JP2009056508A - Welding method and laser machining head for welding - Google Patents

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Yoichi Mori
容一 森
Yuji Hamaguchi
祐司 濱口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method which can suppress the generation of strain on the surface caused by concentration of crease or stress in brazing at a roof-side part of a roof panel. <P>SOLUTION: Laser brazing for the front end part 1a and the rear end part 1b of the roof panel 1 is performed, and subsequently the laser brazing for joining both roof-side parts 1c with a roof-side rail is performed. At that time, as shown by arrows PL1, PR1, the brazing on a first pass is performed as the center part in the longitudinal direction of the roof-side part 1c the terminal point, and subsequently as shown by arrows PL2, PR2, the brazing on a second pass is performed same as the center part in the longitudinal direction the terminal point. As a result, crease or stress accompanying the brazing is widely distributed in the center part of the roof panel 1, thereby suppressing the strain on the surface. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶接方法と溶接用レーザ加工ヘッドに関し、例えばレーザ光を用いて連続溶接を施す場合の溶接ひずみの抑制を考慮した溶接方法とその溶接に好適なレーザ加工ヘッドに関するものである。   The present invention relates to a welding method and a laser processing head for welding, for example, a welding method in consideration of suppression of welding distortion when performing continuous welding using laser light, and a laser processing head suitable for the welding.

なお、ここでの溶接の語は広義で用いるものとし、ろう付(ブレージング)やはんだ付等のいわゆるろう接をも含むものとする。   Here, the term “welding” is used in a broad sense and includes so-called brazing such as brazing or soldering.

自動車の車体の軽量化を目的として車体パネルの一部を鋼板からアルミニウム系金属板に置き換えるにあたり、リベットやメカニカルクリンチによるかしめ工法に代えて、鋼板とアルミニウム系金属板との異種金属同士を溶加材である金属のワイヤを溶かしてろう付けするブレージング工法の採用が検討されている。ここで、ブレージング工法は連続接合により十分な強度と剛性が得られ、また構造そのものによる制約が少ないことから鉄系金属とアルミニウム系金属との接合工法として好適であるとされている。   When replacing a part of the body panel from a steel plate to an aluminum-based metal plate for the purpose of reducing the weight of an automobile body, the dissimilar metal of the steel plate and the aluminum-based metal plate is melted instead of the rivet or mechanical clinch method. Adoption of a brazing method that melts and brazes a metal wire as a material is being studied. Here, the brazing method is said to be suitable as a method for joining an iron-based metal and an aluminum-based metal because sufficient strength and rigidity can be obtained by continuous joining and there are few restrictions due to the structure itself.

その一方、アルミニウム系金属は鉄に比べて熱による変形量が大きいため、鉄系金属と同じような接合条件や治具の採用だけでは変形を十分に抑制することができない。   On the other hand, since the amount of deformation due to heat is larger than that of iron, aluminum-based metal cannot sufficiently suppress deformation only by using joining conditions and jigs similar to those of iron-based metal.

そこで、このような溶接ひずみ対策として、例えば特許文献1に記載のように、いわゆる逆ひずみを与える方法のほか、特許文献2に記載のように、アルミニウム系金属板の摩擦溶接の直後にひずみ取り機にてひずみ取りを行う方法が提案されている。
特開2001−71130号公報 特開平10−305372号公報
Therefore, as a countermeasure against such welding distortion, for example, as described in Patent Document 1, in addition to a method of applying a so-called reverse strain, as described in Patent Document 2, strain removal is performed immediately after friction welding of an aluminum-based metal plate. A method of removing strain with a machine has been proposed.
JP 2001-71130 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-305372

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、設備が大型で高価且つ複雑であることに加え、フラットな板材の場合にはともかく、自動車の車体パネルのような剛性の高い部品に予め溶接ひずみを見込んだ逆ひずみを与えることは困難である。   However, in the technique described in Patent Document 1, in addition to the large, expensive, and complicated equipment, in addition to the case of a flat plate material, welding distortion is expected in advance for a highly rigid part such as a vehicle body panel. It is difficult to give reverse strain.

また、特許文献2に記載の技術では、上記と同様にフラットな板材の場合には溶接後にひずみを除去ずることが可能ではあっても、上記のように自動車の車体パネルのような剛性の高い部品では溶接後にその溶接ひずみを除去することは困難である。   Further, in the technique described in Patent Document 2, in the case of a flat plate material as described above, even if it is possible to remove the strain after welding, it is highly rigid like a vehicle body panel as described above. It is difficult to remove the welding distortion of a part after welding.

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、例えば自動車の車体パネルのように比較的剛性の高いパネル類を溶接するに際して、従来のように逆ひずみを与えたり、あるいはひずみ取りを行うことなしに、熱による母材の変形、すなわち溶接ひずみそのものの発生を抑制できるように考慮された溶接方法と溶接用レーザ加工ヘッドを提供しようとするものである。   The present invention has been made paying attention to such a problem. For example, when welding relatively rigid panels such as a body panel of an automobile, reverse strain is applied or strain is removed as in the prior art. It is an object of the present invention to provide a welding method and a laser processing head for welding which are considered so as to suppress the deformation of the base material due to heat, that is, the generation of the welding distortion itself, without performing the above.

請求項1に記載の発明は、少なくとも四隅のそれぞれが接合をもって相手側部材に拘束されることになる略矩形状のワークの少なくとも一辺部に連続溶接を施す方法であって、上記一辺部の長手方向の一端から長手方向中央部に向かって溶接を行った後に、上記一辺部の長手方向の他端から長手方向中央部に向かって溶接を行い、上記一辺部の長手方向中央部が溶接ビードの合流部となるように溶接を施すことを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a method of performing continuous welding on at least one side of a substantially rectangular workpiece in which at least each of the four corners is constrained by the mating member by joining, and the length of the one side is After welding from one end of the direction toward the longitudinal center, welding is performed from the other end in the longitudinal direction of the one side toward the longitudinal center, and the longitudinal center of the one side is the weld bead. It is characterized in that welding is performed so as to be a joining portion.

上記溶接は、例えば産業用ロボットに持たせたレーザ加工ヘッドにて行うとともに、溶加材として溶接ワイヤを併用するものとし、同時に上記溶接には溶接ワイヤとしてろう材ワイヤを併用したブレージグをも含むものである。   The welding is performed by, for example, a laser processing head held by an industrial robot, and a welding wire is used together as a filler material. At the same time, the welding also includes brazing using a brazing material wire as a welding wire. It is a waste.

また、上記相手側部材とワークとの組み合わせは、例えば鉄系金属とアルミニウム系金属との異種金属同士の組み合わせとし、より具体的には、例えば上記相手側部材が自動車の車体における鋼板製のルーフレールであり、ワークがアルミニウム合金製のルーフパネルである場合を想定している。   Further, the combination of the counterpart member and the workpiece is, for example, a combination of dissimilar metals of iron-based metal and aluminum-based metal. More specifically, for example, the counterpart member is a roof rail made of a steel plate in a vehicle body of an automobile It is assumed that the work is a roof panel made of an aluminum alloy.

したがって、少なくとも請求項1に記載の発明では、略矩形状のワークの一辺部の長手方向の一端から長手方向中央部に向かって溶接を行った後に、上記一辺部の長手方向の他端から長手方向中央部に向かって溶接を行うことは、いずれも拘束の強い部位を溶接の始点とし、拘束の少ない部位を溶接の終点として連続溶接を行うことにほかならない。その結果として、溶接の終端部に集中するしわ寄せや応力を分散させて、溶接跡のワーク表面のひずみの発生を抑制または軽減できるようになる。   Therefore, in at least the first aspect of the invention, after welding from one end in the longitudinal direction of one side portion of the substantially rectangular workpiece toward the central portion in the longitudinal direction, the longitudinal direction starts from the other end in the longitudinal direction of the one side portion. Welding toward the center in the direction is nothing but continuous welding with a highly restrained part as the welding start point and a less constrained part as the welding end point. As a result, it is possible to suppress or reduce the occurrence of distortion on the workpiece surface of the weld trace by dispersing wrinkles and stresses concentrated on the end portion of the welding.

