JP2002144072A

JP2002144072A - 溶接装置

Info

Publication number: JP2002144072A
Application number: JP2000338414A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Aoki; 政義青木; Harunobu Masuda; 晴伸増田; Hiroshi Yamazaki; 洋山崎
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2002-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】真空断熱体の真空封止を、低コストで、しか
も耐久性やリークに対する信頼性が高い状態で行えるよ
うにするとともに、真空雰囲気における真空封止を容易
に行えるようにし、さらに装置の性能低下を防止できる
ようにする。【解決手段】透光性を有するとともに真空室を構成す
る壁部１１に光線３５を透過させ、この透過光線３５を
真空雰囲気内の工作物２６に照射させて溶接を行う。壁
部１１よりも工作物２６の側に、溶融物質より発生する
プルーム３６が壁部１１に到達することを阻止するため
の、透光性を有する保護体２２を設ける。また、光線３
５を通過させるための孔部３１、３２を有するとともに
溶融物質より発生するプルーム３６が壁部１１に到達す
ることを阻止可能な遮蔽体２７、２８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶接装置に関し、特
に、二重壁の内部を真空排気したうえで排気口を溶接に
より封止することで真空断熱体を構成するための溶接装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ナトリウム−硫黄電池のための真空保温
容器などの真空容器は、ステンレスなどにより形成され
た二重壁構造の容器に設けられた排気口を通して容器す
なわち二重壁の内部を真空排気したうえで、この排気口
を真空封止することが行われている。

【０００３】この真空封止のための手段として、たとえ
ば排気口にねじ込まれるねじ体の先端の環状刃部と排気
口に形成された環状刃部との間でパッキンを締め付ける
ようにしたものが知られている。

【０００４】あるいは、真空チャンバー内において排気
口を蓋板で覆って、この蓋板の周縁をろう付けや電子ビ
ーム溶接などによって封止処理したものが知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ねじ体を用い
て環状刃部どうしの間にパッキンを挟み込む構成のもの
は、ねじの加工や刃部の加工が必要となって、真空封止
部の構成が複雑になり、またそれによってコスト高を招
く。また、ねじ体の締め込みが必要であるため、封じ切
りのための作業が煩雑になる。しかも、製品としての真
空断熱体を温度の昇降が大きな状況下で繰り返し使用し
た場合には、その温度履歴によるねじ部と金属製のパッ
キンとの熱膨張率の差によって、真空破壊が生じる可能
性がある。

【０００６】真空チャンバー内でロウ付けや電子ビーム
溶接などを行うものでは、このろう付けや電子ビーム溶
接などを行うための装置を真空チャンバー内に設置する
必要があり、そのため設備が大掛かりになる。

【０００７】そこで本発明は、このような問題点を解決
して、真空断熱体の真空封止を、低コストで、しかも耐
久性やリークに対する信頼性が高い状態で行えるように
することを目的とするとともに、真空雰囲気における真
空封止を容易に行えるようにし、さらに装置の性能低下
を防止できるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、透光性を有するとともに真空室を構成する壁
部に光線を透過させ、この透過光線を真空雰囲気内の工
作物に照射させて溶接を行う溶接装置において、前記壁
部よりも工作物側に、溶融物質より発生するプルームが
前記壁部に到達することを阻止するための、透光性を有
する保護体を設けたものである。

【０００９】また本発明は、透光性を有するとともに真
空室を構成する壁部に光線を透過させ、この透過光線を
真空雰囲気内の工作物に照射させて溶接を行う溶接装置
において、前記壁部よりも工作物側に、光線を通過させ
るための孔部を有するとともに溶融物質より発生するプ
ルームが前記壁部に到達することを阻止可能な遮蔽体を
設けたものである。

【００１０】このような構成であると、非真空雰囲気か
らの光線を透光性を有する壁部に通過させて真空雰囲気
の内部に導入することで、この真空雰囲気の内部の工作
物を溶接するため、真空雰囲気に光源などの装置すなわ
ち溶接のための大掛かりな装置を設置する必要がなく、
このため真空雰囲気における溶接を容易に行うことがで
きる。

【００１１】また、このように溶接を行うと、金属蒸気
などの上昇気流であるプルームが発生するが、透光性を
有する保護体あるいは孔部を有する遮蔽体によって、こ
のプルームが透光性を有する壁部に到達してこの壁部の
透光性を低下させることを防止できる。

