JP2018134666A - レーザ加工機および芯出し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向に突き合わされる被溶接物の芯出し精度を確保できるレーザ加工機および芯出し方法を提供すること。【解決手段】芯出し位置に配置された各ローラＵＲ１〜ＬＲ２は、その外周面が仮想円筒面ＩＣに外接される。仮想円筒面ＩＣとは、基準軸Ｏと同芯の仮想的な円筒面であり、第１被溶接物および第２被溶接物の外径と同径に設定される。よって、第１被溶接物および第２被溶接物が芯ずれや傾斜している場合でも、それら両被溶接物Ｗ２を回転させ、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２に当接させることで、芯ずれや傾斜を矯正して、両被溶接物を仮想円筒面に一致する姿勢とする（即ち、芯出しする）ことができる。【選択図】図４

Description

本発明は、レーザ加工機および芯出し方法に関し、特に、軸方向に突き合わされる被溶接物の芯出し精度を確保できるレーザ加工機および芯出し方法に関するものである。

被溶接物を軸方向に突き合わせて全周溶接もしくは部分溶接する場合、被溶接物どうしの芯出しを行う必要がある。特許文献１には、軸方向に突き合わせた管２０，２１（被溶接物）の管内に配置される管芯出し装置１が開示される。この管芯出し装置１によれば、シリンダ３（ピストンロッド５）を伸長させ、管２０，２１の突き合わせ部分の内周にローラ６を押し当てることで、芯出しを行う。

また、特許文献２には、ハンドル２８，３０の操作により一対のパイプ搭載ローラ２６の間隔を変更または水平変位させることで、一対のパイプ搭載ローラ２６に搭載されるパイプ３ａ，３ｂ（被溶接物）の高さ位置または水平位置を調整して、芯出しを行うパイプ溶接治具１１が開示される。

特開平４−９１８９２号 （例えば、第２頁上段左欄の第１５行から同頁上段右欄の第６行、第１図など） 実開平６−８６８８３号 （例えば、段落０００９，００１３、第１及び第４図など）

しかしながら、上述した従来の技術では、被溶接物を全周にわたってレーザ溶接できる精度での芯出しを行うことができないという問題点があった。即ち、特許文献１の技術では、被溶接物の位置が、シリンダ３の伸長方向に沿う方向のみで調整されるため、十分な精度で芯出しすることが困難であった。一方、特許文献２の技術では、被溶接物どうしの位置関係に基づいて、パイプ搭載ローラ２６の間隔や水平変位量を作業者が調整する必要があり、作業者の熟練度に依存するため、十分な精度で芯出しすることが困難であった。また、特許文献１の技術では、小径の被溶接物や管内に収容物が存在する被溶接物には適用できないという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、軸方向に突き合わされる被溶接物の芯出し精度を確保できるレーザ加工機および芯出し方法を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載のレーザ加工機は、レーザ照射手段を備え、軸方向に突き合わせた第１被溶接物および第２被溶接物の突き合わせ部分に前記レーザ照射手段からレーザを照射して全周または周の一部を溶接するものであり、前記第１被溶接物に軸方向に突き合わされる第１治具と、その第１治具と同芯に配設され、前記第２被溶接物に軸方向に突き合わされる第２治具と、前記第１治具または第２治具を軸方向に押し込み、前記第１被溶接物および前記第２被溶接物を軸方向に突き合わせる押し込み手段と、前記第１被溶接物および第２被溶接物の外周側に配設される複数の当接部を有する芯出し治具と、前記第１治具または第２治具に回転駆動力を付与する駆動手段と、を備え、前記第１治具および第２治具と同芯の仮想円筒面に外接する芯出し位置に前記当接部が配設された状態で、前記駆動手段により前記第１治具または第２治具が回転可能とされる。

請求項２記載のレーザ加工機は、請求項１記載のレーザ加工機において、前記当接部は、前記第１治具および第２治具の軸方向と平行な支持軸に回転可能に軸支される円柱状のローラとして形成され、前記芯出し位置では、前記ローラの外周面が前記仮想円筒面に外接される。

請求項３記載のレーザ加工機は、請求項１又は２に記載のレーザ加工機において、前記芯出し位置では、前記複数の当接部が、周方向等間隔に配設されると共に、軸方向の配設位置が一致される。

請求項４記載のレーザ加工機は、請求項１から３のいずれかに記載のレーザ加工機において、前記芯出し位置と前記芯出し位置よりも前記第１被溶接物および第２被溶接物から離間される退避位置との間で前記当接部を変位させる変位手段を備える。

請求項５記載のレーザ加工機は、請求項１から４のいずれかに記載のレーザ加工機において、前記押し込み手段は、軸方向に押し込んだ前記第１治具または第２治具の軸方向座標を検出可能に形成される。

請求項６記載の芯出し方法は、軸方向に突き合わせた突き合わせ部分にレーザにより全周または周の一部が溶接される第１被溶接物および第２被溶接物を芯出しする方法であって、同芯に配設される第１治具および第２治具の間に前記第１被溶接物および第２被溶接物を配設し、前記第１治具または第２治具を軸方向に押し込むことで、前記第１被溶接物および第２被溶接物を軸方向に突き合わせる押し込み工程と、前記第１被溶接物および前記第２被溶接物の外周側に配設される複数の当接部を有する芯出し治具の前記当接部を、前記第１治具および第２治具と同芯の仮想円筒面に外接する芯出し位置に配設した状態で、前記第１治具または第２治具を回転させる回転工程と、を備える。

