JPH0541355B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接に関し、より詳細には、板または
構造部材の形の金属、一般には鉄系金属の溶接
と、この溶接技術を用いた工場のレイアウトない
し配列の改良に関する。

金属板の突合せ縁の溶接、即ち突合せ溶接は、
材料を溶融させるように板の隣接上部縁に沿い溶
接アークを移動させることによつて通常行われ
る。しかし溶融域の深さ（溶けこみ）は限られて
いるため、厚みの大きな板の場合には、接合させ
る板の他面も溶接する必要がある。これは、部分
的に接合された板を２回目のランの前に取上げて
反転させること（これは損傷を生じ、高価なクレ
ーン設備を必要とすることがある）と、板の下方
から２回目のランを行うこと（これは一層ゆつく
りした、溶接者にとつて一層危険な作業である）
によらねばならない。厚みの特に大きな板の場合
には、複合溶けこみだけでは不充分であり、予備
操作として、板縁の上端と下端に開先を形成し、
これによつて形成したＶ字形の溝にフイラー材料
を用いて溶接を逐行する。

その他の普通の溶接要求は、大体直角形態で１
枚の板を別の板に溶接することである。これは典
型的には、各々の内側コーナーに沿つて溶接隅肉
を形成することによつて行い、これにも２回のラ
ンが必要である。板の厚みが大きい場合は、溶接
すべき板のコーナーに開先を形成する必要を生ず
る。同様の技術はロール成形または製造された形
板を板に固着する場合にも用いられる。

レーザービームはいろいろの材料の切断にとつ
て便利な既知の手段である。レーザー切断の使用
は、シート材に対する最小の熱応力で良好な切断
を与えるため、比較的薄い板またはシート材のた
めに提案されている。

強力レーザービームは、その潜在的な深い溶け
こみのため、溶接工程においてのエネルギー源と
考えられている。しかし比較的厚い鉄系材料につ
いてのルーザー溶接の実験結果は、必ずしも満足
すべきものではなかつた。特に溶接すべき縁部を
酸素の不在下に切断し、次にこれらの縁部を清浄
にし、機械切削し、その全長に沿つて均密に接触
状に嵌合させる必要のあることが判明した。この
ような実験室的条件の下においてのみ溶接が可能
になる。

造船その他の重工業上の工場の実施において
は、実験室的条件は達成されず、レーザー溶接実
験は成功しないことがわかつている。この理由
は、板の縁部の状態にあるものと考えられる。第
１に、切断された縁部は、真直ではなく、多少湾
曲している。第２に切断部分は普通は多少酸化し
た表面であり、粗いリブまたは条痕が板面と直角
に延長する。これは酸素燃料またはレーザー−ガ
スにより板を最初に大きさに切断した時のじよう
乱によるものである。これらの理由により、幅１
〜２mmの規則的またはランダムな間隙が、突合せ
面の間に生じることがある。溶融した材料の溶融
池を融解させるに足るエネルギーを伝達するに
は、どんな強力なレーザービームも、非常に細密
に合焦または集光（１mm以下、例えば0.5mm以下
まで）する必要があり、実際に見られる大きさの
間隙は、ビームの集光された部分が金属と接触し
ないかまたは焦点の上方又は下方のみにおいて接
触することにより融解を開始させない領域をもつ
ている。

本発明者は、接触する板部分の広汎な調整を含
まず、驚くべきことに、板の一側からの操作のみ
で溶接でき、レーザービームの特性である深い溶
けこみを十分に活用し、造船その他の作業条件の
下に容易に適用可能な、金属特に鉄系金属板のレ
ーザー溶接方法を見出した。

本発明は、溶接すべき切断部分または形状部分
を、その表面が許容する限り密着させた状態にお
いて、金属板部分を一緒に溶接する方法におい
て、集光ないし合焦された高エネルギーのレーザ
ービームを前記の最良接触の線に沿つて移動さ
せ、ほぼレーザービームの焦点のところに、ビー
ムをさえぎる別の材料を配置し、該ビームをさえ
ぎる材料上に、前記集光されたビームが衝突する
ことによつて、少くとも部分的に形成されたプラ
ズマを、少くとも部分的に閉じこめるために、或
る量のガスをレーザービームの焦点に指向させ、
且つレーザービームの焦点にワイヤが供給される
ことを特徴とする溶接方法を提供する。