請求項7に記載の発明は、請求項1に記載の溶接を含むレーザ溶接に用いるレーザ加工ヘッドであって、このレーザ加工ヘッドは、少なくともワーク上の溶接点に向けてレーザ光を照射する機能のほか、溶接点に向けて溶接方向前方側から溶接ワイヤを供給するワイヤ供給ノズルを備えていて、溶接方向においてその溶接進行方向の向きを変えた時に、溶接点に向けて溶接方向前方側から溶接ワイヤを供給できるようにワイヤ供給ノズルの向きが切り換わるようになっていることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is a laser processing head used for laser welding including the welding according to claim 1, wherein the laser processing head has a function of irradiating at least a welding point on the workpiece with laser light. In addition to this, a wire supply nozzle for supplying a welding wire toward the welding point from the front side in the welding direction is provided, and when the direction of the welding progress direction is changed in the welding direction, the welding direction is directed toward the welding point from the front side in the welding direction. The direction of the wire supply nozzle is switched so that the welding wire can be supplied.

したがって、請求項7に記載の発明では、単一のレーザ加工ヘッドにて溶接方向においてその溶接進行方向の向きを変えて溶接を行う場合に、それに応じてワイヤ供給ノズルの向きが切り換わることから、いずれの向きの溶接の場合にも、常に溶接点に向けて溶接方向前方側から溶接ワイヤを供給できるようになる。   Therefore, in the invention according to claim 7, when welding is performed by changing the direction of the welding progress direction in the welding direction with a single laser processing head, the direction of the wire supply nozzle is switched accordingly. In any direction of welding, the welding wire can always be supplied from the front side in the welding direction toward the welding point.

請求項1に記載の発明によれば、ワークのうち比較的拘束の強い四隅ではなく、相対的に拘束の弱い特定の辺部の長手方向中央部が溶接の終点となるように溶接を施すようにしたので、溶接の終端部に集中するしわ寄せや応力を分散させて、溶接跡のワーク表面のひずみの発生を抑制または軽減できる。   According to the first aspect of the present invention, the welding is performed so that the center of the longitudinal direction of the specific side portion with relatively weak restraint becomes the end point of welding instead of the four corners with relatively strong restraint among the workpieces. As a result, wrinkles and stresses concentrated at the end of welding can be dispersed to suppress or reduce the occurrence of distortion on the workpiece surface of the weld trace.

請求項7に記載の発明によれば、溶接方向においてその溶接進行方向の向きを変えた場合にそれに応じてそれに応じてワイヤ供給ノズルの向きが切り換わるようにしたので、いずれの向きの溶接でも常に溶接点に向けて溶接方向前方側から溶接ワイヤを供給でき、溶接の向きが変わっても同じ条件で溶接を行うことができ、溶接品質の向上に寄与できる。   According to the seventh aspect of the present invention, when the direction of the welding progress direction is changed in the welding direction, the direction of the wire supply nozzle is changed accordingly. A welding wire can always be supplied from the front side in the welding direction toward the welding point, and welding can be performed under the same conditions even if the welding direction changes, which contributes to improvement in welding quality.

図1〜7は本発明のより具体的な実施の形態を示す図であり、図1,2に示すように、自動車のルーフパネル1のうち両側のルーフサイドレール4に沿う部分の接合フランジ部3をブレージング工法をもってルーフサイドレール4と接合する場合の例を示している。   FIGS. 1 to 7 are views showing a more specific embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 1 and 2, the joint flange portion of the roof panel 1 of the automobile along the roof side rails 4 on both sides is shown. 3 shows an example in which 3 is joined to the roof side rail 4 by a brazing method.

図1,2に示すように、自動車の車体の一部を構成することになる略矩形状のルーフパネル1はアルミニウム合金製のものであって、その中央部にはサンルーフ開口部2が形成されている。ルーフパネル1はその前端部であるフロントエンド部1aが図示外のフロントルーフレールに、後端部であるリアエンド部1bが同じく図示外のリアルーフレールにそれぞれブレージングにて接合されるとともに、ルーフパネル1の両側のルーフサイド部1cではルーフサイドレール4に沿う部分の接合フランジ部3がブレージングにて鋼板製のルーフサイドレール4と接合される。なお、溶接ビードたるブレージングビード部を同図に符号Brで示す。   As shown in FIGS. 1 and 2, a substantially rectangular roof panel 1 constituting a part of a car body of an automobile is made of an aluminum alloy, and a sunroof opening 2 is formed at the center thereof. ing. The roof panel 1 has a front end 1a as a front end thereof joined to a front roof rail (not shown) and a rear end 1b as a rear end joined to a rear roof rail (not shown) by brazing. In the roof side portions 1c on both sides, the joining flange portions 3 along the roof side rails 4 are joined to the roof side rails 4 made of steel plate by brazing. In addition, the brazing bead part which is a weld bead is shown with the code | symbol Br in the same figure.

ルーフサイドレール4は、周知のようにアウタパネル4aとインナパネル4bおよびレインフォース4cとをもって閉断面構造のものとして予め形成されていて、ルーフパネル1側の接合フランジ部3とアウタパネル4aとの間に溝部5を形成しながら、そのルーフパネル1側の接合フランジ部3がアウタパネル4aに対して連続したブレージグビード部Brをもって接合される。   As is well known, the roof side rail 4 is formed in advance as a closed cross-sectional structure having an outer panel 4a, an inner panel 4b, and a reinforcement 4c, and is formed between the joint flange portion 3 on the roof panel 1 side and the outer panel 4a. While forming the groove portion 5, the joining flange portion 3 on the roof panel 1 side is joined to the outer panel 4a with a continuous bragging bead portion Br.

ブレージングの手順としては、ルーフパネル1のフロントエンド部1aおよびリアエンド部1bのブレージングを施した後にルーフサイド部1cの接合フランジ部3のブレージングを施すものとする。特に接合フランジ部3でのブレージングについては、図3に示すようなレーザ加工ヘッド6を例えば産業用ロボット(以下、単にロボットという。)7のアーム13の先端に支持させた上で、そのレーザ加工ヘッド6を図2の溝部5に沿って所定速度で連続的に移動させながらブレージングを行う。   As a procedure for brazing, brazing of the joint flange portion 3 of the roof side portion 1c is performed after brazing the front end portion 1a and the rear end portion 1b of the roof panel 1. Particularly for brazing at the joint flange portion 3, a laser processing head 6 as shown in FIG. 3 is supported on the tip of an arm 13 of an industrial robot (hereinafter simply referred to as a robot) 7, for example. Brazing is performed while the head 6 is continuously moved at a predetermined speed along the groove 5 in FIG.

図3に示したレーザ加工ヘッド6は、周知のように光ファイバー8等にて導入されたレーザ光を所定のスポット径に集光した上でレーザ光Laとして接合フランジ部3に照射するための光学系が内蔵されたヘッド本体9のほか、ブレージング位置近傍を加圧拘束して隙間を矯正するための加圧手段としての回転可能な加圧ローラ10、および溶加材(溶接ワイヤ)としてのろう材ワイヤ(フィラーワイヤ)11をブレージング位置に向けて供給するためのワイヤ供給ノズル12とを備えている。なお、レーザ加工ヘッド6は、アーム13の各関節の駆動による自由度とは別に、アーム13の先端の旋回軸部14の軸心14a(この軸心14aはレーザ光Laの光軸と平行に設定される。)を回転中心として矢印M方向に180°首振り旋回可能となっている。   As is well known, the laser processing head 6 shown in FIG. 3 condenses laser light introduced by an optical fiber 8 or the like into a predetermined spot diameter and then irradiates the joining flange portion 3 as laser light La. In addition to the head body 9 having a built-in system, a pressure roller 10 that can be rotated as pressure means for correcting pressure by restraining the vicinity of the brazing position and a brazing material (welding wire) A wire supply nozzle 12 for supplying a material wire (filler wire) 11 toward the brazing position is provided. The laser processing head 6 has an axis 14a of the pivot shaft 14 at the tip of the arm 13 (this axis 14a is parallel to the optical axis of the laser beam La), in addition to the degree of freedom by driving each joint of the arm 13. It is possible to swing by 180 ° in the direction of arrow M around the rotation center.

