JP2907317B2 - 鉄道車両構体のレーザ溶接方法 - Google Patents
鉄道車両構体のレーザ溶接方法Info
- Publication number
- JP2907317B2 JP2907317B2 JP6169774A JP16977494A JP2907317B2 JP 2907317 B2 JP2907317 B2 JP 2907317B2 JP 6169774 A JP6169774 A JP 6169774A JP 16977494 A JP16977494 A JP 16977494A JP 2907317 B2 JP2907317 B2 JP 2907317B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reinforcing member
- outer panel
- processing table
- magnetic
- magnetic field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Jigs For Machine Tools (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、外板パネルと補強部材
とから成る鉄道車両構体のレーザ溶接方法に関する。
とから成る鉄道車両構体のレーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉄道車両などに用いられる車両構
体は、外板パネルと、リブおよび接合部が一体的に形成
された補強部材とを溶接して組立てられている（特開平
４−１２６６５９号公報）。その溶接方法の一例とし
て、外板パネルと補強部材とを密着させた後、外板パネ
ルおよび補強部材の接合部を２つの電極で挟んでから大
電流を通電することによって、外板パネルと補強部材と
の接合部にジュール熱を発生させて加熱溶融する抵抗ス
ポット溶接が一般に用いられる。この方法では、外板パ
ネルの外面および補強部材の接合部に溶接スポットが多
数形成される。
体は、外板パネルと、リブおよび接合部が一体的に形成
された補強部材とを溶接して組立てられている（特開平
４−１２６６５９号公報）。その溶接方法の一例とし
て、外板パネルと補強部材とを密着させた後、外板パネ
ルおよび補強部材の接合部を２つの電極で挟んでから大
電流を通電することによって、外板パネルと補強部材と
の接合部にジュール熱を発生させて加熱溶融する抵抗ス
ポット溶接が一般に用いられる。この方法では、外板パ
ネルの外面および補強部材の接合部に溶接スポットが多
数形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の抵抗スポット溶
接では、外板パネルの外面（化粧面）に電極押圧による
圧痕や、高温酸化による変色が残りやすい。特に、無塗
装で使用されるステンレス鋼車両の場合は、製品品質
上、外板パネルの圧痕や変色を除去するため、溶接後の
補修作業や洗浄作業が不可欠となり、製造コスト上昇の
一因となっている。また、抵抗スポット溶接は点溶接で
あるため、部材間の接合強度を確保するには多数の点溶
接が必要になる。そのため、電極の移動回数および移動
行程が多くなり、溶接に要する時間が長くなり、位置制
御も複雑になる。
接では、外板パネルの外面（化粧面）に電極押圧による
圧痕や、高温酸化による変色が残りやすい。特に、無塗
装で使用されるステンレス鋼車両の場合は、製品品質
上、外板パネルの圧痕や変色を除去するため、溶接後の
補修作業や洗浄作業が不可欠となり、製造コスト上昇の
一因となっている。また、抵抗スポット溶接は点溶接で
あるため、部材間の接合強度を確保するには多数の点溶
接が必要になる。そのため、電極の移動回数および移動
行程が多くなり、溶接に要する時間が長くなり、位置制
御も複雑になる。
【０００４】一方、部材の重合せに関して、従来の抵抗
スポット溶接では、対向する２つの電極が各部材を機械
的に押圧しているため、溶接時には充分な密着度が達成
される。しかし、鉄道車両構体以外の分野で用いられて
いるレーザ重ね溶接では、レーザビームによる非接触溶
接であるため、２つの部材を密着させるための押え治具
が別途必要になる。さらに、車両構体を構成する外板パ
ネルと補強部材は、たとえば幅１ｍ×長さ２ｍという大
きな平面投影面積を有し、特に補強部材はリブと接合部
とが複雑に形成されているため、簡単な押え治具では補
強部材を均等に外板パネルに押し当てることが困難であ
る。
スポット溶接では、対向する２つの電極が各部材を機械
的に押圧しているため、溶接時には充分な密着度が達成
される。しかし、鉄道車両構体以外の分野で用いられて
いるレーザ重ね溶接では、レーザビームによる非接触溶
接であるため、２つの部材を密着させるための押え治具
が別途必要になる。さらに、車両構体を構成する外板パ
ネルと補強部材は、たとえば幅１ｍ×長さ２ｍという大
きな平面投影面積を有し、特に補強部材はリブと接合部
とが複雑に形成されているため、簡単な押え治具では補
強部材を均等に外板パネルに押し当てることが困難であ
る。
【０００５】また、部材にねじれ等の歪みが発生してい
る場合、そのまま重ね溶接を行うと歪んだ状態で溶接さ
れてしまう。しかし、従来の抵抗スポット溶接では、加
工テーブル上に部材を位置決めしているだけであり、歪
み矯正のための治具は用いられていない。また、レーザ
重ね溶接においても、加工テーブルに載置した部材を相
互に密着させる治具を用いているが、部材歪みも矯正す
るには大形で多数の治具が必要となる。さらに、大形の
押え治具を用いると、レーザビームを発生する溶接ノズ
ルと干渉したり、レーザビームを遮断する可能性が高く
