JP2002321077A - 溶接装置および溶接方法 - Google Patents
溶接装置および溶接方法Info
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- B23K26/21—Bonding by welding
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- B23K26/282—Seam welding of curved planar seams of tube sections
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- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 円筒部材同士を周方向に溶融溶接する場合、
円筒部材が変形することを防止し、かつ溶接前の溶接箇
所の変形を矯正する溶接装置および溶接方法を提供す
る。 【解決手段】 レーザ生成装置１で生成されたレーザは
分光器２で二方向に分光する。分光されたレーザは２個
の光学ヘッド２０から外筒部材１０に向け照射される。
光学ヘッド２０は、外筒部材１０および内筒部材１１の
外側に、両筒部材の中心軸と直交する平面上に、両筒部
材の中心軸を中心として周方向にほぼ９０°離れて配置
されている。光学ヘッド２０から照射されるレーザ３０
により外筒部材１０および内筒部材１１は全周にわたり
溶融溶接される。外筒部材１０のほぼ９０°離れた箇所
にレーザを照射するので、外筒部材１０および内筒部材
１１が変形しようとする方向が直交し、全体として均等
に変形する。
円筒部材が変形することを防止し、かつ溶接前の溶接箇
所の変形を矯正する溶接装置および溶接方法を提供す
る。 【解決手段】 レーザ生成装置１で生成されたレーザは
分光器２で二方向に分光する。分光されたレーザは２個
の光学ヘッド２０から外筒部材１０に向け照射される。
光学ヘッド２０は、外筒部材１０および内筒部材１１の
外側に、両筒部材の中心軸と直交する平面上に、両筒部
材の中心軸を中心として周方向にほぼ９０°離れて配置
されている。光学ヘッド２０から照射されるレーザ３０
により外筒部材１０および内筒部材１１は全周にわたり
溶融溶接される。外筒部材１０のほぼ９０°離れた箇所
にレーザを照射するので、外筒部材１０および内筒部材
１１が変形しようとする方向が直交し、全体として均等
に変形する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２個以上の印加手
段から加わるエネルギーにより、円筒部材の内側に他の
円筒部材を挿入した状態で円筒部材同士を周方向に溶融
して溶接する溶接装置および溶接方法に関する。
段から加わるエネルギーにより、円筒部材の内側に他の
円筒部材を挿入した状態で円筒部材同士を周方向に溶融
して溶接する溶接装置および溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、２種以上の円筒部材を全周にわた
って溶融して溶接する場合、エネルギー源が生成したエ
ネルギーを一方向から加え全周溶接することが一般的で
ある。例えば図８に示すように、円筒状の外筒部材２０
０の内側に外筒部材２００と横断面が同形状の内筒部材
２０１を圧入し、外筒部材２００の外側に配置した光学
ヘッド２１０からレーザ生成装置で生成したレーザ２１
１を外筒部材２００に向けて照射し、両筒部材を回転さ
せながら外筒部材２００と内筒部材２０１とを全周にわ
たって溶接することが考えられる。しかし、両筒部材の
一箇所にだけエネルギーを加え全周にわたって溶接する
と、溶融していない部分とエネルギーを加えられ溶融し
ている部分と凝固し始めている部分との相対的な熱歪み
バランスにより、図９の（Ａ）に示す両筒部材の溶接前
の形状２２０から、図９に（Ｂ）に示すようにエネルギ
ーを加えている方向と直交する方向に両筒部材は変形
し、両筒部材の溶接箇所の断面が楕円状に変形する。
って溶融して溶接する場合、エネルギー源が生成したエ
ネルギーを一方向から加え全周溶接することが一般的で
ある。例えば図８に示すように、円筒状の外筒部材２０
０の内側に外筒部材２００と横断面が同形状の内筒部材
２０１を圧入し、外筒部材２００の外側に配置した光学
ヘッド２１０からレーザ生成装置で生成したレーザ２１
１を外筒部材２００に向けて照射し、両筒部材を回転さ
せながら外筒部材２００と内筒部材２０１とを全周にわ
たって溶接することが考えられる。しかし、両筒部材の
一箇所にだけエネルギーを加え全周にわたって溶接する
と、溶融していない部分とエネルギーを加えられ溶融し
ている部分と凝固し始めている部分との相対的な熱歪み
バランスにより、図９の（Ａ）に示す両筒部材の溶接前
の形状２２０から、図９に（Ｂ）に示すようにエネルギ
ーを加えている方向と直交する方向に両筒部材は変形
し、両筒部材の溶接箇所の断面が楕円状に変形する。
【０００３】エネルギー源が生成したエネルギーを一方
向から加え全周溶接をする場合に生じる溶接箇所の楕円
化の過程を簡単に説明する。溶接前の円筒部材の変形
は、例えば円筒部材の内側に他の円筒部材を圧入して組
み付けるときに生じる。そして、溶接による部材の膨張
と収縮のバランスによりその変形が大きくなり、楕円形
状に変形する。溶接前に図９の（Ａ）に示すように変形
がなく真円に近い形状であっても、溶接後に図９の
（Ｂ）に示すように変形する。溶接後の形状２２１は、
真円に近い溶接前の形状２２０から溶接開始位置のエネ
ルギー印加方向と交差する方向に楕円状に変形する傾向
がある。図９に示す一点鎖線の円は、溶接箇所の内径お
よび外径を示している。