請求項１記載のレーザ加工機によれば、第１被溶接物に軸方向に突き合わされる第１治具と、その第１治具と同芯に配設され、第２被溶接物に軸方向に突き合わされる第２治具と、第１治具または第２治具を軸方向に押し込み、第１被溶接物および第２被溶接物を軸方向に突き合わせる押し込み手段と、第１被溶接物および第２被溶接物の外周側に配設される複数の当接部を有する芯出し治具と、第１治具または第２治具に回転駆動力を付与する駆動手段とを備え、第１治具および第２治具と同芯の仮想円筒面に外接する芯出し位置に当接部が配設された状態で、駆動手段により第１治具または第２治具が回転可能とされるので、第１被溶接物および（又は）第２被溶接物の軸心が第１治具および第２治具の軸心からずれている場合には、第１治具または第２治具の回転に伴って第１被溶接物および第２被溶接物が回転される際に、第１被溶接物および第２被溶接物の外周面に芯出し治具の当接部が当接され、第１被溶接物および第２被溶接物が、第１治具および第２治具に対して変位され、外周面を仮想円筒面に一致させる位置（即ち、芯出しされた位置）に矯正される。よって、第１被溶接物および第２被溶接物の芯出し精度を確保できる。その結果、全周または周の一部の溶接をレーザにより行うことができる。

請求項２記載のレーザ加工機によれば、請求項１記載のレーザ加工機の奏する効果に加え、当接部は、第１治具および第２治具の軸方向と平行な支持軸に回転可能に軸支される円柱状のローラとして形成され、芯出し位置では、ローラの外周面が仮想円筒面に外接されるので、第１被溶接物および第２被溶接物の回転に伴って、ローラ（当接部）を回転させることができる。よって、摺動抵抗を抑制して、第１被溶接物および第２被溶接物の回転を安定化させることができ、芯出し精度を確保できる。また、第１被溶接物および第２被溶接物の外周面が傷付くことを抑制できる。

請求項３記載のレーザ加工機によれば、請求項１又は２に記載のレーザ加工機の奏する効果に加え、芯出し位置では、当接部が、周方向等間隔に配設されると共に、軸方向の配設位置が一致されるので、芯出し治具（当接部）の反力を第１被溶接物および第２被溶接物に均等に作用させることができる。その結果、第１被溶接物および第２被溶接物の軸方向に対する傾きを抑制でき、芯出し精度を確保できる。

請求項４記載のレーザ加工機によれば、請求項１から３のいずれかに記載のレーザ加工機の奏する効果に加え、芯出し位置と芯出し位置よりも第１被溶接物および第２被溶接物から離間される退避位置との間で当接部の各組を変位させる変位手段を備えるので、芯出し治具を退避位置へ退避させることで、レーザ照射手段を配設するためのスペースを確保できる。

請求項５記載のレーザ加工機によれば、請求項１から４のいずれかに記載のレーザ加工機の奏する効果に加え、押し込み手段は、軸方向に押し込んだ前記第１治具または第２治具の軸方向座標を検出可能に形成されるので、第１被溶接物および第２被溶接物の間、または、第１被溶接物または第２被溶接物と第１治具または第２治具との間における異物の噛み込みを検出することができる。その結果、異物が噛み込まれた状態で芯出しが行われることを回避できるので、芯出し精度を確保できる。

請求項６記載の芯出し方法によれば、同芯に配設される第１治具および第２治具の間に第１被溶接物および第２被溶接物を配設し、第１治具または第２治具を軸方向に押し込むことで、第１被溶接物および第２被溶接物を軸方向に突き合わせる押し込み工程と、第１被溶接物および第２被溶接物の外周側に配設される複数の当接部を有する芯出し治具の当接部を、第１治具および第２治具と同芯の仮想円筒面に外接する芯出し位置に配設した状態で、第１治具または第２治具を回転させる回転工程とを備えるので、第１被溶接物および（又は）第２被溶接物の軸心が第１治具および第２治具の軸心からずれている場合には、回転工程において、第１治具または第２治具の回転に伴って第１被溶接物および第２被溶接物が回転される際に、第１被溶接物および（又は）第２被溶接物の外周面に芯出し治具の当接部が当接され、第１被溶接物および第２被溶接物が、第１治具および第２治具に対して変位され、外周面を仮想円筒面に一致させる位置（即ち、芯出しされた位置）に矯正される。よって、第１被溶接物および第２被溶接物の芯出し精度を確保できる。その結果、全周または周の一部の溶接をレーザにより行うことができる。

本発明の一実施形態におけるレーザ加工機の正面図である。 保持駆動機構の斜視図である。 （ａ）は、各ローラが芯出し位置に配置された状態における芯出し治具の側面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ方向視における芯出し治具の部分拡大正面図であり、（ｃ）は、各ローラが退避位置に配置された状態における芯出し治具の側面図である。 （ａ）は、芯出し治具の部分拡大模式図であり、（ｂ）は、第１被溶接物および第２被溶接物の断面図である。 （ａ）は、配置工程におけるレーザ加工機の部分拡大上面図であり、図５（ｂ）は、押し込み工程におけるレーザ加工機の部分拡大上面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ第１、第２、第３及び第４の変形例におけるレーザ加工機の模式図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるレーザ加工機１００の正面図である。なお、図１には、レーザ加工機１００が設置される空間の直交座標系を互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて図示する。図２以降においても同様である。

