(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属素線をコイル状に巻いて形成した軟性または硬性の可撓性管を保持する第１のチャックと、
前記第１のチャックが保持した可撓性管の端面に対して、金属部品もしくは金属素線をコイル状に巻いて形成した軟性または硬性の可撓性管を突き当てた状態で保持する第２のチャックと、
前記第２のチャックによって保持された可撓性管の端面に対して、金物部品を突き当てた状態で保持する第３のチャックと、
前記第１のチャック、第２のチャックおよび前記第３のチャックを回転させるための回転力を発生させるモータと、
前記モータの回転力を前記第１のチャック、第２のチャックおよび前記第３のチャックに伝達させるとともに、前記第１のチャック、第２のチャックおよび前記第３のチャックの回転を同期させる回転伝達手段と、
前記モータの回転角度を制御する回転角度制御手段と、
前記回転角度制御手段の制御に基づいて回転される可撓性管の突き当て部、および可撓性管と金物部品との突き当て部をレーザ溶接する溶接手段と、
を具備することを特徴とする可撓性管の溶接接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡用処置具等に用いられる軟性または硬性の金属製の可撓性管と可撓性管、および可撓性管と金物部品とに対して、レーザを用いた溶接を行う可撓性管の溶接接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属素線をコイル状に巻いて形成した軟性または硬性の可撓性管と可撓性管、および可撓性管と金物部品に対してレーザ溶接する手段としては、例えば特開平４−６１８５４号公報に開示されているように、２本の可撓性管のそれぞれの端部、あるいは可撓性管と金物部品の端部を突き合わせて、その突き合わせ部分の外周をレーザ溶接して接合し、前記２本の可撓性管の接合部については、少なくとも一方の可撓性管に外周接合部の溶接部を含む金属素線とその隣接する金属素線とをレーザスポット溶接により複数箇所溶着するものである。
【０００３】
上記発明は、可撓性管の外周に施すレーザ溶接により熱影響を受けた溶接部を含む溶接部近傍の金属素線に対して、熱影響部を剛体化するものである。
【０００４】
また、特開平４−９１８８８号公報に開示されている線材溶接接合用の自動突き合わせ装置は、図３に示すように、一対のチャック支持台３５，３６に回転自在に保持され、正対するとともに軸心が一致するように配設された一対のチャック３３，３４を用いて２本の線材３１，３２を突き合わせて把持し、チャック３３，３４の軸心の中間点上方に支持されたレーザ溶接トーチ３７により溶接接合を行う。チャック３３，３４はチャックブレーキプーリ３８，３９およびチャックプーリ４０，４１を有している。
【０００５】
チャックブレーキプーリ３８，３９はブレーキベルト４２，４３およびブレーキプーリ４４，４５を介して回転固定または回転自在に切り換わるブレーキ４６，４７と接続している。ブレーキ４６，４７が回転固定または回転自在に切り換わることにより、メインモータ４９の回転でチャック３３，３４が開閉したり、または開閉せずにチャック３３，３４全体が回転するようになっている。メインモータ４９はストッパ台４８に設けられており、メインモータ４９は回転自在に保持されたスプライン軸５０に直結している。スプライン軸５０にはプーリ５１およびプーリ５２が嵌合されており、プーリ５１，５２とチャックプーリ４０，４１とにはタイミングベルト５３，５４が張架されている。
【０００６】
