JPH0360885A - レーザビーム溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、先行ストリップの後端と後行ストリップの
先端とを突合わせてレーザビームで溶接するレーザビー
ム溶接装置に関するものである。

［従来の技術］ 第１４Ｉ２Ｉ〜第１７図は特開昭５８−１１９４８３号
公報に記載された従来のレーザビーム溶接装置を示し、
図において、（３５）は所定の幅と長さを有するベース
、（３７）はダブルカットシャー、（２４）はレーザビ
ームを照射する加工ヘッドで、案内ガイドレール（３９
ｇ）、（３９ｂ）上を送りネジ（４０〉と送り機ｆｉｌ
（３８＞によって駆動される。　（３０）は溶接中のう
ら当て金として使用するバックバーである。ダブルカッ
トシャー（３７）と加工ヘッド（２４）等はフレーム（
３６〉に収納されていて、送りシリンダ（４１）によっ
て移動される。

発振器（２７〉より出たレーザビーム（２８）は加工ヘ
ッド（２４）に導かれている。（４）は出側クランプ、
（５）は入側クランプ、（１〉は後行ストリップ、（２
）は先行ストリップである。

次に動作について説明する。Ｘ−Ｘ方向にストリップ（
１〉、（２）が通板されているとき、フレーム贋 （３６）はＡ側に待褥している（第１５図では左側〉。

この状態で先行ストリップ（２）および後行ストリップ
（１）が溶接機の中心付近、つまり切断位置で停止する
と、入側クランプ（５〉、出側クランプ（４）によって
ストリップ（１）、（２）をそれぞれクランプ拘束し、
しかる後ダブルカットシャー（３７）が下降してストリ
ップ（１）、（２〉を剪断する。剪断が終了すると、フ
レーム（３６）は８位置く第１５図では右側）に移動す
る。移動が終了すると、入１１１ｅクランプ’！！！’
？　＜　５　）は矢印の方向に移動するとともにバック
バー（３０）が矢印の方向に上昇しく第１７図）、加工
ヘッド（２４）よりレーザビーム（２８）を照射して溶
接する。つまり、発振器（２７）より出たレーザ光（２
８）は加工ヘッド〈２４）に導がれ、この加工ヘッド（
２４〉は案内ガイドレール（３９１）、（３９ｂ）上を
送り機ｌ１１（３８）、送りネジ（４０）によって走行
し、ストリップ（１）、（２）の突き合せ線上をトレー
スして溶接する。

第１８図は、特開昭５８−３４７１５号公報に示された
、以上のダブルカットシャーの切断傾向を説明した図で
あり、同図（ａ）のように切断線が湾曲し、同図（ｂ）
のように突合せ部にギャップＧが生じる。

この切断傾向の原因は、切断中にストリップとクランプ
装置が中央側に引き寄せられるためである。

この傾向はロータリシャー装置においても同様で第１９
図のようになる。つまり、切断負荷が零より定常負荷状
態になるまでの区間Ａでは徐々にクランプが引き寄せら
れる。そして、定常状ＱＢに入り、定常負荷より再び零
負荷になる区間Ｃで、引き寄せられていたクランプ装置
が元に戻るために起こる現象で、第１９図はロータリシ
ャーフレームと入側クランプ（５）、出側クランプ（４
）を独立した状態で切断した実例である。理想状態つま
りロータリシャーフレーム、入側クランプ（５〉、出側
クランプ（４）の剛性が非常に高ければ、突き合せギャ
ップが小さく、かつ、うねりも小さい切断結果が期待で
きる。しかしながら現実には、装置構成工種々の制約条
件があり、十分な高剛性は得ることは困難である。つま
り、入側クランプ（５〉を例にとるとクロスアジャスト
メント機能およびインデックス機構を保有しているため
設計上高剛性は確保し難い。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のレーザビーム溶接装置は、以上のように構成され
ているので、下記の問題があった。

