JP5833412B2 - 電子ビーム溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子ビーム溶接方法に関し、特に２部材が嵌合される接合部に電子ビームを照射し、電子ビームと部材とを相対回転させて接合部全周を溶接する電子ビーム溶接方法に関する。

電子ビーム溶接方法は、高エネルギの電子ビームを、例えば２部材が嵌合された接合部に照射することで、該接合部を溶融させると共に凝固させて２部材を接合する溶接方法である。

電子ビーム溶接は、従来の溶接方法に比べて被溶接部材に与える熱的変形や溶接歪みが小さく、一般に高品位な溶接を実現できることが知られている。従って、より精度が求められる部材の組立等に非常に有効な接合手段であり、精密部品から比較的大きな構造部品まで幅広く応用されている。

ところで、電子ビームを用いて２部材が嵌合する接合部を円周溶接する場合、溶接時の収縮により溶接部に残留応力が生じ、部材に歪み変形が発生することが知られている。この部材の歪量及び変形量を抑制する溶接方法が種々提案されている。

例えば特許文献１の溶接方法は、図７に示すように環状の２部材１０１と１０２が嵌合する接合部１０３を溶接するにあたり、予め接合部１０３の内周側或いは外周側の少なくとも一方、特に高精度の寸法が要求される面をもつ部材側、例えば部材１０２に接合部１０３に沿って周方向に延びるスリット状の空間部１０４を形成する。

溶接は、電子ビームＢを接合部１０３に部材１０１及び１０２の軸方向に照射しながら、接合部１０３に沿って相対的に周方向に移動する。或いは電子ビームＢを移動することなく、部材１０１及び１０２をその軸心まわりに回転させることにより行われる。

スリット状の空間部１０４を設けることで、接合部１０３に溶接を施して部材１０１、１０２を接合しても、溶接時における溶接部１０５の収縮による歪みが空間部１０４によって吸収され、空間部１０４が形成された部材１０２の接合部１０３と反対側の周面１０２ａの歪みが抑制される。

特開２００１−２９３５９１号公報

上記特許文献１によると、２部材が嵌合される接合部に電子ビーム溶接を施す際に、２部材の少なくとも一方に周方向に延びるスリット状の空間部を設けることで、溶接時における溶接部の収縮による歪みが空間部によって吸収され、空間部が形成された部材の接合部と反対側の周面の歪みが抑制される。

しかし、部材にスリット状の空間部を設けて溶接時における溶接部の収縮による歪みを吸収して部材の周面の歪みを抑制するものであるから、部材に周方向に延びるスリット状の空間部を形成する必要があり、空間部を形成することが困難な部材の溶接構造に採用することができない。また、溶接された２部材の間の芯ずれ等の歪を抑制することができない。

ここで、本発明者らは、鋭意実験・研究を重ねた結果、電子ビームを用いて２部材が嵌合する接合部を円周溶接する場合、溶接時の収縮により溶接部の応力が部材の歪み変形を誘発する一方、接合部の溶融が芯ズレや歪み等のフレ変位の発生の要因となることを見出した。

この概要を図８を参照して説明する。なお、図８において構成を明確にするために、部材１１１の嵌合孔１１２の内周面１２３と部材１１５の外周面１１６の間が離間して図示されている。

例えば、図８（ａ）に示すように円形筒状の内周面１１３を有する嵌合孔１１２が開口する部材１１１に、円柱状の部材１１５を圧入嵌合すると、部材１１１の嵌合孔１１２の内周面１１３は、部材１１５の外周面１１６から径方向外方の押圧力Ｐ１を受ける。一方、部材１１５の外周面１１６は部材１１１の嵌合孔１１２の内周面１１３から径方向内方の押圧力Ｐ２を受け、嵌合孔１１２の内周面１１３に作用する押圧力Ｐ１と部材１１５の外周面１１６に作用する押圧力Ｐ２とが均衡を保っている。

この状態で同図（ｂ）に示すように電子ビームにより嵌合孔１１２の内周面１１３と部材１１５の外周面１１６との接合部１１８を溶接すると、その溶接時に接合部１１７が溶融し、その溶接範囲Ｗにおける嵌合孔１１２の内周面１１３に作用する部材１１５からの押す圧力Ｐ１及び軸状部材１１５の外周面１１６に作用する部材１１１の嵌合孔１１２からの押圧力Ｐ２がなくなり、嵌合孔１１２の内周面１１３に作用する押圧力Ｐ１と部材１１５の外周面１１６に作用する押圧力Ｐ２とが不均衡となり、部材１１５の軸中心Ｏに対して部材１１１が相対的に溶接範囲Ｗと反対方向Ｆに歪み変形及び芯ズレ等による変位、即ちフレ変位する。

より具体的には、例えば図９（ａ）に示すように、嵌合孔１１２の内周面１１３と部材１１５の外周面１１６の接合部１１７を、その部材１１５の軸中心Ｏを中心に溶接始点Ｗａから溶接終点Ｗｂの溶接角度θが９０°の溶接範囲Ｗを溶接すると、フレ変位方向Ｆは軸中心Ｏを中心に溶接始点Ｗａからのフレ変位方向角度αが４５°となる。同様に、同図（ｂ）に示すように部材１１５の軸中心Ｏを中心に溶接始点Ｗａから溶接終点Ｗｂの溶接角度θが１８０°の溶接範囲Ｗを溶接すると、フレ変位方向Ｆは軸中心Ｏを中心に溶接始点Ｗａからフレ変位方向角度αが１８０°となる。同図（ｃ）に示すように部材１１５の軸中心Ｏを中心に溶接始点Ｗａから溶接終点Ｗｂの溶接角度θが２７０°の溶接範囲Ｗを溶接すると、フレ変位方向Ｆは軸中心Ｏを中心に溶接始点Ｗａからフレ変位方向角度αが１３５°となる。即ち、溶接角度θに対しフレ変位方向角度αはθ／２となる規則性がある。