被溶接部分の表面は、切断または圧延ないしは
ローリング以上に、特別に調整する必要はない
が、本発明はもちろんこの調整がされている場合
にも適用される。

通常は板もビームをさえぎる材料も鉄系金属で
ある。鉄系金属に適用された「板」という用語
は、少くとも３mm厚のものを意味する。「馴染み
をもつた」金属は、板と同じ組成のものでもよい
が、一般に同じ性質の少し異なつた合金であるこ
とが多い。

前記方法の操作において、板のいずれかの部分
が集光されたビームをさえぎつても、さえぎらな
くても、少くともビームをさえぎる材料から、プ
ラズマが形成される。供給されるガスは、間隙の
両側にある板の表面にエネルギーを伝達するには
足りるが溶接部のレベルよりも上方のビームをさ
えぎるほどではない量のレーザービームと、少く
とも共働し得る程度に、プラズマを所定の位置に
保持する。実際のガス供給パターンは、ビームの
幅及び溶融池の大きさについて操作者により調節
できる。実際には、厚みが３mmから25mmまでの未
切削の熱切断またはレーザー切断された板縁を前
記レーザー技術により１回のパスで全深さに亘り
溶接できる。所望ならば、この溶接を、下面につ
いて反復実施してもよく、レーザー技術は「下向
き溶接」でも、「上向き溶接」でも、垂直溶接ま
たは水平溶接に有用である。

ビームをさえぎる材料は、理論上は、間隙に充
てんされ溶接裏当て片により所定位置に保持され
た粉末状または微粒状の材料である。しかしこれ
は好ましくなく、所定量が制御可能なように、溶
接の間材料を供給することがより好ましい。これ
をする１つの方法は、粒状材料を焦点域に供給す
ることであるが、ビームをさえぎるために供給ワ
イヤを該焦点域に供給する方が好つごうである。
ワイヤは通常は溶接部の前方から供給するが、そ
の逆でもよい。

溶接フイラーワイヤとビームをさえぎるワイヤ
との一体化ないし組込みは区別される。溶接フイ
ラーワイヤは慣用され、溶接部の金属を補い、ま
たはその組成を変化させる役目をしている。この
ワイヤは、溶接点のところで溶接線に配置される
が、エネルギー伝達は、エネルギー源から溶接面
及びワイヤに非選択的に行われるため、両者共融
解する。本発明によれば、フイラーヤイヤ自身の
使用は適切ではない。どんなワイヤも、焦点に対
し正確に位置されねばならず、それにより、間隙
が発生した場合、ワイヤの気化とプラズマの形成
が継目について起こり、互に接合すべき個所への
エネルギーを伝達が許容される。

本発明の方法は、前述した突合せ溶接に容易に
使用されるうえに、一側から、１回のパスで、所
望ならばＴ溶接部のステムとヘツドとの間に溶接
部を形成するためにも有用である。実際に、レー
ザービームの軸線は、20゜以下、より普通には、
5゜〜15゜の角度で、所望の溶接線の一側に入り、
ビームは、接合すべき板の外面上またはそのずく
内側において、ビームをさえぎる部材上に合焦ま
たは集光される。同様に、ステムが切断縁という
よりもロール縁を有するＴ溶接部が、このように
して形成される。

大きずぎる角度の使用は、両方の内側コーナー
を溶接する必要があることを通常意味する。これ
は全く差支えないが、本発明による１パスの特別
の利点はもちろん失われる。

