(57)【要約】【課題】  ワークをその据え付け位置から取り外すことなく、ワークの据え付け現場においてワークの補修ができるようにする。【解決手段】  溶接機本体１０とは分離したレーザーヘッド支持体３０を備え、レーザーヘッド２０が光ファイバーケーブル１５を介してレーザーヘッド支持体３０に支持されていると共に、溶接機本体１０及びレーザーヘッド支持体３０が共に移動可能である。従って、ワークをテーブル上に設置する必要がなく、据え付け位置からワークを移動しなくても、ワークに対して溶接作業が可能であり、可搬困難な大型ないしは重量のあるワーク、例えば数百キロから数十トンもある金型の補修に適している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー発振器を含むと共に、移動手段を備えてなる溶接機本体と、
光ファイバーケーブルを介して前記溶接機本体と接続され、前記レーザー発振器から発振されるレーザー光を照射するレーザーヘッドと、
移動手段を備え、前記溶接機本体とは独立して移動可能であると共に、前記レーザーヘッドを保持する保持部を有し、ワークの加工対象部に、前記レーザー光を照射可能に、前記レーザーヘッドの位置及び姿勢を制御するレーザーヘッド支持体と
を有することを特徴とするレーザー溶接装置。
【請求項２】
前記レーザーヘッド支持体が、
移動手段により移動可能なベースと、先端に前記保持部を備えたアームとを有し、
前記保持部が前記アームの動きによって変位可能である請求項１記載のレーザー溶接装置。
【請求項３】
前記レーザーヘッド支持体が、前記ベースに立設された支柱部を備え、
前記支柱部に、前記アームが上下動可能に支持されている請求項２記載のレーザー溶接装置。
【請求項４】
前記アームが、複数の略直線上のアーム構成部から構成され、各アーム構成部を連結する関節部にて角度の調整が可能である請求項２又は３記載のレーザー溶接装置。
【請求項５】
前記アームが、複数の略直線上のアーム構成部から構成され、各アーム構成部がアーム構成部の軸周りに回転可能である請求項２〜４のいずれか１に記載のレーザー溶接装置。
【請求項６】
前記保持部が、前記ワークの加工対象部に離接する方向に前記アームとは独立して変位可能である請求項２〜５のいずれか１に記載のレーザー溶接装置。
【請求項７】
前記レーザーヘッド支持体が、分解可能である請求項１〜６のいずれか１に記載のレーザー溶接装置。
【請求項８】
前記ワークが金型であり、前記金型の据え付けた状態での補修に適用される請求項１〜７のいずれか１に記載のレーザー溶接装置。
【請求項９】
レーザー発振器を含む移動可能な溶接機本体と、光ファイバーケーブルを介して前記溶接機本体と接続され、前記レーザー発振器から発振されるレーザー光を照射するレーザーヘッドとを有するレーザー溶接装置を用いたワーク補修方法であって、
前記溶接機本体とは独立して移動可能に設けられたレーザーヘッド支持体に、前記レーザーヘッドを保持させ、
前記レーザーヘッド支持体を、ワークの据え付け位置付近に移動し、
前記レーザーヘッドを保持した保持部の位置及び姿勢を制御しながら、前記ワークの加工対象部に前記レーザー光を照射して前記ワークを据え付けた状態で補修を行うことを特徴とするワーク補修方法。
【請求項１０】
前記ワークが金型である請求項９記載のワーク補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー溶接装置及びワーク補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型は、長く使用され、加熱と冷却を繰り返すことによりクラックが生じたり、パンチやダイの欠損が生じたりする場合がある。しかし、近年、コストの削減等から予備の金型を保持せずに、このような金型の故障発生時には、その都度補修して使用するケースが多くなっている。補修方法として、レーザー溶接により所定箇所に肉盛りして補修する技術が知られている。レーザー溶接の手法を用いることで補修作業を効率よく短時間で実施できる。この際に使用するレーザー溶接装置として、例えば、特許文献１に示されているようなものが用いられている。すなわち、補修対象の金型をテーブルにセットし、ＹＡＧレーザー等を発振するレーザーヘッドを備えたロボットアームで所望の位置を加工する。