JPH04351295A - レーザ溶接におけるブレードチップ固定保持装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンクリート製品や石や
タイル等の固い製品を切削するための切削機に用いられ
る切削用ブレードの製造技術に係り、特に円盤型のブレ
ード基板の外周縁部に高硬度のチップを溶接する際に用
いられるブレードチップ固定保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の切削用ブレードは、図６に示さ
れるように、円盤型のブレード基板１の外周にチップ２
が溶接された構造となっており、従来ではロウ付けによ
ってチップ２を溶接していた。しかしロウ付に比べてレ
ーザ溶接は高温となるため、ブレードの片面側だけを溶
接すればよく、従って短時間で溶接ができ、さらに溶接
部の強度も高く、しかも溶接部がきれいであること等か
ら、最近ではロウ付に代わってレーザ溶接が主となって
いる。しかしレーザ溶接はロウ付と比べ高温となるため
、溶接時のチップには、溶接熱による熱応力によってチ
ップの外側縁部２ａを反り上がらせようとする力が作用
する。このためブレード基板１に対しチップ２を真っ直
に溶接するためには、チップが反らないように大きな力
Ｆでチップをクランプすることが必要である。

【０００３】そして、従来のレーザ溶接におけるチップ
固定保持装置は、図７に示されるように、円盤形状の基
台３のブレード基板載置面４ａとチップ載置面４ｂにそ
れぞれブレード基板１とチップ２を載置し、チップ２に
対応させたトグル式クランプ機構（図示せず）によって
ブレード基板１の外周にチップ２を押圧保持する構造で
、チップ２とブレード基板１との圧接部に上方よりレー
ザ６を照射して溶接を行なうようになっている。

【０００４】

【発明の解決しようとする課題】しかし前記したブレー
ドチップ固定保持具では、レーザ溶接終了後、チップの
溶接されたブレードを取り出す際に、クランプ機構によ
るクランプを解除しなければならず、クランプ力が大き
い分だけクランプ機構のクランプを解除するための力も
それだけ大きな力を必要とするという問題があった。

【０００５】本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたもので、その目的は溶接時に個々のチップが浮き上
がらないように確実に固定保持することができるととも
に、軽い力でクランプ部材によるチップのクランプを解
除できるブレードチップ固定保持装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係るレーザ溶接におけるブレードチップ固
定保持装置においては、上面に円盤型ブレード基板位置
決め用の円形の基板載置面及びブレード基板周縁部に溶
接するチップを載置する円環状のチップ載置面が形成さ
れ、下面に回転駆動軸との係合連結部が形成された回転
ディスクと、前記回転ディスクの周縁部に周方向に複数
配設され、ディスク周縁部下方に設けられた揺動支点で
ある枢支軸回りに縦方向に揺動し、チップ載置面に載置
されたチップを基板載置面に載置されたブレード基板の
周縁部に圧接状態に固定保持するコ字型レバー式クラン
プ部材と、前記各クランプ部材と回転ディスク間にそれ
ぞれ介装され、クランプ部材にチップ固定方向への回転
付勢力を与えるばね部材とを備え、前記クランプ部材の
揺動支点をばね部材による力の作用線の揺動範囲内に設
け、クランプ部材の揺動により、力の作用線を揺動支点
の反対側に移動させて、ばね部材によるクランプ部材の
回転付勢方向を自動的に切替えるようにしたものである
。

【０００７】また請求項２においては、請求項１記載の
ブレードチップ固定保持装置において、各クランプ部材
を、クランプ解除用突き押し部材によって下方に突き押
しされて揺動支点回りにそれぞれ揺動する構造とし、こ
のクランプ解除用突き押し部材を、チップの固定保持を
解除するべくすべてのクランプ部材を同時に揺動させる
ことのできる大きさに形成するとともに、クランプ部材
の突き押しされる部位に、揺動支点である枢支軸と平行
な枢支軸を持つガイドローラを設けるようにしたもので
ある。

【０００８】

【作用】レーザ溶接の際には、チップに生じる溶接熱応
力に起因した力がコ字型レバー式クランプ部材に作用す
るが、チップをクランプするクランプ部材のチップクラ
ンプ点とクランプ部材の揺動支点とは、回転ディスクの
半径方向に接近して配置されているので、溶接熱応力に
起因してクランプ部材に作用する曲げモーメントが小さ
い。即ち、力の作用点とクランプ部材の揺動支点間の長
さが短いので、溶接熱応力に起因してクランプを解除す
る方向にクランプ部材に作用する曲げモーメントが小さ
い。またチップ内に生じる熱応力は、クランプ部材に剪
断力として作用し、この剪断力はクランプ部材の揺動支
点である耐剪断強度の高い枢支軸によって支持される。 従って従来のように大きな力でチップを押圧保持しなく
とも、ばね部材による小さな力でチップを付勢保持する
だけで、チップを溶接熱変形させることなく固定保持で
きる。

【０００９】またばね部材のばね力は、チップをクラン
プする力としてはそれ程寄与しないので、クランプ部材
を回転付勢するだけの小さいばね力であればよく、従っ
て軽い力でクランプ部材のクランプを解除することがで
きる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図３は本発明の一実施例を示すもので、図
１はブレードチップ固定保持装置の平面図、図２は同装
置の縦断面図（図２に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）
、図３はクランプ部材の右側面図、図４は同装置を使っ
た自動レーザ溶接工程を説明する工程説明図である。

【００１１】これらの図において、符号１０は円盤形状
の回転ディスクで、回転ディスク１０の中央部にはブレ
ード基板位置決用のマンドレル１１が上方に突出形成さ
れ、マンドレル１１の周りには円形状のブレード基板載
置面１２が形成され、さらにこのブレード基板載置面１
２の周りには円環状凹部１４を隔てて円環状のチップ載
置面１６が形成されている。一方回転ディスク１０の下
面中央には、垂直に配設された回転駆動軸５０に係合連
結可能な円筒部１８が突出形成されている。

【００１２】また回転ディスク１０の周縁部には、周方
向等間隔に複数のレバー式クランプ部材２０が設けられ
ている。ディスク周縁部下面にはＬ字ブラケット２８が
周方向等間隔に設けられており、このＬ字ブラケット２
８にコ字型のクランプ部材２０が枢着されている。クラ
ンプ部材２０のコ字横上棒状部２１の先端には、チップ
２の外側周縁部に係合できるクランプ用係合凹部２１ａ
が形成され、クランプ部材２０の揺動支点である枢支軸
２９はディスク周縁部真下近傍位置（枢支軸２９がクラ
ンプ用係合凹部２１ａに接近した位置）に設けられてい
る。またクランプ部材２０は後述するばね部材である引
張コイルスプリング３０によってチップ２をブレード基
板周縁部に圧接する方向に付勢されている。このためチ
ップ２は高剛性のコ字型クランプ部材２０によって上下
方向に固定保持されて、レーザ溶接の際の溶接熱に起因
した熱応力によって変形することなく保持される。即ち
、ブレード基板１とチップ２との圧接部をレーザ溶接す
る際の熱応力は、チップ２の外側周縁部２ａを上方に反
らす方向に作用するが、揺動支点（枢支軸）２９が溶接
熱応力のクランプ部材２０への作用点（クランプ用係合
凹部２１ａ）に近接しているため、即ちチップクランプ
点と揺動支点間の距離ｄは短いため、熱応力によってク
ランプ部材２０のクランプを解除する方向に作用する曲
げモーメントは非常に小さく、圧縮コイルスプリング３
０のばね力によって十分対抗できる。そして熱応力によ
ってクランプ部材２０に作用する力は縦方向の力、即ち
剪断力としてクランプ部材２０の上横棒状部２１に作用
するが、この剪断力は剛性の高いクランプ部材２０の縦
棒状部２２を介してＬ字ブラケット２８に支承されてい
る耐剪断強度の高い枢支軸２９に支えられるので、チッ
プ２は変形することなく、即ち反り返ることなく保持さ
れる。

【００１３】Ｌ字ブラケット２８とクランプ部材２０と
の間には、クランプ部材２０にチップのクランプ作用及
び解除作用のためのばね付勢力を与える引張コイルスプ
リング３０が介装されている。即ち、引張コイルスプリ
ング３０は、力の作用線Ｌが枢支軸２９の近傍位置とな
るように配設されており、クランプ部材２０が揺動する
ことによって力の作用線Ｌが枢支軸２９の内側となった
り外側となったりする。このため図２で示す状態では、
スプリング３０のばね力はクランプ部材２０をしてチッ
プをクランプする方向に作用しているが、クランプ部材
２０を外側に揺動させて、図２仮想線に示すように、力
の作用線Ｌが枢支軸２９より外側となると、クランプ部
材２０に作用するスプリング３０のばね力の作用方向が
切り替わり、スプリング３０のばね力はクランプ部材２
０をしてチップのクランプを解除する方向に作用する。 即ち、クランプ部材２０を揺動支点回りに揺動させた場
合に、当初揺動を妨げる方向に作用していたスプリング
３０のばね付勢力が途中から揺動を促進する方向に切替
わるので、クランプ部材２０によるチップのクランプ及
びクランプ解除を軽い力で、しかも簡単に行うことがで
きる。

【００１４】なおクランプ部材２０のコ字縦棒状部２２
には縦ブラケット２３が垂設され、この縦ブラケット２
３の先端部にガイドローラ２４が設けられている。そし
て上方からクランプ解除用突き押し部材６０を下降させ
てこのガイドローラ２４を突き押しし、クランプ部材２
０を外側に揺動させてクランプ部材２０のクランプを解
除する構造となっている。即ち、突き押し部材６０は、
中央に孔が開けられ、クランプ部材２０配設位置に対応
する形状の円盤型で、突き押し部材６０の下降により、
ガイドローラ２４は突き押し部材の下面６２に沿って外
側に転動し、これに伴ってクランプ部材２０が枢支軸２
９回りに拡開方向に揺動する。そしてスプリング３０の
作用線Ｌが枢支軸２９を越えると、スプリング３０の引
張力はクランプ部材２０を拡開する方向に作用し、クラ
ンプ部材２０はスプリング３０のばね力によって自動的
に拡開される。

【００１５】符号６５はクランプ作動用突き押し部材で
、拡開状態に保持されているクランプ部材２０を突き押
しして揺動させ、スプリング３０のばね付勢方向を切替
えて、クランプ部材２０をチップクランプ方向に揺動さ
せる。クランプ部材２０は前記した拡開方向への揺動の
場合と同様に、途中からスプリング３０のばね力の付勢
方向が切替わり、クランプ部材２０は自動的に揺動して
チップをクランプする。

【００１６】符号５２は回転駆動軸５０の係合先端部５
１の基部に軸と直交する方向に延びる凸条で、この凸条
５２は円筒部１８に形成されている凹部（図示せず）と
係合し、円筒部１８と軸５０とが周方向に一体化される
。そしてレーザ溶接工程においては、回転ディスク１０
は回転駆動軸５０と一体に回転し、このときブレード基
板１とチップ２との圧接部にレーザの照射が行われる。

【００１７】なおマンドレル１１の側面には矩形状の凹
部１１ａが形成されており、この凹部１３に係合する凸
部４２を備えたチャック機構４０が上方から下降し、こ
のブレードチップ固定保持装置をチャック機構４０が吊
り下げて所定位置まで移送するようになっている。

【００１８】図４はこのブレードチップ固定保持装置を
使ってブレード基板にチップをレーザ溶接する工程を示
す平面図で、この図４を参照して自動レーザ溶接工程を
説明する。まずＡ位置には、枠状ケース内に多数のブレ
ード基板２が積層されたブレード基板スタッカー７２が
設けられており、吸着搬入機構７０Ａがスタッカー７２
からブレード基板２を取り出してＢ位置に搬入する。Ｂ
位置には、ブレードチップ固定保持装置（以下、これを
治具という）Ｗが担持されており、ブレード基板２は治
具Ｗの基板載置面１２に位置決めされて載置される。次
にブレード基板２を載置した治具Ｗは、昇降動作かつ左
右スライド可能なチャック機構４０Ａによってチャック
され、隣のＣ位置へ移送される。Ｃ位置にはチップ２を
供給するチッププッシャー１２０が設けられており、Ｃ
位置に移送されて回転駆動軸５０に係合連結された治具
Ｗのチップ載置面１６にチッププッシャー１２０によっ
てチップが供給される。即ち、治具ＷはＣ位置において
回転駆動軸５０によって間欠回転し、回転ディスク１０
の静止するタイミングに合わせてチッププッシャー１２
０からチップが供給される。またこのＣ位置にはクラン
プ作動用突き押し部材６５が設けられており、チッププ
ッシャー１２０によりチップが供給されると同時に、こ
のクランプ作動用突き押し部材６５が作動し、クランプ
部材２０が揺動してチップ２をブレード基板１の周縁部
に圧接状態に固定保持する。そして治具Ｗが間欠１回転
することにより、ブレード基板１の外周縁部にチップ２
が等間隔に固定保持された状態となる。次にＣ位置にお
いてチップを固定保持した治具Ｗは、チャック機構４０
Ｂによってチャックされ、隣のＤ位置に移送される。Ｄ
位置には、垂設された回転駆動軸５０及びこの回転駆動
軸を駆動させる駆動モータ（図示せず）等の一体化され
たスライドユニットが位置しており、治具Ｗはこの回転
駆動軸５０に係合連結される。このスライドユニットは
、チャック機構４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの移送方向と直
交する方向に延びるボールねじ８２に沿ってスライドす
るスライド搬送機構８０を構成しており、Ｄ位置に移送
された治具は、このスライド搬送機構８０によってＥ位
置にスライド搬送される。なお符号Ｍはボールねじ８２
を回転させる駆動モータである。Ｅ位置の上方には、レ
ーザ照射部８４が垂下されており、このＥ位置において
治具Ｗが回転されると同時に、上方のレーザ照射部８４
からブレード基板１とチップ２との圧接部にレーザが照
射され、チップが溶接される。溶接が終了すると、治具
Ｗは再びスライド搬送機構８０によってＤ位置に搬送さ
れる。Ｄ位置にはチャック機構４０Ｃの下降に連動して
下降するクランプ解除用突き押し部材６０が設けられて
おり、この突き押し部材６０が下降することによって、
クランプ部材２０が外側に揺動してチップのクランプが
解除される。同時に治具Ｗはチャック機構４０Ｃによっ
てチャックされ、Ｆ位置に移送される。そしてクランプ
の解除されたブレードは、吸着搬出機構７０Ｂによって
ブレード搬出位置であるＧ位置に搬出される。なおＦ位
置においてブレードが搬出されて空となった治具Ｗは、
Ｆ位置の下方からＢ位置の下方まで延びる搬送ベルトコ
ンベア（図示せず）で搬送されて再びＢ位置に戻される
。

【００１９】図５は本発明の他の実施例を示し、ブレー
ドチップ固定保持装置の縦断面図である。前記した実施
例では、クランプ部材２０とＬ字ブラケット２８間に介
装されたばね部材が引張コイルスプリング３０であった
が、本実施例では、引張コイルスプリング３０に代えて
圧縮コイルスプリング３５が用いられている。その他は
前記した実施例と同一であり、同一の符号を付すことに
よりその説明を省略する。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るレーザ溶接におけるブレードチップ固定保持装置
によれば、チップをクランプするクランプ部材のチップ
クランプ点とクランプ部材の揺動支点間の距離が短いの
で、溶接熱応力に起因してクランプ部材に生じる曲げモ
ーメントが小さく、またチップ内に生じる熱応力に起因
してクランプ部材に生じる剪断力は耐剪断強度の高い揺
動支点である枢支軸によって支持されるので、わずかな
ばね力でクランプ部材を付勢するだけで、溶接時のチッ
プを変形させることなく確実に固定保持することができ
る。またクランプ部材によるチップのクランプを解除す
るには、ばね付勢力に抗してクランプ部材を揺動させて
、ばね部材の力の作用線位置をクランプ部材の揺動支点
の外側に位置させれば、ばね部材によるばね付勢力がク
ランプ部材のクランプを解除する方向に作用するので、
小さな力でしかも簡単にクランプ部材によるチップのク
ランプを解除することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるレーザ溶接におけるブ
レードチップ固定保持装置の平面図

【図２】同装置の縦断面図（図１に示す線ＩＩ−ＩＩに
沿う断面図）

【図３】クランプ部材の右側面図

【図４】同装置を使ったレーザ溶接工程を説明する工程
説明図

【図５】本発明の他の実施例であるレーザ溶接における
ブレードチップ固定保持装置の縦断面図

【図６】ブレー
ドの斜視図

【図７】従来のブレードチップ固定保持装置の全体概要
図

【符号の説明】

１　　ブレード基板 ２　　ブレードチップ １０　　回転ディスク １２　　基板載置面 １６　　チップ載置面 １８　　係合連結部である円筒部 ２０　　コ字型レバー式クランプ部材 ２４　　ガイドローラ ２９　　クランプ部材の揺動支点である枢支軸３０　　
ばね部材である引張コイルスプリング３５　　ばね部材
である圧縮コイルスプリング５０　　回転駆動軸 ６０　　クランプ解除用突押部材 ６５　　クランプ作動用突押部材 １２０　　チッププッシャー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　上面に円盤型ブレード基板位置決め用
   の円形の基板載置面及びブレード基板周縁部に溶接する
   チップを載置する円環状のチップ載置面が形成され、下
   面に回転駆動軸との係合連結部が形成された回転ディス
   クと、前記回転ディスクの周縁部に周方向に複数配設さ
   れ、ディスク周縁部下方に設けられた揺動支点である枢
   支軸回りに縦方向に揺動し、チップ載置面に載置された
   チップを基板載置面に載置されたブレード基板の周縁部
   に圧接状態に固定保持するコ字型レバー式クランプ部材
   と、前記各クランプ部材と回転ディスク間にそれぞれ介
   装され、クランプ部材にチップ固定方向への回転付勢力
   を与えるばね部材とを備え、前記クランプ部材の揺動支
   点は、ばね部材による力の作用線の揺動範囲内に設けら
   れて、クランプ部材の揺動により、力の作用線が揺動支
   点の反対側に移動して、ばね部材によるクランプ部材の
   回転付勢方向が自動的に切替わることを特徴とするレー
   ザ溶接におけるブレードチップ固定保持装置。
2. 【請求項２】　　前記各クランプ部材は、クランプ解除
   用突き押し部材によって下方に突き押しされることによ
   り、揺動支点回りにそれぞれ揺動する構造で、このクラ
   ンプ解除用突き押し部材は、チップの固定保持を解除す
   る方向にすべてのクランプ部材を同時に揺動させること
   のできる大きさに形成されるとともに、クランプ部材の
   突き押しされる部位には前記揺動支点である枢支軸と平
   行な枢支軸を持つガイドローラが設けられたことを特徴
   とする請求項１記載のレーザ溶接におけるブレードチッ
   プ固定保持装置。