なり、干渉回避のための制御が複雑になる。
る場合、そのまま重ね溶接を行うと歪んだ状態で溶接さ
れてしまう。しかし、従来の抵抗スポット溶接では、加
工テーブル上に部材を位置決めしているだけであり、歪
み矯正のための治具は用いられていない。また、レーザ
重ね溶接においても、加工テーブルに載置した部材を相
互に密着させる治具を用いているが、部材歪みも矯正す
るには大形で多数の治具が必要となる。さらに、大形の
押え治具を用いると、レーザビームを発生する溶接ノズ
ルと干渉したり、レーザビームを遮断する可能性が高く
なり、干渉回避のための制御が複雑になる。
【０００６】このような被溶接部材の保持方法に関し
て、先端に環状磁石を装着した溶接トーチをレーザヘッ
ドの周囲に配置して、環状磁石の磁力によって被溶接部
材を上方から拘束するスポット溶接方法等が提案されて
いる（特開平５−２５３６８３号公報）。しかしなが
ら、この方法では、１）環状磁石の拘束によって、レー
ザヘッドの移動範囲が限定され、連続的な溶接ラインを
形成できない。２）被溶接部材の加工熱が充分放熱され
ず、高温酸化が生じ易い。等の問題点がある。
て、先端に環状磁石を装着した溶接トーチをレーザヘッ
ドの周囲に配置して、環状磁石の磁力によって被溶接部
材を上方から拘束するスポット溶接方法等が提案されて
いる（特開平５−２５３６８３号公報）。しかしなが
ら、この方法では、１）環状磁石の拘束によって、レー
ザヘッドの移動範囲が限定され、連続的な溶接ラインを
形成できない。２）被溶接部材の加工熱が充分放熱され
ず、高温酸化が生じ易い。等の問題点がある。
【０００７】本発明の目的は、特別な治具を使用せずに
２つの部材の密着力を向上させ、溶接精度および品質を
向上できる鉄道車両構体のレーザ溶接方法を提供するこ
とである。
２つの部材の密着力を向上させ、溶接精度および品質を
向上できる鉄道車両構体のレーザ溶接方法を提供するこ
とである。
【０００８】
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、外板パネル
と、平坦部、リブおよび接合部から成る凹所部分が列状
に複数形成された補強部材とから成る鉄道車両構体のレ
ーザ溶接方法であって、平面状のワーク載置面を有し、
非磁性材料から成る加工テーブルの内部に、ワーク載置
面から極性が交互に反転する磁界が発生するように複数
の電磁石を２次元状に配置し、該加工テーブル上に外板
パネルを載置して、外板パネルの上に磁性材料から成る
補強部材を重ねて、複数の電磁石を同時に通電すること
によって磁界を発生させて、補強部材を該加工テーブル
側に引寄せ、補強部材側からレーザビームを移動しなが
ら照射して、該補強部材表面から外板パネルの内部まで
の領域を加熱溶融して、溶融池の底部が外板パネル外面
に到達しないようにレーザ出力またはビーム移動速度を
制御しながら外板パネルと補強部材とを接合することを
特徴とする鉄道車両構体のレーザ溶接方法である。
と、平坦部、リブおよび接合部から成る凹所部分が列状
に複数形成された補強部材とから成る鉄道車両構体のレ
ーザ溶接方法であって、平面状のワーク載置面を有し、
非磁性材料から成る加工テーブルの内部に、ワーク載置
面から極性が交互に反転する磁界が発生するように複数
の電磁石を２次元状に配置し、該加工テーブル上に外板
パネルを載置して、外板パネルの上に磁性材料から成る
補強部材を重ねて、複数の電磁石を同時に通電すること
によって磁界を発生させて、補強部材を該加工テーブル
側に引寄せ、補強部材側からレーザビームを移動しなが
ら照射して、該補強部材表面から外板パネルの内部まで
の領域を加熱溶融して、溶融池の底部が外板パネル外面
に到達しないようにレーザ出力またはビーム移動速度を
制御しながら外板パネルと補強部材とを接合することを
特徴とする鉄道車両構体のレーザ溶接方法である。
【００１０】また本発明は、外板パネルと、平坦部、リ
ブおよび接合部から成る凹所部分が列状に複数形成され
た補強部材とから成る鉄道車両構体のレーザ溶接方法で
あって、平面状のワーク載置面を有し、非磁性材料から
成る加工テーブルの内部に、ワーク載置面から極性が交
互に反転する磁界が発生するように複数の電磁石を２次
元状に配置し、該加工テーブル上に外板パネルを載置し
て、外板パネルの上に非磁性材料から成る補強部材を重
ねて、磁性材料から成る磁性ピースを補強部材の上に載
置して、複数の電磁石を同時に通電することによって磁
界を発生させて、磁性ピースを該加工テーブル側に引寄
せて、補強部材を加工テーブルに密着させ、補強部材側
からレーザビームを移動しながら照射して、該補強部材
表面から外板パネルの内部までの領域を加熱溶融して、
溶融池の底部が外板パネル外面に到達しないようにレー
ザ出力またはビーム移動速度を制御しながら外板パネル
と補強部材とを接合することを特徴とする鉄道車両構体
のレーザ溶接方法である。
ブおよび接合部から成る凹所部分が列状に複数形成され
た補強部材とから成る鉄道車両構体のレーザ溶接方法で
あって、平面状のワーク載置面を有し、非磁性材料から
成る加工テーブルの内部に、ワーク載置面から極性が交
互に反転する磁界が発生するように複数の電磁石を２次
元状に配置し、該加工テーブル上に外板パネルを載置し
て、外板パネルの上に非磁性材料から成る補強部材を重
ねて、磁性材料から成る磁性ピースを補強部材の上に載
置して、複数の電磁石を同時に通電することによって磁
界を発生させて、磁性ピースを該加工テーブル側に引寄
せて、補強部材を加工テーブルに密着させ、補強部材側
からレーザビームを移動しながら照射して、該補強部材
表面から外板パネルの内部までの領域を加熱溶融して、
溶融池の底部が外板パネル外面に到達しないようにレー
ザ出力またはビーム移動速度を制御しながら外板パネル