そして、図2に示すようにルーフサイドレール4のアウタパネル4aに重ね合わせた接合フランジ部3に加圧ローラ10を押し付け、レーザ光Laの照射とともにレーザ加工ヘッド9を所定速度で連続移動させると加圧ローラ10が接合フランジ部3上を転動することでその接合フランジ部3が加圧拘束されることから、それと同時にワイヤ供給ノズル12からレーザ光照射位置に向けてフィラーワイヤ11を連続的に繰り出しながらブレージングを施す。この場合、フィラーワイヤ11は溶接点または接合点であるレーザ光照射位置に向けて常にブレージング進行方向前方側から供給するものとする。   Then, as shown in FIG. 2, the pressure roller 10 is pressed against the joining flange portion 3 superimposed on the outer panel 4a of the roof side rail 4, and the laser processing head 9 is continuously moved at a predetermined speed along with the irradiation of the laser beam La. Since the pressure roller 10 rolls on the joint flange portion 3 and the joint flange portion 3 is pressed and restrained, the filler wire 11 is continuously fed from the wire supply nozzle 12 toward the laser beam irradiation position at the same time. Brazing while feeding out. In this case, the filler wire 11 is always supplied from the front side in the brazing traveling direction toward the laser beam irradiation position which is a welding point or a joint point.

ここで、図4に示すように、双方のルーフサイド部1cについて矢印P1で示すようにルーフパネル1の例えばそのリアエンド部1b側からフロントエンド部1a側に向けて、あるいは矢印P2で示すように逆にルーフパネル1のフロントエンド部1a側からリアエンド部1b側に向けて、レーザ加工ヘッド6を同時並行的に同じ向きで移動させてブレージングを施すことが効率的である。ところが、ルーフパネル1のフロントエンド部1aとリアエンド部1b、特にルーフパネル1の四隅では既にブレージングが施されていわゆる接合状態の凍結をもって当該部位が拘束されていることから、上記のように既に拘束済みのルーフパネル1のフロントエンド部1aまたはリアエンド部1bの隅部をブレージングの終点としてブレージングを施すと、ブレージングの終点位置にしわや応力が集中したまま分散させることができなくなり、その結果としてブレージング後のルーフパネル1の表面にひずみが発生することがある。   Here, as shown in FIG. 4, as shown by the arrow P1 for both roof side portions 1c, for example, from the rear end portion 1b side to the front end portion 1a side of the roof panel 1, or as indicated by the arrow P2. Conversely, it is efficient to perform brazing by moving the laser processing head 6 simultaneously and in the same direction from the front end portion 1a side to the rear end portion 1b side of the roof panel 1. However, the front end portion 1a and the rear end portion 1b of the roof panel 1, especially the four corners of the roof panel 1, have already been brazed and the parts are restrained by freezing of the so-called joined state. If brazing is performed with the corner portion of the front end portion 1a or the rear end portion 1b of the finished roof panel 1 being the end point of brazing, the brazing end point position cannot be dispersed with concentration of wrinkles and stress, resulting in brazing. Strain may occur on the surface of the subsequent roof panel 1.

そこで、本実施の形態では、図4に矢印P1,P2で示したように、双方のルーフサイド部1cについてルーフパネル1の例えばそのフロントエンド部1a側からリアエンド部1b側に向けて、あるいは逆にルーフパネル1のリアエンド部1b側からフロントエンド部1a側に向けていわゆる1パスでブレージングを施すのではなく、同図に矢印PL1およびPR1で示すように、例えばルーフパネル1のリアエンド部1b側をブレージングの始点としてフロントエンド部1a側に向けてブレージングを開始したならば、ルーフサイド部1cの長手方向中間部をブレージングの終点として一旦1パス目のブレージングを終える。そして、今度はルーフパネル1のフロントエンド部1a側をブレージングの始点として矢印PL2およびPR2で示すようにリアエンド部1b側に向けて2パス目のブレージングを開始し、ルーフサイド部1cの長手方向中間部をブレージングの終点としてその2パス目のブレージングを終える。この場合において、ブレージングの終点位置においては一パス目と二パス目のブレージングのビード部Br同士が合流することになるため、接合強度の向上やシー性確保の上では、そのビード部Br同士を所定長さにわたり相互にオーバーラップさせることが望ましい。   Therefore, in the present embodiment, as indicated by arrows P1 and P2 in FIG. 4, the roof panel 1 of both the roof side portions 1c is directed, for example, from the front end portion 1a side to the rear end portion 1b side or vice versa. Instead of brazing in one pass from the rear end portion 1b side of the roof panel 1 toward the front end portion 1a side, as shown by arrows PL1 and PR1 in the figure, for example, on the rear end portion 1b side of the roof panel 1 When the brazing is started toward the front end portion 1a side with the brazing start point as the starting point, the first pass brazing is finished once with the longitudinal intermediate portion of the roof side portion 1c as the brazing end point. Then, the second pass of brazing is started toward the rear end 1b side as indicated by arrows PL2 and PR2 with the front end 1a side of the roof panel 1 as the starting point of brazing, and the longitudinal direction of the roof side portion 1c is intermediate. The brazing of the second pass is finished with the part as the end point of the brazing. In this case, the brazing bead portions Br of the first pass and the second pass are merged at the brazing end point position. It is desirable to overlap each other over a predetermined length.

より詳しくは、図5,6に示すように、ルーフパネル1をはさんでその両側にほぼ左右対称となるように2台のロボット7A,7Bを対向配置し、一方のロボット7Aには一方のルーフサイド部1cについてリアエンド部1b側からフロントエンド部1a側に向かって矢印PL1で示す1パス目のブレージングを行わせるとともに、これと並行して、他方のロボット7Bには他方のルーフサイド部1cについて同様にリアエンド部1b側からフロントエンド部1a側に向かって矢印PR1で示す1パス目のブレージングを行わせる。   More specifically, as shown in FIGS. 5 and 6, two robots 7A and 7B are arranged opposite to each other so as to be almost symmetrical on both sides of the roof panel 1, and one robot 7A includes one robot 7A. The roof side portion 1c is brazed for the first pass indicated by the arrow PL1 from the rear end portion 1b side to the front end portion 1a side, and at the same time, the other robot 7B has the other roof side portion 1c. Similarly, the first pass brazing indicated by the arrow PR1 is performed from the rear end portion 1b side to the front end portion 1a side.

