JPH0489191A - レーザー溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、多種類のワークの接合部を溶接することがで
きるコンパクトでしかも耐久性の良いレーザ溶接装置に
関する。

（従来の技術） 近年の自動化技術の進歩に伴って、例えば自動車生産工
場には、自動車を構成するワークの各種溶接加工を自動
的に行なう溶接装置が備えられている。

従来このような溶接装置は、例えば第３図に示すように
構成されているものがある。

図示する溶接装置は、例えば、自動車のフレームを構成
する部品となるワーク１の接合部２をレーザー光（例え
ばＹＡＧレーザ−）によって溶接するものであり、図示
するように、その接合部２が確実に密着するようにワー
ク１をクランプするクランプ装置３と、接合部２にレー
ザー光を照射する照射ユニット４とにより構成されてい
る。

クランプ装置３は、下クランプ板５と上クランプ板６に
よりワーク１を挟み込むようになっている。

上クランプ板６は、下クランプ板５に取付けられた軸７
に軸支され、端部がリンク８を介してシンリンダ９のロ
ッド１０に接続されており、このロッド１０が作動する
ことによって、上クランプ板６は、軸７を中心に回動す
るようになっている。

又、下クランプ板５には、ワーク１の基準外径寸法に形
成された凹部１１が形成されており、つまり、この凹部
１１は、いわゆるゲージになっており、上クランプ板６
がシリンダ９が作動することによりワーク１を挟み込む
とワーク１を基準寸法に強制するようになっている。

さらに、下クランプ板５には、図示省略する外部のレー
ザー光発生装置から供給されるレーザー光を接合部２に
照射する照射ユニット４が取付けられている。

この照射ユニット４の内部には、接合部２に照準を合せ
るようにレンズ（図示せず）が取付けられている。又、
照射ユニット４は、ファイバーケーブル１２を介してそ
のレーザー光発生装置が出力するレーザー光を入光する
ようになっており、そのレーザー光をレンズにより絞り
、ワーク１の接合部２に照射して接合部２を溶接するよ
うになっている。

したがって、このような溶接装置にあっては、ワーク１
が夫々のクランプ板５．６によって外径寸法を強制され
つつクランプされた後で接合部２が溶接されることにな
るので、精度良く溶接加工を行なうことができる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような従来の溶接装置は、下クランプ板
の凹部の形状をワークの形状に合せてあり、溶接するワ
ークの専用の溶接装置となっているので、最近の多品種
生産の要求に応じて多種類のワークに対して上記のよう
にレーザー溶接加工を行なうためには、例えば第３図に
示す溶接装置を溶接するワークの種類に応じて複数備え
、夫々の溶接装置をワークの種類に対応して作動させる
ようにする必要があった。

しかしながら、照射ユニットは、ワークの形状や材質や
接合部の厚さ等によって、接合部に対する位置が設定さ
れているので、ワークの種類に応じて複数備えられたク
ランプ装置に対して夫々取付ける必要があり、つまり、
ワークの種類に応じて複数必要になる。これにより夫々
の照射ユニットにレーザ光を分配する分配器が必要にな
ったり、これを制御する手段が必要になったりするため
に、装置が大損りになったり、コスト高になったりする
等の問題があった。

又、夫々の溶接装置は、対応する種類のワークを溶接す
る際に、待機位置から溶接加工を行なう所定の位置に移
動することになるが、このような移動に伴って、照射ユ
ニットに取付けられたファイバーケーブルにストレスが
かかり、ファイバーケーブルの耐久性が低下してしまい
、結果的に溶接装置の耐久性が低下する等の問題もあっ
た。

本発明は、このような従来の問題点を解決するために成
されたものであり、多種類のワークの接合部を溶接する
ことができるコンパクトでしかも耐久性の良いレーザー
溶接装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために本発明は、多種類のワークの
夫々所定の接合部をクランプする複数のクランプ装置を
備え、該クランプ装置の夫々に、溶接用のレーザー光を
外部から前記接合部に誘導する誘導通路を設け、該誘導
通路に前記レーザー光を照射する照射ユニットを、溶接
するワークをクランプしたクランプ装置の前記誘導通路
の入口に対して位置決めする位置決め手段を備えたこと
を特徴とする。

（作用） 上記のように構成された本発明のレーザー溶接装置は、
以下のように作用する。

溶接するワークが設定されると、そのワークに対応する
クランプ装置が作動し、設定されたワークの接合部がク
ランプされる。

又、位置決め手段は、そのクランプ装置の誘導通路に溶
接用のレーザー光を供給できるように照射ユニットを位
置決めする。

これにより、照射ユニットから溶接用のレーザー光が照
射されると、このレーザー光は、誘導通路を通り、クラ
ンプされたワークの接合部に到達し、この接合部を溶接
することになる。

