JPH1158047A - エンドレス状の帯材及びその溶接方法並びに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯鋸刃等のごとき帯材のレーザ切断，切断端
面の突合せ，突合せた端面のレーザ溶接の一連の動作を
連続的に行う。 【解決手段】 帯材を環状に弯曲し、帯材の一端部側と
他端部側とを帯材の幅方向に重ね合せる（ａ）工程と、
帯材の一端部側と他端側とをレーザビームによって連続
して切断する（ｂ）工程と、切断した端面を突合せ加圧
する（ｃ）工程と、突合せ面を同一のレーザ加工ヘッド
を用いてレーザ溶接を行う（ｄ）工程、の各工程を連続
的に行う帯材の溶接方法である。そして、帯材を把持可
能の第１のクランプ装置５と、第１のクランプ装置５に
隣接した位置においてＸ軸に対し直交するＹ軸方向へ移
動可能の第２のクランプ装置７と、第１，第２のクラン
プ装置５，７に把持された帯材をレーザ切断加工及び溶
接可能でＹ軸方向へ移動可能のレーザ加工ヘッド７３と
を備え、第１のクランプ装置５をＸ軸方向へ移動可能に
構成してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンドレス状の帯材
及びその溶接方法並びに装置に係り、さらに詳細には、
帯材としての帯鋸刃及びその溶接方法並びに装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、帯材としての帯鋸刃をエンドレス
状に溶接するには、帯鋸刃を切断機によって切断し、そ
の切断端面を突合せてフラッシュバット溶接によって接
合している。このフラッシュバット溶接においては、溶
融金属が外周に押し出されて大きなバリを生じるので、
このバリを除去するために研削などのごとき２次加工が
必要であるという問題がある。

【０００３】そこで、近年においてはレーザ溶接によっ
て帯鋸刃をエンドレス状に接合することが試みられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザによ
る突合わせ溶接では、板厚の１０％程度の間隙が限界と
されているが、厳密には加工速度にもより、現実にはも
っと厳しいものである。レーザ切断のあとにレーザ溶接
加工を行う場合には、レーザ切断が溶接のための前加工
となるため、仕上がり精度を必要とする。したがって、
切断と溶接の工程をそれぞれ別個のレーザ加工機によっ
て行う場合には、細心の注意を要する。

【０００５】実際にレーザ切断の断面では、レーザ溶接
のために要求される高精度の接合精度を有した接合面が
得られなかったり、帯材の両端の接合面が一致しなかっ
たりする。また溶接線のずれなどが発生し、かつレーザ
ビームの時間変動なども加わって、（別工程で切断を
し、後でそれを固定し直して溶接する場合には）厳密に
左右の接合面の一致を見ることが容易でないため加工精
度が維持されず、溶接の接合面に窪みや溝を形成する、
いわゆるアンダーカットやアンダーフィルが生じて、溶
接の強度不足や欠陥を生ずるという問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述のごとき問
題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、エ
ンドレス状に形成した帯材において、レーザビームによ
って切断した切断端面を突合せてレーザ溶接によって接
合した構成のエンドレス状の帯材である。

【０００７】請求項２に係る発明は、エンドレスに形成
した帯材は帯鋸刃であって、帯鋸刃における歯の歯先部
を回避した位置で切断し、その切断端面を突合せてレー
ザ溶接によって接合した構成の帯鋸刃である。

【０００８】請求項３に係る発明は、帯材の溶接方法で
あって、帯材を環状に弯曲し、当該帯材の一端部側と胴
部の適宜位置又は他端部側とを帯材の幅方向に適宜に重
ね合せる（ａ）工程と、帯材の一端部側と胴部の適宜位
置又は他端側とをレーザ加工ヘッドから照射されるレー
ザビームによって連続して切断する（ｂ）工程と、レー
ザビームによって切断した切断端面を突合せ加圧する
（ｃ）工程と、突合せた切断端面を同一のレーザ加工ヘ
ッドを用いてレーザ溶接を行う（ｄ）工程、の各工程を
連続的に行う帯材の溶接方法である。

【０００９】請求項４に係る発明は、帯材を把持可能の
第１のクランプ装置と、上記第１のクランプ装置に隣接
した位置においてＸ軸に対し直交するＹ軸方向へ移動可
能の第２のクランプ装置と、上記第１，第２のクランプ
装置に把持された帯材をレーザ切断加工及び溶接可能で
Ｙ軸方向へ移動可能のレーザ加工ヘッドとを備え、前記
第１，第２のクランプ装置のうち適宜一方をＸ軸方向へ
移動可能に構成してなる帯材溶接装置である。

