JP2004243393A - レーザ溶接システム - Google Patents

Abstract

【課題】溶接工程において、一対の被溶接部材を突合せ溶接するに先立ち、その端面を研削加工することにより端面精度を向上させて溶接精度の向上を図ったレーザ溶接システムを提供する。
【解決手段】上記レーザ溶接ヘッド２００には、一対の被溶接部材の突合せ両端面１０Ａ，１１Ａを研削する研削手段３００を備え、上記研削手段は、回転軸の先端に回転砥石３０５又は回転切刃を装着するとともに、レーザ溶接ヘッドの適所に進退可能に配置され、一対の被溶接部材の突合せ両端面に対する研削加工時に待機位置（ロ）から研削位置（イ）まで前進動作する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ発振器を使用したレーザ溶接システムに係り、特に、溶接工程において、一対の被溶接部材を突合せ溶接するに先立ち、突合せ両端面状態の検出と、このバリ取り・研削を行うことができるレーザ溶接ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザ溶接装置は、そのレーザ発振器に炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザを使用したものが主流を占めている。また、最近では半導体レーザ素子を多数使用して各レーザ光線を集束した高出力の半導体レーザ発振器が採用されている。この半導体レーザ発振器を使用したレーザ溶接装置は、自動車業界において、車体の軽量化・車体の剛性アップによる安全性の改善、溶接コストの削減に貢献できるものとして期待されている。特に、テーラードブランク材の溶接や薄板鋼の突合せ溶接や重ね合せ溶接を、非接触の片面側溶接で実行できることに優位性が認められている。
【０００３】
上記半導体レーザ溶接装置は、例えば、図１４に示す基本的な構成になっている。半導体レーザ溶接装置１は、半導体レーザ発振器２と、レーザ光の伝送部３と、レーザ光の集光部４と、被溶接部材１０，１１の溶接線１２に対してレーザ光線５を照射する溶接ヘッド６と、この溶接ヘッド６を姿勢制御しながら溶接線に沿って移動する３軸直交移動体７の移動手首８又は多関節ロボットの手首（図示なし）と、被溶接部材１０，１１をクランプする固定治具Ｇとからなる。更に、上記溶接ヘッドには、カメラ９による溶接線１２の検知とレーザ光線５の位置制御及び溶融池の監視による溶接条件制御を行なうべく、レーザ出力制御等の機能を備える他、溶接後の溶接ビートの品質検査機能を備えている。これらの機能を備えた半導体レーザ溶接装置１における溶接ヘッド６により、テーラードブランク材の溶接や薄板鋼の突合せ溶接や重ね合せ溶接等が、非接触の片面側溶接で実行される。
【０００４】
上記半導体レーザ溶接装置及びその他のレーザ溶接装置において、レーザ光線を使用した突合せ溶接には、各種の要求がある。まず、レーザ光線の光軸直径は、０．９ｍｍ程度と小径であることから、突合せ溶接に先立ち、一対の被溶接材（板厚１〜２ｍｍ）の両端面のバラツキは、高精度な隙間寸法（０〜０．３ｍｍ）の初期設定が要求される。このためには、被溶接材の両端面が平滑に研削仕上げされていることが望まれるし、一対の被溶接材の両端面を所定の隙間寸法に微調節・固定させることのできる固定治具が望まれる。そして、一対の被溶接材が薄板で、三次元形状にプレス加工されたものの三次元溶接を実施する場合は、突合せ端面の完全一致と、レーザ光線を溶接線の正確な照射位置へ照射させるための高い位置制御が、更に要求されることになる。
【０００５】
然して、上記一対の被溶接材（板厚１〜２ｍｍ）において、両端面（突合せ面）の隙間寸法（０〜０．３ｍｍ）の初期設定や端面形状にバラツキが有ると、突合せ溶接に溶接不良を発生させることになる。具体的には、一対の被溶接材において、突合せ隙間が無い所では適正な溶接が実行される。しかし、両端面の突合せ隙間寸法が広い所では、溶接抜けによる孔が開き、たちまち溶接不良の原因となる。この溶接不良を解消させるには、（１）溶接端面の全長にわたりゼロ隙間乃至同一隙間とするか、（２）溶接端面（突合せ面）の隙間の広・狭に対応してレーザ出力とデフォーカス量の制御又は溶接速度を加減制御する方法が提案されている。