図１に示すように、レーザ加工機１００は、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２（図４（ｂ）参照）を軸方向に突き合わせて、芯出しを行うと共に、突き合わせ部分のレーザによる全周または周の一部の溶接を行う装置であり、基台１１０と、その基台１１０に搭載される加工ヘッド１２０及びＸＹステージ１３０と、そのＸＹステージ１３０に搭載され第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２（図４（ｂ）参照）を保持する保持駆動機構Ｍと、各部位の動作を制御する制御装置（図示せず）を主に備える。

なお、本実施形態では、軸方向に突き合わせた第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２（図５（ｂ）参照）の突き合わせ部分にレーザによる全周溶接を施す場合を一例として説明するが、かかる溶接は周の一部を溶接する部分溶接であっても良い。

基台１１０には、上面からフレーム１１１が立設され、そのフレーム１１１の正面側に加工ヘッド１２０が配設される。加工ヘッド１２０は、レーザを照射する部位であり、上下方向（図１Ｚ軸方向）に沿って変位（昇降）可能に形成される。このＺ軸方向に沿った変位により、保持駆動機構Ｍ（第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２）に対する加工ヘッド１２０のＺ軸方向位置が調整可能とされる。

ＸＹステージ１３０は、基台１１０に対して奥行方向（図１Ｘ軸方向）に変位可能に形成される第１ステージ１３１と、その第１ステージ１３１に対して幅方向（図１Ｙ軸方向）に変位可能に形成される第２ステージ１３２とを備え、第２ステージ１３２に保持駆動機構Ｍが搭載される。よって、両ステージ１３１，１３２の変位により、加工ヘッド１２０に対する保持駆動機構Ｍ（第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２）の水平位置（Ｘ軸方向位置およびＹ軸方向位置）が調整可能とされる。

保持駆動機構Ｍは、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の芯出し及び全周溶接を行うための機構であり、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２を軸方向へ突き合わせると共に回転させることが可能に構成される。この保持駆動機構Ｍの詳細構成について、図２を参照して説明する。

図２は、保持駆動機構Ｍの斜視図である。図２に示すように、保持駆動機構Ｍは、主軸装置１５０と、その主軸装置１５０に保持される第１治具Ｊ１と、押し込み装置１６０と、その押し込み装置１６０に保持される第２治具Ｊ２と、ワーク受け１７０と、芯出し治具Ｊ３とを主に備える。

主軸装置１５０は、ＸＹステージ１３０の第２ステージ１３２に固定される主軸台１５１と、その主軸台１５１に回転可能に軸支される主軸（図示せず）と、その主軸に回転駆動力を付与する駆動モータ１５２と、主軸に同芯に連結されるコレットチャック１５３と、を主に備え、駆動モータ１５２により主軸が駆動されることで、コレットチャック１５３が回転される。

なお、以下においては、主軸装置１５０の主軸の軸を「基準軸Ｏ」と称す（図４（ａ）参照）。本実施形態では、基準軸ＯとＹ軸とが平行とされる。また、コレットチャック１５３は、駆動モータ１５２とは別の駆動源（図示せず）から付与される駆動力により開閉可能に形成され、その開閉動作が制御装置により制御される。駆動源としては、例えば、モータやエアシリンダなどが例示される。

第１治具Ｊ１は、第１被溶接物Ｗ１に軸方向に突き合わされる治具であり（図５参照）、円筒状に形成されると共に、軸方向基端側が主軸装置１５０のコレットチャック１５３に保持される。なお、コレットチャック１５３に保持された第１治具Ｊ１は、基準軸Ｏと同芯とされる。また、第１治具Ｊ１は、第１被溶接物Ｗ１に対応する寸法（内径および外径）に設定され、その軸方向先端側の端面が第１被溶接物Ｗ１の端面Ｗ１ａ（図４（ｂ）参照）に当接（突き合わせ）可能とされる。本実施形態では、第１治具Ｊ１の軸方向先端側の端面が軸（基準軸Ｏ）に垂直な平坦面とされる。

押し込み装置１６０は、ＸＹステージ１３０の第２ステージ１３２にスライド変位可能に配設されるスライド台１６１と、そのスライド台１６１をスライド駆動するスライド駆動部１６２と、そのスライド駆動部１６２によりスライド変位されたスライド台１６１のスライド位置（Ｙ軸方向座標）を検出する検出センサ（図示せず）と、スライド台１６１に回転可能に軸支され第２治具Ｊ２を保持するチャック１６３とを主に備える。

スライド駆動部１６２は、電気駆動式のサーボモータと、そのサーボモータにより駆動されるボールスプライン式の直動機構とを備え、その直動機構の直動を利用して、スライド台１６１をスライド変位させる。これにより、後述する押し込み工程において、スライド台１６１（第２治具Ｊ２）のＹ軸方向座標の位置精度と、軸方向への押し込み力の調整精度とを同時に達成できる。

チャック１６３は、基準軸Ｏ（即ち、主軸装置１５０のコレットチャック１５３の軸）と同芯となる位置に配設され、スライド台１６１は、基準軸Ｏに沿ってスライド変位可能に形成される。即ち、スライド台１６１がスライド駆動部１６２によりスライド変位される際には、コレットチャック１５３とチャック１６３とが常に同芯に維持される。

