JPH04127988A - レーザ加工装置，及びそれに用いられる位置合せ装置，並びに加工ヘッド - 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〕 本発明はレーザ加工システム、及びそれに用いられる加
工装置、並びに位置合せ装置に係り、例えばガス絶縁開
閉装置の母線等の如く、管状に形成される容器の端面を
切削する切削加工、あるいは容器の端部にフランジを接
合する溶接をレーザビームで行うに好適なレーザ加工シ
ステム、及びそれに用いられる加工装置、並びに位置合
せ装置に関する。

〔従来の技術〕

レーザ発振器からのレーザビームを利用し、被加工物の
切断、溶接等を行うレーザ加工機としては１例えば、特
開昭６０−２２７９８７号公報に開示がある。

これは加工テーブル上に溶接用加工ヘッド、切断用加工
ヘッド、及び熱処理用加工ヘッドを順次載置し、また、
加工テーブルの下方には、被加工物がレーザ発振器から
のレーザビームの出力方向と同方向に移動できる様にレ
ーザを設置している。

しかも、加工テーブル上の溶接用加工ヘッドと切断用加
工ヘッドは、レーザビームの出力方向と直角方向に移動
できるように構成されている。

そして、被加工物の加工用途−に応じて溶接用加工ヘッ
ド、あるいは溶接用加工ヘッドと切断用加工ヘッドをレ
ーザビームの出力方向と直角方向に移動させ、実際に加
工する加工ヘッドにレーザビームが入射されるのを妨げ
ないようにすると共に。

加工すべき加工ヘッドの真下に被加工物が位置するよう
に被加工物を移動するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、各加工ヘッドが各々独立して加工テー
ブル上に固定されているものであるため、被加工物の加
工用途に応じて加工ヘッドをその都度移動させなければ
ならないと共に、被加工物を加工用途に応じて加工ヘッ
ドの真下に位置させなければならず、作業性に問題があ
る。また、被加工物が小さいものであれば、各加工ヘッ
ド間の間隔をそれほど大きくとる必要はないが、被加工
物が大きいものであれば、各加工ヘッド間の間隔を大き
くとらねばならず、結果的に装置全体が大型化してしま
うという欠点がある。更に、−旦移動した加工ヘッドを
元に戻して所定の加工を行う際には、レーザ発振器から
のレーザビームの光軸と、加工ヘッドに設けられ前記レ
ーザビームの経路を変えるベンドミラーの中心とを位置
合せする必要があるが、その位置合せが難しく、しかも
、移動した加工ヘッドは、加工の都度位置合せをしなけ
ればならず非常に煩雑となる嫌いがある。しかも、上記
従来技術は、ガス絶縁開閉装置の母線の如く、管状の容
器端面の切削加工、あるいは管状容器端部へのフランジ
の溶接接合等の配慮はなされておらず、実際の溶接の際
には必ず生じる管端部とフランジ開先部のギャップ修正
や目違い修正等については全く考慮されていない。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、被加工物を加工用途に応じて移動させるこ
となく、加工ヘッドを工夫することにより一連の加工を
レーザビームを用いて連続して行う、特に管状容器端部
の切削加工、フランジとの溶接接合に好適なレーザ加工
システム、上記目的を管端部とフランジ開先部のギャッ
プ修正や目違い修正を行って達成するレーザ加工システ
ム、被加工物の加工用途に応じて簡単に切削加工。

溶接接合が行える加工装置、及び管状容器の端部にフラ
ンジを溶接接合する場合であっても、管端部とフランジ
開先部に生じるギャップ、あるいは目違いを簡単に修正
できる位置合せ装置をそれぞれ提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、上記目的を達成するため、被加工物を搬送
する搬送装置と、該搬送装置上の前記被加工物を加工す
るためのレーザビームを発振するレーザ発振器と、該レ
ーザ発振器から出力されたレーザビームを導き、がっ、
該レーザビームの経路を変えるベンドミラーを有するビ
ームガイドと、前記被加工物の加工用途に応じて切替え
られ、あるいは選択され、若しくは回転径され、前記ベ
ンドミラーにより同一位置で経路が変えられて前記ビー
ムガイドにより導かれたレーザビームを前記被加工物上
へ同一位置で照射する複数の加工ヘッドとを備えている
レーザ加工システム、上記加工ヘッドが回転軸を同心と
して円板の円周上に複数配置され、該円板を回転させて
選択されるものであるレーザ加工システム、端部にフラ
ンジが組合されている管状容器を搬送する搬送装置と、
該搬送装置上の前記管状容器への切削加工、又はフラン
ジとの溶接接合を施工するためのレーザビームを発振す
るレーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレー
ザビームを導くビームガイドと、前記管状容器の切削加
工、又はフランジとの溶接接合に応じて移動可能に構成
され、前記ビームガイドにより導かれたレーザビームを
、前記管状容器の切削加工、フランジとの溶接接合を施
工するために照射する切削加工ヘッド、溶接ヘッドとを
備えているレーザ加工システム、回転円板と、該回転円
板の円周上に同心円上に所定間隔をもって複数個配置さ
れ、レーザ発振器からのレーザビームを光学系を介して
被加工物に照射して該被加工物を加工する加工ヘッドと
、該加工ヘッド付回転円板を回転駆動させる駆動装置と
を備え、前記レーザ発振器からのレーザビームの光軸と
、前記回転円板上の加工ヘッド光学系の光軸とが一致す
る様に構成されている加工装置、溶接すべき管状部材同
志の突合せ部の軸方向ギャップを修正する幅寄せ機構と
、前記管状部材同志の突合せ部の径方向目違いを修正す
る拡管機構と、該拡管機構で拡管された状態で前記管状
部材を回転させる回転機構とを備えている位置合せ装置
、レーザ発振器からのレーザビームを被加工物近傍で案
内するほぼ円筒形のノズルと、該ノズル内の途中に配置
され。

