JP2000094168A - レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加圧ローラによって、レーザ光照射位置におい
てワークをしっかりと押さえておくことができるように
する。 【解決手段】重ね合わされたワークとしてのフランジ部
２ａ、３ａが、加圧ローラ２１、２２によって押圧され
つつ、レーザ光１２ａによってレーザ溶接される。加圧
ローラ２１、２２は、フランジ部２ａ、３ａの幅方向に
隔置されて、その押圧位置の丁度中間位置が、レーザ光
１２ａの照射位置とされる。加圧ローラ２１、２２は傾
斜されており、上側の加圧ローラ２１は、中央部分２１
ａが回転不能で、外周部分２１ｂのみが回転可能とされ
ており、回転しない中央部分２１ａにはレーザ光１２ａ
が通過する透孔２１ｃが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ溶接装置およ
びレーザ溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、レーザ光を利用したレーザ溶接が
多用されるようになってきている。例えば、自動車ボデ
ィを構成する複数枚のパネル材の各フランジ部同士を重
ね合わせて、この重ね合わされたフランジ部同士をレー
ザ溶接することが行われている。レーザ溶接する場合、
レーザ光の照射位置が照射方向に大きくずれたり、被溶
接部としての重ね合わされたフランジ同士が十分に密着
していないと、溶接不良になってしまう。特に、パネル
材のようにしなりを有して弾性変形可能な部材は、レー
ザ光の照射方向に大きく位置ずれを生じたり、重ね合わ
されたフランジ同士が少なからず離間した状態を生じ易
いものとなる。このような問題を解消する手法として、
特開平８−９０２６４号公報には、重ね合わされた部材
同士を、加圧ローラによって押圧しつつ、該加圧ローラ
付近をレーザ溶接することが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記公報記載のもので
は、１つの加圧ローラによって、レーザ光の照射位置に
対して、溶接の進み方向一方側、あるいは溶接の進み方
向と直交する左右方向の一方側を押圧するものとなって
いる。このため、加圧ローラによって押圧している部分
は、きちんと位置決めされかつパネル材（フランジ部）
同士の密着性が確保されても、加圧ローラによる押圧部
分から少し離れたレーザ光の照射位置では、位置決めや
密着性が十分に確保されにくいもの、つまり加圧ローラ
による押圧の影響をレーザ光照射位置に十分反映しにく
いものとなり、この点において改善の余地がある。とり
わけ、加圧ローラによって押圧されている部分とは離れ
た位置が、押圧の反力によって逆に大きくそり返ってし
まう事態を生じ易いものとる。

【０００４】本発明は以上のような事情を勘案してなさ
れたもので、加圧ローラによる押圧の影響を、レーザ光
が照射される位置に対してより十分につまりより良好に
反映させて、良好なレーザ溶接が得られるようにしたレ
ーザ溶接装置およびレーザ溶接方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明装置にあっては、次のような解決手法を採択
してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１
に記載のように、ワークを加圧ローラによって押圧しつ
つ、該加圧ローラによる押圧位置付近をレーザ光によっ
てレーザ溶接するようにしたレーザ溶接装置において、
前記加圧ローラが、複数個設けられており、前記レーザ
光の照射位置が、前記複数個の加圧ローラの間の位置と
なるように設定されている、ようにしてある。上記解決
手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲にお
ける請求項２〜請求項６に記載のとおりである。

【０００６】前記目的を達成するため、本発明方法にあ
っては、次のような解決手法を採択してある。すなわ
ち、特許請求の範囲における請求項７に記載のように、
ワークを加圧ローラによって押圧しつつ、該加圧ローラ
による押圧位置付近をレーザ光によってレーザ溶接する
ようにしたレーザ溶接方法において、互いに近接配置さ
れた複数個の加圧ローラによってそれぞれワークを押圧
しつつ、該複数個の加圧ローラの間の位置にあるワーク
に対してレーザ光を照射する、ようにしてある。上記解
決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲に
おける請求項７に記載のとおりである。

【０００７】

【発明の効果】請求項１によれば、複数個の加圧ローラ
の間にあるワークは、加圧ローラにより十分に押圧され
た状態となって、つまりワークがレーザヘッド側にそり
返ったりする事態やワークの密着性が悪くなるという事
態が確実に防止されて、良好にレーザ溶接を行うことが
できる。