と補強部材とを接合することを特徴とする鉄道車両構体
のレーザ溶接方法である。
【００１１】また本発明は、加工テーブルを冷却して、
板状部材の加工熱を吸収することを特徴とする。
板状部材の加工熱を吸収することを特徴とする。
【００１２】
【００１３】
【作用】本発明に従えば、鉄道車両構体を構成する外板
パネルおよび補強部材が炭素鋼などの強磁性材料で形成
されている場合、これらの部材を重ねて、電磁石が設置
された加工テーブルに乗載した後、電磁石から磁界を発
生させると、磁力によって各部材が加工テーブル側に引
寄せられる。こうして部材間の密着度および加工テーブ
ルとの密着度が格段に向上する。このとき上側の補強部
材だけが磁性材料であって、下側の外板パネルが非磁性
材料であっても同様に密着する。さらに、外板パネルが
平面状の加工テーブルに充分密着するため、加工テーブ
ルの載置面に沿って外板パネルの反りや歪みが矯正さ
れ、溶接精度が格段に向上する。さらに、特別な押え治
具が不要となるため、加工ヘッドの走行自由度が高くな
り、迅速な位置制御が可能になる。
パネルおよび補強部材が炭素鋼などの強磁性材料で形成
されている場合、これらの部材を重ねて、電磁石が設置
された加工テーブルに乗載した後、電磁石から磁界を発
生させると、磁力によって各部材が加工テーブル側に引
寄せられる。こうして部材間の密着度および加工テーブ
ルとの密着度が格段に向上する。このとき上側の補強部
材だけが磁性材料であって、下側の外板パネルが非磁性
材料であっても同様に密着する。さらに、外板パネルが
平面状の加工テーブルに充分密着するため、加工テーブ
ルの載置面に沿って外板パネルの反りや歪みが矯正さ
れ、溶接精度が格段に向上する。さらに、特別な押え治
具が不要となるため、加工ヘッドの走行自由度が高くな
り、迅速な位置制御が可能になる。
【００１４】また、溶接時にレーザビームを発生する加
工ヘッドが補強部材に対して非接触で移動するため、高
速移動が可能になる。さらに、レーザビームを照射しな
がら加工ヘッドを移動することによって線状接合が可能
になるため、接合面積の増加による接合強度の向上を図
ることができる。また、レーザビームの照射によって、
一方の板状部材表面から他方の板状部材の内部までの領
域を加熱溶融し、溶融池の底部が外板パネル外面に到達
しないようにレーザ出力またはビーム移動速度を制御す
ることによって、外板パネルの外面に溶接ビードや圧
痕、変色などの外観不良が残らないため、高品質の溶接
を実現できる。さらに、加工熱が加工テーブルに伝導し
て部材の温度上昇が抑制されるため、高温酸化による変
色を防止できる。また、加工テーブルを冷却すれば、板
状部材の放熱効率が格段に向上する。さらに、補強部材
は、平坦部、リブおよび接合部から成る凹所部分が列状
に複数形成されているため、プレス成形等による一体加
工が可能であり、複数の補強部材を別々に溶接する場合
と比べて、パネル強度が格段に向上する。また、平面状
のワーク載置面から磁界を発生させるための電磁石を加
工テーブルの内部に設置することによって、磁性材料か
ら成る部材や小型治具を加工テーブル側に引寄せること
ができ、確実な保持力が得られる。こうして特別の治具
を使用しなくても部材を均一にかつ確実に固定できる。
また、電磁石をワーク載置面に沿って２次元状に複数配
置して、極性が交互に反転する磁界を発生することによ
って、閉じた磁気回路を形成できるため、強い磁気吸引
力を実現できる。さらに、加工テーブルを非磁性材料で
形成することによって、電磁石からの磁界が磁性部材に
到達し易くなる。
工ヘッドが補強部材に対して非接触で移動するため、高
速移動が可能になる。さらに、レーザビームを照射しな
がら加工ヘッドを移動することによって線状接合が可能
になるため、接合面積の増加による接合強度の向上を図
ることができる。また、レーザビームの照射によって、
一方の板状部材表面から他方の板状部材の内部までの領
域を加熱溶融し、溶融池の底部が外板パネル外面に到達
しないようにレーザ出力またはビーム移動速度を制御す
ることによって、外板パネルの外面に溶接ビードや圧
痕、変色などの外観不良が残らないため、高品質の溶接
を実現できる。さらに、加工熱が加工テーブルに伝導し
て部材の温度上昇が抑制されるため、高温酸化による変
色を防止できる。また、加工テーブルを冷却すれば、板
状部材の放熱効率が格段に向上する。さらに、補強部材
は、平坦部、リブおよび接合部から成る凹所部分が列状
に複数形成されているため、プレス成形等による一体加
工が可能であり、複数の補強部材を別々に溶接する場合
と比べて、パネル強度が格段に向上する。また、平面状
のワーク載置面から磁界を発生させるための電磁石を加
工テーブルの内部に設置することによって、磁性材料か
ら成る部材や小型治具を加工テーブル側に引寄せること
ができ、確実な保持力が得られる。こうして特別の治具
を使用しなくても部材を均一にかつ確実に固定できる。
また、電磁石をワーク載置面に沿って２次元状に複数配
置して、極性が交互に反転する磁界を発生することによ
って、閉じた磁気回路を形成できるため、強い磁気吸引
力を実現できる。さらに、加工テーブルを非磁性材料で
形成することによって、電磁石からの磁界が磁性部材に
到達し易くなる。
【００１５】また本発明に従えば、補強部材がステンレ
ス鋼やアルミニウム合金などの非磁性材料で形成されて
いる場合、これら２つの部材を重ねて、電磁石が設置さ
れた加工テーブルに乗載した後、炭素鋼などの強磁性材
料から成る磁性ピースを補強部材の上に載置して、電磁
石から磁界を発生させると、磁力によって磁性ピースが
加工テーブル側に引寄せられるため、各部材が加工テー
ブル側に密着する。こうして部材間の密着度および加工