また、加工対象部をより正確に位置合わせするため、ワーク（金型）をセットするテーブルがＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に可動なものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−９９３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、図面上レーザー発振器とロボットアームとが分離しているが、実際には、これらは一体のものがほとんどであり、非常に重量がある。また、分離されているものでも、ロボットアーム自体かなりの重量がありベースにしっかり固定されている。すなわち、このようなレーザー溶接装置は、容易には移動できない構造となっており、溶接加工する場合には、加工対象としてのワーク（金型）をテーブル上に搬送しなければならない。
【０００５】
従って、レーザー溶接によって金型を修理する場合、金型を成形機から取り外さなければならない。しかも、成形機が設置された現場ではなく、この取り外した金型を外部の溶接業者に持ち込んで補修してもらうことが多い。これは、レーザー溶接装置自体が上記のように移動を前提としておらず、可搬性に乏しいからである。そのため、金型の脱着、溶接業者への持ち込み等に時間を要し、金型の補修期間にはロスが大きかった。特に、大型あるいは重量のある金型の場合には、その脱着作業、運搬作業に非常に手間と時間がかかっていた。また、大型になればなるほど、それを載置可能なテーブルを備えたレーザー溶接装置を有する業者が限定され、さらに時間的なロスがあった。
【０００６】
一方、金型は、製品量産の基礎になるものであり、その構造は極めて機密性の高いものであり、そのような金型を外部の溶接業者の管理下におくことは、一時的にせよ、また機密契約を結んでいるにせよ、メーカーとして情報漏洩等の不安を拭いきれない面もあった。
【０００７】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、ワークをその据え付け位置から取り外すことなく、ワークの据え付け現場において溶接作業を行うことができ、可搬困難な大型ないしは重量のあるワーク、特に金型の補修に適するレーザー溶接装置及びワーク補修方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のレーザー溶接装置は、レーザー発振器を含むと共に、移動手段を備えてなる溶接機本体と、光ファイバーケーブルを介して前記溶接機本体と接続され、前記レーザー発振器から発振されるレーザー光を照射するレーザーヘッドと、移動手段を備え、前記溶接機本体とは独立して移動可能であると共に、前記レーザーヘッドを保持する保持部を有し、ワークの加工対象部に、前記レーザー光を照射可能に、前記レーザーヘッドの位置及び姿勢を制御するレーザーヘッド支持体とを有することを特徴とする。
【０００９】
前記レーザーヘッド支持体が、移動手段により移動可能なベースと、先端に前記保持部を備えたアームとを有し、前記保持部が前記アームの動きによって変位可能であることが好ましい。前記レーザーヘッド支持体が、前記ベースに立設された支柱部を備え、前記支柱部に、前記アームが上下動可能に支持されていることが好ましい。前記アームが、複数の略直線上のアーム構成部から構成され、各アーム構成部を連結する関節部にて角度の調整が可能であることが好ましい。前記アームが、複数の略直線上のアーム構成部から構成され、各アーム構成部がアーム構成部の軸周りに回転可能であることが好ましい。前記保持部が、前記ワークの加工対象部に離接する方向に前記アームとは独立して変位可能であることが好ましい。前記レーザーヘッド支持体が、分解可能であることが好ましい。前記ワークが金型であり、前記金型の据え付けた状態での補修に適用されることが好ましい。
【００１０】
本発明のワーク補修方法は、レーザー発振器を含む移動可能な溶接機本体と、光ファイバーケーブルを介して前記溶接機本体と接続され、前記レーザー発振器から発振されるレーザー光を照射するレーザーヘッドとを有するレーザー溶接装置を用いたワーク補修方法であって、前記溶接機本体とは独立して移動可能に設けられたレーザーヘッド支持体に、前記レーザーヘッドを保持させ、前記レーザーヘッド支持体を、ワークの据え付け位置付近に移動し、前記レーザーヘッドを保持した保持部の位置及び姿勢を制御しながら、前記ワークの加工対象部に前記レーザー光を照射して前記ワークを据え付けた状態で補修を行うことを特徴とする。
