JP6161988B2 - 燃料給油管の接続装置及び接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、車両の燃料タンクにガソリン等の燃料を給油する際の通路となる燃料給油管において、その短筒状部材と筒状給油管本体とを接続するための接続装置及び接続方法に関する。

一般的に、車両には、燃料タンクに燃料を給油する際の通路となる燃料給油管が設けられている。該燃料給油管は、給油キャップで開閉可能に旋蓋されるとともに給油ガンのノズルが挿入される給油口を一端側に有する短筒状部材と、一端側が該短筒状部材の他端側に接続され、他端側が燃料タンクに接続される筒状給油管本体とを備えている。上記短筒状部材の他端側が、上記筒状給油管本体の一端側に挿入されて、上記筒状給油管本体の一端側が上記短筒状部材の外周に連続溶接されることにより、燃料給油管が構成されるようになっている。

近年、自動車の衝突安全性能の向上が進められているが、従来のような車両前後方向からの衝突対応だけでなく、側方からの衝突にも対応できるようなことが求められている。このような環境下において、一般に車両の側方に装着されることの多い燃料給油管についても同様な要求が有り、衝突時に燃料漏れを生じさせないような構成にすることが重要になってきている。

その対策として、例えば、給油管の板厚を厚くすることが考えられるが、そうすると重量がアップし、コストアップになるので、対策としては好ましくない。そのために、板厚をアップするのではなく、給油管の短筒状部材と給油管本体との接続部分の剛性強化により、燃料漏れを防止することが検討されている。更に、近年では環境対策の関係から腐食性のある植物由来の燃料油を通常の化石燃料油に混合または全量投入して使用する場合が増えて来ており、給油管本体の外面のみならず該燃料油が接触する内面の防錆力の向上も検討されている。

例えば、特許文献１に開示されている燃料給油管は、口金（短筒状部材）の口金接合部と導管（給油管本体）の導管接合部とを両接合部の接合により一体化する燃料給油管において、口金と導管との接合強度を高めることを目的として、口金と導管の接合角度を変位できる燃料給油管であって、口金接合部は異なる法線方向を有する複合面とし、導管接合部は前記口金接合部に倣う帯面とし、口金接合部に導管接合部を線又は面接触させ、この導管接合部の範囲で口金と導管とを接合する燃料給油管としたものである。

特許文献１では、給油管の短筒状部材と給油管本体との接続部分については、幅のある導管接合部の範囲を溶接代として、レーザ溶接、アーク溶接又はロウ付けで口金接合部と導管接合部とを接合し、一体化することを開示しているだけである。レーザ溶接の具体的な溶接技術については記載されていない。

特許文献２には、メッキ鋼板からなる筒状給油管本体は、給油口を一端側に有し、他端が燃料タンクに接続されるメッキ鋼板からなる筒状給油管本体と、ステンレス鋼材からなり、給油口に組み付けられる短筒状リテーナとを備え、リテーナを給油管本体に嵌合させ、嵌合部分をロウ付けで連続溶接する技術が開示されている。

その中で、給油管の短筒状部材と給油管本体との接続部分についての記載が開示されている。しかし、給油管本体に筒状部材をＭＩＧ溶接でロウ付けによる連続溶接をすることに限らず、例えば、レーザ溶接、プラズマ溶接及びＴＩＧ溶接でロウ付けによる連続溶接をしてもよいし、連続溶接であれば上記以外の施工方法でも構わないと述べているだけである。

特開２００２−３７０５５２号公報（段落００１２） 特開２０１２−０９１５３４号公報（段落００２３）

すなわち、特許文献１及び２のいずれにおいても、給油管の短筒状部材と給油管本体との接続部分については、ロウ付け、レーザ溶接などの各種の手法を開示しているが、その具体的な内容については言及されておらず、実施上不明確である。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、給油管の短筒状部材と給油管本体との接続部分について、その接続強度が強く、外面のみならず組立後に防錆処理の施し難い内面の防錆力にも優れた接続構造が得られる装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、給油管の短筒状部材と、該短筒状部材に接続される給油管本体とを相対的に回転させて、接続部分にレーザ光を照射して該接続部分を接合するとともに、この接続部分に軸方向のズレがあっても、該接続部分にレーザ光を確実に照射できるようにしたことを特徴とする。

具体的には、第１の発明は、給油キャップで開閉可能に旋蓋されるとともに給油ガンのノズルが挿入される給油口を一端側に有する短筒状部材と、一端（即ち端部）が該短筒状部材の他端（即ち端部）に接続され、他端が燃料タンクに接続される筒状給油管本体とを備えた燃料給油管において、上記短筒状部材の他端側と上記筒状給油管本体の一端側とを、いずれか一方が内側になり、他方が外側になるように重ねて、外側になる部材の端部を内側になる部材の外周に溶着するようにした燃料給油管の接続装置が対象である。