前記レーザビームを集光して前記被加工物上へ照射する
集光レーズと、前記ノズル内のレーザビームを壁面に対
してシールドし、前記被加工物上へ前記レーザビームを
案内して吹付けられるシールドガスを導入するシールド
ガス導入手段とを備え、前記ノズルは、その先端部口径
が可変可能に構成されている加工ヘッド、所定個所に予
め分岐管が固定された胴管を搬送する第１の搬送装置と
、該搬送装置により搬送されてきた分岐管付胴管の各管
端をレーザビームを用いて切断加工する切断ステーショ
ンと、該切断ステーションで各管端が切断加工され、前
記第１の搬送装置で搬送さ九た分岐管付胴管の各管端に
前記第１の搬送装置とほぼ直角方向に位置している第２
の搬送装置で搬送されてきたフランジを各々組付けるた
めのフランジ組付はステーションと、該フランジ組付は
ステーションで各管端にフランジが組付けられ、前記第
１の搬送装置で搬送されてきた分岐管付胴管の各管端と
フランジとの組付は部をレーザビームで溶接接合する溶
接ステーションとを備えているレーザ加工システムとし
たものである。

〔作用〕

本発明のレーザ加工システムでは、搬送装置上を搬送さ
れてきた被加工物が所定の位置にきて、レーザビームを
照射して所定の加工、例えば溶接。

切断等を行う際に、被加工物を移動させることなく、複
数の加工ヘッドを被加工物の加工用途に応じて切替え、
あるいは選択し、若しくは回転移動させるだけで、同一
位置で溶接、あるいは切断を連続して行うことができる
。又、分岐管付胴管にあっては、フランジ取付は前に、
レーザビームで管端を切断加工し、その後、フランジを
組付は接合部をレーザビームで溶接接合するので、溶接
後の機械加工が不要となり、連続した加工作業が行なえ
る。

更に、本発明の加工装置では、回転円板の回転中心と同
心とした円周上に複数の加工ヘッドを配置し、回転駆動
系を確実に固定しておくことにより、レーザビームの光
軸と加工ヘッドの光学系光軸を一致させることができる
ので、レーザビームの焦点がずれることはない。

更には、本発明の位置合せ装置では、幅寄せ機構で溶接
すべき管状部材同志の突合せ部の軸方向ギャップを修正
し、拡管装置で管状部材同志の突合せ部の径方向目違い
を修正すると共に、前記拡管装置で拡管された管状部材
を回転機構で回転させることができるので、突合せ部の
軸方向ギャップ、及び目違いを確実に修正でき、確実な
レーザビーム溶接を行うことができる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。

第１図に本発明のレーザ加工システムの一実施例として
、ガス絶縁開閉装置における母線等の胴管とフランジと
の溶接接合、及び胴管への穴あけ加工をレーザビームを
用いて行うシステム構成を示す。

該図において、１は搬送レールで、この搬送レール１上
を搬送台車２が移動して第１の搬送ラインが形成され、
上記搬送台車２上に被加工物である胴管３を搭載して矢
印ｘ１で示す方向に第１の搬送ラインの途中まで胴管３
を搬送する。４は、上記第１の搬送ラインの両側に、該
第１の搬送ラインに対してほぼ直交して配置され、胴管
３の両端部に接合されるフランジ５を矢印ｙ１＋　ｙ２
の方向から搬送するコンベアであり、このコンベア４で
第２の搬送ラインを形成している。６は搬送レール１を
両側からはさむ様に配置され、搬送台車２で搬送されて
きた胴管３が所定位置にきたとき、コンベア４上を搬送
されてフランジ５の向きを変えて上記胴管３の両端にフ
ランジ５を組付けるフランジ組付装置である。このフラ
ンジ組付装ｗ６でフランジ５が組付けられた胴管３は、
搬送レール１上の搬送台車２により、矢印ｘ２方向に搬
送され、次工程へと進む。７は搬送レール１の途中に配
置され、ｘ２方向に搬送されてきたフランジ５が組付け
られた胴管３を回転可能に支持すると共に、フランジ５
と胴管３との突合せ部の軸方向ギャップの修正、及び径
方向の目違いの修正を行う位置合せ装置である。８は位
置合せ装Ｗ７で支持されたフランジ付胴管３のフランジ
５との溶接接合、及び胴管３への穴あけ加工をレーザビ
ームを用いて行う回転式加工装置で、溶接用加工ヘッド
８ａと穴あけ用加工ヘッド８ｂとが回転可能に配置され
ている。この回転式加工装Ｗ８は吊り装置９に支持され
、Ｘ方向、及びＸ方向に移動可能となっている。溶接用
加工ヘッド８ａと切削用加工ヘッド８ｂは、２方向（上
下方向）に移動可能となっており、更に、ビームガイド
１０を介してレーザ発振器１１と接続されている。尚、
１２はシステム全体を制御する制御装置である。

