JP3509527B2 - Laser welding equipment - Google Patents
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,金属製触媒担体用
のハニカム筒体を構成する,相互に重ねて螺旋状に巻か
れた金属平板及び金属波板の軸方向に並ぶ複数箇所の被
溶接部を同時に溶接すべく,これら被溶接部にレーザビ
ームを照射する複数の溶接トーチを,これら溶接トーチ
の被溶接部に対する傾き角度を互いに異ならせて配置し
てなるレーザ溶接装置に関する。
【0002】尚,本発明において,溶接トーチの被溶接
部に対する傾き角度とは,溶接トーチの軸線と被溶接部
の面の垂線とがなす角度をいう。
【0003】
【従来の技術】図16に示すように,ワークWにおける
複数箇所の被溶接部a〜d相互の間隔が,近接配置され
た複数の溶接トーチTa〜Td相互の間隔より狭い場合
には,外側の溶接トーチTa,Tdの被溶接部に対する
傾き角度θ1 は,内側の溶接トーチTb,Tcの被溶接
部に対する傾き角度θ2 より大きく設定しなければなら
ない。その際,従来のレーザ溶接装置では,全溶接トー
チTa〜Tdの焦点距離fを同一に設定していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで,上記従来の
レーザ溶接装置により複数箇所の被溶接部を溶接する
と,内側の被溶接部より外側の被溶接部に溶接不良が発
生し易い傾向がある。本発明者達は,その原因を究明し
たところ,各溶接トーチの焦点距離を同一に設定し,同
一出力をもって各溶接トーチからレーザビームを照射し
ても,各溶接トーチの被溶接部に対する傾き角度が大き
くなるほど,被溶接部の溶け込み深さが減少することに
起因することが明らかとなった。
【0005】本発明は,かゝる点に鑑みてなされたもの
で,複数の溶接トーチを,これらの被溶接部に対する傾
き角度を互いに異ならせて配置しても,これらが照射す
るレーザビームにより複数箇所の被溶接部を的確に溶接
し得る,前記レーザ溶接装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に,本発明は,金属製触媒担体用のハニカム筒体を構成
する,相互に重ねて螺旋状に巻かれた金属平板及び金属
波板の軸方向に並ぶ複数箇所の被溶接部を同時に溶接す
べく,これら被溶接部にレーザビームを照射する複数の
溶接トーチを,これら溶接トーチの被溶接部に対する傾
き角度を互いに異ならせて配置してなるレーザ溶接装置
において,前記傾き角度が大きい溶接トーチの焦点距離
を,前記傾き角度が小さい溶接トーチの焦点距離より小
さく設定して,前記金属平板及び金属波板の軸方向に並
ぶ複数箇所の被溶接部の溶け込み深さ及びスポット面積
を均等にするようにしたことを特徴とする。
【0007】この特徴によれば,前記傾き角度が大きい
溶接トーチは,その焦点距離を前記傾き角度が小さい溶
接トーチより小さく設定したことにより,各溶接トーチ
の照射するレーザビームによる各被溶接部の溶け込み深
さ及びスポット面積をそれぞれ均等にすることができ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を,添付図面
に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【0009】図1ないし図13は本発明の一実施例を示
すもので,図1は金属製触媒担体の正面図,図2は図1
の2−2線断面図,図3は巻き取り前の金属平板及び金
属波板の側面図,図4は本発明のレーザ溶接装置を備え
たハニカム筒体製造装置の平面図,図5は図4の要部の
平面図,図6は図4の6−6線断面図,図7は図6に対
応した作用説明図,図8は図6の8−8線拡大断面図,
図9は図4の9−9線断面図,図10は図9の要部拡大
図,図11は図10の11矢視図,図12は図11の要
部拡大図,図13は金属平板及び金属波板の巻き取り作
用説明図である。
【0010】先ず図1及び図2において,金属製触媒担
体1は,金属平板2及び金属波板3を重ね合わせて螺旋
状に密に巻くと共に,両板2,3の接触部を溶接してな
るハニカム筒体4と,このハニカム筒体4を収容,保持
すべく,その外周面に嵌合して溶接される円筒状のハウ
ジング5とから構成される。
【0011】上記ハニカム筒体4を製造するに当たって
は,図3に示すように,ハニカム筒体4の一個分に対応
する所定長さの金属平板2及び金属波板3が用意され
る。これらの素材は,例えばステンレス鋼板である。金
属平板2の長さは,金属波板3のそれより長く設定され
る。金属波板3の,巻き取り方向に沿う始端は,谷部か
ら始まっており,また終端側では波の振幅hが漸減する
ように形成される。さらに金属波板3の山の頂部a及び
谷の底部bは,平坦に形成される。
【0012】さて,ハニカム筒体4の製造装置について
図4ないし図12を参照しながら説明する。
【0013】図4ないし図8において,複数本の支柱
7,7…により水平に支えられる長方形 の機台8上に
は,その長辺方向に延びる一対のレール9,9が敷設さ
れ,またこのレール9,9と直交するようにして,相対
向する左右一対の支持壁101,102 が立設される。
また機台8の下面にも,上記支持壁101 ,102 と対
応する左右一対の小支持壁111 ,112 が固着され
る。
【0014】レール9,9には移動台12が,右方の支
持壁に設けられた切欠き状の出入口13を貫通して摺動
自在に載せられる。この移動台12に,機台8の下面に
取付けられた移動用エアシリンダ14のピストンロッド
14aが,機台8中心部の長孔状開口部8aを貫通する
アーム部材16を介して連結される。而して,エアシリ
ンダ14の収縮と伸長により移動台12を,左方の支持
壁101 に近接する巻き取り位置Aと,同支持壁101
から離隔する払出し位置Bとへ移動させることができ
る。この移動台12は,機台8の開口部8aの直上に位
置する開口部12aを有する。
【0015】機台8上に固定される第1軸受台171 が
左方の支持壁101 外側面に隣接して配設され,これに
レール9,9と平行な第1スピンドル181 が支承され
る。この第1スピンドル181 は,左方の支持壁101
を貫通した端部にチャック19を備えており,これによ
り細径の巻き取り軸30の左端部が固持される。この巻
き取り軸30は,前記金属平板2及び金属波板3を巻き
取ってハニカム筒体4を成形するもので,その左端部近
傍から始まって右端面に開口するスリット30aを有
し,これに前記金属平板2の巻き取り始端が挟入される
ようになっている。
【0016】一方,移動台12には,右方の支持壁10
2 の外側に位置する第1軸受台17 2 が固着され,これ
に第1スピンドル181 と同軸に並ぶ第2スピンドル1
82が支承される。この第2スピンドル182 は,その
一端部が移動台12の巻き取り位置Aで右方の支持壁1
02 の出入口13に臨むようになっており,その端部に
は,移動台12の巻き取り位置Aで巻き取り軸30の右
端を解放可能に保持し得るコレットチャック20が設け
られる。
【0017】図8に示すように,コレットチャック20
の外筒21は,複数のガイド軸22を介して第2スピン
ドル182 の端面に軸方向摺動可能に取付けられ,その
間に,外筒21を第1スピンドル181 側へ一定の荷重
をもって付勢するばね23が挿入される。外筒21内の
コレット爪24には,第2スピンドル182 の中心部を
摺動自在に貫通する作動軸25が連結され,これが第2
スピンドル182 に取付けられた牽引用エアシリンダ2
6のピストン27に連結される。而して,コレット爪2
4は,ピストン27の左動により巻き取り軸30を解放
する開き状態となり,右動により巻き取り軸30を保持
する閉じ状態となる。さらにピストン27を右動する
と,ばね23を圧縮しながら緊締状態のコレットチャッ
ク20を右動して巻き取り軸30に張力を付与し得るよ
うになっている。
【0018】コレットチャック20の外筒21の先端に
は,巻き取り軸30のコレット爪24へ進入を誘導する
テーパ孔28を持つガイド筒29が固着される。
【0019】図5に示すように,機台8及び移動台12
には,第1及び第2スピンドル18 1 ,182 を駆動す
る巻き取り軸駆動手段31が設けられる。この巻き取り
軸駆動手段31は,機台8上に設置される電動モータ3
2と,この電動モータ32の出力軸32aに連結され,
左右の支持壁101 ,102 を貫通して第1及び第2ス
ピンドル181 ,182 と平行に延びる駆動軸33と,
左方の支持壁101 の外側で駆動軸33及び第1スピン
ドル181 間を連結する第1巻掛伝動装置34 1 と,右
方の支持壁102 の外側で駆動軸33及び第2スピンド
ル182 間を連結する第2巻掛伝動装置342 から構成