上記構成の装置は、２本の線材３１，３２をチャック３３，３４内に送り込んで突き合わせた後、ブレーキ４６，４７を回転固定にしてメインモータ４９を回転させ、チャック３３，３４を閉じて把持する。次に、ブレーキ４６，４７を回転自在にしてメインモータ４９を回転させ、チャック３３，３４を開閉せずにその全体を回転させて同期回転を行う。この時に、レーザ接合トーチ３７から溶接の為のレーザを線材３１，３２の突き合わせ部に与えることで、その突き合わせ部分の外周をレーザ溶接して接合する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術の金属素線をコイル状に巻いて形成した軟性または硬性の可撓性管と可撓性管、および可撓性管と金物部品に対してレーザ溶接する手段において、可撓性管の外周に施すレーザ溶接により熱影響を受けた溶接部を含む溶接部近傍の金属素線に対し、レーザスポット溶接で金属素線間の１周の間隔をあけて複数箇所溶着して熱影響部の剛体化された硬質部を形成する際、金属素線間の１周を複数箇所レーザスポット溶接で溶着する間隔にバラツキが生じて均等でないと、金属素線間の周回りに施す硬質部の形成に片寄りが生じ、可撓性管の外周接合部の溶接部近傍の周回りで周りに比べて機械的強度の低下を抑えて弾性限界の低下をなくすことができない部分が生じるとともに、その部分への応力集中が生じる。そのため、可撓性管の外周接合部の溶接部近傍を、周りに比べて弾性限界の低下をなくしていない方向で何回も強く屈曲させた場合には、塑性変形による折れが発生する。
【０００８】
従って、従来の線材溶接接合用の自動突き合わせ装置において、線材を可撓性管に代えて行った場合には、レーザ溶接時に可撓性管を突き合わせた状態でチャックに把持し、チャック全体を同期回転させているだけであるので、チャック回転機構の回転ムラやレーザ接合トーチからのレーザ照射パルスの出射間隔のバラツキ等の影響により、可撓性管の外周接合部における溶接部近傍の金属素線間の１周を均等に複数箇所レーザスポット溶接で溶着することができない。
【０００９】
また、可撓性管の突き合わせ部分の外周のレーザ溶接接合において、全周にわたってレーザパルス照射のレーザスポット溶接でレーザスポットをオーバーラップさせて接合する場合も、レーザ溶接時にチャック全体を同期回転させているだけでは、上記と同様に、可撓性管の外周接合部の全周に施すレーザスポットのオーバーラップ量が全周にわたって均等に形成されずにバラツキ。このため、可撓性管の溶接接合部の周回りで弾性限度の低下の度合いが不均一となり、可撓性管の外周接合部における溶接部近傍の金属素線間の１周を複数箇所レーザスポット溶接で溶着する補強を行っても、可撓性管の外周接合部における溶接部近傍の周回りで周りに比べて弾性限界の低下した部分が発生する。
【００１０】
請求項１の目的は、可撓性管の溶接接合部、および可撓性管と金物部品との突き当て部の全周にわたって均等に弾性限界の低下がなく、可撓性管の溶接接合部近傍での頻繁な強い屈曲があっても塑性変形による折れの発生がしにくいレーザスポット溶接による可撓性管、金物部品の接合が行える可撓性管の溶接接合装置にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属素線をコイル状に巻いて形成した軟性または硬性の可撓性管を保持する第１のチャックと、前記第１のチャックが保持した可撓性管の端面に対して、金属部品もしくは金属素線をコイル状に巻いて形成した軟性または硬性の可撓性管を突き当てた状態で保持する第２のチャックと、前記第２のチャックによって保持された可撓性管の端面に対して、金物部品を突き当てた状態で保持する第３のチャックと、