次に、回転式加工装［８の詳細を第２図、及び第３図を
用いて説明する。

該図に示す如く、回転式加工装置８は、回転円板１３上
の端部に所定間隔をもって、かつ、回転軸１４と同心円
上に複数個の溶接用、切削用加工ヘッド８８〜８ｄが配
置され、この回転円板１３を駆動モータ１５で回転駆動
されている。そして、駆動モータ１５は上下移動用ベー
ス１６に固定され、この上下移動用ベース１６の一端に
設けられたナツト１７がネジ軸１８と係合し、ネジ軸１
８と直結している上下移動モータ１９を駆動することに
より、装置全体を上下方向（２方向）に移動させること
ができる。２０は上下移動用ベース１６に取付けられた
防塵カバーで、この防塵カバー２０は、第３図に示す如
く、加工に使用されてない加工ヘッドの光学系２１を覆
い、ごみ等が付着しないようにするものである。上記光
学系２１は、レーザ発振器１１から水平に出力され、ビ
ームガイドにより案内されたレーザビーム２２がベンド
ミラー２３により下方に進路が変えられた際のレーザビ
ーム２２の光軸とその光軸が一致する様に回転円板１３
上に設置されている。

次に５位置合せ装置７の詳細を第４図、第５図及び第６
図を用いて説明する。

第６図は、胴管３とフランジ５との突合せ溶接時の継目
部を示したもので、通常、両者突合せ時には、幅方向の
ギャップｇ、外径の目違いδが生じ、レーザビーム溶接
を行なう場合のこれらの許容値はｇ≦０．３ｍ、δ＝０
．５ａｎ　とされており、この許容値内に位置合せする
ために、位置合せ装置が用いられる。

第４図、及び第５図において、固定ベース３１の上面に
幅寄せモータ３２があり、この幅寄せモータ３２のモー
タ出力軸が幅寄せ駆動用ネジ軸３３と連結され、前記幅
寄せ駆動用ネジ軸３３の上部には移動用ベース３５がガ
イドレール３４に支持されている。移動用ベース３５上
の一端には、拡管シリンダ３７がブラケット３６に支持
されて載置されている。この拡管シリンダ３７には、油
圧モータ３７ａが油圧電磁弁３７ｂを介して接続されて
いる。そして、この拡管シリンダ３７のシリンダロッド
３８とスプライン軸４０がカップリング３９を介して連
結され、これらシリンダロッド３８とスプライン軸４ｏ
は同心軸上に配置されている。４２はパイプ回転モータ
で、この出力軸にギヤ４３が固定され、回転とスライド
を伝達するスプライン軸受４１のギヤとかみ合っている
。

一方、前記移動用ベース３５の前方には、拡管用スプラ
イン軸を支持する支持ベース４４が固定され、ベアリン
グ４５を介して回転ガイド４６が連結されている。この
回転ガイド４６の端部には、胴管３に溶接接合されるフ
ランジ５の端面と接触する加圧面板４６ａと、拡管コア
４８を支持するスライドガイド４７が連結されている。

更に前記スプライン軸４０の先端には、テーパロッド４
９が固定され、テーパロッド４９の側方傾斜面にスライ
ドガイド５４を介して拡管コア４８が支持されている。

また、前記固定ベース３１の端部には、フランジ５を受
けるフランジ受はローラ５２と胴管３を受ける胴管受は
ローラ５３が固定されている。

次に、上記構成の位置合せ装置の位置合せ操作を説明す
る。

まず、油圧電磁弁３７ｂを操作して拡管シリンダ３７を
後退させるとテーパロッド４９が後退し、拡管コア４８
は拡張する。一方、拡管シリンダ３７を前進させると拡
管コア４８は、中心軸より放射状に収縮する。また、回
軸モータ４２をθ方向に回転することにより、ギヤ４３
とスプライン軸受４１を介してスプライン軸４０が回転
し、これと同時にテーパロット４９にも回転が伝わる。

拡管シリンダ３７のシリンダロッド３８とスプライン軸
４０は、ベアリングを内蔵したカップリング３９により
連結されている為、回転動作はここで遮断される機構に
なっている。

さらに、固定ベース３１上にある幅寄せモータ３２を回
転することにより駆動用ネジ軸３３が回転し、スライド
ガイド３４に支持されて移動用ベース３５がフランジ５
と胴管３のＸ方向に移動し、フランジ接触面板４６ａが
フランジ５の幅寄せ操作を行なう。ここで、それぞれの
受はローラ５２゜５３に支持された胴管３とフランジ５
の端部より収縮した状態の拡管ヘッド３７を挿入し、こ
の拡管シリンダ３７を前進させて胴管内径に拡触した時
点で拡管を一時停止させ１幅寄せモータ３２を回転させ
て移動用ベース３５を前進させることにより、胴管３と
フランジ５の幅寄せを行なう。その後、拡管シリンダ３
７をさらに前進させて拡管を行ない、フランジ５と胆管
の目違いが許容値以内に入った時点で、拡管を停止し保
持する。その次に、回転モータ４２を回転させ、胴管３
とフランジ５が一体となって回転した後、上方にある溶
接用加工ヘッド８ａからレーザビームを照射することに
より溶接が実行される。

次に、第１図に基づいて本実施例のレーザ加工システム
の動作を説明する。

本システムは、ガス絶縁開閉装置に使用される母線等を
形成する胴管とフランジとの溶接接合、あるいは胴管へ
の分岐用の下穴を加工する場合である。第７図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示す如く、通常、母線等は胴管３、及
びフランジ５を各々機械加工後、両者を接合し、その後
、胴管３に分岐管用の下切が加工されるが、本システム
を用いて、これらの加工をレーザビームで連続的に行な
うものである。

