JP2000288756A - レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法 - Google Patents

レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法

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JP2000288756A
JP2000288756A JP11096935A JP9693599A JP2000288756A JP 2000288756 A JP2000288756 A JP 2000288756A JP 11096935 A JP11096935 A JP 11096935A JP 9693599 A JP9693599 A JP 9693599A JP 2000288756 A JP2000288756 A JP 2000288756A
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laser
flange
roof panel
guide
pressing
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Hideo Kayama
秀生 嘉山
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
日産自動車株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボディサイドの上端フランジとルーフパネル
の車幅方向端部フランジとの溶接接合部に形成される凹
状の溝の幅を極力小さくして見映えを向上させる。 【解決手段】 ガイドローラ17を、ボディサイド5の
上端角部5aに対して整合させた状態で第1の加圧シリ
ンダ53により押し付けるとともに、一対の押圧ローラ
19をルーフパネル1に対して第2の加圧シリンダ57
により押し付ける。この状態でガイドローラ17および
押圧ローラ19を一体的に回転移動させ、これと同時
に、ガイドローラ17を支持する下部ブラケット41に
取り付けたレーザ加工ヘッド15から、ガイドローラ1
7の移動方向後方側における溝11内の重ね合わせ部9
に向けてレーザビーム13を照射する。

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、自動車における
ボディサイドの上端フランジとルーフパネルの車幅方向
端部フランジとを接合するためのレーザ溶接装置および
レーザ溶接方法に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、ボディサ
イドの上端フランジとルーフパネルの車幅方向端部フラ
ンジとの接合部の見映えを向上させることを目的として
いる。
【0003】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、ボディサイドの上端フランジお
よび、ルーフパネルの車幅方向端部フランジが、ともに
車体内側方向に屈曲して前記上端フランジ上に車幅方向
端部フランジが重ね合わされ、この重ね合わせ部付近
を、重ね合わせ部に沿って移動するレーザ加工ヘッドか
らレーザビームを照射して溶接接合するレーザ溶接装置
において、前記ボディサイドの上端角部の形状に整合し
てこの上端角部上を前記重ね合わせ部に沿って移動する
ガイド部材と、前記ルーフパネルを上面から押圧する押
圧部材とを、前記レーザ加工ヘッドと一体的に移動可能
に設けた構成としてある。
【0004】このような構成のレーザ溶接装置によれ
ば、ガイド部材をボディサイドの上端角部に整合させた
状態で移動させることで、これと一体に移動するレーザ
加工ヘッドからのレーザビームの車幅方向の照射位置
が、重ね合わせ部の所定の位置にガイドされるととも
に、押圧部材をルーフパネルの上面に向けて押圧させる
ことで、重ね合わせ部におけるフランジ相互が密着した
状態となる。
【0005】請求項2の発明は、請求項1の発明の構成
において、ガイド部材は、ボディサイドの上端角部上を
回転しながら移動するローラで構成されている。
【0006】上記構成によれば、ボディサイドの上端角
部に整合するローラが回転しながら移動する。
【0007】請求項3の発明は、請求項1または2の発