したがって、複数のクランプ装置に対して照射ユニット
が１つで良いので、装置全体がコンパクトになると共に
低コスト化が図れ、しかも、照射ユニットは、従来のよ
うにクランプ装置に取付けられていないので、クランプ
装置のクランプ動作に共なって移動することがなく、こ
れにより、照射ユニットにレーザ光を供給する部材にそ
のクランプ動作に応じたストレスがかからず、この部材
の耐久性を向上させることができることから、結果的に
このレーザ溶接装置の耐久性を向上させることができる
ので、多種類のワークの接合部を溶接することができる
コンパクトでしかも耐久性の良いレーザー溶接装置にな
る。

（実施例） 以下に、本発明のレーザー溶接装置を図面に基づいて詳
細に説明する。

第１図は、本発明のレーザー溶接装置の外観図であり、
第２図は、第１図に示すクランプ装置及び位置決め装置
の詳細図である。尚、第１図及び第２図に示す部材のう
ち従来の技術で説明した部材と同一部材には同一符号が
付してあり、これらの説明は省略する。

本発明のレーザー溶接装置は、第１図に示すように、基
台２０に複数配置されたクランプ装置２１と、溶接用の
レーザー光を照射する照射ユニット２２を夫々のクラン
プ装置２１に対して位置決めする位置決め装置２３とに
より構成されている。

夫々のクランプ装置２１は、基台２０に備えられている
上下機構（図示省略する。）により図示する待機位置か
らワークを溶接加工する所定の加工位置まで上昇するよ
うになっており、従来のものと同様に、上クランプ板６
及び下クランプ板２４により図示省略するワークを凹部
１１の基準寸法に強制しつつクランプするようになって
いる。

このクランプ装置２１は、従来のものと異なり、夫々の
クランプ板２４，６がワークの接合部に当接し、接合部
を挟み込むことによってワークをクランプするようにな
っている。

又、夫々の下クランプ板２４の下端には、照射ユニット
２２が照射するレーザー光を入光する入光口２５が形成
されており、この゛入光口２５は、上記のようにクラン
プ装置２１がワークを溶接加工する所定の加工位置まで
上昇した際に、後述する照射ユニット２２の照射口に一
致するようになっている。

さらに、夫々の下クランプ板２４の内部には、この入光
口２５から入光したレーザー光をクランプしたワークの
接合部に誘導する誘導通路２６が形成されている。つま
り、夫々のクランプ装置２１は、夫々のクランプ板２４
，６をワークの接合部に当接させてワークをクランプし
つつ、入光口２５から入光した溶接用のレーザー光を誘
導通路２６によりワークの接合部に誘導して接合部を溶
接するようになっている。

一方、位置決め装置２３は、照射ユニット２２を夫々の
入光口２５に対して位置決めするようになっている。

照射ユニット２２は、従来のものと同様に、外部のレー
ザ光発生装置からファイバーケーブル１２により供給さ
れたレーザー光を照射口から照射するようになっている
。

そして、この照射ユニット２２は、図示するように、夫
々の入光口２５にその照射口を一致させることができる
ように、ブラケット２７によって基台２０に固定された
スライダー２８に取付けらでいる。

又、そのブラケット２７には、これに取付けられたサー
ボモータ２９の出力軸にギア３０を介して接続され、そ
のサーボモータ２９によって回転するボールネジ３１が
スライダー２８に平行して取付けられており、このボー
ルネジ３１によりネジ送りされるナツト部３２は、照射
ユニット２２に取付けられている。つまり、照射ユニッ
ト２２は、サーボモータ２９によって、照射口がいずれ
かのクランプ装置２１の入光口２５に一致するように位
置決めされるようになっている。

さらに、夫々のクランプ装置２１の下クランプ板２４内
部に形成された誘導通路２６及び照射ユニット２２の内
部は、第２図に示すようになっている。

図示するように、入光口２５近傍の誘導通路２６内には
、反射鏡４０が取付けられており、この反射鏡４０は、
入光口２５からほぼ水平に入光したレーザー光をほぼ垂
直に反射してワーク１の接合部２に誘導するようになっ
ている。

又、誘導通路２６の出口４１の近傍には、レンズ４２が
取付けられている。このレンズ４２は、反射鏡４０によ
り反射したレーザー光を集束させ、溶接に要するエネル
ギーとなったレーサー光を接合部２に到達させるように
なっている。

一方、照射ユニット２２にも反射鏡４０と同様の反射鏡
４３が取付けられており、この反射鏡４３によって、フ
ァイバーケーブル１２から供給された溶接用レーザー光
は、照射口４３を通り、入光口２５に向ってほぼ垂直に
照射されるようになっている。

このように構成された本発明のレーザー溶接装置は、以
下のようにワーク１の接合部２を溶接することになる。

まず、溶接するワークの種類が設定されると、そのワー
クの種類に対応するクランプ装置２１をワークを溶接加
工する所定の加工位置まで上昇させ、従来と同様に、シ
リンダ９を作動させることによって、上クランプ板６及
び下クランプ板２４によりワーク１を凹部１１の基準寸
法に強制しつつクランプする。