第２治具Ｊ２は、第２被溶接物Ｗ２に軸方向に突き合わされる治具であり（図５参照）、円筒状に形成されると共に、軸方向基端側が押し込み装置１６０のチャック１６３に保持される。なお、チャック１６３に保持された第２治具Ｊ２は、基準軸Ｏと同芯とされる。また、第２治具Ｊ２は、第２被溶接物Ｗ２に対応する寸法（内径および外径）に設定され、その軸方向先端側の端面が第２被溶接物Ｗ２の端面Ｗ２ｂ（図４（ｂ）参照）に当接（突き合わせ）可能とされる。本実施形態では、第２治具Ｊ２の軸方向先端側の端面が軸（基準軸Ｏ）に垂直な平坦面とされる。

ワーク受け１７０は、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２が載置される部材であり、主軸装置１５０と押し込み装置１６０との対向間に配設され、ＸＹステージ１３０の第２ステージ１３２に固定される。ワーク受け１７０の上面は、各治具Ｊ１，Ｊ２の軸方向に沿って延設されると共に下方に窪む断面Ｖ字状の面として形成され、このＶ字状の面が、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の載置面とされる。

ワーク受け１７０の両側の側面には、断面コ字状に凹設される凹溝１７０ａ（図５参照）が上下方向（図２Ｚ軸方向）に沿って延設され、この凹溝１７０ａにより載置面（ワーク受け１７０の上面）の側縁が切り欠かれる。これにより、後述する芯出し治具Ｊ３の各ローラＬＲ１，ＬＲ２が、凹溝１７０ａに沿ってＺ軸方向に変位可能とされると共に、切り欠かれた部分から載置面を越えて上方に突出可能とされる（図３（ａ）及び図３（ｃ）参照）。

芯出し治具Ｊ３は、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の芯出しを行うための治具であり、第１治具Ｊ１及び第２治具Ｊ２の対向間に配設され、後述する各ローラＵＲ１〜ＬＲ２を芯出し位置または退避位置に配置可能に形成される。この芯出し治具Ｊ３の詳細構成について、図３及び図４（ａ）を参照して説明する。

図３（ａ）は、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２が芯出し位置に配置された状態における芯出し治具Ｊ３の側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ方向視における芯出し治具Ｊ３の部分拡大正面図である。また、図３（ｃ）は、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２が退避位置に配置された状態における芯出し治具Ｊ３の側面図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｃ）は、基準軸Ｏ方向視に対応する。

図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、芯出し治具Ｊ３は、上芯出し部１８０と、下芯出し部１９０とから構成される。上芯出し部１８０は、上支持体１８１と、その上支持体１８１の長手方向先端側（図３（ａ）左側）の下面に着脱可能に配設される上本体部１８２と、その上本体部１８２の両側にそれぞれ配設され基準軸Ｏへ向けて突出される一対の上突出部１８３と、それら一対の上突出部１８３の突出先端側にそれぞれ配設される上第１ローラＵＲ１及び上第２ローラＵＲ２と、上支持体１８１に回転駆動力を付与するロータリアクチュエータ１８４とを主に備える。

上第１ローラＵＲ１及び上第２ローラＵＲ２は、芯出し位置（図３（ａ）参照）に配置された状態において、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の外周側に配置される部位であり、それぞれ円柱形状に（即ち、円柱状のローラとして）形成されると共に、上突出部１８３に支持軸１８３ａを介して回転可能に軸支される。

ロータリアクチュエータ１８４は、その回転駆動軸１８４ａをＺ軸方向に沿わせた姿勢でＸＹステージ１３０の第２ステージ１３２（図２参照）に配設され、回転駆動軸１８４ａを上支持体１８１の長手方向基端側（図３（ａ）右側）に連結させる。よって、回転駆動軸１８４ａの回転に伴い、上支持体１８１が回転され、上第１ローラＵＲ１及び上第２ローラＵＲ２が芯出し位置（図３（ａ）参照）又は退避位置（図３（ｃ）参照）に配置される。

具体的には、上第１ローラＵＲ１及び上第２ローラＵＲ２が芯出し位置に配置された状態では、上支持体１８１がその長手方向をＸ軸方向に沿わせた姿勢とされ、支持軸１８３ａが基準軸Ｏに平行とされる（図３（ａ）参照）。即ち、上第１ローラＵＲ１及び上第２ローラＵＲ２の回転軸が基準軸Ｏと平行とされる。

一方、上第１ローラＵＲ１及び上第２ローラＵＲ２が退避位置に配置された状態では、上支持体１８１がその長手方向をＹ軸方向に沿わせた姿勢とされる。これにより、上支持体１８１や上本体部１８２などがワーク受け１７０の側方に退避され、かかるワーク受け１７０の上方に加工ヘッド１２０を配置するためのスペースを確保できる。

下芯出し部１９０は、下支持体１９１と、その下支持体１９１の長手方向両側（図３（ａ）左側および右側）の上面にそれぞれ着脱可能に配設される第１及び第２の下本体部１９２と、それら各下本体部１９２の両側にそれぞれ配設され基準軸Ｏへ向けて突出される一対の下突出部１９３と、それら一対の下突出部１９３の突出先端側にそれぞれ配設される下第１ローラＬＲ１及び下第２ローラＬＲ２と、下支持体１９１にスライド駆動力を付与する駆動シリンダ１９４とを主に備える。

下第１ローラＬＲ１及び下第２ローラＬＲ２は、芯出し位置（図３（ａ）参照）に配置された状態において、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の外周側に配置される部位であり、それぞれ円柱形状に（即ち、円柱状のローラとして）形成されると共に、下突出部１９３に支持軸１９３ａを介して回転可能に軸支される。支持軸１９３ａは、基準軸Ｏに平行とされる。よって、下第１ローラＬＲ１及び下第２ローラＬＲ２の回転軸は基準軸Ｏと平行とされる。