向から加え全周溶接をする場合に生じる溶接箇所の楕円
化の過程を簡単に説明する。溶接前の円筒部材の変形
は、例えば円筒部材の内側に他の円筒部材を圧入して組
み付けるときに生じる。そして、溶接による部材の膨張
と収縮のバランスによりその変形が大きくなり、楕円形
状に変形する。溶接前に図９の（Ａ）に示すように変形
がなく真円に近い形状であっても、溶接後に図９の
（Ｂ）に示すように変形する。溶接後の形状２２１は、
真円に近い溶接前の形状２２０から溶接開始位置のエネ
ルギー印加方向と交差する方向に楕円状に変形する傾向
がある。図９に示す一点鎖線の円は、溶接箇所の内径お
よび外径を示している。
【０００４】溶接前の変形の有無に関わらず、溶接角度
が９０°の範囲では、加熱膨張により円筒部材が楕円化
し、変形量が増加する。溶接が進行し溶接角度が１８０
°の範囲では、溶接の進行に伴う膨張と、溶接前半部分
での凝固開始により生じる収縮とにより楕円化が緩和さ
れ、変形が減少する。溶接が進み溶接角度が２７０°の
範囲では、溶接の進行に伴う膨張と、溶接前半部分での
凝固による収縮とが重なるため、楕円化による変形量が
再び増加する。溶接が進み溶接角度が３６０°の範囲で
は、溶接の進行に伴う膨張と、溶接前半部分での凝固に
よる収縮とにより楕円化が緩和され、変形量が減少す
る。溶接角度により変形量は増減するが、溶接すること
により、円筒部材は楕円状に変形する。溶接角度を３６
０°以上にし、同じ箇所を複数回溶接しても、溶接箇所
は同じような変形過程をたどる。金属シールを必要とす
る部材において溶接により形状が変形すると、シール性
が悪化するという問題がある。
が９０°の範囲では、加熱膨張により円筒部材が楕円化
し、変形量が増加する。溶接が進行し溶接角度が１８０
°の範囲では、溶接の進行に伴う膨張と、溶接前半部分
での凝固開始により生じる収縮とにより楕円化が緩和さ
れ、変形が減少する。溶接が進み溶接角度が２７０°の
範囲では、溶接の進行に伴う膨張と、溶接前半部分での
凝固による収縮とが重なるため、楕円化による変形量が
再び増加する。溶接が進み溶接角度が３６０°の範囲で
は、溶接の進行に伴う膨張と、溶接前半部分での凝固に
よる収縮とにより楕円化が緩和され、変形量が減少す
る。溶接角度により変形量は増減するが、溶接すること
により、円筒部材は楕円状に変形する。溶接角度を３６
０°以上にし、同じ箇所を複数回溶接しても、溶接箇所
は同じような変形過程をたどる。金属シールを必要とす
る部材において溶接により形状が変形すると、シール性
が悪化するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方向からエネルギー
を加えることにより両筒部材が変形することを抑制する
ために、図１０に示すように、１８０°向かい合う方向
から両筒部材の２箇所にエネルギーを加えることが考え
られる。しかしながら、外筒部材２００および内筒部材
２０１の径方向反対側にエネルギーが加わり変形しやす
い箇所が２箇所になる。つまり、同一方向に楕円化を引
き起こす要因が２箇所になるので、エネルギー印加方向
と直交する方向に両筒部材が変形しやすくなる。したが
って、図１１の（Ｂ）に示す溶接後の形状２３１は、図
１１の（Ａ）に示す真円に近い溶接前の形状２３０から
溶接開始位置のエネルギー印加方向と交差する方向に楕
円状に変形する。図１１に示す一点鎖線の円は、変形し
ている溶接箇所の内径および外径を示している。
を加えることにより両筒部材が変形することを抑制する
ために、図１０に示すように、１８０°向かい合う方向
から両筒部材の２箇所にエネルギーを加えることが考え
られる。しかしながら、外筒部材２００および内筒部材
２０１の径方向反対側にエネルギーが加わり変形しやす
い箇所が２箇所になる。つまり、同一方向に楕円化を引
き起こす要因が２箇所になるので、エネルギー印加方向
と直交する方向に両筒部材が変形しやすくなる。したが
って、図１１の（Ｂ）に示す溶接後の形状２３１は、図
１１の（Ａ）に示す真円に近い溶接前の形状２３０から
溶接開始位置のエネルギー印加方向と交差する方向に楕
円状に変形する。図１１に示す一点鎖線の円は、変形し
ている溶接箇所の内径および外径を示している。
【０００６】また、エネルギーが加わり溶融する箇所に
異物が混入していると、エネルギーが加わることにより
異物が蒸発し、溶接部分に気孔が生じることがある。溶
接部分に気孔が生じると、溶接不良を招く恐れがある。
異物が混入していると、エネルギーが加わることにより
異物が蒸発し、溶接部分に気孔が生じることがある。溶
接部分に気孔が生じると、溶接不良を招く恐れがある。
【０００７】本発明の目的は、円筒部材同士を周方向に
溶融溶接する場合、円筒部材が変形することを防止し、
かつ溶接前の溶接箇所の変形を矯正する溶接装置および
溶接方法を提供することにある。本発明の他の目的は、
インジェクタの燃料漏れを低減する溶接装置を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、溶接部分に気孔が発
生することを防止する溶接方法を提供することにある。
溶融溶接する場合、円筒部材が変形することを防止し、
かつ溶接前の溶接箇所の変形を矯正する溶接装置および
溶接方法を提供することにある。本発明の他の目的は、
インジェクタの燃料漏れを低減する溶接装置を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、溶接部分に気孔が発
生することを防止する溶接方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
溶接装置によると、エネルギー源で生成されたエネルギ
ーを円筒部材に加える印加手段を円筒部材の周方向に２