そして、上記外側になる部材の端部の端面に溶着用のレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、該短筒状部材及び該筒状給油管本体をレーザ光に対し相対的に回転させる回転機構と、該短筒状部材及び該筒状給油管本体がレーザ光に対し相対的に回転する時に上記端面の上記回転機構における軸方向へのズレ量を検出するズレ量検出部と、上記レーザ光照射装置によるレーザ光の照射位置を上記軸方向に変位可能な位置変更部と、上記レーザ光照射装置、上記回転機構、上記ズレ量検出部及び上記位置変更部に接続され、上記ズレ量検出部により検出された上記端面の上記ズレ量に応じて、上記位置変更部を作動させて上記レーザ光照射装置によるレーザ光の位置を変位させる制御部とを備え、該制御部は、レーザ光照射装置からのレーザ光がデフォーカスで上記端面に照射されるように制御するデフォーカス制御部を備え、このデフォーカス制御部は、上記制御部によってレーザ光の位置を変位させられながら、該外側になる部材の端面全周を溶融して崩落するような入熱量のデフォーカス状態でレーザ光を照射し、この照射に続いて、上記制御部によってレーザ光の位置を変位させられながら、該外側になる部材の溶融された部分が上記内側になる部材に溶着するような入熱量のデフォーカス状態で、上記溶融された部分に向けてデフォーカスでレーザ光を照射するように制御することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明の燃料給油管の接続装置において、上記デフォーカス制御部は、該外側になる部材の端面全周を溶融して崩落するように上記端面に向けてデフォーカスでレーザ光を照射する１回目の照射と、この照射に続いて、該外側になる部材の溶融された部分を上記内側になる部材に溶着するように上記溶融された部分に向けてデフォーカスでレーザ光を照射する２回目の照射は、同じ条件で同じ位置に向けて照射するように制御することを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明の燃料給油管の接続装置において、上記位置変更部は、上記レーザ光照射装置からのレーザ光を反射して上記端面に照射する反射鏡面部を備え、該反射鏡面部を作動させて該レーザ光の照射位置を変位させることを特徴とする。

第１の発明の燃料給油管の接続装置において、上記制御部は、レーザ光照射装置からのレーザ光がデフォーカスで上記端面に照射されるように制御するデフォーカス制御部を備え、このデフォーカス制御部は、少なくとも１回以上上記端面に向けてデフォーカスでレーザ光を照射するようにしても良い。

上記外側になる部材が上記筒状給油管本体で、上記内側になる部材が上記短筒状部材であり、上記短筒状部材の内面及び外面がメッキされているようにしても良い。

上記外側になる部材が上記短筒状部材で、上記内側になる部材が上記筒状給油管本体であり、上記筒状給油管本体の内面及び外面がメッキされているようにしても良い。

上記制御部は、上記レーザ光の照射を、該外側になる部材の端面全周を溶融する場合と、上記外側になる部材と上記内側になる部材とを溶着する場合とで同じ条件のデフォーカス状態になるように制御するようにしても良い。

該回転機構は、短筒状部材の内面に沿う外形を有する挿入部と、該挿入部が該短筒状部材の内側に挿入された状態で該挿入部を回転させる回転部とを備え、該回転部の回転により該短筒状部材及び上記筒状給油管本体を一体的に回転させるようにしても良い。

第１の発明では、レーザ光を照射するとともに短筒状部材及び筒状給油管本体を回転させることによって、端面（即ち隅角部）が溶融崩落されるので、溶着面積が増加するとともに外側になる部材と内側になる部材との隙間を埋めることができ、溶着強度が向上する。それと同時に、レーザ光が照射される端面に軸方向にズレがあっても、例えば、短筒状部材及び筒状給油管本体の一方が少し傾いて他方に挿入されていた場合や、寸法のばらつきで軸方向に誤差が出ていた場合であっても、このズレに応じてレーザ光の照射位置を移動させるので、ズレが生じていても、狙った端面に確実に所定のレーザ光を照射でき、安定した接続構造が得られる。

反射鏡面部を用いたものでは、接合部分のズレ量に応じてレーザ光の照射位置を微調整することが素早くでき、追従性に優れる。

上記端面に向けてデフォーカスでレーザ光を照射するものでは、上記外側になる部材の端部の端面に、デフォーカス状態でレーザ光を照射するとともに短筒状部材及び筒状給油管本体を回転させることによって、端部の外周側隅角部が溶融して崩落するので、溶着面積が増加するとともに外側になる部材と内側になる部材との隙間を埋めることができ、溶着強度が向上する。特に、レーザ光が内側になる部材を貫通しないので内面層を傷めることが無く、組立後に防錆処理（メッキや塗装などの表面処理）が施し難い給油管内面の防錆力を高めることができる。

内側になる部材の内面及び外面がメッキされているものでは、初期のレーザ照射により内側になる部材の外周のメッキ層を除去できるので、溶接時にメッキが気化したガスによるポロシティ（溶接金属中に発生するブローホールや、芋虫状に表面まで穴のあいたピットなどの溶接欠陥）の発生を抑制できる。その上で、更に該端面全周にデフォーカス状態でレーザ光を照射するので、上記外側になる部材の端部の端面と内側になる部材の外周とが強固に溶着される。また同時に、レーザ光が内側になる部材を貫通しないので内面のメッキ層を傷めることが無く、組立後に防錆処理（メッキや塗装などの表面処理）が施し難い給油管内面の防錆力を高めることができる。