本発明は、２部材が嵌合される接合部の溶接範囲とフレ変位方向に規則があることに着目してなされたもので、部材のフレ変位を抑制することで優れた加工精度が得られる電子ビーム溶接方法を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の電子ビーム溶接方法は第１部材に形成された円形筒状の内周面を有する嵌合孔に第２部材の嵌挿部を圧入嵌合し、互いに接合する嵌合孔の内周面と嵌挿部の外周面との接合部に電子ビームを照射し、電子ビームと第１部材及び第２部材を相対回転させて接合部全周を溶接する電子ビーム溶接方法において、前記接合部を前記嵌挿部の軸中心を中心として対向する第１溶接範囲及び第２溶接範囲と、前記第１溶接範囲の溶接終点と第２溶接範囲の溶接始点との間の第３溶接範囲と、前記第２溶接範囲の溶接終点と第１溶接範囲の溶接始点との間の第４溶接範囲とに分割し、前記第１溶接範囲を溶接始点から溶接終点に亘って連続して溶接する第１溶接工程と、前記第２溶接範囲を溶接始点から溶接終点に亘って連続して溶接する第２溶接工程と、前記第３溶接範囲を溶接する第３溶接工程と、前記第４溶接範囲を溶接する第４溶接工程とを順に実行することを特徴とする。

これによると、第１部材の嵌合孔に第２部材の嵌挿部を圧入嵌合し、互いに接合する嵌合孔と嵌挿部との接合部を対向する第１溶接範囲及び第２溶接範囲と、第１溶接範囲の溶接終点と第２溶接範囲の溶接始点との間の第３溶接範囲と、第２溶接範囲の溶接終点と第１溶接範囲の溶接終点との間の第４溶接範囲とに分割し、第１溶接範囲、第２溶接範囲、第３溶接範囲、第４溶接範囲を順に溶接することで、第１溶接工程における第１溶接範囲の溶融に伴い発生する第２部材に対する第１部材のフレ変位が第２溶接工程による第２溶接範囲の収縮によるフレ変位により減少され、かつ第３溶接範囲及び第４溶接範囲の収縮によるフレ変位が抑制されて溶接終了後のフレ変位量が極めて少なくなり、第１部材と第２部材の同軸度が確保されて、被溶接部材の歪み変形が抑制される加工精度に優れた被溶接部材が確保できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電子ビーム溶接方法において、前記第１溶接範囲の溶接始点から溶接終点の距離と、第２溶接範囲の溶接始点から溶接終点の距離が異なることを特徴とする。

これによると、第１溶接範囲の溶接始点から溶接終点との距離と、第２溶接範囲の溶接始点から溶接終点との距離が異なることで、第１溶接範囲の溶接に伴い生じる第１材料のフレ変位量と第２溶接範囲の溶接に伴い生じる第１材料のフレ変位量が制御できて、第１材料と第２材料の同軸度がより確保された高品質の被溶接部材が得られる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子ビーム溶接方法において、前記第１溶接工程に先立って第１溶接範囲と対向する上記嵌合孔の内周面と嵌挿部の外周面との接合部の部位を仮付け溶接する仮付け溶接工程を備えたことを特徴とする。

これによると、第１部材と第２部材の第１溶接範囲を溶接する第１溶接工程に先立って予め第１溶接範囲に対向する嵌合孔と嵌挿部の接合部を仮付け溶接することで、第１溶接範囲の溶融に伴うフレ変位量が抑制できる。

本発明によると、第１部材の嵌合孔に第２部材の嵌挿部を圧入嵌合し、互いに接合する嵌合孔と嵌挿部との接合部を対向する第１溶接範囲及び第２溶接範囲と、第１溶接範囲の溶接終点と第２溶接範囲の溶接始点との間の第３溶接範囲と、第２溶接範囲の溶接終点と第１溶接範囲の溶接始点との間の第４溶接範囲とに分割し、第１溶接範囲、第２溶接範囲、第３溶接範囲、第４溶接範囲を順に溶接することで、溶接終了後のフレ変位量が極めて少なくなり、被溶接部材の歪み変形が抑制された加工精度に優れた被溶接部材が確保できる。

第１実施の形態における電子ビーム溶接方法の概要説明図である。 溶接方法の工程図である。 圧入工程及び各溶接工程における変位作用説明図である。 第２実施の形態の圧入工程及び各溶接工程における変位作用説明図である。 第３実施の形態の圧入工程及び各溶接工程における変位作用説明図である。 参考例の圧入工程及び各溶接工程における変位作用説明図である。 従来の電子ビーム溶接方法の説明図である。 電子ビーム溶接の説明図である。 電子ビーム溶接の説明図である。

本発明による電子ビーム溶接方法の実施の形態を無段変速機等に使用されるクラッチドラムのシャフトとドラム本体を電子ビーム溶接する場合を例に説明する。

（第１実施の形態）
本発明の第１実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は電子ビーム溶接方法の概要説明図、図２は工程図、図３は圧入工程及び各溶接工程における変位作用説明図である。