【００１１】
前記ワークとして金型の補修に適用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、溶接機本体とは分離したレーザーヘッド支持体を備え、レーザーヘッドが光ファイバーケーブルを介してこのレーザーヘッド支持体に支持されていると共に、溶接機本体及びレーザーヘッド支持体が共に移動可能である。従って、ワークをテーブル上に設置する必要がなく、据え付け位置からワークを移動しなくても、ワークに対して溶接作業が可能である。このため、可搬困難な大型ないしは重量のあるワーク、例えば数百キロから数十トンもある金型の補修に適している。また、溶接機本体及びレーザーヘッド支持体をそれぞれ独立して移動できるため、ワークが設置されている工場内の狭い場所での移動も容易である。しかも、レーザーヘッド支持体は、ワークの加工対象部に、レーザー光を照射可能にレーザーヘッドの位置及び姿勢を制御できる構成であり、これにより、溶接箇所の隣接部（いわゆる溶接２番部）への熱影響を極力少なくでき、ワーク据え付け現場における作業であっても精度の高い溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一の実施形態に係るワーク溶接装置の概要を示した図である。
【図２】図２は、アーム、保持部、レーザーヘッドの取り付け関係を示した図である。
【図３】図３は、保持部の動作を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の一の実施形態に係るワーク補修方法を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の一の実施形態に係るワーク溶接装置のアームの関節部を示した図である。
【図６】図６は、本発明の一の実施形態に係るワーク溶接装置のアームの関節部の断面を示した図である。
【図７】図７は、本発明の一の実施形態に係るワーク溶接装置の関節部と第２アームとの接合部分を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係るレーザー溶接装置１の全体構成を示した図である。この図に示したように、レーザー溶接装置１は、溶接機本体１０と、レーザーヘッド２０と、レーザーヘッド支持体３０等を有して構成される。
【００１５】
溶接機本体１０は、例えばＹＡＧレーザーを生成するレーザー発振器（図示せず）あるいはファイバーレーザー発振器を内蔵している。溶接機本体１０には光ファイバーケーブル１５の一端が接続されており、光ファイバーケーブル１５の他端にはレーザーヘッド２０が接続されている。従って、レーザー発振器により発振されたレーザー光は光ファイバーケーブル１５を介してレーザーヘッド２０に供給されて照射される。溶接機本体１０は、移動手段としてのキャスタ１１が下部に設けられており、床面上を移動可能となっている。なお、移動手段は、床面上を移動できるものであれば例えば摺動部材であってもよくキャスタ１１に限定されるものではない。
【００１６】
レーザーヘッド２０は、レーザー光保護機能を備えた拡大鏡２１が付設されており、操作者がワークにおける加工対象部に溶接材を位置合わせしながら、レーザー光を照射して肉盛等の加工を行う。
【００１７】
レーザーヘッド２０は、レーザーヘッド支持体３０により支持されるが、レーザーヘッド支持体３０は、溶接機本体１０からは独立した構造体として形成され、その下部には、移動手段としてのキャスタ３１が設けられている。この場合、レーザーヘッド２０の位置は、直行する三方向のそれぞれの方向へ移動可能とすることもできる。従って、レーザーヘッド支持体３０によって支持されるレーザーヘッド２０と溶接機本体１０とは、上記のように光ファイバーケーブル１５で接続されているが、それぞれが独立して移動可能であり、溶接機本体３０から所定距離離間した位置でレーザー光を照射できる。例えば工場内の狭いスペースにおいて、レーザーヘッド支持体３０のみを移動させ、成形機に据え付けられたままのワーク（金型）にレーザー加工を行うことができる。レーザーヘッド支持体３０の単独での移動範囲が大きいほど、工場内の狭いスペースにおける移動の自由度が増すと共に、より大型のワークに対しての加工も可能となる。但し、取り扱いやすさ等を考慮すると、光ファイバーケーブル１５は、５〜２０ｍ程度のものを用いることが好ましく、さらには１０〜１５ｍ程度のものを用いることが実用上好ましい。
