(57)【要約】【課題】多くの溶接箇所を有する母材を溶接する場合でも、短時間で溶接できるレーザ溶接装置を得る。【解決手段】レーザ発振器１２は母材１の長手方向とほぼ平行にレーザビーム１３を照射する。また、レーザビーム１３の光路に沿って設けられレーザビーム１３を溶接箇所に誘導する第１〜第４ヘッド機構１４〜１７と、第１〜第４ヘッド機構１４〜１７を母材１の長手方向と平行に移動させる第１〜第４移動機構２６〜２９とを備える。第１〜第４ヘッド機構１４〜１７のうち、少なくともレーザ発振器１２から最も遠くにある第４ヘッド機構１７以外の第１〜第３ヘッド機構１４〜１６はレーザビーム１３の光路を切換可能である。母材１を支持する第１、第２治具機構４，６を母材１の長手方向に並べて配置すると共に、第１、第２治具機構４，６は母材１を長手方向中心の廻りに回転可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器から照射されるレーザビームにより、長尺状の母材をレーザ溶接するレーザ溶接装置において、
前記レーザ発振器は前記母材の長手方向とほぼ平行に前記レーザビームを照射すると共に、
前記レーザビームの光路に沿って設けられ前記レーザビームを溶接箇所に誘導するヘッド機構と、該ヘッド機構を前記母材の長手方向と平行に移動させる移動機構とを複数備え、
前記複数のヘッド機構のうち、少なくとも前記レーザ発振器から最も遠くにある前記ヘッド機構以外の前記ヘッド機構は前記レーザビームの光路を切換可能であることを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記母材を前記母材の長手方向に沿って複数並べて配置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】
前記ヘッド機構は、切換ミラーを移動して前記光路を切り換えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記母材を支持する治具機構を備え、該治具機構は前記母材を前記母材の長手方向中心の廻りに回転可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
前記治具機構を２つ前記母材の長手方向に並べて配置すると共に、１つの前記母材に対して、２組の前記ヘッド機構と前記移動機構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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、母材を溶接するレーザー溶接装置、特に、自動車に用いられ、インストルメントパネル等が取り付けられるリインホースメントのパイプと取付部材とを溶接するレーザー溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１にあるように、母材に取付部材をレーザ溶接する装置が知られている。母材に取付部材をレーザ溶接により取り付ける場合でも、例えば、特許文献２にあるように、母材が、自動車に用いられ、インストルメントパネル等が取り付けられるリインホースメントである場合のように、母材に多数の取付部材がレーザ溶接等により取り付けられる。
【特許文献１】特開２００３−１４５２８５
【特許文献２】特開２０００−１８５６０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、こうした従来のものでは、母材に多くの取付部材を取り付ける場合、１つの取付部材を母材にレーザ溶接により取り付けた後、別の取付部材を同じ母材にレーザ溶接するために、レーザ発振器からのレーザビームを取付部材に誘導するヘッド機構を移動するか、あるいは、母材側を移動しなければならず、取付部材の数が多くなるほど、溶接作業に長時間を必要とするという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、多くの溶接箇所を有する母材を溶接する場合でも、短時間で溶接できるレーザ溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