（イ）ダブルカットシャー（ギロチンシャー）構成とな
っているため大きな剪断力が必要となる。

（ロ）従って、装置が大きくなり製作コストの高い装置
となっていた。

（ハ）しかも、ダブルカットシャーで切断した場合、板
幅方向の切断線は直線とならず、湾曲していることが実
測の結果確かめられている。従って、溶接継手品質の確
保は難しい。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、両ストリップの突き合せ部の品質向上を図
ることができると共に、剪断力の小さい切断方式を採用
し得て、コンパクトで高速化を図ることができるレーザ
ビーム溶接装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るレーザビーム溶接装置は、切断方式とし
てロータリシャー手段を採用し、切断線の湾曲をなくす
ために入側、出側クランプとロータリシャーヘッドの間
を結合する機械的手段を備えている。

［作　用］ この発明においては、拘束された高剛性の状態でストリ
ップをロータリシャー手段で切断し、切断面を当接させ
てレーザビーム溶接する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図〜第１０図にもとづ
いて説明する。

第１図〜第９図において、後行ストリップ（１）および
先行ストリップ（２）は、ｘ−Ｘ位置で通板している。

（３〉はベースフレームである。−先行ストリップ（２
）を拘束保持するための出側クランプ（４）にはクラン
プするためのシリンダ（４ａ）が結合されている。後行
ストリップ（１）を拘束保持するための入側クランプ（
５）にはクランプするためのシリンダ（５ａ）が結合さ
れている。入側クランプ（５）を通板方向に移動させる
ためのインデックスフレーム（６）は、後行ストリップ
（１）を前進させる。

その前進端は、インデックスストッパ（９）で位置決め
される。このインデックスフレーム（６〉は、クロスア
ジャストメントユニット（１０）上に設置されたインデ
ックスガイド〈ア〉およびインデックスシリンダ（８〉
によって制御されている。

クロスアジャストメントユニット（１０）は通板と直角
方向に移動する装置により、ベースフレーム（３〉の上
のクロスアジャストメントガイド（１１）とクロスアジ
ャストメントシリンダ（１２）によって移動される。ベ
ースフレーム（３）上のキャリッジ（１３〉にはロータ
リシャーフレーム（３２）、バックバー　（３０）およ
びバックバー昇降機構（３１）が搭載されていて、キャ
リッジ（１３）はキャリッジガイド（１４〉上をキャリ
ッジ走行シリンダ（１５〉によって走行される。ロータ
リシャーフレーム（３２〉に取付けられているロータリ
シャー下刃（１６ａ）、（１８ｂ）およびロータリシャ
ー上刃（１７ａ）、（１７ｂ）は、シリンダ（２３）の
作動によってロータリシャー転倒起立回転軸（２０）を
中心に回転される。

また、ロータリシャーフレーム（３２〉には出側ガイド
ローラ〈１８）および入側ガイドローラ（１９）も取付
けられている。これらのガイドローラはガイドレールに
案内されて走行する。すなわち、出側案内ガイドレール
（１８ａ）は出側クランプ（４）に取付けられ、天測案
内ガイドレール（１９ａ）は天測クランプ（５）に取付
けられ、それぞれ出側、入側ガイドローラ（１８）、　
（１９）を案内している。

発振器（２７）より出たレーザビーム（２８）はビーム
ダクト（２６）を通り加工ヘッド（２４〉に至る。この
加工ヘッド（２４〉はキャリッジ走行ガイド（２９）に
よって案内される加工ヘッド走行キャリッジ（２５）に
よって走行移動される。

次に動作について説明する。第１図、第２図に示すよう
に、先行ストリップ（２）および後行ストリップ（１）
はＸ−Ｘ位置を通板している。このとき、キャリッジ（
１３）および加工ヘッド（２４）はＷＳ側、つまり作業
者側に待機している。先行ストリップ（２）および後行
ストリップ（１〉が出側クランプ（４〉と入側クランプ
（５〉の間で停止すると、先行ストリップ（２〉は出側
クランプ＜４）によって、後行ストリップ（１〉は入側
クランプ＜５〉によってそれぞれ拘束保持される。