まず、胴管３が搬送台車２に搭載されてｘ１方向から送
り込まれ、フランジ組付装置６の中心位置に位置決め停
止される。この時、フランジ組付装Ｗ６のテーブル面は
上方を向いており、フランジコンベア４より搬送された
フランジ５がフランジ組付装置のテーブル面で把持され
た後２台で胴管３をはさみ込む方向に９０”旋回し、胴
管３とフランジ５を組付ける。組付けられた胴管３とフ
ランジ５は、前記搬送台車２で溶接用加工、ヘッド８ａ
直下の位置まで搬送され、拡管・幅寄せ・回転動作を行
う位置合せ装置７の中心位置で位置決めされる。この位
置合せ装置７でフランジ５の両側面から拡管ヘッドが挿
入され、所定の寸法まで拡管・位置決め後、溶接用加工
ヘッド８ａからのレーザビームにより胴管３とフランジ
５の突合せ溶接を行なう。胴管３両端の溶接が終了した
後、レーザビームを溶接用加工ヘッドから切削用加工ヘ
ッド８ｂに切替え、胴管３の下穴加工を行なう。

下穴加工されたフランジ付胴管は、搬送台車７に再び搭
載され、次工程へと搬出される。

以上種々説明した本実施例によれば、ガス絶縁開閉装置
の母線等の如く、胴管とフランジから成る管状容器の製
作において、被加工物の搬送２位置決め９回転、拡管が
一貫して自動化が可能であり、大幅な原価低減が図れ、
１台のレーザ発振器を溶接加工用、穴あけ加工用に切替
えて使用できるため、管状容器の製缶作業において熱変
形の少ない管状容器を製作できる。

また、本実施例の加工装置によれば、回転円板の回転中
心と同心とした円周上に複数の加工ヘッドを配置し、回
転駆動系のベースを確実に固定しておくことにより、割
り出し回転の際ベンドミラーより反射されたレーザビー
ムの光軸と加工ヘッドの光学系の光軸を一致させること
が出来るので、レーザビームの焦点がずれることはない
し、使用してない加工ヘッド上面に防塵カバーを設けて
いるので、光学系の防塵効果があり、ビーム集光時の異
常は起こらない。

更に、本実施例の位置合せ装置によれば、胴管の内側よ
り拡張する拡管コアが、テーパロッドの横方向の移動に
より、管の径方向に全数が均等に移動するため、変形し
た管を真円に修正することが出来る。また、テーパロッ
ドの横方向駆動源には、油圧シリンダとその油圧回路中
にパイロットチエツク弁を設ければ、拡管した寸法をそ
の状態で保持することができ、溶接中に寸法が変わるこ
とはないし、幅寄せ駆動源に油圧モータを使用し、管同
士の開先部が合わさった状態で加圧しても、油圧回路の
リリーフ弁を使用すればモータを破損させることはない
。

次に、本システムに用いられる加工ヘッドの他の実施例
を第８図、第９図、第１０図、及び第１１図を用いて説
明する。

該図に示す如く、本実施例では、加工ヘッドを支持する
ベース５１の下面にシールドガスを吹き付ける口径可変
なノズル５２と、このノズル５２の径を調整するガイド
５３が設けられ、前記口径可変ノズル５２の内部には集
光レンズ５４があり、前記ガイド５３は、該ガイド５３
を上下移動させるエアシリンダ５５と連結している。

また、前記ノズル５２の上部のノズル本体５６には、シ
ールドガス導入口５７が付いており、シールドガス導入
口５７の先には、ガスを切換える３方電磁弁５８が配管
されている。

次に動作について説明する。レーザ発振器からのレーザ
ビーム２２は、ベンドミラー２３により方向を変え加工
ヘッドの集光レンズ５４に導入される。口径可変ノズル
５２は、第９図の如く、先端部が分割されており、エア
シリンダ５５の下限位置では、ガイド５３が同様に下限
位置となり、前記ノズル５２のバネ作用により最大開口
状態のφｄｏになる。また、エアシリンダ５５を上限位
置まで移動すると、ガイド５３は、ノズル５２の開口部
を縮少させ、第１１図の如く、最４１開口状態のφｄ、
になる。さらに、最大開口状態時には３方電磁弁５８の
入口側一方を開くことにより、たとえば、０２ガスをノ
ズル５２に導入することが出来る。反対に、最小開口状
態時には、３方電磁弁５８のもう一方を開くことにより
Ａｒガスを導入することが出来る。

以上のように、加工ヘッドのノズル径を用途（溶接、又
は切断）に応じて変えると共に、吹付けるガスの種類を
切換ることにより、レーザによる切断、溶接等の作業を
１ヘツドで行なうことが出来る。また、レーザ加工シス
テムに導入することにより、レーザ複合前ニジステムが
実現できる。

次に、レーザ加工システムの他の実施例を説明する。

ガス絶縁開閉装置における母線等には、上述したフラン
ジはもとより、分岐管が接続されているものがほとんど
であり、分岐管付管端面の切削。

フランジ溶接をレーザビームで行う場合のシステムであ
る。

まず、作業工程の概略を第１２図を用いて説明する。胴
管３にアーク溶接等で予め分岐管３ａを接続したもの（
第１２図（ａ）に示す）の管端面を、第１２図（ｂ）に
示す如く、レーザビームを用いて切断し、その後、第１
２図（Ｃ）に示す如く、胴管３の端部、及び分岐管３ａ
の端部にフランジ５，５ａを組付け、その後、第１２図
（ｄ）の如く、各フランジ５，５ａを容管３，３ａにレ
ーザビームで溶接するものである。