【０００６】
上記（１）において、溶接端面（突合せ面）の全長にわたりゼロ隙間乃至同一隙間とする方法は、突合せ溶接に先立つ別工程において、シャーリングの加工精度を高くしたり、一対の被溶接材の端面に有るバリを砥石で削り取ったり、レーザ光や燃焼ガスでバリを溶かし取る手段が実施されている。このバリ取りされた一対の被溶接材を、溶接工程に搬入して固定治具に固定し、ゼロ隙間乃至一定の隙間のもとにレーザ溶接されている。
【０００７】
また、上記（２）において、溶接端面（突合せ面）の隙間の広・狭に対応してレーザ出力とデフォーカス量の制御又は溶接速度を加減制御する方法は、突合せ面の断面性状に適応した溶接条件で、金属帯同志をレーザ溶接するものである。その詳細は、先行金属ストリップの後端部と後行金属ストリップの先端部とを切断した後、お互いの切断面を突き合せ、この突き合わせ部に沿ってレーザ溶接する溶接機であって、金属ストリップの突合せ面幅方向各位置における破断面の面積率を把握する破断面検出器と、この幅方向各位置におけるバリ発生度合いを測定するバリ検出器と、この幅方向各位置での板厚を測定する板厚測定器と、上記破断面検出器、バリ検出器及び板厚測定器からの信号によりレーザ出力、溶接速度及びフィラ−ワイヤーの供給速度を演算する演算器と、この演算器からの指令により前記レーザ出力、溶接速度及びフィラ−ワイヤーの供給速度を制御する制御器と、を有するものである。この構成により、板破断等のライントラブルが低減する。（例えば、特許文献１参照）
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２９０２８１号公報（第１頁、第２頁、図１）
【０００９】
しかし、上記（１）において、溶接端面の全長にわたりゼロ隙間乃至同一隙間とすべく、シャーリングの加工精度を高くしたり、砥石やレーザ光でバリ取りする方法は、突合せ溶接に先立ち別工程にて行われる。このため、バリ取り装置とこれを設置するスペース及び管理工程が必須になり、初期投資や運転コスト、更に溶接時間の延長を来たしてしまう。また、シャーリング工程やバリ取り工程において、被溶接材の両端面のバリ取りが高精度に行われても、後工程となる溶接工程の固定治具に取り付け直した時、被溶接材全体の撓み・歪み・抉れ等が影響してその被溶接材の両端面の隙間が均一になる事の保証は少ない。このため、バリ取り工程と溶接工程とを別工程の治具にセットしての作業では、作業者の負担増加となるばかりか、上記問題点の他、溶接精度や歩留まりを低下させ、不良品を増大させると言う問題が残存する。特に、三次元形状の溶接において、顕徴に現れる問題点である。
【００１０】
更に、上記（２）において、隙間の広・狭に対応してレーザ出力とデフォーカス量の制御又は溶接速度を加減制御する方法は、突合せ面の断面性状に適応した溶接条件で制御し、金属帯同志をレーザ溶接させなければならない。このため、制御系が煩雑になるばかりか高価な制御装置の設備投資を余儀なくされる。また、溶接面は、突合せ隙間が無い所と隙間の広い所では、そのビード幅（肉盛り幅と高さ）が大きく変動することなる。この結果、外観を悪くしたり、溶接強度がビード幅の変化により変動することを意味する。従って、上記突合せ面の断面性状に適応した溶接条件での溶接方法は、一見、無難な溶接が合理的に行えるかに判断される。しかし、本質的に溶接強度が均一な高品質な薄板の突合せ溶接が期待できない。
【００１１】