【０００８】請求項２によれば、加圧ローラがレーザ光
の所望照射方向に対して邪魔になる位置にあっても、加
圧ローラに邪魔されることなく所望位置にレーザ光を照
射することが可能となる。また、レーザヘッドと被溶接
部との間に位置される特定の加圧ローラが、被溶接部で
溶融されるスパッタのレーザヘッドへ向けての飛散を防
止して、レーザヘッド（特にレンズ面）の汚損を防止す
る上でも好ましいものとなる。請求項３によれば、レー
ザ光が通過される特定の加圧ローラの具体的な構造が提
供される。また、中央部材が回転しなくてもよいという
ことは、中央部材の偏心位置でもってローラ支持部材に
連なる構造とすることが可能となって、加圧ローラ同士
の間隔設定や加圧ローラの支持方向設定等の自由度が高
いものとなる。

【０００９】請求項４によれば、加圧ローラを所定方向
に傾斜させて、レーザ光の照射方向を所望のものとする
ことができる。請求項５によれば、所定方向とは反対側
にある部材、つまりワークのうちフランジ部以外の部分
に対して加圧ローラが干渉する事態を確実に避ける上で
好ましいものとなる。請求項６によれば、加圧ローラの
数を極力少なくする、特にフランジの幅方向への加圧ロ
ーラ配設スペースが大きくなってしまう事態を防止する
上で好ましいものとなる。

【００１０】請求項７によれば、請求項１に対応した効
果と同様の効果を得ることができる。請求項８によれ
ば、請求項６に対応した効果と同様の効果を得ることが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１において、１はレーザ溶接の
対象となるワークであり、実施形態では、自動車ボディ
を構成するアウタパネル２とインナパネル３とされてい
る。各パネル２と３との被溶接部となる各フランジ部２
ａ、３ａ同士が重ね合わされてレーザ溶接される。互い
に重ね合わされたフランジ部２ａ、３ａは、その長手方
向（図１紙面直角方向）に間隔をあけて設けた位置決め
治具４によって支承されている。そして、フランジ部２
ａ、３ａは、略水平方向に伸ばした状態で、治具４に支
承されつつ、後述のようにレーザ溶接される。

【００１２】１０はロボットハンドであり、その先端部
に連結された取付ブラケット１１には、レーザヘッド１
２が固定されている。また、取付ブラケット１１には、
シリンダ装置（実施形態ではエア式）１３のシリンダ１
３ａが固定され、そのピストンロッド１３ｂにはローラ
支持部材１４が固定されている。ローラ支持部材１４の
先端部（下端部）には、複数（実施形態では２個）の加
圧ローラ２１、２２が支持されている。この加圧ローラ
２１、２２は、フランジ部２ａ、３ａを上方から押圧す
るためのものである。

【００１３】レーザヘッド１２は、略水平方向に伸びる
フランジ部２ａ、３ａの上方に位置されて、略直角方向
からフランジ部２ａ、３ａに対してレーザ光１２ａを照
射する。加圧ローラ２１、２２（の回転軸線）は、フラ
ンジ２ａ、３ａの幅方向外側（図１右方側）に傾斜して
配置されている。すなわち、前述したシリンダ装置１３
は、取付ブラケット１１に対して、レーザヘッド１１よ
りもフランジ部２ａ、３ａの幅方向外側において取付け
られており、この結果、ローラ支持部材１４は、フラン
ジ部２ａ、３ａの幅方向外側からフランジ部２ａ、３ａ
上方へ向けて伸びる（接近する）ようにされている。

【００１４】傾斜された一対の加圧ローラ２１、２２
は、その外径が互いに異なっている。すなわち、上方に
位置（フランジ部２ａ、３ａの幅方向内方側に位置）さ
れた加圧ローラ２１は大径とされ、下方に位置（フラン
ジ部２ａ、３ａの幅方向外方側に位置）された加圧ロー
ラ２２は２１よりも小径とされている。各加圧ローラ２
１、２２の回転軸線（回転中心線）は、加圧ローラ２
１、２２の傾斜設定に伴って、傾斜されている。より具
体的には、加圧ローラ２１、２２の回転軸線は、フラン
ジ部２ａ、３ａの幅方向内方側から外方側へ向けて低く
なるように傾斜されており、しかも図３に簡略的に示す
ように互いにほぼ同一直線上にあり、実施形態では完全
に同一直線上にある。なお、同一直線上にある回転軸線
が符合Ｋで示される。

