(57)【要約】【課題】溶接工程内において、一対の被溶接部材を突合せ溶接するに先立ち、その端面を研削加工した後、突合せ隙間を調節して溶接するレーザ溶接方法を提供する。【解決手段】固定治具７０に保持された一対の被溶接部材１０，１１の突合せ溶接に先行して、上記溶接ヘッド２０等に備える研削手段８０により上記一対の被溶接部材の対面する両端面１０Ａ，１１Ａを研削加工し、この後、上記固定治具７０は被溶接部材の少なくとも片側を可動して突合せ両端面の隙間を所定隙間に調節・固定した後、少なくとも一対の被溶接部材の溶接線１２を検出手段９０で検出しながら溶接ヘッド２０の位置制御とレーザ光線Ｌの出力制御を行って突合せ溶接を実行させるレーザ溶接方法である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間を調節・保持する固定治具と、上記一対の被溶接部材の突合せ溶接線に対してレーザ光線を照射する溶接ヘッドと、上記溶接ヘッドに備えて一対の被溶接部材の突合せ両端面を研削する研削手段と、少なくとも上記溶接線及び突合せ隙間・端面状態の検出手段と、溶接ヘッドを姿勢制御しながら溶接線に沿って移動する多関節ロボットの手首又は３軸直交移動体の手首と、からなるレーザ溶接システムを使用したレーザ溶接方法において、
上記固定治具に保持された一対の被溶接部材の突合せ溶接に先行して、上記溶接ヘッド等に備える研削手段により上記一対の被溶接部材の対面する両端面を研削加工し、この後、上記固定治具は被溶接部材の少なくとも片側を可動して突合せ両端面の隙間を所定隙間に調節・固定し、この後、少なくとも一対の被溶接部材の溶接線を検出手段で検出しながら溶接ヘッドの位置制御とレーザ光線の出力制御を行って突合せ溶接を実行させることを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】
一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間を調節・保持する固定治具と、上記一対の被溶接部材の突合せ溶接線に対してレーザ光線を照射する溶接ヘッドと、上記溶接ヘッドに備えて一対の被溶接部材の突合せ両端面を研削する研削手段と、少なくとも上記溶接線及び突合せ隙間・端面状態の検出手段と、溶接ヘッドを姿勢制御しながら溶接線に沿って移動する多関節ロボットの手首又は３軸直交移動体の手首と、からなるレーザ溶接システムを使用したレーザ溶接方法において、
上記固定治具に保持された一対の被溶接部材の突合せ溶接に先行して、検出手段で検出した両端面隙間・端面状態が良好の場合は、直ちに、一対の被溶接部材の溶接線を検出手段で検出しながら溶接ヘッドの位置制御とレーザ光線の出力制御を行って突合せ溶接を実行させ、また、検出手段で検出した両端面隙間・端面状態が不良結果の場合は、上記溶接ヘッド等に備える研削手段により上記一対の被溶接部材の対面する両端面を研削加工し、この後、上記固定治具は被溶接部材の少なくとも片側を可動して突合せ両端面の隙間を所定隙間に調節・固定し、この後の再検出で良好となれば、少なくとも一対の被溶接部材の溶接線を検出手段で検出しながら溶接ヘッドの位置制御とレーザ光線の出力制御を行って突合せ溶接を実行させることを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項３】
上記一対の被溶接部材の両端面に対する研削加工は、１回目の研削加工に基づく隙間・端面の検出不良に続く、２回目の隙間・端面の検出も不良結果となった場合には、端面不良としてワーク払出処理を行なうことを特徴とする請求項２記載のレーザ溶接方法。
【請求項４】
上記一対の被溶接部材の両端面隙間を、工具外径よりもバリ取り代分だけ狭く位置決めし、研削手段は両端面に沿う往動移動だけで両端面のバリ取りを行うことを特徴とする請求項１〜３記載のいずれか１項のレーザ溶接方法。
【請求項５】
上記一対の被溶接部材の両端面隙間を、工具外径よりも大きく位置決めし、研削手段は両端面の片面ずつ沿う往動移動と復動移動により両端面のバリ取りを行うことを特徴とする請求項１〜３記載のいずれか１項のレーザ溶接方法。
【請求項６】
一対の被溶接部材を固定する固定治具と、上記一対の被溶接部材の突合せ溶接線に対してレーザ発振器から導かれるレーザ光線を照射する溶接ヘッドと、上記溶接ヘッドを姿勢制御しながら溶接線に沿って移動させる多関節ロボットの手首又は３軸直交移動体の手首と、上記溶接線を検出する検出手段と、溶融池の監視制御手段と、を備えたレーザ溶接システムにおいて、上記固定治具には，少なくとも一方の被溶接部材を他方の被溶接部材から離接移動させて突合せ面の隙間調節を行う可動体の調節手段を備え、上記溶接ヘッドには突合せ溶接に先行して溶接線及び一対の被溶接部材の突合せ隙間・端面状態を検出する検出手段と、上記検出手段の検出結果に基づき被溶接部材の両端面を研削する研削手段と、を具備したことを特徴とするレーザ溶接システム。
【請求項７】
上記固定治具に備える可動体は、一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間・端面状態を検出する検出手段と、所定寸法の突合せ隙間に位置決めする位置決め手段と、を備えたことを特徴とする請求項６記載のレーザ溶接システム。
【請求項８】
上記固定治具に備える可動体は、
一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間・端面状態を検出する検出手段と、この検出手段からの検出情報により所定寸法の突合せ隙間に位置決めする制御手段とにより制御されることを特徴とする請求項６記載のレーザ溶接システム。
【請求項９】
上記固定治具に備える一対の可動体は、その両方を移動させて位置決め制御されることを特徴とする請求項６または７または８記載のレーザ溶接システム。
【請求項１０】
上記研削手段は、回転軸の先端に工具（回転砥石又は回転切刃）を装着するとともに、溶接ヘッド等の適所に固定的又は可動的（首振り又は進退可能）に配置され、一対の被溶接部材の突合せ両端面に対する研削加工を行なうことを特徴とする請求項６記載のレーザ溶接システム。
【請求項１１】
上記研削手段の工具（回転砥石又は回転切刃）は、被溶接部材の端面を両側から挟持する一対のテーパー環部を備え、これら一対のテ−パー環部の間に砥石又は切刃を備えたことを特徴とする請求項１０記載のレーザ溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ発振器を使用したレーザ溶接方法とこのレーザ溶接システムに係り、特に、溶接工程内において、一対の被溶接部材を突合せ溶接するに先立ち、突合せ両端面の隙間や端面状態を検出し、不良ならば突合せ両端面のバリ取り・研削を行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザ溶接装置は、そのレーザ発振器に炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザを使用したものが主流を占めている。また、最近では半導体レーザ素子を多数使用して各レーザ光線を集束した高出力の半導体レーザ発振器が採用されている。この半導体レーザ発振器を使用したレーザ溶接装置は、自動車業界において、車体の軽量化・車体の剛性アップによる安全性の改善、溶接コストの削減に貢献できるものとして期待されている。特に、テーラードブランク材の溶接や薄板鋼の突合せ溶接や重ね合せ溶接を、非接触の片面側溶接で実行できることに優位性が認められている。
