JP2009018326A - Apparatus for laser spot welding - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車製造工場等の製造現場で、鋼板等の被溶接材(ワーク)間をレーザーを用いて溶接するレーザースポット溶接装置に関する。 The present invention relates to a laser spot welding apparatus that welds materials to be welded (workpieces) such as steel plates using a laser at a manufacturing site such as an automobile manufacturing factory.
自動車製造組立ラインにおいて、鋼板等の被溶接材(ワーク)間を溶接するためには抵抗スポット溶接や、レーザー溶接が知られている。 In an automobile production assembly line, resistance spot welding and laser welding are known for welding between workpieces such as steel plates.
抵抗スポット溶接は、様々な方式が知られているが、溶接しようとするワーク2枚間のスポット部に両側から電圧を掛けてワークの電気抵抗を利用して溶接するものである。 Various methods are known for resistance spot welding, and welding is performed by applying a voltage from both sides to a spot portion between two workpieces to be welded and utilizing the electrical resistance of the workpiece.
また、レーザースポット溶接は、溶接しようとするワーク2枚間のスポット部の片側からアクセスしてレーザー放射によりスポット部を溶接するものである。 In laser spot welding, the spot portion is welded by laser radiation by accessing from one side of the spot portion between two workpieces to be welded.
しかし抵抗スポット溶接は、スパッタ(散り)の発生が起きやすく、スパッタの発生をゼロにすることはできなかった。そのため治具可動部にスパッタが着く不具合や、センサーにスパッタが付着して本来のセンサーの働きができず誤作動の原因になる欠点があった。 However, resistance spot welding is likely to generate spatter (spattering), and spatter generation cannot be reduced to zero. For this reason, there is a problem that spatter is attached to the jig movable part, and there is a defect that spatter adheres to the sensor and the function of the original sensor cannot be performed, resulting in malfunction.
また、レーザースポット溶接は、抵抗スポット溶接と異なりスパッタの発生は無く、片側からのアクセスのため、溶接部位への自由度が高く、また熱影響が少ないため製品精度が良いというメリットがある。 Laser spot welding, unlike resistance spot welding, has the advantage that it does not generate spatter, has high flexibility in the welded part because it is accessed from one side, and has good product accuracy because it is less affected by heat.
しかしながら、従来のレーザースポット溶接(図4参照)では、片側からのアクセスのため2枚のワークW、W間の密着度が低い場合は、求められる強度をもった溶接ができない欠点があった。更に、レーザーLの発信部位とワークWの距離Dを一定に保つ必要があるため、ワークの設置位置の精度、ワーク間の精度が必要であるため、ワーク固定治具が必要であった。 However, the conventional laser spot welding (see FIG. 4) has a drawback that welding with the required strength cannot be performed when the adhesion between the two workpieces W and W is low due to access from one side. Furthermore, since it is necessary to keep the distance D between the transmitting portion of the laser L and the workpiece W constant, the accuracy of the installation position of the workpiece and the accuracy between the workpieces are necessary, and thus a workpiece fixing jig is necessary.
上記課題を解決するために、ワークの両側からワークを加圧可能な中空円筒チップを設け、一方側の中空円筒チップの内にはレーザーを発信可能なグラスファイバーの先端を円筒端部から一定間隔をおいて設けるとともに中空円筒チップの側壁面に複数のガス抜き孔を開け、他方側の中空円筒チップの内には、熱センサーを設けたことを特徴とするレーザースポット溶接装置を提案する。 In order to solve the above-mentioned problem, a hollow cylindrical tip capable of pressurizing the workpiece from both sides of the workpiece is provided, and the tip of the glass fiber capable of transmitting a laser is placed at a constant distance from the cylindrical end in the hollow cylindrical tip on one side. A laser spot welding apparatus is proposed in which a plurality of vent holes are formed in the side wall surface of the hollow cylindrical tip, and a thermal sensor is provided in the hollow cylindrical tip on the other side.
又、中空円筒チップが、レーザー光を通過させない素材で設けられている0008欄に記載のレーザースポット溶接装置を提案する。 Further, the laser spot welding apparatus described in the column 0008, in which the hollow cylindrical tip is provided with a material that does not allow laser light to pass therethrough, is proposed.