箇所配置し、円筒部材を中心として印加手段同士が形成
する角度をθ°とすると、８０≦θ≦１００である。つ
まり、印加手段は円筒部材の周方向角度位置でほぼ９０
°離れた箇所を溶融し円筒部材同士を溶接する。円筒部
材の周方向角度位置でほぼ９０°離れた箇所が溶融する
ので、円筒部材が互いに直交する方向に変形しようとす
る。円筒部材の溶接箇所全体の変形が均等になるので、
円筒部材の溶接部分の変形を防止できる。また、円筒部
材の溶接箇所全体の変形が均等になるので、溶接前に変
形していた溶接箇所の形状を矯正できる。例えば、溶接
前に円筒部材の内側に他の円筒部材を挿入する作業が圧
入である場合、圧入により変形した円筒部材の変形を溶
接により矯正できる。
溶接装置によると、エネルギー源で生成されたエネルギ
ーを円筒部材に加える印加手段を円筒部材の周方向に２
箇所配置し、円筒部材を中心として印加手段同士が形成
する角度をθ°とすると、８０≦θ≦１００である。つ
まり、印加手段は円筒部材の周方向角度位置でほぼ９０
°離れた箇所を溶融し円筒部材同士を溶接する。円筒部
材の周方向角度位置でほぼ９０°離れた箇所が溶融する
ので、円筒部材が互いに直交する方向に変形しようとす
る。円筒部材の溶接箇所全体の変形が均等になるので、
円筒部材の溶接部分の変形を防止できる。また、円筒部
材の溶接箇所全体の変形が均等になるので、溶接前に変
形していた溶接箇所の形状を矯正できる。例えば、溶接
前に円筒部材の内側に他の円筒部材を挿入する作業が圧
入である場合、圧入により変形した円筒部材の変形を溶
接により矯正できる。
【０００９】本発明の請求項２記載の溶接装置による
と、エネルギー源で生成されたエネルギーを円筒部材に
加える印加手段を円筒部材の周方向に３箇所以上配置
し、印加手段の個数をｎ、隣接する印加手段同士が円筒
部材を中心として形成する角度をθ°とすると、（３６
０／ｎ）−１０≦θ≦（３６０／ｎ）＋１０である。し
たがって、円筒部材を中心としてほぼ均等な角度間隔で
３個以上の印加手段から円筒部材にエネルギーが加わ
り、円筒部材がほぼ等角度間隔で溶融する。円筒部材の
溶接箇所全体の変形が均等になるので、円筒部材の溶接
部分の変形を防止できる。また、円筒部材の溶接箇所全
体の変形が均等になるので、溶接前に変形していた溶接
箇所の形状を矯正できる。
と、エネルギー源で生成されたエネルギーを円筒部材に
加える印加手段を円筒部材の周方向に３箇所以上配置
し、印加手段の個数をｎ、隣接する印加手段同士が円筒
部材を中心として形成する角度をθ°とすると、（３６
０／ｎ）−１０≦θ≦（３６０／ｎ）＋１０である。し
たがって、円筒部材を中心としてほぼ均等な角度間隔で
３個以上の印加手段から円筒部材にエネルギーが加わ
り、円筒部材がほぼ等角度間隔で溶融する。円筒部材の
溶接箇所全体の変形が均等になるので、円筒部材の溶接
部分の変形を防止できる。また、円筒部材の溶接箇所全
体の変形が均等になるので、溶接前に変形していた溶接
箇所の形状を矯正できる。
【００１０】本発明の請求項３記載の溶接装置による
と、印加手段は円筒部材の中心軸と直交する平面上に配
置され、円筒部材に向け同一平面に沿ってエネルギーを
照射する。エネルギーの加わる方向が円筒部材の軸方向
にずれないので、円筒部材の全周を均等に溶接できる。
と、印加手段は円筒部材の中心軸と直交する平面上に配
置され、円筒部材に向け同一平面に沿ってエネルギーを
照射する。エネルギーの加わる方向が円筒部材の軸方向
にずれないので、円筒部材の全周を均等に溶接できる。
【００１１】本発明の請求項４記載の溶接装置による
と、請求項１、２または３記載の溶接装置をインジェク
タの溶接装置として用い、円筒部材であるハウジング部
材と弁ボディとを周方向に溶融して溶接する。ハウジン
グ部材および弁ボディの溶接箇所全体の変形が均等にな
るので、ハウジング部材および弁ボディの溶接部分の変
形を防止できる。また、ハウジング部材および弁ボディ
の溶接箇所全体の変形が均等になるので、溶接前に変形
していたハウジング部材および弁ボディの溶接箇所の形
状を矯正できる。弁座を形成する弁ボディの内周面の真
円度が向上するとともに、弁ボディと弁部材との心ずれ
が低減する。弁部材が弁座に着座しているときに弁座と
弁部材との間に形成される隙間が小さくなるので、弁座
と弁部材とのシート性が向上する。したがって、弁座に
弁部材が着座しているときに弁座と弁部材との間から漏
れる燃料量が減少する。
と、請求項１、２または３記載の溶接装置をインジェク
タの溶接装置として用い、円筒部材であるハウジング部
材と弁ボディとを周方向に溶融して溶接する。ハウジン
グ部材および弁ボディの溶接箇所全体の変形が均等にな
るので、ハウジング部材および弁ボディの溶接部分の変
形を防止できる。また、ハウジング部材および弁ボディ
の溶接箇所全体の変形が均等になるので、溶接前に変形
していたハウジング部材および弁ボディの溶接箇所の形
状を矯正できる。弁座を形成する弁ボディの内周面の真
円度が向上するとともに、弁ボディと弁部材との心ずれ
が低減する。弁部材が弁座に着座しているときに弁座と
弁部材との間に形成される隙間が小さくなるので、弁座
と弁部材とのシート性が向上する。したがって、弁座に
弁部材が着座しているときに弁座と弁部材との間から漏
れる燃料量が減少する。
【００１２】本発明の請求項５記載の溶接装置による
と、円筒部材である可動コアと弁部材とを周方向に溶融
して溶接する。可動コアおよび弁部材の溶接箇所全体の
変形が均等になるので、可動コアおよび弁部材の溶接部
分の変形を防止できる。また、可動コアおよび弁部材の
溶接箇所全体の変形が均等になるので、溶接前に変形し
ていた可動コアおよび弁部材の溶接箇所の形状を矯正で