レーザ光の照射が初回も２回目も同じデフォーカス状態であるものでは、り、レーザ光の照射状態を変位しないので、生産性に優れる。特に、同じ場所を同じデフォーカス状態で照射することが有効であり、このときにはさらに生産性が向上する。

回転機構の挿入部を該短筒状部材の内側に挿入して、回転部で該挿入部を回転させることで、該短筒状部材及び上記筒状給油管本体を一体的に回転させるようにしたものでは、短筒状部材と筒状給油管本体との回転が安定し、外側になる部材の端部の位置が安定した円周上の位置になり、溶融や溶着が安定して得られる。それとともに、挿入部があることで溶接時の筒状給油管本体や短筒状部材の変形が抑制できる。

本発明の実施形態１に係る燃料給油管と、燃料給油管が接続される燃料タンク及び給油口を旋蓋する給油キャップとを示す斜視図である。 図１で示す燃料給油管について、接続部分を溶接する溶接構造を簡略的に説明する部分拡大図である。 本発明の実施形態１に係る燃料給油管の接続装置の構成を示す図である。 軸方向にズレが生じていた場合を説明する図である。 図２の部分拡大断面図であって、初回転時の溶融状態を説明する図である。 図２の部分拡大断面図であって、２回目以降の回転時の溶着状態を説明する図である。 本発明の実施形態２に係る燃料給油管の要部を示す図である。 本発明の実施形態３に係る燃料給油管であって、接続部分を溶接する状態を簡略的に説明する部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る燃料給油管１を示す。燃料給油管１は、車両の燃料タンク１０に燃料を給油する際の燃料の通路となるものであり、給油口４を端部２ａに有する略円形筒状の短筒状部材２と、端部３ａが該短筒状部材２の他端２ｂに接続され、他端３ｂが燃料タンク１０に接続される略円形筒状の筒状給油管本体３とを備える。

上記筒状給油管本体３内にその端部３ａ側から短筒状部材２の他端２ｂが挿入されて、短筒状部材２の他端２ｂ側と筒状給油管本体３の端部３ａ側とは、短筒状部材２が内側になり、筒状給油管本体３が外側になるように重ねられ、外側になる筒状給油管本体３の端部３ａが内側になる短筒状部材２の外周に溶着されている。

上記給油管本体３は、両面が亜鉛メッキ層からなる肉厚一定な板状の亜鉛メッキ鋼板を筒状に丸めてその継ぎ目を溶接した電縫管を用いて形成され、上記端部３ａが拡径されている。短筒状部材２は、両面が亜鉛メッキ層からなる亜鉛メッキ鋼板からなり、所定形状に拡径されるとともに、給油キャップＣが螺合する螺合部が形成されている。

なお、短筒状部材２は、亜鉛メッキ鋼板ではなく、通常の鋼板を所定形状に拡径させるとともに、給油キャップＣが螺合する螺合部を形成し、その後に短筒状部材２の内外面に亜鉛メッキまたはその他のメッキ処理が施される場合や、ＳＵＳ４３６Ｌ等のステンレス鋼板を使用する場合もあり、それらの場合にも本発明は適用できる。

給油口４は、給油キャップＣで開閉可能に旋蓋されるとともに給油ガンのノズル（図示省略）が挿入されるようになっている。

図２及び図３に基づいて、本発明の実施形態１の接続構造を説明する。図２は、筒状給油管本体３の端部３ａと短筒状部材２の他端２ｂとの接続部分のレーザ光の照射状況を示し、図３は、燃料給油管の接続装置を示す。本発明では、短筒状部材２の他端２ｂとは、端部（隅角部）とは限らず、端部２ａとは異なる側を説明する意味で使用しており、端部でなく、途中の位置のこともあり得る。

図２は、筒状給油管本体３の端部３ａの端面３ａ’に向けて溶融及び溶着用のレーザ光１２ａを照射するレーザ光照射装置１２及び筒状給油管本体３と短筒状部材２を一緒に回転する回転機構１１を示している。

図３の接続装置は、上記短筒状部材２の他端２ｂ側と筒状給油管本体３の端部３ａとを重ねて、外側の筒状給油管本体３の端部３ａを内側の短筒状部材２の外周に溶着するためのものである。すなわち、接続装置は、上記外側の筒状給油管本体３の端部３ａの端面３ａ’に溶着用のレーザ光１２ａを照射するレーザ光照射装置１２と、短筒状部材２及び該筒状給油管本体３をレーザ光１２ａに対し相対的に回転させる回転機構１１と、該短筒状部材２及び該筒状給油管本体３がレーザ光１２ａに対し相対的に回転する時に上記端面３ａ’の軸方向へのズレ量を検出するズレ量検出部１３と、上記レーザ光照射装置１２によるレーザ光１２ａの照射位置を上記軸方向に変位可能な位置変更部１４と、上記レーザ光照射装置１２、上記回転機構１１、上記ズレ量検出部１３及び上記位置変更部１４に信号授受可能に接続され、上記ズレ量検出部１３により検出された上記端面３ａ’の上記ズレ量に応じて、上記位置変更部１４を作動させて上記レーザ光照射装置１２によるレーザ光１２ａの位置を変位させる制御部１５とを備えている。

