JPS58157586A - レ−ザ溶接のための部品組立体クランプ装置 - 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】 本発明はレーザ溶接に関し、特にレーザ溶接に先立って
部品の組立体を一体に締めるクランプ装置ＶＣ関する。

レーザ溶接は、従来のアーク溶接や他の溶接よりいくつ
かの点で有利であることが知られている技術である。た
とえば、レーザビームの鋭い焦点合せはエネルギの集中
を可能にし、製品に導入される熱を低くしてより速く溶
接し、従って歪を減することができる。

たとえば、冷凍乾燥装置及び他の処理又は加工装置のた
めの中空棚の組立において、レーザ溶接は、加熱及び冷
却用の液体又はガスの循環のために曲りくねった通路を
構成するように配置された中間スに一サバーに溶接され
る頂板及び底板に薄板を使用することが可能となる。従
来溶接されてきた厚い板は、過剰な歪のために、歪直し
すなわち平板化や磨きを必要とした。この時間と労力な
要する高価な作業は、レーザ溶接によって改善される。

さらに、薄い板の使用は、棚の全重量を軽減するばかり
でなく、棚の熱応答性を増大させる７、これは、棚及び
該棚上に支持された製品を加熱したりあるいは冷やした
りするために要するエネルギと時間とを軽減する。

基本的な概念において、本発明の装置は、レーザ溶接に
よって数部品を一体に結合固定するに先立って、下側に
あるベース支持体と該ベース支持体に関して移動可能の
キャリジに取り付けられた、上側にある調整可能のクラ
ンプ機構との間に部品の組立体を解除可能に一体に締め
る装置である。

本発明の主たる目的は、レーザ溶接のために部品の組立
体を一体に締める装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、種々の形状及び寸法の部品組立体
の締め付けに適合する装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、精密、迅速かつ容易に、し
かも最少限の所要エネルギにより、部品の組立体のレー
ザ溶接を行うことができる装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、レーザ溶接機に対して部品
の正確な位置決めを行うように操作をコンピユータ化す
ることができる装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、従来必要とされたものより
薄い金属板から造られ、最少限の所要エネルギによって
より速く加熱し又は冷却することが可能である棚であっ
て、特に要するのは最少限の平板化又は磨き作業である
に過ぎない中空の棚を製作するための装置を提供するこ
とにある。

本発明のさらに他の目的は、製造、維持及び修理が安価
である簡単な構造の装置を提供することＶこある、。

本発明が特徴とするところは、図示の実施例についての
以下の説明により、さらに明らがとなろう。

、まず、第１１図を参照するに、レーザ溶接機１０が作
業台１４の上方の細長い支持トラック１２に移動可能に
取り付けられている。作業台１４は補強フレーム１６上
に取り付けられており、該補強フレームには横方向へ間
隔をおかれたレール２０上を転勤するローラのためのガ
イド１８が取り付けられている。レール２０は床上に載
るベースフレーム２２から上方へ突出する。細長い駆動
ねじ２４が、ベースフレーム２２に設けられた支承部２
６に回転可能に取り付けられている。前記駆動ねじは、
補強フレーム１６に支持された内ねじを有するボス部２
８を経て伸びる。駆動ねじ２４に連結された駆動モータ
（図示せず）は、前記駆動ねじを回転させ、作業台１４
をトラック１２に沿うレーザ溶接機１０の運動方向と直
角の方向へ移動させる。

第７，８図に、一体に溶接されるべき部品の組立体が示
されており、該組立体は作業台上に支持され、その周囲
を間隔をおいてクランプにより止められている。各クラ
ンプは、溶接される組立体に重なるように配置されたク
ランプフィンガ３４とこれに連らなる中間のアームセク
ション３２とを支持するフットセク７ヨン６０を有する
。ボルト６６がアームセクションろ２に設けられた孔を
経て伸び、作業台１４とクランプフィンガ６４との間に
組立体を締め付けるために、作業台１４に設けられた内
ねじ付きの開口６８の選択された１つＶこ受は入れられ
ている。