2つの中空円筒チップが、サーボ加圧ユニットのサーボガンに設けられる0008欄又は0009欄に記載のレーザースポット溶接装置を提案する。 A laser spot welding apparatus as described in columns 0008 or 0009, in which two hollow cylindrical tips are provided in a servo gun of a servo pressurization unit, is proposed.
この発明によれば、レーザーの発信部を中空円筒チップ内に設け円筒端部から一定間隔をおいて設けてあるため、スパッタが散ることが全く無くなった。完全スパッタレスの効果は以下の通りである。治具可動部や周辺センサーにスパッタが着くことがないため治具可動部や周辺センサーの誤作動が無くなった。スパッタが付着しないため駆動チェーンやLMレールなどの寿命が延びる。塗装工場への鉄粉の持込みが減少するため、塗装品質が向上した。また、抵抗スポット溶接時にできる磁界が発生しないため、周辺センサー(ワーク密着度確認等)の誤作動が無くなった。冷却のために必要だった配水管が不用となった。 According to the present invention, since the laser transmitting portion is provided in the hollow cylindrical tip and is provided at a fixed interval from the cylindrical end portion, the spatter is not scattered at all. The effect of complete sputtering is as follows. Since the spatter does not adhere to the jig movable part and the peripheral sensor, the malfunction of the jig movable part and the peripheral sensor is eliminated. Since spatter does not adhere, the life of the drive chain, LM rail, etc. is extended. The quality of the coating has been improved because the amount of iron powder brought into the painting factory has decreased. In addition, since a magnetic field generated during resistance spot welding is not generated, malfunctions of peripheral sensors (such as confirmation of workpiece adhesion) are eliminated. The water pipe that was necessary for cooling became unnecessary.
両側から中空円筒チップでスポット溶接部分を挟み付けるため、従来のレーザースポット溶接の欠点であったワーク間の密着度不足を防ぐことができ溶接精度が向上した。 Since the spot welded portion is sandwiched by hollow cylindrical tips from both sides, the lack of adhesion between the workpieces, which was a drawback of conventional laser spot welding, can be prevented, and the welding accuracy has been improved.
更に、レーザーの発信部が、中空円筒チップの端部から一定の間隔で固定配置されているため、レーザー発信部とワークとの間隔を一定の距離として確実に保持できるため精度の高いレーザースポット溶接ができるようになった。 Furthermore, since the laser transmitter is fixedly arranged at a fixed interval from the end of the hollow cylindrical tip, the laser transmitter can be reliably held at a constant distance between the workpiece and the laser spot welding with high accuracy. Can now.
抵抗スポット溶接と比較すると、トランス及び冷却ホースが不用になるとともにサーボガンによるワークへの両側からの加圧力がワーク密着力のみのため、サーボガンを小型化、軽量化できる。そのために設置や移動などの作業が容易になった。 Compared with resistance spot welding, the transformer and the cooling hose are not required, and the servo gun can be reduced in size and weight because the pressure applied from both sides to the workpiece by the servo gun is only the workpiece adhesion force. This makes it easier to install and move.
また、非接触溶接で溶着の心配がないためスポット溶接部間の高速移動が可能になった。 In addition, non-contact welding eliminates the risk of welding, enabling high-speed movement between spot welds.
更に、従来のレーザースポット溶接では、作業者の目をYAGレーザーの紫外線から守るため工程全周囲に保護囲いを設置する必要があったが、この発明では請求項2のようにレーザーが通過しない素材で形成することにより密閉されるため、保護囲い設置の必要がなくなった。 Furthermore, in conventional laser spot welding, it was necessary to install a protective enclosure around the entire process in order to protect the operator's eyes from the ultraviolet rays of the YAG laser. In this invention, the material through which the laser does not pass is provided. Since it is hermetically sealed by forming with, it is no longer necessary to install a protective enclosure.
次ぎに、この発明の実施形態であるレーザースポット溶接装置の斜視説明図である図1、同じく要部拡大説明図である図2、従来の抵抗スポット溶接の斜視説明図である図3、従来のレーザースポット溶接の要部拡大説明図である図4に基づいて説明する。 Next, FIG. 1 which is a perspective explanatory view of a laser spot welding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 which is also an enlarged explanatory view of the main part, FIG. 3 which is a perspective explanatory view of conventional resistance spot welding, and FIG. A description will be given based on FIG. 4 which is an enlarged explanatory view of a main part of laser spot welding.