なお、下第１ローラＬＲ１は上第１ローラＵＲ１と、下第２ローラＬＲ２は上第２ローラＵＲ２と、それぞれ同形状（外径および軸方向寸法が同一）に形成される。また、本実施形態では、下第１ローラＬＲ１及び上第１ローラＵＲ１が下第２ローラＬＲ２及び上第２ローラＵＲ２と同形状とされる。

駆動シリンダ１９４は、そのピストンロッド（図示せず）をＺ軸方向に沿わせた姿勢でＸＹステージ１３０の第２ステージ１３２（図２参照）に配設され、ピストンロッドを下支持体１９１に連結させる。よって、ピストンロッドの伸縮に伴い、下支持体１９１が昇降され、下第１ローラＬＲ１及び下第２ローラＬＲ２が芯出し位置（図３（ａ）参照）又は退避位置（図３（ｃ）参照）に配置される。

図４（ａ）は、芯出し治具Ｊ３の部分拡大模式図であり、図３（ａ）に対応する。即ち、図４（ａ）は、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２が芯出し位置に配置された状態における芯出し治具Ｊ３の基準軸Ｏ方向視に対応する。

図４（ａ）に示すように、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２が芯出し位置に配置されると、それら各ローラＵＲ１〜ＬＲ２は、その外周面が仮想円筒面ＩＣに外接される。ここで、仮想円筒面ＩＣとは、基準軸Ｏと同芯の仮想的な円筒面であり、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の外径と同径に設定される。

よって、後述するように、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２が芯ずれや傾斜している場合でも、それら両被溶接物Ｗ１，Ｗ２を回転させ、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２に当接させることで、芯ずれや傾斜を矯正して、両被溶接物Ｗ１，Ｗ２を仮想円筒面に一致する姿勢とする（即ち、芯出しする）ことができる。

ここで、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２が芯出し位置に配置されると、それら各ローラＵＲ１〜ＬＲ２は、周方向等間隔（本実施形態では、１２０°間隔）に配設されると共に、軸方向の配設位置が一致される。

即ち、基準軸Ｏ方向視において、上第１ローラＵＲ１と一対の下第１ローラＬＲ１とが周方向等間隔（１２０°間隔）に配設されると共に、上第２ローラＵＲ２と一対の下第２ローラＬＲ２とが周方向等間隔（１２０°間隔）に配設される。

また、基準軸Ｏ直角方向視において（図３（ｂ）参照）、上第１ローラＵＲ１と一対の下第１ローラＬＲ１との基準軸Ｏ（Ｙ軸）方向位置（図４（ａ）紙面垂直方向位置、又は、図３（ｂ）左右方向位置）が一致されると共に、上第２ローラＵＲ２と一対の下第２ローラＬＲ２との基準軸Ｏ（Ｙ軸）方向位置が一致される。

これにより、後述するように、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２を回転させ、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２に当接させることで、芯ずれや傾斜を矯正する場合には、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２の反力を両被溶接物Ｗ１，Ｗ２に均等に作用させることができる。その結果、両被溶接物Ｗ１，Ｗ２の基準軸Ｏに対する傾きを抑制でき、その芯出し精度を確保できる。

また、レーザ加工機１００には、上本体部１８２、上突出部１８３及び各ローラＵＲ１，ＵＲ２からなる上ユニットと、下本体部１９２、下突出部１９３及び各ローラＬＲ１，ＬＲ２からなる下ユニットとがそれぞれ複数種類準備されている。

これら各種類の上ユニット及び下ユニットは、その寸法（各ローラＵＲ１〜ＬＲ２の基準軸Ｏからの離間寸法、或いは、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１と上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２との軸方向の離間寸法）を、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の寸法に対応させて、それぞれ異なる寸法に設定される。よって、溶接対象となる第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の寸法に応じた上ユニット及び下ユニットを選択することで、その溶接対象に対応する仮想円筒面ＩＣに各ローラＵＲ１〜ＬＲ２を外接させることができる。

図４（ｂ）は、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の断面図であり、両被溶接物Ｗ１，Ｗ２のそれぞれの軸を含む仮想面で切断した断面に対応する。

図４（ｂ）に示すように、第１被溶接物Ｗ１は、軸方向一側および他側（図４（ｂ）左側および右側）に端面Ｗ１ａ，Ｗ１ｂを有する薄肉の円筒形状に形成される。端面Ｗ１ａには、第１治具Ｊ１の軸方向先端側の端面が突き合わされる（図５参照）。本実施形態では、端面Ｗ１ａ，Ｗ１ｂは、軸に垂直な平坦面として形成される。

第２被溶接物Ｗ２は、軸方向一側および他側（図４（ｂ）左側および右側）に端面Ｗ２ａ，Ｗ２ｂを有する円盤形状に形成される。端面Ｗ２ａには、第１被溶接物Ｗ１の端面Ｗ１ｂが突き合わされ、端面Ｗ２ｂには、第２治具Ｊ２の軸方向先端側の端面が突き合わされる（図５参照）。本実施形態では、端面Ｗ２ａ，Ｗ２ｂは、軸に垂直な平坦面として形成される。

なお、本実施形態では、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の突き合わせ部分（端面Ｗ１ｂ，Ｗ２ａ）が全周溶接されることで、第１被溶接物Ｗ１の軸方向他側の開口が第２被溶接物Ｗ２により閉封され、収容物を収納する容器を構成する。