前記第１のチャック、第２のチャックおよび前記第３のチャックを回転させるための回転力を発生させるモータと、前記モータの回転力を前記第１のチャック、第２のチャックおよび前記第３のチャックに伝達させるとともに、前記第１のチャック、第２のチャックおよび前記第３のチャックの回転を同期させる回転伝達手段と、前記モータの回転角度を制御する回転角度制御手段と、前記回転角度制御手段の制御に基づいて回転される可撓性管の突き当て部、および可撓性管と金物部品との突き当て部をレーザ溶接する溶接手段と、を具備することを特徴とする可撓性管の溶接接合装置である。
【００１２】
【作用】
請求項１の作用は、可撓性管と可撓性管、および可撓性管と金物部品を第１のチャック、第２のチャック、第３のチャック内に送り込んでそれぞれの端部を突き合わせた後、チャックを閉じて把持する。次に、レーザ照射ヘッドから溶接の為のレーザパルスを可撓性管の突き合わせ部に１パルス照射して与え、レーザスポットを形成する。そして、レーザ照射ヘッドに対して可撓性管の突き合わせ部がその周回りの次に形成するレーザスポットの位置となる回転角度に第１のチャック、第２のチャック、第３のチャック全体を回転させ、位置決めして停止する。この回転・位置決めは、モータの回転角度制御手段により回転角の位置決めができるモータで回転させ、さらに回転伝達手段により同期をとってモータの回転に応じた同量の回転量を第１のチャック、第２のチャック、第３のチャック全体に伝達して行う。
【００１３】
次の形成位置で、可撓性管の突き合わせ部へレーザパルスを１パルス照射してレーザスポットを形成する。
【００１４】
同様に、前記と同じ回転角度でチャック全体すなわち可撓性管の突き合わせ部を回転させて位置決め停止し、この位置でレーザパルスを１パルス照射してレーザスポットを形成する。
【００１５】
この動作を繰り返して、可撓性管の突き合わせ部分の外周を全周にわたって均等にレーザスポット溶接で接合することができる。
【００１６】
また、可撓性管と可撓性管、および可撓性管と金物部品をその突き合わせ部でレーザ接合溶接したものをチャック内に送り込んだ後、チャックを閉じて把持する。次に、レーザ照射ヘッドから溶着の為のレーザパルスを可撓性管の外周接合部における溶接部近傍の金属素線間に１パルス照射して与え、レーザスポットを形成する。そして、金属素線間の１周を複数箇所レーザスポット溶接で溶着するにあたり、次のレーザスポットが形成されるべき位置となる回転角度で、前記と同様に、チャック全体すなわち可撓性管の外周接合部における溶疲部近傍の金属素線間を回転させて位置決め停止し、この位置でレーザパルスを１パルス照射してレーザスポットを形成する。
【００１７】
この動作を繰り返して、可撓性管の外周接合部における溶接部近傍の金属素線間の１周を均等に複数箇所レーザスポット溶接で溶着することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の実施の形態を示す正面図および平面図である。
【００１９】
図に示すように、ベース２０上面にはチャック支持台２１，２２，２３が載置されている。チャック支持台２１，２２には各々可撓性管１ａ，１ｂを把持する一対のチャック４ａ，４ｂが回転自在に保持され、正対するとともに軸心が一致するように配設されている。チャック４ａ，４ｂは各々外周から中心に向けて動く３個のチャック爪３ａ，３ｂを有している。チャック爪３ａ，３ｂは各々図示しないチャック開閉機構により径方向に移動する。さらに、チャック４ａ，４ｂは各々チャックプーリ１８ａ，１８ｂを有している。
【００２０】
チャック支持台２３には金物部品２を把持するチャック５が回転自在に保持され、チャック４ａ，４ｂの同一軸線上に配設されている。チャック５はチャックプーリ１７を有している。
【００２１】