【００１０】請求項５に係る発明は、請求項４に記載の
発明において、第１，第２のクランプ装置の間に、切断
受けをＹ軸方向へ移動可能に備えている帯材溶接装置で
ある。

【００１１】請求項６に係る発明は、請求項５に記載の
発明において、切断受けの一部に帯材へシールガスを噴
射するシールガス噴出部を備えている帯材溶接装置であ
る。

【００１２】請求項７に係る発明は、請求項４，５又は
６に記載の発明において、帯材は帯鋸刃であるものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態例としては、
帯材の１例としての帯鋸刃をエンドレス状に溶接する場
合について例示するが、帯材としては単なる帯材でもフ
ープ材でも良いものである。

【００１４】さて、図１を参照するに帯材の１例として
の帯鋸刃ＢＳをエンドレス状に溶接するための溶接装置
１は、ベース３を備えており、このベース３には帯鋸刃
ＢＳを把持可能の第１のクランプ装置５と第２のクラン
プ装置７が装着してある。

【００１５】上記第１のクランプ装置５は、前記ベース
３上に設けたＸ軸方向のガイド部材９に沿ってＸ軸方向
へ移動可能のスライドベース１１を備えており、このス
ライドベース１１には、帯鋸刃ＢＳをクランプし支持す
る定盤１３が水平に取付けてあると共に、帯鋸刃ＢＳの
背部を当接し位置決めする背当て１５がＸ軸方向のガイ
ドに沿ってＸ軸方向へ移動可能に設けてある。

【００１６】さらに、前記スライドベース１１にはブラ
ケット１７が立設してあり、このブラケット１７に枢軸
１９を介して上下に揺動可能に支持された揺動アーム２
１の先端部には、前記帯鋸刃ＢＳを前記定盤１３へ押圧
固定するための押圧部材２３がヒンジピン２５を介して
揺動可能に枢着してある。上記揺動アーム２１を上下に
揺動するために前記スライドベース１１には流体圧シリ
ンダ２７が取付けてあり、この流体圧シリンダ２７にお
いて上下動可能のピストンロッド（図示省略）は前記揺
動アーム２１に適宜に連動連結してある。

【００１７】前記ガイド部材９に沿ってスライドベース
１１をＸ軸方向に往復動するための往復作動装置の１例
としての流体圧シリンダ２９が前記ベース３に装着して
あり、この流体圧シリンダ２９においてＸ軸方向へ往復
動自在のピストンロッド（図示省略）と前記スライドベ
ース１１とが適宜に連結してある。

【００１８】また、前記スライドベース１１のＸ軸方向
の移動量を規制するために、ベース３に立設したブラケ
ット３１をＸ軸方向へ移動可能に貫通したロッド３３が
スライドベース１１に連結してあり、このロッド３３の
端部付近には、上記ブラケット３１に当接可能のストッ
パ３５が位置調節可能に取付けてある。

【００１９】前記第２のクランプ装置７は、前記第１の
クランプ装置５にＸ軸方向に整列可能に隣接して配置し
てある。この第２のクランプ装置７は、第１のクランプ
装置５に隣接してベース３上に設けたＹ軸方向のガイド
部材３７に沿って移動可能のスライドベース３９を備え
ており、このスライドベース３９上には帯鋸刃ＢＳをク
ランプし支持する定盤４１が水平に取付けてあると共
に、帯鋸刃ＢＳの背部を当接し位置決めするサイド背当
て４３がＸ軸方向のガイドに沿って移動可能に設けてあ
る。

【００２０】さらに、前記スライドベース３９にはブラ
ケット４５が立設してあり、このブラケット４５に枢軸
４７を介して上下に揺動可能に支持された揺動アーム４
９の先端部には、前記帯鋸刃ＢＳを前記定盤４１へ押圧
固定するための押圧部材５１がヒンジピン５３を介して
揺動可能に枢着してある。

【００２１】上記揺動アーム４９を上下に揺動するため
に、前記スライドベース３９には流体圧シリンダ５５が
装着してあり、この流体圧シリンダ５５において上下動
可能のピストンロッド（図示省略）は前記揺動アーム４
９に適宜に連結してある。

【００２２】前記ガイド部材３７に沿ってスライドベー
ス３９をＹ軸方向に往復動するための往復作動装置の１
例としての流体圧シリンダ５７が前記ベース３に装着し
てあり、この流体圧シリンダ５７においてＹ軸方向へ往
復動自在のピストンロッド５７Ｒは前記スライドベース
３９に適宜に連結してある。

【００２３】前記スライドベース３９のＹ軸方向への移
動を規制して、第１のクランプ装置５に対して第２のク
ランプ装置７がＸ軸方向に正確に整列するように位置調
節するための位置調節機構５９が設けてある。より詳細
には、ベース３に立設したブラケット６１に、スライド
ベース３９が先端部に当接する調節ネジ６３がＹ軸方向
へ位置調節可能に螺合してある。

【００２４】前記第１，第２のクランプ装置５，７の間
にはＹ軸方向に延伸したガイド部材６５が設けてあり、
このガイド部材６５上には、第１，第２のクランプ装置
５，７によってクランプされた帯鋸刃ＢＳの突出部分を
下側から支持する切断受け６７がＹ軸方向へ移動可能に
設けてある。

【００２５】この切断受け６７は、図２に示すように、
上側に開口した溝を備えた構成であって、この切断受け
６７の一端側には、不活性ガス等のシールガスを帯鋸刃
ＢＳへ下側から噴射するシールガス噴出部６９を備えて
いる。上記切断受け６７をガイド部材６５に沿ってＹ軸
方向へ移動するために、ベース３上に装着した流体圧シ
リンダ７１においてＹ軸方向へ往復動可能のピストンロ
ッド７１Ｒと前記切断受け６７とが適宜に連結してあ
る。

【００２６】前記第１，第２のクランプ装置５，７にク
ランプされた帯鋸刃ＢＳのレーザ切断及びレーザ溶接を
行うために、前記切断受け６７に対向した上方位置には
レーザ加工ヘッド７３がＹ軸方向へ移動可能かつ上下位
置調節可能に設けられている。このレーザ加工ヘッド７
３は一般的な構成で良いものであるから、レーザ加工ヘ
ッド７３の詳細については説明を省略する。

【００２７】以上のごとき構成において、第２のクラン
プ装置７におけるスライドベース３９が調節ネジ６３に
当接したときに、第１のクランプ装置５における背当て
１５と第２のクランプ装置７におけるサイド背当て４３
とがＸ軸方向に直線的に正確に整列するように、調節ネ
ジ６３を予め調節する。

【００２８】さて、図１に示すように、第１のクランプ
装置５と第２のクランプ装置７とがＹ軸方向に帯鋸刃Ｂ
Ｓの幅寸法以上に大きく位置ずれした状態にあるとき
に、例えば第１のクランプ装置５における背当て１５に
帯鋸刃ＢＳの背部を当接し、かつ帯鋸刃ＢＳの端部が第
２のクランプ装置７側へ多少突出した状態に定盤１３上
にセットし押圧部材２３によって押圧固定する。

【００２９】そして、帯鋸刃ＢＳを環状（ループ状）に
弯曲して帯鋸刃ＢＳの他端部側，帯鋸刃ＢＳが極めて長
い場合には帯鋸刃ＢＳの胴部を幅方向に適宜に重ね合せ
る態様として第２のクランプ装置７における定盤４１上
にセットし押圧部材５１によって固定する。この場合、
第２のクランプ装置７におけるサイド背当て４３に帯鋸
刃ＢＳの背部を当接した状態にある。すなわち、図３に
示すように、帯鋸刃ＢＳは切断位置において幅方向（Ｙ
軸方向）に重ね合せた状態にある。

【００３０】前述のごとく、第１，第２のクランプ装置
５，７によって帯鋸刃ＢＳを把持固定したとき、帯鋸刃
ＢＳの一端側及び他端側の歯Ｔの歯先部は、図３に示す
ように、レーザ加工ヘッド７３による切断位置Ｌを回避
してセットされる。上記切断位置Ｌは、切断受け６７に
おける溝の溝幅のほぼ中央であるから、上記溝の中央に
歯先部が位置しないように帯鋸刃をセットすれば良いの
で、そのセット作業は容易である。なお、帯鋸刃ＢＳに
おける各歯Ｔの間のガレット部Ｇの谷底部が切断位置Ｌ
に一致するようにセットすることが望ましい。このよう
にセットすると、帯鋸刃ＢＳはガレットの底部において
レーザ切断され、かつレーザ溶接されることとなり、ガ
レットＧの底部でもってレーザ溶接した帯鋸刃が得られ
ることになる。

