(57)【要約】【課題】床面に載置台を設置するスペースを確保し難い溶接現場でもテストピースを用いたレーザ溶接の品質確認を容易に行うことができるレーザ溶接装置を提供する。【解決手段】レーザ溶接装置１は、ロボットアーム２と、レーザヘッド３と、ＴＰ固定治具４と、を備えている。レーザヘッド３は、ロボットアーム２の先端部に取り付けられレーザビームＬを照射する。ＴＰ固定治具４は、先端部に着脱可能でテストピースＴＰを固定する。ＴＰ固定治具４は、先端部に取り付けられた状態で、先端部からレーザヘッド３がレーザビームＬを照射する側に向かって延在するブラケット４１と、レーザヘッド３がレーザビームＬを照射する側においてレーザヘッド３とテストピースＴＰを載置する面とが一定の間隔をあけて対向するようにブラケット４１に取り付けられた載置台４２と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部を移動させるロボットアームと、
前記先端部に取り付けられレーザビームを照射するレーザヘッドと、
前記先端部に着脱可能で溶接対象物を固定する固定治具と、を備え、
前記固定治具は、前記先端部に取り付けられた状態で、前記先端部から前記レーザヘッドが前記レーザビームを照射する側に向かって延在するブラケットと、前記レーザヘッドが前記レーザビームを照射する側において前記レーザヘッドと前記溶接対象物を載置する面とが一定の間隔をあけて対向するように前記ブラケットに取り付けられた載置台とを有するレーザ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームの先端部にレーザヘッドが設けられたレーザ溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間内で自由に移動可能なロボットアームの先端部にレーザヘッドが取り付けられたレーザ溶接装置が知られている。特許文献１には、ロボットアームにより、床面に設置された載置台（支持台）の上に載置された溶接対象物の溶接線に沿ってレーザヘッドを移動させるレーザ溶接装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４０８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した、ロボットアームの先端にレーザヘッドが取り付けられたレーザ溶接装置は、レーザヘッドを溶接対象物の溶接箇所まで移動させることができるため、自動車の生産ラインで車体や部品の溶接を行うことが可能である。
【０００５】
レーザ溶接装置では、レーザ溶接の品質を確認するために、定期的にテストピースに対してテスト溶接を行う必要がある。しかしながら、特許文献１に記載のレーザ溶接装置では、テストピースを溶接するためにはテストピースを床面に設置された載置台に固定する必要がある。このため、特許文献１に記載のレーザ溶接装置では、自動車の生産ラインのように載置台を設置するためのスペースが確保し難い溶接現場において、テストピースを用いてレーザ溶接の品質確認を行うことが困難であった。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、床面に載置台を設置するスペースを確保し難い溶接現場でもテストピースを用いたレーザ溶接の品質確認を容易に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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、レーザ溶接装置であって、先端部を移動させるロボットアームと、前記先端部に取り付けられレーザビームを照射するレーザヘッドと、前記先端部に着脱可能で溶接対象物を固定する固定治具と、を備え、前記固定治具は、前記先端部に取り付けられた状態で、前記先端部から前記レーザヘッドが前記レーザビームを照射する側に向かって延在するブラケットと、前記レーザヘッドが前記レーザビームを照射する側において前記レーザヘッドと前記溶接対象物を載置する面とが一定の間隔をあけて対向するように前記ブラケットに取り付けられた載置台とを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、床面に載置台を設置するスペースを確保し難い溶接現場でもテストピースを用いたレーザ溶接の品質確認を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態にかかるレーザ溶接装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の破線で囲んだ領域Ａを拡大した図である。