明の構成において、ガイド部材は、ボディサイドの上面
部に接触する上面接触部と、ボディサイドの車体内側へ
屈曲したフランジ側面に接触する側面接触部とを備えて
いる。
【0008】上記構成によれば、ガイド部材は、上面接
触部がボディサイドの上面部に接触するとともに、側面
接触部がボディサイドの車体内側へ屈曲したフランジ側
面に接触することで、ボディサイドの上端角部に整合す
る。
【0009】請求項4の発明は、請求項1ないし3のい
ずれかの発明の構成において、ガイド部材は、レーザ加
工ヘッドと一体的に車幅方向に移動可能に設けられてい
る。
【0010】上記構成によれば、ガイド部材は、ボディ
サイドの上端角部に整合して重ね合わせ部に沿って移動
する際に、ボディサイド上端の車幅方向の位置変化に対
応してレーザ加工ヘッドとともに車幅方向に移動する。
【0011】請求項5の発明は、請求項1の発明の構成
において、押圧部材は、ルーフパネル上を回転しながら
移動するローラで構成されている。
【0012】上記構成によれば、ルーフパネルを上面か
ら押圧しながらローラが回転移動する。
【0013】請求項6の発明は、請求項1または5の発
明の構成において、押圧部材は、車幅方向に所定長さに
形成され、その長さ方向のほぼ中央部にて車体前後方向
を軸心として揺動可能である。
【0014】上記構成によれば、押圧部材は、レーザ加
工ヘッドとともに移動する際に、ルーフパネルの表面形
状に対応して車体前後方向を軸心として揺動する。
【0015】請求項7の発明は、ボディサイドの上端フ
ランジおよび、ルーフパネルの車幅方向端部フランジ
が、ともに車体内側方向に屈曲して前記上端フランジ上
に車幅方向端部フランジが重ね合わされ、この重ね合わ
せ部付近を、重ね合わせ部に沿って移動するレーザ加工
ヘッドからレーザビームを照射して溶接接合するレーザ
溶接方法において、前記ボディサイドの上端角部の形状
に整合するガイド部材を、この上端角部上を前記重ね合
わせ部に沿って移動させて、これと一体に移動するレー
ザ加工ヘッドからのレーザビームの車幅方向の照射位置
をガイドするとともに、前記ルーフパネルの上面を前記
ガイド部材と一体に移動する押圧部材で押圧して前記重
ね合わせ部におけるフランジ相互を密着させる。
【0016】上記レーザ溶接方法によれば、カイド部材
および押圧部材は、ボディサイドの上端フランジとルー
フパネルの車幅方向端部フランジとの重ね合わせ部に形
成される溝内に挿入する必要がなく、このため溝の幅が
小さくて済む。
【0017】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、ガイド部材を
ボディサイドの上端角部に整合させるとともに、押圧部
材をルーフパネルの上面に押圧させた状態で、レーザビ
ームを照射するレーザ加工ヘッドを、ガイド部材および
押圧部材とともに一体的に移動させる構成としたため、
カイド部材および押圧部材は、ボディサイドの上端フラ
ンジとルーフパネルの車幅方向端部フランジとの重ね合
わせ部に形成される溝内に挿入する必要がなく、このた
め前記溝の幅を小さくすることができ、見映えを向上さ
せることができる。
【0018】請求項2の発明によれば、ガイド部材は、
ボディサイドの上端角部上を回転しながら移動するロー
ラで構成したため、ボディサイドの上端角部に沿ってス
ムーズに移動することができる。
【0019】請求項3の発明は、ガイド部材は、ボディ
サイドの上面部に接触する上面接触部と、ボディサイド
の車体内側へ屈曲したフランジ側面に接触する側面接触
部とを備える構成としたため、ボディサイドの上端部に
沿っての移動が確実になされる。
【0020】請求項4の発明によれば、ガイド部材は、
ボディサイドの上端角部に整合して重ね合わせ部に沿っ
て移動する際に、ボディサイド上端の車幅方向の位置変
化に対応してレーザ加工ヘッドとともに車幅方向に移動
するので、レーザビームの照射位置を常に車幅方向の所
定位置に設定することができる。
【0021】請求項5の発明によれば、押圧部材は、ル
ーフパネル上を回転しながら移動するローラで構成され
ているため、ルーフパネルに対して上面を押圧しながら
スムーズに移動することができる。
【0022】請求項6の発明によれば、押圧部材は、車
幅方向に所定長さに形成され、その長さ方向のほぼ中央
部にて車体前後方向を軸心として揺動可能であるので、
押圧部材は、レーザ加工ヘッドとともに移動する際に、