電子ビーム溶接方法の説明に先立って、溶接を施す被溶接部材となるクラッチドラムの概要を図１を参照して説明する。

クラッチドラム１０は、第１部材であるドラム本体１１と第２部材であるシャフト２１によって構成される。ドラム本体１１は、中心軸Ｌを中心とする円形筒状の内周面１６を有する嵌合孔１５が形成された円板状の底壁部１２及びこの底壁部１２の外周縁に連続形成された円筒状の周壁部１３を有する有底円筒状に形成される。一方、シャフト２１は中心軸Ｌを中心とする円柱状の軸部２２及びこの軸部２２の基端に同心上で大径の外周面２６を有する嵌挿部２５を有する軸状に形成される。

次に、ドラム本体１１とシャフト２１を一体に組み付ける溶接工程について図２に示す工程図及び図３に示す変位作用説明図を参照して説明する。

図２に示すように、ドラム本体１１の嵌合孔１５にシャフト２１の嵌挿部２５を圧入して組み付ける圧入工程Ｓ１と、嵌合孔１５の内周面１６と嵌挿部２５の外周面２６との接合部２８を複数に分割、本実施の形態では第１〜第４溶接範囲Ｗ１〜Ｗ４に４分割し、各溶接範囲を順に電子ビーム溶接する第１〜第４溶接工程Ｓ２〜Ｓ５の溶接工程を備える。

機械加工されたドラム本体１１及びシャフト２１は、組み付けにあたり、予め洗浄して切削油や切粉等の付着物を除去すると共にエアブロ等で乾燥される。

しかる後、圧入工程Ｓ１において、図示しない圧入装置等によりドラム本体１１の嵌合孔１５に、嵌挿部２５を圧入嵌合してドラム本体１１とシャフト２１を一体に組み付ける。

このドラム本体１１の嵌合孔１５にシャフト２１の嵌挿部２５を圧入嵌合して組み付けた状態は、図１に示すと共に図３（ａ）に嵌合孔１５と嵌挿部２５の嵌合状態を模式的に示すように、ドラム本体１１に形成された嵌合孔１５の内周面１６には、その全周に亘って嵌挿部２５の外周面２６から径方向外方の押圧力Ｐ１を受ける一方、嵌挿部２５の外周面２６はその全周に亘ってドラム本体１１の嵌合孔１５の内周面１６から径方向内方の押圧力Ｐ２を受け、嵌合孔１５の内周面１６に作用する押圧力Ｐ１と嵌挿部２５の外周面２６に作用する押圧力Ｐ２が均衡を保っている。なお、図３（ａ）において構成を明確にするために、嵌合孔１５の内周面１６と嵌挿部２５の外周面２６の間に隙間が図示されている。

次の溶接工程にあたり、予め第１〜第４溶接工程Ｓ２〜Ｓ５の各溶接工程において溶接を施す各溶接範囲を、ドラム本体１１に形成された嵌合孔１５の内周面１６と嵌挿部２５の外周面２６との接合部２８を図３（ｂ）に示すように嵌挿部２５の軸中心Ｏを中心として等角度となる９０°の第１〜第４溶接範囲Ｗ１〜Ｗ４に等間隔で４分割して設定する。

具体的には嵌挿部２５の軸中心Ｏを中心として第１溶接範囲Ｗ１と第２溶接範囲Ｗ２が対向し、第１溶接範囲Ｗ１の溶接終点Ｗ１ｂと第２溶接範囲Ｗ２の溶接始点Ｗ２ａとの間に第３溶接範囲Ｗ３を設定し、第２溶接範囲Ｗ２の溶接終点Ｗ２ｂと第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａとの間に第４溶接範囲Ｗ４を設定する。この第３溶接範囲Ｗ３の溶接始点Ｗ３ａ及び溶接終点Ｗ３ｂは第１溶接範囲Ｗ１の溶接終点Ｗ１ｂ及び第２溶接範囲Ｗ２の溶接始点Ｗ２ａとオーバーラップする。同様に、第４溶接範囲Ｗ４の溶接始点Ｗ４ａ及び溶接終点Ｗ４ｂは第２溶接範囲Ｗ１の溶接終点Ｗ２ｂ及び第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａとオーバーラップする。

そして、図１に示すように、第１〜第４溶接工程Ｓ２〜Ｓ５の各溶接工程において、電子ビームＢをドラム本体１１の嵌合孔１５と嵌挿部２５との接合部２８に軸方向に照射しながら、接合部２８に沿って相対的に周方向に移動し、或いは電子ビームＢを移動することなくドラム本体１１及びシャフト２１をその軸芯Ｌ周りに回転することによって第１〜第４溶接範囲Ｗ１〜Ｗ４を順次溶接する。

第１溶接工程Ｓ２において、電子ビームＢをドラム本体１１の嵌合孔１５との接合部２８に照射しながら、接合部２８に沿って相対的に周方向に回転移動して第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａから溶接終点Ｗ１ｂを溶接する。この第１溶接範囲Ｗ１を溶接すると、その溶接時に第１溶接範囲Ｗ１の溶接部、即ち接合部２８が溶融し、第１溶接範囲Ｗ１において嵌合孔１５の内周面１６に作用する嵌挿部２５の外周面２６からの押圧力Ｐ１及び嵌挿部２５の外周面２６に作用する嵌合孔１５の内周面１６からの押圧力Ｐ２がなくなり、嵌合孔１５の内周面１６に作用する押圧力Ｐ１と嵌挿部２５の外周面２６に作用する押圧力Ｐ２とが不均衡となり、図３（ｃ）に示すように嵌挿部２５の軸中心Ｏに対してドラム本体１１が相対的に第１溶接範囲Ｗ１の中央と反対方向となる第２溶接範囲Ｗ２側のフレ変位方向Ｆ１にフレ変位する。