【００３１】前述のごとく、第１，第２のクランプ装置
５，７に帯鋸刃ＢＳをセットしクランプした後、レーザ
加工ヘッド７３をＹ軸方向へ直線移動し、切断位置Ｌに
おいて帯鋸刃ＢＳのレーザ切断を行う。この際、アシス
トガスとして不活性ガスを使用して切断面の酸化を防止
することが望ましい。また、レーザ切断時に下方向へ吹
き飛ばされるスパッタ等は切断受け６７の溝内に入り込
み、周囲に飛散するようなことがないものである。

【００３２】帯鋸刃ＢＳのレーザ切断を行った後、流体
圧シリンダ５７を作動して第２のクランプ装置７及び帯
鋸刃ＢＳを矢印Ａ方向に移動し、スライドベース３９を
調節ネジ６３に当接して位置決めすると、帯鋸刃ＢＳの
両端の切断端面ＥＦがＸ軸方向に正確に対向する。その
後に、流体圧シリンダ２９を作動して第１のクランプ装
置５及び帯鋸刃ＢＳを矢印Ｂ方向に移動すると、帯鋸刃
ＢＳの切断面ＥＳが互いに突合される。

【００３３】この際、帯鋸刃ＢＳの両端の切断端面ＥＳ
は直線移動するレーザ加工ヘッド７３から照射された同
一のレーザビームによって連続してレーザ切断されたも
のであるから、両端の切断端面は同一形状を呈するもの
であり、突合せたときには、間隙の無い状態に正確に整
合するものである。

【００３４】上述のごとく帯鋸刃ＢＳの両端の切断端面
ＥＳを突合せると共に切断受け６７のシールガス噴出部
６９を上記突合せ部の下側へ移動した後、レーザ加工ヘ
ッド７３を上下に位置調節して焦点位置を変更する又は
出力を変更するなどして適宜の溶接加工条件に設定して
レーザ加工ヘッド７３を切断位置Ｌに沿ってＹ軸方向へ
直線移動して突合せ部のレーザ溶接を行うものである。
この際、レーザ加工ヘッド７３及びレーザガス噴出部６
９から溶接部へ指向して不活性ガス等のシールガスが噴
出し、酸化を防止した状態においてレーザ溶接が行われ
るものである。

【００３５】上述のごとく、第１，第２のクランプ装置
５，７によって帯鋸刃ＢＳをクランプした状態において
レーザ加工ヘッド７３によってレーザ切断を行い、上記
第１，第２のクランプ装置５，７によってクランプした
状態のまま切断端面の突合せを行うものであるから、切
断端面の突合せを高精度で行うことができ、次のレーザ
溶接を確実に行うことができるものである。すなわち、
帯鋸刃ＢＳのレーザ切断，切断端面の突合せ、突合せた
切断端面のレーザ溶接加工の一連の動作を連続して行な
うので、帯鋸刃のレーザ溶接を正確かつ能率良く行うこ
とができるものである。

【００３６】なお、本発明は前記例示に限ることなく、
適宜の変更を行うことによりその他の態様で実施可能で
ある。例えば、第２のクランプ装置をＹ軸方向のみなら
ずＸ軸方向へ移動する構成とすることも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のごとき説明より理解されるよう
に、要するに請求項１に係る発明は、エンドレス状に形
成した帯材において、レーザビームによって切断した切
断端面を突合せてレーザ溶接によって接合した構成であ
るから溶接による熱影響部が狭くなると共に溶融金属の
突出による大きなバリの発生がなく、接合強度の大きな
エンドレス状の帯材となるものである。

【００３８】請求項２に係る発明は、エンドレスに形成
した帯材は帯鋸刃であって、帯鋸刃における歯の歯先部
を回避した位置で切断し、その切断端面を突合せてレー
ザ溶接によって接合した構成であるから熱影響範囲が狭
く、かつ溶融金属の盛り上がりによるバリの発生のない
帯鋸刃となるものである。

【００３９】請求項３に係る発明は、帯材の溶接方法で
あって、帯材を環状に弯曲し、当該帯材の一端部側と胴
部の適宜位置又は他端部側とを帯材の幅方向に適宜に重
ね合せる（ａ）工程と、帯材の一端部側と胴部の適宜位
置又は他端側とをレーザ加工ヘッドから照射されるレー
ザビームによって連続して切断する（ｂ）工程と、レー
ザビームによって切断した切断端面を突合せ加圧する
（ｃ）工程と、突合せた切断端面を同一のレーザ加工ヘ
ッドを用いてレーザ溶接を行う（ｄ）工程、の各工程を
連続的に行う帯材の溶接方法であるから、帯材の端面の
切断後における突合せを高精度に行うことができ、連続
してのレーザ溶接を容易に行うことができるものであ
る。