【０００３】
上記半導体レーザ溶接装置は、例えば、図１７に示す基本的な構成になっている。半導体レーザ溶接装置１は、半導体レーザ発振器２と、レーザ光の伝送部３と、レーザ光の集光部４と、被溶接部材１０，１１の溶接線１２に対してレーザ光線５を照射する溶接ヘッド６と、この溶接ヘッド６を姿勢制御しながら溶接線に沿って移動する３軸直交移動体７の移動手首８又は多関節ロボットの手首（図示なし）と、被溶接部材１０，１１をクランプする固定治具Ｇとからなる。更に、上記溶接ヘッドには、カメラ９による溶接線１２の検知とレーザ光線５の位置制御及び溶融池の監視による溶接条件制御を行なうべく、レーザ出力制御等の機能を備える他、溶接後の溶接ビートの品質検査機能を備えている。これらの機能を備えた半導体レーザ溶接装置１における溶接ヘッド６により、テーラードブランク材の溶接や薄板鋼の突合せ溶接や重ね合せ溶接等が、非接触の片面側溶接で実行される。
【０００４】
上記半導体レーザ溶接装置及びその他のレーザ溶接装置において、レーザ光線を使用した突合せ溶接には、各種の要求がある。まず、レーザ光線の光軸直径は、０．９ｍｍ程度と小径であることから、突合せ溶接に先立ち、一対の被溶接材（板厚１〜２ｍｍ）の両端面のバラツキは、高精度な隙間寸法（０〜０．２ｍｍ）の初期設定が要求される。このためには、被溶接材の両端面が平滑に研削仕上げされていることが望まれるし、一対の被溶接材の両端面を所定の隙間寸法に微調節・固定させることのできる固定治具が望まれる。そして、一対の被溶接材が薄板で、三次元形状にプレス加工されたものの三次元溶接を実施する場合は、突合せ端面の完全一致と、レーザ光線を溶接線の正確な照射位置へ照射させるための高い位置制御が、更に要求されることになる。
【０００５】
然して、上記一対の被溶接材（板厚１〜２ｍｍ）において、両端面（突合せ面）の隙間寸法（０〜０．２ｍｍ）の初期設定や端面形状にバラツキが有ると、突合せ溶接に溶接不良を発生させることになる。具体的には、一対の被溶接材において、突合せ隙間が無い所では適正とは言えないものの確実な溶接が実行される。しかし、両端面の突合せ隙間寸法が広い所では、溶接抜けによる孔が開き、たちまち溶接不良の原因となる。この溶接不良を解消させるには、（１）溶接端面の全長にわたり同一隙間にするか、（２）溶接端面（突合せ面）の隙間の広・狭に対応してレーザ出力とデフォーカス量の制御又は溶接速度を加減制御する方法が提案されている。
【０００６】
上記（１）において、溶接端面（突合せ面）の全長にわたり同一隙間にする方法は、突合せ溶接に先立つ別工程において、一対の被溶接材の端面に有るバリを砥石で削り取ったり、レーザ光や燃焼ガスでバリを溶かし取る手段が実施されている。このバリ取りされた一対の被溶接材を、溶接工程に搬入して固定治具に固定し、一定の隙間管理のもとにレーザ溶接されている。
【０００７】
また、上記（２）において、溶接端面（突合せ面）の隙間の広・狭に対応してレーザ出力とデフォーカス量の制御又は溶接速度を加減制御する方法は、突合せ面の断面性状に適応した溶接条件で、金属帯同志をレーザ溶接するものである。その詳細は、先行金属ストリップの後端部と後行金属ストリップの先端部とを切断した後、お互いの切断面を突合せ、この突合せ部に沿ってレーザ溶接する溶接機であって、金属ストリップの突合せ面幅方向各位置における破断面の面積率を把握する破断面検出器と、この幅方向各位置におけるバリ発生度合いを測定するバリ検出器と、この幅方向各位置での板厚を測定する板厚測定器と、上記破断面検出器、バリ検出器及び板厚測定器からの信号によりレーザ出力、溶接速度及びフィラ−ワイヤーの供給速度を演算する演算器と、この演算器からの指令により前記レーザ出力、溶接速度及びフィラ−ワイヤーの供給速度を制御する制御器と、を有するものである。この構成により、板破断等のライントラブルが低減する。（例えば、特許文献１参照）
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２９０２８１号公報（第１頁、第２頁、図１）
【０００９】
しかし、上記（１）において、溶接端面の全長にわたり同一隙間とすべく、砥石やレーザ光でバリ取りする方法は、突合せ溶接に先立ち別工程（バリ取り工程）にて行われる。このため、バリ取り装置とこれを設置するスペース及び管理工程が必須になり、初期投資や運転コスト、更に溶接時間の延長を来たしてしまう。また、別工程（バリ取り工程）において、被溶接材の両端面のバリ取りが高精度に行われても、後工程となる溶接工程の固定治具に取り付け直した時、被溶接材全体の撓み・歪み・抉れ等が影響してその被溶接材の両端面の隙間が均一になる事の保証は少ない。このため、バリ取り工程と溶接工程とを別工程の治具にセットし直しての作業では、上記問題点の他、溶接精度を低下させると言う問題が残存する。
【００１０】
更に、上記（２）において、隙間の広・狭に対応してレーザ出力とデフォーカス量の制御又は溶接速度を加減制御する方法は、突合せ面の断面性状に適応した溶接条件で制御し、金属帯同志をレーザ溶接させなければならない。このため、制御系が煩雑になるばかりか高価な制御装置の設備投資を余儀なくされる。また、溶接面は、突合せ隙間が無い所と隙間の広い所では、そのビード幅（肉盛り幅と高さ）が大きく変動することなる。この結果、外観を悪くしたり、溶接強度がビード幅の変化により変動することを意味する。従って、上記突合せ面の断面性状に適応した溶接条件での溶接方法は、一見、無難な溶接が合理的に行えるかに判断される。しかし、本質的に溶接強度が均一な高品質な薄板の突合せ溶接が期待できない。
【００１１】
然るに、薄板の突合せ溶接が求める理想的な溶接条件は、一対の被溶接材において、両端面の突合せされる隙間寸法や端面性状が溶接する全長にわたり均一・同一に保たれた状態とすること。この状態が完全に保証された条件下において、突合せ溶接を実行するとビード幅（肉盛り幅と高さ）の均一・同一な高い溶接品質が得られることである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の各種レーザ溶接装置を採用して実施されるレーザ溶接方法において、起きる突合せ溶接の様々な問題点に鑑みてなされたものである。
【００１３】
本発明における第１の目的は、溶接工程内において、一対の被溶接部材を突合せ溶接するに先立ち、その端面を研削加工した後、突合せ隙間を調節して溶接するレーザ溶接方法を提供するものである。更に、第２の目的は、溶接工程内において、一対の被溶接部材を突合せ溶接するに先立ち、突合せ両端面の隙間寸法や端面状態を検出し、不良ならばその端面を研削加工した後に突合せ隙間を再調節して溶接するレーザ溶接方法を提供するものである。