【００１２】一般に真空壁を構成する壁部が透光性を有
するようにする場合は、この壁部を石英ガラスのような
高価な材料で形成することが必要となるが、透光性を有
する保護体はこれよりも安価な材料にて構成することが
でき、これによって高価な壁部にプルームが到達するこ
とを防止できる。この透光性を有する保護体に代えて孔
あきの遮蔽体を設けることで、いっそう安価に構成する
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１において、１１は真空断熱体
を構成する薄肉の金属製の壁体であり、この壁体１１と
図外の他の壁体との二重壁によって、真空排気を行うべ
き内部空間１２が形成されている。壁体１１の一部分に
は口金１３が設けられており、この口金１３によって、
内部空間１２とその外部とを連通させる排気口１４が貫
通状態で形成されている。口金１３の表面における排気
口１４の周縁には、段部１５が形成されている。

【００１４】１６は真空排気用ポットで、円筒状体の底
部が開口されて開口縁１７を有し、この開口縁１７が排
気口１４の周囲の部分に配置されることで、この排気口
１４を覆うことができるように構成されている。開口縁
１７と口金１３の周囲の壁体１１の部分との間には、パ
ッキン１８が挟み込まれている。この真空排気用ポット
１６は、排気路１９によって真空ポンプ２０に連通され
ている。真空排気用ポット１６の壁部の一部をなす天板
２１は、石英ガラスなどの、透光性を有する材料にて形
成されている。

【００１５】真空排気用ポット１６における天板２１の
内側の部分には、保護体としての保護ガラス２２が、た
とえば図示のように天板２１と重なった状態で設けられ
ている。この保護ガラス２２は、たとえばショット社の
品番ＢＫ−７や、白板ガラスなどの、後述するレーザー
光の透過性にすぐれたものによって構成するのが好適で
ある。

【００１６】天板２１および保護ガラスの中央には、作
用ロッド２３と回転軸２４とが貫通している。この作用
ロッド２３と回転軸２４とは、ともに金属材料にて形成
され、同心状すなわち中実状の作用ロッド２３に中空状
の回転軸２４が外ばめされた状態で配置されている。そ
して、回転軸２４が、天板２１と保護ガラス２２とにわ
たって設けられたシール部材２５の内部を、周方向に気
密状態で摺動できるように構成されている。図示は省略
するが、回転軸２４の内周と作用ロッド２３の外周との
間にも、Ｏリングなどの気密保持部材が配置されてい
る。作用ロッド２３は、回転軸２４を貫通する方向に気
密状態で摺動できるように構成され、その先端部が回転
軸２４から突出した状態で設けられている。

【００１７】ポット１６の内部において、回転軸２４か
ら突出した作用ロッド２３の先端部には、金属製の封止
板２６が取り付けられている。この封止板２６は、図示
のように作用ロッド２３が回転軸２４の内部を排気口１
４に近づく方向に摺動したときに、その周縁部が、排気
口１４の周縁の段部１５にはまり込むように構成されて
いる。作用ロッド２３への封止板２６の取り付けは、適
宜の手段によって行うことができる。たとえば、ねじな
どの機械的手段のみならず、接着剤や、両面粘着テープ
のような簡易な手段などによって取り付けることができ
る。

【００１８】真空排気用ポット１６の内部において、回
転軸２４の外周には、この回転軸２４の長さ方向に所定
の距離をおいて、一対の金属製の遮蔽円板２７、２８が
取り付けられている。また、真空排気用ポット１６の外
部において、回転軸２４の外周には、従動歯車２９が取
り付けられている。これら遮蔽円板２７、２８と従動歯
車２９とは、回転軸２４を介して一体に回転可能であ
る。

【００１９】図１〜図３に示すように、従動歯車２９と
遮蔽円盤２７、２８とには、周方向および径方向に揃っ
た同じ位置に、それぞれ貫通孔３０、３１、３２が形成
されている。すなわち、これらの貫通孔３０、３１、３
２は、図示のように段部１５にはめ込まれた封止板２６
の周縁部に対応した位置に形成されている。従動歯車２
９には、モータ３３によって駆動される駆動歯車３４が
噛み合わされている。