【００１８】
レーザーヘッド支持体３０は、より詳しくは、ベース３２、支柱部３３、アーム３４及び保持部３５を有している。ベース３２の下面には上記したキャスタ３１が設けられ、床面上を移動可能である。但し、移動手段がキャスタ３１に限定されるものではないことは溶接機本体１０の移動手段と同様である。支柱部３３は、ベース３２の上面に立設されている。そして、この支柱部３３に沿ってガイドねじ３３ｂが配設されており、このガイドねじ３３ｂにアーム３４の基部３４ａが螺合して上下動可能に支持されている。なお、符号３３ｃはガイドねじ３３ｂを回転駆動させるモータであり、符号３３ｄはガイドねじ３３ｂの周囲を被覆するカバーである。
【００１９】
支柱部３３は、ベース３２に対して回転可能に取り付けされていることが好ましい。また、支柱部３３は、ベース３２に着脱可能に取り付けられることが好ましく、例えば、両者間にマグネット３３ａを介して取り付けることができる。マグネット３３ａを用いれば容易にベース３２から取り外しできる。例えば、切り替えスイッチでＯＮ／ＯＦＦを操作することでマグネット３３ａの磁力を発生させたり、磁力を遮断させたりすることで、支柱部３３とベース３２の着脱を容易に行うことができる。もちろん、マグネット３３ａに限らず、ボルト及びナット（図示せず）を用いて連結してもよい。なお、マグネット３３ａを用いた場合には、必要に応じて、ベース３２から支柱部３３を取り外し、ワークである金型にマグネット３３ａを吸着して加工を施すことも可能である。
【００２０】
アーム３４は、上記のように基部３４ａが支柱部３３に支持され上下動可能になっている。アーム３４は、第１アーム３４１、第２アーム３４２及び第３アーム３４３を有する多関節アームからなり、第３アーム３４３の先端にレーザーヘッド２０を保持する保持部３５を有している。また、第１アーム３４１及び第２アーム３４２は軸部材３７１，３７２を介して連結され、第２アーム３４２は、第１アーム３４１に対して水平回転可能になっており、好ましくは３６０度近くまで回転可能になっている。第２アーム３４２及び第３アーム３４３も同じく軸部材３７３，３７４を介して連結され、第２アーム３４２に対して水平回転可能に、好ましくは２７０度以上回転できるようになっている。
【００２１】
また、第１アーム３４１、第２アーム３４２及び第３アーム３４３のうちのいずれか少なくとも一つに、１本以上の支え棒３６を設けることが好ましい。図１に示した例では、第２アーム３４２にこの支え棒３６を設けている。アーム３４は、上記したように第１アーム３４１、第２アーム３４２及び第３アーム３４３を有し、レーザーヘッド２０を支持する保持部３５までの距離が相当程度、例えば、各アームに沿った距離で２〜５ｍ前後あるため、基部３４ａを支柱部３３に支持しただけでは、レーザーヘッド２０の重量によってその位置が安定しない可能性がある。そこで、基部３４ａから保持部３５までの間のいずれかの位置に少なくとも１本以上の支え棒３６を設けることが好ましい。また、この支え棒３６は、それが設けられている第１アーム３４１、第２アーム３４２及び第３アーム３４３のいずれかに沿って、図１の例では第２アーム３４２に沿って移動可能に設けられていることが好ましい。それにより、支え棒３６の位置を調整して、レーザーヘッド２０をより確実に安定して支持することができる。なお、支え棒３６は、マグネットを利用して接地面に固定することもかのである。
【００２２】
保持部３５は、第３アーム３４３に対して独立してワークの加工対象部に離接する方向に変位可能になっている。具体的には、図２に示したように、保持部３５は、レーザーヘッド２０が固定されるブラケット３５ａを有し、このブラケット３５ａが、第３アーム３４３の先端に上下方向に支持されたガイド軸３５ｂに沿って上下動可能に取り付けられている。従って、例えば、図３に示したように、ワークである金型Ｗの加工対象部が深い凹部である場合、アーム３４を下降させて当該加工対象部に接近させようようとしても、アーム３４の下面が金型Ｗの周縁に当接してしまう場合がある。ところが、本実施形態のように保持部３５をアーム３４に対して独立して変位可能とすることにより、アーム３４を金型Ｗの周縁に当接しない高さまで下降させ、その後、ブラケット３５ａをガイド軸３５ｂに沿って下降させることで保持部３５（レーザーヘッド２０）のみを、加工対象部へのレーザー加工に適した位置まで変位させることができる。