こうして、双方のルーフサイド部1cでの1パス目のブレージグ、すなわち矢印PL1およびPR1で示すブレージングを終えたならば、左右のルーフサイド部1c,1c間でロボット7Aと7Bとの入れ換えを行う。この時のロボット7A,7Bでの入れ換えのための移動軌跡を図6に符号PL3およびPR3で示す。そして、双方のロボット7A,7Bにおいて、図3に示した旋回軸部14の自由度を使ってレーザ加工ヘッド6をそれぞれに180°首振り旋回させた上で、一方のロボット7Aには1パス目とは反対側のルーフサイド部1cについてフロントエンド部1a側からリアエンド部1b側に向かって矢印PR2で示す2パス目のブレージングを行わせるとともに、これと並行して、他方のロボット7Bには同じく1パス目とは反対側のルーフサイド部1cについてフロントエンド部1a側からリアエンド部1b側に向かって矢印PL2で示す2パス目のブレージングを行わせる。   Thus, after brazing for the first pass at both roof side portions 1c, that is, brazing indicated by arrows PL1 and PR1, the robots 7A and 7B are exchanged between the left and right roof side portions 1c and 1c. The movement trajectories for replacement by the robots 7A and 7B at this time are indicated by reference characters PL3 and PR3 in FIG. Then, in each of the robots 7A and 7B, the laser processing head 6 is swung by 180 ° using the degree of freedom of the turning shaft portion 14 shown in FIG. For the roof side portion 1c opposite to the eyes, the second robot 7B is brazed as indicated by an arrow PR2 from the front end portion 1a side to the rear end portion 1b side. Similarly, the second side brazing indicated by the arrow PL2 is performed on the roof side portion 1c opposite to the first pass from the front end portion 1a side toward the rear end portion 1b side.

このように双方のロボット7A,7Bの入れ換えとともにレーザ加工ヘッド6を首振り旋回動作させているのは、矢印PL1およびPR1で示す1パス目のブレージグ時と矢印PL2およびPR2で示す2パス目のブレージグ時とでその加工条件を同一とするためである。すなわち、矢印PL1,PR1で示す1パス目のブレージグ時、および矢印PL2,PR2で示す2パス目のブレージグ時共に、先にも説明したように常にブレージグの進行方向先方側からワイヤ供給ノズル12にてフィラーワイヤ11を供給する必要があり、同時に加圧ローラ10とレーザ光Laの照射位置との関係として、車幅方向において加圧ローラ10よりも外側にレーザ光Laの照射位置があることが条件とされるからである。   As described above, the laser processing head 6 is swung and swung while the robots 7A and 7B are exchanged. The first pass is indicated by arrows PL1 and PR1, and the second pass indicated by arrows PL2 and PR2. This is to make the processing conditions the same during brazing. That is, at the time of the first pass brazing indicated by the arrows PL1 and PR1 and at the time of the second pass brazing indicated by the arrows PL2 and PR2, as described above, the wire feed nozzle 12 is always applied from the front side of the brazing direction. It is necessary to supply the filler wire 11 at the same time, and at the same time, as a relationship between the pressure roller 10 and the irradiation position of the laser beam La, there is an irradiation position of the laser beam La outside the pressure roller 10 in the vehicle width direction. This is because it is a condition.

このように、既にフロントルーフレールやリアルーフレールと接合されて拘束されているルーフパネル1のフロントエンド部1aやリアエンド部1bのブレージングに続いて、ルーフパネル1のルーフサイド部1cのブレージングを行う際に、その長手方向の一端から長手方向中央部に向かって矢印PL1,PR1で示す1パス目のブレージングを施した後に、そのルーフサイド部1cの長手方向の他端から長手方向中央部に向かって矢印PL2,PR2で示す2パス目のブレージングを施すようにすると、ブレージングの進行に伴いしわや応力がルーフパネル1の長手方向中央部に寄せ集められることになるものの、その長手方向中央部ではルーフパネル1の四隅に比べて接合による拘束の度合いが低いために、双方のルーフサイド部1cのブレージングが終了した時点では、ルーフパネル1の長手方向中央部の広い範囲にしわや応力を分散させることができるようになり、当該部位での応力集中を回避してルーフパネル1のひずみの発生を未然に防止できるようになる。   As described above, when brazing the roof side portion 1c of the roof panel 1 following the brazing of the front end portion 1a and the rear end portion 1b of the roof panel 1 already joined and restrained to the front roof rail and the rear roof rail. After the first pass brazing indicated by arrows PL1 and PR1 from one end in the longitudinal direction toward the center in the longitudinal direction, the arrow from the other end in the longitudinal direction of the roof side portion 1c toward the center in the longitudinal direction When the second pass of brazing indicated by PL2 and PR2 is applied, wrinkles and stresses are gathered in the central portion in the longitudinal direction of the roof panel 1 as the brazing progresses. Since the degree of restraint by joining is lower than that of the four corners, both roof side portions 1c When the brazing is completed, wrinkles and stress can be dispersed over a wide range in the longitudinal center of the roof panel 1, and stress concentration at the part is avoided to generate distortion of the roof panel 1. It will be possible to prevent it.

ここで、図7は図5におけるルーフパネル1をリアエンド部1b側から見た図である。図5,7から明らかなように、ほぼ左右対称に配置した2台のロボット7A,7Bにて同時並行的にブレージング作業を行うことから、矢印PL1,PR1で示す1パス目のブレージグの際には特に問題とならないもの、矢印PL2,P2で示す2パス目のブレージングを同時並行的に行う際には、双方のロボット7A,7Bのアーム13,13同士が干渉するおそれがある。そこで、図7に示すように、双方のロボット7A,7Bのレーザ加工ヘッド6,6同士を上下方向で所定量だけオフセットさせるべく、例えば一方のロボット7Bのアーム13とレーザ加工ヘッド6との間にエクステンションブラケット14を介在させることが望ましい。   Here, FIG. 7 is a view of the roof panel 1 in FIG. 5 as viewed from the rear end portion 1b side. As is apparent from FIGS. 5 and 7, since the brazing work is performed simultaneously in parallel by the two robots 7A and 7B arranged almost symmetrically, the first pass brazing indicated by the arrows PL1 and PR1 is performed. Although there is no particular problem, there is a possibility that the arms 13 and 13 of both robots 7A and 7B interfere with each other when performing the second pass brazing indicated by arrows PL2 and P2 in parallel. Therefore, as shown in FIG. 7, in order to offset the laser processing heads 6 and 6 of both robots 7A and 7B by a predetermined amount in the vertical direction, for example, between the arm 13 of one robot 7B and the laser processing head 6 It is desirable to interpose the extension bracket 14 in the.

ここで、ルーフパネル1の左右のルーフサイド部1cでのブレージグに際して、矢印PL1,PR2およびPL2,PR2で示す部位のブレージング条件を共に同一にするためには、常にブレージグの進行方向先方側からワイヤ供給ノズル12にてフィラーワイヤ11を供給する必要があること、および加圧ローラ10とレーザ光Laの照射位置との関係として、車幅方向において加圧ローラ10よりも外側にレーザ光Laの照射位置があることが必要とされることは先に述べたとおりである。   Here, at the time of brazing at the left and right roof side portions 1c of the roof panel 1, in order to make the brazing conditions of the parts indicated by the arrows PL1, PR2 and PL2, PR2 both the same, it is always necessary to wire from the front side of the brazing direction. Irradiation of the laser beam La to the outside of the pressure roller 10 in the vehicle width direction as a relation between the necessity of supplying the filler wire 11 by the supply nozzle 12 and the irradiation position of the pressure roller 10 and the laser beam La. As mentioned above, it is necessary to have a position.

このようなことから、ルーフパネル1の双方のルーフサイド部1cのブレージグに対応するためには、レーザ加工ヘッド6が図3に示した旋回軸部14における軸心14a回りの旋回自由度を有しているのに加えて、先に図5,7に示したように2台のロボット7A,7Bが必要となることになる。   For this reason, in order to cope with brazing of both roof side portions 1c of the roof panel 1, the laser processing head 6 has a degree of freedom of rotation around the axis 14a in the rotation shaft portion 14 shown in FIG. In addition to the above, two robots 7A and 7B are required as shown in FIGS.

これは、レーザ加工ヘッド6のヘッド本体9に対してワイヤ供給ノズル12の向きが一定しているからにほかならず、レーザ加工ヘッド6が軸心14a回りの旋回自由度を有しているのに加えて、レーザ加工ヘッド6の移動方向に応じてワイヤ供給ノズル12の向きを切り換えることが可能であれば、例えば図4,6に矢印PL1,PR1およびPL2,PR2で示した1パス目ならびに2パス目のブレージングを1台のロボットで処理することが可能となる。   This is because the direction of the wire supply nozzle 12 is constant with respect to the head body 9 of the laser processing head 6, and the laser processing head 6 has a degree of freedom of rotation about the axis 14a. In addition, if it is possible to switch the direction of the wire supply nozzle 12 in accordance with the moving direction of the laser processing head 6, for example, the first pass indicated by arrows PL1, PR1 and PL2, PR2 in FIGS. It becomes possible to process the brazing of the second pass with one robot.

そこで、上記のようにブレージングの進行方向の向きの変更に併せてワイヤ供給ノズル12の向きを変えることが可能なレーザ加工ヘッド16の例を図8,9に示す。なお、このレーザ加工ヘッド16は図3のレーザ加工ヘッド6に代えて旋回軸部14を介してロボット7のアーム13の先端に装着されるものである。   8 and 9 show examples of the laser processing head 16 that can change the direction of the wire supply nozzle 12 in accordance with the change in the direction of the brazing direction as described above. The laser processing head 16 is attached to the tip of the arm 13 of the robot 7 via the turning shaft portion 14 instead of the laser processing head 6 of FIG.

図8,9に示すように、このレーザ加工ヘッド16は、図3に示したものと同様にヘッド本体15のほか加圧手段としての回転可能な加圧ローラ17とワイヤ供給ノズル18を主要素として構成されているものであるが、加圧ローラ17が上下動可能であるとともに、ワイヤ供給ノズル18に接続されたワイヤチューブ19がワイヤ供給ノズル18とともに可動式のものとなっている。   As shown in FIGS. 8 and 9, the laser processing head 16 includes a main body 15 as well as a rotatable pressure roller 17 and a wire supply nozzle 18 as pressure means, as shown in FIG. The pressure roller 17 can be moved up and down, and the wire tube 19 connected to the wire supply nozzle 18 is movable together with the wire supply nozzle 18.

ヘッド本体15には略L字状のリテーナ20が装着されているとともに、リテーナ20にはアッパーブラケット21が固定されている。さらに、アッパーブラケット21には中間ブラケット22が上下動可能に案内支持されているとともに、中間ブラケット22にはロアブラケット23が上下動可能に案内支持されている。さらに、ロアブラケット23に略円錐台形状の加圧ローラ17が軸24を介して回転可能に装着されている。   A substantially L-shaped retainer 20 is attached to the head body 15, and an upper bracket 21 is fixed to the retainer 20. Further, an intermediate bracket 22 is guided and supported on the upper bracket 21 so as to be movable up and down, and a lower bracket 23 is guided and supported on the intermediate bracket 22 so as to be movable up and down. Further, a pressure roller 17 having a substantially truncated cone shape is rotatably mounted on the lower bracket 23 via a shaft 24.

そして、アッパーブラケット21と中間ブラケット22との間には弾性体である圧縮コイルスプリング25が、中間ブラケット22とロアブラケット23との間には同じく圧縮コイルスプリング26がそれぞれ介装されていて、アッパーブラケット21に対して中間ブラケット22が常時下方に付勢されているとともに、中間ブラケット22に対してロアブラケット23が常時下方に付勢されている。ただし、圧縮コイルスプリング25のばね力(ばね定数)はその下方の圧縮コイルスプリング26のばね力よりも予め小さく設定されている。   A compression coil spring 25 that is an elastic body is interposed between the upper bracket 21 and the intermediate bracket 22, and a compression coil spring 26 is also interposed between the intermediate bracket 22 and the lower bracket 23. The intermediate bracket 22 is always urged downward with respect to the bracket 21, and the lower bracket 23 is always urged downward with respect to the intermediate bracket 22. However, the spring force (spring constant) of the compression coil spring 25 is set in advance smaller than the spring force of the compression coil spring 26 below it.

アッパーブラケット21にはアーム27が上下動可能に案内支持されているとともに、先端にワイヤ供給ノズル18が接続された剛性のあるワイヤチューブ、例えば銅管製のワイヤチューブ19がロアホルダ28を介してアーム27に支持されている。アッパーブラケット21側にはピン29が突設されている一方、アーム27側にはピン29に係合する長穴状のガイドスロット30が上下方向に沿って形成されている。アーム27はそのアーム27と上方のアッパーホルダ31との間に介装された弾性体たる圧縮コイルスプリング32の力によって常時下方に付勢されているものの、ガイドスロット30の上端部とピン29との当接によってアッパーブラケット21に対するアーム27の下降限位置が規制されている。これにより、アーム27はガイドスロット30に沿って上下動可能であるとともに、ピン29を回転中心として揺動可能となっている。   An arm 27 is guided and supported on the upper bracket 21 so as to be movable up and down, and a rigid wire tube having a wire supply nozzle 18 connected to the tip, for example, a wire tube 19 made of a copper tube is armed via a lower holder 28. 27. A pin 29 protrudes from the upper bracket 21 side, and an elongated guide slot 30 that engages with the pin 29 is formed along the vertical direction on the arm 27 side. The arm 27 is always urged downward by the force of the compression coil spring 32 that is an elastic body interposed between the arm 27 and the upper upper holder 31, but the upper end of the guide slot 30 and the pin 29 The lower limit position of the arm 27 with respect to the upper bracket 21 is regulated by this contact. As a result, the arm 27 can move up and down along the guide slot 30 and can swing around the pin 29 as a rotation center.

中間ブラケット22には、アッパーブラケット21に対するその中間ブラケット22の上昇限位置を規制するためのアッパーストッパー33が設けられているとともに、中間ブラケット22にはその中間ブラケット22とアーム27との相対位置、すなわち中間ブラケット22に対するアーム27の下降限位置を規制するためのロアストッパー34が設けられている。なお、後述するように、中間ブラケット22とロアブラケット23とが上下方向に相対移動したとしても、中間ブラケット22に設けられたロアストッパー34はロアブラケット23と干渉しないように考慮されている。   The intermediate bracket 22 is provided with an upper stopper 33 for restricting the upper limit position of the intermediate bracket 22 with respect to the upper bracket 21, and the intermediate bracket 22 has a relative position between the intermediate bracket 22 and the arm 27, That is, a lower stopper 34 for restricting the lower limit position of the arm 27 with respect to the intermediate bracket 22 is provided. As will be described later, even if the intermediate bracket 22 and the lower bracket 23 are relatively moved in the vertical direction, the lower stopper 34 provided on the intermediate bracket 22 is considered not to interfere with the lower bracket 23.

ロアホルダ28は、図8のほか図10に示すように、アーム27の前方側にほぼ直角に張り出しているとともに、その根元部側はアーム27に対しピン35により回転可能に連結されている。つまり、ロアホルダ28は図9に示すようにアーム27に対し矢印a方向に揺動可能となっている。ロアホルダ28には長穴状のガイドスロット36が形成されていて、このガイドスロット36にワイヤチューブ19が遊嵌的に、すなわちガイドスロット36内で回転可能に且つガイドスロット36の長手方向に沿って変位可能に挿通・支持されている。   As shown in FIG. 10 in addition to FIG. 8, the lower holder 28 projects substantially perpendicularly to the front side of the arm 27, and its root side is rotatably connected to the arm 27 by a pin 35. That is, the lower holder 28 can swing in the direction of arrow a with respect to the arm 27 as shown in FIG. An elongated hole-shaped guide slot 36 is formed in the lower holder 28, and the wire tube 19 is loosely fitted in the guide slot 36, that is, is rotatable in the guide slot 36 and along the longitudinal direction of the guide slot 36. It is inserted and supported so that it can be displaced.