次いで、図５を参照して、レーザ加工機１００による第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の芯出し方法および全周溶接方法について説明する。

図５（ａ）は、配置工程におけるレーザ加工機１００の部分拡大上面図であり、図５（ｂ）は、押し込み工程におけるレーザ加工機１００の部分拡大上面図である。なお、図５では、レーザ加工機１００の構成として各治具Ｊ１，Ｊ２及びワーク受け１７０のみが図示されると共に、各治具Ｊ１，Ｊ２及び各被溶接物Ｗ１，Ｗ２が断面視される。

ここで、レーザ加工機１００は、初期状態では、芯出し治具Ｊ３が退避位置に配置されると共に（図３（ｃ）参照）、第２治具Ｊ２が後退され（図５（ａ）参照）、コレットチャック１５３（図２参照）が開放されている。

レーザ加工機１００による第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の芯出し及び全周溶接は、初期状態において、まず、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２を所定位置に配置する（配置工程）。具体的には、載置台１７０の載置面に載置する。

配置工程の後は、押し込み装置１６０をスライド変位させ、第２治具Ｊ２を前進させる（押し込み工程）。これにより、図５（ｂ）に示すように、第２治具Ｊ２により第２被溶接物Ｗ２が軸方向に押し込まれ、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の端面Ｗ１ｂ，Ｗ２ａが突き合わされる。

なお、コレットチャック１５３には、第１治具Ｊ１の軸方向基端側の端面に当接する定寸ストッパ（図示せず）が配設されており、かかる定寸ストッパにより第１治具Ｊ１の押し込み方向（基準軸Ｏ方向）への変位が規制される。即ち、押し込み装置１６０により押し込まれた第１治具Ｊ１の軸方向位置（Ｙ軸方向座標）が一定位置に規定される。

この場合、レーザ加工機１００の制御装置は、押し込み装置１６０の検出センサの検出値を取得し、スライド台１６１のスライド位置（Ｙ軸方向座標）が目標位置（目標座標）に一致するかを確認する。

検出値に基づくスライド位置が、目標位置に達していない、或いは、目標位置を越えている場合には、次に示す不具合が発生している恐れがあるため、音声の出力や表示装置への表示により、作業者への報知を行い、工程を中断する。

不具合としては、第１治具Ｊ１と第１被溶接物Ｗ１との突き合わせ部分、第１被溶接物Ｗ１と第２被溶接物Ｗ２との突き合わせ部分、又は、第２被溶接物Ｗ２と第２治具Ｊ２との突き合わせ部分のいずれか（又は全部）に異物が噛み込まれている不具合、配置工程において作業者に配置された部品（第１被溶接物Ｗ１又は第２被溶接物Ｗ２）が間違った部品である不具合、或いは、部品（第１被溶接物Ｗ１又は第２被溶接物Ｗ２）の寸法公差が規格から外れている不具合等が想定される。

押し込み工程の後は、芯出し治具Ｊ３の上第１ローラＵＲ１及び上第２ローラＵＲ２と、下第１ローラＬＲ１及び下第２ローラＬＲ２とを芯出し位置に配置し（図３（ａ）及び図４（ａ）参照）、コレットチャック１５３（図２参照）を閉じた後、主軸装置１５０（図２参照）の主軸を回転させる（回転工程）。これにより、第１治具Ｊ１の回転に伴って、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２と第２治具Ｊ２とがそれぞれ回転される。

よって、第１被溶接物Ｗ１及び（又は）第２被溶接物Ｗ２が基準軸Ｏに対して芯ずれや傾斜している場合には、第１被溶接物Ｗ１及び（又は）第２被溶接物Ｗ２の外周面に、芯出し治具Ｊ３の各ローラ（上第１ローラＵＲ１、上第２ローラＵＲ２、下第１ローラＬＲ１、下第２ローラＬＲ２）の一部または全部が当接されることで、第１被溶接物Ｗ１及び（又は）第２被溶接物Ｗ２を、第１治具Ｊ１及び第２治具Ｊ２に対して変位させることができ、それら両被溶接物Ｗ１，Ｗ２の位置をその外周面が仮想円筒面ＩＣに一致する位置（即ち、芯出しされた位置）に矯正することができる（図４（ａ）参照）。

即ち、各被溶接物Ｗ１，Ｗ２は、その外周面に各ローラＵＲ１〜ＬＲ２が当接されつつ回転されることで、自身の軸を基準軸Ｏに近づける方向への力を各ローラＵＲ１〜ＬＲ２から受け、端面Ｗ１ａ，Ｗ２ｂを各治具Ｊ１，Ｊ２の端面に対して摺動させる、又は、端面Ｗ１ｂ，Ｗ２ａどうしを摺動させることで、外周面が仮想円筒面ＩＣに一致する位置に配置される。

この場合、本実施形態では、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２が基準軸Ｏに平行な支持軸１８３ａ，１９３ａに回転可能に軸支される円柱状のローラとして形成されので、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の回転に伴って、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２を回転（従動）させることができる。よって、摺動抵抗を抑制して、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の回転を安定化させることができ、その芯出し精度を確保できる。また、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の外周面が傷付くことを抑制できる。

回転工程により第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の芯出しを行った後は、芯出し治具Ｊ３の上第１ローラＵＲ１及び上第２ローラＵＲ２と、下第１ローラＬＲ１及び下第２ローラＬＲ２とをそれぞれ退避位置（図３（ｃ））に配置する（退避工程）。