テーブルとの密着度が格段に向上する。このように小型
な磁性ピースだけで強力な保持力が得られるため、加工
ヘッドの走行を妨げることはない。また上述と同様に、
接合強度の向上や外観不良の防止を図ることができる。
また、平面状のワーク載置面から磁界を発生させるため
の電磁石を加工テーブルの内部に設置することによっ
て、磁性材料から成る部材や小型治具を加工テーブル側
に引寄せることができ、確実な保持力が得られる。こう
して特別の治具を使用しなくても部材を均一にかつ確実
に固定できる。また、電磁石をワーク載置面に沿って２
次元状に複数配置して、極性が交互に反転する磁界を発
生することによって、閉じた磁気回路を形成できるた
め、強い磁気吸引力を実現できる。さらに、加工テーブ
ルを非磁性材料で形成することによって、電磁石からの
磁界が磁性部材に到達し易くなる。
ス鋼やアルミニウム合金などの非磁性材料で形成されて
いる場合、これら２つの部材を重ねて、電磁石が設置さ
れた加工テーブルに乗載した後、炭素鋼などの強磁性材
料から成る磁性ピースを補強部材の上に載置して、電磁
石から磁界を発生させると、磁力によって磁性ピースが
加工テーブル側に引寄せられるため、各部材が加工テー
ブル側に密着する。こうして部材間の密着度および加工
テーブルとの密着度が格段に向上する。このように小型
な磁性ピースだけで強力な保持力が得られるため、加工
ヘッドの走行を妨げることはない。また上述と同様に、
接合強度の向上や外観不良の防止を図ることができる。
また、平面状のワーク載置面から磁界を発生させるため
の電磁石を加工テーブルの内部に設置することによっ
て、磁性材料から成る部材や小型治具を加工テーブル側
に引寄せることができ、確実な保持力が得られる。こう
して特別の治具を使用しなくても部材を均一にかつ確実
に固定できる。また、電磁石をワーク載置面に沿って２
次元状に複数配置して、極性が交互に反転する磁界を発
生することによって、閉じた磁気回路を形成できるた
め、強い磁気吸引力を実現できる。さらに、加工テーブ
ルを非磁性材料で形成することによって、電磁石からの
磁界が磁性部材に到達し易くなる。
【００１６】
【００１７】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を説明する斜視図
である。図２は、図１中Ａ１−Ａ１線に沿った加工テー
ブル１０の断面を示す構成図である。図３は、図１の加
工テーブル１０の内部構成を示す斜視図である。まず図
１において、平板状の外板パネル１と、リブ２ｂおよび
接合部２ａが一体的に形成された補強部材２とを加工テ
ーブル１０に載せて密着させた後、補強部材２側からレ
ーザビーム７を照射してレーザ溶接を行うことによっ
て、外板パネル１と補強部材２とが接合した鉄道車両構
体が得られる。
である。図２は、図１中Ａ１−Ａ１線に沿った加工テー
ブル１０の断面を示す構成図である。図３は、図１の加
工テーブル１０の内部構成を示す斜視図である。まず図
１において、平板状の外板パネル１と、リブ２ｂおよび
接合部２ａが一体的に形成された補強部材２とを加工テ
ーブル１０に載せて密着させた後、補強部材２側からレ
ーザビーム７を照射してレーザ溶接を行うことによっ
て、外板パネル１と補強部材２とが接合した鉄道車両構
体が得られる。
【００１８】補強部材２は、鋼板などの平板をプレス成
形等によって隅丸台形状の窪みを区分的に複数形成した
ものであり、窪みの底面が接合部２ａを構成する。ま
た、補強部材２の接合部２ａと平坦部２ｃとは、傾斜面
または垂直面から成るリブ２ｂで連結され、このリブ２
ｂによって鉄道車両構体の剛性が高められる。
形等によって隅丸台形状の窪みを区分的に複数形成した
ものであり、窪みの底面が接合部２ａを構成する。ま
た、補強部材２の接合部２ａと平坦部２ｃとは、傾斜面
または垂直面から成るリブ２ｂで連結され、このリブ２
ｂによって鉄道車両構体の剛性が高められる。
【００１９】こうした外板パネル１および補強部材２
は、炭素鋼などの磁性材料またはステンレス鋼やアルミ
ニウム合金などの非磁性材料で形成される場合がある
が、本実施例では両方の部材または上側の補強部材２が
磁性材料である例を説明する。
は、炭素鋼などの磁性材料またはステンレス鋼やアルミ
ニウム合金などの非磁性材料で形成される場合がある
が、本実施例では両方の部材または上側の補強部材２が
磁性材料である例を説明する。
【００２０】加工テーブル１０には、図２および図３に
示すように、外部制御可能な電磁石２０が２次元状に一
定間隔で配置され、被溶接部材との直接接触を避けるた
め、内部に埋設されている。電磁石２０は鉄心にコイル
を巻回したものであり、各コイルは互いに直列または並
列に接続され、スイッチ２２を介して電源２１に接続さ
れている。各電磁石２０の極性は、図３に示すように、
交互にＮ極、Ｓ極が反転するように設定することによっ
て閉じた磁気回路が形成される。また、加工テーブル１
０を銅やアルミニウム等の非磁性材料で形成することが
好ましく、これによってワーク載置面を出て被溶接部材
を通過する磁界が発生する。
示すように、外部制御可能な電磁石２０が２次元状に一
定間隔で配置され、被溶接部材との直接接触を避けるた
め、内部に埋設されている。電磁石２０は鉄心にコイル
を巻回したものであり、各コイルは互いに直列または並
列に接続され、スイッチ２２を介して電源２１に接続さ
れている。各電磁石２０の極性は、図３に示すように、
交互にＮ極、Ｓ極が反転するように設定することによっ
て閉じた磁気回路が形成される。また、加工テーブル１
０を銅やアルミニウム等の非磁性材料で形成することが
好ましく、これによってワーク載置面を出て被溶接部材
を通過する磁界が発生する。
【００２１】そこで、外板パネル１および補強部材２を