本発明は、金属板例えば鋼板の溶接により組立
体において使用するためのワークステーシヨン装
置であつて、被溶接物の流れの連鎖内の別々の場
所に、少くとも２つのそうしたステーシヨンを設
け、各々のステーシヨンは、前記２つ以上のワー
クステーシヨンに共通の強力レーザービーム発生
装置の光路に選択的に光学的に連結され得る可能
のレーザービーム合焦ヘツドを有し、少くとも１
つの前記ワークステーシヨンは前述した溶接手順
を使用する溶接ステーシヨンである。

少くとも１つのワークステーシヨンは、例えば
最初の切断及びトリミングのためのレーザー切断
ステーシヨンであつてもよい。レーザー切断は各
種の材料のための周知の技術であり、熱切断によ
るひずみを少くするために薄い鉄系金属シートの
切断に有利に使用される。

典型的には、５個までの溶接ステーシヨンを用
いてもよい。それ以上の数も理論的には可能であ
るが（使用時には、どんな１つのステーシヨンも
他のステーシヨンの使用を停止させるので）５個
という数字は好ましい最大値である。

発生したビームへの選択的な光接続は「移動光
学系」により達せられる。突合せ（溶接）線が静
止合焦レーザービームを通過するように、大きな
ゲージないし厚みの鋼板を移動させることは適切
ではない。同様に、レーザービームの高エネルギ
ー（５〜25KW）の発生器は、重く、高価で、や
はり溶接線に沿つて移動させることができない。
従つて、本発明による典型的な構成は、(a)集光さ
れないコヒーレントなビームを与える強力なレー
ザービームの発生装置と、(b)２以上の位置に配し
た２以上のアングル状レーザービームミラーと、
(c)同じ数の可動の合焦ヘツドとを有し、各々の該
合焦ヘツドは別のアングル状レーザービームミラ
ー及びビームを小断面に合焦させる合焦手段を備
え、発生したビーム中にアングル状ミラーを選択
的に介在させることにより、或る或焦ヘツドミラ
ーに、それから更に前記或焦手段にビームが偏向
かれるようになつている。

主要ビーム中に選択的に介在させ得るアングル
状ミラーは、ビームの長手方向に可動である。合
焦ヘツド上のアングル状ミラーは、合焦ミラーで
あつてもよく、特にレーザー出力が比較的大きい
場合に、合焦手段又はその一部を形成する。典型
的な操作順序は、(i)最初の板をレーザー切断し、
(ii)最初の板ユニツトをレーザー突合せ溶接して１
枚のパネルとし、(iii)補強バーをパネルに嵌合させ
るために、同一のさえぎり手段を用いて、レーザ
ースキツド溶接をし、(iv)同じレーザースキツド溶
接技術により、バー及びパネルを横切つて大きな
間隔のけた材を固定することを含み得る。

パネルの下面に補強バーを嵌合させたり、工程
(i)〜(iv)を組立て単位にパネルを嵌合させたりする
ために、英国出願8310630合に基づいた係属中の
特許願による貫通溶接技術を用いてもよい。

次に添付図面を参照して本発明を一層詳細に説
明する。

第５図には２枚の板１，２が、線３に沿い理論
的に完全に整列された状態で図示されている。こ
の線３にレーザービーム４が入射し、表面の直下
に合焦される。ビーム４のエネルギーは、素材を
通るキー溝状部分５を気化させ、この部分５中の
蒸気圧は溶融した壁６を支持する。実際には蒸気
はキー溝状部分５から逃れることはできず、ヘリ
ウムの制御された噴流によつてレーザ阻止プラズ
マを変成するであろう（第２図参照）。ビーム４
が継目に沿つて移動すると、キー溝状部分５は移
動する。これはビーム４が既存のキー溝部分５を
溶解させ、その後方では、材料が固化するからで
ある。通常は１回のパスで深い溶けこみ溶接部が
形成される。

第２図は、本発明による溶接方法を実施するた
めに使用可能な装置の主要部の溶接線に沿つた略
断面図である。

レーザービーム７は焦点１１よりも少し上方に
おいてワイヤ１２に入射する。ワイヤ１２は電動
機（図示しない）により駆動される供給ロールに
よつて、ワイヤ送りノズル９を経て連続的に送ら
れる。所望ならば、ワイヤ１２の送りは、溶接パ
スの移動速度に関連させ、そして（又は）例えば
溶接個所の前方にある間隙センサーによつて、板
１，２の間の実際のギヤツプの測定値に関連させ
ることができる。

