、可撓性管の外周接
合部における溶接部近傍の金属素線間の１周を複数箇所
レーザスポット溶接で溶着する補強を行っても、可撓性
管の外周接合部における溶接部近傍の周回りで周りに比
べて弾性限界の低下した部分が発生する。

【００１０】請求項１の目的は、可撓性管の溶接接合部
の全周にわたって均等に弾性限界の低下がなく、可撓性
管の溶接接合部近傍での頻繁な強い屈曲があっても塑性
変形による折れの発生がしにくいレーザスポット溶接に
よる可撓性管の接合が行える可撓性管の溶接接合装置に
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属素線をコ
イル状に巻いて形成した軟性または硬性の可撓性管と可
撓性管、および可撓性管と金物部品を、チャックを用い
て正対するとともに軸心が一致するように保持し、それ
ぞれの端部を突き合わせながらチャック全体を回転さ
せ、突き合わせ部とその近傍の全周または１周の複数箇
所をレーザパルス照射によりレーザスポット溶接接合を
行う装置において、前記チャックの回転角の位置決めが
行えるモータと、該モータの回転角度制御手段と、モー
タの回転をチャック全体に同期をとって同量の回転量を
伝達する回転伝達手段とから構成したことを特徴とする
可撓性管の溶接接合装置である。

【００１２】

【作用】請求項１の作用は、可撓性管と可撓性管、およ
び可撓性管と金物部品をチャック内に送り込んでそれぞ
れの端部を突き合わせた後、チャックを閉じて把持す
る。次に、レーザ照射ヘッドから溶接の為のレーザパル
スを可撓性管の突き合わせ部に１パルス照射して与え、
レーザスポットを形成する。そして、レーザ照射ヘッド
に対して可撓性管の突き合わせ部がその周回りの次に形
成するレーザスポットの位置となる回転角度にチャック
全体を回転させ、位置決めして停止する。この回転・位
置決めは、モータの回転角度制御手段により回転角の位
置決めができるモータで回転させ、さらに回転伝達手段
により同期をとってモータの回転に応じた同量の回転量
をチャック全体に伝達して行う。

【００１３】次の形成位置で、可撓性管の突き合わせ部
へレーザパルスを１パルス照射してレーザスポットを形
成する。

【００１４】同様に、前記と同じ回転角度でチャック全
体すなわち可撓性管の突き合わせ部を回転させて位置決
め停止し、この位置でレーザパルスを１パルス照射して
レーザスポットを形成する。

【００１５】この動作を繰り返して、可撓性管の突き合
わせ部分の外周を全周にわたって均等にレーザスポット
溶接で接合することができる。

【００１６】また、可撓性管と可撓性管、および可撓性
管と金物部品をその突き合わせ部でレーザ接合溶接した
ものをチャック内に送り込んだ後、チャックを閉じて把
持する。次に、レーザ照射ヘッドから溶着の為のレーザ
パルスを可撓性管の外周接合部における溶接部近傍の金
属素線間に１パルス照射して与え、レーザスポットを形
成する。そして、金属素線間の１周を複数箇所レーザス
ポット溶接で溶着するにあたり、次のレーザスポットが
形成されるべき位置となる回転角度で、前記と同様に、
チャック全体すなわち可撓性管の外周接合部における溶
接部近傍の金属素線間を回転させて位置決め停止し、こ
の位置でレーザパルスを１パルス照射してレーザスポッ
トを形成する。

【００１７】この動作を繰り返して、可撓性管の外周接
合部における溶接部近傍の金属素線間の１周を均等に複
数箇所レーザスポット溶接で溶着することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１および図２は本発明の実施の
形態を示す正面図および平面図である。

【００１９】図に示すように、ベース２０上面にはチャ
ック支持台２１，２２，２３が載置されている。チャッ
ク支持台２１，２２には各々可撓性管１ａ，１ｂを把持
する一対のチャック４ａ，４ｂが回転自在に保持され、
正対するとともに軸心が一致するように配設されてい
る。チャック４ａ，４ｂは各々外周から中心に向けて動
く３個のチャック爪３ａ，３ｂを有している。チャック
爪３ａ，３ｂは各々図示しないチャック開閉機構により
径方向に移動する。さらに、チャック４ａ，４ｂは各々
チャックプーリ１８ａ，１８ｂを有している。

【００２０】チャック支持台２３には金物部品２を把持
するチャック５が回転自在に保持され、チャック４ａ，
４ｂの同一軸線上に配設されている。チャック５はチャ
ックプーリ１７を有している。