次の第２溶接工程Ｓ２においては、電子ビームＢをドラム本体１１の嵌合孔１５と嵌挿部２５との接合部２８に照射しながら、接合部２８に沿って相対的に周方向に回転移動して溶接始点Ｗ２ａから溶接終点Ｗ２ｂに亘って第２溶接範囲を溶接する。この第２溶接範囲Ｗ２を溶接すると、その第２溶接範囲Ｗ２の溶接部、即ち接合部２８が溶融して凝固する。この第２溶接範囲Ｗ２の凝固に伴う溶接部の収縮により、図３（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第２溶接範囲Ｗ２の中央に対して嵌挿部２５の軸中心Ｏ側、即ち第１溶接工程Ｓ２におけるフレ変位方向Ｆ１と反対方向のフレ変位方向Ｆ２にフレ変位する。

この第２溶接範囲Ｗ２の溶接によるフレ変位方向Ｆ２のフレ変位量により第１溶接範囲Ｗ１の溶接に伴って発生したフレ変位方向Ｆ１のフレ変位量が減少する。

次の第３溶接工程Ｓ４においては、電子ビームＢをドラム本体１１の嵌合孔１５と嵌挿部２５との接合部２８に照射しながら、接合部２８に沿って相対的に周方向に回転移動して溶接始点Ｗ３ａから溶接終点Ｗ３ｂに亘って第３溶接範囲Ｗ３を溶接する。この第３溶接範囲Ｗ３を溶接すると、その第３溶接範囲Ｗ３の溶接部が溶融して凝固する。この凝固に伴う溶接部の収縮により、図３（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第３溶接範囲Ｗ３の中央に対して嵌挿部２５の軸中心Ｏ側、即ち第４溶接範囲Ｗ３側のフレ変位方向Ｆ３にフレ変位する。

次の第４溶接工程Ｓ５において、電子ビームＢをドラム本体１１の嵌合孔１５と嵌挿部２５との接合部２８に照射しながら、接合部２８に沿って相対的に周方向に回転移動して第４溶接範囲Ｗ４の溶接始点Ｗ４ａから溶接終点Ｗ４ｂを溶接する。この第４溶接範囲Ｗ４を溶接すると、その第４溶接範囲Ｗ４の溶接部が溶融して凝固する。この凝固に伴う溶接部の収縮により、図３（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第４溶接範囲Ｗ４の中央に対して嵌挿部２５の軸中心Ｏ側、即ち第３溶接範囲Ｗ３側のフレ変位方向Ｆ４にフレ変位する。

この第４溶接範囲Ｗ４の溶接により第３溶接範囲Ｗ３の溶接に伴って発生したフレ変位方向Ｆ３のフレ変位量が第４溶接範囲Ｗ４の溶接によるフレ変位方向Ｆ４のフレ変位量によってほぼ相殺される。

このように溶接されたドラム本体１１とシャフト２１は第１溶接工程Ｓ２における第１溶接範囲Ｗ１の溶接部の溶融に伴い発生する嵌挿部２５の軸中心Ｏに対するドラム本体１１のフレ変位方向Ｆ１のフレ変位量が第２溶接工程Ｓ３による第２溶接範囲Ｗ２の溶接に伴う溶接部の収縮によるフレ変位方向Ｆ２のフレ変位により減少されると共に、第３溶接範囲Ｗ３及び第４溶接範囲Ｗ４によりフレ方向Ｆ３及びＦ４にフレ変位量が互いに減少されて溶接終了後のフレ変位方向Ｆのフレ変位量が極めて少なく、クラッチ本体１１とシャフト１２の同軸度が確保されて加工精度に優れた高品位のクラッチドラム１０が確保できる。

（第２実施の形態）
図４を参照して第２実施の形態を説明する。この第２実施の形態は、第１溶接工程Ｓ２及び第２溶接工程Ｓ３の各溶接工程において溶接を施す第１溶接範囲の溶接始点から溶接終点の距離と、第２溶接範囲の溶接始点から溶接終点の距離が異なるように設定した点が第１実施の形態と異なり、他の構成は第１実施の形態と同様であり、図４において図１乃至図３と対応する構成に図１乃至図３と同一符号を付して該部の詳細な説明を省略し、異なる点を主に説明する。

図４は、第１実施の形態における図３に対応する圧入工程及び各溶接工程における変位作用説明図である。

第１実施の形態と同様に、圧入工程Ｓ１でドラム本体１１の嵌合孔１５に、嵌挿部２５を圧入嵌合してドラム本体１１とシャフト２１を一体に組み付ける。この嵌合孔１５に嵌挿部２５を圧入嵌合した状態では、図４（ａ）に示すように、ドラム本体１１の嵌合孔１５の内周面１６が嵌挿部２５から受ける径方向外方の押圧力Ｐ１と、嵌挿部２５の外周面２６が嵌合孔１５の内周面１６から受ける径方向内方の押圧力Ｐ２は均衡を保っている。

次の溶接工程にあたり、予め第１〜第４溶接工程Ｓ２〜Ｓ５の各溶接工程において溶接を施す各溶接範囲を、図４（ｂ）に示すように嵌挿部２５の軸中心Ｏを中心として第１溶接範囲Ｗ１と第２溶接範囲Ｗ２が対向し、第１溶接範囲Ｗ１の溶接終点Ｗ１ｂと第２溶接範囲Ｗ２の溶接始点Ｗ２ａとの間に第３溶接範囲Ｗ３を設定し、第２溶接範囲Ｗ２の溶接終点Ｗ２ｂと第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａとの間に第４溶接範囲Ｗ４を設定する。

