(57)【要約】【課題】  車体重量を増大させることなく、簡単な構造の位置決め装置を備えたレーザ溶接装置を提供する。【解決手段】  レーザ光を被溶接体であるフランジ１１に向けて照射するレーザ照射装置４９と、該レーザ照射装置４９に固定され、立ちフランジ部１５の先端を押さえるローラ装置５１とを備えたレーザ溶接装置４１であって、このローラ装置５１を、複数の円盤部をそれらの板厚方向に互いに離隔して配置したローラから構成し、これらの円盤部の間に立ちフランジ部１５の先端を挟み込み、この状態で、レーザ照射装置４９からフランジ１１に向けてレーザ光を照射するように構成している。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を被溶接体の周縁部の被溶接面に向けて照射するレーザ照射装置と、該レーザ照射装置に固定され、前記被溶接体の周縁部に設けられた立ちフランジ部の先端を押さえるフランジ保持手段とを備え、このフランジ保持手段を、複数の円盤部を互いに離隔して配置したローラから構成し、これらの円盤部の間に被溶接体の立ちフランジ部の先端を挿入させて立ちフランジ部を押しつけ、この状態で、レーザ照射装置から前記周縁部の被溶接面に向けてレーザ光を照射す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】
前記レーザ照射装置及びフランジ保持手段を、前記被溶接体の周縁部の被溶接面に対して略直交する方向に移動自在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】
前記フランジ保持手段の円盤部の外周縁にテーパを設け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】
前記被溶接体の周縁部は、車体パネルのトランク開口縁部、又はバックドアの開口縁部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項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、レーザ溶接装置に関し、更に詳しくは、被溶接体の寸法精度やレーザ溶接装置の走行位置がばらついてもレーザの照射位置が安定するレーザ溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車を構成する車体パネルにレーザ溶接を施す場合、車体パネルの周縁部に設けられたフランジ同士をピンやローラ等を用いて押圧し、互いのフランジ同士の隙間をなくし、この状態で、車体パネルのフランジに向けてレーザ光を照射している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、ハンドリングロボットのハンド部に、ピンやローラ等の隙間矯正治具及びレーザ照射装置を取り付け、ハンドリングロボットを操作することによって、前記隙間矯正治具等を移動及び作動させている。
【特許文献１】特開平１１−１２３５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車体パネルのレーザ溶接にあっては、フランジ間の隙間のみならず、レーザ光を照射する溶接部の位置も安定化させる必要があるため、車体の寸法精度、搬送台の位置精度、及び溶接装置を保持するロボットの軌跡精度などを考慮して位置決めを行うトラッキング装置等を用いたり、車体パネルの寸法精度のバラツキを考慮して、溶接面となるフランジの幅を大きめに設定したりする必要があった。
【０００５】
このトラッキング装置等の位置決め装置は機構が複雑で高いコストがかかり、また、車体パネルの溶接面の幅を拡大すると、車体重量が大きくなり、車両コストの上昇等を招くおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、被溶接体の溶接面の大きさを増大させることなく、簡単な機構のレーザ溶接装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明に係るレーザ溶接装置は、レーザ光を被溶接体の周縁部に向けて照射するレーザ照射装置と、該レーザ照射装置に固定され、前記被溶接体の周縁部から屈曲して立ち上がる立ちフランジ部の先端を押さえるフランジ保持手段とを備えたレーザ溶接装置であって、このフランジ保持手段を、複数の円盤部をそれらの板厚方向に互いに離隔して配置したローラから構成し、これらの円盤部の間に被溶接体の立ちフランジ部の先端を挿入させて立ちフランジ部を押しつけ、この状態で、レーザ照射装置から被溶接体の周縁部に向けてレーザ光を照射するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るレーザ溶接装置によれば、立ちフランジ部を押しつけた状態で、レーザ照射装置から被溶接体の周縁部に向けてレーザ光を照射するため、被溶接体の溶接部である周縁部同士が互いに隙間なく接触したまま、周縁部にレーザ溶接を施すことができ、溶接品質を向上させることができる。
【０００９】
通常、被溶接体のフランジにレーザ溶接を施す場合、フランジ同士の間に隙間が生じると、接合強度が低下するおそれがあったが、本発明によれば、確実でかつ安価な方法で被溶接体の周縁部同士を当接させることができる。
【００１０】
また、立ちフランジ部の先端をフランジ保持手段で押さえながらレーザ溶接を行うようにしているため、レーザ光の照射位置が立ちフランジ部からほぼ一定の距離の部位に確実に位置させることができ、溶接部同士の接合強度を確実に保持することができ、溶接ハズレを防止することができる。