される。第1巻掛伝動装置341 は,駆動軸33に固着
した歯付き駆動プーリ351 と,第1スピンドル181
に固着した歯付き被動プーリ361 と,これらプーリ3
51 ,361 に巻掛けたコグベルト371 とからなる。
また第2巻掛伝動装置342 は,駆動軸33に摺動自在
にキー結合する歯付き駆動プーリ352 と,第2スピン
ドル182 に固着した歯付き被動プーリ362 と,これ
らプーリ352 ,362 に巻掛けたコグベルト37 2 と
からなっており,駆動プーリ351 と被動プーリ3
61 ,駆動プーリ352と被動プーリ362 の各ギヤ比
は同一に設定されている。したがって,電動モータ32
により駆動軸33を回転すれば,第1及び第2巻掛伝動
装置341 ,34 2 を介して第1及び第2スピンドル1
81 ,182 を同期して駆動することができる。
【0020】駆動軸33の一端部は,機台8に固着され
た軸受台501 に支承され,その他端部は,移動台12
に固着された軸受台502 に第2巻掛伝動装置342 の
駆動プーリ352 のボス352 aを介して支承される。
【0021】移動台12には,巻き取り軸30の軸線に
沿って相対向する左右一対のワーク押さえ部材38,3
8が開口部12aを跨ぐようにして固着される。これら
ワーク押さえ部材38,38の間隔は,これらが巻き取
り軸30により巻き取られる金属平板2及び金属波板3
の両側端を押さえ得るように設定される。両ワーク押さ
え部材38,38は,移動台12が払出し位置Bまで移
動したとき,成形されたハニカム筒体4を巻き取り軸3
0から払出すようになっており(図7参照),その際,
巻き取り軸30上を摺動してその右端部を支承する軸受
部材39が移動台12に固着される。
【0022】機台8の下部には,移動台12がワーク押
さえ部材38,38と共に払出し位置Bに移動したと
き,巻き取り軸30から払出されて機台8の開口部8a
及び移動台12の開口部12aを落下してくるハニカム
筒体4を収容する容器40が設置される。
【0023】図6及び図9に示すように,巻き取り軸3
0の上方には,該軸30に金属平板2を供給する金属平
板供給装置42が配設され,それは左右の支持壁1
01 ,102 により支持される。この金属平板供給装置
42は,電動モータ43により駆動される駆動ローラ4
4と,それと協働して金属平板2を挟む従動ローラ45
とを備え,電動モータ43を作動することにより,金属
平板2を巻き取り軸30へ供給することができる。
【0024】また巻き取り軸30の下方には,該軸30
に金属波板3を機台8の開口部8aを通して供給する金
属波板送り装置46が配設され,それは左右の前記小支
持壁111 ,112 により支持される。この金属波板送
り装置46も,電動モータ48により駆動される駆動ロ
ーラ49と,それと協働して金属平板2を挟む従動ロー
ラ49とを備え,電動モータ47を作動することによ
り,金属波板3を巻き取り軸30へ供給することができ
る。
【0025】図9及び図10に示すように,巻き取り軸
30の軸線を含む鉛直面を境として,巻き取り軸30の
両側に第1及び第2支持板511 ,512 が逆ハ字状を
なして配設される。これら支持板511 ,512 は,何
れも左右の支持壁101 ,102 間に横架された二本の
取付け軸52,52に固着される。第1及び第2支持板
511 ,512 上には,第1及び第2移動板531 ,5
32 がそれぞれ巻き取り軸30に対する進退方向に摺動
自在に搭載される。
【0026】その第1移動板531 には,巻き取り軸3
0に巻き取られる金属波板3外周面の幅方向中央部を押
圧し得る幅狭の第1押圧ローラ541 と,金属波板3外
周面を全幅にわたり押圧し得る第1補助押圧ローラ55
1 と,金属波板3の谷部と金属平板2との接触部を溶接
する,本発明に係る第1レーザ溶接装置561 とが設け
られ,そして第1移動板531 を進退作動させる第1付
勢用エアシリンダ57 1 が第1支持板511 に取付けら
れる。
【0027】図10及び図12に示すように,第1押圧
ローラ541 は,巻き取り軸30に巻き取られる金属波
板3の谷部及び山部に噛合する歯形を外周に有してい
て,第1移動板531 から起立するブラケット591 に
軸支される。第1補助押圧ローラ551 も,そのブラケ
ット591 に軸支されるが,第1押圧ローラ541 の金
属波板3巻き取り方向直前で,その金属波板3の外周面
を押圧するように配置される。
【0028】第1レーザ溶接装置561 は,第1移動板
531 の固設されたホルダ601 に保持される複数本の
溶接トーチ611 ,611 …(図示例では4本)を備え
ていて,これら溶接トーチ611 ,611 …の照射レー
ザビームが第1押圧ローラ541 両側の複数の被溶接部
a〜d(図12に示すように,図示例では計4箇所)で
金属波板3の谷部と金属平板2との接触部に焦点を結
び,スポット溶接するようになっている。これら溶接ト
ーチ611 ,611 …は,そのレーザ照射方向線L1 が
巻き取り軸30及び第1押圧ローラ541 の両軸線を含
む平面上を通るように配置される。
【0029】上記4箇所の被溶接部a〜d相互の間隔
は,4本の溶接トーチ61a〜61d相互の間隔より小
さいものであり,このため,外側の溶接トーチ61a,
61dの被溶接部に対する傾き角度θ2 は,内側の溶接
トーチ61b,61cの被溶接部に対する傾き角度θ1
より大きく設定される。例えば,θ1 =5°,θ2 =2
5°と設定される。これと同時に,外側の溶接トーチ6
1a,61dの焦点距離f2 は,内側の溶接トーチ61
b,61cの焦点距離f1 より小さく設定される。例え
ば,f1 =100mm,f2 =70mmと設定される。
【0030】また,第2移動板532 には,巻き取り軸
30に巻き取られる金属平板2外周面の幅方向中央部を
押圧し得る幅狭の第2押圧ローラ542 と,金属平板2
外周面を全幅にわたり押圧し得る第2補助押圧ローラ5
52 と,金属波板3の山部と金属平板2との接触部を溶
接する,本発明に係る第2レーザ溶接装置562 とが設
けられ,そして第2移動板532 を進退作動させる第2
付勢用エアシリンダ572 が第2支持板512 に取付け
られる。
【0031】第2押圧ローラ542 は,第2移動板53
2 から起立するブラケット592 に軸支される。第2補
助押圧ローラ552 も,そのブラケット592 に軸支さ
れるが,第2押圧ローラ542 の金属平板2巻き取り方
向直前で,その金属平板2の外周面を押圧するように配
置される。
【0032】第2レーザ溶接装置562 は,第2移動板
532 の固設されたホルダ602 に保持される複数本の
溶接トーチ61a〜61d(図示例では4本)を備えて
いて,これら溶接トーチ61a〜61dの照射レーザビ
ームが第2押圧ローラ542の両側の所定箇所で金属波
板3の山部と金属平板2との接触部に焦点を結び,スポ
ット溶接するようになっている。これら溶接トーチ61
a〜61dは,そのレーザ照射方向線L2 が巻き取り軸
30及び第2押圧ローラ542 の両軸線を含む平面上を
通るように配置される。これら溶接トーチ61a〜61
dの配置及び焦点距離は,第1レーザ溶接装置561 の
溶接トーチ61a〜61dと同様である。
【0033】而して,第1レーザ溶接装置561 及び第
2レーザ溶接装置562 は,それぞれの上記レーザ照射
方向線L1 ,L2 が巻き取り軸30を中心にして上方へ
向かって相互に開くV字状をなすように配置される。上
記レーザ照射方向線L1 ,L 2 の夾角αは,図示例の場
合,略120°に設定される。
【0034】図10において,第1移動板531 には,
歯車型第1押圧ローラ541 の山部及び谷部を検知する
位置センサ63が付設される。このセンサ63は,第1
押圧ローラ541 の山部が巻き取り軸30に巻き取られ
た金属波板3の谷部に係合したとき,第1押圧ローラ5
41 の他の谷部又は山部を検知して溶接制御ユニット6
4に溶接信号を出力する。溶接制御ユニット64は,位
置センサ63からの溶接信号を受けと即座に第1レーザ
溶接装置561 を作動し,またその溶接信号を受けた時
から巻き取り軸30が下記所定角度βだけ回転したとき
第2レーザ溶接装置562 を作動するようになってい
る。
【0035】β=α+γ ・・・(1)
α:レーザ照射方向線L1 ,L2 の夾角
γ:位置センサ63が出力する相隣る2つの信号間隔に
対応する巻き取り軸30の回転角の2分の1の角度
尚,巻き取り軸30の回転角は,前記第1軸受台171
に設けられるエンコーダ65により検知される。
【0036】次に,この実施例に作用について説明す
る。
【0037】先ず,移動用エアシリンダ14の作動によ
り移動台12を巻き取り位置Aに保持する。このとき,
巻き取り軸30の右端部はコレット爪24内に進入する