重ねて加工テーブル１０に乗載した後、スイッチ２２を
閉じて電磁石２０を通電して磁界を発生させると、外板
パネル１および補強部材２が加工テーブル１０側に引寄
せられる。このとき外板パネル１は非磁性材料であって
も構わない。
重ねて加工テーブル１０に乗載した後、スイッチ２２を
閉じて電磁石２０を通電して磁界を発生させると、外板
パネル１および補強部材２が加工テーブル１０側に引寄
せられる。このとき外板パネル１は非磁性材料であって
も構わない。
【００２２】図４は磁界発生前後の状態を示す断面図で
ある。図４（ａ）の磁界発生前は、外板パネル１および
補強部材２が自重だけで加工テーブル１０に乗載してお
り、各部材の形状誤差によって平行度が出ていないと、
部材間の隙間が大きくなり、この状態でレーザ溶接を行
っても充分な接合強度が得られない。次に図４（ｂ）の
磁界発生後は、電磁石２０からの磁力によって外板パネ
ル１および補強部材２が加工テーブル１０側に密着する
ため、部材間の隙間は殆ど解消される。また、加工テー
ブル１０のワーク載置面は高い平面度を有する基準面を
成しているため、各部材が仮にねじれていてもワーク載
置面に沿って矯正される。この状態でレーザ溶接を行う
と各部材の加熱融合が充分となり、所望の接合強度が得
られることになる。
ある。図４（ａ）の磁界発生前は、外板パネル１および
補強部材２が自重だけで加工テーブル１０に乗載してお
り、各部材の形状誤差によって平行度が出ていないと、
部材間の隙間が大きくなり、この状態でレーザ溶接を行
っても充分な接合強度が得られない。次に図４（ｂ）の
磁界発生後は、電磁石２０からの磁力によって外板パネ
ル１および補強部材２が加工テーブル１０側に密着する
ため、部材間の隙間は殆ど解消される。また、加工テー
ブル１０のワーク載置面は高い平面度を有する基準面を
成しているため、各部材が仮にねじれていてもワーク載
置面に沿って矯正される。この状態でレーザ溶接を行う
と各部材の加熱融合が充分となり、所望の接合強度が得
られることになる。
【００２３】こうして補強部材２の接合部２ａと外板パ
ネル１とを密着させた部分に、補強部材２側から大出力
のレーザビーム７を集束させて照射すると、補強部材２
の表面から外板パネル１の内部までの領域が加熱溶融し
て、楔状の溶融池が形成される。そこで、レーザビーム
７を発生する加工ヘッドを数値制御ロボット等に搭載し
て、レーザビーム７を接合部２ａに沿って連続的に移動
させると、線状の溶接線８を形成することができる。こ
のようにスポット溶接と比べて接合面積が格段に大きく
なり、接合強度が大幅に向上する。また、加工ヘッドの
走行自由度が高く、しかも比較的長い距離の連続溶接が
可能になるため、溶接速度の高速化を図ることができ
る。このとき溶接線８の長さや溶接経路は、必要とされ
る接合強度および補強部材２のプレス形状を考慮して決
定することになる。また、溶融池の底部が外板パネル１
の外面１ａに到達しないように、レーザビーム７の出力
や走行速度等を制御することによって、外面１ａにおけ
る高温酸化による変質や変色を防止できる。さらに、外
板パネル１の外面１ａを加工テーブル１０に密着させる
ことで、外板パネル１の加工熱が加工テーブル１０に放
熱されるため、温度上昇が抑制される。したがって、加
工テーブル１０は熱伝導に優れた材料、たとえば銅や銅
合金などで形成することが好ましく、さらに加工テーブ
ル１０を水冷することによって放熱効率が一段と向上す
る。また、電磁石２０の発熱も加工テーブル１０に効率
的に放熱されることになる。
ネル１とを密着させた部分に、補強部材２側から大出力
のレーザビーム７を集束させて照射すると、補強部材２
の表面から外板パネル１の内部までの領域が加熱溶融し
て、楔状の溶融池が形成される。そこで、レーザビーム
７を発生する加工ヘッドを数値制御ロボット等に搭載し
て、レーザビーム７を接合部２ａに沿って連続的に移動
させると、線状の溶接線８を形成することができる。こ
のようにスポット溶接と比べて接合面積が格段に大きく
なり、接合強度が大幅に向上する。また、加工ヘッドの
走行自由度が高く、しかも比較的長い距離の連続溶接が
可能になるため、溶接速度の高速化を図ることができ
る。このとき溶接線８の長さや溶接経路は、必要とされ
る接合強度および補強部材２のプレス形状を考慮して決
定することになる。また、溶融池の底部が外板パネル１
の外面１ａに到達しないように、レーザビーム７の出力
や走行速度等を制御することによって、外面１ａにおけ
る高温酸化による変質や変色を防止できる。さらに、外
板パネル１の外面１ａを加工テーブル１０に密着させる
ことで、外板パネル１の加工熱が加工テーブル１０に放
熱されるため、温度上昇が抑制される。したがって、加
工テーブル１０は熱伝導に優れた材料、たとえば銅や銅
合金などで形成することが好ましく、さらに加工テーブ
ル１０を水冷することによって放熱効率が一段と向上す
る。また、電磁石２０の発熱も加工テーブル１０に効率
的に放熱されることになる。
【００２４】図２に示す加工テーブル１０の内部には、
水などの冷却媒体Ｌを流通させるための冷却管路３０が
形成され、加工テーブル１０を冷却している。冷却管路
３０はコネクタ３１を介して配管３２と接続され、さら
に冷却媒体Ｌを循環させるための流体ポンプ３３および
冷却媒体Ｌを貯留して温度を下げるための貯留タンク３
４が接続されている。
水などの冷却媒体Ｌを流通させるための冷却管路３０が
形成され、加工テーブル１０を冷却している。冷却管路
３０はコネクタ３１を介して配管３２と接続され、さら
に冷却媒体Ｌを循環させるための流体ポンプ３３および
冷却媒体Ｌを貯留して温度を下げるための貯留タンク３
４が接続されている。
【００２５】図５は本発明の他の実施例を示す断面図で