【００２１】モータ１０は、回転角の位置決めができる
ステッピングモータか、エンコーダを取り付けたサーボ
系により回転角の位置決めができるＤＣサーボモータま
たはＡＣサーボモータから成り、スプライン軸１２に直
結されている。また、モータ１０は回転角度制御手段の
モータドライブコントローラ１１に接続されている。ス
プライン軸１２はチャック支持台２１，２２，２３に回
転自在に保持されている。スプライン軸１２にはプーリ
１３，１４ｂ，１４ａが嵌合されている。プーリ１３と
チャックプーリ１７とにはタイミングベルト１５が張架
され、プーリ１４ｂとチャックプーリ１８ｂとにはタイ
ミングベルト１６ｂが張架され、プーリ１４ａとチャッ
クプーリ１８ａとにはタイミングベルト１６ａが張架さ
れている。

【００２２】ヘッドスライダー（水平駆動軸）８がベー
ス２０に固設された固定台９上に載置されている。ヘッ
ドスライダー８にはヘッド取付部７が設けられ、レーザ
照射ヘッド６がヘッド取付部７に上下動自在に設けられ
ており、レーザ照射ヘッド６はチャック４ａ，４ｂ，５
の軸線上方を移動自在に支持されている。

【００２３】以上の構成からなる装置により、素線径φ
０．４ｍｍの金属素線をコイル状に巻いて形成した軟性
または硬性の外径１．６ｍｍの可撓性管１ａと可撓性管
１ｂ、および可撓性管１ｂと外径２ｍｍの金物部品２に
対して、それぞれの端部を突き合わせて、その突き合わ
せ部分の外周をレーザ溶接して接合する作用を説明す
る。その突き合わせ部分の外周のレーザ溶接接合方法と
しては、まず突き合わせ部の全周にわたって１２点のレ
ーザパルス照射のレーザスポット溶接でレーザスポット
をオーバーラップさせて接合し、次にこの外周接合部の
溶接部近傍の金属素線間の１周を４箇所レーザスポット
溶接で溶着して補強を行う方法を説明する。

【００２４】まず、可撓性管１ｂと可撓性管１ａを、図
示しない搬送機構により順番に一対のチャック４ａ，４
ｂ内に送り込んでそれぞれの端部を突き合わせ、可撓性
管１ａと可撓性管１ｂの突き合わせ部がチャック４ａ，
４ｂの軸心のほぼ中間点に位置決めされるように導く。
次に、図示しないチャック開閉機構により両方のチャッ
ク４ａ，４ｂを閉じて各々チャック爪３ａ，３ｂで可撓
性管１ａ，１ｂを把持する。そして、ヘッドスライダー
８を駆動してレーザ照射ヘッド６を可撓性管１ａ，１ｂ
の突き合わせ部上方に移動する。

【００２５】次に、レーザ照射ヘッド６から全周接合溶
接の為の最初のレーザパルスを可撓性管１ａ，１ｂの突
き合わせ部に１パルス照射して与え、最初のレーザスポ
ットを形成する。そして、全周にわたって均等に１２箇
所にレーザスポットを形成する為の回転角度３０°で、
レーザ照射ヘッド６に対して可撓性管１ａ，１ｂの突き
合わせ部を、一対のチャック４ａ，４ｂ全体をモータド
ライバーコントローラ１１でモータ１０の回転角度制御
を行ってモータ１０を回転させ、同期回転伝達手段のス
プライン軸１２と少なくともプーリ１４ａ，１４ｂ，１
８ａ，１８ｂ、タイミングベルト１６ａ，１６ｂとによ
り同期をとってモータ１０の回転に応じた同じ回転量を
伝達し、回転させて位置決めして停止させる。

【００２６】この位置で可撓性管１ａ，１ｂの突き合わ
せ部にレーザパルスを１パルス照射して２番目のレーザ
スポットを形成する。同様に、前記と同じ回転角度３０
°で一対のチャック４ａ，４ｂ全体、すなわち可撓性管
１ａ，１ｂの突き合わせ部を回転させて位置決め停止
し、この位置でレーザパルスを１パルス照射して次のレ
ーザスポットを形成する。この動作をあと９回繰り返し
て、可撓性管１ａ，１ｂの突き合わせ部分の外周を全周
にわたって均等に１２箇所レーザスポットを形成するレ
ーザスポット溶接で接合することができる。

【００２７】次に、ヘッドスライダー８を駆動してレー
ザ照射ヘッド６を、既に接合溶接を行った可撓性管１
ａ，１ｂの外周接合部の溶接部を含む金属素線とその隣
接する金属素線とにまたがる位置の上方に移動する。そ
して、レーザ照射ヘッド６から補強スポット溶着の為の
最初のレーザパルスを可撓性管１ａ，１ｂの外周接合部
の溶接部近傍の金属素線間に１パルス照射して与え、最
初のレーザスポットを形成する。