多数の開口５８が作業台に設けられており、こｔｌらの
開口はレーザ溶接機及び作業台の運動に関して適当な方
向へ向けて作業台に締め付けられる部品組立体の広範な
寸法及び形状に適合するようＶこ設計されたパターンに
従って配置されている。

たとえば、部品の組立体が図示の棚のように長方形又は
正方形であるとき、溶接はいくつかの側縁部に平行に伸
びる線に沿って行なわなければならない。従って、これ
らの側縁部は、支持トラック１２に沿うレーザ溶接機１
０の運動方向と平行に整列される。

クランプ機構は、部品組立体の内部要素を溶接のために
一体に圧するために供される。このクランプ機構は、第
１，２図に示すように、エンドプレート４２及び該エン
ドプレートにより横方向へ間隔がおかれた一対の細長い
サイドプレート４０から成る中空のフレームキャリジを
含む。ボルト４４がサイドプレート４０＜設けられた、
縦方向に長いスロット４６を経て伸び、エンドプレート
４２に設けられたねじ付きの開口に螺合している。この
構成は、エンドプレー）４２Ｖｃ関するサイドプレート
４０の限られた縦方向運動、すなわち一定量の縦方向調
節を可能にする。この縦方向の調節は、支持棒５０に設
けられたねじ付きの開口を経て伸びる調節ねじ４８によ
って行なわれる。支持棒５０はサイドプレート４０を横
切って伸びかつボルト５２により該サイドプレートに固
定されている。停止片５４が調節ねじ４８に当接するよ
うにエンドプレート４２かも外方へ突出している。

こうして、調節ねじ４８の回転は、サイドプレート４０
をエンドプレート４２に関して縦方向に移動させること
となる。調節ねじ４８上のロックナツト５６は、該調節
ねじな調節位置に固定する。

エンドプレート４２は、サイドプレート４０を超えてト
向きに伸びかつ該エンドプレートの下端近傍にロー２５
８を取り付け、該ローラを作業台１４の周辺張り出し部
分上に転動可能に支持する。

クランプ俸６０がボルト６２により各エンドプレートの
底部に取り外し可能に固定されており、該クランプ棒は
ローラ５８とは反対の作業台１４のＦ　Ｄｌｌｌと係合
するように内方へ伸びている。クランプ俸６０は、作業
台の周縁部と転勤保合するように配置さ才ｔたローラ６
４を支持する。

サイドプレート４０は、間隔をおいた一対のクラップグ
レート６６を、前記サイドプレートに関して縦方向運動
可能に、内側に支持する。クランプグレート６６のこの
支持は、サイドプレートの長手方向へ間隔をおいて配置
された複数のカムローラ７０によって与えられ、各カム
ローラは円形のカム駆動ロール７２に偏心的に取り付け
られている。各カム駆動ロールは関係するサイドプレー
トにより支持された軸受７４に回転可能に支承されてい
る。各カムローラ７０は、クランププレート６０の上縁
部と、ねじ７８によりタランププレート上に取り付けら
れた凹状のカムロールキャップ７６との間に配置されて
いる。

すべてのカム駆動ロール７２の同時回転は共通の駆動リ
ンクによって達成され、該駆動リンクは一対の細長い駆
動リンク８ｏから成り、各駆動リンク８０は同じサイド
プレートの各カム駆動ロールに取り付けられたレバー８
４に枢軸８２により連結されている。駆動リンクはサイ
ドプレート４゜の外側部［沿って伸び、一対のハンドル
レバー８８間を横方向へ伸びろハンドル８６に共に連結
されている。各ハンドルレバー８８は、関係するサイド
プレート４０に設けられた軸受９０に支承された枢軸９
０に取り付けられている。ハンドルレバー８８は枢軸９
４により駆動リンク８ｏに連結されている。