車体前後方向を軸心として揺動することで、ルーフパネ
ルの表面形状に容易に対応することができる。
【0023】請求項7の発明によれば、ガイド部材がボ
ディサイドの上端角部に整合するとともに、押圧部材が
ルーフパネルの上面を押圧するので、これらカイド部材
および押圧部材は、ボディサイドの上端フランジとルー
フパネルの車幅方向端部フランジとの重ね合わせ部に形
成される溝内に挿入する必要がなく、前記溝の幅を小さ
く設定でき、見映えを向上させることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。
【0025】図1は、この発明の実施の一形態を示すレ
ーザ溶接装置の正面図、図2は図1の右側面図、図3は
図1のレーザ溶接装置の全体構成を示す斜視図である。
このレーザ溶接装置は、自動車におけるルーフパネル1
の車幅方向の端部フランジ3と、ボディサイド5の上端
フランジ7との重ね合わせ部9に対しレーザ溶接を行う
ことで、ルーフパネル1とボディサイド5とを相互に溶
接接合するものであり、この溶接接合部となる重ね合わ
せ部9には、図示しない例えばルーフモールやシール材
が設けられる溝11が、車体前後方向に沿って形成され
る。
【0026】端部フランジ3および上端フランジ7は、
ともに車体内側方向に屈曲して側壁3aおよび7aを備
えるとともに、底壁3bおよび7bを備え、この底壁3
bおよび7b相互が重ね合わされている。
【0027】上記したレーザ加工装置は、溝11内の重
ね合わせ部5に向けてレーザビーム13を照射するレー
ザ加工ヘッド15を備えるとともに、レーザ溶接時にボ
ディサイド5の上端角部5aに整合して重ね合わせ部9
に沿って、図1中で紙面裏側から同表側に向けて移動す
るガイド部材としてのガイドローラ17と、ルーフパネ
ル1の上面を押圧しつつ重ね合わせ部9に沿って移動す
る押圧部材としての一対の押圧ローラ19とを、それぞ
れ備えている。
【0028】ガイドローラ17は、ボディサイド5の上
面部に接触する円筒状の上面接触部17aと、この上面
接触部17aの図1中で右側端部に形成されるフランジ
状の側面接触部17bとを備えている。上面接触部17
aは、ボディサイド5の上方に向けて凸状となっている
上面部に整合するよう凹曲面を呈しており、この凹曲面
に連続する側面接触部17bの上面接触部17a側が側
壁7aに密着する。
【0029】一方、一対の押圧ローラ19は、いずれも
円筒形状を呈してルーフパネル1の上面に対し車幅方向
の所定長さにわたって押圧する。
【0030】上記レーザ加工ヘッド15、ガイドローラ
17および押圧ローラ19は、ヘッド本体21側に支持
されており、ヘッド本体21は、溶接ロボット23のロ
ボットアーム25の先端に取り付けられている。ヘッド
本体21は、上面部27と、上面部27の図1中で左右
両側部から下方に向けて延長される側面部29,31と
をそれぞれ備え、一方の側面部29に、ロボットアーム
25が連結具33を介して取り付けられている。
【0031】上記一方の側面部29の内側の面には、ガ
イド部材35を介して上下方向に移動可能なL字形状の
上部ブラケット37が設けられている。上部ブラケット
37の下面には、直動ガイド39を介して下部ブラケッ
ト41が図1中で左右方向に移動可能に取り付けられて
いる。
【0032】下部ブラケット41は、直動ガイド39が
装着される水平部43と、水平部43の図中で右側の端
部から上方に向けて延長される鉛直部45とを備えてい
る。水平部43の下部にはローラ支持板47が取り付け
られ、ローラ支持板47の下端側部には、ローラ軸49
を介してガイドローラ17が回転可能に設けられてい
る。鉛直部45の図1中で紙面裏側の端部には、ヘッド
取付部51が屈曲形成されてこのヘッド取付部51に、
前記したレーザ加工ヘッド15が取り付けられている。
レーザ加工ヘッド15によるレーザビーム13の照射位
置は、ガイドローラ17の移動方向後方側近傍となって
いる。
【0033】前記ヘッド本体21の上面部27の下面に
は、第1の加圧シリンダ53が装着され、第1の加圧シ
リンダ53のピストンロッド55の先端(下端)は、上
部ブラケット37に固定されている。すなわち、第1の
加圧シリンダ53の作動によるピストンロッド55の下
方への移動により、ガイドローラ17がボディサイド5
に対して加圧されることになる。
【0034】ヘッド本体21の他方の側面部31の外側