きる。弁部材の真円度が向上するとともに、弁ボディに
対すると弁部材の心ずれが低減する。弁部材が弁座に着
座しているときに弁座と弁部材との間に形成される隙間
が小さくなるので、弁座と弁部材とのシート性が向上す
る。したがって、弁座に弁部材が着座しているときに弁
座と弁部材との間から漏れる燃料量が減少する。
と、円筒部材である可動コアと弁部材とを周方向に溶融
して溶接する。可動コアおよび弁部材の溶接箇所全体の
変形が均等になるので、可動コアおよび弁部材の溶接部
分の変形を防止できる。また、可動コアおよび弁部材の
溶接箇所全体の変形が均等になるので、溶接前に変形し
ていた可動コアおよび弁部材の溶接箇所の形状を矯正で
きる。弁部材の真円度が向上するとともに、弁ボディに
対すると弁部材の心ずれが低減する。弁部材が弁座に着
座しているときに弁座と弁部材との間に形成される隙間
が小さくなるので、弁座と弁部材とのシート性が向上す
る。したがって、弁座に弁部材が着座しているときに弁
座と弁部材との間から漏れる燃料量が減少する。
【００１３】本発明の請求項６記載の溶接装置による
と、円筒部材である磁性部材とハウジング部材とを周方
向に溶融して溶接する。磁性部材およびハウジング部材
の溶接箇所全体の変形が均等になるので、磁性部材およ
びハウジング部材の溶接部分の変形を防止できる。ま
た、磁性部材およびハウジング部材の溶接箇所全体の変
形が均等になるので、溶接前に変形していた磁性部材お
よびハウジング部材の溶接箇所の形状を矯正できる。ハ
ウジング部材の真円度が向上するので、弁部材と、ハウ
ジング弁材の内側でハウジング部材と溶接されている弁
ボディとの心ずれが低減する。弁部材が弁座に着座して
いるときに弁座と弁部材との間に形成される隙間が小さ
くなるので、弁座と弁部材とのシート性が向上する。し
たがって、弁座に弁部材が着座しているときに弁座と弁
部材との間から漏れる燃料量が減少する。
と、円筒部材である磁性部材とハウジング部材とを周方
向に溶融して溶接する。磁性部材およびハウジング部材
の溶接箇所全体の変形が均等になるので、磁性部材およ
びハウジング部材の溶接部分の変形を防止できる。ま
た、磁性部材およびハウジング部材の溶接箇所全体の変
形が均等になるので、溶接前に変形していた磁性部材お
よびハウジング部材の溶接箇所の形状を矯正できる。ハ
ウジング部材の真円度が向上するので、弁部材と、ハウ
ジング弁材の内側でハウジング部材と溶接されている弁
ボディとの心ずれが低減する。弁部材が弁座に着座して
いるときに弁座と弁部材との間に形成される隙間が小さ
くなるので、弁座と弁部材とのシート性が向上する。し
たがって、弁座に弁部材が着座しているときに弁座と弁
部材との間から漏れる燃料量が減少する。
【００１４】本発明の請求項７記載の溶接方法による
と、請求項１から６のいずれか一項記載の溶接装置を用
いて円筒部材同士を溶接するので、溶接による変形を防
止し、かつ溶接前に変形していた溶接箇所の形状を矯正
できる。また、円筒部材の中心軸を回転軸とし、印加手
段に対し円筒部材を相対回転させながら円筒部材同士を
溶接し、周方向に隣接する印加手段の一方から加わるエ
ネルギーにより溶融した円筒部材の箇所が、周方向に隣
接する印加手段の他方から加わるエネルギーにより再び
溶融する。隣接する一方の印加手段から加わるエネルギ
ーにより溶融して溶接された円筒部材の溶接部分に気孔
が発生しても、隣接する他方の印加手段から加わるエネ
ルギーにより気孔が生じている溶接部分が再度溶融して
溶接されるので、２度目の溶融で気孔が消失する。
と、請求項１から６のいずれか一項記載の溶接装置を用
いて円筒部材同士を溶接するので、溶接による変形を防
止し、かつ溶接前に変形していた溶接箇所の形状を矯正
できる。また、円筒部材の中心軸を回転軸とし、印加手
段に対し円筒部材を相対回転させながら円筒部材同士を
溶接し、周方向に隣接する印加手段の一方から加わるエ
ネルギーにより溶融した円筒部材の箇所が、周方向に隣
接する印加手段の他方から加わるエネルギーにより再び
溶融する。隣接する一方の印加手段から加わるエネルギ
ーにより溶融して溶接された円筒部材の溶接部分に気孔
が発生しても、隣接する他方の印加手段から加わるエネ
ルギーにより気孔が生じている溶接部分が再度溶融して
溶接されるので、２度目の溶融で気孔が消失する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図に基づいて説明する。本発明の一実施例によ
る溶接装置を図１に示す。外筒部材１０および内筒部材
１１は横断面が同形状の円筒部材であり、外筒部材１０
の内側に内筒部材１１が圧入されている。外筒部材１０
および内筒部材１１として、例えばインジェクタのハウ
ジングとノズルボディの組み合わせが考えられる。
実施例を図に基づいて説明する。本発明の一実施例によ
る溶接装置を図１に示す。外筒部材１０および内筒部材
１１は横断面が同形状の円筒部材であり、外筒部材１０
の内側に内筒部材１１が圧入されている。外筒部材１０
および内筒部材１１として、例えばインジェクタのハウ
ジングとノズルボディの組み合わせが考えられる。
【００１６】エネルギー源としてのレーザ生成装置１は
ＹＡＧまたはＣＯ2等の高エネルギーのレーザを生成す
る。分光器２はレーザ生成装置１で生成されたレーザを
二方向に分光する。分光されたレーザは印加手段として
の２個の光学ヘッド２０から外筒部材１０に向け照射さ
れる。光学ヘッド２０は、外筒部材１０および内筒部材
１１の外側に、両筒部材の中心軸と直交する平面上に、
両筒部材の長手方向の中心軸を中心として周方向にほぼ
９０°離れて配置されている。光学ヘッド２０から外筒
部材１０に向けて照射されるレーザ３０は、両筒部材の