ワイヤ１２は、先行する切断の間に生じた突合
せ面上の条痕などのため、板１，２間に横方向の
間隙があつても、レーザービーム７の入射によつ
て気化される。ワイヤ１２の金属は気化し、プラ
ズマを形成する。

ガス供給フード８は、プラズマの閉じ込めるよ
うなガス流状態において、底部通路１４、中央ダ
クト１５及び周辺ダクト１６を経て、普通ヘリウ
ムを含有するシールドガスを供給する。英国特許
第159179号にはこうした典型的な供給フドーが詳
細に展示されている。このプラズマのビームが衝
突１０すると、エネルギーが吸収され、このエネ
ルギーは、周囲の金に移行して、溶融壁１９を連
続的に形成する（壁１９はキー溝状部分２０を画
定し、溶接部２１として徐々に固化する）。

第３図は本発明による技法が、第２図の紙面と
直角の断面図により概念的に拡大図示されてい
る。ビーム７はワイヤ１２に衝突して、プラズマ
７ａを形成し、このプラズマはガス供給（図示し
ない）によつて間隙中に保持され、完全に吹飛ば
されもしないし、間隙の上部に停滞してレーザー
ビームが充分な強さでワイヤ１２（レーザーをさ
えぎる）に到達することを妨げることもない。

第３ａ図は（厚さ、間隙、速度、材質その他に
依存して）この技術を使用して（必ずではない
が）屡々形成される溶接部の断面図である。この
断面図において、２１ａは、「６」を丸くした
「椀形部分」域である。実際の焦点の位置には、
これより少し狭いくびれた領域２１ｂがあり、さ
らにこれより広い底部域２１ｃがあり、ここでは
ビームは再び広がるが、溶接部の材料を溶解させ
ておくだけの強度は備えている。

前述したレーザー溶接によれば、従来技術の方
法に比べて、被溶接物に生ずる熱ひずみが著しく
少くなる。本発明による溶接方法を適用する場
合、主要なパラメーター例えば焦点位置、フイリ
ー供給速度、継目トラツキング即ち全体の継目線
について広汎な裕度のあることが見出された。

第４図には、本発明による典型的な突合せ溶接
部が横断面図により示されている。この溶接部
は、底部よりも頂部において広く、底部に向つて
テーパー状になる前に少しふくらんだ形状をもつ
た、溶接金属の特徴的に断面形状２２を有してい
る。溶接金属の両側には、熱影響金属の同様にテ
ーパー状の領域２４があり、この領域２４は、多
くのアーク溶接法を用いて得られるものよりも狭
い。

第５図には、第４図と同様の溶接金属域２５及
び熱影響域２６を備えた本発明によるＴ字形溶接
部（スキツド溶接部と呼ばれる）が図示されてい
る。第５図の溶接部は、第２図と同様の装置を用
いて、１回のパスで形成するが、この装置は、レ
ーザービーム２７が図示のように5゜〜15゜の角度
で板１，２の間の間隙に入り得るように向けられ
る。

このように、本発明によれば、扁平な突合せ溶
接形態の場合のように、ビーム２７に衝突するよ
うにワイヤを導入することによつて、整合のわる
い継目に対しても、スキツド溶接部を形成でき
る。ワイヤ１２はそのほかにフイラーを供与して
もよいが、溶接部の治金学的組成を変更するよう
にも使用し得る。

このスキツド溶接技術により一側から１回のパ
スで健全な連結部が通常形成されるが、他側から
の２回目のパスを用いてもよい。

第６ａ図は、各々６mm厚の２枚の同様の板の間
の１回のパスで形成されたＴ溶接部のかたさ特性
の実際の例を示し、この板はエアーレーザー切断
縁をもち、これは表面から最初0.3mm隔だてられ、
同種の材料の衝突ワイヤを使用し、溶接部の移動
速度は６mm／秒である。図には2.5Kg負荷を用い
たビツカース・ピラミツドかたさ表示が示されて
いる。