次に、上記作業工程を行うシステムを第１３図を用いて
説明する。

予め分岐管３ａがアーク溶接等で接合されている胴管３
が、搬送レール１上の搬送台車２で搬送されてくる切断
ステーション■がある。この切断ステーション■は、分
岐管付胴管３を載置し、ｙ方向に移動可能であると共に
α方向に回転する回転テーブル６０と、レーザ発振器１
１にビームガイド１０ａを介して接続され、かつ、切断
用加工ヘッド６１を有してθ方向に旋回する旋回テーブ
ル６２とから概略構成される。そして、胴管３、あるい
は分岐管３ａの端部が切断位置にくるように回転テーブ
ル６０を回転させ、胴管３、あるいは分岐管３ａが切断
位置にきたら切断用加工ヘッド６１からレーザビームを
照射しながら旋回テーブル６２を旋回させて管端の切断
加工を行うものである。胴管３の両端と分岐管３ａの端
部の切断加工が終了したら、次工程のフランジ組付ステ
ーション■へ搬送する。フランジ組付ステーション■の
構成は、第１図で説明したフランジ組付装置とほとんど
同様であり、ここでの説明は省略する。

このフランジ組付ステーション■で胴管３の両端と分岐
管３ａの端部にフランジ５が組付けられた胴管は、次工
程の溶接ステーション◎へ搬送される。尚、この場合、
胴管３と分岐管３ａとが同一径であれば、両方のコンベ
ア上のフランジ５を使用して、それぞれに組付けること
ができるが、分岐管３ａの径が胴管３より小であれば一
方のコンベア上には胴管３の径に合ったフランジを、他
方のコンベア上には分岐管３ａの径に合ったフランジを
載置することにより組付は可能である。溶接ステーショ
ン◎は、切断ステーションのとほぼ同様な構成となって
おり、異なるのは、切断用加工ヘッドにかえて溶接用加
工ヘッド６３を旋回テーブル６２に備えている点である
。そして、胴管３、あるいは分岐管とフランジ５，５ａ
とを、レーザ発振器１１からのレーザビームを溶接用加
工ヘッド６３から照射しながら旋回テーブル６２を旋回
させて溶接接合するものである。

以上説明した本実施例によれば、部材単位での機械加工
が出来る為、マーク溶接等の熱変形を考慮することなく
フランジが取付けられ、しかも、レーザ溶接後の大物機
械加工が不要となり大幅なコストダウンが図れる。また
、レーザによる複合前ニジステムの製品化が可能となる
。

尚、上述した実施例では、切断ステーション。

溶接ステーションごとにレーザ発振器を設置したが、１
台のレーザ発振器で両者を兼用してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明のレーザ加工システム、及びそれに
用いられる加工装置、並びに位置合せ装置によれば、被
加工物を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の前記被加
工物を加工するためのレーザビームを発振するレーザ発
振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザビームを
導き、かつ、該レーザビームの経路を変えるベンドミラ
ーを有するビームガイドと、前記被加工物の加工用途に
応じて切替えられ、あるいは選択され、若しくは回転径
され、前記ベンドミラーにより同一位置で経路が変えら
れて前記ビームガイドにより導かれたレーザビームを前
記被加工物上へ同一位置で照射する複数の加工ヘッドと
を備えているレーザ加工システム、上記加工ヘッドが回
転軸を同心として円板の円周上に複数配置され、該円板
を回転させて選択されるものであるレーザ加工システム
、端部にフランジが組合されている管状容器を搬送する
搬送装置と、該搬送装置上の前記管状容器への切削加工
、又はフランジとの溶接接合を施工するためのレーザビ
ームを発振するレーザ発振器と、該レーザ発振器から出
力されたレーザビームを導くビームガイドと、前記管状
容器の切削加工、又はフランジとの溶接接合に応じて移
動可能に構成され、前記ビームガイドにより導かれたレ
ーザビームを、前記管状容器の切削加工、フランジとの
溶接接合を施工するために照射する切削加工ヘッド、溶
接ヘッドとを備えているレーザ加工システム、回転円板
と、該回転円板の円周上に同心円上に所定間隔をもって
複数個配置され、レーザ発振器からのレーザビームを光
学系を介して被加工物に照射して該被加工物を加工する
加工ヘッドと、該加工ヘッド付回転円板を回転駆動させ
る駆動装置とを備え、前記レーザ発振器からのレーザビ
ームの光軸と、前記回転円板上の加工ヘッド光学系の光
軸とが一致する様に構成されている加工装置。

