(57)【要約】【課題】溝部を備えていない重ね合わせ部について適用可能とし、被溶接部が曲線となる部分についても、所望の被溶接位置に確実に溶接できるようにする。【解決手段】加工ヘッド１からのレーザ光３により、ワークＷのフランジ部Ｆに対しレーザ溶接を行う。加工ヘッド１および、加工ヘッド１を支持するハウジング１３に対し、取付ブラケット３１が、ベアリング３７，４１を介して回転可能に取り付けてある。取付ブラケット３１の下端には、フランジ部Ｆの上下両側から挟持する隙間矯正用の上部ローラ４９，下部ローラ５３と、フランジ部Ｆの先端に接触する位置倣いローラ６３とをそれぞれ設ける。位置倣いローラ６３は、取付ブラケット３１の上部の円筒部３３を押し付けるスプリング４７の作用により、フランジ部Ｆの先端を常に押し付けている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のワークのフランジ部相互を重ね合わせ、この重ね合わせ部にレーザ光を照射しつつ重ね合わせ部に沿って移動する加工ヘッドを備えたレーザ溶接装置において、前記加工ヘッドに対し、前記レーザ光の光軸を中心として回転可能な取付ブラケットを設け、この取付ブラケットに、前記各ワークのフランジ部相互の重ね合わせ方向に押圧してフランジ部相互の隙間を矯正する隙間矯正部材と、前記フランジ部の先端に接触する位置倣い部材とを、それぞれ設けたことを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記取付ブラケットを、前記加工ヘッドを支持するヘッド支持部材に対し、加工ヘッドとともに前記レーザ光の光軸と直交する方向に移動可能に設け、前記位置倣い部材を前記フランジ部の先端に向けて押し付けるべく、前記取付ブラケットを弾性的に押圧する押圧手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
前記ヘッド支持部材に対して回転可能なブラケットガイドを設け、前記取付ブラケットは、前記加工ヘッドの円柱部分が回転可能に挿入される円筒部を備えるとともに、前記ブラケットガイドに対して前記レーザ光の光軸と直交する方向に移動可能であり、前記ブラケットガイドと前記円筒部との間に前記押圧手段を設けたことを特徴とする請求項２記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記位置倣い部材は、前記フランジ部の先端に対して接触しつつ回転しながら移動する位置倣いローラで構成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
前記隙間矯正部材を、前記フランジ部を両面から挟持するよう一対設け、この一対の隙間矯正部材のうち、前記レーザ光が照射する側と反対側に位置する隙間矯正部材を、前記レーザ光が照射する側の隙間矯正部材に対して接近離反移動可能に設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザ溶接装置。
【請求項６】
前記取付ブラケットは、前記レーザ光が照射する側と反対側に位置する矯正部材を支持する支持ブラケットを備え、この支持ブラケットを、前記取付ブラケット本体部に対して移動可能に設けたことを特徴とする請求項５記載のレーザ溶接装置。
【請求項７】
複数のワークのフランジ部相互を重ね合わせ、この重ね合わせ部に加工ヘッドがレーザ光を照射しつつ重ね合わせ部に沿って移動してレーザ溶接を行うレーザ溶接方法において、前記加工ヘッドに対し、前記レーザ光の光軸を中心として回転可能な取付ブラケットを設け、この取付ブラケットに設けた隙間矯正部材により、前記ワークのフランジ部相互の重ね合わせ方向に押圧してフランジ部相互の隙間を矯正するとともに、前記取付ブラケットに設けた位置倣い部材を、前記フランジ部の先端に接触させた状態で、前記加工ヘッドを移動させてレーザ溶接を行うことを特徴とするレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のワークのフランジ部相互を重ね合わせ、この重ね合わせ部にレーザ光を照射しつつ重ね合わせ部に沿って移動する加工ヘッドを備えたレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車体パネルのように、三次元形状の部品に対する溶接では、部品と加工ヘッドとの相対姿勢を一定に維持する必要が生じるが、量産を考えた場合、部品のばらつきおよび位置決めのばらつきに対応できる機構が必要である。