クランプした状態で、板幅方向にずれが生じている場合
には、必要に応じて、クロスアジャストメントユニット
（１０）をコントロールすることによってストリップの
幅合せを実行する。

これ等の動作が完了すると、キャリッジ＜１３）’が反
体業者側に走行する。このとき、ロータリシャーは第５
図〜第６図の状態（起立状Ｒ）で走行し、上刃（１７ａ
）、（１７ｂ）、下刃（１６ａ）、（１６ｂ）によって
ストリップ端を切断する（第３図〉、切断完了するとロ
ータリシャーフレーム（３２）は２点鎖線の位置（第２
図）まで移動し、Ｘ−Ｘの位置にはバックバー（３０）
が入る。しかる後、インデックスフレーム（６）を前進
させて切断された先行ストリップ（２）の尾端と後行ス
トリップ（１）の先端を突き合せて第４図に示す状態で
加工ヘッド（２４）よりレーザビームを照射しながらＷ
Ｓより反ＷＳ側に向って溶接する。溶接が終了すると、
加工ヘッド（２４）はＷＳｆｆｌに走行する。このとき
、ロータリシャーはそのままの状Ｒ（起立状態〉でＷＳ
［＋１に走行させることはできないので、第７図に示す
ように、ロータリシャー転倒起立回転軸（２０〉を中心
に転倒させてストリップ（１）、（２）の下方に移動さ
せてＷ　Ｓ　（Ｉｌｌに走行移動させることとなる。

なお、第８図、第９図に示すように、ロータリシャーで
切断するときに、入側ガイドローラ（１９〉は入側案内
ガイドレール（１９ｍ）によって、出側ガイドローラ（
１８）は出側案内ガイドレール（１８ａ）によって、互
いに位置関係を拘束されている。そして、切断が終了す
ると、このガイド部は機械的な結合から解放され、互い
にフリーとなって、ロータリシャーフレーム（３２）は
転倒が可能となる。

−ｍには、ロータリシャーフレーム（３２〉は走行ガイ
ド部（１４〉の存在あるいはロータリシャー転倒起立回
転軸（２０）によって高剛性が得られない、従って、突
き合せギャップ値の変化と絶対値が太きくかつ、切断の
直線性も良くないのであるが、上記実施例によれば、高
剛性が可能な出側クランプ（４）の出側案内ガイドレー
ル（１８ａ）に対してロータリシャーフレーム（３２）
および入側クランプ（５）が拘束されていること、切断
背分力を出側クランプ（４）、ロータリシャーフレーム
（３２）、入側クランプ（５）で分散して負担すること
から、全体として非常に高い剛性が得られる。

従って、 （イ〉第１０図に示すように、突き合せギャップ［Ｇが
小さくかつ安定する。切断テスト結果（検証テスト〉を
第１表に示す。

第１表 結果として、ギャップ値およびバラツキが半減した。な
お、このギャップ値は、我々が評価テストしたギロチン
シャー切断よりも小さい値である。

（ロ）拘束切断するため、切断線の直線性が良くなる。

また、ギロチンシャー切断に比べて剪断力が小さい（約
１７分の１）ロータリシャーを採用したことによって、 （（）高速処理が可能。

ダブルカットシャ一方式のものは、通常位置で切断した
後シャー装置を移動させて溶接するのに対して、ロータ
リシャー装置は移動しながら切断するため、ダブルカッ
トシャーの下降、上昇の時間を確実に短縮可能である。

（ロ）コンパクトで製作費が安価。

剪断力が小さくて済むロータリシャーを採用したため、
コンパクトな装置となる。

（ハ）メインテナンス性が良い。

ダブルカットシャーに比べて接近性が良く、刃物の交換
も容易となる。

等の利点がある。

ここに、ロータリシャー切断とギロチンシャー切断（ダ
ブルカットシャー）の比較を第２表にまとめておく。

第 表 第１１図は他の実施例を示し、出側ガイドローラ（２１
）、（２１ａ）および入側ガイドローラ（２２〉、（２
２ａ　）の側面でロータリシャーフレーム（３２）を案
内ガイドするもので、同様の効果を奏する。