【００１４】
本発明における第３の目的は、上記第１と第２の目的を達成させるために、溶接工程内において、一対の被溶接部材を突合せ溶接するに先立ち、突合せ両端面を研削する研削手段と、突合せ両端面の当接状態を検出する検出手段と、突合せ両端面の隙間調節を行う固定治具を備えたレーザ溶接システムを提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のレーザ溶接方法は、一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間を調節・保持する固定治具と、上記一対の被溶接部材の突合せ溶接線に対してレーザ光線を照射する溶接ヘッドと、上記溶接ヘッドに備えて一対の被溶接部材の突合せ両端面を研削する研削手段と、少なくとも上記溶接線及び突合せ隙間・端面状態の検出手段と、溶接ヘッドを姿勢制御しながら溶接線に沿って移動する多関節ロボットの手首又は３軸直交移動体の手首と、からなるレーザ溶接システムを使用したレーザ溶接方法において、
上記固定治具に保持された一対の被溶接部材の突合せ溶接に先行して、上記溶接ヘッド等に備える研削手段により上記一対の被溶接部材の対面する両端面を研削加工し、この後、上記固定治具は被溶接部材の少なくとも片側を可動して突合せ両端面の隙間を所定隙間に調節・固定し、この後、少なくとも一対の被溶接部材の溶接線を検出手段で検出しながら溶接ヘッドの位置制御とレーザ光線の出力制御を行って突合せ溶接を実行させることを特徴とする。
【００１６】
請求項２のレーザ溶接方法は、一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間を調節・保持する固定治具と、上記一対の被溶接部材の突合せ溶接線に対してレーザ光線を照射する溶接ヘッドと、上記溶接ヘッドに備えて一対の被溶接部材の突合せ両端面を研削する研削手段と、少なくとも上記溶接線及び突合せ隙間・端面状態の検出手段と、溶接ヘッドを姿勢制御しながら溶接線に沿って移動する多関節ロボットの手首又は３軸直交移動体の手首と、からなるレーザ溶接システムを使用したレーザ溶接方法において、
上記固定治具に保持された一対の被溶接部材の突合せ溶接に先行して、検出手段で検出した両端面隙間・端面状態が良好の場合は、直ちに、一対の被溶接部材の溶接線を検出手段で検出しながら溶接ヘッドの位置制御とレーザ光線の出力制御を行って突合せ溶接を実行させ、また、検出手段で検出した両端面隙間・端面状態が不良結果の場合は、上記溶接ヘッド等に備える研削手段により上記一対の被溶接部材の対面する両端面を研削加工し、この後、上記固定治具は被溶接部材の少なくとも片側を可動して突合せ両端面の隙間を所定隙間に調節・固定し、この後の再検出で良好となれば、少なくとも一対の被溶接部材の溶接線を検出手段で検出しながら溶接ヘッドの位置制御とレーザ光線の出力制御を行って突合せ溶接を実行させることを特徴とする。
【００１７】
請求項３のレーザ溶接方法は、請求項２のレーザ溶接方法において、上記一対の被溶接部材の両端面に対する研削加工は、１回目の研削加工に基づく隙間・端面の検出不良に続く、２回目の隙間・端面の検出も不良結果となった場合には、端面不良としてワーク払出処理を行なうことを特徴とする。
【００１８】
請求項４のレーザ溶接方法は、請求項１〜３記載のいずれか１項のレーザ溶接方法において、上記一対の被溶接部材の両端面隙間を、工具外径よりもバリ取り代分だけ狭く位置決めし、研削手段は両端面に沿う往動移動だけで両端面のバリ取りを行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項５のレーザ溶接方法は、請求項１〜３記載のいずれか１項のレーザ溶接方法において、上記一対の被溶接部材の両端面隙間を、工具外径よりも大きく位置決めし、研削手段は両端面の片面ずつ沿う往動移動と復動移動により両端面のバリ取りを行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項６のレーザ溶接システムは、一対の被溶接部材を固定する固定治具と、上記一対の被溶接部材の突合せ溶接線に対してレーザ発振器から導かれるレーザ光線を照射する溶接ヘッドと、上記溶接ヘッドを姿勢制御しながら溶接線に沿って移動させる多関節ロボットの手首又は３軸直交移動体の手首と、上記溶接線を検出する検出手段と、溶融池の監視制御手段と、を備えたレーザ溶接システムにおいて、上記固定治具には，少なくとも一方の被溶接部材を他方の被溶接部材から離接移動させて突合面の隙間調節を行う可動体の調節手段を備え、上記溶接ヘッドには突合せ溶接に先行して溶接線及び一対の被溶接部材の突合せ隙間・端面状態を検出する検出手段と、上記検出手段の検出結果に基づき被溶接部材の両端面を研削する研削手段と、を具備したことを特徴とする。
【００２１】
請求項７のレーザ溶接システムは、請求項６記載のレーザ溶接システムにおいて、上記固定治具に備える可動体は、一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間・端面状態を検出する検出手段と、所定寸法の突合せ隙間に位置決めする位置決め手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項８のレーザ溶接システムは、請求項６記載のレーザ溶接システムにおいて、上記固定治具に備える可動体は、一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間・端面状態を検出する検出手段と、この検出手段からの検出情報により所定寸法の突合せ隙間に位置決めする制御手段とにより制御されることを特徴とする。
【００２３】
請求項９のレーザ溶接システムは、請求項６または７または８記載のレーザ溶接システムにおいて、上記固定治具に備える一対の可動体は、その両方を移動させて位置決め制御されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０のレーザ溶接システムは、請求項６記載のレーザ溶接システムにおいて、上記研削手段は、回転軸の先端に工具（回転砥石又は回転切刃）を装着するとともに、溶接ヘッド等の適所に固定的又は可動的（首振り又は進退可能）に配置され、一対の被溶接部材の突合せ両端面に対する研削加工を行なうことを特徴とする。
【００２５】
請求項１１のレーザ溶接システムは、請求項１０記載のレーザ溶接システムにおいて、上記研削手段の工具（回転砥石又は回転切刃）は、被溶接部材の端面を両側から挟持する一対のテーパー環部を備え、これら一対のテ−パー環部の間に砥石又は切刃を備えたことを特徴とする。
【００２６】
【作用】
上記請求項１のレーザ溶接方法によると、固定治具に保持された一対の被溶接部材は、その突合せ溶接に先行して、両端面の隙間を広げ、溶接ヘッド等に備える研削手段により一対の被溶接部材の対面する両端面が研削加工される。これで、両端面はバリ取りされて端面状態が平滑に修正される。この後、上記固定治具は、被溶接部材の少なくとも片側を可動して突合せ両端面の隙間を所定隙間に調節・固定する。その後、すくなくとも一対の被溶接部材の溶接線を検出手段で検出しながら溶接ヘッドの位置制御とレーザ光線の出力制御を行って突合せ溶接が実行される。
【００２７】
しかして、研削手段の研削加工により、一対の被溶接部材の両端面の加工精度のバラツキが高精度に修正される。この後、両端面の隙間寸法と端面状態が最良な条件に設定・調節されるから、どのような端面状態であっても、最適な突合せ溶接が遂行される。
【００２８】
請求項２のレーザ溶接方法によると、固定治具に保持された一対の被溶接部材は、その両端面の突合せ溶接に先行して、固定治具にセットされた一対の被溶接部材の突合せ両端面は、その端面隙間や端面状態（バリの有無等）が溶接ヘッドに取付けた検出手段によって検出される。この検出手段で検出した両端面隙間・端面状態が良好の場合は、直ちに、少なくとも一対の被溶接部材の溶接線を検出手段で検出しながら溶接ヘッドの位置制御とレーザ光線の出力制御を行って突合せ溶接が実行される。
【００２９】
また、上記検出手段で検出した両端面隙間・端面状態が不良結果の場合は、両端面の隙間を広げ、溶接ヘッド等に備える研削手段により一対の被溶接部材の対面する両端面を研削加工する。これで、両端面はバリ取りにより端面状態が平滑に修正される。この後、上記固定治具は被溶接部材の少なくとも片側を可動して突合せ両端面の隙間を所定隙間に調節・固定して再検出される。再検出が良好となれば、少なくとも一対の被溶接部材の溶接線を検出手段で検出しながら溶接ヘッドの位置制御とレーザ光線の出力制御を行って突合せ溶接が実行される。
【００３０】
しかして、一対の被溶接部材の突合せ両端面は、検出手段で検出した両端面隙間・端面状態が良好の場合は、直ちに溶接されるから、効率良く溶接作業が遂行される。また、検出手段で検出した両端面隙間・端面状態が不良の場合は、研削手段の研削加工により、一対の被溶接部材の両端面の加工精度のバラツキが高精度に修正される。この後、両端面の隙間寸法と端面状態が最良な条件に設定・調節されるから、どのような端面状態であっても、最適な突合せ溶接が遂行される。
【００３１】
請求項３のレーザ溶接方法によると、請求項２のレーザ溶接方法において、一対の被溶接部材の両端面に対する研削加工は、１回目の研削加工に基づく隙間・端面の検出で隙間・端面に不良あるとき、２回目の研削加工を続けて行い、この２回目の研削に基づく隙間・端面の検出も不良結果となった場合には、端面不良としてワーク払出処理が行われる。
【００３２】
しかして、一対の被溶接部材の突合せ両端面は、その両端面隙間・端面状態が不良である場合は、最大限に良品とする研削を試みて歩留まりを改善する。また、突合せ溶接に不適当な一対の被溶接部材は、２回目の研削による検出で見切りを付けて溶接することなくワーク払出処理されるから、不要な溶接が低減され、溶接の不良率を著しく削減することができる。
【００３３】
請求項４のレーザ溶接方法は、請求項１〜３記載のいずれか１項のレーザ溶接方法において、上記一対の被溶接部材の両端面隙間を、砥石外径よりもバリ取り代分だけ狭くし、研削手段が両端面に沿う往動移動だけで両端面のバリ取りを行うから、バリ取りのための研削時間が短縮化される。このため、研削工程が介入されても、トータルなレーザ溶接時間の短縮化が図られる。
【００３４】
請求項５のレーザ溶接方法は、請求項１〜３記載のいずれか１項のレーザ溶接方法において、上記一対の被溶接部材の両端面隙間を、砥石外径よりも大きく位置決めし、研削手段が両端面の片面ずつ沿う往動移動と復動移動により両端面のバリ取りを行うから、両端面のバリ取り精度が高められる。このため、突合せ溶接における溶接部（溶接ビード）の品質が高められるとともに、溶接強度も高められる。
【００３５】
請求項６のレーザ溶接システムによると、固定治具には，少なくとも一方の被溶接部材を他方の被溶接部材から離接移動させて突合せ面の隙間調節を行う可動体の調節手段を備え、上記溶接ヘッドには突合せ溶接に先行して溶接線及び一対の被溶接部材の突合せ隙間・端面状態を検出する検出手段と、上記検出手段の検出結果に基づき被溶接部材の両端面を研削する研削手段とを具備したから、上記請求項１〜５に記載したレーザ溶接方法を遂行させることができる。
【００３６】
請求項７のレーザ溶接システムによると、上記請求項６記載のレーザ溶接システムにおいて、固定治具の可動体は、一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間・端面状態を検出する検出手段と、所定寸法の突合せ隙間に位置決めする位置決め手段とを備えているから、一対の被溶接部材の突合せのための両端面の隙間調節と、適切な突合せ溶接が遂行できる。
【００３７】
請求項８のレーザ溶接システムによると、上記請求項６記載のレーザ溶接システムにおいて、固定治具の可動体は、一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間・端面状態を検出する検出手段と、この検出手段からの検出情報により所定寸法の突合せ隙間に位置決めする制御手段とで制御されるから、一対の被溶接部材の突合せのための両端面の隙間調節が高精度に行えるとともに、最適な突合せ溶接が遂行できる。
【００３８】
請求項９のレーザ溶接システムによると、上記請求項６または７または８記載のレーザ溶接システムにおいて、固定治具に備える一対の可動体は、その両方を移動させて位置決め制御されるから、一対の被溶接部材の突合せのための両端面の隙間調節が迅速、且つ短時間に実行でき、溶接作業の効率化が図れる。
【００３９】
請求項１０のレーザ溶接システムによると、上記請求項６記載のレーザ溶接システムにおいて、研削手段は、回転軸の先端に回転砥石又は回転工具を装着するとともに、溶接ヘッド等の適所に固定的又は可動的（首振り又は進退可能）に配置され、一対の被溶接部材の突合せ両端面に対する研削加工を行なうから、一対の被溶接部材の両端面に対する研削・切削が適確且つ、高精度に行われる。
【００４０】
請求項１１のレーザ溶接システムによると、上記請求項１０記載のレーザ溶接システムにおいて、回転砥石又は回転工具によると、一対のテーパー環部が撓み易い薄板となる被溶接部材の端面を両側から挟持しているから、薄板の端面が研削中にビビリ振動や位置ズレを起こさず、一対のテ−パー環部の間にある砥石又は切刃により、精密な端面研削乃至端面切削が行える。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るレーザ溶接方法とその装置を、例えば、半導体レーザ発振器を使用した実施形態により説明する。図１〜図７は本発明の第１実施形態を示し、図７〜図１２は本発明の第２実施形態を示し、一次元形状部品や三次元形状部品の突合せ溶接を行なうための固定治具を備えたレーザ溶接方法とそのレーザ溶接システムである。また、図１３〜図１６は実施形態のフローチャート図である。
【００４２】
