(57)【要約】【課題】処理時間が短く、安価なコストで処理を行うことができるレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法を提供する。【解決手段】レーザ光１２を発振するレーザ光発振装置１１と、該レーザ光発振装置１１で生じたレーザ光１２の送給先を切り替えるレーザ光分光手段１３と、被溶接体１８の表面側と裏面側にそれぞれ配置され、前記レーザ光分光手段１３でその送給先を切り替えられて送られたレーザ光１２を被溶接体１８に照射するレーザ光照射装置１９，２６とを備え、これらのレーザ光照射装置１９，２６に交互にレーザ光１２を送給するように構成したレーザ溶接装置１０である。【選択図】      図１
2004306048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発振するレーザ光発振手段と、該レーザ光発振手段で生じたレーザ光の送給先を切り替えるレーザ光分光手段と、被溶接体の表面側と裏面側にそれぞれ配置され、前記レーザ光分光手段でその送給先を切り替えられて送られてきたレーザ光を被溶接体に照射するレーザ光照射手段とを備えたことを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記レーザ光分光手段は、前記レーザ光発振手段から発振されるレーザ光の光路の範囲内に移動できる複数の反射部材を備え、該反射部材で前記レーザ光発振手段からのレーザ光を反射することによって、レーザ光の送給先を切り替えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
前記レーザ光照射手段は、被溶接体の表面と裏面のそれぞれに向けて各々異なったタイミングでレーザ光を照射するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記レーザ光照射手段を保持すると共にレーザ光照射手段を被溶接体に対して移動させる移動保持手段を設け、該移動保持手段を、複数の部材を連結することによって一体に構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
前記移動保持手段は、前記被溶接体の表面側に配置されたレーザ光照射手段を保持しつつ被溶接体に向けて移動自在に構成した第１保持具と、該第１保持具に回動自在に軸支され、被溶接体の裏面側に配置されたレーザ光照射手段を保持する第２保持具とを備えたことを特徴とする請求項４に記載のレーザ溶接装置。
【請求項６】
積層された複数の板状部材からなる被溶接体の表面側と裏面側との双方から前記被溶接体に向けてレーザ光を照射することにより、被溶接体にレーザ溶接を施すレーザ溶接方法において、
前記表面側のレーザ光と裏面側のレーザ光とを、互いに異なるタイミングで照射する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】
本発明は、複数の板状部材からなる被溶接体にレーザ光を用いて溶接を施すレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、その板厚方向に積層された複数の板状部材からなる被溶接体を互いに接合する場合は、例えば高出力レーザ光によるレーザ溶接方法を用いている。このレーザ溶接方法は、被溶接体の表面にレーザ光の焦点が位置するようにレーザ光照射装置を配設し、該レーザ光照射装置からレーザ光を照射した際に生成されるキーホールを利用して被溶接体を局所的に溶融することにより、板状部材同士を互いに接合するものである（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６１３５８公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−３５９７１公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のレーザ溶接方法において複数の板状部材をレーザ溶接する場合、各々の板状部材の板厚が厚すぎると、板状部材をレーザ光が貫通するためにはレーザ光を移動速度を遅くしたり、レーザ光の出力値を高くする必要があった。また、被溶接体が重ね継ぎ手の場合は最下部の被溶接体までレーザ光が貫通するにも、前記と同様にレーザ光を移動速度を遅くしたり、レーザ光の出力値を高くする必要があった。このように、従来のレーザ溶接方法は溶接処理に時間とコストがかかるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、処理時間が短く、安価なコストで処理を行うことができるレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るレーザ溶接装置にあっては、レーザ光を発生及び増幅させるレーザ光発振手段と、該レーザ光発振手段から発振されたレーザ光を、その送給先に応じて切り替えるレーザ光分光手段と、該レーザ光分光手段から送られたレーザ光を被溶接体の表面及び裏面に照射するレーザ光照射手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係るレーザ溶接方法は、複数の板状部材をその板厚方向に積層させてなる被溶接体の表面側と裏面側との双方から前記被溶接体に向けてレーザ光を照射することにより、前記複数の板状部材同士を互いに接合するレーザ溶接方法において、前記表面側のレーザ光と裏面側のレーザ光とを、互いに異なる時期に交互に照射することを特徴としている。
【０００９】
【発明の効果】
本発明に係るレーザ溶接装置によれば、単一のレーザ光発振手段を用いて複数の板状部材同士を接合できるため、レーザ溶接装置の設備コストを安価にすることができる。即ち、前記レーザ光分光手段で切り替えることによって、レーザ光発振手段から発振されたレーザ光を、複数のレーザ光照射手段の一つに送給することができるため、レーザ光発振手段を複数必要とせず、レーザ溶接装置の設備コストを低減させることができる。
【００１０】
また、本発明に係るレーザ溶接方法によれば、表面側のレーザ光と裏面側のレーザ光とを互いに異なるタイミングで照射するため、被溶接体が複数の板状部材からなる場合、全ての板状部材までレーザ光を貫通させる必要がなく、所望の枚数分だけ接合させればよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。
【００１２】
図１は、本実施形態によるレーザ溶接装置の全体構成を示す概略図である。このレーザ溶接装置１０は、レーザ光発振手段であるレーザ光発振装置１１と、該レーザ光発振装置１１から発振されたレーザ光１２を振り分けて、後述する２つの集光レンズに向けて送給するレーザ光分光手段１３と、該レーザ光分光手段１３でその送給先を切り替えられたレーザ光１２を集光レンズ１４，１５を介して送給する光ファイバ１６，１７と、レーザ光１２を被溶接体１８に照射してレーザ溶接を行うレーザ光照射手段であるレーザ光照射装置１９とを備えている。
【００１３】
前記レーザ光発振装置１１は、レーザ光１２の発振等を制御する制御装置２０を有している。
【００１４】
また、前記レーザ光分光手段１３は、レーザ光１２を反射する反射部材である反射ミラー２１，２２と、該反射ミラー２１を上下移動させる駆動モータ２３と、該駆動モータ２３の作動を制御する制御装置２４とからなる。なお、前記反射ミラー２２は、移動することなく常に同一の位置に固定されている。
【００１５】
さらに、反射ミラー２１，２２共に斜めに傾斜した状態で配置されているため、図１の右方から送給されたレーザ光１２を上方に向けてほぼ直交するように反射させることができる。そして、前記反射ミラー２１は、上限位置に移動したときに、レーザ光発振装置１１から発振されるレーザ光１２の光路２５内に位置する。これにより、反射ミラー２１が上限位置（図１の破線の位置）のときは、レーザ光１２が反射ミラー２１によって反射されて集光レンズ１４に送られる。一方、反射ミラー２１が下限位置に配置されたときは、レーザ光１２は反射ミラー２１の上方を通り越えて、反射ミラー２２に到達したのち、該反射ミラー２２で反射されて集光レンズ１５に送られる。
【００１６】
この集光レンズ１４，１５は、前記反射ミラー２１，２２と所定の間隔を隔てて配設されてており、レーザ光１２を集光させて光ファイバ１６，１７のコア（図示せず）内に導入させるものである。光ファイバ１６は、被溶接体１８の裏面側に配置されたレーザ光照射装置１９に接続されており、光ファイバ１７は、被溶接体１８の表面側に配置されたレーザ光照射装置２６に接続されている。
【００１７】
前記レーザ光照射装置１９，２６は、被溶接体１８の表面側及び裏面側にそれぞれ配置されており、被溶接体１８の表面又は裏面に対して交互にレーザ光１２を照射するように構成されている。また、同図に示すように、レーザ光照射装置１９，２６は、被溶接体１８を挟んで各々上下に対向して配置されている。例えば、位置ａにおいては、上側のレーザ光照射装置２６からレーザ光１２が照射され、下側のレーザ光照射装置１９からはレーザ光１２が照射されていない。この場合は、前記反射ミラー２１が下限位置に下降しており、レーザ光発振装置１１からのレーザ光１２は、反射ミラー２２を介して光ファイバ１７に送給されている。この状態で、位置ａから位置ｂに至るまでレーザ光照射装置１９，２６は互いに対向した状態で図１の左方向に直線移動する。
【００１８】
また、位置ｂから位置ｂ’までは、いずれのレーザ光照射装置１９，２６からもレーザ光１２が照射されずに移動する。
【００１９】
位置ｂ’から位置ｃに至るまでは、逆に、下側のレーザ光照射装置１９からレーザ光１２が被溶接体１８の裏面側に向けて照射されている。この場合は、前記反射ミラー２１が上限位置に配置されており、レーザ光１２は光ファイバ１６を介して下側のレーザ光照射装置１９に送給されている。なお、レーザ光照射装置１９，２６から照射されるレーザ光１２は、被溶接体１８のうち、２枚の板状部材を貫通する程度の出力であり、レーザ光１２の照射を被溶接体１８の表面及び裏面を異なるタイミングで交互に溶接することによって、少ない出力のレーザ光１２で３枚の板状部材からなる被溶接体１８を接合することができる。
【００２０】
図２は、前記レーザ光照射装置１９，２６を保持して移動させる移動保持手段２７を示す側面図である。この移動保持手段２７は、例えばハンドリングロボット（図示せず）のハンドに取り付けられる逆Ｌ字状の支持ブラケット２８と、該支持ブラケット２８の側面２８ａ上を摺動するエアシリンダ２９と、該エアシリンダ２９に固定された板状の第１保持具３０と、該第１保持具３０に支持部３１を介して回動自在に軸支された第２保持具３２とから構成されている。また、前記第１保持具３０と第２保持具３２とは、シリンダ３３を介して伸縮自在に連結されており、このシリンダ３３を縮めると第２保持具３２が右斜め上方に向けて回動し、シリンダ３３を伸ばすと第２保持具３２が左斜め下方に向けて回動するように構成されている。なお、第１保持具３０と第２保持具３２には、被溶接体１８の被溶接部３４の面に対して略直交する方向に、回転自在に構成されたローラ３５が取り付けられている。
【００２１】
従って、前記エアシリンダ２９を作動させると、支持ブラケット２８に対してエアシリンダ２９が被溶接体１８に向けてスライド移動する一方、前記シリンダ３３を伸縮させると、第２保持具３２が支持部３１を中心に回動し、前記ローラ３５で被溶接部３４を把持することができる。
【００２２】
次いで、図３のフローチャートを用いて、本実施形態によるレーザ溶接装置１０の作動を簡単に説明する。
【００２３】
まず、移動保持手段２７がレーザの切り替え位置に到達すると（Ｓ１）、照射方向の切り替え信号がＯＮされる（Ｓ２）。こののち、レーザ光発振装置１１において、レーザ出力停止指令が送られると（Ｓ３）、レーザの出力が停止する（Ｓ４）。
【００２４】
次に、反射ミラー２１の位置を移動するような指示が出され（Ｓ５）、この指示に基づいて、反射ミラー２１の位置が制御される（Ｓ６）。この反射ミラー２１が移動し（Ｓ７）、その移動が完了すると（Ｓ８）、レーザ光１２が改めて出力される（Ｓ９）。
【００２５】
前述した本実施形態によるレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法によれば、レーザ光１２を被溶接体１８の両面から照射して溶接を行うことができるため、複数の積層された板状部材からなる被溶接体１８を接合する場合、板状部材に切欠きを設けなくても、互いに接合させることができる。このとき、積層させる板状部材の枚数は限定されず、所望の枚数分だけ貫通する出力のレーザ光１２によって、前記板状部材同士を接合させることができる。
【００２６】
また、前記移動保持手段２７は、複数の部材を互いに回動自在に軸支して一体に構成しているため、簡単な構造で構成しており、コストが安価ですむ。また、板厚が異なる被溶接体１８及び曲面を有する被溶接体１８でも、複雑な制御の必要がなく、レーザ溶接を施すことができる。
【００２７】
以上述べたように、本発明は、本実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるレーザ溶接装置全体を示す概略図である。
【図２】図１における移動保持手段を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態によるレーザ溶接装置の作動手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…レーザ溶接装置
１１…レーザ光発振装置（レーザ光発振手段）
１２…レーザ光
１３…レーザ光分光手段
１８…被溶接体
１９，２６…レーザ光照射装置（レーザ光照射手段）
２１，２２…反射ミラー（反射部材）
２５…光路
２７…移動保持手段
３０…第１保持具
３２…第２保持具
【図１】
2004306048.tif 000003
【図２】
2004306048.tif 000004
【図３】
2004306048.tif 000005