ので,牽引用エアシリンダ26のピストン27を右動す
れば,作動杆25を牽引してコレット爪24を閉じ状態
にし,巻き取り軸30の右端部を保持する。さらにピス
トン27を右動すると,コレットチャック20がばね2
3を圧縮しながら右方へ牽引され,巻き取り軸30に一
定の張力を付与する。その結果,細い巻き取り軸30で
も,回転中は大なる撓み剛性を有することになるから,
側方からの荷重に対して大なる抗力を発揮して芯振れを
生じ難くなり,後述の金属平板2及び金属波板3の巻き
取りを的確に行い得るようになる。
【0038】こうしてから,最初に金属平板供給装置4
2により金属平板2を巻き取り軸30へ送って,図13
(1)に示すように,該軸30のスリット30aに挿入
する。その際,金属平板2の始端をスリット30a外に
所定長さ,例えば巻き取り軸30の略半周に相当する長
さ突出させる。次いで,巻き取り軸駆動手段31の電動
モータ32を作動して,第1及び第2スピンドル1
81 ,182 を同期回転させて巻き取り軸30全体を略
1.5回転ないし数回転させ,前記スリット30a外へ
の突出部分2aと共に金属平板2を巻き取る(図13
(3)参照)。
【0039】次いで,図10に示すように,第1及び第
2付勢用エアシリンダ571 ,57 2 を所定の空気圧を
もって伸長作動して第1及び第2移動板531 ,532
を前進させ,第1及び第2押圧ローラ541 ,542 を
金属平板2の外周面にそれぞれ圧接させ,先ず第2レー
ザ溶接装置562 を手動操作して,溶接トーチ61a〜
61dの照射レーザビームにより,金属平板2相互の接
触部を適当間隔置きにスポット溶接していく。その溶接
点を符号p1 で示す。
【0040】巻き取り軸30の略1.5回転ないし数回
転の後は,今度は金属波板供給装置46により金属波板
3を巻き取り軸30へ送って,その始端を,金属平板2
の巻き取り軸30に巻きつけられた部分の外周面にスポ
ット溶接する(図13(4)の溶接点p2 参照)。この
溶接は,第1レーザ溶接装置561 の手動操作による溶
接トーチ61a〜61dの照射レーザビームにより行
う。こうすると,これからの巻き取り軸30の回転の進
行に伴い,金属波板3の始端を,金属平板2の,巻き取
り軸30に巻き取られた部分と,これから巻き取られる
部分との間に,ずれなく確実に挟み込ませることができ
る。
【0041】巻き取り軸30の回転に伴い,金属波板2
の最初の谷部に第1押圧ローラ54 1 の山部が係合した
段階から第1及び第2角度が溶接装置561 ,562 を
自動制御すべく,溶接制御ユニット64を作動状態にす
る。
【0042】而して,位置センサ63は,金属波板3の
谷部が金属平板2に接触する度に,その状態を第1押圧
ローラ541 を介して検知し,溶接信号を溶接制御ユニ
ット64に出力するので,該ユニット64は,第1角度
が溶接装置561 を作動して,溶接トーチ61a〜61
dの照射レーザビームにより金属波板3の谷部と金属平
板2との接触部をp2 で示すようにスポット溶接する。
【0043】また,位置センサ63が溶接信号を出力し
た点から巻き取り軸30が前記角度β回転すると,前記
(1) 式により,金属波板3の山部が金属平板2との接触
点に到達することになる。このとき,溶接制御ユニット
64は,これをエンコーダ65からの信号から演算して
第2レーザ溶接装置562 を作動し,その溶接トーチ6
1a〜61dの照射レーザビームにより,金属波板3の
山部と金属平板2との接触部を図13(6)にp3 で示
すようにスポット溶接する。
【0044】しかも,この場合,前述のように,金属波
板3の山に頂部a及び谷の底部bは平坦に形成されてい
るから,その頂部a及び底部bは金属平板2と比較的広
い面積で接触することになり,各溶接トーチ61a〜6
1dのレーザビーム照射点に多少のずれがあっても,そ
の頂部a及び底部bと金属平板2との溶接を確実に行う
ことができる。
【0045】こうして,金属波板3の谷部が金属平板2
に接触することを検知する一個の位置センサ63と,巻
き取り軸30の回転角を検知する一個もエンコーダ65
とにより,第1及び第2レーザ溶接装置561 ,562
の作動を制御して,金属波板3の谷部と金属平板2との
接触部,並びに金属波板3の山部と金属平板2との接触
部を簡単,的確に溶接することができる。
【0046】しかも,第1及び第2移動板531 ,53
2 に設けられた第1及び第2補助押圧ローラ541 ,5
42 は,第1及び第2押圧ローラ541 ,542 の,巻
き取り軸30の回転方向R直前,即ち溶接点の直前で金
属波板3及び金属平板2の各外周面を,その全幅にわた
り押圧しているから,各溶接点では,金属波板3及び金
属平板の良好な密着状態を確保して,それらのレーザ溶
接を確実なものとすることができる。
【0047】また,移動台12上の左右一対のワーク押
さえ部材38,38は,巻き取り軸30に巻き取られた
金属波板3及び金属平板2の両側端を常に押さえるの
で,それらの側端を面一状に奇麗に揃えることができ,
成形後の仕上げ加工を省くことができる。と共に,巻き
取り軸30の回転を継続すれば,金属平板2及び金属波
板3を重ね合わせて螺旋状に密に巻き取っていくことが
できる。
【0048】巻き取り軸30による金属波板3及び金属
平板2の巻き取りが進行するに伴い,それぞれの直径が
増大していくが,第1及び第2押圧ローラ541 ,54
2 は,金属波板3及び金属平板2の外周面に一定の圧力
をもって圧接した状態を保ちながら,第1及び第2移動
板531 ,532 と共に後退し,第1及び第2付勢用エ
アシリンダ571 ,572 を収縮させていく。上記第1
及び第2移動板531,532 には第1及び第2レーザ
溶接装置561 ,562 が設けられているから,金属平
板2の直径の増大によるも,第1レーザ溶接装置561
の溶接トーチ61a〜61dからの照射レーザビームの
焦点を金属波板3の谷部と金属平板2との規定の接触部
に,また第2レーザ溶接装置562 の溶接トーチ61a
〜61dからの照射レーザビームの焦点を金属波板3の
山部と金属平板2との規定の接触部にそれぞれ保持し続
けることができ,したがって,それら接触部の溶接を行
うことができる。
【0049】こゝで,溶接トーチの被溶接部に対する傾
き角度及び焦点距離と,被溶接部の溶接状態との関係に
ついて,図14及び図15を参照しながら説明する。
【0050】図14は,溶接トーチの焦点距離を70m
mと100mmとに設定した場合における,溶接トーチ
の被溶接部に対する傾き角度と被溶接部の溶け込み深さ
との関係を示し,図15は,溶接トーチの焦点距離を7
0mmと100mmとに設定した場合における,溶接ト
ーチの被溶接部に対する傾き角度と被溶接部のスポット
面積との関係を示すものである。
【0051】これらから明かなように,被溶接部の溶け
込み深さは,溶接トーチの被溶接部に対する傾き角度が
増加するほど減少し,また溶接トーチの焦点距離が増加
するほど減少する。一方,スポット面積は,溶接トーチ
の被溶接部に対する傾き角度が増加するほど増加し,ま
た溶接トーチの焦点距離が増加するほど増加する。そこ
で,溶接トーチの焦点距離を70mmと100mmとに
設定した場合,溶接部の溶け込み深さ及びスポット面積
がそれぞれ等しくなる各溶接トーチの傾き角度を調べる
と,例えば焦点距離100mmの溶接トーチでは5°,
焦点距離70mmの溶接トーチでは25°となる。これ
に基づいて上記第1及び第2レーザ溶接装置561 ,5
62 は構成されたもので,即ち,内側2本の溶接トーチ
61b,61cは,その焦点距離f1 が100mm,被
溶接部b,c面に対する傾き角度θ1 が5°と設定され
る。一方,外側2本の溶接トーチ61a,61dは,そ
の焦点距離f2 が70mm,被溶接部a,dに対する傾
き角度θ2 25°と設定される。
【0052】而して,複数の溶接トーチ61a〜61d
が対応する複数の被溶接部a〜dにレーザビームを照射
すれば,これら被溶接部a〜dの溶け込み深さ及びスポ
ット面積を均等にして,それぞれ良好な溶接を達成する
ことができる。
【0053】こうして巻き取り軸30上で円筒に近似し
たハニカム筒体4が成形され,成形後は,第1及び第2
付勢用エアシリンダ571 ,572 を収縮作動して,第
1及び第2押圧ローラ541 ,542 をハニカム筒体4
から退去させ,また牽引用エアシリンダ26のピストン
27を左動してコレットチャック20を開き状態にし,
巻き取り軸30の右端部を自由にする。それから移動用
エアシリンダ14の作動により,図7に示すように移動
台12を払出し位置Bまで移動すれば,この移動台12
に設けられた左方のワーク押さえ部材38がハニカム筒
体4を巻き取り軸30に沿って右方へ滑らせ,その右端
部から払出す。巻き取り軸30から払出されたハニカム