中心軸と直交する平面に沿って照射される。光学ヘッド
２０から照射されるレーザ３０により外筒部材１０およ
び内筒部材１１は全周にわたり溶融溶接される。両筒部
材を溶融溶接する高エネルギーとして、アーク放電また
は電子ビームを用いてもよい。
ＹＡＧまたはＣＯ2等の高エネルギーのレーザを生成す
る。分光器２はレーザ生成装置１で生成されたレーザを
二方向に分光する。分光されたレーザは印加手段として
の２個の光学ヘッド２０から外筒部材１０に向け照射さ
れる。光学ヘッド２０は、外筒部材１０および内筒部材
１１の外側に、両筒部材の中心軸と直交する平面上に、
両筒部材の長手方向の中心軸を中心として周方向にほぼ
９０°離れて配置されている。光学ヘッド２０から外筒
部材１０に向けて照射されるレーザ３０は、両筒部材の
中心軸と直交する平面に沿って照射される。光学ヘッド
２０から照射されるレーザ３０により外筒部材１０およ
び内筒部材１１は全周にわたり溶融溶接される。両筒部
材を溶融溶接する高エネルギーとして、アーク放電また
は電子ビームを用いてもよい。
【００１７】外筒部材１０と内筒部材１１とを全周にわ
たって溶融溶接するとき、光学ヘッド２０に対し被溶接
部材である外筒部材１０および内筒部材１１を回転させ
る。可能であれば、両筒部材を中心として光学ヘッド２
０を回転してもよい。回転方向前方のレーザ３０が溶融
した部分を回転方向後方のレーザ３０が再度溶融するよ
うに、少なくとも１回転以上外筒部材１０および内筒部
材１１を回転させる。
たって溶融溶接するとき、光学ヘッド２０に対し被溶接
部材である外筒部材１０および内筒部材１１を回転させ
る。可能であれば、両筒部材を中心として光学ヘッド２
０を回転してもよい。回転方向前方のレーザ３０が溶融
した部分を回転方向後方のレーザ３０が再度溶融するよ
うに、少なくとも１回転以上外筒部材１０および内筒部
材１１を回転させる。
【００１８】次に、本実施例の溶接装置による溶融溶接
について説明する。図３および図４に示す一点鎖線の円
は、変形している溶接箇所の内径および外径を示してい
る。外筒部材１０の外側にほぼ９０°間隔に光学ヘッド
２０を配置し、外筒部材１０および内筒部材１１の周方
向にほぼ９０°離れた２箇所を溶融して溶接する。一方
向からだけレーザ３０を加えて溶融溶接する場合、溶融
していない部分と、レーザ３０が照射され溶融している
部分と、凝固し始めている部分との相対的な熱歪みバラ
ンスにより、両筒部材はレーザ３０の照射方向と直交す
る方向に変形しようとする。
について説明する。図３および図４に示す一点鎖線の円
は、変形している溶接箇所の内径および外径を示してい
る。外筒部材１０の外側にほぼ９０°間隔に光学ヘッド
２０を配置し、外筒部材１０および内筒部材１１の周方
向にほぼ９０°離れた２箇所を溶融して溶接する。一方
向からだけレーザ３０を加えて溶融溶接する場合、溶融
していない部分と、レーザ３０が照射され溶融している
部分と、凝固し始めている部分との相対的な熱歪みバラ
ンスにより、両筒部材はレーザ３０の照射方向と直交す
る方向に変形しようとする。
【００１９】本実施例では、外筒部材１０のほぼ９０°
離れた箇所にレーザを照射するので、一方の光学ヘッド
２０から照射されるレーザ３０により外筒部材１０およ
び内筒部材１１が変形しようとする方向から他方の光学
ヘッド２０によりレーザ３０が照射される。したがっ
て、図２に示すように外筒部材１０および内筒部材１１
が変形しようとする方向が直交し、全体として均等に変
形する。
離れた箇所にレーザを照射するので、一方の光学ヘッド
２０から照射されるレーザ３０により外筒部材１０およ
び内筒部材１１が変形しようとする方向から他方の光学
ヘッド２０によりレーザ３０が照射される。したがっ
て、図２に示すように外筒部材１０および内筒部材１１
が変形しようとする方向が直交し、全体として均等に変
形する。
【００２０】図３の（Ａ）に示すように両筒部材の加工
精度が高く溶接前の形状５０が真円に近い状態であれ
ば、図３の（Ｂ）に示す溶接後の形状５１も真円に近い
形状を維持する。また、図４の（Ａ）に示すよう、両筒
部材の加工精度が低く溶接前の形状６０が変形していて
も、両筒部材が直交する方向に均等に変形するので、図
４の（Ｂ）に示す溶接後の形状６１は変形を矯正され、
真円に近い形状になる。
精度が高く溶接前の形状５０が真円に近い状態であれ
ば、図３の（Ｂ）に示す溶接後の形状５１も真円に近い
形状を維持する。また、図４の（Ａ）に示すよう、両筒
部材の加工精度が低く溶接前の形状６０が変形していて
も、両筒部材が直交する方向に均等に変形するので、図
４の（Ｂ）に示す溶接後の形状６１は変形を矯正され、
真円に近い形状になる。
【００２１】外筒部材１０および内筒部材１１の溶接箇
所に異物等が混入していると、一方の光学ヘッド２０か
ら照射されるレーザ３０により異物を含む溶接部分が溶
融するので、図５の（Ａ）に示すように溶接箇所７０の
異物が混入していた部分が気孔７１となって残る。この
溶接箇所７０に他方の光学ヘッド２０からレーザ３０が
照射され再び溶接箇所７０が溶融すると、気孔７１が消
失する。
所に異物等が混入していると、一方の光学ヘッド２０か
ら照射されるレーザ３０により異物を含む溶接部分が溶
融するので、図５の（Ａ）に示すように溶接箇所７０の
異物が混入していた部分が気孔７１となって残る。この
溶接箇所７０に他方の光学ヘッド２０からレーザ３０が
照射され再び溶接箇所７０が溶融すると、気孔７１が消
失する。
【００２２】本実施例の溶接装置は、例えば図６に示す
インジェクタ１００の円筒部材同士を溶接するために用
いられる。インジェクタ１００を構成する部材のうち、
弁ハウジング１０１、弁ボディ１１０、弁部材１２０、