あり、図５（ａ）は磁界発生前の状態、図５（ｂ）は磁
界発生後の状態を示す。本実施例は図１〜図３と同様で
あるが、外板パネル１および補強部材２がステンレス鋼
やアルミニウム合金などの非磁性材料で形成されている
点が相違する。
あり、図５（ａ）は磁界発生前の状態、図５（ｂ）は磁
界発生後の状態を示す。本実施例は図１〜図３と同様で
あるが、外板パネル１および補強部材２がステンレス鋼
やアルミニウム合金などの非磁性材料で形成されている
点が相違する。
【００２６】図５（ａ）において、外板パネル１および
補強部材２を重ねて加工テーブル１０に乗載するととも
に、補強部材２の接合部２ａの上に炭素鋼などの磁性材
料から成る磁性ピース２５を載置している。磁性ピース
２５の形状は任意であり、たとえば図６に示すような棒
状のものや円板状のものが用いられる。磁界発生前の状
態では、各部材の残留歪みによって部材間の隙間が大き
く、磁性ピース２５の重量だけでは矯正し切れない。し
たがって、この状態でレーザ溶接を行っても充分な接合
強度が得られない。
補強部材２を重ねて加工テーブル１０に乗載するととも
に、補強部材２の接合部２ａの上に炭素鋼などの磁性材
料から成る磁性ピース２５を載置している。磁性ピース
２５の形状は任意であり、たとえば図６に示すような棒
状のものや円板状のものが用いられる。磁界発生前の状
態では、各部材の残留歪みによって部材間の隙間が大き
く、磁性ピース２５の重量だけでは矯正し切れない。し
たがって、この状態でレーザ溶接を行っても充分な接合
強度が得られない。
【００２７】次に電磁石２０を通電して磁界を発生する
と、図５（ｂ）に示すように、電磁石２０の磁力によっ
て磁性ピース２５が加工テーブル１０側に引寄せられ
て、外板パネル１および補強部材２が加工テーブル１０
に密着するため、部材間の隙間は殆ど解消される。ま
た、加工テーブル１０のワーク載置面は高い平面度を有
する基準面であるため、各部材の残留歪みが矯正され
る。したがって、この状態でレーザ溶接を行うと各部材
の加熱融合が充分に達成され、所望の接合強度が得られ
る。また、各部材と加工テーブル１０との密着度が上が
ることによって、加工熱の放熱効率も向上し、部材の温
度上昇が抑制される。
と、図５（ｂ）に示すように、電磁石２０の磁力によっ
て磁性ピース２５が加工テーブル１０側に引寄せられ
て、外板パネル１および補強部材２が加工テーブル１０
に密着するため、部材間の隙間は殆ど解消される。ま
た、加工テーブル１０のワーク載置面は高い平面度を有
する基準面であるため、各部材の残留歪みが矯正され
る。したがって、この状態でレーザ溶接を行うと各部材
の加熱融合が充分に達成され、所望の接合強度が得られ
る。また、各部材と加工テーブル１０との密着度が上が
ることによって、加工熱の放熱効率も向上し、部材の温
度上昇が抑制される。
【００２８】なお以上の各実施例において、溶接する板
状部材として鉄道車両構体を構成する外板パネル１と補
強部材２を用いる例を示したが、本発明は３枚以上の部
材を重ね溶接する場合も同様に適用され得る。
状部材として鉄道車両構体を構成する外板パネル１と補
強部材２を用いる例を示したが、本発明は３枚以上の部
材を重ね溶接する場合も同様に適用され得る。
【００２９】
【００３０】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、外
板パネルの外面に外観不良が現われず、しかも接合強度
が向上した高品質の溶接を実現できる。また、特別な治
具を用意しなくても、溶接する部材間の密着力を向上さ
せることができ、さらに加工テーブルとの密着力も良く
なるため、確実な溶接が可能となる。また、溶接する部
材を加工テーブルに密着させて、溶接中に発生する熱を
除去しているため、たとえば高温酸化による変質や変色
を抑制できる。
板パネルの外面に外観不良が現われず、しかも接合強度
が向上した高品質の溶接を実現できる。また、特別な治
具を用意しなくても、溶接する部材間の密着力を向上さ
せることができ、さらに加工テーブルとの密着力も良く
なるため、確実な溶接が可能となる。また、溶接する部
材を加工テーブルに密着させて、溶接中に発生する熱を
除去しているため、たとえば高温酸化による変質や変色
を抑制できる。
【図１】本発明の一実施例を説明する斜視図である。
【図２】図１中Ａ１−Ａ１線に沿った加工テーブル１０
の断面を示す構成図である。
の断面を示す構成図である。
【図３】図１の加工テーブル１０の内部構成を示す斜視
図である。
図である。
【図４】図４（ａ）は磁界発生前の状態、図４（ｂ）は
磁界発生後の状態をそれぞれ示す断面図である。
磁界発生後の状態をそれぞれ示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す断面図であり、図５
（ａ）は磁界発生前の状態、図５（ｂ）は磁界発生後の
状態を示す。
（ａ）は磁界発生前の状態、図５（ｂ）は磁界発生後の
状態を示す。
【図６】図５の磁性ピース２５の一例を示す斜視図であ
る。
る。
１ 外板パネル ２ 補強部材 ２ａ 接合部 ２ｂ リブ ２ｃ 平坦部 ７ レーザビーム ８ 溶接線 １０ 加工テーブル ２０ 電磁石 ２５ 磁性ピース ３０ 冷却管路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古賀 信次 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 犬塚 雅之 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (56)参考文献 特開 平１−104489（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97390（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−87690（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 26/10