先ず、図１と図３に示す半導体レーザ発振器を使用したレーザ溶接システム１００は、半導体レーザ発振器Ｈと、レーザ光線Ｌの伝送部（光ファイバ）Ｄと、レーザ光線の集光部Ｓと、被溶接部材１０，１１の溶接線１２に対してレーザ光線Ｌを照射する溶接ヘッド２０と、この溶接ヘッド２０を姿勢制御しながら溶接線１２に沿って移動する３軸直交移動体５０に取付けられた手首６０と、このＮＣ制御装置（６軸制御＋研削手段のＳ軸又はＣ軸）６５と、一対の被溶接部材１０，１１をクランプする固定治具７０とから主要部を構成している。上記図１に示すレーザ溶接システム１００の３軸直交移動体５０は、門型フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３に装備したものである。また、図２に示すレーザ溶接システム１００´としても良い。この３軸直交移動体５０´は、移動コラムＦ４に片持支持されたものである。尚、上記レーザ溶接システム１００と同一部材は、同一符号を附して説明を省略している。更に、多関節ロボットの手首に装備させても良い。
【００４３】
上記３軸直交移動体５０，５０´は、左右（Ｘ軸）、前後（Ｙ軸）、上下（Ｚ軸）の３軸方向に移動制御される。また、３軸直交移動体５０，５０´に取付けられた手首６０は、溶接ヘッド２０に対する旋回動（Ｔ軸）、首振動（Ｒ軸とＢ軸）と、研削手段８０の昇降動（Ｓ軸）との４軸制御を行う。勿論、研削手段８０は、昇降動（Ｓ軸）に替えて、旋回動（Ｃ軸）としても良い。上記溶接ヘッド２０には、突合せ溶接に先行して一対の被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａを研削加工する研削手段８０と、上記一対の被溶接部材１０，１１の溶接線１２の検出手段９０及び溶融池Ｃｏの監視制御手段９０と、溶接ビードＢの形状を検出する溶接欠陥検出手段ＢＤと、これらの計測結果をリアルタイムにフイ−ドバックして溶接ビードＢを最適形状に創出すべく、レーザ光線Ｌの出力制御や溶接線（溶融池）等の位置制御について溶接条件制御するレーザ溶接制御装置ＬＣとを備えている。尚、上記溶接線１２の検出手段９０及び溶融池Ｃｏの監視制御手段９０は、同一符号９０で示した。その理由は、同一手段で両方の機能を果すからであり、同一の構成としても良いし、別手段に独立させた構成としても良い。
【００４４】
続いて、上記各構成ユニットの詳細を説明する。まず、半導体レーザ発振器Ｈは、多数のレーザ半導体からのレーザ光線を、偏光カップリングと、波長カップリングと、ＬＤスタックと、ビームシェーバーと、集光レンズ等の集束手段を介して、光束直径０．９×２．０ｍｍ程度の楕円形スポットのレーザ光線Ｌに集束される。ここでのレーザ出力は、少なくとも３ｋＷ以上の照射エネルギを発射するものである。勿論、本発明はレーザ発振器について、半導体型に限定されず、他の方式のものが適用できる。
【００４５】
上記溶接ヘッド２０に配置した研削手段８０は、突合せ溶接に先行して一対の被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａを研削する機能を持っている。上記研削手段８０は、図１と図３に示すように、溶接ヘッド２０の筐体２１における溶接線１２の方向に沿う側の側面に配置されており、昇降駆動ユニットＤＵのシリンダＣ２にて上下方向Ｃｏに昇降可能となっている。この昇降駆動ユニットＤＵは、ＮＣ制御装置６５からの昇降切替え指令Ｓ１を受けると昇降切換弁Ｖ１が働き、シリンダＣ１への圧縮空気Ｅｏの供給方向を切替える。これにより、研削手段８０は、実線示の研削位置（ーＺ軸方向）と、一点鎖線示８０´の回避位置（上限位置）の間を昇降位置決めされる。
【００４６】
勿論、上記昇降駆動ユニットＤＵは、旋回駆動ユニットとし、研削手段８０を実線示の研削位置（ーＺ軸方向）と、ニ点鎖線示８０”の回避位置（旋回位置）の間を旋回位置決めさせる構成としても良い。更に、上記研削手段８０は、その筐体８０Ａの内部に電動モータ又はエアーモータ等の回転駆動部８１を備え、回転軸８２の先端に備えるチャック８３に研削工具（ダブルカットのエンドミル）Ｋ１を着脱可能に、又はチャック８３を使用せずに固着させた形態で備えている。勿論、上記研削工具Ｋ１は、各種タイプの工具との頻繁な交換動作を行う場合には、自動工具交換装置（図示なし）を近傍に備え、この機能により自動交換動作を行わせても良い。
【００４７】
上記研削工具（ダブルカットのエンドミル）Ｋ１と、被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａとの隙間寸法Ｘの関係は、例えば、研削工具Ｋ１の直径よりもやや小さ目の隙間寸法Ｘに調節した両端面１０Ａ，１１Ａを研削加工することができる。これにより、両端面１０Ａ，１１Ａの研削効率が高められるし、研削後の両端面１０Ａ，１１Ａの接合性（隙間寸法Ｘが全長にわたり均一となる）が良好となる。勿論、図１１に示すように、両端面１０Ａ，１１Ａの隙間寸法Ｘを、研削工具Ｋ１の直径よりも大きく開き、研削工具Ｋ１の往復動で片面ずつを研削する方法によっても良い。
【００４８】
また、上記研削手段８０において、研削工具Ｋ１に替えて切削工具Ｋ２を回転軸８２に装着し、切削作業により、一対の被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａを切削加工する機能にしても良い。上記研削工具Ｋ１乃至は切削工具Ｋ２は、通常の形状は円柱形をなしている。この円柱形の工具によると、特に、薄板の端面研削や端面切削を行うと、薄板の端面が研削中にビビリ振動や位置ズレを起こすことがある。
【００４９】
そこで、図３の拡大図に示すように、一対のテーパー環部Ｔを付設し、撓み易い薄板となる被溶接部材１０，１１の端面１０Ａ，１１Ａを両側から挟持させる構成とするのが好ましい。上記一対のテ−パー環部Ｔの間にある砥石Ｋ１又は切刃Ｋ２により、精密な端面研削乃至端面切削が行えるように改良されている。
【００５０】
上記固定治具７０は、図４と図５に示す第１の実施手段のように、被溶接部材１０，１１の片側１０を固定する固着体７１と、被溶接部材１０，１１の他方の片側１１を移動可能に固定する可動体７２とからなる。上記可動体７２は、ＮＣ制御装置６５からの移動指令Ｓ２により切換弁Ｖ２を作動させてエア源Ｅｏからの圧縮空気をシリンダＣ１に方向変更して送り込み、治具開き・治具閉じ動作を行わせる。
【００５１】
勿論、固定治具７０は、図６と図７に示す第２の実施手段のように、固着体７１にもＮＣ制御装置６５からの移動指令Ｓ２により切換弁Ｖ２，Ｖ３を作動させてエア源Ｅｏからの圧縮空気をシリンダＣ１，Ｃ２に方向変更して送り込み、治具開き・治具閉じ動作を行わせる。この両側移動方式によると、２組必要になるものの、動作でも時間を半分に短縮できる効果が得られる。尚、図５と図６に示すように、被溶接部材１０，１１の端面１０Ａ，１１Ａは、検出手段９０（溶接線検出用カメラと共用）により、端面及び端面状態が検出される。その出力情報Ｇ１は、隙間処理部ＤＧに送り込まれて数値化され、レーザ溶接制御装置ＬＣとＮＣ制御装置６５に送り込まれて処理される。
【００５２】