この発明の実施形態であるレーザースポット溶接装置は、2枚の鋼板であるワークW、Wの両側からワークW、Wを加圧可能な2つの中空円筒チップ1a、1bとを有する。2つの中空円筒チップ1a、1bは、それぞれサーボ加圧ユニット4の部材として設置されており、その端部間に被溶接部材であるワークW、Wを保持可能な構成である。2つの中空円筒チップ1a、1bは、金属製からなり、円筒内径は約25mmφ程度である。
The laser spot welding apparatus according to an embodiment of the present invention includes two hollow
一方側の中空円筒チップ1aは、その中空内部にはレーザーを発信可能な素材、この実施形態ではグラスファイバー2を設け、グラスファイバー2の先端20を円筒端部10から一定間隔をおいて固定して設けている。この実施形態ではレーザーを発信可能な素材2は、グラスファイバーである。
The hollow
中空円筒チップ1aは、ほぼグラスファイバー2の先端20の位置する側壁面付近に複数のガス抜き孔3を貫通孔として設ける。このガス抜き孔3の径は、1〜2mm程度であり、数は円周方向等間隔で8〜10個程度である。
The hollow
他方側の中空円筒チップ1bの内には、固定して熱センサー5を設けている。熱センサー5は、中空円筒チップ1bの端部から2〜3mm付近に固定して設けられている。
A
2つの中空円筒チップ1a及び1bは、サーボ加圧ユニット4のサーボガン40に取り付けて設けられる。サーボ加圧ユニット4は、抵抗スポット溶接に使用されるサーボガンからトランスTと冷却水用ホースHを除いた装置であり、サーボガンでスポットするのと同じようにワークを両側から加圧し密着後にレーザースポットを行なう。サーボ加圧ユニット4は、抵抗スポット溶接のサーボ加圧ユニットより小型化される。
The two hollow
6は不活性ガス供給ホースであり、サーボ加圧ユニット4を通り中空円筒チップ1aに連通している。
An inert
次のこの発明の実施形態であるレーザースポット溶接装置の作動について説明する。サーボ加圧ユニット4のサーボガン40に取り付けられている2つの中空円筒チップ1a、1bにより鋼板等の被溶接部材であるワークW、Wを先端部10、10で挟み込み加圧密着させる。これによってワークWとレーザー発信部であるグラスファイバー2の先端20との距離は一定に保たれる。
Next, the operation of the laser spot welding apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. The workpieces W and W, which are members to be welded such as steel plates, are sandwiched between the
この状態でグラスファイバー2の先端20からレーザーLを発信し、ワークW、Wのスポット溶接を行なう。溶接が完了したか否かはスポット溶接部が発熱して一定の温度になったか否かを、他方の中空円筒チップ1bに設けられている熱センサー5に感知して行なう。熱センサー5はあらかじめ定められた温度を感知すると溶接完了信号を発信して知らせる。
In this state, laser L is transmitted from the
溶接時にスパッタが、もし発生した場合でも中空円筒チップ1a内に残り外には出ない。溶接時には、不活性ガス供給ホース6から中空円筒チップ1a内を通り溶接部位に不活性ガスGが供給され、不活性ガスGはガス抜き孔3から外部に排出される。
Even if spatter is generated during welding, it remains in the hollow
この発明は、自動車製造組立ライン等のワークスポット溶接を行なう製造現場においてスポット溶接装置として利用される。 The present invention is used as a spot welding apparatus in a manufacturing site where work spot welding is performed such as an automobile manufacturing assembly line.
1 中空円筒チップ
10 円筒先端
1a 中空円筒チップ(グラスファイバー入り)
1b 中空円筒チップ(熱センサー入り)
2 レーザー発信素材(グラスファイバー)
20 素材端部(グラスファイバー端部)
3 ガス抜き孔
4 サーボ加圧ユニット
40 サーボガン
5 熱センサー
6 不活性ガス供給ホース
W ワーク
L レーザー
H 冷却水用ホース
T トランス
G 不活性ガス
D 距離
1 Hollow
1b Hollow cylindrical tip (with thermal sensor)
2 Laser transmission material (glass fiber)
20 Material edge (glass fiber edge)
3 Degassing hole 4 Servo
W Work L Laser H Cooling water hose T Transformer G Inert gas D Distance
Claims (3)
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JP2007183112A JP2009018326A (en) | 2007-07-12 | 2007-07-12 | Apparatus for laser spot welding |
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