筒体4は,自重により一対のワーク押さえ部材38,3
8間から落下して,容器40に収容される。このよう
に,成形後のハニカム筒体4は,巻き取り位置Aから離
隔して特別に設けた払出し位置Bで巻き取り軸30から
払出されるので,巻き取り位置Aの周囲に配設される,
金属波板供給装置46,金属平板供給装置42,第1,
第2レーザ溶接装置561 ,562 等の各種機器に干渉
されることなく,ハニカム筒体4の払出しが可能とな
る。
【0054】ところで,第1及び第2レーザ溶接装置5
61 ,562 は,各溶接トーチ61a〜61d;61a
〜61dのレーザ照射方向線L1 ,L2 が上方に向って
相互にV字状に開くように配設されるので,各溶接トー
チ61a〜61dのレーザビームは,常に作業者の眼下
に照射されることになり,作業者の眼を照射レーザから
保護することができる。また,巻き取り軸30に被溶接
物が存在しない場合,誤って第1,第2レーザ溶接装置
561 ,562 の一方又は両方が作動されても,レーザ
ビームが相手の溶接トーチに照射されることはなく,そ
れらの損傷を回避することができる。
【0055】本発明は,上記実施例に限定されるもので
はなく,その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が
可能である。例えば,各レーザ溶接装置561 ,562
における溶接トーチの本数は4本に限らない。
【0056】
【発明の効果】以上のように本発明によれば,金属製触
媒担体用のハニカム筒体を構成する,相互に重ねて螺旋
状に巻かれた金属平板及び金属波板の軸方向に並ぶ複数
箇所の被溶接部を同時に溶接すべく,これら被溶接部に
レーザビームを照射する複数の溶接トーチを,これら溶
接トーチの被溶接部に対する傾き角度を互いに異ならせ
て配置してなるレーザ溶接装置において,前記傾き角度
が大きい溶接トーチの焦点距離を,前記傾き角度が小さ
い溶接トーチの焦点距離より小さく設定して,前記金属
平板及び金属波板の軸方向に並ぶ複数箇所の被溶接部の
溶け込み深さ及びスポット面積を均等にするようにした
ことにより,傾き角度が相違する複数の溶接トーチの照
射するレーザビームによっても,金属平板及び金属波板
の被溶接部の溶け込み深さ及びスポット面積をそれぞれ
均等にして,各被溶接部の溶接を的確に行うことがで
き,したがって溶接不良の低減に大いに寄与し得る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTIONFor metal catalyst carrier
That form a honeycomb cylinder of the honeycomb
Lined in the axial direction of the metal plate and corrugated plateMultiple locations
To weld the welds simultaneously,theseLaser beam on the welded part
Multiple welding torches that irradiate the
The inclination angles of the parts to be welded are different from each other.
The present invention relates to a laser welding apparatus.
In the present invention, the welding torch is welded.
The tilt angle with respect to the weld is the axis of the welding torch and the welded part
The angle formed by the perpendicular to the surface.
[0003]
[0002] As shown in FIG.
A plurality of welded parts a to d are arranged close to each other.
Multiple welding torches Ta to Td are narrower than each other
For the welded part of the outer welding torch Ta, Td
Tilt angle θ1Is the welding of inner welding torches Tb and Tc
Tilt angle θ2Must be set larger
Absent. At that time, with conventional laser welding equipment,
The focal lengths f of the channels Ta to Td were set to be the same.
[0004]
By the way, the above-mentioned conventional ones.
Welding multiple parts to be welded with laser welding equipment
As a result, poor welding occurs in the welded part outside the inner welded part.
There is a tendency to produce easily. The inventors have investigated the cause and
As a result, the focal length of each welding torch was set the same, and the same
A laser beam is emitted from each welding torch with one output.
However, the inclination angle of each welding torch with respect to the welded part is large.
The deeper the penetration depth of the welded part
It became clear that this was caused.
The present invention has been made in view of the above points.
Thus, a plurality of welding torches are inclined with respect to these welds.
Even if they are arranged at different angles, they will irradiate
Accurately welds multiple welds with a laser beam
An object of the present invention is to provide a laser welding apparatus.
The
[0006]
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object
In addition, the present inventionConstructs honeycomb tube for metal catalyst carrier
Metal plates and metal wound spirally on top of each other
Line up in the axial direction of the corrugated plateWeld multiple parts at the same time
Therefore,theseMultiple laser beams that irradiate the welded part with a laser beam
Inclining the welding torch with respect to the welded part of these welding torches
Laser welding equipment arranged with different angles
The focal length of the welding torch with a large tilt angle
Is smaller than the focal length of the welding torch with a small tilt angle.
Set upParallel to the axial direction of the metal plate and the corrugated plate.