【００２３】
また、保持部３５は第３アーム３４３に回転軸３４５を介して連結されており、回転軸３４５回りに３６０度回転可能となっている。保持部３５を回転軸３４５回りに回転させることにより、レーザーヘッド２０を適宜の角度に調整できるようになっている。
【００２４】
上記したベース３２上の支柱部３３、アーム３４を上下方向に、あるいは、前後・左右を含む水平方向に動かし、さらに保持部３５を上下動させたり、回転軸３４５を中心として回転させたりすることで、レーザーヘッド２０は適宜の位置及び姿勢に制御される。レーザーヘッド２０の位置及び姿勢をこのようにして制御することにより、ワークを成形機等に据え付けた状態であっても、レーザー加工を施す加工対象部に略直角方向からレーザー光を照射できる。レーザー光は、略直角方向から加工対象部に照射することが好ましく、それにより、いわゆる溶接２番部への熱影響を低減できることは上記したとおりである。なお、ここでいう「略直角方向」とは、溶接２番部が生じないような角度をいい、通常、加工対象部に対して正確に直角である場合のほか、若干斜めに照射される場合、例えば直角に対して±２０度の範囲で斜めに照射される場合も含む。
【００２５】
なお、レーザーヘッド支持体３０は分解可能になっていることが好ましい。例えば、ベース３２と支柱部３３をマグネット３３ａを介して、あるいは、ボルト・ナットを介して連結する構造とすることで容易に分解できる。また、アーム３４は、第１アーム３４１と第２アーム３４２との関節部、第２アーム３４２と第３アーム３４３との関節部を、それぞれ軸部材３７１〜３７４を介して連結して構成することで、軸部材３７１〜３７４を取り外すだけで容易に分解できる。保持部３５は、ブラケット３５ａをガイド軸３５ｂから取り外せば容易に分解できる。
【００２６】
次に、本実施形態のレーザー溶接装置１を用いてワークとしての金型Ｗを補修する方法を説明する。金型Ｗは、例えば、図４に示したように、工場内に設置された成形機（プレス成形機等）に据え付けられた上型及び下型を有してなる。従来、この金型Ｗに故障が発生した際には、上記のように、取り外して修理する必要があったが、本実施形態によれば、まず、この金型Ｗの据え付け位置付近まで、レーザー溶接装置１を移動させる。この際、本実施形態のレーザー溶接装置１は溶接機本体１０とレーザーヘッド支持体３０とが分離され、それぞれ移動手段としてのキャスタ１１，３１を備えている。従って、工場内では、これら溶接機本体１０とレーザーヘッド支持体３０とはそれぞれ分離して移動できる。溶接機本体１０とレーザーヘッド支持体３０とが一体となっている従来の装置では、移動が前提とされていないこともあるが全体が大型であるため、種々の機械や部品等が存在する工場内の移動は困難である。しかし、本実施形態では、溶接機本体１０とレーザーヘッド支持体３０とを分離独立させたため、このような工場内であっても容易に所定の位置に移動できる。また、レーザーヘッド支持体３０に支持されたレーザーヘッド２０と溶接機本体１０とは、所定長の光ファイバーケーブル１５で接続されているため、レーザーヘッド支持体３０を金型Ｗの付近に移動させればよく、溶接機本体１０は、光ファイバーケーブル１５の長さでカバーされる範囲で移動しやすい適宜の位置にセットすればよい。
【００２７】
なお、本実施形態のレーザーヘッド支持体３０は上記のように分解可能であるため、溶接作業者は、金型Ｗが据え付けられている工場までは分解状態で搬送でき、工場内の適宜のスペースで組み立てればよいため、金型Ｗに異常が生じた後、溶接作業者によるレーザー溶接装置１の設置を迅速、かつ簡易に行うことができる。
【００２８】
