(57)【要約】【課題】重ね継手の隅肉部におけるレーザ溶接を、簡単な構造かつ安価なコストで行うことができるレーザ溶接装置を提供する。【解決手段】レーザ光１３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１３を、複数の板状部材１８ａ，１８ｂからなる被溶接体１８の隅肉部１９に向けて照射するレーザ光照射装置１４と、前記複数の板状部材同士１８ａ，１８ｂについて板厚方向に生じた隙間Ｇの大きさに応じて、前記レーザ光照射装置１４の照射位置を変えるリンク機構装置１５とを備えたレーザ溶接装置であって、前記リンク機構装置１５を、リンク機構を用いて前記レーザ光照射装置１４の位置を移動させることによりレーザ光１３の照射位置を変えるように構成している。【選択図】      図１
2004306049.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を、複数の板状部材からなる被溶接体の隅肉部に向けて照射するレーザ光照射手段と、前記複数の板状部材同士について板厚方向に生じた隙間の大きさに応じて、前記レーザ光照射手段の照射位置を変える照射位置変更手段とを備えたレーザ溶接装置であって、
前記照射変更移動手段を、リンク機構を用いて前記レーザ光照射手段の位置を移動させることによりレーザ光の照射位置を変えるように構成したことを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記照射位置変更手段は、回動自在に連結された複数の棒状部材からなるリンク部と、該リンク部に荷重を加えて可動させる駆動部とを備えてなることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の板状部材からなる被溶接体の隅肉部にレーザ光を照射することによって、前記板状部材同士を接合するレーザ溶接装置に関する。
【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、例えば銅を主成分としたワイヤによるブレージング工法を用いている。該ブレージング工法においては、ＭＩＧアーク溶接が一般に用いられているが、溶接ビードが太くなるため、研磨等によって外観を仕上げる必要があった。
【０００３】
このブレージング工法に代わり、近年、レーザ光を用いるレーザ溶接が広く用いられている。レーザ溶接においては、狭い照射領域に発熱部を集中させることができ、ビードの太さを細くすることができるため、仕上げ作業なしで良好な外観を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−７９３７１公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記レーザ溶接においては、溶接ビードが細いため、複数の板状部材同士の隙間が所定値以上の場合は、良好な接合が困難であった。また、この板状部材が自動車のパネル部品のとき、隙間を小さくするには、パネル部品自体の寸法精度管理、及び車体溶接工程における治具の精度管理を厳しくする必要があり、非常に管理作業工数が増大し、コストアップの要因になっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、重ね継手の隅肉部におけるレーザ溶接を、簡単な構造かつ安価なコストで行うことができるレーザ溶接装置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、レーザ光を発振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で発振された送られたレーザ光を、複数の板状部材をそれらの板厚方向に重ねてなる被溶接体の端部に向けて照射するレーザ光照射手段と、前記複数の板状部材同士について板厚方向に生じた隙間の大きさを検出する隙間検出手段と、該隙間検出手段で検出した隙間に応じて、前記被溶接体の端縁からのオフセット寸法を変える照射位置変更手段とを備えたレーザ溶接装置であって、前記照射変更移動手段を、複数の棒状部材同士を互いに回動自在に連結してなるリンク機構によって構成し、この照射変更移動手段でレーザ光照射手段の取付位置を変更してレーザ光の照射位置を変えるようにしたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明に係るレーザ溶接装置によれば、リンク機構を用いて被溶接部材を構成する板状部材同士の隙間に応じた位置にレーザ光を照射できるため、簡単な構造かつ低コストでレーザ溶接装置を得ることができる。