退避工程により上支持体１８１及び上ユニット（上本体部１８２、上突出部１８３及び各ローラＵＲ１，ＵＲ２）が第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の側方へ退避され、これら両被溶接物Ｗ１，Ｗ２の突き合わせ部分の上方に空間が形成されるので（図３（ｃ）参照）、次いで、加工ヘッド１２０（図１参照）をレーザ加工可能な位置に配置し、レーザを照射しつつ、主軸装置１５０（図２参照）の主軸を回転させる（溶接工程）。これにより、両被溶接物Ｗ１，Ｗ２の突き合わせ部分の全周溶接が行われる。

溶接工程の後は、押し込み装置１６０をスライド変位させ、第２治具Ｊ２を後退させると共に（図５（ａ）参照）、コレットチャック１５３（図２参照）を開放する（解除工程）。これにより、全周溶接された第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２が取り外し可能とされる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。例えば、上本体部１８２、上突出部１８３及び各ローラＵＲ１，ＵＲ２からなる上ユニットと、下本体部１９２、下突出部１９３及び各ローラＬＲ１，ＬＲ２からなる下ユニットとの個数が合計３個とされる場合を説明したが、かかる合計の個数は、２個であっても良く、４個以上であっても良い。

上記実施形態では、第１被溶接物Ｗ１が円筒形状とされると共に第２被溶接物Ｗ２が円盤形状とされる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、軸方向端面どうしを突き合わせてその突き合わせ部分を全周または周の一部を溶接するものであれば、任意の他の形状を採用可能である。例えば、両被溶接物Ｗ１，Ｗ２の両者が円筒形状であっても良い。

上記実施形態では、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２が支持軸１８３ａ，１９３ａに回転可能に軸支される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２の一部または全部が回転不能に上突出部１８３又は下突出部１９３に固定されていても良い。

回転不能に固定されるもの（各ローラＵＲ１〜ＬＲ２）は、円柱形状である必要はなく、任意の他の形状を採用できる。但し、この場合には、少なくとも第１被溶接物Ｗ１又は第２被溶接物Ｗ２の外周面に対面する側の形状（基準軸Ｏに直交する仮想面で切断した断面形状）が、仮想円筒面ＩＣに外接する円弧形状、又は、仮想円筒面ＩＣに接する直線形状であることが好ましい。摺動抵抗を抑制して、両被溶接物Ｗ１，Ｗ２の回転を安定化できると共に、接触面積を小さくして、両被溶接物Ｗ１，Ｗ２の外周面が傷付くことを抑制できるからである。

なお、この場合、各ローラＵＲ１〜ＬＲ２と各突出部１８３，１９３とは別体（別部品）である必要はなく、一体（例えば、一の素材から削り出した一部品）であっても良い。

上記実施形態では、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１が外接する仮想円筒面ＩＣの外径と、上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２が外接する仮想円筒面ＩＣの外径とが同一とされる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、これら両仮想円筒面ＩＣは、同芯であれば、異なる外径に設定されていても良い。即ち、第１被溶接物Ｗ１における上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１が対面する部分の外径と、第２被溶接物Ｗ２にける上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２が対面する部分の外径とが異なる外径であっても良い。

ここで、図６（ａ）から図６（ｄ）を参照して、第１から第４の変形例について説明する。図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、それぞれ第１、第２、第３及び第４の変形例におけるレーザ加工機の模式図であり、上述した回転工程における状態が主要な構成のみを用いて模式的に図示される。なお、上記実施形態と異なる構成のみを説明し、同一の構成についてはその説明を省略する。

まず、第１の変形例について説明する。上記実施形態では、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１が、上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２と同形状とされる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、両者が異なる形状であっても良い。例えば、図６（ａ）に示すように、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１の軸方向寸法Ｓ１と、上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２の軸方向寸法Ｓ２とが異なる寸法であっても良い。

この場合、図６（ａ）に示すように、軸方向寸法が大きい第１被溶接物Ｗ１の外周面に対面する上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１の軸方向寸法Ｓ１が、軸方向寸法が小さい第２被溶接物Ｗ２の外周面に対面する上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２の軸方向寸法Ｓ２よりも大きくされることが好ましい（Ｓ２＜Ｓ１）。芯出し精度を確保しやすくできるからである。

次いで、第２の変形例について説明する。上記実施形態では、両被溶接物Ｗ１，Ｗ２の突き合わせ部分からの軸方向に沿った離間寸法が、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１と、上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２とで同寸法とされる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図６（ｂ）に示すように、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１の離間寸法Ｌ１と、上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２の離間寸法Ｌ２とが異なる寸法であっても良い。

この場合、図６（ｂ）に示すように、軸方向寸法が大きい第１被溶接物Ｗ１の外周面に対面する上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１の離間寸法Ｌ１が、軸方向寸法が小さい第２被溶接物Ｗ２の外周面に対面する上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２の離間寸法Ｌ２よりも大きくされることが好ましい（Ｌ２＜Ｌ１）。芯出し精度を確保しやすくできるからである。

なお、第２の変形例では、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１を軸支する上突出部１８３及び下突出部１９３が上本体部１８２及び下本体部１９２から離間する方向へ屈曲して形成され、屈曲された先端側に上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１が軸支されることで、離間寸法Ｌ１が離間寸法Ｌ２よりも大きくされる。

次いで、第３の変形例について説明する。上記実施形態では、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１の配設個数と、上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２の配設個数とが同数とされる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図６（ｃ）に示すように、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１の配設個数と、上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２の配設個数とが異なる数であっても良い。