第６ｂ図は８mm／秒の溶接速度を用いた同様の
図である。

第６ｄ図は両側の溶接部（一側に１パス）を示
し、0.3mm間隔で、６mm酸素レーザー切断縁上の、
それぞれの速度は、12mm／秒及び14mm／秒であ
る。

第７図はレーザー溶接の異なつた技術を断面図
で示し、これ自身は本発明に従わないが、英国出
願83 10630号に基づいて同日付で出願された係属
中の特許願により詳細に記載されている。この別
の方法によれば、溶接部例えば３０は、矢印の方
向のレーザービームを用いて２層を経て溶かさ
れ、板３１，３２の間に強い継目を形成するよう
に固化されるが、本発明に用いられる衝突ワイヤ
のようなさえぎり手段は用いない。本発明者は、
大きなマルチ溶接ユニツトの溶接により製造する
ために使用された全設備及び工程に利益を生ずる
ために本発明の溶接技術を関連して、前記別の発
明が生産ライン上で利用されうることを見出し
た。

第８図は第７図に類似し、同種の「スルーウエ
ルド」３３（板３４，３５を接合する）を示す。
しかしこの場合、本発明に従うスキツド溶接部３
６は、板３５と直角に、板３７を更に接合する。

第９図は典型的な複合パネル製品を示し、この
製品の製造に、本発明による溶接技術が適用され
る。この製品は、扁平な12mmの内３８を有し、こ
の板自身は、第２図に示すように突合せ溶接され
た鋼スリツプからできており、分りやすいよう
に、一体の板として図示されている。板３８の一
方の面にはスチフナー３９（図示の例では５個）
が溶接してあり、各々のスチフナーは第５図の技
術を用いて長さに沿い板３８に溶接されている。
スチフナー３９を横切つて深いウエツプ４０が溶
接され、これらのウエツプは両方の板３８と（少
くとも凹み４０ａの一側の）スチフナー３９と接
触する。これらの接触線において第５図の技術に
より溶接する。深いウエツブ４０には後述する理
由のためロールした上部縁４０ａを通常備えてい
る。

この例では、パネルの長さ10ｍ、幅８ｍ、スチ
フナーの継目の全溶接部長さ80ｍ、対応した深い
ウエツブの継目の長さ30ｍである。

第１０図は、線４４に沿つて金属片４２，４３
の隣接する縁部を接合するために運動するよう
に、固定ガントリー上に突合せ溶接部（第２，
３，４図）を製造するための装置を取付けるしか
たが示される。

ガントリーは、横キヤリツジ４６それに沿つて
動かすための中空横材４５を支持する支持脚部４
１を備えている。横材４５の一方の突出端には焦
点に到達していないレーザービーム４８をさえぎ
り（以下にこれについて説明する）横材４５の内
部に沿つてそれを反射させるためのアングル状ミ
ラー４７がある。別のアングル状ミラー４９は、
横キヤリツジ４６と共に移動し、横材４５内に配
置され、反射されたレーザービームをいつもさえ
ぎり、ステム５０内に下方に反射させ、回転ヘツ
ド５４中の別のミラー５２，５３に、高さに従う
調節部５１を経と向わせ、かくして集束ビームを
出口５５に生じさせる。板４２，４３の間の間〓
内にあるビーム焦点にさえぎり作用をするワイヤ
を絶えず供給するために、ワイヤ供給機構５６
も、ステム５０に取付けられている。

第１０ａ図は、ガス供給ダクト５７を備えた出
口５５の可能な形態を示し、ダクト５７は、集光
されたビーム５８の一側に、ワイヤ供給ガイド５
９は他側にそれぞれ配置されて、コンパクトな形
態を与える。