然るに、薄板の突合せ溶接が求める理想的な溶接条件は、一対の被溶接材において、両端面の突き合わされる隙間寸法や端面性状が溶接する全長にわたりゼロ隙間又は同一隙間に保たれた状態とすること。この状態が完全に保証された条件下にて、突合せ溶接を実行するとビード幅（肉盛り幅と高さ）の均一な高い溶接品質が得られることである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来のレーザ溶接装置における突合せ溶接の様々な問題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、溶接工程において、一対の被溶接部材を突合せ溶接するに先立ち、その端面を研削加工することにより端面精度を向上させて溶接精度の向上を図ったレーザ溶接システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のレーザ溶接システムは、 一対の被溶接部材を固定する固定治具と、上記一対の被溶接部材の突合せ溶接線に対してレーザ発振器から導かれるレーザ光線を照射するレーザ溶接ヘッドと、上記レーザ溶接ヘッドを姿勢制御しながら溶接線に沿って移動させる３軸直交移動体の手首又は多関節ロボットの手首と、上記溶接線を検出する検出手段と、溶融池の監視制御手段とを少なくとも装備したレーザ溶接システムにおいて、
上記レーザ溶接ヘッドには、一対の被溶接部材の突合せ両端面を研削する研削手段を備え、上記研削手段は、回転軸の先端に回転砥石又は回転切刃を装着するとともに、レーザ溶接ヘッドの適所に進退可能に配置され、一対の被溶接部材の突合せ両端面に対する研削加工時に待機位置から研削位置まで前進動作させることを特徴とする。
【００１４】
請求項２のレーザ溶接システムは、請求項１記載のレーザ溶接システムにおいて、上記レーザ溶接ヘッドには、一対の被溶接部材の突合せ隙間・端面状態を検出する検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３のレーザ溶接システムは、請求項１または２記載のレーザ溶接システムにおいて、上記レーザ溶接ヘッドには、レーザ発振器を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【作用】
上記請求項１のレーザ溶接システムによると、固定治具により，一対の被溶接部材の突合面の隙間調節を行い、溶接ヘッドに備えた研削手段により、突合せ溶接に先行して固定治具に固定された一対の被溶接部材は、その両端面が溶接直前に研削手段により研削仕上できる。この結果、一対の被溶接部材の両端面の突合せが高精度にできる。更に、薄板等の突合せ溶接が最適な状態にて遂行されるから、薄板素材の歩留まり状態が改善され、素材の無駄（不良品）が発生しない。
【００１７】
請求項２のレーザ溶接システムによると、請求項１記載のレーザ溶接システムにおいて、一対の被溶接部材の突合せ溶接に先立ち、この隙間・端面状態を検出手段により検出し、この検出手段の検出結果に基づき被溶接部材の両端面を研削手段により研削するか・否か、が判断される。これにより、一対の被溶接部材の突合せ両端面の研削実行が必要最少限に止められ、溶接作業の効率を低下させない。更に、突合せに不具合がある一対の被溶接部材は、この両端面が研削加工されてから溶接されるから、薄板素材の歩留まり状態が改善され、素材の無駄（不良品）が発生しない。
【００１８】
請求項３のレーザ溶接システムによると、請求項１または２記載のレーザ溶接システムにおいて、レーザ溶接ヘッドにレーザ発振器を備えたものであるから、レーザ発振器からレーザ溶接ヘッドへのレーザ光線の伝送効率が最良に保証されてレーザ光線のエネルギーロスが最小限に抑えられ、溶接部が効率良く生成されるほか、レーザ溶接システム全体の小型化が図れる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るレーザ溶接システムを、例えば、半導体レーザを使用した実施形態により説明する。図１〜図３は本発明の実施形態となる３軸直交移動体とその手首にレーザ溶接ヘッドを備えた斜視図である。図４〜図９はレーザ溶接ヘッドの構成説明図、図１０はエア回路図他を示す。
【００２０】