【００１１】
さらに、レーザ光の照射位置が一定のため、被溶接体の周縁部の長さを従来よりも短く設定することができ、材料コストを効率的に低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１３】
図１〜図４は、本発明の実施形態によるレーザ溶接装置を用いてレーザ溶接を施す被溶接体を示す斜視図とそれらの断面図である。
【００１４】
図１は車体１の全体を示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【００１５】
車体１の後端部には、トランクルーム３が設けられており、該トランクルーム３の開口縁部５の上側は図外のトランクリッドパネルによって閉成される。図２に示すように、このトランクルーム３の開口縁部５は、上側に配置された上部パネル７と、該上部パネル７の下側に配置された下部パネル９とから形成されている。また、上部パネル７の後端に設けられたフランジ１１は、車両後方に延びるフランジ本体部１３と、該フランジ本体部１３の後端縁から上方に屈曲する立ちフランジ部１５とから形成されている。下部パネル９の後端には、前記上部パネルのフランジ本体部１３に沿って延び、かつ該フランジ本体部１３の下側に接合されたフランジ１７が形成されている。
【００１６】
なお、フランジ１１は、被溶接体の周縁部であり、立ちフランジ部１５はこの周縁部から立ち上がって形成されている。
【００１７】
また、図３はバックドアタイプの車体１９の後部を示す斜視図であり、図４は図３のＢ−Ｂ線による断面図である。
【００１８】
図３に示すように、バックドア開口縁部２１の上端部には車幅方向に間隔を隔てて２つのヒンジ取付部２３，２３が設けられており、これらのヒンジ取付部２３，２３に図外のバックドアパネルが開閉自在に支持される。また、バックドア開口縁部２１のうち、車両の左側の側部は、バックライト２５が取り付けられた状態を示しており、右側の側部２７はバックライトを外した状態を示している。
【００１９】
このバックライトを外した右側の側部２７は、図４に示すように、車両室内側に配置されたインナーパネル２９と、該インナーパネル２９の後方側から車幅方向外側にかけて配置されたアウターパネル３１とから構成されている。このアウターパネル３１の開口縁部２１に設けられたフランジ３３は、車幅方向内側に向けてのびるフランジ本体部３５と、該フランジ本体部３５の先端から車両後方に向けて屈曲する立ちフランジ部３７とから一体に構成されている。また、インナーパネル２９のフランジ３９は、車幅方向内側に沿って延び、アウターパネル３１のフランジ本体部３５の前側に接合されている。
【００２０】
図５は、本実施形態によるレーザ溶接装置４１全体を正面から見た概略図であり、図２のトランクルーム開口縁部５のフランジ１１にレーザ溶接を施す形態を示している。
【００２１】
このレーザ溶接装置４１は、ハンドリングロボット４３のハンド部４５に取り付けられた略Ｌ字型の支持治具４７と、該支持治具４７に摺動自在に支持されたレーザ照射装置４９と、該レーザ照射装置４９に一体に取り付けられたフランジ保持手段であるローラ装置５１とから構成されている。
【００２２】
前記支持治具４７は、第１のスライド機構５３を介してハンドリングロボット４３のハンド部４５に摺動自在に支持されており、開口縁部５に向けて近づいたり離れたりするように、移動自在に構成されている。また、支持治具４７の側部には、第２のスライド機構５５を介してレーザ照射装置４９が上下に摺動自在に支持されている。これらのスライド機構５３，５５には、それぞれＬＭガイド装置が設けられている。また、レーザ照射装置４９には、図外のレーザ発振器からのレーザ光を送給する送給線４８が接続されている。
【００２３】
また、前記第１のスライド機構５３の近傍には、図示しないエアシリンダが配設されており、該エアシリンダを作動させることによって、ハンド部４５に対して支持治具４７を車両前後方向に移動させることができる。そして、支持治具４７における第２のスライド機構５５近傍部にも、支持治具４７に対してレーザ照射装置４９を第２のスライド機構４１に沿って上下方向に摺動させるエアシリンダ５７を配設している。
【００２４】
前記ローラ装置５１は、前記レーザ照射装置４９を支持する支持台５９に回動自在に支持されたローラ６３から構成されている。
【００２５】
このローラ６３は、図６に示すように、互いに隙間Ｄを隔てて配置された２つの円盤部６５，６５と、これらの円盤部６５，６５同士を連結する支軸６７とから側面視略Ｈ字状に形成されている。また、円盤部６５，６５の外周縁の内方側は、径方向外側に向かうにつれて左右の円盤部６５，６５同士の距離が大きくなるように傾斜するテーパ６９に形成されている。
【００２６】
前記構成を有するレーザ溶接装置４１による作動手順を簡単に説明する。
【００２７】
まず、図７に示すように、ハンドリングロボット４３を作動させることによって、このハンドリングロボット４３のハンド部４５に支持治具４７を介して固定されたレーザ照射装置４９を開口縁部５のフランジ１１の近傍まで移動させる。
【００２８】
次いで、第１のスライド機構５３を作動させることによって、レーザ照射装置４９を開口縁部５のフランジ１１に向けて水平移動させ、立ちフランジ部３７の上方まで到達させる。
【００２９】
こののち、第２のスライド機構５５を作動させて、レーザ照射装置４９とローラ装置５１を下方に移動させ、このローラ装置５１のローラ間の隙間で立ちフランジ部３７を挟み込む。