上記固定治具７０は、図８と図９に示す第３の実施手段のように、被溶接部材１０，１１の片側１０を固定する固着体７１と、被溶接部材１０，１１の他方の片側１１を移動可能に固定する可動体７２とからなる。上記可動体７２は、ＮＣ制御装置６５からの移動指令Ｓ２によりサーボモータＳＭ１を正逆回転して固着体７１の方向に接近・離反するように１軸移動される。その移動量はエンコーダＥにより、ＮＣ制御装置６５へフィードバック信号Ｆ１を送り返して制御されている。これにより、被溶接部材１０，１１の隙間Ｘは、溶接線１２の検出手段９０により検出され、ＮＣ制御装置６５へのフィードバック信号Ｆ１によってその隙間が数値化され、所定数値の隙間Ｘとなるように、サーボモータＳＭ１を正逆回転して固着体７１の方向に１軸移動されるように構成されている。
【００５３】
勿論、固定治具７０は、図１０に示す第４の実施手段のように、固着体７１も可動体７１とすることができる。この両側可動式にすると、両側の可動体７１，７２にサーボモータＳＭ１とエンコーダＥを設置することになる。この両側移動方式によると、サーボモータＳＭ１等の駆動系とこの制御系が２組必要になるものの、ゆっくりしたサーボモータＳＭ１の指令動作でも、隙間調節作用の時間を半分に短縮できる効果が得られる。尚、図９と図１０に示すように、被溶接部材１０，１１の端面１０Ａ，１１Ａは、検出手段９０（溶接線検出用カメラと共用）により、端面及び端面状態が検出される。その出力情報Ｇ１は、隙間処理部ＤＧに送り込まれて数値化され、レーザ溶接制御装置ＬＣとＮＣ制御装置６５に送り込まれて処理される。
【００５４】
上記本発明のレーザ溶接システム１００，１００´において、固定治具７０と研削手段８０との構成により、一対の被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａを研削加工する第１の研削方法を以下に説明する。
（１）一対の被溶接部材１０，１１の隙間Ｘを研削工具Ｋ１の工具径に合わせる（実際には工具径よりも微量だけ小さ目）べく、ＮＣ制御装置６５からの移動指令Ｓ２により、シリンダＣ１又はサーボモータＳＭ１の前進駆動は固着体７１の方向に１軸移動させる。
（２）続いて、図３に示すように、研削手段８０を実線示の研削位置（ーＺ軸方向）とするとともに、被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａの隙間Ｘに研削工具Ｋ１を進入させる。そして、この研削手段８０は、両端面１０Ａ，１１Ａに沿って予め教示された研削工具Ｋ１の移動プログラム（二次元又は三次元）により、二次元又は三次形状の両端面１０Ａ，１１Ａを高精度に研削加工する。
（３）研削後は、図３に示すように、ＮＣ制御装置６５からの上昇指令Ｓ１により、研削手段８０を破線の後退位置（上限位置）とする。
（４）そして、上記被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａを図１又は図１２に示すように、溶接線１２に対して溶接ヘッド２０によるレーザ溶接が実行される。
（５）尚、上記レーザ溶接に先立ち、更に、図５と図１２に示すように、工程を追加することもできる。それは、溶接線１２の検出手段９０により一対の被溶接部材１０，１１の突合せ両端面１０Ａ，１１Ａの隙間Ｘ１が検出される。この検出信号Ｇ１は、隙間処理部ＤＧに送り込まれて数値化され、所定寸法の突合せ隙間Ｘ１となるように、ＮＣ制御装置６５が固着体７１の方向に可動体７２を位置制御する。
【００５５】
上記被溶接部材１０，１１の溶接線１２を検出する検出手段９０及び溶融池Ｃｏの監視制御手段９０は、図１に示すように、溶接ヘッド２０の片側に、溶接線の検出手段９０及び溶融池の監視制御手段９０となるカメラＣとして配置されている。上記溶接線の検出手段９０及び溶融池の監視制御手段９０は、公知手段と同一構成であり、同一作用を行うものであるから、その詳細説明を省略する。また、溶接欠陥検出手段ＢＤについても、公知手段と同一構成であり、同一作用を行うものであるから、その詳細説明を省略する。
【００５６】
本発明のレーザ溶接システム１００，１００´は、上記のように構成されており、以下のように一対の被溶接材１０，１１に対する突合せ溶接が、本発明に係る新規なレーザ溶接方法により実施される。
【００５７】
まず、本発明レーザ溶接方法の基本思想について、その動作手順の概容を図１３に示すフローチャートにより説明する。
（１）  運転の「開始」２１０により、被溶接部材１０，１１の「ワークセット」２１１を行う。この「ワークセット」２１１により、突合せ溶接に先立つ「端面検出と研削の要否」判定とその実行が行われる。その手順は、▲１▼固定治具上の被溶接部材１０，１１を位置決め・クランプしながら端面隙間を所定値に管理する。▲２▼隙間の検出器（カメラ）で突合せの端面隙間と端面荒さを検出する。▲３▼端面不良が見られた時は、研削手段で端面研削を実行する。この研削時は、バキュームで研削切粉を吸引処理する。▲４▼再度、端面検出を行い。良好ならば溶接工程に移行する。不良ならば、溶接中断する。
（２）  次に、「溶接実行」２１２を行う。この溶接時には、▲１▼溶接部の溶融池の幅を監視制御手段９０（ＣＭＯＳカメラ等）で監視し、この結果によりレーザ出力を調節する。▲２▼また、溶接線１２とレーザ照射位置のズレを検出手段９０（アナログカメラ）で監視し、照射位置の補正を行う。
（３）  溶接が完了すると、「ワークリセット」２１３となり、「終了」２１４になる。
【００５８】
上記レーザ溶接方法の実施形態について、図１４〜図１６のフローチャートとレーザ溶接システム１００により、更に具体的に説明する。
（１）  はじめに、被溶接部材１０，１１の「ワークセット」３１０（２１１）を行う。ここでは、「治具へワーク搬入」３１１の指令を受けて、固定治具７０へワーク搬入が実行される。
（２）  次に、「治具にてワークの位置決め、クランプ」３１２を行う。ここでは、ワークを位置決めブロックに突き当てクランプした後、ブロックを抜き、固定治具７０を開端まで作動させる。
（３）  続いて、「カメラで溶接線のチェック（軸移動）」３１３を行う。ここでは、加工プログラムに従って、レーザ溶接システム１００を運転制御し、溶接線１２の検出手段９０から情報を取り込む。
（４）  続いて、「突合せ良好」３１４の判定を行う。ここでは、カメラから得られた画像処理を行い、両端面の隙間と端面荒さを判定する。そして、良好・不良の判定結果を制御系に送る。
（５）  続いて、「ＮＧ１回目」３１５の判定を行う。ここでは、突合せ状態のＮＧが１回目ならば研削加工を行い。２回目のＮＧならば、研削や溶接をせずワーク払出しの「ＮＧ処理」３１６を行なう。但し、ＮＧ処理を行なう回数は可変である。
（６）  続いて、「リュータにて切削治具初期位置へ」３１７の処理を行う。ここでは、固定治具７０を開口端まで移動させて所定の端面隙間とし、リュ−タ（研削手段）により端面を研削する。研削後は位置決めブロックを外し、ワークアンクランプとする。次に、リュ−タをセット状態からリセット状態とする。
（７）  続いて、「溶接実行」３１８（２１２）を行う。