第１１図は第５，６ａ〜６ｃ図に示す溶接部を
得るための本発明による溶接装置を示し、この装
置は、可動ガントリー上に取付けられている。

可動カントリーは、レール６１に沿つて可動な
支脚６０を含み、突出端に第１０図に示すように
ビーム４８のように集光されてないレーザービー
ム６４をさえぎるためのアングル状ミラー６３を
備えた横材６２を支持している。横材６２と共に
可動な横キヤリツジ６５はレーザービームを更に
偏向させるために横材中にアングル状ミラー６６
を支持している。追加の運動可能性に対処するた
めに、多軸ロボツトアーム６７が（第１０図のス
イベルフオーカスヘツド５４及び簡単な高さホロ
ワに代るように）設けられ、可撓性レーザービー
ムガイドは、フオーカスヘツド６８に終端するよ
うにロボツトアーム内部に設けられ、フオーカス
ヘツド６８には前記のように部材６９及びガス供
給部からワイヤが供給される。第１１図から明ら
かなように、所望の溶接線に沿つた垂直又は水平
運動の高度な可撓性は、この構成即ちガントリー
の運動、横キヤリツジの運動及びロボツトアーム
軸回りの運動によつて与えられる。

第１０，１１図の装置は複合パネル又は同種の
構造の改良された溶接部の製造設備に組込むこと
ができる。これは第１２図に示される。第１２図
を考察する前に、従来技術の方法の性質を評価す
る必要がある。船舶構造に用いる基本パネルの構
造の典型的な既知の構成は、次のレイアウトを含
む。

(a) 供給者から受取つた板を大きさにつきチエツ
クし、所要のトリミングを行うための、初期の
トリミング及び準備段階。この段階では、所望
数の板の組立てについて、選定された板縁を面
取りし、後に２つのそうした板縁の突合せ溶接
に際し溶接部の溶けこみが容易になるようにす
る。

(b) 隔置された平行な横ローラーを含む一連の支
持体上において、一の段階から次の段階に板を
運び、いくつかの段階で、溶接を行う。典型的
な溶接順序は次のことを含む。

(i) 所望サイズの１枚の大きな板を形成するよ
うに、トリミングされたいくつかの板を突合
せ溶接する。通常は、３枚、４枚又は５枚の
そうした板を突合せ、最初は突合せ面の上縁
に沿つて、板を横切る溶接工具を制御する溶
接者によつて、次の下線に沿つて、熱溶接又
はアーク溶接する。この後者の工程は「アツ
プハンド」溶接によつて行うか、又は半溶接
板を反転させるかして行い得る（後者の場合
には高価なクレーン設備を必要とし、自己の
危険性がある）。

(ii) 最初の突合せ溶接部と直角にか又はこれと
平行に、溶接板の上面を横切つて約100〜500
mmのスチフナー又は補強板を取付けるため
の、Ｔ溶接部その他の手法。典型的には、溶
接パネルの上面に10枚の板が（もしあればロ
ールされた縁部において）その全長に沿つて
溶接される。更に、典型的には、各々の板に
ついて２回の溶接パスが、各々の側部縁に沿
つて１回づつ用いられる。

(iii) 板及びバーに対する２以上の実質的な深い
ウエツブ構造を、バーに対する90゜の配向に
おいて溶接する。これらは板上に１ｍ以上達
することができ、単一構造に対する溶接を許
容するため、補強棒を受けいれる切除部分を
下部線に有するように形成されると共に、バ
ーの少くとも一部（例えば一側）と接触する
ように形成される。

(iv) （二重スキンパネルが望まれる場合に）、
工程(i)、(ii)、(iii)により製造された形式の反復
されたパネルを、工程(i)、(ii)により製造され
た構造物上に配置し、そを所定位置に溶接す
る。主要な深いウエツブは、２つの組立てら
れた補強パネルの間に挾持され、これらを隔
てている。必要な溶接は、このように形成さ
れた「クロールスペース（狭い空間）」から
行われ、不快な、コストを高くする仕事であ
る。

