JP2000042776A - レーザ光学系の回転位置調整機構及びレーザ溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体で要求される被照射位置にレーザ光学ユ
ニットを短時間に位置決めできるようにすると共に、物
体に精度良く安定したレーザ光を照射できるようにす
る。 【解決手段】 基台１１と、その基台１１に回転自在に
取付けられた可動載置部１３と、この可動載置部１３に
取付けられて物体１７にレーザ光Ｌを照射するレーザ光
学ユニット１６とを備え、基台にある基準面Ｒを規定し
て、基準面Ｒから垂直方向に延びた軸を第１の軸とした
ときに、可動載置部１３によって、第１の軸周りにレー
ザ光学ユニット１６を回転するようにしたものである。
可動載置部１３によって基台１１の第１の軸周りにレー
ザ光学ユニット１６を回転させると、物体１７に対して
基台１１の基準面Ｒと平行する面で円弧を描くように被
照射位置ｐにレーザ光学ユニット１６を位置合わせする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電子銃の組み立て
時に、電極部品と他の抵抗部品とをレーザ溶接する溶接
ユニットの位置決め機構に適用して好適なレーザ光学系
の回転位置調整機構及びレーザ溶接装置に関する。

【０００２】詳しくは、基台に対して回転自在な可動載
置部を取付け、その基台のある基準面から垂直方向に延
びた軸の周りにレーザ光学ユニットを回転させて、物体
で要求される被照射位置にレーザ光学ユニットを短時間
に位置決めできるようにすると共に、物体に精度良く安
定したレーザ光を照射できるようにしたものである。

【０００３】

【従来の技術】近年、電子銃の組み立て分野や各種医療
分野では、局部的な熱処理をすることができることか
ら、レーザ光学系ユニットを使用する場合が多くなって
きた。前者では電子銃を組み立てるために、レーザ溶接
ユニットから所定エネルギーのレーザ光が発射され、こ
のレーザ光によって各種電極と抵抗部材とがレーザ溶接
される。後者ではレーザ治療ユニットから所定エネルギ
ーのレーザ光が発射され、このレーザ光によって患者の
病巣がレーザ治療される。これらの電子銃の被溶接位置
や患者の治療位置に精度良くレーザ光を照射するために
は、レーザ溶接ユニットやレーザ治療ユニットの光軸を
被溶接位置や治療位置に精度良く位置合わせする必要が
ある。

【０００４】図１９は電子銃の組み立て装置などに取付
けられた従来方式のレーザ溶接装置１０の構成例を示す
斜視図である。図１９に示すレーザ溶接装置１０は一対
の支柱部１Ａ、１Ｂを有している。この支柱部１Ａ、１
Ｂには上下に移動可能な半固定式のステージベース２が
取付けられている。ステージベース２の高さは他の基準
となるように水平に固定されている。このステージベー
ス２の中央付近には直交座標系の位置調整機構（以下Ｘ
ＹＺステージという）３が取付けられ、Ｘ方向用のステ
ージ３Ａ、Ｙ方向用のステージ３Ｂ及びＺ方向用のステ
ージ３Ｃを備えている。

【０００５】このＺステージ３Ｃの側面には溶接ユニッ
ト用のホルダ４が取付けられ、そのホルダ４には上下に
貫通した開口部４Ａを備えている。このホルダ４の開口
部４Ａにはレーザ溶接ユニット５が取付けられる。レー
ザ溶接ユニット５の一端は図示しないがレーザ照射部と
なっており、その他端には光ファイバ６が接続される。
このレーザ溶接装置１０にはレーザ発生装置７が設けら
れ、所定エネルギーのレーザ光Ｌが発生される。レーザ
発生装置７には光ファイバ６が接続され、レーザ光Ｌが
レーザ溶接ユニット５に導かれる。

【０００６】例えば、電子銃を組み立てるときに、ま
ず、電極部品と他の抵抗部品とが組み合わされる。この
状態で、レーザ溶接をする位置（以下被溶接位置ｐとも
いう）にレーザ溶接ユニット５の光軸Ｏが位置合わせさ
れる。この際の位置合わせは、ＸＹＺステージ３を調整
することによりなされる。その後、位置合わせが済んだ
レーザ溶接ユニット５から所定エネルギーのレーザ光Ｌ
が、被溶接位置ｐに照射される。これにより、電極部品
と他の抵抗部品（以下被溶接部材ともいう）８とをレー
ザ溶接することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来方
式のレーザ溶接装置１０によれば、電子銃で要求される
被溶接位置ｐにレーザ溶接ユニット５を位置合わせする
場合に、被溶接部材８側を動かす場合を除いて、ＸＹＺ
ステージ３による直交座標系での位置調整と、半固定式
のステージベース２による上下の調整しか行なうことが
できない。

【０００８】従って、電極部品や抵抗部品の製造ロット
によるバラツキが生じて、電子銃で要求される被溶接位
置ｐが、ＸＹＺステージ３の調整範囲から外れたときに
は、半固定式のステージベース２を調整して溶接ユニッ
ト５の光軸を被溶接位置ｐに合わせ直さなければならな
い。

【０００９】例えば、高さが固定されたステージベース
２を一旦支柱部１Ａ、１Ｂに対して自由に移動できるよ
うにし、その後、溶接ユニット５の光軸を大まかに被溶
接位置ｐに位置合わせした後に、ステージベース２が水
平を保っているかを水準器などで調整すると共に、その
支柱部１Ａ、１Ｂにステージベース２を再度固定する。
そうしてから、再度、ＸＹＺステージ３を調整しなくて
はならない。このために、ＸＹＺステージ３の調整に時
間が多くかかる。

【００１０】特に、湾曲形状（以下Ｒ形状という）を有
した被溶接部材８をレーザ溶接する場合には、そのＲ形
状に直角にレーザ溶接ユニット５の光軸を位置合わせし
ていたために、再度、ＸＹＺステージ３をステージベー
ス２に取付け直さなければならない事態も発生する。従
って、ＸＹＺステージ３、ステージベース２及び支柱部
１Ａ、１Ｂの組み立て・調整に多くの時間を要し、レー
ザ溶接装置１０のスループットが低下したり、そのコス
トアップにつながるという問題がある。