この第２溶接範囲Ｗ２の溶接始点Ｗ２ａから溶接終点Ｗ２ｂの距離に対する第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａから溶接終点Ｗ１ｂの距離を小さく設定する。例えば、軸中心Ｏに対する第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａから溶接終点Ｗ１ｂの溶接角度θ１が４５°、第２溶接範囲Ｗ２の溶接始点Ｗ２ａから溶接終点Ｗ２ｂの溶接角度θ２が９０°、第３溶接範囲Ｗ３の溶接始点Ｗ３ａから溶接終点Ｗ３ｂの溶接角度θ３が１１２．５°、第４溶接範囲Ｗ４の溶接始点Ｗ４ａから溶接終点Ｗ４ｂの溶接角度θ４が１１２．５°に設定する。

第１〜第４溶接工程Ｓ２〜Ｓ５の各溶接工程において第１〜第４溶接範囲Ｗ１〜Ｗ４を順に溶接する。

まず、第１溶接工程Ｓ２において、溶接始点Ｗ１ａから溶接終点Ｗ１ｂに亘って第１溶接範囲Ｗ１を溶接する。この第１溶接範囲Ｗ１を溶接すると、その溶接時に第１溶接範囲Ｗ１の溶接部が溶融し、溶接範囲Ｗ１における嵌合孔１５に作用する嵌挿部２５からの押圧力Ｐ１及び嵌挿部２５の外周面２６に作用する嵌合孔１５からの押圧力Ｐ２がなくなり、嵌合孔１５の内周面１６に作用する押圧力Ｐ１と嵌挿部２５の外周面２６に作用する押圧力Ｐ２とが不均衡となり、図４（ｃ）に示すように嵌挿部２５の軸中心Ｏに対してドラム本体１１が相対的に第１溶接範囲Ｗ１の中心と反対方向となる第２溶接範囲Ｗ２側のフレ変位方向Ｆ１にフレ変位する。このフレ変位Ｆ１のフレ変位量は、第１溶接範囲Ｗ１の大きさに相応して第1実施の形態に比べて小さくなる。

次の第２溶接工程Ｓ３においては、第２溶接範囲Ｗ２を溶接する。この第２溶接範囲Ｗ２の溶接により第２溶接範囲Ｗ２の溶接部が溶融して凝固する。この溶接部の収縮により、図４（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第２溶接範囲Ｗ２の中央に対して嵌挿部２５の軸中心Ｏ側、即ち第１溶接範囲Ｗ１の溶接に伴うフレ変位方向Ｆ１と反対方向のフレ変位方向Ｆ２にフレ変位する。このフレ変位Ｆ２のフレ変位量は、第２溶接範囲Ｗ２の大きさに相応して第1実施の形態に比べて比べ大きくなる。

この第２溶接範囲Ｗ２の溶接により第１溶接範囲Ｗ１の溶接に伴って発生したフレ変位方向Ｆ２のフレ変位量は、第1溶接範範囲Ｗ１により発生したフレ変位方向Ｆ１のフレ変位量によって減少される。

次の第３溶接工程Ｓ４においては、第３溶接範囲Ｗ３を溶接する。この溶接による第３溶接範囲Ｗ３の凝固に伴う溶接部の収縮により、図４（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第３溶接範囲Ｗ３の中央から軸中心Ｏ側、即ち第４溶接範囲Ｗ３側のフレ変位方向Ｆ３にフレ変位する。

次の第４溶接工程Ｓ５において、溶接始点Ｗ４ａから溶接終点Ｗ４ｂに亘って第４溶接範囲Ｗ４を溶接する。この溶接による第４溶接範囲Ｗ４の凝固に伴う溶接部の収縮により、図４（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第４溶接範囲Ｗ４の中央に対して嵌挿部２５の軸中心Ｏ側、即ち第３溶接範囲Ｗ３側のフレ変位方向Ｆ４にフレ変位する。

この第４溶接範囲Ｗ４の溶接により第３溶接範囲Ｗ３の溶接に伴って発生したフレ変位方向Ｆ３のフレ変位量が第４溶接範囲Ｗ４の溶接によるフレ変位方向Ｆ４のフレ変位量によって減少する。

このように溶接されたドラム本体１１とシャフト２１は第１溶接工程Ｓ２における溶接における第２溶接範囲Ｗ２の溶接部の収縮に伴い生じる嵌挿部２５の軸中心Ｏに対するドラム本体１１のフレ変位方向Ｆ２のフレ変位量が第１溶接範囲Ｗ１の溶融に伴うフレ変位方向Ｆ１に変位により減少され、かつ第３溶接範囲Ｗ３及び第４溶接範囲Ｗ４によりフレ方向Ｆ３及びＦ４によって調整されて溶接終了後のフレ変位方向Ｆのフレ変位量が極めて少なく、クラッチ本体１１とシャフト１２の同軸度が確保されて高品位のクラッチドラム１０が確保できる。

即ち、第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａから溶接終点Ｗ１ｂとの距離と、第２溶接範囲Ｗ２の溶接始点Ｗ２ａから溶接終点Ｗ２ｂとの距離が異なることで、第１溶接範囲Ｗ１の溶接に伴い生じるドラム本体１１のフレ変位方向Ｆ１のフレ変位量と第２溶接範囲Ｗ２の溶接に伴い生じるドラム本体１１のフレ変位方向Ｆ２のフレ変位量が適宜制御でき、クラッチ本体１１とシャフト１２の同軸度がより確保されて、加工精度に優れた高品質のクラッチドラム１０が確保できる。