この場合、図６（ｃ）に示すように、軸方向寸法が大きい第１被溶接物Ｗ１の外周面に対面する上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１の配設個数が、軸方向寸法が小さい第２被溶接物Ｗ２の外周面に対面する上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２の配設個数よりも多くされることが好ましい。芯出し精度を確保しやすくできるからである。

なお、第３の変形例では、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１を軸支する上突出部１８３及び下突出部１９３が上本体部１８２及び下本体部１９２から離間する方向へ屈曲して形成され、その離間する方向に延びる部分に複数の上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１がそれぞれ軸支される。

次いで、第４の変形例について説明する。上記実施形態では、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１が第１被溶接物Ｗ１の外周側に、上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２が第２被溶接物Ｗ２の外周側に、それぞれ配設される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図６（ｄ）に示すように、上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１を、第１被溶接物Ｗ１と第２被溶接物Ｗ２との突き合わせ部分の外周側に配設しても良い。即ち、各ローラＵＲ１，ＬＲ１のそれぞれが第１被溶接物Ｗ１と第２被溶接物Ｗ２との両者に当接可能に配設される。

このように、突き合わせ部分に上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１を配設することで、第１被溶接物Ｗ１及び第２被溶接物Ｗ２の溶接する部分（突き合わせ部分）を、その外周面が仮想円筒面ＩＣに一致する位置（即ち、芯出しされた位置）に確実に矯正することができる。その結果、芯出し精度の向上を図ることができる。

また、第４の変形例では、上記実施形態における上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２を省略できる。よって、その分、部品コストを低減できる。なお、上記実施形態における上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１を省略して、上第２ローラＵＲ２及び下第２ローラＬＲ２を、第１被溶接物Ｗ１と第２被溶接物Ｗ２との突き合わせ部分の外周側に配設しても良い。

上記各変形例のうちの一の変形例を、他の変形例と組み合わせても良い。例えば、第１の変形例における上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１を、第２の変形例または第３の変形例における上第１ローラＵＲ１及び下第１ローラＬＲ１に置き換えても良い。

１００ レーザ加工機
１２０ 加工ヘッド（レーザ照射手段）
１５０ 主軸装置（駆動手段）
１６０ 押し込み装置（押し込み手段）
Ｊ１ 第１治具
Ｊ２ 第２治具
Ｊ３ 芯出し治具
ＵＲ１ 上第１ローラ（当接部、第１当接部）
ＬＲ１ 下第１ローラ（当接部、第１当接部）
ＵＲ２ 上第２ローラ（当接部、第２当接部）
ＬＲ２ 下第２ローラ（当接部、第２当接部）
１８３ａ，１９３ａ 支持軸
１８４ ロータリアクチュエータ（変位手段）
１９４ 駆動シリンダ（変位手段）
Ｏ 基準軸（軸）
ＩＣ 仮想円筒面
Ｗ１ 第１被溶接物
Ｗ２ 第２被溶接物

Claims (6)

1. レーザ照射手段を備え、軸方向に突き合わせた第１被溶接物および第２被溶接物の突き合わせ部分に前記レーザ照射手段からレーザを照射して全周または周の一部を溶接するレーザ加工機において、
   前記第１被溶接物に軸方向に突き合わされる第１治具と、
   その第１治具と同芯に配設され、前記第２被溶接物に軸方向に突き合わされる第２治具と、
   前記第１治具または第２治具を軸方向に押し込み、前記第１被溶接物および前記第２被溶接物を軸方向に突き合わせる押し込み手段と、
   前記第１被溶接物および第２被溶接物の外周側に配設される複数の当接部を有する芯出し治具と、
   前記第１治具または第２治具に回転駆動力を付与する駆動手段と、を備え、
   前記第１治具および第２治具と同芯の仮想円筒面に外接する芯出し位置に前記当接部が配設された状態で、前記駆動手段により前記第１治具または第２治具が回転可能とされることを特徴とするレーザ加工機。
2. 前記当接部は、前記第１治具および第２治具の軸方向と平行な支持軸に回転可能に軸支される円柱状のローラとして形成され、前記芯出し位置では、前記ローラの外周面が前記仮想円筒面に外接されることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機。
3. 前記芯出し位置では、前記複数の当接部が、周方向等間隔に配設されると共に、軸方向の配設位置が一致されることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工機。
4. 前記芯出し位置と前記芯出し位置よりも前記第１被溶接物および第２被溶接物から離間される退避位置との間で前記当接部を変位させる変位手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレーザ加工機。
5. 前記押し込み手段は、軸方向に押し込んだ前記第１治具または第２治具の軸方向座標を検出可能に形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザ加工機。
6. 軸方向に突き合わせた突き合わせ部分にレーザにより全周または周の一部が溶接される第１被溶接物および第２被溶接物を芯出しする芯出し方法であって、
   同芯に配設される第１治具および第２治具の間に前記第１被溶接物および第２被溶接物を配設し、前記第１治具または第２治具を軸方向に押し込むことで、前記第１被溶接物および第２被溶接物を軸方向に突き合わせる押し込み工程と、
   前記第１被溶接物および前記第２被溶接物の外周側に配設される複数の当接部を有する芯出し治具の前記当接部を、前記第１治具および第２治具と同芯の仮想円筒面に外接する芯出し位置に配設した状態で、前記第１治具または第２治具を回転させる回転工程と、を備えることを特徴とする芯出し方法。

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