Penetration depth and spot area of welded parts at multiple locations
Was made evenIt is characterized by that.
According to this feature, the tilt angle is large.
A welding torch has a focal length that is less
Each welding torch is set smaller than the welding torch.
Penetration depth of each welded part by laser beam
And the spot area can be equalized
The
[0008]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
This will be described below based on the embodiment of the present invention shown in FIG.
1 to 13 show an embodiment of the present invention.
1 is a front view of a metal catalyst carrier, and FIG.
Fig. 3 is a cross-sectional view taken along line 2-2, Fig. 3 shows a metal plate and gold before winding.
4 is a side view of the corrugated plate, and FIG. 4 is equipped with the laser welding apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of the honeycomb tubular body manufacturing apparatus shown in FIG.
6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. 4, and FIG.
FIG. 8 is an enlarged sectional view taken along line 8-8 in FIG.
9 is a cross-sectional view taken along line 9-9 of FIG. 4, and FIG. 10 is an enlarged view of the main part of FIG.
Fig. 11 is a view taken in the direction of arrow 11 in Fig. 10, and Fig. 12 is a diagram of Fig. 11.
Fig. 13 is an enlarged view of a metal plate and a corrugated metal plate.
FIG.
First, in FIGS. 1 and 2, a metal catalyst carrier is used.
The body 1 is a spiral formed by superimposing a metal flat plate 2 and a metal corrugated plate 3.
Wrap it closely in the shape and weld the contact parts of both plates 2 and 3.
Honeycomb cylinder 4 and housing and holding the honeycomb cylinder 4
Therefore, a cylindrical housing that is welded to the outer peripheral surface is welded.
And the ging 5.
In manufacturing the honeycomb tubular body 4,
Corresponds to one honeycomb tube 4 as shown in FIG.
A metal flat plate 2 and a metal corrugated plate 3 having a predetermined length are prepared.
The These materials are, for example, stainless steel plates. Money
The length of the metal plate 2 is set longer than that of the metal corrugated plate 3.
The The starting end of the corrugated metal plate 3 along the winding direction
The wave amplitude h gradually decreases on the terminal side.
Formed as follows. Furthermore, the peak a of the corrugated metal plate 3 and
The bottom b of the valley is formed flat.
Now, an apparatus for manufacturing the honeycomb tubular body 4
This will be described with reference to FIGS.
4 to 8, a plurality of support columns.
On a rectangular machine base 8 supported horizontally by 7, 7 ...
Is a pair of rails 9, 9 extending in the long side direction.
In addition, relative to the rails 9 and 9,
A pair of left and right support walls 101, 102Is established.
The support wall 10 is also provided on the lower surface of the machine base 8.1, 102Vs.
Corresponding pair of left and right small support walls 111, 112Is fixed
The
On the rails 9 and 9, a movable table 12 is mounted on the right side.
Sliding through notch-shaped entrance / exit 13 provided on the retaining wall
Can be placed freely. On the bottom of the machine base 8
Piston rod of attached moving air cylinder 14
14a penetrates the long hole opening 8a at the center of the machine base 8
It is connected via an arm member 16. Thus, Air Siri
The movable table 12 is supported to the left by the contraction and extension of the
Wall 101Winding position A close to the wall and the supporting wall 101
Can be moved to the payout position B which is separated from
The This moving table 12 is positioned directly above the opening 8a of the machine base 8.
It has the opening part 12a to put.
A first bearing stand 17 fixed on the machine base 8.1But
Left support wall 101Arranged adjacent to the outside surface,
The first spindle 18 parallel to the rails 9 and 91Is supported
The This first spindle 181Is the left support wall 101
A chuck 19 is provided at the end that passes through the
The left end of the narrow winding shaft 30 is held firmly. This volume
The scraping shaft 30 winds the metal flat plate 2 and the metal corrugated plate 3.
To form the honeycomb tube 4 and close to its left end
Has slit 30a starting from the side and opening to the right end face
In this, the winding start end of the metal flat plate 2 is inserted.
It is like that.
On the other hand, the movable base 12 has a right support wall 10.
21st bearing stand 17 located outside 2Is fixed, this
1st spindle 1812nd spindle 1 lined up coaxially with
82Is supported. This second spindle 182Is that
One end of the support wall 1 on the right side at the winding position A of the movable table 12
02It faces the entrance and exit 13 of the
Is the right of the take-up shaft 30 at the take-up position A of the movable table 12.
A collet chuck 20 is provided that can hold the end releasably.
It is done.
As shown in FIG. 8, the collet chuck 20
The outer cylinder 21 has a second spin through a plurality of guide shafts 22.
Dollar 182Is attached to the end face of the
In the meantime, the outer cylinder 21 is attached to the first spindle 18.1Constant load to the side
The spring 23 that is urged by is inserted. In the outer cylinder 21
The collet claw 24 has a second spindle 18.2The center of
An operating shaft 25 slidably penetrating is connected, which is the second
Spindle 182Towing air cylinder 2 attached to
6 pistons 27 are connected. Thus, collet claw 2
4 releases the winding shaft 30 by the left movement of the piston 27
The winding shaft 30 is held by the right movement.
It becomes a closed state. Furthermore, the piston 27 is moved to the right.
And the collet chuck in the tightened state while compressing the spring 23
You can apply tension to the take-up shaft 30 by moving the handle 20 to the right.
It has become.
At the tip of the outer cylinder 21 of the collet chuck 20
Guides the approach to the collet claw 24 of the take-up shaft 30
A guide cylinder 29 having a tapered hole 28 is fixed.
As shown in FIG. 5, the machine base 8 and the movable base 12.
Includes a first spindle 18 and a second spindle 18. 1, 182Drive
A take-up shaft driving means 31 is provided. This winding
The shaft driving means 31 is an electric motor 3 installed on the machine base 8.
2 and the output shaft 32a of the electric motor 32,
Left and right support walls 101, 1021st and 2nd through
Pindol 181, 182A drive shaft 33 extending in parallel with
Left support wall 101Outside of the drive shaft 33 and the first spin
Dollar 1811st winding transmission device 34 which connects between 1And right
Support wall 102Outside of the drive shaft 33 and the second spindle
Le 1822nd winding transmission device 34 which connects between2Consists of
Is done. First winding transmission 341Fixed to the drive shaft 33
Toothed drive pulley 351And the first spindle 181
Toothed driven pulley 36 secured to1And these pulleys 3
51, 361Cog belt 37 wrapped around1It consists of.
The second winding transmission device 342Can slide on the drive shaft 33
Toothed drive pulley 35 key-coupled to2And the second spin
Dollar 182Toothed driven pulley 36 secured to2And this
Pulley 352, 362Cog belt 37 wrapped around 2When
Drive pulley 351And driven pulley 3
61, Drive pulley 352And driven pulley 362Each gear ratio
Are set identically. Therefore, the electric motor 32
If the drive shaft 33 is rotated by the first and second winding transmissions
Device 341, 34 2The first and second spindles 1 through
81, 182Can be driven synchronously.
One end of the drive shaft 33 is fixed to the machine base 8.
Bearing stand 501The other end is supported by the mobile platform 12
Bearing stand 50 fixed to22nd winding transmission 342of
Drive pulley 352The boss 352It is supported via a.
The movable table 12 has an axis line of the take-up shaft 30.
A pair of left and right workpiece pressing members 38, 3 facing each other along
8 is fixed so as to straddle the opening 12a. these
The distance between the work pressing members 38, 38 is the winding.
The metal flat plate 2 and the metal corrugated plate 3 wound up by the shaft 30
It is set to be able to hold both ends of. Both workpieces pressed
The support members 38 and 38 are moved by the movable table 12 to the payout position B.
When moved, the formed honeycomb cylinder 4 is wound on the winding shaft 3.
The payout starts from 0 (see Fig. 7).
A bearing that slides on the winding shaft 30 and supports the right end thereof.