Claims (3)
- 【請求項１】 外板パネルと、平坦部、リブおよび接合
部から成る凹所部分が列状に複数形成された補強部材と
から成る鉄道車両構体のレーザ溶接方法であって、 平面状のワーク載置面を有し、非磁性材料から成る加工
テーブルの内部に、ワーク載置面から極性が交互に反転
する磁界が発生するように複数の電磁石を２次元状に配
置し、 該加工テーブル上に外板パネルを載置して、 外板パネルの上に磁性材料から成る補強部材を重ねて、 複数の電磁石を同時に通電することによって磁界を発生
させて、補強部材を該加工テーブル側に引寄せ、 補強部材側からレーザビームを移動しながら照射して、
該補強部材表面から外板パネルの内部までの領域を加熱
溶融して、溶融池の底部が外板パネル外面に到達しない
ようにレーザ出力またはビーム移動速度を制御しながら
外板パネルと補強部材とを接合することを特徴とする鉄
道車両構体のレーザ溶接方法。 - 【請求項２】 外板パネルと、平坦部、リブおよび接合
部から成る凹所部分が列状に複数形成された補強部材と
から成る鉄道車両構体のレーザ溶接方法であって、 平面状のワーク載置面を有し、非磁性材料から成る加工
テーブルの内部に、ワーク載置面から極性が交互に反転
する磁界が発生するように複数の電磁石を２次元状に配
置し、 該加工テーブル上に外板パネルを載置して、 外板パネルの上に非磁性材料から成る補強部材を重ね
て、 磁性材料から成る磁性ピースを補強部材の上に載置し
て、 複数の電磁石を同時に通電することによって磁界を発生
させて、磁性ピースを該加工テーブル側に引寄せて、補
強部材を加工テーブルに密着させ、 補強部材側からレーザビームを移動しながら照射して、
該補強部材表面から外板パネルの内部までの領域を加熱
溶融して、溶融池の底部が外板パネル外面に到達しない
ようにレーザ出力またはビーム移動速度を制御しながら
外板パネルと補強部材とを接合することを特徴とする鉄
道車両構体のレーザ溶接方法。 - 【請求項３】 加工テーブルを冷却して、板状部材の加
工熱を吸収することを特徴とする請求項１または２記載
の鉄道車両構体のレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6169774A JP2907317B2 (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 鉄道車両構体のレーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6169774A JP2907317B2 (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 鉄道車両構体のレーザ溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0833996A JPH0833996A (ja) | 1996-02-06 |
| JP2907317B2 true JP2907317B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=15892618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6169774A Expired - Fee Related JP2907317B2 (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 鉄道車両構体のレーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2907317B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005329412A (ja) | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザ溶接方法、レーザ溶接継手、外板パネルおよび鉄道車両の構体構造 |
| JP2007144520A (ja) | 2007-03-16 | 2007-06-14 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザ溶接継手、外板パネルおよび鉄道車両の構体構造 |
| JP2010274914A (ja) | 2010-07-14 | 2010-12-09 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 鉄道車両用構体 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012126122A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | Environnement Mechtronix Inc. | Apparatus and method for slurry dewatering by evaporation |
| JP2016112599A (ja) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | 日本パーカライジング株式会社 | 接合装置、接合方法、パネル式熱交換器の製造方法及び冷却装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07118794B2 (ja) * | 1983-03-16 | 1995-12-18 | シチズン時計株式会社 | 表示装置 |