ここで、ロアホルダ28に挿通・支持されているワイヤチューブ19の先端のワイヤ供給ノズル18は、後述するように少なくとも加圧ローラ17がルーフパネル1の接合フランジ部3に圧接した状態で常時レーザ光照射位置を指向するように設定されている(ただし、図8では後述するようにアーム27が中立位置にあるために、ワイヤ供給ノズル18はレーザ光照射位置を指向していない)。その一方、ロアホルダ28が装着されているアーム27自体がピン29を回転中心として揺動可能であることから、仮にアーム27自体が揺動変位したとしてもワイヤ供給ノズル18はそのアーム27の動きに追従してレーザ光照射位置を指向し続ける必要がある。   Here, the wire supply nozzle 18 at the tip of the wire tube 19 inserted and supported by the lower holder 28 is always laser light in a state where at least the pressure roller 17 is in pressure contact with the joining flange portion 3 of the roof panel 1 as will be described later. The irradiation position is set so as to be directed (however, in FIG. 8, since the arm 27 is in the neutral position as will be described later, the wire supply nozzle 18 is not directed to the laser light irradiation position). On the other hand, since the arm 27 itself to which the lower holder 28 is attached can swing about the pin 29 as a rotation center, even if the arm 27 itself swings and is displaced, the wire supply nozzle 18 does not move in the movement of the arm 27. It is necessary to follow and direct the laser beam irradiation position.

そこで、本実施の形態では、例えばアーム27自体が中立位置(図8,9の状態)から図13,14に示すように前後いずれかの方向に揺動変位したとしても、ワイヤ供給ノズル18がレーザ光照射位置を指向し続けることができるようにワイヤチューブ19を予め屈曲させてあるとともに、ワイヤチューブ19の途中に図11に示すような回転型の管継手(ロータリージョイントもしくはスイベルジョイントまたは回り継手)37を介在させてある。なお、この回転型の管継手37は、図11に示すようにワイヤチューブ19との接続状態において一方の継手要素37aと他方の継手要素37bとが相対回転可能となっている構造のものである。   Therefore, in the present embodiment, for example, even if the arm 27 itself is oscillated and displaced in either of the front and rear directions as shown in FIGS. 13 and 14 from the neutral position (the state of FIGS. 8 and 9), the wire supply nozzle 18 The wire tube 19 is bent in advance so that the laser beam irradiation position can continue to be directed, and a rotary pipe joint (rotary joint, swivel joint, or swivel joint) as shown in FIG. 37) is interposed. In addition, as shown in FIG. 11, this rotary type pipe joint 37 has a structure in which one joint element 37a and the other joint element 37b are relatively rotatable in a connected state with the wire tube 19. .

このようにロアホルダ28のガイドスロット36にワイヤチューブ19を遊嵌的に挿入・支持させてあることと相俟って、ワイヤチューブ19を予め屈曲させるとともにそのワイヤチューブ19の途中に回転型の管継手37を介在させてあることにより、アーム27の動きにワイヤチューブ19が追従変位することが可能であり、なお且つその変位位置にかかわらずワイヤチューブ19の先端のワイヤ供給ノズル18がレーザ光照射位置を指向し続けることができるようになっている。   In this manner, coupled with the wire tube 19 being inserted and supported in the guide slot 36 of the lower holder 28 in a loose fit, the wire tube 19 is bent in advance and a rotary tube is inserted in the middle of the wire tube 19. By interposing the joint 37, the wire tube 19 can be displaced following the movement of the arm 27, and the wire supply nozzle 18 at the tip of the wire tube 19 is irradiated with laser light regardless of the displacement position. You can continue to point the position.

このように構成されたレーザ加工ヘッド16を用いて先に述べたブレージングを行うにあたり、ブレージングの進行方向の切り換えに応じそのブレージングの進行方向前方側から常にフィラーワイヤ11を供給できるようにワイヤ供給ノズル18の向きを変更する手順を図12〜14に示す。   When performing the brazing described above using the laser processing head 16 configured in this way, a wire supply nozzle is provided so that the filler wire 11 can always be supplied from the front side in the brazing traveling direction according to the switching of the brazing traveling direction. The procedure for changing the direction of 18 is shown in FIGS.

図12の(A−1)および(A−2)は図8,9と同じ状態を示しており、同図に示すように、ブレージングに際してロボット7の自律動作によりブレージング開始位置までレーザ加工ヘッド16を移動させる。この時には、アッパーブラケット21に対して中間ブラケット22が最も下降した状態にあるとともに、その中間ブラケット22に対してロアブラケット23が最も下降した状態にあり、さらにアッパーブラケット21に対してアーム27が最も下降した状態にある。同時に、アーム27は同図に示すように前後いずれの方向にも揺動変位していないいわゆる中立位置にある。   (A-1) and (A-2) in FIG. 12 show the same state as in FIGS. 8 and 9, and as shown in FIG. 12, the laser machining head 16 reaches the brazing start position by the autonomous operation of the robot 7 during brazing. Move. At this time, the intermediate bracket 22 is in the most lowered state with respect to the upper bracket 21, the lower bracket 23 is in the most lowered state with respect to the intermediate bracket 22, and the arm 27 is the most with respect to the upper bracket 21. It is in a lowered state. At the same time, the arm 27 is in a so-called neutral position that is not oscillating and displaced in any of the front and rear directions as shown in FIG.

図9および図12の(A−1)は加圧ローラ17がルーフパネル1の接合フランジ部3に接触した瞬間の状態を示しており、この状態から同じくロボット7の自律動作により加圧ローラ17を接合フランジ部3に対してさらに押し付けると、アッパーブラケット21が下降して、加圧ローラ17が接合フランジ部3に及ぼす加圧力が一段と大きくなる。これにより、これからブレージングを施そうとする部位においてその接合フランジ部3とルーフサイドレール4との間の隙間が実質的になくなるように矯正される。   9 and 12 (A-1) shows a state at the moment when the pressure roller 17 comes into contact with the joint flange portion 3 of the roof panel 1. From this state, the pressure roller 17 is also operated by the autonomous operation of the robot 7. Is further pressed against the joining flange portion 3, the upper bracket 21 is lowered, and the pressure applied to the joining flange portion 3 by the pressure roller 17 is further increased. Thereby, it correct | amends so that the clearance gap between the joint flange part 3 and the roof side rail 4 may substantially disappear in the site | part which is going to give brazing from now on.

より詳しくは、先にも説明したように、中間ブラケット22を下向きに付勢しているばね力よりもロアブラケット23を下向きに付勢しているばね力の方が大きいために、加圧ローラ17がアッパーブラケット21に対してロアブラケット23および中間ブラケット22とともに相対的に上動変位する。そして、加圧ローラ17がロアブラケット23および中間ブラケット22とともにある程度上動すると、図12の(B−1)および(B−2)に示すように最初にアーム27の下端が中間ブラケット22側のロアストッパー34に当接し、アーム27はロアストッパー34と圧縮コイルスプリング32との間に挟み込まれるようになるとともに、やがてはそれよりも遅れて中間ブラケット22側のロアストッパー33がアッパーブラケット21の下端に当接するようになる。これをもって少なくともアッパーブラケット21と中間ブラケット22との相対移動は阻止されることになる。   More specifically, as described above, since the spring force urging the lower bracket 23 downward is larger than the spring force urging the intermediate bracket 22 downward, the pressure roller 17 is moved upward relative to the upper bracket 21 together with the lower bracket 23 and the intermediate bracket 22. When the pressure roller 17 moves to some extent together with the lower bracket 23 and the intermediate bracket 22, as shown in FIGS. 12B-1 and 12B-2, the lower end of the arm 27 is first moved toward the intermediate bracket 22 side. The arm 27 comes into contact with the lower stopper 34 so that the arm 27 is sandwiched between the lower stopper 34 and the compression coil spring 32, and the lower stopper 33 on the side of the intermediate bracket 22 is eventually moved to the lower end of the upper bracket 21 later than that. Will come into contact. With this, at least the relative movement between the upper bracket 21 and the intermediate bracket 22 is prevented.