図２に基づいて、レーザ光の照射状況を説明する。レーザ光照射装置１２からのレーザ光１２ａは、被接合部材となる筒状給油管本体３及び短筒状部材２を保持し回転させる回転機構１１の回転軸芯に対して直角方向よりも若干斜めに傾斜した方向から、端部３ａ（所謂隅角部）に向けて照射する状態が好ましい。例えば、レーザ光１２ａの照準を非接合部の表面で通常では、直径０．６ｍｍ程度に調整されるところを、０．８ｍｍ程度の若干広い範囲になるようにする。本発明では、照準をこのように通常より若干広い範囲にして、ピントをあえて暈かす状態にすることをデフォーカス状態と言う。このデフォーカス状態を例えば入熱量で表現すれば、初回のレーザ光１２ａの入熱量は、端部３ａの端面３ａ’が溶融して形状が崩壊する入熱量であって、２回目以降は、溶融した端部３ａ１が短筒状部材２の外周に溶着できるとともに短筒状部材２を突き抜けない入熱量になる状態になっている。このデフォーカス状態の制御は、制御部１５のデフォーカス制御部１５ａで自由に設定できるようになっている。

回転機構１１は、短筒状部材２の内面に沿う外形を有し、短筒状部材２と一緒に回転する挿入部１１ａと、挿入部１１ａを回転させる回転部１１ｂ（回転アクチュエータ）とを備える。特に、短筒状部材２の内面に形成された螺合部に螺合するようなネジ部を有する挿入部１１ａを用いれば、簡単に挿入部１１ａを短筒状部材２にセットでき、確実に一緒に回転させることができる。作動時には、回転機構１１の挿入部１１ａが短筒状部材２の内面に挿入されて、回転部１１ｂが挿入部１１ａを回転することで、回転機構１１の挿入部１１ａと一緒に短筒状部材２及び筒状給油管本体３を軸方向に回転する。

図３に基づいて、筒状給油管本体３の端部３ａの端面３ａ’の軸方向の変位量を測定するシステムについて説明する。このシステムは、上述の如く、このレーザ光１２ａの照射位置を軸方向に変位する位置変更部１４と、短筒状部材２及び筒状給油管本体３が回転する時に軸方向への端面のズレ量を検出するズレ量検出部１３とを備える。

ズレ量検出部１３は、例えば走査型赤外線レーザ変位計測器からなり、短筒状部材２及び筒状給油管本体３がレーザ光１２ａに対し相対的に回転する時に、図４に示すように、短筒状部材２の軸方向への端面３ａ’のズレ量Ｌ１（或いはＬ２）を計測する。

位置変更部１４は、レーザ光照射装置１２によるレーザ光１２ａの照射位置を軸方向に変位するもので、レーザ光照射装置１２からのレーザ光１２ａを反射する反射鏡面部１４ａを備える。反射鏡面部１４ａは、内蔵のアクチュエータ（図示省略）により揺動軸回りに揺動するもので、この反射鏡面部１４ａが揺動するように作動することで、レーザ光照射装置１２からのレーザ光１２ａの照射位置が軸方向に変位される。このように、反射鏡面部１４ａで照射位置を変更するようにしているので、レーザ光照射装置１２自体を変位させる場合に比べ、微細な変更も制御しやすく、且つ素早く変更できるメリットを有する。

更に、上記制御部１５は、レーザ光照射装置１２、回転機構１１、ズレ量検出部１３及び位置変更部１４に接続されており、ズレ量検出部１３からの端面３ａ’のズレ量Ｌ１（或いはＬ２）に応じて、位置変更部１４を作動させてレーザ光照射装置１２によるレーザ光１２ａの位置を変位するように制御する。このズレ量検出部１３及び位置変更部１４は、筒状給油管本体３の回転方向に見て、レーザ光１２ａの照射位置の前方側に設けられている。短筒状部材２及び筒状給油管本体３が回転する時に、レーザ光１２ａの照射位置よりも先に端面３ａ’の軸方向のズレ量（変位量）Ｌ１（或いはＬ２）をズレ量検出部１３により測定し、この測定結果を制御部１５に送る。制御部１５からの信号が位置変更部１４に送られ、この信号に基づいて、位置変更部１４でレーザ光１２ａの照射位置が変位されて、その後に、デフォーカス制御部１５ａで所定のデフォーカス状態に制御されたレーザ光１２ａが照射されるようになっている。