（８）  続いて、溶接ヘッド並びに被溶接部材１０，１１を「溶接開始位置へ位置決め」３１９を行う。
（９）  続いて、「レーザＯＮ」３２０を実行する。これと同時に溶融池の「画像処理」３２１が制御系からの指令により実行される。また、レーザ光線Ｌの照射位置補正を行うための溶接線１２の検出が検出手段９０により同時実行される。（この詳細説明は後記する）。
（１０）  上記「画像処理」３２１の実行は「ＣＭＯＳカメラで溶融池画像取込み」３２２として行われる。
（１１）  そして、レーザ溶接制御装置ＬＣ内の「パソコンで溶融池の幅検出」３２３が行われる。ここでは、パソコンで画像処理し、溶融池Ｃｏの幅を算出する。これと並行して「溶接実行（軸移動）」３２５が行われている。
（１２）  更に、上記溶融池Ｃｏの幅算出に基づき「レーザの出力を制御」３２４が行われる。ここでは、溶接端に到達すると「レーザＯＦＦ」３２６の指令が発せられる。
（１３）  ここで、溶接終了となる。また、画像処理も「照射終了」３２７となり、「画像終了」３２８となる。しかし、「照射終了」３２７が否定されておれば、「レーザＯＦＦ」３２６となっていなければ、引き続き溶接が続行していて「ＣＭＯＳカメラで溶融池画像取込み」３２２が実行される。
また、「レーザＯＦＦ」３２６の指令を受けて「ワークリセット」３２９（２１３）となる。
【００５９】
上記レーザ溶接方法の実施形態において、図１６のフローチャートにより、上記レーザ光線の照射位置補正を説明する。
（９）  「画像処理」３２１がレーザ溶接制御装置ＬＣからの指令により実行される。これで、レーザ光線Ｌの照射位置補正を行うための溶接線１２の検出が検出手段９０により実行される。
（１０）  その実行は「アナログカメラで溶接線画像取込み」３３０を行う。
（１１）  そして、「画像処理装置で溶接線とレーザのズレの検出」３３１が行われる。
（１２）  そして、「検出結果を制御装置へ転送」３３２される。これで、画像処理装置とレーザ溶接システム１００との座標系を考慮して計算し、被溶接部材１０，１１の突合せ端面１０Ａ，１１Ａの溶接線１２からのズレ量が補正される。
（１３）  「照射終了」３２７からの終了信号で、溶接線１２の補正指令も終了される。最終的に溶接工程が「終了」３３３となる。
【００６０】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、発明の要旨内での設計変更や構成要素の変更及び組合せの変更が自由に行える。例えば、研削工程と溶接工程における細かな段取や溶接手順は、上記実施形態に限定されない。具体的には、固定治具７０に保持される一対の被溶接部材１０，１１は、その突合せ溶接に先行して、その端面隙間や端面状態の検出を行うことなく、無条件で両端面の隙間を広げ、溶接ヘッドに備える研削手段８０により一対の被溶接部材の対面する両端面を研削加工させてから溶接工程に入っても良い。これによるときも、一対の被溶接部材の両端面の加工精度のバラツキが高精度に修正できる。この後、両端面の隙間寸法と端面状態が最良な条件に設定・調節されるから、どのような端面状態であっても、最適な突合せ溶接が遂行できる。
【００６１】
更に、研削手段８０は、その詳細な構成や取付け位置を溶接ヘッド２０に限定されず、任意・適宜に変更できる。また、被溶接部材１０，１１の形状は、一次元形状部品から三次元形状部品までの任意形状を対象とすることができ、これらの突合せ溶接を行なうことができる。
【００６２】
そして、上記検出手段９０や監視制御手段９０や溶接欠陥検出手段ＢＤは、個々独立した実施装置として説明した。これらの各装置は、ハイブリッド化して装置を１つにまとめて小型化することが可能である。これにより、複合溶接ヘッドをより一層に、コンパクトなものにすることができる。更に、レーザ発振器は、半導体レーザに限定されず、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザにおいても実施可能である。更に、溶融池の監視制御手段９０は、本発明を遂行するに当り絶対的に必要なものではなく、その機能を停止乃至廃止し、溶接線の検出手段９０だけを機能させた状態での本発明の遂行が可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明に係るレーザ溶接方法とその溶接システムによると、下記の効果を発揮する。
【００６４】
まず、上記請求項１のレーザ溶接方法によると、固定治具に保持された一対の被溶接部材は、その突合せ溶接に先行して、両端面の隙間を広げ、溶接ヘッド等に備える研削手段により一対の被溶接部材の対面する両端面を研削加工されるから、一対の被溶接部材の両端面の加工精度のバラツキが高精度に修正できる。この後、両端面の隙間寸法と端面状態が最良な条件に設定・調節されるから、どのような端面状態であっても、最適な突合せ溶接が遂行できる。
【００６５】
請求項２のレーザ溶接方法によると、一対の被溶接部材の突合せ両端面は、検出手段で検出した両端面隙間・端面状態が良好の場合は、直ちに溶接されるから、効率良く溶接作業が遂行できる。また、検出手段で検出した両端面隙間・端面状態が不良の場合は、研削手段の研削加工により、一対の被溶接部材の両端面の加工精度のバラツキが高精度に修正されてから、両端面の隙間寸法と端面状態が最良な条件に設定・調節されるから、どのような端面状態であっても、最適な突合せ溶接が遂行できる。
【００６６】
請求項３のレーザ溶接方法によると、請求項２のレーザ溶接方法において、一対の被溶接部材の突合せ両端面は、その両端面隙間・端面状態が不良である場合は、最大限に良品研削を試みて歩留まりが改善できる。また、突合せ溶接に不適当な一対の被溶接部材は、２回目の研削による検出で見切りを付けて溶接することなくワーク払出処理されるから、不要な溶接の低減と溶接の不良率を著しく削減することができる。
【００６７】
請求項４のレーザ溶接方法は、請求項１〜３記載のいずれか１項のレーザ溶接方法において、上記一対の被溶接部材の両端面隙間を、砥石外径よりもバリ取り代分だけ狭くし、研削手段が両端面に沿う往動移動だけで両端面のバリ取りを行うから、バリ取りのための研削時間が短縮化される。このため、研削工程が介入されても、トータルなレーザ溶接時間の短縮化が図られる。
【００６８】
請求項５のレーザ溶接方法は、請求項１〜３記載のいずれか１項のレーザ溶接方法において、上記一対の被溶接部材の両端面隙間を、砥石外径よりも大きく位置決めし、研削手段が両端面の片面ずつ沿う往動移動と復動移動により両端面のバリ取りを行うから、両端面のバリ取り精度が高められる。このため、突合せ溶接における溶接部（溶接ビード）の品質が高められるとともに、溶接強度も高められる。
【００６９】
請求項６のレーザ溶接システムによると、固定治具には，少なくとも一方の被溶接部材を他方の被溶接部材から離接移動させて突合せ面の隙間調節を行う可動体の調節手段を備え、上記溶接ヘッドには突合せ溶接に先行して溶接線及び一対の被溶接部材の突合せ隙間・端面状態を検出する検出手段と、上記検出手段の検出結果に基づき被溶接部材の両端面を研削する研削手段とを具備したから、上記請求項１〜５に記載したレーザ溶接方法を遂行させることができる。