さらにレーザ加工ヘッド16を押し続けると、同図(C−1)および(C−2)に示すように、代わって中間ブラケット22に対してロアブラケット23が加圧ローラ17とともに相対的に上動変位し、ロアストッパー34と圧縮コイルスプリング32との間に挟み込まれているアーム27の下端が加圧ローラ17に当接し、これをもって各部の動きが一旦停止することになる。   When the laser processing head 16 is further pressed, the lower bracket 23 moves upward together with the pressure roller 17 with respect to the intermediate bracket 22 instead, as shown in FIGS. The lower end of the arm 27 which is displaced and is sandwiched between the lower stopper 34 and the compression coil spring 32 comes into contact with the pressure roller 17, and the movement of each part is temporarily stopped.

この状態で連続的なブレージングを施すべく、例えば図12の(B−1)の右方向に向かってレーザ加工ヘッド16を動かすと、都合フランジ部3上を加圧ローラ17が転動することから、それに伴い図13に示すように加圧ローラ17とアーム27との摩擦力のためにアーム27はピン29を中心として加圧ローラ17の転動方向に揺動する。同時に、このアーム27の揺動変位にそのアーム27自体に支持されているワイヤチューブ19が追従し、図13に示すようにアーム27が揺動変位したとしてもワイヤチューブ19の先端のワイヤ供給ノズル18は、ブレージングの進行方向前方側からレーザ光照射位置を指向し続けることが可能となる。   In order to perform continuous brazing in this state, for example, when the laser processing head 16 is moved in the right direction of (B-1) in FIG. 12, the pressure roller 17 rolls on the flange portion 3 for convenience. Accordingly, as shown in FIG. 13, due to the frictional force between the pressure roller 17 and the arm 27, the arm 27 swings around the pin 29 in the rolling direction of the pressure roller 17. At the same time, even if the wire tube 19 supported by the arm 27 itself follows the swing displacement of the arm 27 and the arm 27 swings and displaces as shown in FIG. No. 18 can continue to direct the laser beam irradiation position from the front side in the brazing traveling direction.

より詳しくは、ロアホルダ28を介してアーム27に支持されているワイヤチューブ19は、ロアホルダ28に形成されたガイドスロット36(図10参照)に遊嵌的に挿入・支持されているとともに、途中に回転型の管継手37による回転自由度を有していて、しかもロアホルダ28それ自体がアーム27に対し図9の矢印aのような回転自由度を有していることから、アーム27の揺動変位に追従してワイヤチューブ19の一部が回転型の管継手37を支点として旋回し、最終的には図13に図示した位置まで変位することが可能となる。そのために、ワイヤチューブ19の先端のワイヤ供給ノズル18は、ブレージングの進行方向前方側からレーザ光照射位置を指向し続けることが可能となる。   More specifically, the wire tube 19 supported by the arm 27 via the lower holder 28 is loosely inserted and supported in a guide slot 36 (see FIG. 10) formed in the lower holder 28, and in the middle. Since the rotation-type pipe joint 37 has a degree of freedom of rotation and the lower holder 28 itself has a degree of freedom of rotation as shown by an arrow a in FIG. Following the displacement, a part of the wire tube 19 turns around the rotary pipe joint 37 as a fulcrum, and finally can be displaced to the position shown in FIG. Therefore, the wire supply nozzle 18 at the tip of the wire tube 19 can continue to direct the laser beam irradiation position from the front side in the brazing traveling direction.

また、図14に示すようにレーザ加工ヘッド16を反対方向に移動させて、加圧ローラ17を先の場合と逆転方向に転動させた場合にも同様の挙動を行わせることができる。   Also, as shown in FIG. 14, the same behavior can be achieved when the laser processing head 16 is moved in the opposite direction and the pressure roller 17 is rolled in the reverse direction.

なお、図13,14の状態のように加圧ローラ17を転動させながらレーザ加工ヘッド16のヘッド本体15からレーザ光Laを照射するとともに、そのレーザ光照射位置に向けてワイヤ供給ノズル18からフィラーワイヤ11(図3参照)を繰り出すようにして供給することでルーフパネル1の接合フランジ部3とルーフサイドレール4との接合のためのブレージングを連続的に施すことが可能となる。   13 and 14, the laser beam La is irradiated from the head main body 15 of the laser processing head 16 while rolling the pressure roller 17, and from the wire supply nozzle 18 toward the laser beam irradiation position. By supplying the filler wire 11 (see FIG. 3) as being fed out, brazing for joining the joining flange portion 3 of the roof panel 1 and the roof side rail 4 can be continuously performed.

また、ブレージングの終点に到達した時点でレーザ加工ヘッド16を接合フランジ部3から離れる方向に持ち上げると、図13または14の状態から図8,9の状態に自律的に復帰することになる。   Further, when the laser processing head 16 is lifted away from the joining flange portion 3 when the brazing end point is reached, the state autonomously returns from the state of FIG. 13 or 14 to the state of FIGS.

このように、ワイヤ供給ノズル18の向きの切り換えが可能なレーザ加工ヘッド16を用いると、左右いずれか一方のルーフサイド部1cでのブレージグを共通の1台のロボット7にて処理することができ、例えば例えば図4,6に矢印PL1で示す1パス目のブレージグに続いて矢印PL2で示す2パス目のブレージグを行うことができることはもちろんのこと、図3に示した軸心14a回りの旋回自由度を併用することで、例えば図4,6に矢印PL1,PR1およびPL2,PR2で示した1パス目ならびに2パス目の全てのブレージングを1台の共通のロボット7で処理することが可能となる。   As described above, when the laser processing head 16 capable of switching the direction of the wire supply nozzle 18 is used, brazing at either the left or right roof side portion 1c can be processed by a common robot 7. For example, for example, it is possible to perform the second-pass brazing indicated by the arrow PL2 following the first-pass brazing indicated by the arrow PL1 in FIGS. 4 and 6, and the turning around the axis 14a shown in FIG. By using the degree of freedom together, for example, all the brazing of the first pass and the second pass indicated by arrows PL1, PR1 and PL2, PR2 in FIGS. 4 and 6 can be processed by one common robot 7. It becomes.