先ず、図１〜図３によりレーザ溶接システム１００を説明する。このユニット構成は、ベッドＢと、３軸直交移動体１００Ａと、この手首体１００Ｂと、上記手首１００Ｂに取付けたレーザ溶接ヘッド２００と、この半導体レーザ発振器ＨＯと、レーザ溶接制御装置ＬＣと、上記３軸直交移動体１００Ａ及び手首１００Ｂを６軸制御して駆動するＮＣ制御装置６５とからなる。
【００２１】
続いて、上記レーザ溶接システム１００の全体構成を説明する。図１において、ベッドＢの右側上面に敷設した２本のガイドレールＬ１，Ｌ２には、移動コラム１１３が前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能にサーボモータＳＭＹと送りネジ１１５により駆動される。上記移動コラム１１３の背面には、水平体１１７が上下方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に昇降体１１９を介して２本のガイドレールに支持され、サーボモータＳＭＺと送りネジにより昇降駆動される。更に、上記水平体１１７の左端には、手首１００Ｂとレーザ溶接ヘッド２００とが吊設されている。この水平体１１７は、左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に２本のガイドレールに支持され、サーボモータＳＭＸと送りネジにより左右駆動される。これらの構成により、上記３軸直交移動体１００Ａが形成され、Ｘ軸方向（左右方向）と、Ｙ軸方向（前後方向）と、Ｚ軸方向（上下方向）に各サーボモータＳＭＸ，ＳＭＹ，ＳＭＺを駆動させてレーザ溶接ヘッド２００が三次元移動される。上記ベッドＢの左側上面には、図１２に示すように、一対の被溶接部材１０，１１を突合せて固定させる固定治具２５０が載置されている。この固定治具２５０は、溶接する被溶接部材１０，１１の各種形状に対応出来るように、各種形式や各種構造からなるタイプのものが複数個だけ用意されていて、それと交換使用される。（詳細は後記する。）
【００２２】
続いて、上記手首体１００Ｂとレーザ溶接ヘッド２００の詳細構成を説明する。まず、手首体１００Ｂは、その枠体（フレーム）１２０を上記水平体１１７の左端部に連結保持させている。この枠体（フレーム）１２０には、軸芯を前後方向に向けた「Ｒ」軸を備えている。この「Ｒ」軸に装着された第１手首腕１２３は、枠体（フレーム）１２０の背面に取付けたサーボモータＳＭＲによって矢印方向に旋回駆動される。上記第１手首腕１２３の先端（前端）には、軸芯を左右方向に向けた「Ｂ」軸を備えている。この、「Ｂ」軸に装着された第２手首部１２５は、枠体（フレーム）１２０の背面に取付けたサーボモータＳＭＢによって矢印方向に旋回駆動される。上記第２手首部１２５内には、図４に示すように、軸芯を上下方向に向けた「Ｔ軸」を備えている。この「Ｔ軸」に装着された第３手首部１２６は、枠体（フレーム）１２０の背面に取付けたサーボモータＳＭＴによって矢印方向に旋回駆動される。上記第３手首部１２６には、底板１２７Ａと前板１２７ＢとからなるＬ型形状の取付板１２７が装着されている。この取付板１２７の前板１２７Ｂには、半導体レーザ発振器ＨＯと、レーザ溶接ヘッド２００と、研削手段３００とを装備している。
【００２３】
上記レーザ溶接ヘッド２００は、半導体レーザ発振器ＨＯの下端部に装備する照射部Ｈからレーザ光線Ｌが直下に配置されている一対の被溶接部材１０，１１の突合せ端面（溶接面）１０Ａ，１１Ａ、即ち溶接線１２に向けて焦点を合わせて照射される関係をなしている。更に、上記レーザ溶接ヘッド２００には、溶接線１２や一対の被溶接部材の突合せ隙間・端面状態を検出する検出手段Ｄ１と、溶融池の監視制御手段Ｄ２とを備えている。上記検出手段Ｄ１は前板１２７Ｂに取付けたブラケットＢ１に付設され、監視制御手段Ｄ２は前板１２７Ｂに取付けたブラケットＢ２に付設されている。そして、上記検出手段Ｄ１と監視制御手段Ｄ２とは、溶接線１２及び溶融池に対して約６０°の角度から検出及び監視できる取付け関係になっている。そして、監視制御手段Ｄ２は、検出手段Ｄ１よりも溶接部に対して後方（溶融池の監視のため）に配置されている。尚、上記監視制御手段Ｄ２は、照射部Ｈから発射されるレーザ光線Ｌの反射光を検出モニターする位置に同軸配置させても良い。この配置によると、レーザ溶接ヘッド２００における監視制御手段Ｄ２の溶接空間への突出物がなくなり、被溶接部材１０，１１との干渉が減少されて、溶接の自由度が向上する。