可動コア１２２および磁性部材１３５は、特許請求の範
囲で述べた円筒部材に該当する。図６において、黒く塗
りつぶした三角１５０は、円筒部材同士を全周溶接した
箇所である。まず、インジェクタ１００の構成について
説明する。
インジェクタ１００の円筒部材同士を溶接するために用
いられる。インジェクタ１００を構成する部材のうち、
弁ハウジング１０１、弁ボディ１１０、弁部材１２０、
可動コア１２２および磁性部材１３５は、特許請求の範
囲で述べた円筒部材に該当する。図６において、黒く塗
りつぶした三角１５０は、円筒部材同士を全周溶接した
箇所である。まず、インジェクタ１００の構成について
説明する。
【００２３】インジェクタ１００のハウジング部材であ
る弁ハウジング１０１は、図６において下方の燃料噴射
側から第１磁性部１０２、磁気抵抗部としての非磁性部
１０３、第２磁性部１０４の順で一体成形されている。
第１磁性部１０２および第２磁性部１０４は磁性化され
ており、非磁性部１０３は弁ハウジング１０１の一部を
加熱して非磁性化されている。第１磁性部１０２の燃料
噴射側内周壁は、溶接により弁ボディ１１０の外周壁と
結合している。弁ハウジング１０１は、弁部材１２０お
よび可動コア１２２を往復移動可能に収容している。カ
ップ状の噴孔プレート１１２は弁ボディ１１０の外周壁
に溶接により結合され、弁ボディ１１０と支持部材１１
４との間に挟持されている。噴孔プレート１１２は薄板
状に形成されており、中央部に複数の噴孔１１２ａが形
成されている。
る弁ハウジング１０１は、図６において下方の燃料噴射
側から第１磁性部１０２、磁気抵抗部としての非磁性部
１０３、第２磁性部１０４の順で一体成形されている。
第１磁性部１０２および第２磁性部１０４は磁性化され
ており、非磁性部１０３は弁ハウジング１０１の一部を
加熱して非磁性化されている。第１磁性部１０２の燃料
噴射側内周壁は、溶接により弁ボディ１１０の外周壁と
結合している。弁ハウジング１０１は、弁部材１２０お
よび可動コア１２２を往復移動可能に収容している。カ
ップ状の噴孔プレート１１２は弁ボディ１１０の外周壁
に溶接により結合され、弁ボディ１１０と支持部材１１
４との間に挟持されている。噴孔プレート１１２は薄板
状に形成されており、中央部に複数の噴孔１１２ａが形
成されている。
【００２４】弁部材１２０は有底円筒状に形成されてお
り、弁部材１２０の底側に当接部１２１が形成されてい
る。当接部１２１は弁ボディ１１０の内周壁に形成され
ている弁座１１１に着座可能である。弁部材１２０の反
噴孔側に円筒状の可動コア１２２が溶接により弁部材１
２０に固定されている。当接部１２１の上流側に弁部材
１２０の側壁を貫通する燃料孔１２０ａが複数形成され
ている。弁部材１２０内に流入した燃料は、燃料孔１２
０ａを内から外に通過し、当接部１２１と弁座１１１と
が形成するシート部に向かう。
り、弁部材１２０の底側に当接部１２１が形成されてい
る。当接部１２１は弁ボディ１１０の内周壁に形成され
ている弁座１１１に着座可能である。弁部材１２０の反
噴孔側に円筒状の可動コア１２２が溶接により弁部材１
２０に固定されている。当接部１２１の上流側に弁部材
１２０の側壁を貫通する燃料孔１２０ａが複数形成され
ている。弁部材１２０内に流入した燃料は、燃料孔１２
０ａを内から外に通過し、当接部１２１と弁座１１１と
が形成するシート部に向かう。
【００２５】スプリング１２５の付勢力により当接部１
２１が弁座１１１に着座すると、噴孔１１２ａが閉塞さ
れ燃料噴射が遮断される。電磁駆動手段としてのコイル
１４０に通電することにより可動コア１２２が固定コア
１３０に吸引され可動コア１２２とともに弁部材１２０
が弁座１１１から離座すると、噴孔１１２ａが開放され
燃料噴射が許容される。
２１が弁座１１１に着座すると、噴孔１１２ａが閉塞さ
れ燃料噴射が遮断される。電磁駆動手段としてのコイル
１４０に通電することにより可動コア１２２が固定コア
１３０に吸引され可動コア１２２とともに弁部材１２０
が弁座１１１から離座すると、噴孔１１２ａが開放され
燃料噴射が許容される。
【００２６】固定コア１３０は可動コア１２２の反噴孔
側に設置され可動コア１２２と向き合っている。スプリ
ング１２５は一方の端部をアジャスティングパイプ１３
１に係止され、他方の端部を可動コア１２２に係止され
ている。スプリング１２５は弁座１１１に向け弁部材１
２０を付勢している。
側に設置され可動コア１２２と向き合っている。スプリ
ング１２５は一方の端部をアジャスティングパイプ１３
１に係止され、他方の端部を可動コア１２２に係止され
ている。スプリング１２５は弁座１１１に向け弁部材１
２０を付勢している。
【００２７】磁性部材１３５、１３６は電磁駆動手段と
してのコイル１４０の外周側に設置されている。磁性部
材１３５、１３６は、第２磁性部１０４を介し、第１磁
性部１０２と固定コア１３０とを磁気的に接続してい
る。固定コア１３０、可動コア１２２、第１磁性部１０
２、第２磁性部１０４および磁性部材１３５、１３６は
磁気回路を構成している。
してのコイル１４０の外周側に設置されている。磁性部
材１３５、１３６は、第２磁性部１０４を介し、第１磁
性部１０２と固定コア１３０とを磁気的に接続してい
る。固定コア１３０、可動コア１２２、第１磁性部１０
２、第２磁性部１０４および磁性部材１３５、１３６は
磁気回路を構成している。
【００２８】第１磁性部１０２と弁ボディ１１０とは、
第１磁性部１０２の内側に弁ボディ１１０を挿入し、図
１に示す溶接装置により前述した溶接方法で溶接されて
いる。磁性部材１３５と第１磁性部１０２とは、磁性部
材１３５の内側に第１磁性部１０２を挿入し、図１に示
す溶接装置により前述した溶接方法で溶接されている。