【００７０】
請求項７のレーザ溶接システムによると、上記請求項６記載のレーザ溶接システムにおいて、固定治具の可動体は、一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間・端面状態を検出する検出手段と、所定寸法の突合せ隙間に位置決めする位置決め手段とを備えているから、一対の被溶接部材の突合せのための両端面の隙間調節と、適切な突合せ溶接が遂行できる。
【００７１】
請求項８のレーザ溶接システムによると、上記請求項６記載のレーザ溶接システムにおいて、固定治具の可動体は、一対の被溶接部材の突合せ両端面の隙間・端面状態を検出する検出手段と、この検出手段からの検出情報により所定寸法の突合せ隙間に位置決めする制御手段とで制御されるから、一対の被溶接部材の突合せのための両端面の隙間調節が高精度に行えるとともに、最適な突合せ溶接が遂行できる。
【００７２】
請求項９のレーザ溶接システムによると、上記請求項６または７記載のレーザ溶接システムにおいて、固定治具に備える一対の可動体は、その両方を移動させて位置決め制御されるから、一対の被溶接部材の突合せのための両端面の隙間調節が迅速、且つ短時間に実行でき、溶接作業の効率化ができる。
【００７３】
請求項１０のレーザ溶接システムによると、上記請求項６記載のレーザ溶接システムにおいて、研削手段は、回転軸の先端に回転砥石又は回転工具を装着するとともに、溶接ヘッド等の適所に固定的又は可動的（首振り又は進退可能）に配置され、一対の被溶接部材の突合せ両端面に対する研削加工を行なうから、一対の被溶接部材の両端面に対する研削・切削が適確且つ、高精度にできる。
【００７４】
請求項１１のレーザ溶接システムによると、上記請求項９記載のレーザ溶接システムにおいて、回転砥石又は回転工具によると、一対のテーパー環部が撓み易い薄板となる被溶接部材の端面を両側から挟持しているから、薄板の端面が研削中にビビリ振動や位置ズレを起こさず、一対のテ−パー環部の間にある砥石又は切刃により、精密な端面研削乃至端面切削ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ溶接システムの全体と要部を示す斜視図である。
【図２】本発明のレーザ溶接システムの変形例を示す斜視図である。
【図３】本発明のレーザ溶接システムの研削状態の斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示し、レーザ溶接システムの固定治具の斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示し、レーザ溶接システムの固定治具の平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示し、レーザ溶接システムの固定治具の平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示し、レーザ溶接システムの固定治具の斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態を示し、レーザ溶接システムの固定治具の斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態を示し、レーザ溶接システムの固定治具の平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態を示し、レーザ溶接システムの固定治具の平面図である。
【図１１】本発明のレーザ溶接システムの研削状態の斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態を示し、溶接部の溶接状態を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第１実施形態のレーザ溶接方法の基本的フローチャート図である。
【図１４】本発明の第２実施形態のレーザ溶接方法の具体的フローチャート図である。
【図１５】本発明の第２実施形態のレーザ溶接方法の具体的フローチャート図である。
【図１６】本発明の第２実施形態のレーザ溶接方法の具体的フローチャート図である。
【図１７】従来のレーザ溶接システムの全体システム図である。
【符号の説明】
１０，１１                  被溶接部材（通常の薄板）
１０Ａ，１１Ａ              両端面
１２                        溶接線
２０                        溶接ヘッド
５０，５０´                ３軸直交移動体
６０                        手首
６５                        ＮＣ制御装置（６軸制御）
７０                        固定治具
７１                        固着体
７２                        可動体
８０                        研削手段
８１                        回転駆動部
９０                        溶接線の監視制御手段（溶融池の監視制御手段）
１００，１００´            レーザ溶接システム
Ｂ                          溶接ビード
ＢＤ                        溶接欠陥検出手段
Ｃ                          カメラ
Ｃ１，Ｃ２                  シリンダ
Ｃｏ                        溶融池
Ｄ                          伝送部（光ファイバ）
ＤＵ                        昇降駆動ユニット
Ｅ                          エンコーダ
Ｅｏ                        圧縮空気
ＬＣ                        レーザ溶接制御装置
Ｌ                          溶接用のレーザ光線
Ｋ１                        研削工具
Ｋ２                        切削工具
Ｈ                          半導体レーザ発振器
ＳＭ１                      サーボモータ
Ｖ２，ｖ３                  切換弁
Ｘ                          隙間
Ｘ１                        突合せ隙間
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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