【００２４】
上記研削手段３００は、図３と図８と図９に示すように、上記前板１２７Ｂの左下部に取付けたブラケットＢ３の垂直面Ｂ４に付設されている。その詳細は、まず、ブラケットＢ３の上部に取付けた水平板Ｂ４に、エアシリンダＣ１の下端を取付けて垂直姿勢とし、進退ロッド３０１を下方に向けて突出させている。上記進退ロッド３０１は、エアシリンダＣ１の上部ポートＰ１からの圧縮空気Ｅ１により下降し、下部ポートＰ２からの圧縮空気Ｅ１により上昇駆動される。尚、エア回路の構成は、後記する。上記エアシリンダＣ１の直下には、ブラケットＢ３の前面において昇降移動するスライダＳＬを装備している。上記スライダＳＬの前面に、研削工具本体（ビュータ）３０３を垂直姿勢に取付けている。この研削工具本体を載せたスライダＳＬの上部適所に、上記進退ロッド３０１の下端が連結されている。しかして、上記研削工具本体３０３は、エアシリンダＣ１によって昇降移動され、下端に装備する研削工具（回転砥石）３０５を下端の研削位置（イ）と、上端の待機位置（ロ）との間に位置決め移動される。尚、上記研削工具（回転砥石）３０５に向けて、２本のエア吹出管３０７が配置され、スライダＳＬの適所に取付けられている。上記研削工具本体（ビュータ）３０３には、電動モータ又はエアモータ（図示なし）を備え、この下端の回転軸ＳのチャックＣＨに交換可能に取付けた研削工具（砥石又は切削工具）３０５が高速回転される。
【００２５】
上記被溶接部材１０，１１を固定する固定治具２５０は、図１２に示す実施手段のように、被溶接部材１０，１１の片側１０を固定する固着体７１と、被溶接部材１０，１１の他方の片側１１を移動可能に固定する可動体７２とからなる。上記可動体７２は、ＮＣ制御装置６５からの移動指令Ｓ２により切換弁Ｖ２を作動させて圧縮空気Ｅ１をエアシリンダＣ２の各ポートに切換え供給させて、固着体７１の方向に接近・離反される。
【００２６】
続いて、上記エアシリンダＣ１，Ｃ２やその他のユニットを駆動するエア回路について説明する。図１０に示すように、そのエア駆動源（圧縮空気）Ｅｏは、０．５Ｍｐａ程度の工場内コンプレッサ等の適宜手段に求めている。このエア源（圧縮空気）Ｅｏは、ドライヤＤｏにより、水分と塵埃・油分が除去された圧縮空気Ｅ１となって各機器に分配供給される。まず、エアシリンダＣ１への圧縮空気Ｅ１の供給は、圧力スイッチＰＳとシリンダ駆動圧力調節器ＣＣで０．５Ｍｐａの圧力に設定され上下限切換弁Ｖ１に送られる。この上下限切換弁Ｖ１は、エアシリンダＣ１の上部ポートと下部ポートに接続されている。これで、エアシリンダは、上下限切換弁Ｖ１に対する切換え指令により、進退ロッド３０１を昇降動させ、この下端に連設した研削工具本体３０３を昇降駆動させる。また、上記圧縮空気Ｅ１は、切換弁Ｖ２を介して上記固定治具２５０のエアシリンダＣ２に供給される。この固定治具２５０では、上記圧縮空気Ｅ１により、一対の被溶接部材１０，１１のクランプ・アンクランプや突合せ端面（溶接面）１０Ａ，１１Ａの開閉操作を司っている。更に、上記圧縮空気Ｅ１は、開閉弁Ｖ３を介して上記エア吹出管３０７から切粉回収ノズルＨＮに接続されている。これで、研削加工中の研削工具３０５から排出される切粉を回収する。更には、ガスボンベ（アルゴン、ヘリウム、窒素等）ＧＢから圧力調節器ＰＣと開閉弁Ｖ４とを介してガス噴射ノズル（図示なし）に接続されている。
【００２７】
