JPH0780667A - メタルハニカム担体の溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 多数のメタルハニカム担体１を前後左右に並
べる。各メタルハニカム担体１のコア部２の一端面に
は、同心状に配置された３つのリング部４１と、各リン
グ部３１を連結する連結腕部４２とからなる被覆体４を
載置する。溶接装置の溶接ヘッド５を左右方向へ移動さ
せるとともに、前後方向へ所定ピッチＰずつ送ることに
より、レーザービームをコア部２の端面に連続的に、か
つ全体にわたって照射する。 【効果】 コア部２の端面のうち溶接が不必要である部
分にレーザービームが照射されるのを阻止することがで
きる。溶接能率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、メタルハニカム担体
の平板と波板とをレーザー溶接するための溶接方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、メタルハニカム担体の平板と波板
とを溶接する方法の一つとしてレーザービームによるも
のがある。この溶接方法は、レーザー溶接装置から出射
されたレーザービームをコア部分の端面に照射すること
により、コア部を構成する平板と波板とを溶接するもの
である（特開昭５４ー１３４６２号公報、特開昭６３ー
２６８５８３号公報参照）。

【０００３】このような方法によって溶接する場合に
は、溶接能率の向上を図るために、溶接すべき多数のコ
ア部の一端面を上方に向けて前後左右に並べておき、レ
ーザー溶接装置のヘッドを一端側のコア部から他端側の
コア部まで左右に移動させるとともに、所定のピッチで
前方を送る。これを繰り返すことにより、各コア部の一
端面全体にレーザービームを照射するようにしている
（図１参照）。

【０００４】ところで、メタルハニカム担体を車両に実
際に装備した場合には、コア部が排気ガスによって加熱
される。これにより、コア部がその軸線方向へメタル素
材の熱膨張によって伸びる。この場合、コア部全体が一
様に伸びればよいが、エンジンの始動時にはコア部の中
央部が外周部より早期に高温になり、停止時には中央部
が外周部より早期に低温になるため、始動時および停止
時では中央部と外周部との伸び量が互いに異なる。この
ため、仮にコア部の両端面全体を溶接してしまうと、コ
ア部の各接合部に多大の熱応力が発生し、平板と波板と
が剥離したり、あるいはそれらに亀裂が発生したりする
おそれがある。

【０００５】そこで、コア部の一端面については、全体
を溶接することなく、例えばリング状をなす一部を溶接
せずに非溶接部として残しておき、これによってコア部
に発生する応力を軽減することが提案されている（特開
平３ー９４８３５号公報、特公平５ー４５２９８号公報
参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非溶接
部を残すような溶接方法として、上記公報に記載のもの
ではろう付けによる方法を採用している。ろう付けによ
る溶接方法は、レーザービームによる溶接方法に比べて
非能率的であり、生産性が低いという問題があった。一
方、レーザービームによる溶接方法は能率的であるが、
非溶接部を残すような方法は未だ実現されていなかっ
た。

【０００７】そこで、この出願の発明者は、レーザー溶
接装置の溶接ヘッドを数値制御して移動させ、溶接が必
要な部分にのみレーザーを照射することを考えた。しか
しながら、この方法では、レーザービームの照射を断続
的に行わなければならない等の理由により、多数のコア
部を並べてそれらを同時進行的に溶接することが困難で
あり、コア部を１個つずつ溶接しなければならない。こ
のため、ろう付けによる方法に比して能率的ではある
が、能率の向上にも一定の限界があった。

【０００８】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、レーザービームを採用した溶接方法でありなが
ら、コア部の平板と波板とのうちの必要な部分だけを溶
接し、他の部分を溶接せずに非溶接部として残しておく
ことができ、しかも能率的に溶接することができるメタ
ルハニカム担体の溶接方法を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、金属製の平板と波板とを重ねた状態
で渦巻き状に巻回して形成されるコア部の端面にレーザ
ービームを照射することにより、平板と波板とを溶接す
るメタルハニカム担体の溶接方法において、上記コア部
の端面のうちのレーザービームによって照射される部分
が複数に区分されるよう、当該端面の一部を被覆体によ
って被覆した状態でレーザービームを照射することを特
徴としている。

【００１０】

【作用】レーザービームをコア部の端面に照射した場
合、被覆体によって被覆されていない部分の平板と波板
とはレーザービームによって溶接される。一方、被覆体
によって被覆された部分は、レーザービームが照射され
ず、溶接されることがない。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例について図１〜図４
を参照して説明する。まず、図２に基づいて溶接すべき
メタルハニカム担体１について説明すると、メタルハニ
カム担体１は、コア部２と外筒３とから構成されてい
る。コア部２は、平板２１と波板２２とを重ね合わせた
状態で渦巻き状に巻回してなるものであり、平板２１と
波板２２との間には排気ガスが通る多数の通路２３が形
成されている。コア部２は外筒３の所定の位置に挿入さ
れている。

【００１２】コア部２と外筒３とは、図２（Ｂ）に示す
ように、外筒３の外周面の中央部にレーザービームを螺
旋に沿って照射することにより、互いに溶接固定されて
いる。また、コア部２の一端面においては、周知の方法
によってその全体にレーザービームが照射されることに
より、平板２１と波板２２との接触箇所が一端面全体に
わたって溶接されている。一方、コア部２の他端面は、
この発明の溶接方法を採用することにより、一部が溶接
され、他の一部は溶接されていない。

【００１３】次に、この発明の溶接方法について説明す
ると、この発明の溶接方法では、例えば図３に示す被覆
体４が用いられる。この被覆体４は、互いに同心に配置
された３つのリング部４１と、放射状に配置され、各リ
ング部４１を互いに連結する連結腕部４２とから構成さ
れている。連結腕部４２の外周側の端部は、最も外側の
リング部４１から突出しており、同一直径線上に並んだ
２つの連結腕部４２，４２の外面間の距離は外筒３の内
径とほぼ同一になっている。

【００１４】上記被覆体４を用いて溶接する場合には、
図１に示すように、各コア部２の溶接すべき端面（以
下、上面という。）を上方に向けた状態で、多数のメタ
ルハニカム担体１を前後左右に密に並べる。そして、各
コア部２の上面に被覆体４を載置する。この場合、各連
結腕部４２の外面が外筒３の内面に接することにより、
被覆体４は外筒３の内周にコア部２からずれないように
位置規制される。

【００１５】次に、レーザービームを照射するヘッド５
を左右方向へ移動させるともに、所定のピッチＰずつ前
後方向へ送る。これにより、全てのメタルハニカム担体
１のコア部２の上面にレーザービームを照射する。この
場合、ヘッド６の移動速度およびピッチＰについては、
レーザービームの直径、熱強度、平板２１および波板２
２の厚さ等に基づいて適宜決定する。

【００１６】レーザービームの照射により、コア部２の
上面においては、被覆体４によって被覆されていない部
分の平板２１と波板２２が溶接される（以下、溶接部と
いう。）。一方、被覆体４によって被覆された部分の平
板２１と波板２２とは、レーザービームが被覆体４によ
って遮られるため、溶接されない（以下、非溶接部とい
う。）。この結果、それぞれリング状をなす溶接部と非
溶接部とが径方向に向かって交互に形成される。

【００１７】上記のようにして溶接した場合には、コア
部２のうちの溶接部どうしが非溶接部を介してメタルハ
ニカム担体１の軸線方向へ移動可能である。したがっ
て、エンジンの始動時および停止時のようにコア部２の
伸びが中央部と外周部とで異なる場合であっても、コア
部２の内部に有害な熱応力が発生することがない。特
に、この実施例では、連結腕部４２によって溶接部が周
方向にも区分されるので、仮にコア部２の伸び量が同一
円周上で異なる場合であっても、コア部２の内部の熱応
力の発生量を小さく抑えることができる。

【００１８】また、コア部２の上面を被覆体４によって
被覆されているので、レーザービームを連続的に照射し
たとしても、溶接が不必要である部分についてはレーザ
ービームが照射されることがない。したがって、レーザ
ービームの照射を断続させる必要がなく、連続的に照射
することができ、多数のメタルハニカム担体１を同時進
行的に溶接することができる。よって、溶接能率が向上
し、生産効率を大幅に高めることができる。

【００１９】さらに、この実施例においては、被覆体４
が外筒３によって位置決めされているので、溶接部と非
溶接部との位置精度を向上させることができる。なお、
被覆体４の周方向における位置は一定しないが、コア部
２および被覆体３が点対称になっているので、被覆体４
が周方向においてどのように位置していようとも、それ
によって溶接部と非溶接部との位置精度が低下すること
はない。

【００２０】ところで、上記の内容から明らかなよう
に、被覆体４は、レーザービームがコア部２の端面の一
部に照射されるのを阻止する代わりに、それ自体にレー
ザービームが照射される。したがって、被覆体４は耐熱
性に優れたものであることが望ましい。そのようなもの
としては、セラミック、サーメット等があるが、ここで
はさらに強度、加工の容易性等を考慮して金属で形成し
ている。金属で形成する場合には、被覆体４がレーザー
ビームによって溶融されて平板２１または波板２２と溶
接されることがないよう、熱容量を大きくしておく必要
があり、そのような点を考慮してリング部４１および連
結腕部４２の厚さが適宜決定されている。特に、この実
施例では、レーザービームを反射してその熱的影響を軽
減ないしは防止するために、被覆体４の表面のうちの少
なくともレーザービームが照射される面を鏡面仕上げし
ている。

【００２１】なお、この発明は、上記の実施例に限定さ
れるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲において適
宜変更可能である。例えば、上記の実施例においては、
被覆体４をリング部４１と連結腕部４２とから構成して
いるが、被覆体４の形状、リング部４１および連結腕部
４２の形成個数等は、コア部２の形状、その各部の伸び
量の差等に基づいて適宜決定される。

【００２２】図４に示す被覆体６は、レーストラック形
状のメタルハニカム担体（図示せず）をレーザー溶接す
る場合に用いられるものであり、２つの半円部６１ａ、
および２つの半円部６１ａの対向する端部どうしを連結
する２つの平行部６１ｂからなるリング部６１と、各リ
ング部６１を半円部６１ａの中央部において連結する２
つの連結腕部６２と、各リング部６１を平行部６１ｂの
端部において連結する４つの連結腕部６３とから構成さ
れている。勿論、この被覆体６においても、コア部の上
面に載置された場合には連結腕部６２，６３の各外面が
外筒に接するようになっている。

【００２３】また、被覆体４においては、外筒３の内周
によって位置規制するために、連結腕部４２の外側の端
部を最も外周側に位置するリング部４１から突出させ、
同一直径線上に位置する２つの連結腕部４２，４２の外
面間の距離を外筒３の内径とほぼ同一にしているが、連
結腕部４２を突出させない場合には、最も外周側のリン
グ部４１の外径を外筒３の内径と同一にすればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のメタル
ハニカム担体の溶接方法によれば、コア部の端面のうち
のレーザービームによって照射される部分が複数に区分
されるよう、当該端面の一部を被覆体によって被覆した
状態でレーザービームを照射しているので、コア部の平
板と波板とのうちの必要な部分だけを溶接し、他の部分
を溶接せずに非溶接部として残しておくことができ、し
かも溶接能率を大幅に向上させることができる等の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す平面図である。

【図２】同実施例において溶接されるメタルハニカム担
体を示すもので、図２（Ａ）はその平面図、図２（Ｂ）
はその半断面図である。

【図３】同実施例において用いられる被覆体を示すもの
で、図３（Ａ）はその平面図、図３（Ｂ）そのその側面
図である。

【図４】この発明において用いられる被覆体の他の例を
示すもので、図４（Ａ）はその平面図、図４（Ｂ）はそ
の側面図である。

【符号の説明】

１ メタルハニカム担体 ２ コア部 ４ 被覆体 ６ 被覆体 ２１ 平板 ２２ 波板 ４１ リング部 ４２ 連結腕部 ６１ リング部 ６２ 連結腕部 ６３ 連結腕部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 26/18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の平板と波板とを重ねた状態で渦
   巻き状に巻回して形成されるコア部の端面にレーザービ
   ームを照射することにより、平板と波板とを溶接するメ
   タルハニカム担体の溶接方法において、上記コア部の端
   面のうちのレーザービームによって照射される部分が複
   数に区分されるよう、当該端面の一部を被覆体によって
   被覆した状態でレーザービームを照射することを特徴と
   するメタルハニカム担体の溶接方法。
2. 【請求項２】 上記被覆体は、上記コア部の中心に対し
   て同心に配置された複数のリング部と、上記コア部の内
   外方向に延び、各リング部を互いに連結する連結腕部と
   からなることを特徴とするメタルハニカム担体の溶接方
   法。