JP2004344919A

JP2004344919A - レーザ溶接装置

Info

Publication number: JP2004344919A
Application number: JP2003143805A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okamoto; 健岡本; Takahide Hirayama; 卓秀平山; Yasuhiro Koga; 靖弘古賀; Shinji Okumura; 信治奥村
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: JP4247709B2

Abstract

【課題】メッキ層除去とレーザ溶接を一つの装置で連続して行なえるレーザ溶接装置を提供する。
【解決手段】メッキ鋼板１０の突合せ溶接を施工するレーザ溶接装置において、レーザ溶接ヘッド１７の溶接進行方向前方に回転工具１６を備え、レーザ溶接に先立って溶接予定線上のメッキ層を回転工具１６で除去する。また、回転工具１６の回転軸をメッキ鋼板１０に対して垂直とする。あるいは、回転工具１６の回転軸に前記溶接予定線に対して前進角を与える。さらに、回転工具１６の端面に螺旋状あるいは放射状の刃３４，３５を設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はメッキ鋼板の突合せ溶接の施工に用いるレーザ溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
メッキ鋼板、特に母材に比べて沸点の低い亜鉛をメッキした亜鉛メッキ鋼板にレーザ溶接を施工すると、亜鉛が気化して、溶融状態の鋼を吹き飛ばして溶接部の外観を損ねたり、溶融状態の鋼の内部に気泡が発生してブローホール欠陥を生じるという問題がある。そのため、溶接施工に先立って溶接予定線上のメッキ層を除去する発明が各種提案されている。たとえば、特許文献１には、母材を一対のローラで挟んで、このローラの間に通電して母材を発熱させて亜鉛を気化して除去する方法が示されている。また、特許文献２には、ブラスト加工によってメッキ層を除去することが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２５８３９１号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平１１−２２６７６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者の方法は母材をローラで挟むので、重ね継ぎ手には適してしるが、突合せ継ぎ手には使いにくいと言う問題があった。また後者の方法は、ブラスト工程と溶接工程の２工程に分かれるので作業の能率が悪いと言う問題があった。そこで本発明は、メッキ層除去とレーザ溶接を一つの装置で連続して行なえるレーザ溶接装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明はメッキ鋼板の突合せ溶接を施工するレーザ溶接装置において、レーザ溶接ヘッドの溶接進行方向前方に回転工具を備え、レーザ溶接に先立って溶接予定線上のメッキ層を前記回転工具で除去するものである。
また、請求項２の発明は前記回転工具の回転軸を前記メッキ鋼板に対して垂直とするものであり、請求項３の発明は前記回転工具の回転軸に前記溶接予定線に対して前進角を与えるものである。
また、請求項４の発明は前記回転工具の端面に螺旋状の刃を設けるものであり、請求項５の発明は前記回転工具の端面に放射状の刃を設けるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示すレーザ溶接装置の構成図である。図において、１０および１１は溶接対象の母材である。母材１０，１１は表面にメッキ層１２を有する亜鉛メッキ鋼板であり、溶接線１３で突合せ溶接される。加工時の変形等に起因して、母材１０と母材１１の間には目違い１４（高さ方向の食い違い）やギャップ１５が存在するのが普通である。１６は、溶接の施工に先立って溶接線１３およびその近傍において母材１０，１１からメッキ層１２を除去する回転工具であり、１７はレーザ溶接ヘッドである。回転工具１６とレーザ溶接ヘッド１７は図示しない共通のベースに取り付けられ回転工具１６はレーザ溶接ヘッド１７に対して、溶接進行方向１８の前方に位置するように固定されているので、回転工具１６とレーザ溶接ヘッド１７は一定の間隔を保って、溶接線１３上を溶接進行方向１８に進行する。回転工具１６は母材１０，１１の表面に対して垂直な軸回りに回転して、溶接線１３の近傍において母材１０、１１のメッキ層１２を除去するととも、母材１０、１１を垂直下向きに押し付けることにより、母材１０と母材１１の間の目違い１４を矯正する。また、回転工具１６と母材１０、１１の摩擦によって生じる摩擦熱によって、母材１０、１１の温度が上昇して母材１０、１１が膨張するので、母材１０、１１間のギャップ１５が十分に小さくなる。