上記溶接ヘッド２００の半導体レーザ発振器ＨＯは、ケーブルＫにて電源装置４００に接続されている。また、上記各サーボモータＳＭＸ，ＳＭＹ，ＳＭＺ，ＳＭＢ，ＳＭＲ，ＳＭＴは、これらを駆動するＮＣ制御装置６５にケーブルＫ２により接続されている。上記溶接ヘッド２００は、このＮＣ制御装置６５により、予め被溶接部材１０，１１の溶接線１２に沿う移動軌跡にティーチングされている。図１１に示すように、その移動軌跡が正しいかどうかは、溶接線１２の検出手段Ｄ１により溶接線を検出して軌道補正され、溶融池Ｃｏの監視制御手段Ｄ２の計測結果をリアルタイムにフイ−ドバックして溶接ビードＢを最適形状に創出すべく、レーザ光線Ｌの出力制御や溶接線（溶融池）等の位置制御について溶接条件を制御するレーザ溶接制御装置ＬＣによって支配されている。尚、上記検出手段Ｄ１は、被溶接部材１０，１１の突合せ端面に沿う移動軌跡にティーチングされており、この移動軌跡に従って移動制御される。この時、検出手段Ｄ１による端面状態と端面隙間とが検知され、研削手段３００による端面研削の必要・不必要が判定される。この研削手段３００による端面研削時においても、被溶接部材１０，１１の突合せ端面に沿う移動軌跡のティーチング・データにより移動制御される。勿論、上記３軸直交移動体１００Ａに替えて、多関節ロボットを採用しても良い。
【００２８】
本発明の第１実施形態となるレーザ溶接システム１００は、上記のように構成されており、以下のように一対の被溶接材１０，１１に対する突合せ溶接に先立ち突合せ端面の評価と研削加工が実施される。この研削作業の一実施形態は、図１３のフローチャート図のようにして行われる。勿論、研削作業は、上記図１３に示すフローチャート図の手順に限定されない。
【００２９】
上記研削手段３００による研削作業を、図１３のフローチャート図により説明する。（１）運転の「スタート」１１０により、被溶接部材１０，１１の突合せ溶接に先立ち研削手段３００により「溶接面を磨く」１１１が実行される。
上記研削加工までの手順は、ＮＣ制御装置６５からの移動指令Ｓ２によりエアシリンダＣ２を駆動させて固着体７１に対して可動体７２の関係位置が調節される。この操作で、研削工具３０５と、被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａとの隙間寸法Ｘを、例えば、研削工具３０５の直径よりもやや小さ目の隙間寸法Ｘに調節する。そして、図５と図１２に示すように、研削手段３００を研削位置（イ）まで下げる。続いて、被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａの隙間Ｘに研削工具３０５を進入させて、研削加工を行う。この研削加工は、両端面１０Ａ，１１Ａに沿って予め教示された研削工具３０５の移動プログラム（二次元又は三次元）により、二次元又は三次形状の両端面１０Ａ，１１Ａを高精度に研削加工する。最後に、図７〜図９に示すように、研削手段３００を待機位置（ロ）まで上げて、研作作業を終了させる。
（２）次に、図１１に示すように、溶接線１２の検出手段Ｄ１と監視制御手段Ｄ２との画像処理手段により「磨いた溶接面の溶接位置をモニタリングし、座標の計算を行う」１１２が実行される。
（３）続いて、ＮＣ制御装置６５により固定治具２５０の可動体７２を位置制御して隙間ゼロにする。これにより、「固定治具を動かして被溶接部材１０，１１を突合せる」１１３が実行される。
（４）そして、上記被溶接部材１０，１１の突合せの設定に基づき「モニタリング結果をもとに、突合せ溶接を実行」１１４が遂行される。上記「突合せ溶接を実行」１１４が終わると、溶接の「終了」１１５となる。
【００３０】
上記研削工程においては、研削工具３０５と、被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａとの隙間寸法Ｘの関係を、研削工具３０５の直径よりもやや小さ目の隙間寸法Ｘに調節した両端面１０Ａ，１１Ａが研削加工される。この条件のメリットは、両端面１０Ａ，１１Ａの研削効率が高められるし、研削後の両端面１０Ａ，１１Ａの接合性（隙間寸法Ｘが全長にわたり均一となる）が良好となる。勿論、両端面１０Ａ，１１Ａの隙間寸法Ｘを、研削工具３０５の直径よりも大きく開き、研削工具３０５の往復動で片面ずつを研削する方法によっても良い。この研削方法によると、研削時間が掛かるものの、高精度な研削端面が得られる。
【００３１】
更に、上記突合せ溶接においては、一対の被溶接部材の突合せ溶接に先立ち、この隙間・端面状態を検出手段により検出し、この検出手段の検出結果に基づき被溶接部材の両端面を研削手段により研削するか・否か、が判断される。これにより、一対の被溶接部材の突合せ両端面の研削実行が必要最少限に止められ、溶接作業の効率を低下させない。更に、突合せに不具合がある一対の被溶接部材は、この両端面が研削加工されてから溶接されるから、薄板素材の歩留まり状態が改善され、素材の無駄（不良品）が発生しない。
【００３２】
勿論、上記突合せ溶接において、一対の被溶接部材の突合せ溶接に先立ち、この隙間・端面状態を検出手段により検出せず、全ての被溶接部材の突合せ両端面に対して、研削作業を実行させても良い。この場合は、研削作業の必要のないものまで研削するから、若干の溶接作業の効率ダウンになる。しかし、全ての被溶接部材は、この両端面が研削加工されてから溶接するから、薄板素材の歩留まり状態が改善され、素材の無駄（不良品）が発生しない。
【００３３】
更に、上記レーザ溶接システムによると、レーザ溶接ヘッドにレーザ発振器を備えたものであるから、レーザ発振器からレーザ溶接ヘッドへのレーザ光線の伝送効率が最良に保証されてレーザ光線のエネルギーロスが最小限に抑えられ、溶接部が効率良く生成される。更に、レーザ溶接システム全体の小型化が図れる。
【００３４】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、発明の要旨内での設計変更や構成要素の変更及び組合わせの変更が自由に行える。例えば、研削工程と溶接工程における細かな段取りやフローチャート手順は、上記実施形態に限定されない。
【００３５】
また、上記研削手段３００において、研削工具（回転砥石）３０５に替えて切削工具（回転切刃）を装着し、切削作業により、一対の被溶接部材１０，１１の両端面１０Ａ，１１Ａを切削加工する機能にしても良い。また、薄板の端面研削や端面切削を行うと、薄板の端面が研削中にビビリ振動や位置ズレを起こすことがある。そこで、図１２に示すように、研削工具３０５Ａには、一対のテーパー環部３０５Ｂを付設し、撓み易い薄板となる被溶接部材１０，１１の端面１０Ａ，１１Ａを両側から挟持させる構成とするのが好ましい。更に、エアシリンダＣ１，Ｃ２に替えて、駆動モータに設計変更しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、上記請求項１のレーザ溶接システムによると、固定治具により，一対の被溶接部材の突合面の隙間調節を行い、溶接ヘッドに備えた研削手段により、突合せ溶接に先行して固定治具に固定された一対の被溶接部材は、その両端面が溶接直前に研削手段により研削仕上できる。この結果、一対の被溶接部材の両端面の突合せが高精度にできる。更に、薄板等の突合せ溶接が最適な状態にて遂行されるから、薄板素材の歩留まり状態が改善され、素材の無駄（不良品）がない。
【００３７】
請求項２のレーザ溶接システムによると、一対の被溶接部材の突合せ溶接に先立ち、この隙間・端面状態を検出手段により検出し、この検出手段の検出結果に基づき被溶接部材の両端面を研削手段により研削するか・否か、が判断されるから、一対の被溶接部材の突合せ両端面の研削実行が必要最少限に止められ、溶接作業の効率を低下させない。更に、突合せに不具合がある一対の被溶接部材は、この両端面が研削加工されてから溶接されるから、薄板素材の歩留まり状態が改善され、素材の無駄（不良品）が発生しない。
【００３８】