上記で説明したズレについて、図４に基づいて説明する。

筒状給油管本体３と短筒状部材２を回転した時に、端面３ａ’の軸方向の位置Ｔが軸方向に変位（ズレ）を生じていなければ、レーザ光１２ａが軸方向には変位しない所謂固定された方向で照射されても、所定のフォーカス状態（デフォーカス状態）で照射される。しかし、現実には、端面３ａ’は軸方向にずれている頻度が高い。例えば、筒状給油管本体３の端面３ａ’や短筒状部材２の他端２ｂの寸法精度のばらつき、筒状給油管本体３に短筒状部材２を挿入した時の挿入誤差や、挿入時の筒状給油管本体３と短筒状部材２との互いの挿入時の軸方向の傾き差等の要因によって、端面３ａ’の位置が軸方向にずれる。

図４に示すように、本来の照射位置Ｔに対して、図４の左方向に距離Ｌ１ほどずれて照射位置がＴ１となった場合には、筒状給油管本体３の端面３ａ’ではなく、直接短筒状部材２の外周面にレーザ光１２ａを照射することとなり、場合によっては、筒状給油管本体３を突き抜けて溶融することも起こりかねない。逆に、本来の照射位置Ｔに対して、図４の右方向に距離Ｌ２ほどずれて照射位置がＴ２となった場合には、筒状給油管本体３の端面３ａ’ではない外周を溶融することとなり、端面３ａ’が溶融されずに残る結果となり、溶接不足が生じる可能性がある。

なお、ズレは、一方向でなく、ズレＴ１とズレＴ２が混在する場合も有り、その場合には、端面３ａ’の溶融不足であったり、端面３ａ’でない部分を溶融したりすることが同時に起きてしまうこともある。

上記不具合を防止するために、本発明では、上記ズレに対応して、レーザ光１２ａの照射位置を変位するようにしたものであり、上記不具合を未然に防止できる。

次に、ズレに対応しながら、筒状給油管本体３の端面３ａ’と短筒状部材２の他端２ｂとの接続部分を溶接する接合方法について、図２〜図６に基づいて説明する。なお、図３〜図６においては、断面のハッチングを省略する。

始めに、筒状給油管本体３内にその端面３ａ’から短筒状部材２の他端２ｂを相対的に挿入して、所定位置にセットする。そして、回転機構１１の挿入部１１ａを短筒状部材２の内部に挿入する。回転部１１ｂにより挿入部１１ａを回転することで、筒状給油管本体３と短筒状部材２が一緒に回転されるようになっている。図３に示すように、筒状給油管本体３内に短筒状部材２の他端２ｂを所定位置に挿入した状態において、筒状給油管本体３の端部３ａの端面３ａ’のズレ量（回転機構１１の軸方向へのズレ量）を検出するズレ量検出部１３を、端面３ａ’に向けてセットする。ズレ量検出部１３は、赤外線レーザ変位計からなるものが好ましい。それと共に、図２に示すように、レーザ装置１２を、レーザ光１２ａがデフォーカス状態で筒状給油管本体３の端部３ａの端面３ａ’において外周隅角部を照射する状態にセットする。このときに、端面３ａ’へのレーザ光１２ａの照射位置が、上記ズレ量の測定位置に対して、回転方向で後側になるような位置にセットされている。

上記の状態にして、回転部１１ｂの駆動により挿入部１１ａを回転して、筒状給油管本体３と短筒状部材２を一緒に回転させる。この回転時に、端面３ａ’の軸方向のズレ量（変位量）Ｌ１或いはＬ２を、ズレ量検出部１３で検出測定する。直ぐこの後に続くレーザ光１２ａの照射位置を、このズレ量Ｌ１或いはＬ２に応じた位置に位置変更部１４の反射鏡面部１４ａの作動で変位させることで、常に端面３ａ’の位置にレーザ光１２ａの照射位置を追従してセットできる。この状態で、デフォーカス制御部１５ａからの信号に基づいてレーザ光１２ａをデフォーカス状態で筒状給油管本体３の端面３ａ’の外周隅角部に照射する。例えば、図４に示すように、ズレ量（変位量）Ｌ１ほどズレが生じた場合には、レーザ光１２ａをその方向に変位させて、端面３ａ’を熱影響範囲Ｎで溶融できるようにする。

初回のレーザ光１２ａの照射では、図５に示すように、端面３ａ’が溶融して形状が崩壊する状態に溶融し、２回目以降は、図６に示すように、溶融した端部３ａ１が短筒状部材２の外周に溶着できるとともに短筒状部材２を突き抜けない入熱量になっている。

この初回の回転で、筒状給油管本体３の端面３ａ’では、図５に示すような熱影響範囲Ｎが生成されるので、筒状給油管本体３の端面３ａ’が溶融するとともに、短筒状部材２の外周にメッキされた亜鉛メッキ層が除去できる。それと同時に、端面３ａ’形状が崩れて、短筒状部材２の外周に広がり、溶融した端部３ａ１に変化する。この状態で筒状給油管本体３が一周する時に、端面３ａ’の軸方向へのズレに応じて、レーザ光１２ａの照射位置を補正するので、確実にデフォーカス状態で端面３ａ’を溶融できる。