【００１１】因みに、電極部品や抵抗部品の製造ロット
によるバラツキによる位置ずれを被溶接部材８側で、レ
ーザ溶接ユニットに対して位置調整を行うとすると、電
子銃供給部の制御機構系に多くの制御負担を与えること
となる。

【００１２】そこで、本発明は上記の課題に鑑み創作さ
れたものであり、物体で要求される被照射位置にレーザ
光学ユニットを短時間に位置決めできるようにすると共
に、物体に精度良く安定したレーザ光を照射できるよう
にしたレーザ光学系の回転位置調整機構及びレーザ溶接
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題は、基台
と、その基台に回転自在に取付けられた可動載置部と、
この可動載置部に取付けられて物体にレーザ光を照射す
るレーザ光学ユニットとを備え、基台にある基準面を規
定して、基準面から垂直方向に延びた軸を第１の軸とし
たときに、可動載置部によって、第１の軸周りにレーザ
光学ユニットを回転するようにしたことを特徴とするレ
ーザ光学系の回転位置調整機構によって解決される。

【００１４】本発明のレーザ光学系の回転位置調整機構
によれば、物体で要求される被照射位置にレーザ光学ユ
ニットを位置決めする場合に、可動載置部によって基台
の第１の軸周りにレーザ光学ユニットを回転させると、
物体に対して基台の基準面と平行する面で円弧を描くよ
うにレーザ光学ユニットを被照射位置に位置合わせする
ことができる。

【００１５】また、第１の軸と直交する第２の軸周りに
レーザ光学ユニットを回転させると、物体に対して基台
の基準面と直交する面で円弧を描くようにレーザ光学ユ
ニットを被照射位置に位置合わせすることができる。

【００１６】従って、レーザ光学ユニットを短時間に物
体の被照射位置に位置決めすることができる。また、物
体の形状に左右されることなく、レーザ光学ユニットを
容易にその物体に位置合わせすることができる。これに
より、物体に精度良く安定したレーザ光を照射すること
ができる。

【００１７】この発明のレーザ溶接装置は、基台と、こ
の基台に回転自在に取付けられた可動載置部と、この可
動載置部に取付けられて被溶接部材をレーザ溶接する溶
接ユニットとを備え、基台にある基準面を規定して、基
準面から垂直方向に延びた軸を第１の軸としたときに、
可動載置部によって、第１の軸周りに溶接ユニットを回
転するようにしたことを特徴とするものである。

【００１８】この発明のレーザ溶接装置によれば、上述
したレーザ光学系の回転位置調整機構が応用されるの
で、被溶接部材で要求される溶接位置に溶接ユニットを
位置合わせする場合に、可動載置部によって基台の第１
の軸周りに溶接ユニットを回転させると、被溶接部材に
対して基台の基準面と平行する面で円弧を描くように被
溶接部材の溶接位置に溶接ユニットを移動することがで
きる。

【００１９】また、第１の軸と直交する第２の軸周りに
溶接ユニットを回転させると、被溶接部材に対して基台
の基準面と直交する面で円弧を描くように溶接ユニット
を被溶接位置に位置合わせすることができる。

【００２０】従って、溶接ユニットを短時間に被溶接部
材に位置合わせすることができる。また、被溶接部材の
部品形状に左右されることなく、溶接ユニットを容易に
被溶接部材に位置合わせすることができる。これによ
り、被溶接部材に精度良く安定したレーザ溶接を行うこ
とができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施形態について説明をする。 （１）実施形態としてのレーザ光学系の回転位置調整機
構 図１は本発明に係る実施形態としてのレーザ光学系の回
転位置調整機構１００の構成例を示す斜視図である。図
２はその回転位置調整機構１００の正面図であり、図３
はその上面図であり、図４はその側面図である。

【００２２】この実施形態では、基台に対して回転自在
な可動載置部を取付け、その基台のある基準面から垂直
方向に延びた軸の周りにレーザ光学ユニットを回転させ
て、物体で要求される被照射位置にレーザ光学ユニット
を短時間に位置決めできるようにすると共に、物体に精
度良く安定したレーザ光を照射できるようにしたもので
ある。

【００２３】このレーザ光学系の回転位置調整機構１０
０は、電子銃の被溶接位置や患者の治療位置に精度良く
レーザ光を照射するレーザ溶接ユニットやレーザ治療ユ
ニットの光軸を被溶接位置や治療位置に精度良く位置合
わせするためのものであり、図１に示す基台１１を有し
ている。この基台１１には表面が平坦な基準面Ｒが規定
されている。この基準面Ｒの例えば中央付近には軸受け
部１２が設けられる。この軸受け部１２は図２に示す基
台１１を深さ（垂直）方向に円形状に開口された穴部を
成している。勿論、軸受け部１２は貫通した孔部であっ
てもよい。この基台１１の軸受け部１２には、例えばＬ
字形状の可動載置部１３が回転自在に取付けられる。そ
のために可動載置部１３の裏面には円柱状又は円筒状の
突起部１３Ａが設けられて第１の軸（以下Ｚ軸という）
を成しており、この突起部３Ａが基台１１の軸受け部１
２に係合される。この突起部１３Ａと軸受け部１２とは
位置決め精度を高めるために隙間なく高精度にすりあわ
せ係合されている。

【００２４】また、可動載置部１３のＬ字形状に立ち上
がった部分の側面には、図２に示すＺ軸と直交した方向
に軸受け部１４が設けられる。この軸受け部１４は例え
ばその立ち上がり面の横方向であって、基準面Ｒと平行
する方向に可動載置部１３を円形状に開口された穴部を
成している。勿論、軸受け部１４は貫通した孔部であっ
てもよい。この可動載置部１３の軸受け部１４には、レ
ーザ光学ユニット用のホルダ１５が回転自在に取付けら
れる。そのためにホルダ１５は八角形の環状体を成し、
その側面には突起部１５Ａが設けられて第２の軸（以下
Ｘ軸という）を成しており、この突起部１５Ａが軸受け
部１４に係合される。この突起部１５Ａと軸受け部１４
とは位置決め精度を高めるために上述と同様に隙間なく
高精度に係合される。このホルダ１５には開口部１５Ａ
が設けられ、その開口部１５Ａに円筒状のレーザ光学ユ
ニット１６が取付けられ、物体１７にレーザ光Ｌが照射
される。