従って、ハンドルレバー８８を第１図上の時計方向へ枢
軸９０の周りに枢動させることにより、クランププレー
ト６６はサイドプレート４ｏに関して垂直方向へ上昇す
る。

各クランププレート６６は、該クランププレートＶこ設
けられた縦のスロット９８（第５図）およびガイド神１
００ｆＣ設けられた孔を経て伸びる案内ねじ９６により
、サイドプレート４０にその端部近傍で結合されている
。

クランププレート６６の下端部は細長い足部パッドに取
り付けられており、該足部ノミラドはクランププレート
の下側に取り付けられた細長い棒１０２と、部品組立体
の共に溶接される要素の回がい合う面ＶＣ均一に圧力を
伝えることができるゴム又は他の弾性材料の細長い帯片
１０４とから成る。

溶接フラツ／ユガード１０６が設けられ、スパークがゴ
ムの帯片１０４を焼やしまた棒１０２およびクランププ
レートの隣接面に集まるのを防止する。

図示のように、各ガードは長手方向に間隔をおかれた複
数のブラケット１１０に溶接、ボルト止め又は図示のリ
ベッＭＯ８（第４図）により固定された。前長い金属帯
片によって形成されている。ブラケット１１０は、棒１
０２ＩＣ沿って長手方向へ間隔をおいて形成されたノツ
チ１１４にねじ１１２により固定されている。ガード１
０６は、隣接する帯片１０４から上向きに伸び、クラン
ププレートに向けて内方へ曲げられている。

前記の装置の作動を説明するために、図面は、冷凍乾燥
又は他の処理装置に使用するための中空棚を組み立てる
諸要素の組立体を示している。この棚は頂板１１６、底
板１１８、前記頂板と底板とを上下に隔てる複数の周辺
スペーサバー１２０、及び複数の中間スは−サバ−１２
２を含む。この中間スば一サバー１２２は前記の頂板と
底板とを隔てるばかりでなく、頂板に構造上の支持を与
え、また、中間スペーサバ−１２２は入口及び出口の開
口（図示せず）間に加熱液又は冷却液若しくは他の適当
な液体を循環させるための曲りくねった通路１２４（第
５，６図）を形成するように配置されている。

第５，６図に示す実施例において、周辺および中間のス
ペーサバー１２０，１２２は、頂板が取り付けられる前
に、まず、底板にレーザ溶接される。

作業台１４上に底板１１８を配置し、支持トラック１２
に沿うレーザ溶接機１０の運動方向に平行に底板１１８
の２つの側縁部を向ける。２つの周辺スペーサバー１２
０が次いでレーザ溶接機の運動方向と平行に縁部に隣接
して底板上に配置される。次いで、クランプ機構が横方
向へ移動され、足部パッドの１つを２つの周辺スＲ−サ
バ−１２０の１方の上に位置決める。この位置決めは、
周辺スに一す・２−の上方へ足部パッドを持上げるべく
ハンドルレバー８８を時計方向（第１図）へ回転させる
ことによって達成される。必要とあれば、ポルト４４が
ゆるめられ、周辺スば一サバーの上方へ足部バンドを持
上げることが要求される場合は、調整ねじ４８がサイド
プレート４０およびクランププレート６６を上昇させる
べく操作される。

べいで、適当な足部パッドが選択された周辺スＲ−サバ
−の上方に位置するまで、クランプアセンブリキャリジ
がローラ５８上を作業台に沿って移動される。その後、
ハン、ドルが反時計方向へ回転され、周辺スＲ−サバ−
の上面と圧力接触するように足部・ξラドを下降させる
。足部パッドの下向きの加圧は、クランプ棒６０が作業
台１４の下側と係合するまで、クランププレートおよび
キャリジのエンドプレートを上方へ移動させる。周辺の
スペーサバーは従って底板に対して強く圧せられる。

次いで、レーザ溶接機が、これに関連する鏡と共に、周
辺スＲ−サバ−１２０と底板１１８との間の中間面に、
水平に対して鋭角でレーザビームを横方向内方へ向ける
ように、配置される。次いで、レーザ溶接アセンブリが
、第１０図に示された溶接部１２６を形成するように、
周辺スペーサバーに沿ってこれに平行に移動する。

レーザ溶接アセンノリの移動に代え、同じ溶接部１２６
を形成するために、レーザビームに関して周辺スペーサ
バー及び底板の締め付けられた組立体を移動させるべく
、駆動ねじ２４の回転によって作業台１４を移動するよ
うにしてもよい。

反対側の平行な周辺スペーサバーが、次いで、レーザ溶
接アセンブリを再配向することにより、同様に底板に溶
接される。底板は、レーザ溶接機及びレール上の作業台
の運動方向に平行に底板の側部を配置すべく先に占めた
位置から９０度回転することにより、作業台上に再配向
される。残る２つの周辺スペーサバーが、次いで、前記
側縁部に隣接して配置され、前記した方法で底板に溶接
される。

複数の中間スペーサバー１２２が、次いで、レーザ溶接
機及び作業台の運動方向に平行に伸びる横方向に間隔を
おいた関係で、底板上に配置される。

隣接する中間スペーサバーは前記した曲りくねった通路
１２４を設けるように対向する周辺スペーサバー１２０
に当接して配置される。各中間スＲ−サバ−は周辺スペ
ーサバーに関して述べた方法で、クランプアセンブリー
の足部／ぐラドの１つにより底板に対して押圧され、前
記したレーザ溶接機の作動により所定位置に溶接される
。しかしながら、連続溶接が周辺スは−サバーのために
要求されろのしこ灯して、中間スペーサバーは、その各
側部で該中間スは一サバーに沿って一定の間隔をおいた
複数の溶接部１２８により、底板に固定されてもよ（・
。

第９．１０図に示した実施例において、中間スペーサバ
ー１２２は、底板に溶接されかつ中間・ぐ−に対応的に
間隔を置いて設けられた開口１６２を経て上向きに伸び
る複数のボルト１３０により底板１１８に固定されてい
る。各開口の口径を拡大した上方部分１６４は固定用の
ナツト１６６を受は入れ、スペーサバーを底板に緊締す
る。

頂板１１６は今や底板に溶接された中間及び周辺のスｄ
　−ｆバー上に横たわり、アセンノリは周辺クランプ（
第７，８図）により、作業台に固定される。第１図に示
された位置からのノ・ンドルレバー８８の時計方向への
回転によって頂板上方に持ち上げられた足部パッド１０
４＆？：より、クランプアセンブリキャリジは、間隔を
おいた足部パッドが浴接されるスは−サバーの相対する
両側に配置されるまで、中間バー１２２の長手方向に対
して直角の方向ヘローラ５８上の作業台に沿って移動さ
れる。

この位置は、第５，６図に示されている。ノ・ンドルが
、次いで第１図の位置へ向は反時計方向に回転され、こ
れにより足部パッドを頂板との圧力接触へ向けて降下さ
せ、頂板を下側のスは−サバーレこ強固に押圧する。次
いで、レーザ溶接機が作動され、スに一サバー上のセン
ターラインに沿って移動される。レーザ溶接機はスに一
サバーの全長Ｑこ沿う連続した溶接部を形成するが、た
とえば、第９，１０図の実施例におけるボルト１６０の
中間に株数の間隔をおいた溶接部１３８を備えるように
、制御してもよい。

これに代えて、レーザ溶接機１０を固定位置に保持し、
作業台１４を前記したようにレール２０ヴこ沿って移動
してもよい。

レーザ浴接機１作業台、クランプアセンブリキャリジの
相互間の運動は、作業者の制御により手で行なわれ、あ
るいは、溶接部の正確な位置決めのための適当なプログ
ラムをもつコンピュータによく知られた方法で接続して
もよい。

部品の寸法、形状、型式、数及び配置は、適宜変更する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の断片的な側面図、第２図は
断片的な頂面図、第６図は第１図の左側からみた断片的
な端面図、第４図は第２図の線４−４に沿って得た断片
的な断面図、第５図は第１図の線５−５に沿って得た断
面図、第６図は第１図の線６−６に沿って得た断面図、
第７図は〈−スに部品アセンブリを固定するためのクラ
ンプの断片的な平面図、第８図は第７図の底部からみた
断片的な側面図、第９図は部品が本発明の装置を使用す
るレーザ溶接により一体に結合される状況を示す中空棚
の断片的な平面図、第１０図は第９図の線１０−１０に
沿って得た断面図、第１１図はレーザ溶接機と共働する
本発明の装置の側面図である。 １０・・・レーザ溶接機、１４・・・作業台、４０・・
・側　板、　　　　４２・・・端　板、６０・・・クラ
ンプバー、６６・・・クランププレート、７０・・・カ
ムローラ、　　８日・・・バンドルレバー、９０・・・
枢　軸、　　　１１６・・・頂　板、１１８・・・底　
板、　　　１２０・・・周辺スに一ブバー、１２・・・
中間（内部）スは−サバー、１２４・・・曲りくねった
通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１＋　　部品組立体を支持する台と、該台上のクラン
   プ手段とを含み、前記クランプ手段が該クランプ手段と
   前記台との間に溶接される部品組立体の選択された部分
   を解除可能に締めつけるために前記台に対して可動であ
   る、レーザ溶接のための部品組立体クランプ装置。 （２）　　前記台を前記クランプ手段の運動方向に対し
   て実質的に直角の方向へ運動可能に取り付ける手段を含
   む特許請求の範囲第（１）項記載の装置。 （３）前記台上の部品組立体に向けてレーザ溶接ビーム
   を向けるために前記台に隣接して配置されたレーザ溶接
   手段を含む、特許請求の範囲第（１）項記載の装置。 （４）前記クランプ手段の運動方向に実質的に直角の方
   向へ運動するように前記溶接手段を支持するために、前
   記台の上方に設けられた支持手段を含む、特許請求の範
   囲第（３）項記載の装置。 （５）前記クランプ手段が、横方向に間隔をおいた側壁
   及び縦方向に間隔をおいた端壁を有し、レーザ溶接ビー
   ムの通路のために開放された頂部及び底部を有する細長
   い中央開放のキャリジと、前記クランプ手段の前記台に
   対する垂直方向変位を制限するための、垂直方向に隔て
   られた部材であってその間に前記台の縁部分を受けるよ
   うに配置された部材を有する、前記端壁に設けられた台
   保合手段と、組立体のクランプ位置と非クランプ位置と
   の間を垂直方向に運動するように各側壁に隣接して取り
   付けられた細長いクランプ部材とを含み、前記クランプ
   部材の底端部は前記台上の部品組立体の要素と解除可能
   に係合し、また前記クランプ部材のクランプ位置へ向け
   ての運動時前記クランプ部材と前記台との間に前記部品
   組立体を締めつけるように配置されている、特許請求の
   範囲第（１１項記載の装置。 （６）前記台と前記クランプ部材の底端部との間の垂直
   方向の間隔を変更するように前記側壁を前記端壁に関し
   て垂直方向へ調節する前記キャリジの側壁と端壁とを連
   結する調節可能の連結手段を含む、特許請求の範囲第６
   ）項記載の装置。 （７）前記クランプ位置と前記非クランプ位置との間で
   前記クランプ部材を垂直方向に移動させるために前記側
   壁と前記クランプ部材とを連結する調節手段を含む、特
   許請求の範囲第（５）項記載の装置。 （８）前記調節手段は、前記側壁と前記クランプ部材と
   を連結する複数の偏心回転カムと、前記クランプ位置と
   前記非クランプ位置との間で前記クランプ部材を動かす
   ために前記カム部材と係合してこれを回転させるし／％
   一手段とを含む、特許請求の範囲第（７）項記載の装置
   。 （９）前記クランプ手段は、横方向に間隔をおいた側壁
   及び縦方向に間隔をおいた端壁を有し、レーザ溶接ビー
   ムの通路のために開放された頂部及び底部を有する細長
   い中央開放のキャリジと、前記クランプ手段の前記台に
   対する垂直方向変位を制限するための、垂直方向に隔て
   られた部材であってその間に前記台の縁部分を受けるよ
   うに配置された部材を有する、前記端壁に設けられた台
   保合手段と、組立体のクランプ位置と非クランプ位置と
   の間を垂直方向に運動するように各側壁に隣接して取り
   付けられた細長いクランプ部材とを含み、前記クランプ
   部材の底端部は前記台上の部品組立体の要素と解除可能
   に係合し、また前記クランプ部材のクランプ位置へ向け
   ての運動時前記クランプ部材と前記台との間に前記部品
   組立体を締めつけるように配置されており、さらに、前
   記台と前記クランプ部材の底端部との間の垂直方向の間
   隔を変更すべく前記側壁を前記端壁に関して垂直方向へ
   調節するために、前記キャリジの側壁と端壁とを連結す
   る調節可能の連結手段と、前記クランプ位置と前記非ク
   ランプ位置との間で前記クランプ部材を垂直方向に移動
   させるために前記側壁と前記クランプ部材とを連結する
   調節手段とを含み、該調節手段は前記側壁と前記クラン
   プ部材とを連結する複数の偏心回転カム及び前記クラン
   プ位置と前記非クランプ位置との間で前記クランプ部材
   を動かすために前記カム部材と係合してこれを回転させ
   るレバ一手段を有する、特許請求の範囲第（１）項記載
   の装置。 ｆｌｌｊ　　ｍｌ記台を前記クランプ手段の運動方向に
   対して実質的に直角の方向へ運動可能に取り付ける手段
   と、前記台上の部品組立体に向けてレーザ溶接ビームを
   向けるために前記台に隣接して配置されたレーザ溶接手
   段と、前記クランプ手段の運動方向ＶＣ実質的に直角の
   方向へ運動するように前記溶接手段を支持するために、
   前記台の上方に設けられた支持手段を含む、特許請求の
   範囲第（９）項に記載の装置。 （１１）熱伝導性金属の底板上に該底板を取り巻く周辺
   壁を形成すべく複数の金属製周辺スペーサバーを配置す
   ること、前記底板に周辺スＲ−サノ２−をレーザ溶接す
   ること、実質的に互いに平行に伸びかつ前記底板の相対
   する両側で前記周辺スば一サバーと交互に当接する間隔
   をおいて配置された複数の金属製内部スペーサバーを、
   該内部スペーサバーと前記周辺スイーサバーとにより曲
   りくねった通路を形成するように、前記底板上に配置す
   ること、前記内部スＲ−サバ−を前記底板に固定するこ
   と、前記底板と周辺及び内部スペーサバーとからなる半
   組立体上に熱伝導性金属の頂板を配置すること、該頂板
   を周辺スは−サメーにレーザ溶接すること、前記頂板を
   経るレーザビームを指向することにより内部スイーサバ
   ーに頂板をレーザ溶接することを含む、熱交換流体循環
   用中空棚の製造方法。 α２　熱伝導性金属の頂板及び底板と、前記頂板と底板
   との間にあってその周辺に配置されかつこれらにレーザ
   溶接された複数の金属製周辺ス被−サバーと、前記頂板
   と底板との間にあって前記周辺スペーサバーの内側に配
   置された複数の金属製内部スペーサバーとを含み、該内
   部スペーサバーは実質的に互いに平行に伸び、かつ該内
   部スペーサバー及び前記周辺スは−サバーにより曲りく
   ねった通路を形成すべく前記頂板及び底板の相対する両
   側部で交互に周辺スイーサバーに当接し、前記頂板を会
   してレーザビームを指向することにより頂板Ｖこレーザ
   溶接されている、熱交換流体が循環する中空棚。