そして、サーボモータ２９を作動させて、そのクランプ
装置２１の入光口２５に照射口４３が一致するように照
射ユニット２２を位置決めする。

つまり、誘導通路２６に溶接用のレーザー光を供給でき
るように照射ユニット２２を位置決めする。

これにより、外部のレーザー光発生装置から供給された
溶接用のレーザー光は、ワーク１をクランプしているク
ランプ装置２１の入光口２５から誘導通路２６に侵入し
、反射鏡４０及びレンズ４２を介して、クランプされた
ワーク１の接合部２に到達し、この接合部２を溶接する
ことになる。

したがって、溶接するワークの種類に対応するクランプ
装置２１でワーク１をクランプし、位置決め装置２３で
照射ユニット２２をそのクランプ装置２１に対して位置
決めし、溶接用のレーザー光をワーク１の接合部２に照
射してこれを溶接するので、多種類のワークの接合部を
溶接することできるようになる。

しかも、複数のクランプ装置２１に対して照射ユニット
２２が１つで良いので、装置全体がコンパクトになると
共に低コスト化が図れる。

又、位置決め装置２３が夫々のクランプ装置２１に対し
て照射ユニット２２を位置決めすることによって、夫々
のクランプ装置２１に対してレーザー光を供給できるの
で、溶接するワークの種類に応じてクランプ装置２１の
数が増減しても照射ユニット２２の位置決め位置を増減
するだけで対応することができるので、汎用性が向上す
ることなる。

さらに、照射ユニット２２は、従来のようにクランプ装
置２１に取付けられていないので、クランプ装置２１が
ワーク１をクランプ及びアンクランプするために上下移
動するクランプ動作に共なって移動しないので、照射ユ
ニット２２にレーザ光を供給するファイバーケーブル１
２には、そのクランプ動作に応じたストレスがかからず
、このファイバーケーブル１２の耐久性を向上させるこ
とができ、結果的にこのレーザ溶接装置の耐久性が向上
することになる。

尚、本実施例では、誘導通路２６内に取付けた反射鏡４
ｏによって入光口２５がら入射したレーザー光をワーク
１の接合部２に誘導するものを例示したが、これに限ら
ず、例えば、照射ユニット２２に取付けられているファ
イバーケーブルと同様のものによって入光口２５からワ
ーク１の接合部２までレーザー光を誘導するようにして
も良いのはもちろんである。

又、入光口２５に入光したレーザー光をレンズ４２によ
って接合部２に集束させたものを例示したが、これに限
らず、例えば、反射鏡４０の反斜面の形状をいわゆる凹
面形状にし、この反射鏡によってレーザー光の反射と集
束を同時に行なうようにすれば、レンズ４２を省略する
ことができる。

［発明の効果］ 以上の説明により明らかように、本発明にあっては以下
のような効果を奏す。

位置決め手段がクランプ装置の誘導通路に溶接用のレー
ザー光を供給できるように照射ユニットを位置決めし、
この照射ユニットから照射されたレーザー光を誘導通路
によりワークの接合部に到達させて接合部を溶接するこ
とができるので、複数のクランプ装置に対して照射ユニ
ットが１つで良く、装置全体がコンパクトになると共に
低コスト化が図れる。

又、位置決め手段が夫々のクランプ装置に対して照射ユ
ニットを位置決めすることによって、夫々のクランプ装
置に対してレーザー光を供給できるので、クランプ装置
の数が増減しても照射ユニットの位置決め位置を増減す
るだけで対応することができるので、汎用性が向上する
。

さらに、照射ユニットは、従来のようにクランプ装置に
取付けられていないので、クランプ装置のクランプ動作
に共なって移動することがなく、これにより、照射ユニ
ットにレーザ光を供給する部材にそのクランプ動作に応
じたストレスがかからないので、この部材の耐久性を向
上させることができ、結果的にこのレーザ溶接装置の耐
久性が向上することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザー溶接装置の外観図、第２図は
第１図に示すクランプ装置及び位置決め装置の詳細図、
第３図は従来の溶接装置の説明図である。 １・・・ワーク、２・・・接合部、２１・・・クランプ
装置、２２・・・照射ユニット、２６・・・誘導通路、
２３・・・位置決め装置（位置決め手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多種類のワークの夫々所定の接合部をクランプする複
   数のクランプ装置を備え、該クランプ装置の夫々に、溶
   接用のレーザー光を外部から前記接合部に誘導する誘導
   通路を設け、該誘導通路に前記レーザー光を照射する照
   射ユニットを、溶接するワークをクランプしたクランプ
   装置の前記誘導通路の入口に対して位置決めする位置決
   め手段を備えたことを特徴とするレーザー溶接装置。