JP5266921B2 - レーザ溶接方法及び板材支持装置 - Google Patents

Description

本発明は大型の板材を溶接する溶接方法及び該溶接方法に使用される板材支持装置に関するものである。

板材をレーザにより突合わせ溶接する場合、Ｉ型開先で溶接が行われるが、レーザ溶接では僅かでも隙間があるとレーザ光線が隙間を貫通し、又板材同士が上下にずれると端面が部分的に接合する等、溶接部の厚さにばらつきが生じて適正に処理できないという問題がある。従って、レーザ溶接を行う場合、板材同士の接合端面は隙間なく、又位置ずれなく合致されていることが要求される。

上記接合端面の位置合せを考慮した従来のレーザ溶接方法を、図９に於いて説明する。

定盤１の上面中央部に、凹溝２が形成された銅製の裏当て３が埋設され、前記定盤１の上面と前記裏当て３の上面とを面一とする前記定盤１の上に、溶接を行う２枚の板材４，４の接合端面を合わせた接合線５が、前記裏当て３の前記凹溝２上にくる様に載置する。

前記接合線５に厚み方向のずれがないかを確認し、ずれがあった場合には図示しないシム板を低い方の前記板材４と前記定盤１との間に挿入して高さを調節する。前記接合線５にずれがないことを確認した後、前記板材４の外端部に固定板６の一端部を被せ、該固定板６の他端部をボルト７で前記定盤１に固着することで、前記板材４を、前記定盤１と前記固定板６で挾み固定する。

又、溶接中に前記板材４が変形しない様、位置決めされた前記接合線５の所要箇所に点付溶接で仮止めし、仮止めした後に本溶接を行い、前記板材４のレーザ溶接が完了する。

上記した従来のレーザ溶接方法では、前記定盤１が前記板材４より長さも幅も大きい必要がある為、該板材４が前記定盤１よりも大きくなった場合の処理が困難である。又、前記固定板６により前記板材４を上から固定する場合、前記固定板６が自動溶接機の走行の妨げになるという問題があった。

特開２００１−８７８８６号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、板材が大きくなっても適正にレーザ溶接を行うことができ、又自動溶接機の走行を妨げない溶接方法及び板材支持装置を提供するものである。

本発明は、突合わせた板材の一方の溶接側端部をボルトにより押上げ、両板材の溶接面の高さを部分的に合致させる工程と、高さの合致した部位を仮付けする工程とを溶接部全長に亘って順次繰返し、溶接部全長の仮付け後、本溶接を行うレーザ溶接方法に係るものであり、又前記溶接面の高さ合わせ、仮付けは、板材の自由端に向かって行うレーザ溶接方法に係るものである。

又本発明は、突合わせ溶接する板材の、両板材の溶接側端部と、反溶接側端部とをそれぞれ支持する板材支持装置であって、溶接部を挟んで両側に前記溶接側端部裏面に当接する高さ調節用のボルトを、それぞれ少なくとも２本具備した板材支持装置に係るものである。

又本発明は、前記反溶接側端部を支持する外端支持部と、前記溶接側端部を支持する内端支持部とを具備し、該内端支持部は溶接部裏面に当接する裏当てと、該裏当てを支持する裏当て固定板とを有し、前記ボルトは前記裏当て固定板を下側から螺通した板材支持装置に係るものであり、又前記内端支持部は溶接部長手方向に沿って複数配設された内端支持ユニットを有し、該内端支持ユニットは前記溶接部裏面に当接する前記裏当てと、該裏当てを支持する前記裏当て固定板とを有し、前記ボルトは前記裏当て固定板を下側から螺通した板材支持装置に係るものである。

又本発明は、前記内端支持ユニットは、溶接部両端と中間の少なくとも３組設けられ、少なくとも中間の前記内端支持ユニットには車輪が設けられ移動可能となっている板材支持装置に係るものであり、又前記板材支持装置は、各板材を支持する少なくとも１対の板材支持ユニットと、該板材支持ユニット間に掛渡って設けられた裏当て固定板と、該裏当て固定板に固定され、溶接部裏面に当接する裏当てとを有し、前記ボルトは前記裏当て固定板に下側から螺通した板材支持装置に係るものである。