請求項３のレーザ溶接システムによると、レーザ溶接ヘッドにレーザ発振器を備えたものであるから、レーザ発振器からレーザ溶接ヘッドへのレーザ光線の伝送効率が最良に保証されてレーザ光線のエネルギーロスが最小限に抑えられ、溶接部が効率良く生成されるほか、レーザ溶接システム全体の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、半導体レーザを使用したレーザ溶接システムの斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、レーザ溶接ヘッドの斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示し、レーザ溶接ヘッドの斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示し、レーザ溶接ヘッドの平面図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示し、レーザ溶接ヘッドの右側面図である。
【図６】本発明の第１実施形態を示し、レーザ溶接ヘッドの左側面図である。
【図７】本発明の第１実施形態を示し、レーザ溶接ヘッドの左側面図である。
【図８】本発明の実施形態を示し、研削手段の右側面図である。
【図９】本発明の実施形態を示し、研削手段の左側面図である。
【図１０】本発明の実施形態を示し、エア回路図である。
【図１１】本発明の実施形態を示し、レーザ溶接ヘッドの溶接時の斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態を示し、レーザ溶接ヘッドの研削時の斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態を示し、レーザ溶接方法を示すフローチャート図である。
【図１４】従来の半導体レーザを使用したレーザ溶接システムの斜視図である。
【符号の説明】
１０，１１ 被溶接部材（通常の薄板）
１０Ａ，１１Ａ 両端面
１２ 溶接線
１２３，１２５ 手首
６５ ＮＣ制御装置（６軸制御）
７１ 固着体
７２ 可動体
Ｄ１ 溶接線の検出手段
Ｄ２ 溶融池の監視制御手段
１００ レーザ溶接システム
１００Ａ ３軸直交移動体
１００Ｂ 手首体
２００ 溶接ヘッド
２５０ 固定治具
３００ 研削手段
３０３ 研削工具本体（ビュータ）
３０５ 研削工具（回転砥石）
４００ 電源装置
ＢＴ 溶接ビード
Ｃ カメラ
Ｃ１ エアシリンダ
Ｃ２ エアシリンダ
Ｃｏ 溶融池
Ｅ１ 圧縮空気
ＬＣ レーザ溶接制御系
ＬＤ レーザ半導体
Ｌ 溶接用のレーザ光線
Ｌｎ 照射用のレーザ光線
ＨＯ 半導体レーザ発振器
Ｘ 隙間
Ｘ１ 突き合わせ隙間
（イ） 研削位置
（ロ） 待機位置

Claims (3)

1. 一対の被溶接部材を固定する固定治具と、上記一対の被溶接部材の突合せ溶接線に対してレーザ発振器から導かれるレーザ光線を照射するレーザ溶接ヘッドと、上記レーザ溶接ヘッドを姿勢制御しながら溶接線に沿って移動させる３軸直交移動体の手首又は多関節ロボットの手首と、上記溶接線を検出する検出手段と、溶融池の監視制御手段とを少なくとも装備したレーザ溶接システムにおいて、
   上記レーザ溶接ヘッドには、一対の被溶接部材の突合せ両端面を研削する研削手段を備え、上記研削手段は、回転軸の先端に回転砥石又は回転切刃を装着するとともに、レーザ溶接ヘッドの適所に進退可能に配置され、一対の被溶接部材の突合せ両端面に対する研削加工時に待機位置から研削位置まで前進動作させることを特徴とするレーザ溶接システム。
2. 上記レーザ溶接ヘッドには、一対の被溶接部材の突合せ隙間・端面状態を検出する検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接システム。
3. 上記レーザ溶接ヘッドには、レーザ発振器を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のレーザ溶接システム。

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