特にレーザ溶接では、溶接ビードが細いピンポイント的な加工方法であるため、上記したばらつきへの対応は必要不可欠となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、車体のルーフパネルとボディサイドとの重ね合わせ部に形成した溝部に楕円形状の倣い部材を挿入し、この倣い部材を溝部内の両側壁に接触させて、上記したばらつきの影響を受けることなく所定の被溶接位置に溶接できる機構を提案している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２３７８８７号公報
【０００５】
また、特許文献２には、倣い用の案内ローラを複数備えた溶接装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献２】
特開平８−２５０４２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献１に記載のものは、倣い部材が溝部内の両側壁に接触することで位置決めを行うようにしているため、溝部を備えていない重ね合わせ部に対しては適用できず、汎用性がない。
【０００８】
また、特許文献２に記載のものは、案内ローラが加工ヘッドに対して固定された構造であるため、被溶接部が曲線となる部分の溶接には適用が困難になる。
【０００９】
そこで、この発明は、溝部を備えていない重ね合わせ部について適用可能とするとともに、被溶接部が曲線となる部分についても、所望の被溶接位置に確実に溶接できるようにすることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、複数のワークのフランジ部相互を重ね合わせ、この重ね合わせ部にレーザ光を照射しつつ重ね合わせ部に沿って移動する加工ヘッドを備えたレーザ溶接装置において、前記加工ヘッドに対し、前記レーザ光の光軸を中心として回転可能な取付ブラケットを設け、この取付ブラケットに、前記各ワークのフランジ部相互の重ね合わせ方向に押圧してフランジ部相互の隙間を矯正する隙間矯正部材と、前記フランジ部の先端に接触する位置倣い部材とを、それぞれ設けた構成としてある。
【００１１】
【発明の効果】
この発明によれば、隙間矯正部材により、互いに重ね合わせたフランジ部相互の隙間を矯正するとともに、位置倣い部材が、ワークのフランジ部先端に接触しつつ、加工ヘッドの回りを回転することにより、フランジ部が曲線形状となっていても、常にこのフランジ部先端から一定の位置に加工点を設定することができ、溝部を備えていない重ね合わせ部について適用できるとともに、所望の被溶接位置に確実に溶接でき、溶接品質を安定させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１３】
図１は、この発明の実施の一形態を示すレーザ溶接装置の正面断面図で、図２は、図１の右側面図である。このレーザ溶接装置は、加工ヘッド１が、図１中で下方に向けてレーザ光３を照射する。ワークＷは、例えば自動車の車体パネルを構成する２枚の板材７，９からなり、この２枚の板材７，９のフランジ部Ｆ相互の重ね合わせ部の加工点１１に、前記したレーザ光３を照射してレーザ溶接を行う。
【００１４】
上記した加工ヘッド１は、ヘッド支持部材としてのハウジング１３におけるベース板１５の下面に、取付部１７を介して取り付けてある。取付部１７は、加工ヘッド１がベース板１５に対し、図１中で紙面に直交する方向と、図２中で紙面に直交する方向とに、それぞれスライド移動可能となるスライド機構を備えている。
【００１５】
上記したハウジング１３は、図３に示すように、ロボット１９に取り付け、このロボット１９の教示動作に従って、加工ヘッド１が前記したフランジ部Ｆに沿って移動する。
【００１６】
ロボット１９は、先端にフローティングユニット２１を介してハウジング１３を支持している。フローティングユニット２１は、図３中で下方に伸びる取付具２３を備え、取付具２３の下部側面にスライド機構２５を備えている。ハウジング１３は、前記したベース板１５の取付具２３側の端部から下方に伸びる側板２７を備え、この側板２７が上記したスライド機構２５を介して上下にスライドする。
【００１７】
取付具２３の上部側面には、エアシリンダ２９を設けてあり、このエアシリンダ２９の下方に伸びるピストンロッド３０の先端をハウジング１３のベース板１５に連結してある。これによりハウジング１３は、ロボット１９に対し、加工ヘッド１とともに図１中で上下に移動可能となる。
【００１８】
加工ヘッド１には、図１に示すように、レーザ光３の光軸３ａを中心として加工ヘッド１の周囲を回転可能な取付ブラケット３１を設けてある。この取付ブラケット３１は、上端に円筒部３３を備え、この円筒部３３に加工ヘッド１の円筒部分３５を、ベアリング３７を介して回転可能に挿入してある。
【００１９】
上記円筒部３３の下端側部には、図１中で右方向に突出して下方に伸びるブラケット本体部３９を一体化して設けてある。一方、前記ハウジング１３の側板２７の下端には、ハウジング１３のベース板１５と平行で、加工ヘッド１が挿入される環状の下板４０を設けてある。
【００２０】
また、この下板４０に対し、レーザ光３の光軸３ａを中心としてベアリング４１を介して回転可能となるブラケットガイド円筒部４３ａを備えたブラケットガイド４３を設けている。ブラケットガイド４３は、ブラケットガイド円筒部４３ａの図１中で右側の端部下方にガイド部４３ｂを備え、このガイド部４３ｂに対し、ブラケット本体部３９を含む取付ブラケット３１が、光軸３ａと直交する方向に移動する。図４は、ガイド部４３ｂ周辺を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
ブラケットガイド円筒部４３ａには、前記取付ブラケット３１の円筒部３３が挿入されており、このブラケットガイド円筒部４３ａと円筒部３３との間には、図１のＢ−Ｂ断面図である図５に示すように、隙間４５を形成してある。この隙間４５における円筒部３３と、前記ガイド部４３ｂ上部におけるブラケットガイド円筒部４３ｂとの間に、押圧手段としてのスプリング４７を設けてある。
【００２２】
なお図４，図５では、ベアリング３７，４１は省略してある。
【００２３】
前記取付ブラケット３１におけるブラケット本体部３９の下端は、ワークＷのフランジ部Ｆのやや上部付近に位置しており、かつレーザ光３に向けて膨出する膨出部３９ａを備えている。そして、この膨出部３９ａの先端には、上部ローラ４９が回転支持軸５１を介して回転可能に設けてある。この上部ローラ４９は、図１に示すように、下端がフランジ部Ｆ上における加工点１１近傍に位置し、かつ上端が図１中で下端より右側となるよう傾斜している。
【００２４】
上部ローラ４９の下方には、フランジ部Ｆを境にして上下対称に、上部ローラ４９とともに一対の隙間矯正部材を構成する下部ローラ５３を、回転支持軸５５を介して回転可能に配置してある。この回転支持軸５５は、上記したブラケット本体部３９の下端に対し、エアシリンダ５７によって接近離反移動可能な支持ブラケット５９に支持してある。
【００２５】
すなわち、上記したエアシリンダ５７の後退駆動により、上部ローラ４９と下部ローラ５３とで、ワークＷのフランジ部Ｆを挟持して各板材７，９のフランジ部Ｆ相互間の隙間を矯正する。
【００２６】
また、ブラケット本体部３９は、上記エアシリンダ５７より図１中で左側において、支持ブラケット５９側に向けて突出するほぼＬ字形状のガイド部３９ｂを一体に備えている。さらにガイド部３９ｂの下面には、支持ブラケット５９の上部に形成してあるガイド溝５９ａに移動可能に挿入されるガイド突起３９ｃを設けてある。
【００２７】
上記したＬ字形状のガイド部３９ｂの先端側と、膨出部３９ａとの間には、図１中で上下方向に伸びるローラ支持軸６１を設け、このローラ支持軸６１に、位置倣い部材としての位置倣いローラ６３を回転可能に設けてある。この位置倣いローラ６３は、ワークＷのフランジ部Ｆの先端（図１中で右側の端部）に対応する位置にあり、前記したスプリング４７の作用により、ブラケット本体部３９が図１中で左方向に押圧されることから、フランジ部Ｆの先端に押し付けられた状態となる。