【００３０】
図８に示すように、ローラ装置５１は、２枚の円盤部６５，６５同士が所定の隙間Ｄ（図６参照）を隔てて配置された断面略Ｈ字状に形成されているため、この隙間Ｄにフランジ１１の立ちフランジ部３７の先端が挿入される。
【００３１】
そして、図９に示すように、エアシリンダ５７を更に作動させて、ローラ装置５１の位置を更に下方に移動させると、このローラ装置５１で立ちフランジ部３７の先端を下方に押圧し、上部パネル７側のフランジ本体部１３を下部パネル９側のフランジ１７に押しつける。これによって、これらのフランジ本体部１３及びフランジ１７同士が密着して隙間がなくなる。この状態においては、フランジ保持手段としてのローラ装置５１とレーザ照射装置４９との相対的な距離が一定に保持される。
【００３２】
さらに、図１０に示すように、レーザ照射装置４９を作動させて、レーザ光７１を開口縁部５のフランジ本体部１３に向けて照射しながら、レーザ照射装置４９を移動させる。このとき、ローラ装置５１で立ちフランジ部３７を挟んだ保持したままレーザ照射装置４９を移動させるため、ローラ装置５１の円盤部６５が回動しながらレーザ照射装置４９が移動する。これによって、レーザ光７１の照射位置は立ちフランジ部１５から一定の距離Ｗを保持しながら、立ちフランジ部１５に沿ってレーザ溶接が行われる。
【００３３】
前記構成を有するレーザ溶接装置４１による作用効果を以下に説明する。
【００３４】
本実施形態によるローラ装置５１においては、図６にて説明したように、２枚の円盤部６５，６５同士の間には、所定の隙間Ｄが形成されており、また、ローラ装置５１を構成する円盤部６５，６５の外周縁には、テーパ６９，６９が形成されている。このため、図８の二点鎖線に示すように、開口縁部５の立ちフランジ部１５の位置が車両前後方向にばらついた場合であっても、円盤部６５，６５が脱輪防止のガイドの役目をし、円盤部６５，６５の隙間Ｄに立ちフランジ部１５の先端が確実に挿入される。
【００３５】
従って、上部パネル７のフランジ１１が下部パネル９のフランジ１７に押しつけられ、両フランジ同士１１，１７の隙間がない状態でレーザ溶接を施すことができるため、良好な品質の溶接部を得ることができる。
【００３６】
また、ローラ装置５１のローラでフランジ１１，１７を挟んだままレーザ溶接を行うため、レーザ光の照射位置を立ちフランジ部１５から一定の位置に保持することができ、いわゆる溶接ハズレがなくなる。よって、フランジ１１，１７の長さを短くすることができ、車体１の全体重量を軽減させることができる。
【００３７】
また、ローラ装置５１の円盤部６５，６５の周縁部にはテーパ６９が形成されているため、このテーパ６９が円盤部６５を立ちフランジ部１５に挿入させる際のガイドの役目をし、円盤部６５をスムーズに立ちフランジ部１５の先端に挿入させることができる。
【００３８】
また、ローラ装置５１が立ちフランジ部１５の先端を保持したままレーザ光７１の照射が行われるため、レーザ光７１の照射位置を立ちフランジ部１５から一定の位置に確実に維持することができる。このように、照射位置のバラツキ量を低減することによって、フランジ本体部１３，１７の長さを短く設定することができる。
【００３９】
さらに、レーザ照射装置４９及びローラ装置５１は、第１のスライド機構５３と第２のスライド機構５５を介してフランジ１１，１７に対して２軸方向に移動自在に支持されているため、フランジ１１，１７の形状が変わっても、レーザ照射装置４９及びローラ装置５１を適正な位置に配置することができる。
【００４０】
なお、ローラ装置５１は、第２のスライド機構５５を介して、被溶接面となるフランジ１１，１７に対して略直交する方向に移動するため、ローラ装置５１はレーザ照射装置４９の位置決めとフランジ面の隙間矯正との双方を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態による被溶接体である車体パネル全体を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態による被溶接体である別の車体パネル全体を示す斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線による拡大断面図である。
【図５】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６】図５のローラ装置を示す拡大側面図である。
【図７】被溶接体に向けてレーザ溶接装置を移動させている状態を示す側面図である。
【図８】図７のローラ装置近傍の拡大側面図である。
【図９】ローラ装置によって被溶接体の立ちフランジ部を押さえつけている状態を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施形態によるレーザ溶接装置でレーザ溶接を施している状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
５…トランクルーム開口縁部（被溶接体）
１５，３７…立ちフランジ部
２１…バックドア開口縁部（被溶接体）
５１…ローラ装置（フランジ保持手段）
６５…円盤部
７１…レーザ光
【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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