には、第2の加圧シリンダ57が装着され、第2の加圧
シリンダ57のピストンロッド59の先端(下端)は、
図1中で紙面に直交する方向(車体前後方向)を軸心と
する揺動中心軸61に固定されている。揺動中心軸61
は、前記した一対の押圧ローラ19相互間に配置した連
結ブロック63に対して回転可能に収容され、連結ブロ
ック63の両側部には、前記した一対の押圧ローラ19
をそれぞれ回転支持する相互に同一直線上に配置された
ローラ軸65の一方の端部が固定されている。すなわ
ち、押圧ローラ19は、第2の加圧シリンダ57の作動
によるピストンロッド59の下方への移動によりルーフ
パネル1を押圧するとともに、ルーフパネル1上を回転
移動する際にルーフパネル1の表面形状に対応して揺動
中心軸61を中心として図1中で紙面と平行な面内にて
揺動する。
【0035】図4は、押圧ローラ19の断面形状を示す
もので、押圧ローラ19が、ルーフパネル1の表面に対
して接地面が馴染み、かつ傷が付かないように、硬質ゴ
ム19aの外周に軟質ゴム19bが設けられる二層構造
となっている。
【0036】次に、上記したレーザ溶接装置の動作を説
明する。ロボットアーム25を作動させてヘッド本体2
1を溝11の長さ方向端部にて下方に向けて移動させ、
ガイドローラ17をボディサイド5の上面部に接近させ
ると同時に、押圧ローラ19をルーフパネル1の上面に
接近させる。この状態で、第1の加圧シリンダ53およ
び第2の加圧シリンダ57をそれぞれ作動させて各ピス
トンロッド55および59を下方へ突出させる。
【0037】これによりガイドローラ17は、図5に示
すように、上面接触部17aがボディサイド5の上面部
に押し付けられて密着するとともに、側面接触部17b
の上面接触部17a側の側面が側壁7aの上部に密着す
る。このような密着動作は、ガイドローラ17が直動ガ
イド39によって図5中で左右方向へ移動することで確
実になされる。一方、一対の押圧ローラ19は、図5に
示すように、ルーフパネル1の上面に押圧される。この
ような押圧動作は、押圧ローラ19が、ルーフパネル1
の表面形状に対応して、揺動中心軸61を中心として揺
動するので確実になされる。この状態で、ヘッド本体2
1を溝11に沿って図5中で紙面裏側から同表側に向け
て移動させながら、レーザ加工ヘッド15からレーザビ
ーム13を溝11内の重ね合わせ部9に照射して、レー
ザ溶接を行う。
【0038】このときガイドローラ17は、ボディサイ
ド5の上端角部5aに密着した状態で回転しながら移動
し、ボディサイド5に対する車幅方向の位置決めがなさ
れる。このため、ガイドローラ17と一体的に下部ブラ
ケット41に取り付けられているレーザ加工ヘッド15
によるレーザビーム13の照射位置は、溝11内におけ
る車幅方向の規定の位置に向けられる。また、このとき
押圧ローラ19はルーフパネル1を押圧しているので、
重ね合わせ部9における端部フランジ3の底壁3bが上
端フランジ7の底壁7bを押し付け、両底壁3b,7b
相互がより密着した状態となる。これにより、高精度な
溶接作業が行える。
【0039】また、ボディサイド5の上端角部5aを含
む溝11周辺が車幅方向に位置変化を生じている場合に
は、ガイドローラ17は、上端角部5aに密着したま
ま、直動ガイド39により車幅方向に移動して前記位置
変化に追随し、レーザ加工ヘッド15も同様に車幅方向
に移動するので、レーザビーム13による照射位置も上
記位置変化に対応することが可能となる。
【0040】さらに、ルーフパネル1の表面形状が、特
に図5中で車幅方向の傾斜面の角度が変化するような場
合には、左右一対の押圧ローラ19は、揺動中心軸61
を中心として図5中で矢印Aで示すように揺動して上記
傾斜角度に追随し、ルーフパネル1に対する押圧動作が
継続してなされる。
【0041】このように、上記したレーザ溶接装置によ
るレーザ溶接方法によれば、ガイドローラ17および押
圧ローラ19のいずれについても、溝11内に挿入する
必要がないので、溝11の幅を極力狭く設定することが
でき、重ね合わせ部9周辺の見映えを向上させることが
できる。
【0042】特に、図6に示すように、ボディサイド5
における上端フランジ7の側壁7aへ、ルーフパネル1
における端部フランジ3の側壁3aを直接接合して溶接
した場合には、図1で形成されているような溝11をな
くすことができるので、ルーフモールやシール材が不要