レーザ発振器から照射されるレーザビームにより、長尺状の母材をレーザ溶接するレーザ溶接装置において、
前記レーザ発振器は前記母材の長手方向とほぼ平行に前記レーザビームを照射すると共に、
前記レーザビームの光路に沿って設けられ前記レーザビームを溶接箇所に誘導するヘッド機構と、該ヘッド機構を前記母材の長手方向と平行に移動させる移動機構とを複数備え、
前記複数のヘッド機構のうち、少なくとも前記レーザ発振器から最も遠くにある前記ヘッド機構以外の前記ヘッド機構は前記レーザビームの光路を切換可能であることを特徴とするレーザ溶接装置がそれである。
【０００６】
前記母材を前記母材の長手方向に沿って複数並べて配置した構成でもよい。あるいは、前記ヘッド機構は、切換ミラーを移動して前記光路を切り換える構成でもよい。更に、前記母材を支持する治具機構を備え、該治具機構は前記母材を前記母材の長手方向中心の廻りに回転可能である構成であってもよい。また、前記治具機構を２つ前記母材の長手方向に並べて配置すると共に、１つの前記母材に対して、２組の前記ヘッド機構と前記移動機構を備えた構成でもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のレーザ溶接装置は、多くの溶接箇所がある母材でも短時間でレーザ溶接できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は長尺状の母材で、本実施形態では自動車に用いられ、インストルメントパネル等が取り付けられるリインホースメントに使用される中空材である。母材１の外側には、フランジやブラケット等の各種形状の取付部材２が取り付けられて、リインホースメントが形成される。
【０００９】
母材１と取付部材２とは、それぞれ第１治具機構４と第２治具機構６とに取り付けられて支持される。第１治具機構４と第２治具機構６とは同じ構成であるので、第１治具機構４について説明する。母材１と取付部材２とは、第１治具機構４の支持枠８に固定・支持される。
【００１０】
支持枠８は、母材１の長手方向の中心の廻り回転可能に支持されており、駆動モータ１０により母材１は長手方向の中心の廻りに回転できるように構成されている。第１治具機構４と第２治具機構６とは、それぞれの母材１の長手方向中心が同軸上に位置するように並べて配置されている。尚、第２治具機構６も、第１治具機構４と同様、支持枠９、モータ１１を備えている。
【００１１】
１２はレーザ発振器で、本実施形態のレーザ発振器１２は焦点距離が６００〜１０００ｍｍ程度の長焦点のレーザビーム１３を照射するものである。レーザ発振器１２は照射するレーザビーム１４の光路が、母材１の長手方向中心とほぼ平行となるように配置されている。そして、このレーザビーム１３の光路に沿って複数の第１〜第４ヘッド機構１４〜１７が配置されている。
【００１２】
本実施形態では、第１〜第４ヘッド機構１４〜１７は同じ構成のものが用いられており、第１〜第４ヘッド機構１４〜１７は、図示しない反射ミラー、曲面ミラー、走査ミラー等の複数のミラーを備え、レーザビーム１３を母材１と取付部材２との溶接箇所に誘導する構成である。また、第１〜第４ヘッド機構１４〜１７は、図１に二点鎖線で示すように、レーザビーム１３のスキャン機能をも有する。即ち、レーザビーム１３を母材１の長手方向に走査できると共に、長手方向と直交する方向にも走査できる構成を有する。
【００１３】
更に、第１〜第４ヘッド機構１４〜１７は、切換ミラー１８〜２１を備えると共に、切換ミラー１８〜２１をレーザビーム１３の光路上から退避位置に移動するソレノイドあるいはシリンダ等の駆動源２２〜２５を備えている。いずれかの切換ミラー１８〜２１をレーザビーム１３の光路上に移動した際には、レーザビーム１３の光路上にある切換ミラー１８〜２１から第１〜第４ヘッド機構１４〜１７内にレーザビーム１３が誘導されて、その第１〜第４ヘッド機構１４〜１７によりレーザ溶接が行われる。
【００１４】