The member 39 is fixed to the movable table 12.
Below the machine base 8 is a moving base 12 for pushing the workpiece.
Even when the member 38 is moved to the dispensing position B together with the members 38, 38.
And the opening 8a of the machine base 8 is discharged from the take-up shaft 30.
And the honeycomb falling through the opening 12a of the movable table 12
A container 40 that houses the cylindrical body 4 is installed.
As shown in FIGS. 6 and 9, the winding shaft 3
Above 0 is a metal flat plate that supplies the metal plate 2 to the shaft 30.
A plate supply device 42 is provided, which is provided on the left and right support walls 1.
01, 102Is supported by This metal plate feeder
Reference numeral 42 denotes a driving roller 4 driven by an electric motor 43.
4 and a follower roller 45 that sandwiches the metal flat plate 2 in cooperation with it.
By operating the electric motor 43, the metal
The flat plate 2 can be supplied to the winding shaft 30.
Further, below the winding shaft 30, the shaft 30 is provided.
To supply the corrugated sheet 3 to the machine 8 through the opening 8a of the machine base 8
A corrugated plate feeding device 46 is provided, which is arranged on the left and right small branches.
Retaining wall 111, 112Is supported by This metal corrugated sheet
The driving device 46 is also driven by an electric motor 48.
-Lor 49 and a driven low which sandwiches the metal plate 2 in cooperation with it
49 by operating the electric motor 47.
The metal corrugated plate 3 can be supplied to the winding shaft 30.
The
As shown in FIGS. 9 and 10, the winding shaft
The winding shaft 30 is separated from a vertical plane including 30 axis lines.
First and second support plates 51 on both sides1, 512Is a reverse letter
It is arranged. These support plates 511, 512What
The left and right support walls 101, 102Two horizontally
It is fixed to the mounting shafts 52, 52. First and second support plates
511, 512Above, the first and second moving plates 531, 5
32Slides in the forward and backward direction with respect to the take-up shaft 30
Mounted freely.
The first moving plate 531The take-up shaft 3
Press the center in the width direction of the outer peripheral surface of the metal corrugated sheet 3 wound up to zero.
Narrow first pressing roller 54 that can be pressed1And outside of corrugated metal plate 3
First auxiliary pressing roller 55 capable of pressing the circumferential surface over the entire width
1And welding the contact portion between the valley of the metal corrugated plate 3 and the metal flat plate 2
The first laser welding apparatus 56 according to the present invention1And provided
And the first moving plate 531The first attachment to move the machine forward and backward
Air cylinder 57 1Is the first support plate 51.1Mounted on
It is.
As shown in FIGS. 10 and 12, the first press
Roller 541Is a metal wave wound around the winding shaft 30
It has teeth on the outer periphery that mesh with the valleys and peaks of the plate 3
First moving plate 531Bracket 59 standing up from1In
It is pivotally supported. First auxiliary pressing roller 551Well, that bracket
591The first pressing roller 54 is supported by the shaft.1Gold
The outer peripheral surface of the metal corrugated sheet 3 immediately before the direction of winding the corrugated sheet 3
It is arranged to press.
First laser welding apparatus 561Is the first moving plate
531The fixed holder 60 of1Multiple pieces held in
Welding torch 611, 611... (4 in the example shown)
These welding torches 611, 611... irradiation
The beam is the first pressing roller 541Multiple welds on both sides
a to d (as shown in FIG. 12, a total of four locations in the illustrated example)
Focusing on the contact part between the valley of the metal corrugated plate 3 and the metal flat plate 2
And spot welding. These welds
-611, 611... indicates the laser irradiation direction line L1But
Winding shaft 30 and first pressing roller 541Including both axes
Arranged so as to pass on a flat surface.
The distance between the four welded parts a to d
Is smaller than the distance between the four welding torches 61a to 61d.
For this reason, the outer welding torch 61a,
Tilt angle θ with respect to the welded part of 61d2The inner weld
Inclination angle θ with respect to the welded portion of the torches 61b and 61c1
It is set larger. For example, θ1= 5 °, θ2= 2
Set to 5 °. At the same time, the outer welding torch 6
Focal length f of 1a and 61d2The inner welding torch 61
b, 61c focal length f1Set smaller. example
F1= 100 mm, f2= 70 mm is set.
Also, the second moving plate 532The take-up shaft
30 in the width direction central portion of the outer peripheral surface of the metal flat plate 2 wound up by 30
A narrow second pressing roller 54 that can be pressed.2And metal plate 2
Second auxiliary pressing roller 5 capable of pressing the outer peripheral surface over the entire width
52And the contact portion between the crest of the metal corrugated plate 3 and the metal flat plate 2 is melted.
The second laser welding apparatus 56 according to the present invention in contact with2And set
And the second moving plate 532Second to move forward and backward
Energizing air cylinder 572Is the second support plate 51.2Mounted on
It is done.
Second pressing roller 542The second moving plate 53
2Bracket 59 standing up from2Is pivotally supported. Second supplement
Auxiliary pressing roller 552The bracket 592Pivoted on
The second pressing roller 542How to wind up two flat metal plates
Immediately before the direction, the metal plate 2 is arranged so as to press the outer peripheral surface.
Placed.
Second laser welding apparatus 562The second moving plate
532The fixed holder 60 of2Multiple pieces held in
With welding torches 61a to 61d (four in the illustrated example)
These irradiation torches 61a to 61d are irradiated with laser beams.
The second pressing roller 542Metal waves in place on both sides of the
Focus on the contact between the peak of the plate 3 and the metal plate 2
Welding. These welding torches 61
a to 61d are laser irradiation direction lines L2Winding shaft
30 and the second pressing roller 542On a plane containing both axes
It is arranged to pass. These welding torches 61a to 61
The arrangement of d and the focal length are determined by the first laser welding device 56.1of
The same as the welding torches 61a to 61d.
Thus, the first laser welding apparatus 561And the second
2 laser welding equipment 562Is the above laser irradiation
Direction line L1, L2Around the take-up shaft 30
It arrange | positions so that the V shape which opens mutually may be made | formed. Up
Laser irradiation direction line L1, L 2The depression angle α of
In this case, it is set to approximately 120 °.
In FIG. 10, the first moving plate 53 is shown.1In
Gear type first pressing roller 541Detect peaks and valleys
A position sensor 63 is attached. This sensor 63 is the first
Press roller 541Is piled up on the take-up shaft 30
When engaged with the valley of the corrugated metal plate 3, the first pressing roller 5
41Welding control unit 6 by detecting other valleys or peaks
4 outputs the welding signal. The welding control unit 64 is
The first laser immediately upon receiving the welding signal from the position sensor 63
Welding device 561When the welding signal is received
When the take-up shaft 30 is rotated by the following predetermined angle β
Second laser welding device 562Is supposed to work
The
Β = α + γ (1)
α: Laser irradiation direction line L1, L2Horn of
γ: between two adjacent signals output by the position sensor 63
The angle of half of the rotation angle of the corresponding winding shaft 30
The rotation angle of the take-up shaft 30 is determined by the first bearing stand 17.1
It is detected by the encoder 65 provided in.
Next, the operation of this embodiment will be described.
The
First, when the moving air cylinder 14 is actuated.
The movable table 12 is held at the winding position A. At this time,
The right end of the take-up shaft 30 enters the collet claw 24.
Therefore, the piston 27 of the traction air cylinder 26 is moved to the right.
Then, the collet claw 24 is closed by towing the operating rod 25
The right end portion of the winding shaft 30 is held. Piss
When the ton 27 is moved to the right, the collet chuck 20 is moved to the spring 2
3 is pulled to the right while compressing 3 and
Apply constant tension. As a result, the thin winding shaft 30
However, since it will have a large flexural rigidity during rotation,
Demonstrate core deflection by exerting great drag against lateral load
Winding of the metal flat plate 2 and the metal corrugated plate 3 to be described later
It will be possible to take accurately.