このようにして、回転工具１６が溶接線１３上を通過すると、母材１０と母材１１の間の目違い１４とギャップ１５が解消するとともに、メッキ層１２が除去された溶接に対して理想的な表面状態が形成される。続いて、回転工具１６の後方にあるレーザ溶接ヘッド１７によってレーザビーム溶接が施工される。このとき溶接線１３の近傍にはメッキ層１２が存在しないので、溶接金属中にはメッキ層１２の亜鉛の蒸気が溶解することがない。よって、亜鉛蒸気の溶解に由来するブローホールの発生を防止することができる。
【０００８】
図２は本発明の第２の実施を示すレーザ溶接装置の側面図である。図において、２０は回転ツール１６の回転軸である。回転軸２０は母材１０に垂直な軸２１に対して、溶接進行方向１８と逆方向に３°だけ傾いている（回転工具１６の先端に前進角３°を与えている）ので、メッキ層１２の除去と回転工具１６の進行が容易になっている。
回転工具１６は、母材１０、１１およびメッキ層１２よりも十分に耐磨耗性の高い工具鋼ＳＫ６１或いはステンレス鋼ＳＵＳ４０３を用いているため、母材１０、１１およびメッキ層１２との摩擦によって磨耗することはない。
【０００９】
図３は本発明の第３の実施例を示す回転工具の先端部の平面図である。
図３（ａ）は回転工具１６の先端面（つまり、母材１０、１１と接触する平面）に螺旋形の山刃３１を刻んだ例であり、図３（ｂ）は回転工具１６の先端面に螺旋形の溝刃３２を刻んだ例である。これらの回転工具１６は前記螺旋形と反対方向３３に回転して、切粉を外側に排出する。
図３（ｃ）は回転工具１６の先端面に放射形の山刃３４を刻んだ例であり、図３（ｄ）は回転工具１６の先端面に放射形の溝刃３５を刻んだ例である。これらの回転工具１６は放射形の刃を備えているので、回転方向３６を選ばない。つまり時計回り、反時計回りのいずれであっても切粉を外側に排出できる。
【００１０】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明は、回転工具を母材に押し付けながら、母材を研削するので、母材のメッキ層を除去するとともに、２枚の母材の目違いを矯正し、また研削による摩擦熱によって母材を膨張させて母材間のギャップを減少させることができるので、ブローホールの発生を防止するとともに精度の高い溶接継ぎ手を実現する効果がある。
また、請求項２に記載の発明は、回転工具を母材に対して垂直に押し付けるので、母材の目違いの矯正を能率よく行なえる効果がある。
また、請求項３に記載の発明は、回転工具に前進角を与えたので、回転工具の溶接線方向の送り動作がスムーズになるという効果がある。
また、請求項４に記載の発明は、回転工具の端面に螺旋状の刃を刻んだので、切粉を能率よく排出する効果がある。
また、請求項５に記載の発明は、回転工具の端面に放射状の刃を刻んだので、回転工具を時計回り、反時計回りのいずれにも回転でできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すレーザ溶接装置の斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示すレーザ溶接装置の側面図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す回転工具の先端面の平面図である。
【符号の説明】
１０：母材１１：母材１２：メッキ層１３：溶接線１４：目違い
１５：ギャップ１６：回転工具１７：レーザ溶接ヘッド
１８：溶接進行方向２０：回転軸２１：軸３１：山刃３２：溝刃
３３：反対方向３４：山刃３５：溝刃３６：回転方向

Claims

メッキ鋼板の突合せ溶接を施工するレーザ溶接装置において、レーザ溶接ヘッドの溶接進行方向前方に回転工具を備え、レーザ溶接に先立って溶接予定線上のメッキ層を前記回転工具で除去することを特徴とするレーザ溶接装置。
前記回転工具の回転軸は前記メッキ鋼板に対して垂直であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
前記回転工具の回転軸は前記溶接予定線に対して前進角を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
前記回転工具の端面に螺旋状の刃を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のレーザ溶接装置。
前記回転工具の端面に放射状の刃を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のレーザ溶接装置。