【００１５】加圧ローラ２１、２２のうち、小径の加圧
ローラ２２は、ローラ支持部材１４に対して全体的に回
転するように取付けられている（回転軸部がローラ支持
部材に構成される）。これに対して、大径の加圧ローラ
２１は、図２、図３にも示すように、略円板状の中央部
材２１ａと、外周部分を構成する回転部材２１ｂとの分
割構成とされている。外周が円形とされた中央部材２１
ａは、ローラ支持部材１４に対して回転しないように固
定されている。そして、回転部材２１ｂが、中央部材２
１ａに対して回転自在として嵌合、保持されている。レ
ーザヘッド１２から照射されるレーザ光１２ａが大径の
加圧ローラ２１と干渉するのを防止するため、加圧ロー
ラ２１の中央部材２１ａには、レーザ光１２ａが通過さ
れる透孔２１ｃが形成されている。

【００１６】ここで、フランジ部２ａ、３ａ上におい
て、レーザ光１２ａの照射位置をα、加圧ローラ２１に
よる押圧位置（当接位置）をβ、加圧ローラ２２による
押圧位置をγとすると、位置αは、βとγとのほぼ中間
位置とされている．実施形態では、βとγを結んだ軸線
上でかつその丁度中間位置にαが位置するように設定さ
れている。

【００１７】レーザ溶接は、ロボットハンド１０によっ
て取付ブラケット１１つまりレーザヘッド１２および加
圧ローラ２１、２２を、フランジ部２ａ、３ａの長手方
向に沿って移動させつつ行われる。このとき、シリンダ
装置１３によって、加圧ローラ２１、２２によってフラ
ンジ部２ａ、３ａが所定の押圧力を受けつつ、つまり加
圧ローラ２１、２２によりフラａ、３ａを押圧しつつ、
レーザ溶接が行われる。レーザ照射位置αが、左右一対
の加圧ローラ２１、２２の中間位置に設定されているの
で、フランジ部２ａ、３ａは上方への反りが防止されつ
つ、しっかりと密着された状態でレーザ溶接される。ち
なみに、加圧ローラ２１のみの場合（加圧ローラ２２が
なしの場合）は、加圧ローラ２２側の反り返りや密着性
悪化を生じる可能性がある。逆に、加圧ローラ２２のみ
の場合（加圧ローラ２１がなしの場合）は、加圧ローラ
２１側の反り返りや密着性悪化を生じる可能性がある。

【００１８】図４、図５は本発明の別の実施形態を示す
ものであり、前記実施形態と同一要素には同一符合を付
してある。本実施形態では、左右一対の加圧ローラ４
１、４２共に、前記実施形態における大径の加圧ローラ
２１と同一の構造としてある。すなわち、加圧ローラ４
１、４２は、回転不能とされた中央部材４１ａ、４２ａ
と、その外周に回転自在に嵌合、保持された回転部材４
１ｂ、４２ｂとから構成されている。

【００１９】加圧ローラ４１、４２は、その回転軸線が
フランジ部２ａ、３ａの板面と略平行とされて、フラン
ジ部２ａ、３ａに対して略直角に当接されている。左右
一対の加圧ローラ４１、４２との間にレーザ光１２ａが
照射されるが、レーザ光１２ａとローラ支持部材４４
（１４に対応）との干渉を避けるために、ローラ支持部
材４４が、加圧ローラ４１、４２における中央部材４１
ａ、４２ａの偏心位置でもって連結（固定）されてい
る。すなわち、中央部材４１ａ、４２ａのうちフランジ
部２ａ、３ａの長手方向にオフセットされた位置におい
て、ローラ支持部材４４と連結されている。

【００２０】以上実施形態について説明したが、本発明
はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むもので
ある。ワークとしては、自動車ボディ構成用の部材に限
らず、適宜のものとすることができる。また、ワークが
亜鉛メッキ鋼板のように、レーザ溶接の際に亜鉛ガスを
発生するものは、フランジ部２ａ、３ａが密着している
と亜鉛ガスの逃げが不十分となって溶接部にブローホー
ルが発生してしまうことが考えられるが、加圧ローラ２
１、２２（４１、４２）を上下方向に振動させることに
より、亜鉛ガスをすみやかに外部へ排出して、ブローホ
ール発生を防止することができる。加圧ローラ２１、２
２（４１、４２）を上下方向に振動させるには、図示は
略すが、ローラ支持部材１４、４４等に、上下方向に振
動を与える振動発生装置を設けておけばよい。