又本発明は、前記板材支持ユニットは、板材の外端部を支持する外端支持部材と、該外端支持部材に平行に配設され、該外端支持部材より前記裏当て固定板の板厚、前記裏当ての高さより低くなっている内端支持部材と、該内端支持部材、前記外端支持部材の両端を支持する様設けられた台部材とを有し、前記裏当て固定板は前記内端支持部材に載置される板材支持装置に係るものであり、又前記台部材の下面には車輪が設けられ、前記板材支持ユニットは走行可能となっている板材支持装置に係るものであり、更に又前記外端支持部材、前記内端支持部材、前記台部材は分解可能となっている板材支持装置に係るものである。

本発明によれば、突合わせた板材の一方の溶接側端部をボルトにより押上げ、両板材の溶接面の高さを部分的に合致させる工程と、高さの合致した部位を仮付けする工程とを溶接部全長に亘って順次繰返し、溶接部全長の仮付け後、本溶接を行うので、固定板によって前記板材を上から挾む必要がなく、自動溶接機の走行を妨げない。

又本発明によれば、突合わせ溶接する板材の、両板材の溶接側端部と、反溶接側端部とをそれぞれ支持する板材支持装置であって、溶接部を挟んで両側に前記溶接側端部裏面に当接する高さ調節用のボルトを、それぞれ少なくとも２本具備したので、溶接する板材が共に傾いていても溶接面を合わせることができる。

又本発明によれば、前記反溶接側端部を支持する外端支持部と、前記溶接側端部を支持する内端支持部とを具備し、該内端支持部は溶接部裏面に当接する裏当てと、該裏当てを支持する裏当て固定板とを有し、前記ボルトは前記裏当て固定板を下側から螺通したので、前記溶接部を前記裏当てに当接させたまま、板材の高さを調節することができる。

又本発明によれば、前記内端支持部は溶接部長手方向に沿って複数配設された内端支持ユニットを有し、該内端支持ユニットは前記溶接部裏面に当接する前記裏当てと、該裏当てを支持する前記裏当て固定板とを有し、前記ボルトは前記裏当て固定板を下側から螺通したので、前記板材を溶接する際は前記内端支持ユニットを組合わせればよく、作業効率が上がる。

又本発明によれば、前記内端支持ユニットは、溶接部両端と中間の少なくとも３組設けられ、少なくとも中間の前記内端支持ユニットには車輪が設けられ移動可能となっているので、少ない前記内端支持ユニットにより、長大な板材の溶接が可能であり、又前記内端支持ユニットの移動が容易であり、作業効率も上がる。

又本発明によれば、前記板材支持装置は、各板材を支持する少なくとも１対の板材支持ユニットと、該板材支持ユニット間に掛渡って設けられた裏当て固定板と、該裏当て固定板に固定され、溶接部裏面に当接する裏当てとを有し、前記ボルトは前記裏当て固定板に下側から螺通したので、前記板材支持ユニットの小型化が可能になり、収納スペースを削減できる。

又本発明によれば、前記板材支持ユニットは、板材の外端部を支持する外端支持部材と、該外端支持部材に平行に配設され、該外端支持部材より前記裏当て固定板の板厚、前記裏当ての高さより低くなっている内端支持部材と、該内端支持部材、前記外端支持部材の両端を支持する様設けられた台部材とを有し、前記裏当て固定板は前記内端支持部材に載置されるので、前記外端支持部材の上面と前記裏当ての上面が面一となり、前記板材を載置しての作業が容易になる。

又本発明によれば、前記台部材の下面には車輪が設けられ、前記板材支持ユニットは走行可能となっているので、該板材支持ユニットの移動が容易であり、作業をする場所を選ばない。

更に又本発明によれば、前記外端支持部材、前記内端支持部材、前記台部材は分解可能となっているので、保管が容易となり、汎用性が増す。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１、図２に於いて、本発明の第１の実施の形態について説明する。尚、図１、図２中、図９と同等のものには同符号を付している。