| JPS6397390A (ja) * | 1986-10-13 | 1988-04-28 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ加工用ワ−ククランプ装置 |
| JPH01104489A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-21 | Mitsubishi Metal Corp | 極薄板部材の精密レーザ溶接方法 |
| JPH04288933A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-14 | Fujitsu Ltd | レーザ曲げ成形加工用治具 |
-
1994
- 1994-07-21 JP JP6169774A patent/JP2907317B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005329412A (ja) | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザ溶接方法、レーザ溶接継手、外板パネルおよび鉄道車両の構体構造 |
| JP2007144520A (ja) | 2007-03-16 | 2007-06-14 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザ溶接継手、外板パネルおよび鉄道車両の構体構造 |
| JP2010274914A (ja) | 2010-07-14 | 2010-12-09 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 鉄道車両用構体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0833996A (ja) | 1996-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0844039B1 (en) | Horizontal welding method and welding equipment | |
| JP3284930B2 (ja) | 高周波パルスアーク溶接法とその装置及び用途 | |
| JP5128159B2 (ja) | 抵抗溶接方法 | |
| US20120261389A1 (en) | Hybrid welding apparatus and system and method of welding | |
| JP2011125928A (ja) | 鋼板のレーザ溶接方法 | |
| WO2008074809A1 (en) | Method and apparatus for magnetic impulse welding of sheets, one of the sheets having at least one attachment region inclined at an angle to the sheet plane; component of a vehicle part having such an attachment region | |
| JP2002103056A (ja) | プロジェクション同士突き合わせ拡散接合方法及び溶接物品 | |
| CN110814552A (zh) | 一种扫描振镜激光-高频脉冲tig复合焊接的方法 | |
| JP2006043731A (ja) | スポット溶接の通電制御方法 | |
| KR20170072899A (ko) | 스틸 블랭크들의 용접 | |
| JP5153368B2 (ja) | Ｔ型継手の貫通溶接方法及び貫通溶接構造物 | |
| JP2907317B2 (ja) | 鉄道車両構体のレーザ溶接方法 | |
| JP2795339B2 (ja) | 積層構体の溶接方法 | |
| CN110682001B (zh) | 机械振动辅助减少气孔的高氮钢复合焊接装置及方法 | |
| JP2012206145A (ja) | ホットワイヤレーザ溶接方法と装置 | |
| Kumagai | Recent technological developments in welding of aluminium and its alloys | |
| CN113102891B (zh) | 一种外加磁场抑制铝合金激光-mig复合焊接塌陷的方法及装置 | |
| JP2004243333A (ja) | 溶接装置および溶接方法 | |
| JP2006205171A (ja) | 溶接装置及びそれを用いた溶接方法 | |
| JPS5811317B2 (ja) | 水平エレクトロスラグ肉盛り溶接法 | |
| JP3034294B2 (ja) | レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 | |
| JP2929447B2 (ja) | 溶接方法 | |
| CA2433052C (en) | Welding assembly with nestable conductive ends | |
| Kah et al. | Joining of sheet metals using different welding processes | |
| JP2008238265A (ja) | Ｔ型継手の貫通溶接方法及びｔ型継手の貫通溶接構造物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |