JP2622271B2 - ストリップ又はシートの連続溶接装置 - Google Patents

ストリップ又はシートの連続溶接装置

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JP2622271B2 JP63175270A JP17527088A JP2622271B2 JP 2622271 B2 JP2622271 B2 JP 2622271B2 JP 63175270 A JP63175270 A JP 63175270A JP 17527088 A JP17527088 A JP 17527088A JP 2622271 B2 JP2622271 B2 JP 2622271B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は固定レーザービームによって、隣接するス
トリップ又はシートを連続的に溶接するための装置に関
するものであり、かゝる装置は溶接されるストリップ又
はシートの両面側に、ストリップ又はシートの搬送方向
に対し垂直方向位置に位置せしめた引張ローラーを一対
に配置したものである。
溶接上のトラブルが発生しない状態でシート又はスト
リップの長手方向の継目溶接に固定溶接装置を用いるた
めには、溶接されるシート又はストリップをその縁部が
相互に隣接するように誘導する必要がある。屈曲性のあ
るシート又はストリップの場合、シート又はストリップ
を互いに重なり合わないで溶接できるために、その縁部
を隣接位置に持ってくること、そして少くとも溶接箇所
において上記縁部を確実に隣接して固定することは困難
なことである。
〔従来の技術〕
隣接したストリップの連続溶接に関連した現在未公開
のドイツ特許出願に記載された溶接装置は、レーザービ
ーム溶接装置の形式を有し、ストリップの搬送方向にお
いて、大径の引張ローラーの下流で、かつ比較的に小径
のガイドローラー群の区域内に配置されている。この装
置において、溶接ヘッドは溶接されるストリップからの
ガイドローラーの直径に応じた距離で配置されている。
隣接したストリップ及びシートの連続溶接における問
題の１つは、溶接点に隣接したストリップ又はシートの
縁部が所々にアーチをつくり、これにより互いに平坦に
ならないということのために、溶接継目が不ぞろいにな
り、かつ溶接欠陥が助長されるということである。この
ような欠陥は特に、挟持面積の小さい薄手のストリップ
及びシートのレーザービーム溶接において生じる。アー
チの形成により縁部がレーザービーム溶接点の区域、即
ち、最大のエネルギーの伝達区域、から外れてしまうの
である。ストリップ又はシートは前述の小径のガイドロ
ーラーによってレーザービーム溶接点に十分近接して挟
持することができない。
〔発明が解決するための課題〕
この発明の目的は、従って、隣接状態で移動するスト
リップ又はシートの連続溶接のための装置を提供するこ
とであり、更に、薄手のストリップ又はシートで形成さ
れる溶接継目さえも均一溶接を可能とする装置を提供す
るものである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明によって開示されたこの種類の装置におい
て、引張ローラーは軸方向において、所定の間隔で設け
られた中空シャフトとローラーシェルとで構成され、そ
してレーザービーム溶接装置の各溶接ヘッドは少くとも
１箇の引張ローラーの中空シャフトの内側に配置され、
そしてレーザービームが中空シャフト間に設けられた開
口部とローラーシェル間のギャップを通過する。複数の
平行溶接継目が同時に形成されるとき、複数のレーザー
溶接装置を有する複数の引張ローラーが供給され、共通
のローラーシェルは近接した一対の溶接継目の夫々の間
で使用される。
この発明による装置において、溶接されるストリップ
又はシートの縁部は引張ローラーによって挟持される区
域内でレーザービーム溶接点によって影響を受ける。安
定した、大径のローラーによってシート又はストリップ
を挟持することにより、シート又はストリップの縁部は
アーチを形成せず、溶接区域でゆがみが生じない。引張
ローラーの直径は用いられるレーザー溶接装置の大き
さ、特にレーザー光学システムの焦点幅に適合せしめら
れる。
２本のローラーシェルはおゝむね連続した中空シャフ
ト上に配置される。この場合レーザービームが通過する
間隙は中空シャフト内の、溶接されるストリップの近接
した縁部上に形成される。しかしながら、この発明に従
えば、中空シャフトはローラーシェル間のギャップの区
域内で分割され、該中空シャフトの２つの部分の間に開
口したギャップがレーザービームの通過する開口部を構
成する。
通常、１箇の溶接ヘッドは、２本の相対する引張ロー
ラーの内、その１本に設けられゝば十分である。しかし
ながら、特に薄手のシート又はストリップが溶接される
場合は、好適な必要エネルギーに関連して、少くとも１
箇の溶接ヘッドがストリップ又はシートの両面側に設け
られた引張ローラーの夫々に配置されるか、及び／又は
複数の溶接ヘッドがストリップ又はシートの一面側に設
けられた引張ローラー内でストリップ又はシートの搬送
方向において相互にずらした位置で配置される。しかし
ながら、夫々の溶接ヘッドのレーザービームは挟持され
た区域に投射されるということに注意が払われなければ
ならない。この発明の１つの特徴と従えば、引張ローラ
ーは、例えば差厚の板を挟持できるように、縦方向に調
整可能に設けることができる。この装置において、中空
シャフトが適宜に再分割されるならば、引張ローラーは
独立して可動する揺動腕上の前記中空シャフトによって
構成される。
１本の引張ローラーの中空シャフトはノズルへ不活性
ガスを供給するチューブを収容することができる。不活
性ガスは上記ノズルから溶接ギャップへ投射される。逆
に、溶接蒸気を放出するためのパイプが１本の中空シャ
フト内に設けることができる。
レーザービーム溶接において、レーザービームは勿論
発振器（resonator）内で生成され、被溶接ストリップ
又はシートへ伝達され、そして被溶接物質へ最大のエネ
ルギーを送り込むために、溶接点を出来るだけ小さくす
るように焦点が合わせられる。レーザービームから被溶
接物質へエネルギーの最適な伝達を行うために、差厚の
ストリップ又はシートが溶接されるとき、レーザービー
ム溶接点が被溶接物質に対する高さと位置で調整できれ
ば有利である。この発明の他の特徴である上記目的の為
に、レーザー溶接装置の溶接ヘッドは操縦腕によって１
本の引張ローラーの中空シャフトの内側に導びかれ、こ
れにより溶接ヘッドを３座標軸方向の全てに移動するこ
とができる。これにより、差厚の２枚のシート又はスト
リップが相互に溶接されるとき、レーザービームが垂直
方向以外の所望の角度で溶接ギャップへ投射することが
できるので、この場合において特に有利である。溶接ヘ
ッドでは、溶接ギャップの位置を決めるために引張ロー
ラーの上流のストリップ又はシートの搬送位置に設けら
れた検出端によって、制御駆動装置を介して溶接ギャッ
プを最適な状態で調整することができる。
〔実施例〕
この発明の装置について図面を参照にしつゝ更に詳細
に説明する。
相互に溶接される２枚のストリップ1,2はガイド手段
（図示せず）により共に鋭角の状態で移動し、その隣接
した縁部が２台の引張ローラー3,4間の区域内で接す
る。上部引張ローラー３は軸受函6a内の揺動腕６により
ピボット状態に設けられているので、上記ローラー３は
下部引張ローラー４に関連して縦方向へ調整される。油
圧式に作動される高さ停止点6bは引張ローラー３の高さ
を調節するために用いられる。上部引張ローラー３がピ
ボット状態に自在に設けられている一方で、軸受函７で
支持されている下部引張ローラー４はベルト5aを介して
駆動機構５により駆動される。
第２図で示す如く、揺動腕６は独立した２本の揺動腕
15,16を有し、その夫々は引張ローラー３の半分の3a,3b
を支持する。これは厚さの異なったストリップ1,2に順
応せしめる。
第３図から判断できるように、夫々の引張ローラー3,
4は中空シャフト8,9,10を有し、その上に、ローラーシ
ェル11,12,13,14がボールベアリングを介して装着され
ている。ローラーシェル11,12,13,14は相互に軸方向に
間隔をおいて配列されており、従って夫々の間にギャッ
プ17,18aが形成されている。ギャップ18aの領域におい
て、上部中空シャフト9,10は対応するギャップ18bを形
成するように分割されている。一方、下部中空シャフト
８は連がっており、上部区域に間隔を有するだけであ
る。この間隔に不活性ガスの供給装置27が配置されてい
る。不活性ガスは供給装置27とギャップ17を介して溶接
場所へ供給される。第４図に示すように、供給装置は不
活性ガスの供給と溶接蒸気の放出のために２本のダクト
28,29を有する。
上部引張ローラー３の中空シャフト9,10は軸方向間隔
を比較的に大きくして配置されている。ローラーシェル
13,14は中空シャフト9,10の一部と重なっているのでス
トリップの端部は溶接点から接近した間隔で挟持され
る。ローラーシェル13,14の縁部は又面取りされてい
る。この構造は溶接ヘッド19を溶接点に近接した位置で
動かすことを可能にする。中空シャフト９内に調整駆動
装置21が配列されており、この装置は操縦腕20を介して
レーザー溶接装置の溶接ヘッド19を３座標軸方向におい
て移動する。第４図に示すように、調整駆動装置を制御
するために、溶接ギャップの検出に際し、例えば放射源
23（特にレーザー）、及び検出端22（特にダイオードラ
インカメラ）から成る測定装置が設置される。検出端22
の信号は評価装置24へ送られ、こゝで、所望の位置と幅
に関連して溶接ギャップの大きさと位置を決定する。そ
して、所望の値と測定値との間に差が発見されたとき評
価装置24は調整駆動装置21へ制御パルスを供給し、溶接
ヘッド19を上記の差に応じて移動する。
保護チューブ30は発振器（図示せず）において発生し
たレーザービームを保護するために中空シャフト10を貫
通して配設されている。
保護チューブ30はピボット部分31に嵌入し、上記ピボ
ット部分は第３図で概略的に示した複数の結合部分で構
成されている。第７図は結合部31a,31bを有する部分
と、並行平面における反射鏡32a−32eと、溶接ヘッド19
内の焦点を集中させる弯曲ミラー33を示している。
第４図はレーザービームが２本の同軸チューブ26a,26
bの内側チューブ26aを通して導かれている状態を示して
いる。また、保護ガス34は内側チューブ26aを通って運
ばれ、溶接時放出される溶接ガス35と共に、内側チュー
ブ26aと外側チューブ26bとの間に形成された環状ダクト
を通り吸引されて排除される。
第５図は異なった厚みのストリップ1,2においてレー
ザービーム25が溶接ギャップ上に、或る角度で投射され
る状態を示す。この投射がローラーシェル13,14によっ
て遮断されずに行われるために、シェル13,14は面取り
されなければならない。
同一厚さのストリップを溶接する間じゅう（第６
図）、レーザービーム25は溶接ギャップへ垂直に投射さ
れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は隣接状態で溶接されるストリップに対する挟持
装置の側面図を示し、 第２図は第１図で示す挟持装置の平面図を示し、 第３図はレーザー溶接装置を備えた第１図の挟持装置の
引張ローラーを示す、第１図Ａ−Ｂ線に沿った断面図で
あり、 第４図は第３図で示す引張ローラーの拡大詳細図で、且
つ、第３図のＣ−Ｄ線に沿った断面図であり、 第５図は第１図で示す装置の引張ローラーの拡大詳細図
で、且つ厚みの異なるストリップに対し、Ａ−Ｂ線に沿
って切断した断面図であり、 第６図は第１図で示す装置の２本の引張ローラーの拡大
詳細図で、且つ、同一厚みのストリップに対し、Ａ−Ｂ
線に沿って切断した断面図であり、 第７図はレーザー溶接装置を長手方向で切断した断面図
である。 1,2……ストリップ又はシート、3,4……引張ローラー、 6,15,16……揺動腕、8,9,10……中空シャフト、 11,12,13,14……ローラーシェル、17,18a,18b……ギャ
ップ、 19……溶接ベッド、20……操縦腕、 21……調整駆動装置、22……検出端、 23……放射源、24……評価装置、 25……レーザービーム、27……不活性ガス供給装置、 30……保護チューブ、31……ピボット部分、 32a〜32e……反射鏡、33……弯曲ミラー。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】定置のレーザービーム（25）により隣接す
    るストリップ又はシート（1,2）を連続的に溶接する装
    置であって、ストリップ又はシートの搬送方向に対し垂
    直方向にその軸を有している引張ローラー（3,4）が被
    溶接ストリップ又はシート（1,2）の両面側に対で設け
    られた装置において、 引張ローラー（3,4）が中空シャフト（8,9,10）と、該
    中空シャフトと同軸上に相互に軸方向に間隔をあけて設
    置されたローラーシェル（11,12,13,14）とより成り、
    そしてレーザービーム溶接装置（19,20,30,31）の溶接
    ヘッドが少くとも１本の引張ローラー（３）の中空シャ
    フト（9,10）の内側に設けられ、レーザービーム（25）
    が中空シャフト（9,10）間に設けられた開口部（18b）
    とローラーシェル（13,14）間のギャップ（18a）を通過
    することを特徴とするストリップ又はシートの連続溶接
    装置。
  2. 【請求項２】ローラーシェル（13,14）間のギャップ（1
    8a）の領域内で、中空シャフト（9,10）が分割され、該
    中空シャフト（9,10）の各部分の間に設けられたギャッ
    プ（18b）がレーザービーム（25）の通過する開口部を
    形成することを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】少なくとも１箇の溶接ヘッド（19）が、ス
    トリップ又はシート（1,2）の両面側に設けられた引張
    ローラー（3,4）の夫々に配置されたことを特徴とする
    請求項１又は２記載の装置。
  4. 【請求項４】複数の溶接ヘッドが、ストリップ又はシー
    トの一面側に設けられた引張ローラー内に、ストリップ
    又はシートの搬送方向において相互に位置をずらして配
    置されたことを特徴とする請求項1,2又は３記載の装
    置。
  5. 【請求項５】引張ローラー（3,3a,3b）が縦方向に調整
    可能に設けられたことを特徴とする請求項1,2,3又は４
    記載の装置。
  6. 【請求項６】引張ローラー（3a,3b）が独立して可動す
    る揺動腕（15,16）上の中空シャフト（9,10）によって
    構成されたことを特徴とする請求項２又は４記載の装
    置。
  7. 【請求項７】引張ローラー（４）の中空シャフト（８）
    が溶接ギャップへ供給される不活性ガスの供給装置（2
    7）を収容するように構成されたことを特徴とする請求
    項１項から６項までのいずれか１項記載の装置。
  8. 【請求項８】１本の引張ローラー（４）の中空シャフト
    （８）が溶接蒸気を放出するためのチューブ（29）を収
    容することを特徴とする請求項１項から７項までのいず
    れか１項記載の装置。
  9. 【請求項９】レーザービーム溶接装置（19,20,30,31）
    の溶接ヘッド（19）が操縦腕によって１本の引張ローラ
    ー（3,3a,3b）の中空シャフトの内側において移動可能
    に支持されていることを特徴とする請求項１項から８項
    までのいずれか１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】ストリップ又はシートの搬送方向におけ
    る溶接ギャップを検出する検出端（22,23）が操縦腕（2
    0）に対する調整駆動装置（21）を制御するために溶接
    点の上流に配置されたことを特徴とする請求項１項から
    ９項までのいずれか１項記載の装置。
JP63175270A 1987-07-17 1988-07-15 ストリップ又はシートの連続溶接装置 Expired - Fee Related JP2622271B2 (ja)

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