このように、複雑なクレーン設備、別々の設備
をもつた複数の溶接ステーシヨン及び高価で危険
な溶接技術は、この典型的な構造中に全部含まれ
ている。装置の別の特徴として高価なクランプ又
はくせ取り機器を必要とする熱変形が溶接中に実
際に起こり得る。

第１２図は、溶接において製造された複合パネ
ルのための、本発明の一様相に従つた生産ライン
を示す。この例は、簡単なトランスフアー運動
（７０によつて略示する）と共通のレーザー設備
７１とのための共通のオーバーヘツドクレーンに
よつてサービスされる５個のインラインワークス
テーシヨン−を備えている。ライン幅は典型
的には最大寸法にまでの板に適している。

ステーシヨンは、一縁が検査ピツト７３上に
ある板片（図示しない）を支持する磁気ベツド７
２を含み、第１０図に示すようにガントリーの直
下にあるように生産方向と直角の線に沿つて同様
の片に突合せる。第１０図のレーザービーム４８
は図示のようにガントリーに到達し、横キヤリツ
ジ４６の運動は、第２，３，４図に示すように溶
接を行いビームを合焦させるために、突合せ線に
沿つて溶接ヘツドを支持する。多数のストリツプ
をこのように１つの板３８（第９図参照）に組込
むことができる。このステーシヨンは必要なら
ばライン方向に運動するためのことを有してもよ
く、これは所望により、他のステーシヨンについ
ても同様とすることができる。

ステーシヨン自身はターンテーブルに取付け
７４されている。これは突合せ溶接板を横切つて
スチフナー３９を最初に仮付て溶接するための普
通のレール取付けされた横アーク支持アーム７５
を備えている。ターンテーブルにより、最初の突
合せ溶接部を横来つて、又はこれと平行に、スチ
フナーを位置させることができる（第９図）。

ステーシヨンは第１１図に示した可動ガント
リーを含む。レーザービーム６４は横材６２に沿
つて横キヤリツジ６５の方に偏向され、次にフオ
ーカスヘツド６８にレーザービームガイド中にお
いてロボツトアームの下方に偏向される。このス
テーシヨンにより、スチフナー３９（仮付け溶接
によりすでに動かなくしてある）を、第５図に示
すように板３８に溶接できる。ガントリー、横キ
ヤリツジ及びロボツトアームの運動は必要な溶接
線に従う。

ステーシヨンはステーシヨンに類似してい
るが、ガントリー、横キヤリツジ及びロボツトア
ームは、クレーン７０によつて供給される深いウ
エツブ４０を以前の組立体に溶接するように、異
なつた運動をする。

ステーシヨンは普通の検査、修理及び積卸し
ステーシヨンである。

レーザー設備７１の性質は一般に自明である。
普通には10KWレーザー７６，７７がビームエキ
スパンダー７８と共に用いられることにより、外
方への偏向の前にビームを結合し、ビームをビー
ム経路４８，６４に結合し、ミラー４７，６３に
よりさえぎることができる。集光されないビーム
経路に選択的に位置決めされるか又は集光されな
いビーム経路から移動するように、種々のミラー
を制御し得る。

第１２図のライン上においての本発明に従う溶
接手段のための強力レーザー設備の存在は、別の
設備又はステーシヨンの組込みを可能にする。例
えば矢印Ａの方向に外方にレーザービーム４８を
延長させ、供給者から入手した鋼片上の予備切断
又はトリミング段（図示しない）を行うように、
ビームを適切に反射させ合焦させる。レーザー切
断は既知の方便であり、溶接目的のために充分強
力なビームは、切断のために充分に適切である。