【００２１】加圧ローラは、フランジ部２ａ、３ａの長
手方向に間隔を開けて複数、例えば一対設けることもで
きる。また、加圧ローラは、全体として３個以上設ける
ようにすることもでき、例えば、フランジ部２ａ、３ａ
の幅方向に間隔を開けて一対設けると共に、フランジ部
２ａ、３ａの長手方向に間隔を開けて一対設けるように
することもできる（合計４個）。なお、本発明の目的
は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるい
は利点として表現されたものを提供することをも暗黙的
に含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す正面一部断面図。

【図２】レーザ光の透孔を有する加圧ローラの平面図。

【図３】図１に示される一対の加圧ローラの簡略平面
図。

【図４】本発明の別の実施形態を示す正面一部断面図。

【図５】図４に示される加圧ローラの平面図。

【符号の説明】

１：ワーク ２：アウタパネル ２ａ：フランジ部 ３：インナパネル ３ａ：フランジ部 ４：治具 １０：ロボットハンド １１：取付ブラケット １２：レーザヘッド １２ａ：レーザ光 １４：ローラ支持部材 ２１：加圧ローラ ２１ａ：中央部材 ２１ｂ：回転部材 ２１ｃ：透孔 ２２：加圧ローラ ４１：加圧ローラ ４２：加圧ローラ ４４：ローラ支持部材 Ｋ：回転軸線 α：レーザ光照射位置 β：加圧ローラ押圧位置 γ：加圧ローラ押圧位置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークを加圧ローラによって押圧しつつ、
   該加圧ローラによる押圧位置付近をレーザ光によってレ
   ーザ溶接するようにしたレーザ溶接装置において、 前記加圧ローラが、複数個設けられており、 前記レーザ光の照射位置が、前記複数個の加圧ローラの
   間の位置となるように設定されている、ことを特徴とす
   るレーザ溶接装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 レーザヘッドとワークの被溶接部との間に、前記加圧ロ
   ーラのうち特定の加圧ローラが存在するようにされ、 前記特定の加圧ローラには、前記レーザ光が通過する透
   孔が形成されている、ことを特徴とするレーザ溶接装
   置。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記特定の加圧ローラが、 回転不能にローラ支持部材に保持されて、外周が円形と
   された中央部材と、 前記中央部材の外周に対して回転自在に設けられた環状
   の回転部材と、から構成され、 前記中央部材に前記透孔が形成されている、ことを特徴
   とするレーザ溶接装置。
4. 【請求項４】請求項２または請求項３において、 前記複数個の加圧ローラがそれぞれ所定方向に傾斜され
   ており、 傾斜された前記複数個の加圧ローラのうちもっとも前記
   レーザヘッド側に位置されている加圧ローラが前記特定
   の加圧ローラとされている、ことを特徴とするレーザ溶
   接装置。
5. 【請求項５】請求項４において、 ワークが複数枚のパネル材とされて、互いに重ね合わさ
   れた該各パネル材のフランジ部が前記被溶接部とされ、 前記加圧ローラの傾斜方向が、前記フランジ部の幅方向
   外方側とされ、 前記特定の加圧ローラが、前記フランジ部の幅方向もっ
   とも内方側に位置される加圧ローラとされている、こと
   を特徴とするレーザ溶接装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれか１項に
   おいて、 ワークが複数枚のパネル材とされて、互いに重ね合わさ
   れた該各パネル材のフランジ部が前記被溶接部とされ、 前記加圧ローラが、前記フランジ部の幅方向に左右一対
   設けられており、 前記レーザ光の前記フランジ部への照射位置が、前記左
   右一対の加圧ローラの前記フランジ部に対する当接位置
   のほぼ中間部とされている、ことを特徴とするレーザ溶
   接装置。
7. 【請求項７】ワークを加圧ローラによって押圧しつつ、
   該加圧ローラによる押圧位置付近をレーザ光によってレ
   ーザ溶接するようにしたレーザ溶接方法において、 互いに近接配置された複数個の加圧ローラによってそれ
   ぞれワークを押圧しつつ、該複数個の加圧ローラの間の
   位置にあるワークに対してレーザ光を照射する、ことを
   特徴とするレーザ溶接方法。
8. 【請求項８】請求項７において、 ワークが複数枚のパネル材とされて、互いに重ね合わさ
   れた該各パネル材のフランジ部同士をレーザ溶接するも
   のとされ、 前記加圧ローラが、前記フランジの幅方向に左右一対設
   けられ、 前記レーザ光の前記フランジ部に対する照射位置が、前
   記左右一対の加圧ローラのほぼ中間位置とされている、
   ことを特徴とするレーザ溶接方法。