突合わせ溶接される板材４，４は、それぞれ突合わせ部分（内端部）が内端支持部８により支持され、外端部が外端支持部９により支持されている。

該外端支持部９は、例えばＨ鋼であり、前記板材４の全長に亘って外端部を支持している。尚、前記外端支持部９は連続した１本の部材であっても、或は分割したものを連設してあってもよく、或は所定の長さを有するものを所定の間隔で配設してもよい。

前記内端支持部８は、前記板材４の長手方向に所定数配設された内端支持ユニット１１によって構成されている。

次に、該内端支持ユニット１１について説明する。

左右１対の脚部材（例えば、Ｈ鋼）１２，１２に掛渡って裏当て固定板１３が設けられ、該裏当て固定板１３は前記脚部材１２のフランジにボルト１４、ナット１５により固着される。又前記裏当て固定板１３の中央には長手方向に延びる裏当て３が設置され、該裏当て３の上面には凹溝２が刻設されている。

前記裏当て３を中心として、左右対称な位置に少なくとも２本の高さ調整ボルト１６が螺通されている。前記外端支持部９の上面の高さは前記裏当て３の上面の高さと同一となる様に設定される。従って、前記脚部材１２の上面の高さは、前記裏当て固定板１３の板厚、前記裏当て３の高さ分だけ前記外端支持部９の上面より低くなっている。

以下、板材４，４の溶接を行う場合について説明する。

一方の前記板材４を前記裏当て３と前記外端支持部９とに掛渡して載置し、前記板材４の内端面が前記凹溝２に合致する様位置合せをする。他方の前記板材４も同様にして載置し、前記両板材４，４の内端面を突合わせる。尚、この状態では前記高さ調整ボルト１６は下がっており、該高さ調整ボルト１６の上端は前記板材４から離反している。

次に、低い側の該板材４について前記接合線５にうねりによる高さのずれがないかを確認し、ずれがある場合には、前記高さ調整ボルト１６を用いて前記板材４の端部を押上げ高さを調節を行う。

該板材４の高さを調節し、前記接合線５のずれを修正した後、ずれを修正した該接合線５に対して所要の方法、例えばＭＩＧ溶接又はレーザ溶接で点付溶接を行う。この点付溶接は、ずれ修正をした状態を維持する目的と、本溶接時に熱歪による狂いを防止するものである。

前記接合線５の１箇所を点付溶接した後、隣接部に対しても同様にしてずれの有無を調べ、ずれがある場合は、前記高さ調整ボルト１６で前記接合線５の高さを調節する。調節後直に点付溶接を行う。又、ずれがなかった場合でも、所定の間隔で点付溶接を実行する。これは本溶接で熱歪が発生することを抑制する為である。この様に、前記板材４の一端から高さ調節、点付溶接とを交互に行い、他端迄高さ調節と点付溶接が終わった後、図示しない自動溶接機を作動させ、前記接合線５の溶接を行い、前記板材４，４の溶接が完了する。

尚、点付溶接は前記板材４の中央から端部迄という順序で行ってもよい。要は、該板材４の自由端に向かって高さ調節を行うものであり、先に点付け部位により、接合端面の変位が拘束されない様にするものである。

次に図３、図４に於いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。尚、図３、図４中、図１、図２と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第２の実施の形態では、上記した内端支持ユニット１１の下面に車輪１７を取付け、前記内端支持ユニット１１を走行可能にしたものである（以下、走行可能な内端支持ユニット１１を可動内端支持ユニット１１′と称す）。尚、図示していないが、前記車輪１７にロック装置を設け、該車輪１７の回転を拘束できる様にしてもよい。

又、該車輪１７を設けたことを除き、本発明の第１の実施の形態と構成は同様であるので、詳細については説明を省略する。尚、第２の実施の形態に於いて、前記車輪１７の高さ分だけ脚部材１２が低くなることは言う迄もない。