この状態で一周させた後、同じ場所に同じ照準で２回目のレーザ光１２ａを照射する。この時にも、レーザ光１２ａの照射位置を同じように補正して、同じ位置を照射するようにする。すると、図６に示すように、筒状給油管本体３の一端の溶融した端部３ａ１と短筒状部材２の外面からの一部が熱影響範囲Ｎとなり、両者が溶着される。この時には、端面３ａ’が既に溶融されて端面３ａ’を見極められることが難しく、端面３ａ’の軸方向の位置ズレを計測できない。しかし、既に１回目の回転時にズレ量を計測して、この計測値を記憶しているので、この記憶した計測値に応じて、軸方向のズレに応じてレーザ光の照射位置を変位して照射することができる。その結果、同じ位置に同じデフォーカス状態のレーザ光を照射できる。

なお、図６中のＹは、高エネルギー範囲を示す。この状態で一周させた後、同じ場所に同じ照準で３回目のレーザ光１２ａを照射する。このことによって更に深度の深い部分まで溶融部を発展して形成でき、溶着強度が格段に増加する。なお、この場合でも、デフォーカス状態でレーザ光１２ａを照射するので、レーザ光１２ａが短筒状部材２を突き抜けることがなく、内面の亜鉛メッキ層を傷付けることが無い。

このように、端面３ａ’のズレに応じて、端面３ａ’を照射するレーザ光１２ａの照射位置を追従させるので、確実に端面３ａ’にレーザ光１２ａを照射できる。それと共に、所定のレーザ光１２ａを同じ部分に複数回照射するようにすれば、筒状給油管本体３の端部３ａと短筒状部材２の他端２ｂとを確実に溶着することができる。

実施形態１では、上記のように、挿入部１１ａを回転させて短筒状部材２及び筒状給油管本体３を回転させると共に、筒状給油管本体３の端面３ａ’の軸方向のズレを測定して、この測定値に応じて位置を補正しながら端部３の端面３ａ’に、デフォーカス状態でレーザ光１２ａを照射する。軸方向への端面３ａのズレを測定して、このズレに応じてレーザ光１２ａの照射位置を追従して補正するようにしたので、端面３ａ’の周囲全体に対して、同じデフォーカス状態のレーザ光を照射できる。

実施形態１では、レーザ光の照射によって、図５に示すように、端面３ａ’の外周隅角部が溶融崩落されて端部３ａ１のようになるので、溶着面積が増加するとともに筒状給油管本体３と短筒状部材２との隙間を埋めることができ、溶着強度が向上する。それと同時に、短筒状部材２の外周の亜鉛メッキ層が除去されるので、亜鉛メッキが気化したガスの巻き込み（ポロシティ）が抑制される。その上で、更に引き続いて該端部３ａ１全周に同じ移動軌跡でかつ同じデフォーカス状態でレーザ光１２ａを照射するので、筒状給油管本体３の端部３ａ１と短筒状部材２の外周とが強固に溶着される。それと同時に、レーザ光１２ａが短筒状部材２を貫通しないので、短筒状部材２の内面の亜鉛メッキ層を傷めることが無い。

実施形態１では、初回と２回目及び３回目とがいずれも同じ条件のデフォーカス状態であり、レーザ光１２ａの照射状態を変位しないで済むので、作業性が楽であり、生産性に優れる。

また、回転機構１１で短筒状部材２と給油管本体３とを回転させることで、溶接時の短筒状部材２と筒状給油管本体３の変形や変動が抑制できるとともに、短筒状部材２と筒状給油管本体３が安定した円周軌跡になり、溶融や溶着が安定して得られる。

実施形態１では、レーザ光１２ａの照射位置の手前でズレ量検出部１３によりズレ量を検出して、このズレ量に応じて直ぐ後でレーザ光１２ａの照射位置を移動するようにしたが、一旦筒状給油管本体３を回転させてズレ検出部１３で筒状給油管本体３の端面３ａ’のズレ量を計測しておき、それからレーザ光１２ａを照射するようにしても良い。或いは複数回回転して、ズレ量の平均値をだして、この平均値に基づいて、レーザ光の照射位置を変更するようにしても良い。

（実施形態２）
図７に基づいて実施形態２を説明する。実施形態２は、実施形態１の一部を変更したものであり、実施形態２では変更部分のみ説明する。

すなわち、実施形態２では、短筒状部材２の形状が異なる。具体的には、短筒状部材２の他端２ｂ側に、筒状給油管本体３の内径に一致する大きさの外径を有する部分と、この部分から端部２ａ側に向かって段差部７を形成して外径が筒状給油管本体３の内径よりも拡大した部分とを有する形状となっている。