なお、上記実施例においては、レーザビーム溶接の工程
のみで終っているが、第１２図に示すように、ワイヤフ
ィラー装置（３４）を付加した場合、あるいはトリマバ
イト（３３）を内蔵した場合においても上記実施例と同
様の効果が期待できる。

また、第１３図に示すように、加工ヘッド（２４）とロ
ータリシャーフレーム（３２〉の位置関係を変えても良
い、この位置関係は、加工ヘッド〈２４）、ロータリシ
ャーフレーム（３２）に限らず、色々な組み合せが考え
られるが、いずれも前記実施例と同様の効果が期待でき
る。また、ロータリシャーフレーム（３２）と出側クラ
ンプ（４）および入側クランプ（５）の拘束機構として
、ころがり以外にすべりガイド構造あるいはＶ形状のガ
イド等も考えられる。

さらに、ガイドローラをクランプ装置側に設けても良い
し、クランプ装置の昇降フレームでなく、ストリップ（
１）（２）の下部に存在する部分（図示せず〉にこれ等
の機構を設けても良い、また、入側、出側の構成が逆で
も、クロスアジャストメント機楕無しでも同様の効果が
期待できる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、この発明は、出側、入
側のクランプ間にロータリシャー手段とレーザ溶接する
ための加工ヘッドを配置し、ロータリシャーで剪断する
ときには、ロータリシャーヘッドと２つのクランプ間を
機械的に結合させ、剪断中にこれら３つの部分間が常に
一定となるように互いに拘束するためのころがりガイド
手段を設けたので、小さい剪断力で品質のよいストリッ
プ突合せ部が得られ、コンパクトで溶接の高速化を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図はこの発明の一実施例を示し、第１図
は正面図、第２図は側面図、第３図、第４図はそれぞれ
動作説明のための正面図、第５図、第６図はロータリシ
ャーの動作を説明するための側面図と正面図、第７図は
同じくロータリシャーの移動を説明するための正面図、
第８図および第９図はクランプとロータリシャーヘッド
の関係を説明するための正面図および平面図、第１０図
は作用説明のための一部平面図である。第１１図は他の
実施例の正面図、第１２図はさらに他の実施例の側面図
、第１３図は別の実施例の側面図である。 第１４図〜第１９図は従来のレーザビーム溶接装置を示
し、第１４図は平面図、第１５図は側面図、第１６［Ｊ
はダブルカットシャーの切断状態の正面図、第１７図は
切断後溶接するまでの行程を説明するための要部正面図
、第１８図および第１９図はそれぞれ作用説明のための
一部平面図である。 （１〉・・・後行ストリップ、（２）・・・先行ストリ
ップ、（４）・・・出側クランプ、（５）・・・入側ク
ランプ、（１３）・・キャリッジ、（１８ａ）、（１６
ｂ）・・・ロータリシャー下刃、（１７ａ）、（１７ｂ
）・・・ロータリシャー上刃、（１８）、、。 出側ガイドローラ、（１８ａ）・・・出側案内ガイドレ
ール、（１９〉・・・入側ガイドローラ、（１９Ｊｌ）
・・・入側案内ガイドレール、（２４）・・・加工ヘッ
ド、（３２〉・・・ロータリシャーフレーム。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　先行ストリップの尾端と後行ストリップの先端をそれ
   ぞれロータリシャー手段で剪断し、しかる後、剪断端面
   を互いに突合わせてレーザ溶接するレーザビーム溶接装
   置において、前記先行ストリップを拘束保持するための
   出側クランプと前記後行ストリップを拘束保持するため
   の入側クランプ間に配置されたロータリシャー手段およ
   びレーザ溶接するための加工ヘッドと、可動側および固
   定側のいずれかに設けられ前記ロータリシャー手段で剪
   断するときには前記ロータリシャー手段と前記出側およ
   び入側クランプ間を機械的に結合させて剪断中に互いの
   位置関係を一定に拘束するためのころがりガイド手段と
   を備えてなることを特徴とするレーザビーム溶接装置。