溶接すべき管状部材同志の突合せ部の軸方向ギャップを
修正する幅寄せ機構と、前記管状部材同志の突合せ部の
径方向目違いを修正する拡管機構と。

該拡管機構で拡管された状態で前記管状部材を回転させ
る回転機構とを備えている位置合せ装置、レーザ発振器
からのレーザビームを被加工物近傍で案内するほぼ円筒
形のノズルと、該ノズル内の途中に配置され、前記レー
ザビームを集光して前記被加工物上へ照射する集光レー
ダと、前記ノズル内のレーザビームを壁面に対してシー
ルドし、前記被加工物上へ前記レーザビームを案内して
吹付けられるシールドガスを導入するシールドガス導入
手段とを備え、前記ノズルは、その先端部口径が可変可
能に構成されている加工ヘッド、所定個所に予め分岐管
が固定された胴管を搬送する第１の搬送装置と、該搬送
装置により搬送されてきた分岐管付胴管の各管端をレー
ザビームを用いて切断加工する切断ステーションと、該
切断ステーションで各管端が切断加工され、前記第１の
搬送装置で搬送された分岐管付胴管の各管端に前記第１
の搬送装置とほぼ直角方向に位置している第２の搬送装
置で搬送されてきたフランジを各々組付けるためのフラ
ンジ組付はステーションと、該フランジ組付はステーシ
ョンで各管端にフランジが組付けられ、前記第１の搬送
装置で搬送されてきた分岐管付胴管の各管端とフランジ
との組付は部をレーザビームで溶接接合する溶接ステー
ションとを備えているレーザ加工システムとしたもので
ある。被加工物を加工用途に応じて移動させることなく
、加工ヘッドを工夫することにより一連の加工をレーザ
ビームを用いて連続して行う、特に管状容器端部の切削
加工、フランジとの溶接接合に好適なレーザ加工システ
ム、上記目的を管端部とフランジ開先部のギャップ修正
や目違い修正を行って達成するレーザ加工システム、被
加工物の加工用途に応じて簡単に切削加工、溶接接合が
行える加工装置、及び管状容器の端部にフランジを溶接
接合する場合であっても、管端部とフランジ開先部に生
じるギャップ、あるいは目違いを簡単に修正できる位置
合せ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ加工システムの全体構成の一実
施例を示す斜視図、第２図はそれに使用される加工装置
を示す正面図、第３図は第２図の平面図、第４図は本実
施例システムに使用される位置合せ装置を示す断面図、
第５図は第４図をＰ方向から見た側面図、第６図は胴管
とフランジとの突合せ部の詳細を示す部分断面図、第７
図は胴管とフランジの取付は工程を示す工程図、第８図
は加工ヘッドの一実施例を示し、口径大の場合の断面図
、第９図はそのＡ−Ａ方向から見た図、第１０図は第８
図において口径小の場合の断面図、第１１図はそのＢ−
Ｂ方向から見た図、第１２図は分岐管付胴管ヘフランジ
を取付ける場合の作業工程を示す工程図、第１３図は本
発明のレーザ加工システムの他の実施例を示す全体斜視
図である。 １・・・搬送レール、２・・・搬送台車、３・・・胴管
、３ａ・・・分岐管、４・・・コンベア、５，５ａ・・
・フランジ、６・・・フランジ組付装置、７・・・位置
合せ装置、８・・・回転式加工装置、８ａ・・・溶接用
加工ヘッド、８ｂ・・・切削用加工ヘッド、９・・・吊
り装置、１ｏ・・・ビームガイド、１１・・・レーザ発
振器、２０・・・防塵カバ２１・・・光学系、２２・・
・レーザビーム、２３・・・ベンドミラー、５２・・・
口径可変ノズル、６０・・・回転テーブル、６１・・・
切断用加工ヘッド、６２・・・旋回テーブル、６３・・
・溶接用加工ヘッド、■・・・切断ステーション、■・
・・フランジ組付ステーション、第 図 第 図 ｂ （ａ） 第 第 図 図 （ｂ） （Ｃ） 第 図 第 １２図 （ａ） 分岐管付容器 （ｂ） 管端部レーザ切断 （Ｃ） （ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被加工物を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の前
   記被加工物を加工するためのレーザビームを発振するレ
   ーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザビ
   ームを導き、かつ、該レーザビームの経路を変えるベン
   ドミラーを有するビームガイドと、前記被加工物の加工
   用途に応じて切替えられ、前記ベンドミラーにより同一
   位置で経路を変えられて前記ビームガイドにより導かれ
   たレーザビームを前記被加工物上へ同一位置で照射する
   複数の加工ヘッドとを備えていることを特徴とするレー
   ザ加工システム。 ２、被加工物を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の前
   記被加工物を加工するためのレーザビームを発振するレ
   ーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザビ
   ームを導き、かつ、該レーザビームの経路を変えるベン
   ドミラーを有するビームガイドと、前記被加工物の加工
   用途に応じて選択され、前記ベンドミラーにより同一位
   置で経路を変えられて前記ビームガイドにより導かれた
   レーザビームを前記被加工物上へ同一位置で照射する複
   数の加工ヘッドとを備えていることを特徴とするレーザ
   加工システム。 ３、被加工物を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の前
   記被加工物を加工するためのレーザビームを発振するレ
   ーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザビ
   ームを導くビームガイドと、前記被加工物の加工用途に
   応じて回転移動され、前記ビームガイドにより導かれた
   レーザビームを前記被加工物上へ照射する複数の加工ヘ
   ッドとを備えていることを特徴とするレーザ加工システ