【００２８】
なお、図６は、図１のＣ−Ｃ断面図、図７は、図１の底面図である。
【００２９】
次に、作用を説明する。エアシリンダ５７を、図１の状態から前進駆動して支持ブラケット５９をブラケット本体部３９から離反させ、上部および下部の各ローラ４９および５３相互の間隔を充分広くしておく。この状態で、ロボット１９により、ハウジング１３に支持させてある加工ヘッド１をワークＷに接近させ、上記した各ローラ４９，５３相互間にワークＷのフランジ部Ｆが入り込むようにする。
【００３０】
また、このとき位置倣いローラ６３を、図１に示してあるようにフランジ部Ｆの先端に接触させる。この状態で、エアシリンダ５７を後退駆動して図１に示すように、上部ローラ４９と下部ローラ５３とでフランジ部Ｆを挟持し、フランジ部Ｆ相互間の隙間を矯正する。
【００３１】
位置倣いローラ６３がフランジ部Ｆの先端に接触した状態では、前記したスプリング４７が、ブラケット本体部３９上部の円筒部３３を図１中で左方向に押し付けているので、ブラケット本体部３９の下部に取り付けてある位置倣いローラ６３は、フランジ部Ｆの先端を弾性的に押し付けた状態にある。
【００３２】
この状態で、加工ヘッド１からレーザ光３を加工点１１に向けて照射しつつ、ロボット１９の教示動作により、加工ヘッド１を、例えば図８に示すように、曲線形状を呈するフランジ部Ｆに沿って矢印Ｐで示すように移動させることで、溶接ビード６５がフランジ部Ｆに形成されて各板材７，９のフランジ部Ｆ相互が、レーザ溶接によって接合される。
【００３３】
ここで、上記加工ヘッド１の移動時には、位置倣いローラ６３によってフランジ部Ｆの先端を常に押し付けており、このためフランジ部Ｆの形状にばらつきがあっても、レーザ光３によるフランジ部Ｆへの加工点１１は、フランジ部Ｆの先端から常に一定の位置となる。これにより、溶接接合を行うフランジ部Ｆの幅（図１中で左右方向の寸法）を確実に短くすることができ、レーザ溶接の利点がより一層発揮される。
【００３４】
また、位置倣いローラ６３とフランジ部Ｆの先端とは一点で接触しており、また取付ブラケット３１が、ベアリング３７，４１を介して加工ヘッド１に対し、図８中で矢印Ｑのように回転するので、図８のようにフランジ部Ｆが曲線形状であっても、この曲線形状に対して取付ブラケット３１が容易に追従できる。
【００３５】
さらに、ワークＷと加工ヘッド１とのレーザ光３の照射方向の距離の変動については、ロボット１９と、加工ヘッド１を支持しているハウジング１３とを結合している前記図３に示したフローティング機構２１により、常に一定となる。
【００３６】
以上により、上記した本実施形態のレーザ溶接装置によれば、溝部を備えていない重ね合わせ部について適用できるとともに、所望の被溶接位置に確実に溶接でき、溶接品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示すレーザ溶接装置の正面断面図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】図１のレーザ溶接装置における加工ヘッドとロボットとの結合関係を示す正面断面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図１の底面図である。
【図８】図１のレーザ溶接装置の動作説明図である。
【符号の説明】
Ｗ　ワーク
Ｆ　フランジ部
１　加工ヘッド
３　レーザ光
３ａ　光軸
１３　ハウジング（ヘッド支持部材）
３１　取付ブラケット
３３　取付ブラケットの円筒部
３５　加工ヘッドの円筒部分
３９　ブラケット本体部
４３　ブラケットガイド
４７　スプリング（取付ブラケットを押圧する押圧手段）
４９　上部ローラ（隙間矯正手段）
５３　下部ローラ（隙間矯正手段）
５９　下部ローラを支持する支持ブラケット
６３　位置倣いローラ（位置倣い部材）
【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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【図８】
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