【０００９】
また、板状部材同士に隙間が多少発生しても、レーザ光の照射位置を適正な位置に変更することにより、適正な溶接品質を有するレーザ溶接を行うことができる。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１と図２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り、これらのうち、図１はレーザ光照射装置の進行方向（レーザ溶接方向）から見た側面図であり、図２はレーザ光照射装置の正面図である。
【００１２】
これらの図に示すように、本実施形態によるレーザ溶接装置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を送給する導体１２と、該導体１２から送られたレーザ光１３を照射するレーザ光照射手段であるレーザ光照射装置１４と、該レーザ光照射装置１４を移動させてそのレーザ光１３の照射位置を変える照射位置移動手段であるリンク機構装置１５と、該リンク機構装置１５を支持する支持部材１６と、該支持部材１６が取り付けられた多関節ロボット１７とを備えている。また、レーザ溶接装置１０には、図外の隙間検出装置が設けられており、該隙間検出装置によって複数の板状部材同士１８ａ，１８ｂの板厚方向の隙間を的確に検出することができる。この隙間検出装置としては、例えば赤外線カメラ等の慣用の検出手段を用いることができる。
【００１３】
前記レーザ光発振装置１１には、レーザ光１３の発振等を制御する制御装置（図示せず）が接続されており、該制御装置の指示に応じた出力値のレーザ光１３を発振させている。前記導体１２としては、例えば光ファイバを用いることができ、この光ファイバの径方向中心部に設けられたコア内を前記レーザ光１３が全反射しながら、レーザ光発振装置１１からレーザ光照射装置１４まで送給されるように構成されている。
【００１４】
また、前記レーザ光照射装置１４は、上端部には導体１２が接続されており、下端部にはレーザ光１３を照射する照射口（図示せず）が形成されている。被溶接体１８は、上側の板状部材１８ａと下側の板状部材１８ｂとから構成されており、上側の板状部材１８ａの端部である隅肉部１９に向けてレーザ光１３が照射されている。
【００１５】
前記リンク機構装置１５は、４本の棒状部材を井桁状に配置して互いに回動自在に連結されたリンク部２０と、そのシャフト２２がリンク部２０の角部に回動自在に接続された駆動部であるエアシリンダ２１とを備えている。このリンク部２０は、レーザ光照射装置１４及び支持部材１６に各々固定されており、エアシリンダ２１のシャフト２２が伸縮するに伴って、リンク部２０が変形してレーザ光照射装置１４の位置が図１におけるＤ方向に移動するように構成されている。具体的には、リンク部２０は、レーザ光照射装置１４側に取り付けられている第１リンク部材２０ａと、支持部材１６に固定されている第２リンク部材２０ｂと、これらのリンク部材２０ａ，２０ｂ同士を連結する第３リンク部材２０ｃ及び第４リンク部材２０ｄとから構成されている。
【００１６】
また、支持部材１６には、エアシリンダ２１が回動自在に軸支されており、この支持部材１６は多関節ロボット１７のハンド部１７ａに固定されている。
【００１７】
なお、レーザ光照射装置１４側のリンク部２０の下部には、下側の板状部材１８ｂを押圧するローラ装置２３が設けられており、支持部材１６には、上側の板状部材１８ａを押圧するローラ装置２４が設けられている。
【００１８】
さらに、図２に示すように、前記レーザ光照射装置１４には、取付部材２６を介してワイヤ送給装置２７が配設されており、該ワイヤ送給装置２７では駆動モータ２８を回転させることによって溶接ワイヤ２５をレーザ光１３の照射位置である隅肉部１９に向けて送り込むように構成されている。
【００１９】
また、図３と図４を用いて、被溶接体１８におけるレーザ光１３の照射位置について説明する。
【００２０】