そして、筒状給油管本体３の端部３ａがこの段差部７に当接するあるいは近接する位置までになるようにセットされる。すなわち、内側になる短筒状部材２については、その外径が、外側になる筒状給油管本体３と重なり合う部分では外側になる筒状給油管本体３の内径に等しく、外側になる筒状給油管本体３と重ならない部分では外側になる筒状給油管本体３の内径よりも大きくなっていて、外側になる筒状給油管本体３と重なり合う部分と重ならない部分との間に段差部７が形成されている。このとき、この段差部７と筒状給油管本体３の端部３ａとの隙間は極めて少なく、溶着しにくい状態になっており、筒状給油管本体３の内周面と短筒状部材２の外周面間に隙間があった場合にもその隙間を埋めにくい状況になっている。

この実施形態２では、初回のレーザ光１２ａの照射で、筒状給油管本体３の端部３ａがデフォーカス状態で溶融されるので、筒状給油管本体３の内周面と短筒状部材２の外周面間に隙間があった場合にもその隙間を埋めることが容易である。しかも段差部７と筒状給油管本体３の端部３ａとの隙間も筒状給油管本体３の溶融した端部３ａ１で埋められるので、筒状給油管本体３と短筒状部材２とが強固に溶着され、この溶着部分の強度が増加し、衝突時の耐久性がアップする。

（実施形態３）
図８に基づいて実施形態３を説明する。実施形態３は、実施形態１の一部を変更したものであり、実施形態３では変更部分のみ説明する。

すなわち、実施形態３では、筒状給油管本体３の端部３ａが短筒状部材２の他端２ｂ内側に挿入される実施形態を示す。この実施形態３では、短筒状部材２の他端２ｂが溶融して、筒状給油管本体３の外周に溶着されるものであり、短筒状部材２と筒状給油管本体３の位置関係が実施形態１と異なるが、実施形態１と同様な溶着状態を得られるものであり、詳細な説明は省略する。

また、６は内部筒体を示す。内部筒体６は、短筒状部材２と一体に設けられたものもあるが、この実施形態３のように別に設けられたものもあるので、実施形態３では、別に設けられたものでも良いことを示す一例として取り上げる。当然、実施形態１でも短筒状部材２と別に内部筒体６を設けるようにしても良い。

略円形筒状の給油管本体３は亜鉛メッキ鋼板からなり、略円形短筒状の短筒状部材２はステンレス鋼材からなるが、この実施形態３でも、給油管本体３の外周と短筒状部材２の他端２ｂとを、実施形態１と同様に強固に溶着できる。なお、この実施形態３に実施形態２を組み合わせても良い。実施形態３でも、実施形態１と同様に給油管本体３と短筒状部材２とを亜鉛メッキ鋼板にしても良い。逆に、実施形態１でも、短筒状部材２をステンレス鋼材にしても良い。また、メッキは亜鉛メッキに限られるものではなく、他のメッキでも良い。

（その他の実施形態）
上記実施形態１ないし３では、初回〜３回目まで同じデフォーカス状態であり、レーザ光１２ａの照射状態を変更しないようにしたが、材質の違いや厚さの違いなどによって、場合によっては、初回と２回目以降の照射条件（レーザ出力、レーザ光の移動速度、レーザの焦点等）、照射場所の移動軌跡を変位するようにしても良い。その場合でも、デフォーカス状態の中での変更であり、デフォーカス状態をやめてフォーカス状態にすることはしない。

また、レーザ光１２ａを計３回照射するようにしたが、場合によっては、２回（溶融及び溶着でそれぞれ１回）で済ませても良く、逆に４回以上（溶融で１回、溶着で３回以上）照射するようにしても良い。

更に、上記実施形態１ないし３では、ズレ量検出部１３を赤外線レーザ変位計としたが、これに限らず赤外線レーザ変位計よりも低コストなＣＣＤまたはＣＭＯＳカメラ等を使い、該カメラ等で撮影した撮影画像を分析してエッジ検出を行い、変位量を算出する変位計とすることも可能である。但し、この場合、撮影画素数、照明、撮影位置ならびに撮影速度等の最適化に難易度が高く、総じて赤外線レーザ変位計を選択するのが好ましい。

本発明は、例えば、車両の給油口に注がれた燃料を燃料タンクまで導く燃料給油管に適している。

１ 燃料給油管
２ 短筒状部材
２ａ 一端
２ｂ 他端
３ 給油管本体
３ａ 端部
３ａ’端面
３ａ１ 溶融した端部
３ｂ 他端
４ 給油口
７ 段差部
１０ 燃料タンク
１１ 回転機構
１１ａ 挿入部
１１ｂ 回転部
１２ レーザ光照射装置
１２ａ、１２ａ’ レーザ光
１３ ズレ量検出部
１４ 位置変更部
１４ａ 反射鏡面部
１５ 制御部
１５ａ デフォーカス制御部
Ｙ 高エネルギー範囲
Ｎ、Ｎ’ 熱影響範囲
Ｃ 給油キャップ
Ｔ 本来の照射位置
Ｔ１ ずれた照射位置
Ｔ２ ずれた照射位置
Ｌ１ ズレ量（変位量）
Ｌ２ ズレ量（変位量）