【００２０】このような構成において、内部空間１２を
真空排気するときには、パッキン１８を介して真空排気
用ポット１６を壁体１１における口金１３の部分に被せ
ることにより、このポット１６によって排気口１４を覆
う。このとき、作用ロッド２２を引き上げて封止板２６
を排気口１４から遠ざけておく。

【００２１】この状態で真空ポンプ２０を運転すると、
ポット１６の内部が真空排気され、これにより大気圧の
作用でポット１６が壁体１１における口金１３の部分に
押圧され、その開口縁１７と壁体１１との間でパッキン
１８を圧縮して、所要のシール状態が達成される。続け
て真空ポンプ２０を運転すると、内部空間１２が真空排
気される。その排気は、ポット１６と遮蔽円板２８との
隙間を通って、排気路１９に導かれる。

【００２２】内部空間１２が所要の真空度となったな
ら、図示のように作用ロッド２３を押し下げて、封止板
２６の周縁部を段部１５にはめ込むことで、この封止板
２６で排気口１４を塞ぐ。そして、この状態で、ポット
１６の外部からその内部にレーザー光線３５を導入す
る。このレーザー光線３５は、従動歯車２９の貫通孔３
０を通ったうえで、天板２１と保護ガラス２２とを透過
し、そのうえで遮蔽円板２７、２８の貫通孔を通って、
段部１５にはめ込まれた封止板２６の周縁部に照射され
る。これによって、封止板２６の周縁部と口金１３の段
部１５とが互いに溶接される。

【００２３】すなわち、非真空雰囲気からのレーザー光
線３５を透光性を有する天板２１および保護ガラス２２
に通過させて、真空雰囲気であるポット１６の内部に導
入することで、封止板２６の周縁を口金１３に溶接する
ものである。このため、このポット１６の内部には光源
などの装置すなわち溶接のための大掛かりな装置を設置
する必要がなく、このためポット１６の内部の真空雰囲
気における封止板２６の溶接を容易に行うことができ
る。また、溶接による封じ切りの構成であるため、でき
あがった真空断熱体における真空封止部は、耐久性やリ
ークに対する信頼性が非常に高いという利点がある。し
かも、ねじ込み式のものなどに比べて排気口１４の口径
を大きくすることができ、したがって真空排気のための
時間を大幅に低減することができる。

【００２４】このとき、たとえば作用ロッド２３により
封止板２６を段部１５に押し付けて、熱歪による浮き上
がりの発生を防止し、その状態でまず周方向に沿った４
〜８点程度の仮付け溶接を行う。その後、封止板２６の
全周にわたってレーザー光線３５による溶接を行う。こ
の場合に、レーザー光線３５は封止板２６の周縁部に沿
って周方向に移動することになるが、モータ３３を駆動
させることによって従動歯車２９と遮蔽円板２７、２８
とを一体に回転させ、それによって貫通孔３０、３１、
３２をレーザー光線３５のパスに追随させる。

【００２５】このように金属製の封止板２６を口金１３
の段部１５に溶接すると、そのときに、金属蒸気などの
上昇気流であるプルーム３６が発生する。このプルーム
３６が石英ガラスにて形成された天板２１に付着する
と、この天板２１が汚れ、それによってレーザー光３５
の透過率が低下する。その結果、天板２１に熱が吸収さ
れて、封止板２６の溶接部に充分な入熱を導入できなく
なるとともに、天板２１が吸収熱により溶融、破損する
に至る。このため、何ら対策を講じないと、封止板２６
を１〜３回だけ溶接した程度で、石英ガラスなどにより
形成された高価な天板２１を取り替えなければならなく
なる。

【００２６】しかし、本発明によると、保護ガラス２２
を設けることによって、溶接時に発生するプルーム３６
が、高価な石英ガラスなどにより形成された天板２１に
付着することを防止できる。なお、このような構成であ
ると、プルーム３６は、天板２１に代えて保護ガラス２
２に付着するが、この保護ガラス２２は上述のような安
価な材料で形成することができ、このため頻繁に取り替
えてもあまりコストアップとはならない。