前記可動内端支持ユニット１１′を板材４の少なくとも両端に２組、更に中間に１組設ける。尚、中間に設ける前記可動内端支持ユニット１１′の数は、前記板材４の大きさ、長さに応じ、撓みが大きくならない様に設定する。又、裏当て３については、前記板材４の全長に掛渡って設ける。

第２の実施の形態に於いても、第１の実施の形態と同様に、順次高さ調整ボルト１６を用いて前記板材４の高さを調節し、調節した前記接合線５に対して点付溶接を行う。

前記板材４の一端部（可動内端支持ユニット１１′に該当する部分）の高さ調節が完了すると、次に高さ調節する部位に前記可動内端支持ユニット１１′を移動し、高さ調整ボルト１６を用いて高さ調節を行う。

第１の実施の形態と同様、前記板材４の一端部から他端部迄、或は中央部から端部迄という順序で上記工程を繰返し、前記接合線５全長に点付溶接をし、点付溶接をした該接合線５に対して図示しない自動溶接機でレーザ溶接を行い、溶接が完了する。

次に図５〜図８に於いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。尚、図５〜図８中、図１、図２と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

上記した第２の実施の形態では、両板材４，４の内端部を支持する部分をユニット化したが、第３の実施の形態では、１つの前記板材４の外端部と内端部を支持する部分をユニット化して板材支持ユニット１８とし、該板材支持ユニット１８を左右１対配設して、溶接する１対の前記板材４，４をそれぞれ支持する様にしたものである。尚、図示のものは板材支持装置２１が４台の前記板材支持ユニット１８によって構成される様にしたものである。又、４台の該板材支持ユニット１８は、それぞれ車輪１７を有し、移動可能となっている。

次に、前記板材支持ユニット１８について説明する。

前後１対の台部材（例えば、Ｈ鋼）１９，１９上には、外端支持部９と該外端支持部９よりも高さが低い脚部材１２が、前記台部材１９の両端に掛渡って固定されている。又、前記台部材１９の下面には前記車輪１７を有し、移動可能となっている。

前記板材支持ユニット１８を４台で１組とし、前記板材支持装置２１を構成している。該板材支持装置２１は、２台の前記板材支持ユニット１８を隣接させ、前記脚部材１２，１２に裏当て固定板１３を掛渡し、前記脚部材１２のフランジと前記裏当て固定板１３を、ボルト１４とナット１５で固着する。固着した前記裏当て固定板１３の中央に、凹溝２が刻設された裏当て３を設置し、該裏当て３を中心として左右対称な位置に高さ調整ボルト１６が螺通したものを前後に連結したものである。

板材４，４を溶接する際には、前記板材支持装置２１を前記板材４の長さ分だけ連結させる。次に、該板材４の外端部を前記外端支持部９のフランジに載置し、前記板材４の内端部を前記裏当て３に載置する。尚、前記板材４，４の内端面を合わせた接合線５が、前記凹溝２上にくる様に載置する。

次に第１の実施の形態、第２の実施の形態と同様に、前記接合線５に厚み方向のずれがないかを確認し、ずれがあれば前記高さ調整ボルト１６を用いて高さを調節し、点付溶接を行う。隣接部に対しても、高さ調節と点付溶接を行う。高さ調節と点付溶接を行う順序は、前記板材４の一端部から他端部迄、或は中央部から端部迄である。

尚、第３の実施の形態に於いて、前記車輪１７と前記台部材１９、該台部材１９と前記外端支持部９、前記脚部材１２とは固定せず、端に載置するか、或は位置決めピンで位置決めするのみとし、容易に分解できる様にしてもよい。

前記板材支持ユニット１８を分解することで、収納スペースを削減でき、保管が容易になる、或は持運びが容易になり、設置場所を選ばない等の効果が期待できる。

前記接合線５全長に対して、高さ調節と点付溶接が完了した後、図示しない自動溶接機を用いて前記接合線５全体の溶接を行い、前記板材４，４の溶接が完了する。

尚、前記板材４の大きさが増した結果、接合面が完全な平面ではなくなり、撓みによって上下のずれだけではなく、左右に隙間が生じる虞がある。その際には、自動溶接機のレーザ溶接装置に、ＭＩＧ溶接装置を前方の同一直線上に設けたハイブリッド自動溶接装置を用いる。ＭＩＧ溶接装置のフィラーメタルによって左右の隙間が埋められ、該フィラーメタル上をレーザ溶接装置が通過するため、レーザ溶接の作業不良を大幅に減少させることができる。