After this, first, the flat metal plate supply device 4
The metal flat plate 2 is sent to the take-up shaft 30 by 2 and FIG.
Inserted into the slit 30a of the shaft 30 as shown in (1)
To do. At that time, the starting end of the metal flat plate 2 is outside the slit 30a.
A predetermined length, for example, a length corresponding to a substantially half circumference of the winding shaft 30
Make it protrude. Next, the winding shaft drive means 31 is electrically operated.
By operating the motor 32, the first and second spindles 1
81, 182The entire take-up shaft 30 by rotating synchronously.
Rotate 1.5 to several times, and out of the slit 30a
The metal flat plate 2 is wound together with the protruding portion 2a of FIG.
(See (3)).
Next, as shown in FIG.
2 Energizing air cylinder 571, 57 2The predetermined air pressure
Accordingly, the first and second moving plates 53 are extended.1, 532
The first and second pressing rollers 541, 542The
The metal plate 2 is brought into pressure contact with the outer peripheral surface, and the second
The welding device 562Is manually operated, welding torch 61a ~
The metal plate 2 is brought into contact with each other by the 61d irradiation laser beam.
Spot weld the contact parts at appropriate intervals. Its welding
Point p1It shows with.
The winding shaft 30 is rotated approximately 1.5 times or several times.
After rolling, this time the metal corrugated sheet is fed by the metal corrugated sheet feeder 46.
3 is sent to the take-up shaft 30, and the starting end of the metal plate 2
On the outer circumferential surface of the portion wound around the winding shaft 30
Wet welding (welding point p in FIG. 13 (4)2reference). this
The first laser welding device 56 is used for welding.1By manual operation of
Lined by the irradiated laser beam of the contact torch 61a-61d
Yeah. In this way, the progress of the rotation of the take-up shaft 30 in the future.
Along the line, the starting end of the metal corrugated plate 3 is wound up by the metal flat plate 2.
The portion wound around the rotary shaft 30 and the portion to be wound from now on
Can be securely sandwiched between parts
The
As the winding shaft 30 rotates, the metal corrugated plate 2
The first pressing roller 54 in the first valley of 1The mountain part of engaged
The first and second angles from the stage are the welding device 56.1, 562The
The welding control unit 64 is put into an operating state for automatic control.
The
Thus, the position sensor 63 is connected to the metal corrugated plate 3.
Each time the valley contacts the metal flat plate 2, the state is first pressed.
Roller 541The welding signal is detected via the welding control unit.
The unit 64 outputs the first angle to the first angle.
Welding device 561, Welding torches 61a to 61
The trough of the corrugated metal plate 3 and the metal flat surface are irradiated by the irradiation laser beam d.
The contact part with the plate 2 is p2Spot weld as shown in.
The position sensor 63 outputs a welding signal.
When the winding shaft 30 rotates by the angle β from the point
According to equation (1), the crest of the metal corrugated plate 3 is in contact with the metal flat plate 2.
You will reach a point. At this time, the welding control unit
64 calculates this from the signal from the encoder 65.
Second laser welding device 562The welding torch 6
The corrugated metal plate 3 is irradiated with the irradiation laser beams 1a to 61d.
The contact portion between the peak and the metal flat plate 2 is shown in FIG.ThreeIndicated by
Spot welding is performed.
Moreover, in this case, as described above, the metal wave
The top a and the bottom b of the valley are formed flat on the top of the plate 3.
Therefore, the top part a and the bottom part b are relatively wide with the metal flat plate 2.
Contact with a large area, each welding torch 61a-6
Even if there is a slight shift in the laser beam irradiation point of 1d,
The welding of the top part a and the bottom part b of the metal plate 2 and the metal flat plate 2 is performed reliably.
be able to.
Thus, the trough of the metal corrugated plate 3 becomes the metal flat plate 2.
One position sensor 63 for detecting contact with the winding, and winding
One encoder for detecting the rotation angle of the scraping shaft 30 is also an encoder 65.
Thus, the first and second laser welding apparatuses 561, 562
Of the corrugated portion of the metal corrugated plate 3 and the metal flat plate 2
Contact portion and contact between metal corrugated plate 3 and metal flat plate 2
The part can be easily and accurately welded.
Moreover, the first and second moving plates 531, 53
2The first and second auxiliary pressing rollers 54 provided in the1, 5
42The first and second pressing rollers 541, 542Of the volume
Just before the direction of rotation R of the scraping shaft 30, that is, immediately before the welding point
Each outer peripheral surface of the corrugated plate 3 and the metal plate 2 is spread over its entire width.
The metal corrugated sheet 3 and the gold at each welding point.
Ensure good adhesion of the metal plates and their laser melting.
The contact can be ensured.
In addition, a pair of left and right workpieces on the movable table 12 are pressed.
Even the members 38, 38 were wound on the winding shaft 30.
Always hold both ends of the corrugated metal plate 3 and the metal flat plate 2
So that their side edges can be neatly aligned and flushed,
The finishing process after molding can be omitted. With winding
If the rotation of the take-up shaft 30 is continued, the metal flat plate 2 and the metal wave
To wind up densely in a spiral manner
it can.
Metal corrugated plate 3 and metal by winding shaft 30
As winding of the flat plate 2 progresses, each diameter
Although increasing, the first and second pressing rollers 541, 54
2Is a constant pressure on the outer peripheral surface of the metal corrugated plate 3 and the metal flat plate 2.
1st and 2nd movements while maintaining pressure contact
Board 531, 532With the first and second energizing air
A cylinder 571, 572Shrink. The first
And the second moving plate 531, 532The first and second lasers
Welding device 561, 562Is provided, so
The first laser welding device 56 also depends on the increase in the diameter of the plate 2.1
Of the irradiation laser beam from the welding torches 61a to 61d
The focal point is a specified contact portion between the valley of the metal corrugated plate 3 and the metal flat plate 2.
In addition, the second laser welding apparatus 562Welding torch 61a
The focus of the irradiation laser beam from ˜61d
Continue to hold each at the specified contact between the ridge and the flat metal plate 2
Therefore, the welds of these contacts are welded.
I can.
The inclination of the welding torch with respect to the welded part
The relationship between the welding angle and focal length and the welded state of the welded part
This will be described with reference to FIGS.
FIG. 14 shows the focal length of the welding torch as 70 m.
welding torch when set to m and 100 mm
Tilt angle of weld to welded part and penetration depth of welded part
FIG. 15 shows the focal length of the welding torch as 7
When set to 0 mm and 100 mm,
Inclination angle of weld to welded part and spot of welded part
It shows the relationship with the area.
As is clear from these, melting of the welded part
The depth of penetration depends on the inclination angle of the welding torch to the welded part.
Decreases with increase, and focal length of welding torch increases
It decreases as you do. On the other hand, the spot area is the welding torch.
As the tilt angle of the welded part increases,
It increases as the focal length of the welding torch increases. There
The focal length of the welding torch is 70mm and 100mm.
If set, the weld penetration depth and spot area
Investigate the tilt angle of each welding torch with equal
For example, 5 ° for a welding torch with a focal length of 100 mm,
For a welding torch with a focal length of 70 mm, the angle is 25 °. this
Based on the first and second laser welding devices 561, 5
62Is constructed, that is, the inner two welding torches
61b and 61c are focal lengths f1Is 100mm, covered
Tilt angle θ with respect to welds b and c1Is set to 5 °
The On the other hand, the outer two welding torches 61a and 61d are
Focal length f2Is 70mm, inclined with respect to welded parts a and d
Angle θ2It is set to 25 °.
Thus, a plurality of welding torches 61a to 61d.
A laser beam is irradiated to a plurality of welded parts a to d corresponding to
If so, the penetration depth and spot of these welded parts a to d
To achieve good welding in each case
be able to.
Thus, it approximates a cylinder on the take-up shaft 30.