なお、上記実施の形態では第２溶接範囲Ｗ２の溶接始点Ｗ２ａから溶接終点Ｗ２ｂの距離に対する第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａから溶接終点Ｗ１ｂの距離を小さく設定したが、嵌合孔１５と嵌挿部２５との圧入状態等を考慮し、第２溶接範囲Ｗ２の溶接始点Ｗ２ａから溶接終点Ｗ２ｂの距離に対する第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａから溶接終点Ｗ１ｂの距離を大きく設定することもできる。

（第３実施の形態）
図５を参照して第３実施の形態を説明する。この第３実施の形態は、第１溶接工程Ｓ２に先立って仮付け溶接工程を備える点が第１実施の形態と異なり、他の構成は第１実施の形態と同様であり、図５において図１乃至図３と対応する構成に図１乃至図３と同一符号を付して外部の詳細な説明を省略し、異なる点を主に説明する。

図５は、第１実施の形態における図３に対応する圧入工程及び各溶接工程における変位作用説明図である。

第１実施の形態と同様に、圧入工程Ｓ１でドラム本体１１の嵌合孔１５に、嵌挿部２５を圧入嵌合してドラム本体１１とシャフト２１を一体に組み付ける。この嵌合孔１５に嵌挿部２５を圧入嵌合した状態では、図５（ａ）に示すようにドラム本体１１の嵌合孔１５の内周面１６が嵌挿部２５から受ける径方向外方の押圧力Ｐ１と、嵌挿部２５の外周面２６が嵌合孔１５の内周面１６から受ける径方向内方の押圧力Ｐ２は均衡を保っている。

次の溶接工程にあたり、予め第１〜第４溶接工程Ｓ２〜Ｓ５の各溶接工程において溶接を施す各溶接範囲を、図５（ｂ）に示すように嵌挿部２５の軸中心Ｏを中心として等角度となる９０°の第１溶接範囲Ｗ１、第２溶接範囲Ｗ２、第３溶接範囲Ｗ３、第４溶接部材Ｗ４に４分割して設定する。即ち嵌挿部２５の軸中心Ｏを中心として第１溶接範囲Ｗ１と第２溶接範囲Ｗ２が対向し、第１溶接範囲Ｗ１の溶接終点Ｗ１ｂと第２溶接範囲Ｗ２の溶接始点Ｗ２ａとの間に第３溶接範囲Ｗ３を設定し、第２溶接範囲Ｗ２の溶接終点Ｗ２ｂと第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａとの間に第４溶接範囲Ｗ４を設定する。

そして、図５（ｃ）に示すように、仮付け溶接工程において、電子ビームにより第１溶接範囲Ｗ１に対して軸中心Ｏを中心に対向する嵌合孔１５の内周面１６と嵌挿部２５の外周面２６との接合部２８となる第２溶接範囲Ｗ２の一部を仮付け溶接する。この仮付け溶接部Ｗａは極めて小範囲で浅く溶融及び収縮が小さくドラム本体１１の嵌合孔１５の内周面１６と嵌挿部２５のフレ変位は発生しない。

次に、第１〜第４溶接工程Ｓ２〜Ｓ５の各溶接工程で第１〜第４溶接範囲Ｗ１〜Ｗ４を順に溶接する。

まず、第１溶接工程Ｓ２において、溶接始点Ｗ１ａから溶接終点Ｗ１ｂに亘って第１溶接範囲Ｗ１を溶接する。この第１溶接範囲Ｗ１を溶接すると、その溶接時に第１溶接範囲Ｗ１の溶接部が溶融し、第１溶接範囲Ｗ１における嵌合孔１５に作用する嵌挿部２５からの押圧力Ｐ１及び嵌挿部２５に作用する嵌合孔１５からの押圧力Ｐ２がなくなり、嵌合孔１５の内周面１６に作用する押圧力Ｐ１と嵌挿部２５の外周面２６に作用する押圧力Ｐ２とが不均衡となり、図５（ｃ）に示すように嵌挿部２５の軸中心Ｏに対してドラム本体１１が相対的に第１溶接範囲Ｗ１の中心と反対方向となる第２溶接範囲Ｗ２側のフレ変位方向Ｆ１にフレ変位する。このフレ変形変位方向Ｆ1のフレ変位量は、予め嵌合孔１５に内周面１６と嵌挿部２５の外周面２６とが仮付け溶接部ｂにおいて結合されており、フレ変位が抑制されて第1実施の形態に比べ小さくなる。

次の第２溶接工程Ｓ３においては、溶接始点Ｗ２ａから溶接終点Ｗ２ｂに亘って第２溶接範囲Ｗ２を溶接する。この溶接による第２溶接範囲Ｗ２の凝固に伴う溶接部の収縮により、図５（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第２溶接範囲Ｗ２の中央に対して嵌挿部２５の軸中心Ｏ側、即ち第１溶接工程Ｓ２におけるフレ変位方向Ｆ１と反対方向のフレ変位方向Ｆ２にフレ変位する。この第２溶接範囲Ｗ２の溶接に伴うフレ変位方向Ｆ２のフレ変位量により、第１溶接範範囲Ｗ１により発生したフレ変位方向Ｆ１のフレ変位量は減少する。