【００２５】この可動載置部１３の突起部１３Ａと基台
１１の軸受け部１２との関係や、ホルダ１５の突起部１
５Ａと可動載置部１３の軸受け部１４との関係は反対で
あってもよい。つまり、可動載置部１３に軸受け部１２
を設け、基台１１に突起部１３Ａを設ける場合であって
も、ホルダ１５に軸受け部１４を設け、可動載置部１３
に突起部１５Ａを設ける場合であっても、勿論構わな
い。この例では、図３に示す基台１１の基準面Ｒから垂
直方向に延びたＺ軸周りに、可動載置部１３を回転する
ことにより、レーザ光学ユニット１６を基準面Ｒに平行
する面（ＸＹ平面）で回転させるようにすると共に、そ
のＺ軸と直交する図４に示すＸ軸周りにホルダ１５を回
転することにより、レーザ光学ユニット１６を基準面Ｒ
に直交する面（ＸＺ平面）で回転させるようにしたもの
である。

【００２６】このようにして、本実施の形態としてのレ
ーザ光学系の回転位置調整機構１００によれば、物体１
７で要求される被照射位置ｐにレーザ光学ユニット１６
を位置決めする場合に、可動載置部１３によって基台１
１のＺ軸周りにレーザ光学ユニット１６を回転させる
と、物体１７に対して基台１１の基準面Ｒと平行する面
で円弧を描くように被照射位置ｐにレーザ光学ユニット
１６を位置合わせすることができる。

【００２７】また、ホルダ１５によって可動載置部１３
のＸ軸周りにレーザ光学ユニット１６を回転させると、
物体１７に対して基台１１の基準面Ｒと直交する面で円
弧を描くように被照射位置ｐにレーザ光学ユニット１６
を位置合わせすることができる。

【００２８】従って、レーザ光学ユニット１６を短時間
に物体１７の被照射位置ｐに位置決めすることができ
る。また、物体１７の形状に左右されることなく、レー
ザ光学ユニット１６を容易にその物体１７に位置合わせ
することができる。これにより、物体１７に精度良く安
定したレーザ光Ｌを照射することができる。

【００２９】上述した実施形態では、可動載置部１３の
立ち上がり形状部の側面に軸受け部１４を設ける場合に
ついて説明したが、これに限らず、図示しないプレート
状の可動載置部と、直交座標系の位置調整機構とを組み
合わせ、その位置調整機構のＺ方向用のステージの側面
に軸受け部１４を取付けるようにした場合であってもよ
い。次にそのように構成する例を説明する。

【００３０】（２）実施形態としてのレーザ溶接装置 図５は本実施の形態としてのレーザ溶接装置２００で溶
接される電子銃２０の構成例を示す正面図である。図６
はその内部抵抗手段３０の構成例を示す上面図、Ｘ−Ｘ
断面図及び下面図である。図７はそのレーザ溶接装置２
００のＸＹＺステージ付きの回転位置調整機構４０の構
成例を示す斜視図である。

【００３１】このレーザ溶接装置２００で溶接される電
子銃２０は、ブラウン管（陰極線管）などに使用される
ものであり、図５中の左側から第１グリッド（Ｇ１グリ
ッド）２１〜第５グリッド（Ｇ５グリッド）２５が順に
配列され、第５グリッド２５の後にコンバーゼンスプレ
ート（偏向板）２６が配置されている。

【００３２】各グリッド２１〜２５及びコンバーゼンス
プレート２６は適宜な間隔で配置され、両側面に突出し
ているピン２７にガラス製で帯状のビーディング２８が
固着されている。これによって、各グリッド２１〜２５
及びコンバーゼンスプレート２６が位置合わせされると
共に、所定の間隔が保持されて固定される。そして、電
子ビームＥを電子銃２０の所定の位置から正確に放出す
るため、特に各グリッド２１〜２５の相対位置が精度良
く組み立てられている。

【００３３】電子銃２０には、電子ビームＥの方向制御
を行なうため、第１グリッド２１からコンバーゼンスプ
レート２６に跨がって、長方形で板状の内部抵抗（ＩＢ
Ｒ；Inner Bleeder Resister）手段３０が配置されてい
る。この内部抵抗手段３０は、第１グリッド２１と第５
グリッド２５との間、及び第１グリッド２１とコンバー
ゼンスプレート（偏向板）２６との間に電位差を設ける
ためのもので、この電位差によって電子ビームＥの放射
方向が制御される。

【００３４】内部抵抗手段３０の基盤３１には例えばセ
ラミックプレートが用いられ、図６Ａに示すように基盤
３１上面側には、ガラスコーディング３１Ａが設けられ
ている。基盤３１とガラスコーティング３１Ａの間に
は、抵抗器（図示せず）が設けられている。基盤３１に
は、抵抗器を電子銃２０の第５グリッド２５に接続する
ためのＡホルダ３２と、抵抗器を第１グリッド２１に接
続するためのＢホルダ３３と、抵抗器をコンバーゼンス
プレート２６に接続するためのＣホルダ３４が設けられ
ている。

【００３５】各ホルダ３２〜３４には、基盤３１上に安
定良く載置するための保持部３２Ａ〜３４Ａと、各グリ
ッド２１，２５又はコンバーゼンスプレート２６に接続
するための脚部３２Ｂ〜３４Ｂとが設けられている。各
ホルダ３２〜３４は、各グリッド２１，２５又はコンバ
ーゼンスプレート２６に対してレーザ溶接によって固着
されている。

【００３６】Ｂホルダ３３及びＣホルダ３４の保持部３
３Ｂ，３４Ｂの下側に抵抗器の両端の端子が接触し、Ａ
ホルダ３２の保持部３２Ａの下側に抵抗器の中間の端子
が接触している。これによって、第１グリッド２１と第
５グリッド２５間の電位と、第１グリッド２１とコンバ
ーゼンスプレート２６間の電位とが異なり、その電位差
によって電子ビームＥの放射方向が制御される。

【００３７】これらのホルダ３２〜３４は、図６Ｂに示
すように、基盤３１の貫通孔３５に底面側から挿入され
た金属製の頭付きピン３６に予め抵抗溶接されることに
よって固着されている。頭付きピン３６は、図６Ｃに示
すように各ホルダ３２〜３４の保持部３２Ａ〜３４Ａの
略中央に配置されている。各ホルダ３２〜３４が位置ず
れすることなく所定の位置に配置された状態で、頭付き
ピン３６に固着されることによって、内部抵抗としての
正常な機能が達成される。

【００３８】この例では内部抵抗手段３０のホルダ３２
が半製品の電子銃２０の第５グリットにレーザ溶接さ
れ、そのホルダ３３が図示しない電極にレーザ溶接さ
れ、そのホルダ３４がコンバーゼンスプレート２６にレ
ーザ溶接される。

【００３９】次に、図７〜図１８を参照して、内部抵抗
手段３０の各ホルダ３２〜３４を電子銃２０の第５グリ
ット、電極及びコンバーゼンスプレート２６などにレー
ザ溶接するためのレーザ溶接装置２００について説明す
る。図７は本実施の形態としてのレーザ溶接装置２００
の回転位置調整機構４０の構成例を示す斜視図である。
図８〜図１１はその部品の構成例を示す斜視図である。

【００４０】この実施形態では、電子銃２０の組み立て
装置にレーザ溶接装置２００を応用する場合であって、
基台に対して回転自在な可動載置部を取付け、その可動
載置部に直交座標系の位置調整機構を取付け、基台の基
準面Ｒから垂直方向に延びたＺ軸周りにレーザ溶接ユニ
ットを回転させて、被溶接部材で要求される被照射位置
ｐにレーザ溶接ユニットを短時間に位置決めできるよう
にすると共に、被溶接部材に精度良く安定したレーザ光
Ｌを照射できるようにしたものである。

【００４１】この発明のレーザ溶接装置２００は従来方
式と同様に図７に示す一対の支柱部１Ａ、１Ｂに取付け
らたステージベース２を有している。このステージベー
ス２には基台としてのステージ取付けプレート４１が取
付けられる。

【００４２】このステージ取付けプレート４１は図８に
示す厚みｔ１が８ｍｍ程度でＬ字形状の鋼板から成り、
表面が平坦な基準面Ｒを成している。この基準面Ｒの右
端寄りには軸受け部４２が設けられる。この軸受け部４
２はステージ取付けプレート４１を深さ（垂直）方向に
円形状に開口されたものである。この例で軸受け部４２
は内径Ｄ１が２０ｍｍφ程度を有している。軸受け部４
２の周辺領域には３つのビス孔５１Ａ〜５１Ｃが設けら
れている。このビス孔５１Ａ〜５１Ｃは可動載置部の固
定用である。更に、ステージ取付けプレート４１には２
つの長手状ビス孔５２Ａ、５２Ｂが設けられ、ステージ
ベース２とステージ取付けプレート４１とがボルト・ナ
ットなどの係合部材を介して係合される。

【００４３】このステージ取付けプレート４１の軸受け
部４２には、可動載置部としての可動ステージプレート
４３が回転自在に取付けられる。そのために可動ステー
ジプレート４３の裏面には円柱状又は円筒状の突起部４
３Ａが設けられ、その突起部４３ＡがＺ軸での回転部を
成している。可動ステージプレート４３は図９に示す厚
みｔ２が８ｍｍ程度で星形状の鋼板から成る。その突起
部４３Ａは外径Ｄ２が２０ｍｍφ程度を有している。こ
の突起部４３Ａがステージ取付けプレート４１の軸受け
部４２に係合される。突起部４３Ａと軸受け部４２とは
位置決め精度を高めるために隙間なく高精度にすりあわ
せ係合されている。

【００４４】この可動ステージプレート４３の円弧領域
には３つの円弧状ビス孔５３Ａ〜５３Ｃが設けられる。
この例では、円弧状ビス孔５３Ａ〜５３Ｃの調整角度θ
が２０°程度を有している。この可動ステージプレート
４３は円弧状ビス孔５３Ａ〜５３Ｃを介してステージ取
付けプレート４１とボルト・ナットなどの係合部材を介
して係合される。更に、可動ステージプレート４３の中
央付近には線状に４つのビス孔５４Ａ〜５４Ｄが設けら
れる。このビス孔５４Ａ〜５４ＤはＸＹＺステージ３の
固定用である。

【００４５】上述の可動ステージプレート４３上には従
来方式のＸＹＺステージ３が取付けられる。ＸＹＺステ
ージ３はＸ方向用のステージ３Ａ、Ｙ方向用のステージ
３Ｂ及びＺ方向用のステージ３Ｃを備えている。このＸ
ＹＺステージ３と可動ステージプレート４３とは、ビス
孔５４Ａ〜５４Ｄを介してボルトなどの係合部材を介し
て係合される。そのために、ＸＹＺステージ３の裏面に
は雌ねじが設けられている。もちろん、ビス孔５４Ａ〜
５４Ｄに雌ねじを切っておいて、ＸＹＺステージ３側か
ら係合するようにしてもよい。

【００４６】ステージ３ＡはＸ調整用のネジ３Ｄによっ
てＸ軸方向に移動され、ステージ３ＢはＹ調整用のネジ
３ＥによってＹ軸方向に駆動され、ステージ３ＣはＺ調
整用のネジ３ＦによってＺ軸方向に駆動される。ネジ３
ＤはＸ止め用のネジ３Ｇによって固定され、ネジ３Ｅは
Ｙ止めのネジ３Ｈによって固定され、ネジ３ＦはＺ止め
用のネジ３Ｉによって固定される。