となる。また、この場合、重ね合わせ部9に沿って連続
で溶接することで、溶接部分の後処理としてシーリング
作業を廃止することもできて、工数低減とコストダウン
を達成することもできる。なお、上記図6の例では、ル
ーフパネル1の端部フランジ3は、図1に示されている
ような底壁3bが不要であり、側壁3aの下端がボディ
サイド5側の底壁7bに押し付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示すレーザ溶接装置
の正面図である。
【図2】図1の右側面図である。
【図3】図1のレーザ溶接装置の全体構成を示す斜視図
である。
【図4】図1のレーザ溶接装置における押圧ローラの断
面図である。
【図5】図1のレーザ溶接装置の動作説明図である。
【図6】ボディサイドの側壁にルーフパネルの端部フラ
ンジを直接溶接する場合の動作説明図である。
【符号の説明】
1 ルーフパネル 3 端部フランジ 5 ボディサイド 5a 上端角部 7 上端フランジ 7a 側壁 9 重ね合わせ部 13 レーザビーム 15 レーザ加工ヘッド 17 ガイドローラ(ガイド部材) 17a 上面接触部 17b 側面接触部 19 押圧ローラ(押圧部材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 65/00 B62D 65/00 Q

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボディサイドの上端フランジおよび、ル
    ーフパネルの車幅方向端部フランジが、ともに車体内側
    方向に屈曲して前記上端フランジ上に車幅方向端部フラ
    ンジが重ね合わされ、この重ね合わせ部付近を、重ね合
    わせ部に沿って移動するレーザ加工ヘッドからレーザビ
    ームを照射して溶接接合するレーザ溶接装置において、
    前記ボディサイドの上端角部の形状に整合してこの上端
    角部上を前記重ね合わせ部に沿って移動するガイド部材
    と、前記ルーフパネルを上面から押圧する押圧部材と
    を、前記レーザ加工ヘッドと一体的に移動可能に設けた
    ことを特徴とするレーザ溶接装置。
  2. 【請求項2】 ガイド部材は、ボディサイドの上端角部
    上を回転しながら移動するローラで構成されていること
    を特徴とする請求項1記載のレーザ溶接装置。
  3. 【請求項3】 ガイド部材は、ボディサイドの上面部に
    接触する上面接触部と、ボディサイドの車体内側へ屈曲
    したフランジ側面に接触する側面接触部とを備えている
    ことを特徴とする請求項1または2記載のレーザ溶接装
    置。
  4. 【請求項4】 ガイド部材は、レーザ加工ヘッドと一体
    的に車幅方向に移動可能に設けられていることを特徴と
    する請求項1ないし3のいずれかに記載のレーザ溶接装
    置。
  5. 【請求項5】 押圧部材は、ルーフパネル上を回転しな
    がら移動するローラで構成されていることを特徴とする
    請求項1記載のレーザ溶接装置。
  6. 【請求項6】 押圧部材は、車幅方向に所定長さに形成
    され、その長さ方向のほぼ中央部にて車体前後方向を軸
    心として揺動可能であることを特徴とする請求項1また
    は5記載のレーザ溶接装置。
  7. 【請求項7】 ボディサイドの上端フランジおよび、ル
    ーフパネルの車幅方向端部フランジが、ともに車体内側
    方向に屈曲して前記上端フランジ上に車幅方向端部フラ
    ンジが重ね合わされ、この重ね合わせ部付近を、重ね合
    わせ部に沿って移動するレーザ加工ヘッドからレーザビ
    ームを照射して溶接接合するレーザ溶接方法において、
    前記ボディサイドの上端角部の形状に整合するガイド部
    材を、この上端角部上を前記重ね合わせ部に沿って移動
    させて、これと一体に移動するレーザ加工ヘッドからの
    レーザビームの車幅方向の照射位置をガイドするととも
    に、前記ルーフパネルの上面を前記ガイド部材と一体に
    移動する押圧部材で押圧して前記重ね合わせ部における
    フランジ相互を密着させることを特徴とするレーザ溶接
    方法。
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