尚、本実施形態では、レーザ発振器１２から最も遠くにある第４ヘッド機構１７でも、切換ミラー２１を駆動源２５により移動できるように構成したが、レーザ発振器１２から最も遠くにある第４ヘッド機構１７の切換ミラー２１は移動させる必要がなく、駆動源２５を設けることなく切換ミラー２１を固定した構成としても実施可能である。
【００１５】
第１〜第４ヘッド機構１４〜１７は、それぞれ第１〜第４移動機構２６〜２９に配置されている。第１ヘッド機構１４が配置された第１移動機構２６は、母材１の長手方向と平行に敷設された一対のレール３０を備え、第１ヘッド機構１４をレール３０に沿って移動可能に支持している。第１ヘッド機構１４は、レール３０と平行に設けられ、モータ３２により回転駆動されるボールねじ３４により、レール３０に沿って移動されるように構成されている。
【００１６】
第２ヘッド機構１５が配置された第２移動機構２７は、一対のレール３０を第１移動機構２６と共用し、第２ヘッド機構１５をレール３０に沿って移動可能に支持している。第２ヘッド機構１５は、レール３０と平行に設けられ、モータ３６により回転駆動されるボールねじ３８により、レール３０に沿って移動されるように構成されている。
【００１７】
レール３０は第１治具機構４に支持された母材１の長手方向の長さよりも少し長く形成されており、第１移動機構２６は第１ヘッド機構１４を第１治具機構４に支持された母材１の図示左側半分よりも少し大きい範囲で移動できるように構成されている。第２移動機構２７は第２ヘッド機構１５を第１治具機構４に支持された母材１の図示右側半分よりも少し大きい範囲で移動できるように構成されている。
【００１８】
第３ヘッド機構１６が配置された第３移動機構２８は、第１移動機構２６と同様に、母材１の長手方向と平行に敷設された一対のレール４０を備え、第３ヘッド機構１６をレール４０に沿って移動可能に支持している。第３ヘッド機構１６は、レール４０と平行に設けられ、モータ４２により回転駆動されるボールねじ４４により、レール４０に沿って移動されるように構成されている。
【００１９】
第４ヘッド機構１７が配置された第４移動機構２９は、第２移動機構２７と同様に、一対のレール４０を第３移動機構２８と共用し、第４ヘッド機構１７をレール４０に沿って移動可能に支持している。第４ヘッド機構１７は、レール４０と平行に設けられ、モータ４６により回転駆動されるボールねじ４８により、レール４０に沿って移動されるように構成されている。
【００２０】
レール４０は第２治具機構６に支持された母材１の長手方向の長さよりも少し長く形成されており、第３移動機構２８は第３ヘッド機構１６を第２治具機構６に支持された母材１の図示左側半分よりも少し大きい範囲で移動できるように構成されている。第４移動機構２９は第４ヘッド機構１７を第２治具機構６に支持された母材１の図示右側半分よりも少し大きい範囲で移動できるように構成されている。
【００２１】
本実施形態では、第１治具機構４の母材１に対して、第１、第２ヘッド機構１４，１５と第１、第２移動機構２６，２７の２組を配置し、第２治具機構６の母材１に対して、第３、第４ヘッド機構１６，１７と第３、第４移動機構２８，２９との２組を配置しているが、３組以上を配置してもよい。
【００２２】
次に、前述した本実施形態のレーザ溶接装置の作動について説明する。
まず、第１治具機構４に母材１と取付部材２とをセットし、第２治具機構６にも同様に母材１と取付部材２とをセットする。そして、第１移動機構２６のモータ３２を駆動して、第１ヘッド機構１４を母材１の長手方向に移動して、第１ヘッド機構１４を取付部材２の溶接位置に移動する。
【００２３】
次に、第１ヘッド機構１４の切換ミラー１８を駆動源２２によりレーザビーム１３の光路上に移動して、レーザ発振器１２からレーザビーム１３を照射する。これにより、レーザ発振器１２からのレーザビーム１３は、切換ミラー１８により第１ヘッド機構１４に誘導され、第１ヘッド機構１４を介してレーザビーム１３が溶接箇所に照射されて、レーザ溶接が行われる。
【００２４】
また、第１ヘッド機構１４ではレーザビーム１３をスキャンしながらレーザ溶接を行う。更に、必要に応じて、第１治具機構４の駆動モータ１０を駆動して支持枠８を回転し、母材１と取付部材２とを母材１の長手方向中心の廻りに回転して、レーザ溶接を行うようにしてもよく、取付部材２を母材１の外側のどの位置にでもレーザ溶接できる。