第１３図に、ステーシヨン、の間に概念的
に介在された別の製造工程において行われる操作
が略示されている。第９図の複合パネル自身は
（深いウエツブのロールされた縁部４０ａを用い
て）別の板３８，３９に溶接し、船舶の標準的な
構造単位である二重スキンパネルを製造すること
ができる。第１１図に示すガントリー（又は、お
そらくは、ターンテーブルのある第１０図に示す
ガントリー）及びフオーカスヘツドに給送するた
めの余分のレーザービーム通路を用いて、第７，
８図に示す「貫通溶接」（前出の係属中の先願に
記載されている）を簡単な下向き溶接技術により
点線７９に沿い形成することができる。このよう
に、閉じこめられた不便なスペース内において溶
接機器を用いたり、高価で危険なオーバーハンド
溶接を用いたりすることなく、生産ライン上にお
いて、この標準ユニツトを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は上方からの１回のパスで２枚の板を理
論的にレーザー溶接することを示す斜視図、第２
図は本発明による溶接装置の一形態を溶接線に沿
い切断して示す断面図、第３図は被溶接板の間の
間〓内のさえぎりワイヤに衝突するレーザービー
ムを示す説明図、第３ａ図はこれにより形成され
た典型的な溶接部の断面図、第４図は本発明方法
に従つて形成された突合せ溶接部の横断面図、第
５図は本発明方法に従つて形成されたＴ溶接部を
示す横断面図、第６ａ，６ｂ，６ｃ図は３つの例
示的な溶接断面を横切るかたさ値の読みを示す説
明図、第７図はレーザー溶接の異なる技術を用い
て得た溶接部の横断面図、第８図は第７図の技法
と同様の技法を用いて得た溶接部を示す横断面
図、第９図は船舶の構造に用いられる溶接底部パ
ネルを示す斜視図、第１０図は特に第４，７，８
図に示した溶接部を得るために適した溶接組立体
を支持する固定ガントリーを示す斜視図、第１０
ａ図は該溶接組立体のコンパクトな溶接ヘツド構
造を示す断面図、第１１図は特に第５，６ａ〜６
ｃ図に示した溶接部を得るために適した組立体を
支持する別の可動ガントリーを示す斜視図、第１
２図は本発明によるレーザー溶接技術を用いた生
産ラインを示す斜視図、第１３図は２重スキンパ
ネルの溶接を示す略斜視図である。 符号の説明、１，２：板、４：レーザービー
ム、１１：焦点、１２：ワイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接すべき切断部分または形状部分を、その
   表面が許容する限り密着させた状態において、金
   属板部分を一緒に溶接する方法において、集光な
   いし合焦された高エネルギーのレーザービームを
   最良接触の線に沿つて移動させ、ほゞレーザービ
   ームの焦点のところに、ビームを遮るワイヤを配
   置し、ビームを遮る該ワイヤ上に、前記集光され
   たビームが衝突することによつて少なくとも部分
   的に形成されたプラズマを、少なくとも部分的に
   閉じ込めるために或る量のガスをレーザービーム
   の焦点に指向させ、且つレーザービームの焦点に
   該ワイヤが供給されることを特徴とする溶接方
   法。 ２ 金属板が３〜25mmの厚みを持つことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の溶接方法。 ３ ５〜25KWのレーザービームを用いて１回の
   パスで溶接を行うことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の溶接方法。 ４ 溶接線が大体一連の隣接した板縁の間の突き
   合わせ溶接の溶接線であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項のいずれか記録の
   溶接方法。 ５ 溶接線が板の切断線と一連の板表面との間の
   Ｔ溶接部であり、集光ないしは合焦されたビーム
   の軸線が前記一連の板表面に対して20゜よりも小
   さい角度を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１乃至３項いずれか１項記載の溶接方法。 ６ 角度が5゜〜15゜であることを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載の溶接方法。 ７ ビームを遮るワイヤが大体においてビームの
   焦点のところに配置されるように連続的に送られ
   る材料であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １乃至６項いずれか１項記載の溶接方法。 ８ 強力なレーザービームを集光ないしは合焦す
   る手段と、ビームを遮るワイヤを前記焦点に給送
   する手段と、ビームを遮る前記ワイヤ上に、集光
   ないしは合焦されたビームを衝突させることによ
   つて得たエネルギー伝達プラズマを、局在化し閉
   じ込めるために前記焦点の方に向けられたガス供
   給手段と、レーザービームの焦点に供給されるワ
   イヤとを備えることを特徴とする溶接ヘツド。