【００４０】請求項４に係る発明は、帯材を把持可能の
第１のクランプ装置と、上記第１のクランプ装置に隣接
した位置においてＸ軸に対し直交するＹ軸方向へ移動可
能の第２のクランプ装置と、上記第１，第２のクランプ
装置に把持された帯材をレーザ切断加工及び溶接可能で
Ｙ軸方向へ移動可能のレーザ加工ヘッドとを備え、前記
第１，第２のクランプ装置のうち適宜一方をＸ軸方向へ
移動可能に構成してなるものであるから、帯材の端部の
レーザ切断，切断端面の突合せ及び突合せた切断端面の
レーザ溶接加工の一連の動作を連続的に行うことがで
き、帯材のレーザ溶接を能率良く行うことができるもの
である。

【００４１】請求項５に係る発明は、請求項４に記載の
発明において、第１，第２のクランプ装置の間に、切断
受けをＹ軸方向へ移動可能に備えている構成であるか
ら、レーザ切断時にレーザ加工ヘッドから適宜のアシス
トガスを噴射する場合であっても、帯材の下側において
のスパッタ等の周囲への飛散を防止することができるも
のである。

【００４２】請求項６に係る発明は、請求項５に記載の
発明において、切断受けの一部に帯材へシールガスを噴
射するシールガス噴出部を備えているものであるから、
不活性ガスの雰囲気で酸化を防止して溶接を行うことが
できるものである。

【００４３】請求項７に係る発明は、請求項４，５又は
６に記載の発明において、帯材は帯鋸刃であるから、帯
鋸刃のレーザ切断，切断端面の突合せ，レーザ溶接を容
易に行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接装置の全体的構成を示す斜視説明図であ
る。

【図２】切断受けの斜視説明図である。

【図３】帯鋸刃のレーザ切断，切断端面の突合せ、，レ
ーザ溶接を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１ 溶接装置 ３ ベース ５ 第１のクランプ装置 ７ 第２のクランプ装置 １１，３９ スライドベース １３，４１ 定盤 ２３，５１ 押圧部材 ６７ 切断受け ６９ シールガス噴出部 ７３ レーザ加工ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 典昭 兵庫県加古郡稲美町加古1705−３

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンドレス状に形成した帯材において、
   レーザビームによって切断した切断端面を突合せてレー
   ザ溶接によって接合した構成であることを特徴とするエ
   ンドレス状の帯材。
2. 【請求項２】 エンドレスに形成した帯材は帯鋸刃であ
   って、帯鋸刃における歯の歯先部を回避した位置で切断
   し、その切断端面を突合せてレーザ溶接によって接合し
   た構成であることを特徴とする帯鋸刃。
3. 【請求項３】 帯材の溶接方法であって、（ａ）帯材を
   環状に弯曲し、当該帯材の一端部側と胴部の適宜位置又
   は他端部側とを帯材の幅方向に適宜に重ね合せる工程、
   （ｂ）帯材の一端部側と胴部の適宜位置又は他端側とを
   レーザ加工ヘッドから照射されるレーザビームによって
   連続して切断する工程、（ｃ）レーザビームによって切
   断した切断端面を突合せ加圧する工程、（ｄ）突合せた
   切断端面を同一のレーザ加工ヘッドを用いてレーザ溶接
   を行う工程、 の各工程を連続的に行うことを特徴とする帯材の溶接方
   法。
4. 【請求項４】 帯材を把持可能の第１のクランプ装置
   と、上記第１のクランプ装置に隣接した位置においてＸ
   軸に対し直交するＹ軸方向へ移動可能の第２のクランプ
   装置と、上記第１，第２のクランプ装置に把持された帯
   材をレーザ切断加工及び溶接可能でＹ軸方向へ移動可能
   のレーザ加工ヘッドとを備え、前記第１，第２のクラン
   プ装置のうち適宜一方をＸ軸方向へ移動可能に構成して
   なることを特徴とする帯材溶接装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の発明において、第１，
   第２のクランプ装置の間に、切断受けをＹ軸方向へ移動
   可能に備えていることを特徴とする帯材溶接装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の発明において、切断受
   けの一部に帯材へシールガスを噴射するシールガス噴出
   部を備えていることを特徴とする帯材溶接装置。
7. 【請求項７】 請求項４，５又は６に記載の発明におい
   て、帯材は帯鋸刃であることを特徴とする帯材溶接装
   置。