【００２５】
第１ヘッド機構１４によりレーザ溶接している間に、第２移動機構２７のモータ３６を駆動して、第２ヘッド機構１５を母材１の長手方向に移動して、第２ヘッド機構１５を取付部材２の溶接位置に移動する。第１ヘッド機構１４により取付部材２のレーザ溶接が終了した際には、第１ヘッド機構１４の切換ミラー１８をレーザビーム１３の光路上から退避させると共に、第２ヘッド機構１５の切換ミラー１９をレーザビーム１３の光路上に移動する。
【００２６】
そして、第１ヘッド機構１４と同様に、第２ヘッド機構１５により、取付部材２を母材１にレーザ溶接する。更に、第２ヘッド機構１５により溶接している間に、第１ヘッド機構１４を第１移動機構２６により別の溶接位置に移動して、第２ヘッド機構１５によるレーザ溶接が終わった後、再度、第１ヘッド機構１４によりレーザ溶接するようにしてもよい。
【００２７】
このように、第１ヘッド機構１４によりレーザ溶接している間に、第２ヘッド機構１５を溶接位置に移動することにより、作業時間を短縮できる。即ち、第１、第２ヘッド機構１４，１５の一方により溶接している間、他方を別の溶接位置に移動することにより、移動時間を有効に活用でき、作業時間を短縮できる。
【００２８】
更に、本実施形態では、第１、第２ヘッド機構１４，１５によりレーザ溶接している間に、第３ヘッド機構１６を第３移動機構２８により溶接位置に移動する。第１、第２ヘッド機構１４，１５によるレーザ溶接が終了した際には、第１、第２ヘッド機構１４，１５の切換ミラー１８，１９をレーザビーム１３の光路上から退避させ、また、第３ヘッド機構１６の切換ミラー２０をレーザビーム１３の光路上に移動して、第３ヘッド機構１６により取付部材２をレーザ溶接する。
【００２９】
同様に、第３ヘッド機構１６によりレーザ溶接している間に、第４ヘッド機構１７を第４移動機構２９により母材１の長手方向に移動して、第４ヘッド機構１７を取付部材２の溶接位置に移動する。第３ヘッド機構１６によるレーザ溶接が終了した際には、第３ヘッド機構１６の切換ミラー２０をレーザビーム１３の光路上から退避させ、第４ヘッド機構１７の切換ミラー２１をレーザビームの光路上に移動する。そして、第４ヘッド機構１７により取付部材２をレーザ溶接する。
【００３０】
第３、第４ヘッド機構１６，１７によりレーザ溶接している間に、第１治具機構４から溶接の終了した母材１と取付部材２とを取り外し、新たな母材１と取付部材２をセットする。そして、第３、第４ヘッド機構１６，１７によるレーザ溶接が終了した際には、第１、第２ヘッド機構１４，１５によるレーザ溶接を続けて行なう。
【００３１】
このように、第１、第２治具機構４，６の一方でレーザ溶接している間に、他方では、溶接が終了した母材１と取付部材２とを取り外し、新たな母材１と取付部材２とをセットできるので、作業時間を短縮できる。尚、本実施形態では、母材１に取付部材２をレーザ溶接する場合を例としたが、これに限らず、母材１をレーザ溶接により接合する場合等でも同様に実施可能である。
【００３２】
以上本発明はこの様な実施形態に何等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において種々なる態様で実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態としてのレーザー溶接装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…母材              ２…取付部材
４…第１治具機構      ６…第２治具機構
８，９…支持枠        １２…レーザ発振器
１３…レーザビーム    １４…第１ヘッド機構
１５…第２ヘッド機構  １６…第３ヘッド機構
１７…第４ヘッド機構  １８〜２１…切換ミラー
２６…第１移動機構    ２７…第２移動機構
２８…第３移動機構    ２９…第４移動機構
３０，４０…レール
【図１】
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