モータ１０は、回転角の位置決めができるステッピングモータか、エンコーダを取り付けたサーボ系により回転角の位置決めができるＤＣサーボモータまたはＡＣサーボモータから成り、スプライン軸１２に直結されている。また、モータ１０は回転角度制御手段のモータドライブコントローラ１１に接続されている。スプライン軸１２はチャック支持台２１，２２，２３に回転自在に保持されている。スプライン軸１２にはプーリ１３，１４ｂ，１４ａが嵌合されている。プーリ１３とチャックプーリ１７とにはタイミングベルト１５が張架され、プーリ１４ｂとチャックプーリ１８ｂとにはタイミングベルト１６ｂが張架され、プーリ１４ａとチャックプーリ１８ａとにはタイミングベルト１６ａが張架されている。
【００２２】
ヘッドスライダー（水平駆動軸）８がベース２０に固設された固定台９上に載置されている。ヘッドスライダー８にはヘッド取付部７が設けられ、レーザ照射ヘッド６がヘッド取付部７に上下動自在に設けられており、レーザ照射ヘッド６はチャック４ａ，４ｂ，５の軸線上方を移動自在に支持されている。
【００２３】
以上の構成からなる装置により、素線径φ０．４ｍｍの金属素線をコイル状に巻いて形成した軟性または硬性の外径１．６ｍｍの可撓性管１ａと可撓性管１ｂ、および可撓性管１ｂと外径２ｍｍの金物部品２に対して、それぞれの端部を突き合わせて、その突き合わせ部分の外周をレーザ溶接して接合する作用を説明する。その突き合わせ部分の外周のレーザ溶接接合方法としては、まず突き合わせ部の全周にわたって１２点のレーザパルス照射のレーザスポット溶接でレーザスポットをオーバーラップさせて接合し、次にこの外周接合部の溶接部近傍の金属素線間の１周を４箇所レーザスポット溶接で溶着して補強を行う方法を説明する。
【００２４】
まず、可撓性管１ｂと可撓性管１ａを、図示しない搬送機構により順番に一対のチャック４ａ，４ｂ内に送り込んでそれぞれの端部を突き合わせ、可撓性管１ａと可撓性管１ｂの突き合わせ部がチャック４ａ，４ｂの軸心のほぼ中間点に位置決めされるように導く。次に、図示しないチャック開閉機構により両方のチャック４ａ，４ｂを閉じて各々チャック爪３ａ，３ｂで可撓性管１ａ，１ｂを把持する。そして、ヘッドスライダー８を駆動してレーザ照射ヘッド６を可撓性管１ａ，１ｂの突き合わせ部上方に移動する。
【００２５】
次に、レーザ照射ヘッド６から全周接合溶接の為の最初のレーザパルスを可撓性管１ａ，１ｂの突き合わせ部に１パルス照射して与え、最初のレーザスポットを形成する。そして、全周にわたって均等に１２箇所にレーザスポットを形成する為の回転角度３０°で、レーザ照射ヘッド６に対して可撓性管１ａ，１ｂの突き合わせ部を、一対のチャック４ａ，４ｂ全体をモータドライバーコントローラ１１でモータ１０の回転角度制御を行ってモータ１０を回転させ、同期回転伝達手段のスプライン軸１２と少なくともプーリ１４ａ，１４ｂ，１８ａ，１８ｂ、タイミングベルト１６ａ，１６ｂとにより同期をとってモータ１０の回転に応じた同じ回転量を伝達し、回転させて位置決めして停止させる。
【００２６】
この位置で可撓性管１ａ，１ｂの突き合わせ部にレーザパルスを１パルス照射して２番目のレーザスポットを形成する。同様に、前記と同じ回転角度３０°で一対のチャック４ａ，４ｂ全体、すなわち可撓性管１ａ，１ｂの突き合わせ部を回転させて位置決め停止し、この位置でレーザパルスを１パルス照射して次のレーザスポットを形成する。この動作をあと９回繰り返して、可撓性管１ａ，１ｂの突き合わせ部分の外周を全周にわたって均等に１２箇所レーザスポットを形成するレーザスポット溶接で接合することができる。
【００２７】
次に、ヘッドスライダー８を駆動してレーザ照射ヘッド６を、既に接合溶接を行った可撓性管１ａ，１ｂの外周接合部の溶接部を含む金属素線とその隣接する金属素線とにまたがる位置の上方に移動する。そして、レーザ照射ヘッド６から補強スポット溶着の為の最初のレーザパルスを可撓性管１ａ，１ｂの外周接合部の溶接部近傍の金属素線間に１パルス照射して与え、最初のレーザスポットを形成する。