【図３】図２の破線で囲んだ領域Ｂを拡大した図である。
【図４】既存のレーザ溶接装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかるレーザ溶接装置１の概略構成を示す図である。図１に示すように、レーザ溶接装置１は、多関節型ロボットとして構成されており、ロボットアーム２と、レーザヘッド３と、テストピースＴＰを固定する固定治具としてのＴＰ固定治具４と、本体部５と、を備えている。
【００１１】
ロボットアーム２は、複数のアーム部２１と、駆動軸としての複数の関節部２２と、先端部としてのレーザヘッド取り付け部２３と、を有している。ロボットアーム２は、一端が本体部５に接続され、他端（自由端）にはレーザヘッド取り付け部２３を介してレーザヘッド３が取り付けられている。ロボットアーム２を駆動させ、レーザヘッド取り付け部２３を三次元的に移動させることにより、レーザヘッド３も三次元的に移動させることができる。
【００１２】
レーザヘッド３は、内部に、集光レンズと、ミラーと、を備えている。レーザ発振器７は、レーザヘッド３の外部にある。レーザ発振器７から出力された赤外線レーザなどのレーザビームは、ファイバーを介してレーザヘッド３に伝送される。レーザ発振器７からレーザヘッド３に入射したレーザビームＬは、集光レンズを通って集光された後、ミラーにより溶接対象物の方向へ向きを変え、焦点位置にて焦点を結ぶ。ミラーをサーボモータによって回転駆動させることにより、レーザビームの焦点位置を溶接対象物の溶接線に沿って移動させて溶接対象物の溶接を行う。
【００１３】
ＴＰ固定治具４は、テストピースＴＰを固定するための治具で、ロボットアーム２のレーザヘッド取り付け部２３に着脱可能である。なお、テストピースＴＰは、アルミや鉄などの金属材料から形成されたレーザ溶接の品質を確認するための試験用の板材である。本体部５は、床Ｆに設置される。ロボット制御盤８は、ロボットアーム２の駆動やレーザヘッド３におけるレーザビームＬの照射などを制御し、本体部５と電気配線を介して接続されている。
【００１４】
レーザ溶接装置１において、溶接対象物に対し溶接を行う稼動方式は３つある。第１の稼動方式は、ロボットアーム２によりレーザヘッド３を移動させることにより溶接対象物の溶接線に沿ってレーザビームＬを走査させるものである。第２の稼動方式は、ロボットアーム２は駆動させずに、レーザヘッド３のミラーのみ駆動させて溶接対象物の溶接線に沿ってレーザビームＬを走査させるものである。また、第３の稼動方式は、ロボットアーム２とレーザヘッド３のミラーの両方を駆動させて溶接対象物の溶接線に沿ってレーザビームＬを走査させるものである。レーザ溶接装置１では、テストピースＴＰに対して溶接を行う場合、第２の稼動方式を選択する。
【００１５】
図２は、図１の破線で囲んだ領域Ａを拡大した図である。ＴＰ固定治具４は、ブラケット４１とテストピースＴＰを載置し固定する載置台４２を備えている。ＴＰ固定治具４は、ブラケット４１と、載置台４２と、を備えている。ブラケット４１は、レーザヘッド取り付け部２３に取り付けられた状態で、レーザヘッド取り付け部２３からレーザヘッド３がレーザビームＬを照射する側に向かって延在する。載置台４２は、レーザヘッド取り付け部２３に取り付けられた状態で、レーザヘッド３がレーザビームＬを照射する側において、レーザヘッド３と溶接対象物であるテストピースＴＰを載置する面（載置面４２ａ）とが一定の間隔（ワークディスタンス）ＷＤをあけて対向するようにブラケット４１に取り付けられている。
【００１６】
図３は、図２の破線で囲んだ領域Ｂを拡大した図である。ＴＰ固定治具４のレーザヘッド取り付け部２３への取り付けは２本のボルト６１により行う。レーザヘッド取り付け部２３のＴＰ固定治具４を取り付けする面には２本の位置出しピン６２が立設されている。ＴＰ固定治具４には、ボルト６１が貫通する貫通穴と位置決めピン６２が貫通する位置に位置決め穴が形成されている。また、レーザヘッド取り付け部２３におけるレーザヘッド３及びＴＰ固定治具４を取り付けする面は高精度面である。このため、レーザヘッド３に対するＴＰ固定治具４の位置決めにおいて精度出しが容易である。
【００１７】
ここで、既存のレーザ溶接装置の問題点について説明する。図４は、既存のレーザ溶接装置１００の概略構成を示す図である。なお、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明は省略する。図４に示すように、レーザ溶接装置１００において、ロボットアーム２のレーザヘッド取り付け部１２３には、レーザヘッド３が取り付けられている。また、レーザ溶接装置１００において、テストピースＴＰは、床面固定式のＴＰ固定治具１４０に固定される。このため、床ＦにＴＰ固定治具１４０を設置するスペースが確保し難い溶接現場では、テストピースＴＰを用いたレーザ溶接の品質確認を行うことが困難である。また、床ＦにＴＰ固定治具１４０を設置するスペースを確保できたとしても、ＴＰ固定治具１４０を溶接現場における工程内のスペースに設置すると設備の干渉領域が増加し、設備動作の自由度が減る。
【００１８】
ＴＰ固定治具１４０の載置台１４１は、支持部材１４２を介して土台１４３を接続されている。レーザヘッド３に対する載置台１４１の位置にズレが生じないようにするため、アンカーボルト１４５により土台１４３を床Ｆに固定する必要がある。このため、ＴＰ固定治具１４０の設置及び撤去に多大な時間を要する。また、ＴＰ固定治具１４０の設置位置の変更に伴い、ＴＰ固定治具１４０とレーザヘッド３との間隔（ＷＤ）の調整が必要となる。ＴＰ固定治具１４０とレーザヘッド３との間隔（ＷＤ）の調整のためにはロボットアーム２の姿勢を微調整する必要があるが、この調整作業に多大な時間を要する。
【００１９】
ＴＰ固定治具１４０とレーザヘッド３との間隔（ＷＤ）の調整のためロボットアーム２の姿勢を変更すると、レーザヘッド３に対する載置台１４１の載置面１４１ａの位置の精度出しが必要となる。支持部材１４２と載置台１４１とは回転軸１４４によって接続されており、回転軸１４４を中心に載置台１４１を微小に回転させることでレーザヘッド３に対する載置台１４１の載置面１４１ａの位置の精度出しを行う。この精度出しのための調整作業に多大な時間を要する。
【００２０】
また、ＴＰ固定治具１４０が床Ｆに固定されていると、テストピースＴＰに対して溶接が可能なロボットアーム２の姿勢は特定の姿勢に限定される。つまり、テストピースＴＰによって試験を実施することが可能なロボットアーム２の姿勢が限定されてしまう。さらに、ＴＰ固定治具１４０の形状が複雑になるとＴＰ固定治具１４０がレーザビームＬの軌道を遮ってしまうおそれもある。このため、ＴＰ固定治具１４０がレーザビームＬの軌道を遮らないようなＴＰ固定治具１４０の配置位置を検討する必要があり、この検討に時間を要する。
【００２１】
これに対し、本実施の形態にかかるレーザ溶接装置１では、ＴＰ固定治具４をロボットアーム２の先端部であるレーザヘッド取り付け部２３に取り付けするので、床ＦにＴＰ固定治具を設置するスペースが確保し難い溶接現場でも、テストピースＴＰを用いたレーザ溶接の品質確認を容易に行うことができる。また、テストピースＴＰを用いたレーザ溶接の品質確認を行う際に設備動作の自由度が減ることもない。
【００２２】
レーザ溶接装置１では、２本のボルト６１によりＴＰ固定治具４の取り付けができるので、ＴＰ固定治具４の設置及び撤去を短時間でできる。また、レーザヘッド取り付け部２３におけるレーザヘッド３及びＴＰ固定治具４を取り付けする面は高精度面であり、上記取り付けする面に立設された位置決めピン６２によってＴＰ固定治具４が位置決めされるので、レーザヘッド３に対するＴＰ固定治具４の位置決めにおいて精度出しが容易である。
【００２３】
さらに、レーザ溶接装置１では、ＴＰ固定治具４がロボットアーム２の先端部であるレーザヘッド取り付け部２３の移動に追随して移動するため、ロボットアーム２の姿勢変更に伴う調整作業は不要である。レーザヘッド３とＴＰ固定治具４の載置面４２ａとの間隔は一定に維持されるので、ＷＤの調整も不要である。ＴＰ固定治具４がレーザビームＬの軌道を遮ることもない。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  レーザ溶接装置
２  ロボットアーム
３  レーザヘッド
４  ＴＰ固定治具
２３  レーザヘッド取り付け部
４１  ブラケット
４２  載置台
ＴＰ  テストピース
Ｌ  レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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