The formed honeycomb cylinder 4 is formed, and after forming, the first and second
Energizing air cylinder 571, 572The contraction is activated and the second
1 and second pressing roller 541, 542The honeycomb cylinder 4
The piston of the traction air cylinder 26
27 to the left to open the collet chuck 20
The right end portion of the winding shaft 30 is made free. Then move
Moves as shown in Fig. 7 by the operation of the air cylinder 14
If the table 12 is moved to the payout position B, the moving table 12
The left work pressing member 38 provided in the
Slide the body 4 to the right along the take-up shaft 30 and its right end
Pay out from the department. Honeycomb paid out from the take-up shaft 30
The cylindrical body 4 has a pair of work pressing members 38, 3 by its own weight.
It falls from between 8 and is accommodated in the container 40. like this
In addition, the formed honeycomb tubular body 4 is separated from the winding position A.
From the take-up shaft 30 at a specially provided dispensing position B
Since it is paid out, it is arranged around the winding position A.
Metal corrugated plate supply device 46, metal flat plate supply device 42, first,
Second laser welding device 561, 562Interference with various devices such as
The honeycomb tubular body 4 can be discharged without being
The
The first and second laser welding apparatuses 5
61, 562Are the welding torches 61a to 61d;
Laser irradiation direction line L of ~ 61d1, L2Facing upward
Since they are arranged so as to open in a V shape, each welding toe
The laser beams from 61a to 61d are always under the eyes of the operator.
The operator's eyes from the irradiation laser
Can be protected. Also, the winding shaft 30 is welded
If there is no object, the first and second laser welding equipment will be mistaken
561, 562Even if one or both of them are activated, the laser
The beam will not irradiate the other welding torch.
These damages can be avoided.
The present invention is not limited to the above embodiment.
There are various design changes without departing from the scope of the invention.
Is possible. For example, each laser welding device 561, 562
The number of welding torches is limited to 4RanaYes.
[0056]
As described above, according to the present invention,Metal touch
Make up the honeycomb cylinder for the medium carrier, spiral on top of each other
Lined in the axial direction of metal flat plate and corrugated metal plateMultiple
In order to weld the welded parts at the same time,theseFor welded parts
Multiple welding torches that irradiate laser beams
Different angles of inclination of the welding torch with respect to the welded part
In the laser welding apparatus arranged by
The focal length of a welding torch with large
Smaller than the focal length of the welding torchThe metal
Of welded parts at multiple locations in the axial direction of flat plate and corrugated metal sheet
Made the penetration depth and spot area uniform.
ByLighting of multiple welding torches with different inclination angles
Metal plates and corrugated plates depending on the laser beam
ofThe penetration depth and spot area of the welded part
Evenly, each welded part can be welded accurately.
Therefore, it can greatly contribute to the reduction of welding defects.
【図面の簡単な説明】
【図1】金属製触媒担体の正面図。
【図2】図1の2−2線断面図。
【図3】巻き取り前の金属平板及び金属波板の側面図。
【図4】本発明のレーザ溶接装置を備えたハニカム筒体
製造装置の平面図。
【図5】図4の要部の平面図。
【図6】図4の6−6線断面図。
【図7】図6に対応した作用説明図。
【図8】図6の8−8線拡大断面図。
【図9】図4の9−9線断面図。
【図10】図9の要部拡大図。
【図11】図10の11矢視図。
【図12】図11の要部拡大図。
【図13】金属平板及び金属波板の巻き取り作用説明
図。
【図14】溶接トーチの被溶接部に対する傾き角度と被
溶接部の溶け込み深さとの関係を示す線図。
【図15】溶接トーチの被溶接部に対する傾き角度と被
溶接部のスポット面積との関係を示す線図。
【図16】従来のレーザ溶接装置の概要図。
【符号の説明】1・・・・・金属製触媒担体 2・・・・・金属平板 3・・・・・金属波板 4・・・・・ハニカム筒体
561 ,562 ・・・レーザ溶接装置
61a,61d・・・傾き角度が大きい溶接トーチ
61b,61c・・・傾き角度が小さい溶接トーチ
a〜d・・・被溶接部
f1 ・・・大きい焦点距離
f2 ・・・小さい焦点距離BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view of a metal catalyst carrier. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. FIG. 3 is a side view of a metal flat plate and a metal corrugated plate before winding. FIG. 4 is a plan view of a honeycomb tube manufacturing apparatus provided with the laser welding apparatus of the present invention. 5 is a plan view of the main part of FIG. 4; 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 in FIG. 4; FIG. 7 is an operation explanatory diagram corresponding to FIG. 6; 8 is an enlarged sectional view taken along line 8-8 in FIG. 6; 9 is a sectional view taken along line 9-9 of FIG. 10 is an enlarged view of the main part of FIG. 9; 11 is a view taken in the direction of arrow 11 in FIG. 10; 12 is an enlarged view of a main part of FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram of a winding action of a metal flat plate and a metal corrugated plate. FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the inclination angle of the welding torch with respect to the welded portion and the penetration depth of the welded portion. FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship between an inclination angle of a welding torch with respect to a welded portion and a spot area of the welded portion. FIG. 16 is a schematic diagram of a conventional laser welding apparatus. [Description of Symbols] 1 ... Metal catalyst carrier 2 ... Metal flat plate 3 ... Metal corrugated plate 4 ... Honeycomb cylindrical bodies 56 1 , 56 2 ... Laser welding device 61a, 61d · · · tilt angle is large welding torch 61b, 61c · · · inclination angle is smaller welding torch to d · · · welded portion f 1 · · · larger focal length f 2 · · · small focal distance
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−175071(JP,A) 特公 昭53−41104(JP,B2) 実公 平2−31256(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 35/04 B23K 26/00 - 26/42 F01N 3/28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 2-175071 (JP, A) Japanese Patent Publication No. Sho 53-41104 (JP, B2) Actual Public Heisei 2-331256 (JP, Y2) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) B01J 35/04 B23K 26/00-26/42 F01N 3/28
Claims (1)
(4)を構成する,相互に重ねて螺旋状に巻かれた金属
平板(2)及び金属波板(3)の軸方向に並ぶ複数箇所
の被溶接部(a〜d)を同時に溶接すべく,これら被溶
接部(a〜d)にレーザビームを照射する複数の溶接ト
ーチ(61a〜61d)を,これら溶接トーチ(61a
〜61d)の被溶接部(a〜d)に対する傾き角度を互
いに異ならせて配置してなるレーザ溶接装置において, 前記傾き角度が大きい溶接トーチ(61a,61d)の
焦点距離(f2 )を,前記傾き角度が小さい溶接トーチ
(61b,61c)の焦点距離(f1 )より小さく設定
して,前記金属平板(2)及び金属波板(3)の軸方向
に並ぶ複数箇所の被溶接部(a〜d)の溶け込み深さ及
びスポット面積を均等にするようにしたことを特徴とす
る,レーザ溶接装置。(57) [Claims] [Claim 1] Honeycomb cylinder for metal catalyst carrier (1)
(4), metal wound spirally on top of each other
In order to weld the flat plate (2) and the weld of the plurality of positions arranged in the axial direction of the metal corrugated sheet (3) (to d) at the same time, a plurality of irradiating a laser beam thereto welded portion (to d) Welding torches (61a to 61d) are connected to these welding torches (61a
In the laser welding apparatus in which the inclination angles of the welding torches (ad) to 61d) are different from each other, the focal length (f 2 ) of the welding torch (61a, 61d) having the large inclination angle is: The axial direction of the metal flat plate (2) and the metal corrugated plate (3) is set smaller than the focal length (f 1 ) of the welding torch (61b, 61c) having a small inclination angle.
Penetration depth of welded parts (a to d) at a plurality of locations in a row
Laser welding equipment characterized by uniform spot area .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03580198A JP3509527B2 (en) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | Laser welding equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11226768A JPH11226768A (en) | 1999-08-24 |
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