【００４７】また、Ｚステージ３Ｃの側面にはブラケッ
ト４４が取付けられる。図１０に示すブラケット４４は
長方形状を成している。ブラケット４４の厚みｔ３は１
０ｍｍ程度であり、その縦の長さが５０ｍｍ程度であ
り、横の長さが２４ｍｍ程度である。このブラケット４
４には、上述のステージ取付けプレート４１のＺ軸と直
交した方向に取付けるための軸受け部４４Ａが設けられ
る。

【００４８】この軸受け部４４Ａは例えばブラケット４
４の長手方向の一端に片寄った部分で円形状に開口され
たものである。この例では内径Ｄ３が１４ｍｍφ程度を
有している。この軸受け部４４Ａに向かって３つの止め
ビス５５Ａ〜５５Ｃが取付けられている。止めビス５５
Ａ〜５５Ｃはホルダ固定用である。ブラケット４４には
軸受け部４４Ａと平行して４つのビス孔５６Ａ〜５６Ｄ
が設けられ、このビス孔５６Ａ〜５６Ｄを介してＺステ
ージ３Ｃの側面にブラケット４４がネジ止めされる。こ
の際のビス孔５６Ａ〜５６Ｄは、既にＺステージ３の側
面に形成されている雌ねじに合わせて開口する。

【００４９】このブラケット４４の軸受け部４４Ａに
は、レーザ光学ユニット用のホルダ４５が回転自在に取
付けられる。そのためにホルダ４５は開口部４５Ａを有
した八角形の環状体を成し、その側面には突起部４５Ｂ
が設けられ、この突起部４５ＢがＸ軸での回転部を成し
ている。このホルダ４５は図１１に示す一辺の長さが４
０ｍｍ程度の立方体状の鋼部品又は鋳物部品から成る。
その突起部４３Ａは外径Ｄ４が１４ｍｍφ程度を有して
いる。この突起部４５Ｂがブラケット４４の軸受け部４
４Ａに係合される。突起部４５Ｂと軸受け部４４Ａとは
位置決め精度を高めるために隙間なく高精度にすりあわ
せ係合されている。ホルダ４５の開口部４５Ａの内径Ｄ
５は３０ｍｍφ程度である。

【００５０】この開口部４５Ａには円筒状のレーザ溶接
ユニット４６が取付けられ、被溶接部材８にレーザ光Ｌ
が照射されてレーザ溶接される。なお、可動ステージプ
レート４３の突起部４３Ａとステージ取付けプレート４
１の軸受け部４２との関係や、ホルダ４５の突起部４５
Ｂとブラケット４４の軸受け部４４Ａとの関係は反対で
あってもよい。つまり、可動ステージプレート４３に軸
受け部４２を設け、ステージ取付けプレート４１に突起
部４３Ａを設ける場合であっても、ホルダ４５に軸受け
部４４Ａを設け、ブラケット４４に突起部４５Ｂを設け
る場合であっても、勿論構わない。

【００５１】続いて、ＸＹＺステージ付きの回転位置調
整機構４０の組み立て方法について説明する。図１２は
回転位置調整機構４０の組み立て例を示す斜視図であ
る。この例ではブラケット４４をＸＹＺステージ３に取
付けた後に、そのＸＹＺステージ３を可動ステージプレ
ート４３に取付け、その後、その可動ステージプレート
４３をステージ取付けプレート４１に取り付けた後に、
ブラケット４４にホルダ４５を取付け、その後、回転位
置調整機構４０をステージベース２に取付け、最後にそ
のホルダに４４にレーザ溶接ユニット４６を取り付ける
場合を想定して説明をする。なお、ステージ取付けプレ
ート４１は先にステージベース２に取付けて置いてもよ
い。

【００５２】まず、図１２に示すブラケット４４の４つ
のビス孔５６Ａ〜５６Ｄに丸皿ネジなどの係合部材６４
Ａ〜６４Ｄを通してＸＹＺステージ３の雌ねじに累合し
て固定する。この際の雌ねじは、既にＺステージ３の側
面に形成されているものを使用するとよい。これによ
り、ブラケット４４をＸＹＺステージ３に取付けること
ができる。

【００５３】その後、可動ステージプレート４３の４つ
のビス孔５４Ａ〜５４Ｄに丸皿ネジなどの係合部材６３
Ａ〜６３Ｄを通してＸＹＺステージ３の裏面の雌ねじに
累合して固定する。この際の雌ねじに関しては、予めＸ
ＹＺステージ３の裏面に形成しておくものとする。これ
により、ＸＹＺステージ３を可動ステージプレート４３
に取付けることができる。

【００５４】その後、ＸＹＺステージ３が固定された可
動ステージプレート４３の突起部４３Ａをステージ取付
けプレート４１の軸受け部４２に嵌入すると共に、可動
ステージプレート４３の円弧状ビス孔５３Ａ〜５３Ｃ
と、ステージ取付けプレート４１のビス孔５１Ａ〜５１
Ｃとを位置合わせをする。この位置合わせされた状態
で、止め用のボルト・ナット６２Ａ〜６２Ｃによりネジ
止めする。このボルト・ナット６２Ａ〜６２Ｃを緩めた
状態で、可動ステージプレート４３の調整角度は長手ビ
ス孔５３Ａ〜５３Ｃの寸法分に依存し、この例で調整角
度を最大２０°まで、調整することができる。これによ
り、可動ステージプレート４３をステージ取付けプレー
ト４１に回転可能な状態で取り付けることができる。

【００５５】その後、ブラケット４４の止めネジ５５Ａ
〜５５Ｃを緩めた状態で、ホルダ４５の突起部４５Ｂを
ブラケット４４の軸受け部４４Ａに嵌入すると共に、そ
の止めネジ５５Ａ〜５５Ｃを締めて抜け止めをする。こ
の止めネジ５５Ａ〜５５Ｃを緩めた状態で、ホルダ４５
の回転角度を３６０°に調整することができる。これに
より、ブラケット４４にホルダ４５を回転可能な状態で
取付けることができる。

【００５６】その後、ステージ取付けプレート４１をス
テージベース２に取付ける。最後に、ホルダ４５の止め
ネジ５７を緩めた状態で、開口部４５Ａに円筒状のレー
ザ溶接ユニット４６を嵌入し、その止めネジ５７を締め
て抜け止めをする。この止めネジ５７を緩めた状態で、
ホルダ４５の回転角度を３６０°に調整することができ
る。この例ではビーム状のレーザ光Ｌを取り扱うので、
この際の３６０°の回転調整は余り必要としない。これ
により、ホルダ４５にレーザ溶接ユニット４６を取り付
けることができ、ＸＹＺステージ付きの回転位置調整機
構４０を組立てることができる。

【００５７】続いて、ＸＹＺステージ付きの回転位置調
整機構４０を使用したレーザ溶接ユニット４６の位置決
め方法について説明する。図１３は回転位置調整機構４
０に取付けられたレーザ溶接ユニット４６の位置合わせ
例を示す平面図である。

【００５８】この例では、図１３に示すステージ取付け
プレート４１の基準面Ｒから垂直方向に延びたＺ軸周り
に、可動ステージプレート４３を回転することにより、
レーザ光学ユニット４６を基準面Ｒに平行する面（ＸＹ
平面）で回転させることができると共に、そのＺ軸と直
交するＸ軸周りにホルダ４５を回転させることができ
る。これにより、レーザ光学ユニット４６を基準面Ｒに
直交する面（ＸＺ平面）で自在に回転させることができ
る。

【００５９】このため、予め被溶接部材８のレーザ照射
位置（被溶接位置ｐ）よりも少し高い位置にステージベ
ース２を支柱部１Ａ、１Ｂに取り付けるものとする。こ
れは被溶接位置ｐが見下ろせるようにレーザ溶接ユニッ
ト４６をホルダ４４に取付けるためである。これによ
り、レーザ光Ｌを斜め上部から照射されるようにするこ
とができる。図１３に示す回転位置調整機構４０ではス
テージ取付けプレート４１がステージベース２に対して
長手ビス孔５２Ａ、５２Ｂを介してボルト・ナット６１
Ａ、６１Ｂなどによって固定される。

【００６０】また、止め用のボルト・ナット６２Ａ〜６
２Ｃを緩めた状態で、可動ステージプレート４３の調整
角度θに関して０＜θ＜２０°の範囲内で回転させ、レ
ーザ溶接ユニット４６を被溶接位置ｐに振り向ける。こ
のとき、ブラケット４４の止めビス５５Ａ〜５５Ｂを緩
めた状態にして置く。

【００６１】その後、レーザ溶接ユニット４６から位置
調整用の微弱エネルギーのレーザ光Ｌを出射し、被溶接
位置ｐにそのレーザ光Ｌが照射されるように回転位置調
整機構４０によって、Ｘ軸周りにホルダ４５を回転し、
Ｚ軸周りに可動ステージプレート４３の回転角度を調整
する。この際に、レーザ光Ｌのスポットが最良な状態と
なるようにＸＹＺステージ３を調整する。最終微調整で
は回転位置調整機構４０及びＸＹＺステージ調整を繰り
返して行なう。この結果で、位置調整用のレーザ光Ｌが
被溶接位置ｐで焦点が合った場合には、止め用のボルト
・ナット６２Ａ〜６２Ｃを固定すると共に、ブラケット
４４の止めビス５５Ａ〜５５Ｂを固定する。

【００６２】なお、図１４は最終微調整後のＸＹＺステ
ージ付きの回転位置調整機構４０を背面から見た構成例
を示す図であり、図１５はその側面から見た構成例を示
す図である。この回転位置調整機構４０の背面及び側面
のいずれから見た場合にも、レーザ溶接ユニット４６が
被溶接位置ｐを見下す状態で位置決めされていることが
分かる。

【００６３】続いて、図１６〜図１８を参照しながら、
レーザ溶接装置２００を組み込んだ電子銃組み立て装置
３００の構成例について説明する。図１６は電子銃組み
立て装置３００の構成例を示す平面図である。この電子
銃組み立て装置３００の各部の構成要素は説明を分かり
易くするために、空間を仕切る外観形状（輪郭線）のみ
を記載する。

【００６４】この例では、もちろん、レーザ溶接装置２
００にはＸＹＺステージ付きの回転位置調整機構４０が
応用されており、図５に示した第５グリット２５、電
極、コンバーゼンスプレート２６などが形成された半製
品の電子銃２０と、図６Ａ〜６Ｃに示した各ホルダ３２
〜３４を有した内部抵抗手段３０（以下両者を合わせて
単に被溶接部材８ともいう）とをレーザ溶接する場合を
想定する。

【００６５】図１６に示す電子銃組み立て装置３００に
は、そのほぼ中央を横切るようにレールを伴った電子銃
移載部７１が設けられる。この電子銃移載部７１には電
子銃供給部７２が移動可能な状態で取付けられる。電子
銃供給部７２にはＭホルダ押さえ部７３が取付けられ、
位置決め時に内部抵抗手段３０の各ホルダ３２〜３４が
押さえられる。この例では、電子銃組み立て装置３００
を起動すると、電子銃供給部７２が電子銃移載部７１に
よりレーザ溶接装置２００の動作範囲内（以下溶接部と
いう）へ搬送されてくる。

【００６６】例えば、半製品の電子銃２０が１個づつ作
業者によって載置台にセットされると、図１６の右側か
ら左側の溶接部へ電子銃供給部７２が電子銃移載部７１
により搬送されてくる。この半製品の電子銃２０は１ロ
ットを通して同じ形状であるが、生産ロットが異なる
と、被溶接位置ｐが異なる場合がある。従って、ロット
が変わる毎に、レーザ溶接ユニット４６を位置合わせし
直す必要がある。