   ム。 ４、被加工物を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の前
   記被加工物を加工するためのレーザビームを発振するレ
   ーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザビ
   ームを導くビームガイドと、該ビームガイドにより導か
   れたレーザビームを前記被加工物上へ照射する複数の加
   工ヘッドとを備え、前記複数の加工ヘッドは、前記被加
   工物の加工用途に用じて移動可能に構成されていること
   を特徴とするレーザ加工システム。 ５、被加工物を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の前
   記被加工物を加工するためのレーザビームを発振するレ
   ーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザビ
   ームを導くビームガイドと、回転軸を同心として円板の
   円周上に複数配置されると共に、前記被加工物の加工用
   途に応じて前記円板を回転させて選択され、かつ、前記
   ビームガイドにより導かれたレーザビームを前記被加工
   物上へ照射する加工ヘッドとを備えていることを特徴と
   するレーザ加工システム。 ６、被加工物を搬送する搬送装置と、該搬送装置上の前
   記被加工物を加工するためのレーザビームを発振するレ
   ーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザビ
   ームを導くビームガイドと、該ビームガイドにより導か
   れたレーザビームを前記被加工物上へ照射する加工ヘッ
   ドとを備え、前記加工ヘッドは、回転軸を同心として円
   板の円周上に複数配置され、前記被加工物の加工用途に
   応じて前記円板を回転させて選択可能に構成されている
   ことを特徴とするレーザ加工システム。 ７、前記ビームガイドにより導かれたレーザビームの経
   路を変えて前記加工ヘッドに導くベンドミラーを、前記
   加工ヘッドの手前に配置したことを特徴とする請求項３
   、４、５、又は６に記載のレーザ加工システム。 ８、端部にフランジが組合されている管状容器を搬送す
   る搬送装置と、該搬送装置上の前記管状容器への切削加
   工、又はフランジとの溶接接合を施工するためのレーザ
   ビームを発振するレーザ発振器と、該レーザ発振器から
   出力されたレーザビームを導くビームガイドと、前記管
   状容器の切削加工、又はフランジとの溶接接合に応じて
   移動可能に構成され、前記ビームガイドにより導かれた
   レーザビームを、前記管状容器の切削加工、フランジと
   の溶接接合を施工するために照射する切削加工ヘッド、
   溶接ヘッドとを備えていることを特徴とするレーザ加工
   システム。 ９、前記搬送装置で送られてきた前記フランジが組合さ
   れた管状容器が、前記溶接ヘッドの位置にきた時点で該
   管状容器を支持してフランジ部との溶接部の位置合せを
   行う位置合せ装置を備えていることを特徴とする請求項
   ８記載のレーザ加工システム。 １０、前記位置合せ装置は、溶接部の合せ目ギャップを
   修正する幅寄せ機構と、溶接部の目違を修正する拡管機
   構とを備えていることを特徴とする請求項９記載のレー
   ザ加工システム。 １１、管状容器を搬送する第１の搬送ラインと、該第１
   の搬送ラインとほぼ直交し、前記管状容器の端部に組合
   されるフランジを搬送する第２の搬送ラインと、前記第
   １の搬送ラインの途中に設置され、前記管状容器の端部
   に第２の搬送ライン上を搬送されてきた前記フランジを
   組合せるフランジ組付装置と、該フランジ組付装置で端
   部にフランジが組合され、かつ、前記第１の搬送ライン
   上を搬送されてきた管状容器への切削加工、又はフラン
   ジとの溶接接合を施工するためのレーザビームを発振す
   るレーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレー
   ザビームを導くビームガイドと、前記管状容器の切削加
   工、又はフランジとの溶接接合に応じて移動可能に構成
   され、前記ビームガイドにより導かれたレーザビームを
   前記管状容器の切削加工、フランジとの溶接接合を施工
   するために照射する切削加工ヘッド、溶接ヘッドと、前
   記第１の搬送ライン上を搬送されてきた前記フランジが
   組合された管状容器が、前記溶接ヘッドの位置にきた時
   点で該管状容器を支持してフランジ部との溶接部の位置
   合せを行う位置合せ装置とを備えていることを特徴とす
   るレーザ加工システム。 １２、回転円板と、該回転円板の円周上に同心円上に所
   定間隔をもつて複数個配置され、レーザ発振器からのレ
   ーザビームを光学系を介して被加工物に照射して該被加
   工物を加工する加工ヘッドと、該加工ヘッド付回転円板
   を回転駆動される駆動装置とを備え、前記レーザ発振器
   からのレーザビームの光軸と、前記回転円板上加工ヘッ
   ドの光学系の光軸とが一致する様に構成されていること
   を特徴とする加工装置。 １３、レーザビームが照射されて被加工物を加工してい
   る前記加工ヘッド以外の加工ヘッドの光学系部分を覆う
   様に防塵カバーが設けられていることを特徴とする請求
   項１２記載の加工装置。 １４、前記回転円板の駆動装置をベースに固定すると共
   に、該ベースをネジ軸を介して上下駆動装置に連結し、
   該上下駆動装置を駆動することにより前記加工ヘッド付
   回転円板を上下動可能に構成したことを特徴とする請求
   項１２記載の加工装置。 １５、溶接すべき管状部材同志の突合せ部の軸方向ギャ
   ップを修正する幅寄せ機構と、前記管状部材同志の突合
   せ部の径方向目違いを修正する拡管機構と、該拡管機構
   で拡管された状態で前記管状部材を回転させる回転機構