第３溶接工程Ｓ４において、溶接始点Ｗ３ａから溶接終点Ｗ３ｂに亘って第３溶接範囲Ｗ３を溶接する。この溶接による第３溶接範囲Ｗ３の凝固に伴う溶接部の収縮により、図５（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第３溶接範囲Ｗ３の中央に対して嵌挿部２５の軸中心Ｏ側、即ち第４溶接範囲Ｗ４側のフレ変位方向Ｆ３にフレ変位する。

次の第４溶接工程Ｓ５において、第４溶接範囲Ｗ４の溶接始点Ｗ３ａから溶接終点Ｗ４ｂに亘って第４溶接範囲Ｗ４を溶接する。この溶接による第４溶接範囲Ｗ４の凝固に伴う溶接部の収縮により、図５（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第４溶接範囲Ｗ４の中央に対して嵌挿部２５の軸中心Ｏ側、即ち第３溶接範囲Ｗ３側のフレ変位方向Ｆ４にフレ変位する。

この第４溶接範囲Ｗ４の溶接により第３溶接範囲Ｗ３の溶接に伴って発生したフレ変位方向Ｆ３のフレ変位量が第４溶接範囲Ｗ４の溶接によるフレ変位方向Ｆ４のフレ変位量によってほぼ相殺される。

このように溶接されたドラム本体１１とシャフト２１は第１溶接範囲Ｗ１を溶接する第１溶接工程Ｓ２に先立って予め第１溶接範囲Ｗ１に対向する嵌合孔１５と嵌挿部２５の接合部２８を仮付け溶接することで、その仮付け溶接部Ｗａによって第１溶接範囲Ｗ１の溶融に伴うフレ変位方向Ｆ１のフレ変位量が抑制され、かつ第１溶接工程Ｓ２によるフレ変位方向Ｆ１のフレ変位が第２溶接範囲Ｗ２の溶接に伴う溶接部の収縮によるフレ変位方向Ｆ２のフレ変位でより効率的に減少され、第３溶接範囲Ｗ３及び第４溶接範囲Ｗ４によりフレ方向Ｆ３及びＦ４にフレ変位量が互いに減少されて溶接終了後のフレ変位Ｆのフレ変位量が極めて少なく、クラッチ本体１１とシャフト１２の同軸度が確保されて高品位のクラッチドラム１０が確保できる。

なお、上記実施の形態では、仮付け溶接工程において、第２溶接範囲Ｗ２の一部に仮付け溶接を施したが、更に第３溶接範囲Ｗ３、第４溶接範囲Ｗ４の一部に仮付け溶接を施すこともできる。

また、上記実施の形態は、ドラム本体ドラム本体１１に形成された嵌合孔１５の内周面１６と嵌挿部２５の外周面２６との接合部２８を等間隔で第１〜第４溶接範囲Ｗ１〜Ｗ４に４分割区分し、嵌合孔１５と嵌挿部２５の接合部２８に仮付け溶接を施す場合を例に説明したが、第２実施の形態のようにドラム本体１１に形成された嵌合孔１５の内周面１６と嵌挿部２５の外周面２６との接合部２８を不等間隔で第１〜第４溶接範囲Ｗ１〜Ｗ４に分割した場合において第１溶接範囲Ｗ１と対向する嵌合孔１５と嵌挿部２５との接合部２８に仮付け溶接を施すこともできる。

（参考例）
図６を参照して、第１溶接工程Ｓ２に先立って仮付け溶接工程を備える電子ビーム溶接方法の参考例を説明する。なお、図６において図１乃至図３と同一符号を付して該部の詳細な説明を省略する。

図６は、第１実施の形態における図３に対応する圧入工程及び各溶接工程における変位作用説明図である。

第１実施の形態と同様に、圧入工程Ｓ１でドラム本体１１の嵌合孔１５に、嵌挿部２５を圧入嵌合してドラム本体１１とシャフト２１を一体に組み付ける。この状態では、図６（ａ）に示すようにドラム本体１１の嵌合孔１５が嵌挿部２５から受ける径方向外方の押圧力Ｐ１と、嵌挿部２５がドラム本体１１の嵌合孔１５から受ける径方向内方の押圧力Ｐ２は均衡を保っている。

本参考例では、第１〜第３溶接工程を有し、各溶接工程において溶接を施す各溶接範囲を、第１溶接範囲Ｗ１と第３溶接範囲Ｗ３が対向し、第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点ｗ１ａと第３溶接範囲Ｗ３の溶接終点Ｗ３ｂの間に第２溶接範囲Ｗ２を設定して３分割する。例えば図６（ｂ）に示すように嵌挿部２５の軸中心Ｏを中心として等角度となる９０°の第１溶接範囲Ｗ１及び第２溶接範囲Ｗ２、軸中心Ｏを中心とし溶接角度が１８０°の第３溶接範囲Ｗ３に３分割して設定する。即ち第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａに第２溶接範囲Ｗ２の溶接終点Ｗ２ｂがオーバーラップし、第１溶接範囲Ｗ１の溶接終点Ｗ１ｂ及び第２溶接範囲Ｗ２の溶接始点Ｗ２ａにそれぞれ第３溶接範囲Ｗ３の溶接始点Ｗ３ａ及び溶接終点Ｗ３ｂがオーバーラップして設定される。

そして、図６（ｃ）に示すように、仮付け溶接工程において、第１溶接範囲Ｗ１に対し軸中心Ｏを中心に対向する嵌合孔１５の内周面１６と嵌挿部２５の外周面２６との接合部２８となる第２溶接範囲Ｗ２の一部を仮付け溶接する。