【００６７】この電子銃移載部７１の左端側にはレーザ
溶接装置２００が設けられ、上述したようなＸＹＺステ
ージ付きの回転位置調整機構４０が取付けられている。
この電子銃移載部７１に、ほぼ並行して抵抗手段移載部
７４が設けられる。この抵抗手段移載部７４には抵抗手
段供給部７５が移動可能な状態で取付けられ、各ホルダ
３２〜３４を有した内部抵抗手段３０が、１個づつ作業
者によって載置台にセットされると、例えば、右側から
左側の溶接部へ搬送されてくる。

【００６８】この例では、抵抗手段移載部７４の上部に
はハンド機構部７６が設けられ、抵抗手段供給部７５上
に移動して内部抵抗手段３０が把持される。その後、電
子銃２０の内部抵抗取付け位置に内部抵抗手段３０が位
置決めされる。位置決めされた内部抵抗手段３０の各ホ
ルダ３２〜３４はＭホルダ押さえ部７３によって押さえ
られる。電子銃移載部７１、電子銃供給部７２及びハン
ド機構部７６は供給制御機構部７７によって駆動制御さ
れる。

【００６９】この例で内部抵抗手段３０と半製品の電子
銃２０とを精度良くレーザ溶接するために、１ロットの
最初には、被溶接位置ｐにレーザ溶接ユニット４６を位
置合わせする。この場合に、回転位置調整機構４０の可
動ステージプレート４３によってステージ取付けプレー
ト４１のＺ軸周りにレーザ溶接ユニット４６を回転させ
ると、被溶接位置ｐに対してステージ取付けプレート４
１の基準面Ｒと平行する面で円弧を描くように被溶接位
置ｐにレーザ溶接ユニット４６を移動することができ
る。

【００７０】また、ホルダ４５によって可動ステージプ
レート４３のＸ軸周りにレーザ溶接ユニット４６を回転
させると、被溶接位置ｐに対してその基準面Ｒと直交す
る面で円弧を描くようにレーザ溶接ユニット４６を位置
合わせすることができる。

【００７１】このように回転位置調整機構４０により精
度く調整されたレーザ溶接ユニット４６から所定エネル
ギーのレーザ光Ｌが出射される。レーザ光Ｌはレーザ発
生装置７から図示しない光ファイバによってレーザ溶接
ユニット４６に導かれる。このレーザ溶接ユニット４６
によって、内部抵抗手段３０の各ホルダ３２〜３４と電
子銃２０とがレーザ溶接される。

【００７２】この際に、電子銃供給部７２を上下に移動
又は左右に回転させて、被溶接部材８側でレーザ照射位
置を変えるようにしてもよい。レーザ溶接が終了する
と、電子銃２０は電子銃供給部７２及び電子銃移載部７
１によって搬出される。１ロットの電子銃２０と内部抵
抗手段３０とのレーザ溶接が終了するまで上述の工程が
繰り返される。

【００７３】なお、図１７は被溶接部材８のレーザ溶接
時の電子銃組み立て装置３００の側面図であり、図１８
はその正面図である。この回転位置調整機構４０の側面
及び正面のいずれから見た場合にも、レーザ溶接ユニッ
ト４６が被溶接位置ｐを見下す状態で位置決めされてい
ることが分かる。

【００７４】このようにして本実施の形態としてのレー
ザ溶接装置２００を応用した電子銃組み立て装置３００
によれば、被溶接部材８で要求される被溶接位置ｐにレ
ーザ溶接ユニット４６を位置合わせする場合に、回転位
置調整機構４０の可動ステージプレート４３によってス
テージ取付けプレート４１のＺ軸周りにレーザ溶接ユニ
ット４６を回転させると、被溶接部材８に対してステー
ジ取付けプレート４１の基準面Ｒと平行する面で円弧を
描くように被溶接部材８の溶接位置にレーザ溶接ユニッ
ト４６を移動させることができる。

【００７５】また、ホルダ４５によって可動ステージプ
レート４３のＸ軸周りにレーザ溶接ユニット４６を回転
させると、被溶接部材８に対してその基準面Ｒと直交す
る面で円弧を描くように被照射位置ｐにレーザ溶接ユニ
ット４６を位置合わせすることができる。

【００７６】従って、レーザ溶接ユニット４６を短時間
に被溶接部材８に位置合わせすることができる。また、
被溶接部材８の部品形状に左右されることなく、レーザ
溶接ユニット４６を容易に被溶接部材８に位置合わせす
ることができる。これにより、レーザ光Ｌを的確な位置
に照射することができ、被溶接部材８に精度良く安定し
たレーザ溶接を行うことができる。従って、高品質の電
子銃２０を製造することができる。

【００７７】本実施の形態では回転位置調整機構４０を
有したレーザ溶接装置２００を電子銃組み立て装置３０
０に適用した場合について説明したが、これに限られる
ことはない。産業用ロボット装置などに、この機構付き
のレーザ溶接装置２００を応用することができる。

【００７８】また、本実施の形態に係る回転位置調整機
構４０を有したレーザ溶接装置２００を、多種多様な形
状の部品と部品とをレーザ溶接する溶接装置に応用する
ことができる。

【００７９】更に、内部抵抗手段３０の被溶接位置ｐが
生産ロットにより、バラツキが生じた場合であっても、
回転位置調整機構４０を用いることにより、レーザ溶接
ユニット４６の位置調整を短時間にかつ容易に行うこと
ができる。組み立て調整に係る工数の削減につながる。

【００８０】また、レーザ溶接ユニット４６の取付けス
ペースが少ない電子銃組み立て装置３００においても、
回転位置調整機構４０を有したレーザ溶接装置２００を
用いることにより、それをステージベース２に容易に取
付けられ、また、レーザ溶接ユニット４６の位置調整を
容易に行なうことができる。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ光
学系の回転位置調整装置によれば、基台のある基準面か
ら垂直方向に延びた軸の周りにレーザ光学ユニットを回
転するようにした可動載置部が設けられるものである。