Claims (7)

1. 給油キャップで開閉可能に旋蓋されるとともに給油ガンのノズルが挿入される給油口を一端に有する短筒状部材と、一端が該短筒状部材の他端に接続され、他端が燃料タンクに接続される筒状給油管本体とを備えた燃料給油管において、上記短筒状部材の他端側と上記筒状給油管本体の一端側とを、いずれか一方が内側になり、他方が外側になるように重ねて、外側になる部材の端部を内側になる部材の外周に溶着するようにした燃料給油管の接続装置であって、
   上記外側になる部材の端部の端面に溶着用のレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、
   該短筒状部材及び該筒状給油管本体をレーザ光に対し相対的に回転させる回転機構と、
   該短筒状部材及び該筒状給油管本体がレーザ光に対し相対的に回転する時に上記端面の上記回転機構における軸方向へのズレ量を検出するズレ量検出部と、
   上記レーザ光照射装置によるレーザ光の照射位置を上記軸方向に変位可能な位置変更部と、
   上記レーザ光照射装置、上記回転機構、上記ズレ量検出部及び上記位置変更部に接続され、上記ズレ量検出部により検出された上記端面の上記ズレ量に応じて、上記位置変更部を作動させて上記レーザ光照射装置によるレーザ光の位置を変位させる制御部とを備え、
   該制御部は、レーザ光照射装置からのレーザ光がデフォーカスで上記端面に照射されるように制御するデフォーカス制御部を備え、
   上記デフォーカス制御部は、上記制御部によってレーザ光の位置を変位させられながら、該外側になる部材の端面全周を溶融して崩落するような入熱量のデフォーカス状態でレーザ光を照射し、この照射に続いて、上記制御部によってレーザ光の位置を変位させられながら、該外側になる部材の溶融された部分が上記内側になる部材に溶着するような入熱量のデフォーカス状態で、上記溶融された部分に向けてデフォーカスでレーザ光を照射するように制御することを特徴とする燃料給油管の接続装置。
2. 請求項１に記載の燃料給油管の接続装置において、
   上記デフォーカス制御部は、該外側になる部材の端面全周を溶融して崩落するように上記端面に向けてデフォーカスでレーザ光を照射する１回目の照射と、この照射に続いて、該外側になる部材の溶融された部分を上記内側になる部材に溶着するように上記溶融された部分に向けてデフォーカスでレーザ光を照射する２回目の照射は、同じ条件で同じ位置に向けて照射するように制御することを特徴とする燃料給油管の接続装置。
3. 請求項１又は２に記載の燃料給油管の接続装置において、
   上記位置変更部は、上記レーザ光照射装置からのレーザ光を反射して上記端面に照射する反射鏡面部を備え、該反射鏡面部を作動させて該レーザ光の照射位置を変位させることを特徴とする燃料給油管の接続装置。
4. 請求項１記載の燃料給油管の接続装置を使用して燃料給油管を接続する燃料給油管の接続方法であって、
   始めに、該外側になる部材内にその端面から内側部材を相対的に挿入して、所定位置にセットし、回転機構の挿入部を内側部材の内部に挿入し、
   該挿入部を回転することで、上記該外側になる部材と上記内側部材とを一緒に回転し、
   該外側になる部材内に内側部材が挿入されて一緒に回転している状態で、該外側になる部材の端部の端面のズレ量を検出し、
   上記ズレ量に応じて、該外側になる部材の上記端面に向かって照射する該レーザ光の照射位置を軸方向に変位しながら、該外側になる部材の端面全周を溶融して崩落するような入熱量のデフォーカス状態で第１回目のレーザ光を照射し、
   この第１回目の照射に続いて、上記制御部によってレーザ光の位置を変位しながら、該外側になる部材の溶融された部分が上記内側になる部材に溶着するような入熱量のデフォーカス状態で、上記溶融された部分に向けてデフォーカスで第２回目のレーザ光を照射して、該外側になる部材の崩落した部分が該内側になる部材の外周に溶着することを特徴とする燃料給油管の接続方法。
5. 請求項４記載の燃料給油管の接続方法において、
   該内側になる部材には、外側表面にメッキ層が被覆されており、
   上記第１回目の照射が、該内側になる部材の該外側表面のメッキ層を剥がすような入熱量であることを特徴とする燃料給油管の接続方法。
6. 請求項４または５記載の燃料給油管の接続方法において、
   上記第２回目の照射が、該内側になる部材を貫通しないような入熱量であることを特徴とする燃料給油管の接続方法。
7. 請求項４ないし６のいずれか１つに記載の燃料給油管の接続方法において、
   上記第２回目の照射が、上記第１回目の照射時のデフォーカス状態と同じ条件のデフォーカス状態で行われ、且つ同じ位置に向けて照射するようになっていることを特徴とする燃料給油管の接続方法。

Images