JP2005342768A

JP2005342768A - 溶接装置

Info

Publication number: JP2005342768A
Application number: JP2004167219A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Shizu; 志津　　勝美
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】円筒又は円柱状被溶接物の外径寸法のばらつきにかかわらず、２つの被溶接物の突き合わせ溶接において高精度な同軸度が得られる溶接装置を提供する。
【解決手段】第１被溶接物１３を保持する第１の保持具２と第２被溶接物１４を保持する第２の保持具３とを回転可能に支持する支持ローラ５と、第１及び第２の保持具を夫々支持ローラに押圧する押圧ローラ６と、押圧ローラ６を移動させる加圧部７とを備えていて、押圧ローラで第１と第２の保持具を支持ローラに押圧した状態で、両保持具を回転させながら、加熱具８で第１被溶接物と第２溶接物との突き合わせ部１７を加熱し溶接する。両保持具共、コレットチャック体２１，３１とホルダ本体２２，３２とから構成され、ホルダ本体の外径は両者同一である。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの円筒状又は円柱状部品をその端面同士を突き合わせて溶接する溶接装置に関し、特に比較的小径の部品をレーザ加熱で突き合わせ溶接するレーザ溶接装置に好適である。

従来より、特許文献１及び２に示されるように、２つの円筒状部品を突き合わせ溶接する摩擦溶接装置においては、これらの円筒状部品を直接に支持ローラ及び押圧ローラで回転可能に支持しながら突き合わせ溶接することが知られている。しかしながら、この従来の摩擦溶接装置では、円筒状部品を直接に支持ローラ及び押圧ローラで支持しているため、比較的大径の円筒状部品にしか適用できないという問題がある。

特開２０００−３０１３６０号公報特開平１０−１８０４６７号公報

そのため、従来においては、図３に示すような溶接装置を使用している。この従来の溶接装置は、回転可能な第１の保持具２にパイプ状の一方の第１被溶接物１３をチャックし、パイプ状の他方の第２被溶接物１４を内挿して支持している、上下動可能な芯金１５を、芯金ガイド１６で案内しながら降下させて、第２被溶接物１４を第１被溶接物１３に当接し、両者を回転しながら当接部である溶接部１７をレーザ装置のような加熱具８によって加熱し、溶接している。

このように、パイプ状被溶接物の内径に相当する芯金１５を挿入して被溶接物を組み合わせて、その接合部をレーザ溶接していたが、パイプ状の被溶接物の内径にはばらつきがあるため、被溶接物の内径と芯金との間で隙間が生じ易く、このため溶接部での曲がりや位置ずれが発生したり、また被溶接物の内径と外径の同軸度の違い等が積み上がって大きな同軸度のばらつきが生じるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、円筒状又は円柱状被溶接物の外径寸法のばらつきにかかわらず、２つの被溶接物の突き合わせ溶接において高精度な同軸度が得られる溶接装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の溶接装置を提供する。
請求項１に記載の溶接装置は、第１被溶接物を保持する第１の保持具と第２被溶接物を保持する第２の保持具とを回転可能に支持する支持ローラと、この第１及び第２の保持具を支持ローラに押圧する押圧ローラと、この押圧ローラを移動させる加圧部とを備えていて、押圧ローラで第１と第２の保持具を支持ローラに押圧した状態で、第１と第２の保持具を回転させながら加熱具で第１被溶接物と第２被溶接物との突き合わせ部を加熱し溶接するようにしたものである。これにより、第１被溶接物と第２被溶接物とをそれぞれ保持している第１と第２の保持具は、強固に支持ローラに保持され、溶接時の熱膨張に対しても曲がりを生じることなく、同軸度を確保しながら回転し溶接することができるようになる。

請求項２の溶接装置は、第１の保持具が、第１被溶接物をチャックする第１の可動体と、この第１の可動体を移動可能に受け入れて支持する第１のホルダ本体とからなり、第２の保持具が、第２被溶接物をチャックする第２の可動体と、この第２の可動体を移動可能に受け入れて支持する第２のホルダ本体とからなっていて、これら第１と第２のホルダ本体の外径を同一にしたものである。これにより、第１のホルダ本体と第２のホルダ本体とを支持ローラに密着させることができ、第１被溶接物および第２被溶接物の外径寸法のばらつきに関係なく、第１被溶接物と第２被溶接物の外径に対する同軸度を確保できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の溶接装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態の溶接装置の全体構成を示す断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線の断面図である。本発明の溶接装置１は、第１被溶接物１３を保持する第１の保持具２、第２被溶接物１４を保持する第２の保持具３、第１及び第２の保持具２，３を支持するベース４、第１及び第２の保持具２，３を回転可能に支持する支持ローラ５、第１及び第２の保持具２，３を支持ローラ５に押圧ローラ６、押圧ローラ６を移動させる加圧部７及び第１被溶接物１３と第２被溶接物１４との突き合わせ部（溶接部）１７を加熱する加熱具８等より構成されている。