補修対象の金型Ｗが据え付けられた成形機の近くにレーザーヘッド支持体３０を移動したならば、アーム３４を支柱部３３に対して上下動させる。また、支柱部３３をベース３２に対して所定角度回転させてアーム３４の全体角度の調整を行い、さらに、第１アーム３４１、第２アーム３４２及び第３アーム３４３の各角度の調整を行い、金型Ｗを構成する上型及び下型の間に保持部３５を位置させる。そして、図４に示したように、例えば、下型を補修する場合には、レーザーヘッド２０を、照射方向が下向きとなるようにその姿勢を調整する。なお、アーム３４を構成する第１から第３アーム３４１〜３４３のいずれか少なくとも一つをその軸回りに適宜の角度、例えば３６０度回転可能に取り付けておけば、各アーム３４１〜３４３をその軸回りに回転させてレーザーヘッド２０の照射方向をより高い精度で調整することもできる。
【００２９】
上型及び下型の間にレーザーヘッド２０をセットしたならば、下型の加工対象部との距離が加工に適した距離となるまで、アーム３４を下降させる。そして、加工対象部が凹部の場合には、アーム３４を所定の高さまで下降させたならば、上記のように、保持部３５のみをアーム３４に独立して下降させて加工対象部との距離を微調整し、加工対象部に対して適切な焦点距離でかつ略直角方向からレーザー光を照射できるようにレーザーヘッド２０の位置及び姿勢を調整する。このようにして位置合わせしたならば、レーザーヘッド２０からレーザー光を照射し、溶接材を用いた肉盛を行うなどして必要な補修を行う。上型を補修する場合には、保持部３５を回転軸３４５を中心として回転させ、上記と逆に、アーム３４を上昇させ、さらに保持部３５を上昇させるなどしてレーザーヘッド２０の位置及び姿勢を調整してレーザー光を照射して実施する。なお、上記したアーム３４や保持部３５の調整はモータ（例えば、アーム３４の上下動を調整するモータ３３ｃ）により電動で行うことができるが、モータの回転速度を適宜に調整可能とし、大きく動かす場合には高速で、焦点距離を合わせるときのような微調整の際には低速で調整することが好ましい。
【００３０】
本実施形態によれば、レーザーヘッド２０が溶接機本体１０とは分離され、独立して移動可能なレーザーヘッド支持体３０の保持部３５に支持され、所定長の光ファイバーケーブル１５を介して溶接機本体１０にて生成されたレーザー光をレーザーヘッド２０に供給し照射する構造である。従って、金型Ｗが成形機に据え付けられた状態であっても、その加工対象部に対するレーザーヘッド２０の位置及び姿勢を容易かつ適切に制御できる。このため、成形機から取り外すことが困難な数百ｋｇから数十トンレベルの大型で重量のある金型Ｗの補修に好適である。そして、金型Ｗを取り外すことなく補修できるため、補修に要する時間の大幅な短縮、手間の簡素化に貢献でき、運送費等を含めた補修コストも大幅に低減できる。
【００３１】
なお、上記説明では、ワークとして金型を取り上げているが、金型に限らず、可搬困難なワークをレーザー加工する場合にも本発明は適している。また、可搬困難な大型、重量物に限らず、小型、軽量なものであっても、それらを据え付け位置から動かさないで加工する場合にも本発明を適用可能であることは、もちろんである。
【００３２】
次に、第１アーム３４１と第２アーム３４２の関節部３８について説明する。なお、ここでは、第１アーム３４１と第２アーム３４２により形成される関節部３８について説明するが、第２アーム３４２と第３アーム３４２により形成される関節部など、アームの他の関節部も同様の構造を有することができる。図５は、本発明の一の実施形態に係るワーク溶接装置のアームの関節部を示した図である。図６（ａ）は、アームの関節部の上断面図であり、図６（ｂ）は、アームの関節部の横断面図である。
【００３３】
第１関節部材３８１は第１アーム３４１に固定されている。第１アーム３４１は略正方形の断面を有しており、第１関節部材３８１に固定されている。第１関節部材３８１は、略正方形状の断面を有する部位に、所定の厚さを有し、且つ、略半円と略長方形が結合した形状の平面を有する上側挟持部３８２及び下側挟持部３８３が上下に平行に連結されている。上側挟持部３８２及び下側挟持部３８３は所定の間隔を有しており、第２関節部材３８４は、上側挟持部３８２の下側と下側挟持部３８３の上側に内接し、軸部材３７１を介して挟持されている。第２関節部材３８４は、例えば、上側挟持部３８２及び下側挟持部３８３と同様に、略半円と略長方形が結合した形状の平面を有していてもよい。第２関節部材３８４の上面部には、第１アーム３４１側の略半円の円周に沿って凹部が所定の角度ごと（例えば、約３０°）に設けられている。この凹部は、例えば、略円形状を有している。上側挟持部３８２を貫通した固定部材３９０がこの凹部のいずれかに嵌合することで、第２関節部材３８４の上側挟持部３８２及び下側挟持部３８３に対する角度を固定することができる。つまり、複数の凹部のうち、いずれの凹部に固定部材３９０を嵌合させるかによって、第２関節部材３８４の角度を調整することが可能となる。