可動コア１２２と弁部材１２０とは、可動コア１２２の
内側に弁部材１２０を挿入し、図１に示す溶接装置によ
り前述した溶接方法で溶接されている。
第１磁性部１０２の内側に弁ボディ１１０を挿入し、図
１に示す溶接装置により前述した溶接方法で溶接されて
いる。磁性部材１３５と第１磁性部１０２とは、磁性部
材１３５の内側に第１磁性部１０２を挿入し、図１に示
す溶接装置により前述した溶接方法で溶接されている。
可動コア１２２と弁部材１２０とは、可動コア１２２の
内側に弁部材１２０を挿入し、図１に示す溶接装置によ
り前述した溶接方法で溶接されている。
【００２９】インジェクタ１００を構成する前述した各
円筒部材の溶接箇所の真円度が向上するので、弁ボディ
１１０と弁部材１２０との心ずれが低減するとともに、
弁部材１２０が弁座１１１に着座しているときに弁座１
１１と弁部材１２０との間に形成される隙間が小さくな
る。弁座１１１と弁部材１２０とのシート性が向上する
ので、図７に示すように油密性が向上する。図７におい
て油密は、弁座１１１に弁部材１２０が着座していると
きに弁座１１１と弁部材１２０との間から漏れる燃料量
を表している。
円筒部材の溶接箇所の真円度が向上するので、弁ボディ
１１０と弁部材１２０との心ずれが低減するとともに、
弁部材１２０が弁座１１１に着座しているときに弁座１
１１と弁部材１２０との間に形成される隙間が小さくな
る。弁座１１１と弁部材１２０とのシート性が向上する
ので、図７に示すように油密性が向上する。図７におい
て油密は、弁座１１１に弁部材１２０が着座していると
きに弁座１１１と弁部材１２０との間から漏れる燃料量
を表している。
【００３０】以上説明した本発明の上記実施例では、印
加手段として２個の光学ヘッド２０を外筒部材１０の外
周に９０°離れて配置した。光学ヘッド２０同士が形成
する角度は９０°に限らず、両筒部材を中心として光学
ヘッド２０同士が形成する角度をθ°とすると８０≦θ
≦１００であればよい。また、レーザ３０は両筒部材の
中心軸と直交する平面に沿って照射されたが、中心軸に
対し斜めに照射してもよい。
加手段として２個の光学ヘッド２０を外筒部材１０の外
周に９０°離れて配置した。光学ヘッド２０同士が形成
する角度は９０°に限らず、両筒部材を中心として光学
ヘッド２０同士が形成する角度をθ°とすると８０≦θ
≦１００であればよい。また、レーザ３０は両筒部材の
中心軸と直交する平面に沿って照射されたが、中心軸に
対し斜めに照射してもよい。
【００３１】また光学ヘッド２０の個数は２個に限ら
ず、３個以上の光学ヘッド２０を外筒部材１０の外側に
ほぼ等角度間隔に配置し、外筒部材１０と内筒部材１１
とを溶融溶接してもよい。３個以上印加手段を配置する
場合、印加手段の個数をｎ、周方向に隣接している光学
ヘッド２０同士が両筒部材を中心として形成する角度を
θ°とすると、（３６０／ｎ）−１０≦θ≦（３６０／
ｎ）＋１０を満たすように光学ヘッド２０を配置する。
ただし溶接装置の構成上、光学ヘッド２０を配置できる
個数は１０個程度が限度である。
ず、３個以上の光学ヘッド２０を外筒部材１０の外側に
ほぼ等角度間隔に配置し、外筒部材１０と内筒部材１１
とを溶融溶接してもよい。３個以上印加手段を配置する
場合、印加手段の個数をｎ、周方向に隣接している光学
ヘッド２０同士が両筒部材を中心として形成する角度を
θ°とすると、（３６０／ｎ）−１０≦θ≦（３６０／
ｎ）＋１０を満たすように光学ヘッド２０を配置する。
ただし溶接装置の構成上、光学ヘッド２０を配置できる
個数は１０個程度が限度である。
【図１】本発明の一実施例による溶接装置を示す模式的
斜視図である。
斜視図である。
【図２】本実施例による両筒部材の溶接による変形を説
明する説明図である。
明する説明図である。
【図３】本実施例による加工精度の高い両筒部材の断面
形状変化を示す模式的説明図であり、（Ａ）は溶接前、
（Ｂ）は溶接後の断面形状を示している。
形状変化を示す模式的説明図であり、（Ａ）は溶接前、
（Ｂ）は溶接後の断面形状を示している。
【図４】本実施例による加工精度の低い両筒部材の断面
形状変化を示す模式的説明図であり、（Ａ）は溶接前、
（Ｂ）は溶接後の断面形状を示している。
形状変化を示す模式的説明図であり、（Ａ）は溶接前、
（Ｂ）は溶接後の断面形状を示している。
【図５】２度溶接による溶接部分の変化を示す模式的断
面図である。
面図である。
【図６】本実施例の溶接装置を用いて溶接するインジェ
クタを示す断面図である。
クタを示す断面図である。
【図７】インジェクタを構成する円筒部材の真円度と油
密との関係を示す特性図である。
密との関係を示す特性図である。
【図８】従来例１による溶接装置を示す模式的斜視図で
ある。
ある。
【図９】従来例１による両筒部材の断面形状変化を示す
模式的説明図であり、（Ａ）は溶接前、（Ｂ）は溶接後
の断面形状を示している。
模式的説明図であり、（Ａ）は溶接前、（Ｂ）は溶接後
の断面形状を示している。
【図１０】従来例２による溶接装置を示す模式的斜視図
である。
である。
【図１１】従来例２による両筒部材の断面形状変化を示
す模式的説明図であり、（Ａ）は溶接前、（Ｂ）は溶接
後の断面形状を示している。
す模式的説明図であり、（Ａ）は溶接前、（Ｂ）は溶接
後の断面形状を示している。
１ レーザ生成装置（エネルギー源） ２ 分光器 １０ 外筒部材（円筒部材） １１ 内筒部材（円筒部材） ２０ 光学ヘッド（印加手段） ３０ レーザ １００ インジェクタ １０１ 弁ハウジング（ハウジング部材、円筒部
材） １１０ 弁ボディ（円筒部材） １２０ 弁部材（円筒部材） １２２ 可動コア（円筒部材） １３５、１３６ 磁性部材（円筒部材） １４０ コイル（電磁駆動手段）