【００２８】次に、金属素線間の１周を４箇所レーザス
ポット溶接で溶着する為の回転角度９０°で、前記と同
様に、一対のチャック４ａ，４ｂ全体、すなわち可撓性
管１ａ，１ｂの外周接合部の溶接部近傍の金属素線間を
回転させて位置決め停止し、この位置でレーザパルスを
１パルス照射して次のレーザスポットを形成する。この
動作をあと２回繰り返して、可撓性管１ａ，１ｂの外周
接合部の溶接部近傍の金属素線間の１周を均等に４箇所
レーザスポットを形成するレーザスポット溶接で溶着し
て、外周接合部を補強することができる。

【００２９】また、可撓性管１ｂと金物部品２に対して
も、以下の点で異なる以外は上記説明した作用と同様に
して、それぞれの端部を突き合わせ、その突き合わせ部
分の外周をレーザ溶接して接合することができる。

【００３０】金物部品２を図示しない搬送機構によりチ
ャック５内に挿入して、図示しないチャック開閉機構に
よりチャック５を閉じて把持する。次に、可撓性管１ｂ
を図示しない搬送機構によりチャック４ａ，４ｂ内に送
り込み、さらに、可撓性管１ｂの端部が金物部品２の端
部に突き当たるまで送り込んで、可撓性管１ｂと金物部
品２の端部を突き合わせて位置決めする。そして、図示
しないチャック開閉機構により両方のチャック４ａ，４
ｂを閉じて各々チャック爪３ａ，３ｂで可撓性管１ｂを
把持する。

【００３１】レーザ照射ヘッド６はヘッドスライダー８
を駆動して可撓性管１ｂと金物部品２の突き合わせ部上
方か、既に接合溶接を行った可撓性管１ｂと金物部品２
の外周接合部の溶接部を含む可撓性管１ｂの金属素線と
その隣接する金属素線とにまたがる位置の上方に移動さ
れる。チャック４ａ，４ｂに把持された可撓性管１ｂと
チャック５に把持された金物部品２に対するレーザ溶接
時の同期回転の同期回転伝達手段は、スプライン軸１
２，プーリ１３，１４ａ，１４ｂ，１７，１８ａ，１８
ｂとタイミングベルト１５，１６ａ，１６ｂとにより同
期をとってモータ１０の回転に応じた同じ回転量を伝達
して行われる。

【００３２】ここで、本実施の形態の装置を用いて行う
可撓性管１ａと可撓性管１ｂのレーザ溶接接合と、可撓
性管１ｂと金物部品２のレーザ溶接接合の順番はどちら
を先に行っても構わない。また、前記説明した可撓性管
１ｂと金物部品２のレーザ溶接接合はチャック４ａ，４
ｂとチャック５を用いて行ったが、チャック４ａに可撓
性管１ｂを把持しチャック４ｂに金物部品２を把持して
行っても差し支えない。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の効果は、金属素線をコイル状
に巻いて形成した軟性または硬性の可撓性管と可撓性管
または可撓性管と金物部品に対して、溶接接合部の全周
にわたって均等に弾性限界の低下がなく、可撓性管の溶
接接合部近傍での頻繁な強い屈曲があっても塑性変形に
よる折れの発生がしにくいレーザスポット溶接による接
合を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態を示す正面図である。

【図２】実施の形態を示す平面図である。

【図３】従来例を示す平面図である。

【符号の説明】 １ａ，１ｂ 可撓性管 ２ 金物部品 ３ａ，３ｂ チャック爪 ４ａ，４ｂ，５ チャック ６ レーザ照射ヘッド ８ ヘッドスライダー １０ モータ １１ モータドライブコントローラ １２ スプライン軸 １３，１４ａ，１４ｂ プーリ １５，１６ａ，１６ｂ タイミングベルト １７，１８ａ，１８ｂ チャックプーリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属素線をコイル状に巻いて形成した軟
   性または硬性の可撓性管と可撓性管、および可撓性管と
   金物部品を、チャックを用いて正対するとともに軸心が
   一致するように保持し、それぞれの端部を突き合わせな
   がらチャック全体を回転させ、突き合わせ部とその近傍
   の全周または１周の複数箇所をレーザパルス照射により
   レーザスポット溶接接合を行う装置において、前記チャ
   ックの回転角の位置決めが行えるモータと、該モータの
   回転角度制御手段と、モータの回転をチャック全体に同
   期をとって同量の回転量を伝達する回転伝達手段とから
   構成したことを特徴とする可撓性管の溶接接合装置。