本発明での溶接(ブレージング)に供されるワークの一例として自動車のルーフパネルの概略を示す説明図。Explanatory drawing which shows the outline of the roof panel of a motor vehicle as an example of the workpiece | work provided to welding (blazing) in this invention. 図2のQ部の拡大説明図。The expansion explanatory view of the Q section of FIG. ブレージング用のレーザ加工ヘッドを示す要部斜視図。The principal part perspective view which shows the laser processing head for brazing. 図1に示したルーフパネルのブレージグを1パス目と2パス目に分けて行う場合の軌跡の説明図。Explanatory drawing of the locus | trajectory in the case of performing the brazing of the roof panel shown in FIG. 1 by dividing into the 1st pass and the 2nd pass. 図4の軌跡でブレージングを行う場合のロボットによるレーザ加工ヘッドの動きを示す斜視図。The perspective view which shows the motion of the laser processing head by the robot in the case of performing brazing with the locus | trajectory of FIG. 図4の軌跡に図5に示したロボットの動きの軌跡を重ね合わせた説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram in which the trajectory of the robot shown in FIG. 5 is superimposed on the trajectory of FIG. 図5のルーフパネルをリアエンド部側から見た説明図。Explanatory drawing which looked at the roof panel of FIG. 5 from the rear end part side. ブレージグを司るレーザ加工ヘッドの第2の実施の形態を示す説明図。Explanatory drawing which shows 2nd Embodiment of the laser processing head which manages brazing. 図8の左側面説明図。Explanatory drawing of the left side surface of FIG. 図8のa方向矢視に相当する拡大説明図。FIG. 9 is an enlarged explanatory view corresponding to the direction of arrow a in FIG. 8. 図9における回転型の管継手の拡大説明図。The expansion explanatory view of the rotation type pipe joint in Drawing 9. 図8,9に示したレーザ加工ヘッドの作動説明図で、(A−1)、(B−1)および(C−1)は正面説明図、(A−2)、(B−2)および(C−2)は(A−1)、(B−1)および(C−1)の側面説明図。FIGS. 8 and 9 are operational explanatory views of the laser processing head, wherein (A-1), (B-1) and (C-1) are front explanatory views, (A-2), (B-2) and (C-2) is a side explanatory view of (A-1), (B-1) and (C-1). 図12の(C−1)に続く作動説明図。Operation | movement explanatory drawing following (C-1) of FIG. 同じく図12の(C−1)に続く作動説明図。Similarly operation explanatory drawing following (C-1) of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…ルーフパネル(ワーク)
1a…フロントエンド部
1b…リアエンド部
1c…ルーフサイド部(一辺部)
3…接合フランジ部
4…ルーフサイドレール(相手側部材)
7…産業用ロボット
7A,7B…産業用ロボット
9…ヘッド本体
10…加圧手段としての加圧ローラ
11…溶接ワイヤとしてのろう材ワイヤ(フィラーワイヤ)
12…ワイヤ供給ノズル
15…ヘッド本体
16…レーザ加工ヘッド
17…加圧手段としての加圧ローラ
18…ワイヤ供給ノズル
19…ワイヤチューブ
21…アッパーブラケット
22…中間ブラケット
23…ロアブラケット
27…アーム
PL1…1パス目の軌跡
PR1…1パス目の軌跡
PL2…2パス目の軌跡
PR2…2パス目の軌跡
La…レーザ光
1 ... Roof panel (work)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a ... Front end part 1b ... Rear end part 1c ... Roof side part (one side part)
3 ... Joint flange 4 ... Roof side rail (mating member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Industrial robot 7A, 7B ... Industrial robot 9 ... Head main body 10 ... Pressure roller as pressure means 11 ... Brazing material wire (filler wire) as welding wire
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Wire supply nozzle 15 ... Head main body 16 ... Laser processing head 17 ... Pressure roller as pressure means 18 ... Wire supply nozzle 19 ... Wire tube 21 ... Upper bracket 22 ... Intermediate bracket 23 ... Lower bracket 27 ... Arm PL1 ... First path locus PR1 ... First path locus PL2 ... Second path locus PR2 ... Second path locus La ... Laser light

Claims (10)

少なくとも四隅のそれぞれが接合をもって相手側部材に拘束されることになる略矩形状のワークの少なくとも一辺部に連続溶接を施す方法であって、
上記一辺部の長手方向の一端から長手方向中央部に向かって溶接を行った後に、上記一辺部の長手方向の他端から長手方向中央部に向かって溶接を行い、
上記一辺部の長手方向中央部が溶接ビードの合流部となるように溶接を施すことを特徴とする溶接方法。
A method of performing continuous welding on at least one side of a substantially rectangular workpiece that is to be restrained by a mating member at least at each of the four corners,
After performing welding from one end in the longitudinal direction of the one side toward the longitudinal central portion, performing welding from the other end in the longitudinal direction of the one side portion toward the longitudinal central portion,
A welding method, wherein welding is performed such that a central portion in the longitudinal direction of the one side portion becomes a joining portion of welding beads.
上記溶接は産業用ロボットに持たせたレーザ加工ヘッドにて行うとともに、溶加材として溶接ワイヤを併用することを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。   The welding method according to claim 1, wherein the welding is performed by a laser processing head provided to an industrial robot, and a welding wire is used in combination as a filler material. 上記溶接が溶接ワイヤとしてろう材ワイヤを併用したブレージグであることを特徴とする請求項2に記載の溶接方法。   The welding method according to claim 2, wherein the welding is brazing in which a brazing wire is used as a welding wire. 上記相手側部材とワークとの組み合わせが鉄系金属とアルミニウム系金属との異種金属同士の組み合わせであることを特徴とする請求項3に記載の溶接方法。   4. The welding method according to claim 3, wherein the combination of the counterpart member and the workpiece is a combination of dissimilar metals of iron-based metal and aluminum-based metal. 上記相手側部材が自動車の車体における鋼板製のルーフレールであり、ワークがアルミニウム合金製のルーフパネルであることを特徴とする請求項4に記載の溶接方法。   5. The welding method according to claim 4, wherein the counterpart member is a roof rail made of a steel plate in a car body of an automobile, and the work is a roof panel made of an aluminum alloy. 上記溶接ビード同士の合流部では溶接ビード同士を所定長さにわたり互いにオーバーラップさせることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の溶接方法。   The welding method according to claim 1, wherein the weld beads are overlapped with each other over a predetermined length at a joining portion between the weld beads. レーザ溶接に用いるレーザ加工ヘッドであって、
このレーザ加工ヘッドは、少なくともワーク上の溶接点に向けてレーザ光を照射する機能のほか、溶接点に向けて溶接方向前方側から溶接ワイヤを供給するワイヤ供給ノズルを備えていて、
溶接方向においてその溶接進行方向の向きを変えた時に、溶接点に向けて溶接方向前方側から溶接ワイヤを供給できるようにワイヤ供給ノズルの向きが切り換わるようになっていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
A laser processing head used for laser welding,
This laser processing head includes a wire supply nozzle that supplies a welding wire toward the welding point from the front side in the welding direction, in addition to the function of irradiating laser light toward the welding point on the workpiece.
The laser is characterized in that the direction of the wire supply nozzle is switched so that the welding wire can be supplied from the front side in the welding direction toward the welding point when the direction of the welding progress direction is changed in the welding direction. Processing head.
上記レーザ加工ヘッドは溶接部近傍を加圧拘束する加圧手段としてワーク上を転動する回転可能な加圧ローラを備えていて、
溶接進行方向の向きを変えた時に加圧ローラの回転方向が変化するのに伴ってワイヤ供給ノズルの向きが切り換わるようになっていることを特徴とする請求項7に記載のレーザ加工ヘッド。
The laser processing head includes a rotatable pressure roller that rolls on the workpiece as a pressure means for pressing and restraining the vicinity of the welded portion.
8. The laser processing head according to claim 7, wherein the direction of the wire supply nozzle is switched as the direction of rotation of the pressure roller changes when the direction of the welding progress direction is changed.
請求項2に記載の溶接方法であって、
レーザ加工ヘッドは少なくとも180度首振り旋回可能となっていて、
略矩形状のワークの対向二辺部に各辺部ごとに独立した産業用ロボットにて各辺部の長手方向の一端から長手方向中央部に向かって同じ向きで並行して溶接を施す一次溶接工程と、
対向二辺部のそれぞれに溶接を施す産業用ロボットを一次工程とは相互に入れ換えるとともに、各レーザ加工ヘッドを180度首振り旋回させた上で、各辺部の長手方向の他端から長手方向中央部に向かって同じ向きで並行して溶接を施す二次溶接工程と、
を含んでいることを特徴とする請求項2に記載の溶接方法。
The welding method according to claim 2,
The laser processing head is capable of swinging at least 180 degrees,
Primary welding that performs welding in parallel in the same direction from one end in the longitudinal direction of each side to the center in the longitudinal direction by an industrial robot independent for each side on the opposite two sides of a substantially rectangular workpiece Process,
The industrial robot that performs welding on each of the two opposing sides is interchanged with the primary process, and each laser processing head is swung 180 degrees, and then the longitudinal direction starts from the other longitudinal end of each side. A secondary welding process in which welding is performed in parallel in the same direction toward the center,
The welding method according to claim 2, comprising:
ロボットアームに対するレーザ加工ヘッドの高さ方向での取付位置を2台の産業用ロボット間で相互にオフセットさせてあることを特徴とする請求項9に記載の溶接方法。   The welding method according to claim 9, wherein the mounting position of the laser processing head in the height direction with respect to the robot arm is offset between the two industrial robots.
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