   とを備えていることを特徴とする位置合せ装置。 １６、固定ベース上に設置された幅寄せモータと、該幅
   寄せモータの出力軸と連結された幅寄せ駆動軸と、該幅
   寄せ駆動軸の上方に移動可能に支持された移動用ベース
   と、該移動用ベース上の一端にブラケットを介して支持
   された拡管シリンダと、該拡管シリンダのシリンダロッ
   ドとカップリングを介して一端が連結されたスプライン
   軸と、該スプライン軸の他端に固定されたテーパロッド
   と、該テーパロッドの側方傾斜面にスライドガイドを介
   して放射状に複数個配置された拡管コアと、前記移動用
   ベースの他端に固定され、前記スプライン軸を支持する
   支持ベースと、該支持ベースにベアリングを介して回転
   可能に支持された回転ガイドと、該回転ガイドの端部に
   連結され、修正すべき管状部材端部と接触する加圧面板
   、及び前記拡管コアを長手方向から支持するガイドと、
   前記スプライン軸を回転駆動させる駆動モータとを備え
   ていることを特徴とする位置合せ装置。 １７、レーザ発振器からのレーザビームを被加工物近傍
   で案内するほぼ円筒形のノズルと、該ノズル内の途中に
   配置され、前記レーザビームを集光して前記被加工物上
   へ照射する集光レーズと、前記ノズル内のレーザビーム
   を壁面に対してシールドし、前記被加工物上へ前記レー
   ザビームを案内して吹付けられるシールドガスを導入す
   るシールドガス導入手段とを備え、前記ノズルは、その
   先端部口径が可変可能に構成されていることを特徴とす
   る加工ヘッド。 １８、レーザ発振器からのレーザビームを被加工物近傍
   で案内するほぼ円筒形のノズルと、該ノズル内の途中に
   配置され、前記レーザビームを集光して前記被加工物上
   へ照射する集光レーズと、前記ノズル内のレーザビーム
   を壁面に対してシールドし、前記被加工物上へ前記レー
   ザビームを案内して吹付けられるシールドガスを導入す
   るシールドガス導入手段とを備え、前記ノズルは、その
   先端部が周方向に分割され、該分割部分が径方向に伸縮
   可能に構成されていることを特徴とする加工ヘッド。 １９、レーザ発振器からのレーザビームを被加工物近傍
   で案内するほぼ円筒形のノズルと、該ノズル内の途中に
   配置され、前記レーザビームを集光して前記被加工物上
   へ照射する集光レーズと、前記ノズル内のレーザビーム
   を壁面に対してシールドし、前記被加工物上へ前記レー
   ザビームを案内して吹付けられるシールドガスを導入す
   るシールドガス導入手段と、前記ノズルの外周に配置さ
   れ、該ノズル外壁面を案内として上下動するノズルとを
   備え、前記ノズルは、前記ガイドが上下動することによ
   りその先端部口径が可変することを特徴とする加工ヘッ
   ド。 ２０、前記シールドガス導入手段は、前記被加工物の加
   工用途に応じて導入シールドガスを切替える切替え機構
   を備えていることを特徴とする請求項１７、１８、又は
   １９記載の加工ヘッド。 ２１、前記ガイドは、該ガイドを上下動させる上下駆動
   機構を備えていることを特徴とする請求項１９記載の加
   工ヘッド。 ２２、所定個所に予め分岐管が固定された胴管を搬送す
   る第１の搬送装置と、該搬送装置により搬送されてきた
   分岐管付胴管の各管端をレーザビームを用いて切断加工
   する切断ステーションと、該切断ステーションで各管端
   が切断加工され、前記第１の搬送装置で搬送された分岐
   管付胴管の各管端に前記第１の搬送装置とほぼ直角方向
   に位置している第２の搬送装置で搬送されてきたフラン
   ジを各々組付けるためのフランジ組付けステーションと
   、該フランジ組付けステーションで各管端にフランジが
   組付けられ、前記第１の搬送装置で搬送されてきた分岐
   管付胴管の各管端とフランジとの組付け部をレーザビー
   ムで溶接接合する溶接ステーションとを備えていること
   を特徴とするレーザ加工システム。 ２３、前記切断ステーションは、前記第１の搬送装置の
   搬送方向に対してほぼ直交して配置されたレールと、該
   レール上を前記第１の搬送装置の搬送方向に対して直交
   する方向に移動可能で、かつ、水平方向に回転可能な回
   転テーブルと、該回転テーブル上の切断すべき分岐管付
   胴管の管中心線上にほぼ一致する旋回軸を有し、該旋回
   軸を中心にして前記回転テーブルの回転方向と直交する
   方向に旋回すると共に、前記分岐管付胴管の各管端を切
   断するために、レーザ発振器からのレーザビームを照射
   する切断用加工ヘッドを有している旋回テーブルとを備
   えていることを特徴とする請求項２２記載のレーザ加工
   システム。２４、前記溶接ステーションは、前記第１の
   搬送装置の搬送方向に対してほぼ直交して配置されたレ
   ールと、該レール上を前記第１の搬送装置の搬送方向に
   対して直交する方向に移動可能で、かつ、水平方向に回
   転可能な回転テーブルと、該回転テーブル上の溶接すべ
   きフランジが組合わされた分岐管付胴管の管中心線上に
   ほぼ一致する旋回軸を有し、該旋回軸を中心にして前記
   回転テーブルの回転方向と直交する方向に旋回すると共
   に、前記分岐管付胴管の各管端とフランジとを溶接接合
   するために、レーザ発振器からのレーザビームを照射す
   る溶接用加工ヘッドを有している旋回テーブルとを備え
   ていることを特徴とする請求項２２記載のレーザ加工シ
   ステム。 ２５、前記切断ステーションと溶接ステーシヨンへ導か
   れるレーザビームを出力するレーザ発振器は、各々のス
   テーション毎独立して設けられていることを特徴とする
   請求項２２記載のレーザ加工システム。 ２６、前記切断ステーションと溶接ステーシヨンへ導か
   れるレーザビームを出力するレーザ発振器は、各々のス
   テーションで兼用できる様に１台設置されていることを
   特徴とする請求項２２記載のレーザ加工システム。