【００２７】しかし、このように保護ガラス２２も一定
以上のプルーム３６が付着すると透過率が低下し、溶
融、破損が生じる。そこで、上記のようにレーザー光線
３５が通過するだけの貫通孔３１、３２を形成した遮蔽
円板２７、２８を設けることで、溶接時に発生したプル
ーム３６をできるだけ保護ガラス２２まで到達させない
ようにすることができる。図示のように遮蔽円板２７、
２８を複数設置すると効果的であるが、その数は任意で
ある。なお、遮蔽円板２８をできるだけ封止板２６に接
近させた方が、プルーム３６を遮蔽する効果を高くする
ことができる。

【００２８】このような構成によって、高価な石英ガラ
スなどによって構成された天板２１を長期にわたって使
用することができる。なお、上述のように保護ガラス２
２と遮蔽円板２７、２８とを併用するほかに、いずれか
一方のみを単独で使用することもできる。

【００２９】溶接のための熱源としては、上述のように
レーザー光線３５を用いるのが好適であり、具体的には
炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザーや半導体レーザーな
どを用いることができる。また、一般の光ビーム加熱装
置として用いられているキセノンランプからの光線など
も利用することができる。なお、ここでいう光線とは、
可視光のみならず、それ以外の波長範囲のたとえば赤外
線などをも含む概念である。

【００３０】なお、本発明は、上述の真空断熱容器のみ
に適用されるだけではなく、広く、非真空雰囲気すなわ
ち真空雰囲気の外部からの光線を、真空雰囲気を形成す
るための透光性を有する壁部を通過させてこの真空雰囲
気の内部に導入し、この真空雰囲気の内部で工作物に照
射させて、この工作物を加熱・溶接するものの全般に適
用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によると、透光性を
有するとともに真空室を構成する壁部に光線を透過さ
せ、この透過光線を真空雰囲気内の工作物に照射させて
溶接を行う溶接装置において、前記壁部よりも工作物側
に、溶融物質より発生するプルームが前記壁部に到達す
ることを阻止するための、透光性を有する保護体を設け
たものであり、また、上記保護体に代えて、光線を通過
させるための孔部を有するとともに溶融物質より発生す
るプルームが前記壁部に到達することを阻止可能な遮蔽
体を設けたものであるたため、非真空雰囲気からの光線
を透光性を有する壁部に通過させて真空雰囲気の内部に
導入することで、この真空雰囲気の内部の工作物を溶接
するため、真空雰囲気に光源などの装置すなわち溶接の
ための大掛かりな装置を設置する必要がなく、このため
真空雰囲気における溶接を容易に行うことができ、ま
た、このように溶接を行うと、金属蒸気などの上昇気流
であるプルームが発生するが、透光性を有する保護体あ
るいは孔部を有する遮蔽体によって、このプルームが透
光性を有する壁部に到達してこの壁部の透光性を低下さ
せることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の溶接装置の概略構成を示
す断面図である。

【図２】図１における歯車の部分の平面図である。

【図３】図１における遮蔽円板の部分の平面図である。

【符号の説明】

１４排気口２１天板２２保護ガラス２６封止板２７遮蔽円板２８遮蔽円板３５レーザー光線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｋ 101:12 Ｂ２３Ｋ 101:12 101:36 101:36 103:04 103:04 (72)発明者山崎洋兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号株式会社クボタ技術開発研究所内Ｆターム(参考） 4B002 BA22 CA23 CA32 CA43 4E068 CG05 CJ09 DA07 DB01 5H029 AJ14 AK05 AL13 CJ05 CJ28 CJ30 DJ02 EJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性を有するとともに真空室を構成す
る壁部に光線を透過させ、この透過光線を真空雰囲気内
の工作物に照射させて溶接を行う溶接装置であって、前
記壁部よりも工作物側に、溶融物質より発生するプルー
ムが前記壁部に到達することを阻止するための、透光性
を有する保護体を設けたことを特徴とする溶接装置。
【請求項２】透光性を有するとともに真空室を構成す
る壁部に光線を透過させ、この透過光線を真空雰囲気内
の工作物に照射させて溶接を行う溶接装置であって、前
記壁部よりも工作物側に、光線を通過させるための孔部
を有するとともに溶融物質より発生するプルームが前記
壁部に到達することを阻止可能な遮蔽体を設けたことを
特徴とする溶接装置。
【請求項３】遮蔽体が移動式であることにより、光線
のパスに沿って孔部が移動するように構成されているこ
とを特徴とする請求項２記載の溶接装置。