【００８２】この構成によって、基台の基準面と平行す
る面で円弧を描くように物体の被照射位置にレーザ光学
ユニットを移動することができるので、物体で要求され
る被照射位置にレーザ光学ユニットを短時間に位置決め
することができる。これにより、物体に精度良く安定し
たレーザ光を照射することができる。

【００８３】この発明のレーザ溶接装置によれば、上述
したレーザ光学系の回転位置調整機構が応用されるもの
である。

【００８４】この構成によって、基台の基準面と平行す
る面で円弧を描くように被溶接部材の溶接位置に溶接ユ
ニットを移動することができるので、被溶接部材で要求
される溶接位置に溶接ユニットを短時間に位置決めする
ことができる。これにより、被溶接部材に精度良く安定
したレーザ溶接を行うことができる。

【００８５】この発明は電子銃の組み立て時などにおい
て、電極部品と他の抵抗部品とをレーザ溶接する溶接ユ
ニットの位置決め機構に適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態としてのレーザ光学系の回転
位置調整機構１００の構成例を示す斜視図である。

【図２】その回転位置調整機構１００を正面から見た構
成例を示す図である。

【図３】その回転位置調整機構１００を上面から見た構
成例を示す図である。

【図４】その回転位置調整機構１００を側面から見た構
成例を示す図である。

【図５】本発明の実施形態としてのレーザ溶接装置２０
０で溶接される電子銃２０の構成例を示す上面図であ
る。

【図６】Ａは、その内部抵抗手段３０の構成例を示す上
面図、ＢはそのＸ−Ｘ断面図、Ｃはその下面図である。

【図７】実施形態としてのレーザ溶接装置２００のＸＹ
Ｚステージ付きの回転位置調整機構４０の構成例を示す
斜視図である。

【図８】そのステージ取付けプレート４１の構成例を示
す斜視図である。

【図９】その可動ステージプレート４３の構成例を示す
斜視図である。

【図１０】そのブラケット４４の構成例を示す斜視図で
ある。

【図１１】そのホルダ４５の構成例を示す斜視図であ
る。

【図１２】そのＸＹＺステージ付きの回転位置調整機構
４０の組み立て例を示す斜視図である。

【図１３】その回転位置調整機構４０の位置合わせ例を
示す上面図である。

【図１４】その回転位置調整機構４０の位置合わせ例を
示す背面図である。

【図１５】その回転位置調整機構４０の位置合わせ例を
示す側面図である。

【図１６】レーザ溶接装置２００を応用した電子銃組み
立て装置３００の構成例を示す平面図である。

【図１７】その構成例を示す側面図である。

【図１８】その構成例を示す正面図である。

【図１９】従来方式のレーザ溶接装置の構成例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ・・・支柱部、２・・・ステージベース、３
・・・ＸＹＺステージ（直交座標系の位置調整機構）、
７・・・レーザ発生装置、１１・・・基台、１２，１
４，４２，４４Ａ・・・軸受け部、１３・・・可動載置
部、１５，４５・・・ホルダ、１６・・・レーザ光学ユ
ニット、２０・・・電子銃、３０・・・内部抵抗手段、
４０・・・ＸＹＺステージ付きの回転位置調整機構、４
１・・・ステージ取付けプレート、４３・・・可動ステ
ージプレート、４４・・・ブラケット、４６・・・レー
ザ溶接ユニット、７１・・・電子銃移載部、７２・・・
電子銃供給部、７３・・・Ｍホルダ押さえ部、７４・・
・抵抗手段移載部、７５・・・抵抗手段供給部、７６・
・・ハンド機構部、７７・・・供給制御機構部、１００
・・・回転位置調整機構、２００・・・レーザ溶接装
置、３００・・・電子銃組み立て装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台と、 前記基台に回転自在に取付けられた可動載置部と、 前記可動載置部に取付けられて物体にレーザ光を照射す
   るレーザ光学ユニットとを備え、 前記基台にある基準面を規定して、前記基準面から垂直
   方向に延びた軸を第１の軸としたときに、 前記可動載置部によって、 前記第１の軸周りに前記レーザ光学ユニットを回転する
   ようにしたことを特徴とするレーザ光学系の回転位置調
   整機構。
2. 【請求項２】前記可動載置部、レーザ光学ユニット及び
   第１の軸が設けられる場合であって、 前記第１の軸と直交する軸を第２の軸としたときに、 前記第２の軸周りに前記レーザ光学ユニットを回転させ
   るようにした軸受け部が前記可動載置部に設けられるこ
   とを特徴とする請求項１記載のレーザ光学系の回転位置
   調整機構。
3. 【請求項３】 前記可動載置部及び軸受け部が設けられ
   る場合であって、 Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向にステージを移動する直交座
   標系の位置調整機構が前記可動載置部に取付けられ、 前記位置調整機構のＺ方向用のステージの側面に前記軸
   受け部が取付けられることを特徴とする請求項２記載の
   レーザ光学系の回転位置調整機構。
4. 【請求項４】 基台と、 前記基台に回転自在に取付けられた可動載置部と、 前記可動載置部に取付けられて被溶接部材をレーザ溶接
   する溶接ユニットとを備え、 前記基台にある基準面を規定して、前記基準面から垂直
   方向に延びた軸を第１の軸としたときに、 前記可動載置部によって、 前記第１の軸周りに前記溶接ユニットを回転するように
   したことを特徴とするレーザ溶接装置。
5. 【請求項５】前記可動載置部、溶接ユニット及び第１の
   軸が設けられる場合であって、 前記第１の軸と直交する軸を第２の軸としたときに、 前記第２の軸周りに前記溶接ユニットを回転させるよう
   にした軸受け部が前記可動載置部に設けられることを特
   徴とする請求項４記載のレーザ溶接装置。
6. 【請求項６】 前記可動載置部及び軸受け部が設けられ
   る場合であって、 Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向にステージを移動する直交座
   標系の位置調整機構が前記可動載置部に取付けられ、 前記位置調整機構のＺ方向用のステージの側面に前記軸
   受け部が取付けられることを特徴とする請求項５記載の
   レーザ溶接装置。