前述したように、被溶接体１８は、上側の板状部材１８ａと下側の板状部材１８ｂとから構成されており、レーザ光１３の照射する部位は、上側の板状部材１８ａの端面近傍の隅肉部１９である。溶接ワイヤ２５は照射位置である隅肉部１９に向けてＷ方向に送り出されながら、レーザ光１３の送り方向であるＲ方向に移動する。ここで、図４に示すように、上側の板状部材１８ａと下側の板状部材１８ｂとの間に隙間Ｇが生じている。この隙間Ｇに対して、レーザ光１３の中心線（一点鎖線）１３ａ及び下側の板状部材１８ｂの表面の交差する点Ｃと、上側の板状部材１８ａの端縁１８ｃとの適正なオフセット量ＯＳを判断し、このオフセット量ＯＳになるように、レーザ光１３の照射位置を変更する。これによって、上側の板状部材１８ａと下側の板状部材１８ｂとの間に隙間Ｇが生じている場合でも、板状部材１８ａ，１８ｂ同士を確実に接合させることができる。
【００２１】
次いで、図５と図６を用いて、前述したリンク機構装置１５の動作を説明する。
【００２２】
図５に示すように、第１リンク部材２０ａと第３リンク部材２０ｃとの連結部２９に対してエアシリンダ２１から荷重Ｆが入力されると、図６の実線に示すように、リンク部２０全体が変形して第１リンク部材２０ａが同図の右側Ｄ方向に長さＬだけ移動する。ここで、第１リンク部材２０ａにはレーザ光照射装置１４が取り付けられているため、レーザ光照射装置１４も寸法Ｌ分だけほぼ平行に移動する。
【００２３】
本実施形態によれば、複数の板状部材１８ａ，１８ｂからなる被溶接体１８において板厚方向に隙間Ｇがあった場合でも、その隙間Ｇに応じた適正なオフセット量ＯＳにレーザ光照射位置を補正及び変更することができる。更に、そのレーザ光照射位置の変更手段も、コストや手間が極力かからないリンク機構装置を用いている。このリンク機構装置は、複数の棒状部材同士を回動自在に軸支すると共に駆動モータ２８によって稼動するという簡便な構造であるため、コスト等において有利であるばかりでなく、設備故障率という観点からも非常に故障が少なく安定した設備稼動を図ることができる。
【００２４】
【実施例】
次いで、本発明をその実施例によって更に具体的に説明する。
【００２５】
図７は、被溶接体１８の表面に対して、７０°、８０°及び９０°の３種類の角度でレーザ光１３を照射した場合において、そのオフセット量ＯＳを種々の寸法に変更してレーザ溶接を行った被溶接体１８の溶接品質を剥がし試験によって判断した結果を示している。このグラフにおいて、横軸はオフセット量ＯＳを示し、縦軸は隙間Ｇを示している。また、実線で囲った最も右側の範囲は照射角度が７０°、一点鎖線で囲った中央側の範囲は照射角度が８０°、破線で囲った最も左側の範囲は照射角度が９０°における適正なオフセット量ＯＳの範囲を示している。
【００２６】
この結果から、隙間Ｇが多少大きくなっても、その隙間Ｇに対する適正なオフセット量ＯＳの位置にレーザ光を照射すれば、良好な溶接品質を有するレーザ溶接を行うことができることが判明した。
【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を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態によるレーザ溶接装置を示す正面図である。
【図３】被溶接体の隅肉部にレーザ光を照射している状態を示す斜視図である。
【図４】図３における隅肉部近傍を示す拡大図である。
【図５】本発明の実施形態によるレーザ溶接装置におけるリンク部を示す概略図である。
【図６】本発明の実施形態によるレーザ溶接装置におけるリンク部の動きを示す概略図である。
【図７】実施例の結果を示すグラフである。
【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）
１３…レーザ光
１４…レーザ光照射装置（レーザ光照射手段）
１５…リンク機構装置（照射位置変更手段）
１８…被溶接体
１９…隅肉部
２０…リンク部
２１…エアシリンダ（駆動部）
Ｇ…隙間
Ｆ…荷重
【図１】
2004306049.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004306049.tif 000005
【図４】
2004306049.tif 000006
【図５】
2004306049.tif 000007
【図６】
2004306049.tif 000008
【図７】
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