次に、第１溶接工程において、溶接始点Ｗ１ａから溶接終点Ｗ１ｂに亘って第１溶接範囲Ｗ１を溶接する。この溶接時に第１溶接範囲Ｗ１の溶接部が溶融し、この第１溶接範囲Ｗ１における嵌合孔１５に作用する嵌挿部２５からの押圧力Ｐ１及び嵌挿部２５に作用する嵌合孔１５からの押圧力Ｐ２がなくなり、嵌合孔１５の内周面１６に作用する押圧力Ｐ１と嵌挿部２５の外周面２６に作用する押圧力Ｐ２とが不均衡となり、図６（ｃ）に示すように嵌挿部２５の軸中心Ｏに対してドラム本体１１が相対的に第１溶接範囲Ｗ１の中心と反対方向となる第２溶接範囲Ｗ２側のフレ変位方向Ｆ１にフレ変位する。このフレ変位方向Ｆ1のフレ変位量は、予め嵌合孔１５に内周面１６と嵌挿部２５の外周面２６とが仮付け溶接部Ｗａにおいて結合されており、フレ変位が抑制されて比較的小さくなる。

次の第２溶接工程においては、第２溶接範囲Ｗ２を溶接する。この接範による第２溶接範囲Ｗ２に凝固に伴う溶接部の収縮により、図６（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第２溶接範囲Ｗ２の中央に対して嵌挿部２５の軸中心Ｏ側のフレ変位方向Ｆ２にフレ変位する。

次の第３溶接工程において、第３溶接範囲Ｗ３を溶接する。この溶接による第３溶接範囲Ｗ３の凝固に伴う溶接部の収縮により、図６（ｃ）に示すようにドラム本体１１が第３溶接範囲Ｗ３の中央に対して嵌挿部２５の軸中心Ｏ側、即ち第１溶接範囲Ｗ１の溶接始点Ｗ１ａ及び第２溶接範囲Ｗ２の溶接終点Ｗ２ｂのオーバーラップ側のフレ変位方向Ｆ３にフレ変位し、このフレ変位方向Ｆ３のフレ変位によって第１溶接範囲Ｗ１及び第２溶接範囲Ｗの溶接に伴うフレ変位方向Ｆ１及びＦ２のフレ変形量が減少して溶接終了後のフレ変位Ｆのフレ変位量が極めて少なく、クラッチ本体１１とシャフト１２の同軸度が確保されて高品位のクラッチドラム１０が確保できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では被溶接部材がクラッチドラムである場合を例に説明したが、例えばトルクコンバータのケーシングに軸状のシャフトを組み付ける等の２部材が嵌合される接合部に電子ビーム溶接を施す他の被溶接部材に適用することができる。

１０ クラッチドラム（被溶接部材）
１１ ドラム本体（第１部材）
１２ 底壁部
１５ 嵌合孔
１６ 内周面
２１ シャフト（第２部材）
２５ 嵌挿部
２６ 外周面
２８ 接合部
Ｗ１ 第１溶接範囲
Ｗ１ａ 溶接始点
Ｗ１ｂ 溶接終点
Ｗ２ 第２溶接範囲
Ｗ２ａ 溶接始点
Ｗ２ｂ 溶接終点
Ｗ３ 第３溶接範囲
Ｗ３ａ 溶接始点
Ｗ３ｂ 溶接終点
Ｗ４ 第４溶接範囲
ｗ４ａ 溶接始点
Ｗ４ｂ 溶接終点
Ｓ１ 圧入工程
Ｓ２ 第１溶接工程
Ｓ３ 第２溶接工程
Ｓ４ 第３溶接工程
Ｓ５ 第４溶接工程
Ｐ１、Ｐ２ 押圧力
Ｆ フレ変位方向
Ｆ１ 第１溶接工程におけるシャフトに対するドラム本体のフレ変位方向
Ｆ２ 第２溶接工程におけるシャフトに対するドラム本体のフレ変位方法
Ｆ３ 第３溶接工程におけるシャフトに対するドラム本体のフレ変位方向
Ｆ４ 第４溶接工程におけるシャフトに対するドラム本体のフレ変位方向

Claims (3)

1. 第１部材に形成された円形筒状の内周面を有する嵌合孔に第２部材の嵌挿部を圧入嵌合し、互いに接合する嵌合孔の内周面と嵌挿部の外周面との接合部に電子ビームを照射し、 電子ビームと第１部材及び第２部材を相対回転させて接合部全周を溶接する電子ビーム溶接方法において、
   前記接合部を前記嵌挿部の軸中心を中心として対向する第１溶接範囲及び第２溶接範囲と、前記第１溶接範囲の溶接終点と第２溶接範囲の溶接始点との間の第３溶接範囲と、前記第２溶接範囲の溶接終点と第１溶接範囲の溶接始点との間の第４溶接範囲とに分割し、 前記第１溶接範囲を溶接始点から溶接終点に亘って連続して溶接する第１溶接工程と、 前記第２溶接範囲を溶接始点から溶接終点に亘って連続して溶接する第２溶接工程と、 前記第３溶接範囲を溶接する第３溶接工程と、
   前記第４溶接範囲を溶接する第４溶接工程とを順に実行することを特徴とする電子ビーム溶接方法。
2. 前記第１溶接範囲の溶接始点から溶接終点の距離と、第２溶接範囲の溶接始点から溶接終点の距離が異なることを特徴とする請求項１の電子ビーム溶接方法。
3. 前記第１溶接工程に先立って第１溶接範囲と対向する上記嵌合孔の内周面と嵌挿部の外周面との接合部の部位を仮付け溶接する仮付け溶接工程を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子ビーム溶接方法。

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