【００２８】
次に、金属素線間の１周を４箇所レーザスポット溶接で溶着する為の回転角度９０°で、前記と同様に、一対のチャック４ａ，４ｂ全体、すなわち可撓性管１ａ，１ｂの外周接合部の溶接部近傍の金属素線間を回転させて位置決め停止し、この位置でレーザパルスを１パルス照射して次のレーザスポットを形成する。この動作をあと２回繰り返して、可撓性管１ａ，１ｂの外周接合部の溶接部近傍の金属素線間の１周を均等に４箇所レーザスポットを形成するレーザスポット溶接で溶着して、外周接合部を補強することができる。
【００２９】
また、可撓性管１ｂと金物部品２に対しても、以下の点で異なる以外は上記説明した作用と同様にして、それぞれの端部を突き合わせ、その突き合わせ部分の外周をレーザ溶接して接合することができる。
【００３０】
金物部品２を図示しない搬送機構によりチャック５内に挿入して、図示しないチャック開閉機構によりチャック５を閉じて把持する。次に、可撓性管１ｂを図示しない搬送機構によりチャック４ａ，４ｂ内に送り込み、さらに、可撓性管１ｂの端部が金物部品２の端部に突き当たるまで送り込んで、可撓性管１ｂと金物部品２の端部を突き合わせて位置決めする。そして、図示しないチャック開閉機構により両方のチャック４ａ，４ｂを閉じて各々チャック爪３ａ，３ｂで可撓性管１ｂを把持する。
【００３１】
レーザ照射ヘッド６はヘッドスライダー８を駆動して可撓性管１ｂと金物部品２の突き合わせ部上方か、既に接合溶接を行った可撓性管１ｂと金物部品２の外周接合部の溶接部を含む可撓性管１ｂの金属素線とその隣接する金属素線とにまたがる位置の上方に移動される。チャック４ａ，４ｂに把持された可撓性管１ｂとチャック５に把持された金物部品２に対するレーザ溶接時の同期回転の同期回転伝達手段は、スプライン軸１２，プーリ１３，１４ａ，１４ｂ，１７，１８ａ，１８ｂとタイミングベルト１５，１６ａ，１６ｂとにより同期をとってモータ１０の回転に応じた同じ回転量を伝達して行われる。
【００３２】
ここで、本実施の形態の装置を用いて行う可撓性管１ａと可撓性管１ｂのレーザ溶接接合と、可撓性管１ｂと金物部品２のレーザ溶接接合の順番はどちらを先に行っても構わない。また、前記説明した可撓性管１ｂと金物部品２のレーザ溶接接合はチャック４ａ，４ｂとチャック５を用いて行ったが、チャック４ａに可撓性管１ｂを把持しチャック４ｂに金物部品２を把持して行っても差し支えない。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１の効果は、金属素線をコイル状に巻いて形成した軟性または硬性の可撓性管と可撓性管または可撓性管と金物部品に対して、溶接接合部の全周にわたって均等に弾性限界の低下がなく、可撓性管の溶接接合部、または可撓性管と金物部品との溶接接合部近傍での頻繁な強い屈曲があっても塑性変形による折れの発生がしにくいレーザスポット溶接による接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を示す正面図である。
【図２】実施の形態を示す平面図である。
【図３】従来例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  可撓性管
２  金物部品
３ａ，３ｂ  チャック爪
４ａ，４ｂ，５  チャック
６  レーザ照射ヘッド
８  ヘッドスライダー
１０  モータ
１１  モータドライブコントローラ
１２  スプライン軸
１３，１４ａ，１４ｂ  プーリ
１５，１６ａ，１６ｂ  タイミングベルト
１７，１８ａ，１８ｂ  チャックプーリ
【図１】
0003860365.tif 000002
【図２】
0003860365.tif 000003
【図３】
0003860365.tif 000004