材） １１０ 弁ボディ（円筒部材） １２０ 弁部材（円筒部材） １２２ 可動コア（円筒部材） １３５、１３６ 磁性部材（円筒部材） １４０ コイル（電磁駆動手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 則男 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 狩谷 佳希 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 仁科 浩行 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 外尾 隆幸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G066 AA01 AB02 BA35 BA55 CC01 CC06U CC14 CC20 CC24 CC26 CD04 CD14 CE24 CE31 4E068 BG02 CD02 DA02 DA15
Claims (7)
- 【請求項１】 円筒部材の内側に他の円筒部材を挿入
し、円筒部材同士を周方向に溶融して溶接する溶接装置
であって、 円筒部材同士を溶融して溶接するためのエネルギーを生
成するエネルギー源と、前記エネルギー源で生成された
エネルギーを前記円筒部材に加える印加手段とを備え、 前記印加手段は前記円筒部材の周方向に２箇所配置さ
れ、前記印加手段同士が前記円筒部材を中心として形成
する角度をθ°とすると、８０≦θ≦１００であること
を特徴とする溶接装置。 - 【請求項２】 円筒部材の内側に他の円筒部材を挿入
し、円筒部材同士を周方向に溶融して溶接する溶接装置
であって、 円筒部材同士を溶融して溶接するためのエネルギーを生
成するエネルギー源と、前記エネルギー源で生成された
エネルギーを前記円筒部材に加える印加手段とを備え、 前記印加手段は前記円筒部材の周方向に３箇所以上配置
され、前記印加手段の個数をｎ、前記円筒部材の周方向
に隣接している前記印加手段同士が前記円筒部材を中心
として形成する角度をθ°とすると、（３６０／ｎ）−
１０≦θ≦（３６０／ｎ）＋１０であることを特徴とす
る溶接装置。 - 【請求項３】 前記印加手段は前記円筒部材の中心軸と
直交する平面上に配置され、前記印加手段から前記円筒
部材にエネルギーが加わる方向は前記平面に沿っている
ことを特徴とする請求項１または２記載の溶接装置。 - 【請求項４】 請求項１、２または３記載の溶接装置
は、 弁座を有する弁ボディと、 前記弁座に着座することにより燃料噴射を遮断し、前記
弁座から離座することにより燃料噴射を許容する弁部材
と、 前記弁部材の反弁座側で前記弁部材と結合し、前記弁部
材とともに往復移動する可動コアと、 前記可動コアの反弁部材側に設置され、前記可動コアと
向き合う固定コアと、 前記固定コアに前記可動コアを吸引する磁力を発生する
電磁駆動手段と、 前記弁部材および前記可動コアを往復移動可能に収容
し、前記弁ボディの外周壁に内周壁が結合しているハウ
ジング部材とを有するインジェクタの溶接装置であり、 前記ハウジング部材および前記弁ボディは円筒部材であ
り、前記ハウジング部材の内側に前記弁ボディを挿入
し、前記ハウジング部材と前記弁ボディとを周方向に溶
融して溶接することを特徴とする。 - 【請求項５】 前記弁部材および前記可動コアは円筒部
材であり、前記可動コアの内側に前記弁部材を挿入し、
前記可動コアと前記弁部材とを周方向に溶融して溶接す
ることを特徴とする請求項４記載の溶接装置。 - 【請求項６】 前記インジェクタは、前記ハウジング部
材および前記固定コアの外側に設置されており前記ハウ
ジング部材と前記固定コアとを磁気的に接続するための
磁性部材を有し、 前記磁性部材は円筒部材であり、前記磁性部材の内側に
前記ハウジング部材を挿入し、前記磁性部材と前記ハウ
ジング部材とを周方向に溶融して溶接することを特徴と
する請求項４または５記載の溶接装置。 - 【請求項７】 請求項１から６のいずれか一項記載の溶
接装置を用いて溶接する溶接方法であって、 前記円筒部材の中心軸を回転軸とし、前記印加手段に対
し前記円筒部材を相対回転させながら前記円筒部材同士
を溶接し、周方向に隣接する前記印加手段の一方から加
わるエネルギーにより溶融した前記円筒部材の箇所が、
周方向に隣接する前記印加手段の他方から加わるエネル
ギーにより再び溶融することを特徴とする溶接方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011556A JP3799599B2 (ja) | 2001-02-26 | 2002-01-21 | 溶接装置および溶接方法 |
| US10/081,239 US6919528B2 (en) | 2001-02-26 | 2002-02-25 | Welding machine and welding method for energy welding of cylinder members |
| DE10207946A DE10207946B4 (de) | 2001-02-26 | 2002-02-25 | Schweißverfahren |
| US11/121,915 US20050205535A1 (en) | 2001-02-26 | 2005-05-05 | Welding machine and welding method |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
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