【００３４】
また、第２関節部材３８４は、第３関節部材３８５の下側と、第４関節部材３８６の上側で内接し、固定部材３９２〜３９４を介して挟持されている。第３関節部材３８５及び第４関節部材３８６は、略半円と略長方形が結合した形状の平面を有しており、長方形側で第２関節部材３８４が固定されている。一方、第３関節部材３８５及び第４関節部材３８６は、第２関節部材３８４が固定された側とは反対側、つまり、半円側で、第５関節部材３８８の被挟持部３８７を、軸部材３７２を介して挟持している。被挟持部３８７は、略半円と略長方形が結合した形状の平面を有しており、第３関節部材３８５の下側と、第４関節部材３８６の上側で内接している。被挟持部３８７の上面部には、略半円の円周に沿って複数の略円形状の凹部３８７ａ〜３８７ｇが所定の角度ごと（例えば、約３０°）に設けられている。第３関節部材３８５を貫通した固定部材３９１がこの凹部３８７ａ〜３８７ｇのいずれかに嵌合することで、第３関節部材３８５及び第４関節部材３８６に対する、第５関節部材３８８の角度を固定することができる。つまり、凹部３８７ａ〜３８７ｇのうち、いずれの凹部に固定部材３９１を嵌合させるかによって、第５関節部材３８８の角度を調整することが可能となる。また、第５関節部材３８８は第２アーム３４２に固定されているため、以上のような構成とすることで、第１アーム３４１と第２アーム３４２の角度を適宜調整することが可能となる。
【００３５】
第１アーム３４１と第２アーム３４２の関節部３８だけでなく、他の関節部３８も同様の構成とすることで、アーム間の角度を適宜調整し、保持部３５の位置を自在に調整することができる。また、ベース３２及び支柱部３３と、ワークとの距離に応じて、アームを追加することができる。
【００３６】
次に、第２アーム３４２の軸周りの回転機能について説明する。図７は、本発明の一の実施形態に係るワーク溶接装置の関節部と第２アームとの接合部分を示した図である。図７（ａ）は、該接合部分の横断面図であり、図７（ｂ）は、該接合部分の縦断面図である。図７（ｃ）は、第５関節部材の斜視図である。第５関節部材３８８は、略直方体状の関節部材本体３８８ａと、被保持部３８７（図７では図示しない）と、略円柱状の円柱部３８８ｂとから構成される。第２アーム３４２のアーム端部３４２ａは略円柱状の空洞を有しており、この空洞にて円柱部３８８ｂと嵌合する。アーム端部３４２ａと円柱部３８８ｂを嵌合させた状態で、アーム端部３４２ａを回転させることで、第１アーム３４１に対する第２アーム３４２の軸周りの角度を調整することができる。円柱部３８８ｂの円柱側面には、等間隔で（例えば、約３０°の間隔で）、略円形状の凹部３８９が設けられている。アーム端部３４２ａに設けられた貫通孔に挿入された固定部材３９５と凹部３８９ａ〜３８９ｈのいずれかとが嵌合することで、第１アーム３４１に対する第２アーム３４２の角度を固定することができる。
【００３７】
レーザー溶接の際には、ワークの加工対象部に略直角方向からレーザー光を照射する必要があるが、加工面は必ずしも、地面と水平な面であるとは限らない。そのため、上で述べたように、多軸関節により３６０°方向への溶接が可能となり、レーザーヘッドの角度を加工面に合わせた適切な角度に調整することが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１    レーザー溶接装置
１０  溶接機本体
１１  キャスタ
１５  光ファイバーケーブル
２０  レーザーヘッド
３０  レーザーヘッド支持体
３１  キャスタ
３２  ベース
３３  支柱部
３４  アーム
３５  保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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