本発明の第１の実施の形態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 本発明の第２の実施の形態を示す平面図である。 図３のＢ−Ｂ矢視図である。 本発明の第３の実施の形態を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態を示す斜視図である。 図７のＣ−Ｃ矢視図である。 従来の板材溶接方法を示す斜視図である。

符号の説明

３ 裏当て
４ 板材
５ 接合線
８ 内端支持部
９ 外端支持部
１１ 内端支持ユニット
１２ 脚部材
１３ 裏当て固定板
１６ 高さ調整ボルト
１７ 車輪
１８ 板材支持ユニット
１９ 台部材
２１ 板材支持装置

Claims (9)

1. 突合わせた板材の反溶接側端部を支持すると共に、裏当て固定板に支持され裏面に当接する裏当てにより溶接側端部を支持し、前記板材の一方の前記溶接側端部を前記裏当て固定板を下側から螺通したボルトにより押上げ、両板材の溶接面の高さを部分的に合致させる工程と、高さの合致した部位を仮付けする工程とを溶接部全長に亘って順次繰返し、溶接部全長の仮付け後、本溶接を行うことを特徴とするレーザ溶接方法。
2. 前記溶接面の高さ合わせ、仮付けは、板材の自由端に向かって行う請求項１のレーザ溶接方法。
3. 突合わせ溶接する板材の、両板材の溶接側端部と、反溶接側端部とをそれぞれ支持する板材支持装置であって、前記反溶接側端部を支持する外端支持部と、溶接部裏面に当接する裏当てと、該裏当てを支持する裏当て固定板とを有し前記溶接側端部を支持する内端支持部と、溶接部を挟んで両側に前記裏当て固定板を下側から螺通し前記溶接側端部裏面にそれぞれ当接する少なくとも２本の高さ調節用のボルトとを具備したことを特徴とする板材支持装置。
4. 前記内端支持部は溶接部長手方向に沿って複数配設された内端支持ユニットを有し、該内端支持ユニットは前記溶接部裏面に当接する前記裏当てと、該裏当てを支持する前記裏当て固定板とを有し、前記ボルトは前記裏当て固定板を下側から螺通した請求項３の板材支持装置。
5. 前記内端支持ユニットは、溶接部両端と中間の少なくとも３組設けられ、少なくとも中間の前記内端支持ユニットには車輪が設けられ移動可能となっている請求項４の板材支持装置。
6. 突合わせ溶接する板材の、両板材の溶接側端部と、反溶接側端部とをそれぞれ支持し、溶接部を挟んで両側に前記溶接側端部裏面に当接する高さ調節用のボルトを、それぞれ少なくとも２本具備した板材支持装置であって、該板材支持装置は、各板材を支持する少なくとも１対の板材支持ユニットと、該板材支持ユニット間に掛渡って設けられた裏当て固定板と、該裏当て固定板に固定され、溶接部裏面に当接する裏当てとを有し、前記ボルトは前記裏当て固定板に下側から螺通したことを特徴とする板材支持装置。
7. 前記板材支持ユニットは、板材の外端部を支持する外端支持部材と、該外端支持部材に平行に配設され、該外端支持部材より前記裏当て固定板の板厚、前記裏当ての高さより低くなっている内端支持部材と、該内端支持部材、前記外端支持部材の両端を支持する様設けられた台部材とを有し、前記裏当て固定板は前記内端支持部材に載置される請求項６の板材支持装置。
8. 前記台部材の下面には車輪が設けられ、前記板材支持ユニットは走行可能となっている請求項７の板材支持装置。
9. 前記外端支持部材、前記内端支持部材、前記台部材は分解可能となっている請求項７の板材支持装置。

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