第１の保持具２は、第１の回転体９に取り付けられていて、この第１の回転体９はベース４上に設置された第１の支持体１０に回転可能に支持されている。この第１の保持具２は、円筒又は円柱状の第１被溶接物１３をチャックする第１の可動体である第１のコレットチャック体２１と、この第１のコレットチャック体２１を移動可能に受け入れて支持する第１のホルダ本体２２等からなっている。第１のコレットチャック体２１は、一般にコレットチャックとして公知の構造のものであり、外径が逆円錐台形状をしていて、その中心に第１被溶接物１３を挿着して保持する開口部が形成されていて、開口部周囲には、複数の割り溝（図示せず）が設けられている。

第１のコレットチャック体２１を受け入れる第１のホルダ本体２２は、外形が円筒形状をしており、その中心部に逆円錐台形状の開口部が形成されていて、一端側から第１のコレットチャック体２１を同軸的に挿着できるようになっている。したがって、第１のホルダ本体２２に第１のコレットチャック体２１を軸方向に進退可能に挿着し、その進退動作に伴って第１のコレットチャック体２１の開口部が拡縮し、第１被溶接物１３をしっかりと把持する。このようにして、異なる外径の被溶接物も把持することが可能である。

第２の保持具３は、第２の回転体１１に取り付けられていて、この第２の回転体１１はベース４上に設置された、直線的に移動可能なスライド体１２に回転可能に支持されている。この第２の保持具３もまた、第１の保持具２と同様に円筒又は円柱状の第２被溶接物１４をチャックする第２の可動体である第２のコレットチャック体３１と、この第２のコレットチャック体３１を移動可能に受け入れて支持する第２のホルダ本体３２等からなっている。第２のコレットチャック体３１と第２のホルダ本体３２の構成は、上述した第１のコレットチャック体２１と第１のホルダ本体２２と同様であるので説明を省略する。
なお、上記においては、第１被溶接物１３及び第２被溶接物１４のチャック機構として、コレットチャックを例として説明しているが、他の公知のチャック機構も適宜採用可能である。

支持ローラ５は、ベース４上に設置された第１の支持体１０と第２の支持体１８との間に回転可能に支持されている。この支持ローラ５は、第１の支持ローラ５１と第２の支持ローラ５２とからなり、それぞれ円筒状の第１及び第２のホルダ本体２２，３２に当接するようになっている。

押圧ローラ６は、第１の保持具２の第１のホルダ本体２２を押圧する第１の押圧ローラ６１と、第２の保持具３の第２のホルダ本体３２を押圧する第２の押圧ローラ６２とよりなる。押圧ローラ６を移動させる加圧部７も、第１の押圧ローラ６１と第２の押圧ローラ６２のそれぞれに第１の加圧部７１及び第２の加圧部７２として設けられている。この加圧部７の駆動機構としては、ピストン−シリンダ機構等の公知の直線移動機構が採用可能である。

こうして、図２に示すように第１の保持具２は、第１と第２の支持ローラ５１，５２及び第１の押圧ローラ６１との３者によって回転可能に挟持されており、第２の保持具３は、第１と第２の支持ローラ５１，５２及び第２の押圧ローラ６１との３者によって回転可能にそれぞれ挟持されている。したがって、円筒状をした第１と第２のホルダ本体２２及び３２の外径を同一にすることによって、第１被溶接物１３と第２被溶接物１４の外径寸法にばらつきがあっても、両者の同軸度を確保することができる。

第１被溶接物１３と第２被溶接物１４との突き合わせ部（溶接部）１７を加熱具８は、例えばレーザ光照射装置が好適であるが、通常の溶接装置に用いられている他の加熱装置を採用してもよい。レーザ材料としては、固体、気体、液体等があるが、ルビーレーザや炭酸ガスレーザ等が用いられる。

上記構成よりなる本発明の実施の形態の溶接装置の作動について説明する。
まず、第２被溶接物１４を第２の保持具３の第２コレットチャック体３１の開口部に挿入し、第２のコレットチャック体３１を第２のホルダ本体３２内に押し込むことによって、第２被溶接物１４を第２の保持具３でしっかりと保持する。次に、スライド体１２を駆動して第２の保持具３を第１の保持具２の上方所定位置に位置決めし、第１被溶接物１３を第２被溶接物１４に押圧した状態（突き合わせた状態）で、上述したのと同様の方法で第１被溶接物１３を第１の保持具２で保持する。

次に第１の加圧部７１及び第２の加圧部７２を作動して第１の押圧ローラ６１及び第２の押圧ローラ６２を移動して、第１の保持具２と第２の保持具３とをそれぞれ第１及び第２の支持ローラ５１，５２に押圧する。このようにして、第１と第２の押圧ローラ６１，６２で押圧した状態で、図示されていない駆動装置によって第１の回転体９と第２の回転体１１を回転して第１と第２の保持具２，３を回転させながら、例えばレーザ光照射装置のような加熱具８で第１被溶接物１３と第２被溶接物１４の突き合わせ部１７を加熱し溶接する。

このように、本実施形態では、第１及び第２の保持具２，３を共に可動体であるコレットチャック体と円筒状のホルダ本体とで構成することにより、被溶接物の外径が変化してもコレットチャック体のホルダ本体からの突出量が変わるだけですみ、ホルダ本体の外径に対し被溶接物の同軸が確保できる。さらに、第１、第２の支持ローラ５１，５２をそれぞれ第１の保持具と第２の保持具とに渡る長さの一体加工のローラにすることで、第１の保持具と第２の保持具の組み付け精度に影響されることなく、溶接品の同軸度を高精度にできる。

以上説明したように、本発明では、支持ローラと押圧ローラとを設け、被溶接物を把持する保持具を押圧ローラで支持ローラに押し付け支持するようにしているので、比較的に小径の被溶接物であっても、かつ被溶接物の外径にばらつきがあっても、それぞれの保持具のホルダ本体の外径を同一にすることによって、同軸度を確保した溶接を行うことができる。

本発明の実施の形態の溶接装置の全体構成を示す断面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。従来の溶接装置の全体構成を示す断面図である。

符号の説明

１…溶接装置
２…第１の保持具
２１…第１のコレットチャック体
２２…第１のホルダ本体
３…第２の保持具
３１…第２のコレットチャック体
３２…第２のホルダ本体
４…ベース
５…支持ローラ
６…押圧ローラ
７…加圧部
８…加熱具
９…第１の回転体
１１…第２の回転体
１２…スライド体
１３…第１被溶接物
１４…第２被溶接物
１７…突き合わせ部（溶接部）

Claims

円筒又は円柱状の第１被溶接物を保持し、回転可能に支持された第１の保持具と、
同じく円筒又は円柱状の第２被溶接物を保持し、回転可能に支持された第２の保持具と、
前記第１の保持具と前記第２の保持具を支持するベースと、
前記第１被溶接物と前記第２被溶接物との突き合わせ部を加熱する加熱具と、
を具備していて、突き合わせ状態に配置した前記第１被溶接物と前記第２被溶接物とを、その突き合わせ部において加熱溶接する溶接装置において、
前記第１の保持具と前記第２の保持具を回転可能に支持する支持ローラと、
前記第１の保持具と前記第２の保持具を前記支持ローラに押圧する押圧ローラと、
前記押圧ローラを移動させる加圧部と、
を更に備えていて、前記押圧ローラで前記第１と第２の保持具を前記支持ローラに押圧した状態で、前記第１と第２の保持具を回転させながら前記加熱具で前記第１被溶接物と前記第２被溶接物との突き合わせ部を加熱し溶接することを特徴とする溶接装置。
前記第１の保持具が、前記第１被溶接物をチャックする第１の可動体と、前記第１の可動体を移動可能に受け入れて支持する第１のホルダ本体とからなり、また前記第２の保持具が、前記第２被溶接物をチャックする第２の可動体と、前記第２の可動体を移動可能に受け入れて支持する第２のホルダ本体とからなっていて、前記第１のホルダ本体と前記第２のホルダ本体の外径を同一にしたことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。